CN101873705A - 分配上链路资源至逻辑信道的方法及相关通讯装置 - Google Patents

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Abstract

用于无线通讯系统的客户端分配上链路资源至逻辑信道的方法，包含有于多个逻辑信道建立时，启用一时窗；通过该多个逻辑信道接收上链路数据；以及将自目前的传输时间间隔起的该时窗内该客户端所有可用的子载波上的全部上链路资源，根据一优先级，分配至该多个逻辑信道中一数据流量变量的值大于零的逻辑信道，以传输上链路数据，其中该数据流量变量表示每一逻辑信道被允许传送的上链路数据的尺寸。

Description

分配上链路资源至逻辑信道的方法及相关通讯装置
技术领域
本发明是指一种用于一无线通讯系统分配上链路资源至逻辑信道(Logical Channel)的方法及相关通讯装置，尤指一种用于一无线通讯系统的一客户端分配于一时窗内抵达该客户端的上链路资源至逻辑信道的方法及相关通讯装置。
背景技术
第三代移动通讯联盟(3rd Generation Partner ship Project，3GPP)所制定的长期演进系统(Long Term Evolution，LTE)被视为一新的无线接口及无线网络架构，可提供高数据传输率、低潜伏时间(Latency)、封包最佳化以及改善系统容量和覆盖范围等功能。于长期演进系统中，一演进式通用地面无线接入网络(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Ne twork，E-UTRAN)包含多个加强式基地台(Evolved Node-Bs，eNB)，可与多个移动基地台(以下称客户端)进行通讯。长期演进系统的无线接口协议包含三层：物理层(Physical Layer，L1)、数据链路层(Data Link Layer，L2)及网络层(Network Layer，L 3)，其中网络层在控制面(Control Plane)为无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)层，而数据链路层分为封包数据聚合协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层、无线链接控制(Radio LinkControl，RLC)层以及媒体存取控制(Medium Access Cont rol，MAC)层。
近来，第三代移动通讯联盟致力于改进演进式通用地面无线接入技术，并发展了较长期演进系统更新一代的移动通讯系统，称为先进式长期演进系统(LTE Advanced)。载波聚合(Carrier Aggregation)为先进式长期演进系统中新增的技术，其是多个子载波(Component Carrier)的集成，用以提供更大频宽。于先进式长期演进系统中，客户端使用多个子载波与网络端建立连线，每一子载波皆可用来传送及接收信号，而非如长期演进系统中仅能使用单一子载波。
就上链路传输而言，客户端的媒体存取控制层进行一多工及组合程序(Multiplexing and Assembly Procedure)以产生媒体存取控制层协议数据单元(MAC Protocol Data Unit，MAC PDU)，亦即传输区块。每一媒体存取控制层协议数据单元包含一标头(Header)及一数据承载(Payload)，数据承载包含媒体存取控制层控制元(MAC Control Element)、媒体存取控制层服务数据单元(MAC Service Data Unit)及填位(Padding)位，媒体存取控制层服务数据单元是通过逻辑信道自上层接收。媒体存取控制层协议数据单元的标头由多个子标头(Subheader)组成，每一子标头包含一对应的逻辑信道识别码(Logical Channel Identification，LCID)及一长度数据。逻辑信道识别码表示对应的数据承载的内容是否为媒体存取控制层控制元，若非媒体存取控制层控制元，则表示媒体存取控制层服务数据单元所对应的逻辑信道。长度数据表示媒体存取控制层服务数据单元或媒体存取控制层控制元的长度。
客户端的无线资源控制层利用优先级(Priority)、优先位速率(Prioritized Bit Rate，PBR)及满桶时间(Bucket Size Duration，BSD)参数，控制每一逻辑信道的上链路数据的调度，上述参数包含于建立逻辑信道的无线资源控制消息中。优先级参数的值是整数，值越大表示优先级越低。优先位速率参数表示一逻辑信道于其它具有较低优先级的逻辑信道尚未被配置任何上链路资源时的数据速率，其值的单位是字节/秒(Kbyte/sec)。满桶时间参数表示使用优先位速率传送一逻辑信道的上链路数据，使传送的上链路数据量达到桶尺寸(Bucket Size)的时间长度，其值的单位是毫秒。每一逻辑信道的桶尺寸等于优先位速率与满桶时间的乘积。
在多工及组合程序中，客户端的媒体存取控制层进行一逻辑信道优先排序程序(Logical Channel Prioritization Procedure)，以决定上链路数据的尺寸，亦即决定媒体存取控制层协议数据单元中所包含的每一逻辑信道的媒体存取控制层服务数据单元。客户端的媒体存取控制层使用一数据流量变量Bj，表示第j个逻辑信道可传送的上链路数据。当逻辑信道刚建立时，数据流量变量Bj的初始值为0，之后以每一逻辑信道的优先位速率(PBR)j与传输时间间隔(Transmission Time Interval)的乘积为单位递增。每一逻辑信道的数据流量变量Bj的值限定为不得超过该逻辑信道的桶尺寸，当数据流量变量Bj的值超过逻辑信道的桶尺寸时，数据流量变量Bj的值强制相等于桶尺寸。
请参考图1，图1为已知用于客户端的媒体存取控制层的一流程10的示意图。流程10是逻辑信道优先排序程序的一部分，用以分配上链路资源至逻辑信道。流程10包含有以下步骤：
步骤100：根据递减的逻辑信道优先级，分配一上链路资源至所有数据流量变量的值大于0的逻辑信道。
步骤102：于传送每一逻辑信道的上链路数据后，将数据流量变量的值减去已传送的上链路数据的尺寸。
步骤104：若有剩余的上链路资源，仅根据递减的逻辑信道优先级而不考虑数据流量变量的值，将剩余的上链路资源依序分配至各逻辑信道，直到逻辑信道的上链路数据传送完毕或是上链路资源用完为止。
若一逻辑信道的优先位速率(PBR)j设为无限大(Infinity)，客户端将于得知其它较低优先级的逻辑信道的优先位速率之前，分配所有的上链路资源至该逻辑信道，供该逻辑信道的所有待传送的上链路数据使用。对于优先级相同的逻辑信道，客户端使用相同的资源分配方式。此外，在逻辑信道优先排序程序中，若一完整的无线链接控制层服务数据单元(RLC SDU)的尺寸与剩余的上链路资源的尺寸相同，客户端不会分割无线链接控制层服务数据单元；若客户端欲分割无线链接控制层服务数据单元，必须使无线链接控制层服务数据单元最大化，尽量与上链路资源的尺寸相同。在逻辑信道优先排序程序中，客户端以递减的优先级考虑以下几个数据型态：
1.小区无线网络暂时识别(Cell Radio Network Temporary Identifier，C-RNTI)的媒体存取控制层控制元或上链路共享控制信道(Uplink CommonContol Channel，UL-CCCH)的数据；
2.填位缓冲器状态报告(Buffer Status Report，BSR)以外的缓冲器状态报告的媒体存取控制层控制元；
3.功率余量报告(Power Headroom Report，PHR)的媒体存取控制层控制元；
4.上链路共享控制信道以外的其它逻辑信道的数据；
5.填位缓冲器状态报告的媒体存取控制层控制元。
请注意，客户端于进行多工及组合程序时，仅考虑目前的传输时间间隔中的上链路资源，因此，客户端只能分配目前的传输时间间隔中的上链路资源至各逻辑信道。当逻辑信道的数量很多时，上链路资源被分为多份，以使每一逻辑信道的上链路数据传送量皆能满足各个逻辑信道的桶尺寸。越多逻辑信道共享上链路资源，媒体存取控制层协议数据单元中的子标头也越多，等于是冗余数据(Overhead)变多。然而，对于在无线资源控制连结(RRCConnected)模式下的客户端而言，除了目前的传输时间间隔以外，客户端可能已得知接下来几个传输时间间隔中会接收到的上链路资源，这些上链路资源可能是根据动态调度(Dynamic Scheduling)通过物理下链路控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)或随机存取响应(RandomAccess Response)指派给客户端，或通过半持续性调度(Semi-persistentScheduling)或其它方式指派给客户端。
简言之，由于客户端于进行多工及组合程序时仅考虑目前的传输时间间隔中的上链路资源，没有考虑后续的传输时间间隔中已知可用的上链路资源，因此，在逻辑信道数量多的情形下，过多的媒体存取控制层协议数据单元的子标头等于是冗余数据，使实际可传输的数据减少，降低上链路传输效率。值得注意的是，由于先进式长期演进系统支持载波聚合技术，对先进式长期演进系统中的客户端而言，于同一传输时间间隔中可能会有对应于多个子载波的多个上链路资源可使用，使得上述上链路传输效率降低的问题亦趋严重。
发明内容
因此，本发明主要提供一种用于一无线通讯系统分配上链路资源至逻辑信道的方法及相关通讯装置。
本发明的一实施例揭露一种用于一无线通讯系统的一客户端分配上链路资源至逻辑信道的方法，包含有于多个逻辑信道建立时，启用一时窗；通过该多个逻辑信道接收上链路数据；以及将自目前的传输时间间隔起的该时窗内该客户端所有可用的子载波上的上链路资源，根据一优先级，分配至该多个逻辑信道中一数据流量变量的值大于零的逻辑信道，以传输上链路数据，其中该数据流量变量表示每一逻辑信道被允许传送的上链路数据的尺寸。
本发明的另一实施例揭露一种用于一无线通讯系统分配上链路资源至逻辑信道的通讯装置，包含有一装置，用来于多个逻辑信道建立时，启用一时窗；一装置，用来通过该多个逻辑信道接收上链路数据；以及一装置，用来将自目前的传输时间间隔起的该时窗内该通讯装置所有可用的子载波上的上链路资源，根据一优先级，分配至该多个逻辑信道中一数据流量变量的值大于零的逻辑信道，以传输上链路数据，其中该数据流量变量表示每一逻辑信道被允许传送的上链路数据的尺寸。
附图说明
图1为一无线通讯系统的示意图。
图2为图1的无线通讯系统中网络端的多个小区基地台与一客户端的关系示意图。
图3为本发明实施例一通讯装置的功能方块图。
图4为本发明实施例一流程的示意图。
[主要元件标号说明]
10、40    流程
20        无线通讯系统
30        通讯装置
300       处理装置
310       储存单元
320       通讯接口单元
314       程序码
100、102、104、400、402、404、406、408、410  步骤
具体实施方式
请参考图2，图2为一无线通讯系统20的示意图。无线通讯系统20为一长期演进系统(LTE)或更进步的通讯系统，如先进式长期演进系统(LTEAdvanced)，亦可为其它通讯系统。于图2中，无线通讯系统20由一网络端及多个客户端所组成，网络端包含有多个基地台，以本发明实施例所应用的先进式长期演进系统而言，即演进式通用地面无线接入网络所包含的多个加强式基地台。客户端可为移动电话或计算机系统等设备。网络端及客户端视传输方向的不同，皆可作为传送端或接收端，举例来说，就上链路(Uplink)而言，客户端为传送端，网络端为接收端；就下链路(Downlink)而言，客户端为接收端，网络端为传送端。
请参考图3，图3为本发明实施例一通讯装置30的功能方块图。通讯装置30可为图2中所示的一客户端，包含一处理装置300、一储存单元310及一通讯接口单元320。处理装置300可为一微处理器或一专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)。储存单元310可为任一数据储存装置，用以储存一程序码314，由处理装置300读取及处理。举例来说，储存单元310可为用户识别模块(Subscriber identity module，SIM)、只读存储器(Read-only memory，ROM)、随机存取存储器(Random-accessmemory，RAM)、光盘只读存储器(CD-ROMs)、磁带(Magnetic tapes)、软盘(Floppy disks)或光学数据储存装置(Optical data storage devices)。通讯接口单元320为一射频收发机，用来与网络端进行无线通讯。
请参考图4，图4为本发明实施例一流程40的示意图。流程40用于无线通讯系统20的一客户端的媒体存取控制层，用来于一逻辑信道优先排序程序(Logical Channel Prioritization Procedure)中分配上链路资源至逻辑信道。于流程40中，客户端不仅考虑于目前的传输时间间隔中抵达的上链路资源，亦考虑已知于后续传输时间间隔中抵达的上链路资源。流程40可被编译为通讯装置30的程序码314。流程40包含有以下步骤：
步骤400：开始。
步骤402：于多个逻辑信道建立时，启用一时窗(Time Window)。
步骤404：通过该多个逻辑信道接收上链路数据。
步骤406：每间隔该时窗的时间长度，将每一逻辑信道的一数据流量变量的值增加一数值，该数值等于每一逻辑信道的一优先位速率(PrioritizedBit Rate，PBR)与该时窗的尺寸的乘积。
步骤408：将自目前的传输时间间隔起的该时窗内客户端所有可用的子载波(Component Carrier)上的上链路资源，根据一递减的优先级，分配至该多个逻辑信道中该数据流量变量的值大于0的逻辑信道，以传输上链路数据。
步骤410：结束。
客户端的媒体存取控制层使用一前看(Look-ahead)的时窗，以考虑除了目前的传输时间间隔以外的后续几个传输时间间隔，因为客户端可能已知后续几个传输时间间隔中将会有上链路资源抵达。此一前看的时窗的尺寸为W个传输时间间隔，可由客户端的无线资源控制层所传送的一无线资源控制信令所指派，或由客户端的媒体存取控制层自行根据半持续性调度(Semi-persistent Scheduling)的周期而设定；换言之，时窗的尺寸可为半持续性调度的周期的函数。流程40中时窗功能的启用或停止，由客户端控制。
根据步骤402及步骤404，当逻辑信道于无线资源控制连结(RRCConnected)模式下建立时，客户端的媒体存取控制层启用时窗，开始通过逻辑信道接收上链路数据。每一逻辑信道具有一对应的数据流量变量Bj(j表示逻辑信道的编号)，用来表示被允许传送的上链路数据的尺寸。于客户端启用时窗时，每一逻辑信道的数据流量变量Bj同时也初始化，其值设为0。于数据流量变量Bj初始化后，根据步骤406，客户端的媒体存取控制层将每一逻辑信道的数据流量变量Bj的值增加一第一数值，第一数值等于每一逻辑信道的优先位速率(PBR)j与时窗的尺寸的乘积，即(PBR)j×W个传输时间间隔。进行上述步骤的理由是因为在W个传输时间间隔中抵达客户端的上链路资源，应该能满足每一逻辑信道所能够传送的上链路数据的最大值，即(PBR)j×W的数据量。
根据步骤408，客户端的媒体存取控制层将自目前的传输时间间隔起的时窗中(亦即第t个传输时间间隔至第(t+W-1)个传输时间间隔)所有可用的子载波上的上链路资源，根据一递减的逻辑信道优先级，分配至多个逻辑信道中数据流量变量Bj的值大于零的逻辑信道，以传输上链路数据。递减的逻辑信道优先级是指上链路资源先分配至优先级较高的逻辑信道，而后再分配至优先级较低的逻辑信道。逻辑信道优先级与其数据形态有关，流程40中所使用的逻辑信道优先级定义与已知无线通讯规范所定义的相同，在此不详述。此外，当半持续性调度资源于时窗内抵达客户端，客户端使用半持续性调度资源优先传送半持续性调度数据，例如网络语音(VoIP)数据。对于使用半持续性调度资源传送的数据型态而言，半持续性调度数据的优先级高于其它任何形式的上链路数据或媒体存取控制层控制元。请注意，无线通讯系统20可为长期演进系统或先进式长期演进系统，因此于时窗中，客户端所有可用的子载波的数量可为一个或大于一个。根据流程40，于客户端使用多个子载波的情形下，客户端可分配自目前的传输时间间隔起的时窗内，所有可用的子载波(Component Carrier)上的所有上链路资源。
于流程40进行完毕后，所有数据流量变量Bj的值大于0的逻辑信道皆被服务完毕，换言之，数据流量变量Bj的值大于0的逻辑信道的上链路数据皆被传送；此时，客户端的媒体存取控制层将被服务的每一逻辑信道的数据流量变量Bj的值减去一第二数值，第二数值等于被服务的每一逻辑信道已传送的上链路数据的尺寸。另外，当数据流量变量Bj的值大于0的逻辑信道皆被服务完毕后，在时窗内还有剩余未使用的上链路资源时，客户端将剩余的上链路资源分配至各逻辑信道；在此情形下，客户端使用的资源分配方式是完全根据逻辑信道优先级，而不考虑各逻辑信道的数据流量变量Bj的值(是否大于0)。客户端根据递减的逻辑信道优先级，将剩余的上链路资源分配至优先级较高的逻辑信道，直到所有逻辑信道中具有较高优先级的逻辑信道的数据全部传送完毕，或剩余的上链路资源用完为止。
请注意，在流程40中，客户端是周期性地每间隔一个时窗的时间长度即递增数据流量变量Bj的值。数据流量变量Bj周期性递增仅适于客户端启用时窗的情形下，当客户端停止使用时窗时，客户端仅考虑目前的传输时间间隔中的上链路资源，并且于每一传输时间间隔将数据流量变量Bj的值增加优先位速率(PBR)j与一个传输时间间隔的乘积。启用时窗或停止时窗的时间点由客户端决定，举例来说，客户端的媒体存取控制层可于逻辑信道优先排序程序开始时启用时窗，并且将每一逻辑信道的数据流量变量Bj的值仅增加一次，增加的数值即优先位速率(PBR)j与W个传输时间间隔的乘积，接着停止时窗功能，回复至仅考虑目前的传输时间间隔中的上链路资源的情形。
于已知技术中，客户端的媒体存取控制层于进行上链路传输时，仅考虑目前的传输时间间隔中可用的上链路资源，当数量越多的逻辑信道必须共享上链路资源时，媒体存取控制层协议数据单元中子标头的数量也越多，使得实际可传输的数据量减少，降低了上链路传输效率。相较之下，根据本发明实施例，客户端于进行上链路传输时，考虑一个时窗的期间内所有可用的子载波上的上链路资源，因此能够允许优先级较高的逻辑信道传送较多的上链路数据。如此一来，客户端的媒体存取控制层能够减少无线链接控制层服务数据单元(RLC SDU)的分割数量，进而降低媒体存取控制层协议数据单元(MACPDU)中子标头(Subheader)的数量，亦即降低媒体存取控制层协议数据单元中的冗余数据(Overhead)，提高上链路传输效率。
请注意，前述流程40及其相关步骤皆可以装置的方式实现，可为硬件(Hardware)装置、固件(Firmware)装置(其是硬件装置与其内部的计算机指令与数据的组合)或电子系统，如前述通讯装置30。硬件装置可为模拟电路、数字电路或混合电路，如习称的微电路(Microcircuit)、微芯片(Microchip)或硅芯片(Silicon Chip)。电子系统可为系统单芯片(System on Chip，SOC)、系统级封装(System in Package，Sip)或嵌入式计算机模块(Computer onModule，COM)等。
综上所述，根据本发明，客户端的媒体存取控制层分配一时窗内所有子载波上的上链路资源至逻辑信道，并且根据时窗的尺寸相对应地增加各个逻辑信道的数据流量。如此一来，优先级较高的逻辑信道的上链路数据能够搭配较少的子标头组合成媒体存取控制层协议数据单元，降低了媒体存取控制层协议数据单元中的冗余数据，进一步提高上链路传输的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种用于一无线通讯系统的一客户端分配上链路资源至逻辑信道的方法，包含有：
于多个逻辑信道建立时，启用一时窗；
通过该多个逻辑信道接收上链路数据；以及
将自目前的传输时间间隔起的该时窗内该客户端所有可用的子载波上的上链路资源，根据一优先级，分配至该多个逻辑信道中一数据流量变量的值大于零的逻辑信道，以传输上链路数据，其中该数据流量变量表示每一逻辑信道被允许传送的上链路数据的尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
于该时窗启用的情形下，每间隔该时窗的时间长度，将该多个逻辑信道中每一逻辑信道的该数据流量变量的值增加一数值，该数值是每一逻辑信道的一优先位速率与该时窗的尺寸的乘积。
3.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
于该时窗停止使用的情形下，每间隔一个传输时间间隔，将该多个逻辑信道中每一逻辑信道的该数据流量变量的值增加一数值，该数值是该每一逻辑信道的一优先位速率与一个传输时间间隔的乘积。
4.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
于该数据流量变量的值大于零的逻辑信道被服务之后，将被服务的每一逻辑信道的该数据流量变量的值减去一数值，该数值是被服务的每一逻辑信道中已传送的上链路数据的尺寸；以及
于该时窗内有剩余的上链路资源时，根据该优先级而不考虑该数据流量变量的值，将剩余的上链路资源分配至该多个逻辑信道，直到该多个逻辑信道中具有较高优先级的逻辑信道的上链路数据全部传送完毕或剩余的上链路资源用完为止。
5.根据权利要求1所述的方法，其中该客户端所有可用的子载波的数量至少为一。
6.根据权利要求1所述的方法，其中该时窗的尺寸是由该客户端的无线资源控制层的一无线资源控制信令所指派。
7.根据权利要求1所述的方法，其中该时窗的尺寸是半持续性调度周期的函数。
8.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
当一半持续性调度资源于该时窗内抵达该客户端时，使用该半持续性调度资源优先传送半持续性调度数据。
9.一种用于一无线通讯系统分配上链路资源至逻辑信道的通讯装置，包含有：
一装置，用来于多个逻辑信道建立时，启用一时窗；
一装置，用来通过该多个逻辑信道接收上链路数据；以及
一装置，用来将自目前的传输时间间隔起的该时窗内该通讯装置所有可用的子载波上的上链路资源，根据一优先级，分配至该多个逻辑信道中一数据流量变量的值大于零的逻辑信道，以传输上链路数据，其中该数据流量变量表示每一逻辑信道被允许传送的上链路数据的尺寸。
10.根据权利要求9所述的通讯装置，还包含有：
一装置，用来于该时窗启用的情形下，每间隔该时窗的时间长度，将该多个逻辑信道中每一逻辑信道的该数据流量变量的值增加一数值，该数值是每一逻辑信道的一优先位速率与该时窗的尺寸的乘积。
11.根据权利要求9所述的通讯装置，还包含有：
一装置，用来于该时窗停止使用的情形下，每间隔一个传输时间间隔，将该多个逻辑信道中每一逻辑信道的该数据流量变量的值增加一数值，该数值是该每一逻辑信道的一优先位速率与一个传输时间间隔的乘积。
12.根据权利要求9所述的通讯装置，还包含有：
一装置，用来于该数据流量变量的值大于零的逻辑信道被服务之后，将被服务的每一逻辑信道的该数据流量变量的值减去一数值，该数值是被服务的每一逻辑信道中已传送的上链路数据的尺寸；以及
一装置，用来于该时窗内有剩余的上链路资源时，根据该优先级而不考虑该数据流量变量的值，将剩余的上链路资源分配至该多个逻辑信道，直到该多个逻辑信道中具有较高优先级的逻辑信道的上链路数据全部传送完毕或剩余的上链路资源用完为止。
13.根据权利要求9所述的通讯装置，其中该通讯装置所有可用的子载波的数量至少为一。
14.根据权利要求9所述的通讯装置，其中该时窗的尺寸是由该通讯装置的无线资源控制层的一无线资源控制信令所指派。
15.根据权利要求9所述的通讯装置，其中该时窗的尺寸是半持续性调度周期的函数。
16.根据权利要求9所述的通讯装置，还包含有：
一装置，用来当一半持续性调度资源于该时窗内抵达该通讯装置时，使用该半持续性调度资源优先传送半持续性调度数据。
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