CN101222441B - 一种WiMAX上行调度和带宽分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种WiMAX上行调度和带宽分配方法，其能够实现上行矩形区域的优化分配，能有效地降低系统延时、减少用户站接入/切换的开销；同时算法较为简单，有利于软/硬件实现，降低设备成本。

Description

一种WiMAX上行调度和带宽分配方法

技术领域

本发明涉及一种用在WiMAX OFDMA系统中的上行调度和带宽分配方法，尤其涉及影响整个上行调度和带宽分配的公共矩形区域分配方法。

背景技术

在WIMAX OFDMA网络系统中，一个基站(BS，Base Station)上接入的用户站(SS/MS，Subscriber Station/Mobile Station)通过时分复用共享上行带宽。BS的上行区域分为两类：1、非矩形区域，各SS/MS的专属区域都属于这一类，2、矩形区域，CDMA码区、快速反馈(FAST FEEDBACK)区域、混合自动请求重传反馈信道(HARQ ACK CH)区域、峰均比/安全(PAPR/SAFETY)和空洞(SOUNDING ZONE)区域都属于这一类，为公用区域。对于上行带宽分配算法而言，第一类区域容易处理，第二类区域因为要在一个大的矩形内布局小的矩形区域，较难处理。CDMA码区的分配影响链路延时以及接入、切换、寻呼的速度。FAST FEEDBACK区域影响信道测量的速度，HARQ ACK CH区域会影响HARQ反馈的速度。由于802.16是一种无线宽带接入标准，最大带宽可达几十Mbps，要求数据面的处理非常迅速，避免因为设备的处理能力造成拥塞。BS的上行带宽分配和上行调度是数据面处理的一部分，要为所有的SS服务，要求：1、带宽分配要公平，遵守QoS约定，包括带宽、延时、抖动等采纳参数的要求；2、尽量获得大的吞吐量，充分利用网络带宽；3、算法尽量简单，有利于降低设备成本。所以BS分配矩形区域的算法要求能适应各种不同的上行区域配置(符号数和子信道均可变)，而且还要执行速度快，在不影响各服务流的QoS的情况下，提供合适的各类矩形区域，以减少延时，提高系统吞吐量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WiMAX上行调度和带宽分配方法。

本发明的一种WiMAX上行调度和带宽分配方法，包括步骤(1)首先根据上行子信道数和符号宽度初始化矩形区域分配表；步骤(2)包括FAST FEEDBACK区域和HARQACK CH区域的第二类矩形区域的分配表类似；步骤(3)根据周期定时器T1、T2、T3的超时情况产生不同的CDMA区域申请，具体地，如T1超时，则申请一个带宽申请和周期测距用CDMA码区；T2超时，则申请一个初始测距和切换测距用CDMA码区，T3超时，则申请一个寻呼和定位用CDMA码区，根据需要申请FAST FEEDBACK区域，根据调度需要申请HARQ ACK CH区域；步骤(4)剩余总带宽初始化整个上行区域时隙数；步骤(5)如T1、T2和T3有超时，则为相应已超时的CDMA区域按最小要求分配6个时隙，FAST FEEDBACK区域和HARQ ACK CH区域按请求的大小分配，从剩余总带宽扣除这些分配出去的时隙；步骤(6)对各业务流和其它管理消息连接根据其带宽请求和相应的QoS参数进行调度和带宽分配，从剩余总带宽中扣除这些分配给各用户占SS的时隙；步骤(7)记录当前剩余带宽，上报剩余带宽；步骤(8)重新计算剩余带宽：新剩余带宽＝剩余带宽+分配给矩形区域的时隙数，根据T1、T2和T3的超时个数和新剩余时隙数查表得最新的CDMA区域分配方案；步骤(9)完成整个上行区域布局。

本发明提出的WiMAX OFDMA系统中的上行调度和带宽分配方法能够实现上行矩形区域的优化分配，能有效地降低系统延时、减少用户站接入/切换的开销；同时算法较为简单，有利于软/硬件实现，降低设备成本。

附图说明

图1表示矩形、非矩形区域在上行子帧的示意位置；

图2表示T1、T2、T3中只有一个超时或剩余带宽可以分配CDMA区域时的分配表；

图3表示T1、T2、T3中有两个超时或剩余带宽可以分配两块CDMA区域时的分配表；

图4表示T1、T2、T3都超时或剩余带宽可以分配三块CDMA区域时的分配表；

图5表示根据本发明的装置的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步说明。

本发明提出了一种在WiMAX OFDMA系统中的上行调度和带宽分配方法，BS根据配置的周期定时产生CDMA码区，根据测量的要求产生FAST FEEDBACK区域，根据HARQ的要求产生HARQ ACK CH区域。为了避免矩形区域分配产生冲突，将CDMA码区布置在上行子帧的一个角，将FAST FEEDBACK区域和HARQ ACK CH区域布置在另一个角。不失一般性，本发明只详细介绍CDMA码区在一个角上的布局方法。一共有三种不同用途的CDMA码区：1、带宽申请或周期测距用CDMA码区，2、初始测距或切换测距用CDMA码区，3、寻呼或定位用CDMA码区。算法定义三个周期定时器T1(对应第一种CDMA码区)，T2(对应第二种CDMA码区)，T3(对应第三种CDMA码区)。三种码区分别按T1、T2、T3的周期申请上行带宽。在网络负荷重的情况下：只有当T1、T2和T3超时时才按最小单位分配相应的CDMA码区。在网络负荷轻的情况下，T1、T2和T3超时时可分配较大的CDMA码区，并且即使T1、T2和T3没有超时，也可分配相关的码区。

本发明根据上行子帧符号数和子信道数配置的不同配置预先生成分配表。上行调度  的过程中，根据T1、T2和T3的超时情况扣除剩余带宽。上行调度调度完所有服务流后，根据T1、T2和T3的超时情况、分得的CDMA区域带宽和当前的剩余带宽情况查找CDMA区域分配表，即可迅速得到CDMA码区分配方案。

上行调度和带宽分配的几个部分如附图5所示：CDMA定时控制模块，测量模块，混合自动请求重传HARQ模块，上行调度和带宽分配模块。各模块能够完成协调一致各种功能，实现上行调度和带宽分配的矩形区域布局。CDMA区域请求模块：接收不同的T1、T2和T3的配置，根据配置产生与超时相应的CDMA区域分配请求。T1关系到链路延时，一般配置得优先级高，超时时间较短。T2和T3分别控制接入和寻呼，一般配置得优先级低些，超时时间较长。CDMA区域分配表使得当有剩余带宽时，第一类CDMA区域优先获得较大的块；测量模块：根据系统其它模块或网管的要求进行测量。如要求快速测量，则向上行调度和带宽分配模块申请FAST FEEDBACK区域；HARQ模块：进行混合自动请求重传。当需要为用户站快速反馈ARQ信息时，则向上行调度和带宽分配模块申请HARQ ACK CH区域。上行调度和带宽分配模块：根据各业务的带宽申请和QOS参数，同时考虑矩形区域的带宽申请，完成上行调度和带宽分配，生成上行区域布局方案，(具体的对应下面的步骤(5)到步骤(9))。

本发明所述的上行带宽分配和调度方法具体如下：步骤(1)首先根据上行子信道数和符号宽度初始化矩形区域分配表，图2、3、4是子信道数大于等于12的情况，CDMA区域的分配表见图2，附图3，附图4；步骤(2)第二类矩形区域(包括FAST FEEDBACK区域和HARQACK CH等)的分配表类似；步骤(3)CDMA区域请求模块根据T1、T2、T3的超时情况产生不同的CDMA区域申请，具体地，如T1超时，则申请一个带宽申请或周期测距用CDMA码区；T2超时，则申请一个初始测距或切换测距用CDMA码区，T3超时，则申请一个寻呼或定位用CDMA码区，测量模块根据需要申请FASTFEEDBACK区域，HARQ模块根据调度需要申请HARQ ACK CH区域；步骤(4)剩余总带宽初始化整个上行区域时隙数；步骤(5)如T1、T2和T3有超时，则为相应已超时的CDMA区域按最小要求分配6个时隙，FAST FEEDBACK区域和HARQ ACK CH区域按请求的大小分配，从剩余总带宽扣除这些分配出去的时隙；步骤(6)对各业务流和其它管理消息连接(其对应的这些区域不一定为矩形，只需指定大小，其布局沿着符号方向增长，且会自动跳过矩形区域，详见图1中的burst1、burst2和burst3、burst4)根据其带宽请求和相应的QoS参数进行调度和带宽分配，从剩余总带宽中扣除这些分配给各SS的时隙；步骤(7)记录当前剩余带宽，上报剩余带宽；步骤(8)重新计算剩余带宽：新剩余带宽＝剩余带宽+分配给矩形区域的时隙数，根据T1、T2和T3的超时个数和新剩余时隙数查表得最新的CDMA区域分配方案；步骤(9)完成整个上行区域布局。

本发明中，上行剩余带宽的统计不包括T1、T2、T3未超时而为其分配对应的CDMA码区时占用的上行带宽。由于根据T1、T2、T3超时以及测量/HARQ模块的请求情况分配最小的CDMA区域、Fast Feedback区域、HARQ ACK CH区域。最后重新计算总剩余带宽，为CDMA区域进行再分配。这样即使T1、T2、T3没有超时，也可以为三类CDMA区域分配带宽，充分利用了剩余带宽，不影响其他业务流的QoS，又由于提供了较多的CDMA区域，减少了链路延时，提高接入/切换/周期测距/寻呼的成功概率。同时将三种CDMA区域和Fast Feedback区域/HARQ ACK CH区域分别放置在上行区域的两个角(三种CDMA区域一个角，Fast Feedback区域和HARQ ACK CH区域一个角)，避免了这些矩形区域分配在上行区域布局产生冲突的可能。由于实现根据上行子信道配置和符号宽度生成了矩形区域分配表，使得整个分配算法不仅能适应不同的上行区域配置，而且执行速度快，减轻了BS的计算负担。本发明中这类上行链路中的矩形区域的分配方法，避免了复杂的计算，同时保证了带宽的利用率，能有效提高系统吞吐量。

Claims (6)

1.一种WiMAX上行调度和带宽分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)首先根据上行子信道数和符号宽度初始化矩形区域分配表；

步骤(2)包括快速反馈(FAST FEEDBACK)区域和混合自动请求重传反馈信道(HARQ ACK CH)区域的第二类矩形区域的分配表与上述矩形区域分配表类似；

步骤(3)根据周期定时器T1、T2、T3的超时情况产生不同的CDMA码区申请，具体地，如T1超时，则申请一个带宽申请或周期测距用CDMA码区；T2超时，则申请一个初始测距或切换测距用CDMA码区，T3超时，则申请一个寻呼或定位用CDMA码区，根据需要申请FAST FEEDBACK区域，根据调度需要申请HARQ ACK CH区域；步骤(4)剩余总带宽初始化整个上行区域时隙数；

步骤(5)如T1、T2和T3有超时，则为相应已超时的CDMA码区按最小要求分配6个时隙，FAST FEEDBACK区域和HARQ ACK CH区域按请求的大小分配，从剩余总带宽扣除这些分配出去的时隙；

步骤(6)对各业务流和其它管理消息连接根据其带宽请求和相应的QoS参数进行调度和带宽分配，从剩余总带宽中扣除这些分配给各用户占用户站(SS)的时隙；步骤(7)记录当前剩余带宽，上报剩余带宽；

步骤(8)重新计算剩余带宽：新剩余带宽＝剩余带宽+分配给矩形区域的时隙数，根据T1、T2和T3的超时个数和新剩余时隙数查表得最新的CDMA码区分配方案；

步骤(9)将CDMA码区布置在上行子帧的一个角，将FAST FEEDBACK区域、HARQ ACK CH区域布置在另一个角；

步骤(10)完成整个上行区域布局。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括：

三种CDMA码区根据配置的定时器T1、T2和T3产生相应码区的上行带宽申请，T1对应带宽申请或周期测距用CDMA码区，T2对应初始测距或切换测距用CDMA码区，T3对应寻呼或定位用CDMA码区。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于进一步包括：

T1关系到链路延时，一般配置得优先级高，超时时间设置得较短，T2和T3分别控制接入和寻呼，一般配置得优先级低，超时时间设置得较长。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于进一步包括：

预先生成的CDMA码区带宽分配表能适应不同的上行子信道数和符号宽度配置，进行上行带宽分配时，只需要根据请求量查找分配表即可得到分配结果。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于进一步包括：

在处理各业务流的上行带宽申请的过程中处理各类矩形区域带宽申请，最后根据矩形区域分配得到的带宽量以及剩余上行带宽查找分配表完成矩形区域在上行子帧的布局。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于进一步包括：

当对各业务流调度完成后还有剩余上行带宽，即使T1、T2、T3有一个或多个未超时，为其分配对应的CDMA码区，剩余上行带宽分配时优先考虑T1对应的CDMA码区。

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