CN101605358B - 上行速率控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种上行速率控制方法和系统。其中,上行速率控制方法包括以下步骤:根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及在满足多径干扰条件和/或超过正常信噪比误差的情况下,下调用户设备的速率。在本发明中,利用WCDMA系统的上行UE的多径信息和SIR信息,对现有的负载控制算法进行修正,防止负载计算误差的出现,提高上行HSUPA调度的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,具体地涉及一种上行速率控制方法和一种上行速率控制系统。
背景技术
宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,简称WCDMA)系统是基于CDMA的宽带蜂窝无线通信系统,WCDMA系统支持更多种类的业务类型和更高数据速率业务传输能力。高速上行链路分组接入(High Speed Uplink Packet Access,简称HSUPA)是WCDMA系统对上行传输能力的增强技术。HSUPA技术包括了更短的传输时间间隔(Transmission Time Interval,简称TTI),基于节点B(Node B)的调度器和混合自动重发请求(Hybrid AutomaticRetransmission request,简称HARQ),新的传输信道增强专用信道(Enhanced Dedicate Channel,简称E-DCH)采用了这些关键技术,HSUPA系统能比传统的WCDMA版本在上行业务的传输性能上有明显提高,在系统容量上大约有50%-70%的增加,在端到端分组包的延迟上有20%-55%的减少,在用户分组呼叫流量上有约50%的增加。使用HSUPA技术的WCDMA系统,包括了无线网络控制器(Radio Network Controller,简称RNC),节点B和UE(UserEquipment)。其中节点B中包含了若干小区(Cells),小区是系统中为同一区域中UE服务的公共无线资源,在HSUPA中,通过小区可以测量系统的上行负载程度。节点B对UE的调度是以小区为单位完成的。在HSUPA中把对用户业务进行控制和调度的功能放在 了节点B中,由节点B根据用户业务的调度请求(SchedulingRequest),用户业务缓冲区的占用状态(Buffer Occupancy Status)、业务流的优先级别(Priority),小区的上行干扰和负载已经基站的处理能力,对不同的UE发送不同的授权命令(Grants),UE根据节点B的授权命令,在RNC预先配置给UE的E-TFC表(EnhancedTransport Format Combination Table)中选择合适的传输格式合并(Enhanced Transport Format Combination),并使用此E-TFC所对应的功率偏移(Power Offset),向节点B发送与授权相应大小的数据。HSUPA系统的功能结构参考图1。
在HSUPA中授权分为绝对授权(Absolute Grants,简称AG)和相对授权(Relative Grants,简称RG),AG指定了允许UE可以发送的数据量所对应的发射功率比例的绝对大小,而RG指定了允许UE可以发射功率比率的相对大小,这个相对大小是用步长的方式表达的,它的取值可以为UP(提高一个步长的调度量)、DOWN(降低一个步长的调度量)和HOLD(保持现有调度量)。UE根据节点B的授权命令,在一个传输时间间隔(TTI)内向节点B发送与授权相应大小的数据。
WCDMA系统是一个多用户的CDMA无线系统,由于WCDMA系统的小区中,上行的UE发射的时间是异步的,造成了不同UE之间上行发射信道的非正交性,也就造成了不同UE上行发射信号的互相干扰,因此小区中存在上行的UE发射信道数越多,或者是UE的发射功率越大,系统的上行干扰就越大,这种干扰程度用RTWP(Received Total Wideband Power)来表示,RTWP是WCDMA中上行干扰的指标,通过小区上行接收总功率与热噪声的比率RoT(Rise over Thermal)可以计算系统的上行负载:
在HSUPA中,RNC根据网络规划的要求,配置了各个小区的RTWPtarget和RTWPreference作为负载的控制目标和底噪参考。
而小区的负载可以映射到每个UE产生的负载之和(H.Holmaand A.Toskala WCDMA for UMTS.John Wiley&Sons):
其中Li表示小区中第i个UE的负载,N表示小区中的UE数目。
WCDMA系统的运行必须控制每个UE的负载L,将上行的负载保持在合理的负载门限之内,否则系统就会因为干扰超载引起的功率攀升而崩溃或大量UE掉话等严重问题。
因此,在高速上行分组接入业务中,调度器为了有效控制上行干扰过载的发生,基站需要对各个终端可以使用的上行负载资源进行调度,以便让各个终端根据预定的规则更合理更充分的利用上行无线资源。
UE负载Li计算的准确度对调度器的性能有较大影响,而UE负载的准确度又取决于SIRi估计的准确度。以3GPP组织制定的宽带码分多址(WCDMA)系统为例,在R99和R5版本的业务中,由于上行扩频增益较大,上行信道解调所需的功率(天线口接收的功率)往往小于干扰噪声的功率。一个UE信号受到的干扰噪声主要是由底噪和其它用户其它小区的干扰引起,该UE信号本身多条径之间的干扰不占主要地位。
因此,在R99和R5中的负载估计算法通常为:
第i个UE的上行信噪比为SIRi,在基站的接收功率为Pi,小区的接收干扰为Itotal,则有下式:
定义:
Pi=LiItotal公式8
,其中Li为第i个UE的负载因子,于是有:
上述的推导中没有区分同一UE各条径的相互干扰,在各条径的干扰I相对其它噪声N非常小的前提下才近似成立。然而,在R6版本的HSUPA业务中,为了支持高速上行业务,一个UE的功率很可能比较大,甚至噪声N还大,即这个UE很可能占用大部分上行 资源,其负载甚至超过0.5。UE的信号能量很大,则各条径相互干扰,干扰的能量受多径信号能量影响很大,比如附图2所示的天线上的能量分布:噪声N=1,第一条径能量P1ant=2,第二条径能量为P2ant=3,则SIRant的真实值应该是(2+3)/1=5,对应UE的L=5/6=0.83。解调过程中第一条径的干扰I1ant=P2ant+N=4,第二条径的干扰I2ant=P1ant+N=3。干扰比N大,且两条径的干扰大小不同。用上面的SIR估计算法原理,得到的SIRant=5/((3+4)/2)=1.43,对应的UE的负载L=0.59,和真实值相差很大。由此可见,在R99和R5中通常使用的负载及时方法来估计UE负载,在小区单天线接收超过一个径,小区双天线接收超过2条径,并且信号能量较大时会带来较大的误差。
由于多径出现并且能量较大时,现有SIR的估计值比实际SIR值小,SIR估计值与SIR目标值差异增加,会导致内环功控发送传输功率控制(transmission power control,简称TPC)命令不断提高UE的上行发射功率,导致UE的实际SIR迅速提高,导致产生大量的上行干扰。
同时,由于现有SIR算法估计出的UE负载比实际UE产生的负载小,HSUPA调度器会过低估计负载,会分配更多的负载给其他UE使用,从而导致负载分配过度和小区过载,在小区过载时,调度器又会迅速发送调度命令,降低UE的授权,以便控制小区的负载,这样就会造成小区负载的震荡和不稳定现象。
因此,本发明所要解决的技术问题是:UE负载计算中受多径相互干扰引起的计算误差较大,从而造成负载控制不稳定。
发明内容
鉴于以上所述的一个或多个问题,本发明提出了一种能够稳定控制用户设备的速率(相当于控制负载)的上行速率控制方法和上行速率控制系统。
根据本发明的一个方面,提出了一种上行速率控制方法。该方法包括以下步骤:根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及在满足多径干扰条件和/或超过正常信噪比误差的情况下,下调用户设备的上行速率。
其中,根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件可以包括:根据天线数目确定多径数目阈值,并判断多径数目是否大于多径数目阈值;以及如果多晶数目大于多径数目阈值,则判定满足多径干扰条件。
其中,下调用户设备的速率可以包括:在天线数目为1的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第一速率;以及在天线数目为2的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第二速率,其中,第一速率不等于第二速率。
该方法还可以包括:在下调用户设备的速率使得不再满足多径干扰条件且不超过正常信噪比误差的情况下,进行计时;以及在计时值达到预定时间阈值的情况下,逐步回调用户设备的速率。
其中,进行计时可以包括:每隔一个预定时间间隔将设置在用户设备中的定时器递增1。
其中,逐步回调用户设备的速率控制可以包括:每隔预定时间间隔对第一速率或第二速率进行递增;以及在递增后的第一速率或第二速率大于速率上限值时,将第一速率或第二速率设置为速率上限值。
根据本发明的另一方面,提出了一种上行速率控制系统,该系统包括:多径干扰判断模块,用于根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;信噪比判断模块,用于判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及速率控制模块,用于在满足多径干扰条件和/或超过正常信噪比误差的情况下,下调用户设备的速率。
其中,多径干扰判断模块可以包括:阈值判断模块,用于根据天线数目确定多径数目阈值,并判断多径数目是否大于多径数目阈值;以及判定模块,如果多径数目大于多径数目阈值,则判定满足多径干扰条件。
其中,速率控制模块可以包括:第一速率控制模块,用于在天线数目为1的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第一速率;以及第二速率控制模块,用于在天线数目为2的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第二速率,其中,第一速率不等于第二速率。
该系统还包括:计时模块,用于在下调用户设备的速率使得不再满足多径干扰条件且不超过正常信噪比误差的情况下,进行计时;以及限速解除模块,用于在计时值达到预定时间阈值的情况下,逐步回调用户设备的速率。
其中,限速解除模块可以包括:速率递增模块,用于每隔预定时间间隔对第一速率或第二速率进行递增;以及速率设置模块,用 于在递增后的第一速率或第二速率大于速率上限值时,将第一速率或第二速率设置为速率上限值。
在本发明中,利用WCDMA系统的上行UE的多径信息和SIR信息,对现有的负载控制算法进行修正,防止负载计算误差的出现,提高上行HSUPA调度的稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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WCDMA无线网络结构图;
图2是根据本发明实施例的UE的天线接收能量分布图;
图3是根据本发明实施例的上行速率控制方法的流程图;
图4是根据本发明另一实施例的步骤流程图;
图5是根据本发明实施例的上行速率控制系统的框图;以及
图6是根据本发明实施例的功能结构图。
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3是根据本发明实施例的上行速率控制方法的流程图。如图3所示,根据本发明实施例的上行速率控制方法包括以下步骤:
步骤S302,根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;
步骤S304,判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及
步骤S306,在满足多径干扰条件和/或超过正常信噪比误差的情况下,下调用户设备的上行速率。
其中,步骤S302可以包括:根据天线数目确定多径数目阈值,并判断多径数目是否大于多径数目阈值;以及如果多径数目大于多径数目阈值,则判定满足多径干扰条件。
其中,下调用户设备的速率可以包括:在天线数目为1的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第一速率;以及在天线数目为2的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第二速率,其中,第一速率不等于第二速率。
该方法还可以包括:在下调用户设备的速率使得不再满足多径干扰条件且不超过正常信噪比误差的情况下,进行计时;以及在计时值达到预定时间阈值的情况下,逐步回调用户设备的速率。
其中,进行计时可以包括:每隔一个预定时间间隔将设置在用户设备中的定时器递增1。
其中,逐步回调用户设备的速率控制可以包括:每隔预定时间间隔对第一速率或第二速率进行递增;以及在递增后的第一速率或第二速率大于速率上限值时,将第一速率或第二速率设置为速率上限值。
图4是根据本发明另一实施例的上行速率控制方法的流程
图。如图4所示,该方法包括以下步骤:
步骤S402,为每个UE配置一个速率最大限制Rate_max,初始值为这个UE支持的最大速率;为每个UE配置一个调度速率限制Rate_limit,初始值为Rate_max,调度器在分配授权对应的速率时,不能超过这个速率限制Rate_limit。
步骤S404,采用现有的多径检测算法,检测UE的多径个数;
步骤S406,采用现有的SIR估计算法,获得SIR的估计值;
步骤S408,根据多径的个数和天线数目,判断是否满足多径干扰条件;
小区单天线接收的多径数目超过M;或
小区双天线接收的多径数目超过2*M;
其中,多径数目阈值M是大于0的整数,具体值通过仿真和测试确定。
步骤S410,根据SIR估计值与SIR目标值判断是否超过正常SIR误差范围;
|SIRest-SIRtarget|>SIRerr_norm
其中,SIRest为SIR的估计值,SIRtarget为SIR目标值,SIRerr_norm为SIR的正常误差范围,具体值可以通过仿真和测试确定。
步骤S412,当步骤S408和步骤S410中条件有一个满足时控制UE的负载和速率,具体方法如下:
当小区单天线时,满足步骤S408或步骤S410的条件之一时,将UE的速率控制为Rate_limit=Rate1;
当小区单天线时,满足步骤S408或步骤S410的条件之一时,将UE的速率控制为Rate_limit=Rate2;
对此UE设置定时器Rate_Limit_ Timer,每当满足上述条件时,配置为0,如果不满足上述条件,则每隔一个TTIRate_Limit_Timer=Rate_Limit_Timer+1;
其中,Rate1和Rate2分别是针对小区单天线和双天线接收是对UE的速率限制,具体值通过仿真和测试确定。
步骤S414,当步骤S408和步骤S410同时不满足并超过一定时间时,逐步解除速率控制,具体方法如下:
S414-2,当UE的Rate_Limit_Timer>=Rate_Limit_Threshold时,Rate_limit=Rate_limit+0.5kbps
S414-4,使Rate_Limit_Timer=0,然后重新开始计时,
S414-6,判断是否满足Rate_limit>=Rate_max,
S414-8,当不满足时,回到步骤S414-2;
当满足Rate_limit>=Rate_max时,Rate_limit=Rate_max;
其中Rate_Limit_Threshold为速率限制的迟滞门限,以防止多径干扰条件不稳定时出现UE速率和负载的波动(如果偶尔消除UE速率会迅速提高,当多径出现时,速率又迅速下降,从而导致速率的波动)。具体值通过仿真和测试确定。在实施例中,小区为单天线接收,UE的最大速率能力为5.76Mbps,UE的多径能量如附图1所示:噪声N=1,第一条径能量P1ant=2,第二条径能量为P2ant=3,则SIRant的真实值应该是(2+3)/1=5,对应UE的L=5/6=0.83。解调过程中第一条径的干扰I1ant=P2ant+N=4,第二条径的干扰I2ant=P1ant+N=3。
以下再进一步详细描述以上的实施例,
按照步骤S402,为UE配置的最大速率限制为Rate_max=5.76Mbps,为UE配置调度速率限制Rate_limit=5.76Mbps;
按照步骤S404,根据多径检测算法,检测到UE的多径个数为2;
按照步骤S406,SIR的估计值为1.43,而实际值SIR对应的目标值为5;
按照步骤S408,由于小区只有一根天线,多径数目门限M为1,UE多径数目为2,结果满足多径条件;
按照步骤S410,通常SIR正常误差范围为2,实际测量误差为5-1.43=3.57,判断结果满足SIR超过正常范围条件;
按照步骤S412,由于UE满足步骤S408和步骤S410的条件,并且小区是单天线接收,此时将UE的Rate_limit配置为1.8Mbps;(1.8Mbps是经过测试得到多径环境时UE SIR估计误差较小的速率,对于双天线,可以配置成2.3Mbps),并且设置Rate_Limit_Timer为0;
如果UE连续16次不满足步骤S408和步骤S410中的任何一个条件,Rate_Limit_Timer=16;
按照步骤S414,当Rate_Limit_Timer>=Rate_Limit_Threshold(根据实际测试结果Rate_Limit_Threshold定为16),Rate_limit=1.8Mbps+0.5Mbps,设置Rate_Limit_Timer为0。
如果UE继续连续16次不满足步骤S408和步骤S410中的任何一个条件,Rate_limit继续增加,直到Rate_max=5.76Mbps。
图5是根据本发明实施例的上行速率控制系统的框图。如图5所示,根据本发明实施例的上行速率控制系统包括:多径干扰判断模块502,用于根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;信噪比判断模块504,用于判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及速 率控制模块506,用于在满足多径干扰条件和/或超过正常信噪比误差的情况下,下调用户设备的上行速率。
其中,多径干扰判断模块502可以包括:阈值判断模块,用于根据天线数目确定多径数目阈值,并判断多径数目是否大于多径数目阈值;以及判定模块,如果多径数目大于多径数目阈值,则判定满足多径干扰条件。
其中,速率控制模块506可以包括:第一速率控制模块,用于在天线数目为1的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第一速率;以及第二速率控制模块,用于在天线数目为2的情况下,使用户设备的速率等于一恒定的第二速率,其中,第一速率不定于第二速率。
该系统还包括:计时模块,用于在下调用户设备的速率使得不再满足多径干扰条件且不超过正常信噪比误差的情况下,进行计时;以及限速解除模块,用于在计时值达到预定时间阈值的情况下,逐步回调用户设备的速率。
其中,限速解除模块可以包括:速率递增模块,用于每隔预定时间间隔对第一速率或第二速率进行递增;以及速率设置模块,用于在递增后的第一速率或第二速率大于速率上限值时,将第一速率或第二速率设置为速率上限值。
图6是根据本发明实施例的上行速率控制系统的功能结构图。在根据本发明的另一实施例中,上行速率控制系统包括:测量模块602,门限判决模块604,限速执行模块606和限速解除模块608。
测量模块:完成UE多径数目和SIR估计的测量和上报功能;
门限判决模块:根据测量模块上报的多径数目和SIR误差以及小区天线接收数目进行门限检测,判断是否需要进行速率限制条件。
限速执行模块:根据门限判决模块的判决结果,如果满足限速条件,则对UE进行限速控制;
限速解除模块:根据门限判决模块的判决结果,如果在一定时间内,连续不满足限速条件,则解除UE限速。
本发明利用多径信息和当前的SIR估计,对UE的负载进行控制,降低UE由于多径能量过高导致的SIR估计误差过大现象,从而防止小区负载失控。
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 (11)
1.一种上行速率控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;
判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及
在满足所述多径干扰条件和/或超过所述正常信噪比误差的情况下,下调所述用户设备的上行速率。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件包括:
根据所述天线数目确定多径数目阈值,并判断所述多径数目是否大于所述多径数目阈值;
如果所述多径数目大于所述多径数目阈值,则判定满足所述多径干扰条件。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,下调所述用户设备的速率包括:
在所述天线数目为1的情况下,使所述用户设备的速率等于一恒定的第一速率;以及
在所述天线数目为2的情况下,使所述用户设备的速率等于一恒定的第二速率,
其中,所述第一速率不等于所述第二速率。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括以下步骤:
在下调所述用户设备的速率使得不再满足所述多径干扰条件且不超过所述正常信噪比误差的情况下,进行计时;以及
在计时值达到预定时间阈值的情况下,逐步回调所述用户设备的速率。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,进行计时包括:
每隔一个预定时间间隔将设置在所述用户设备中的定时器递增1。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,逐步回调所述用户设备的速率控制包括:
每隔预定时间间隔对所述第一速率或所述第二速率进行递增;以及
在递增后的所述第一速率或所述第二速率大于速率上限值时,将所述第一速率或所述第二速率设置为所述速率上限值。
7.一种上行速率控制系统,其特征在于,包括:
多径干扰判断模块,用于根据小区的天线数目和用户设备的多径数目判断是否满足多径干扰条件;
信噪比判断模块,用于判断信噪比估计值和信噪比目标值之差的绝对值是否超过正常信噪比误差;以及
速率控制模块,用于在满足所述多径干扰条件和/或超过所述正常信噪比误差的情况下,下调所述用户设备的上行速率。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述多径干扰判断模块包括:
阈值判断模块,用于根据所述天线数目确定多径数目阈值,并判断所述多径数目是否大于所述多径数目阈值;以及判定模块,如果所述多径数目大于所述多径数目阈值,则判定满足所述多径干扰条件。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述速率控制模块包括:
第一速率控制模块,用于在所述天线数目为1的情况下,使所述用户设备的速率等于一恒定的第一速率;以及
第二速率控制模块,用于在所述天线数目为2的情况下,使所述用户设备的速率等于一恒定的第二速率,
其中,所述第一速率不等于所述第二速率。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,还包括:
计时模块,用于在下调所述用户设备的速率使得不再满足所述多径干扰条件且不超过所述正常信噪比误差的情况下,进行计时;以及
限速解除模块,用于在计时值达到预定时间阈值的情况下,逐步回调所述用户设备的速率。
11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述限速解除模块包括:
速率递增模块,用于每隔预定时间间隔对所述第一速率或所述第二速率进行递增;以及
速率设置模块,用于在递增后的所述第一速率或所述第二速率大于速率上限值时,将所述第一速率或所述第二速率设置为所述速率上限值。
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