CN105766040B - 对mtc ue进行组调度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对MTC UE进行组调度的方法和装置。该方法由服务基站执行，包括以下步骤：在一个通信会话开始时，将该服务基站所服务的多个MTC UE分组为一个组，其中该多个MTC UE在该通信会话中具有相同的特性；为该组分配多个资源块，资源块的数量与MTC UE的数量相同；以及通过物理层信令同时向该组中的多个MTC UE发送组调度信息，该组调度信息包含该多个MTC UE与该多个资源块之间的一一映射关系。

Description

对MTC UE进行组调度的方法和装置

技术领域

本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种用于对MTC UE进行组调度的方法和装置。

背景技术

机器到机器(Machine to Machine，M2M)通信也称为机器类型通信(Machine TypeCommunications，MTC)，是一种机器和机器之间通信的模式，目前已广泛应用于智能交通、远程收费、远程监控等领域。参与M2M通信的机器(设备)被称为MTC用户设备(MTC UE)，为MTC UE提供MTC服务的实体称为MTC服务器，MTC服务器能够通过移动通信网络与MTC UE进行通信以实现对MTC UE的管理和控制。在移动通信网络中，对MTC UE进行服务的基站称为该MTC UE的服务基站。

当前，对于低成本MTC来说，主要关注于两个方面的问题，即数据效率较低和覆盖范围较小，前者将在3GPP RAN2工作组中作为一个新的工作项目启动，后者是3GPP RAN1工作组的一个工作项目。希望能够提高覆盖范围同时还能够保持或提高效率。

在3GPP SA组中在TR 22.888(Study on enhancements for Machine-TypeCommunications(MTC))和TR 23.888(System improvements for Machine-TypeCommunications(MTC))中讨论了组的概念，基于组的机制是指控制MTC管理并进行计费的高级过程。在23.888中描述了基于组的MTC管理的一些概念，例如：出于控制、管理或计费方便可以对MTC设备分组，以满足运营商的需要；以组为粒度来对MTC设备进行控制/更新/计费可能降低冗余信令以避免拥塞；同一组中的MTC设备可以是位于同一区域并且/或者具有相同的MTC特征并且/或者属于同一MTC用户的MTC设备，这可以提供对组进行分配的灵活性；并且每个MTC设备都是从网络角度可见的。

发明内容

然而，上述仅仅是对MTC中基于组的机制的一个简单概括，基于组的调度在当前还只是停留在概念上，还没有具体的能够在无线接入网(RAN)侧实现这种组调度的方案。

针对以上问题，本发明提供了一种对MTC UE进行组调度的方案，能够降低物理层信令负担并且提高MTC UE的覆盖性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种由服务基站对MTC UE进行组调度的方法，包括以下步骤：在一个通信会话开始时，将该服务基站所服务的多个MTC UE分组为一个组，其中该多个MTC UE在该通信会话中具有相同的特性；为该组分配多个资源块，资源块的数量与MTC UE的数量相同；以及通过物理层信令同时向该组中的多个MTC UE发送组调度信息，该组调度信息包含该多个MTC UE与该多个资源块之间的一一映射关系。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在服务基站中对MTC UE进行组调度的装置，包括：分组单元，其被配置来在一个通信会话开始时，将该服务基站所服务的多个MTCUE分组为一个组，其中该多个MTC UE在该通信会话中具有相同的特性；分配单元，其被配置来为该组分配多个资源块，资源块的数量与MTC UE的数量相同；以及发送单元，其被配置来通过物理层信令同时向该组中的多个MTC UE发送组调度信息，该组调度信息包含该多个MTC UE与该多个资源块之间的一一映射关系。

附图说明

通过以下参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了用于实现本发明的示例性网络部署的示意图；

图2示出了根据本发明的实施方式的用于对MTC UE进行组调度的方法的示意图；

图3示出了根据本发明的实施方式的进行组调度的组调度信息的示意图；

图4示出了根据本发明实施方式的用于对MTC UE进行组调度的装置的示意图；

图5示出了根据本发明的组调度方案与现有技术的静态调度方案的SNR的CDF的示意图；以及

图6示出了根据本发明的组调度方案与现有技术的静态调度方案的等效SNR的分布的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明是考虑到当前MTC中的如下两个特点做出的。一个是低成本MTC UE通常在较窄频带中进行发送和接收输出，而较窄频带通常缺乏频率分集。另一个是MTC UE产生的数据量很小，这使得信令传输的效率非常低。根据分析，即使数据率只有几KB那么高，系统也只能同时调度19个MTC设备，因此，整个系统的性能严重受限于信令能力。

然而，对于某些MTC应用来说，在一个通信会话中，一些MTC UE可能具有相同的特性。例如，对于智能抄表应用来说，MTC UE是位于各家各户的智能电表。在一次抄表过程中，这些MTC UE表现基本相同，例如具有相同的信令过程、相同的数据报告格式等，从而对它们进行集中管理不需设计太复杂的工作流程，例如不需要考虑MTC UE的动态加入和离开过程。

因此，本发明的思想在于，将这些具有相同特性的MTC UE进行分组，对一个组中的MTC UE进行集中调度和管理。可以根据带宽配置来设置一个组中能够支持的MTC UE的数量，并且为该组MTC UE分配相应的一组资源块以用于传输。向组中的所有MTC UE分配相同的组标识符(例如设计专用于组的组无线网络临时标识(G-RNTI))并且具有各自的用于控制信令的UE标识符(例如控制RNTI(C-RNTI))。

此外，考虑到信道选择特性，每个资源块的信道状况可能发生改变，因此可以根据信道状况的改变来改变资源块的调度方式，以提高数据信道性能和信令传输效率。

图1示出了用于实现本发明的示例性网络部署的示意图。如图1所示，在网络100中，包含一个(或多个)基站10和一个或多个MTC UE(如UE1～UE8)。其中，基站10为UE1～UE8都提供服务，也称为服务基站。

此外，这些MTC UE中的一些或全部例如可能位于建筑物中，其无线覆盖较差，因此希望能够增强覆盖。

图2示出了根据本发明的实施方式的用于对MTC UE进行组调度的方法200的示意图。

如图2中所示，方法200从步骤210开始。在步骤210，基站10在通信会话开始时，将其所服务的多个MTC UE分组为一个组，其中这些MTC UE在该通信会话中具有相同的特性。

在一次通信会话开始时，基站10向其所属MTC UE发送会话初始信令，并且等待这些MTC UE在一个时间段内返回响应消息，以创建一个组。

对于1.4MHz带宽的MTC应用来说，通常一次传输可以承载6个RB，因此组的大小设计为6。在会话开始时，基站10将其所属的6个MTC UE分为一个组。例如，参考图1，当基站10想要开始与UE1～UE8的通信会话时，其将UE1～UE8中的6个UE(例如UE1～UE6)分为一组，对该组执行组调度。然而本领域技术人员可以理解，本发明并不局限于此，而是可以应用于任意带宽的情形，从而组的大小不限于6个，而是可以是任意其他适当的数值。

在一种实现方式中，基站10可以为该组分配组标识符(如G-RNTI)以唯一地标识该组。

接下来，在步骤220，基站10为该组MTC UE分配多个资源块，所分配的资源块的数量与该组中的MTC UE的数量相同。

仍然结合上例，由于一个组中包含6个UE，因此为该组分配6个资源块。

在一种优选方式中，步骤210和220中的分组和分配是在一个通信会话开始时通过高层(即物理层之上的层，例如无线链路控制(RLC)层)信令进行的，直到通信会话结束才失效，因此是一种相对长期的行为。由于分配给组的资源块是固定的，所以不需要在每次进行组调度时都指示所分配的资源块的频率位置。

在步骤230，基站10通过物理层信令同时向组中的多个MTC UE发送组调度信息，该组调度信息包含组中的多个MTC UE与所分配的多个资源块之间的一一映射关系。

在一种实现中，基站10通过物理下行链路控制信道(Physical Downlink ControlChannel，PDCCH)来发送组调度信息。例如，基站10构建能够指示该组调度信息的新的下行控制信息(DCI)并将其承载在PDCCH中以发送给组中的多个UE。

图3示出了根据本发明的实施方式的进行组调度的组调度信息的示意图。仍然以UE1～UE6为一组为例，例如在步骤220中向该组UE分配了6个资源块RB1～RB6。

由于6个UE与6个RB之间的映射关系有720种(即6！种，“！”是阶乘运算符)，因此需要10个比特(2¹⁰＞720)来指示这种映射关系。

更一般性而言，假设基站10将N个UE分为一组(其中N为自然数)并且向该组N个UE分配N个资源块，则N个UE与N个RB之间的映射关系有N！种，从而指示映射关系所需要的比特数n为满足n≥log₂(N！)的最小整数。

此外，对于6个UE的情况来说，除了指示UE与RB之间的映射关系所需的10比特之外，还需要2或3比特用于控制信令(例如用于调制编码方案(MCS)选择)以及16比特的循环冗余校验(CRC)，因此总共需要28或29个比特。

进一步地，本发明的方案还能够根据信道状况对分配给该组UE的资源块进行动态调度。以下结合步骤240和250对此进行描述。

在步骤240中，基站10获取分配给该组UE的多个资源块中的每个资源块的上行和/或下行信道状况。

在一种实现方式中，下行信道状况由该组中的每个MTC UE测量并上报给基站10。

在一种实现方式中，下行信道状况由基站10基于每个MTC UE所发送的上行探测信号获得。

接下来，在步骤250中，在下一调度周期，基站10根据所获得的上行和/或下行信道状况发送新的组调度信息，以指示多个MTC UE与所分配的多个资源块之间的新的映射关系。

例如，对于一个特定子帧来说，在一个调度周期，基站10将RB1～RB6分别分配给UE5、UE4、UE2、UE6、UE3、UE1，如图3中所示。而在下一个调度周期，基站可能将RB1～RB6分别分配给UE2、UE3、UE4、UE1、UE6、UE5。

对于每个特定时间，每个RB的频率选择性信道的增益可能不同，因此通过对RB与UE之间的映射关系进行动态调度，能够实现频率选择性增益。

在这种组调度的方案中，只有一个混合自动重传请求(HARQ)过程并且具有固定的冗余版本，因此当任意一个UE发生接收错误或者基站10接收的来自任意一个UE的分组发生错误时，基站10也可以执行如上的动态调度过程，以用于重传。

图4示出了根据本发明实施方式的用于对MTC UE进行组调度的装置400的示意图。装置400例如可以是或者可以实现在上文结合图1至图3所描述的实施方式中的基站10中。

如图4中所示，装置400包括：分组单元410，其被配置来在一个通信会话开始时，将基站10所服务的多个MTC UE分组为一个组，其中该多个MTC UE在该通信会话中具有相同的特性；分配单元420，其被配置来为该组分配多个资源块，资源块的数量与该组中的MTC UE的数量相同；以及发送单元430，其被配置来通过物理层信令同时向该组中的多个MTC UE发送组调度信息，组调度信息包含该多个MTC UE与该多个资源块之间的一一映射关系。

在一种实现中，装置400还包括信道状况获取单元440，其被配置来获取多个资源块中的每个资源块的上行和/或下行信道状况。在这种实现中，发送单元430还被配置来在下一调度周期，根据所获取的上行和/或下行状况发送新的组调度信息，新的组调度信息指示该多个MTC UE与该多个资源块之间的新的映射关系。

在一种实现中，下行信道状况由多个MTC UE中的每个MTC UE测量并上报给基站10。

在一种实现中，上行信道状况由基站10基于多个MTC UE所发送的上行探测信号获得。

在一种实现中，分组单元410和分配单元420通过高层信令实现相应的分组和分配功能。

在一种实现中，分配单元420还被配置来为该组分配组标识符，以唯一地标识该组。

以下结合图5和图6来说明根据本发明的方案相对于现有的静态调度方案的性能评估。

图5示出了根据本发明的组调度方案与现有技术的静态调度方案的等效信噪比(SNR)的累积分布函数(CDF)的示意图，图6示出了根据本发明的组调度方案与现有技术的静态调度方案的等效SNR的分布的示意图。

在ETU70信道中对性能进行了评估，其中对6个RB中的每个RB计算等效SNR。用来进行比较的静态调度方案向UE分配固定的资源块，从而不能实现分集。根据本发明的组调度(例如利用最大最小算法(max min algorithm))能够保证6个UE与6个RB的映射关系具有最大的最小等效SNR(即，能够使得等效SNR的最小值最大)，因此能够实现比较好的小区边缘性能。另一个方案是使用最大平均算法(max mean algorithm)使平均等效SNR最大(即，使得等效SNR的平均值最大)。

从图5中可以看出，本发明所建议的组调度方案的SNR CDF的小区边缘性能显著胜过现有技术的静态资源调度方案。在10％小区边缘点上，理想情况下增益达到14dB。即使是使用最大平均算法的方案也能够明显提高小区边缘性能。由于频率选择特性，UE能够实现显著的频率选择性增益，因此对于每个RB，很有可能6个UE中会有一个UE能够获得很好的信道增益。

从图6中可以看出，使用最大最小算法的方案的小区边缘性能好的多，这有效地提高了覆盖性能。使用最大平均算法时等效SNR没有提高太多，但是使用最大平均算法的方案提高了等效SNR的算术平均值，这产生了更高的吞吐量，例如有5-8dB的增益。

并且仿真结果显示，对于小区边缘UE来说，能够实现5-14dB的增益，这极大的提高了覆盖性能。另一方面，还有效地提高了信令效率，降低了信令负担。

利用本发明的方案，可以看出，物理层(L1)信令的负担降低到之前的1/6(更一般的说，1/N)，并且能够利用信道选择性特性动态调度资源块以频率分集。

在本文中，参照附图对本文公开的方法进行了描述。然而应当理解，附图中所示的以及说明书中所描述的步骤顺序仅仅是示意性的，在不脱离权利要求的范围的情况下，这些方法步骤和/或动作可以按照不同的顺序执行而不局限于附图中所示的以及说明书中所描述的具体顺序。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请所述的功能。如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于以通用或专用计算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且，任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。

可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种由服务基站对机器类型通信(MTC)用户设备(UE)进行组调度的方法，包括以下步骤：

在一个通信会话开始时，将所述服务基站所服务的多个MTC UE分组为一个组，其中所述多个MTC UE在所述通信会话中具有相同的特性；

为所述组分配多个资源块，所述资源块的数量与所述MTC UE的数量相同；以及

通过物理层信令同时向所述组中的所述多个MTC UE发送组调度信息,所述组调度信息包含所述多个MTC UE与所述多个资源块之间的一一映射关系；

所述方法还包括：

获取所述多个资源块中的每个资源块的上行和/或下行信道状况；以及

在下一调度周期，根据所述上行和/或下行信道 状况发送新的组调度信息，所述新的组调度信息指示所述多个MTC UE与所述多个资源块之间的新的映射关系。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述下行信道状况由所述多个MTC UE中的每个MTCUE测量并上报给所述服务基站。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述上行信道状况由所述服务基站基于所述多个MTCUE所发送的上行探测信号获得。

4.如权利要求1所述的方法，其中分组步骤和分配步骤是通过高层信令实现的。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

为所述组分配组标识符，以唯一地标识所述组。

6.一种在服务基站中对机器类型通信(MTC)用户设备(UE)进行组调度的装置，包括：

分组单元，其被配置来在一个通信会话开始时，将所述服务基站所服务的多个MTC UE分组为一个组，其中所述多个MTC UE在所述通信会话中具有相同的特性；

分配单元，其被配置来为所述组分配多个资源块，所述资源块的数量与所述MTC UE的数量相同；以及

发送单元，其被配置来通过物理层信令同时向所述组中的所述多个MTC UE发送组调度信息，所述组调度信息包含所述多个MTC UE与所述多个资源块之间的一一映射关系；

所述装置还包括：

信道状况获取单元，其被配置来获取所述多个资源块中的每个资源块的上行和/或下行信道状况；并且

所述发送单元还被配置来在下一调度周期，根据所述上行和/或下行信道 状况发送新的组调度信息，所述新的组调度信息指示所述多个MTC UE与所述多个资源块之间的新的映射关系。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述下行信道状况由所述多个MTC UE中的每个MTCUE测量并上报给所述服务基站。

8.如权利要求6所述的装置，其中所述上行信道状况由所述服务基站基于所述多个MTCUE所发送的上行探测信号获得。

9.如权利要求6所述的装置，其中所述分组单元和所述分配单元通过高层信令实现相应的分组和分配功能。

10.如权利要求6所述的装置，其中所述分配单元还被配置来为所述组分配组标识符，以唯一地标识所述组。