CN1863018A - 上行增强链路负载估计方法和wcdma上行链路负载估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种上行增强链路中估计负载的方法，其在HSUPA中Node B控制的调度方法中，利用E－DPCCH信道上的E－TFCI的变化，得到由E－TFCI变化产生的相应的小区负载变化，进而获得所有HSUPA用户产生的负载变化，然后利用所有HSUPA用户的负载变化更新当前时刻的上行负载因子，以当前时刻的上行负载因子为基础来判断此刻小区负载情况。利用本发明，可以在两次RTWP测量之间对小区负载进行实时地估计和更新，从而为调度提供更加准确的依据。

Description

上行增强链路负载估计方法和WCDMA上行链路负载估计方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及高速上行包数据接入技术中上行增强链路中负载的估计。

背景技术

在引入HSDPA之后，为了减少因下行链路负载的增长而引起的上行链路容量的短缺，进一步提高单用户和系统的上行平均吞吐率与容量，以及缩短延迟，从而更好地开展多媒体业务和包数据传输，又引入了高速上行包数据接入(HSUPA，High Speed Uplink Packet Data Access)技术。这是3GPP组织在R6协议中引入的一种提高上行传送速率的新技术，其采用Node B的上行快速调度、HARQ(Hybrid Automatic Repeatre Quest，物理层混合重传)、软切换、2msTTI短帧传输技术，理论上可以支持最高峰值速率5.76Mbps。

图1给出了HSUPA的协议结构。如图1所示，在WCDMA系统引入HSUPA以后，在LE侧，增加了MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)层实体MAC-es、MAC-e实体，用于实现诸如HARQ重传、以及MAC-d PDU复用等功能。为了支持Node B的快速调度，UTRAN侧的MAC-e实体下移到了NodeB；为了支持HSUPA的宏分集，MAC-es位于SRNC(Server Radio NetworkController)。MAC层和物理层PHY之间增加了E-DCH(Enhanced-DedicatedChannel，增强的专用信道)传输信道来承载传输数据块。

物理层增加了几个物理信道，上行物理信道增加了E-DPCCH(E-DCHDedicated Physical Control Channel)和E-DPDCH(E-DCH Dedicated PhysicalData Channel)，下行物理信道增加了E-AGCH(E-DCH Absolute GrantChannel)，E-RGCH(E-DCH Relative Grant Channel)，E-HICH(E-DCH HARQAcknowledgement Indicator Channel)。上行E-DPDCH用于承载HSUPA用户上行的传输数据；上行E-DPCCH承载解调数据信道E-DPDCH的伴随信令。下行E-AGCH为公共信道，由用户服务E-DCH无线连接所在的小区指示UE最大可用传输速率(或者功率)；下行E-RGCH为专用信道，最快可按2ms时间快速调整UE的上行传输速率；下行E-HICH为专用信道，反馈用户接收进程数据是否正确的ACK/NACK(Acknowledgement/Negative Acknowledgement)信息。

HSUPA中的调度分散在各个Node B中，其基本原理是根据Node B中各个小区的当前负载与预先设定的各个小区的负载门限进行比较之后的结果对本小区内的HSUPA用户进行调度。如何在调度时得到准确的小区负载是调度是否准确的基础，直接影响小区的上行吞吐率。

目前，在HSUPA中，Node B控制的调度是基于基站测量的小区的RTWP(Received Total Wideband Power，接收宽带总功率)值，根据测量到的RTWP值进行上行负载估计。目前，大部分的厂商按照协议规定，提供的RTWP的测量更新周期为100ms左右。在HSUPA中，为了体现NodeB控制的调度相对于RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)控制的调度具有快速调度的特点，并且考虑到在HSUPA中采用了2ms短帧，NodeB控制的调度周期会远远小于RTWP的更新周期100ms，而NodeB控制的调度是基于调度时刻的上行负载进行的，这样RTWP每100ms测量一次就远远不能满足NodeB控制的调度的基本要求，因此我们需要考虑在两次RTWP测量之间对小区负载进行实时地估计和更新，从而为调度提供更加准确的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种上行增强链路负载估计方法以及WCDMA上行链路负载估计方法，以便及时估计和更新小区上行负载，更准确地进行调度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种上行增强链路负载估计的方法，其包括：1)在测量周期之中，利用E-DPCCH信道上的E-TFCI的变化，计算出由E-TFCI变化产生的相应的小区负载变化，进而计算所有HSUPA用户产生的负载变化；2)利用所有HSUPA用户的负载变化更新当前时刻的上行负载因子，以当前时刻的上行负载因子为基础来判断此刻小区负载情况。

根据本发明的上述方法，

在上述1)中，包括：

a)在每测量周期测量RTWP时，记录RTWP测量值，记录并保存HSUPA用户在E-DPCCH信道上的E-TFCI值，并获得基于RTWP测量的上行负载因子；

b)在下一个调度时刻，记录HSUPA用户E-DPCCH上的E-TFCI值，将此刻的E-TFCI值与保存的E-TFCI值进行比较；

c)判断此刻的E-TFCI值与保存的E-TFCI值是否相同，当二者不同时，利用此刻的E-TFCI值计算出对应E-DPDCH信道的增益因子β_ed′以及对应新的E-TFCI所指的速率R′；

d)计算当用户速率是R和R′时的信干噪比；

e)求得第j个用户的的负载因子以及相应的负载因子的变化；

在上述2)中，利用在1)中所得到的各用户的负载因子的变化和每测量周期基于RTWP测量得到的上行负载因子，求得当前时刻的上行负载。

根据本发明的另一方面，提供一种WCDMA系统上行链路负载估计的方法，所述WCDMA系统中同时有DCH用户和HSUPA用户，该方法包括：1)在测量周期之中，利用E-DPCCH信道上的E-TFCI的变化以及DPCCH信道上的TFCI的变化，计算出由E-TFCI变化和TFCI变化产生的相应的小区负载变化，进而计算所有用户产生的负载变化；2)利用所有用户的负载变化更新当前时刻的上行负载因子，以当前时刻的上行负载因子为基础来判断此刻小区负载情况。

在上述WCDMA系统上行链路负载估计的方法中，所述步骤1)包括：

a)在每测量周期到达时，测量并记录RTWP测量值，记录并保存HSUPA用户在E-DPCCH信道上的E-TFCI值以及DCH用户在DPCCH信道上的TFCI值，并获得基于RTWP测量的小区上行负载因子；

b)在根据实际需要确定的下一个调度时刻，记录HSUPA用户在E-DPCCH上的E-TFCI值及DCH用户在DPCCH信道上的TFCI值，将此刻的E-TFCI值和TFCI值与保存的E-TFCI值和TFCI值进行比较；

c)判断此刻的E-TFCI值和TFCI值分别与保存的E-TFCI值和TFCI值是否相同，当二者不同时，利用此刻的E-TFCI值计算出对应E-DPCCH信道的增益因子β_ed′以及对应新的E-TFCI所指的第j个用户速率R_j′，以及利用此刻的TFCI值计算出对应DPCCH信道的增益因子β_d′以及对应新的TFCI所指的第i个用户速率R_i′；

d)计算当HSUPA用户速率是R_j和R_j′时的信干噪比以及DCH用户速率是R_i和R_j′时的信干噪比；

e)求得第j个HSUPA用户的负载因子以及相应的负载因子的变化，以及第i个DCH用户的负载因子以及相应的负载因子的变化；

在所述步骤2)，利用在步骤1)中所得到的各用户的负载因子的变化和每测量周期基于RTWP测量得到的上行负载因子，求得当前时刻的上行负载因子。

利用本发明可以在RTWP测量更新的周期远远大于调度的周期的情况下，通过E-DPCCH信道上携带的E-TFCI信息对小区的上行负载进行估计和更新，从而在两个RTWP测量值之间获得准确的小区上行负载情况，并以此作为调度时的判断依据，改进调度的性能。

附图说明

图1给出了现有WCDMA系统中HSUPA的协议结构。

具体实施方式

下面具体描述本发明，但是并不用于限制本发明。

在HSUPA中Node B控制的调度中，首先在每测量周期例如100ms测量RTWP时除了记录RTWP测量值，同时将HSUPA用户在E-DPCCH信道上的E-TFCI(E-Transport Format Combination Indicator，传输格式组合指示)记录并保存下来，并通过下式获得基于RTWP测量的小区上行负载因子：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}=1-\frac{P_N}{I_{\mathrm{Total}}}$ 公式(1)

其中I_Total是宽带接收总功率，P_N是小区的热噪。

在下一个调度时刻(这里可以是间隔10ms或2ms，具体根据实际需要而定)，由于此时的RTWP并没有更新，而HSUPA用户的速率可能已经发生了变化，这时不能再用RTWP进行负载估计，因此记录此刻HSUPA用户在E-DPCCH上的E-TFCI值，并将其与保存的E-TFCI值进行比较。如果两者不同，就说明该用户的速率已经发生了变化，利用E-TFCI可以计算出对应E-DPDCH信道的增益因子β_ed′，其对应新的E-TFCI所指的第j个用户速率R_j′，其具体计算方法在3GPP协议中的25.214中已明确给出。

这样，通过下式可以计算出 即第j个用户速率是R_j′时的信干噪比，其是通过导频信道的SIR_DPCCH和E-DPDCH、E-DPCCH相对于导频信道的功率偏置得到的：

$\frac{E_c}{N_0}\left(R_j^{\′}\right)=\frac{{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{DPCCH}}}{256}(1+\frac{{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{ed}}}^{\′}}{{\mathrm{\β}}_c}+\left(\frac{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{ec}}}{{\mathrm{\β}}_c}\right))$ 公式(2)

其中，

是用户每码片的能量与噪声谱密度之比，SIR_DPCCH是导频信道的信干比，β_c是DPCCH的增益因子，β_ec是E-DPCCH的增益因子。同样，用上式也可以求出用户速率是R_j时的信干噪比

根据负载因子的定义，即用户功率/小区总功率，可以用下式(在“WCDMA For UMTS”，Harri Holma，Antti Toskala，etc.中有记载)求得速率分别为R_j和R_j′时第j个用户的负载因子L_j：

$L_j=\frac{\frac{E_c}{N_0}\left(R_j\right)}{1+\frac{E_c}{N_0}\left(R_j\right)}$ 公式(3)

其中 指速率R_j对应的

因此，当速率由R_j变为R_j′时，得到负载因子的变化为：

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\η}}_j=L_j^{\′}-L_j=\frac{\frac{E_c}{N_0}\left(R_j^{\′}\right)}{1+\frac{E_c}{N_0}\left(R_j^{\′}\right)}-\frac{\frac{E_c}{N_0}\left(R_j\right)}{1+\frac{E_c}{N_0}\left(R_j\right)}$ 公式(4)

利用公式(4)所得到的各用户的负载因子的变化和公式(1)得到的100ms时刻基于RTWP测量得到的上行负载因子η_UL，就可以获得当前时刻的上行负载因子，

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}^{\′}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}+\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\η}}_j$ 公式(5)

这里J表示当前时刻一共有J个HSUPA用户的速率产生了变化。

当获得了当前时刻的上行负载因子η_UL′之后，就可以在它的基础上进行调度了。这样可以实时地获得准确的小区上行负载情况，改进调度的性能，提高小区的上行吞吐率。在现有的WCDMA系统引入HSUPA之后，系统中可能会同时具有DCH用户和HSUPA用户，这时，如果要及时估计和更新小区上行负载，就需要在RTWP测量周期到达时，不仅记录并保存HSUPA用户在E-DPCCH信道上的E-TFCI值，还要记录并保存DCH用户在DPCCH信道上的TFCI值，并通过公式(1)获得基于RTWP测量的小区上行负载因子η_UL。

在下一个调度时刻(这里根据实际需要可以是10ms，2ms等)，当需要对上行负载因子进行更新时，不仅要比较HSUPA用户的E-TFCI值的变化，也需要比较DCH用户的TFCI值的变化。

对于HSUPA用户，当E-TFCI值存在变化时，采用前面所述的方法求出各用户在不同速率下的的 以及负载因子，从而求得各HSUPA用户的负载因子变化。

对DCH用户，当TFCI值存在变化时，这里以第i个用户为例进行说明：

利用此刻的TFCI值计算出对应DPCCH信道的增益因子β_d′以及对应新的TFCI所指的第i个用户速率R_i′；

通过下式计算出

即第i个用户速率是R_i′时的信干噪比，其是通过导频信道的SIR_DPCCH和DPCCH相对于导频信道的功率偏置得到的：

$\frac{E_c}{N_0}\left(R_i^{\′}\right)=\frac{{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{DPCCH}}}{256}(1+\left(\frac{{\mathrm{\β}}_d^{\′}}{{\mathrm{\β}}_c}\right))$ 公式(2′)

其中，

是用户每码片的能量与噪声谱密度之比，SIR_DPCCH是导频信道的信干比，β_c是DPCCH的增益因子。

同样，用上式也可以求出用户速率是R_i时的信干噪比

根据负载因子的定义，即用户功率/小区总功率，可以求得速率分别为R_i和R_i′时第i个用户的负载因子L_i：

$L_i=\frac{\frac{E_c}{N_0}\left(R_i\right)}{1+\frac{E_c}{N_0}\left(R_i\right)}$ 公式(3′)

其中 指速率R_i对应的

因此，当第i个用户的速率由R_i变为R_i′时，得到第i个DCH用户负载因子的变化为：

${\mathrm{\Δ\η}}_i=L_i^{\′}-L_i=\frac{\frac{E_c}{N_0}\left(R_i^{\′}\right)}{1+\frac{E_c}{N_0}\left(R_i^{\′}\right)}-\frac{\frac{E_c}{N_0}\left(R_i\right)}{1+\frac{E_c}{N_0}\left(R_i\right)}$ 公式(4′)

利用公式(4′)所得到的各DCH用户的负载因子的变化、公式(4)所得到的各HSUPA用户的负载因子的变化和公式(1)得到的100ms时刻基于RTWP测量得到的上行负载因子η_UL，就可以获得当前时刻的上行负载因子，

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}^{\′}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{UL}}+\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\η}}_j+\underset{i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\η}}_i$ 公式(5′)

其中J表示当前时刻一共有J个HSUPA用户的速率产生了变化，I表示当前时刻一共有I个DCH用户的速率产生了变化。

上述实施方式只是为了更清楚地说明本发明，而本发明并不限于上述实施方式。可以明白的是，本领域的技术人员对本发明所做的任何显而易见的修改、变更，在不背离本发明的精神和本质的情况下都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种上行增强链路负载估计的方法，其用于HSUPA中Node B控制的调度方法中，其特征在于，

1)在测量周期之中，利用E-DPCCH信道上的E-TFCI的变化，得到由E-TFCI变化产生的相应的小区负载变化，进而获得所有HSUPA用户产生的负载变化

2)利用所有HSUPA用户的负载变化更新当前时刻的上行负载因子，以当前时刻的上行负载因子为基础来判断此刻小区负载情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤1)包括：

a)在每测量周期测量RTWP时，记录RTWP测量值，记录并保存HSUPA用户在E-DPCCH信道上的E-TFCI值，并获得基于RTWP测量的上行负载因子；

b)在下一个调度时刻，记录HSUPA用户E-DPCCH上的E-TFCI值，将此刻的E-TFCI值与保存的E-TFCI值进行比较；

c)判断此刻的E-TFCI值与保存的E-TFCI值是否相同，当二者不同时，利用此刻的E-TFCI值计算出对应E-DPDCH信道的增益因子β_ed′以及对应新的E-TFCI所指的速率R′；

d)计算当用户速率是R和R′时的信干噪比；

e)求得第j个用户的的负载因子

以及相应的负载因子的变化；

在所述步骤2)，利用在步骤1)中所得到的各用户的负载因子的变化和每测量周期基于RTWP测量得到的上行负载因子，求得当前时刻的上行负载因子。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述调度时刻间隔10毫秒或2毫秒。

4.一种WCDMA系统上行链路负载估计的方法，所述WCDMA系统中同时有DCH用户和HSUPA用户，其特征在于，

1)在测量周期之中，利用E-DPCCH信道上的E-TFCI的变化以及DPCCH信道上的TFCI的变化，计算出由E-TFCI变化和TFCI变化产生的相应的小区负载变化，进而计算所有用户产生的负载变化；

2)利用所有用户的负载变化更新当前时刻的上行负载因子，以当前时刻的上行负载因子为基础来判断此刻小区负载情况。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述步骤1)包括：

a)在每测量周期到达时，测量并记录RTWP测量值，记录并保存HSUPA用户在E-DPCCH信道上的E-TFCI值以及DCH用户在DPCCH信道上的TFCI值，并获得基于RTWP测量的小区上行负载因子；

b)在根据实际需要确定的下一个调度时刻，记录HSUPA用户在E-DPCCH上的E-TFCI值及DCH用户在DPCCH信道上的TFCI值，将此刻的E-TFCI值和TFCI值与保存的E-TFCI值和TFCI值进行比较；

c)判断此刻的E-TFCI值和TFCI值分别与保存的E-TFCI值和TFCI值是否相同，当二者不同时，利用此刻的E-TFCI值计算出对应E-DPCCH信道的增益因子β_ed′以及对应新的E-TFCI所指的第j个用户速率R_j′，以及利用此刻的TFCI值计算出对应DPCCH信道的增益因子β_d′以及对应新的TFCI所指的第i个用户速率R_i′；

d)计算当HSUPA用户速率是R_j和R_j′时的信干噪比以及DCH用户速率是R_i和R_i′时的信干噪比；

e)求得第j个HSUPA用户的负载因子以及相应的负载因子的变化，以及第i个DCH用户的负载因子以及相应的负载因子的变化；

在所述步骤2)，利用在步骤1)中所得到的各用户的负载因子的变化和每测量周期基于RTWP测量得到的上行负载因子，求得当前时刻的上行负载因子。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述调度时刻间隔10毫秒或2毫秒。