CN1753515A - 用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法 - Google Patents

Abstract

用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法，获取调度指配信息比特指配状态与绝对功率指配或编码效率及相对功率变化组合指配的对应关系；用户设备向基站发送调度信息；基站按各个用户上传的调度信息，对用户设备的发送功率及编码效率进行调度；基站将调度指配信息比特序列发给用户设备；用户设备收到调度指配信息比特序列后，按Node B指配的绝对功率或编码效率和相对功率传输上行数据；基站对收的多次重传数据块进行能量合并、解码，并判别是否正确接收；如正确接收，基站向用户设备发送正确接收应答，反之，发送未正确接收应答；如收到正确接收应答，用户设备按新的调度指配发送新的数据块，反之，用户设备按新的调度指配重传原数据块。

Description

用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统中具有上行增强基站(Node B)控制的调度方法，特别涉及用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法。

背景技术

第三代伙伴计划(简称3GPP)是实施第三代移动通信系统的技术标准化组织，其中第三代移动通信技术标准包括频分双工(FDD)和时分双工(TDD)模式。3GPP自成立至今，分别于1999年10月公布了主要包括3.84Mcps的频分双工(FDD)以及时分双工(TDD)的第三代移动通信系统技术标准，简称Release 99；于2000年又公布了主要包括3.84Mcps的频分双工(FDD)、时分双工(TDD)以及1.28Mcps的时分双工(LCR-TDD)的第三代移动通信系统技术标准，简称Release 4；并且于2001年又公布了添加高速数据分组接入(HSDPA)于3.84Mcps的频分双工(FDD)、时分双工(TDD)以及1.28Mcps的时分双工(LCR-TDD)的第三代移动通信系统技术标准，简称Release 5。目前，3GPP正在实施时分双工(TDD)的第三代移动通信系统上行链路增强的技术予研，并且预期将在对上述上行链路增强的技术予研的基础之上正式研究上行链路增强的技术标准化工作，所产生的技术方案将包含于未来的时分双工(TDD)的第三代移动通信系统技术标准，简称Release 6。

无论第三代移动通信系统中的频分双工(FDD)的上行增强技术，还是时分双工(TDD)的上行链路增强的技术，其目的都是通过对由频分双工(FDD)和时分双工(TDD)的第三代移动通信系统所构成的无线网络的上行传输资源实施有效管理和规划来提高上述系统的上行链路的容量和上述系统的无线小区的覆盖范围，以便适合于传输突发性较强的数据业务；此外，通过改善上行专用传输信道的性能，从而提高小区的覆盖率和吞吐量，提高上行传输速率，减少上行链路延迟。

第三代伙伴计划关于上行信道增强的讨论首先是从3.84Mcps的频分双工(FDD)开始的，2003年6月，RAN 20次会议同意开始研究时分双工(简称TDD)系统的上行信道增强。研究的主要项目包括基站(Node B)控制的调度、混合的请求重传(简称HARQ)等。关于基站(Node B)控制的调度方法，针对FDD模式，3GPP TR 25.896V0.4.2包含了两种主要的方法：一种是基站(Node B)控制的速率调度方法(也即两个阈值方案)，另一种是基站(Node B)控制的速率和时间调度方法。

第一种基站控制的速率调度方案中，每个用户设备在专用传输信道的初始化过程中，基站控制器(RNC)给每个UE分配一个传输格式组合集合(简称TFCS)和两个TFC阈值。这个TFCS包含了多种传输速率。两个阈值中，一个是UE的阈值，另一个是Node B的阈值，UE的阈值不得大于Node B的阈值。在通信过程中，UE可以在RNC给定的TFCS中有限制地选择传输格式组合(TFC)，也就是说选择的TFC必须不得大于当前的UE阈值。如果UE使用的TFC等于当前的UE阈值，并且UE认为还具有以更高速率传输的能力(如：当前发射功率远小于额定的最大发射功率)同时UE有提高传输速率的需求时，可以向Node B请求提高UE阈值，Node B根据当前的噪音情况决定是否允许UE提高UE的阈值。如果允许UE提高阈值，UE的阈值不可超过Node B的阈值。具体的过程如下：

物理层的上行信令名为速率申请(简称RR)专门用于UE申请改变当前的UE阈值。当UE希望提高当前的UE阈值时，也就是UE希望以更高的速率发送数据，将RR的值设为“Up”，当UE不希望改变当前的UE阈值时，不发送RR。当UE选择用小的数据速率发送时，可以直接使用较小的TFC即可。

同时有物理层的下行信令称为速率应答(简称RG)专门用于对UE的速率申请进行应答。RG的值为“Up”时，说明Node B同意UE增加其UE阈值。当UE提出速率申请(即发送RR＝“Up”)，而Node B不应答(即不发送RG)时，说明Node B不同意UE增加UE阈值。当RG的值为“Down”时，说明Node B要求该UE降低它的UE阈值。

第二种基站(Node B)控制的时间和速率调度方案中，UE在进行数据传输之前，需要将一些信息发给Node B以进行数据传输的请求，Node B根据收到的信息，计算出UE的无线信道的好坏，并根据当前的噪音情况以及其他UE的请求的情况，对是否允许该UE进行传输，以多大的速率进行数据传输等进行统一调度和安排。具体的过程如下：

第一步：UE在的上行调度信息控制信道中，发送数据传输的请求。发送的信息包括UE的数据缓存器的状态、UE的功率状态和UE的最大功率能力。

第二步：Node B监测各个UE报告的数据队列长度和发射功率的信息，在小区(Cell)噪声允许的条件下选出尽量少的UE甚至可以是一个UE在下一个调度周期的时间段内进行传输。Node B通过下行调度指定控制信道对选定的UE进行应答。所传输的信息包括：允许传输时刻及时间段内，最大允许发射功率等其它的调度信息。UE的最大允许的速率是根据Node B的噪声增加余量，UE的数据缓存器的状态，UE的功率状态和UE的最大功率能力等因素计算出的。

第三步：收到调度指令信息的UE在指定时刻及时间段内，按所指定的速率传输数据。

速率以及时间调度方法有比速率调度更准确地控制本小区噪声水平的能力，也就是说可以使本小区的容量最大化。它的代价是需要传输的调度信息和指令比单纯的速率调度要复杂一些。

FDD中的两种基站控制的调度方法可以较为准确地控制本小区的噪声水平，使本小区的容量最大化。下面分析一下该方案在TDD系统的可行性。

首先，两种方法都是通过对传输格式组合集(TFCS)的调度、指配来实现速率的调度。这在FDD系统里是没有问题的，因为在FDD系统里，UE上行主要依据扰码来区分用户，因此UE可以依据Node B指配的TFCS，自己选择所使用的上行扩频码。而对于TDD系统来讲，上行码字的使用是受限的，如果给某个UE已经分配了某些码字，那么别的用户就无法使用这些码字。这样，在TDD系统中，单纯依赖于TFCS的指配，是无法实现速率调度的。如果要在TDD系统中应用上述的两方法，除了对于TFCS指配之外，还需要引入码字的指配才能实现速率的调度。这样，上述的第一种方法(速率调度方法)，就无法使用，因为单纯通过一个RG消息是无法实现TFCS和码字的同时指配。

其次，如果采用FDD系统的时间和速率调度再加上码字指配，来实现TDD系统中的时间和速率调度，那么还存在着信令负担过重的问题，因为码字的指配必将带来信令的负担。在TDD系统的HSDPA技术中，下行码字的指配需要8个比特，4个用来指示开始码，4个用来指示结束码。但是众所周知，在TDD系统中，下行的扩频因子可以为1和16，而上行的扩频因子可以为：1，2，4，8，16。这样在TDD系统中，上行的码字指配就需要有10或11个比特。因此，在TDD系统中要使用FDD系统的时间和速率调度再加上码字指配，就会有10个比特额外的信令负担。这样对于下行的业务性能就会受到较大的影响。

还有，如果采用FDD系统的时间和速率调度再加上码字指配，来实现TDD系统中的时间和速率调度，那么码字的使用将由Node B进行调度。而依据目前TDD的高层规范，码字的指配都是由无线资源控制(RRC)层来实现的，实现该功能的实体为无线网络控制器(RNC)。如果，要由Node B进行码字的指配，那么能否将现有的RNC中的码字分配的RRC功能移至Node B目前还是一个问题，因为这将会给高层规范带来很大的改动。即便是可以接受这种改动，那么还需要处理好对现有业务(如语音业务)的RNC码字分配和对上行增强业务的Node B码字分配之间的相互关系，解决好后向兼容性问题。

此外，现有FDD系统中的调度方法还存在着调度与混合自动重传请求(HARQ)之间相互冲突的问题。当UE收到了Node B的传输无应答(NACK)时，UE将会重传传输块。然而如果此时信道条件变化，Node B调度指配的TFCI无法提供足够的信道比特，这样数据块的完整重传就无法实现，也就是说现有的追赶合并(chase combining)HARQ技术就无法使用。目前在FDD系统的研究中，提出了一些诸如完全增加冗余(Full IR)和部分增加冗余(Partial IR)的方法以适应信道比特的变化，解决此问题。但是这些方法都需要有额外的带外信令来指示增加冗余的版本(IRversion)，这样就增加了信令的负担。并且由于信令负担的限制，IR version不可能太多，这样也就限制了这些方案的信道适应能力。

另外，现有FDD系统中的调度方法中，并没有考虑不同业务的时延要求。如果不考虑不同业务的时延要求，那么有的时延要求高的业务，就会由于不能够及时得到物理资源进行数据传输而造成丢包，这样就导致了数据传输的丢包率的增加，这将严重影响业务的性能。

从上述的分析中可以看出，要将FDD系统中的上行增强方法应用于TDD，还有很多问题需要解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法，使得既可以通过调度指配改变传输块的大小，增加调度的灵活性，又不引起信令负担的增加，从而提高基站控制的功率调度的性能。

为实现上述目的，一种用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法，包括步骤：

a.基站和用户设备获取调度指配信息比特指配状态与绝对功率指配或编码效率及相对功率变化组合指配的对应关系；

b.用户设备向基站发送调度信息；

c.基站根据各个用户上传的调度信息，以及一些本地可参考的信息，对用户设备的发送功率及编码效率进行调度；

d.基站将调度指配信息比特序列发送给用户设备；

e.用户设备在接收到调度指配信息比特序列之后，将按照Node B指配的绝对功率或编码效率和相对功率传输上行数据；

f.基站对接收到的多次重传数据块进行能量合并，进行解码，并判别是否正确接收；

g.如果正确接收，基站将向用户设备发送正确接收应答，否则的话，发送未正确接收应答；

h.如果收到了正确接收应答，用户设备将按新的调度指配发送新的数据块，如果收到了未正确接收应答，用户设备将按新的调度指配重传原数据块。

本发明给出了将编码效率的指配引入到Node B控制的功率调度中的调度方法，利用该方法可以在功率指配不能完全满足速率调度需求时，可以通过编码效率的指配进一步控制数据传输块的大小，来增大速率调度的范围，增大功率调度的灵活性。

给出了利用功率指配信息比特的状态冗余，来指示编码效率和相对上一调度间隔的功率变化的组合指配的方法。此方法可以利用有限的功率指配比特数目，既传输了相对功率指配，又传输了编码效率的指配，从而减小了下行物理层信令的负担。

对UE的上行发射的绝对功率或相对于上一调度间隔的相对发射功率进行指配，从而清楚地掌握了上行的功率状态，这样就避免了上行功率状态的上报，从而减小了上行物理层信令的负担。

仅通过功率指配和编码效率指配实现了调度，无需码字的指配，这样对现有高层规范改动较小，后向兼容性好。

在HARQ重传的过程中，同样可以进行功率的调度而不改变信道比特，有效地避免了目前TFCI调度和HARQ间的冲突问题。

本发明对上行传输进行调度，可以减小系统的噪声增加的方差，避免系统的过载，从而提高系统的上行小区吞吐量，增大系统的业务覆盖。

本发明适用范围较广，既适用于高码率TDD移动通信系统，又适用于低码率移动通信系统，此外还适用于FDD移动通信系统。

附图说明

图1是利用功率指配比特状态冗余传输编码效率及相对功率组合指配方法示意图；

图2是调度指配信息传输方法中Node B的操作流程图；

图3是调度指配信息传输方法中UE的操作流程图。

具体实施方式

背景技术描述的现有FDD系统中的两种基站控制的调度方案用于TDD所存在的问题，可以通过适应时延要求的功率调度方案来解决。在此方案中，在业务接入时，通过高层信令将UE的业务等级传给Node B，然后Node B依据UE的业务等级和UE通过物理层信令上传的调度信息，结合其他一些可参考的本地信息，对UE的上行数据业务传输的发射功率以及传输块的大小进行控制，并结合混合自动重传请求(HARQ)的重传，在满足时延要求的前提下，实现对小区中各个UE的上行数据业务传输的传输速度和传输时间的调度。具体说来：

首先，数据传输的速率的改变是通过发射功率的改变和HARQ的重传实现的，传输格式组合(TFCS)并不发生变化，因此相应使用的码字也没有发生变化。因此利用本发明中所提出的方法进行速率和时间的调度并不需要引入Node B的码字分配。

其次，既然没有了Node B的码字分配，因此也就不会引入额外的信令负担。

还有，众所周知，现有功率控制技术就是一种物理层过程，因而本发明中所提出的功率调度，也可以在物理层中实现。另外，没有了Node B的码字分配，因此也不用将无线网络控制器(RNC)中的码字分配的RRC功能移至Node B。所以本发明中所提出的方法对目前的高层规范修改很小，其后向兼容性较好。

此外，在本发明的方法中，当信道条件恶化时，通过降低UE的发射功率，增加HARQ重传的次数来实现速率的调度的，因此重传时所提供的信道比特并没有变化，只是发射功率减小了，因此追赶合并(chasecombining)仍然可以使用，并且不需要有额外的带外信令。因此本发明中所提出的方法并不存在调度和HARQ重传冲突的问题。

另外，在本发明中在业务接入时，通过高层信令，UE将其业务等级传给了Node B，包含了业务时延要求的业务等级，也将作为Node B调度的参考信息。这样，在Node B调度的时候，就可以给那些业务时延要求较高的UE分配较大的发射功率。此外，为了适应时延要求，本发明在功率指配之外，还引入了编码效率的指配。也就是说，对于那些时延要求较高的UE除了指配较大的发射功率之外，还可以指配较大的编码效率，从而给时延要求较高的用户分配较大的传输速率，降低丢包率，提高业务传输的性能。

但是，如果为了增大调度的灵活性，在下行调度指配中，除了有功率指配外，又加入了编码效率指配，这将引入额外的信令负担。为了避免这个额外的信令负担，在本发明中提出了一种用于上行增强的编码效率指配的传输方法，用于优化基站(Node B)控制的功率调度的性能。具体说来就是利用功率指配的物理层信令比特指示功率的状态冗余来传输编码效率以及相对前一次的功率变化的组合指配，这样就可以利用有限的功率指配比特数目，既传输了相对功率指配，又传输了编码效率的指配。

本发明提出了一种用于上行增强的编码效率指配的传输方法，用于优化基站(Node B)控制的功率调度的性能。该方法是利用功率指配信息比特的状态冗余，来指示分配的编码效率和相对上一调度间隔的功率变化的组合。这样可以利用有限的功率指配比特数目，既传输了相对功率指配，又传输了编码效率的指配。因而可以在功率指配不能完全满足速率调度需求时，可以通过此方法进一步控制数据传输块的大小，来增大速率调度的范围，增大功率调度的灵活性。

本发明的基本原理是，依据现有规范，UE的最大发射功率要求为30dBm，而最小发射功率要求为-49dBm，这样其功率的动态范围为80dB。要表示这80dB的动态范围，需要的信息比特数为7。然而7个比特可以表示的状态数为2⁷(128)，这样就会有128-80＝48个状态冗余。因而在需要改变数据传输块的大小，就可以用这些冗余状态来表示编码效率的指配。另外由于要指示编码效率的数目不会太多，并且为了在指示编码效率的同时还能够在一定范围内调整功率指配，因此在本发明中用每一个冗余状态来表示一个编码效率指配和相对功率变化指配的组合指示，这样就可以在指示编码效率的同时还能够改变功率指配，给功率调度提高了更大的灵活性。

为了更好的说明上述方法，图1给出了该方法的示意图。从图中可以看出利用功率比特指配所表示的48个状态冗余就可以表示编码效率和相对功率变化的组合指配。48个状态中的每一个都对应着一个编码效率指示和一个相对的功率变化指示。因此当UE收到了Node B指配的48个状态中的任何一个，也就知道了Node B所指配的编码效率和相对上一次功率指配的功率变化。其中每一个状态与编码效率和相对功率变化的对应关系可以事先约定，也可以由高层给出。

下面对本发明的动作进行说明：

首先给出本发明方法中的Node B处理流程，如图2所示。

201，流程开始；

202，获取调度指配信息比特指配状态与功率指配或编码效率及相对功率组合指配的对应关系，也就是说获取每7个比特所表示的状态与功率指配或编码效率及相对功率组合指配的一一对应关系。获取的方法可以是事先约定，也可以由高层给出；

203，Node B在每个调度间隔上接收UE发送的调度信息；

204，Node B依据各个UE的调度信息及一些本地可参考的信息进行调度，做出调度指配。在调度的过程中，就要依据调度信息和本地可参考的信息判断是否需要改变上行数据传输块的大小，如果需要的话就需要指配编码效率和相对功率变化的组合；如果不需要改变上行数据传输块的大小，那么可以直接指配上行发射功率；

205，Node B将调度确定的调度信息发送给UE；

206，Node B对接收到的UE发送的数据块进行多次重传能量合并和解码；

207，判断数据块是否正确接收，如果是转到208，如果否，转到209；

208，向UE发送正确接收应答(ACK)；

209，向UE发送未正确接收应答(NACK)；

210，Node B判断是否所有上行增强数据业务传输结束，如果否转到203，如果是转到211；

211，流程结束。

下面给出本发明方法中UE处理的流程，如图3所示。

301，流程开始；

302，获取调度指配信息比特指配状态与功率指配及编码效率和相对功率组合指配的对应关系，也就是说获取每7个比特所表示的状态与功率指配或编码效率及相对功率组合指配的一一对应关系。获取的方法可以是事先约定，也可以由高层给出；

303，UE向Node B上报调度信息；

304，UE接收Node B发送的调度指配信息；

305，依据接收到的7个比特的指配信息，判断是否需要改变上行数据传输块的大小。如果需要则转到306，如果不需要则转到309；

306，根据7个比特的指配信息所对应的状态确定编码效率指配和相对功率变化指配；

307，依据所指配的编码效率指配，对上行数据传输块进行处理，改变传输块的大小；

308，依据所指配的相对功率变化和上一次功率指配，确定发射功率发送数据传输块；

309，根据7个比特的指配信息，确定指配的发射功率发送数据传输块；

310，UE向Node B上报调度信息；

311，接收Node B发送的接收应答；

312，依据接收应答判断上传的数据包是否正确接收，如果是转到313，如果否，则转到304重传原数据块；

313，判断是否此上行增强业务传输是否结束，如果否，则转到304发送新数据块，如果是，则转到314。

314，流程结束。

实施例

本发明提出了一种用于上行增强的编码效率指配的传输方法，用于优化基站(Node B)控制的功率调度的性能。该方法是利用功率指配信息比特的状态冗余，来指示分配的编码效率和相对上一调度间隔的功率变化。这样可以利用有限的功率指配比特数目，既传输了相对功率指配，又传输了编码效率的指配。因而可以在功率指配不能完全满足速率调度需求时，可以通过此方法进一步控制数据传输块的大小，来增大速率调度的范围，增大功率调度的灵活性。为了更好地理解本发明，下面给出了本发明中调度指配信息传输的一个实施例，给出编码效率指配的传输方法。

首先假定Node B可以控制的UE编码效率格式有4种，分别为：1/6，1/3，1/2和2/3。那么可以给出一种指配信息比特与功率指配或编码效率及功率变化组合指配的对应关系如图1所示：

       表1 指配信息比特与功率指配或编码效率及功率

               变化组合指配的对应关系

7位调度指配信息比特		功率级编码效率指配
				二进制	十进制
0000000	0	绝对功率指配	-49dBm
				0000001	1	-48dBm
0000010	2		-47dBm
				…	…	…
0100010	34		-15dBm
				…	…	…
0100111	39		-10dBm

…	…			…
						101100	44	-5dBm
…	…			…
						1001110	78	29dBm
1001111	79			30dBm
						1010000	80	编码效率指配	1/6	相对于前一次功率指配的相对功率指配	6dB
1010001	81	5dB
			…	…	…
1011010	90	-4dB
			1011011	91	-5dB
1011100	92	1/3				6dB
			…	…	…
1100111	103					-5dB
			1101000	104	1/2		6dB
…	…	…
			1110011	115		-5dB
1110100	116	3/4					6dB
			…	…	…
1111111	127					-5dB

假定Node B在连续5个调度间隔上，Node B给UE发送的调度指配比特序列为：0101100，0100111，1101000，0100010和0100010，那么当UE收到调度指配比特序列之后，就可以参照表1确定出在这5个调度间隔上，Node B所做出的调度指配如下：

调度间隔1：-5dBm绝对发射功率；

调度间隔2：-10dBm绝对发射功率；

调度间隔3：1/2编码效率和6dB相对发射功率(-10+6＝-4dBm绝对发射功率)；

调度间隔4：-15dBm绝对发射功率；

调度间隔5：-15dBm绝对发射功率。

可以看出利用绝对功率指配的冗余，可以传输编码效率和相对功率指配的组合，也就是说，可以在不引入额外的信令负担的前提下，传输编码效率指配。

需要注意的是，从表1中可以看出，当传输编码效率时，相对功率的指配的范围为-5至6dB，这样UE的可用的发射功率将受到前一次调度间隔上的功率指配以及相对功率指配范围限制，有可能因为编码效率的指配使得Node B无法向UE指配其想要指配的发射功率。不过这个问题可以在很短的时间内解决，也就是说可以在下一调度间隔上对其发射功率进行调整，因此这不会有明显的性能降低。

Claims (5)

1.一种用于基站控制的功率调度的编码效率指配传输方法，包括步骤：

a.基站和用户设备获取调度指配信息比特指配状态与绝对功率指配或编码效率及相对功率变化组合指配的对应关系；

b.用户设备向基站发送调度信息；

c.基站根据各个用户上传的调度信息，以及一些本地可参考的信息，对用户设备的发送功率及编码效率进行调度；

d.基站将调度指配信息比特序列发送给用户设备；

e.用户设备在接收到调度指配信息比特序列之后，将按照Node B指配的绝对功率或编码效率和相对功率传输上行数据；

f.基站对接收到的多次重传数据块进行能量合并，进行解码，并判别是否正确接收；

g.如果正确接收，基站将向用户设备发送正确接收应答，否则的话，发送未正确接收应答；

h.如果收到了正确接收应答，用户设备将按新的调度指配发送新的数据块，如果收到了未正确接收应答，用户设备将按新的调度指配重传原数据块。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述对应关系是事先约定或由高层给出。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于利用功率指配信息比特的状态冗余来指示编码效率和相对上一调度间隔的功率变化的组合指配。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤c中，如果不需要改变上行数据传输块的大小，那么可以仅指配绝对的上行发射功率相应的调度信息比特序列，否则的话，可以指配编码效率和相对功率变化的组合相应的调度信息比特序列。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤e中，用户设备将参照所得到的比特序列与绝对功率指配及编码效率和相对功率变化组合指配的对应关系，确定Node B发送的调度信息比特序列相应的绝对功率指配或编码效率和相对功率变化的组合指配。

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