CN102238732A - 一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，包括：网络侧定义至少一种短资源单位；短资源单位小于资源块(RB)；基站(eNB)选择一种短资源单位；eNB根据选择的短资源单位为用户终端(UE)分配无线资源，并将无线资源的调度信息通知UE。本发明还公开了一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度装置，通过本发明可以为小数据量业务提供更高效的资源分配，以提高无线资源的利用率。

Description

一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法和装置。

背景技术

第三代移动通信长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统的演进型通用陆地无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)中，上行链路的数据通过物理上行链路共享信道(PUSCH，Physical UplinkShared Channel)传输，下行链路的数据通过物理下行链路共享信道(PDSCH，Physical Downlink Shared Channel)传输。

由演进型基站(eNB，Evolved NodeB)分配上行链路无线资源给每个用户终端(UE，User Equipment)，用于上行链路传输，或者指示UE在哪个下行链路无线资源接收下行链路传输。

LTE采用的接入技术是正交频分复用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)技术，其无线资源管理和第二代移动通信系统相比具有大带宽、多时间进程的特点，其无线资源是以时间和频率两维出现的，能够承载的用户数量大大增加。

LTE系统中的资源以资源块(RB，Resource Block)、或称为物理资源块(PRB，Physical Resource Block)为单位，上行链路中RB的定义为：一个RB在频域上占12个子载波，在时域上占一个时隙、即7(采用普通循环前缀，Normalcylic prefix)或6个(采用扩展CP，Extended cyclic prefix)单载波-频分复用(SC-FDMA，Single Carrier-Frequency Division Multiplex Access)符号。

下行链路的RB定义和上行链路相同，一个RB在频域上占12个子载波，在时域上占一个时隙、即7(采用普通CP)或6个(采用扩展CP)OFDM符号。

RB的一种结构如图1所示，资源的最小单位为资源单元(RE，ResourceElement)，其频域宽度为1个子载波，时域宽度为1个符号(上行链路中指1个SC-FDMA符号，下行链路中指1个OFDM符号)；一个RB的频域宽度为12个子载波，时域宽度为7个符号。

现有LTE系统中的资源调度在频域上是以RB为单位，在时域上以子帧为单位(一个子帧＝2个时隙)，需要注意的是，虽然LTE协议定义的RB的时域宽度是1个时隙，但是在LTE系统的资源调度信令中，缺省认为1个RB的时域宽度是1个子帧，也就是说现有LTE系统的最小资源调度粒度是12个子载波*1个子帧。这种资源调度粒度对于目前的无线通信业务是适合的，目前数据量最小的通信业务是IP语音(VoIP，Voice over Internet Protocol)业务，其单个数据包大小在40字节左右，大约需要占用1～3个RB。

但是，随着物联网的发展，机器到机器(M2M，Machine to Machine)业务的引入，存在很多小数据量传输的需求，例如防盗报警、远程抄表等业务，其产生的单次数据包大小可能只有几个字节或十几个字节，比上述IP语音业务的单个数据包还要小很多。因此，现有的LTE系统在承载这类业务时，就会产生很大的无线资源浪费，因为分配的无线资源只有很少的比率被使用到，导致整个系统的频谱效率下降严重。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法和装置，为小数据量业务提供更高效的资源分配，以提高无线资源的利用率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，该方法包括：

网络侧定义至少一种短资源单位；所述短资源单位小于资源块(RB)；

基站(eNB)选择一种短资源单位；

所述eNB根据选择的所述短资源单位为用户终端(UE)分配无线资源，并将所述无线资源的调度信息通知UE。

进一步地，定义所述短资源单位，具体为：

所述网络侧定义一个最小资源分配粒度为：频域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号；

用于上行链路的无线资源分配时，所述符号为单载波-频分复用(SC-FDMA)符号；用于下行链路的无线资源分配时，所述符号为正交频分复用(OFDM)符号；

所述短资源单位为所述最小资源分配粒度的倍数。

进一步地，当系统采用普通循环前缀(CP)时，所述倍数的取值为1～13；当系统采用扩展CP时，所述倍数的取值为1～11。

进一步地，eNB选择一种短资源单位，具体为：

所述eNB固定地选择一种短资源单位；或者，所述eNB根据UE的业务数据信息、服务质量(QoS)要求以及无线信道状况选择一种短资源单位。

进一步地，所述eNB选择短资源单位时，该方法还包括：

所述eNB遵循保证一个短资源单位即可承载整个数据包的原则、或者不保证一个短资源单位可承载整个数据包的原则，来选择所述短资源单位。

进一步地，所述无线资源的分配采用分布模式时，所述无线资源的调度信息包括：短资源单位的序号、资源起始位置信息、和资源的比特位图信息；所述资源起始位置信息包括：无线资源所在的RB的序号、或者无线资源所在的RB的序号和在所述RB上无线资源起始位置所在的符号的序号；

所述无线资源的分配采用连续模式时，所述无线资源的调度信息包括：短资源单位的序号、资源起始位置信息、和资源数量；所述资源起始位置信息包括：无线资源起始位置所在的RB的序号、和无线资源起始位置所在的符号的序号。

进一步地，将所述无线资源的调度信息通知UE，具体为：

将所述无线资源的调度信息通过物理下行控制信道(PDCCH)、或者无线资源控制(RRC)消息、或者介质访问控制(MAC，Media Access Control)控制单元(CE，Control Element)通知所述UE。

进一步地，通过PDCCH将所述无线资源的调度信息通知UE，具体为：

将所述无线资源的调度信息添加进现有的PDCCH DCI format消息中发送给所述UE；或者，

增加专门的PDCCH DCI format消息用于携带所述无线资源的调度信息，并发送给所述UE；或者，

对现有PDCCH DCI format消息中的无线资源调度的相关字段重新定义，用于携带所述无线资源的调度信息，并发送给所述UE。

本发明还提供了一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度装置，该装置包括：

资源单位定义模块，用于定义至少一种短资源单位，所述短资源单位小于RB；

资源单位选择模块，用于选择一种短资源单位；

资源分配/调度模块，根据选择的所述短资源单位为UE分配无线资源，并将所述无线资源的调度信息通知UE。

其中，所述资源单位定义模块，进一步用于定义一个最小资源分配粒度为：域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号；还用于将所述短资源单位定义为所述最小资源分配粒度的倍数；

所述资源单位选择模块，进一步用于固定地选择一种短资源单位；或者，根据UE的业务数据信息、QoS要求以及无线信道状况选择一种短资源单位；

资源分配/调度模块，进一步用于将所述无线资源的调度信息通过PDCCH、或者RRC消息、或者MAC CE通知所述UE。

本发明无线资源分配的方案，对资源单位重新定义、即本发明的短资源单位：本发明定义了一个最小资源分配粒度为：频域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号，其远远小于一个RB；且在小于RB的前提下，本发明定义短资源单位是最小资源分配粒度的倍数、如1～13倍或者1～11倍，如此，在实际应用中，可以根据数据传输量的需求，灵活地使用合适的短资源单位进行数据传输，这样就可以节省无线资源、提高无线资源利用率和整个系统的频谱效率。

附图说明

图1为现有LTE系统中RB示意图；

图2为本发明无线资源分配、调度方法的流程示意图；

图3为本发明短资源单位结构实施例一的示意图；

图4为本发明短资源单位结构实施例二的示意图；

图5为本发明分布模式的无线资源分配示意图；

图6为本发明连续模式的无线资源分配示意图；

图7为本发明无线资源分配、调度装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明无线资源分配、调度的主要思想如图2所示，包括：

步骤201，网络侧定义至少一种短资源单位，短资源单位小于资源块RB。

为了提高无线资源分配效率，保证和现有技术的无线资源分配兼容，本发明中由网络侧对无线资源单位重新定义，该重新定义的无线资源单位的特点是：必定小于现有LTE系统中的无线资源单位、即RB，因此，本发明将该重新定义的无线资源单位称为短资源单位，其中，网络侧可以定义至少一种短资源单位。

下面通过具体的实施例来对短资源单位的定义进行说明。

本发明定义了一个最小资源分配粒度：该最小资源分配粒的频域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号(上行链路指一个SC-FDMA符号，下行链路c一个OFDM符号)。

较佳地，为了最大限度地提高资源分配效率，并保证和现有技术的无线资源分配兼容，短资源单位可以是最小资源分配粒度。当然，短资源单位的定义还可以有其他的方式，如考虑到M2M业务的多样性，还可以将短资源单位定义为最小资源分配粒度的倍数，例如2倍、3倍、4倍等，但是，最大不超过14倍，因为本发明的短资源单位必定小于RB，且RB在时域上占1个子帧，当采用普通CP时，1个子帧即为14个符号；当采用扩展CP时，1个子帧即为12个符号；所以本发明要求在定义短资源单位时，普通CP下最大不超过14倍的最小资源分配粒度；扩展CP下最大不超过12倍的最小资源分配粒度。

如表1所示为网络侧定义的短资源单位的实施例。

短资源单位序号	采用普通CP时的短资源单位定义	采用扩展CP时的短资源单位定义
			0	12子载波*1个符号	12子载波*1个符号
1	12子载波*2个符号	12子载波*2个符号
			2	12子载波*4个符号	12子载波*3个符号
3	12子载波*7个符号	12子载波*6个符号

表1

从表1可以看出，针对普通CP和扩展CP，网络侧分别定义了四种短资源单位，则在实际使用时，eNB可以根据具体情况选择其中的一种资源单位，具体将在后续的实施例中进行说明。

采用普通CP时，短资源单位1的结构如图3(a)所示；采用扩展CP时，短资源单位1的结构如图3(b)所示。

采用普通CP时，短资源单位3的结构如图4(a)所示；采用扩展CP时，短资源单位3的结构如图4(b)所示。

步骤202，eNB选择一种短资源单位。

当网络侧定义了短资源单位后，eNB进行短资源单位的选择，具体的：eNB可以固定地选择一种短资源单位，称为静态的选择方法；eNB也可以根据UE的业务数据信息、QoS要求以及无线信道状况选择一种资源单位，称为动态的选择方法。

eNB根据UE的业务数据信息、QoS要求以及无线信道状况选择短资源单位，如基于表1提供的几种短资源单位来选择时：

其中，UE的业务数据信息、即业务数据包的大小，可以是事先保存在网络侧的、例如保存在业务的签约信息中，如此eNB对该信息是已知的；也可以是UE在通讯过程中上报给基站的。

例如：eNB覆盖范围内有三种类型的UE，分别是普通手机、便携式健康监控仪、和工业生产的压力表。eNB首先分析这三种终端的业务数据信息、QoS要求和无线信道状况，如下：

对于业务数据信息：普通手机支持VoIP业务，其单个数据包大小为40字节，每20ms上报一次；便携式健康监控仪每次上报的数据包大小是20字节，每秒上报一次；工业生产的压力表的单个数据包大小是3字节，每0.5秒上报一次。

对于无线信道状况：普通手机和便携式健康监控仪都属于移动终端，其无线信道属于时变信道；工业生产的压力表属于固定终端，其无线信道状况稳定。

对于QoS要求：普通手机的QoS要求中，对误码率的要求较低，而对调度延迟要求较高；便携式健康监控仪和工业生产的压力表对误码率要求较高，而对调度延迟要求较低。

eNB综合考虑上述信息，来决定对这三种UE分别采用哪种短资源单位：

对于普通手机，由于其数据包大小在小数据业务中属于较大的一类，因此仍然可以采用现有技术规定的无线资源单位，即以RB为单位进行资源分配。

对于便携式健康监控仪，其数据包大小在小数据业务中属于中等，因此可以采用较小的无线资源单位，即采用本发明的短资源单位。但考虑到其QoS对误码率要求较高，且使用的是时变的无线信道，又因为时变的无线信道意味着不能采用较高的调制编码等级(所谓的调制编码等级是指发送链路采用的调制方式和编码率，其中调制方式是指QPSK调制、16QAM调制、64QAM调制；编码率是指编码前的信息比特长度与编码后的信息比特长度的比率，通常是介于0到1之间的小数；采用越高阶的调制方式和越接近1的编码率，代表着调制编码等级越高)，因此不宜采用太小的短资源单位。如果基于表1，则可以采用序号3的短资源单位、即12子载波*7个符号。

对于工业生产的压力表，其数据包大小在小数据业务中属于很小的一类，且对误码率要求较高，但考虑到其无线信道状况稳定(意味着可以采用较高的调制编码等级)，因此可以采用较小的短资源单位，例如采用表1中序号0的短资源单位。

总的来说，eNB为短数据业务的UE选择短资源单位时，还可以遵循以下两种原则：

一、保证一个短资源单位即可承载整个数据包，这样就不需要告知UE资源分配的数量了(因为资源数量始终为1)，如此可以节省控制信令的开销；

二、不保证一个短资源单位可承载整个数据包，这样需要告知UE资源分配的数量，但是应用较为灵活。

当然，eNB可以在参考UE的业务数据信息、QoS要求以及无线信道状况的同时；或者eNB固定地选择一种短资源单位的同时，遵循上述两种原则来选择短资源单位，这样选择的短资源单位会更加合理。

步骤203，eNB根据选择的短资源单位为UE分配无线资源，并将无线资源的调度信息通知UE。

在确定了短资源单位后，eNB根据UE的无线信道状况来确定分配的频域位置和时域位置，以及调制编码等级，具体实现可以采用现有技术，此处不再赘述；eNB再根据UE的业务数据信息、即业务数据包的大小，即可确定短资源分配的数量。

无线资源分配完毕后，eNB将该无线资源的调度信息发送给UE。无线资源的调度信息根据无线资源分配模式的不同而不同。

例如，当无线资源的分配采用分布模式时，如图5所示，无线资源的调度信息包括：

短资源单位信息(主要是网络侧定义的短资源单位的序号)：结合表1，根据图5可知短资源单位信息为：0；

资源起始位置信息(资源所在的RB的序号、或者资源所在的RB的序号和在该RB上比特位图起始位置对应的符号的序号)：根据图5可知，RB序号为2、比特位图起始位置对应的符号的序号为0；

资源的比特位图信息，根据图5得到“0101010000000”，其中1表示分配资源的位置。

当无线资源的分配采用连续模式时，如图6所示，无线资源的调度信息包括：

短资源单位信息：结合表1，根据图6可知为2；

资源起始位置信息(资源起始位置所在的RB的序号、和资源起始位置所在的符号的序号)：根据图6可知RB序号为1、资源起始位置对应的符号的序号为4；

资源数量：2。

无线资源的调度信息可通过物理下行控制信道(PDCCH，Physical DownlinkControl Channel)发送给UE，也可通过无线资源控制(RRC，Radio ResourceControl)消息或者介质访问控制(MAC，MediaAccess Control)控制单元(CE，Control Element)、即MAC CE发送给终端。

其中，无线资源的调度信息通过PDCCH发送给UE时，可以采用以下几种方式：

方式1：在现有的各种PDCCH DCI format消息中增加无线资源的调度信息。PDCCH消息的格式有：format 0、1、1A、1B、1C、1D、2、2A、3、3A，分别适用于上行链路资源调度和下行链路资源调度。

方式2：增加专门的PDCCH DCI format消息，用于小数据业务的资源调度，其中携带无线资源的调度信息；与方式1中现有的PDCCH DCI format消息相比，该专门的PDCCH DCI format消息中可以不携带RB的长度信息。

例如：增加一种PDCCH DCI format 0A消息，用于上行链路的小数据业务的资源调度，其中关于无线资源的调度信息可按如下方式定义：

1、短资源单位信息；

2、资源起始位置所在的RB的序号；

3、资源起始位置所在的符号的序号；

4、资源数量。

例如：增加一种PDCCH DCI format 1E消息，用于下行链路的小数据业务的资源调度，其中关于无线资源的调度信息可按如下方式定义：

1、资源的分配采用连续模式/分布模式的标志；

2、短资源单位信息；

3、若采用连续模式，则调度信息还包括：

3.1、资源起始位置所在的RB的序号；

3.2、资源起始位置所在的符号的序号；

3.3、资源数量；

4、若采用分布模式，则调度信息还包括：

4.1、资源所在的RB的序号、或者资源所在的RB的序号以及在该RB上资源起始位置所在的符号的序号；

4.2、资源的比特位图信息。

方式3：对现有各种PDCCH DCI format消息中的无线资源调度的相关字段进行重定义，将其定义为无线资源的调度信息。

例如：以现有的上行链路资源调度信令PDCCH DCI format 0为例：

1、在该消息中增加一个信息：是否用于小数据业务的资源调度；

2、若用于小数据业务的资源调度，则对该消息中无线资源调度信息的相关字段重新定义，使之用于小数据业务的资源调度，例如可以采用方式2，此处不再赘述。

为了实现上述方法，本发明提供了一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度装置，如图7所示，该装置包括：

资源单位定义模块10，用于定义至少一种短资源单位，短资源单位小于RB；

资源单位选择模块20，用于选择一种短资源单位；

资源分配/调度模块30，根据选择的短资源单位为UE分配无线资源，并将无线资源的调度信息通知UE。

其中，资源单位定义模块10，进一步用于定义一个最小资源分配粒度：域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号；还用于将短资源单位定义为最小资源分配粒度的倍数；

资源单位选择模块20，进一步用于固定地选择一种短资源单位；或者，根据UE的业务数据信息、QoS要求以及无线信道状况选择一种短资源单位；

资源分配/调度模块30，进一步用于将无线资源的调度信息通过PDCCH、或者RRC消息、或者MAC CE通知UE。

其中，资源单位定义模块10应用于网络侧，资源单位选择模块20和资源分配/调度模块30应用于基站。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，该方法包括：

网络侧定义至少一种短资源单位；所述短资源单位小于资源块(RB)；

基站(eNB)选择一种短资源单位；

所述eNB根据选择的所述短资源单位为用户终端(UE)分配无线资源，并将所述无线资源的调度信息通知UE。

2.根据权利要求1所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，定义所述短资源单位，具体为：

所述网络侧定义一个最小资源分配粒度为：频域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号；

用于上行链路的无线资源分配时，所述符号为单载波-频分复用(SC-FDMA)符号；用于下行链路的无线资源分配时，所述符号为正交频分复用(OFDM)符号；

所述短资源单位为所述最小资源分配粒度的倍数。

3.根据权利要求2所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，当系统采用普通循环前缀(CP)时，所述倍数的取值为1～13；当系统采用扩展CP时，所述倍数的取值为1～11。

4.根据权利要求1所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，eNB选择一种短资源单位，具体为：

所述eNB固定地选择一种短资源单位；或者，所述eNB根据UE的业务数据信息、服务质量(QoS)要求以及无线信道状况选择一种短资源单位。

5.根据权利要求1或4所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，所述eNB选择短资源单位时，该方法还包括：

所述eNB遵循保证一个短资源单位即可承载整个数据包的原则、或者不保证一个短资源单位可承载整个数据包的原则，来选择所述短资源单位。

6.根据权利要求1所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，

所述无线资源的分配采用分布模式时，所述无线资源的调度信息包括：短资源单位的序号、资源起始位置信息、和资源的比特位图信息；所述资源起始位置信息包括：无线资源所在的RB的序号、或者无线资源所在的RB的序号和在所述RB上无线资源起始位置所在的符号的序号；

所述无线资源的分配采用连续模式时，所述无线资源的调度信息包括：短资源单位的序号、资源起始位置信息、和资源数量；所述资源起始位置信息包括：无线资源起始位置所在的RB的序号、和无线资源起始位置所在的符号的序号。

7.根据权利要求6所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，将所述无线资源的调度信息通知UE，具体为：

将所述无线资源的调度信息通过物理下行控制信道(PDCCH)、或者无线资源控制(RRC)消息、或者介质访问控制(MAC，Media Access Control)控制单元(CE，Control Element)通知所述UE。

8.根据权利要求7所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度方法，其特征在于，通过PDCCH将所述无线资源的调度信息通知UE，具体为：

将所述无线资源的调度信息添加进现有的PDCCH DCI format消息中发送给所述UE；或者，

增加专门的PDCCH DCI format消息用于携带所述无线资源的调度信息，并发送给所述UE；或者，

对现有PDCCH DCI format消息中的无线资源调度的相关字段重新定义，用于携带所述无线资源的调度信息，并发送给所述UE。

9.一种正交频分复用系统的无线资源分配、调度装置，其特征在于，该装置包括：

资源单位定义模块，用于定义至少一种短资源单位，所述短资源单位小于RB；

资源单位选择模块，用于选择一种短资源单位；

资源分配/调度模块，根据选择的所述短资源单位为UE分配无线资源，并将所述无线资源的调度信息通知UE。

10.根据权利要求9所述正交频分复用系统的无线资源分配、调度装置，其特征在于，

所述资源单位定义模块，进一步用于定义一个最小资源分配粒度为：域宽度为12个子载波，时域宽度为1个符号；还用于将所述短资源单位定义为所述最小资源分配粒度的倍数；

所述资源单位选择模块，进一步用于固定地选择一种短资源单位；或者，根据UE的业务数据信息、QoS要求以及无线信道状况选择一种短资源单位；

资源分配/调度模块，进一步用于将所述无线资源的调度信息通过PDCCH、或者RRC消息、或者MAC CE通知所述UE。

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