CN101860919A - 无线通信系统中的传输资源调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信系统中的传输资源调度方法，包括：读取传输格式组合集以及当前物理层的传输时间间隔；对所述传输格式组合集中的传输格式组合加以筛选；根据传输信道的优先级、逻辑信道待传数据缓冲区的大小以及传输格式组合中各传输格式的传输能力来计算经过筛选的传输格式组合集中各个传输格式组合的权值；将所述传输格式组合集中权值最小的传输格式组合作为最佳传输格式组合，利用所述最佳传输格式实现传输资源调度。

Description

无线通信系统中的传输资源调度方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及无线通信系统中的传输资源调度方法。

背景技术

TD-SCDMA标准是我国确定的3G通信标准，它的中文含义为时分同步码分多址接入，其设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。TD-SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA、TDMA和CDMA等基本传输方法。该方案通过与联合检测的结合，使得它在传输容量方面表现非凡，而通过引进智能天线，又使得其容量可以有进一步的提高。基于高度的业务灵活性，TD-SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器(RNC)连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在TD-SCDMA标准的最终版本里，还计划让TD-SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。鉴于TD-SCDMA标准所具有的上述特点，本领域技术人员越来越多的研究集中在对空口协议的优化、改进以及性能评估等方面，以设计出满足TD-SCDMA系统要求的空口传输协议。

调度一直以来就是无线通信系统研究的核心问题之一。TD-SCDMA系统中的媒体介入控制层(MAC)需要完成的主要任务是信道资源的分配和管理。在信道资源的分配和管理过程中，MAC层读取物理层(PHY)上的信息，然后根据所读取的信息对上层RRC层配置的所要传输的数据分配相应的逻辑信道。在为所要传输的数据分配逻辑信道的过程中，现有的调度方式对逻辑信道按优先级从高到低进行排序，然后遍历逻辑信道队列，优先满足高优先级的逻辑信道上的数据传输需求；如果低优先级的逻辑信道已没有资源，则无论逻辑信道上待传数据量的大小，在此次调度中将不发送该逻辑信道上的数据，很容易造成数据的拥塞。

发明内容

本发明的目的是克服现有的调度方法容易造成数据拥赛的缺陷，从而提供一种无线通信系统中的传输资源调度方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无线通信系统中的传输资源调度方法，包括：

步骤1)、读取传输格式组合集以及当前物理层的传输时间间隔；

步骤2)、对所述传输格式组合集中的传输格式组合加以筛选；

步骤3)、根据传输信道的优先级、逻辑信道待传数据缓冲区的大小以及传输格式组合中各传输格式的传输能力来计算经过步骤3)筛选的传输格式组合集中各个传输格式组合的权值；

步骤4)、将所述传输格式组合集中权值最小的传输格式组合作为最佳传输格式组合，利用所述最佳传输格式实现传输资源调度。

上述技术方案中，所述的步骤2)包括：

步骤2-1)、根据所述的当前物理层的传输时间间隔对所述传输格式组合集中的传输格式组合加以筛选，去除不满足传输时间间隔的传输格式组合，得到筛选后的传输格式组合集；

步骤2-2)、根据逻辑信道上的配置信息对经过步骤2-1)筛选后的传输格式组合集做进一步筛选，得到由满足逻辑信道需求的传输格式组合所形成的传输格式组合集。

上述技术方案中，所述的步骤4)包括：

步骤4-1)、读取传输信道上各条逻辑信道的待传数据量，由逻辑信道的待传数据量计算各条传输信道上的待传数据量；

步骤4-2)、计算传输格式组合中的各传输格式的传输能力；

步骤4-3)、读取传输信道的优先级作为加权计算的权重，传输格式的传输能力与传输信道的待传数据量之间的差为基数，求得每组传输格式组合中各个传输格式所对应的基数与权重的乘积，计算所述乘积的加权和作为该传输格式组合的权值。

上述技术方案中，所述的步骤2-1)包括：

步骤2-1-1)、将传输格式组合中的传输格式中的传输时间间隔与从物理层上读取的传输时间间隔进行比较，选取由传输时间间隔等于物理层传输时间间隔的传输格式所组成的传输格式组合；

步骤2-1-2)、对于传输格式中的传输时间间隔与当前物理层读取的传输时间间隔不等的传输格式组合，从中选择传输块个数为0的传输格式所形成的传输格式组合。

上述技术方案中，所述的步骤2-2)包括：

步骤2-2-1)、读取每条传输信道上的逻辑信道信息，读取当前待传数据量不为0的逻辑信道的传输格式指示；

步骤2-2-2)、判断当前传输格式组合中的传输格式中的传输格式指示是否符合逻辑信道中的传输格式指示，若符合，则将这些传输格式组合筛选出来。

本发明的优点在于：

本发明在保证高优先级的逻辑信道的数据发送的同时，避免低优先级的逻辑信道上的数据拥塞，保证了媒体介入控制层的资源分配的合理性和效率。

附图说明

图1为通信协议栈的示意图；

图2为本发明的无线通信系统中的传输资源调度方法的流程图；

图3为本发明方法中利用传输时间间隔筛选传输格式组合的流程图；

图4为本发明方法中根据逻辑信道的配置信息筛选传输格式组合的流程图；

图5为本发明方法中传输格式权值计算的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明加以说明。

在图1中给出了与本发明方法有关的通信协议栈，包括有物理层(PHY)、无线链路控制层(RLC)、媒体介入控制层(MAC)；其中的物理层用于向上层提供传输时间间隔(Transmission time interval，TTI)，并对从MAC层得到的数据进行打包，从而组成无线帧。无线链路控制层用于将数据分段，保证数据传输，同时对待传数据量进行统计并提供给MAC层。MAC层用于读取当前的传输时间间隔以及当前各传输信道上的待传数据量，并根据所述的传输时间间隔与待传数据量进行传输格式组合(TFC，Transport Format Combination)的选择。在MAC层中还包括三个子单元MAC-c Scheduller、TFC selecter以及MAC-d Scheduller，其中的MAC-c Scheduller用于公共信道的MAC层调度，TFC selecter用于传输格式组合的选择，MAC-d Scheduller用于专用传输信道的MAC层调度。在MAC层之上还包括有未曾在图1中示出的协议层，如RRC层，这些协议层向MAC层发送由传输格式组合所形成的传输格式组合集(TFCS，Transport Format Combination Set)。

传输格式(Transport Format，TF)是指在一个传输信道上的一个发射时间间隔内，由物理层提供给MAC层的，用于传递一个传输模块集的格式。而所述的传输模块集是指在同一时刻使用同一传输信道，由MAC传递到物理层的传送模块的集合。传输格式反映了传输信道的传输能力。具体的说，在传输格式中的信息反映了对应的传输信道上每个传输块的传输量、传输信道总的传输量、该传输信道的TTI值、编码格式、RM值、CRC值等内容。例如，在一个示例中，对应于三个传输信道的传输格式分别标记为DCH1、DCH2、DCH3，这些传输格式的具体内容如下：

DCH1：{1280bit，1280bit}，{40ms，1/3卷积码，RM＝1，CRC＝16bit}

DCH2：{640bit，640bit}，{40ms，Turbo码，RM＝2，CRC＝16bit}

DCH3：{460bit，1380bit}，{20ms，1/3卷积码，RM＝1，CRC＝16bit}

以其中的DCH1为例，其中的第一个1280bit表示单个传输块的传输量，第二个1280bit表示传输信道总的传输量，由此也可以看出，在一个TTI内，DCH1所代表的传输信道只有一个传输块。与之相比，DCH3所代表的传输信道在一个TTI内有三个传输块。DCH1中的40ms则代表了该传输信道的TTI的值。由DCH3中的TTI值为20ms可以看出，不同传输信道间的TTI值会有差异。DCH1中的1/3卷积码、RM＝1、CRC＝16bit分别代表了编码格式、RM值、CRC值，这些值在本发明中实现传输格式组合的选择时并不会被涉及，因此不对这些信息做详细说明。

传输格式组合是指当前有效的所有传输信道上的传输格式的组合。由该定义可以知道，一个传输格式组合中传输格式的数目与联合传输信道(下文中将对这一概念加以说明)中所包含的传输信道的个数有关。出于方便说明的考虑，在描述传输格式组合的时候，对于前面提到的在本发明中并不涉及的编码格式、RM值、CRC值等信息可以省略，只对单个传输块的传输量、传输信道总的传输量、传输信道的TTI值加以描述。在另一个示例中，用下列方式描述传输格式组合a、b、c。其中，

组合a：{(15bit，60bit，40ms)，(30bit，120bit，40ms)，(20bit，40bit，40ms)}；

组合b：{(20bit，20bit，40ms)，(20bit，40bit，40ms)，(20bit)，20bit，40ms}；

组合c：{(30bit，60bit，40ms)，(40bit，40bit，40ms)，(45bit，45bit，40ms)}。

这些传输格式组合可形成所述的传输格式组合集TFCS，本发明就是要在传输格式组合集中选择合适的传输格式组合来实现数据的传输。传输格式组合集的产生由上层协议层负责，因此本发明并不关注TFCS是如何生成的，MAC层可直接对所述的TFCS加以处理。

传输格式组合中除了前面所提到的信息外，还包括有传输格式指示TFI，传输格式指示TFI用于表示传输格式的编号，不同类型的传输格式有不同的编号。对于一个特定的逻辑信道而言，它无法使用所有传输格式，而只能使用特定类型的某几种传输格式，因此每个逻辑信道中都会存有一组该逻辑信道能使用的传输格式的传输格式指示，这些都由上层配置完成。

在本发明中还涉及到逻辑信道、传输信道、联合传输信道CCtrCH等多个概念。逻辑信道是指一个在无线接口上传送特定类型信息的信息流。传输信道是指由物理层提供给MAC层的用于在物理层对等实体间实现数据传送的信道。联合传输信道CCtrCH则是指通过一个或多个传输信道的编码和复用而产生的一个数据流。联合传输信道CCtrCH位于所述的物理层上，传输信道位于所述的MAC层上，而逻辑信道位于RLC层上。一个联合传输信道上通常有多个传输信道，而一个传输信道又与至少一个逻辑信道相对应。联合传输信道与传输格式组合间存在对应关系，例如，前面所提到的传输格式组合a、b、c中各有3个传输格式，则与这些传输格式组合所对应的联合传输信道里也有3个传输信道。一般来说，逻辑信道具有优先级标识，高优先级的逻辑信道被优先处理，不同逻辑信道间可能有不同的优先级。在本发明中，可用数字的大小来表示优先级的高低，数字越小，优先级越高。例如，优先级为0的逻辑信道优先级最高，优先级为1的逻辑信道优先级次高，依此类推。由逻辑信道的优先级又可以得到传输信道的优先级，在前面已经提到，一个传输信道中包含至少一个逻辑信道，因此，可由该传输信道中优先级最高的逻辑信道的优先级来生成该传输信道的优先级。如果一个传输信道只有一个逻辑信道，则这一逻辑信道的优先级自然是其所属传输信道的优先级。在本发明的一个实施例中，有三个传输信道，每个传输信道中都只有一个逻辑信道，则这些传输信道的优先级与其所包含的逻辑信道的优先级相同，若分别用A、B、C来表示这些传输信道，假设传输信道A的优先级大小为0，传输信道B的优先级大小为1，传输信道C的优先级大小为2。

上文中对传输格式组合、逻辑信道、传输信道等基本概念做了说明，下面对传输格式组合进行选择的必要性加以说明。从对传输格式组合的定义可以知道，传输格式组合代表了系统为对应传输信道所分配的传输能力的大小。而在传输信道上各自有一定数量的待传数据，例如，传输信道A的待传数据的大小为20bit，传输信道B的待传数据的大小为50bit，传输信道C的待传数据的大小为60bit。出于传输效率的考虑，用户总是希望在尽可能短的时间内将待传数据发送出去。由于传输信道具有优先级，因此，正如背景技术中所提到的，在现有技术中，在将TFCS中的各个组合分配给相应的传输信道时(即将数据传输资源分配给传输信道)，优先满足高优先级的传输信道的数据传输需求。结合前文所提到的传输格式组合a、b、c以及传输信道A、B、C，已知传输信道A的优先级最高，其上有20bit的待传数据，而传输格式组合a中，为传输信道A分配的总的传输量是60bit，显然能够满足对待传数据的传输。因此，可以选择传输格式组合a作为选择结果。但从这一选择可以看出，首先，传输信道A可以传输的数据量的大小为60bit，而实际所要传输的待传数据的大小为20bit，很容易造成传输资源的浪费。其次，对于优先级最低的传输信道C而言，根据传输格式组合a，其所能分配的传输量的大小为40bit，而待传数据的大小为60bit，待传数据的大小小于传输量的大小，因此传输信道C容易发生拥塞现象。

基于上述原因，需要采用本发明的方法来选择传输格式组合，从而实现对传输资源的合理调度。下面对本发明的方法做详细说明。

如图2所示，在步骤S1中，在MAC层调度的开始阶段，读取当前物理层的TTI。TTI的实际值可由10ms的BFN(NodeB帧号计数器)计数值得到。

在步骤S2中，利用步骤S1中所读取的当前物理层的TTI对TFCS中的传输格式组合TFC加以筛选。在筛选的过程中，将当前物理层的TTI与传输格式组合TFC中的传输格式TF中的TTI加以比较，根据比较结果选出那些满足条件的传输格式组合TFC，形成新的传输格式组合集TFCS。例如，假设当前物理层的TTI为40ms，如果在一个传输格式组合中有任意一个传输格式的TTI不为40ms，如为20ms，那么这个传输格式组合就是不合格的，需要从传输格式组合集中删除。

在步骤S3中，根据逻辑信道上的配置信息对步骤S2得到的TFCS做进一步的筛选，选择符合逻辑信道需求的传输格式组合TFC。在此次筛选过程中，考虑到各个逻辑信道上的业务不同，所能使用的传输格式TF也不同，因此可以通过读取传输信道上各逻辑信道所能使用的传输块大小来对TFCS加以筛选。

在步骤S4中，将当前传输信道上优先级最高的逻辑信道的优先级作为所述传输信道的优先级，根据传输信道的优先级、逻辑信道待传数据缓冲区的大小(buffer occupation，bo)以及传输格式组合TFC中各传输格式TF的传输能力来计算经过筛选的传输格式组合的权值。

在权值的计算过程中，通过读取传输信道上各条逻辑信道的待传数据量来计算各条传输信道上的待传数据量；计算传输格式组合TFC中的各传输格式TF的传输能力(TF的传输能力＝传输块大小×传输块个数)；然后以传输信道的优先级作为加权计算的权重，以所述传输能力与所述待传数据量的差为基数，求得每组传输格式组合TFC的加权和。这一权值计算过程可用下列公式表示：

$\mathrm{Trch}\_\mathrm{bo}=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Lch}\_\mathrm{bo}$

TF_Capacity＝Tb_size×Tb_num    (1)

$\mathrm{Weight}=\underset{j=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left|(\mathrm{TF}\_\mathrm{Capacity}-\mathrm{Trch}\_\mathrm{bo})\right|\×\mathrm{Trch}\_\mathrm{priority}$

上述公式中，Trch_bo表示传输信道的待传数据量，Lch_bo表示逻辑信道的待传数据量，TF_Capacity表示TF的传输能力，Tb_size表示传输块大小，Tb_number表示传输块个数，Weight表示权重，Trch_priority表示传输信道中优先级最高的逻辑信道的优先级，n表示传输信道上的逻辑信道数，m表示传输信道的个数。上述公式中，传输格式组合TFC中的传输格式TF的传输能力通过传输块大小与传输块个数相乘的方式获取，如果像前面实施例中所列举的那样，在TFC中已经有TF整体传输能力的相关数据，则无需计算TF的传输能力。

需要特别加以说明的是，在前面的实施例中，逻辑信道或传输信道的最高优先级的大小为0，此处在做权值计算时，对于此类情况，需要在权值计算前为所有的优先级的值加上1。

在步骤S5中，从步骤S4的计算结果中选取权值最小的传输格式组合作为当前情况下的最佳传输格式组合。

由于各逻辑信道上需要传输的数据量大小不同，同时逻辑信道的优先级不同，分配资源时需要考虑最高优先级的逻辑信道传输同时也要避免大量数据在低优先的逻辑信道上拥塞。鉴于逻辑信道优先级的值越小代表优先级别越高，同时使用传输能力与待传数据量的差作为基数，相乘求和得到的加权和越小，证明当前的传输效率越高，该权值对应的TFC越符合资源分配的要求。

在步骤S6中，在步骤S5中完成对最优传输格式组合的选择以后，计算每条逻辑信道上所分配的传输块个数，将各条逻辑信道所分配的传输块大小，传输块个数填入接口结构体，提供给无线链路控制层，由无线链路控制层实现调用。

以上是对本发明方法的总体实现流程的说明，下面对其中的某些步骤的具体实现过程予以说明。

在图3中对步骤S2的实现细节做了详细说明，步骤S2可包括以下步骤：

步骤S21、读取所配置的传输格式组合TFC中的传输格式TF中的TTI与从物理层上读取的TTI进行比较，选取由TTI等于物理层TTI的TF组成传输格式组合TFC。

步骤S22、如果传输格式TF中的TTI与当前物理层读取的TTI不等，但是该TF的传输块个数tb_num＝0，则同样选取包含该TF的TFC。

在图4中对步骤S3的实现细节做了详细说明，步骤S3可包括以下步骤：

步骤S31、读取每条传输信道上的逻辑信道信息，读取当前待传数据量bo不为0的逻辑信道的可以使用的传输格式指示TFI。

步骤S32、判断当前传输格式组合TFC中的TF中的传输格式指示TFI是否符合逻辑信道中的传输格式指示，若符合，则将这些传输格式组合筛选出来，筛选出的传输格式组合就是符合逻辑信道传输要求的传输格式组合。

在图5中对步骤S4的实现细节做了详细说明，步骤S4可包括以下步骤：

步骤S41、读取传输信道上各条逻辑信道的待传数据量，计算各条传输信道上的待传数据量。

步骤S42、计算传输格式组合TFC中的各传输格式TF的传输能力，所述传输能力为传输块大小与传输块个数的乘积。

步骤S43、读取传输信道的优先级作为加权计算的权重，传输格式的传输能力与传输信道的待传数据量之间的差为基数，求得每组传输格式组合中各个传输格式所对应的基数与权重的乘积，计算所述乘积的加权和作为该传输格式组合的权值。

在前面的实施例中，已经列举了传输格式组合a、b、c以及传输信道A、B、C的相关信息，下面结合本发明的方法对如何选择传输格式组合加以说明。

在传输格式组合a、b、c中，各个传输格式的TTI都是40ms，因此，当物理层的TTI都是40ms时，这些传输格式都可以通过。在计算权值时，根据前述的公式(1)，权值计算结果如下：

传输格式组合a的权值＝|15×4-20|×1+|30×4-50|×2+|20×2-60|×3＝240；

传输格式组合b的权值＝|20×1-20|×1+|20×2-50|×2+|20×1-60|×3＝140；

传输格式组合c的权值＝|30×2-20|×1+|40×1-50|×2+|45×1-60|×3＝105。

从上面的权值计算结果可以知道，根据本发明的方法最终会选择传输格式组合c，而不是传输格式组合a。

本发明在选择传输格式组合时，采用了优先级加权的方式，从而在保证高优先级的逻辑信道的数据发送的同时，避免低优先级的逻辑信道上数据拥塞，保证了媒体介入控制层的资源分配的合理性和效率。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种无线通信系统中的传输资源调度方法，包括：

步骤1)、读取传输格式组合集以及当前物理层的传输时间间隔；

步骤2)、对所述传输格式组合集中的传输格式组合加以筛选；

步骤3)、根据传输信道的优先级、逻辑信道待传数据缓冲区的大小以及传输格式组合中各传输格式的传输能力来计算经过步骤3)筛选的传输格式组合集中各个传输格式组合的权值；

步骤4)、将所述传输格式组合集中权值最小的传输格式组合作为最佳传输格式组合，利用所述最佳传输格式实现传输资源调度。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统中的传输资源调度方法，其特征在于，所述的步骤2)包括：

步骤2-1)、根据所述的当前物理层的传输时间间隔对所述传输格式组合集中的传输格式组合加以筛选，去除不满足传输时间间隔的传输格式组合，得到筛选后的传输格式组合集；

步骤2-2)、根据逻辑信道上的配置信息对经过步骤2-1)筛选后的传输格式组合集做进一步筛选，得到由满足逻辑信道需求的传输格式组合所形成的传输格式组合集。

3.根据权利要求1或2所述的无线通信系统中的传输资源调度方法，其特征在于，所述的步骤4)包括：

步骤4-1)、读取传输信道上各条逻辑信道的待传数据量，由逻辑信道的待传数据量计算各条传输信道上的待传数据量；

步骤4-2)、计算传输格式组合中的各传输格式的传输能力；

步骤4-3)、读取传输信道的优先级作为加权计算的权重，传输格式的传输能力与传输信道的待传数据量之间的差为基数，求得每组传输格式组合中各个传输格式所对应的基数与权重的乘积，计算所述乘积的加权和作为该传输格式组合的权值。

4.根据权利要求1或2或3所述的无线通信系统中的传输资源调度方法，其特征在于，所述的步骤2-1)包括：

步骤2-1-1)、将传输格式组合中的传输格式中的传输时间间隔与从物理层上读取的传输时间间隔进行比较，选取由传输时间间隔等于物理层传输时间间隔的传输格式所组成的传输格式组合；

步骤2-1-2)、对于传输格式中的传输时间间隔与当前物理层读取的传输时间间隔不等的传输格式组合，从中选择传输块个数为0的传输格式所形成的传输格式组合。

5.根据权利要求1或2或3所述的无线通信系统中的传输资源调度方法，其特征在于，所述的步骤2-2)包括：

步骤2-2-1)、读取每条传输信道上的逻辑信道信息，读取当前待传数据量不为0的逻辑信道的传输格式指示；

步骤2-2-2)、判断当前传输格式组合中的传输格式中的传输格式指示是否符合逻辑信道中的传输格式指示，若符合，则将这些传输格式组合筛选出来。

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