CN102714650B

CN102714650B - 上行链路传输方法、基站和中继节点

Info

Publication number: CN102714650B
Application number: CN201080061741.0A
Authority: CN
Inventors: 韩锋; 郑武; 冷晓冰; 张凯宾; 刘继民
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2030-03-18
Also published as: KR20140111349A; EP2549708A4; CN102714650A; JP2013522976A; KR20130005290A; TW201218709A; WO2011113202A1; JP5674829B2; EP2549708A1; US20130003650A1

Abstract

本发明提出了一种上行链路传输方法，包括步骤：根据中继节点的上行链路业务统计参数，在候选上行链路传输方法集合中选择一种上行链路传输方法；向中继节点通知所选上行链路传输方法；以及中继节点按照所选上行链路传输方法，进行上行链路传输。本发明还提出了实现所述上行链路传输方法的基站和中继节点。根据本发明，基站可以根据中继节点的上行链路业务统计参数，动态地选择不同的上行链路传输方法，并且中继节点根据所选的上行链路传输方法进行上行链路传输，从而实现良好的延迟性能和高资源使用率。

Description

上行链路传输方法、基站和中继节点

技术领域

本发明涉及上行链路传输方法和设备，更具体地，涉及多跳系统，尤其是下一代移动通信系统中的上行链路传输方法、以及执行该上行链路传输方法的基站和中继节点。

背景技术

近年来，对中继技术的研究逐渐引起人们的关注。中继技术被当作提高小区容量和扩展覆盖区域以满足下一代移动通信系统要求的一种很好的候选技术。在下一代移动通信系统如LTE-A(Long Term Evolu tion Advance，长期演进项目)标准化进程中，已经就以下规定达成一致：类型I中继应该具有自身的物理小区ID，并且类似于独立的基站(eNB)，对于用户设备是可见的。

图1示出了部署有类型I中继的系统中的基本节点和接口的示意图，其中，Uu(user-user)表示用户设备与中继节点之间的接口，Un(user-network)表示中继节点与基站eNB之间的接口。需要注意，这里仅以两跳系统为例进行说明。显然，扩展到多跳系统的情况对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在参考文献[1]中，已经就类型I中继的回程链路和接入链路之间的上行链路(UL)带内资源划分达成一致，其中规定：在单个频带内对中继节点到基站的链路和用户设备到中继节点的链路进行时分复用，即任何时刻仅有一个链路有效。

因此，由于上行链路数据的传输要经过中继节点，并目采用带内资源划分，所以将用户设备的数据传输到基站所经历的延迟会增加。此外，在考虑Un上行链路调度授予(Upl ink Seheduling Grant)的子帧间隔的情况下，延迟会进一步增加。在Uu接口上，如果用户设备未被分配有足够的资源以发送缓存状态报告BSR，则将开关键控调度请求SR发送给中继节点。调度请求(SR，SchedulingRequest)过程是用于请求上行链路(即从用户设备到中继节点的链路)资源的过程。缓存器状态报告(BSR，Buffer Status Report)过程是用于向中继节点报告用户设备的上行链路缓存器中的数据量的过程。如果在Un接口上重新利用现有的SR和BSR过程[参考文献2]，则从用户设备角度看，UL延迟变得不能忍受。

因此，需要开发并设计一种Un接口上的新技术。

参考文献：

[1].TR36.814，“Further advancements for E-UTRA physical layeraspects”.

[2].3GPP TS36.321，v8.1.0(2008-03)，3GPP Technical SpecificationGroup Radio Access Network E-UTRA MAC protocol specification(Release8)

发明内容

本发明的目的在于提出了一种上行链路传输方法的动态调度方案，其中基站可根据情况动态地配置中继节点的上行链路传输方法，从而实现上行链路传输延迟的降低并提高资源效率。

根据本发明的第一方面，提出了一种上行链路传输方法，包括步骤：根据中继节点的上行链路业务统计参数，在候选上行链路传输方法集合中选择一种上行链路传输方法；向中继节点通知所选上行链路传输方法；以及中继节点按照所选上行链路传输方法，进行上行链路传输。

优选地，所述候选上行链路传输方法集合包括以下方法中的至少一种：基于调度请求的传输方法；预分配资源传输方法；以及基于竞争的传输方法。

优选地，如果所选上行链路传输方法是预分配资源传输方法，则中继节点在预分配的资源上进行上行链路传输。

优选地，如果所选上行链路传输方法是基于竞争的传输方法，则中继节点基于竞争机制，在预分配的竞争资源上进行上行链路传输。

优选地，如果所选上行链路传输方法是基于调度请求的方法，则中继节点在接收到用户设备的上行链路数据或上行链路调度请求时，向基站发送上行链路调度请求，以请求分配上行链路资源；以及中继节点在分配的上行链路资源上传输上行链路数据。

优选地，在中继节点向基站发送上行链路调度请求的步骤之后，所述方法进一步包括：中继节点基于缓存器中的数据量，产生缓存器状态报告消息，并将产生的缓存器状态报告消息发送到基站。

优选地，所述方法进一步包括：中继节点在从用户设备接收到缓存器状态报告消息时，根据缓存器中的数据量和接收到的缓存器状态报告消息，产生要发送到基站的缓存器状态报告消息，并将产生的缓存器状态报告消息发送到基站。

根据本发明的第二方面，提出了一种基站，包括：传输方法选择单元，用于根据中继节点的上行链路业务统计参数，在候选上行链路传输方法集合中选择一种上行链路传输方法；以及选择结果通知单元，用于向中继节点通知所选上行链路传输方法。

根据本发明的第三方面，提出了一种中继节点，包括：接收单元，用于接收指示上行链路传输方法的消息；以及上行链路传输单元，用于根据接收的消息所指示的上行链路传输方法，进行上行链路传输。

附图说明

结合附图，根据下面对本发明的非限制性实施例的详细描述，本发明的上述及其它目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中：

图1示出了部署有类型I中继的系统中的基本节点和接口的示意图；

图2示出了根据本发明第一实施例的上行链路传输方法的示意图；

图3示出了根据本发明第二实施例的上行链路传输方法的示意图；

图4示出了根据本发明第三实施例的上行链路传输方法的示意图；以及

图5示出了实施根据本发明第五实施例的上行链路传输方法的系统配置示意图。

具体实施方式

下面，结合附图来详细描述本发明的实施例。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明的示例。需要指出的是，示意图仅示出了与现有系统的区别，而省略了常规结构或构造，以免导致对本发明的理解不清楚。

在LTE-A中，中继被用作一种增强技术，用于实现基站和用户设备之间的业务/信令转发，以实现更好的覆盖率和吞吐量的增加。

在引入中继节点的概念时，Un接口上的上行链路传输方法的一种直观方法是重新使用现有的Uu接口的SR和BSR过程。

图2示出了根据本发明第一实施例的上行链路传输方法的示意图。在根据本发明第一实施例的上行链路传输方法中，在Un接口上采用现有的SR和BSR过程(下面将该上行链路传输方法称为顺序SR和顺序BSR传输方法)。

首先，在步骤S201，用户设备触发SR过程，向中继节点发送调度请求。在步骤S202，中继节点向用户设备反馈上行链路调度授予消息。然后，用户设备在步骤S203向中继节点发送BSR消息。在步骤S204，中继节点根据从用户设备接收到的BSR消息，分配上行链路资源，并向用户设备反馈上行链路调度授予消息。接收到上行链路调度授予消息的用户设备在步骤S205处向中继节点发送上行链路数据。这是现有的Uu接口上的SR和BSR过程。

当中继节点从用户设备接收到要传输给基站的上行链路数据，并且数据所属逻辑信道的优先级比其它可用数据的优先级更高时，或者在没有其它数据要传输的情况下，中继节点将触发常规BSR过程。一旦触发了常规BSR，而中继节点没有上行链路资源，则触发SR过程以请求上行链路资源。

因此，在步骤S206，中继节点向基站发送调度请求。在步骤S207，基站向中继节点反馈上行链路调度授予消息。然后，中继节点在步骤S208向基站发送BSR消息。在步骤S209，基站根据从中继节点接收到的BSR消息，分配上行链路资源，并向中继节点反馈上行链路调度授予消息。接收到上行链路调度授予消息的中继节点在步骤S210处向基站发送上行链路数据。

因此，可以很容易地将该方案引入规范。

在根据本发明第一实施例的上行链路传输方法中，从用户设备到基站的上行链路数据由于首先需要在Un接口上请求上行链路资源而推迟。在考虑上行链路调度授予消息的子帧间隔的情况下，该延迟可能会进一步增加。

因此，为了减少延迟并提高资源效率，可以对Un接口上的SR和BSR过程进行一些改进。

根据本发明第一实施例的上行链路传输方法所引起的延迟来自多个方面。首先，仅在用户发备的上行链路数据实际到达中继节点处时，才触发SR过程。其次，发送到基站的BSR消息仅指示当时在中继节点的上行链路缓存器中的数据量，而在中继节点向基站发送BSR消息之后到中继节点向基站发送上行链路数据之间，有可能有新的用户设备上行链路数据到达中继节点。此外，中继节点总是通过SR和BSR过程来请求上行链路资源，而实际上，根据当前中继节点的负荷状态，可以使用一些适配机制。

图3示出了根据本发明第二实施例的上行链路传输方法的示意图。

根据本发明第二实施例的上行链路传输方法与根据第一实施例的上行链路传输方法的不同在于中继节点的SR过程和BSR过程的触发时间。在根据本发明第一实施例的上行链路传输方法中，在中继节点从其所服务的用户设备接收到调度清求时，中继节点将在没有可用的上行链路资源时立即触发SR过程。当SR周期到达时，向基站发送调度请求以请求上行链路资源。同样地，在根据本发明第二实施例的上行链路传输方法中，在中继节点从其所服务的用户设备接收到BSR消息时，中继节点将产生BSR消息并立即触发到基站的BSR过程。

如图3所示，根据本发明第二实施例的上行链路传输方法中，用户设备在步骤S301触发SR过程，向中继节点发送调度请求。接收到调度请求的中继节点将在步骤S302触发SR过程，向基站发送调度请求。然后，在步骤S303处，中继节点向用户发备反馈上行链路调度授予消息。在步骤S304处，基站向中继节点反馈上行链路调度授予消息。在步骤S305处，用户设备向中继节点发送BSR消息。

此后可以采用根据本发明第一实施例的步骤S206-S210。

在根据本发明第二实施例的上行链路传输方法中，为了进一步减小延迟，在中继节点从其所服务的用户设备接收到BSR消息时，中继节点将立即触发BSR过程，向基站发送BSR消息。

因此，在步骤S306处，中继节点产生要发送到基站的BSR消息。此时，中继节点不仅考虑其自身的上行链路缓存器中的数据量，还要考虑用户设备将发送来的数据量。然后，在步骤S307处，中继节点触发常规的BSR过程，将所产生的BSR消息发送到基站。

用户设备将在步骤S308处从中继节点接收到上行链路调度授予消息，并在步骤S3I0处向中继节点发送上行链路数据。

中继节点在步骤S309处从基站接收到上行链路调度授予消息之后，将在步骤S311处向基站发送上行链路数据。

因此，与根据本发明第一实施例的上行链路传输方法中用户设备处的SR和BSR过程与中继节点的SR和BSR过程是顺序执行的不同，在根据本发明第二实施例的上行链路传输方法中，用户设备处的SR过程和BSR过程与中继节点的SR过程和BSR过程是交错的(即同时采用了增强SR传输方法和增强BSR传输方法)。在根据本发明第二实施例的上行链路传输方法中，在中继节点在接收到用户设备的上行链路数据时，可以立即将上行链路数据快速地传送给基站，而不需等待漫长的SR过程和BSR过程。

图3示出的是根据本发明第二实施例的上行链路传输方法的一个示例。根据本发明第二实施例的上行链路传输方法不一定必须满足上述S301-S311的步骤顺序。例如，S302甚至可在S303或S305之后才触发，S307也有可能在S308之后才触发。这可由中继节点进行配置。

图4示出了根据本发明第三实施例的上行链路传输方法的示意图。

根据本发明第三实施例的上行链路传输方法与根据本发明第二实施例的上行链路传输方法的不同在于省略了中继节点的SR和BSR过程。

与根据本发明第一和第二实施例的上行链路传输方法中中继节点通过SR过程和BSR过程来请求上行链路资源不同，在根据本发明第三实施例的上行链路传输方法中，基站采用预分配机制向中继节点分配上行链路资源。中继节点以所分配的资源，向基站发送上行链路数据。(下面将根据本发明第三实施例的上行链路传输方法称为预分配资源传输方法)

如图4所示，根据本发明第三实施例的上行链路传输方法的步骤S401、S402、S404、S405、S406、S407、S408分别与根据本发明第二实施例的上行链路传输方法的步骤S301、S303、S305、S306、S308、S310、S311相同。

代替中继节点的SR过程和BSR过程，即步骤S302、S304和S309，在步骤S403处，基站采用预分配机制向中继节点分配上行链路资源。即，针对未使用的上行链路资源，基站向中继节点发送上行链路调度授予消息，以通知其可使用的上行链路调度资源。

因此，中继节点在不需要预先发送调度请求SR和BSR消息的情况下，利用预分配的上行链路资源，就可以发送上行链路数据。

然而，当中继节点没有数据要发送时，中继节点将利用填充(padding)BSR消息进行应答，而这将增加上行链路干扰并降低资源使用率。因此，可以在中继节点处于高业务负荷的情况下采用预分配资源传输方法。

需要注意，当中继节点要发送的数据的优先级较高或诸如所分配的上行链路资源不足等的其它一些情况下，中继节点也可以产生BSR消息，并触发BSR过程，在所分配的资源上向基站发送BSR消息，以请求上行链路资源。这里，中继节点产生的BSR消息也可考虑到用户设备即将发送到中继节点的数据量。此时，可以采用上述增强BSR方法。

根据本发明第三实施例的上行链路传输方法由于省略了SR过程(甚至可能省略了BSR过程)，减少了系统延迟。

根据本发明第四实施例的上行链路传输方法与根据本发明第三实施例的上行链路传输方法的不同在于上行链路资源的获取方式。

在根据本发明第四实施例的上行链路传输方法中，基站向多个中继节点通知未使用的上行链路资源。中继节点采用基于竞争的上行链路传输方法，直接在未使用的资源上传输上行链路数据。(下面将根据本发明第四实施例的上行链路传输方法称为基于竞争的传输方法)这不需要Un接口上的SR过程，因此可以进一步减少延迟和信令开销。与根据本发明第三实施例的上行链路传输方法相同，在根据本发明第四实施例的上行链路传输方法中，中继节点也可以在需要时触发BSR过程，在所分配的资源上向基站发送BSR消息，以请求上行链路资源。此时，同样可以采用上述增强BSR方法。

然而，基于竞争的上行链路传输方法的上要缺点在于由于数据的冲突而导致误码率上升。因此，根据本发明第四实施例的上行链路传输方法局限于低业务负荷的情况，在低业务负荷的情况下，中继节点仅产生有限量的业务。此外，一旦高优先级且延迟要求严格的业务到达中继节点而中继节点没有上行链路资源可用，则可以使用基于竞争的上行链路传输方法。

根据本发明第一至第四实施例的上行链路传输方法仅仅是在部署有中继节点的系统中可以采用的上行链路传输方法的示例。还可以设计出其它运行环境下的其它方法。

重要的是，基站可以根据中继节点的上行链路业务统计参数，动态地选择不同的上行链路传输方法来实现良好的延迟性能和高资源使用率。

例如，中继节点的上行链路业务统计参数可以是业务量的大小、优先级等参数。

例如，基站可以配置如下：

在中继节点处于相对较重负荷的情况下，使用预分配资源传输方法；

在中继节点的负荷相对较轻的情况下，使用增强SR传输方法和/或增强BSR传输方法；

在中继节点处于负荷更轻并且接收到具有严格延迟要求的高优先级数据的情况下，使用基于竞争的传输方法。

如图5所示，在部署有中继节点的系统中，基站10包括传输方法选择单元1()1、调度单元102和选择结果通知单元103。相应地，中继节点20包括选择结果接收单元201和上行链路传输单元202。

传输方法选择单元101根据中继节点的上行链路业务统计参数，选择适当的上行链路传输方法。可以根据情况，预先给基站配置/存储候选上行链路传输方法集合。传输方法选择单元101在候选上行链路传输方法集合中选择上行链路传输方法。

然后，传输方法选择单元101将选择结果告知调度单元102和选择结果通知单元103。

选择结果通知单元103则将基站的选择发送给中继节点20的选择结果接收单元201。例如，可以在上行链路调度授予消息的标识字段中设置标记，以将选择结果告知中继节点。

然后，在基站10的调度单元102和中继节点20的上行链路传输单元202之间，按照所选的上行链路传输方法，进行上行链路数据传输。如上所述，上行链路传输单元202可按照上述第一实施例至第四实施例，进行上行链路数据传输。当然，中继节点20还包括缓存器(未示出)，用于缓存上行链路数据。当所选的上行链路传输方法是根据第二实施例的上行链路传输方法时，上行链路传输单元202将根据缓存器中的数据量以及从用户设备接收到的BSR消息，产生要发送到基站的BSR消息，并将产生的BSR消息发送给基站。

此时，传输方法选择单元101可持续地监控中继节点的上行链路业务统计参数，并根据需要重新选择上行链路传输方法。

尽管以上描述涉及多个单元，但是通过将一个单元划分为多个单元或将多个单元组合为一个单元，只要其仍能执行相应的功能，也可以实现本发明。

本领域技术人员应该很容易认识到，可以通过编程计算机实现上述方法的不同步骤。在此，一些实施方式同样包括机器可读或计算机可读的程序存储设备(如，数字数据存储介质)以及编码机器可执行或计算机可执行的程序指令，其中，该指令执行上述方法的一些或全部步骤。例如，程序存储设备可以是数字存储器、磁存储介质(如磁盘和磁带)、硬件或光可读数字数据存储介质。实施方式同样包括执行上述方法的所述步骤的编程计算机。

描述和附图仅示出本发明的原理。因此应该意识到，本领域技术人员能够建议不同的结构，虽然这些不同的结构未在此处明确描述或示出，但体现了本发明的原理并包括在其精神和范围之内。此外，所有此处提到的示例明确地主要只用于教学目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人所贡献的促进本领域的构思，并应被解释为不是对这些特定提到的示例和条件的限制。此外，此处所有提到本发明的原则、方面和实施方式的陈述及其特定的示例包含其等同物在内。

上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种上行链路传输方法，其中在单个频带内对中继节点到基站的链路和用户设备到中继节点的链路进行时分复用，包括步骤：

根据中继节点的上行链路业务统计参数，在候选上行链路传输方法集合中选择一种上行链路传输方法，其中所述候选上行链路传输方法集合包括以下方法中的至少一种：基于调度请求的传输方法；预分配资源传输方法；以及基于竞争的传输方法；

向中继节点通知所选上行链路传输方法；以及

中继节点按照所选上行链路传输方法，进行上行链路传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

如果所选上行链路传输方法是预分配资源传输方法，则中继节点在预分配的资源上进行上行链路传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

如果所选上行链路传输方法是基于竞争的传输方法，则中继节点基于竞争机制，在预分配的竞争资源上进行上行链路传输。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，

如果所选上行链路传输方法是基于调度请求的方法，则中继节点在接收到用户设备的上行链路数据或上行链路调度请求时，向基站发送上行链路调度请求，以请求分配上行链路资源；以及中继节点在分配的上行链路资源上传输上行链路数据。

5.根据权利要求4所述的方法，在中继节点向基站发送上行链路调度请求的步骤之后，进一步包括：

中继节点基于缓存器中的数据量，产生缓存器状态报告消息，并将产生的缓存器状态报告消息发送到基站。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

中继节点在从用户设备接收到缓存器状态报告消息时，根据缓存器中的数据量和接收到的缓存器状态报告消息，产生要发送到基站的缓存器状态报告消息，并将产生的缓存器状态报告消息发送到基站。

7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其中，利用上行链路调度授予消息，向中继节点通知所选上行链路传输方法。

8.一种基站，其中在单个频带内对中继节点到基站的链路和用户设备到中继节点的链路进行时分复用，包括：

传输方法选择单元，用于根据中继节点的上行链路业务统计参数，在候选上行链路传输方法集合中选择一种上行链路传输方法，其中，所述候选上行链路传输方法集合包括以下方法中的至少一种：基于调度请求的传输方法；预分配资源传输方法；以及基于竞争的传输方法；以及

选择结果通知单元，用于向中继节点通知所选上行链路传输方法。

9.一种中继节点，其中在单个频带内对中继节点到基站的链路和用户设备到中继节点的链路进行时分复用，包括：

接收单元，用于接收指示上行链路传输方法的消息，其中所述上行链路传输方法是根据所述中继节点的上行链路业务统计参数在候选上行链路传输方法集合中选择的，所述候选上行链路传输方法集合包括以下方法中的至少一种：基于调度请求的传输方法；预分配资源传输方法；以及基于竞争的传输方法；以及

上行链路传输单元，用于根据接收的消息所指示的上行链路传输方法，进行上行链路传输。

10.根据权利要求9所述的中继节点，其中，

如果接收的消息指示了预分配资源传输方法，则上行链路传输单元在预分配的资源上进行上行链路传输。

11.根据权利要求9所述的中继节点，其中，

如果接收的消息指示了基于竞争的传输方法，则上行链路传输单元基于竞争机制，在预分配的竞争资源上进行上行链路传输。

12.根据权利要求9所述的中继节点，其中，如果接收的消息指示了基于调度请求的方法，则上行链路传输单元在接收到用户设备的上行链路数据或上行链路调度请求时，向基站发送上行链路调度请求，以请求分配上行链路资源；以及在分配的上行链路资源上传输上行链路数据。

13.根据权利要求12所述的中继节点，其中，上行链路传输单元还基于缓存器中的数据量，产生缓存器状态报告消息，并将产生的缓存器状态报告消息发送到基站。

14.根据权利要求13所述的中继节点，其中，上行链路传输单元在从用户设备接收到缓存器状态报告消息时，根据缓存器中的数据量和接收到的缓存器状态报告消息，产生要发送到基站的缓存器状态报告消息，并将产生的缓存器状态报告消息发送到基站。