CN105517003B - 一种载波聚合系统中的负载评估方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种载波聚合系统中的负载评估方法，计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率，进而基于该目标保证速率计算负载评估量。该方案对于载波聚合系统提供了可行的负载评估方法，解决负载评估时目标保证速率无法确定的问题，尽量最大化保证系统负载评估的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种载波聚合系统中的负载评估方法。
背景技术
长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统支持的最大传输带宽为20MHz。为向移动用户提供更高的数据速率，高级长期演进系统(Long Term Evolution Advance,LTE-A)提出了载波聚合技术(Carrier Aggregation,CA),其目的是为具有相应能力的用户设备(User Equipment,UE)提供更大带宽，提高用户设备的峰值速率。CA将两个或者更多的分量载波(Component Carriers,CC)聚合起来支持大于20MHz,最大不超过100MHz的传输带宽。采用载波聚合技术的LTE-A系统是一种多载波系统。
CC包括上行载波和下行载波，一个上行载波和一个下行载波通过某种对应关系关联到一起就构成了一个小区(Cell)，所以载波聚合也被称为小区聚合(CellAggregation)。将分量载波划分为主分量载波(Primary CC，PCC)和辅分量载波(SecondaryCC，SCC)以便于对分量载波进行管理。下行PCC的作用包括建立无线资源控制(RRC)信令连接、非接入层(Non-Access Stratum，NAS)移动性和作为安全性参数的输入等；上行PCC用于发送物理层的控制信息。下行PCC和上行PCC关联到一起构成了主小区(Primary Cell，PCell)，下行SCC和可选的上行SCC关联到一起构成了辅小区(Secondary Cell，SCell)。
引入载波聚合技术后，基站(evolved NodeB,eNB)可以为UE配置至多5个小区。UE在一个小区上建立了业务后，因UE业务流量增加或者基于基站的无线资源管理(RadioResource Management,RRM)需求，基站可以通过无线资源控制(Radio Resource Control,RRC)信令为UE增加新的小区配置，所述RRC信令具体包括配置新增小区的上、下行载波相关的配置信息；相反的，因UE业务流量减少、或者当前配置给UE的小区信号质量变差、或者基于基站的RRM管理，基站可以通过RRC信令删除已经配置给UE的小区，所述RRC信令具体包括所删除小区的上、下行载波的配置信息。以上增加、删除小区配置的过程可以同时发生。
在通过RRC信令为UE配置多个小区后，UE工作在多个载波上，UE需要使用带宽超过20MHz的无线电收发设备或者使用多个无线电收发设备，将大大增加UE的电池耗电量。考虑业务的突发特点，虽然UE所能达到的最高速率最多可能使用多至5个载波带宽，但是在突发间隙，UE的实际业务流量很少或者接近于零，此时如果UE还继续在多个载波上接收/发送数据，将会导致较高的功率开销。
为了延长UE的工作时间，可以关闭不必要开启的无线电收发设备，减少不必要的电池消耗。为实现这一目的，在增加/减少小区载波配置的技术方案的基础上，引入载波激活/去激活机制。一个小区中的下行载波和上行载波可以独立激活/去激活。基站通过显式媒体接入控制(Medium Access Control,MAC)命令通知或通过约定的隐式规则激活/去激活辅载波，为了保证通信的连续性，主载波一旦配置即激活，激活/去激活机制只针对辅载波执行。UE只在激活的下行载波上进行数据接收，如物理下行控制信道(PhysicalDownlink Control Channel,PDCCH)的监听；在去激活的下行载波上，UE既不监听PDCCH信道，也不接收物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)上的数据，从而达到省电的目的。UE只在激活的上行载波上发送数据；在去激活的上行载波上，UE停止发送上行数据，包括停止发送上行参考信号(Sounding Reference Symbols,SRS)，停止在物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)上发送数据，停止在物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)上发送数据等。
在实际应用中，在不同小区(载波)之间可能出现不平衡的负载分布状态，导致一些小区出现过载的情况，并影响到服务质量；而另一些小区UE数量较少使得无线资源得不到充分利用。因此，可通过负载评估来得到小区的负载情况，之后采用各种均衡技术来平衡小区之间的负载，以提升资源利用率和系统容量。
在Release8/9LTE系统中，负载评估常用策略采用周期性统计的用户传输效率与目标保证速率比较得到小区的负载评估情况。在载波聚合系统中，LTE-A UE可以配置多个CC用于数据传输，各个CC进行负载评估时使用的目标保证速率的确定方法不能按照原来单个CC的用户目标保证速率，现有负载评估已不能适用。
发明内容
本申请提供了一种载波聚合系统中的负载评估方法，可解决负载评估时目标保证速率无法确定的问题，提高负载评估的准确性。
本申请公开了一种载波聚合系统中的负载评估方法，包括：
A、按照负载评估周期T，媒体接入控制层将在负载评估周期T内各个载波各个用户总的物理资源块PRB开销、在负载评估周期T内各个载波上各个用户的各个业务的当前空口平均速率、在负载评估周期T内各个用户的各个业务正确传输的比特数信息上报给无线资源管理中的负载评估模块；
B、负载评估模块将上报的各个载波上的空口平均速率按照用户及业务归类，得到同一个用户的同一个业务在不同载波上传输的空口平均速率；
C、计算各个用户的各个业务在各个载波上的目标保证速率，其中包括：计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率；
D、根据负载评估周期T内统计的各个载波各个用户的总的PRB开销、各用户各业务正确传输的比特数，计算得到在负载评估周期T内各个用户在各个载波上的用户传输效率及在各个载波上各个用户各个业务的吞吐量；
E、计算各个载波的负载评估量，其中包括：将载波n上业务j的负载评估周期T内的吞吐量X和该载波n上该业务j的目标保证速率Y进行比较，若X≤Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝X/用户传输效率；若X大于Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝Y/用户传输效率；遍历该载波n上各个用户的各个业务，将该载波n上各个用户各个业务的负载评估量累加得到该载波n的负载评估量。
较佳地，步骤A之前，进一步包括：
按照平均速率统计周期T_QoS，在媒体接入控制层统计各个载波中各个用户的各个业务的空口平均速率；负载评估周期T为平均速率统计周期T_QoS的整数倍。
较佳地，根据已知的上一个平均速率统计周期T_QoS-1内用户i在载波n上业务j的空口平均速率V_CC_UE(T_QoS-1)，当前平均速率统计周期T_QoS内所述用户i在所述载波n上所述业务j的累计正确传输的数据量Δbit_received(T_QoS)，利用如下公式计算用户i在载波n上业务j在当前平均速率统计周期T_QoS的空口平均速率V_CC_UE(T_QoS)：
其中，Tc为平滑滤波器过滤因子。
较佳地，平滑滤波器过滤因子Tc的取值范围是(0,1)，推荐值为0.01。
较佳地，若业务j为保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为服务质量定义的保证比特速率；若业务j为非保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为根据不同的服务质量定义的最低满意速率。
较佳地，步骤D中计算在负载评估周期T内载波n上用户i的业务j的吞吐量为：
Throughouti,j,n＝Trans_Bit_Num_Uli,j,n/(T/1000)；
其中Trans_Bit_Num_Uli,j,n为负载评估周期T内载波n用户i业务j正确传输的比特数，T的单位为毫秒。
较佳地，步骤D中计算载波n上用户i的用户传输效率为：
其中Used_Prb_Num_Uli,n为载波n用户i的负载评估周期T内总的PRB开销、Seff_ul是单位时间1秒内的下行调度子帧个数；表示对载波n上用户i的所有GBR业务和NonGBR业务的吞吐量求和。
本申请实施例提供一种负载评估模块，所述负载评估模块位于无线资源管理实体中，包括：
接收单元，用于接收媒体接入控制层按照负载评估周期T上报的信息，所述信息包括在负载评估周期T内各个载波各个用户总的物理资源块PRB开销、在负载评估周期T内各用户各业务的当前空口平均速率、在负载评估周期T内各用户各业务正确传输的比特数信息；
归类单元，用于对接收单元所接收的各个载波上的空口平均速率按照用户及业务归类，得到同一个用户的同一个业务在不同载波上传输的空口平均速率；
目标保证速率计算单元，用于计算各个用户的各个业务在各个载波上的目标保证速率，其中包括：计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率；
传输效率及吞吐量计算单元，用于根据负载评估周期T内统计的各个载波各个用户的总的PRB开销、各用户各业务正确传输的比特数，计算得到各个用户的用户传输效率及各个用户各个业务的负载评估周期T内的吞吐量；
负载评估量计算单元，用于计算各个载波的负载评估量，其中包括：将载波n上业务j的负载评估周期T内的吞吐量X和该载波n上该业务j的目标保证速率Y进行比较，若X≤Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝X/用户传输效率；若X大于Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝Y/用户传输效率；遍历该载波n上各个用户的各个业务，将该载波n上各个用户各个业务的负载评估量累加得到该载波n的负载评估量。
较佳地，若业务j为保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为服务质量定义的保证比特速率；若业务j为非保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为根据不同的服务质量定义的最低满意速率。
较佳地，传输效率及吞吐量计算单元根据如下公式计算在负载评估周期T内载波n上用户i的业务j的吞吐量：
Throughouti,j,n＝Trans_Bit_Num_Uli,j,n/(T/1000)；
其中Trans_Bit_Num_Uli,j,n为负载评估周期T内载波n用户i业务j正确传输的比特数，T的单位为毫秒。
较佳地，传输效率及吞吐量计算单元根据如下公式计算载波n上用户i的用户传输效率：
其中Used_Prb_Num_Uli,n为载波n用户i的负载评估周期T内总的PRB开销、Seff_ul是单位时间1秒内的下行调度子帧个数；表示对载波n上用户i的所有保证比特速率业务和非保证比特速率业务的吞吐量求和。
从以上技术方案可以看出，计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率，进而基于该目标保证速率计算负载评估量。该方案对于载波聚合系统提供了可行的负载评估方法，解决负载评估时目标保证速率无法确定的问题，尽量最大化保证系统负载评估的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的载波聚合系统中的负载评估方法流程示意图；
具体实施方式
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
本申请提供了一种载波聚合系统中的负载评估方法，其设计思想是根据用户设备在不同激活载波上的空口平均速率确定负载评估的目标速率。
本申请实施例提供的一种载波聚合系统中的负载评估方法流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤101：按照平均速率统计周期T_QoS(单位：ms)，在媒体接入控制(MAC)层统计各个载波中各个用户的各个业务的空口平均速率。
为便于理解，本申请另一实施例给出一种估计空口平均速率的方法，该方法仅作示例，并不用以限制本申请方案。该估计空口平均速率的方法包括：
根据已知的上一个平均速率统计周期T_QoS-1内用户i在载波n上指定业务的空口平均速率V_CC_UE(T_QoS-1)，当前平均速率统计周期T_QoS内所述用户i在所述载波n上所述指定业务的累计正确传输的数据量Δbit_received(T_QoS)，利用公式(1)计算所述用户i在载波n上指定业务在当前平均速率统计周期T_QoS的空口平均速率V_CC_UE(T_QoS)：
其中，Tc平滑滤波器过滤因子，取值范围(0,1)，推荐值0.01。
步骤102：按照负载评估周期T，MAC层将各个载波各个用户的负载评估周期T内总的物理资源块PRB开销、各用户各业务的当前空口平均速率、各用户负载评估周期T内正确传输的比特数信息上报给无线资源管理(RRM)中的负载评估模块。
较佳地，所述负载评估周期T为平均速率统计周期T_QoS的整数倍，即T＝N*T_QoS(单位：ms)。
步骤103：负载评估模块将上报的各个载波上的空口平均速率按照用户及业务归类，得到同一个用户的同一个业务在不同载波上传输的空口平均速率(V_CC_UE)；
步骤104：计算当前用户的当前业务在当前载波上的空口平均速率占当前业务在当前用户的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以当前业务的总目标保证速率得到当前用户的当前业务在当前载波上的目标保证速率。
对于用户的各个业务，业务的总目标保证速率为：
若该业务类型为保证比特速率(GBR)业务，其总目标保证速率为服务质量(QoS)定义的GBR；若该业务类型为非保证比特速率(non-GBR)业务，其总目标保证速率为根据不同的QoS定义的最低满意速率(SBR)。
对于用户i来说，有N个激活载波。若用户i的业务j的是GBR业务，其总目标速率为GBRi,j，业务j在激活载波n上的空口平均速率为V_CC_UEi,j,n，则激活载波n对应的目标保证速率为：
若业务j的是Non-GBR业务，其总目标速率为SBRi,j，该业务在激活载波n上的空口平均速率为V_CC_UEi,j,n，则激活载波n对应的目标保证速率为：
步骤105：对各个用户的各个业务进行负载评估，计算方法为：将用户负载评估周期T的吞吐量与其目标保证速率进行比较，若负载评估周期T的吞吐量≤业务目标保证速率，则该业务负载＝该负载评估周期T的吞吐量/用户传输效率；若业务实际吞吐量＞业务最低保障速率，则该业务负载＝该业务目标保证速率/用户传输效率。
具体的，对于用户i来说，有N个激活载波。若用户i的业务j的是GBR业务，其载波n的目标保证速率为GBR_UL_CCi,j,n，若用户i的业务j的是Non_GBR业务，其载波n的目标保证速率为SBR_UL_CCi,j,n，则业务的上行评估负载Load_Uli,j,n的计算过程为(下行相同)：
载波n上用户i业务j在负载评估周期T的吞吐量为：
Throughouti,j,n＝Trans_Bit_Num_Uli,j,n/(T/1000)， (4)
其中Trans_Bit_Num_Uli,j,n为载波n用户i业务j在负载评估周期T内正确传输的比特数，T的单位为毫秒。
载波n上用户i的用户传输效率为：
其中Used_Prb_Num_Uli,n为载波n用户i的周期T内总的PRB开销、Seff_ul是单位时间(1s)内的下行调度子帧个数，表示对载波n上用户i的所有GBR业务和NonGBR业务的吞吐量求和。
如果Throughouti,j,n≤GBR_UL_CCn(GBR业务)或SBR_UL_CCn(non-GBR业务)，则
否则
或
步骤106：将任一载波的各个用户各个业务的负载量加起来就得到了该载波的负载：
本申请实施例还提供了一种负载评估模块，所述负载评估模块位于无线资源管理实体中，包括：
接收单元，用于接收媒体接入控制层按照负载评估周期T上报的信息，所述信息包括在负载评估周期T内各个载波各个用户总的物理资源块PRB开销、在负载评估周期T内各用户各业务的当前空口平均速率、在负载评估周期T内各用户各业务正确传输的比特数信息；
归类单元，用于对接收单元所接收的各个载波上的空口平均速率按照用户及业务归类，得到同一个用户的同一个业务在不同载波上传输的空口平均速率；
目标保证速率计算单元，用于计算各个用户的各个业务在各个载波上的目标保证速率，其中包括：计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率；
传输效率及吞吐量计算单元，用于根据负载评估周期T内统计的各个载波各个用户的总的PRB开销、各用户各业务正确传输的比特数，计算得到各个用户的用户传输效率及各个用户各个业务的负载评估周期T内的吞吐量；
负载评估量计算单元，用于计算各个载波的负载评估量，其中包括：将载波n上业务j的负载评估周期T内的吞吐量X和该载波n上该业务j的目标保证速率Y进行比较，若X≤Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝X/用户传输效率；若X大于Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝Y/用户传输效率；遍历该载波n上各个用户的各个业务，将该载波n上各个用户各个业务的负载评估量累加得到该载波n的负载评估量。
较佳地，若业务j为保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为服务质量定义的保证比特速率；若业务j为非保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为根据不同的服务质量定义的最低满意速率。
较佳地，传输效率及吞吐量计算单元根据公式(4)计算在负载评估周期T内载波n上用户i的业务j的吞吐量。
较佳地，传输效率及吞吐量计算单元根据公式(5)计算载波n上用户i的用户传输效率。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种载波聚合系统中的负载评估方法，其特征在于，包括：
A、按照负载评估周期T，媒体接入控制层将在负载评估周期T内各个载波各个用户总的物理资源块PRB开销、在负载评估周期T内各个载波上各个用户的各个业务的当前空口平均速率、在负载评估周期T内各个用户的各个业务正确传输的比特数信息上报给无线资源管理中的负载评估模块；
B、负载评估模块将上报的各个载波上的空口平均速率按照用户及业务归类，得到同一个用户的同一个业务在不同载波上传输的空口平均速率；
C、计算各个用户的各个业务在各个载波上的目标保证速率，其中包括：计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率；若业务j为保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为服务质量定义的保证比特速率；若业务j为非保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为根据不同的服务质量定义的最低满意速率；
D、根据负载评估周期T内统计的各个载波各个用户的总的PRB开销、各用户各业务正确传输的比特数，计算得到在负载评估周期T内各个用户在各个载波上的用户传输效率及在各个载波上各个用户各个业务的吞吐量；
E、计算各个载波的负载评估量，其中包括：将载波n上业务j的负载评估周期T内的吞吐量X和该载波n上该业务j的目标保证速率Y进行比较，若X≤Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝X/用户传输效率；若X大于Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝Y/用户传输效率；遍历该载波n上各个用户的各个业务，将该载波n上各个用户各个业务的负载评估量累加得到该载波n的负载评估量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A之前，进一步包括：
按照平均速率统计周期T_QoS，在媒体接入控制层统计各个载波中各个用户的各个业务的空口平均速率；负载评估周期T为平均速率统计周期T_QoS的整数倍。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据已知的上一个平均速率统计周期T_QoS-1内用户i在载波n上业务j的空口平均速率V_CC_UE(T_QoS-1)，当前平均速率统计周期T_QoS内所述用户i在所述载波n上所述业务j的累计正确传输的数据量Δbit_received(T_QoS)，利用如下公式计算用户i在载波n上业务j在当前平均速率统计周期T_QoS的空口平均速率V_CC_UE(T_QoS)：
其中，Tc为平滑滤波器过滤因子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平滑滤波器过滤因子Tc的取值范围是(0,1)，推荐值为0.01。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中计算在负载评估周期T内载波n上用户i的业务j的吞吐量为：
Throughouti,j,n＝Trans_Bit_Num_Uli,j,n/(T/1000)；
其中Trans_Bit_Num_Uli,j,n为负载评估周期T内载波n用户i业务j正确传输的比特数，T的单位为毫秒。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中计算载波n上用户i的用户传输效率为：
其中Used_Prb_Num_Uli,n为载波n用户i的负载评估周期T内总的PRB开销、Seff_ul是单位时间1秒内的下行调度子帧个数；表示对载波n上用户i的所有GBR业务和NonGBR业务的吞吐量求和。
7.一种负载评估模块，其特征在于，所述负载评估模块位于无线资源管理实体中，包括：
接收单元，用于接收媒体接入控制层按照负载评估周期T上报的信息，所述信息包括在负载评估周期T内各个载波各个用户总的物理资源块PRB开销、在负载评估周期T内各用户各业务的当前空口平均速率、在负载评估周期T内各用户各业务正确传输的比特数信息；
归类单元，用于对接收单元所接收的各个载波上的空口平均速率按照用户及业务归类，得到同一个用户的同一个业务在不同载波上传输的空口平均速率；
目标保证速率计算单元，用于计算各个用户的各个业务在各个载波上的目标保证速率，其中包括：计算用户i的业务j在载波n上的空口平均速率占业务j在用户i的所有激活载波上的空口平均速率之和的比例，使用该比例乘以所述业务j的总目标保证速率得到用户i的业务j在载波n上的目标保证速率；若业务j为保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为服务质量定义的保证比特速率；若业务j为非保证比特速率业务，业务j的总目标保证速率为根据不同的服务质量定义的最低满意速率；
传输效率及吞吐量计算单元，用于根据负载评估周期T内统计的各个载波各个用户的总的PRB开销、各用户各业务正确传输的比特数，计算得到各个用户的用户传输效率及各个用户各个业务的负载评估周期T内的吞吐量；
负载评估量计算单元，用于计算各个载波的负载评估量，其中包括：将载波n上业务j的负载评估周期T内的吞吐量X和该载波n上该业务j的目标保证速率Y进行比较，若X≤Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝X/用户传输效率；若X大于Y，则该载波n上该业务j的负载评估量＝Y/用户传输效率；遍历该载波n上各个用户的各个业务，将该载波n上各个用户各个业务的负载评估量累加得到该载波n的负载评估量。
8.根据权利要求7所述的负载评估模块，其特征在于，传输效率及吞吐量计算单元根据如下公式计算在负载评估周期T内载波n上用户i的业务j的吞吐量：
Throughouti,j,n＝Trans_Bit_Num_Uli,j,n/(T/1000)；
其中Trans_Bit_Num_Uli,j,n为负载评估周期T内载波n用户i业务j正确传输的比特数，T的单位为毫秒。
9.根据权利要求7所述的负载评估模块，其特征在于，传输效率及吞吐量计算单元根据如下公式计算载波n上用户i的用户传输效率：
其中Used_Prb_Num_Uli,n为载波n用户i的负载评估周期T内总的PRB开销、Seff_ul是单位时间1秒内的下行调度子帧个数；表示对载波n上用户i的所有保证比特速率业务和非保证比特速率业务的吞吐量求和。
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2014
- 2014-09-23 CN CN201410490491.2A patent/CN105517003B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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