CN1635727A

CN1635727A - Wcdma系统无线网络控制器执行的下行扩频码分配方法

Info

Publication number: CN1635727A
Application number: CN 200410101534
Authority: CN
Inventors: 官弼根; 阎海花; 聂颖; 陈威
Original assignee: Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Current assignee: Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: CN100373839C

Abstract

本发明涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统中无线网络控制器(RNC)所执行的为用户分配下行链路正交可变扩频(OVSF)码的方法，使用本发明的方法可以使无线网络控制器以最少的运算步骤和占用最小存储器空间来实现为移动用户终端分配下行链路OVSF码的操作，并有助于提高OVSF码的利用率。

Description

WCDMA系统无线网络控制器执行的下行扩频码分配方法

技术领域

本发明属于移动通信领域的用户信道分配方法，具体涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统中无线网络控制器(RNC)所执行的为用户分配下行链路正交可变扩频(OVSF)码的方法。

背景技术

在WCDMA系统中，网络部分被分成无线接入网(RAN)和核心网(CN)两大部分，RAN主要由基站(BS)与无线网络控制器(RNC)组成，每个RNC需要对多个BS进行控制。由于无线网络控制器(RNC)需要对每个基站的每个用户分配一个用于下行链路信道的正交可变扩频码(OVSF)，因此RNC在分配OVSF时需要进行大量运算处理并占用大量存储器空间以存储全部的OVSF码以及各码的使用状态。

图1表示OVSF码的二叉树结构。图1中，用C_ch，SF，k唯一地表示一个OVSF码，其中扩频因子(SF)是该码的扩频因子，k是码的序号(简称为码号)，0≤k≤SF-1。OVSF码的不同扩频因子对应着不同的码长度。参照图1，在OVSF码树中，每个码字右侧相连的两个码字为其下层的两个子码，每个码字左侧相邻的一个码字为其父码。

OVSF码分配的基本准则是：对于一个OVSF码，如果其是可分配的，则它的所有子码都一定是可分配的；如果它的子码和父码中至少有一个是不可分配的，则该OVSF码是不可分配的。这个准则保证了分配的OVSF码之间的正交性，同时也限制了可分配的OVSF码的数量。

在采用WCDMA技术的移动通信系统中，OVSF码的主要作用是在上行方向上区分同一用户的不同物理信道和在下行方向上区分同一小区内的不同物理信道。在上行方向上，由于一个用户使用一个独立的OVSF码树，所以可用的OVSF码资源比较充足，只需要对其OVSF码树进行简单的维护。在下行方向上，由于一个小区内所有用户共享使用同一个OVSF码树，从而使得可用的OVSF码资源比较紧张，需要有专门的算法来维护。而上述运算和分配均有RNC执行，因此需要一个OVSF码分配方法以便使RNC在尽可能少的运算步骤和占用最少存储器容量的情况下，有效地为用户分配下行链路OVSF码。

发明内容

本发明的目的是提供WCDMA系统无线网络控制器执行的为移动用户终端下行链路分配扩频码的方法，该方法使得无线网络控制器以最少的运算步骤和占用最小存储器空间来实现OVSF码分配操作，并有助于提高OVSF码的利用率。下面介绍本发明的技术原理。

首先，由于WCDMA系统在下行方向使用的扩频因子大于等于4，因此一个小区所使用的OVSF码树总共有1020(＝4+8+16+32+64+128+256+512)个OVSF码字，如果用每个码字的使用状态与该码字一起存储在RNC存储器内，则不仅占用大量存储器空间，而且由RNC执行的查找码字并判断其使用状态的运算过程也相对复杂费时。

本发明采用将1020个码字的使用状态信息集中存储的方式，即采用位图来存贮一个OVSF码树中所有OVSF码字的使用状态。具体地说，用一个位对应一个OVSF码字的使用状态信息，该位的值为1表示该OVSF码字不可分配，该位的值为0表示可分配。将表示整个OVSF码树中所有各码字使用状态的位图存储在RNC的随机存取存储器(RAM)中，存储一个完整码树的1020个OVSF码字所需的空间开销仅仅为128个字节，既节约了存贮空间，又使得对各个码字使用状态的查询运算简单化。

本发明在利用位图表示完整码树中各个码字使用状态的情况下，进一步用连续整数1、2、3、...、1020来标识码树中每一个OVSF码字，如图2所示。在图2中，某个扩频因子为SF(SF∈{4，8，16，32，64，128，256，512})、码号为k(0≤k≤SF-1)的OVSF码，按照本发明的标号方式，其标号为(SF-3+k)，这个标号也就是该OVSF码字状态信息位在位图中的位置标号。根据本发明的标号方式，可以根据一个OVSF码字的标号，计算出其下层两个子码的标号和其上层父码的标号。

具体计算方法如下：对于标号为i(1≤i≤508)的OVSF码，其下层两个子码的标号分别为2*i+3、2*i+4；对于标号为i(5≤i≤1024)的OVSF码，其父码的标号为

其中运算符号表示对n下取整，例如n等于3.5时，则等于3。本发明采用的标号方法，使得父或子码的标号具有明晰的数学关系，以便极大简化由RNC执行的查找各个码字使用状态的运算步骤。由于图2中OVSF码的标号也是其在位图中的标号，两者可以等同，因此，依据这个数学关系可以直接得到其父码或子码在位图中对应的标号，也就可以很快获得其对应的状态，从而加快无线网络控制器执行OVSF码分配的操作。

从图2中可以看出，OVSF码树中扩频因子为SF的一层中，应当包含共计SF个码字。当无线网络控制器具体执行分配扩频因子为SF的OVSF码给某个移动用户终端时，需要从该移动用户终端所在小区的OVSF码树中扩频因子为SF的那一层的第一个码字(其码字标号为SF-3)开始查找，如该层第一个码字不可分配，则查找该层第二个码字，直到找到一个可分配的OVSF码字。如果该SF层中的所有SF个OVSF码字都不可分配，则分配失败。在查找标号为i(SF-3≤i≤2*SF-4)的可分配OVSF码并将其分配给某个特定移动用户终端的过程中，无线网络控制器需要执行如下操作：

步骤1.查找位图中第i位的值：如果为0，则表示该码字可以分配，继续以下步骤的操作，如果该位值为1则表示该码字不可分配而终止操作；

步骤2.对标号为i的OVSF码及其更上层码字分别执行如下操作：如果与该OVSF码具有共同父码的码字在位图中对应的状态信息位的值为0，则将它们的共同父码(如果存在的话)在位图中对应位的状态信息位的值置为1，然后判断与该父码具有更上层共同父码的码字的状态信息位值是否为0，并相应处理父码的更上层父码的状态信息位，如此循环直到最高层父码；如果具有共同父码的码字状态信息位为1则结束本步骤；

步骤3.将标号为i的OVSF码的所有下一层子码(如果存在的话)及其更下各层子码在位图中对应的状态信息位的值置为1。

步骤4.将标号为i的OVSF码分配给移动用户终端，并将位图中表示该码字状态信息的第i位的值置为1。

当某个移动用户终端通信完毕时，无线网络控制器需要执行OVSF码字回收操作，此时同样需要对要回收码字所在码树中各层的OVSF码字进行操作。RNC执行回收扩频因子为SF、码号为k(0≤k≤SF-1)的OVSF码(其标号为i＝SF-3+k)时，其具体执行的操作过程如下：

步骤1.对标号为i的OVSF码字及其更高层码字分别执行如下操作：如果与该OVSF码字具有相同父码的码字在位图中对应状态信息位的值为0，则将其父码(如果存在的话)在位图中对应位的值置为0，如果与父码具有更上层相同父码的码字的状态信息位的值为0，将更上层父码的状态信息位设置为0；如果具有相同父码的码字的状态信息位为1则结束本步骤；

步骤2.将标号为i的OVSF码字的所有下层子码(如果存在的话)及其更下层子码在位图中对应的状态信息位的值置为0；

步骤3.标号为i的OVSF码的状态恢复为可分配状态，即将位图中第i位的值置为0。

本发明的宽带码分多址移动通信系统中无线网络控制器为移动用户终端分配下行链路正交可变扩频因子码字的方法，包括步骤：

将每个小区所使用的SF为4、8、16、32、64、128、256、512的总计1020个码字按照从1到1020的顺序进行标号；

为每个码字设置一位的状态信息位，该状态信息位的值为0表示该码字可以分配给移动用户终端，该状态信息位的值为1则表示该码字不可分配；

在无线网络控制器的存储器内设置具有1020位的位图空间，位图中各位的位置按照从1至1020的顺序进行位置编号；

将码字标号为1至1020的各个码字的一位状态信息存储在存储器位图空间中位置编号与码字标号相同的位置；

当移动用户终端因通信需要分配扩频因子为SF的码字时，在存储器位图空间中按照位置编号从SF-3到2*SF-4的顺序查找状态信息位的值为0的码字，将查找到的第一个状态信息位为0位置编号对应的码字分配给移动用户终端，并将该码字的状态信息位设置为1；当位置编号从SF-3到2*SF-4的所有位置上的状态信息位均为1时，则判断没有码字可分配而终止分配；

当移动用户终端结束通信并回收扩频因子为SF的码字时，在存储器位图空间中将与该码字标号相同的位置编号上的状态信息位设置为0。

按照本发明的上述方法，其特征在于：当查找到并分配一个码字给移动用户终端时，判断与该码字具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0则将它们的相同父码的状态信息位设置为1，进一步判断与它们父码具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0则将更上一层的父码的状态信息位设置为1，直至发现另一相邻码字的状态信息位为1或将码树最上层的父码设置为1为止；和

将该被分配码字之下各层中的所有子码的状态信息位的设置为1。

按照本发明的上述方法，其特征在于：当回收一个码字时，判断与该码字具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0，则将该码字的父码的状态信息位设置为0，进一步判断与它们的父码具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0则将更上一层父码的状态信息位设置为0，直至发现另一相邻码字的状态信息位为1或将码树最上层的父码设置为0为止；和

将该被回收码字之下各层中的所有子码的状态信息位设置为0。

使用本发明的方法，可以将无线网络控制器分配下行链路扩频码的操作步骤简化到最少步骤，并节省了用于存储全部码树中各个码字状态信息的存储空间。

附图说明

图1为OVSF码树结构示意图；

图2为按照本发明方法对WCDMA下行OVSF码字进行标号后的码树结构示意图；

图3为按照本发明的方法为移动用户终端查找并指定一个扩频因子为SF的OVSF码字的操作步骤；

图4为按照本发明的方法从移动用户终端回收一个扩频因子为SF、码号为k的OVSF码字的操作步骤；

图5为按照本发明方法由32位CPU执行无线网络控制器功能时，该CPU查询存储器位图空间中第n位是否为0的具体操作步骤；

图6为按照本发明方法由32位CPU执行无线网络控制器功能时，该CPU设置存储器位图空间中第n位为0的具体操作步骤；

图7为按照本发明方法由32位CPU执行无线网络控制器功能时，该CPU设置存储器位图空间中第n位为1的具体操作步骤。

具体实施方式

下面将参照本发明的一个实施例及其附图来进一步说明本发明。

本发明的下行链路OVSF码字查找和分配方法主要由WCDMA系统中的RNC设备执行，表示完整码树中各个码字使用状态信息的位图被存储在RNC的RAM内，RNC设备中所具体使用的中央处理器(CPU)为奔腾III系列的32位CPU芯片。在WCDMA系统的RNC中，每一个小区对应一个OVSF码树，码树中各个码字的扩频因子最小为4、最大为512，每个OVSF码树中码字的总数为1020个，每个码字具有一位的状态信息位，这样总计需要1020位的存储容量用于存储整个码树中各个码字的状态信息，将1020个码字按照从1到1020的顺序进行编号，将编号后所有码字的总计1020位的状态信息组成一个位图，在该位图中每个码字的状态信息在位图中的位置编号就是该码字的码字顺序标号。下面以一个OVSF码树进行说明。

从图1和图2可以看到，对OVSF码树的码字分配过程，就是对该码树位图空间内这1020个位的状态信息数值进行置0或置1的过程。对整个OVSF码树的分配操作只需要三种最基本的位图操作：查询指定的位状态信息是否为0、指定位的状态信息被置0和指定位的状态信息被置1。由于使用本发明的方法，在CPU中码树中码字的状态信息占用的字节数相当于128个标准的8位长字节，这也说明了采用本发明的位图存贮OVSF码状态信息的优点。

图3表示使用本发明的方法，由无线网络控制器执行的在位图中查找和指定移动用户终端下行链路OVSF码字的操作。这里假设该移动用户终端需要一个扩频因子为SF的下行链路码字，这就需要RNC从该用户所在小区码树中扩频因子为SF的层中查找到一个可分配OVSF码字。整个查找操作过程如图3所示，尤其需要注意图3中改变上层父码的过程，因为该过程实际为需要循环执行的多个步骤。图3中，与一个码字具有相同父码的相邻另一个码字之间互为兄弟码。由于在查找和指定分配码字过程中，根据码树中OVSF码字标号的数学关系可以非常简单地得到要查询位图中的那个位，并获得位的位置编号，因而整个查询和分配码字操作所需时间是非常短的，具有较高的时间效率。此外，对于多码分配，只需要对上述操作过程作适当修改即可。

图4表示使用本发明的方法，由无线网络控制器执行的回收码字的操作。由于采用本发明的位图和码字编号方法，回收码字操作过程也是比较简单的。这里假设要回收的OVSF码的扩频因子为SF、码号为k(0≤k≤SF-1)，则无线网络控制器具体执行的整个操作过程如图4所示。如同图3一样，图4所示的改变上层父码状态信息的过程，也是需要循环执行的多个步骤。图4中的兄弟码的定义与图3中相同。

图3、4所示的操作步骤，构成了本发明的WCDMA系统无线网络控制器为移动用户终端分配下行链路OVSF码字方法的基本内容。

由于具体使用的CPU为具有32位运算能力的奔腾III系列芯片，故将本发明方法使用的位图划分为每个字节长度为32位的总计32个字节，这样就需要在CPU的RAM中设置一个具有32个字节和每字节32位长度的共计1024位的位图空间，由于一个码树只使用1020个码字，该码树位图空间中第32个字节的最后四位空置不用。

在CPU具体执行分配操作时，指定第一个32位字节的最左边第一位为整个位图的第1位，该第一字节中从左向右的其它各位依次被指定为整个位图的第2位、第3位、...、第32位；指定位图中第二个32位长字节的第一位为整个位图的第33位，该第二字节中从左向右的其它各位被指定为位图的第34位、第35位……直到指定第32字节的第28位为位图的第1020位。在使用具有32位运算能力的奔腾III系列CPU芯片的情况下，在存储器位图中查询第n位是否为0的具体操作步骤如图5所示，将位图中第n位设置为0的具体操作步骤如图6所示，将位图中第n位设置为1具体操作步骤如图7所示，其中1≤n≤1020。

图5中，CPU在执行查询位图第n位是否为0的过程中，首先将位图第n位所在字节中的全部32位状态信息值赋给变量element，将位图的该第n位的位置编号与该第n位所在字节中第一位在位图中的位置编号之间的差值赋给变量pos-in-eie，将一个32位的二进制数值10000000000000000000000000000000(在图5中该32位二进制数值使用十六进制的数值80000000HEX表示)右移pos-in-ele位所获得的数值赋给变量ele-map，判断将变量element和ele-map进行逐位的“与”运算所获得的结果是否为0，如果结果为0则判断第n位为0，反之则判断第n位不为0。

图6中，CPU在执行将位图第n位设置为0的过程中，首先将位图第n位所在字节的全部32位状态信息值赋给变量element，将位图的该第n位的位置编号与该第n位所在字节中第一位的位置编号之间的差值赋给变量pos-in-ele，将一个32位的二进制数值10000000000000000000000000000000(在图6中该32位二进制数值使用十六进制的数值80000000HEX表示)右移pos-in-ele位所获得的数值赋给变量ele-map，将变量ele-map进行逐位的“非”运算，将变量element与变量ele-map进行逐位的“与”运算并将所获得的结果返回到该第n位所在字节。

图7中，CPU在执行将位图第n位设置为1的过程中，首先将位图第n位所在字节的全部32位状态信息值赋给变量element，将位图的该第n位的位置编号与该第n位所在字节中第一位的位置编号之间的差值赋给变量pos-in-ele，将一个32位的二进制数值10000000000000000000000000000000(在图6中该32位二进制数值使用十六进制的数值80000000HEX表示)右移pos-in-ele位所获得的数值赋给变量ele-map，将变量element与变量ele-map进行逐位的“或”运算并将所获得的结果返回到该第n位所在字节。

图5、6、7中，状态信息位图之所以采用32位长度的字节是因为无线网络控制器实际采用了具有32位运算能力的奔腾III系列CPU芯片。如果采用其它位数运算能力的CPU芯片，则可以相应地改变所选择的位图字节长度。

本发明的方法由于在运算操作中采用了状态信息位图进行OVSF码字分配的运算，与其它方式的OVSF码分配方法相比，在时间复杂度相同的情况下，本发明的方法占用了非常少的无线网络控制器存贮空间，具有较好的效率。

Claims

1.一种在宽带码分多址移动通信系统中无线网络控制器为移动用户终端分配下行链路正交可变扩频因子码字的方法，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当查找到并分配一个码字给移动用户终端时，判断与该码字具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0则将它们的相同父码的状态信息位设置为1，进一步判断与它们父码具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0则将更上一层的父码的状态信息位设置为1，直至发现另一相邻码字的状态信息位为1或将码树最上层的父码设置为1为止；和

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当回收一个码字时，判断与该码字具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0，则将该码字的父码的状态信息位设置为0，进一步判断与它们的父码具有相同父码的另一相邻码字的状态信息位是否为0，如果为0则将更上一层父码的状态信息位设置为0，直至发现另一相邻码字的状态信息位为1或将码树最上层的父码设置为0为止；和

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当无线网络控制器使用具有32位运算能力的CPU时，将位图划分为32位长度的32个字节，第32个字节中的最后四位空置不用，CPU在执行查询位图第n位是否为0的过程中，首先将位图第n位所在字节中的全部32位状态信息值赋给变量element，将位图的该第n位的位置编号与该第n位所在字节中第一位在位图中的位置编号之间的差值赋给变量pos-in-ele，将一个32位的二进制数值10000000000000000000000000000000右移pos-in-ele位所获得的数值赋给变量ele-map，判断将变量element和ele-map进行逐位的“与”运算所获得的结果是否为0，如果结果为0则判断第n位为0，反之则判断第n位不为0。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当无线网络控制器使用具有32位运算能力的CPU时，将位图划分为32位长度的32个字节，第32个字节中的最后四位空置不用，CPU在执行将位图第n位设置为0的过程中，首先将位图第n位所在字节的全部32位状态信息值赋给变量element，将位图的该第n位的位置编号与该第n位所在字节中第一位的位置编号之间的差值赋给变量pos-in-ele，将一个32位的二进制数值10000000000000000000000000000000右移pos-in-ele位所获得的数值赋给变量ele-map，将变量ele-map进行逐位的“非”运算，将变量element与变量ele-map进行逐位的“与”运算并将所获得的结果返回到该第n位所在字节。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当无线网络控制器使用具有32位运算能力的CPU时，将位图划分为32位长度的32个字节，第32个字节中的最后四位空置不用，CPU在执行将位图第n位设置为1的过程中，首先将位图第n位所在字节的全部32位状态信息值赋给变量element，将位图的该第n位的位置编号与该第n位所在字节中第一位的位置编号之间的差值赋给变量pos-in-ele，将一个32位的二进制数值10000000000000000000000000000000右移pos-in-ele位所获得的数值赋给变量ele-map，将变量element与变量ele-map进行逐位的“或”运算并将所获得的结果返回到该第n位所在字节。