CN101087160B - 一种上行增强优先级调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上行增强优先级调度方法，该方法由基站获取各终端的下行信道接收质量评估值和各终端的上行增强信道的干扰抑制因子；基站在调度周期内根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子获得各终端的质量评估因子，该质量评估因子与下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子成正比；以及基站在所述调度内依据各终端的质量评估因子进行优先级排队，并按优先级顺序进行调度。本发明还公开了一种终端设备和基站设备。

Description

一种上行增强优先级调度方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信的上行调度技术，尤其涉及上行增强优先级调度方法及装置。

背景技术

为了提高上行接入能力，FDD和TDD相继在3GPP Release6和Release7引入了上行增强(Enhanced Uplink)技术。类似高速下行链路分组接入HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)，上行增强技术中关键技术包括NodeB快速调度、自适应调制编码AMC和混合自动重传HARQ。

上行增强的基站NodeB调度，其目的和高速下行分组接入HSDPA相似，就是根据一定的原则合理分配用户去分享公共的资源。所不同的是，在HSDPA中下行总功率一定，一般不采用闭环功率控制技术。在HSDPA中共享的资源通常体现为码道资源或者时隙资源，其调度通常根据终端上报的链路质量对被调度用户进行优先级排队，并分配相应码道或者时隙资源。

HSDPA分组调度中常用的MAX C/I、Round Robin和Proportional Fair优先级调度方法同样适用于高速上行链路分组接入(HSUPA)中，即上行增强的NodeB调度方法也可根据上述算法确定调度优先级，分配用户去分享公共的资源。

采用MAX C/I算法进行调度时，选择码片能量/干扰(C/I)最大，即信道条件最好的用户服务。该算法可以获得最佳的小区吞吐量性能，但其服务公平性较差，信道条件较差的用户可能长期得不到调度。

Round Robin(RR)算法顺序调度每个用户，为用户分配相同的服务时间。虽然该调度算法考虑了服务公平性，但由于没有考虑不同用户的信道条件差异，不能发挥自适应调制编码AMC和混合自动重传HARQ的技术优势，从而导致小区吞吐量性能较差。

正比公平算法(Proportional Fair或称PF算法)由Qualcomm公司提出，调度策略如下：

设时刻t，终端用户k的平均传输速率为R_k(t)，k＝1，····K，其请求基站传输的实时速率为DRC_k(t)，则基站在时刻t选择服务的终端用户为

$k=\underset{j=1,\·\·\·,K}{\arg \max }\frac{{\mathrm{DRC}}_j\left(t\right)}{R_j\left(t\right)}---\left(1\right)$

用户k在该时刻没有数据传输，DRC_k(t)＝0。

用户k的平均吞吐量的更新等式为

$R_k(t+\mathrm{\Δt})=\left(\begin{array}{cc}1& \frac{1}{T_c}\end{array}\right)R_k\left(t\right)+\frac{1}{T_c}\·\mathrm{Current}\_\mathrm{Transmission}\_\mathrm{Rate}\_\mathrm{of}\_\mathrm{User}\_k---\left(2\right)$

式中，Tc为时间常数，表示时间滑窗的大小。时间滑窗的大小反映了用户对接收不到数据传输的忍受能力，较长的Tc将允许等待较长的时间直到该用户的信道质量变好，这有利于系统吞吐量的提高，但可能带来附加的迟延，并造成用户之间服务不公平。

为了保证系统边缘覆盖速率和稳定性，在上行增强技术中要求上行总干扰低于一个门限。这样，不同与HSDPA，上行增强的NodeB调度通常会采用闭环功率控制技术。因此，在上行增强的NodeB调度中，使用MAX C/I和Proportional Fair算法直接根据上行链路的信噪比进行优先级调度，一旦用户链路质量下降，则调度优先级降低，从而其分配的功率资源降低，致使传输能力下降；这样，链路目标信噪比降低，优先级则进一步降低，使上行调度进入一种恶性循环，造成上行增强调度不合理。

发明内容

本发明提供上行增强优先级调度的方法及装置，以解决在现有上行增强技术中根据上行链路的信噪比进行优先级调度时，因用户链路质量下降会导致调度不合理的问题。

本发明提供以下技术方案：

一种上行增强优先级调度方法，包括如下步骤：

基站获取各终端的下行信道接收质量评估值和各终端的上行增强信道的干扰抑制因子，所述干扰抑制因子是指对一个用户而言，干扰消除技术对除热噪声外的服务小区和相邻小区干扰的抑制倍数，该干扰抑制因子用于表明干扰消除技术对信噪比的改善能力；

基站在调度周期内根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子获得各终端的质量评估因子，该质量评估因子与下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子成正比；

基站在所述调度内依据各终端的质量评估因子进行优先级排队，并按优先级顺序进行调度。

根据上述方法：

各终端计算本终端的下行信道接收质量评估值并上报基站，由基站保存各终端最新的下行信道接收质量评估值；或者，基站根据终端上报的测量信息计算各终端的下行信道接收质量评估值，并保存各终端最新的下行信道接收质量评估值。

根据终端所在服务小区的信道接收功率与相邻小区的干扰功率得到所述下行信道接收质量评估值，其中，该质量评估值与终端所在服务小区的信道接收功率成正比，与所述干扰功率成反比。

分别根据各终端所在服务小区和相邻小区的信道发射功率和接收功率，获得终端所在服务小区和相邻小区的路损值；根据所述路损值计算出各终端的下行信道接收质量评估值，其中，所述下行信道接收质量评估值与服务小区的路损值的倒数成正比，与所有相邻小区的路损值的倒数之和成反比。

基站通过测量天线接头处的信噪比和经过干扰消除技术后的信噪比得到所述干扰抑制因子。

一种基站设备，包括：

用于在调度周期内根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子获得各终端的质量评估因子的装置，所述干扰抑制因子是指对一个用户而言，干扰消除技术对除热噪声外的服务小区和相邻小区干扰的抑制倍数，该质量评估因子与下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子成正比；

用于在所述调度内依据各终端的质量评估因子进行优先级排队，并按优先顺序进行调度的装置。

所述基站设备还包括：用于根据终端所在服务小区和相邻小区的信道接收功率，计算出该终端的下行信道接收质量评估值的装置。

本发明将质量评估因子Q_Metric作为上行增强优先级调度方法中判定优先级的因素，综合考虑了终端所在服务小区及邻小区路损信息和干扰抑制能力，既反映了用户的信道差异，又有效控制了相邻小区干扰，同时发挥了干扰抑制技术对系统性能的提升，能够达到吞吐量的最大化。因此，采用本发明能够避免现有技术中因用户链路质量下降，而使上行调度进入一种恶性循环，造成上行增强调度不合理的问题。

图1A为本发明实施例一中终端设备的结构示意图；

附图说明

图1B为本发明实施例一中基站设备的结构示意图；

图2为本发明实施例一中实现上行增强调度的流程图；

图3A为本发明实施例二中终端设备的结构示意图；

图3B为本发明实施例二中基站设备的结构示意图；

图4为本发明实施例二中实现上行增强调度的流程图。

具体实施方式

为了避免在上行增强技术中根据上行链路的信噪比进行优先级调度而导致调度不合理的情况，本发明依据服务小区(即当前为终端提供服务的小区)和相邻小区路损信息，以及干扰抑制能力等进行优先级调度。

为了清楚的描述本发明的实现，在上行增强调度中引入路损评估值、干扰抑制因子和质量评估值，下面分别说明其定义：

A、路损评估值LMetric是指用于表明下行信道接收质量的值。LMetric越大，表明终端设备UE距离服务小区基站越近，若得到调度，则会获得更高的信道质量。

路损评估值LMetric通过测量终端所在服务小区的信道接收功率，并以此为依据通过计算得到，所述信道是指具有约定的发射和接收方式并且已知其发射功率的信道，如导频信道或者广播信道PCCPCH等。本实施例中可以采用以下方式计算路损评估值LMetric：

(1)根据终端到服务小区和到相邻小区(以下称相邻小区)的路径损耗获得LMetric，其计算公式如下：

$\mathrm{LMetric}=\frac{1/l_{\mathrm{intra}}}{\underset{i\∈\mathrm{inter}}{\mathrm{\Σ}}1/l_i}---(3-1)$

其中，l_int ra为服务小区路损，l_int er为相邻小区路损。

如：以广播信道测量为例，通过PCCPCH信道测量得到服务小区的PCCPCH信道接收功率，通过读广播信息得到服务小区PCCPCH信道发射功率，将PCCPCH发射功率除以测量得到的PCCPCH接收功率得到l_int ra；l_int er的计算方法与此同理。

(2)直接通过终端测量服务小区的信道接收信号功率PCCPCH_RSCP和相邻小区干扰功率PCCPCH_ISCP获得LMetric，其计算公式如下：

$\mathrm{LMetric}=\frac{\mathrm{PCCPCH}\_\mathrm{RSCP}}{\mathrm{PCCPCH}\_\mathrm{ISCP}}$ (公式3-2)

所有相邻小区的信道接收功率的总和，称作干扰功率PCCPCH_ISCP。

如：以广播信道测量为例，通过PCCPCH信道测量得到服务小区的PCCPCH信道接收功率，通过相邻小区PCCPCH信道测量，得到所有相邻小区PCCPCH信道的接收功率总和，即干扰功率。

采用公式3-1和公式3-2计算出的LMetric值会略有差异，但均会在允许的范围内。

B、干扰抑制因子β，是指对一个用户而言，干扰消除技术对除热噪声N₀外的服务小区和相邻小区干扰的抑制倍数，即干扰消除技术对信噪比的改善能力。可以采用以下公式计算干扰抑制因子β：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{RSCP}\·\frac{\mathrm{SNR}}{\mathrm{CIR}}-\mathrm{SNR}\·N_0}{\mathrm{RSCP}-\mathrm{SNR}\·N_0}$ (公式4-1)

其中：RSCP为用户信号接收码功率；CIR为天线接头处的信噪比，即干扰消除技术前的信噪比；SNR为干扰消除技术后的信噪比；N₀为热噪声功率。由于通常情况下，干扰消除技术和解扩同时进行，所以需要将测量的符号信噪比减去扩频增益。

当RSCP值远大于N₀时，上式可化简如下：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{SNR}}{\mathrm{CIR}}$ (公式4-2)

C、质量评估因子Q_Metric，是指对一个用户而言，综合考虑路损评估因子和干扰抑制能力的一个值。该值越大，则说明该用户具有更好的无线环境，而且在同样的发射功率下，对相邻小区的干扰也更小。质量评估因子Q_Metric的值与路损评估因子和干扰抑制能力成正比。可以采用以下公式计算质量评估因子Q_Metric：

Q_Metric＝LMetric×·β              (公式5)

根据实际需要，在LMetric与·β乘积上可以再乘一个系数K得到Q_Metric。

对于上行增强调度，在得到质量评估因子Q_Metric后，如果采用对于MAXC/I算法进行优先级调度，则用质量评估因子Q_Metric代替该算法中C/I进行优先级调度，选择Q_Metric最大的终端服务。如果采用PF算法进行优先级调度，则用质量评估因子Q_Metric代替该算法中DRC_k(t)的值，并按照Q_Metric与终端用户k的平均传输速率为R_k(t)的比值越大优先级越高，即Q_Metric越大优先级越高的原则进行调度。

在本实施例，干扰抑制因子β和质量评估因子Q_Metric由基站Node B进行计算。若终端能力较强，所述路损评估值LMetric则可由终端根据测量到的相关信息计算，若终端能力较弱或考虑其他因素，终端也可以将测量到的相关信息上报到基站，由基站根据该相关信息计算路损评估值LMetric。下面分别通过实施例进行详细说明：

实施例一

本实施例中，终端周期性的测量相关信息，计算出路损评估值LMetric上报基站Node B，基站在调度周期内利用各终端当前的(即最新的)路损评估值LMetric和干扰抑制因子β计算出质量评估因子Q_Metric，并作为优先级排队的依据。

参阅图1A所示，本实施例中的终端设备包括测量单元，计算单元和发送单元(其他完成现有基本功能的功能单元未示出)；所述测量单元用于测量所在小区的PCCPCH信道接收功率和相邻小区的干扰功率，还可进一步获得所在小区和相邻小区的路损值；所述计算单元根据所述PCCPCH信道接收功率和相邻小区的干扰功率，按前述公式3-1或公式3-2计算出本终端的下行信道接收质量评估值LMetric；所述发送单元用于将所述质量评估值LMetric上报基站。

参阅图1B所示，本实施例中的基站设备包括计算单元和调度单元(其他完成现有基本功能的功能单元未示出)；所述计算单元用于在调度周期内，按前述公式4-1或公式4-2计算出干扰抑制因子β，并根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子获得各终端的质量评估因子Q_Metric；所述调度单元用于在所述调度内依据各终端的质量评估因子Q_Metric进行优先级排队，并按优先顺序进行调度。

参阅图2所示，本实施例中实现上行增强调度的处理过程如下：

步骤200、终端设备中的测量单元周期性测量服务小区和相邻小区的PCCPCH信道接收功率。

步骤210、终端设备中的计算单元根据服务小区和相邻小区的PCCPCH信道接收功率，结合广播信道通知的服务小区和相邻小区的PCCPCH信道发射功率，按照前述公式3-1或公式3-2得到路损评估值LMetric。

步骤220、终端设备中的发送单元将路损评估值LMetric上报基站Node B。终端上报方式可以为周期性上报，也可以采用触发方式上报。

步骤230、基站Node B进入调度周期后，计算单元按照前述公式4-1或公式4-2测量终端上行增强信道的干扰抑制因子β。

对于初次接入的终端，可以认为其干扰抑制因子β为系统中终端干扰抑制因子的平均值、一段时间干扰抑制因子的最大值，或者初始接入信道上的干扰抑制因子的测量初始值。

步骤240、基站Node B中的计算单元根据前述公式5式计算各个终端的质量评估因子Q_Metric。

步骤250、基站Node B中的调度单元利用质量评估因子Q_Metric代替MAX_C/I优先级算法中C/I的测量值，对终端进行优先级排队。

步骤260、基站Node B中的调度单元按照终端优先级顺序进行后续功率分配和资源分配。

实施例二

本实施例中，终端周期性的测量相关信息并上报基站Node B，基站Node B计算出路损评估值LMetric，然后在调度周期内利用各终端当前的(即最新的)路损评估值LMetric和干扰抑制因子β计算出质量评估因子Q_Metric，并作为优先级排队的依据。

参阅图3A所示，本实施例中的终端设备包括测量单元和发送单元(其他完成现有基本功能的功能单元未示出)；所述测量单元用于测量所在小区的PCCPCH信道接收功率和相邻小区的干扰功率，还可进一步获得所在小区和相邻小区的路损值；所述发送单元用于将所述测量单元测量到的信息上报基站Node B。

参阅图3B所示，本实施例中的基站设备包括第一计算单元、第二计算单元和调度单元(其他完成现有基本功能的功能单元未示出)。所述第一计算单元用于根据终端所在小区和相邻小区的路损值，按前述公式3-1获得终端的下行信道接收质量评估值LMetric，或根据终端所在小区的PCCPCH信道接收功率和相邻小区的干扰功率按前述公式3-2获得终端的下行信道接收质量评估值LMetric；所述第二计算单元用于在调度周期内，按前述公式4-1或公式4-2计算出干扰抑制因子β，并根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子，按前述公式5获得各终端的质量评估因子Q_Metric；所述调度单元用于在所述调度内依据各终端的质量评估因子Q_Metric进行优先级排队，并按优先顺序进行调度。

参阅图4所示，本实施例中实现上行增强调度的处理过程如下：

步骤400、终端设备中的测量单元周期性测量服务小区和相邻小区的PCCPCH信道接收功率。

步骤410、终端设备中的发送单元将测量测信息上报基站Node B。终端上报方式可以为周期性上报，也可以采用触发方式上报。

步骤420、基站Node B中的第一计算单元根据终端上报的服务小区和相邻小区的PCCPCH信道接收功率，以及所述服务小区和相邻小区的PCCPCH信道发射功率，按照前述公式3-1或公式3-2得到路损评估值LMetric。

步骤430、基站Node B进入调度周期后，第二计算单元按照前述公式4-1或公式4-2测量终端上行增强信道的干扰抑制因子β。

对于初次接入的终端，可以认为其干扰抑制因子β为系统中终端干扰抑制因子的平均值、一段时间干扰抑制因子的最大值，或者初始接入信道上的干扰抑制因子的测量初始值。

步骤440、基站Node B中的第二计算单元根据前述公式5式计算各个终端的质量评估因子Q_Metric。

步骤450、基站Node B中的调度单元利用质量评估因子Q_Metric代替PF优先级算法中DRC_k(t)的值，对终端进行优先级排队。

在时刻t选择服务的终端用户为(参阅背景技术中的公式1)：

$k=\underset{j=1,\·\·\·,K}{\arg \max }\left\{\frac{Q\_\mathrm{Metri}{c}_k\left(t\right)}{R_j\left(t\right)}\right\}$ (公式6)

从公式6可知，Q_Metric值越大，终端调度优先级越高。

步骤460、基站Node B中的调度单元按照终端优先级顺序进行后续功率分配和资源分配。

从上述可知，质量评估因子Q_Metric综合考虑服务小区及相邻小区路损信息和干扰抑制能力，以此作为上行增强调度优先级的依据，既反映了用户的信道差异，又有效控制了相邻小区干扰，同时发挥了干扰抑制技术对系统性能的提升，能够达到吞吐量的最大化。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种上行增强优先级调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

基站获取各终端的下行信道接收质量评估值和各终端的上行增强信道的干扰抑制因子，所述干扰抑制因子是指对一个用户而言，干扰消除技术对除热噪声外的服务小区和相邻小区干扰的抑制倍数；

基站在调度周期内根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子获得各终端的质量评估因子，该质量评估因子与下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子成正比；以及

基站在所述调度周期内依据各终端的质量评估因子进行优先级排队，并按优先级顺序进行调度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各终端计算本终端的下行信道接收质量评估值并上报基站，由基站保存各终端最新的下行信道接收质量评估值；或者

基站根据终端上报的测量信息计算各终端的下行信道接收质量评估值，并保存各终端最新的下行信道接收质量评估值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据终端所在服务小区的信道接收功率与相邻小区的干扰功率得到所述下行信道接收质量评估值，其中，该质量评估值与所述信道接收功率成正比，与所述干扰功率成反比。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，分别根据各终端所在服务小区和相邻小区的信道发射功率和接收功率，获得终端所在服务小区和相邻小区的路损值；根据所述路损值计算出各终端的下行信道接收质量评估值，其中，所述下行信道接收质量评估值与服务小区的路损值的倒数成正比，与所有相邻小区的路损值的倒数之和成反比。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，基站通过测量天线接头处的信噪比和经过干扰消除技术后的信噪比得到所述干扰抑制因子。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，基站将系统中终端干扰抑制因子的平均值作为初次接入的终端的干扰抑制因子值；或者，基站将系统中所有用户干扰抑制因子中的最大值作为初次接入的终端的干扰抑制因子值；或者，通过测量初始接入信道上的干扰抑制因子作为初次接入的终端的干扰抑制因子值。

7.一种基站设备，其特征在于，包括：

用于在调度周期内根据各终端当前的下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子获得各终端的质量评估因子的装置，所述干扰抑制因子是指对一个用户而言，干扰消除技术对除热噪声外的服务小区和相邻小区干扰的抑制倍数，该质量评估因子与下行信道接收质量评估值和干扰抑制因子成正比；

用于在所述调度内依据各终端的质量评估因子进行优先级排队，并按优先顺序进行调度的装置。

8.如权利要求7所述的基站设备，其特征在于，还包括：

用于根据终端所在服务小区和相邻小区的信道接收功率，计算出该终端的下行信道接收质量评估值的装置。

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