CN101444028A - 集中式和分布式调度控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在OFDMA下行链路内控制对集中式调度方案和分布式调度方案的选择的方法，该方法包括估计衰落特性和响应于估计结果发起所述调度方案之间的切换的步骤，其中所述衰落特性可以包括衰落速率或衰落类型之一，并且其中本发明可以在移动无线电通信设备中提供这样的估计功能。

Description

集中式和分布式调度控制方法和装置

技术领域

本发明涉及在采用正交频分多址(OFDMA)的网络中对集中式(localised)调度方案或分布式(distributed)调度方案之一的选择。更具体地，本发明提供一种控制对前述调度方案之一的选择的方法，并且更重要地，提供一种可被配置为提供这样的控制的、诸如移动电话机形式的用户设备(UE)之类的网络设备。

背景技术

已知关于长期演进(LTE)OFDMA下行链路信道，eNodeB多址接入控制(MAC)调度器被配置为基于从UE设备接收到的信道质量指示符(CQI)报告，在多个UE设备之间分配时间/频率下行链路共享信道(DL-SCH)资源。也可以通过诸如UE设备的服务质量(QoS)需求和优先级以及eNodeB MAC中用于UE设备的缓冲区占有量之类的其他因素来确定来自eNodeB MAC调度器的这样的分配。还已知eNodeB MAC调度器可以被配置为采用两种调度方案中的一种。集中式调度方案用于慢速移动的UE设备，而分布式调度方案用于快速移动的UE设备。eNodeB MAC调度器基于从UE接收到的CQI报告，选择它认为最适用于特定UE的特定调度方案。

基于资源块来实现在OFDMA内的频率/时间分配，其中一个块包含多个子载波。对于上述集中式调度，采用连续的子载波，而对于分布式调度，将非连续的子载波分配给资源块。

然而，考虑到可能在上行链路中出现的潜在的高信令开销，并且由于可能经历总的系统性能的降级，因此认为对前述调度方案的选择和采用表现出不利的限制。

发明内容

本发明致力于提供一种使得能够或者采用集中式调度方案或者采用分布式调度方案的方法以及相关装置，所述方法和相关装置表现出优于目前配置的优点。

根据本发明的第一方面，提供了一种移动无线电通信设备，该移动无线电通信设备被配置为与OFDMA下行链路信道进行网络连接，并且包括如下装置：该装置被配置用于估计信号衰落特性并且用于经由去向网络的请求来发起集中式调度方案和分布式调度方案之间的切换，所述发起响应于所述估计结果。

本发明是有优势的，只要它使得准确且及时的指示能够从诸如移动无线电通信设备之类的UE被提供以发起所述两种调度方案之间的切换从而平衡信令开销，并且因此本发明致力于维护总的系统性能。

移动无线电通信设备被有利地配置为每一子帧(sub-frame)估计衰落特性一次。

具体地，这样的估计可以基于导频符号的信噪比测量结果。

此外，前述估计可以有利地在包括基本信噪比测量、衰落类型估计和衰落速率估计的三个步骤中被执行。

关于衰落速率估计，将所估计的值与阈值进行比较。

有利地，如果所估计的速率大于阈值，那么移动无线电通信设备被配置为发起信令以请求采用分布式调度方案。

如果估计包括衰落类型估计，那么估计被配置为判断衰落类型是否是频率选择性的。

有利地，如果衰落类型被估计为是频率选择性的，那么从移动无线电通信设备的所述发起被配置为向网络发起采用分布式调度方案的请求。

有利地，移动无线电通信设备被配置为从网络接收参数，所述参数包括：

—用于资源块内导频符号的信噪比测量结果的最大差值的阈值；

—用于其中信噪比测量结果的最大差值大于上述阈值的资源块的最大个数的阈值；

—用于导频符号的每子帧的衰落变化的阈值；以及

—用于其上每子帧的衰落变化超过前述阈值的导频符号的净个数(net number)的阈值。

有利地，移动无线电通信设备被配置为通过每设备的直达信令来接收上述参数。

可替代地，移动无线电通信设备可以被配置为通过广播信令(例如经由BCCH)来接收前述参数。

根据本发明的另一方面，提供了一种在OFDMA下行链路内控制对集中式调度方案和分布式调度方案的选择的方法，该方法包括估计衰落特性和响应于所述估计结果发起所述调度方案之间的切换的步骤。

有利地，在移动无线电通信设备中执行前述估计，并且所述调度方案之间切换的前述发起包括从移动无线电通信设备被发送到网络的对这样的切换的请求。

有利地，每一子帧估计衰落特性一次。

具体地，这样的估计可以基于导频符号的信噪比测量。

此外，前述估计可以有利地在包括基本信噪比测量、衰落类型估计和衰落速率估计的三个步骤中被执行。

关于衰落速率估计，将所估计的值与阈值进行比较。

有利地，如果所估计的速率大于阈值，那么信令被发起以请求采用分布式调度方案。

如果估计包括衰落类型估计，那么估计被配置为判断衰落类型是否是频率选择性的。

有利地，如果衰落类型被估计为频率选择性的，那么采用分布式调度方案的信令被发起。

有利地，该方法包括从网络接收参数，所述参数包括：

—用于资源块内导频符号的信噪比测量结果的最大差值的阈值；

—用于其中信噪比测量结果的最大差值大于上述阈值的资源块的最大个数的阈值；

—用于导频符号的每子帧的衰落变化的阈值；以及

—用于其上每子帧的衰落变化超过前述阈值的导频符号的净个数的阈值。

有利地，上述参数被配置为通过每设备的直达信令来传输。

可替代地，前述参数可以通过广播信令(例如经由BCCH)来传输。

因此，从上述内容中可知，本发明有利地提出每个活动UE可以被配置为每一子帧估计一次其所经历的衰落速率和/或衰落类型，并且还基于导频符号的实际信噪比测量来进行所述估计。

当衰落速率被估计为超过特定阈值时，UE被配置为将请求发送到eNodeB以传达如果目前正采用集中式调度方案那么采用分布式调度方案将是更高效的。当然，在所估计的衰落速率降至前述阈值以下的情况下，UE被配置为发送对采用集中式调度方案的请求。

用以在两种调度方案之间进行切换的正确且及时的UE指示有利地用于平衡由CQI报告引起的上行链路信令开销和通过使用集中式调度而实现的多用户分集(diversity)。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例而采用的对衰落速率(fading rate)和类型的估计算法操作的流程图。

具体实施方式

在下文中，通过参考附图，将本发明仅作为示例来进行进一步的描述，所述附图呈现示出根据本发明实施例而采用的、衰落速率和类型的估计算法操作的流程图。

然而，首先，提供关于本发明背景技术中的具体特征的进一步讨论。

如所提到的，在LTE OFDMA下行链路连接中，eNodeB MAC调度器被配置为基于各种因素在UE设备之间动态地分配时间/频率DL-SCH资源，所述各种因素例如是UE设备的QoS需求和优先级，eNodeB MAC中用于UE设备的缓冲区占有量，来自UE设备的CQI反馈，以及UE性能等等。为了维护不同UE设备所经历的信道质量，通过集中式和分布式调度来实现分配，并且基于每个TTI(子帧的最小值)执行所述分配。集中式调度将一组资源块分配给UE，每个资源块由多个邻接的子载波构成(例如，25个)。在这些资源块内，UE可以获得最佳的信道环境，因此eNodeB可以通过采用高速调制和编码方案来最有效地利用系统频谱。集中式调度适用于由低速移动的UE设备所经历的低速变化的信道，以避免过于频繁的CQI反馈。分布式调度将一组资源块分配给UE，每个资源块由多个任意分布在整个频带上的子载波构成。分布式调度提供最大的频率分集并且可以容易地操作相对长的时间段。此外，它对信道质量变化不敏感，只要使用低速调制和编码方案。然而，由于系统频谱不能够被高效利用，所以存在局限性。分布式调度适用于快速衰落的信道，例如由快速移动的UE设备所经历的信道。它还被认为是代表在频率选择性(frequency-selective)衰落信道中的最佳选择，所述频率选择性衰落是由多径传输的较大时延扩展导致的。

来自每个活动UE的CQI报告用于向eNodeB指示对于下一调度周期(子帧的最小值)，在每个资源块中期望何种调制和编码方案。UE设备基于导频符号的信噪比测量得到CQI值，在3GPP规范的TR 25.814的当前版本中，所述导频符号被配置为在整个频带上每六个子载波配置一个，并且每子帧重复一次。为了支持集中式调度，eNodeB需要活动UE报告各自的CQI值(每资源块一个CQI值)以识别并选择下一TTI中用于UE的最适当的资源块。为了支持分布式调度，eNodeB仅需要UE报告指示整个频带上的总信道质量的总的CQI。短期的CQI变化主要由信道衰落导致，所述信道衰落的速率与UE的移动速度紧密相关，虽然改变固定UE周围的物体也可能促成衰落。频率的CQI变化由信道时延扩展导致，所述信道时延扩展的量级可以足够大以在资源块内引起频率选择性衰落(25×15＝375kHz)。基于这一点，并非块中所有的子载波都相应地经历衰落。在这种情况下，分布式调度还提供比集中式调度更佳的选择。衰落是否是频率选择性的取决于UE所定位的信道环境，而非UE的移动速度。

来自每个活动UE的及时且详细的CQI报告可以辅助eNodeB MAC调度器尤其有效地利用系统频谱并且实现最大的多用户分集，然而它也可能引起相当大的信令开销，从而导致总的系统性能降级。当UE缓慢移动时，其经历的衰落变化是缓慢的，并且每个资源块中的CQI也缓慢变化。UE应该报告各自每个子帧的CQI以获得充分的多用户分集，然而，如果大多数CQI值在相当多的子帧上不发生变化，那么在各自的CQI报告中的实际相关比特很小，并且CQI报告很可能不太频繁。UE移动的越快，所经历的衰落变化越快并且需要更频繁的各自的CQI报告。因此，在两种调度方法之间正确且及时的切换可以最小化CQI报告。

本发明提出UE每子帧估计一次其所经历的衰落，然后基于它对衰落速率和类型的估计，当它认为必需从一种调度方法切换到另一种时，向eNodeB发送请求。UE可以比eNodeB更有效地估计其正在经历的衰落。这是本发明特别的一个方面，只要在UE自身内进行所需要的估计。

如所注意到的，UE被配置为基于导频符号的SNR测量，以每一子帧为单位估计衰落速率和类型。当衰落速率被估计为高(即超过阈值)时，或者当衰落类型被估计为频率选择性的时，UE向eNodeB发送请求以指示如果目前在接收集中式调度，那么分布式调度被认为是用于平衡UL信令开销和多用户分集的更适当的选择。当所估计的衰落速率降至阈值以下时，UE发送请求以再次切换回集中式调度。对衰落速率和类型的快速且高效的估计算法被需要，并且用于切换的衰落阈值将被定义。

通过将该算法置于UE(而非eNodeB)中，能够降低eNodeB中的处理功率并且因此降低eNodeB的成本。

以下概述实现本发明的衰落速率和类型估计算法的示例。为了控制该算法，至少以下参数必需由网络来提供，或者通过专用信令(即针对每一UE)，或者通过广播信令(即经由BCCH)，或者二者的混合来提供所述参数。

T—用于资源块内导频符号的SNR测量结果的最大差值的阈值。

Y—用于其中SNR测量结果的最大差值>T的资源块的最大个数的阈值。

D—用于导频符号的每子帧的衰落变化的阈值。

C—用于其上每子帧的衰落变化超过D的导频符号的净个数的阈值。

每个UE以如下的三个步骤，每子帧执行一次算法：

(1)基本测量

UE测量每个导频符号的SNR作为物理层过程的结果，并且按资源块对其进行分组。UE还需要记录在前一子帧中得到的测量结果。

(2)衰落类型估计

UE在每个组中进行如下的计算以找出有多少资源块在某种程度上正在经历频率选择性衰落，然后判断是否必须请求分布式调度：

$t^j=({\{p_1^j,p_2^j,...,p_n^j\}}_{\max }-{\{p_1^j,p_2^j,...,p_n^j,\}}_{\min })/{\{p_1^j,p_2^j,...,p_n^j\}}_{\max }$

(3)衰落速率估计

衰落计数值c被定义为具有初始值0。对于所有的测量结果样本

i∈(1，n)，j∈(1，m)，UE进行如下的计算：

$\mathrm{\Δd}=\mathrm{abs}(p_i^j\left(k\right)-p_i^j(k-1))$

其中k表示当前子帧并且k-1表示前一子帧。基于针对每个测量结果样本，Δd>衰落变化阈值D是否成立，c增大或减小。当完成了累加计算时，UE检查c>C是否成立，以判断衰落是否很快以至于分布式调度是将被请求的更有效的调度。

当然，应理解，传统上通过幅度穿越速率(level-crossing rate)来测量衰落速率，这需要UE跟踪并存储一段时间(例如，N个子帧)的测量结果，以用于UE计算幅度(通常是该短时期上的中值)和幅度穿越次数。N必须足够大以使得统计计算有意义，然而应当受限制因为较大的N导致多个测量结果被存储在UE中并且还导致衰落速率估计过多地落后于其实际值。

现转至附图，通过随附的流程图来进一步说明前述描述，其中，在步骤10，UE被配置为测量每个导频信号的信噪比，并且其中结果按资源块被分组并且衰落计数值被设定为零。在步骤12，用于估计衰落类型的计算被执行，并且如果在步骤14，所述结果指示对于多于阈值个组的结果，衰落类型是频率选择性衰落，那么处理继续到步骤16，在步骤16判断UE之前是否在接收集中式调度。如果在步骤16判断UE之前并非在接收集中式调度，那么处理经由箭头20继续到最后阶段22，在该阶段，之前设置的分布式调度被保持。

然而，如果在步骤16，判断UE之前在接收集中式调度，那么UE被配置为在步骤18发起对网络内的eNodeB的请求以将方案切换到分布式调度方案。这样的请求然后在最后阶段22被递送。

现返回步骤14，如果在那里判断对于阈值个组的结果，衰落类型估计并没有指示频率选择性衰落，那么判断UE正在经历所谓的平坦衰落并且过程继续到步骤24，在步骤24执行衰落变化估计。将该估计结果与步骤26的衰落变化阈值进行比较，如果超过阈值那么处理继续到步骤28，在步骤28衰落计数值被增大值1。然而如果在步骤26判断衰落变化的估计未超过阈值，那么处理继续到步骤30，在步骤30衰落计数值被减小值1。

一旦衰落计数值或者在步骤28被增大，或者在步骤30被减小，就在步骤32判断特定估计循环是否完成。如果认为尚未完成，那么处理经由步骤34返回以在步骤24执行进一步的衰落变化估计。

然而，如果在步骤32判断循环完成，那么处理继续到步骤36，在步骤36判断衰落计数值现在是否大于阈值以判断UE是否正在经历快或慢的衰落。如果在步骤36阈值被超过，那么认为UE正在经历快衰落并且处理经由38返回到步骤16以确保分布式调度机制保持被采用，或者在采用集中式调度方案的情况下切换到分布式调度方案。

然而，如果在步骤36判断衰落计数值未超过阈值，那么认为UE正在经历慢衰落并且处理经由40继续到步骤42，在步骤42判断UE是否之前在接收集中式调度。

如果在步骤42判断UE之前在接收集中式调度，那么过程经由44继续以保持对集中式调度的使用。

如果判断UE之前没有在接收集中式调度，即，其在接收分布式调度，那么在步骤46，UE被配置为向网络内的eNodeB发送请求以切换到集中式调度方案并且这样的确认在最后阶段22被提供。

Claims (25)

1.一种移动无线电通信设备，该移动无线电通信设备被配置为与OFDMA下行链路信道进行网络连接，并且包括如下装置：该装置被配置用于估计信号衰落特性并且用于经由去向所述网络的请求来发起集中式调度方案和分布式调度方案之间的切换，所述发起响应于所述估计结果。

2.如权利要求1所述的设备，其被配置为每一子帧估计所述衰落特性一次。

3.如权利要求1或2所述的设备，其被配置为使得所述估计基于导频符号的信噪比测量结果。

4.如权利要求1、2或3所述的设备，其被配置为使得在包括基本信噪比测量、衰落类型估计和衰落速率估计中的至少一个的阶段中执行所述估计。

5.如权利要求4所述的设备，其中，关于衰落速率估计，将所估计的值与阈值进行比较。

6.如权利要求5所述的设备，其被配置为使得如果所估计的速率大于所述阈值，则所述移动无线电通信设备发起信令以请求采用分布式调度方案。

7.如权利要求4所述的设备，其被配置为使得如果所述估计包括衰落类型估计，则所述估计被配置为判断所述衰落类型是否是频率选择性的。

8.如权利要求7所述的设备，其被配置为使得如果所述衰落类型被估计为是频率选择性的，则从所述移动无线电通信设备的所述发起被配置为向所述网络发起采用分布式调度方案的请求。

9.如权利要求1到8的任意一项或多项所述的设备，其被配置为从所述网络接收参数，所述参数包括：

(i)用于资源块内所述导频符号的信噪比测量结果的最大差值的阈值；

(ii)用于其中信噪比测量结果的所述最大差值大于阈值(i)的资源块的最大个数的阈值；

(iii)用于导频符号的每子帧的衰落变化的阈值；以及

(iv)用于其上每子帧的衰落变化超过阈值(iii)的导频符号的净个数的阈值。

10.如权利要求9所述的设备，其被配置为通过直达信令来接收上述参数。

11.如权利要求9所述的设备，其被配置为通过广播信令来接收前述参数。

12.一种在OFDMA下行链路内控制对集中式调度方案和分布式调度方案的选择的方法，该方法包括估计衰落特性和响应于所述估计结果发起所述调度方案之间的切换的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其中在移动无线电通信设备中执行所述估计，并且所述调度方案之间的切换的前述发起包括从所述移动无线电通信设备发送到所述网络的对所述切换的请求。

14.如权利要求12或13所述的方法，其包括每一子帧估计所述衰落特性一次。

15.如权利要求12、13或14所述的方法，其中所述估计基于导频符号的信噪比测量结果。

16.如权利要求12到15的任意一项或多项所述的方法，其中，在包括基本信噪比测量、衰落类型估计和衰落速率估计中的至少一个的阶段中执行所述估计。

17.如权利要求16所述的方法，其中，关于衰落速率估计，将所估计的值与阈值进行比较。

18.如权利要求17所述的方法，如果所估计的速率大于所述阈值，则发起信令以请求采用所述分布式调度方案。

19.如权利要求16所述的方法，其中，关于衰落类型估计，所述估计被配置为判断所述衰落类型是否是频率选择性的。

20.如权利要求19所述的方法，其中如果所述衰落类型被估计为是频率选择性的，则采用分布式调度方案的信令被发起。

21.如权利要求12到20的任意一项或多项所述的方法，其包括从所述网络接收参数，所述参数包括：

(i)用于资源块内所述导频符号的信噪比测量结果的最大差值的阈值；

(ii)用于其中信噪比测量结果的所述最大差值大于阈值(i)的资源块的最大个数的阈值；

(iii)用于导频符号的每子帧的衰落变化的阈值；以及

(iv)用于其上每子帧的衰落变化超过阈值(iii)的导频符号的净个数的阈值。

22.如权利要求21所述的方法，其中通过直达信令来接收所述参数。

23.如权利要求21所述的方法，其中通过广播信令来接收所述参数。

24.一种移动通信设备，该移动通信设备被配置为与OFDMA下行链路进行网络连接，并且实质上如此后参考附图所描述的那样。

25.一种在OFDMA下行链路内控制对集中式调度方案和分布式调度方案的选择的方法，该方法实质上如此后参考附图所描述的并且如附图所示出的那样。