CN1839637A

CN1839637A - 多播业务的功率分配方法

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Publication number: CN1839637A
Application number: CNA2004800238616A
Authority: CN
Inventors: 吉恩-艾卡尔·法比安; 阿米塔瓦·高希; 劳佩帕特·拉塔苏克
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-09-27
Also published as: US7085575B2; EP1658739A4; WO2005019978A3; EP1658739B1; US20050043033A1; EP1658739A2; DE602004027505D1; WO2005019978A2; ATE470332T1

Abstract

在一种移动通信系统(10)中，多个用户设备(40－45)可以接收多媒体广播多播业务。用于MBMS业务的功率分配和用户分配的方法确定没有完整的小区区域覆盖(78)可以服务的用户设备的任意数目(K)。对于请求MBMS业务的多于K个的用户设备(40－45)，分配专用信道。对于在广播期间请求MBMS业务的用户设备，如果功率可用，将这样的用户设备分配给具有较低功率要求的信到(广播或者专用)。如果用户被分配给广播信道，并且功率是可用的，调整广播信道的功率(108)。否则，增加广播信道的功率并且没有进一步的功率被表明可以用(112)。

Description

多播业务的功率分配方法

发明背景

本发明涉及在移动通信系统具体地说涉及多播业务中的功率管理。

移动通信系统在空中无线地发射信息。在今天的移动通信服务中，要更多考虑用于发射信号的功率，因为功率随着移动通信站和用户设备之间的距离而变化。

现如今，无线广播的多媒体多播业务要求通信站具有大量的功率。特别地，在这种无线通信系统中，用于基于系统的信息以及信令的公共信道向所有的用户发送消息。在第三代(3G)通信系统中，考虑将公共信道用于下行链路上的高速数据业务的点对多点通信，以提供多媒体广播多播业务(MBMS)。

公共或广播信道并不是被功率控制的，而是由无线网络控制器分配固定量的功率来为整个小区提供95-98％的区域覆盖。而且，并不是在小区中的所有移动用户使用广播业务。然而，要求多播业务的移动用户可以在小区内的任何地方。因此，在小区内的多播业务的覆盖必须延伸到小区的边沿。使用广播信道的主要优点在于在该覆盖区域之内的所有用户被自动地覆盖。

在一种可能的方案中，无线网络控制器(RNC)计算使用多媒体业务的、位于小区内的移动用户的数量。如果在小区内的这种移动用户数量低于阈值，使用专用无线信道来提供多媒体业务。否则，使用98％的区域覆盖可靠性的广播信道来提供业务，不论移动用户在何处，不论这些用户是否受到衰减的条件。当使用广播信道时，必须要有足够的功率供广播信道使用，以为整个小区的覆盖范围提供多媒体业务。仿真和场地测试结果表明，对于98％的区域覆盖可靠性，需要将大约15％的基站功率分配给以1％的帧误率的、64Kbps的数据速率的公共信道。对于每秒128千比特的数据传输速率，需要将大于基站总功率的30％的功率分配给公共信道。

结果，具有这样的多媒体业务实现将是有利的，其中仅仅是用户的一个子集由广播信道服务，其余由专用信道服务。部分的小区覆盖显著地降低了要求的广播信道功率，同时适当选择的其余用户由专用信道更好地服务。

因此，特别需要一种将多播用户分配给专用或者广播信道的方法，其使基站所要求的、支持多媒体广播多播业务的功率最小。

附图说明

图1是根据本发明的包括无线网络控制器的移动通信系统的方框图；

图2-4是根据本发明的无线网络控制器的功率分配的流程图；

图5是根据本发明的用户设备的功率分配的流程图。

具体实施方式

参见图1，示出了移动通信网络10。移动通信系统10的无线网络包括无线网络控制器20和节点Bs 30和35。利用多个链路21，22，24-27，将无线网络控制器(RNC)20耦合到无线站点或者节点Bs(几个节点B，N个基站(节点B))30和35。无线网络控制器(RNC)20控制在节点Bs30和35与其他通信系统或网络(未示出)之间的切换。示出的节点Bs 30和35每一个具有(例如)三个小区，尽管每一个节点B可以服务更多的小区。

每一个节点B 30和35包括用于将各个用户设备(UE)40-45耦合到RNC 20和全球通信网络的天线和接口设备。节点B 30的小区1具有三个不同的用户设备40，其经链路21在空中无线地耦合到RNC20。类似地，节点B 30的小区2具有经链路22耦合到RNC 20的三个用户设备41。这些耦合是点对多点连接，即，对于每一个用户设备，存在从RNC 20通过节点B 30到组40或41的特定的用户设备的(例如)一个数据信道。从小区31到UE1-3以及小区2到UE 4-6的无线链路被建立成点对点连接，因为在某一个特定时刻，可能没有足够多的用户设备证明是多播安排。假设每一个用户经过用户设备40-45来接收多媒体广播业务。由小区31和32到用户设备UE40和41表示的点对点连接分别增加了链路20和21上的开销。进行小区31和32到用户设备UE40和41的这些点对点连接是因为用户的数量即每一个小区三个是相对地小。

对于节点B 30的小区33和包括7个用户的用户设备42的较大组，示出了用于多媒体广播的点对多点配置。即，由于用户设备42的每一个接收相同的多媒体广播，在RNC 20和节点B的小区33之间建立一个链路24。类似地，对于较大的用户设备组43，44或45，RNC 20分别建立点对多点链路25，26和27，这些链路将RNC 20耦合到节点B 35的小区36，37和38。然后，小区36，37和38分别对用户设备组43，44和45中的每一个执行点对多点广播。用户设备43包括7个用户设备，用户组44包括7个用户设备，用户组45包括7个用户设备。点对多点广播获得了某些经济性，如果用户设备的数量相对多的话。

对于节点B 30，在每一个组21和22中有三个链路或者传输载波以及用于总计7个传输载波链路的点对多点链路24。这与示出的将RNC 20耦合到节点B 35的三个传输载波链路25-27相反。由于点对多点的配置，与节点B 30中的13个相比，可以服务更多的用户设备即21个。而且，由传输载波链路21-24和25-27消耗的带宽表明，与节点B 30以及用户设备40-42相比，在由节点B 35以及用户设备43-45表示的配置中，消耗的带宽减少大约50％。

在一个优选实施例中，该方法使用公共信道和专用信道，同时用与用户设备的环境和位置(几何形状)对应的功率分配方法。这种方法通过使用小区大小和传播环境的参数，使广播信道的功率分配要求最小。由于广播信道仅仅提供小区的部分覆盖，使用定义覆盖区域的参数来配置用户设备。然后，用户设备通知RNC何时用户设备位于覆盖区域之外。作为响应，无线网络控制器(RNC)修改覆盖区域，或者分配专用信道资源，以提供依赖于使用这种业务的其他用户设备(UE)的位置的多播业务。这种方法赋予了网络运营商这样的灵活性：设定用于小区的区域覆盖的百分比，在该小区中广播信道将被可靠地接收，同时减少了软越区切换区域中的干扰。这种方法对于由相对低移动性用户使用的通信系统特别适合。参见图2-4，示出了由无线网络控制器(RNC)执行的功率分配方法的流程图。目标是将用户分配到公共或者专用信道，以使总发射功率最小。

P_{B} + Σ_{i = 1}^{K} P_{i} < P_{EDGE}

方程1

P_B分配给用于部分小区覆盖的广播信道的功率

P_i分配给在SHO中的专用信道的功率

P_EDGE要求用于小区的边沿的公共信道的功率

对于公共信道功率分配，功率分配方法起始于方框50并且进入该方法。无线网络控制器(RNC)20为多媒体广播多播业务选择缺省覆盖区域。然后，基于诸如总的可用系统功率的系统参数，由网络运营商将功率分配给MBMS功能。RNC导出MBMS覆盖阈值，方框52。接下来，RNC将覆盖或者SNR阈值广播给参与MBMS业务的用户设备40-45，方框54。

加入MBMS业务的用户设备将根据接收到的导频信号来测量S/N，并且将之与广播SNR阈值进行比较。参见图5，示出了功率分配方法的用户设备部分。一旦RNC已经将覆盖阈值发送给UE，由每一个UE开始在图5中描述的方法。首先，每一个用户设备确定测量定定时器是否已经超时，方框60。如果测量定时器没有超时，控制权经“否”通路返回到方框60以再一次进行检查。如果测定时器超时了，方框60经“是”通路将控制权传送到方框62。

在方框62，重新设置UE的测量定时器。接下来，UE测量在公共导频信道上的信号的S/N，方框64。然后，每一个UE将公共导频信道的测量的S/N与RNC发射的覆盖阈值的S/N进行比较。如果测量的S/N没有小于覆盖阈值的S/N，在方框66，经“否”通路将控制权传送回给方框60，以重复该过程。如果公共导频信道的测量的S/N小于覆盖阈值的S/N，在方框66，经“是”通路将控制权传送给方框68。最后，每一个UE将公共导频信道的测量的S/N发射回给RNC，方框68。然后重复该过程。

再次参见图2-4，对于公共导频信道信号的测量的S/N，在方框56，收集每一个UE所报告的测量值。方框56根据UE的状态，经过专用信道或者随机接入信道，接收测量的导频信道信号。

接下来，方框58确定MBMS业务是否在处理当中。如果MBMS业务不是在处理当中，方框58经“否”通路将控制权传送给方框70。

接下来，RNC汇编来自想要加入MBMS业务的UE中的每一个的S/N测量值，方框70。接下来，方框72确定是否要开始MBMS业务。如果不是，方框72将控制权传送回给方框72以重复汇编来自预定UE的接收信号对噪声的比率。如果MBMS业务将要开始，方框72经“是”通路将控制权传送给方框74。

然后，RNC确定MBMS业务的覆盖区域，方框74。之后，RNC将每一个UE的测量的S/N从最强到最弱测试量号进行排序，方框76。

然后，RNC用方程2确定在广播或者公共信道上支持的用户数目(K)，方框78。

K = \underset{k}{\arg \max} (P_{B} (N_{UE}) - P_{B} (k) - (Σ_{i = k + 1}^{N_{UE}} P_{i}))

方程2

式中，P_B(k)是广播信道支持用户k的要求功率，P_i是使用专用信道支持用户i的要求功率。N_UE是请求MBMS业务的UE的总数。K+1是带有不能够在广播信道上支持的S/N的UE的标识。

接下来，RNC将排序为1到K的UE分配给广播信道，方框80。这种排序是基于公共信道导频信号的报告的和测量的S/N进行的。如果K个用户设备是请求MBMS业务的UE总数，将由RNC将所有UE分配给广播信道，方框82。

接下来，RNC确定是否有足够的专用信道用于用户K+1到请求MBMS业务的用户设备的总数。如果有足够的专用信道，大于K的用户平衡被分配给专用信道，方框84。接下来，RNC设定新的S/N阈值覆盖为第K个用户设备的测量的S/N，方框86。接下来，RNC保持广播信道功率小于由网络运营商分配给MBMS业务的最大功率，方框88。RNC接着根据要求用于第K个UE的功率来设定广播信道功率，方框90。之后，由方成3给出对于MBMS业务可用的附加功率。

P_{B, AVAIL} = P_{B, MAX} - (Σ_{i = K + 1}^{N_{UE}} P_{i}) - P_{B} (K)

方程3

式中，P_B，MAX是可分配给MBMS广播信道(通常由运营商分配)的最大功率。该最大值通常是要求用于覆盖整个小区的功率。Nue是请求MBMS业务的UE总数。K+1是带有在广播信道上不可支持的S/N的UE的标识。

最后，RNC发射新的S/N覆盖阈值到请求用户设备中的每一个，方框92。然后，控制权被传送到方框54。

再次参见图2，如果MBMS业务在处理当中，方框58经“是”通路将控制权传送给方框100。如果MBMS业务在处理当中，请求被加入到业务中的特定UE要求附加的功率。根据该特定UE的功率要求，RNC可能无法服务该请求。接下来，RNC确定在广播信道上请求MBMS业务的特定UE的功率要求，方框100。然后，RNC确定在专用信道上用于该特定UE的功率要求，方框102。之后，RNC最新请求的UE分配给具有较小功率要求的信道，方框104。即，根据广播信道或者专用信道中的哪一个要求较小的功率来提供MBMS业务给新的UE来分配广播信道或者专用信道。

接下来，方框106确定特定的UE是否分配给具有足够可用功率的广播信道。如果UE被分配给广播信道，方框106经过“是”通路将控制权传送给方框108。然后，RNC增加用于新的UE的广播信道功率，并且相应地降低用于MBMS业务的总的可用功率，方框108。为了增加广播信道功率，使用方程4。

[29]P_B(K)＝P_B(K)+P_ΔB(i) 方程4

为了降低总的可用MBMS功率，这通过根据方程5来设定功率来执行。

P_B，AVAIL＝P_B，AVAI-P_ΔB(i) 方程5

RNC设定用于覆盖阈值的S/N为新的UE的测量的S/N，方框110。

最后，RNC分配新的UE给广播信道，并且将新的S/N覆盖阈值广播给接收MBMS业务的每一个UE，方框116。

如果在广播信道上没有足够的功率分配给新的UE，方框106经过“否”通路将控制权传送给方框112。如果用于新的UE的要求功率大于可用的MBMS功率，RNC增加在广播信道上的功率，并且将可用MBMS功率降低到0，方框112。为了根据方框112增加功率，使用方程6来进行确定。

P_B(K)＝P_B(K)+P_B，AVAIL 方程6

为了降低可用的MBMS功率，执行方程7。

P_B，AVAIL＝0 方程7

接下来，RNC将新的S/N覆盖阈值设定为对应于系统运营商所允许的用于MBMS业务的最大功率的S/N，方框114。

最后，RNC将新的UE分配给广播信道，并且将新的S/N覆盖阈值广播到所有UE，方框116。方框116然后将控制权传送给方框54。

在以前的用于实现用于MBMS业务的广播信道的技术中，对于每一个小区的边沿要求用于广播信道的足够功率。这给分配给MBMS功能的功率以及移动通信系统和网络的整个功率带来极大地负担。

在本发明的一个实施例中，提供了部分广播信道覆盖，从而显著地降低了要求用于广播信道的功率。将专用信道分配给在小区的边沿或者四周的用户设备。使用本发明来在一个小区中提供80％的MBMS业务覆盖区域，仅仅使用了节点B的总功率的2.5％。

Claims

1.一种在移动通信系统中用于多媒体广播多播业务(MBMS业务)的功率分配和用户分配方法，该功率分配和用户分配方法包括步骤：

将导频信号发射给多个用户设备；

按照所述导频信号的强度来排序所述多个用户设备的每一个；

确定所述多个用户设备中要在广播信道上支持的特定用户设备的数目(K)；和

将所述多个用户设备中的一部分，1到K，分配给所述广播信道。

2.如权利要求1的所述功率分配和用户分配方法，其中，发射、排序、确定数目和分配的步骤由所述移动通信系统的无线网络控制器执行。

3.如权利要求1的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述移动通信系统的无线网络控制器(RNC)收集由所述多个用户设备接收的导频信号的信号/噪声比(S/N)。

4.如权利要求3的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：根据在所述移动通信系统的小区内的所述特定用户设备的位置和信道条件，确定对应于所述数目为K的特定用户设备的区域覆盖阈值。

5.如权利要求3的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述RNC确定用于所述MBMS业务的、位于所述小区内的覆盖区域。

6.如权利要求5的所述功率分配和用户分配方法，其中，所述排序步骤包括步骤：由所述RNC按照所述导频信号的S/N的强度从最强导频信号到最弱导频信号排序所述多个用户设备。

7.如权利要求6的所述功率分配和用户分配方法，其中，所述确定数目K的步骤包括步骤：

K = \underset{k}{\arg \max} (P_{B} (N_{UE}) - P_{B} (k) - (Σ_{i = k + 1}^{N_{UE}} P_{i}))

式中，P_B(k)是广播信道支持用户k的要求功率，P_B(N_UE)是覆盖使用广播信道的所有用户的所要求的总共率分配，P_i是支持使用专用信道的用户i的要求功率。

8.如权利要求6的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述RNC将按照所述导频信号的强度从最强导频信号开始排序为1到K的所述多个用户设备的每一个分配给广播信道。

9.如权利要求8的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：

由所述RNC确定请求MBMS业务的所述多个用户设备的总数是否大于K；和

如果所述总数大于K，由所述RNC分配用户设备K+1到所述多个用户设备的总数给专用信道。

10.如权利要求9的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述RNC设定与K个所述特定用户设备的导频信号的S/N对应的新区域覆盖阈值。

11.如权利要求10的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：维持小于由网络运营商分配给用于MBMS业务的广播信道的最大功率的广播信道的功率。

12.如权利要求11的所述功率分配和用户分配方法，其中，所述维持步骤进一步包括步骤：按照下式确定可用的功率，

P_{B, AVAIL} = P_{B, MAX} - (Σ_{i = K + 1}^{N_{UE}} P_{i}) - P_{B} (K)

式中，式中，P_B，MAX是可分配给MBMS广播信道(通常由运营商分配)的最大功率。该最大值通常是要求用于以一定区域覆盖可靠性覆盖整个小区的功率。

13.如权利要求11的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：将所述新区域覆盖阈值发射到所述多个用户设备。

14.如权利要求2的所述功率分配和用户分配方法，其中，在所述RNC提供MBMS业务之前，执行所述发射、排序、确定数目和分配步骤。

15.一种在移动通信系统中用于多媒体广播多播业务(MBMS业务)的功率分配和用户分配方法，该功率分配方法包括步骤：

在MBMS广播期间，由多个用户设备的一个用户设备请求到所述MBMS广播的连接；

由所述一个用户设备发射导频信号的信号/噪声到所述移动通信系统；

如果用于专用信道的第一功率小于用于广播信道的第二功率，由所述RNC将所述一个用户设备分配给所述专用信道；和

如果用于广播信道的第二功率大于或者等于用于专用信道的第一功率，由所述RNC将所述一个用户设备分配给所述广播信道。

16.如权利要求15的所述功率分配和用户分配方法，其中，发射、分配、分配步骤由所述移动通信系统的无线网络控制器(RNC)执行。

17.如权利要求16的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述RNC确定在所述广播信道上要求用于所述一个用户设备的第一功率。

18.如权利要求17的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述RNC确定在所述专用信道上要求用于所述一个用户设备的第二功率。

19.如权利要求18的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：

确定第一功率或者第二功率是否是小功率要求；和

如果第一功率是小功率要求，由所述RNC将所述一个用户设备分配给所述广播信道，或者如果第二功率是小功率要求，将所述一个用户设备分配给所述专用信道。

20.如权利要求19的所述功率分配和用户分配方法，其中，如果所述一个用户设备被分配给所述广播信道并且功率是可用的，以及所述一个用户设备位于所述广播信道的当前覆盖区域之外，进一步包括步骤：根据P_B(K)＝P_B(K)+P_ΔB(i)增加用于所述一个用户设备的所述广播信道的第一功率。

21.如权利要求20的所述功率分配和用户分配方法，其中，如果增加所述广播信道的第一功率，进一步包括步骤：根据P_B，AVAIL＝P_B，AVAIL-P_ΔB(i)降低用于所述MBMS业务的可用功率。

22.如权利要求21的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：设定对应于与所述一个用户设备相应的导频信号的信号/噪声的新覆盖阈值。

23.如权利要求22的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：

由所述RNC将所述一个用户设备分配给所述广播信道；和

将所述新覆盖阈值广播给所述多个用户设备。

24.如权利要求19的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：如果所述广播信道的第一功率大于可用MBMS功率，由所述RNC根据P_B(K)＝P_B(K)+P_B，AVAIL增加在所述广播信道上的所述第一功率；和

根据P_B，AVAIL＝0降低所述可用MBMS功率。

25.如权利要求24的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：由所述RNC设定与用于所述MBMS业务的最大功率相对应的新覆盖阈值。

26.如权利要求26的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：

由所述RNC设定所述一个用户设备给所述广播信道；和

将所述新覆盖阈值广播给所述多个用户设备。

27.一种在移动通信系统中、在多个用户设备的一个用户设备与无线网络控制器(RNC)之间的多媒体广播多播业务(MBMS业务)的功率分配和用户分配方法，该功率分配方法包括步骤：

由所述一个用户设备请求耦合到所述MBMS业务；

发射导频信号到所述一个用户设备；

由所述一个用户设备测量由该一个用户设备接收的导频信号的信号/噪声(S/N)；

由所述一个用户设备接收具有覆盖阈值的信号/噪声(S/N)；和

由所述一个用户设备将所述导频信号的S/N与所述覆盖阈值的S/N进行比较。

28.如权利要求27的所述功率分配和用户分配方法，其中进一步包括步骤：

由所述一个用户设备确定定时器是否超时；和

如果定时器超时，执行所述请求、发射、测量、接收和比较步骤。

29.如权利要求28的所述功率分配和用户分配方法，其中，如果定时器超时，进一步包括重新设置该定时器的步骤。

30.如权利要求28的所述功率分配和用户分配方法，其中，如果定时器超时，并且如果由所述一个用户设备测量的S/N小于所述覆盖阈值的S/N，进一步包括步骤：将所述导频信号的测量的S/N发射给所述RNC。

31.如权利要求27的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：如果对应于所述一个用户设备的导频信号的S/N在所述多个用户设备的第一组之内，将所述一个用户设备分配给广播信道。

32.如权利要求31的所述功率分配和用户分配方法，其中，进一步包括步骤：如果所述一个用户设备在所述多个用户设备的第二组之内，将所述一个用户设备分配给专用信道。

33.如权利要求32的所述功率分配和用户分配方法，其中，如果所述一个用户设备正在请求在处理当中的MBMS业务，进一步包括步骤：如果要求用于所述广播信道的增加功率小于要求用于所述专用信道的功率，将所述一个用户设备分配给所述广播信道。

34.如权利要求33的所述功率分配和用户分配方法，其中，如果所述一个用户设备正在请求在处理当中的MBMS业务，进一步包括步骤：如果要求用于所述专用信道的功率小于要求用于所述广播信道的增加功率，将所述一个用户设备分配给所述专用信道。