WO2006125345A1

WO2006125345A1 - Procede et dispositif de programmation hsdpa avec controle des flux et garantie de debit binaire

Info

Publication number: WO2006125345A1
Application number: PCT/CN2005/000738
Authority: WO
Inventors: Focai Peng
Original assignee: Zte Corporation
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-11-30

Description

基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度装置及方法技术领域

本发明涉及一种 WCDMA移动通信系统中的分组调度装置及其方法，特别涉及的是针对于 WCDMA系统中基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度装置和方法。背景技术

现有技术的 WCDMA HSDPA (High Speed Downlink Package Access, 高速下行链路分组接入，以下简称： HSDPA) 分组调度器是节点 B (Node B, 或称基站）中用来调度发向用户设备 UE分组数据的一个控制中心，其在协议栈中的位置如图 1所示，是在基站的媒体接入控制子层 MAC-hs中，与无线网控制器的媒体接入控制子层 MAC-d可迸行通讯，由 MAC- d向 MAC-hs发送分组数据和流控请求，而由 MAC-hs向 MAC-d反馈流控应答。调度器可以根据 UE信道的状况、 Node B的资源状况、 QoS要求、服务公平性等等因素来调度发送给 UE的分组数据。

由于各种调度算法使用了不同的调度策略，因此 HSDPA系统的吞吐率、服务的公平性、 UE得到的服务质量有所不同。一般认为，比例公平调度的方法（Proportional Fair) 是一种较好的调度方法。关于该调度方法的文献已经出现了很多，并且仍有若干变体出现。

HSDPA调度方法的研究方向有三个：考虑 UE的条件、考虑 Node B自身的条件和考虑无线网络控制器 RNC (Radio Network Controller) 的条件。由于单一类型的调度方法很难适应各项系统性能都 "很好"的场合，因此，目前研究较多的调度算法是如何把这些因素折衷起来考虑。

文献 1: Pablo Jose, Ameigeiras Gutierrez, Packet Scheduling And文献 1： Pablo Jose, Ameigeiras Gutierrez. Packet Scheduling And Quality of Service in HSDPA [Ph. D. Thesis] . Niels Jernes Vej 12, DK-9220 Aalborg 0st, Denmark: Aalborg University Library (藏于丹麦阿尔勃格大学图书馆的帕布鲁 *乔斯的博士论文《HSDPA 中的分组调度与服务质量研究》）， 2003年 10月，第 107 - 130页中研究了各种类型的调度器： MAX-C/K Round Robin、 Proportional Fair、 FT等等。既有考虑单一因素的调度器，亦有考虑综合因素的调度器。该论文中提出的调度方法公式为

. 1 _

确认本其中是分组的 QoS特性， ^为比例公平因子，为业务可忍受的延迟因子；具有相当的综合性，其第一部分为业务 QoS特性，第二部分为比倒'公平系数，第三部分为延迟特性。该方法充分利用了从 RNC传来的信元里面的可选项信息，如表 1中所示。但文献 1没考虑到 Node B与 RNC之间的流控操作。

文献 2.· 池振涛（华为技术有限公司），高速下行数据包接入系统对不同服务质量业务的支持方法， H04J13/00, 中国专利公开号 CN1423435, 2003年 06月 11日公开，主要研究了从分组数据本身的 QoS特点来进行分组调度，其考虑了如表 1中所示的一些信元，但也没考虑到 Node B与 RNC之间的流控操作。

文献 3: 郑方政，泰克 ·胡（朗迅科技公司），对 HSDPA和 HSUPA进行流控制的方法， H04B7/26,中国专利公开号： CN1534899,公开日 2004年 1Q月 06日，研究了 RNC到 Node B的（数据）流的控制，但不是用来进行分组调度的。

文献 4: 崔永进（LG电子株式会社）， HDR系统的前向信道调度算法， H04B7/26, 中国专利公开号 CN1551539, 公开日 2004年 05月 20日，研究了 CDMA 2000 lx EV- DO系统的前向链路分组调度算法，通过各个终端的预定加权、收集到的终端状态信息和加权值来调度终端。但该文献没有考虑基站到基站控制器的流量控制功能。

文献 7: Yi， Seung-June Yeo, Woon-Young Lee, So-Young, Packet data transmission scheduling technique (艾、孙军岳等的《分组数据发送调度技术》专利），欧洲专利号 EP02026087,公幵日 2003年 06月 11日，和文献 8: Ishii, Naoto, Mobile communications system, radio base station, scheduling apparatus, scheduling method employed in the same, and program therefore (一石、瑙托的《移动通信系统、无线基站、调度方法与装置》专利），美国专利号 US20050054359, 公开日 2005年 3月 10日，研究了根据信道质量、分组数据特性、 MAC缓冲器状态等进行调度的 HSDPA调度器，文献 7还根据数据的时延特性来考虑流媒体业务的调度，但它们都没考虑基站到基站控制器的流量控制功能。

文献 1还特别研究了在 HSDPA上实现流媒体业务及其性能。

表 1 一些从 RNC传来的信息元素 IE Type and

IE/Group Name Presence Range

Reference

0. . <maxnoof

Priority Queue Information

PrioQueuSs' >

>CH0ICE Priority Queue M

»Add Priority Queue

»>Scheduling Priority

M 9. 2. 1. 53H

Indicator

»>T1 M 9. 2. 1. 56a

»>Discard Timer 0 9. 2. 1. 24E

»>MAC-hs Window Size M 9. 2. 1. 38B

»>MAC-hs Guaranteed Bit

0 9. 2. 1. 38Aa

Rate (保证比特率）

综上，现有技术的调度方法不能很好地在 HSDPA上支持流媒体业务，而 HSDPA上的流媒体业务又有很大需求，因此现有技术还有待于继续改进和发展。发明内容

' 本发明的目的在于提供一种基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度装置及方法，从 RNC与 Node B互动的角度即流控及 RNC发送的保证比特速率参数特性等来进行分组调度，以使流媒体能更好地在 HSDPA上播放；由于 MAC- hs保证比特率在 3GPP规范中是一个可选项，因此该参数可以不从 RNC传输到 Node B，即使该参数不存在，本发明方法亦能提升流媒体分组数据的优先级而对背景和交互类业务有较大抑制，从而较好地在 HSDPA上提供流媒体业务。

本发明的技术方案如下：

一种基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度方法，其包括以下步骤- a) : 对各参数进行初始化；

b) : 根据是否是新一子帧的开始判断是否进行新一轮调度，如果是则进入步骤 c)，否则结束流程；

c) : 检查基站媒体接入控制子层的保证比特率是否存在一个预定值，得到该预定值输出结果 G^?— Pr e^«ce(z')； d) : 对到当前帧为止的预定数目的多帧内无线网控制器发过来的蔬青求信息进行滤波处理，得到输出结果 RNC_Req_Num ; '

e) : 对到当前帧为止的预定数目的多帧内基站响应流控确认的信息进行滤波处理，得到输出结果 NB_ACK—Num；

上述所述步骤 c)、 d)、 e) 的处理各自独立，顺序任意；

f) : 对用户设备的队列优先级进行计算：

— + GBR― Pr esenceji)) x RNC __Rs g _ Num + NB_ ACK_ Num

\ ^ 八！■

Q + 1 RNC _Req _ Num - NB—ACK—Num\ g): 调度器根据由式 2计算的 Pn' ¾rea (0值来调度用户设备；之后返回到所述步骤 b)。

所述的方法，其中，所述方法还包括- fl )采用比例公平调度算法对用户设备的队列优先级运算公式为-

P_t = Pr iAStreamii) x log( ) χ χ ( 3 ) 其中， Pr MSt w O来自式（2)，是分组的 QoS特性，为比例公平因子， l 为业务可忍受的延迟因子。

gl ) : 调度器根据由式 3计算的值来调度用户设备；之后返回到所述步骤 b)。一种实现所述方法的装置，其设置在基站媒体接入控制子层中，其中，所述装置包括：

一初始化处理单元，用于对参数进行初始化处理；

一保证比特率检测器，接收外界分组数据的输入，用于检测基站媒体接入控制子层的保证比特率是否存在一预定值；

一第一滤波处理单元，用于对预定帧数内无线网控制器发过来的流控请求信息进行滤波处理，得到流控请求次数；

一第二滤波处理单元，用于对预定帧数内基站响应流控确认的信息进行滤波处理，得到流控响应次数；以及

一优先级发生器，连接所述保证比特率检测器和第一、第二滤波处理单元，根据所述保证比特率和流控请求次数及流控响应数据对用户设备进行队列优先级排列；

一调度仲裁器，用于接收所述分组数据以及所述优先级发生器的优先级排列结果，并依优先级输出分组数据。本发明所提供的一种基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度装置及方法，由于在 HSDPA上的流媒体业务需要一个最低的传输速率以使得流媒体能够流畅地播放，而本发明方法即针对流媒体的分组数据进行了优化，因而能够较好地支持 HSDPA上进行流媒体业务的服务；对于发送到进行流媒体业务的 UE的分组数据，本发明提出的调度方法可以提升其优先级，从而使流媒体业务能够得到优先服务，而对背景类和交互类业务有较大的抑止作用；本发明提出的调度装置及方法较好地在 HSDPA上实现了流媒体的调度，同时有较好的系统性能，特别是在 RNC/Node B不支持这些可选参数时。附图说明

图 1是现有技术的 HSDPA调度器的位置示意图；

图 2是本发明的调度器的装置组成框示意图；

图 3是本发明的调度方法的流程示意图。具体实施方式

下面结合附图将对本发明的技术方案各较佳实施例作进一步的详细描述。

如图 2和图 3所示的，本发明的一种在 HSDPA上支持流媒体业务的调度方法及其装置，其方法包括以下步骤- 步骤 1: 参数初始化，设置各必要参数；

步骤 2: 判断是否进行新一轮调度。如果是则进入步骤 3，否则结束。

步骤 3: 检查表 1中所述的 MAC- hs保证比特率（MAC- hs Guaranteed Bit Rate )是否存在，即是否设置成某种事先协商好的数值，得到输出结果 G — Pr^e"_Ce(0。

步骤 4: 对到当前帧为止的多帧内 RNC发过来的流控请求信息进行滤波处理，得到输出结果无线网控制器流控请求次数 RNC_Req_Num。

步骤 5: 对到当前帧为止的多帧内 Node B响应流控确认的信息进行滤波处理，得到输出结果基站流控应答次数 NB_ACK_Num。

上述第 3、 4、 5步的处理是各自独立的，因此它们的顺序是可以任意的。

步骤 6: 对上述第 3、 4、 5步得到的结果进行处理，从而得到 UE队列优先级，下式中 W是非负常数， Q是正常数。

P_t = Pr i4Stream(i) . log( ） · . ( 3 ) 式 3是针对比例公平调度算法的。由式 2计算的 Pr ^eawKO既可单独作为一个调度算法使用，亦可与其它调度算法配合使用。

步骤 7 : 本发明的调度器根据由式 2计算的

或由式 3计算的值来调度 UE。之后返回到步骤 2循环进行本发明流程。

通过上述步骤之后， Node B可以较好地在 HSDPA上提供流媒体业务。

以下是本发明的各具体实施例：

实施例一：

MAC- hs保证比特率参数能够出现且与比例公平调度算法结合的情况：

由于 MAC- hs保证比特率参数是可选项，所以当该参数出现时，对流媒体的调度是非常有利的。另外，本实施例是针对 HSDPA上的比例公平调度算法来说明的。

MAC-hs上的 HSDPA分组调度器每 2ms ( 3时隙）进行一次分组调度。由于各 UE请求的业务及业务优先级不同，在调度发送给 UE的分组之前，调度器需要根据一定的准则去确定这些分组的优先级，该种调度方法有利于流媒体业务的调度。

步骤 1 : 参数初始化，设置各必要参数。这一步相当于图 2中所示的 "初始化处理单元"。这些参数包括： M、 N、 W、 Q、 cx_k、 β】等。在本例子中，上述参数可设置如下。

Μ=5 ;

Ν=5 ;

W=0 ;

Q=l；

¾ =l/32, 1/32, 1/16， 1/8， 3/4 ;

步骤 2: 判断是否迸行新一轮调度。如果是则进入步骤 3，否则结束。

步骤 3 : 检查表 1所述的 MAC- hs保证比特率（MAC_hs Guaranteed Bit Rate ) 是否存在，即是否设置成非零数值。如果 MAC- hs保证比特率已设置，则 G _Pr^ye«ce( ) = 1，其存在性与本发明调度算法的关系如式（4)。实际上， "0 "也可以是某个 /某些固定值如 OxFFFF, 只要它在通信之前 RNC与 Node B协商好即可。这一步相当于图 2中所示的 "保证比特率监测器"。

ίθ, if (MAC - hs Guaranteed Bit Rate)j = 0 , 、 GBR ？ resence(i) = -\ ( 4) ― [1, else 步骤 4: 计算到当前帧为止的 5帧内 RNC发过来的流控请求次数 RNC— Req_Num，如下式，其中已初始化或者已经定义。这一步相当于图 2中所示的"滤波处理单元 1 "。

0

R C_Req_Num = ί¾ · RNC— Req(k) ( 5 ) 步骤 5: 计算到当前帧为止的 5帧内 Node B响应流控确认的次数 NB_ACK一 Num，如下式，这一步相当于图 2中所示的 "滤波处理单元 2"。

NB_ACK_Num = -- ^∑ NB_Ack(j) ( 6 )

5 =-4

步骤 6: 上述第 3、 4、 5步的处理是独立的，因此其顺序是可以任意的。本步骤计算 UE队列优先级，参看式（2)和式（3)。

式 3是针对比例公平调度算法的；由式 2计算的 P ' ¾re m(0亦可作用到其它调度算法上，也可单独使用。这一步相当于图 2中所示的 "优先级发生器"。

步骤 7: 调度器根据式 3计算的值来调度 UE; 这一步相当于图 2中所示的 "调度仲裁器"，之后返回到步骤 2，循环本发明流程。

本发明思想不限于针对 HSDPA 上流媒体业务的比例公平调度算法，亦可用于 Max- C/I、 FT等等调度算法；本发明的所述调度器可以用软件实现，也可用硬件实现。实施例二：

MAC-hs参数不能出现且式（2)单独使用的情况- 由于 MAC- hs保证比特率参数是可选项，当 RNC/Node B不支持该参数时，本发明装置及方法对流媒体的调度仍然有较好效果。

MAC-hs上的 HSDPA分组调度器每 2ms (3时隙）进行一次分组调度。由于各 UE请求的业务及业务优先级不同，在调度发送给 UE的分组之前，调度器需要根据一定的准则去确定这些分组的优先级，本发明的调度装置及方法有利于流媒体业务的调度。

步骤 1 : 参数初始化，设置各必要参数。这些参数包括： M、 N、 W、 Q、、 β』等。这一步相当于图 2中所示的 "初始化处理单元"。在本实施例中，上述参数可设置如下。

Μ=5；

Ν=5 ;

=l ;

Q=l ; =1；步骤 2: 判断是否进行新一轮调度。如果是则进入步骤 3， ^f否则结束。

步骤 3: 对 G — Pr_e>ye«_Ce(0设置成 0。这一步相当于图 2中所示的 "保证比特率监测器 "

步骤 4 : 计算到当前帧为止的 5 帧内 RNC 发过来的流控请求数据量大小 R C_Req_Num , 如下式，这一步相当于图 2中所示的 "滤波处理单元 1 "。

步骤 5 : 计算到当前帧为止的 5 帧内 Node B 响应流控确认的数据量大小 NB_ACK_Num , 如下式，这一步相当于图 2中所示的 "滤波处理单元 2"。

0

NB—ACK— Num = J NB_Ack(j) ( 8 ) 步骤 6: 上述第 3、 4、 5步的计算是独立的，因此其顺序是可以任意的。本步骤计算 UE队列优先级，请参看式（2)。这一步相当于图 2中所示的 "优先级发生器"。

步骤 7: 本发明的调度器根据式（2)计算的 PrM&r^wKO值来调度 UE。这一步相当于图 2中所示的 "调度仲裁器"。之后返回到步骤 2，循环本发明流程。

本发明的所述基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度的装置，如图 2所示的，其设置在基站媒体接入控制子层中，包括- 一初始化处理单元，用于对参数进行初始化处理；

一第一滤波处理单元，用于对预定帧数内无线网控制器发过来的流控请求次数进行滤波处理，得到流控请求次数；

一第二滤波处理单元，用于对预定帧数内基站响应流控确认的次数进行滤波处理，得到流控响应次数；以及

一优先级发生器，连接所述保证比特率检测器和第一、第二滤波处理单元，根据所述保证比特率和流控请求次数及流控响应次数对用户设备进行队列优先级排列；

一调度仲裁器，用于接收所述分组数据以及所述优先级发生器的优先级排列结果，并依优先级输出分组数据。

由上面二个实施例可以看出，本发明的调度装置及方法具有较大的应用灵活性，较好地实现了在 HSDPA上提供流媒体业务，并且有较好的系统性能。但应当理解是，本发明的上述针对各具体实施方式的描述较为详细，并不能因此而理解为对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

权利要求

1、一种基于流控及保证比特速率的 HSDPA分组调度方法，其包括以下步骤- a) : 对各参数进行初始化；

b) : 根据是否是新一子帧的开始判断是否进行新一轮调度，如果是则进入步骤 c), 否则结束流程；

c) : 检查基站媒体接入控制子层的保证比特率是否存在一预定值，得到该预定值输出结果 CmR— Pr e;ye«c¾0') ;

d) : 对到当前帧为止的预定数目的多帧内无线网控制器发过来的流控请求信息进行滤波处理，得到输出结果 RNC_Req_Num ;

e) : 对到当前帧为止的预定数目的多帧内基站响应流控确认的信息进行滤波处理，得到输出结果 NB_ACK_Num；

上述所述步骤 c)、 d)、 e) 的处理各自独立，顺序任意；

f) : 对用户设备的队列优先级进行计算：

Q + \RNC一 Re 一 Num - NB—ACK一 Nam] g ) : 调度器根据由式 2计算的 P ' ¾r_e«m(0值来调度用户设备；之后返回到所述步骤 b)。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

fl )采用比例公平调度算法对用户设备的队列优先级运算公式为：

P, = Pr iAStreamii) x log( ) x χ ( 3 ) 其中， P_r i ¾ _e« (0来自式（2)，是分组的 QoS特性， ^为比例公平因子，

Λ- (t) 1 _i 为业务可忍受的延迟因子。

gl ): 调度器根据由式 3计算的值来调度用户设备；之后返回到所述步骤 b)。

3、一种实现如权利要求 1所述方法的装置，其设置在基站媒体接入控制子层中，其特征在于，所述装置包括- 一初始化处理单元，用于对参数进行初始化处理；

一保证比特率检测器，接收外界分组数据的输入，用于检测基站媒体接入控制子层的保证比特率是否存在一预定值；一第一滤波处理单元，用于对预定帧数内无线网控制器发过来的流控请求次数进行滤波处理，得到流控请求次数；

一第二滤波处理单元，用于对预定帧数内基站响应流控确认的次数进行滤波处理，得到流控响应次数；以及 _tf