CN102124678B

CN102124678B - 无线通信***中的方法和装置

Info

Publication number: CN102124678B
Application number: CN200880130774.9A
Authority: CN
Inventors: 孙颖; G·芬塔耶; C·斯凯比
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2028-08-12
Also published as: EP2314006B1; WO2010019080A1; EP2314006A1; US8170575B2; US20110143766A1; CN102124678A

Abstract

在无线通信***中，基站自适应地调度来自移动台的CQI报告。通过自适应地相对上行链路业务和控制数据优先考虑来自移动台的CQI报告，CQI报告速率避免上行链路中的不必要开销，同时保持良好性能。响应基于能够由基站估计的信道相干时间的所计算加权因子，请求CQI报告。CQI报告中的自适应性允许实现上行链路业务数据与下行链路控制反馈信令之间的最佳折衷。

Description

无线通信***中的方法和装置

技术领域

本发明涉及蜂窝无线电***中的方法和装置。更具体来说，本发明涉及用于蜂窝无线电***中改进调度的方法和装置。

背景技术

关于长期演进(LTE)概念的标准化的工作当前在第三代合作伙伴项目(3GPP)中正在进行。在LTE中，下行链路将支持在时域和频域中的信道相关调度。LTE网络中称为演进的NodeB(eNodeB)的无线电基站将传送参考信号，又称作用户设备(UE)的移动台使用该参考信号来确定下行链路信道质量。UE将向eNodeB发回信道质量指示(CQI)报告，这些报告由位于eNodeB中的调度器用于调度eNodeB所服务的小区内的资源。

在LTE网络中，UE被规定为能够传送不同类型的CQI报告。例如，UE将具有传送完全CQI报告和部分CQI报告的能力。完全CQI报告覆盖整个下行链路传输带宽，但它们可具有不同的频率分辨率，可通过不同方式对它们滤波和处理，并且可通过不同方式对它们编码，又参见3GPP TS 36.213 V8.2.0，“Physical Layer procedures”。

eNodeB中的调度功能控制对于每个时刻应当将共享资源指配给哪些用户。它还确定将要用于各链路的数据速率，这又称作链路适配。下行链路和上行链路传输都经过快速调度，其中考虑了各UE的瞬时业务模式和无线电传播特性。

在低终端速度时，换言之，当信道特性在时间上缓慢变化时，频域中的信道相关调度的可能性特别有用。对于下行链路，各终端测量瞬时信道质量的估计，并且通过发送CQI报告向eNodeB报告瞬时信道质量的估计。根据信道质量估计，下行链路调度器能够向用户指配资源，其中考虑了信道质量。原则上，能够向所调度的UE指配在各1ms子帧中的180kHz宽的资源块的任意组合。

此外，连同单输入单输出(SISO)、多输入单输出(MISO)、单输入多输出(SIMO)或多输入多输出(MIMO)传输一起使用的CQI报告对于不同的传输情况也可能不同。举例说明，对于MIMO，CQI报告可例如包括要由eNodeB多天线传输方案使用的预编码权重。

LTE上行链路是基于单载波调制，并且使用频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)原理。LTE上行链路由被正交频率复用的物理上行链路控制信道和数据信道组成。LTE上行链路的单载波性质使UE不可能在相同的传输时间间隔(TTI)中在物理控制信道和物理数据信道上传送。因此，如果UE正在物理数据信道上传送数据，则必须在相同TTI中发送的CQI也必须在该物理数据信道上发送。当CQI在物理数据信道上传送时，将它与数据进行复用。当没有数据要在物理数据信道上传送时，将CQI报告与填充比特进行复用。CQI还能够在PUCCH上周期性地传送，并且该周期性通过无线电资源控制(RRC)来配置。

3GPP中与在物理控制信道上进行CQI报告有关的当前假设是，每个UE和TTI能够传送大约10比特的最大量。这个数量的比特为精细粒度CQI频域信息和MIMO信息留下极少空间。在物理数据信道上，很可能有可能传送更多比特。

当UE被调度用于在物理信道上的数据传输时，它被以信号通知了包括资源块分配和传输格式选择的上行链路准予。上行链路准予还包括指示CQI报告是否应当包含在上行链路传输中的1比特。这个CQI报告的格式是无线电资源控制(RRC)配置的。

CQI报告的传输是重要的。CQI报告的大小应当足够大，使得它能够表示充分准确的信道质量。它应当能够以足够的频率来传送，使得所报告的信道质量没有过时。但是，由于CQI报告消耗上行链路中的资源，所以低效CQI报告将牺牲上行链路传输容量，并且因而导致上行链路中减小的容量。

因此，需要一种方法和节点，它们改进用于确定何时从UE传送CQI报告的过程。

发明内容

无线通信网络存在的一个问题是，报告CQI的预定的固定速率导致上行链路中的不良容量使用。

本发明的一般目的是提供用于调度CQI报告的改进方法和布置。

本发明的另一个目的是提供一种用于使基站能够自适应地调度来自移动台的CQI报告的方法。

这些和其它目的根据所附权利要求的集合来实现。

本发明的第一实施例提供一种在基站中用于从蜂窝通信***中的移动台获得信道质量指示(CQI)报告的方法。移动台经由基站连接到蜂窝通信***。包括调度器的基站测量用于基站与移动台之间的通信的无线电通信信道的相干时间，并且通过使用所测量的相干时间来计算用于获得CQI报告的加权因子。响应所计算的加权因子，基站向移动台请求CQI报告。

本发明的另一个实施例提供一种基站，用于从连接到所述基站的移动台获得信道质量指示CQI报告。基站包括调度器、测量单元、计算单元和控制单元。测量单元测量用于基站与移动台之间的通信的无线电通信信道的相干时间，而计算单元通过使用所测量的相干时间来计算用于获得CQI报告的加权因子。控制单元响应所计算的加权因子而向移动台请求CQI报告。

本发明的一个优点在于，基站能够限制测量带宽，即，降低CQI报告的开销成本。

本发明的另一个优点是关于上行链路开销与下行链路吞吐量之间的折衷来优化CQI报告周期，即，避免上行链路中的不必要开销，同时保持良好的下行链路性能。

如果能够估计调度反馈控制信令的最大等待时间，则本发明当然能够适用于调度反向信道反馈控制信令的其它情况。

本发明的又一个优点在于，在用于信道反馈的资源是专用的情况下，它有效地使报告量最小化，这又意味着较小的电池消耗和干扰。

附图说明

图1是蜂窝通信网络的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的流程图；

图3是示出用于两个UE的CQI报告调度的图表；

图4是根据本发明的另一个实施例的流程图；

图5是根据本发明的基站的非限制性示例的功能框图。

具体实施方式

在以下描述中，为了说明而不是进行限制，提出诸如特定节点、功能实体、技术、协议、标准等具体细节，以便提供对所述技术的理解。但是，本领域的技术人员清楚地知道，即使没有以下公开的具体细节，也可实施其它实施例。在UMTS的长期演进(LTE)的上下文中描述该技术，以便提供用于说明的示例和非限制性上下文。本发明的构思同样可适用于由多个基站组成的、其中需要CQI报告的许多类型的蜂窝***。

在其它情况下，省略对众所周知的方法、装置、技术等的详细描述，以免不必要的细节使本描述变得模糊。附图中示出各个功能块。本领域的技术人员会理解，那些块的功能可使用各个硬件电路、使用与适当编程的微处理器或通用计算机结合的软件程序和数据、使用专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实现。

一般来说，本发明可适用于各种通信***。通用移动电信***(UMTS)是第三代(3G)移动电话技术之一。当前，最常见的形式使用W-CDMA作为基础空中接口，由第三代合作伙伴项目(3GPP)来标准化，并且是对于用于3G蜂窝无线电***的ITU IMT-2000要求的欧洲回应。UMTS的长期演进(LTE)正在由标准化UMTS的3GPP进行讨论。LTE工作的目标是为3GPP无线电接入技术朝着高数据速率、低等待时间和分组优化无线电接入技术的演进而制订框架。因此，焦点在于支持从分组交换(PS)域提供的服务。在以下描述中，作为本发明可适用于的各种通信***的一个示例来说明LTE。

图1示出常规下行链路调度概念。基站10在LTE中称作增强NodeB或eNodeB，它与用户设备(UE)11进行通信，将参考信号传送给UE 11。参考信号能够由UE 11用于确定当前下行链路信道质量。在根据所接收的参考信号确定了下行链路信道质量之后，UE 11向eNodeB 10发回一个或多个信道状态反馈报告，它们在此上下文中通常由信道质量指示(CQI)报告来表示。在eNodeB 10中，一个或多个CQI报告的内容能够由调度器(未示出)检索并且用于执行资源分配。把该资源分配通知给UE 11，然后是通过所分配的资源来传输上行链路数据。

CQI报告的开销能够通过在不同类型的报告之中选择信道质量的适当量化来控制，所述不同类型的报告是：宽带或多波段频率粒度、非MIMO或MIMO天线方案。在3GPP TS 36.213“Evolved UniversalTerrestrial Radio Access E-UTRAN，Physical layer procedures(release8)”中还规定了CQI报告的传输。CQI报告能够通过使用物理UL控制信道(PUCCH)中的保留资源来传送，或者它能够在物理UL共享信道(PUSCH)上的已调度资源上与数据进行时间复用。PUCCH中的报告通过RRC信令来配置，并且是周期性的，而PUSCH中的报告能够通过在上行链路准予中设置指示比特来非周期性地准予。能够使用不同的格式，取决于CQI是在PUSCH上还是在PUCCH上传送。通过这种方式，eNodeB能够限制测量带宽以及降低CQI报告的开销成本。

在无线通信***中，无线电信道以取决于UE的速度以及发射器和接收器周围的环境的不同速率变化。因此，基站中的有效调度和链路适配所需更新CQI的速率与信道的变化速率相关。因此，固定的CQI报告间隔不会提供最佳的整体***性能。过低的报告速率减小了报告开销，但在快速变化的无线电条件下可使下行链路性能降级。另一方面，过高的报告速率可提供足够的下行链路性能，但因大的CQI开销而仅以上行链路容量为代价。CQI报告的大小必须足够大，使得它能够表示足够精确的信道质量，并且必须以足够的频率来传送，使得所报告的信道质量没有过时。但是，由于各报告消耗上行链路中的资源，所以低效CQI将牺牲上行链路传输，并且因而导致上行链路中的差容量。因此，需要自适应地调度上行链路中的CQI报告连同上行链路业务传输。

为了执行调度，eNodeB 10中的调度器要求关于调度候选者(即，UE)在其队列中具有何种数据类型以及如何相对于其它类型的数据优先考虑该数据的输入。调度候选者常常可能具有要传送的一种或多种不同类型的业务，它们能够被定义为不同的业务类。调度器需要考虑这种情况以满足业务要求。

调度器的目标是向所选调度候选用户UE指配传输资源，使得优化了***性能、如小区吞吐量，同时确保基于每个用户的端对端性能。这样做的一种简单方式是向各UE指配权重，并且使调度器向具有最大权重的UE指配资源。为了简洁起见，基于用户数据优先等级的算法如等式1中所述。该算法并不局限于某种接入技术，也并不局限于上行链路或下行链路调度器。

U = \underset{u}{\arg} \max (W_{u}), u = 0 . . . m - 1

(等式1)

其中，u是调度候选者识别码，并且可具有如下值0...m-1，其中m是调度候选者的数量。

W_u是用户u的优先等级(即，加权因子)，并且表示这个用户的重要性。因此，调度器选择具有最大权重(最高优先等级)的用户(U)进行调度。W_u是用户u的不同队列q中的数据的加权因子W_u(q)的函数，并且常常它是按照等式2的最大值。

W_u＝max(W_u(1)，W_u(2)，...W_u(q)...W_u(Q)) (等式2)

UE中的不同队列用于不同的服务质量(QoS)业务类。队列的加权因子W_u(q)表示待调度的队列中的分组的重要性和紧急性或者队列的绝对调度优先级。如果队列q中没有数据，则W_u(q)＝0。

图2是示出根据本发明的一个实施例、用于从UE获得信道质量指示CQI的非限制性示例过程的示意流程图。在步骤S1，eNodeB 10测量在eNodeB与UE之间建立的通信信道的信道相干时间(t_{ch_coh，u})。相干时间是信道的幅值变化变成与其前一个值解相关所需的最小时间的量度。在步骤S2，eNodeB 10计算用于获得CQI报告的加权因子(W_u(CQI_report))。加权因子(W_u(CQI_report))按照如下所示来计算：

if t_cqi，u ≤t_cqimin，u

W_u(CQIreport)＝0

else

if t_cqi，u ≤t_cqimax，u

W_{u} (CQIreport) = \frac{t_{cqi, u}}{t_{cqi \max, u}} W_{cqi \max}

else

W_u(CQIreport)＝W_cqimax

其中，t_cqi，u是自调度上一个CQI报告以来经过的时间，t_cqimin，u是防止过度报告的下阈值，并且为了简单起见，它能够设置为t_cqimin，u＝k·t_cqimax，u，0＜k＜1。

t_cqimax，u是CQI报告能够等待被调度而不会使下行链路性能降级的最大周期，并且它能够通过下式估计：

t_cqimax，u＝t_{ch_coh，u}-t_sch，delay-Δ

其中，t_sch，delay是调度所引入的延迟。它通常是已知的确定值。但是，t_cqimax，u的负值指示信道相干时间小于调度延迟，在这种情况下，没有调度CQI报告的点。

t_{ch_coh，u}是估计的信道相干时间。信道相干时间估计能够在开始CQI报告的调度之前由基站在物理层进行。t_{ch_coh，u}的实际值取决于例如UE的速度和无线电环境。Δ是所添加的余量，以便确保在t_cqimax，u的周期之内，信道没有太大变化。W_cqimax是为CQI报告所指定的最大加权因子。

在步骤S3，eNodeB响应所计算加权因子(W_u(CQIreport))而向UE请求CQI报告。但是，如果UE被调度，则在W_u(CQIreport)＞0时将请求CQI报告，而不管W_u(CQIreport)对于这个UE是否为最大权重。

UE中的数据队列能够用于不同的逻辑信道。上行链路中的逻辑信道的一个示例能够用于专用业务信道(DTCH)或者用于专用控制信道(DCCH)。用于UE的加权因子(W_u)能够按照下式来确定：

W_u＝max(W_u(DTCH_i)，W_u(DCCH_j)，W_u(CQIreport))

图3示出用于两个UE(u1和u2)的CQI报告调度的图表，其中加权因子W_u(CQIreport)随时间因子而线性增加。通常，W_{cqi_max}能够设置成高于W_DTCH，而相对其它类型的逻辑信道的准确值能够是可调的，以便获得预期***行为。在一个示例中，W_{cqi_max}、W_DTCH和W_DCCH设置成对于两个UE(u1和u2)具有恒定值，这是u1和u2例如属于相同用户组的情况。

eNodeB能够等待调度的最大周期对于不同UE(u1和u2)是不同的，取决于各UE的信道相干时间。当达到t_cqimax，u时，CQI报告的加权因子W_u(CQIreport)等于W_cqi，max。W_cqi，max的实际值将可调整，使得达到上行链路业务数据与下行链路控制反馈信令之间的最佳折衷。当调度CQI报告的加权时间比t_cqimin，u要短时，CQI报告的优先等级为0。这意味着，在某个时间周期中，对于UE，不需要传送任何CQI报告。W_u(CQIreport)在等待时间增加时例如线性地增加，直到等待时间达到最大容许时间t_cqimax，u，权重W_u(CQIreport)等于最大值W_{cqi_max}。当W_{cqi_max}大于上行链路业务优先等级时，能够控制并且达到CQI报告与上行链路业务和控制数据传输之间的折衷。例如，在时刻t_switch，u1，上行链路调度器使CQI报告在DTCH之上优先。

图4是示出根据本发明的另一个实施例、用于从UE获得信道质量指示CQI的非限制性示例过程的示意流程图。在步骤S1，eNodeB10测量在eNodeB与UE之间建立的通信信道的信道相干时间(t_{ch_coh，u})。随后，在步骤S2，eNodeB 10计算用于获得CQI报告的加权因子(W_u(CQIreport))。加权因子(W_u(CQIreport))的计算按照与第一实施例的上下文中所述的相同方式来执行。如果在上行链路中已经调度了UE S3，则过程继续进行到步骤S4，其中检查加权因子是否大于0(W_u(CQIreport)＞0)。如果加权因子大于0，则在步骤S5，eNodeB10在需要时增加资源，并且请求CQI报告。但是，如果加权因子不大于0，则没有向UE 11发送请求。

如果没有调度UE，则过程继续进行到步骤S6，其中由eNodeB 11确定加权因子(W_u(CQIreport))是否高于阈值C。如果加权因子不高于阈值C，则没有向UE发送请求S9。但是，如果加权因子高于阈值C(W_u(CQIreport)＞C)，则在步骤S7，eNodeB 10检查是否存在可用的资源和上行链路准予。如果在步骤S7，eNodeB 10确定不存在可用的上行链路准予或者不存在可用的资源，则过程继续进行到步骤S9，其中没有向UE 11发送对CQI报告的请求。如果在步骤S7，eNodeB10确定存在可用的上行链路准予并且也存在可用的资源，则过程继续进行到步骤S8，其中向UE 11发送对CQI报告的请求。

图5是适合采用例如上述过程来请求CQI报告的eNodeB 10的非限制性示例的功能框图。eNodeB 10包括测量单元51、计算单元52、调度器单元53以及具有耦合到天线接口57的无线电收发器56的无线电电路55。调度器53包括控制单元54，它操纵向UE 11请求CQI报告的数据处理。调度器53的任务是向所选调度候选用户U指配资源，以便优化***性能、如小区吞吐量，同时确保基于每个用户的端对端性能。这样做的一种简单方式是向各用户指配权重，并且使调度器向具有最大权重的用户U指配资源。无线电收发器56执行基带处理、滤波、频率转换、放大以及无线电通信所需的其它操作。

测量单元51测量为eNodeB 10与UE 11之间通信而建立的无线电通信信道的相干时间。计算单元按照上述过程来计算加权因子(W_u(CQIreport))。测量单元51和计算单元52被表示为eNodeB 10中分开的单元，但是能够被结合在调度器单元53内或者调度器单元53的控制单元54内。调度器单元53控制对于每个时刻应当向哪些UE指配共享资源。它还确定将要用于各链路的数据速率，这又称作链路适配。下行链路和上行链路传输都经过快速调度，其中考虑了各UE的瞬时业务模式和无线电传播特性。控制单元54响应CQI报告的所计算加权因子(W_u(CQIreport))而向UE 11请求CQI报告。

本发明可通过许多不同形式来实施，不应当被理解为局限于本文所述的实施例；而是，提供这些实施例以使得本公开是彻底和全面的，并且完全支持所附权利要求集合。

Claims

1.一种在包括调度器的基站中用于从蜂窝通信***中的移动台获得信道质量指示CQI报告的方法，所述移动台经由所述基站连接到所述蜂窝通信***，其特征在于下列步骤：

- 测量用于所述基站与所述移动台之间的通信的无线电通信信道的相干时间，其中所述相干时间是信道的幅值变化变成与其前一个值解相关所需的最小时间的量度；

- 通过使用所测量相干时间来计算用于获得所述CQI报告的加权因子，其中，

如果自上一次调度CQI报告以来经过的时间tu小于第一阈值tmin，则将所述加权因子Wu设置成Wu=0，

如果tu大于tmin但小于或等于第二阈值tmax，则将Wu设置成tu除以tmax并乘以最大加权因子Wumax，

如果tu大于tmax，则将Wu设置成Wumax；以及

- 响应所计算加权因子，向所述移动台请求CQI报告。

2.如权利要求1所述的方法，其中，如果所述CQI的所述所计算加权因子高于预定阈值，则执行所述请求CQI报告的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述预定阈值是用于不同逻辑上行链路信道的数据队列的加权因子之一。

4.如权利要求2所述的方法，其中，对于已经被调度的移动台，所述预定阈值被设置成0。

5.如权利要求1所述的方法，其中，tmax实质上等于所估计相干时间。

6.如权利要求1所述的方法，其中，tmax实质上等于所估计相干时间减去调度所引入的延迟时间。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中，从tmax中减去余量，以便确保所述信道在所述时间tmax之内具有有限的特性变化。

8.如权利要求1至6其中之一所述的方法，其中，通过生成包含指示所述所请求CQI报告的传输格式的上行链路准予，来执行所述请求CQI报告的步骤。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：向所述移动台提供所生成的所述上行链路准予，以便在所准予的资源上接收所需量的CQI。

10.一种基站，所述基站包括调度器，用于从连接到所述基站的移动台获得信道质量指示CQI报告，其特征在于还包括：

- 测量单元，适合测量用于所述基站与所述移动台之间的通信的无线电通信信道的相干时间，其中所述相干时间是信道的幅值变化变成与其前一个值解相关所需的最小时间的量度；

- 计算单元，适合通过使用所测量相干时间来计算用于获得所述CQI报告的加权因子，其中，

如果tu大于tmax，则将Wu设置成Wumax；以及

- 控制单元，适合响应所计算加权因子而向所述移动台请求CQI报告。

11.如权利要求10所述的基站，其中，所述控制单元还适合：如果所述CQI的所述所计算加权因子高于预定阈值，则请求CQI报告。

12.如权利要求11所述的基站，其中，所述预定阈值是用于不同逻辑上行链路信道的数据队列的加权因子之一。

13.如权利要求11所述的基站，其中，对于已经被调度的移动台，所述预定阈值被设置成0。

14.如权利要求10所述的基站，其中，tmax实质上等于所估计相干时间。

15.如权利要求10所述的基站，其中，tmax实质上等于所估计相干时间减去调度所引入的延迟时间。

16.如权利要求14或15所述的基站，其中，从tmax中减去余量，以便确保所述信道在所述时间tmax之内具有有限的特性变化。

17.如权利要求10至15其中之一所述的基站，其中，所述控制单元还适合通过生成上行链路准予来请求CQI报告，所述上行链路准予包含指示所述所请求CQI报告的传输格式。

18.如权利要求17所述的基站，还包括传送单元，所述传送单元适合向所述移动台传送所生成的所述上行链路准予。

19.如权利要求18所述的基站，还包括接收单元，适合在所准予的资源上接收所需量的CQI。