本发明涉及通信领域，具体地涉及一种用于蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法及装置。
背景技术：
随着第五代无线蜂窝网通信系统的设计开发，新增了免调度(grant-free)模式供终端(即用户设备，userequipment，简称ue)使用上行资源。在该模式中，终端可以自主在基站(node-b，简称nb)预留的上行资源池中按一定的规则使用上行资源。
目前比较通用的免调度资源使用模式本质上可以理解为时隙aloha，即通过将时间分为离散的时间片，终端每次需要等到下一个时间片才能开始向基站发送数据。这样的方案虽然能在一定程度提高信道利用率，但是，极易发生多个终端同时使用同一上行资源而导致冲突的问题，通信系统的整体效率也比较低(最高效率36.8％)。
另一方面，上层数据块发送的请求按照泊松分布的规律分布，导致使用现有的免调度资源使用模式时，随时可能在某个时间点上出现系统负荷(数据块发送请求所需资源除以上行免调度配置资源)比较高的情形，而时隙aloha在实际运作时，随着系统负荷升高，系统效率会急剧下降。因此，采用现有的基于时隙aloha机制的免调度资源使用模式时，无线蜂窝网通信系统的系统效率低，并且在系统负荷升高时可能导致系统不稳定，不利于无线蜂窝网通信系统的进一步发展，也对用户体验造成了严重影响。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是现有免调度资源使用方案的整体系统效率低，无法有效应对多个用户设备同时使用同一上行资源时可能产生的冲突问题，影响了新一代的无线蜂窝网通信系统的系统稳定性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法，包括如下步骤：响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道；根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机；在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。
可选的，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道之前，还包括如下步骤：监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。
可选的，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道包括：根据所述下行指示信道的监听结果，从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道。
可选的，根据所述下行指示信道的监听结果，从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道包括：将所述下行指示信道指示处于空闲状态的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
可选的，根据所述下行指示信道的监听结果，从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，还包括：当所述下行指示信道指示所述候选上行免调度信道集合中存在多条处于空闲状态的候选上行免调度信道时，从所述多条处于空闲状态的候选上行免调度信道中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
可选的，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道之后，还包括如下步骤：监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。
可选的，根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机，包括：根据所述下行指示信道的指示，判断所述上行免调度信道是否处于空闲状态；当判断结果表明所述上行免调度信道处于空闲状态时，确定所述发送时机为立即发送。
可选的，在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包包括：当所述发送时机为立即发送时，立即向所述上行免调度信道发送所述数据包。
可选的，根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机，还包括：当判断结果表明所述上行免调度信道处于忙碌状态时，继续监听所述下行指示信道，直至所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态；将所述发送时机确定为所述上行免调度信道转变为空闲状态开始后的预设时间段。
可选的，所述预设时间段为预设的区间内取得的任一随机数，所述区间的两端分别为预设数值以及终端的竞争窗口最大值。
可选的，所述终端的竞争窗口最大值根据历史上使用所述上行免调度信道的成功率确定。
可选的，在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包之前，还包括：若在所述发送时机到来之前，所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由空闲状态转变为忙碌状态，则根据已流逝时间调整所述发送时机，所述已流逝时间从所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态开始，至所述上行免调度信道再次由空闲状态转变为忙碌状态结束。
可选的，根据已流逝时间调整所述发送时机包括：在所述发送时机的基础上提前所述已流逝时间，以确定调整后的发送时机。
可选的，所述下行指示信道指示的忙闲状态以零个或多个时延单位滞后于各候选上行免调度信道实际的忙闲状态。
本发明实施例还提供一种用于蜂窝网通信系统的免调度资源使用装置，包括：选择模块，响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道；确定模块，用于根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机；发送模块，用于在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。
可选的，所述免调度资源使用装置还包括第一监听模块，所述第一监听模块用于在所述选择模块从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道之前，监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。
可选的，所述选择模块包括：选择子模块，用于根据所述下行指示信道的监听结果，从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道。
可选的，所述选择子模块包括：确定单元，用于将所述下行指示信道指示处于空闲状态的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
可选的，所述选择子模块还包括：选择单元，用于当所述下行指示信道指示所述候选上行免调度信道集合中存在多条处于空闲状态的候选上行免调度信道时，从所述多条处于空闲状态的候选上行免调度信道中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
可选的，所述免调度资源使用装置还包括第二监听模块，所述第二监听模块用于在所述选择模块从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道之后，监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。
可选的，所述确定模块包括：判断子模块，用于根据所述下行指示信道的指示，判断所述上行免调度信道是否处于空闲状态；第一确定子模块，用于当判断结果表明所述上行免调度信道处于空闲状态时，确定所述发送时机为立即发送。
可选的，所述发送模块包括：第一发送子模块，用于当所述发送时机为立即发送时，立即向所述上行免调度信道发送所述数据包。
可选的，所述确定模块还包括：监听子模块，用于当判断结果表明所述上行免调度信道处于忙碌状态时，继续监听所述下行指示信道，直至所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态；第二确定子模块，用于将所述发送时机确定为所述上行免调度信道转变为空闲状态开始后的预设时间段。
可选的，所述预设时间段为预设的区间内取得的任一随机数，所述区间的两端分别为预设数值以及终端的竞争窗口最大值。
可选的，所述终端的竞争窗口最大值根据历史上使用所述上行免调度信道的成功率确定。
可选的，所述免调度资源使用装置还包括调整模块，用于在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包之前，若所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由空闲状态转变为忙碌状态，则根据已流逝时间调整所述发送时机，所述已流逝时间从所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态开始，至所述上行免调度信道再次由空闲状态转变为忙碌状态结束。
可选的，所述调整模块包括：提前子模块，用于在所述发送时机的基础上提前所述已流逝时间，以确定调整后的发送时机。
可选的，所述下行指示信道指示的忙闲状态以零个或多个时延单位滞后于各候选上行免调度信道实际的忙闲状态。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道；根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机；在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。较之现有的基于时隙aloha机制的免调度资源使用模式，本发明实施例的技术方案重新定义了上行免调度资源的使用方案，能够更好的适应新一代的无线蜂窝网通信系统。在本发明实施例的技术方案中，用户设备能够在基站预先准备的至少一条候选上行免调度信道中，自行选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，还可以根据所述上行免调度信道的忙闲状态在合适的发送时机发送数据包，从而更好的解决多个用户设备同时使用同一上行资源时可能产生的冲突问题，还进一步提高了无线蜂窝网通信系统的系统效率以及系统稳定性。
进一步，通过监听下行指示信道来获得所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态，以便从所述候选上行免调度信道集合中选择一条最合适的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
附图说明
图1是现有技术中一种基站时频资源的分配示意图；
图2是现有基于纯aloha机制和时隙aloha机制的通信系统的系统负荷和成功率关系曲线；
图3是本发明的第一实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法的流程图；
图4是本发明的第二实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法的流程图；
图5是本发明的第三实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法的流程图；
图6示出了采用本发明实施例的一个典型应用场景的原理示意图；
图7示出了采用本发明实施例的另一个典型应用场景的原理示意图；
图8是本发明的第四实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用装置的结构示意图。
具体实施方式
本领域技术人员理解，如背景技术所言，随着第五代无线蜂窝网通信系统的设计开发，新增的免调度(grant-free)模式能够更好地满足用户设备(userequipment，简称ue，也可称为终端)的上行资源使用需求。但是，现有的免调度资源使用模式仍局限于基于时隙aloha机制来实现。例如，在图1示出的一个现有较典型的基站资源的分配示意图中，矩阵用于表示基站所有的可用资源，其中，所述矩阵的横轴代表时间，纵轴代表频率；所述矩阵中的每一个资源单位均可以被基站分配为免调度资源(对应图1中的阴影资源单位)，所述阴影资源单位可以供所述用户设备使用进行数据发送。
在图1示出的一个典型的应用场景中，所述基站可以将所述时频矩阵中的任意一个资源单位分配为所述免调度资源，并且，在实际应用中，被分配为免调度资源的资源单位通常在时间和频率上均不连贯，例如，图1中的阴影资源单位11和12。当所述基站将图1中的阴影资源单位11和12分配为所述免调度资源时，可以通过广播信息将分配结果告知用户设备，需要使用所述免调度资源的用户设备通过监听所述基站的广播信道来了解所述免调度资源的分配情况。当一个用户设备接收到包含有所述分配结果的广播信息时，可以使用所述阴影资源单位11或者阴影资源单位12向所述基站发送数据。但是，若同时存在两个或以上用户设备均需要向所述基站发送数据，并且所述两个或以上设备均选择了所述阴影资源单位11来发送数据，由于在所述时隙aloha机制下，所述基站和所述用户设备是以时间片为单位接收和发送数据的，势必导致所述两个或以上设备会在相同时刻向所述阴影资源单位11发送数据，从而产生冲突问题。其中，所述冲突可以表现为一个用户设备发送了数据包，但没有接收到对端(例如，基站)的反馈。
另一方面，现有的基于时隙aloha机制的通信系统，其整体效率也偏低，不利于新一代无线蜂窝网通信系统的推广应用。例如，根据图2示出的纯aloha(purealoha)机制和时隙aloha(slottedaloha，简称s-aloha)机制的系统负荷和成功率关系曲线。在一个典型的应用场景中，所述纯aloha机制的系统负荷和成功率关系曲线对应图2中的曲线21，所述曲线21上的点满足公式s＝ge-2g，其中，s为成功率，g为系统负荷；所述时隙aloha机制的系统负荷和成功率关系曲线对应图2中的曲线22，所述曲线22上的点满足公式s＝ge-g，其中，s为成功率，g为系统负荷。如图2所示，对于采用时隙aloha的无线蜂窝网通信系统，当系统带宽为1m、系统需求也为1m时，所述无线蜂窝网通信系统的数据传输成功率最大(即系统效率最大，对应图2中a点)，但此时所述无线蜂窝网通信系统最多也只能传输384k的数据。进一步地，如图2所示，当所述无线蜂窝网通信系统的系统负荷较高时(例如，所述系统负荷大于1m时)，所述成功率会随着所述系统负荷的进一步升高而急剧下降。因而，现有的采用时隙aloha机制的无线蜂窝网通信系统，其系统效率较低，并且当系统负荷较高时还会存在系统不稳定的隐患。
发明人经过研究发现，上述问题是由于现有技术的基站分配的免调度资源在时间上不连续，并且未向用户设备告知所分配的免调度资源的忙闲状态导致的。
为了解决上述技术问题，本发明实施例响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道；根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机；在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。本领域技术人员理解，本发明实施例的技术方案重新定义了上行免调度资源的使用方案，能够更好的适应新一代的无线蜂窝网通信系统。在本发明实施例的技术方案中，用户设备能够在基站预先准备的至少一条候选上行免调度信道中，自行选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，还可以根据所述上行免调度信道的忙闲状态在合适的发送时机发送数据包，从而更好的解决多个用户设备同时使用同一上行资源时可能产生的冲突问题，还进一步提高了无线蜂窝网通信系统的系统效率以及系统稳定性。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图3是本发明的第一实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法的流程图。其中，所述蜂窝网通信系统可以包括无线蜂窝网通信系统；所述免调度资源使用可以允许用户设备自主在所述基站预留的上行资源中按既定规则使用上行资源，而无需再向所述基站请求授权。本领域技术人员理解，本发明实施例中所述免调度资源的资源提供方可以是基站，也可以是所述基站所处的网络，在本发明实施例的技术方案中以基站为例进行详细阐述。
具体地，在本实施例中，首先执行步骤s101，响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道。更为具体地，所述发送数据包的请求可以由所述用户设备的应用层发出，例如，由安装于所述用户设备上的应用程序发出。在一个优选例中，所述基站预先分配至少一条候选上行免调度信道，并将所述至少一条候选上行免调度信道的频率告知所述用户设备，使得所述用户设备需要以免调度方式向所述基站发送数据时，可以自行选择所述候选上行免调度信道集合中的一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，从而使用承载于所述上行免调度信道上的资源来进行数据传输。
然后执行步骤s102，根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机。具体地，所述忙闲状态可以用于指示是否有其他用户设备正在使用所述上行免调度信道承载的资源进行数据传输。更为具体地，当存在其他用户设备使用所述上行免调度信道承载的资源进行数据传输时，可以确定所述上行免调度信道处于忙碌状态。更进一步地，当不存在其他用户设备使用所述上行免调度信道承载的资源进行数据传输时，可以确定所述上行免调度信道处于空闲状态。在一个优选例中，将所述发送时机确定为所述上行免调度信道处于空闲状态的时候，以避免两个或以上用户设备同时使用所述上行免调度信道上承载的资源进行数据传输。
最后执行步骤s103，在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。具体地，所述数据包可以基于物理层数据帧进行发送。在一个优选例中，所述用户设备基于所述步骤s101选定了所述上行免调度信道，并基于所述步骤s102确定了发送时机后，在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述物理层数据帧，所述基站通过解析接收到的所述物理层数据帧即可获得所述数据包。
进一步地，与图1所示的现有免调度资源分配方式不同，在本发明实施例的技术方案中，上行免调度资源可以包括至少一条候选上行免调度信道，例如，每一条所述候选上行免调度信道上有12个子载波，所述基站可以以所述候选上行免调度信道为单位增减所述上行免调度资源。在一个典型的应用场景中，所述基站分配的所述至少一条候选上行免调度信道优选地在时间上呈连续状态，即所述基站可以将某一个频率的信道资源专门分配给用户设备实现免调度操作；而在频率上，多个所述候选上行免调度信道可以连续，也可以不连续，例如，所述基站可以支持跳频分配模式，将多个不连续的频率的信道资源分别分配给所述用户设备实现免调度操作。
进一步地，在所述步骤s101中，可以基于预设规则从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，所述预设规则用于将业务量在各个所述候选上行免调度信道上进行分摊，其可以是本领域技术人员了解的任何适当规则。例如，从所述候选上行免调度信道集合中频率最低的一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，本领域技术人员还可根据实际需要变化出更多实施例，在此不予赘述。
进一步地，所述物理层数据帧可以包括前导码(preamble)、头(header)和体(body)，其中，所述前导码用于基站检测、信号同步和信道估计，所述头用于指示所述体的长度以及所述用户设备的身份、所述体的加密参数等信息，所述体用于记载所述数据包，例如，所述体的长度可以刚好能装下所述数据包。
由上，采用第一实施例的方案，重新定义了上行免调度资源的使用逻辑，使得用户设备能够在基站预先准备的至少一条候选上行免调度信道中，自行选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，并且，所述用户设备可以根据所述上行免调度信道的忙闲状态在合适的发送时机发送数据包，从而更好的解决了多个用户设备同时使用同一上行资源时可能产生的冲突问题，还进一步提高了无线蜂窝网通信系统的系统效率以及系统稳定性。
图4是本发明的第二实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法的流程图。具体地，在本实施例中，首先执行步骤s201，响应于发送数据包的请求，监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。更为具体地，与所述候选上行免调度信道相类似，所述下行指示信道也可以在时间上连续。优选地，所述下行指示信道的粒度为符号(symbol)。在一个优选例中，通过所述符号来指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道在单位时间上的忙闲状态。
然后执行步骤s202，根据所述下行指示信道的监听结果，从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道。具体地，所述下行指示信道可以由所述基站由广播形式发送。更为具体地，当所述用户设备需要使用上行免调度资源发送数据时，可以监听所述基站的广播信道，以通过广播接收所述下行指示信道。在一个优选例中，将所述下行指示信道指示处于空闲状态的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，以增大使用所述上行免调度信道上承载的资源进行数据传输的传输成功率。
接下来执行步骤s203，根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机。具体地，本领域技术人员可以参考上述图3所示实施例中所述步骤s102，在此不予赘述。在一个优选例中，由于所述步骤s202优选地将所述下行指示信道指示处于空闲状态的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，因而本步骤可以直接确定所述上行免调度信道处于空闲状态，并将所述发送时机确定为立即发送。
最后执行步骤s204，在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。具体地，本领域技术人员可以参考上述图3所示实施例中所述步骤s103，在此不予赘述。在一个优选例中，由于所述步骤s203已经确定所述发送时机为立即发送，所述用户设备可以基于本步骤立即向所述上行免调度信道发送所述数据包。
在本实施例的一个变化例中，若所述下行指示信道指示所述候选上行免调度信道集合中存在多条处于空闲状态的候选上行免调度信道，则所述用户设备还可以从所述多条处于空闲状态的候选上行免调度信道中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。在一个典型的应用场景中，对于所述多条处于空闲状态的候选上行免调度信道，可以按照预设规则从中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。例如，可以将所述多条处于空闲状态的候选上行免调度信道中频率最高的一条候选免调度信道选择作为所述上行免调度信道。
在本实施例的另一个变化例中，若所述下行指示信道指示所述候选上行免调度集合中没有一条候选免调度信道处于空闲状态，则所述用户设备以所述符号为单位接收所述下行指示信道，指示所述下行指示信道指示所述候选上行免调度集合中有一条候选免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态，从而选择该候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
由上，采用第二实施例的方案，在接收到所述用户设备的上层(例如，应用层)发送数据包的请求之后，选择确定所述上行免调度信道之前，所述用户设备可以先通过广播监听所述下行指示信道，以基于所述下行指示信道选择当前处于空闲状态的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。本领域技术人员理解，本实施例所述步骤s201和所述步骤s202可以理解为上述图3所示实施例中所述步骤s101的一个具体实施方式，通过监听下行指示信道来获得所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态，以便从所述候选上行免调度信道集合中选择一条最合适的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
本领域技术人员理解，在现有的基于时隙aloha机制的免调度资源使用方案中，由于基站分配的免调度资源在时间和频率上均不连续，当多个用户设备需要在同一时刻向所述免调度资源发送数据包时，极易选择同一个免调度资源进行数据传输，进而产生冲突。为了解决这一技术问题，采用本发明实施例的基站优选地为用户设备分配至少一条在时间上连续的候选上行免调度信道，并且通过下行指示信道向用户设备广播所述至少一条候选上行免调度信道的忙闲状态，以便用户设备自主选择一条最合适的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道，通过更广的选择空间降低多个用户设备选择同一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道的几率，从而更有效的避免冲突，提高用户设备使用免调度资源的成功率，确保无线蜂窝网通信系统的稳定性和高效性。
图5是本发明的第三实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用方法的流程图。具体地，在本实施例中，首先执行步骤s301，响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道。更为具体地，本领域技术人员可以参考上述图3所示实施例中所述步骤s101，在此不予赘述。
然后执行步骤s302，监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。具体地，本领域技术人员可以参考上述图4所示实施例中所述步骤s201，在此不予赘述。在一个优选例中，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中所有候选上行免调度信道的忙闲状态，则所述用户在监听到所述下行指示信道后，可以仅从中获取所述步骤s301中选定的所述上行免调度信道的忙闲状态。
接下来执行步骤s303，根据所述下行指示信道的指示，判断所述上行免调度信道是否处于空闲状态。在一个优选例中，当所述下行指示信道指示所述上行免调度信道处于空闲状态时，所述步骤s303的判断结果是肯定的；否则，所述步骤s303的判断结果是否定的。进一步地，若所述步骤s303的判断结果是肯定的，则进入步骤s304执行；否则，即若所述下行指示信道指示所述上行免调度信道处于忙碌状态，则进入步骤s306执行。
优选地，在所述步骤s304中，确定所述发送时机为立即发送。本领域技术人员理解，类似于上述图4所示实施例中所述步骤s203的技术方案，由于此时所述上行免调度信道处于空闲状态，表明没有其他用户设备在向其传输数据，则优选地将所述发送实际确定为立即发送，以免被其他用户设备抢占资源。
然后执行步骤s305，当所述发送时机为立即发送时，立即向所述上行免调度信道发送所述数据包。本领域技术人员理解，关于向所述上行免调度信道发送数据包的具体实施方式，可以参考上述图3所示实施例中所述步骤s103，在此不予赘述。
优选地，在所述步骤s306中，继续监听所述下行指示信道，直至所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态(以下简称由忙转闲)。本领域技术人员理解，与上述图4所示实施例不同，本实施例在所述步骤s301就选定了所述上行免调度信道，则即使所述下行指示信道指示选定的所述上行免调度信道处于忙碌状态，所述用户设备也不会重新选择一条上行免调度信道，而是优选地选择继续等待，直至所述上行指示信道由忙转闲。
然后执行步骤s307，将所述发送时机确定为所述上行免调度信道转变为空闲状态开始后的预设时间段。具体地，所述预设时间段可以由所述用户设备预先确定。本领域技术人员理解，在实际应用中，可能同时有多个用户设备需要使用所述基站的上行免调度资源来发送数据，并且，所述多个用户设备选择了同一条候选免调度信道作为所述上行免调度信道，则当所述上行免调度信道由忙转闲时，可能发生多个用户设备同时向所述上行免调度信道发送数据包，进而产生冲突。本发明实施例优选地通过所述预设时间段来进一步避免冲突，例如，通过所述预设时间段，使得所述多个用户设备的发送时机错开，则即使所述多个用户设备选择了同一条上行免调度信道，由于各个用户设备的发送时机错开了，使得所述多个用户设备对所述上行免调度资源的使用也不会产生冲突。进一步地，由于所述上行免调度信道在时间上是连续的，使得所述多个用户设备都能在各自的发送时机向所述上行免调度信道发送所述数据包。
然后执行步骤s308，在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。具体地，本领域技术人员可以参考上述图3所示实施例中所述步骤s103，在此不予赘述。在一个优选例中，所述发送时机为所述步骤s307中确定的所述预设时间段。
进一步地，所述预设时间段可以为预设的区间内取得的任一随机数，所述区间的两端分别为预设数值以及终端(也可称为用户设备)的竞争窗口最大值。例如，从所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态开始，若在连续x个信号时间内接收到的所述下行指示信道指示所述上行免调度信道始终处于空闲状态，则在第x个信号时间上，所述用户设备向所述上行免调度信道发送所述数据包。其中，所述x个信号时间即为所述预设时间段，并且，所述x个信号时间也即预设时间段为[0，用户设备的竞争窗口最大值]。优选地，预设时间段的粒度与所述下行指示信道的粒度保持一致。优选地，所述预设数值可以为零，也可以为其他数值，本领域技术人员可以根据实际需要变化出更多实施例，这并不影响本发明的技术内容。
进一步地，所述终端(也可称为用户设备)的竞争窗口最大值根据历史上使用所述上行免调度信道的成功率确定。例如，若所述用户设备上一次成功向所述上行免调度信道发送了数据包，表明选择相同的预设时间段作为所述发送时机的用户设备数量较少，相应的发生冲突的几率也较小，则本次所述用户设备的竞争窗口最大值较之上一次的竞争窗口最大值减半，使得所述用户设备稍微等待一段时间就可以向所述上行免调度信道发送数据包。又例如，若所述用户设备上一次未能成功向所述上行免调度信道发送数据包，表明选择相同的预设时间段作为所述发送时机的用户设备数量较多，相应的发生冲突的几率也较大，则本次所述用户设备的竞争窗口最大值较之上一次的竞争窗口最大值增加一倍，以降低多个用户设备选择同一个预设时间段的概率，使得所述用户设备能够成功向所述上行免调度信道传输数据。
在本实施例的一个变化例中，若在所述发送时机到来之前，所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由空闲状态转变为忙碌状态，则根据已流逝时间调整所述发送时机，所述已流逝时间从所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态开始，至所述上行免调度信道再次由空闲状态转变为忙碌状态结束。本领域技术人员理解，本变化例通过调节所述发送时机来确保等待时间最长的用户设备能够优先向所述上行免调度信道发送数据包。优选地，通过在所述发送时机的基础上提前所述已流逝时间，以确定调整后的发送时机。
由上，采用第三实施例的方案，较之上述图4所示实施例中“先听后选”的技术方案，本方案采用的是“先选后听”的技术方案，先根据预设规则选定一条上行免调度信道，然后集中根据所述下行指示信道中与所述上行免调度信道有关的忙闲状态来确定所述发送时机，进而在所述发送时机向所述上行免调度信道发送所述数据包。本领域技术人员理解，本实施例所述步骤s301和所述步骤s302可以是上述图4所示实施例中所述步骤s201和所述步骤s202的一个变化例，允许所述用户设备根据自身的实际情况来调整“听”(即监听所述下行指示信道)和“选”(即从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道)的先后顺序，为所述用户设备提供更灵活的实施方案，能够更好的适应用户设备和基站的多样化需求。
图6示出了采用本发明实施例的一个典型应用场景的原理示意图。其中，所述原理示意图的横轴为时间，纵轴为不同设备的运作情况，下面结合图6所示的原理示意图以及上述图3至图5所示实施例的技术方案，阐述不同设备随着时间的连续递进以及不同设备之间的交互而导致的不同设备在运作情况上的变化，所述不同设备包括上行免调度信道61、下行指示信道62、用户设备63以及用户设备64。
进一步地，所述上行免调度信道61可以是采用上述图3至图5所示实施例的技术方案从所述候选上行免调度信道集合(图中未示出)中选择确定的一条候选上行免调度信道；所述上行免调度信道61上的长条用于表示有用户设备向所述上行免调度信道61发送数据包，例如，图6中示出的数据包d1、数据包d2、数据包d3和数据包d4。
进一步地，所述上行免调度信道61由基站(图中未示出)预先分配，并通过下行指示信道62向用户设备广播所述上行免调度信道61的忙闲状态。例如，在图6示出的所述下行指示信道62中，b代表所述上行免调度信道61处于忙碌状态(busy)，即此时有用户设备向所述上行免调度信道61发送数据包；f代表所述上行免调度信道61处于空闲状态(free)，即此时没有用户设备向所述上行免调度信道61发送数据包。优选地，结合图6所示原理示意图中上行免调度信道61和下行指示信道62来看，所述上行免调度信道61上是否有数据传输直接影响了所述下行指示信道62的指示结果。
具体地，在本应用场景中，响应于请求r1(所述请求r1可以是发送数据包d2的请求)，所述用户设备63选择向所述上行免调度信道61发送所述数据包d2，在实际发送之前，所述用户设备63先监听所述下行指示信道62来获取所述上行免调度信道61的忙闲状态(此过程可以对应图6中的阴影长条)。优选地，在所述用户设备63开始响应所述请求r1时，正有用户设备(图中未示出)向所述上行免调度信道61发送数据包d1，因而所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61处于忙碌状态b，所述用户设备63继续监听所述下行指示信道62，直至时刻t1。
在所述时刻t1，所述数据包d1发送完毕，则所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61由忙碌状态b转变为空闲状态f，则为了避免存在其他用户设备同样在等待所述上行免调度信道61由忙转闲，所述用户设备63不会在所述时刻t1立即向所述上行免调度信道61发送所述数据包d2，而是将发送时机确定为所述时刻t1开始后的预设时间段(从时刻t1开始到时刻t2结束的时间段)，并在所述预设时间段内继续监听所述下行指示信道62。
若在所述预设时间段内所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61始终处于空闲状态f，则在所述时刻t2，所述用户设备63向所述上行免调度信道61发送所述数据包d2。相应的，从所述上行免调度信道61接收到所述数据包d2开始，所述下行指示信道62通过广播指示所述上行免调度信道61再次由空闲状态f转变为忙碌状态b。
进一步地，所述时刻t2可以是预设区间x内的任一随机数，所述预设区间x＝[0,所述用户设备63的竞争窗口最大值]。
在一个典型的应用场景中，在所述用户设备63向所述上行免调度信道61发送所述数据包d2期间，响应于请求r2(所述请求r2可以是发送数据包d3的请求)，所述用户设备64也选择向所述上行免调度信道61发送所述数据包d3，与前述用户设备63的运作流程相类似，所述用户设备64也在实际发送所述数据包d3之前先监听所述下行指示信道62，以了解所述上行免调度信道61的忙闲状态。由于此时所述上行免调度信道61正在接收所述用户设备63传输的数据包d2，所以所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61处于忙碌状态b。所述用户设备64继续监听所述下行指示信道62，直至时刻t3。
在所述时刻t3，所述数据包d2传输完毕，所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61由忙碌状态b转变为空闲状态f。所述用户设备64将所述发送时机确定为所述时刻t3开始后的预设时间段(从时刻t3开始到时刻t4结束的时间段)，并在所述预设时间段内继续监听所述下行指示信道62。
若在所述预设时间段内所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61始终处于空闲状态f，则在所述时刻t4，所述用户设备64向所述上行免调度信道61发送所述数据包d3。相应的，从所述上行免调度信道61接收到所述数据包d3开始，所述下行指示信道62通过广播指示所述上行免调度信道61再次由空闲状态f转变为忙碌状态b。
进一步地，所述时刻t4可以是预设区间x内的任一随机数，所述预设区间x＝[0,所述用户设备64的竞争窗口最大值]。
而在所述用户设备64向所述上行免调度信道61发送所述数据包d3期间，响应于请求r3(所述请求r3可以是发送数据包d4的请求)，所述用户设备63需要再次向所述上行免调度信道61发送所述数据包d4，由于此时所述上行免调度信道61正在接收所述用户设备64传输的数据包d3，所以所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61处于忙碌状态b。所述用户设备63继续监听所述下行指示信道62，直至时刻t5。
在所述时刻t5，所述数据包d3传输完毕，所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61由忙碌状态b转变为空闲状态f。所述用户设备63将所述发送时机确定为所述时刻t6开始后的预设时间段(从时刻t6开始到时刻t6结束的时间段)，并在所述预设时间段内继续监听所述下行指示信道62。
若在所述预设时间段内所述下行指示信道62指示所述上行免调度信道61始终处于空闲状态f，则在所述时刻t6，所述用户设备63向所述上行免调度信道61发送所述数据包d4。相应的，从所述上行免调度信道61接收到所述数据包d4开始，所述下行指示信道62通过广播指示所述上行免调度信道61再次由空闲状态f转变为忙碌状态b。
进一步地，所述时刻t6可以是预设区间x内的任一随机数，所述预设区间x＝[0,所述用户设备63的竞争窗口最大值]。本领域技术人员理解，在本应用场景中，由于所述用户设备63上一次竞争成功，即所述用户设备63在所述发送时机成功向所述上行免调度信道61发送了所述数据包d2，所以当所述用户设备63需要向所述上行免调度信道61发送所述数据包d4时，优选地可以适当减小所述用户设备63的竞争窗口最大值，以缩短所述用户设备63的等待时间。
进一步地，由于信号传输具有延时性，导致所述用户设备63和用户设备64接收到所述下行指示信道62的广播信息的时刻可能滞后于所述下行指示信道62的广播该广播信息的时刻。进一步地，所述用户设备63或者用户设备64可以基于时间提前(timeadvance，简称ta)来保持自身与所述基站间数据交互的同步性，这并不影响本发明技术方案的实施，本领域技术人员可以根据实际需要变化出更多实施例，在此不予赘述。
图7示出了采用本发明实施例的另一个典型应用场景的原理示意图。其中，与图6示出的原理示意图相类似，图7所示原理示意图的横轴为时间，纵轴为不同设备的运作情况，下面结合图7所示的原理示意图以及上述图3至图5所示实施例的技术方案，阐述不同设备随着时间的连续递进以及不同设备之间的交互而导致的不同设备在运作情况上的变化，所述不同设备包括上行免调度信道71、下行指示信道72、用户设备73以及用户设备74。
具体地，有关所述上行免调度信道71、下行指示信道72、用户设备73以及用户设备74的运作原理，本领域技术人员可以参考上述图6所示应用场景中的相关描述，在此不予赘述。
本领域技术人员理解，本应用场景与上述图6所示应用场景的区别在于，本应用场景中所述下行指示信道72指示的忙闲状态可以以零个或多个时延单位滞后于各候选上行免调度信道实际的忙闲状态，从而允许一定数量的冲突，使得预设数量的用户设备能够在同一时刻向同一上行免调度信道发送数据包，进而提高所述无线蜂窝网通信系统的容量。其中，所述时延单位可以是符号。例如，图7中所述下行指示信道72指示的所述上行免调度信道71的忙闲状态，可以以一个符号滞后于所述上行免调度信道71实际的忙闲状态。
进一步地，所述预设数量的用户设备均采用非正交多址技术对各自需要发送的数据包进行编码。本领域技术人员理解，在图6示出的应用场景中，所述用户设备63和用户设备64可能采用正交技术对需要发送的数据包(例如，数据包d2、数据包d3和数据包d4)进行编码，此时，若所述上行免调度信道61能够承载的容量为1m，则同一时刻只能存在一个用户设备以1m的速率向所述上行免调度信道61发送数据包。而在本应用场景中，由于对所述数据包进行了非正交扩频处理，使得所述上行免调度信道71在同一时刻能够容纳多个(例如，3个)用户设备各自以500k的速率向其发送数据包，使得所述上行免调度信道71上能够承载的容量(也可称为信道容量)可以扩充到1.5m。
具体地，在本应用场景中，关于所述用户设备73响应于请求r4向所述上行免调度信道71发送数据包d6的具体运作流程，本领域技术人员可以参考上述图6所示实施例中，所述用户设备63响应于所述请求r1向所述上行免调度信道61发送数据包d2的运作流程，在此不予赘述。其中，上述图6所示应用场景中所述时刻t1对应本应用场景中所述时刻t7，上述图6所示应用场景中所述时刻t2对应本应用场景中所述时刻t8。
在一个典型的应用场景中，在所述用户设备73向所述上行免调度信道71发送所述数据包d6期间，响应于请求r5(所述请求r5可以是发送数据包d7的请求)，所述用户设备74也选择向所述上行免调度信道71发送所述数据包d7，与前述用户设备73的运作流程相类似，所述用户设备74也在实际发送所述数据包d7之前先监听所述下行指示信道72，直至时刻t9(此时所述上行免调度信道71刚由忙转闲)。
在所述时刻t9，所述数据包d6传输完毕，所述下行指示信道72指示所述上行免调度信道71由忙碌状态b转变为空闲状态f。所述用户设备74将所述发送时机确定为所述时刻t9开始后的预设时间段(从时刻t9开始到时刻t10结束的时间段)，并在所述预设时间段内继续监听所述下行指示信道72。
类似于上述图6所示的应用场景中所述用户设备64发送数据包d3的运作流程，在所述时刻t10，所述用户设备74向所述上行免调度信道71发送所述数据包d7。
但是，当所述上行免调度信道71接收到所述数据包d7时，所述下行指示信道72并不立即通过广播指示所述上行免调度信道71再次由空闲状态f转变为忙碌状态b，而是优选地在一个符号之后(即在时刻t12)再通过广播指示所述上行免调度信道71再次由空闲状态f转变为忙碌状态b。
在所述时刻t10至所述时刻t12期间(例如，在时刻t11)，所述用户设备73响应于请求r6(所述请求r6可以是发送数据包d8的请求)需要再次向所述上行免调度信道71发送所述数据包d8，由于此时所述下行指示信道72指示所述上行免调度信道71仍处于空闲状态f，并且由于用户设备73上一次竞争成功(即成功向所述上行免调度信道71发送了所述数据包d6)，导致所述用户设备73本次确定的发送时机早于或等于所述时刻t12，使得在所述时刻t12时，虽然所述用户设备74正在向所述上行免调度信道71发送所述数据包d7，所述用户设备73仍能向所述上行免调度信道71发送所述数据包d8。
本领域技术人员理解，自所述时刻t12，虽然所述用户设备73和用户设备74产生了冲突c，但由于所述用户设备73和用户设备74对各自发送的数据包d7和数据包d8进行了非正交扩频处理，使得所述上行免调度信道71能够同时容纳所述数据包d7和数据包d8，从而有效增加了所述无线蜂窝网通信系统的系统容量。
进一步地，为了达到允许冲突的目的，当所述上行免调度信道71由忙转闲时，所述下行指示信道72可以以零个符号滞后于所述上行免调度信道71实际的忙闲状态；而当所述上行免调度信道71有闲转忙时，所述下行指示信道72可以以一个符号滞后于所述上行免调度信道71实际的忙闲状态。
进一步地，还可以在所述下行指示信道中加入确认字符(acknowledgement，简称ack)，以告知所述用户设备其发送的数据包是否被正确接收。优选地，所述确认字符的具体数值可以基于上行数据帧(包括于所述用户设备发送的数据包中)的时频资源信息确定，或者，也可以基于所述用户设备的身份确定。
图8是本发明的第四实施例的一种蜂窝网通信系统的免调度资源使用装置的结构示意图。本领域技术人员理解，本实施例所述免调度资源使用装置4用于实施上述图3至图7所示实施例中的方法技术方案。具体地，在本实施例中，所述免调度资源使用装置4包括选择模块42，响应于发送数据包的请求，从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道，所述候选上行免调度信道集合包括至少一条候选上行免调度信道；确定模块44，用于根据所述上行免调度信道的忙闲状态确定发送时机；以及发送模块46，用于在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包。
进一步地，所述免调度资源使用装置4还包括第一监听模块41，所述第一监听模块41用于在所述选择模块42从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道之前，监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。
进一步地，所述选择模块42包括选择子模块421，用于根据所述下行指示信道的监听结果，从所述候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道。
优选地，所述选择子模块421包括确定单元4211，用于将所述下行指示信道指示处于空闲状态的候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
优选地，所述选择子模块421还包括选择单元4212，用于当所述下行指示信道指示所述候选上行免调度信道集合中存在多条处于空闲状态的候选上行免调度信道时，从所述多条处于空闲状态的候选上行免调度信道中选择一条候选上行免调度信道作为所述上行免调度信道。
在本实施例的一个变化例中，所述免调度资源使用装置4还包括第二监听模块43，所述第二监听模块43用于在所述选择模块42从预设的候选上行免调度信道集合中选择一条候选上行免调度信道作为上行免调度信道之后，监听下行指示信道，所述下行指示信道用于指示所述候选上行免调度信道集合中各候选上行免调度信道的忙闲状态。
本领域技术人员理解，所述第一监听模块41和第二监听模块43可以是同一个模块，在实际应用中可以以择一的形式与所述选择模块42组合使用，例如，若需要实现“先听后选”的技术效果，可以采用所述第一监听模块41与所述选择模块42相结合的形式；若需要实现“先选后听”的技术效果，则可以采用所述选择模块42与所述第二监听模块43相结合的形式。
进一步地，所述确定模块44包括判断子模块441，用于根据所述下行指示信道的指示，判断所述上行免调度信道是否处于空闲状态；第一确定子模块442，用于当判断结果表明所述上行免调度信道处于空闲状态时，确定所述发送时机为立即发送。
进一步地，所述发送模块46包括第一发送子模块461，用于当所述发送时机为立即发送时，立即向所述上行免调度信道发送所述数据包。
在本实施例的一个变化例中，所述确定模块44还包括监听子模块443，用于当判断结果表明所述上行免调度信道处于忙碌状态时，继续监听所述下行指示信道，直至所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态；第二确定子模块444，用于将所述发送时机确定为所述上行免调度信道转变为空闲状态开始后的预设时间段。
优选地，所述预设时间段为预设的区间内取得的任一随机数，所述区间的两端分别为预设数值以及终端的竞争窗口最大值。
优选地，所述终端的竞争窗口最大值根据历史上使用所述上行免调度信道的成功率确定。
进一步地，所述免调度资源使用装置4还包括调整模块45，用于在所述发送时机使用所述上行免调度信道发送所述数据包之前，若所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由空闲状态转变为忙碌状态，则根据已流逝时间调整所述发送时机，所述已流逝时间从所述下行指示信道指示所述上行免调度信道由忙碌状态转变为空闲状态开始，至所述上行免调度信道再次由空闲状态转变为忙碌状态结束。
优选地，所述调整模块45包括提前子模块451，用于在所述发送时机的基础上提前所述已流逝时间，以确定调整后的发送时机。
进一步地，所述下行指示信道指示的忙闲状态以零个或多个时延单位滞后于各候选上行免调度信道实际的忙闲状态。
关于所述免调度资源使用装置4的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图3至图7中的相关描述，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。