CN110213833B - 星型自组网络上行调度请求调度方法及其星型自组网络 - Google Patents

星型自组网络上行调度请求调度方法及其星型自组网络 Download PDF

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Abstract

本发明为一种星型自组网络上行调度请求调度方法，其包含为(1)提供包含用户标识信息多个用户设备以形成多个节点；(2)其中一节点设定为一中心节点；(3)这些节点发出一上行调度请求；(4)产生一调度请求帧，以判断这些节点之其中一者的上行调度请求；(5)中心节点接收来自于调度请求帧通知，以确定非中心节点的这些节点的任何一者提出上行调度请求；以及(6)中心节点根据调度请求帧接入提出上行调度请求的这些节点的用户标识信息，分配相应于用户标识信息的一时频域资源列。本发明一并提出一种星型自组网络。

Description

星型自组网络上行调度请求调度方法及其星型自组网络
【技术领域】
本发明是关于一种移动自组网络的技术领域，特别是一种提供大量用户接入与抗频率选择性衰弱的星型自组网络上行调度请求调度方法及其星型自组网络。
【背景技术】
现有技术中，为了能够在不依靠现有固定通信网络基础设施的情况下而能够迅速展开无线网络的使用，遂提供一种结合移动通信和计算机网络的自组网架构。其中，在自组网的信息交换是采用计算机网络的分组交换机制，而用户终端是可移动的便携式终端且能够提供移动通讯。在自组网中，每个用户终端都提供路由器和主机两种模式，当用户终端为主机模式时，其需要运行各种面向用户的应用程序，如编辑器、浏览器等；又，当用户终端为路由器模式时，其需要运行相应的路由协议，以完成数据分组的转发和路由维护工作。
以星型自组网为例说明，星型自组网能够提供点对多点通讯的拓扑结构，在星型自组网所建立的网络中，包括1个中心节点和N个接入节点，故其节点总数为(N+1)，其中任意节点都可以是中心节点或接入节点。又，中心节点的角色在整个网络相当于基站，其可用在布网、广播、转发、控制等工作；以及，接入节点的角色在整个网络相当于用户终端，其可用以搜网接入、收发数据、反馈信号质量等工作。
然而，对于自组网来说，由于网络本身存在诸多限制，例如周期性广播控制信息分组会大量消耗网络带宽，维护路由表会大量消耗用户终端的资源，拓扑结构的快速变化会使很多路由信息很快变得过时，造成资源的浪费等问题。
此外，以LTE系统为例说明，上行用户设备要通知中心节点是否有上行数据需要传输，以便中心节点决定是否给用户设备分配上行资源，为此LTE提供了一个上行调度请求的机制，每个用户设备的上行调度请求的资源由中心节点分配，且每个用户设备与其上行调度请求资源是对应的。因此，中心节点通过上行调度请求的资源的位置，就可以知道哪个用户设备请求上行资源。传统上，在LTE系统中的上行调度请求是在实体上行控制通道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)上发送；然而，但实体上行控制通道控制较为复杂，机制不灵活。
有鉴于此，本发明提出一种星型自组网络上行调度请求调度方法及其星型自组网络，用以解决现有技术的缺失。
【发明内容】
本发明的第一目的提出一种星型自组网络上行调度请求调度方法，能够扩大星型自组网容量，用以提供用户容量大、机制灵活、抗频率、选择性衰弱性能等的上行调度请求调度机制。
本发明的第二目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，提供调度请求帧以判断多个节点之其中一者提出上行调度请求，并将上行调度请求相应的一调度请求信息映像到资源元素，且多个节点具有不同的调度请求序列。
本发明的第三目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，将多个节点之一者设定为中心节点，其根据调度请求帧接入提出上行调度请求的这些节点的用户标识信息，分配相应于用户标识信息的一时频域资源。
本发明的第四目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，在调度请求帧中，每个用户占用的时频域资源不同，以交错的方式将调度请求信息映像到指定的频域中的资源元素。
本发明的第五目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，上行调度请求的生成序列可以采用M序列或ZC序列。
本发明的第六目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，中心节点期望每个接入节点到达的功率是一致的，中心节点会通过广播的方式将接入结点的期望到达功率值发送给接入节点，接入节点可根据路损及相关量计算实际发送功率。
本发明的第七目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，是应用在星型自组网或其他形式的组网，并约定调度请求帧的资源使用方法。
本发明的第八目的根据上述星型自组网络上行调度请求调度方法，是中心节点根据当前每个接入节点的用户标识信息为其分配不同的时频域资源和不同的调度请求序列，时域上每个接入节点只占一个符号，频域上资源以等间隔方式进行映像，抗频率选择性深衰弱能力更强、扩展性好。
本发明的第九目的提供一种星型自组网络，用以实现星型自组网络上行调度请求调度方法。
为达到上述目的与其他目的，本发明提供一种星型自组网络上行调度请求调度方法，其包含以下步骤(a)提供多个用户设备(UE，User Equipment)以形成多个节点，其中用户设备提供用户标识信息(UID，user identifier)；(b)这些用户设备之其中一者的节点设定为一中心节点；(c)这些节点之其中一者发出一上行调度请求(SR，SchedulingRequest)，其中这些节点的上行调度请求具有不同的调度请求序列；(d)产生一调度请求帧，以判断这些节点之其中一者的上行调度请求，并将上行调度请求相应的一调度请求信息映像到一资源元素(RE，Resource Element)；(e)中心节点接收来自于调度请求帧通知，以确定非中心节点的这些节点的任何一者提出上行调度请求；以及(f)中心节点根据调度请求帧接入提出上行调度请求的这些节点的用户标识信息，分配相应于用户标识信息的一时频域资源。
为达到上述目的与其他目的，本发明提供一种星型自组网络是包含多个接入节点与一中心节点。这些接入节点选择性发出上行调度请求，其中，这些接入节点的上行调度请求具有不同的调度请求序列。中心节点接收调度请求帧。其中，调度请求帧用于判断这些接入节点之其中一者的上行调度请求。调度请求帧将上行调度请求相应的一调度请求信息映像到一资源元素，以及中心节点根据调度请求帧接入提出上行调度请求的这些节点的用户标识信息，分配相应于用户标识信息的一时频域资源。
相较于现有技术，本发明提供的星型自组网络上行调度请求调度方法及其星型自组网络，可以借由增加调度请求帧来通知中心节点哪些节点上有上行调度请求，中心节点根据上行调度请求信息来决定下一复帧的调度节点。一个调度请求帧根据当前系统带宽可以承载例如16或者32个或者更多的接入节点的调度请求，每个接入节点的上行调度请求通过时频域位置来区分，同时每个接入结点可以根据不同的SR序列来区分，这样就可以用尽可能少的帧来完成上行调度请求功能。相对于现有的技术，本发明具有以下的优势：
1.不需要特定的信道来承载，实现方案简单；
2.增加专用的调度请求帧，提高单帧承载的用户数，资源利用率高；以及
3.单个接入节点SR序列，在频域上等间隔分布，频率分集性能好。
本发明所采用的具体技术，将通过以下的实施例及附呈图式作进一步的说明。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例的星型自组网络上行调度请求调度方法的流程示意图。
图2是说明本发明图1的上行调度请求的发送上行调度请求过程的示意图。
图3是说明本发明图1的各个带宽对应的调度请求帧映射参数表。
图4是说明本发明图1的调度请求帧的资料结构。
图5是说明本发明图1的调度请求信息映像到资源元素的映像示意图。
图6是本发明第二实施例的星型自组网络上行调度请求调度方法的流程示意图。
图7是本发明第三实施例的星型自组网络的方块示意图。
主要元件符号说明：
10 星型自组网络
12 接入节点
14 中心节点
SR1、SR2 上行调度请求
SRS1、SRS2 调度请求序列
SRF 调度请求帧
SRM 调度请求信息
RE 资源元素
S11-S15 方法步骤
S61 方法步骤
【具体实施方式】
为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹借由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后。
参考图1，是本发明第一实施例的星型自组网络上行调度请求调度方法的流程示意图。在图1中，星型自组网络上行调度请求调度方法是起始于步骤S11，是提供多个用户设备，例如这些用户设备具有符合无线通讯规范的通讯装置，例如智能型手机、平板电脑、桌上电脑等，又无线通讯规范符合3GPP、3G、4G、5G、LTE、行动/移动通讯、蓝牙、无线保真等规范/标准。多个用户设备在星型自组网络形成多个节点。在另一实施例中，用户设备可提供用户标识信息，例如身份资料、生物特征等。
步骤S12，是将这些用户设备之其中一者的节点设定为一中心节点。在本步骤中，至少可以从这些用户设备中任意的选择其中之一作为中心节点，且在过程中也可以选择性进行动态的或静态的替换。
步骤S13，这些节点之其中一者发出上行调度请求。其中，上行调度请求是用户设备向网络申请资源用在新数据传输的一种方式。举例而言，一并参考图2，是说明本发明图1的上行调度请求的发送上行调度请求过程的示意图。从图2中，可以看到上行调度请求是呈现周期性的变化，在第一个上行调度请求周期期间中，由于用户设备没有可传数据，因此并没有向网络发送请求上行调度请求；接着，到了第二个上行调度请求周期期间中，因为用户设备有可传送的数据进而触发了上行调度请求，并且向网络发送了上行调度请求，并且在时间点n收到了来自网络的上行授权，之后用户设备在(n+4)时刻向网络发送了数据；以及，在第三个上行调度请求周期期间，由于用户设备没有可传送的数据，使得用户设备在第三个上行调度请求周期不再向网络申请资源。
值得注意的是，每个节点的调度请求序列不同，调度请求序列可以采用M序列，也可以采用ZC序列。
前述中，调度请求的序列生成为M序列或ZC序列，若采用M序列，则所述调度请求的序列生成的公式可为：
Figure GDA0003708735350000061
其中，K为序列的长度，长度相关于系统带宽，c(n)是伪随机序列，又进一步定义为：
c(n)＝(x1(n+NC)+x2(n+NC))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2
其中n＝0,1,...,K-1，NC＝1600，第一个m序列的初始化为x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30，第二个m序列的初始化为
Figure GDA0003708735350000071
又cinit相关于用户标识信息，公式为cinit＝NID×214+510。
一并参考图3，是说明本发明图1的各个带宽对应的调度请求帧映射参数表，当前调度请求帧的调度请求信息占用符号数
Figure GDA0003708735350000072
支持的最大用户数M＝64，那么每个调度请求帧最多支持的用户数为
Figure GDA0003708735350000073
需要的最大帧数为
Figure GDA0003708735350000074
回到图1，步骤S14，产生调度请求帧以判断这些节点之其中一者的上行调度请求，并将上行调度请求相应的一调度请求信息映像到一资源元素。一并可以参考图4，是说明图1中的调度请求帧的资料结构，在调度请求帧中是以一个帧福(frame)提供两个时槽(slot)为例说明。其中，每一时槽中提供6个摆放字符(symbol)栏位。在另外一实施例中，字符栏位可以包含调度请求符号(SR符号)与小区参考信息符号(例如CRS符号)，在此，调度请求帧0、3、6、9为CRS符号，其余的为SR符号。
一并可以参考图5，是说明本发明图1的调度请求信息映像到资源元素的映像示意图。在图5中，是说明图1的调度请求信息映像到资源元素的映像图，其举例16个用户设备(或称节点)(UE0～UE15)，每个节点的每个调度请求符号占用6个资源元素，使得调度请求帧可以承载最大16个用户，在此是以节点(UE0与UE1)为例说明，即是左边第二排，节点UE1是摆设在奇数的资源元素及节点UE0是摆设在偶数的资源元素。节点UE1与节点UE0的调度请求符号被指定的且交错的设置在资源元素。值得注意的是，在二个调度请求信息与另外二个调度请求讯息之间可以插入CRS符号。
再者，在步骤S14步骤中，调度请求帧是根据最大接入节点的数量与每一帧承载的最大用户决定所决定。
举例而言，假定目前系统带宽对应的PRB数为
Figure GDA0003708735350000081
且每个资源区块(ResourceBlock，RB)映射的子载波数为
Figure GDA0003708735350000082
其中调度请求的长度为
Figure GDA0003708735350000083
每个调度请求帧最多支持的用户数为
Figure GDA0003708735350000084
其中
Figure GDA0003708735350000085
为可以映射的调度请求符号数。当承载最多M个用户，需要的最大帧数为
Figure GDA0003708735350000086
步骤S15，中心节点接收来自于调度请求帧通知，以确定非中心节点的这些节点的任何一者提出上行调度请求。
步骤S16，中心节点根据调度请求帧接入提出上行调度请求的这些节点的用户标识信息，分配相应于用户标识信息的一时频域资源。
参考图6，是本发明第二实施例的星型自组网络上行调度请求调度方法的流程示意图。在图6中，星型自组网络上行调度请求调度方法除包含第一实施例中步骤S11至S15之外，更包含步骤S61。
步骤S11至S15的说明同第一实施例的说明，在此不赘述。
步骤S61，是例如在步骤S16之后，中心节点更进一步将期望发射功率的讯息广播至非中心节点的这些节点，以供这些节点相应的这些用户设备调整自身发送功率为实际发送功率以符合期望发射功率。
其中，这些用户设备根据路损计算自身发送功率，其公式为：
PSR＝min{PMAX,Ptarget+αSR·PL+PΔ}[dbm]
其中，PSR为实际发送功率，αSR为计算路损的系数，其值[0,1]，PΔ为实际映射的子载波的数量。
参考图7，是本发明第三实施例的星型自组网络的方块示意图。在图7中，星型自组网络10是包含多个接入节点12与一中心节点14。
这些接入节点12选择性发出上行调度请求SR，其中，这些接入节点12的上行调度请求SR具有不同的调度请求序列SRS1,SRS2，相关的说明可以参考第一实施例的说明，在此不赘述。
中心节点14接收一调度请求帧SRF。其中，调度请求帧SRF用于判断这些接入节点12之其中一者的上行调度请求SR1,SR2。调度请求帧SRF将上行调度请求SR相应的一调度请求信息SRM映像到一资源元素RE，以及中心节点14根据调度请求帧SRF接入提出上行调度请求SR的这些节点12的用户标识信息，以分配相应于用户标识信息的时频域资源，例如时频域资源包含系统帧(frame)、子帧(subframe)、时槽(Time slot)等。
虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征、方法及数量当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，所述星型自组网络上行调度请求调度方法包含以下步骤：
提供多个用户设备以形成多个节点，其中所述用户设备提供用户标识信息；
所述用户设备之其中一者的节点设定为中心节点；
所述节点之其中一者发出上行调度请求，其中所述节点的上行调度请求具有不同的调度请求序列；
产生调度请求帧，以判断所述节点之其中一者的所述上行调度请求，并将所述上行调度请求相应的调度请求信息映像到资源元素，其中，所述调度请求帧根据最大节点的数量与每一帧承载的最大用户决定；
所述中心节点接收来自于所述调度请求帧通知，以确定非所述中心节点的所述节点的任何一者提出所述上行调度请求；以及
所述中心节点根据所述调度请求帧接入提出所述上行调度请求的所述节点的所述用户标识信息，分配相应于所述用户标识信息的时频域资源。
2.根据权利要求1所述的星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，其中所述调度请求帧的结构由多个时槽所组成，每一所述时槽具有调度请求信息与小区参考信息符号之至少一者。
3.根据权利要求1所述的星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，其中根据承载M个用户，所述调度请求帧的最大帧数为
Figure FDA0003745504190000011
其中
Figure FDA0003745504190000012
为可以映射的调度请求信息的数量，
Figure FDA0003745504190000013
为资源区块映射的子载波的数量。
4.根据权利要求1所述的星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，其中所述调度请求信息是以交错方式映像到所述资源元素。
5.根据权利要求1所述的星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，其中所述调度请求序列的长度为
Figure FDA0003745504190000021
Figure FDA0003745504190000022
为资源区块映射的子载波的数量，
Figure FDA0003745504190000023
为系统带宽对应的资源区块的数量。
6.根据权利要求5所述的星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，其中所述调度请求的序列生成为M序列或ZC序列，若采用M序列，则所述调度请求的序列生成的公式为：
Figure FDA0003745504190000024
其中，K为序列的长度，所述长度相关于所述系统带宽，c(n)是伪随机序列，又进一步定义为：
c(n)＝(x1(n+NC)+x2(n+NC))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2
其中n＝0,1,...,K-1，NC＝1600，第一个m序列的初始化为x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30，第二个m序列的初始化为
Figure FDA0003745504190000025
又cinit相关于用户标识信息，公式为cinit＝NID×214+510，NID为所述用户标识信息。
7.根据权利要求1所述的星型自组网络上行调度请求调度方法，其特征在于，其中所述中心节点更进一步将期望发射功率的讯息广播至非所述中心节点的所述节点，以供所述节点相应的所述用户设备调整自身发送功率为实际发送功率以符合所述期望发射功率。
8.一种星型自组网络，其特征在于，所述星型自组网络包含：
多个节点，选择性发出上行调度请求；以及
中心节点，接收调度请求帧，其中所述调度请求帧用于判断所述节点之其中一者的所述上行调度请求；
其中，所述调度请求帧将所述上行调度请求相应的调度请求信息映像到资源元素，以及所述中心节点根据所述调度请求帧接入提出所述上行调度请求的所述节点的用户标识信息，以分配相应于所述用户标识信息的时频域资源，所述调度请求帧根据最大节点的数量与每一帧承载的最大用户决定。
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