專利名稱：空中接口容量調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線系統(tǒng)，尤其涉及不同用戶業(yè)務(wù)之間的空中接口容量調(diào)度方法。
移動(dòng)電話系統(tǒng)中的主要問題之一是有限的無線容量。在當(dāng)前系統(tǒng)中，為整個(gè)連接期間都具有電路交換連接的每個(gè)用戶保留了特定數(shù)量的無線容量。在分組交換傳輸中，傳送數(shù)據(jù)的一般以脈沖串形式生成，按照瞬間所需的最高傳輸容量來保留無線容量是無線容量的浪費(fèi)。為了靈活分配無線容量開發(fā)了多種不同的方法。
新的問題在于，單個(gè)用戶可以同時(shí)使用多種不同業(yè)務(wù)。這樣，需要為用戶保留總?cè)萘康奶囟ú糠钟糜跀?shù)據(jù)傳輸。用戶還希望盡可能有效地使用他支付費(fèi)用的容量。
多種這類業(yè)務(wù)同時(shí)存在，系統(tǒng)必須有效地支持這些業(yè)務(wù)的不同組合。在第三代移動(dòng)電話系統(tǒng)中，大量業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)組合是允許的。因?yàn)檫@些業(yè)務(wù)具有不同的速率，每種業(yè)務(wù)的最大瞬時(shí)比特率很少出現(xiàn)，所以根據(jù)最壞的業(yè)務(wù)比特率組合，即每種業(yè)務(wù)都以最高可能比特率發(fā)送，來分配容量效率很低。另一方面，對某種業(yè)務(wù)而言，可能會(huì)突然需要較多的容量，這種情況下，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠很快地借用附加容量。作為一種系統(tǒng)選擇，具有多種承載業(yè)務(wù)的用戶設(shè)備(UE)可以作為單個(gè)無線鏈路連接來管理，這樣，可以為整個(gè)鏈路分配無線容量。在內(nèi)部，UE需要管理多種承載傳輸?shù)恼{(diào)度。這會(huì)減少網(wǎng)絡(luò)的資源管理負(fù)擔(dān)，還減少了調(diào)度延時(shí)，因?yàn)樗F(xiàn)在已在UE內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。但是，如果多種承載業(yè)務(wù)具有不同的QoS(服務(wù)質(zhì)量)，例如，不同級別的信道編碼差錯(cuò)保護(hù)，則會(huì)出現(xiàn)以下問題用于發(fā)送一種承載的一個(gè)信息比特的無線資源不等于用于發(fā)送另一承載的一個(gè)信息比特的無線資源。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備，使得上述問題得以解決。這通過下面描述的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法是在無線系統(tǒng)中調(diào)度用戶業(yè)務(wù)間的空中接口容量的方法，包括定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配前的比特率；定義業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之后的比特率；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率。該方法還包括調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率，并在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率。
本發(fā)明還涉及在無線系統(tǒng)中調(diào)度用戶業(yè)務(wù)間的空中接口容量的方法，包括定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率為信道編碼前的比特率；定義業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量為信道編碼之后的比特率；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率。其他方法還包括調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率，并在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率。
本發(fā)明還涉及一種無線發(fā)射機(jī)，用于發(fā)射至少兩種不同用戶業(yè)務(wù)的信息，包括每種業(yè)務(wù)信息分支的信道編碼器，用于編碼信息；速率匹配器，它連接到每種業(yè)務(wù)信息分支的信道編碼器的輸出，用于完成信息的業(yè)務(wù)特定速率匹配；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率定義為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配前的比特率的裝置；將業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量定義為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之后的比特率的裝置；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率的裝置。該無線發(fā)射機(jī)還包括調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量的裝置，包括將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率的裝置，在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量的裝置，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率的裝置。
本發(fā)明還涉及另一種無線發(fā)射機(jī)，用于發(fā)射至少兩種不同用戶業(yè)務(wù)的信息，包括每種業(yè)務(wù)信息分支的信道編碼器，用于編碼信息；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率定義為信道編碼前的比特率的裝置；將業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量定義為信道編碼之后的比特率的裝置；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率的裝置。該另一種無線發(fā)射機(jī)還包括調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量的裝置，包括將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率的裝置，在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量的裝置，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率的裝置。
本發(fā)明基于簡單并快速的重分配算法的使用，其中使用業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量、編碼率、至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用容量來計(jì)算業(yè)務(wù)比特的可重用比特率。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的靈活性得以提高，可以按照需求和業(yè)務(wù)優(yōu)先級，容易地在不同業(yè)務(wù)間動(dòng)態(tài)調(diào)度為用戶業(yè)務(wù)分配的聚合容量，甚至單獨(dú)為每種空中接口幀實(shí)現(xiàn)調(diào)度。這樣，可以更為有效地使用系統(tǒng)的無線容量。
下面參看附圖，結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中

圖1A和1B說明了移動(dòng)電話系統(tǒng)的例子；圖2A說明了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；圖2B說明了發(fā)射機(jī)中實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)頻和調(diào)制；圖3說明了幀結(jié)構(gòu)；圖4說明了擴(kuò)頻編碼樹的一部分；圖5說明了移動(dòng)臺(tái)；圖6的流程圖說明了調(diào)度空中接口的方法；圖7A、7B、7C、7D說明了調(diào)度方法的例子；圖8說明了協(xié)議棧。
本發(fā)明可以用于不同的移動(dòng)電話系統(tǒng)。在下面的例子中，針對采用直接序列寬帶碼分多址(WCDMA)的通用移動(dòng)電話系統(tǒng)(UMTS)來描述本發(fā)明的使用，但是，本發(fā)明并不局限于此。例如，ARIB(工商無線協(xié)會(huì))所定義的新的日本移動(dòng)電話系統(tǒng)也是按照本發(fā)明的移動(dòng)電話系統(tǒng)。
參看圖1A和1B，下面描述典型的移動(dòng)電話系統(tǒng)。圖1B僅包括描述本發(fā)明所需的部件，盡管對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然普通的移動(dòng)電話系統(tǒng)還包括其他功能和結(jié)構(gòu)，此處不再對其進(jìn)行詳細(xì)描述。移動(dòng)電話系統(tǒng)的主要部件包括核心網(wǎng)CN、UMTS地球無線接入網(wǎng)絡(luò)UTRAN和用戶設(shè)備UE。CN和UTRAN之間的接口稱為Iu接口，UTRAN和UE之間的接口稱為Uu接口。
UTRAN由無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS組成。RNS之間的接口稱為Iur接口。RNS由基站控制器RNC和一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)B組成。RNC和節(jié)點(diǎn)B之間的接口稱為Iub接口。節(jié)點(diǎn)B的接收區(qū)域，即小區(qū)，在圖1A用C來表示。
圖1A的表示非常抽象，在圖1B中給出GSM系統(tǒng)中對應(yīng)的UMTS部件來予以說明。應(yīng)當(dāng)注意，所示的映射并不是約束，而僅僅是大致性的描述，因?yàn)閁MTS的各部件的職責(zé)和功能尚處于規(guī)劃階段。
圖1B示出了通過因特網(wǎng)102將數(shù)據(jù)包從連接到移動(dòng)電話系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)100發(fā)送到連接到用戶設(shè)備UE的便攜式計(jì)算機(jī)122。用戶設(shè)備UE可以例如是固定安裝的無線本地環(huán)路終端，車載終端，或者便攜式終端。
無線網(wǎng)絡(luò)UTRAN的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS，即基站系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS包括基站控制器RNC，即基站控制器及其控制下的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)B，即基站。
基站B具有復(fù)用器114，收發(fā)信機(jī)116和控制單元118，后者控制收發(fā)信機(jī)114和復(fù)用器116的操作。復(fù)用器114將多個(gè)收發(fā)信機(jī)116所用的業(yè)務(wù)和控制信道安置到單個(gè)傳輸連接Iub。
基站B的收發(fā)信機(jī)116連接到天線單元120，利用后者建立到用戶設(shè)備UE的雙向(或者有時(shí)是單向)無線連接Uu。通過無線連接Uu傳送的幀的結(jié)構(gòu)已詳細(xì)定義，該連接被稱為空中接口。
基站控制器RNC包括組交換域110和控制單元112。組交換域110用于語音和數(shù)據(jù)連接，以及連接信令電路。基站B和基站控制器RNC所形成的基站系統(tǒng)還包括變碼器108，或者TRAU(變碼器和速率適配單元)108。
基站控制器RNC和基站B之間的工作分擔(dān)及其物理結(jié)構(gòu)可以隨基站子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)而定。基站B一般負(fù)責(zé)無線路徑實(shí)現(xiàn)?；究刂破鱎NC一般負(fù)責(zé)以下功能無線資源的控制，小區(qū)間的越區(qū)切換控制，功率功率，定時(shí)和同步，用戶設(shè)備的尋呼。
變碼器108一般盡可能靠近移動(dòng)交換中心106，因?yàn)檫@樣可以以蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)格式在變碼器108和基站控制器RNC之間傳送語音，從而節(jié)省了無線容量。
變碼器108轉(zhuǎn)換公用電話交換網(wǎng)和蜂窩無線網(wǎng)所用語音的不同數(shù)字編碼格式，使其相互兼容，例如從公用網(wǎng)絡(luò)的64kbit/s格式到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的另一格式(例如13kbit/s)，反之亦然。自然，只對語音進(jìn)行變碼?？刂茊卧?12負(fù)責(zé)呼叫控制、移動(dòng)性管理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集以及信令。
核心網(wǎng)CN包括屬于移動(dòng)電話系統(tǒng)，但在UTRAN之外的基礎(chǔ)設(shè)施。圖1B說明了核心網(wǎng)CN的兩個(gè)部件，即移動(dòng)交換中心106和網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心104，后者處理移動(dòng)電話系統(tǒng)到外部世界的連接，在該例中，是到因特網(wǎng)102的連接。
圖5示出了用戶設(shè)備UE的結(jié)構(gòu)。用戶設(shè)備UE的必要部件是到用戶設(shè)備UE天線502的接口504，收發(fā)信機(jī)506，用戶設(shè)備UE的控制部件510，電池514的接口512，以及用戶接口，包括顯示器500，鍵盤508，麥克風(fēng)516，和揚(yáng)聲器518。
圖2A說明了無線發(fā)射機(jī)-無線接收機(jī)對的操作。無線發(fā)射機(jī)可以位于節(jié)點(diǎn)B或者用戶設(shè)備。無線接收機(jī)則對應(yīng)地位于用戶設(shè)備或節(jié)點(diǎn)B。
圖2A的上半部分描述了無線發(fā)射機(jī)的必要功能。位于物理信道的不同業(yè)務(wù)包括語音、數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)視頻或靜態(tài)視頻圖像，以及無線發(fā)射機(jī)的控制部件214中處理的系統(tǒng)的控制信道?？刂撇考?14與設(shè)備本身的控制和連接的控制相關(guān)。圖2A示出了控制信道和數(shù)據(jù)200的處理。不同業(yè)務(wù)需要不同的源編碼裝置，例如語音需要語音編解碼器。但是，為簡明起見，在圖2A中并沒有給出源編碼裝置。
然后，在部件202A和202B中對不同信道進(jìn)行不同的信道編碼。一種信道編碼形式是不同的塊編碼，它的一個(gè)例子是循環(huán)冗余碼，或CRC。此外，信道編碼的另一方式是采用卷積編碼及其不同改進(jìn)型，例如收縮卷積編碼或渦輪編碼(turbo coding)。
如果不同信道都完成了信道編碼，則在交織器204A、204B中對它們進(jìn)行交織。交織的目的是使糾錯(cuò)更為容易。在交織過程中，不同業(yè)務(wù)的比特以預(yù)定方式混雜在一起，這樣，無線路徑的瞬時(shí)衰落不一定會(huì)使得傳送的信息不能識(shí)別。在部件208中復(fù)用不同信號(hào)，利用同一發(fā)射機(jī)發(fā)送。
然后，利用擴(kuò)頻碼對交織比特進(jìn)行擴(kuò)頻處理，利用倒頻碼進(jìn)行倒頻，并在部件206中進(jìn)行調(diào)制，圖2B詳細(xì)給出其操作。
最后，組合的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)給射頻部件210，后者包括不同的功率放大器和限制帶寬的濾波器。然后，模擬無線信號(hào)通過天線212發(fā)送到無線路徑Uu。
圖2A的下半部分描述了無線接收機(jī)的必要功能。該無線接收機(jī)一般是RAKE接收機(jī)。天線234從無線路徑Uu接收模擬無線信號(hào)。該信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到射頻部件232，后者包括一個(gè)濾波器，用以阻塞所需帶寬之外的所有頻率。之后，解調(diào)器228中將信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻，或直接轉(zhuǎn)換到基帶，然后對轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行采樣和量化。
因?yàn)樵撔盘?hào)是多徑傳播信號(hào)，所以其目的是在部件228中組合通過不同路徑傳播的信號(hào)分量，部件228包括多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的RAKE指狀元件。
在所謂的行化RAKE指狀元件中，搜索不同多徑傳播信號(hào)分量的時(shí)延。在確定信號(hào)分量的時(shí)延之后，分配不同RAKE指狀元件以如下方式接收每個(gè)多徑傳播信號(hào)關(guān)聯(lián)接收的信號(hào)與所用的擴(kuò)頻碼，該擴(kuò)頻碼延遲了該特定的多徑時(shí)延。然后，組合同一信號(hào)的不同解調(diào)和去擴(kuò)頻多徑，以得到較強(qiáng)的信號(hào)。
之后，在去交織裝置226中將接收的物理信道解復(fù)用成不同信道的數(shù)據(jù)流。然后，將信道分別導(dǎo)引到各去交織器222A、222B，然后消除接收的物理信道的交織。之后，在特定的信道解碼器222A、222B中處理物理信道，其中中解碼發(fā)射時(shí)所用的信道編碼。卷積編碼最好由維特比編碼器來解碼。然后，轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)發(fā)射的信道220A、220B以進(jìn)行進(jìn)一步處理，例如數(shù)據(jù)220被轉(zhuǎn)發(fā)給連接到用戶設(shè)備UE的計(jì)算機(jī)122。系統(tǒng)的控制信道被轉(zhuǎn)發(fā)給無線接收機(jī)的控制部件236。
圖2B詳細(xì)描述了利用擴(kuò)頻碼和擾頻碼對信道進(jìn)行擴(kuò)頻，以及信道的調(diào)制。在該圖中，信道比特流從左邊到達(dá)部件S/P，后者將兩比特序列從串行模式轉(zhuǎn)換到并行模式，即一個(gè)比特被轉(zhuǎn)發(fā)給信號(hào)的I分支，而第二比特被轉(zhuǎn)發(fā)到Q分支。之后，信號(hào)的I和Q分支都乘上同一擴(kuò)頻碼Cch，這種情況下頻段相對較窄的信息被擴(kuò)頻到較寬頻段上。每個(gè)無線連接Uu具有其自身擴(kuò)頻碼，接收機(jī)利用它識(shí)別其發(fā)射裝置。然后，將擾頻碼Cscramb。與其相乘以實(shí)現(xiàn)擾頻，各用戶設(shè)備和基站的倒頻碼不同。得到的信號(hào)的脈沖格式由濾波器p(t)進(jìn)行濾波。最后，將信號(hào)乘上彼此偏移90度的不同分支，將其調(diào)制到射頻載波。這樣得到的分支被組合成一個(gè)載波，可以發(fā)射到無線路徑，而不需要進(jìn)行可能的濾波和功率放大。前述的調(diào)制是QPSK(正交相移鍵控)。
圖4描述了不同的擴(kuò)頻碼的例子。每個(gè)點(diǎn)400代表了一個(gè)可能的擴(kuò)頻碼。垂直虛線代表了不同的擴(kuò)頻因子(SF)SF=1，SF=2，SF=4，SF=8，SF=16，SF=32，SF=64，SF=128，SF=256。每個(gè)垂直虛線上的碼相互正交。這樣可以同時(shí)使用最多256個(gè)不同的相互正交的擴(kuò)頻碼。例如在UMTS中，如果采用4.096兆基片載波，SF=256的擴(kuò)頻碼對應(yīng)于每秒32千比特的傳輸速率，相應(yīng)的最高實(shí)際傳輸速率由擴(kuò)頻因子SF=4實(shí)現(xiàn)，利用它數(shù)據(jù)傳輸速率可以是2480 kbit/s。用戶得到的傳輸速率取決于所用的信道編碼，例如，如果采用1/3卷積編碼，則用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率約為信道數(shù)據(jù)傳輸速率的1/3。擴(kuò)頻因子指示了擴(kuò)頻碼的長度。例如，對應(yīng)于擴(kuò)頻因子SF=1的擴(kuò)頻碼是(1)。擴(kuò)頻因子層SF=2具有兩個(gè)相互正交的擴(kuò)頻碼(1，1)和(1，0)。擴(kuò)頻因子層SF=4具有4個(gè)相互正交的擴(kuò)頻碼(1，1，1，1)、(1，1，O，0)、(1，0，1，0)和(1，0，0，1)。因此，擴(kuò)頻碼的格式繼續(xù)向碼樹的低層推進(jìn)。特定擴(kuò)頻因子層的擴(kuò)頻碼總是相互正交的，例如在Walsh-Hadamard碼集中。
參看圖3，給出物理信道中可能使用的幀結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。幀304A、304B、304C和304D順次從1編號(hào)到72，它們形成了720微秒長的超幀。一個(gè)幀340C的長度是10微秒。幀340C被劃分成16個(gè)時(shí)隙330A、330B、330C和330D。一個(gè)時(shí)隙330C的長度是0.625微秒。一個(gè)時(shí)隙330C一般對應(yīng)于一個(gè)功率調(diào)整周期，期間可以例如將功率上下調(diào)整一個(gè)分貝。
物理信道被劃分成不同的類型，包括普通物理信道和專用物理信道。專用物理信道包括專用物理數(shù)據(jù)信道(DPDCH)310和專用物理控制信道(DPCCH)312。專用物理數(shù)據(jù)信道310用于發(fā)送數(shù)據(jù)306，后者在OSI(開放系統(tǒng)互連)的第二層以及上層，即專用控制信道和專用業(yè)務(wù)信道中生成。專用物理控制信道312發(fā)送OSI第一層生成的控制信息。控制信息包括用于信道估計(jì)的導(dǎo)向比特300、發(fā)送功率控制命令(TPC)302，以及可選的傳送格式指示器(TFI)304。傳送格式指示器(TFI)304向接收機(jī)表明當(dāng)前幀中所用的不同傳送信道的傳送格式，即傳送格式組合。傳送格式是一組參數(shù)，包括當(dāng)前傳輸速率。
如圖3所示，下行鏈路上DPDCH 310和DPCCH 312被時(shí)分復(fù)用到同一時(shí)隙330C。但是，在上行鏈路上，這些信道是并行發(fā)送的，它們被IQ/碼復(fù)用(I=同相，Q=正交)到每個(gè)幀340C，并利用雙信道QPSK調(diào)制(雙信道正交相移鍵控調(diào)制)發(fā)送。如果需要發(fā)送附加的專用物理數(shù)據(jù)信道310，則將它們碼復(fù)用到第一信道對的I或Q分支。
無線接口Uu中的信道處理通過這樣的協(xié)議結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該協(xié)議結(jié)構(gòu)包括ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)OSI(開放系統(tǒng)互連)模型的三個(gè)協(xié)議層物理層(=第一層)、數(shù)據(jù)鏈路層(=第二層)和網(wǎng)絡(luò)層(=第三層)。本發(fā)明對OSI模型的其他層次不感興趣。這些協(xié)議棧同時(shí)位于無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS和用戶設(shè)備UE中。圖8說明了協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的層次。不同子層之間的橢圓代表業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)。
物理層L1為MAC子層MAC和較高層提供不同的傳送信道。物理層傳送業(yè)務(wù)通過數(shù)據(jù)經(jīng)無線接口傳送的方式和特性來描述。傳送信道包括隨機(jī)接入信道(RACH)、前向接入信道(FACH)、廣播信道(BCH)、尋呼信道(PCH)和專用信道(DCH)。物理層L1將傳送信道映射成物理信道。在FDD(頻分復(fù)用)模式下，物理信道的特征由碼、頻率以及反向鏈路上的相對相位(I/Q)決定。在TDD(時(shí)分復(fù)用)模式下，物理信道的特征還在于時(shí)隙。
數(shù)據(jù)鏈路層被劃分成兩個(gè)子層MAC(媒介訪問控制)子層和LAC(邏輯訪問控制)子層。MAC子層L2/MAC為RLC子層L2／RLC提供邏輯信道。邏輯信道的特征取決于傳送的信息類型。這種業(yè)務(wù)在對等的MAC實(shí)體之間提供無確認(rèn)的傳送。MAC子層的功能之一是根據(jù)瞬時(shí)源比特率為每個(gè)傳送信道選擇適當(dāng)?shù)膫魉透袷健?br> 第三層L3具有RRC子層(無線資源控制)，它處理用戶設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的第三層控制平面信令。RRC子層所完成的功能之一是為RRC連接指派、重新配置和釋放無線資源。所以，RRC子層處理RRC連接所需的無線資源分配，包括控制和用戶平面的需求。RRC層可以在已建立的RRC連接期間重新配置無線資源。
現(xiàn)在，在本發(fā)明中，我們感興趣的是將一個(gè)用戶的不同業(yè)務(wù)映射到同一專用信道。按照已知技術(shù)，每種業(yè)務(wù)可以自行確定為該用戶保留的預(yù)定數(shù)量的專用信道容量。
圖6給出了為無線系統(tǒng)的用戶業(yè)務(wù)之間調(diào)度空中接口容量的本發(fā)明方法。該方法的執(zhí)行從框600開始。用戶基本上應(yīng)當(dāng)有至少兩個(gè)并發(fā)業(yè)務(wù)，才能夠使用該方法。此處所用的術(shù)語業(yè)務(wù)還用于控制信息，例如RRC控制信息，因此，控制信息也可以按照本發(fā)明的方法調(diào)度。
在框602中，將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率定義為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之前的比特率Z。這是為該業(yè)務(wù)分配的實(shí)際比特率。應(yīng)當(dāng)注意，業(yè)務(wù)特定速率匹配可以是一種可選特性，即將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率定義為只是信道編碼之前的比特率。信道編碼一般是卷積編碼，業(yè)務(wù)特定速率匹配是重復(fù)編碼或定時(shí)。
在框604中，業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量定義為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之后的比特率Y。這是給定業(yè)務(wù)所需的空中接口傳輸容量。與前一步驟一樣，這一步驟中業(yè)務(wù)特定速率匹配是可選的，即將標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量定義為只是信道編碼之后的比特率。
在框606中，業(yè)務(wù)的有效編碼率R定義為標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除上業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量，即R=Z/Y。
為用戶使用的每種業(yè)務(wù)執(zhí)行框602、604、606的功能。詞‘標(biāo)稱’是指普通情況，即給定業(yè)務(wù)在普通或標(biāo)準(zhǔn)情況下所需的業(yè)務(wù)比特率。編碼速率根據(jù)該業(yè)務(wù)的誤碼率需求和當(dāng)前無線接口條件選擇。所需的標(biāo)稱容量根據(jù)所需的信道編碼和業(yè)務(wù)比特率計(jì)算。
在普通情況下，將使用業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量。實(shí)際上，某些業(yè)務(wù)不需要所有時(shí)間都傳輸，在某些業(yè)務(wù)中，可能會(huì)偶爾產(chǎn)生比標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率高的業(yè)務(wù)比特率。對使用分組交換傳輸，例如萬維網(wǎng)瀏覽軟件的應(yīng)用而言尤其如此。總是為用戶分配理論上所需的最大容量是資源的一種浪費(fèi)。如果某些業(yè)務(wù)根本不傳輸，則空閑的無線資源將用于傳送其他業(yè)務(wù)。
業(yè)務(wù)之間還可以定義優(yōu)先級，例如第一業(yè)務(wù)的優(yōu)先級高于其他業(yè)務(wù)，因此，即使其他業(yè)務(wù)的容量并不空閑，第一業(yè)務(wù)在需要時(shí)，也總能夠從其他業(yè)務(wù)借用容量。原則上，不能從實(shí)時(shí)語音業(yè)務(wù)借用容量，但是如果使用非連續(xù)傳輸，則語音業(yè)務(wù)可以基于幀出讓其容量。
如果用戶的總分配容量總是過少，則應(yīng)當(dāng)分配更多的總?cè)萘?，而不是使用本方法?br> 在框608中，通過調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的可用容量來實(shí)現(xiàn)空中接口幀的調(diào)度。首先，將第一業(yè)務(wù)K的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的容量。然后，將借用的至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的附加容量加入第一業(yè)務(wù)的所述標(biāo)稱容量，附加容量由其他業(yè)務(wù)J的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率來計(jì)算P1ZK=RKYK+ΣJ=1NRKPJYJ---(1)]]>其中PJ∈
是YJ的空閑％，N是借用業(yè)務(wù)的數(shù)量，以及M是業(yè)務(wù)總量，并且N＜M。
因此，業(yè)務(wù)K從多個(gè)業(yè)務(wù)借用容量，其他業(yè)務(wù)的最大數(shù)量為M-1個(gè)。它可以借用某些業(yè)務(wù)的全部容量，或者僅借用一部分。在極端例子下，業(yè)務(wù)K借用了所有其他業(yè)務(wù)的全部容量。
每種其他業(yè)務(wù)的比特率可以通過其他業(yè)務(wù)的剩余標(biāo)稱容量乘上其他業(yè)務(wù)的有效編碼率來計(jì)算ZJ=RJ(1-PJ)YJ(2)本發(fā)明的方法可以例如在RRC子層和MAC子層中實(shí)現(xiàn)。傳送格式指示器(可以將其稱為速率指示器或傳送格式組合指示器)用于指示幀中所用的業(yè)務(wù)組合。為每個(gè)傳送信道選擇的適當(dāng)?shù)膫魉透袷饺Q于傳輸緩沖器中的數(shù)據(jù)量。給定例如第三層，RRC子層分配的傳送格式組合集，MAC子層根據(jù)傳輸緩沖器中的數(shù)據(jù)量，在分配的傳送格式集中為每個(gè)活躍傳送信道選擇適當(dāng)?shù)膫魉透袷健魉透袷降目刂拼_保了傳送信道的有效使用。傳送格式組合集是指不同業(yè)務(wù)的傳送格式的全部組合。
在基本情況下，空中接口幀中不同業(yè)務(wù)的比特率組合由傳送格式指示器指示給接收方。一個(gè)業(yè)務(wù)可以如前面所述那樣從其他業(yè)務(wù)借用容量。不同業(yè)務(wù)容量之間的比率可以自由定義，但是這預(yù)示著更多的信令交互，即必須為每幀指定復(fù)用結(jié)構(gòu)。另一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式是只允許空中接口幀中不同業(yè)務(wù)的預(yù)定容量組合，為每種業(yè)務(wù)組合保留一個(gè)TFI詞。然后，只需要使用傳送格式指示器，因?yàn)榻邮辗降奈⑻幚砥鞯拇鎯?chǔ)器中有存儲(chǔ)的信息，能夠表明哪個(gè)傳送格式指示器對應(yīng)于業(yè)務(wù)的哪個(gè)復(fù)用結(jié)構(gòu)。
另一方式是在接收機(jī)中使用盲檢測算法來確定接收的空中接口幀中所用的容量組合。這可以通過多種方式來實(shí)現(xiàn)，一種例示性方法是定義一條規(guī)則，聲明在某些預(yù)定節(jié)中，例如在100比特長的節(jié)中，借用是可能的。接收機(jī)利用盲檢測算法發(fā)現(xiàn)正確的組合。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于，不一定需要信令的復(fù)用結(jié)構(gòu)。
接著，結(jié)合圖7A、7B、7C、7D解釋一個(gè)詳細(xì)例子來說明調(diào)度方法。示出的只是一些可能的調(diào)度，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，如何為不同數(shù)量的業(yè)務(wù)，并以不同調(diào)度率完成調(diào)度是顯而易見的。
圖7A說明了圖2A的數(shù)據(jù)200和信道編碼202B。讓我們假定用戶使用兩種業(yè)務(wù)，第一業(yè)務(wù)具有3000比特的標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率Z1，第二業(yè)務(wù)具有750比特的標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率Z2。讓我們再假定例如第一業(yè)務(wù)的誤碼率需求是BER10-3，所用的信道編碼因此只有信道編碼器700A實(shí)現(xiàn)的卷積編碼的1/2，但是在速率匹配器702A中也可以執(zhí)行1.5重復(fù)編碼的業(yè)務(wù)特定速率匹配。第二業(yè)務(wù)所需的BER是10-6，因此，信道編碼較多，即1/4卷積編碼，但是不進(jìn)行業(yè)務(wù)特定速率匹配，因而框702B中乘法因子是1。在所需信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之后，所需的標(biāo)稱傳輸容量是第一業(yè)務(wù)Y1=9000比特，第二業(yè)務(wù)Y2=3000比特。第一業(yè)務(wù)編碼率是R1=Z1/Y1=1/3，第二業(yè)務(wù)編碼率是R2=Y2/Z2=1/4。
復(fù)用框704以某種特定方式將業(yè)務(wù)的編碼比特流復(fù)用成一個(gè)比特流。所需的總?cè)萘渴?2000比特。在任何給定時(shí)刻，用戶最多可以使用這12000比特。一般為用戶保留一個(gè)擴(kuò)頻碼，從而第一和第二業(yè)務(wù)的比特使用同一傳輸功率，但是信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配可以因BER需求的不同而不同。
控制單元214控制通過虛箭頭線連接到它的部件。本發(fā)明最好由軟件實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)然也可以用ASIC(應(yīng)用特定集成電路)或其他HW實(shí)現(xiàn)。信道編碼器700A、700B，速率匹配器702A、702B，用于定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率的裝置214，用于定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量的裝置214，用于定義業(yè)務(wù)有效編碼率的裝置214，為空中接口幀在至少兩種不同業(yè)務(wù)之間調(diào)度容量的裝置214，計(jì)算第一業(yè)務(wù)的比特率的的裝置214，將其他業(yè)務(wù)的借用附加容量加入第一業(yè)務(wù)的普通比特率的裝置214，計(jì)算其他業(yè)務(wù)的比特率的裝置214，它們可以是駐留在用戶設(shè)備UE和無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS中的協(xié)議棧的軟件模塊。
圖7A說明了普通情況下使用的所需標(biāo)稱容量。在圖7B中，第一業(yè)務(wù)可以使用第二業(yè)務(wù)的全部標(biāo)稱容量，即Z2=0比特，實(shí)際Y2=0比特，實(shí)際Y1=12000比特。第一業(yè)務(wù)的允許業(yè)務(wù)比特率可以如下計(jì)算Z1=R1Y1+R1P2Y2=1/3(9000)+1/3(1*3000)=4000比特。
在圖7C中，情況相反第二業(yè)務(wù)可以使用第一業(yè)務(wù)的全部標(biāo)稱容量，即Z1=0比特，實(shí)際Y1=0比特，實(shí)際Y2=12000比特。第二業(yè)務(wù)的允許業(yè)務(wù)比特率可以如下計(jì)算Z2=R2Y2+R2P1Y1=1/4(3000)+1/4(1*9000)=3000比特。
在圖7D中第一業(yè)務(wù)可以借用第二業(yè)務(wù)的50％容量，即實(shí)際Y1=9000+0.5*3000=10500比特，實(shí)際Y2=0.5*3000=1500比特。第一業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)比特率可以如下計(jì)算Z1=R1Y1+R1P2Y2=1/3(9000)+1/3(0.5*3000)=3500比特。第二業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)比特率可以如下計(jì)算Z2=R2(1-P2)Y2=1/4(0.5*3000)=375比特。
盡管以上結(jié)合附圖所示例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，而是可以在后附權(quán)利要求書所公開的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)有所變化。
權(quán)利要求
1．在無線系統(tǒng)中調(diào)度用戶業(yè)務(wù)間的空中接口容量的一種方法，包括(602)定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配前的比特率；(604)定義業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之后的比特率；(606)將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率；其特征在于(608)調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率，并在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率。
2．在無線系統(tǒng)中調(diào)度用戶業(yè)務(wù)間的空中接口容量的一種方法，包括(602)定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率為信道編碼前的比特率；(604)定義業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量為信道編碼之后的比特率；(606)將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率；其特征在于，(608)調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率，并在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，借用的附加容量是其他業(yè)務(wù)標(biāo)稱容量的未用部分。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，第一業(yè)務(wù)的優(yōu)先級高于其他業(yè)務(wù)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，將空中接口幀中不同業(yè)務(wù)的容量組合通過信令通知給接收方。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，空中接口幀中不同業(yè)務(wù)的允許容量組合是預(yù)定的。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，接收機(jī)利用盲檢測算法確定接收的空中接口幀中使用的容量組合。
8．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，將其他業(yè)務(wù)的剩余標(biāo)稱容量乘上其他業(yè)務(wù)的有效編碼速率，計(jì)算出其他業(yè)務(wù)的比特率。
9．一種無線發(fā)射機(jī)，用于發(fā)射至少兩種不同用戶業(yè)務(wù)的信息，包括每種業(yè)務(wù)信息分支的信道編碼器(700A、700B)，用于編碼信息；速率匹配器(702A、702B)，它連接到每種業(yè)務(wù)信息分支的信道編碼器的輸出，用于完成信息的業(yè)務(wù)特定速率匹配；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率定義為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配前的比特率的裝置(214)；將業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量定義為信道編碼和業(yè)務(wù)特定速率匹配之后的比特率的裝置(214)；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率的裝置(214)；其特征在于，調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量的裝置(214)，包括將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率的裝置(214)，在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率的裝置(214)。
10．一種無線發(fā)射機(jī)，用于發(fā)射至少兩種不同用戶業(yè)務(wù)的信息，包括每種業(yè)務(wù)信息分支的信道編碼器(700A、700B)，用于編碼信息；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率定義為信道編碼前的比特率的裝置(214)；將業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量定義為信道編碼之后的比特率的裝置(214)；將標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率除以標(biāo)稱業(yè)務(wù)容量，定義業(yè)務(wù)的有效編碼率的裝置(214)；其特征在于，調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量的裝置(214)，包括將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率的裝置(214)，在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量，將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率，計(jì)算出從附加容量得到的比特率的裝置(214)。
11．根據(jù)權(quán)利要求9或10的無線發(fā)射機(jī)，其特征在于，調(diào)度裝置使用其他業(yè)務(wù)標(biāo)稱容量的未用部分作為借用的附加容量。
12．根據(jù)權(quán)利要求9或10的無線發(fā)射機(jī)，其特征在于，調(diào)度裝置識(shí)別出第一業(yè)務(wù)的優(yōu)先級高于其他業(yè)務(wù)。
13．根據(jù)權(quán)利要求9或10的無線發(fā)射機(jī)，其特征在于，將空中接口幀中不同業(yè)務(wù)的容量組合通過信令通知給接收方的裝置。
14．根據(jù)權(quán)利要求9或10的無線發(fā)射機(jī)，其特征在于，存儲(chǔ)預(yù)定的允許的空中接口幀容量業(yè)務(wù)組合的裝置。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的無線發(fā)射機(jī)，其特征在于，利用盲檢測算法確定接收的空中接口幀中使用的容量組合。
16．根據(jù)權(quán)利要求9或10的無線發(fā)射機(jī)，其特征在于，將其他業(yè)務(wù)的剩余標(biāo)稱容量乘上其他業(yè)務(wù)的有效編碼速率，計(jì)算出其他業(yè)務(wù)的比特率的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線系統(tǒng)中用戶業(yè)務(wù)之間的空中接口容量調(diào)度方法,以及該方法所用的無線發(fā)射機(jī)。該方法包括以下步驟:(602,604,606)定義標(biāo)稱業(yè)務(wù)比特率、業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量以及業(yè)務(wù)的有效編碼率;(608)調(diào)度至少兩種不同業(yè)務(wù)之間的空中接口幀容量:將第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率,計(jì)算出第一業(yè)務(wù)的比特率,并在第一業(yè)務(wù)的標(biāo)稱比特率上加上至少一個(gè)其他業(yè)務(wù)的借用附加容量,將其他業(yè)務(wù)的標(biāo)稱容量的預(yù)定數(shù)量乘上第一業(yè)務(wù)的有效編碼率,計(jì)算出從附加容量得到的比特率。
文檔編號(hào)H04J3/00GK1284243SQ98813369
公開日2001年2月14日 申請日期1998年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月30日
發(fā)明者朱志純, 詹尼·薩洛南 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司