CN101374264A - 实时业务带宽资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了实时业务带宽资源分配方法，该方法包括以下步骤：步骤S102，基站为实时业务预留资源块并通过广播方式周期性地通知用户站预留资源块的信息，用户站存储预留资源块的信息。步骤S104，在用户站发起实时业务请求的情况下，基站根据预留资源块的使用情况为实时业务分配预留资源块中的资源并将资源分配信息通知用户站。步骤S106，用户站存储资源分配信息并根据资源分配信息利用所分配的资源执行实时业务。通过本发明的方法，降低了基于OFDMA方式的实时业务的带宽分配的开销，进一步提高了系统的扇区容量。

Description

实时业务带宽资源分配方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及实时业务带宽资源分配方法。

背景技术

移动WiMAX等下一代移动通信系统主要基于OFDMA(正交频分复用多址接入)的多址方式，在给定的系统带宽下，从频域的角度上看，不同的用户通过占用一定数量的正交子载波资源来实现多址接入的目的。

基于IEEE802.16e标准的移动WiMAX(微波接入全球互通)系统中，对于VoIP(IP语音服务)的实时业务，采用UGS(主动授权服务)的调度服务方式。在UGS调度服务中，BS(基站)周期性地为SS(用户站)授予突发信息单元(Data Grant Burst IEs)。这种做法虽然能避免SS发送带宽申请请求带来的开销和延迟，但是基站需要周期性地在MAP消息中指定突发信息单元的大小。当一个基站下存在大量的VoIP用户时，MAP消息的开销占据了大量的带宽资源，影响频谱效率和扇区容量。

目前，IEEE802.16工作组的TGm任务组正在致力于制定改进的空中接口规范802.16m，该规范能支持更高的峰值速率，更高的频谱效率和扇区容量。扇区容量性能可以从两个角度来衡量，对于数据业务，一般通过扇区吞吐量来衡量；而对于VoIP等实时业务，可通过扇区下能同时支持的用户数来衡量。802.16m的需求文稿中在降低系统开销，提升用户吞吐量和提高VoIP用户容量等方面提出了更高的要求。在16m系统中，为了实现VoIP实时业务的容量需求，必须改善16e系统中实时业务带宽资源申请的高开销缺陷，在16m系统中引入更高效的实时业务带宽分配方法。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提出了一种实时业务带宽资源分配方法，可以降低基于OFDMA方式的实时业务的带宽分配的开销，进一步提高系统的扇区容量。

根据本发明的实时业务带宽资源分配方法包括以下步骤:步骤S102，基站为实时业务预留资源块并通过广播方式周期性地通知用户站预留资源块的信息，用户站存储预留资源块的信息。步骤S104，在用户站发起实时业务请求的情况下，基站根据预留资源块的使用情况为实时业务分配预留资源块中的资源并将资源分配信息通知用户站。步骤S106，用户站存储资源分配信息并根据资源分配信息利用所分配的资源执行实时业务。

其中，基站在上行链路和下行链路中分别为实时业务分别预留资源块。根据基站所在系统的资源情况，在初始化时设置或动态调整预留资源块的大小。预留资源块包括时频二维资源。资源分配信息包括以下至少一种信息:所分配资源在资源块中的相对位置、所分配资源的大小、用户站开始使用所分配资源的起始帧序号、以及用户站使用所分配资源的帧间隔周期。

在步骤S106中，用户站从起始帧开始，以帧间隔周期为周期，在特定帧中使用分配给实时业务的资源。

在预留资源块中存在空闲资源的情况下，基站将预留资源块中的资源分配给其他实时业务使用。在实时业务建立过程中，将同一资源分配给不同的实时业务，实时业务具有相同的帧间隔周期，不同的起始帧序号且起始帧序号之间的差不被帧间隔周期整除。在所分配的资源大小无法满足实时业务的服务质量要求的情况下，用户站向基站发送调整实时业务资源分配的申请，基站根据预留资源块中的空闲资源情况下，为实时业务分配更多的资源。其特征在于，方法用于数据包包长小且数据包包长和发送周期相对固定的实时业务。

通过本发明的方法，降低了基于OFDMA方式的实时业务的带宽分配的开销，进一步提高了系统的扇区容量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是根据本发明的实时业务带宽资源分配方法的流程图；

图2是一种基于OFDMA方式的下行预留资源块和上行预留资源块的示意图；

图3是根据本发明的基于OFDMA多址接入方式的VoIP实时业务带宽资源分配的流程图；以及

图4是根据本发明的降低开销的实时业务带宽资源分配方法中调整实时业务带宽资源的流程图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是根据本发明的实时业务带宽资源分配方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤:步骤S102，基站为实时业务预留资源块并通过广播方式周期性地通知用户站预留资源块的信息，用户站存储预留资源块的信息。步骤S104，在用户站发起实时业务请求的情况下，基站根据预留资源块的使用情况为实时业务分配预留资源块中的资源并将资源分配信息通知用户站。步骤S106，用户站存储资源分配信息并根据资源分配信息利用所分配的资源执行实时业务。

其中，基站在上行链路和下行链路中分别为实时业务分别预留资源块。根据基站所在系统的资源情况，在初始化时设置或动态调整预留资源块的大小。预留资源块包括时频二维资源。资源分配信息包括以下至少一种信息:所分配资源在资源块中的相对位置、所分配资源的大小、用户站开始使用所分配资源的起始帧序号、以及用户站使用所分配资源的帧间隔周期。

在步骤S106中，用户站从起始帧开始，以帧间隔周期为周期，在特定帧中使用分配给实时业务的资源。

在基站对各帧进行带宽资源分配过程中，基站在完成所述实时业务资源分配后，在预留资源块中存在空闲资源的情况下，基站可以将预留资源块中的资源分配给其他实时业务使用。在实时业务建立过程中，将同一资源分配给不同的实时业务，实时业务具有相同的帧间隔周期，不同的起始帧序号且起始帧序号之间的差不被帧间隔周期整除。在所分配的资源大小无法满足实时业务的服务质量要求的情况下，用户站向基站发送调整实时业务资源分配的申请，基站根据预留资源块中的空闲资源情况下，为实时业务分配更多的资源。其特征在于，方法用于数据包包长较小且数据包包长和发送周期相对固定的实时业务。

其中，上述实时业务连接建立过程中确立的相对位置，资源大小，起始帧序号和帧间隔周期等信息，通过连接建立的应答消息通知给SS。SS将该实时业务的上述信息进行储存。上述帧间隔周期等参数可根据具体实时业务的QoS(Quality of Service)参数进行设置。

上述连接建立过程中确立的相对位置，包括上行资源和下行资源的相对位置；资源大小指从相对位置开始占据的基本资源块的数量，对于同一实时业务连接而言，上行资源和下行资源应分配的资源大小是相同的，所以该参数同时适用于上行和下行资源分配。

本发明的实时业务的资源分配方法中，为具体实时业务分配的下行预留资源块的相对位置为Ld以及上行预留资源块的相对位置为Lu，起始帧序号为Is，帧间隔周期为D。在实时业务建立成功后，BS在帧序号等于Is的下行预留资源Ld处发送下行实时数据包，SS解码Ld处的下行实时数据包。SS在帧序号等于IS的上行预留资源Lu发送上行实时数据包，BS解码Lu处的上行实时数据包。在实时业务维持期间，BS和SS在帧序号满足(I-Is)mod D＝0的帧上，在上下行资源Lu和Ld上发送和接收实时数据包。

上述实时业务的资源分配方法，当用户判定所分配的空口资源大小无法满足实时业务连接的QoS要求，可通过上行资源请求消息，向基站发送调整实时业务资源分配的申请。基站根据预留资源块中的空闲资源情况，为实时业务连接分配更多的空口带宽资源。基站可通过实时业务资源调整消息通知用户站调整后的实时业务连接的资源分配信息。

通过上述的带宽资源分配方法，在实时业务持续过程中，BS不再需要在每个VoIP实时业务的发送帧上通过MAP消息告诉SS各VoIP数据包的具体发送位置，SS根据预先的帧间隔周期和预留的时频资源块在具体的上下行帧中来收发VoIP数据包。此外，系统对各帧进行资源调度时，可将实时业务没有使用的空口资源分配给其他业务连接使用。通过该方法，能在不降低资源利用率的情况下，仅通过连接建立消息中的资源指示来为实时业务分配空口资源，不需要在每帧中指示实时业务资源位置，大大降低VoIP等实时业务在带宽资源分配上的MAP开销，提高系统的VoIP容量。

下面以基于OFDMA制式的宽带无线接入系统为例进一步阐述本发明。

基于OFDMA方式的下行链路和上行链路的VoIP实时业务带宽资源预留块如图2所示。该预留的VoIP实时业务带宽资源占据一定的时域资源和一定的频域资源，不同基站该预留的资源在整个上下行时频块中的位置可变。预留的资源中时域以OFDM符号数为基本分配单位，频域以子信道为基本分配单位。基站可根据系统负荷大小的不同情况，将下行预留资源块和上行预留资源块的时域资源固定为M个符号。同样，基站可根据系统的业务模型分布和VoIP用户数的统计模型，将下行预留资源块和上行预留资源块的频域资源分别设置为Nd和Nu个子信道。预留资源中的基本分配单元为M符号×1个子信道，该基本资源分配单元应能容纳通常的VoIP包大小。在图1中还对实时业务连接建立中分配的下行和上行的相对资源位置Ld和Lu进行了标示。

图3是根据本发明的基于OFDMA多址接入方式的VoIP实时业务带宽资源分配的流程图。

S302，基站系统在上下行时频资源块中给VoIP业务预留资源。其中预留的下行资源块为图1中所示的M符号×Nd子信道，预留的上行资源块为M符号×Nu子信道。

S304，基站通过广播消息来通知各用户站系统优先为VoIP业务预留的资源在整个时频资源块中的位置和预留资源块的大小。广播消息中需要包括下行和上行预留资源块的位置和大小信息。

广播消息中还需要包含优先为VoIP预留资源块所采用的调制编码方式信息。由于实时业务包包长较小，为了适应移动环境信道的变化，在预留资源块中采用低阶的QPSK调制方式。

S306，用户站发起VoIP业务连接请求。

S308，基站调度系统根据预留资源的使用情况，为该VoIP连接分配下行预留资源的相对位置Ld和上行预留资源的相对位置Lu，资源大小，并设置起始发送VoIP数据包的起始帧序号以及帧间隔周期。帧间隔周期D的单位是帧，比如，若D等于4，表示每隔4帧，该相对位置的基本预留资源给该VoIP业务连接使用。

S310，基站通过VoIP业务连接应答消息，将上下行预留资源的相对位置，资源大小，起始帧序号和帧间隔周期等参数发送给用户站。

需要在业务连接应答消息中设置1比特的资源分配指示比特。若资源分配指示比特设置为1，则在应答消息中必须携带下行相对位置、上行相对位置、起始帧序号等3个字段，而资源大小和帧间隔周期两个字段为可选字段，若不带这两个字段，则表示采用缺省值设置，其中，资源大小缺省值为1，表示1个基本资源块，而帧间隔周期缺省值为4，表示4帧。若资源分配指示比特设置为0，则不包含带宽资源分配的信息。

S312，用户站收到VoIP连接建立应答消息后，将该VoIP业务对应的相对位置Ld和Lu，起始帧序号Is以及帧间隔周期D等参数进行存储。

S314，在VoIP业务连接持续过程中，BS在帧序号满足(I-Is)mod D＝0的帧的下行预留资源Ld处根据分配的资源大小发送下行实时数据包，SS解码Ld处的下行实时数据包。SS在满足(I-Is)mod D＝0的帧的上行预留资源Lu处根据分配的资源大小发送上行实时数据包，BS解码Lu处的上行实时数据。

S316，用户站发送VoIP业务释放请求消息，删除与该VoIP业务连接相关资源使用信息，包括相对位置Ld和Lu，起始帧序号Is以及帧间隔周期D等参数。

S318，基站收到VoIP业务释放请求消息，则删除与该VoIP业务相关的预留资源使用信息，并收回为该VoIP业务分配的预留资源块中的资源单元。

图4是根据本发明的降低开销的实时业务带宽资源分配方法中调整实时业务带宽资源的流程图。

S402，当用户站判定所分配的空口资源大小无法满足实时业务连接的QoS要求，可通过上行资源请求消息，向基站发送增加实时业务资源分配的申请。

S404，基站根据预留资源块中的空闲资源情况，调整为实时业务分配的空口资源信息。基站根据预留资源块中的资源占用情况，额外为实时业务连接分配与原有分配资源单元相邻的或不相邻的带宽资源。实时业务以相同的帧间隔周期在相同帧上使用新增分配的带宽资源以及连接建立时分配的带宽资源。

S406，基站通过实时业务资源调整消息通知用户站增加的实时业务连接的资源分配信息。实时业务资源调整消息中包含上下行新增资源在下行预留资源的相对位置L’d、上行预留资源的相对位置L’u和资源大小。

S408，VoIP业务连接持续过程中，BS在帧序号满足(I-Is)mod D＝0的帧的下行预留资源Ld和L’d处根据分配的资源大小发送下行实时数据包，SS解码Ld和L’d处的下行实时数据包。SS在满足(I-Is)mod D＝0的帧的上行预留资源Lu和L’u处根据分配的资源大小发送上行实时数据包，BS解码Lu和L’u处的上行实时数据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S102，基站为实时业务预留资源块并通过广播方式周期性地通知用户站所述预留资源块的信息，所述用户站存储所述预留资源块的信息；

步骤S104，在所述用户站发起实时业务请求的情况下，所述基站根据所述预留资源块的使用情况为所述实时业务分配所述预留资源块中的资源并将资源分配信息通知所述用户站；以及

步骤S106，所述用户站存储所述资源分配信息并根据所述资源分配信息利用所分配的资源执行实时业务。

2.根据权利要求1所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，所述基站在上行链路和下行链路中分别为所述实时业务分别预留资源块。

3.根据权利要求2所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，根据所述基站所在系统的资源情况，在初始化时设置或动态调整所述预留资源块的大小。

4.根据权利要求2所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，所述预留资源块包括时频二维资源。

5.根据权利要求4所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，所述资源分配信息包括以下至少一种信息：所分配资源在所述资源块中的相对位置、所分配资源的大小、用户站开始使用所分配资源的起始帧序号、以及用户站使用所分配资源的帧间隔周期。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，在所述步骤S106中，所述用户站从起始帧开始，以帧间隔周期为周期，在特定帧中使用分配给实时业务的资源。

7.根据权利要求6所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，在基站对各帧进行带宽资源分配过程中，基站在完成所述实时业务资源分配后，在所述预留资源块中存在空闲资源的情况下，所述基站将所述预留资源块中的资源分配给其他业务使用。

8.根据权利要求7所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，在所述实时业务建立过程中，将同一资源分配给不同的实时业务，所述实时业务具有相同的帧间隔周期，不同的起始帧序号且所述起始帧序号之间的差不被所述帧间隔周期整除。

9.根据权利要求8所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，在所分配的资源大小无法满足所述实时业务的服务质量要求的情况下，所述用户站向所述基站发送调整实时业务资源分配的申请，所述基站根据预留资源块中的空闲资源情况下，为所述实时业务分配更多的资源。

10.根据权利要求9所述的实时业务带宽资源分配方法，其特征在于，所述方法用于数据包包长较小且所述数据包包长和发送周期相对固定的实时业务。

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