CN1866783A - 通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，首先测量无线链路层缓冲区数据量；判断所述缓冲区数据量是否大于速率上调数据门限，如果是，则将信道速率直接调整到上调目标信道速率；否则，判断所述缓冲区数据量是否小于速率下调数据门限，如果是，则将信道速率直接或逐级调整到下调目标信道速率，否则继续测量数据量。本发明速率调整时可直接调整到最合适的速率，减少现有方案连续调整的信令开销，提高系统资源的利用率，同时可改善调整时延对业务性能的恶化，并通过仿真获取门限的优化值时，本方案可缩短优化值的搜索时间。

Description

通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法。

背景技术

在UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)中，例如，WCDMA(Wide-band Code Division Multiple Access，宽带码分多址)中的FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)、3.84McpsTDD(Time Division Duplex，时分双工)和TD_SCDMA(Time Division SynchronousCDMA，时分-同步码分多址)中，可以使用多种传输信道服务分组数据业务，例如下行方向，可使用DCH(Dedicated Channel，专用信道)、FACH(ForwardAccess Channel，前向接入信道)、DSCH(Downlink Shared Channel，下行共享信道)和HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel，高速下行共享信道)。其中FACH、DSCH和HS-DSCH可由多个用户以时分方式共享，而DCH由单个用户独享。根据系统的实现情况及信道选择策略确定具体使用的信道。

由于分组业务具有突发特征，缓冲区数据量波动较大，当使用DCH为其服务时，初始分配的信道速率可能不适合继续使用。为保证用户的QoS(Qualityof Service，业务质量)，并提高系统资源利用率，一般情况下，当缓冲区数据量从少变多时，需要上调信道速率；当缓冲区数据量由多变少时，需要下调信道速率。

在现有技术中信道速率调整的方法为：设置一个DCH速率集合R_S＝{R₁，R₂，…R_n)，集合中各速率按从小到达顺序排列；同时设定上调数据量门限、下调数据量门限、触发定时门限及保持时间门限。如果某用户当前的服务速率为R_i(1≤i≤n)，首先测量RLC(Radio Link Control，无线链路控制)缓冲区数据量TV(Traffc Volume)。当检测到TV值大于所述上调数据量门限时，启动触发定时器Time-to-trigger，在该定时器持续期间，如果TV值小于或等于所述上调数据量门限，则Time-to-trigger停止计时，并清零；当Time-to-trigger运行的时间超出触发定时门限时，则触发速率上调请求；同时启动保持时间定时器Pending-time-after-trigger，在Pending-time-after-trigger运行时间不超过所述保持时间门限时，即使再次满足触发速率上调的条件，也不进行上报；当Pending-time-after-trigger运行时间超过所述保持时间门限时，Pending-time-after-trigger停止计时，并清零。

速率下调的过程与上调的过程类似，当检测到TV值小于下调数据量门限，启动触发定时器Time-to-trigger，若Time-to-trigger运行时间超出触发定时门限，则触发速率下调；同时启动保持时间定时器Pending-time-after-trigger，当Pending-time-after-trigger运行时间超出保持时间门限时停止计时并清零，否则，即使再次满足触发速率下调的条件，也不进行上报。

Pending-time-after-trigger的主要作用是限制上报次数，减少信令开销。

需要说明，当R_i＝R_n时，系统不执行速率上调，当R_i＝R₁时，系统不执行速率下调。速率上调和下调的Time-to-trigger及Pending-time-after-trigger可以设不同的定时门限。

现有技术通过一个数据量门限，两个定时门限共同控制信道速率的调整。一般通过计算机仿真确定三个门限的合理取值。由于三个门限有多种组合方式，使得优化门限值的搜索比较复杂和困难。

另外，现有方案进行速率调整时，一般仅限于在集合R_S中相邻的速率间进行，当缓冲区数据量激增时，往往连续进行多次速率上调，由于速率调整过程有一定时延，一方面增加了信令开销，另一方面也限制了分组业务吞吐量和时延性能的改善。并且，该时延一般为几百个毫秒，此期间传输的数据量是不可忽略的，

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，以克服现有技术速率调整复杂及速率调整时延大的缺陷。

为解决上述问题，本发明提供了一种通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，包括：

A、测量无线链路层缓冲区数据量；

B、判断所述缓冲区数据量是否大于速率上调数据门限，如果是，则转步骤C，否则转步骤D；

C、将信道速率直接调整到上调目标信道速率；

D、判断所述缓冲区数据量是否小于速率下调数据门限，如果是，则转步骤E，否则转步骤A；

E、将信道速率直接或逐级调整到下调目标信道速率。

在步骤C时启动第一定时器，该定时器进行时间累加，如果该定时器的计时时间大于预设的第一计时门限，则停止计时并清零，转步骤A；否则，不触发新的目标信道速率调整。

步骤C之前还包括：

F、将缓冲区数据量分级，并设置与所述各级缓冲区数据量对应的上调目标信道速率集；

G、根据所述测量缓冲区数据量，在所述上调目标信道速率集中选出上调目标信道速率；

在执行步骤E时启动第二定时器，该定时器进行时间累加，如果该定时器的计时时间大于预设的第二计时门限，则停止计时并清零，转步骤A；否则，不触发新的目标信道速率调整。

所述速率上调数据门限由当前信道速率、上调目标信道速率、上调信道速率时延和上调比例因子确定。

所述速率下调数据门限由当前信道速率、下调信道速率时延和下调比例因子确定。

所述上调比例因子大于0，下调比例因子的取值在0和1之间。

所述第一计时门限大于上调信道速率时延和第二计时门限大于下调信道速率时延。

在步骤B中，判断所述缓冲区数据量是否大于速率上调数据门限，是由用户设备判断缓冲区数据量是否大于将速率上调一级时的数据量门限来完成的，如果是，则用户设备通过信息交互过程将缓冲区数据量报告给无线网络控制器进行后续处理。

在步骤D中，判断所述缓冲区数据量是否小于速率下调数据门限，是由用户设备判断缓冲区数据量是否小于将速率下调一级时的数据量门限来完成的，如果是，则用户设备通过信息交互过程将缓冲区数据量报告给无线网络控制器进行后续处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明速率调整时可直接调整到最合适的速率，减少现有方案连续调整的信令开销，提高系统资源的利用率，同时可改善调整时延对业务性能的恶化。通过控制上调比例因子β_up与下调比例因子β_down的取值，可在信令开销、资源利用率及分组业务的时延/吞吐量性能之间取得合理的折中，并通过仿真获取门限的优化值时，本方案可缩短优化值的搜索时间。

附图说明

图1是本发明基本原理流程图；

图2是本发明上行方向信道速率调整的流程图。

具体实施方式

下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。

首先说明本发明中可以应用于基站向无线终端发送信息的下行方向，或由无线终端向基站发送信息的上行方向。

本发明的基本原理如图1所示，包括：

步骤s101，测量无线链路层缓冲区数据量。上行缓冲区数据量测量由UE(用户设备)完成并上报无线网络控制器RNC，下行数据量测量由无线网络控制器RNC(Radio Net Controller，无线网络控制器)内部完成。

步骤s102，判断所述缓冲区数据量是否大于速率上调数据门限，如果是，则转步骤s103，否则转步骤s104。所述速率上调数据门限可以通过以下方法得到：设上调信道速率的调整过程持续时间(即上调信道速率时延)为T_D，该值主要与系统的处理能力有关，可通过测量方式得到；当上调信道速率调整完成前，用户使用原有信道速率服务；设用户当前使用的信道速率为R_i(1≤i≤n)，并定义上调比例因子β_up。用TV_{i，j_up}表示将信道速率从R_i上调整R_j(1≤i＜j≤n)时的数据量门限，TV_{i，j_up}由公式(1)确定：

TV_{i，j_up}＝T_D·R_i+β_up·T_D·R_j    (1)

其中，β_up·T_D决定了信道速率调整为R_j后，缓冲区剩余数据使用R_j传输需要的最小时间。公式(1)中，针对不同的目标信道速率，可使用不同的上调比例因子β_up。β_up的取值与业务的时延、吞吐量要求以及期望获得的系统资源利用率有关，一般而言，β_up的取值应保证(1)式计算的数据量门限大于0，且上调目标信道速率越高，速率上调数据门限越大。为了确保调整到更高速率的信道后仍有数据需要传输，建议β_up的取值大于0；β_up的优化值可通过仿真获得。

步骤s103，将信道速率直接调整到最合适的上调目标信道速率；所述最合适的上调目标信道速率根据系统调节速率能力及缓冲区中的数据量确定。另外，由于功率和/或码道资源不够导致上调失败，在很短时间内进行第二次上报没有必要；此外速率调整过程中触发上报也没有必要，因此，可以在触发上调的同时启动第一定时器Pending-time-after-trigger1，如果该定时器的计时时间大于预设的第一计时门限，则停止计时并清零，转步骤s101，否则，不触发新的目标速率调整。因此，可以避免不必要的上报带来的信令开销。其中第一计时门限一般大于速率调整过程的时延，但是不大于速率调整过程的时延也可以。

步骤s104，判断所述缓冲区数据量是否小于速率下调数据门限，如果是，则转步骤s105，否则转步骤s101；所述速率下调数据门限可以通过以下方法得到：设下调信道速率的调整过程持续时间(即下调信道速率时延)为T_D，该值主要与系统的处理能力有关，可通过测量方式得到；当下调信道速率调整完成前，用户使用原有信道速率服务；设用户当前使用的信道速率为R_i(1≤i≤n)，并定义下调比例因子β_down。用TV_{i，k_down}表示将信道速率从R_i下调到R_k(1≤k＜i≤n)时的数据量门限，TV_{i，k_down}由公式(2)确定：

TV_{i，k_down}＝β_down·T_D·R_i    (2)

其中，β_down·T_D决定了触发速率下调时，缓冲区剩余数据使用R_i传输需要的最大时间。β_down的取值与业务的时延、吞吐量要求以及期望获得的系统资源利用率有关，为了尽可能充分的利用当前的信道，建议β_down的取值介于0、1之间。

步骤s105，将信道速率直接或分级调整到下调目标信道速率。由公式(2)确定的下调数据量门限TV_{i，k_down}只和当前信道速率有关，因此必须事先确定下调的目标速率。通常可以采用分级(包括逐级或越级)下调或者直接下调到最低速率R₁，根据业务类型与特征的不同，两种方式各有优缺点，对于高速率的WWW业务和email业务，由于一个突发内数据到达持续时间很短，速率下调时或下调后短时间内一般不会有新的数据到达，采用直接下调到最低速率比较好；对于中低速率的WWW业务，下调时可能有新的数据到达，采用逐级下调比较好。另外，在调整到下调目标信道速率同时启动第二定时器Pending-time-after-trigger2，如果该定时器的计时时间大于预设的第二计时门限，则停止计时并清零，转步骤s101，否则，不触发新的目标速率调整。因此，以避免不必要的上报带来的信令开销。其中第二定时器门限一般大于速率调整过程的时延，但是不大于速率调整过程的时延也可以应用。

下面结合实施方式对本发明进行详细说明，本专利同时适用于上行和下行，所不同的是上行数据量测量由UE完成并上报RNC，下行数据量测量由RNC内部完成。下面以上行方向为例，说明本方案的具体执行过程，如图2所示：

步骤201：算法参数初始化。确定用户初始信道速率，上调和下调比例因子，并根据上述公式(1)、(2)计算无线链路层缓冲区数据量门限。同时确定第一定时器Pending_time_after_trigger1的第一计时门限。该过程由RNC完成，并通过测量控制命令通知UE。

步骤202：UE测量无线链路层缓冲区数据量TV。

步骤203：检测TV值是否大于TV_{i，i+1_up}，即判断数据量是否大于将速率上调一级时的数据量门限，如果是，转步骤204；如果否，转步骤208。

步骤204：触发4A，UE将当前TV值上报RNC，所述4A为信息交互过程；针对当前信道速率为R_i(1＜i＜n)的一般情况，若当前速率为最高速率R_n，系统不进行速率上调，即不响应4A。RNC可通过测量控制命令对UE进行相应的配置。

步骤205：触发4A后，启动第一定时器Pending_time_after_trigger1；。

步骤206：利用UE上报的TV值，计算满足TV＞TV_{i，j_up}的目标信道速率集。RNC根据系统可用资源及UE能力，从中选择可以支持的最大目标信道速率。

步骤207：RNC判断目前信道是否选择成功。当系统没有资源支持任何更大的传输速率时，就会造成选择失败。若判断结果为是，转步骤211；否则转步骤212。

步骤208：UE检测TV值是否小于TV_{i，1_down}，即检查是否满足速率下调的触发条件。如果是，转步骤209；如果否，转步骤202。

步骤209：触发4B，UE将当前缓冲区数据量上报RNC，所述4B为信息交互过程；针对当前信道速率为R_i(1＜i＜n)的一般情况，若当前速率为最低速率R₁，系统不进行速率下调，即不响应4B。

步骤210：触发4B后，启动第二定时器Pending_time_after_trigger2。

步骤211：执行具体的速率调整过程。该过程由RNC与UE共同完成，一般涉及物理信道重配置等过程。

步骤212：判断第一及第二定时器是否超时。如果是，转步骤213，如果否转步骤212，继续等待和判断。

步骤213：判断用户是否因全部数据传输完毕或其它异常情况结束服务。如果否，转步骤202；如果是，转步骤214。

步骤214：用户已终止服务，退出该流程。

另外，对于高速率(128kbps以上)的WWW业务、email业务(及类似特征的业务)，本发明的方法可改善时延和吞吐量性能。例如，对于只有两级速率R_min、R_max的情况，初始时用户使用R_min。上述业务一个突发内的数据在极短的时间内到达，用V表示考察的突发到达的总数据量。从现有的业务模型来看，V值一般较大，可导致现有方案与本专利方案都触发速率调整。设现有方案4ATime_to_trigger的门限值为T_4A，速率调整时延为T_D，采用现有方案时的数据传输时延约为：

$T_{\mathrm{cur}}=T_{4A}+T_D+\frac{V-R_{\min }\·(T_{4A}+T_D)}{R_{\max }}=T_{4A}(1-\frac{R_{\min }}{R_{\max }})+T_D+\frac{V-R_{\min }\·T_D}{R_{\max }}$

采用本发明时的数据传输时延约为：

$T_{\mathrm{new}}=T_D+\frac{V-R_{\min }\·T_D}{R_{\max }}$

相对于现有方案时延降低了 $T_{4A}(1-\frac{R_{\min }}{R_{\max }}).$ 由于降低了时延，在一定时间内可传输更多的数据，因此也改善了吞吐量性能。

对于低速率(16kbps以下)的WWW业务，数据到达过程比较缓慢，适合采用低速率信道传输，两种方案性能差异不大。对于中速率(32kbps与64kbps)的WWW业务，是否触发速率调整与数据到达过程及两种方案的门限取值相关性较大，性能对比需要通过仿真确定。通过控制上调比例因子β_up与下调比例因子β_down的取值。可在信令开销、资源利用率及分组业务的时延/吞吐量性能之间取得合理的折中。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，包括：

A、测量无线链路层缓冲区数据量；

B、判断所述缓冲区数据量是否大于速率上调数据门限，如果是，则转步骤C，否则转步骤D；

C、将信道速率直接调整到上调目标信道速率；

D、判断所述缓冲区数据量是否小于速率下调数据门限，如果是，则转步骤E，否则转步骤A；

E、将信道速率直接或逐级调整到下调目标信道速率。

2、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于：

在步骤C时启动第一定时器，该定时器进行时间累加，如果该定时器的计时时间大于预设的第一计时门限，则停止计时并清零，转步骤A；否则，不触发新的目标信道速率调整。

3、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，步骤C之前还包括：

F、将缓冲区数据量分级，并设置与所述各级缓冲区数据量对应的上调目标信道速率集；

G、根据所述测量缓冲区数据量，在所述上调目标信道速率集中选出上调目标信道速率。

4、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，

在执行步骤E时启动第二定时器，该定时器进行时间累加，如果该定时器的计时时间大于预设的第二计时门限，则停止计时并清零，转步骤A；否则，不触发新的目标信道速率调整。

5、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，所述速率上调数据门限由当前信道速率、上调目标信道速率、上调信道速率时延和上调比例因子确定。

6、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，所述速率下调数据门限由当前信道速率、下调信道速率时延和下调比例因子确定。

7、如权利要求5或6所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，所述上调比例因子大于0，下调比例因子的取值在0和1之间。

8、如权利要求2或4所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，所述第一计时门限大于上调信道速率时延和第二计时门限大于下调信道速率时延。

9、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，在步骤B中，判断所述缓冲区数据量是否大于速率上调数据门限，是由用户设备判断缓冲区数据量是否大于将速率上调一级时的数据量门限来完成的，如果是，则用户设备通过信息交互过程将缓冲区数据量报告给无线网络控制器进行后续处理。

10、如权利要求1所述通用移动通信系统分组数据业务的信道速率调整方法，其特征在于，在步骤D中，判断所述缓冲区数据量是否小于速率下调数据门限，是由用户设备判断缓冲区数据量是否小于将速率下调一级时的数据量门限来完成的，如果是，则用户设备通过信息交互过程将缓冲区数据量报告给无线网络控制器进行后续处理。

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