CN105611641A - 一种基于非授权频谱的多用户上行调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于非授权频谱的多用户上行调度方法。包括：在当前子帧执行预调度，以确定将要在下一子帧进行上行授权的第一终端；对在当前子帧进行上行授权的第二终端发送第一上行授权指令，该第一上行授权指令用于指示第二终端在当前子帧之后的第四子帧内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且用于指示第二终端将该保留字符设置为空闲。本申请能够动态控制预留CCA资源，小区内终端的上行调度互相独立，终端只需在基站的控制下按照基站的配置进行上行传输，不需出现等待的过程，从而实现多用户的灵活调度，增大上行传输资源的利用率。

Description

一种基于非授权频谱的多用户上行调度方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体地说，涉及一种在基于授权辅助接入(LAA)网络架构中，基站对需要利用非授权频谱资源进行传输的终端进行上行调度的方法。
背景技术
近年来，由于智能终端的普及，数据流量的暴增使得现有网络容量压力倍增，运营商虽然不断升级网络，并采用各种技术创新来提高现有频谱的利用效率，但网络的升级还不足以满足日益增长的用户需求，移动宽带网络的扩容压力越来越大。新型移动技术带来的网络提升是一方面，而另一个思路则是要寻求更多的频谱资源。无线电磁波的使用在国际上有严格的规定，不同的频谱被划分出来供GSM、LTE、数字集群和广播电视等多种网络使用，每个国家会根据自身资源情况为该国各运营商划分各自频谱，这部分频谱被称为授权频谱，其余的尚未利用的或者被批准可以公用的频谱即为未授权频谱。
目前全球最主流的未授权频谱是1.8GHz频段，其次是2.6GHz频段、700MHz频段，接下来依次是800MHz频段等。以国内的运营商为例，中国移动LTE频谱资源合计为130MHz，中国联通合计为90MHz，中国电信合计为100MHz，而对于非授权频谱资源，2.4GHz频段有近90MHz，而5GHz频段有900MHz可用。因此，目前3GPP在Release13中重点研究的授权辅助接入(LicenseAssistedAccess，简称LAA)技术，即为利用非授权频谱解决LTE网络扩容问题的关键技术之一，可以实现在授权频谱的协助下，通过载波聚合的方式将LTE部署于非授权频段，充分利用5GHz频段大量的可用非授权频谱资源。
由于目前主要为Wi-Fi和雷达(一些地区)部署在5GHz非授权频段，并且其他运营商也部署有LAA系统，将LTE部署在该频段需要避免对原有系统的干扰。为了使新部署的LAA系统在非授权频段与原有友好共存，一些地区规定了需要在传输数据之前进行先听后送(ListenBeforeTalk，简称LBT)的操作，即在数据传输之前进行空闲信道评估(ChannelClearAssessment，简称CCA)以确定信道可用状态，避免对其他系统产生干扰。并且在一些国家和地区，规定了一次传输所能占用信道的最大时间，当传输时间达到最大占用时间后，LTE将退出占用的信道，以保证其他系统的接入，实现友好共存的目标。
在LTE系统中，在终端传输物理上行共享信道数据PUSCH之前，基站需要在物理下行控制信道PDCCH发送对于终端上行传输的上行调度授权(ULgrant，即UL授权)。而终端在接收到ULgrant后的4个子帧传输相应的PUSCH。为实现友好共存，在接收到ULgrant之后，LAA终端需要对信道状态进行检测，若检测到信道状态为空闲，则可以在对应的上行非授权频谱资源传输PUSCH，否则，不能进行上行传输。
对于上行LBT而言，从资源利用率以及终端实现复杂度等因素考虑，终端不需要在每个子帧传输之前进行LBT。即终端一次CCA之后可以连续传输若干子帧(具体子帧数可能受限于各个地区规定的最大连续占用信道时间等因素)，在一次CCA成功之后的若干子帧开始的位置均无需再做CCA。
在现有技术中，由于用户间阻塞(inter-userblocking)的存在，在对多用户的上行连续调度中，如果当前时刻有用户在占用非授权频谱进行传输，即使其他用户与正在传输的用户所用频率不完全相同，其他的用户做CCA都会失败。导致其他后续用户不能利用非授权频谱进行上行传输。
如图1所示，当终端UE1正在进行上行传输时，基站在第n子帧发送ULgrant，终端UE1在第n+4子帧执行CCA成功之后，可以在接下来的几个子帧(假设为3个子帧)直接进行上行传输。而基站在第n+1子帧为终端UE2分配资源并发送ULgrant后，UE2在第n+5子帧执行CCA失败(因为此时信道被UE1占用)，这样UE2只能等到UE1本次传输结束才有可能占用信道，造成了UE2的资源浪费以及时延的增大。
目前3GPP已有提案中为解决该问题所采用的方案为利用固定上行传输子帧的帧结构(如图2所示)进行传输，所有终端同时在某一固定子帧执行CCA，即对于整个小区，只能在固定的时刻同时调度所有需要上行传输的终端进行传输。当某一终端有上行数据时，如果其需要进行上行传输的子帧不是预先规定的可以执行CCA的子帧，则该终端只能等到下一帧可以做CCA的子帧才能被调度，导致上行资源被浪费，降低了上行传输的资源利用率。
因此，亟需一种实现上行用户灵活调度、增大上行传输资源利用率的LAA网络上行调度方法。
发明内容
本发明的目的之一在于解决现有技术中在LAA网络中对终端进行上行调度时灵活性较差、资源利用率低的技术缺陷。
本发明首先提供一种用于基站的基于非授权频谱的多用户上行调度方法，包括：
在当前子帧执行预调度，以确定将要在下一子帧进行上行授权的第一终端；
对在当前子帧进行上行授权的第二终端发送第一上行授权指令，该第一上行授权指令用于指示第二终端在当前子帧之后的第四子帧内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且用于指示第二终端将该保留字符设置为空闲。
在一个实施例中，还包括：
在当前子帧的下一子帧向第一终端发送第二上行授权指令；
在当前子帧之后的第四子帧中的保留字符位置上等待第一终端进行空闲信道评估。
在一个实施例中，还包括：
在当前子帧执行预调度确定出不存在将要在下一子帧进行上行授权的第一终端之后，在当前子帧对第二终端发送第二上行授权指令，该第二上行授权指令用于指示第二终端在当前子帧之后的第四子帧内的全部字符上传输上行数据。
在一个实施例中，还包括在当前子帧之后的第四子帧内接收第二终端发送的上行传输数据。
在一个实施例中，所述保留字符为当前子帧之后的第四子帧的最末位字符。
本发明还提供一种用于终端的基于非授权频谱的多用户上行调度方法，包括：
识别基站发送的第一上行授权指令；
根据第一上行授权指令在当前子帧之后的第四子帧内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且将该保留字符设置为空闲。
在一个实施例中，还包括：
识别基站发送的第二上行授权指令；
根据第二上行授权指令在当前子帧之后的第四子帧内的全部字符上传输上行数据。
在一个实施例中，所述保留字符为当前子帧之后的第四子帧的最末位字符。
本发明还提供一种用于终端的基于非授权频谱的多用户上行调度方法，包括：
识别基站发送的第二上行授权指令；
在发送第二上行授权指令的子帧后的第四子帧的前一字符位置上执行空闲信道评估。
在一个实施例中，所述保留字符为发送第二上行授权指令的子帧后的第四子帧的前一位字符。
在本申请的实施例中，基站通过预调度动态通知终端是否将上行子帧的最后一个OFDM符号保留，而终端只需解读基站的动态调度消息而不需关注小区中其余终端的上行调度情况。由于动态控制预留CCA资源，因此小区内终端的上行调度互相独立，终端只需在基站的控制下按照基站的配置进行上行传输，不需出现等待的过程。从而实现多用户的灵活调度，增大上行传输资源的利用率。
基站可以根据需要通过上行传输相关的控制信息通知终端是否保留最后一个OFDM符号，只有可能会对其他用户的CCA结果造成影响的终端需要保留一个OFDM符号，尽量降低CCA的开销。
终端可以随时利用信道进行上行传输，而不必等到固定的时刻，基站会预先为需要上行传输的用户保留可以进行CCA的时间，从而降低用户时延。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中在多用户调度过程中存在用户间阻塞的原理性示意图；
图2是现有技术中固定上行传输子帧的帧结构示意图；
图3是本发明实施例的应用场景示意图；
图4是本发明实施例的多用户调度的原理性示意图；
图5是本发明实施例的上行调度方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不相冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
图3是本发明实施例的应用场景示意图。图3显示了由基站eNodeB和UE1至UE4四个终端构成的基于LAA网络架构的LTE系统，这四个终端上行传输所用的资源和上行传输所采用的格式完全由基站通过上行调度授权(ULgrant)来指定。在下文中以UE1和UE2的调度过程为示例进行说明。
为了实现与其他系统的友好共存，在进行上行数据传输之前，终端UE1和UE2需要对信道状态进行检测，即执行空闲信道评估CCA，防止在其他系统占用信道时对其产生干扰。并且为了降低终端的复杂度、提高资源利用率，终端在一次CCA之后可以连续传输若干个子帧而不必再做CCA。
本发明的实施例中主要的技术点在于：第一，基站在进行上行传输调度时，通过对下一子帧中其他终端上行传输的预调度，利用上行传输相关的控制信息通知当前终端是否保留当前子帧的最后一个OFDM符号；第二，终端仅根据收到的上行传输相关的控制信息，决定是否保留当前子帧的最后一个OFDM符号。
下面对上述两个主要技术点进行详细说明。
第一，基站通过预调度动态通知终端是否将上行子帧的最后一个OFDM符号保留。
如图4所示，UE1在第n+4子帧进行上行传输，而UE2需要在第n+5子帧开始上行传输。在第n子帧，基站通过上行调度授权指令(ULgrant)调度终端UE1在第n+4子帧进行采用指定的资源和格式进行上行传输。此时，基站可以判断在第n+5子帧是否有新的终端UE2被调度而需要执行CCA。如果终端UE2需要在第n+5子帧开始进行上行传输，则基站通过第n子帧的上行调度授权指令(ULgrant)通知终端UE1将第n+4子帧的最后一个OFDM符号保留，也就是将第n+4子帧的最后一个OFDM符号设置为空闲。从而避免需要执行CCA的终端UE2在检测到UE1正在进行上行传输而认为信道不可用。
第二，终端只需解读基站的动态调度消息而不需关注小区中其余终端的上行调度情况。
系统中的所有终端UE1至UE4对于小区中何时有终端需要做CCA不需关心，只需通过接收到的上行调度授权指令(ULgrant)判断是否将当前子帧的最后一个OFDM符号保留。也就是说，终端只接受基站的配置，按照基站的配置进行相应的操作。
而对于图2所示的固定上行传输子帧的方式而言，为了避免终端的上行传输对其余终端的CCA造成干扰，小区内的所有终端同时进行上行传输和CCA的过程，导致上行调度只能同时调度所有需要进行上行传输的终端，可以理解为终端间的一种“捆绑”。而本实施例中，由于动态控制预留CCA资源，使得小区内终端的上行调度互相独立，终端只需在基站的控制下按照基站的配置进行上行传输，不需出现等待的过程。终端只需在传统LTE系统基础上，增加对一种新型ULgrant指令的解读，即解调ULgrant中的相关信息已判断是否需要将当前子帧的最后一个OFDM符号保留。
图5为本实施例提供的上行调度方法的步骤流程图。以下结合图4和图5对该方法进行详细说明。在图4中，UE1在第n+4子帧进行上行传输，而UE2需要在第n+5子帧开始上行传输。
在步骤S501中，基站在当前子帧(第n子帧)执行预调度，确定在下一子帧(第n+1子帧)进行上行授权的第一终端(UE2)。
在步骤S502中，在第n子帧中基站向第二终端UE1发送第一上行授权指令(ULgrant)，以调度终端UE1在第n+4子帧进行采用指定的资源和格式进行上行传输。具体来说，该第一上行授权指令用于指示UE1在当前子帧之后的第四子帧(第n+4子帧)内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且用于指示UE1将该保留字符设置为空闲。在图4的示例中，该保留字符为当前子帧之后的第四子帧的最末位字符，也就是第n+4子帧的最末位字符。本领域技术人员可以理解，如果基站在从第n+1子帧开始的三个子帧内向UE1连续发送ULgrant，UE1在从第n+4子帧开始的连续三个子帧内传输上行数据。
在步骤S503中，在第n+1子帧中基站向第一终端UE2发送第二上行授权指令(ULgrant)，用于指示UE2执行CCA。
在步骤S504中，第二终端UE1识别基站发送的第一上行授权指令。在随后的步骤S505中，第二终端UE1根据第一上行授权指令在当前子帧之后的第四子帧内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且将该保留字符设置为空闲。在图4的示例中，UE1在第n+4子帧内传输上行数据，并且保留第n+4子帧的最末位字符，将这个字符设置为空闲，不上传数据。正如图4所示，如果基站在第n+1子帧和第n+2子帧也发送ULgrant，UE1在第n+5子帧和第n+6子帧传输上行数据。
此外，在步骤S506中，第一终端UE2在第n+4子帧的最末位字符上执行CCA，由于UE1在该最末位字符上不发送数据，因此不会对UE2产生干扰。并且，第二终端UE1也可以在随后的第n+5子帧至第n+7子帧内传输上行数据。
也就是说，第一终端UE2在识别到第二上行授权指令之后，会发送第二上行授权指令的子帧(第n+1子帧)之后的第四子帧的前一字符位置上进行空闲信道评估CCA。在图4的示例中，也就是在第n+4子帧的最末位字符上执行CCA，以便在后面的子帧中发送上行数据。
在步骤S507中，基站在从当前子帧(第n子帧)之后的的从第四子帧内接收第二终端UE1发送的上行传输数据。在图4的示例中，如果基站连续发送ULgrant，还可以从第n+4子帧至第n+6子帧接收UE1发送的上行传输数据。
此外，在步骤S508中，基站还在当前子帧之后的第四子帧的保留字符位置上等待第一终端UE2进行空闲信道评估CCA。在图4的示例中，基站在第n+4子帧的最末位字符上等待UE2执行CCA过程。
需要说明的是，如果在步骤S501中基站在当前子帧(第n子帧)执行预调度，确定在下一子帧(第n+1子帧)中不存在需要进行上行授权的第一终端(UE2)，那么基站在第n子帧向UE1发送第二上行授权指令，该第二上行授权指令用于指示第二终端在当前子帧之后的第四子帧的全部字符上传输上行数据。即，该第二上行授权指令指示UE1在第n+4子帧内传输上行数据，并不空出保留位。
本实施例的有益效果在于：
1.本实施例可以解决用户间阻塞(inter-userblocking)的问题，但是不需要所有的终端在固定的位置进行CCA，这样可以增加多用户调度的灵活性，降低时延以及减少资源的浪费。
在传统的所有UE同时进行CCA的方案中，在一个UE在进行上行传输的过程中，如果有新的UE也要利用非授权频谱进行上行传输，则新的UE做CCA失败，只能等到正在传输的UE再次进行CCA时才可能使用信道。这会导致基站分配给新的UE的资源浪费，且增大了新UE的传输时延，而且这种传统的方案需要同时调度所有的用户，调度灵活性低。
2.对于终端是否将最后一个OFDM保留，本实施例通过动态指示的方式通知终端，避免了直接保留最后一个OFDM所造成的资源浪费。
基站可以根据需要通过上行传输相关的控制信息通知终端是否保留最后一个OFDM符号，只有可能会对其他用户的CCA结果造成影响的终端需要保留一个OFDM符号，尽量降低CCA的开销。
3.终端可以随时利用信道进行上行传输，而不必等到固定的时刻，基站会预先为需要上行传输的终端保留可以进行CCA的时间，从而降低用户时延。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于基站的基于非授权频谱的多用户上行调度方法，其特征在于，包括：
在当前子帧执行预调度，以确定将要在下一子帧进行上行授权的第一终端；
对在当前子帧进行上行授权的第二终端发送第一上行授权指令，该第一上行授权指令用于指示第二终端在当前子帧之后的第四子帧内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且用于指示第二终端将该保留字符设置为空闲。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在当前子帧的下一子帧向第一终端发送第二上行授权指令；
在当前子帧之后的第四子帧中的保留字符位置上等待第一终端进行空闲信道评估。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在当前子帧执行预调度确定出不存在将要在下一子帧进行上行授权的第一终端之后，在当前子帧对第二终端发送第二上行授权指令，该第二上行授权指令用于指示第二终端在当前子帧之后的第四子帧内的全部字符上传输上行数据。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
在当前子帧之后的第四子帧内接收第二终端发送的上行传输数据。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述保留字符为当前子帧之后的第四子帧的最末位字符。
6.一种用于终端的基于非授权频谱的多用户上行调度方法，其特征在于，包括：
识别基站发送的第一上行授权指令；
根据第一上行授权指令在当前子帧之后的第四子帧内除保留字符之外的字符上传输上行数据，且将该保留字符设置为空闲。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
识别基站发送的第二上行授权指令；
根据第二上行授权指令在当前子帧之后的第四子帧内的全部字符上传输上行数据。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述保留字符为当前子帧之后的第四子帧的最末位字符。
9.一种用于终端的基于非授权频谱的多用户上行调度方法，其特征在于，包括：
识别基站发送的第二上行授权指令；
在发送第二上行授权指令的子帧后的第四子帧的保留字符位置上执行空闲信道评估。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述保留字符为发送第二上行授权指令的子帧之后的第四子帧的前一位字符。
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