CN1464656A - Wcdma系统基带多用户编码及优先级调度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及WCDMA系统基带多用户编码及优先级调度的方法和装置，其方法为：接收高层发送的数据和控制信息，处理不同业务的编码任务，对编码任务进行优先级计算；根据编码任务的优先级进行排序，利用两级快速排序法，进行队列的排序和控制；根据排好序的队列进行编码任务参数计算，计算多个编码任务编码时需要的参数；根据上述参数和队列来控制调度编码；对数据信息进行差错编码。本发明解决了对于WCDMA复杂的多用户、变速率的业务要求，提高了编码器的吞吐效率，降低了系统的处理时延，增加系统的容量。同时，通过采用软件和硬件结合的方法，通过软、硬件协同工作的方法，降低了系统的成本。

Description

WCDMA系统基带多用户编码及优先级调度的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种移动通信系统，具体涉及一种用于WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统基带多用户编码和优先级调度的实现装置和方法。

背景技术

现有的移动通信系统，例如，第二代的窄带CDMA(码分多址)，主要提供话音业务。但随着通信的发展，移动通信不仅需要提供传统的话音业务、还需要提供数据业务，包括图像、多媒体、WEB服务等。因此，第三代移动通信系统，包括WCDMA(宽带码分多址)应能支持话音、分组数据、多媒体业务。

在移动通信系统中，高层的数据通过传输信道映射到物理信道上。传输信道能够把多种业务复用到同一个连接中，并且完成对数字信息的差错控制编码(无线信道编码)。

在WCDMA系统中高层传到物理层的数据是以传输时间间隔(TTI)为单位进行传送，TTI的大小根据业务的不同可以采用10ms、20ms、40ms、80ms。经过传输信道一系列的处理：CRC(循环冗余校验)校验、信道编码、速率匹配、交织、传输信道复用等，再通过物理信道的处理发送。

一个物理信道可能由多个传输信道复用构成，每一个传输信道需要经过一系列处理过程，因此每个传输信道需要有一套的装置完成传输信道映射到物理信道的过程。如专利申请号为00801160.5、发明名称为“在码分多址通信系统中信道编码和多路复用的设备和方法”所公开的信道编码和多路复用设备，包含多个无线电帧匹配器(数目等于或大于传输信道数)，其每一个含有无线电帧分段器，并将可以具有不同发送时间间隔的传输信道帧的每一个分段成无线电帧。一个多路复用器多路复用无线电帧以形成串行数据帧。

因此，按照现有的技术，每个传输信道需要一套编码器及相关的设备，而如果希望提高通信系统的容量，多个用户同时传输的情况下，势必需要更多的硬件设备。相反，如果在设备不增加的情况下(一套编码器级相关设备)，不采用最优的调度机制，而按照传统的方法，比如先进先出的规则，即编码器工作是依据传输信道的数据到达顺序进行，在多个业务到达编码器时，由于业务的时间紧迫性不同(因为TTI的大小不同)，自然排在后面的较紧迫的任务会在后面进行。由于编码器的吞吐量有限，而使得在下一个TTI数据到来时前面的TTI数据还没有来得及处理，导致数据包的丢失，增加系统的延迟，造成整个系统性能的下降，甚至无法正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WCDMA系统基带多用户编码及优先级调度的方法和装置，从而使WCDMA移动通信系统的传输信道在不同的TTI传输要求下减少系统的处理和等待时间，有效地利用资源，另外，在可变速率的业务下，CDMA的传输信道处理过程响应用户的改变，能控制物理层的准确处理，并且合理地调度多个用户的业务，保证每个用户的正常工作。

第一，本发明所提供的WCDMA系统基带多用户编码及优先级调度的方法，包括下列步骤：接收高层发送的数据和控制信息；依据“最终期限”方式，处理不同业务的编码任务优先级计算；根据业务的优先级进行排序，利用两级快速排序法，进行队列的排序和控制，所述的两级的快速排序法即：第一级是堆内排序，根据优先级进行粗略排序；第二级是队列排序，利用堆内排序的结果作为队列排序的输入，进行最终的排序；根据排好序的队列进行队列的业务参数计算，计算多个编码任务编码时需要的参数；根据上述参数和队列来控制调度编码，包括控制编码任务打断后现场维护，以及打断任务的重新调用；对数据进行差错编码，包括循环冗余校验、信道编码及速率匹配。

第二，本发明所提供的WCDMA系统基带多用户编码及优先级调度的装置，其特征在于，包括：数据存储器，存储从高层发送的多用户数据以及信道相关的信息；优先级计算、排序单元，与数据存储器相连，根据传输信道的信息参数，计算出对应的优先级数，由软件完成堆、队列的两级排序，即：第一级是堆内排序，根据优先级进行粗略排序；第二级是队列排序，利用堆内排序的结果作为队列排序的输入，进行最终的排序；队列控制器，与优先级计算、排序单元相连，根据软队列的结果，向其内的硬队列里输送数据，该数据对应需要处理的编码任务，并根据软队列的指示，定时更新编码任务；参数计算单元，分别与数据存储器和优先级计算、排序单元相连，接受传输信道的信息参数，在队列排序的过程中，软队列每排一个任务后，进行编码所需要的所有参数的计算，输出是传输信道编码处理时需要的参数；主控制器，分别与队列控制器和参数计算单元相连，根据队列控制器的控制参数，对所述的参数计算单元内的数据进行选择，并输出编码参数，当队列控制器的控制数据为打断请求时，完成优先级抢段的处理，保存当前状态，等待下次激活该编码任务时恢复状态并发送打断信息，同时输出打断信息，以及完成打断任务重新调用时的恢复处理；CRC器，分别与数据存储器、主控制器和队列控制器相连，根据主控制器提供的参数及输入的数据完成数据的循环冗余校验，输出校验后的数据；编码器，分别与主控制器和CRC器相连，根据主控制器提供的编码参数和CRC器输出的校验后数据进行编码(卷积编码或Turbo编码)，输出编码后的数据；

速率匹配器，分别与编码器和主控制器相连，根据主控制器提供的参数，对编码后的数据完成速率匹配即：重复和凿孔，以达到物理信道所要求的速率，同时还根据主控制器提供的参数将数据存储到存储器的相应地址。

采用了上述的技术解决方法，利用业务的随意性及时间的紧迫性不同，根据业务的性质，采用优先级调度机制，合理的调度和分配传输信道编码任务，达到最大的利用率，使数据保证在下一个TTI数据到来之前发送出去，同时为了减少处理调度的延迟，采用有效且快速的算法。另外，多个用户，变速率下不同的业务(话音业务、数据业务)在WCDMA系统的装置中采用最少的硬件开销(仅用一套编码设备)。因此，本发明解决了对于WCDMA复杂的多用户、变速率的业务要求，提高了编码器的吞吐效率，降低了系统的处理时延，增加系统的容量，同时降低了系统的成本。

附图说明

图1是本发明方法的流程框图；

图2是本发明装置的结构图；

图3是本发明的快速排序的示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明，即；一种码分多址系统基带多用户编码及优先级调度的方法，包括下列步骤：

高层接口处理步骤10，接收高层发送的数据和信息，并且对高层发送的信息进行解析；

优先级计算步骤20，依据Deadline(最终期限)方式(即：利用最大等待时间作为判断的依据，在同一起跑线上，距离Deadline越近的越先发出)，处理不同业务的编码任务优先级计算，优先级计算根据每个业务的性质以及所采用的信道编码器的处理能力，对于每个用户计算出对应的优先级数，在多业务、变速率的情况下，每个业务可能有多个传输信道及同一传输信道每个TTI内的数据量不同，因此每个传输信道、每个TTI需要计算出优先级数，另外，在同一时刻必然存在多个不同的优先级数，因此必须根据优先级数进行排序；

根据业务的优先级数进行排序，利用两级快速排序法，进行队列的排序和控制，所述的两级的快速排序法，即：第一级是堆内排序，根据优先级数进行粗略排序；第二级是队列排序，利用堆内排序的结果作为队列排序的输入，进行最终的排序，存放在其软队列中；

队列控制步骤30，根据已存在的一个硬队列(该硬队列的长度是固定)，由软队列来维护该硬队列，即硬队列定时从软队列读入多个已排好序的编码任务；

参数计算步骤40，对每一个排好序的编码任务计算编码处理时需要的参数；

主控制步骤50，根据队列控制参数和编码参数来控制调度编码，包括完成编码任务高优先级抢断后现场维护，以及打断任务的重新调用；

编码处理步骤60，完成高层业务数据的CRC、编码(卷积编码或Turbo编码)、速率匹配过程。

如图2所示，本发明，一种码分多址系统基带多用户编码及优先级调度的装置，包括数据存储器301、优先级计算、排序单元302、队列控制器305、参数计算单元303、主控制器306、CRC器304、编码器307和速率匹配器308。其中：优先级计算、排序单元302与数据存储器301相连；队列控制器305与优先级计算、排序单元302相连；参数计算单元303分别与数据存储器301和优先级计算、排序单元302相连；主控制器306分别与队列控制器305和参数计算单元303相连；CRC器304分别与数据存储器301、队列控制器305和主控制器306相连；编码器307分别与主控制器306和CRC器304相连；速率匹配器308分别与编码器307和主控制器306相连。

数据存储器301，按顺序存储从高层到物理层的数据和信息，并按照传输信道进行发送。即：存储从MAC(媒体接入控制)层到传输信道的数据和信息，数据以TTI为时间间隔发送，以传输块为单位进行封装。

优先级计算、排序单元302，根据传输信道的信息参数，计算出对应的优先级数，即每个传输信道每个TTI编码数据任务的的优先级数，并根据计算出优先级数进行排序。

排序的实现是由DSP(数字信号处理器)来完成，考虑到DSP的速度，以及队列排序的复杂性，采用一种快速排序的方法，二级排序法。如图3所示，首先预先排序，对从高层来的需编码任务队列201按堆进行分割，进行堆内202排序，每个堆内的排序采用快速排序法，堆内按优先级由高到低排序，保证堆头的任务是在本堆内优先级最高的任务；然后再进行每个堆头的比较，每次排序找出最高优先级的堆头，与软队列里的任务，进行比较，插入到软队列203里；完成当前所有待编码任务的排序。

队列控制器305，其包含一个硬队列，硬队列的长度固定，硬队列从软队列读入数据，软队列定时查询并读回硬队列当前的状态后，硬队列清空其内的数据，重新从软队列读入数据。并发送数据到主控制器306和控制信号到CRC器304，顺序发起编码请求，并在在编码任务高优先级抢断时，发送中断到主控制器。

参数计算单元303，在队列排序的过程中，软队列每排一个任务后，参数计算单元计算该编码任务编码时需要的所有参数，包括CRC的参数、编码器的参数、速率匹配器的参数。

主控制器306，根据队列控制器的控制参数，选择参数计算单元里对应编码任务的参数输送到CRC器304、编码器307、速率匹配器308，并当队列控制器305的控制数据为打断请求时，完成优先级抢段的处理。

CRC器304，根据主控制器306提供的参数及输入的数据完成数据的循环冗余校验，在优先级高抢段的情况下，该CRC器继续完成当前的传输块的校验，然后立即转向新的高优先级任务，并根据主控制器306的栈指针信号，把当前的参数压入其内的堆栈。在恢复打断的编码任务时，根据主控制器306的栈指针信号，弹出堆栈里的参数进行校验。

编码器307，根据主控制器306提供的编码参数及CRC器304的输出校验后数据进行编码(卷积编码或Turbo编码)，编码器的工作是流水进行，编码器是以编码块为单位进行编码，并在优先级高抢段的情况下，该编码器继续完成当前的编码块的编码，然后立即转向新的高优先级任务，并根据主控制器306的栈指针信号，把当前的参数压入其内的堆栈。在恢复打断的编码任务时，根据主控制器306的栈指针信号，弹出堆栈里的参数进行校验。

速率匹配器308，根据主控制器306提供的参数，对于编码后的数据完成速率匹配即：重复和凿孔，以达到物理信道所要求的速率，同时还根据主控制器提供的参数将数据存储到存储器的相应地址；交织和传输信道复用通过地址变化完成，因此速率匹配器在输出的过程中完成了交织和传输信道的复用。在优先级高抢段的情况下速率匹配器继续完成当前的编码块编码后数据的速率匹配，然后立即转向新的高优先级任务。并根据主控制器306的栈指针信号，把当前的参数压入其内的堆栈。在恢复打断的编码任务时，根据主控制器306的栈指针信号，弹出堆栈里的参数进行速率匹配。

本发明由一套编码器完成多用户编码，所有需要编码的业务数据是串行的进行，优先级排序根据编码任务的优先级数排列编码的顺序，控制器调度编码器的工作，在编码器工作的过程中，如果有某业务的优先级比当前编码业务的优先级高，在确保数据不丢失的情况下，则存在编码器工作打断的问题，以及对编码器工作现场的保护。在WCDMA中编码器是以编码块为单位进行工作，考虑实现的可行性，CRC的打断是以传输块为单位打断，编码器和速率匹配器是以编码块为单位打断。

当队列控制器305的控制参数为打断请求时，由主控制器完成打断处理，保存当前状态及改变栈指针，并发送栈指针控制CRC器304、编码器307、速率匹配器308把当前的参数压入堆栈；在打断任务恢复编码时，主控制器恢复保存的状态，并发送控制信号及栈指针给CRC器304、编码器307、速率匹配器308弹出堆栈保存的参数继续编码。

Claims (2)

1.一种宽带码分多址系统基带多用户编码及优先级调度的方法，包括下列步骤：

接收高层发送的数据和控制信息；

依据“最终期限”方式，处理不同业务的编码任务优先级计算；

根据业务的优先级进行排序，利用两级快速排序法，进行队列的排序和控制，所述的两级的快速排序法即：第一级是堆内排序，根据优先级进行粗略排序；第二级是队列排序，利用堆内排序的结果作为队列排序的输入，进行最终的排序；

根据排好序的队列进行队列的业务参数计算，计算多个编码任务编码时需要的参数；

根据上述参数和队列来控制调度编码，包括控制编码任务打断后现场维护，以及打断任务的重新调用；

对数据进行差错编码，包括循环冗余校验、信道编码及速率匹配。

2.一种宽带码分多址系统基带多用户编码及优先级调度的装置，其特征在于，包括：

数据存储器，存储从高层发送的多用户数据以及信道相关的信息；

优先级计算、排序单元，与数据存储器相连，根据传输信道的信息参数，计算出对应的优先级数，由软件完成堆、队列的两级排序，即：第一级是堆内排序，根据优先级进行粗略排序；第二级是队列排序，利用堆内排序的结果作为队列排序的输入，进行最终的排序；

队列控制器，与优先级计算、排序单元相连，根据软队列的结果，向其内的硬队列里输送数据，该数据对应需要处理的编码任务，并根据软队列的指示，定时更新编码任务；

参数计算单元，分别与数据存储器和优先级计算、排序单元相连，接受传输信道的信息参数，在队列排序的过程中，软队列每排一个任务后，进行编码所需要的所有参数的计算，输出是传输信道编码处理时需要的参数；

主控制器，分别与队列控制器和参数计算单元相连，根据队列控制器的控制参数，对所述的参数计算单元内的数据进行选择，并输出编码参数，当队列控制器的控制数据为打断请求时，完成优先级抢段的处理，保存当前状态，等待下次激活该编码任务时恢复状态并发送打断信息，同时输出打断信息，以及完成打断任务重新调用时的恢复处理；

CRC器，分别与数据存储器、主控制器和队列控制器相连，根据主控制器提供的参数及输入的数据完成数据的循环冗余校验，输出校验后的数据；

编码器，分别与主控制器和CRC器相连，根据主控制器提供的编码参数和CRC器输出的校验后数据进行编码(卷积编码或Turbo编码)，输出编码后的数据；

速率匹配器，分别与编码器和主控制器相连，根据主控制器提供的参数，对编码后的数据完成速率匹配即：重复和凿孔，以达到物理信道所要求的速率，同时还根据主控制器提供的参数将数据存储到存储器的相应地址。

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