CN110493880B - 广覆盖场景下基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广覆盖场景下基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法。其工作原理为：首先，终端向基站申请上行资源并上报位置信息，基站根据终端信息以及自身位置信息，解算出不同终端单向链路传输时延，根据终端固定处理时延以及不同终端的链路传输时延，规划在N个时隙(大于固定处理时延与最大的链路传输时延之和)后统一接收终端的上行数据。然后，基站下发上行授权信息以及时间信息至终端，为各用户分配上行调度资源，资源调度指示在不同的传输链路上经历不同的传输时延，各终端会在不同时刻接收到上行授权指示与时间信息。最后，终端侧通过调整处理等待时延(包括固定处理时延与等待时延)，保证终端上行传输数据在规划的N时隙后同时刻被接收。利用本发明方法终端侧等待调度资源，抵消不同终端的不同传播时延带来的影响，适应广覆盖场景下多用户上行传输资源的无冲突调度。

Description

广覆盖场景下基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体涉及到广覆盖大时延场景下基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法。

技术背景

随着无线通信事业的发展，几乎人人都能利用终端在地面移动网络覆盖范围下进行通信，但地面移动网络覆盖范围有限，在远洋、沙漠和偏远地区建站困难，信号难以覆盖。实现通信服务全球无缝覆盖已成为目前无线通信领域的主要目标方向，研究具备覆盖范围广，不受地面条件约束和灵活机动等特点的通信系统，是实现通信服务全球覆盖的重要途径。多用户上行资源调度已成为广覆盖、全球覆盖大时延场景的重要课题。

地面4G/5G系统中，UE(User Equipment)上行调度过程为：UE发送探测参考信号SRS(Sounding Reference Signal)信息，周期性上报与数据传输无关，为上行资源调度提供参考信号，基站则测量上行传输信道质量CQI(Channel Quality Indicator)；当有上行业务到达时，UE通过BSR(Buffer Status Report)或SR(Scheduling Request)或随机竞争接入方式向网侧基站申请上行传输资源，指示有上行数据到达，请求分配无线资源；基站通过物理下行控制信道PDCCH(Physical Downlink Control Channel)发送上行传输资源授权指示给UE；UE接收到资源授权信息，根据上行资源授权在指定的时频资源发送数据到基站；基站根据本地记录的上行传输资源指示信息接收数据，并根据接收数据是否准确译码反馈ACK/NACK；UE根据基站经PDCCH下发的新数据指示，确定重传或传输新数据。地面终端UE与网络侧基站之间的通信距离短，传输时延很小。上行timing的不确定性正比于小区半径，每1km有大约3.3μs的单向链路传输延迟(3.3μs/km)，以LTE 100km的小区为例，最边缘终端UE与中心基站的最大单向链路传输时延为0.33ms，小于一个传输时间间隔，即时延不超过一个调度时隙，不影响时隙资源占用。

对于广覆盖场景，以卫星互联通信系统为例，卫星运行轨道高，波束覆盖范围大，波束覆盖的用户终端数众多，传输链路时延大(5～200ms)，远超出一个传输时间间隔，不同用户终端间的传输时延差大(0.5～10ms)，基站在同一时刻发送的上行调度授权指示，经历不同的链路传输时延后，不同用户终端在不同时刻响应，终端间时延差异可使得实际响应时的资源占用碰撞冲突，上行资源占用冲突示意图见图1。基站为不同的用户终端发送授权信息，不同终端接收后，立即使用不同频率的载波(f1，f2，f3……)进行发送，由于不同终端所处位置不同，导致终端接收到授权信息的时间差异，最终基站接收到数据块的时间也不相同。同时，当终端有需求时，基站会再次发送授权信息，得到授权信息的终端立即发送数据，最终可能导致时延小的终端分配的载波频率与时延大的终端使用的载波频率相同，并同时到达基站，发生冲突。如图1中用户3与用户1，由于用户3距离较远，导致其与用户1第二次发送的数据信息同时到达基站，且因为使用频率相同，造成了冲突。

现有地面多用户调度技术已经成熟，考虑了上行接入、同步等技术，但是没有大时延、大时延差场景下的上行调度策略设计，要实现广覆盖场景下的互联通信，要求准确的多用户上行传输资源调度方法。

发明内容

为了解决广覆盖场景中基站覆盖范围大，小区内终端传播时延差大，终端上行传输资源占用碰撞冲突问题。本发明提出了一种基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法。

本发明提出了基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法，如图2所示，上行调度基本过程包括上行调度请求，指示，授权，响应。应对调度过程中的传输时延大，终端之间传输时延差造成的资源占用冲突问题。

本发明采用的技术方案为广覆盖场景下基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法，该方法包括：

步骤1：基站通过空口发送上行资源调度授权信息，并规划在N个slot后，基站接收终端的上行传输数据；

步骤2：不同的终端接收到基站上行授权指示，基站上行授权指示中包含了基站授权指示发送的时间信息，不同终端接收到基站发信时间信息，对比接收时间信息，获取基站与终端间单向链路传输时延；

步骤3：终端获知了单向链路传输时延以及规划在N个slot后基站接收上行数据，终端侧调整处理等待时延，将数据发送出去，使得数据在相对基站发送授权指示的N个slot后到达基站，同时刻被基站接收；

步骤4：基站在间隔上行授权指示下发N个slot后接收上行数据，同时基站根据接收数据是否正确译码反馈ACK/NACK，终端根据基站反馈指示，确定重传或传输新数据。

进一步的，所述步骤1中规划基站在上行资源授权指示下发后的N个slot后接收上行数据，不同终端经历不同的传输时延，规划的间隔时隙N大于最大双向链路传输时延以及固定处理时延之和，能够满足传输时延最大的终端同时进行传输，这就决定了传输时延小的终端在接收到授权后，需要等待的时延大，以实现数据同步到达基站。

进一步的，所述步骤2中终端接收到基站为其分配上行资源授权指示，其中经历了一个基站-终端链路的传输时延，基站下发给终端的上行授权信息中携带了基站同一时刻分配上行资源时刻的时间信息。接收到上行授权信息，终端根据授权时间信息与接收时刻的时间的差值可以获知自身单向链路传输时延。

进一步的，所述步骤3中终端获知单向链路传输时延并且基站将在其下发时刻滞后N个时隙接收，基站在同时刻下发的调度信息，在不同的时刻到达不同终端，传播时延小的终端先收到调度指示，传播时延大的终端后收到调度指示，为避免资源占用的时间差异，终端根据基站的上行授权指示时间解算出双向链路传输时延，调整终端侧处理等待时延，同步到调度指示下发后第N个时隙数据被接收，抵消时延差异，使得基站同一时刻的调度指示，在之后同一时刻被基站接收数据，实现上行资源无冲突调度。

本发明的广覆盖场景下基于终端侧等待的上行资源调度方法，相对于现技术具有以下的有益效果：

(1)本发明方法通过终端侧等待，抵消不同终端的不同传输时延，使得基站同一时刻发出上行授权，也在之后同一时刻接收数据，避免上行资源占用碰撞冲突。该发明能够适应广覆盖场景下通信时延大，终端时延差大的特点，具有广泛的工程意义。

附图说明

图1是上行资源调度冲突示意图。

图2是上行数据传输过程示意图。

图3是终端-基站传输延迟示意图。

图4是波束内不同终端传输延迟差示意图。

图5是本发明上行调度控制时序图。

图6是本发明多用户上行调度时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

本发明提出了基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法，如图2所示，上行调度基本过程包括上行调度指示，授权，传输，响应。以卫星互联网通信系统为例，使用卫星进行转发，描述终端上行调度资源无冲突分配占用方法。

本发明采用的技术方案步骤如下：

步骤1终端发送探测参考信号信息，为上行资源调度提供参考信号。终端发送上行调度请求，请求基站分配资源。Ta时刻，基站发送上行授权给终端，授权指示N个slot后终端可用的上行时频资源，以及基站下发指示的时间信息。

步骤2经历单向链路传输时延T，终端接收到上行授权指示，终端获知单向链路传输时延以及在N个slot后基站会接收上行数据的规划。多用户系统中，不同用户经历不同的时延T。

步骤3用户调整处理等待时延CW，使得数据在相对基站发送指示的N个slot后到达基站。终端经历处理等待时延CW后，终端发送数据以及缓冲状态报告到基站。不同传输时延的用户处理等待时延CW不同。

步骤4在N个slot后的时刻，基站接收多用户终端发送的上行数据，基站根据接收数据是否正确译码反馈ACK/NACK。终端根据基站反馈指示，确定重传或传输新数据。

参阅图3，基站接收到上行请求并发送上行授权给终端，终端接收到上行授权后，在指定的时频资源上发送数据。上行授权经历了基站-卫星-终端单向链路传输时延T0+T1，终端接收授权到发送上行数据经历处理等待时延CW，上行数据经历了终端-卫星-基站的单向链路传输时延T0+T1。则一次上行授权分配到上行数据接收经历的时延为2(T0+T1)+CW。

参阅图4，步骤2所述的不同终端在不同时刻接收到上行调度授权指示，卫星到终端对应小区(波束)的最小传输时延为T1，远端最大传输时延为T2，到达小区内其他终端经历的传输时延为Ti，T0为基站与卫星之间的公共传输时延。以从基站-小区(波束)的信号获取最小传输时延为基准，最近端的终端与最远端终端传输时间差为T2-T1，对用户终端i的传播时延差为Ti-T1。本发明采用以上行授权发送时隙为起始，统一滞后N个时隙接收所有用户的上行数据。最近终端等待最远终端侧使得终端数据能够同步到达基站，最长等待时延为2倍的(T2-T1)，波束内终端等待时延2(Ti-T1)时间。对于一次完整数据传输而言，留给用户终端的处理等待时延CW＝固定处理时延+等待时延＝N-RTD＝N-2(Ti-T1)，时隙slot表示单位调度时长。不同用户的不同双向链路传输时延RTD决定了终端的处理等待时延CW大小不同。

参阅图5，对于一次终端上行调度时序，t0时刻MAC组装承载上行授权指示的DCI；PHY在t1时刻把DCI信息调制、编码、映射到RE上，通过空口发送出去；经历传输时延Td后，终端侧在t2时刻盲检测到DCI信息；t3时刻DCI内上行调度信息通知MAC，供MAC组TB用；MAC在t4时刻把数据以TB形式发送给PHY；终端把TB数据调制、编码、映射到RE上，在t5时刻通过空口发射出去；t6时刻基站提前一个slot把PUSCH解调所需信息发送给PHY；t7时刻基站侧解调PUSCH数据，若成功上报给MAC，若不成功触发HARQ。

参阅图6，多用户上行传输，最终实现发送数据被基站同步接收，实现上行资源无冲突调度。考虑低轨卫星距地表1175km的轨道高度，卫星移动为8km/s，考虑卫星与终端最长通信距离为3090km，卫星到基站的最远距离为3531km，考虑终端到基站最大时延为22ms，往返时延44ms，保障拥有最大双向链路传输时延的终端进行通信，规划50ms后基站接收数据，当子载波间隔120kHz时，1ms子帧分为8个slot，一个slot的长度0.125ms，即50ms/0.125ms＝400slot后，基站接收此同一时刻下发上行授权指示的上行传输数据。图6中，在t2，t3，t4时刻不同终端接收到指示信息，根据终端收到授权指示和基站发送上行授权的时间差，即为单向链路传输时延，在t5，t6，t7时刻，为同步到400slot后统一接收，终端经历不同的处理等待时延，终端1,2,3分别等待CW1＝400-2*Delay1，CW2＝400-2*Delay2，CW3＝400-2*Delay3，之后终端把TB数据调制、编码、映射到RE上，通过空口发射出去；在400个slot后的t8时刻，基站同步接收到不同终端的上行数据。这些上行数据传输占用的资源，是基站在t1时刻，为各个终端分配的时频资源，上行调度时实现资源无冲突占用。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.广覆盖场景下基于终端侧等待的多用户上行资源调度方法，该方法包括：

步骤1：基站通过空口发送上行资源调度授权信息，并规划在N个slot后，基站接收终端的上行传输数据；

步骤2：不同的终端接收到基站上行授权指示，基站上行授权指示中包含了基站授权指示发送的时间信息，不同终端接收到基站发信时间信息，对比接收时间信息，获取基站与终端间单向链路传输时延；

步骤3：终端获知了单向链路传输时延以及规划在N个slot后基站接收上行数据，终端侧调整处理等待时延，将数据发送出去，使得数据在相对基站发送授权指示的N个slot后到达基站，同时刻被基站接收；

步骤4：基站在间隔上行授权指示下发N个slot后接收上行数据，同时基站根据接收数据是否正确译码反馈ACK/NACK，终端根据基站反馈指示，确定重传或传输新数据；

所述步骤1中规划基站在上行资源授权指示下发后的N个slot后接收上行数据，不同终端经历不同的传输时延，规划的间隔时隙N大于最大双向链路传输时延以及固定处理时延之和，能够满足传输时延最大的终端同时进行传输，这就决定了传输时延小的终端在接收到授权后，需要等待的时延大，以实现数据同步到达基站；

所述步骤3中终端获知单向链路传输时延并且基站将在其下发时刻滞后N个时隙接收，基站在同时刻下发的调度信息，在不同的时刻到达不同终端，传播时延小的终端先收到调度指示，传播时延大的终端后收到调度指示，为避免资源占用的时间差异，终端根据基站的上行授权指示时间解算出双向链路传输时延，调整终端侧处理等待时延，同步到调度指示下发后第N个时隙数据被接收，抵消时延差异，使得基站同一时刻的调度指示，在之后同一时刻被基站接收数据，实现上行资源无冲突调度。

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