CN101207891B - 一种上行干扰负载控制的处理方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种上行干扰负载控制的处理方法及其装置,其中该方法包括:步骤一,调度器在上行干扰测量时段计算当前时刻的小区的平均RTWP,根据平均RTWP计算在上行干扰测量时段的小区平均负载;步骤二,调度器计算小区中在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载;步骤三,调度器根据RNC配置的目标RTWP和平均RTWP,计算当前剩余的小区负载;步骤四,调度器根据移动终端的调度优先级和当前剩余的小区负载,计算出小区中各个移动终端传输数据所需要的目标RG;步骤五,当调度时刻到达时,根据目标RG和移动终端上报的当前RG,调度器生成相应的RG指令,从而提高***负载的稳定性,降低了对***运算处理资源的要求,节省了***的成本。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域,特别是有关于一种无线通信***用户业务的处理方法及其装置。
背景技术
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)***是基于CDMA的宽带蜂窝无线通信***,WCDMA***支持更多种类的业务类型和更高数据速率业务传输能力。HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)是WCDMA***对上行传输能力的增强技术。HSUPA技术包括了更短的TTI(TransmissionTime Interval),基于Node B的调度器和HARQ(Hybrid AutomaticRetransmission reQuest),新的传输信道E-DCH(Enhanced Dedicate Channel)采用了这些关键技术,HSUPA***能比传统的WCDMA版本在上行业务的传输性能上有明显提高,在***容量上大约有50%-70%的增加,在端到端分组包的延迟上有20%-55%的减少,在用户分组呼叫流量上有约50%的增加。使用HSUPA技术的WCDMA***,包括了RNC(Radio Network Controller),Node B和UE(User Equipment)。其中Node B中包含了若干小区(Cells),小区是***中为同一区域中UE服务的公共无线资源,在HSUPA中,通过小区可以测量***的上行负载程度。Node B对UE的调度是以小区为单位完成的。在HSUPA中把对用户业务进行控制和调度的功能放在了Node B中,由Node B根据用户业务的调度请求(Scheduling Request),用户业务缓冲区的占用状态(Buffer Occupancy Status)、业务流的优先级别(Priority),小区的上行干扰和负载已经基站的处理能力,对不同的UE发送不同的授权命令(Grants),UE根据Node B的授权命令,在RNC预先配置给UE的E-TFC表(Enhanced Transport Format Combination Table)中选择合适的传输格式合并(Enhanced Transport Format Combination),并使用此E-TFC所对应的功率偏移(Power Offset),在一个传输时间间隔(TTI)内向Node B发送与授权相应大小的数据。HSUPA***的功能结构参考图2。
在HSUPA中授权分为绝对授权AG(Absolute Grants)和相对授权RG(Relaive Grants),AG指定了允许UE可以发送的数据量所对应的发射功率比例的绝对大小,也称为服务授权(Serving Grants),而RG指定了允许UE可以发射功率比率的相对大小,这个相对大小是用步长的方式表达的,它的取值可以为UP(提高一个步长的调度量)、DOWN(降低一个步长的调度量)和HOLD(保持现有调度量)。
WCDMA***是一个多用户的CDMA无线***,由于WCDMA***的小区中,上行的UE发射的时间是异步的,造成了不同UE之间上行发射信道的非正交性,也就造成了不同UE上行发射信号的互相干扰,因此小区中存在上行的UE发射信道数越多,或者是UE的发射功率越大(SG越大),***的上行干扰就越大,这种干扰程度用RTWP(Received Total Wideband Power,宽带接收总功率)来表示。
WCDMA***的运行必须将上行的干扰保持在合理的门限之内,否则***就会因为干扰超载引起的功率攀升而崩溃或大量UE掉话等严重问题。
WCDMA调度器正是通过AG和RG控制了小区中各个UE的数据发送速率和发射功率,来保证这些UE负载产生的小区的上行干扰不能超过干扰门限。因此如何根据小区和UE的实际情况,动态确定和不断更新各个UE的数据发送速率和发射功率(即SG)是HSUPA上行调度和负载控制的关键。
确定和计算各个UE最大授权SG的方法通常采用3GPP RAN1会议提案R1-040698中的算法。按照这个算法,调度器每隔一个基于固定时间间隔(例如2ms或10ms),根据UE缓冲区数据多少和功率状态、当前和历史的UE传输速率、UE的无线链路质量等因素,以及小区的剩余负载,计算各个UE的调度优先级,然后采用Greedy Filling策略(先尽量满足优先级最高的UE的数据传输请求),分别计算各个UE可分配的负载,并根据小区剩余负载情况给各个UE分配新的SG,并通过AG和RG授权分配给各个UE。这个算法在UE处于静止的环境时,UE的负载和小区的RTWP处于较平稳的状态,基于固定时间间隔(例如2ms或10ms)内的UE负载和RTWP测量能够很好的跟踪和反映UE和小区的负载情况,但是由于UE运动和衰落引起的UE负载和小区RTWP的变化在每个slot之间都存在较大的变化,因此基于固定时间间隔(例如2ms或10ms)内的UE负载和RTWP测量无法很好跟踪和预测实际的负载和RTWP,从而导致在运动环境中,基于固定时间间隔(例如2ms或10ms)测量的算法受到无线传播环境因素影响较大,比UE静止环境在***稳定性和***性能方面一定下降。
同时目前基于短时(2ms或10ms)测量的调度算法由于需要每2ms对所有UE的优先级进行计算,并对所有UE进行负载的计算和负载的预测,因而产生了较大的计算量,对***的运算处理资源提出了较高的要求。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提出一种上行干扰负载控制的处理方法以及相应的处理装置,以满足在UE运动和衰落过程中,能够更好的跟踪和反映UE和小区的负载情况,减少***的计算量,降低了对***的运算处理资源的较高要求。
为实现上述目的,本发明提出了一种上行干扰负载控制的处理方法,其中,包括:
步骤一,调度器在上行干扰测量时段计算当前时刻的小区的平均宽带接收总功率,根据所述平均宽带接收总功率计算在上行干扰测量时段的小区平均负载;
步骤二,所述调度器计算所述小区中在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载;
步骤三,所述调度器根据无线网络控制器配置的目标宽带接收总功率和所述平均宽带接收总功率,计算当前剩余的小区负载;
步骤四,所述调度器根据所述移动终端的调度优先级和所述当前剩余的小区负载,计算出所述小区中各个移动终端传输数据所需要的目标服务授权;
步骤五,当调度时刻到达时,根据所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权,所述调度器生成相应的服务授权指令。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤一进一步包括:
步骤21,所述调度器在各个上行干扰测量时段测量并保存所述小区的宽带接收总功率;
步骤22,所述调度器对所述各个测量的宽带接收总功率进行滤波处理,计算所述当前时刻的小区的平均宽带接收总功率。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤21进一步包括:
将所述上行干扰测量时段的周期设置为2ms的步骤。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤22进一步包括:
所述调度器对所述在各个上行干扰测量时段测量的宽带接收总功率进行10ms/40ms/80ms滤波处理,得到所述平均宽带接收总功率的步骤。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤22进一步包括:
所述调度器采用有限冲击响应滤波器或者无限冲击响应滤波器或者维纳滤波器,对所述在各个上行干扰测量时段测量的宽带接收总功率进行滤波处理的步骤。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤二进一步包括:
所述调度器根据所述各个移动终端在上行干扰测量时段的平均服务授权计算当前时刻在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载的步骤;或者
所述调度器根据上次计算出的目标服务授权,计算当前时刻在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载的步骤。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,当所述调度器采用各个移动终端在上行干扰测量时段的平均服务授权计算在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载时,所述步骤二进一步包括:
步骤71,所述调度器记录所述各个移动终端在宽带接收总功率测量周期内上报的各个传输时间间隔的服务授权;
步骤72,所述调度器采用有限冲击响应滤波器或者无限冲击响应滤波器,对所述各个传输时间间隔的服务授权进行滤波处理,获得所述各个移动终端的平均服务授权。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤五进一步包括:
步骤81,比较所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权;
步骤82,若所述目标服务授权大于所述当前服务授权,则所述调度器发送提高一个步长的调度量的相对授权指令,若所述目标服务授权小于所述当前服务授权,则所述调度器发送减低一个步长的调度量的相对授权指令,若所述目标服务授权等于所述当前服务授权,则所述调度器发送保持现有调度量的相对授权指令。
上述的上行干扰负载控制的处理方法,其中,所述步骤一、步骤二、步骤三和步骤四每40ms或者80ms执行一次;所述步骤五每2ms执行一次。
为实现上述目的,本发明还提出了一种上行干扰负载控制的处理装置,安装于节点B的调度器中,所述节点B和无线网络控制器以及小区中的各个移动终端组成***,其中,包括:
一小区平均负载计算单元,用于在上行干扰测量时段计算当前时刻的小区的平均宽带接收总功率,根据所述平均宽带接收总功率计算在上行干扰测量时段的小区平均负载;和
一移动终端平均负载计算单元,用于计算所述小区中在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载;和
一剩余小区负载计算单元,用于根据无线网络控制器配置的目标宽带接收总功率和所述平均宽带接收总功率,计算当前剩余的小区负载;和
一目标服务授权计算单元,用于根据所述移动终端的调度优先级和所述当前剩余的小区负载,计算出所述小区中各个移动终端传输数据所需要的目标服务授权;和
一调度实施单元,用于当调度时刻到达时,根据所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权,所述调度器生成相应的相对授权指令。
本发明利用对HSUPA***的小区上行干扰和各个UE的负载信息进行统计和处理,消除UE运动和无线传播环境变化所造成UE负载和小区干扰的快速变化,根据不同的触发条件,为各个UE确定一个相对稳定的目标SG,调度器根据各个目标的SG和的实际的差别来通过RG命令对这个差别进行补偿,从而提高***负载的稳定性,降低了对***运算处理资源的要求,节省了***的成本。
附图说明
图1是本发明上行干扰负载控制的处理方法的流程图;
图2是本发明实施例的架构示意图。
具体实施方式
本发明通过对小区上行干扰和UE负载进行统计处理,消除无线传播环境快速变化对***带来的不确定影响,从而得到***的实际负载状态;根据***实际负载和UE的缓冲区数据多少以及剩余功率状态,对UE计算调度优先级并根据优先级排队,计算各个UE的目标SGtarget,根据UE上传数据所使用的实际的SG与目标SGtarget之间的差距,决定发送给各个UE的调度授权的大小,并在协议指定时刻向各个UE发送。
图1是本发明的工作流程示意图。如图1所示,本发明具体包括以下步骤:
步骤S101,调度器计算在上行干扰测量时段的小区平均RTWP,根据该小区平均RTWP计算在上行干扰测量时段的小区平均负载:
RTWP测量和上报周期可以设置成2ms,平均的RTWP是调度器对测量值进行10ms/40ms/80ms滤波处理后得到的;
步骤S102,根据各个UE在上行干扰测量时段的平均SG,或者根据上次调度后分配的SGtarget(目标相对授权),计算在上行干扰测量时段的UE平均负载;
各个UE在上行干扰测量时段的平均SG是通过调度器记录的UE在RTWP测量周期内上报的各个TTI的SG滤波得到的,滤波器可以使用一阶的IIR(infinite-impulse-response,无限脉冲响应)或FIR(finite-impulse-response,有限脉冲响应)算法;
步骤S103,根据RNC配置的RTWPtarget和RTWP平均值,计算剩余的小区负载;
步骤S104,根据UE的调度优先级和小区的剩余负载,分配UE可以发射的调度数据的授权:目标的SG记为SGtarget;
步骤S105,当协议中规定调度时刻达到时,根据UE在当前TTI上报的SG与SGtarget进行比较;
步骤S106,如果SGcurrent<SGtarget,则考虑发送RG=UP提高一个步长的调度量);如果SGcurrent>SGtarget,则考虑发送RG=DOWN(降低一个步长的调度量);其它情况RG=HOLD(保持现有调度量)请将此处的括号删除,相应修改其描述方式。
其中步骤S105~步骤S106可以与步骤S101~步骤S104分离,也就是说步骤S101~步骤S104的执行频度可以独立与步骤S105~步骤S106的执行频度,由于步骤S101~步骤S104的对***的运算处理资源消耗远远大于步骤S105~步骤S106,而步骤S101~步骤S104是统计处理步骤,步骤S105~步骤S106是调度的对比实施步骤,因此步骤S101~步骤S104需要的执行频度(40ms或80ms执行一次)远小于步骤S105~步骤S106的执行频度(2ms执行一次),从而节省***运算处理资源。
下面用一个HSUPA***中调度器利用本发明中基于目标SG的上行负载控制方法的实施例来进一步说明本发明。如图2所示,节点B和无线网络控制器以及小区中的各个移动终端组成***,节点B的调度器通过AG/RG控制各个移动终端的数据发送速率和发射功率,该调度器设置有一种上行干扰负载控制的处理装置,包括:
一小区平均负载计算单元,用于在上行干扰测量时段计算当前时刻的小区的平均宽带接收总功率,根据所述平均宽带接收总功率计算在上行干扰测量时段的小区平均负载;和
一移动终端平均负载计算单元,用于计算所述小区中在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载;和
一剩余小区负载计算单元,用于根据无线网络控制器配置的目标宽带接收总功率和所述平均宽带接收总功率,计算当前剩余的小区负载;和
一目标服务授权计算单元,用于根据所述移动终端的调度优先级和所述当前剩余的小区负载,计算出所述小区中各个移动终端传输数据所需要的目标服务授权;和
一调度实施单元,用于当调度时刻到达时,根据所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权,所述调度器生成相应的服务授权指令。
该装置的工作流程具体包括如下步骤:
步骤1,调度器在对HSUPA小区进行调度时,对此小区历史和当前的RTWP进行测量,这些测量值保存在变量RTWPi(i=1~n,n是保存历史RTWP缓冲区的长度,i对应于RTWP的测量时刻i)中;调度器对RTWPi进行滤波处理,计算当前时刻的本小区平均上行干扰RTWPavg:
RTWPavg=a(0)*RTWPi+a(1)*RTWPi-1+...+a(n)*RTWPi-n 公式1
其中a(0)~a(n)是滤波器系数,取值范围是0~1之间的实数,可以通过仿真和实际测试的方法来确定和调整。
本实施例中采用了FIR滤波器对数据进行处理,但是不应被视为本发明范围的限制,采用其它数据处理装置例如IIR滤波器、维纳滤波器也属于本发明的权利要求保护范围。
步骤2,调度器计算UE在上行干扰测量时段的平均负载,对此小区各个UEj的历史和当前的SG进行测量,这些测量值保存在变量SGj,i(i=1~n,n是保存历史SG缓冲区的长度,i对应于SG的测量时刻i,其中j是用户标识,代表第j个用户)中;调度器对SGj,i进行滤波处理,计算当前时刻UE的平均上行授权SGj,avg:
SGj,avg=a(0)*SGj,i+a(1)*SGj,i-1+...+a(n)*SGj,i-n 公式2
其中a(0)~a(n)是滤波器系数,取值范围是0~1之间的实数,可以通过仿真和实际测试的方法来确定和调整。
本实施例中采用了FIR滤波器对数据进行处理,但是不应被视为本发明范围的限制,采用其它数据处理装置例如IIR滤波器、维纳滤波器也属于本发明的权利要求保护范围。
在步骤2中,也可以使用这个UEj的上次计算出的目标SGtarget,计算UE在上行干扰测量时段的平均负载。
步骤3,计算当前小区的剩余负载Cell_loadavailable。
其中,公式(3)中RoTcurrent表示为当前RoT,Cell_loadcurrent表示为当前小区负载Cell_load,RTWPcurrent表示为当前RTWP,并且在HSUPA***中,RNC(Radio Network Controller,无线网络控制器)根据网络规划的要求,配置了各个小区RTWPtarget和RTWPreference作为干扰参考的目标RTWP和底噪RTWP。
Cell_loadavailable=Cell_loadtarget-Cell_loadcurrent 公式7
为了得到本小区的净剩余有效负载Cell_loadpure_available,需要排除小区所有服务E-DCH UE产生的负载,这时小区的剩余负载Cell_loadpure_available可以进一步表示为:
n为以本小区为服务小区UE个数。其中Li为第i个UE的平均负载;
步骤4,根据各个UE的缓冲区数据和功率状态,对UE进行调度优先级排序,排序的算法可以是众所周知的经典比例公平计算方法或其它优先级计算方法。根据排序结果,依次从队列中取优先级最高的UEi,按照众所周知的Greedy Filling方式即首先考虑满足优先级最高的UE的传输需要,根据此UE需要传输数据计算对应的授权SG,将这个SG作为这个UE的目标SGtarget,然后计算这个目标SGtarget所对应的负载Li,重新计算Cell_loadpure_available:
Cell_loadpure_available=Cell_loadavailable-Li 公式9
直到满足:
Cell_loadpure_available≤0 公式10
或
优先级排队队列为空;
步骤5,当协议中规定的调度时刻(每隔2ms一次)到达时,对各个UE当前SGcurrent与UE的目标SGtarget来进行比较:
SGdelta=SGcurrent-SGtarget 公式11
步骤6,根据步骤5中得到的各个UE当前SGcurrent与UE的目标SGtarget的差异SGdelta来确定对这个UE发送的调度授权指令,其中,如果SGcurrent<SGtarget,则考虑发送RG=UP提高一个步长的调度量);如果SGcurrent>SGtarget,则考虑发送RG=DOWN(降低一个步长的调度量);其它情况RG=HOLD(保持现有调度量)。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,包括:
步骤一,调度器在上行干扰测量时段计算当前时刻的小区的平均宽带接收总功率,根据所述平均宽带接收总功率计算在上行干扰测量时段的小区平均负载;
步骤二,所述调度器计算所述小区中在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载;
步骤三,所述调度器根据无线网络控制器配置的目标宽带接收总功率和所述平均宽带接收总功率,计算当前剩余的小区负载;
步骤四,所述调度器根据所述移动终端的调度优先级和所述当前剩余的小区负载,计算出所述小区中各个移动终端传输数据所需要的目标服务授权;
步骤五,当调度时刻到达时,根据所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权,所述调度器生成相应的相对授权指令。
2.根据权利要求1所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤一进一步包括:
步骤21,所述调度器在各个上行干扰测量时段测量并保存所述小区的宽带接收总功率;
步骤22,所述调度器对所述各个测量的宽带接收总功率进行滤波处理,计算所述当前时刻的小区的平均宽带接收总功率。
3.根据权利要求2所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤21进一步包括:
将所述上行干扰测量时段的周期设置为2ms的步骤。
4.根据权利要求2所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤22进一步包括:
所述调度器对所述在各个上行干扰测量时段测量的宽带接收总功率进行10ms/40ms/80ms滤波处理,得到所述平均宽带接收总功率的步骤。
5.根据权利要求2所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤22进一步包括:
所述调度器采用有限冲击响应滤波器或者无限冲击响应滤波器或者维纳滤波器,对所述在各个上行干扰测量时段测量的宽带接收总功率进行滤波处理的步骤。
6.根据权利要求1所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤二进一步包括:
所述调度器根据所述各个移动终端在上行干扰测量时段的平均服务授权计算当前时刻在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载的步骤;或者
所述调度器根据上次计算出的目标服务授权,计算当前时刻在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载的步骤。
7.根据权利要求6所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,当所述调度器采用各个移动终端在上行干扰测量时段的平均服务授权计算在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载时,所述步骤二进一步包括:
步骤71,所述调度器记录所述各个移动终端在宽带接收总功率测量周期内上报的各个传输时间间隔的服务授权;
步骤72,所述调度器采用有限冲击响应滤波器或者无限冲击响应滤波器,对所述各个传输时间间隔的服务授权进行滤波处理,获得所述各个移动终端的平均服务授权。
8.根据权利要求1所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤五进一步包括:
步骤81,比较所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权;
步骤82,若所述目标服务授权大于所述当前服务授权,则所述调度器发送提高一个步长的调度量的相对授权指令,若所述目标服务授权小于所述当前服务授权,则所述调度器发送减低一个步长的调度量的相对授权指令,若所述目标服务授权等于所述当前服务授权,则所述调度器发送保持现有调度量的相对授权指令。
9.根据权利要求1所述的上行干扰负载控制的处理方法,其特征在于,所述步骤一、步骤二、步骤三和步骤四每40ms或者80ms执行一次;所述步骤五每2ms执行一次。
10.一种上行干扰负载控制的处理装置,安装于节点B的调度器中,所述节点B和无线网络控制器以及小区中的各个移动终端组成***,其特征在于,包括:
一小区平均负载计算单元,用于在上行干扰测量时段计算当前时刻的小区的平均宽带接收总功率,根据所述平均宽带接收总功率计算在上行干扰测量时段的小区平均负载;和
一移动终端平均负载计算单元,用于计算所述小区中在上行干扰测量时段的各个移动终端平均负载;和
一剩余小区负载计算单元,用于根据无线网络控制器配置的目标宽带接收总功率和所述平均宽带接收总功率,计算当前剩余的小区负载;和
一目标服务授权计算单元,用于根据所述移动终端的调度优先级、所述小区平均负载、所述各个移动终端的平均负载和所述当前剩余的小区负载,计算出所述小区中各个移动终端传输数据所需要的目标服务授权;和
一调度实施单元,用于当调度时刻到达时,根据所述目标服务授权和所述移动终端上报的当前服务授权,所述调度器生成相应的相对授权指令。
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PB01 | Publication | ||
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20101208 Termination date: 20171218 |