CN1571528A - 适用于tdd/cdma系统的资源整合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，可快速高效地完成资源整合，使部分原本分散在各时隙内的剩余资源尽量集中在某一时隙中。包括：A.触发资源整合；B.系统将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，释放用户业务在该时隙所占用的RU资源；C.将空出的该时隙的RU资源，分配给对RU资源要求多的新用户业务。用户业务转移，可按时隙优先级顺序进行，包括：当剩余资源最多的时隙的优先级最高时，是将高优先级中的用户业务转移到低优先级时隙中；当按时隙资源相对集中分配的原则进行优先级排列时，是将低优先级中的用户业务转移到高优先级时隙中。在本资源整合方法中进一步结合接纳控制方法，可做到转移用户最少，整合延时较小。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术，更确切地说是涉及一种资源整合方法，适于在时分双工/码分多址移动通信系统(TDD/CDMA)中应用。
背景技术
资源整合技术是提高系统资源利用率的一项有效技术。在有线网中早就使用过资源整合这个概念，例如目前计算机中普遍支持的“碎片整理”功能，就是一具体的探索性应用。
在无线通信中，由于空间接口上资源相对缺乏，提高资源利用率一直是系统设计所追求的目标。在第一代和第二代移动通信系统中，由于业务的单一性和受当时无线通信技术的局限，一个用户占据一条信道就足以承载话音业务，没有发挥资源整合优势的条件，因此也就没有出现具体的、可以应用到无线通信系统中的资源整合方法。在第三代移动通信系统中，所支持的业务趋于多样化，不同QoS要求的业务占用的资源数量和质量也各不相同，同时移动终端也逐渐具备了多码道和多时隙的支持能力。在此基础上，资源整合技术在无线领域中才真正具备进入实际应用的条件。
宽带-码分多址(W-CDMA)系统中的资源整合技术主要应用为“码碎片整理”技术。由于扩频因子可变的正交码的数量有限，且一个用户可能使用多个正交码，因此必须考虑码资源的合理使用问题，以保证满足用户的要求。在码资源分配时，可能出现信道码表碎片的情况，也就是没有按照紧凑原则进行码资源分配，码资源分配不合理；或者经过长时间运行后，由于码资源占用与释放的随机性，也会出现碎片的情况，即已分配的码资源占用了虚的速率资源，降低了码资源利用率。
码资源整合技术的具体实施，表现为统计码资源的利用效率，一旦码资源利用效率低于一定的门限值时就实施信道码表碎片整理工作，即进行码资源的重配置。由于W-CDMA系统中可用扩频码高达256个，出于对算法的复杂性和信令交互的频繁程度的考虑，因而在实际工程中往往把更多的精力集中于码分配而不是“码碎片整理”上。
而对于TDD/CDMA系统来说，基于TDD系统的特点，每个时隙内的可用扩频码数量较少(如16个)，由于降低了算法的复杂程度，因而可以选择更加优化的方法进行扩频码资源的分配、组合和碎片整理，因此“码碎片”的问题可得到很好的解决；同时TD-SCDMA系统支持多时隙间的资源组合方式，可以根据自身系统的技术特点，结合用户申请业务的服务质量要求(QoS：Quality of Service，)和终端的支持能力灵活的进行资源的调度；再辅以动态信道分配(DCA)技术的支持，使得资源整合技术在TDD/CDMA系统可以得到更为广泛的应用，从而提高系统的资源利用率。
基于时分双工码分复用的移动通信系统综合使用了时分和码分技术，在资源分配的灵活性和资源使用的高效性上有着显著的优势。但是由于时分技术的采用，使得系统的可用资源被分散到各个时隙中，对于一些要求资源数量较多的业务来说，一个时隙内的剩余资源可能不能满足其要求；出于对易于功率控制和切换控制等的实现和简化控制操作的考虑，希望能够尽量为一个用户分配同一个时隙内的资源，在此情况下可以对系统内剩余资源进行整合，使部分原来分散在各时隙的剩余资源尽量集中在某一时隙，以便分配给将要接入的用户。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，能够快速高效的完成资源整合。
实现本发明目的的技术方案是这样的：一种适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于包括：
A.触发资源整合；
B.系统将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，释放用户业务在该时隙所占用的基本RU资源；
C.将空出的该时隙的基本RU资源，分配给对基本RU资源要求多的新用户业务。
所述步骤B中的将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，是按时隙优先级顺序从优先级最高的时隙开始，将高优先级中的用户业务转移到低优先级时隙中。其中的时隙优先级是按时隙负荷均衡的原则进行排列的，剩余的基本RU资源最多的时隙的优先级最高。
所述步骤B中的将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，是按时隙优先级顺序从优先级最高的时隙开始，将低优先级中的用户业务转移到高优先级时隙中。其中的优先级是按时隙资源相对集中分配的原则进行排列的，对会话类业务，上行接入的优先级从首时隙至上下行时隙转换点正向顺次排列，下行接入的优先级从上下行时隙转换点至尾时隙正向顺次排列；对流类业务，上行接入的优先级从上下行时隙转换点至首时隙反向顺次排列，下行接入的优先级从尾时隙至上下行时隙转换点反向顺次排列。
本发明的适用于时分双工/码分多址系统的资源整合方法，充分利用了TDD系统资源分配的灵活性，可以将一个时隙内的部分用户转移到其它时隙，以集中多个时隙内的剩余资源，再将这些资源分配给对资源要求较多的新用户。该方法与接纳控制算法结合，可做到转移用户最少、整合延时较小，因此能够在时分双工/码分多址系统中高效快速的完成资源整合。
附图说明
图1是TDD/CDMA系统的资源整合示意图，由资源整合前各时隙资源分布示意图1A和资源整合后各时隙资源分布示意图1B组成；
图2是资源整合的第一实施例流程框图；
图3是应用于第二实施例的一种按业务设置时隙优先级的示意图；
图4是资源整合的第二实施例流程框图。
具体实施方式
图1示意出利用本发明方法实现的资源整合过程。本发明所称的资源整合，简单地说就是将一个时隙内的部分用户挪到其它时隙去，让该时隙空出足够的资源以便提供给待接入的对资源要求较多的用户。图中用斜线框表示正承载着用户业务的基本资源单元(RU)，通过将时隙1、2中的业务转移到目标时隙3中，从而释放该业务在原时隙1、2所占用的基本RU资源。经过资源整合后，系统空出完整(或者尽量完整)的时隙1、2，供更大业务的接入。资源整合前，业务占用时隙1、2、3基本资源单元(RU)的情况如图1A所示，经过资源整合后的时隙3，业务占用基本RU的情况及空出的完整时隙1、2的情况如图1B中所示。
TDD/CDMA系统在一个载波内的一个时隙资源应包含码道和功率两个方面的含义，从一个时隙挪走部分用户到其它时隙，该时隙内剩余的码道和功率资源都会增加。本发明的资源整合流程对于时隙资源的判断可以单独考虑码道资源，也可以综合考虑码道资源和功率资源。后一种情况下，对于功率资源的判断需要借助一定的接纳控制算法来完成。
系统资源整合动作的触发有三种情况：系统周期性地进行检测，当检测结果表明系统中零散分配的资源数占总资源数的比例达到某个阈值时，即触发整合动作；在有码道释放时进行检测，当检测结果表明系统中零散分配的资源数占总资源数的比例达到某个阈值时，即触发整合动作；只有在实时高速率业务申请到来时进行资源整合。前两种做法的好处是总可以空出一定比例的整块资源，可以减少实时高速率业务接入时延；最后一种做法的好处是在高速率业务占总业务量比例较小时，系统的整合动作不会很频繁，因而开销少。
下面结合两个具体实施例及其附图进一步说明本发明的资源整合技术。
参见图2，是用户在接入过程中应用资源整合的过程。该第一实施例中，经过资源整合过程空出优先级高的时隙，提供给待接入的对资源要求较多的用户。USERn为新用户代号，USERa为待转移用户代号。各个时隙可依据负荷平均的准则设计时隙优先级排队算法，即按照时隙内剩余资源的多少形成一个优先级队列，该队列中剩余资源最多的时隙的优先级最高。
步骤201，发出资源整合请求，如在一个实时高速率业务到来之后，系统经过相应判断后触发资源整合流程(前述的三种触发系统资源整合动作的情况都可触发资源整合流程)。
步骤202，为了使转移的用户数最少，首先选取优先级最高的时隙即目标时隙(也即剩余资源最多的时隙)作为接纳新用户的时隙，设为时隙i。
步骤203，在时隙i中选取一个占用资源数量少于新用户要求资源数量的用户作为待转移的用户USERa，这样可以避免因转移资源要求较多的用户USERa而导致整合失败，如果时隙i内有不同类的用户都能满足上述要求，则选择其中占用资源最多的用户为USERa，这样做能减少转移的用户数。
步骤204，在时隙i以外的其它时隙中对加入USERa作接纳判决，以判断是否可以把USERa成功转移到这些时隙中的某一个时隙中去(利用接纳判决算法进行)。
步骤205、206，如果USERa在时隙i之外的某一时隙j通过接纳判决，此时并不立刻执行将USERa转移到该时隙j中去的操作，而是只记录整合操作的状态，然后再执行步骤207，记录整合操作的状态包括记录USERa的ID、USERa转移的目标时隙j、时隙i少了USERa后的干扰状况、目标时隙j中多了USERa后的干扰状况等，注意以后的各种判决都要在假设USERa转移到目标时隙j后的状态下进行。
步骤207，在假设USERa已经被转移出时隙i的情况下，确定时隙i内的剩余资源是否能满足新用户USERn对资源数量的要求，如果满足则执行步骤208，不满足则执行步骤211。
步骤208至212，假设时隙i中已移出了USERa，在时隙i内对接入新用户USERn作接纳判决(利用接纳判决算法进行)，通过接纳判决则接纳，并按所记录的转移USERa的整合操作执行，即由时隙i接纳USERn的相关操作记录，没有通过接纳判决则给出接纳失败的信息，不执行整合操作，并清除对整合过程中信息和动作的记录。
步骤213，若在步骤205中，将USERa转移到除时隙i以外时隙中去的接纳判决未通过，说明不能把USERa成功转移到另外的时隙，资源整合失败，给出整合失败的信息。
步骤211，若在步骤207中，确定时隙i内的剩余资源不能满足新用户USERn对资源数量的要求时，则进一步判断在时隙i内是否还有占有资源数量比新用户USERn要求的资源数量少的用户，若没有则返回资源整合失败的信息，若有则执行步骤214。
步骤214，从时隙i内再选择一个待转移用户并记为USERa，重复执行步骤204至214。
如果经过上述步骤，一直没能从时隙i内选择到一个待转移用户USERa，则选择次优先级时隙作为接纳新用户的时隙，并重复执行步骤203至214，直至找到一个可从中选择到待转移用户的时隙。这个重复过程按时隙优先级从高往低进行。
图2实施例中的整合流程可做到整合时调整的用户尽量少，以减少由于整合引起的信道调整操作，降低信令开销。在真正执行转移用户的操作之前，该流程进行了目标时隙对待转移用户的预接纳判决操作，以保证转移能够成功进行，不影响已连接用户的通信质量；该流程还在假设有用户已经从时隙中移走的情况下对新用户作接入该时隙的接纳判决，只有当新用户通过接纳判决后才执行转移用户操作，这样不仅避免了无效的转移操作，还使处理时延大为减小。这种在假设移入或移走部分用户的情况下做接纳判决的操作，需要接纳控制算法的支持(现有技术中存在多种接纳控制算法，可以选择使用)。
TDD/CDMA系统的优点之一是采用时分双工(TDD)方式，可以灵活满足不对称业务的需要。但同时带来的问题是：由于全部系统资源被分配到不同的时隙中，导致一个时隙内的资源规模受限，对于不具备多时隙控制能力的移动终端来说，会给某些实时高速率业务的接入带来一定困难。而本发明提供的资源整合方法，恰可解决这一困难。因此在保证各时隙负荷均衡的原则下进行资源分配的系统中，都可以应用上述资源整合方案。
第二实施例是在资源相对集中分配情况下、在非接入过程进行的资源整合过程。该第二实施例中，经过资源整合过程先填满优先级高的时隙，空出其它时隙。本实施例涉及到一个具体的时隙排序方法，是一种人为设置优先级顺序的方法。
参见图3，在TDD-CDMA系统当中，运营商可能拥有多个载频，每个载频的一帧有多个时隙，在每个时隙当中，用扩频码划分成若干码道，在此，定义一个“载频+时隙+码道”的组合为一个TDD-CDMA系统信道。更进一步的，定义扩频码采用SF＝16的码道为一个基本的资源单元(RU)，则一个时隙内根据有关标准所允许存在的最大RU数目即定义为该时隙的资源总数。可以对不同的业务分别采用不同的资源分配方式，使同种业务尽量集中到相同的时隙中，从而尽量空出较多的完整时隙供用户使用。
假设一个TDD/CDMA系统的子帧包括K个常规时隙，分别标记为TS0-TSK，其中TS0与TSK之间有一个上行到下行时隙的转换点，该时隙转换点位置可以根据业务需要进行设定。假设该系统中，上/下行时隙转换点设定在TSN和TSN+1之间，即将TS1-TSN和TSN+1-TSK分别用作上行和下行时隙。
人为设置的时隙排序方法如图3所示。在有呼叫接入请求时，首先判断业务类型(步骤301)，对于某些种类业务，比如会话类业务，时隙的优先级排序是：上行从TS1向TSN顺次接入，如图中的TS1＞TS2...＞TSN(步骤302)；下行从TSN+1向TSK顺次接入TSN+1＞TSN+2...＞TSK(步骤302)。对于其它类业务，如流类业务，时隙的优先级排序是：上行从TSN向TS1反向顺次接入TSN＞TSN-1...＞TS1(步骤303)；下行从TSK向TSN+1反向顺次接入TSK＞TSK-1...＞TSN+1(步骤303)。
在上述优先级排序原则下进行资源分配与资源整合，既能将业务所需资源按业务类型基本分开到各时隙中，又能保证高速数据的接入成功率，减少接入时延。具体实施时，上述优先级排序原则可以灵活地变化，例如让会话类与流类业务的优先级接入排序对调等。
此时，资源整合的触发条件可以采用事件触发或周期轮询的方式，采用事件触发时，如在优先级高的时隙内的用户通信完毕释放码道、功率等资源时，触发资源整合，或在系统监测到零散分配的资源数占总资源数的比例达到某个阈值时，触发资源整合；采用周期轮询方式时，一旦发现优先级高的时隙内有空余码道，触发资源整合。上述两种资源整合触发方式下，进行资源整合就是将其它低优先级时隙中分散的用户业务分别整合到高优先级时隙中，优先填满优先级高的时隙，以尽可能多的空出完整的时隙，这样就不必在实时高速率业务到来的时刻临时做整合。
参见图4，说明在资源相对集中分配情况下的资源整合的实施过程。也是一种可以在非接入过程中进行资源整合的流程。
步骤401，通过周期轮询或事件触发方式触发资源整合，查找优先级最高的时隙(如TS1或TSN+1)，设为时隙i；
步骤402，判断时隙i内是否有空余的可用RU，如果有，则转到步骤403，如果没有，则转到步骤404；
步骤403，判断比时隙i优先级低的时隙中是否有零散分布的用户业务，如果没有，转到步骤404，如果有，则执行步骤405；
步骤405，当步骤402和403中的判决条件能够同时满足整合条件，即i时隙中有可用资源和比时隙i优先级低的时隙中有零散分布的用户业务时，则在该低优先级时隙中选择一个占用RU数与时隙i中可用RU数最接近且不超过可用RU数的用户业务(占用RU数时隙i中可用RU数)，设为用户业务USERa；
步骤406，判断用户USERa能否被时隙i接纳，如果能被接纳，则转到步骤408，否则执行步骤407；
步骤408，时隙i能接纳用户业务USERa时，通过信道重配置过程将用户业务USERa转移到时隙i中，动作成功后返回步骤402继续执行；
步骤407，若在步骤406中，判断用户USERa不能被时隙i接纳，则在该比时隙i优先级低的时隙中再选择一个占用RU数更少的用户(当然也不超过时隙i中可用RU数的用户业务)，设为用户业务USERa，并返回步骤406。
步骤404，当步骤402、403中的判决条件不能同时满足整合条件，即i时隙中没有可用资源或比时隙i优先级低的时隙中没有零散分布的用户业务时，进一步判断时隙i是否是优先级最低的时隙，如果是，则本次整合动作结束，如果不是，则执行步骤409；
步骤409，查找优先级次高的时隙，并设为时隙i，再返回步骤402循环执行。
在上述步骤405或者步骤407中，如果在该低优先级时隙中没有选择到一个占用RU数与时隙i中可用RU数最接近且不超过可用RU数的用户业务，或者选择到一个占用RU数更少的用户，则本次整合动作结束。
在本实施例中，假设对于TS1-TSK，每个时隙的资源总数均为M个RU，也就是说，每个时隙最多可以提供M个扩频码道来承载用户业务。于是，可采用如下所示的计算TS1和TSN+1中可用RU数目的公式：
可用RU数目＝M-本时隙为切换用户预留的RU数目-已用RU数目
其中，已用RU数目是该时隙内公共信道和已连接用户占用的业务信道所占用RU数目之和。
当新用户是某些实时高速率用户时，也可根据系统的设计不考虑为切换用户配置预留的RU，或者为切换用户灵活配置预留的RU。
本发明的资源整合方法，适用于时分双工/码分多址移动通信系统中，可充分利用TDD系统资源分配的灵活性，将一个时隙内的部分用户转移到其它时隙中，以集中多个时隙内的剩余资源，分配给对资源要求较多的新用户。转移时进一步采用将优先级高的时隙中的用户转移到其它时隙中去。时隙优先级可按照负荷平均的准则进行设置，也可人为设置。
Claims (13)
1.一种适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于包括：
A.触发资源整合；
B.系统将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，释放用户业务在该时隙所占用的基本RU资源；
C.将空出的该时隙的基本RU资源，分配给对基本RU资源要求多的新用户业务。
2.根据权利要求1所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述步骤B中的将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，是按时隙优先级顺序从优先级最高的时隙开始，将高优先级中的用户业务转移到低优先级时隙中。
3.根据权利要求2所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述的时隙优先级是按时隙负荷均衡的原则进行排列的，剩余的基本RU资源最多的时隙的优先级最高。
4.根据权利要求2所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述步骤A中的触发资源整合，是在有新的业务呼叫请求到来，该新的业务所需求的基本RU资源数小于系统总的剩余资源数，且当前系统的用户业务所占用的基本RU资源零散分布在各时隙中时，进行资源整合触发。
5.根据权利要求2所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述步骤A中的触发资源整合，系统周期性检测或者在有码道资源释放的时候进行检测，当检测到系统中零散分配的基本RU资源数占系统总基本RU资源数的比例达到某个阈值时，进行资源整合触发。
6.根据权利要求2所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：
所述的步骤B中，将高优先级时隙中的用户业务转移到低优先级时隙中进一步包括：
B11.从高优先级时隙中选择占用基本RU资源少于新业务用户的业务用户；
B12.判断在低优先级时隙中接纳选择的业务用户时能否通过接纳判决，能通过继续执行步骤C，不能通过则给出整合失败的消息；
所述的步骤C进一步包括：
C11.判断高优先级时隙中的剩余基本RU资源能否满足所述选择的业务用户要求，能满足时执行步骤C12，不能满足时判断高优先级时隙内是否还有可进行资源整合的用户业务，若有则从高优先级时隙中再选择另一个占用基本RU资源少于新业务用户的业务用户，返回步骤B12执行；
C12.判断高优先级时隙接纳新业务用户时能否通过接纳判决，能通过则通过信道重配置将新业务用户转移到高优先级时隙中，不能通过接纳判决则选择次优先级时隙作为所述的高优先级时隙并返回步骤B11执行。
7.根据权利要求6所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述步骤B12中，在判断能通过接纳判决时，进一步记录整合操作状态，包括记录待转移业务用户的ID、该待转移业务用户的目标时隙，缺少该待转移业务用户后的时隙的干扰状况和目标时隙中增加该待转移业务用户后的时隙的干扰状况；所述步骤C12中在通过接纳判决时，进一步按记录的整合操作状态执行。
8.根据权利要求1所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述步骤B中，将一个时隙内的用户业务转移到其它时隙，是按时隙优先级顺序从优先级最高的时隙开始，将低优先级时隙中的用户业务转移到高优先级时隙中。
9.根据权利要求8所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述的优先级是按时隙资源相对集中分配的原则进行排列的，对会话类业务，上行接入的优先级从首时隙至上下行时隙转换点正向顺次排列，下行接入的优先级从上下行时隙转换点至尾时隙正向顺次排列；对流类业务，上行接入的优先级从上下行时隙转换点至首时隙反向顺次排列，下行接入的优先级从尾时隙至上下行时隙转换点反向顺次排列。
10.根据权利要求8所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述的优先级是按时隙资源相对集中分配的原则进行排列的，对流类业务，上行接入的优先级从首时隙至上下行时隙转换点正向顺次排列，下行接入的优先级从上下行时隙转换点至尾时隙正向顺次排列；对会话类业务，上行接入的优先级从上下行时隙转换点至首时隙反向顺次排列，下行接入的优先级从尾时隙至上下行时隙转换点反向顺次排列。
11.根据权利要求8所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述步骤A中触发资源整合，是在事件触发方式或在周期轮询触发方式下，发现高优先级时隙中有空余的基本RU资源、且低优先级时隙中有零散分布的业务用户时，进行资源整合触发。
12.根据权利要求11所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于：所述的事件触发方式是系统监测到零散分配的基本RU资源数占系统总资源数的比例达到某个阈值时，或者有码道或功率资源被释放时。
13.根据权利要求8所述的适用于TDD/CDMA系统的资源整合方法，其特征在于所述的步骤B中，将低优先级时隙中的用户业务转移到高优先级时隙中进一步包括：
B21.判断高优先级时隙中是否有可用的基本RU资源，有可用的基本RU资源时再判断低优先级时隙中是否有零散分布的用户业务，有零散分布的用户业务时，执行步骤B22，高优先级时隙中没有可用的基本RU资源或者低优先级时隙中没有零散分布的用户业务时，选择次优先级时隙作为所述的高优先级时隙并重复执行本步骤；
B22.从低优先级时隙中选择一个占用基本RU资源小于高优先级时隙中可用基本RU资源的用户业务；
B23.判断在高优先级时隙中接纳该选择的用户业务时能否通过接纳判决，能通过接纳判决时则通过信道配置将低优先级时隙中的用户业务转移到高优先级时隙中，不能通过接纳判决时则从低优先级时隙中选择一个占用基本RU资源更少的用户业务作为所述选择的用户业务，并重复执行本步骤。
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