CN1725895A - 一种设定用户设备激活时间偏移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设定用户设备激活时间偏移的方法，应用于无线通信系统以确定用户设备的激活时间；包括步骤：获取影响空口信令传输效率的参考指标的值；根据前述参考指标，确定无线通信系统的当前空口信令传输效率；根据当前空口信令传输效率，选择激活时间偏移。本发明的方法可以根据网络环境的具体情况动态设定激活时间偏移。

Description

一种设定用户设备激活时间偏移的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种通过空口信令设定用户设备激活时间偏移的方法。

背景技术

宽带码分多址(WCDMA)系统的通用移动电信系统空中接口(Uu，UMTSAir Interface)信令过程要求用户设备(UE，User Equipment)在特定的时刻切换到特定的配置，所述特定时刻被称作“激活时刻”，该“激活时刻”由通用移动电信系统地面无线接入网(UTRAN，UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork)通过Uu接口信令配置给UE(由于Uu接口信令传输需要一定的时间，因此通常由UTRAN选择激活时间偏移，发送携带激活时间偏移相关信息的Uu接口信令，UE接收到Uu接口信令后在激活时刻才切换配置)。所述Uu接口信令可以是无线承载(RB，Radio Bearer)建立信令、RB重配信令、传输信道重配信令、物理信道重配信令等。按照协议3GPP TS25.331的规定，该激活时间的取值可以为“立即激活”(“Now”)，也可以由取值范围为(0～255)的连接帧号(CFN，Connection Frame Number)表示。

一种选择用户设备激活时刻的现有技术是：将某一特定的WCDMA无线网络的传输质量分为3个级别，3个级别分别要求不相同的激活时间偏移ΔT，即ΔT1、ΔT2、ΔT3。对于相同的网络设置，ΔT1、ΔT2、ΔT3的值是固定的，在实际取值过程中，为了兼顾多数信令传输质量下的信令过程的成功率，网络只有从ΔT1、ΔT2、ΔT3三者之中选取一个最大的作为每次分配的激活时间偏移ΔT。一般网络条件下ΔT的取值在1秒和2秒之间。协议规定ΔT的最大值为2.56秒。

上述设置时间偏移的方法的缺点是：对于相同网络而言，设置的激活时间偏移ΔT是固定的，其不会随网络质量的不同而进行实时动态调整，从而造成实际应用过程中，相对于不同的网络质量出现激活时间偏移量设置过大或过小的情况，带来一些缺陷。这是由于Uu接口信令传输需要一定的时间，且在一定误码率的情况下，Uu接口信令还有可能发生误码导致接收方无法解析，从而要求无线网络控制器(RNC，Radio Network Control)重传相应的信令单元，信令的Uu接口传输时延将随着信令单元重传率的增加而增加。网络发送给UE的包含激活时间偏移的接口信令通过Uu接口传输时同样受到上述误码率的影响。在Uu接口误码率一定的情况下，激活时刻与当前时刻(UTRAN通知UE激活时刻信令的时刻)的时间偏移量过大或过小都不合适。

对于激活时间偏移量过大的情况，会造成用户设备等待配置生效的时间过长，导致业务建立、业务修改、切换等所有包含激活时刻的信令过程时延增加。

请参阅图1，以RB建立过程为例，说明激活时间偏移量过小对信令过程的影响。RNC侧将RB建立消息(RB Setup)分为若干个数据包依次发送给UE侧，T1表示RNC发送RB Setup消息的第一个数据包的时刻，T2表示RBSetup消息的最后一个数据包到达UE的时刻，RB Setup消息指示的激活时刻为(T1+ΔT)，其中ΔT为激活时间偏移量。

如果(T1+ΔT)大于T2，则UE收到RB Setup消息之后要等待(T1+ΔT-T2)时刻才能应用RB Setup消息指定的配置信息，然后向RNC响应无线承载建立完成消息(RB Setup Complete)。ΔT越大，则UE在应用新配置前等待的时间越长，RNC收到RB Setup Complete消息的时间也就越晚。

而对于激活时间偏移量过小的情况，当网络配置的激活时刻已经到达时，包含激活时刻信息的Uu接口信令可能尚在Uu接口下行数传通道的某个中间环节，还未完全到达UE。由于一般网络和UE在激活时刻前后的配置不相同，因此到达激活时刻后网络将切换到激活时刻后的配置；但是，UE由于没有收到通知其改变状态的完整的信令(即包含激活时刻信息的信令)而仍处于激活时刻以前的配置，因而此时网络和UE的配置出现不一致，进而导致UE无法继续接收任何下行信令，从而死锁在激活时刻以前的配置，网络也可能无法接收UE发出的任何上行信令，最终导致网络与UE之间的上下行数传完全中断。

请参阅图2，以RB建立过程为例，说明激活时间偏移量过小对信令过程的影响。如果(T1+ΔT)小于T2，则RNC在(T1+ΔT)时刻切换到新的配置并按照新的配置继续发送RB Setup消息剩余的数据包，而UE只有完全收到RB Setup消息才能根据RB Setup消息的内容获得激活时刻之后的配置信息，因此UE将无法解析(T1+ΔT)时刻之后收到的RB Setup消息的数据包，从而也不能重组出RB Setup消息，导致后续的过程也无法进行，网络也无法收到UE的RB Setup Complete消息。因此，此次RB Setup过程失败。

综上所述，当(T1+ΔT)等于T2时，能够在保证信令过程成功的前提下获得最小的时延。但是这只是一种理想的情况，实际网络中由于网络条件千差万别，RNC与UE之间的信令传输质量也是千差万别，RNC发送的消息到达UE的时刻T2难以确定。RNC与UE之间的信令传输质量越差，T2显然也越大，反之越小。因此，现有技术采用固定的激活时间偏移显然存在不足之处。

发明内容

为了克服现有技术采用固定的激活时间偏移带来的缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种设定用户设备激活时间偏移的方法，可以根据网络环境的具体情况动态设定激活时间偏移。

本发明用以解决技术问题的技术方案是：提供一种设定用户设备激活时间偏移的方法，应用于无线通信系统以确定用户设备的激活时间；包括步骤：

1)获取影响空口信令传输效率的参考指标的值；

2)根据前述参考指标，确定无线通信系统的当前空口信令传输效率；

3)根据当前空口信令传输效率，选择激活时间偏移。

优选的，所述步骤1)中，参考指标是传输信道误块率或物理信道误比特率；步骤2)具体包括：

21)统计所述传输信道误块率或物理信道误比特率；

22)选择空口信令重传次数。

优选的，所述步骤22)中，采用公式

                     Mx^N＜1

选择空口信令重传次数；其中，M表示空口信令被分割的个数，x表示传输信道误块率，N表示重传次数。

优选的，所述步骤3)具体包括：

31)根据空口信令重传次数，确定信令在空口成功传输的时间开销；

32)根据所述时间开销，选择激活时间偏移。

优选的，所述步骤31)中，采用公式

            T2-T1＝(M+N)Tu

决定时间开销；其中，T1表示发送空口信令第一个数据包的时刻，T2表示空口信令的最后一个数据包到达用户设备的时刻，T2-T1表示时间开销，M表示空口信令被分割的个数，N表示重传次数，Tu表示单位传输块在空口传输一次的时间。

优选的，所述步骤1)中，参考指标是传输信道带宽或物理信道带宽；步骤2)具体包括：

2a)统计当前数据流量；

2b)根据当前数据流量和信道带宽计算带宽利用率。

优选的，所述参考指标是基站与用户设备的间距。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本发明首先获取影响空口信令传输效率的参考指标的值，并据此估算无线通信系统的当前空口信令传输效率，然后依据空口信令传输效率选择激活时间偏移，可以最大限度的克服现有技术采用固定的激活时间偏移设置，造成激活时间过大或过小所带来的弊端，从而减小信令过程的时延、提高信令过程成功率。

附图说明

图1是激活时间偏移量设置过大时的示意图；

图2是激活时间偏移量设置过小时的示意图；

图3是本发明设定用户设备激活时间偏移的方法的流程图；

图4是空口信令传输过程的层间关系示意图；

图5是本发明实施例使用上行传输信道的误块率设定激活时间偏移的流程图。

具体实施方式

本发明的设定用户设备激活时间偏移的方法动态调整网络每次配置给UE的激活时刻与当前时刻的时间偏移，依据当前网络环境确定当前空口信令传输效率，并在此基础上实时动态调整激活时间偏移，从而最大限度克服激活时间偏移过大或过小所带来的弊端。

请参阅图3，本发明的设定用户设备激活时间偏移的方法包括：

步骤S1，获取影响空口信令传输效率的参考指标的值。

在实际网络中，影响空口信令传输效率的参考指标主要包括：传输信道误块率、物理信道误比特率、传输信道带宽、物理信道带宽、基站与手机之间的距离等。其中物理信道误比特率与传输信道误块率含义相似，虽然前者是物理信道的指标，后者是传输信道的指标，但是采用物理信道误比特率估算空口信令传输效率的方法与采用传输信道误块率估算空口信令传输效率的方法相似。信道带宽包括传输信道带宽与物理信道带宽，因为传输信道映射在物理信道之上，因此二者在变化趋势上是基本一致的。

步骤S2，根据前述参考指标，确定无线通信系统的当前空口信令传输效率。

请参阅图4，是空口信令传输过程的层间关系示意图。

其中，无线资源控制层消息(RRC，Radio Resource Control)是指RNC与UE之间的空口信令。RRC信令在发送的时候，首先被分割成一个或多个无线链路控制层传输块(RLC PDU，Radio Link Control Protocol Data Unit)，通过RLC PDU进行RNC与UE之间的RLC层通信；每个RLC PDU又会被分割为一个或多个媒介访问控制层协议数据单元(MAC PDU，Medium AccessControl Protocol Data Unit)，经过多个发送时间间隔(TTI)发送，进行RNC与UE之间的MAC层通信。

MAC根据每个MAC PDU的CRC(Cyclic Redundancy Code，循环冗余编码)校验标志位判断该PDU是否出现CRC校验错，CRC校验错的MAC PDU(尤其是RRC信令的数据块)被认为是无效的PDU，并将被丢弃。MAC PDU的错误将导致无法重组恢复出对应的RLC PDU，继而RLC也无法重组恢复出RRC信令。因此RLC需要对由于误块导致MAC无法重组恢复的RLC PDU进行重传。当RLC工作在确认模式时，RLC对每个PDU进行顺序编号，MAC的错误PDU将导致RLC收到的PDU序号不能连续，RLC的重传机制将对缺失的PDU的进行重传。

由于RLC的重传过程也是会出现MAC PDU错误的，因此只能说RLC的重传能够提高收到缺失RLC PDU的概率，重传次数越多，则成功收到缺失RLC PDU的概率越大。由于数据通过空口发送接受需要一定的时间，因此重传将会导致RLC最终成功重组恢复空口信令的时延成倍增加，降低空口信令传输效率。因此，上行BLER(Block Error Rate)越大，RLC PDU重传次数越多；BLER越大，RLC PDU重传成功概率越低，空口信令传输效率越低。

在目前业界普遍配置的1％的传输信道误块率(对应的物理信道误比特率小于1％)的情况下，由于无线通讯系统误码随机发生的特点，这些传输块中的部分或全部可能由于误码而无法解析。RLC可靠性保证机制可以对这些无法解析的数据块进行重传，从而能够最终提高空口信令的传输成功率。

在保证空口信令传输成功的前提下，传输信道误块率或者物理信道误比特率越高，则要求RLC的平均重传次数越高。RLC重传所导致的时间开销与RLC重传次数成正比，因此传输信道误块率或者物理信道误比特率越高，空口信令成功传输要求的平均时间开销也越大。

物理信道误比特率与传输信道误块率含义相似，采用物理信道误比特率估算空口信令传输效率的方法与采用传输信道误块率估计信令传输效率的方法相似。

信道带宽包括传输信道带宽与物理信道带宽，信道带宽决定了单位时间内传递空口数据的最大能力，与信令在空口的传输时延成正比。

基站与手机之间的距离对空口信令的传输效率也有影响，基站与手机之间的距离决定了空口无线电波的传播时间，因此空口信令的传输时延也要随着基站与手机之间的距离的增减而增减。

步骤S3，根据当前空口信令传输效率，选择激活时间偏移。

首先，依据所述当前空口的传输效率估计信令通过空口成功传输需要的时间开销；其次，在保证信令过程成功的前提下，根据所述的时间开销，采用信令过程的时延最小的原则设置激活时间偏移量ΔT。

可以理解，激活时间偏移量动态的调整是否有效关键在于能否准确的估算当前空口信令传输效率，进而估算出当前信令在空口成功传输需要的时间开销。对于长度一定的信令，空口传输效率越高，则该信令通过空口成功传输所花费的时间就越少；反之，就越多。

请参阅图5，本发明的一个具体实施例中，使用上行传输信道的误块率作为估算当前空口信令传输效率的依据，并根据当前空口信令传输效率确定用户设备激活时间偏移。

所述实施例的流程是：首先执行步骤S11，由RNC的MAC统计上行BLER，所述BLER表示上行传输信道的误块率，即上行错误的传输块的数目占上行传输信道总块数的比例。

步骤S11具体包括：MAC根据每个MAC PDU的CRC校验标志位判断该PDU是否出现CRC校验错；如果CRC标志位指示CRC校验错，MAC则认为该PDU是误块，统计误块数；将所述MAC统计的上行传输误块数比上上行传输信道的总块数得出上行传输信道的误块率BLER。

步骤S12，根据上行BLER计算无线链路控制重传次数。

步骤S12中，BLER、RLC PDU重传次数、RLC PDU重传成功概率三者之间的关系如公式(1)所示：

$P=\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{x}^n(1-x)=1-x^{N+1}...\left(1\right)$

其中P表示RLC PDU重传成功概率，x表示BLER，N表示RLC PDU重传次数。由公式(1)得出，BLER越高则RLC PDU重传成功概率越低，反之则RLC PDU重传成功概率越高。

BLER一定时，当RLC PDU重传次数N满足公式(2)的要求时，能够保证空口信令的可靠传输：

            Mx^N＜1.....................(2)

其中M表示空口信令被分割成MAC PDU的个数，x表示BLER，N表示RLC重传次数。

下面举例说明公式(2)的应用：

如果空口信令包括10个MAC PDU，BLER为10％，满足上面的公式则要求N＞1，从减小空口信令传输时延，提高空口信令传输效率角度，N越小越好，因此，此处N取值为2。

步骤S13，根据所述RLC重传次数估计当前空口信令传输效率，RLC重传次数越多，空口信令传输时延越大，空口信令传输效率越低，反之，越高；

步骤S14，根据空口信令传输效率估算当前信令在空口成功传输的时间开销。

若理想情况下RLC PDU在空口发送接受一次需要的时间为Tu，则重传N次后共需要的时间为N×Tu。

因此，空口消息包含的RLC PDU中，需要重传的传输块的数目与传输总块数之比，以及每个RLC PDU被重传的次数决定空口信令传输效率，也就是决定该空口消息通过空口传输所需要的总时间，公式(3)给出简化的空口消息传输时间的估计方法：

         T2-T1＝(M+N)Tu...................(3)

其中T1表示RNC发送的第一个数据包的时刻，T2表示消息的最后一个数据包到达UE的时刻，(T2-T1)表示消息通过空口传输需要的时间，M与N的含义参见公式(2)的说明。

步骤S15、根据空口成功传输的时间开销设定激活偏移时间，将激活时间偏移配置给UE。

对于前文所述的包含激活时间偏移量ΔT的RB setup消息，RNC在准备发送该消息时，首先需要根据公式(2)和公式(3)计算出(T2-T1)，然后根据公式(4)设定ΔT：

            ΔT≥T2-T1...................(4)

ΔT应该在满足公式4的情况下取尽量小的值，以达到保证信令过程成功以及减小系统时延的目的。

以上介绍了用BLER衡量空口信令传输效率、确定激活时间偏移量的方法。

下面结合依据信道带宽选择激活时间偏移的实施例对本发明进一步说明。

信道带宽决定了单位时间内传递空口数据的最大能力，传输信道带宽、物理信道带宽与信令在空口的传输时延成正比。信道带宽由RNC控制，信道带宽越大则信令传输效率越高。承载信令的信道带宽可以分为3个级别，级别1对应下行使用前向接入信道(FACH)承载信令；级别2对应使用带宽为3.4Kbps专用信道(DCH)承载信令；级别3对应使用13.6Kbps DCH承载信令。

应用这三个级别的信道带宽承载信令时选择激活时间偏移量的过程有所不同。

FACH承载信令时设定激活时间偏移量的过程是：RNC侧统计当前时间内的FACH流量；如果FACH的流量统计为总流量的n％，则当前可用剩余带宽百分比为(1-n％)；设置激活时间偏移为ΔT/(1-n％)，ΔT为在一定传输信道误码率的情况下且FACH的流量统计为0时对应的激活时间偏移。

FACH信道的总带宽虽然较高，但是作为公共传输信道，可能同时为小区内多个用户设备使用，每用户设备实际得到的带宽便会比总带宽小很多，具体由FACH的负载决定。FACH负载越高，对于单个用户设备而言，FACH的信令传输效率越低；反之FACH的信令传输效率越高。RNC可以实时获得一段时间内的FACH流量统计，作为衡量FACH负载的依据。

若FACH的带宽为单个用户设备独享时，即到当前为止一段时间内FACH的流量统计为0，且在一定传输信道误码率的情况下，对激活时间偏移的要求为ΔT，则当FACH的流量统计为总流量的n％时，对激活时间偏移的要求为ΔT/(1-n％)。即当前可用带宽相对总带宽减小多少倍，则要求的激活时间偏移量就相应的增加多少倍。

对于带宽为3.4Kbps DCH承载信令时和带宽为13.6Kbps DCH承载信令时估计信令传输效率方法同前文所述的根据BLER动态调整激活时间偏移的方法类似。这里不再赘述。

基站与手机之间的距离对空口信令的传输效率也有影响，基站与手机之间的距离决定了空口无线电波的传播时间，因此空口信令的传输时延也要随着基站与手机之间的距离的增减而增减。当小区半径不太大的时候，无线电波的传播时间对空口信令的传输时延的影响相对较小。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1、一种设定用户设备激活时间偏移的方法，应用于无线通信系统以确定用户设备的激活时间；其特征在于，包括步骤：

1)获取影响空口信令传输效率的参考指标的值；

2)根据前述参考指标，确定无线通信系统的当前空口信令传输效率；

3)根据当前空口信令传输效率，选择激活时间偏移。

2、如权利要求1所述的设定用户设备激活时间偏移的方法，其特征在于：所述步骤1)中，参考指标是传输信道误块率或物理信道误比特率；步骤2)具体包括：

21)统计所述传输信道误块率或物理信道误比特率；

22)选择空口信令重传次数。

3、如权利要求2所述的设定用户设备激活时间偏移的方法，其特征在于：所述步骤22)中，采用公式

                         Mx^N＜1

选择空口信令重传次数；其中，M表示空口信令被分割的个数，x表示传输信道误块率，N表示重传次数。

4、如权利要求2所述的设定用户设备激活时间偏移的方法，其特征在于：所述步骤3)具体包括：

31)根据空口信令重传次数，确定信令在空口成功传输的时间开销；

32)根据所述时间开销，选择激活时间偏移。

5、如权利要求4所述的设定用户设备激活时间偏移的方法，其特征在于：所述步骤31)中，采用公式

                      T2-T1＝(M+N)Tu

决定时间开销；其中，T1表示发送空口信令第一个数据包的时刻，T2表示空口信令的最后一个数据包到达用户设备的时刻，T2-T1表示时间开销，M表示空口信令被分割的个数，N表示重传次数，Tu表示单位传输块在空口传输一次的时间。

6、如权利要求1所述的设定用户设备激活时间偏移的方法，其特征在于：所述步骤1)中，参考指标是传输信道带宽或物理信道带宽；步骤2)具体包括：

2a)统计当前数据流量；

2b)根据当前数据流量和信道带宽计算带宽利用率。

7、如权利要求1所述的设定用户设备激活时间偏移的方法，其特征在于：所述参考指标是基站与用户设备的间距。