CN109640395B - 在无线通信网络中调度数据传输 - Google Patents

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Abstract

一种在无线通信网络中调度数据传输的方法，包括：建立用于将用户数据从用户设备传输到网络实体的数据信道；建立用于将信令数据从用户设备传输到网络实体的信令信道；通过所述信令信道从用户设备传输第一速率请求消息，该第一速率请求消息向网络请求附加资源以便通过所述数据信道以增加的数据速率传输数据；将所述信令信道维持某一时段，等待速率批准消息；以及在所述时段期间通过所述信令信道传输第二速率请求消息。

Description

在无线通信网络中调度数据传输
本申请是申请号为200580036508.6的中国专利申请“在无线通信网络中调度数据传输”(申请日为2005年9月12日)的分案申请。
技术领域
本发明涉及在无线通信网络中调度数据传输。
背景技术
众所周知，无线通信网络为比如语音呼叫这样的实时服务(电路交换)并且也为一般以分组形式传输而不需要实时传输的数据业务提供链路。向分组数据服务所给予的网络资源是用于语音、视频等的电路交换应用所不使用的网络资源。
用于宽带码分多址(WCDMA)通信的现有无线通信网络通过使用与形式为移动终端的用户设备进行无线通信的多个节点B来进行操作，这些移动终端可以是移动电话或者任何其它种类的移动通信器。在用户设备与节点B之间的通信通过无线接口。节点B的操作由无线网络控制器RNC控制，网络中的每个RNC负责多个节点B。无线网络控制器与核心网络CN进行通信，就本文讨论的目的而言，该CN是如下分组交换网络，该分组交换网络将来自因特网协议(IP)源的分组数据提供给例如无线网络控制器以便发派到用户设备。反言之，用户设备可以经由无线网络控制器和分组交换网络、通过与节点B进行通信的无线信道将分组数据运送到IP接收器。根据掌管无线通信网络行为的3GPP标准的第5版，分组调度器定位于无线网络控制器中。分组调度器的功能是在网络中调度来自多个用户的分组数据的传输。有分组数据要传输的用户设备(UE)向无线网络控制器中的分组调度器报告，该分组调度器基于UE业务测量报告来调度传输。通常，以全功率从一个用户发射数据，而一旦用户已经发射它的分组，可以使上行链路功率资源立即可为另一用户所用。通过以这一方式共享上行链路功率资源，在高数据速率被分配给运行突发串高数据速率应用的用户时有可能避免噪声上升的峰值的可变性。将理解到用户设备由于干扰问题而不能全部同时以全功率发射数据。
无线网络控制器向用户设备发出作为批准资源的容许业务格式组合(TFC)的列表。传送格式代表传送信道的配置，例如用于传输数据的输入比特数目、信道编码、交织等。传送格式用于一个传送信道。每个传送信道具有某一容许传送格式的集合，而此集合称为TFS。TFC是用于每个传送信道的一个容许TF的组合，而TFCS列举所有容许传送格式组合。因此，每个传送信道具有可能传送格式的集合，而仅容许用于每个信道的有限数目的传送格式组合。用于传送信道集合的有效传送格式组合称为传送格式组合(TFC)。传送格式组合有效地确定数据传输的速率。
在当前架构中，分组调度器定位于无线网络控制器中，因此由于对于在无线网络控制器与用户设备之间信令接口的带宽约束它适应于瞬间业务变化的能力受到限制。因此，为了适应业务可变性，分组调度器在为来自用户设备的数据传输分配上行链路功率时必须是保守的以便将后继调度时段中来自非活动用户的影响纳入考虑之中。这是一种对于高的分配数据速率和长的释放定时器值而言表现得在频谱上低效的解决方案。
在3GPP标准的第6版中，上行链路数据信道已经增强并且在下文中称为EDCH。利用EDCH，许多分组调度器功能转移到节点B。也就是说，节点B包括负责分配上行链路资源的调度器。节点B基于从无线网络控制器接收的信息和在节点B本身的干扰测量来进行判决。取代了无线网络控制器将TFC列表传输到UE，节点B来传输该列表。为了传输数据，UE选择与在它的RLC缓存器中将要传输的数据量相称的传送格式组合。这一判断受到对于UE的最大传输功率和最大容许TFC的约束所影响，该最大容许TFC也就是如下TFC，该TFC具有在网络的当前环境下节点B所容许的最大数据速率。如果需要则用户设备可以通过在它的上行链路信道中发送速率请求消息来请求更高的比特速率。节点B然后通过在下行链路信道中以速率批准消息做出响应来判决是否批准附加资源。
分组调度判决通常是在节点B以每个分组调度时段执行的。分组调度时段通常比传输帧长得多。在UE以每个传输时间间隔(TTI)执行对特定传送格式组合的选择。UE具有为每个TTI确定所用TFC的有TFC选择之称的专用MAC功能。TFC选择可以在最短TTI的每个边界进行操作。
问题的产生归因于在UE发派速率请求消息与从节点B接收应答之间的往返延迟。在那一时间过程中，用户设备与节点B之间的信令带宽被浪费在上行链路上。另外，如果速率请求消息丢失，则为了用信号发送并且最终批准请求就需要另一整个循环。
图1图示了在UE利用上行链路信道上发送的速率请求消息来请求附加资源而节点B利用下行链路信道上发送的速率批准来批准一些附加资源时的典型速率请求/速率批准循环。
图1示出了编号0至8的时间传输间隔以及用户设备UE和节点B的操作循环。在UE处，操作循环包括对UE需要更多资源的标识(TTI 0)、对速率请求增加的编码(TTI 1)和对速率请求增加的传输(TTI 2)。
在节点B处，速率请求消息在TTI 2处被接收并且在TTI 3处被解码。在TTI 4中节点B同意分配更多资源，在TTI 5处速率批准增加被编码，而在TTI 6处发送速率批准增加。在TTI 6处速率批准增加在UE处被接收、在TTI 7中被解码，而在TTI 8处UE现在知道它已经分配有更多资源并且可以做出不同判决以从它的TFC列表中选择具有增加比特速率的TFC。
在这一例子中，RR/RG循环是八个传输时间间隔。虽然在实践中循环将取决于实施因素并且因而可以短一比特或者长一比特，但是相信此例很好地描绘了在平均情况下发生的循环。
发明内容
本发明的目的在于克服或者至少改进上述问题。
根据本发明的一个方面，提供一种在无线通信网络中调度数据传输的方法，包括：建立用于将用户数据从用户设备传输到网络实体的数据信道；建立用于将信令数据从用户设备传输到网络实体的信令信道；通过所述信令信道从用户设备传输第一速率请求消息，该第一速率请求消息向网络请求附加资源以便通过所述数据信道以增加的数据速率传输数据；将所述信令信道维持某一时段，等待速率批准消息；以及在所述时段期间通过所述信令信道传输第二速率请求消息。
因此在所述实施例中，为了使用在别的方式下在等待形式为速率批准消息时会浪费掉的一些上行链路信令带宽，以及为了减少丢失速率请求消息的风险，在信令信道上重复速率请求。在所述实施例中，从形式为节点B的网络实体传输速率批准消息。然而将容易理解到本发明可以在任何无线通信系统架构中实施。
本发明的另一方面提供一种用于在无线通信网络中使用的用户设备，包括：用于建立用于传输用户数据的数据信道的装置；用于建立用于将信令数据从用户设备传输到网络实体的信令信道的装置；用于通过所述信令信道将第一速率请求消息传输到网络实体的装置，该第一速率请求消息向网络请求附加资源以便以增加的数据速率传输数据；用于将信令信道维持某一时段，等待来自网络实体的速率批准消息的装置；以及用于在所述时段期间通过所述信令信道将第二速率请求消息传输到网络实体的装置。
本发明的又一方面提供一种无线通信系统，包括无线通信的至少第一和第二网络节点，该第一网络节点包括：用于建立用于在第一与第二网络节点之间传输信令数据的信令信道的装置；用于通过所述信令信道将第一速率请求消息传输到第二网络节点的装置，该第一速率请求消息向网络请求附加资源以便以增加的数据速率传输数据；用于将所述信令信道维持某一时段，等待来自第二网络节点的速率批准消息的装置；以及用于在所述时段期间通过所述信令信道将第二速率请求消息发送到第二网络节点的装置。
本发明的又一方面提供一种用于在无线通信网络中使用的网络实体，包括分组调度器，该分组调度器可操作用以从网络中的用户设备接收第一速率请求消息并且用以在预定时段内基于网络资源来判断是否将要发出速率批准消息，以及用以在有充足的网络资源的情况下发出所述速率批准消息，该分组调度器被设置用以忽咯在所述预定时段期间接收的后续速率请求消息。
本发明的又一方面提供一种用于在无线通信网络中使用的用户设备，包括：第一建立模块，用于建立用于传输用户数据的数据信道；第二建立模块，用于建立用于将信令数据从用户设备传输到网络实体的信令信道；第一传输模块，用于通过所述信令信道将第一速率请求消息传输到网络节点，该第一速率请求消息向网络节点请求附加资源以便以增加的数据速率传输数据；信道维持模块，用于将所述信令信道维持某一时段，等待来自网络节点的速率批准消息；以及第二传输棋块，用于在所述时段期间通过所述信令信道将第二速率请求消息传输到网络节点。
本发明的另一方面提供一种用于在无线通信网络中使用的基站，包括分组调度器，该分组调度器可操作用以从网络中的用户设备接收第一速率请求消息并且用以在预定时段内基于网络资源来判断是否将要发出速率批准消息，以及用以在有充足的网络资源的情况下发出所述速率批准消息，该分组调度器被设置用以忽略在所述预定时段期间接收的后续速率请求消息。
一种用于传输速率请求消息的可能是在增强型数据通信信道(E-DPCCH)上将它与比如传送格式(TF)信息和HARQ信息这样的其它上行链路信令信息一起发送。这可以通过为速率请求消息保留一比特来实现，其中RR＝1意味着UP(增加的数据速率)而RR＝0意味着KEEP(没有增加)。
为了更好地理解本发明和为了示出可以如何将本发明付诸实践，现在将通过例子对附图进行参照。
附图说明
图1是图示了现有调度时序的时序图；
图2是无线通信网络的示意框图；
图3是用户设备处电路的示意框图；
图4是图示了本发明一个实施例的时序图；以及
图5是图示了本发明另一实施例的时序图。
具体实施方式
图2以示意图的形式图示了为理解本发明而需要的无线通信网络的元件。无线网络控制器RNC 2与分组交换核心网络CN 4进行通信以便接收和发送来自IP源6的分组数据。无线网络控制器控制多个节点B 8，图2中示出了其中两个节点B 8。
每个节点B管理其中定位有多个用户设备的网络小区或者扇区，图2中示出了其中两个用户设备UE 1、UE 2。每个用户设备通过在每个情况下包括上行链路信道10和下行链路信道12的无线接口来与它的节点B连接。
上行链路信道10在这一特定情况下包括与3GPP的第6版中用于数据分组业务的上行链路DCH的增强相对应的增强型数据信道，该信道特别地与TR25.896Feasibility Studyfor Enhanced Uplink for UTRAFDD和TF 25.808FDD Enhanced Uplink-Physical LayerAspects相对应。
每个节点B包括分组调度器PS 14，该PS以本身己知但是在背景技术部分中已经描述的方式、基于上行链路功率资源的共享来调度来自用户设备UE的分组数据的传输。在这方面，还参考如下论文：R1-030791，"Node B Controlled Rate Scheduling by Fast UETransmission Power Limitation"，2003年8月25-29日美国纽约TSG-RAN Working Group1(Radio)Meeting#33的论文，将其援引结合于此。
根据该论文，为了区分用户设备，使用E-DCH(增强型DCH)的每个用户设备被分配给按照一些特征而限定的组。分组策咯的一个例子可以是基于一些计费策略来区分UE，其中将商务用户与普通用户分开。另一例子可以是将要传输的服务所要求的服务质量(QoS)，或者如果支持动态关联则此分组也可以根据UE位置来完成。UE分组过程可以构建在已经标准化的RACH接入过程上，其中限定了接入服务类别(ASC)以便为一些用户设备区分初始接入的优先次序(在R99中有详细说明)。
当小区负荷比最大噪声上升限制低得多时，不相对于当前规范进行改变。无需新的UL/DL调度信令，并且物理资源没有不经使用地浪费掉。随着噪声上升逼近噪声上升最大值阈值(例如6dB)，在节点B触发调度过程，该过程为每个UE组(GPI)对属于相同一纽GPi的所有UE的最大UE传输功率设置临时限制Plim_GPi。每个UE将它的UE组的功率限制与网络所配置的它自己的最大容许传输功率相比较，并且选取在预定义时段(例如1个TTI)所不应当超过的两个最大功率值中的最小值。
根据调度策咯，节点B可以允许具有高优先级的UE(例如商务用户)完全地访问资源，而低优先级用户(例如背景服务)将必须限制他们的传输功率。如果给定的限制不充分，则节点B能够将功率限制设置得更低或/和开始限制不同组的UE。
图3图示了在例如UE 1这样的用户设备处的电路的示意框图。它包括用于保持将要传输的分组的RLC缓存器20。发射/接收块22与RLC缓存器并且也与电源24连通，该电源提供与从节点B接收的关于传输可用上行链路功率的信息相符合的传输功率。微处理器26掌管用户设备UE的操作，并且就此而言特别地接收和存储传送格式组合(TFC)列表28而且执行将在下文中更具体描述的TFC选择功能30。用户设备UE还包括用于通过无线接口发射和接收数据和控制信号的天线32。在图3中，RR表示在上行链路信道10上传输的速率请求消息，而RG表示在下行链路信道12上传输的速率批准消息。速率请求需要通常更大的用于数据传输的不同数据速率，而速率批准消息指示它的可用性。RG消息的本质取决于DL信令机制。如果总是有信令，则总是传输上升、保持或者下降。否定响应则等同于保持。如果不是总有信令，则否定响应等同于没有响应。
在操作中，用户设备UE 1将RLC缓存器20中的分组数据数量报告给节点B 8中的分组调度器14。注意节点B 8还将从其它用户设备接收类似的报告。节点B 8基于从它所控制的用户设备另外接收的UE业务测量报告来做出调度判决。节点B通过下行链路信道12向已经被批准的用户设备发送资源信息以控制TFC列表28所代表的传送格式组合列表中的最大容许TFC。RNC起初负责确定TFCS，然后该TFCS被转递到节点B。此后，RNC可以将TFC添加到TFCS/从TFCS删除TFC或者甚至完全地重新限定整个TFCS。节点B控制对于给定的UE的TFCS中的最大容许TFC。因此，针对节点B调度将列表预先存储于UE中，但是预先存储的列表也可以由RNC修改。另一选择是节点B发送被容许的TFC的列表。
如上所述，除其它内容之外，每个传送格式组合特别地暗示以每秒千比特为单位测量的用于数据传输的某一比特速率。微处理器26被设置用以关于传输时间间隔来控制分组数据经由发射/接收电路22从缓存器20的传输。在每个传输时间间隔TTI由TFC选择功能30并且基于列表28中可用的TFC来执行TFC选择。这受到在下行链路12上已经从节点B接收的最大功率和最大TFC约束的影响。当UE希望使用更高数据速率进行发射时，微处理器26被设置用以使发射/接收单元22在上行链路10上发派速率请求消息RR。然而，与上文讨论的已知情况不同，用户设备UE没有等待接收请求批准RG消息(或者在适当时段结束时没有速率批准消息)，而是代之以在上行链路10上重复速率请求消息。以这一方式，在别的方式下会浪费掉的一些上行链路信令带宽被用来发派多个速率请求消息以减少丢失速率请求消息的风险。这里公开了两个不同实施例。根据第一实施例，用户设备在上行链路信道10上对速率请求进行固定的次数的重复。这可以在连续TTI中或者以某一预定义的模式(例如每隔一个TTI)来完成。
根据第二实施例，用户设备继续发派速率请求消息(同样是连续地或者以某一预定义的模式)，只要在下行链路上12尚未收到速率批准消息。
图4描绘了如下情况，其中在上行链路中对速率请求连续地进行固定次数的重复，在所示例子中是图4中的TTI 2、TTI 3和TTI 4这三次。节点B知道预期有重复，从而它可以安全地忽略在第一速率请求之后接收的速率请求。在图4中，在连续的TTI处重复速率请求消息。然而，当在非连续的TTI处传输它们的情况下，原理是相同的。节点B在收到第一速率请求消息时向用户设备批准附加资源或不批准该附加资源。注意也有可能节点B根据小区负荷在某一其它时间点批准附加资源。例如，可以仅在收到第三速率请求消息时才分配附加资源。因此相对应地，在第一速率请求消息时本来受到拒绝的附加资源现在可以在第三速率请求消息时被批准。
另外，如果第一和第二速率请求消息丢失，则第三速率请求消息仍然可以达到目的。
图5描绘了如下情况，其中只要在下行链路12上尚未收到速率批准消息就发出速率请求消息。由于节点B知道会有重复，所以它可以安全地忽略在第一速率请求之后接收的速率请求。在这一例子中，节点B在收到第一速率请求消息时向UE批准附加资源。也有可能节点B根据小区负荷在某一其它时间点批准附加资源。例如，如上所述，可以仅在收到第三速率请求消息时才分配附加资源。
此外，如果用户设备和节点B可以评估速率请求/速率批准循环，则高级错误情况管理是可能的。例如，如果假设用户设备仅发送过意味着速率增加的速率请求消息(RR＝上升)，假若节点B对来自UE的任何其它速率请求进行解码，则它将视之为错误并且忽略它。这在一些速率请求消息被漏掉而一些被接收的情况下是有帮助的，因为不正确的速率请求将恰好被忽略。
如果用户设备已经要求更多资源而节点B已经发送速率批准但是用户设备在它应当开始使用附加资源时尚未开始，则节点B可以发送另一速率批准或者等待用户设备再次要求更多资源。
如果用户设备已经要求更多资源但是尚未收到来自节点B的速率批准，则由于重复所致，假设收到请求而节点B没有附加资源以用于分配给用户设备仍然是安全的。在该情况下，用户设备可以在要求更多一些资源之前等待一段时间，或者可以等待速率批准，因为节点B无论如何都应当知道。
如果节点B发送速率批准并且在数个TTI内收到速率请求，则节点B如果认为在收到速率批准之前UE收到该速率请求则应当忽咯该速率请求。
上述本发明实施例的明显优点在于对速率请求消息可靠性的检验，该检验直接地转化成比在发送单触发速率请求消息的情况下更快的调度更高的数据速率。
在以上的描述中参照的是速率调度，但是将理解到也可以使用时间/速率调度。利用时间/速率调度，节点B实际地发送UE在它被容许进行传输的时间过程中所必须使用的TFC的完整列表，而利用速率调度，节点B仅发送UE被容许使用的最大RFC，然后UE自己做出实际选择。

Claims (17)

1.一种在无线通信网络中调度数据传输的方法，包括：
建立用于将用户数据从用户设备传输到网络实体的数据信道；
建立用于将信令数据从所述用户设备传输到所述网络实体的上行链路信令信道；
选择传送格式组合(TFC)；
通过所述上行链路信令信道从所述用户设备传输第一速率请求消息，所述第一速率请求消息向所述网络实体请求附加资源以便通过所述数据信道以增加的数据速率来传输数据；
将所述上行链路信令信道维持某一时段以等待速率批准消息；以及
在所述时段期间通过所述上行链路信令信道以固定次数传输速率请求消息，其中，后续的速率请求消息是所述第一速率请求消息的重复；
其中，所述第一速率请求消息是在增强型数据通信信道(E-DPCCH)上与传送格式信息一起发送的一个保留的比特，所述一个保留的比特具有从第一值和第二值中选择的值，其中，所述第一值指示需要增加数据速率，所述第二值指示所述数据信道上的数据传输的当前速率是足够的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中以连续的传输时间间隔或者以预定义的传输时间间隔模式发送所述速率请求消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述速率请求消息向所述网络请求附加资源以便通过所述数据信道以增加的数据速率传输数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述时段期间传输多个速率请求消息直至在所述用户设备处收到速率批准消息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括在所述用户设备处接收所述速率批准消息并且以所述增加的数据速率传输数据的步骤。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括检测到在所述时段结束时尚未收到速率批准消息并且以作为在传输所述第一速率请求消息之前的数据速率的原数据速率传输数据的步骤。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述增加的数据速率超过先前传输数据的原数据速率。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括检测到在所述时段结束时尚未收到速率批准消息并且在另一预定时段之后传输新的速率请求消息的步骤。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括检测到在所述时段结束时尚未收到速率批准消息并且在另一时段中等待以接收速率批准消息的步骤。
10.一种在无线通信网络中使用的用户设备，包括：
用于建立用于传输用户数据的数据信道的装置；
用于建立用于将信令数据从所述用户设备传输到网络实体的上行链路信令信道的装置；
用于选择传送格式组合(TFC)的装置；
用于通过所述上行链路信令信道将第一速率请求消息传输到所述网络实体的装置，所述第一速率请求消息向所述网络实体请求附加资源以便通过所述数据信道以增加的数据速率来传输数据；
用于将所述上行链路信令信道维持某一时段以等待速率批准消息的装置；以及
用于在所述时段期间通过所述上行链路信令信道向所述网络实体以固定次数传输速率请求消息的装置，其中，后续的速率请求消息是所述第一速率请求消息的重复；
其中，所述第一速率请求消息是在增强型数据通信信道(E-DPCCH)上与传送格式信息一起发送的一个保留的比特，所述一个保留的比特具有从第一值和第二值中选择的值，其中，所述第一值指示需要增加数据速率，所述第二值指示所述数据信道上的数据传输的当前速率是足够的。
11.根据权利要求10所述的用户设备，包括移动台。
12.一种无线通信系统，至少包括无线通信的第一网络节点和第二网络节点，所述第一网络节点包括：
用于建立用于在所述第一网络节点与所述第二网络节点之间传输信令数据的上行链路信令信道的装置；
用于通过所述上行链路信令信道传输第一速率请求消息的装置，所述第一速率请求消息向所述第二网络节点请求附加资源以便通过数据信道以增加的数据速率来传输数据；
用于将所述上行链路信令信道维持某一时段以等待速率批准消息的装置；
用于选择传送格式组合(TFC)的装置；以及
用于以固定次数传输速率请求消息的装置，其中，后续的速率请求消息是所述第一速率请求消息的重复；
其中，所述第一速率请求消息是在增强型数据通信信道(E-DPCCH)上与传送格式信息一起发送的一个保留的比特，所述一个保留的比特具有从第一值和第二值中选择的值，其中，所述第一值指示需要增加数据速率，所述第二值指示所述数据信道上的数据传输的当前速率是足够的。
13.根据权利要求12所述的通信系统，其中所述第一网络节点包括用户设备。
14.根据权利要求12或13所述的通信系统，其中所述第二网络节点包括节点B。
15.一种网络实体，包括分组调度器，所述分组调度器可操作用以通过上行链路信令信道从网络中的用户设备接收第一速率请求消息，并在预定时段内基于网络资源来判断是否将要发出速率批准消息，以及在有充足的网络资源的情况下发出所述速率批准消息，
所述分组调度器被设置用以忽略在所述预定时段期间接收的后续速率请求消息，所述后续速率请求消息是所述第一速率请求消息的重复，
其中，所述第一速率请求消息是在增强型数据通信信道(E-DPCCH)上与传送格式信息一起发送的一个保留的比特，所述一个保留的比特具有从第一值和第二值中选择的值，其中，所述第一值指示需要增加数据速率，所述第二值指示数据信道上的数据传输的当前速率是足够的。
16.根据权利要求15所述的网络实体，包括节点B或者基站。
17.根据权利要求15或16所述的网络实体，包括用于通过在所述网络实体与所述用户设备之间的无线接口接收所述速率请求消息并且发出速率批准消息的装置。
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