CN101578820A - 无线通信中的动态持续控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线通信方法。所述方法的一个实施例包括：基于表示拥塞水平的信息来确定针对至少一个分组传输的持续参数。

Description

无线通信中的动态持续控制方法

技术领域

本发明一般地涉及通信系统，更具体地，涉及无线通信系统。

背景技术

移动单元通过移动单元与一个或更多基站或NodeB之间的空中接口来与传统无线通信系统进行通信。空中接口支持多种共享和/或专用信道，如数据信道、信令信道、广播信道、寻呼信道等。例如，随机接入信道是一种共享信道，多个移动单元可以使用该信道在空中接口上发送信息。当随机接入信道中的时隙变得可用时，多于一个移动单元可能尝试使用该时隙来发送分组，这可能导致所发送的分组之间的碰撞。典型地，碰撞导致基站不能成功接收和/或解码一个或更多分组。响应于成功接收到的分组，基站可以发送肯定应答(ACK)。然而，如果移动单元未收到ACK，则多于一个移动单元可能在相同的接入时隙中重传该分组，并且多个重传的分组可能再次碰撞，导致进一步的重传。

典型地，无线通信系统实现持续算法以尝试减少重传分组间的碰撞，并从而增加无线通信系统总吞吐量和稳定性。持续算法由对“退避(back off)”和“持续(persistence)”的确定组成，“退避”是相同分组的潜在传输和/或重传之间的时延，而“持续”确定移动单元在退避所确定的时刻(或接入时隙)实际重传分组的概率。例如，可以由泊松到达速率来确定分组的第r次重传的退避时间。如果由λ₀给出数据分组的初始传输的泊松到达速率，则分组的第r次重传的泊松到达速率λ(r)可以如下给出：

λ(r)＝λ₀f(p)，

其中参数p是退避速率，f(p)是所选的退避速率的函数。可以用于确定第r次重传的泊松到达速率的示例性函数包括：指数退避、线性退避、μ律退避和阶梯函数退避。为了确定在由退避确定的当前重传周期内是否重传分组，移动单元可以计算随机数并将该随机数与持续值相比较。如果随机数小于持续值，则移动单元可以重传该分组，如果随机数大于持续值，则移动单元可以不重传该分组。

持续值通常由移动单元基于无线通信系统所分配的参数来确定。例如，通用移动通信系统(UMTS)实现码分多址接入(CDMA)协议(如W-CDMA)，该协议针对移动单元定义了不同的接入服务类别。例如，UMTS W-CDMA可以建立多达8个接入服务类别，这些接入服务类别可以根据特定服务质量类别来限定。可以根据移动单元的服务质量(QoS)类别将每一个移动单元分配至接入服务类别之一。例如，移动单元可以将如无线资源控制(RRC)连接请求之类的消息发送到基站，然后可以在无线资源控制层建立一个或更多相关联的接入服务类别。

然后，基站可以将可用的接入服务类别以信号方式发送到移动单元。例如，基站可以将CMAC-CONFIG-REQ发送到移动单元中的媒体接入控制(MAC-c)层。然后，移动单元中的MAC-c层根据MAC逻辑信道优先级从可用接入服务类别的集合中选择特定的接入服务类别。每一个接入服务类别都具有相关联的持续，该持续可以由移动单元基于所选接入服务类别来确定。例如，可以基于动态持续水平N＝1，2，...，8和持续缩放因子Si＝{0.2，0.3，...，0.9}，使用如下等式来计算持续值：

$P_i=\left\{\begin{array}{cc}1& i=0\\ 2^{-(N-1)}& i=1\\ s_i{2}^{-(N-1)}& i=\mathrm{2,3},...,7\end{array}\right.$

典型地，将动态持续水平和/或持续缩放因子的值发送到移动单元。例如，可以在系统信息块(SIB)类型5和7中对动态持续水平和/或持续缩放因子的值进行广播。

然而，传统的持续控制算法没有考虑无线通信系统中变化的条件。例如，传统持续控制算法没有考虑拥塞水平、积压(backlog)、系统负载等的变化。因此，传统持续控制算法可能不能够修改各种持续参数以减小系统中的拥塞水平、与移动单元和/或基站相关联的积压、和/或系统负载。

发明内容

本发明的目的是解决以上提出的一个或更多问题的影响。下面呈现本发明的简要概括以提供对本发明的一些方面的基本理解。该概括并非本发明的详尽概述。其意图并非标识本发明的关键或必不可少的元素或描述本发明的范围。其唯一目的是以简要的形式呈现一些概念作为对后续讨论的更详细描述的前奏。

在本发明的一个实施例中，提供了一种无线通信的方法。该方法的一个实施例包括：基于表示拥塞水平的信息来确定针对至少一个分组传输的持续参数。

附图说明

结合附图，参考以下描述可以理解本发明，在附图中相似的参考标号标识相似的元件，附图中：

图1概念性地示出了根据本发明的无线通信系统的一个示例实施例；以及

图2概念性地示出了根据本发明的基站的一部分的一个示例实施例。

虽然本发明具有各种修改和可选形式，但是附图中以示例的方式示出了其特定实施例并在此进行详细描述。然而，应该理解，此处对特定实施例的描述并非意在将本发明限制在所公开的具体形式，相反，本发明将覆盖所有落入由所附权利要求限定的本发明的范围内的修改、等同物和替代方案。

具体实施方式

本发明的示意性实施例描述如下。为清楚起见，在本说明书中并未描述实际实现中的所有特征。当然，应该意识到，在任何这样的实际实施例的开发中，应当做出许多实现方式专用的决定以实现开发者的特定目的(如遵循系统相关或商业相关的限制，这些随不同的实现方式而变化)。此外，应该意识到，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，然而对受益于本公开的本领域普通技术人员来说是一种常规工作。

本发明的部分和对应的详细描述以计算机存储器中的软件、算法以及对数据比特的操作的符号表示的形式来呈现。通过这些描述和表示，本领域普通技术人员可以将其工作的实质传达给本领域中其它技术人员。算法(如该术语在此处所使用的以及一般所使用的)被认为是导致期望结果的自身一致的步骤序列。这些步骤要求对物理量进行物理操作，通常(虽然不是必须)，这些量采取能够被存储、传送、合并、比较以及其它操作的光、电或磁信号的形式。主要由于普遍使用的原因，有时将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、项、数等被证明是方便的。

然而，需要铭记的是，所有这些和类似的术语都与适合的物理量相关联，并且仅是适用于这些量的方便的标记。除非特别说明或在讨论中显而易见的，如“处理”或“运算”或“计算”或“确定”或“显示”等的术语是指计算机系统或类似电子计算设备的动作和处理，计算机系统或类似电子计算设备将在计算机系统的寄存器和存储器内被表示为物理量、电子量的数据操作和变换为类似地表示为计算机系统的存储器、寄存器或其它这种信息存储、传输或显示设备中的物理量的其它数据。

还应该注意，典型地，本发明的软件实现的方面在某种形式的程序存储介质上编码或在某种类型的传输介质上实现。该程序存储介质可以是磁的(例如，软盘或硬盘)或光的(如例如，致密光盘只读存储器或“CD ROM”)，并且可以是只读或随机存取的。类似地，传输介质可以是双绞线对、同轴线缆、光纤或其它一些本领域所知的适合的传输介质。本发明不由任何给出的实现方式的这些方面所限制。

现在将参考附图对本发明进行描述。仅为了说明，在图中示意性地描述了各种结构、系统和设备，以使得本发明不因本领域技术人员所公知的细节变得晦涩。然而，包括附图以对本发明的示意性示例进行描述和说明。此处所用的词和短语应被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词和短语的理解相一致的含义。此处并未通过对术语和短语的一致使用来尝试暗示对该术语或短语的特别限定，即与本领域技术人员所理解的普通和习惯含义不同的限定。在使术语或短语具有特别含义(即，与本领域技术人员所理解的含义不同)的程度上，将在说明书中以确定方式清楚地产生这种特别的限定，这种方式直接地、明确地提供了对术语或短语的特别限定。

图1概念性地示出无线通信系统100的一个示例性的实施例。在所示出的实施例中，无线通信系统100可以根据第三代无线通信协议(如在ANSI TIA/EIA/IS-2000标准中定义的码分多址接入(CDMA)协议)来提供无线连接性。然而，受益于本公开的本领域普通技术人员应该意识到，本发明不限于CDMA协议，而且，可选实施例可以与CDMA协议结合或在CDMA协议之外实现其它无线通信协议。在所示出的实施例中，无线通信系统100包括一个或更多基站101。然而，本发明不限于基站101，可选实施例可以实现用于提供无线连接性的其他设备，如NodeB、接入点、接入网、基站路由器等。

基站101可以使用空中接口110(1-3)上的一条或多条无线通信链路来向最终用户设备(如一个或更多移动单元105(1-3))提供无线连接性。为清楚起见，当集合地涉及移动单元105和/或空中接口110时，可以丢弃索引(1-3)。然而，当分别涉及移动单元105和/或空中接口110或涉及移动单元105和/或空中接口110的子集时，可以使用索引(1-3)。关于在共享标号的组件之间进行区分的其它索引，可以使用相同的规定。移动单元105可以是任何类型的移动单元105，包括但不限于：蜂窝电话、个人数字助理、膝上计算机、智能电话、寻呼机、文本消息收发设备、全球定位系统(GPS)设备、网络接口卡、台式计算机等。

移动单元105和基站101之间的无线通信链路包括许多信道，如随机接入信道。随机接入信道是共享信道，因此任何或所有移动单元105可以尝试使用随机接入信道中开放的接入时隙通过空中接口110来传输信息。因此，在随机接入信道的每一个可用时隙中，多于一个移动单元105可能尝试传输信息分组。例如，如在轴115上所示的，在基站101和移动单元105之间的随机接入信道上的分组传输序列。在所示出的实施例中，随机接入信道中的第一接入时隙(在轴115的左手侧)变为可用，并且所有三个移动单元105都尝试传输分组120(在图1中仅用数字示出一个分组)。在第一时隙中传输的分组120的部分重叠或碰撞，因而需要重传这三个分组120。

移动单元105可以使用确定退避时间和持续参数的持续算法来确定何时重传分组。如此处所用并根据本领域的普通用法，应该理解，术语“退避”是指同一个分组的潜在传输和/或重传之间的时延，并且应该理解，术语“持续”是确定在由退避确定的时刻(或接入时隙)移动单元实际重传分组的概率的参数值。在所示出的实施例中，移动单元105利用在基站101(或无线通信系统100中的某个其它实体)处确定并然后提供给移动单元105的持续参数的值。基于无线通信系统100的当前操作状态来确定该持续参数的值。在一个实施例中，基于无线通信系统100内的拥塞水平来确定持续参数，可以通过使用无线通信系统100中的积压和/或无线通信系统100的负载的测量来确定该拥塞水平。

图2概念性地示出了基站的部分200的一个示例实施例。在所示出的实施例中，部分200包括基站200的物理(PHY)层205和无线资源控制(RRC)层210。物理层205提供数据链路实体之间的比特流的透明传输功能(如基站和/或移动单元中的数据链路层)。无线资源控制层210提供信息传送服务并且可以负责控制无线接口层(如数据链路层和物理层205)的配置。然而，受益于本前公开的本领域普通技术人员应该意识到，示例部分200是示意性的而非限制本发明。

物理层205包括信道补偿单元215，信道补偿单元215可以接收表示通过共享信道(如随机接入信道)从一个或更多移动单元接收到的符号的解扩信号。信道补偿单元215向信道解码器220提供部分处理的信号，以尝试对从一个或更多移动单元接收到的符号进行解码。如果信道解码器220成功解码一个或更多符号，则如箭头225所示，信道解码器220可以将解码的随机接入信道消息提供给基站200的其它部分。信道解码器220也可以提供表示传输错误和/或其他故障的信息来解码一个或更多符号。例如，信道解码器220可以将表示循环冗余校验失败的信息提供给RRC层210中的循环冗余校验(CRC)事件平均单元230。

CRC事件平均单元230可以在所选时间窗口上累积信道解码器220报告的CRC误差，并在这些窗口上平均这些CRC误差。例如，可以根据所要求的适配速度来选择平均间隔。当期望CRC误差的数目变化相对快时，可以将短的平均窗口用于控制接入，并且，可以将较长的平均窗口用于提高平均的准确度和/或稳定性。在一个实施例中，针对被分配到不同接入服务类别的移动单元，可以分别进行CRC误差的报告和/或平均。然后，可以通过将针对给定时间所累积的CRC误差除以在相同时间内接收到的随机接入信道消息的数目而估计出的平均CRC误差率和/或前向误差率报告给拥塞估计器235。

拥塞估计器235可以基于物理层205提供的信息(如CRC误差率)来估计无线通信系统中的拥塞水平。在一个实施例中，拥塞估计器235可以使用无线通信系统中的积压的估计来估计拥塞水平，可以基于平均CRC误差率来确定积压的估计。例如，随机接入信道消息的前向误差率可以是无线通信系统内的积压的良好指示符。因而，拥塞估计器235可以使用PHY层205提供的前向误差率的估计来确定积压估计。可选地，拥塞估计器235可以通过将针对给定时间所累积的CRC误差(由PHY层205报告)除以在相同时间内接收到的随机接入信道消息的数目来估计前向误差率。在一个实施例中，通过将CRC误差在所有可用资源(例如可用接入时隙和每个接入服务类别的签名)检测到的所有用上进行平均来计算前向误差率。

然而，受益于本公开的本领域普通技术人员应该意识到，也可以使用其它积压估计。在一个可选实施例中，拥塞估计器235可以使用虚拟解码器(未示出)来确定前向误差率。例如，可以使用虚拟解码器来解码随机接入信道消息，然后针对所解码的消息，估计每比特信号能量与加性噪声和干扰的比值(Eb/No)。可以根据链路级结果或根据将Eb/No与前向误差率相关的查找表来获得前向误差率。然后，可以产生在0到1之间均匀分布的随机数并将其与前向误差率进行比较。当随机数没有超过前向误差率时产生错误事件。

针对每一个接入服务类别ASC_i的积压B_i(n)可以被估计为：

B_i(n)≈FER×(ASC_i的可用资源数目)

然后，可以使用如下等式来确定持续值：

$P_i=\left\{\begin{array}{cc}{P}_0& {\tilde{B}}_i<{\mathrm{\&delta;}}_1\\ P_0{e}^{-({\tilde{B}}_i-{\mathrm{\&delta;}}_1)}/K& {\mathrm{\&delta;}}_1<{\tilde{B}}_i<{\mathrm{\&delta;}}_2\\ 0& {\tilde{B}}_i\&GreaterEqual;{\mathrm{\&delta;}}_2\end{array}\right.$

其中归一化因子P₀由以下等式给出：

$P_0=\frac{1}{\mathrm{\&delta;}+K[1-e^{-({\mathrm{\&delta;}}_2-{\mathrm{\&delta;}}_1)/K}]},$

并且参数K控制负载线的斜率。可以在理论上、经验上和/或通过试验来确定参数K、δ₁和δ₂的值。

还可以将系统负载用于估计拥塞水平。在一个实施例中，拥塞估计器235可以基于与每一个接入服务类别中的移动单元进行的传输相关联的多个已应答前同步码来估计系统负载。例如，针对每个接入服务类别，可以将负载估计为所有已应答前同步码的时间平均：

L_i(n)≈(每帧已应答前同步码的数目)×(帧中的平均窗口)/(ASC_i中的可用资源数目)

可选地，拥塞估计器可以接收在其它地方(如物理层205)计算的系统负载的估计。如果所估计的负载高于所选择的阈值，则可以调整持续值来限制对随机接入信道的接入。具体的阈值以及对持续值的调整是设计选择的内容，并且可以在理论上、经验上和/或通过试验进行确定。

此处描述的动态持续算法的实施例可以基于拥塞指示符(如负载、积压或碰撞概率)来适配持续值。可以将动态适配算法实现为全局适配机制或本地适配机制。全局适配算法估计接收机处的总系统拥塞，并基于该全局拥塞估计来控制总负载。本地适配算法基于发送站的拥塞水平和/或碰撞经历来调整每个发送站处的重传。传统的负载控制算法(如UMTS持续算法)基于广播信息。这不允许基于积压或其它拥塞指示符的动态适配。相反，此处描述的动态持续算法的实施例可以用于根据积压估计来动态地控制负载，这便于快速准确地将负载控制至期望水平。

以上公开的具体实施例仅是示意性的，可以通过对受益于此处教导的本领域技术人员来说显而易见的不同但等效的方式来对本发明进行修改和实践。此外，除了所附权利要求中所描述的之外，不应对这里示出的结构或设计的细节进行限制。因此，显而易见地，可以对上面公开的具体实施例进行改变或修改，并且将所有这些改变被认为是在本发明的范围内。相应地，在所附权利要求中阐述了这里所寻求的保护。

Claims (10)

1、一种无线通信方法，包括：

基于表示拥塞水平的信息来确定针对至少一个分组传输的持续参数。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，基于表示拥塞水平的信息来确定所述持续参数包括：基于积压和负载中的至少一个来确定所述持续参数。

3、根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述持续参数包括：针对与至少一个基站相关联的至少一个接入服务类别，基于积压和负载中的至少一个来确定所述持续参数。

4、根据权利要求2所述的方法，其中，基于积压来确定所述持续参数包括：基于与至少一个接收到的随机接入信道消息相关联的至少一个循环冗余校验误差来估计前向误差率。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，基于积压来确定所述持续参数包括：针对至少一个检测到的用户、至少一个接入时隙和至少一个接入服务类别签名来对所述循环冗余校验误差进行平均。

6、根据权利要求2所述的方法，其中，基于积压来确定所述持续参数包括：使用虚拟解码器来估计前向误差率。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，使用虚拟解码器来估计前向误差率包括：

估计每比特信号能量与加性噪声和干扰的比值(Eb/No)；并且

使用所估计的比值以及链路级结果和查询表中的至少一个来估计所述前向误差率。

8、根据权利要求2所述的方法，其中，基于负载来估计拥塞水平包括：基于多个已应答的前同步码和多个可用资源来估计所述负载，并且，估计所述拥塞水平包括：基于与至少一个接入服务类别相关联的多个已应答的前同步码和多个可用资源来估计所述至少一个接入服务类别的至少一个负载。

9、根据权利要求1所述的方法，其中，基于表示拥塞水平的信息来确定所述持续参数包括：基于在所选时间段上平均的拥塞水平的值来确定所述持续参数。

10、根据权利要求1所述的方法，包括：向至少一个移动单元提供表示所确定的持续参数的信息。

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