一种上行业务资源调度的方法

专利名称：一种上行业务资源调度的方法
技术领域：
本发明涉及通信系统中的资源分配技术，特别是指在高速数据传输的时分双工(TDD)系统中上行业务资源调度的方法。
背景技术：
时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统是基于TDD模式的，即上行和下行同处于一个频段，不需要成对的频率，因此频谱利用率高，上下行资源的相关性大。
TD-SCDMA的物理信道包含四层结构第一层系统帧号第二层为无线帧，第三层为子帧，第四层为时隙/码。具体的说，物理信道由若干个无线帧组成，一个无线帧为10ms，每个无线帧又分为连续两个5ms的子帧。如图1所示，每个子帧又包括七个业务时隙和三个特殊时隙，斜线填充部分的三个特殊时隙分别为下行导频时隙(DwPTS)，上行导频时隙(UpPTS)，以及保护时隙(GP)。依据不同的资源分配方案，子帧或时隙/码的配置结构可能有所不同。在每个子帧中，上行时隙和下行时隙的分配是动态的，根据上下行业务的不同而定。比如对于话音业务，就需要上下行对称的资源分配。在TD-SCDMA系统中，是通过时域和码域来共同区分不同的用户信号。
TDD模式下的物理信道是一个突发，一个突发由数据部分、导频(midamble)部分和保护时段组成，每个突发的持续时间为一个时隙。用户终端在无线帧中的指定时隙发射相应的物理信道数据，并且，无线帧是可以连续分配的，即每一帧中所有时隙都可以分配给物理信道，也可以是不连续分配，即仅有部分无线帧中的时隙分配给物理信道。一个发射机可以同时发射几个突发，几个突发的数据部分必须使用不同正交信道码。
当用户终端有话音要求时，需要首先向基站提出请求，然后基站根据目前资源的使用情况，给用户指定可以使用的码道和时隙。这里，多个用户终端可能在同一个时隙中传输自己的数据，但要使用不同的扩频因子。
参见图2所示，在一次通话过程中，一旦需要改变用户终端正在使用的物理信道资源的配置，就会发起如下物理信道重配置过程步骤201、网络侧的无线资源控制(RRC)产生物理信道重配置(PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION)消息，并将该消息发送给对应用户终端的RRC；步骤202、当用户终端收到该消息后，会根据消息里携带的内容对指定的物理信道进行重新配置；步骤203、当用户终端完成配置工作后，用户终端会向网络侧的RRC反馈物理信道重配置完成(PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATIONCOMPLETE)消息。
从上面所述过程可以看出，TD-SCDMA的物理层上行和下行时隙的分配是动态的；用户终端与通信资源之间的共享关系是时分加码分，多用户终端在某时隙内是码分的关系；业务信道物理资源的配置与重配置必须通过高层信令的交互。
无线移动通信系统从频分多址(FDMA)的模拟通信系统发展到现在的第三代移动通信系统，支持的业务从单纯的话音业务发展到现在的数据和话音的混和业务，直至高速的数据业务。人们对通信系统的要求越来越高，已经不满足于通过家里的计算机接入网络了，而是希望实现在任何地点都能够接受到诸如发送电子邮件，进行网络浏览等数据业务。因此，通信系统的发展也逐渐由单纯服务话音的系统向支持高速数据的系统发展。
众所周知，语音业务和数据业务要求的服务质量有明显的不同。对于语音业务，要求比较高的实时性，以保证打电话的人可以顺利交流；该业务在时间上比较平均，用户在挂机前会一直通话，而且语音业务的速率相对比较低，也比较固定，上下行速率是对称的。并且，通话过程中偶尔模糊不清时，用户是可以容忍的，所以对误码率的要求也不太高。
对于数据业务，用户在做诸如上网浏览、下载、发邮件这些活动中，可以稍微等待网络的响应，却不能接受较高的误码率；数据业务的发起是突发性的，每次业务传输完毕后，用户有一个不定长的阅读时间；但是在业务进行过程中，用户希望得到尽可能高的数据传输速率，减少数据传输时间，但对速率是否恒定没有很大要求；并且根据数据业务的统计特征，下行业务要大于上行业务数倍。
综上所述，现有TD-SCDMA系统只适用于语音业务，所以如果利用现有TD-SCDMA系统对数据业务进行服务，则不能保证比较低的误码率；而且由于数据业务的出现和持续特征，数据业务需要经常根据流量变化动态分配物理资源；如果使用高层信令对物理层资源进行重配置，会由于高层信令传递相对比较慢，从而导致物理资源较长时间的闲置，并且加大网络信令负担，降低有效数据吞吐量；如果为其上下行分配对称的资源，必然使下行数据传输成为系统瓶颈，不能最大限度的发挥无线频谱的效率。
因此，在另一专利申请中提出了一种高速数据传输的系统，实现在TDD系统中进行高速的数据传输，在该专利中给出了一种物理层帧结构，利用上行控制时隙传输上行控制信息，利用下行控制时隙中的上行链路控制(ULC)部分可传输上行资源分配信令。但是该系统中没有具体阐述上行资源的重配置过程。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是提供一种适于上述高速数据传输系统的上行业务资源的调度方法，使其能够及时、合理的对该系统的上行资源进行调度。
一种上行业务资源调度的方法，应用于高速数据传输的时分双工系统中，该方法是这样实现的。
A.在用户终端与网络侧的基站建立无线承载后，每个用户终端通过物理层信令向所属基站上报各自当前的上行速率信息；B.基站收到每个用户终端上报的上行速率信息后，根据接收到的所有用户终端上报的上行速率信息及当前系统资源状况，为上报信息的用户终端分配上行业务资源；然后，再通过物理层信令将分配的上行业务资源信息分别通知给对应的用户终端；C.每个用户终端从基站所发送的上行业务资源信息中获取自身可使用的上行业务资源，并根据所获取的可使用的上行业务资源发送上行业务信息。
所述上行速率信息是根据用户终端当前速率要求升高、降低速率等级，或保持当前速率，或上行传输结束的指示来上报的。
所述上行速率信息为该用户终端当前所支持的最大速率指示。
所述系统资源状况为每个用户终端当前速率、每个用户终端上行业务调度的公平性、用户终端使用码字以及该基站的上行负载。
所述上行业务资源为码字，或时隙，或两者的组合。
该方法进一步包括用户终端向基站上报上行传输结束指示时，用户终端结束上行业务，停止监听网络侧对上行业务的分配。
该方法进一步包括用户终端向基站上报要求升高、降低、或保持当前速率时，该用户终端实时监听基站侧下发的上行业务资源分配信令。
步骤B中所述上行业务资源分配给上报信息的部分用户终端。
步骤A中所述物理层信令通过支持上行控制信息发送的物理层子帧中的指定时隙发送。
步骤B中所述物理层信令通过支持下行控制信息发送的物理层子帧中的指定时隙发送。
本发明直接通过物理层完成对每个用户终端上行资源的重配置。该方法可以使用户终端在无线通信系统中进行上行数据传输时，能改变上行业务速率，并且频谱利用效率高，分配资源速度快；该方法能及时、合理的调度每个用户终端使用的上行资源，保证上行业务数据传输速率能够足够大，从而进一步保证整个系统的吞吐量。


图1为TD-SCDMA系统物理层子帧结构示意图；图2为现有技术中物理信道重配置的示意图；图3为本发明实现上行资源分配的流程示意图；图4为本发明具体实施例的上行数据传输时序图；图5为高速数据传输系统子帧结构示意图。
具体实施例方式
本发明的核心内容是在高速数据传输的TDD系统中，在用户终端已经与基站建立了无线承载后，系统直接通过物理层来重新配置每个用户终端可以使用的上行业务资源。并且，所述物理层信令是通过另一专利申请提出的高速数据传输系统中所定义的可支持上行控制信息和下行控制信息传输的物理层子帧来发送。
参见图3所示，实现本发明的方法包括以下步骤步骤301、每个用户终端通过物理层信令向所属基站上报各自当前的上行速率信息；这里，用户终端根据当前条件上报网络侧，要求提高、降低或者保持当前上行传输速率。所述当前条件包括高层数据包大小、用户终端功率可以支持的最大上行业务速率、用户终端当前上行业务速率等。
步骤302、基站收到每个用户终端上报的上行速率信息后，根据接收到的所有用户终端上报的上行速率信息及当前系统资源约束条件等，为上报信息的全部或者部分用户终端分配上行业务资源；然后基站将每个用户终端重分配信息通过物理层重分配信令发送给对应用户终端；这里约束条件包括各用户终端当前速率、各用户终端上行业务调度的公平性、用户终端使用码字等。
进一步的说，具体分配资源的过程是这样基站接收到所有用户终端上报的上行速率信息和当前速率后，首先按照用户的要求分配上行速率资源；然后估计每个用户终端以对应速率发送上行数据时，对基站总的干扰水平是否超过基站的容限，如果超过容限，为了保证公平性，降低近期上行速率较高的用户终端的上行速率，并且，降低过程可以重复，直到满足基站容限要求，确定每个用户终端的上行速率；最后根据每个用户终端已确定的上行速率，分配相应的上行码字，完成上行资源的分配。
步骤303、每个用户终端收到基站下发的重分配信令后，确定自身可以使用的上行业务资源，并根据所确定的上行业务资源进行上行业务传输。所述上行业务资源为码字，或时隙，或两者的组合。
下面举具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
为了更加清楚的说明本发明的技术方案，这里将每个用户终端发起一次资源需求报告、进而得到资源重分配信息、然后根据得到的资源发送上行业务数据的过程定义为一次上行数据传输阶段，该阶段又分为连续的三个不同的小阶段发起资源需求报告的为上行速率报告阶段；基站根据用户终端的需求报告为其重新分配上行资源的过程为上行资源分配阶段；用户终端根据基站重分配的资源进行上行数据传输的过程为上行业务传输阶段。这里，为了保证基站接收该信令时比较低的误码率要求，本实施例规定在上行速率报告阶段，物理层的上报信令要在连续的多个子帧内重复发送，通常可采用连续的五个子帧重复发送；在上行资源分配阶段，物理层下发的重分配信令要在连续的多个子帧内重复发送，同样，可采用连续的五个子帧重复发送。
参见图4所示，一次上行数据传输的过程如下A.在上行速率报告阶段，所有用户终端从第n个子帧开始使用其特定的正交码和扰码，向基站发送物理层上行速率指示信令，指示当前的速率信息，且n mod 5＝0，并且五个连续的子帧内重复发送。这里，用户终端在连续的五个上行控制时隙，把本用户终端对上行数据传输的要求，使用物理层的上行速率指示信令报告网络侧，该信令表示用户终端希望提高速率、降低速率、保持当前速率，或上行传输结束。并且，在同一个上行速率报告阶段内，每个子帧中传输的上行数据传输要求是相同的。
B.基站接收所有用户终端连续五个时隙发送的上行速率指示信令后，根据各用户终端上报的速率信息、各用户终端当前速率、各用户终端上行业务调度的公平性，用户终端使用码字，以及该基站上行负载等，为上报信息的这些用户终端中的全部或者部分，分配上行业务资源，然后，在上行资源分配阶段通过物理层下行控制信令在五个连续的子帧内将分配信息发送给相应用户终端。
C.每个用户终端监视各自对应的上行资源分配信令，根据接收到的上行资源分配信令判决是否被分配可以使用的上行正交码资源。
如果该用户终端被分配相应的上行正交码资源，则该用户终端在n+10子帧到n+14子帧的五个子帧内，使用被分配的上行正交码对上行数据进行正交调制，发送上行业务数据；如果该用户终端没有被分配上行正交码资源，则该用户终端在n+10子帧到n+14子帧的五个子帧内，停止发送上行业务，直到被分配了相应的上行资源。
在上述过程中，用户终端均在对应阶段发送物理层的上行速率指示信令，并且监视基站对上行资源的分配信令，从而调整下一个上行数据传输时的资源配置。并且，当上行业务结束时，用户终端发送上行速率指示信令指示上行业务结束，停止发送该物理层信令，停止监视上行资源分配信令，直到下一次上行业务发起。
如图5的子帧结构所示，物理层子帧中的七个时隙在上述本实施例中被定义为TS1为上行控制时隙，用于报告上行速率信息；TS2、TS3为上行业务传输时隙；TS5、TS6作为上行资源分配时隙。从上述定义可以看出，上行速率报告阶段、上行资源分配阶段和上行业务传输阶段的三种业务都在同时进行，这是由于用户终端和基站使用的资源并不冲突，只不过本次上行资源分配阶段所进行的业务是根据上一次上行速率报告阶段发出的上行速率请求进行资源分配的，上行业务传输阶段是用户终端根据上次上行资源分配阶段得到的分配信息进行上行业务传输的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种上行业务资源调度的方法，应用于高速数据传输的时分双工(TDD)系统中，其特征在于，该方法包括如下步骤A.在用户终端与网络侧的基站建立无线承载后，每个用户终端通过物理层信令向所属基站上报各自当前的上行速率信息；B.基站收到每个用户终端上报的上行速率信息后，根据接收到的所有用户终端上报的上行速率信息及当前系统资源状况，为上报信息的用户终端分配上行业务资源；然后，再通过物理层信令将分配的上行业务资源信息分别通知给对应的用户终端；C.每个用户终端从基站所发送的上行业务资源信息中获取自身可使用的上行业务资源，并根据所获取的可使用的上行业务资源发送上行业务信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行速率信息是根据用户终端当前速率要求升高、降低速率等级，或保持当前速率，或上行传输结束的指示来上报的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行速率信息为该用户终端当前所支持的最大速率指示。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统资源状况为每个用户终端当前速率、每个用户终端上行业务调度的公平性、用户终端使用码字以及该基站的上行负载。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行业务资源为码字，或时隙，或两者的组合。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括用户终端向基站上报上行传输结束指示时，用户终端结束上行业务，停止监听网络侧对上行业务的分配。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括用户终端向基站上报要求升高、降低、或保持当前速率时，该用户终端实时监听基站侧下发的上行业务资源分配信令。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述上行业务资源分配给上报信息的部分用户终端。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中所述物理层信令通过支持上行控制信息发送的物理层子帧中的指定时隙发送。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述物理层信令通过支持下行控制信息发送的物理层子帧中的指定时隙发送。
全文摘要
本发明公开了一种上行业务资源调度的方法，应用于高速数据传输的时分双工系统，该方法包括在用户终端与基站建立无线承载后，每个用户终端通过物理层信令向所属基站上报各自当前的上行速率信息；基站收到每个用户终端上报的上行速率信息后，根据收到的所有用户终端上报的上行速率信息及当前系统资源状况，为上报信息的用户终端分配上行业务资源；然后，再通过物理层信令将分配的上行业务资源信息分别通知给对应的用户终端；每个用户终端从基站所发送的上行业务资源信息中获取自身可使用的上行业务资源，并根据所获取的可使用的上行业务资源发送上行业务信息。该方法频谱利用效率高，分配资源速度快，并能及时、合理的调度资源，保证系统吞吐量。
文档编号H04W72/12GK1536904SQ0310925
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月7日 优先权日2003年4月7日
发明者张海, 胡灏, 马莎, 海 张 申请人:华为技术有限公司