CN104507173B - 一种面向3g/4g移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法及装置 - Google Patents

一种面向3g/4g移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法及装置，该方法的步骤为：S1：判断用户设备的信道质量；S2：判断空闲PRB是否满足需求，为其分配所需的PRB；如系统中用户数未达到系统语音业务最大用户容量，通过降低系统中现有用户的语音编码速率，为其分配资源；计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；否则阻塞用户设备k的呼叫；S3：通话过程中上行信道质量的检测；在用户设备k通话过程中，实时监测其上行信道质量，若较低，则中断用户设备k的通话。该装置用来实施上述方法。本发明具有可提高系统的资源利用率、提高用户满意度和用户容量等优点。

Description

一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调 度方法及装置
技术领域
本发明主要涉及到移动通信领域，特指一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法及装置。
背景技术
第三代合作伙伴项目3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)与2005年开始启动长期演进LTE(Long Term Evolution)项目。相比于第三代移动通信系统，LTE最大的特点是纯分组交换网络，取消了第三代移动通信系统中的电路域，原有电路域的业务改为由LTE的分组域承载。
根据不同业务类型，LTE中的资源调度主要有动态调度和半持续调度两种调度算法。
(1)动态调度。
在LTE中，对于实时性要求不高的业务，通常采用动态调度的方式。LTE中取消了专用信道，所有业务数据均在共享信道中进行调度。动态调度方法的特点是：当用户设备UE(User Equipment)需要发送数据时，需要首先向eNB发送资源请求，eNB根据收到的资源调度请求和当前系统中的资源状况通过资源分配信令为UE动态的分配资源。动态调度的资源利用率较高，并且可以采用不同的动态调度算法，根据各个业务的不同优先级和当前系统的资源状况为各个业务动态的分配资源。但是，动态调度对于每个需要发送的数据都需要资源调度请求信令和资源调度信令，这会造成较大的信令开销。
(2)半持续调度。
对于语音等实时性要求较高的业务，LTE通常采用半持续调度的方式。语音数据包的尺寸较小，且总在频繁地发送，为了提高系统的资源利用率，要求相关的控制信令开销也必须很小。语音业务具有按照固定的周期输出分组数据的特点，所以数据的发送时间可以预先估计。当采用半持续调度的方式时，UE只需在发起语音呼叫请求时，向eNB申请无线资源，此后每隔固定的周期占用相同位置的时频资源块进行语音数据传输，直到语音激活期结束。而对于静默期和重传的数据则采用动态调度的方式。由于半持续调度对于激活期语音数据只需在UE发起呼叫时需要资源调度请求信令和资源调度信令，能够大大减少控制信令的开销，增大系统用户容量。
在LTE的语音业务中，UE的语音编码采用变速率语音编码技术，UE的语音编码速率能够根据UE当前的信道质量进行调整。当UE的信道质量较好时，语音编码速率较高，系统能为用户提高较好的语音质量；当UE信道质量较差时，语音编码速率较低，系统能够为用户提供还能接受的语音服务。
上述传统方式所存在的问题就在于：
1、虽然相对于动态调度，半持续调度能够很好地利用语音业务的特点，提高系统无线资源的利用率，但在当前的半持续调度方案中，只要系统有足够的空闲资源，就接受用户的呼叫请求，为其分配资源，在用户的通话过程中也没有对信道质量较差的用户进行限制。这种调度方式会导致信道质量较差的用户或在通话过程中信道质量恶化的用户，尤其是信道质量不能满足语音业务服务质量要求的用户占用太多的无线资源，从而降低系统的用户满意度和用户容量。
2、虽然变速率语音编码技术能够让用户在不同的信道条件下，充分利用系统的无线资源，但是UE的语音编码速率只是根据用户当前的信道质量进行调整，没有从整个系统的角度进行考虑。当系统处于高峰时段时，系统中信道质量较好的用户仍然以较高的语音编码速率占用较多的资源，而新发起的呼叫却因为系统中没有足够的资源而被阻塞，从而增大了系统的呼叫阻塞率，限制了系统的用户容量。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可提高系统的资源利用率、提高用户满意度和用户容量的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其步骤为：
S1：判断用户设备的信道质量；先测量用户设备k的上行信道质量；然后，判断该用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；如果是，则阻塞用户设备k的呼叫；只有当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，才为其分配PRB；
S2：判断空闲PRB是否满足需求，为用户设备k分配所需的PRB，以进行调度；如果系统中用户数未达到系统语音业务最大用户容量，则通过降低系统中现有用户的语音编码速率，为用户设备k分配资源；计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；否则就阻塞用户设备k的呼叫；
S3：通话过程中上行信道质量的检测；在用户设备k通话过程中，实时监测用户设备k的上行信道质量，若其上行信道质量低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
在所述步骤S1中，对用户设备k上行信道质量的判断是在演进型基站eNB处进行测量。
作为本发明的进一步改进：在步骤S1中，准入信道质量为其中为用户设备k的临界信道质量，即用户的通话恰好能满足语音业务的最低服务质量要求时的信道质量；Ck为用户设备k的用户等级，Ck越小表示用户等级越高；Ek为用户设备k的业务紧急程度，Ek越大紧急程度越高；Ak为修正因子。
作为本发明的进一步改进：在步骤S2中，用户设备k所需的PRB数其中ek为用户设备k数据传输的BLER，vk为用户k的语音编码速率，Fk为修正因子。
作为本发明的进一步改进：在所述步骤S2中，系统语音业务最大用户容量其中PRBsys为系统在一个半持续调度周期内的PRB数，为系统中用户设备的平均上行信道质量，为系统中用户设备的平均BLER，vmin为系统所用语音编码算法的最低编码速率，F为修正因子。
作为本发明的进一步改进：在所述步骤S2中，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率的方法为：求vk使得取得最大值，并且满足vmin≤vk≤vmax，其中vmax为系统所用语音编码算法的最高编码速率。
作为本发明的进一步改进：在所述步骤S3中还包括步骤S301：当用户设备k的上行信道质量低于其截断信道质量时，在中断用户设备k的通话之前设置一个缓冲时间，如果用户设备k的上行信道质量在缓冲时间k内一直低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
作为本发明的进一步改进：在所述步骤S2中，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率时，一次加入多个用户设备，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率；或者，将用户进行分组，只在组内计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率。
本发明进一步提供一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度装置，其包括：
第一单元，判断用户设备的信道质量；先测量用户设备k的上行信道质量；然后，判断该用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；如果是，则阻塞用户设备k的呼叫；只有当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，才为其分配PRB；
第二单元，判断空闲PRB是否满足需求，为用户设备k分配所需的PRB，以进行调度；如果系统中用户数未达到系统语音业务最大用户容量，则通过降低系统中现有用户的语音编码速率，为用户设备k分配资源；计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；否则就阻塞用户设备k的呼叫；
第三单元，通话过程中上行信道质量的检测；在用户设备k通话过程中，实时监测用户设备k的上行信道质量，若其上行信道质量低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
作为本发明的进一步改进：
所述第一单元为上行信道质量测量模块，用来测量用户设备k的上行信道质量，并将测量结果发送给准入模块、语音编码速率调整模块及截断模块；
所述第二单元包括PCB分配模块、准入模块和语音编码速率调整模块，所述准入模块用来计算用户设备k的准入信道质量，并利用测量的用户设备k的上行信道质量Hk，判断用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；所述语音编码速率调整模块用来计算用户设备k需要的PRB数并协同进行处理；所述PRB分配模块根据半持续调度的结果，为用户设备k分配所需的PRB。
所述第三单元包括截断模块，所述截断模块用来实时接收上行信道质量测量模块送来的上行信道质量测量值，实时判断用户设备用户设备k的上行信道质量测量值以中断或不中断用户设备k的通话。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明在半持续调度中对信道质量较差，不能满足语音业务服务质量要求的用户进行了限制，即：只有当用户的信道质量不低于其准入信道质量时，才接受用户的呼叫请求，为其分配资源，否则就阻塞用户的呼叫；在通话过程中，如果用户的信道质量严重恶化，在缓冲时间内持续低于其截断信道质量时，就中断用户的通话，从而避免了信道质量恶化的用户对上行资源的浪费，从而提高了系统的用户满意度和用户容量。
(2)本发明在系统中没有足够的空闲资源响应用户的呼叫时，如果系统中的用户数没有达到系统的最大用户容量，通过合理降低系统中现有用户的语音编码速率，减少他们占有的PRB，从而为新呼叫分配资源。这样，在系统中用户较少时，可以为用户提高较好的语音服务，当系统处于高峰时段，用户较多时，可以接纳更多地用户，为更多的用户提供还能接受的语音服务，从而极大地提高了系统的语音业务容量。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
图2是本发明装置在具体应用时的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其步骤为：
S1：判断用户设备的信道质量；
在接收到用户设备k的语音业务呼叫请求时，其中包含用户设备k的用户等级，业务紧急程度等信息。先测量用户设备k的上行信道质量，测量结果记为Hk；然后，判断该用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；如果是，则阻塞用户设备k的呼叫；只有当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，才根据系统中的资源状况，为其分配PRB；
S2：判断空闲PRB是否满足需求，为用户设备k分配所需的PRB，以进行调度；
当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，判断当前半持续调度周期内的空闲PRB是否满足用户设备k所需的PRB数(PRBk)。如果满足，则为用户设备k分配所需PRB；如果不满足，则判断系统中用户数是否达到系统语音业务最大用户容量Nmax。
如果系统中用户数未达到系统语音业务最大用户容量，则通过适当降低系统中现有用户的语音编码速率，减少他们占用的资源，为用户设备k分配资源；计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；否则就阻塞用户设备k的呼叫。
S3：通话过程中上行信道质量的检测；
在用户设备k通话过程中，实时监测用户设备k的上行信道质量，若其上行信道质量低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
即：用户设备k获得资源之后，开始正常通话，每隔固定的周期在相同的位置上占用资源。这一阶段中，通过实时接收通过测量得到的上行信道质量测量值Hk，并计算用户设备k的截断信道质量其中Bk为修正因子。然后，实时判断用户设备k的上行信道质量测量值Hk是否小于若则中断用户设备k的通话。
如果用户设备k的信道质量只是短时间内低于其截断信道质量，当时就立即中断用户设备k的通话会增大系统的强制中断率，所以在中断用户设备k的通话之前应该设置一个缓冲时间，如果用户设备k的信道质量在缓冲时间内持续低于其截断信道质量，就中断用户设备k的通话。
本实施例中，在步骤S1中，对用户设备k上行信道质量的判断是在演进型基站eNB处进行测量。
本实施例中，在步骤S1中，准入信道质量为其中为用户设备k的临界信道质量，即用户的通话恰好能满足语音业务的最低服务质量要求时的信道质量；Ck为用户设备k的用户等级，Ck越小表示用户等级越高；Ek为用户设备k的业务紧急程度，Ek越大紧急程度越高；Ak为修正因子。
本实施例中，在步骤S2中，用户设备k所需的PRB数其中ek为用户设备k数据传输的BLER，vk为用户k的语音编码速率，Fk为修正因子。
本实施例中，在步骤S2中，系统语音业务最大用户容量其中PRBsys为系统在一个半持续调度周期内的PRB数，为系统中用户设备的平均上行信道质量，为系统中用户设备的平均BLER，vmin为系统所用语音编码算法的最低编码速率，F为修正因子。
本实施例中，在步骤S2中，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率的方法为：求vk使得取得最大值，并且满足vmin≤vk≤vmax，其中vmax为系统所用语音编码算法的最高编码速率。将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；否则就阻塞用户设备k的呼叫。
本实施例中，在步骤S3中，截断信道质量其中Bk为修正因子。
本实施例中，在步骤S3中，还包括步骤S301：当用户设备k的上行信道质量低于其截断信道质量时，在中断用户设备k的通话之前设置一个缓冲时间，如果用户设备k的上行信道质量在缓冲时间k内一直低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
在计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率时，为了减少运算量，可以一次加入多个用户设备，也可以将用户进行分组，只在组内计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率。
例如，可以在步骤S2中，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率时，还可以根据实际需要包括步骤S201：一次加入多个用户设备，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率。
又例如，也可以在步骤S2中，计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率时，还可以根据实际需要包括步骤S202：将用户进行分组，只在组内计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率。
如图2所示，本发明进一步提供一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度装置，其包括：
第一单元，用来判断用户设备的信道质量；
即，在接收到用户设备k的语音业务呼叫请求时，其中包含用户设备k的用户等级，业务紧急程度等信息。先测量用户设备k的上行信道质量，测量结果记为Hk；然后，判断该用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；如果是，则阻塞用户设备k的呼叫；只有当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，才根据系统中的资源状况，为其分配PRB；
第二单元，用来判断空闲PRB是否满足需求，为用户设备k分配所需的PRB，以进行调度；
当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，判断当前半持续调度周期内的空闲PRB是否满足用户设备k所需的PRB数(PRBk)。如果满足，则为用户设备k分配所需PRB；如果不满足，则判断系统中用户数是否达到系统语音业务最大用户容量Nmax。
如果系统中用户数未达到系统语音业务最大用户容量，则通过适当降低系统中现有用户的语音编码速率，减少他们占用的资源，为用户设备k分配资源；计算加入新的用户设备后各个用户的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；否则就阻塞用户设备k的呼叫。
第三单元，用来完成在通话过程中的上行信道质量的检测；
在用户设备k通话过程中，实时监测用户设备k的上行信道质量，若其上行信道质量低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
在具体应用时，该装置的上述三个单元可以包括上行信道质量测量模块、PCB分配模块、准入模块、语音编码速率调整模块及截断模块，上行信道质量测量模块测量用户设备k的上行信道质量，并将测量结果发送给准入模块、语音编码速率调整模块及截断模块；准入模块用来计算用户设备k的准入信道质量，并利用测量的用户设备k的上行信道质量Hk，判断用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；语音编码速率调整模块用来计算用户设备k需要的PRB数并协同进行处理；截断模块用来实时接收上行信道质量测量模块送来的上行信道质量测量值，实时判断用户设备用户设备k的上行信道质量测量值以中断或不中断用户设备k的通话；PRB分配模块根据半持续调度的结果，为用户设备k分配所需的PRB。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，步骤为：
S1：判断用户设备的信道质量；先测量用户设备k的上行信道质量；然后，判断该用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；如果是，则阻塞用户设备k的呼叫；只有当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，才为其分配PRB；
S2：判断空闲PRB是否满足需求，如果满足，则为用户设备k分配所需的PRB，以进行调度；如果不满足，则判断系统中用户数是否达到系统语音业务最大用户容量，如果用户数未达到系统语音业务最大用户容量，则通过降低系统中用户设备的语音编码速率，为用户设备k分配资源；计算加入新的用户设备后用户设备的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；如果用户数达到系统语音业务最大用户容量，就阻塞用户设备k的呼叫；
S3：通话过程中上行信道质量的检测；在用户设备k通话过程中，实时监测用户设备k的上行信道质量，若其上行信道质量低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
2.根据权利要求1所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，在所述步骤S1中，对用户设备k上行信道质量的判断是在演进型基站eNB处进行测量。
3.根据权利要求2所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，在步骤S1中，准入信道质量为，其中为用户设备k的临界信道质量，即用户的通话恰好能满足语音业务的最低服务质量要求时的信道质量；C k 为用户设备k的用户等级，C k 越小表示用户等级越高；E k 为用户设备k的业务紧急程度，E k 越大紧急程度越高；A k 为修正因子。
4.根据权利要求1或2或3所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，在步骤S2中，用户设备k所需的PRB数，其中e k 为用户设备k数据传输的BLER，v k 为用户设备k的语音编码速率，F k 为修正因子；测量用户设备k的上行信道质量，测量结果记为H k 。
5.根据权利要求4所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，在所述步骤S2中，系统语音业务最大用户容量，其中PRB sys为系统在一个半持续调度周期内的PRB数，为系统中用户设备的平均上行信道质量，为系统中用户设备的平均BLER，v min 为系统所用语音编码算法的最低编码速率，F为修正因子。
6.根据权利要求1或2或3所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，在所述步骤S3中还包括步骤S301：当用户设备k的上行信道质量低于其截断信道质量时，在中断用户设备k的通话之前设置一个缓冲时间，如果用户设备k的上行信道质量在缓冲时间k内一直低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
7.根据权利要求6所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度方法，其特征在于，在所述步骤S2中，计算加入新的用户设备后各个用户设备的语音编码速率时，一次加入多个用户设备，计算加入新的用户设备后各个用户设备的语音编码速率；或者，将用户设备进行分组，只在组内计算加入新的用户设备后各个用户设备的语音编码速率。
8.一种面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度装置，其特征在于，包括：
第一单元，判断用户设备的信道质量；先测量用户设备k的上行信道质量；然后，判断该用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；如果是，则阻塞用户设备k的呼叫；只有当用户设备k的上行信道质量不低于其准入信道质量时，才为其分配PRB；
第二单元，判断空闲PRB是否满足需求，如果满足，则为用户设备k分配所需的PRB，以进行调度；如果不满足，则判断系统中用户数是否达到系统语音业务最大用户容量，如果系统中用户设备数未达到系统语音业务最大用户设备容量，则通过降低系统中现有用户设备的语音编码速率，为用户设备k分配资源；计算加入新的用户设备后各个用户设备的语音编码速率，并将调整后的语音编码速率发送给各个用户设备；如果系统中用户数达到系统语音业务最大用户容量，就阻塞用户设备k的呼叫；
第三单元，通话过程中上行信道质量的检测；在用户设备k通话过程中，实时监测用户设备k的上行信道质量，若其上行信道质量低于其截断信道质量，则中断用户设备k的通话。
9.根据权利要求8所述的面向3G/4G移动通信网络的语音业务上行资源半持续调度装置，其特征在于：
所述第一单元为上行信道质量测量模块，用来测量用户设备k的上行信道质量，并将测量结果发送给准入模块、语音编码速率调整模块及截断模块；
所述第二单元包括PRB分配模块、准入模块和语音编码速率调整模块，所述准入模块用来计算用户设备k的准入信道质量，并利用测量的用户设备k的上行信道质量，判断用户设备k的上行信道质量是否低于其准入信道质量；所述语音编码速率调整模块用来计算用户设备k需要的PRB数并协同进行处理；所述PRB分配模块根据半持续调度的结果，为用户设备k分配所需的PRB；
所述第三单元包括截断模块，所述截断模块用来实时接收上行信道质量测量模块送来的上行信道质量测量值，实时判断用户设备k的上行信道质量测量值以中断或不中断用户设备k的通话。
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