移动通信***中的上行链路数据发送方法及移动终端
本案是申请日为2007年1月26日、申请号为200780008143.5、发明名称为“移动通信***中的上行链路控制信令的开销减少”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于在移动通信***中的上行链路上发送数据的方法和移动终端。进一步,本发明涉及用于给移动终端分配上行链路资源的网络实体。
背景技术
用于不可靠信道上的分组发送***中的误差检测和校正的常用技术被称为混合自动重复请求(HARQ)。混合ARQ是前向误差校正(FEC)和ARQ的组合。
如果FEC编码的分组被发送并且接收机未能正确解码该分组,其中误差通常由循环冗余校验(CRC)来检查,则接收机请求该分组的重发。通常,并且贯穿本文,额外信息的发送被称为“(分组的)重发”,尽管该重发不是必须意味着相同的被编码的信息的发送,而是也可以意味着属于该分组的任何信息(例如,额外的冗余信息)的发送。
依赖于组成发送的信息(通常为代码位/码元),以及依赖于接收机如何处理信息,定义了以下的混合ARQ方案:
类型I:如果接收机未能正确解码分组,则丢弃该被编码的分组的信息并且请求重发。这暗示着所有发送被分开解码。通常,重发包含与初始发送相同的信息(代码位/码元)。
类型II:如果接收机未能正确解码分组,则请求重发,其中接收机存储(错误接收的)被编码的分组的信息作为软信息(代码位/码元)。这暗示着在接收机处要求软缓冲器。重发可以根据与之前发送相同的分组,由相同、部分相同或不相同的信息(代码位/码元)组成。当接收重发时,接收机组合来自软缓冲器的存储的信息和当前接收的信息,并且尝试基于组合的信息来解码分组。接收机还可以尝试单独对发送进行解码,然而,通常在组合发送时性能增加。发送的组合指所谓的软组合,其中多个接收的代码位/码元可能被组合,而单独接收的代码位/码元被代码组合。用于软组合的常用方法为接收的调制码元的最大比率组合(MRC)和日志可能比率(log-likelihood-ratio,LLR)组合,其中LLR组合只对代码位起作用。
因为分组的正确接收的可能性随着接收重发而增加,所以类型II方案比类型I方案更复杂。该增加导致在接收机处所要求的混合ARQ软缓冲器的成本。该方案通过控制要被重发的信息量,能够用于执行动态链路适配。例如,如果接收机检测解码已经“基本上”成功,则只要求一小块信息接着重发,也就是说,比之前发送更少量的代码位/码元。在这种情况下,可能出现甚至理论上都不可能只通过考虑该重发自身(非可自解码重发)来正确解码分组。
类型III:这是类型II的子集,具有每个发送必须是可自解码的限制。
在3GPP版本6(第三代伙伴项目(3rd Generation Partnership Project);在http://www.3gpp.org可获得)中引入了所谓的FDD增强上行链路专用信道(E-DCH)的新特征,其也被称作高速上行链路分组接入(HSUPA),其目标是通过减少延迟、增加上行链路容量以及特别是用于分组数据服务的上行链路覆盖来改进上行链路数据发送。
由于基于IP的应用的快速增长,存在对高速无线数据分组通信***的设计的需要。E-DCH目标在于改进专用上行链路(UL)传输信道的性能。已经引入了若干新技术以便符合E-DCH的要求,在技术说明书3GPP TSG RANWG2TS25.309,FDD Enhanced Uplink;Overall Description;Stage2(第6版)V.6.3.0中描述的那些:
●节点B控制调度(scheduling)
●快速HARQ协议
●更短的发送时间间隔(TTI)
节点B控制调度允许在小区中的各用户之间快速分配资源,这导致对上行链路干扰的更好控制。这依次改进了上行链路覆盖和小区吞吐量。HARQ协议的引入允许错误接收的数据分组的快速重发,从而减少由更高层重发导致的延迟。更短的发送时间间隔(TTI)的引入允许整体延迟的进一步显著减少,因此改善终端用户体验到的服务质量,这在以下中被描述:Janne Peisa,Hannes Ekstrom,Hans Hannu,Stefan Parkvall,End-toEnd Performance ofWCDMA Enhanced Uplink,VTC Spring2005,Stockholm,Sweden。
节点B控制调度是E-DCH的技术特征之一,其被预见来允许上行链路资源的更有效使用,以便在上行链路中提供更高的小区吞吐量以及增加覆盖。术语“节点B控制调度”表示在由RNC设置的限制内,节点B控制用户设备(UE)可以使用来用于E-DCH上的上行链路发送的E-DPDCH/DPCCH功率比、上行链路资源的可能性。节点B控制调度基于上行链路和下行链路控制信令以及关于UE关于该信令应当如何动作的一组规则。
在下行链路中,要求所谓的调度授权的资源指示来指示UE它可以使用的最大数量的上行链路资源。当发出调度授权时,节点B可以使用由服务无线电网络控制器(SRNC)提供的以及来自进行调度请求的UE的与服务质量(QoS)相关的信息。
调度授权在下行链路中被信令通知(signal),以便指示UE可以使用来用于上行链路发送的最大值资源。授权只影响E-DCH上的发送的适当传输格式的选择(E-TFC选择),它们不影响遗留(legacy)DCH信道的TFC选择。
存在两种类型的用于节点B控制调度的调度授权:绝对授权和相对授权。
绝对授权提供UE可以使用来用于上行链路发送的UL资源的最大量的绝对限制;它们用于快速改变所分配的UL资源。相对授权在每个TTI被发送。它们用于通过少量调整来适配由绝对授权指示的所分配的UL资源。该相对授权通过一步指示UE增加或减少之前允许的最大UL。
绝对授权仅从E-DCH服务小区被信令通知。相对授权可以从服务小区以及从非服务小区被信令通知。E-DCH服务小区表示积极分配UL资源给由该服务小区控制的UE的实体,而非服务小区只能限制由服务小区设置的所分配的UL资源。每个UE只有一个服务小区。
绝对授权包含试图对其授权的UE(或UE组)的标识(E-RNTI)、UE被允许使用的最大功率比、以及标志,该标志指示绝对授权是只对一个HARQ过程有效还是对所有HARQ过程有效。如已经提到的那样,绝对授权可以对单个UE有效,这在以下被称为专用授权,或者可以对一组(所有)UE有效,这在以下被称为共同授权。可以一次给UE分配多达两个标识(E-RNTI),主要和次要。
如之前已经提到的那样,相对授权可以从服务小区以及从非服务小区发送。
从服务小区被信令通知的相对授权可以指示三个值“上”、“保持”、“下”之一。“上”“下”分别通过一步指示增加/减少之前使用的最大UL资源(最大功率比)。来自非服务小区的相对授权可以信令通知“保持”或“下”命令给UE。如前所述,来自非服务小区的相对授权只能限制由服务小区设置的UE允许的UL资源(负载指示符),而不能增加。
为了允许节点B进行有效调度,这样的调度还考虑在E-DCH上映射的服务的QoS要求,UE通过速率(rate)请求信令给节点B提供信息。
在上行链路中存在两种速率请求信令,所谓的“快乐位(happy bit)”和调度信息(SI),该“快乐位”是E-DPCCH上的速率请求相关的标志,该调度信息在E-DCH上在带内(in-band)被发送。
从***的观点来看,一位速率请求可能由服务小区例如通过使用相对授权,用来在资源分配中进行小的调整。替代地,调度信息可能要用于进行长期调度决定,其会被反映在绝对授权的发送中。以下提供了关于两种速率请求信令方法的细节。
如前所述,调度信息应当给节点B提供关于UE状态的信息以便允许有效调度。该SI被包括在MACe PDU中。将该信息周期性地发送给节点B,以便允许跟踪UE状态。该调度信息包括以下信息字段:
●调度信息中的最高优先级数据的逻辑信道ID
●UE缓冲器占用(按字节):
通知关于在缓冲器中有数据的情况下用于最高优先级逻辑信道的缓冲器状态和总的缓冲器状态的信息。
●功率状态信息:
功率状态指示最大UE发送功率和对应的DPCCH代码功率的比率。通过最高优先级数据源自其的逻辑信道ID标识逻辑信道会使得节点B能够确定QoS要求,例如,对应MAC-d流的功率偏置、该特定信道的逻辑信道优先级或GBR属性。从而这会使得节点B能够确定发送UE缓冲器中的数据所需要的授权,使得更精确的授权分配成为可能。在最高优先级数据缓冲器状态之外,还对节点B有利的是具有一些关于总的缓冲器状态的信息。这会帮助进行更长期的资源分配决定。
为了帮助节点B能够更有效地分配上行链路资源,需要知道每个UE能够支持到什么功率。该信息将以“功率头上空间(headroom)”量度的形式传达,指示UE已经在用于DPCCH的功率之上留下了多少功率。功率状态报告还可以用于TTI重配置的触发,在2ms和10ms TTI之间切换,反之亦然。如前所述,从UE发送调度信息以便允许节点B发送服务授权。在UE没有可用的服务授权并且已经调度了数据要在逻辑信道上发送的情况下,UE应当发送调度信息给节点B以便请求服务授权。在UE已经具有服务授权的情况下,它应当周期性地发送调度信息给节点B以便使节点B知道其最新的数据/功率状态。这使得节点B能够相应地更新服务授权。
如上所述,高兴位表示一位的与速率请求相关的标志,将其在E-DPCCH上发送。“高兴位”指示其对当前服务授权(SG)高兴或不高兴。
如果所有以下条件满足,则UE将指示它“不高兴”:
●UE正发送当前服务授权允许的尽可能多的调度数据;以及
●UE具有可用于以更高数据速率(E-TFCs)发送的功率以及
●总的缓冲器状态在当前授权的情况下会要求更多X TTI(其中X是可配置的)
否则,UE将指示其“高兴”。
对于增强上行链路有两种类型的数据发送,调度和非调度发送。对于调度数据发送,在E-DCH上发送数据之前,UE需要有效的调度授权。通常程序暗示UE通过调度信息或高兴位发送速率请求给服务节点B,并且在接收到该速率请求时,服务节点B将通过调度授权(即,绝对和相对授权)分配上行链路资源给UE。在非调度数据传输的情况下,允许UE在任何时候、以高达所配置的位数来发送E-DCH数据,而不从节点B接收任何调度命令。因此,最小化了信令开销和调度延迟。用于非调度发送的资源由SRNC按照可以包括在MAC-e PDU中的最大位数给出,并且被称为非调度授权。非调度授权按每个MAC-d流定义。映射在非调度MAC-d流上的逻辑信道只可以发送直到为该MAC-d流配置的非调度授权。节点B经由节点B应用部分(NBAP)信令被通知关于非调度授权。存在一组定义非调度和调度数据流的处理的规则,其将在以下详细解释。
UMTS地面无线电访问网络(UTRAN)能够在2ms TTI的情况下,限制非调度MAC-d流以只使用有限数量的HARQ过程。对于非调度授权,节点B总是不得不保留所配置的资源,即最大数量的位。为了限制节点B必须永久保留的资源量,该资源量特别是对于2ms TTI的情况可能相当显著,UTRAN(SRNC)能够禁止非调度MAC-d流的某些HARQ过程。经由RRC信令配置用于非调度MAC-d流的HARQ过程的分配。对应的信令在下面的表1中示出[来自技术规范3GPP TS25.331V6.8.0(2005-12)]。
表1:用于HSUPA的TS25.331中的MAC-d流信息
此外,URTAN可以在2ms TTI的情况下保留用于非调度发送的一些HARQ过程(即,调度数据不能使用这些过程发送,它们被认为被禁止)。
而且,多个非调度MAC-d流可以通过SRNC被并行配置。如果在相同TTI中被多路复用(multiplex),则UE被允许发送非调度发送直到非调度授权的总和。
调度授权将被认为在非调度发送之上。
最后,映射在非调度MAC-d流上的逻辑信道不能使用调度授权发送数据。
如从上面定义的规则可以看到的,来自UTRAN侧的资源分配在调度和非调度授权之间分离。同样在UE内,对逻辑信道的资源分配根据调度和非调度授权完成。逻辑信道将按照它们的优先级被服务,直到非调度授权和调度授权耗尽或达到最大发送功率为止。
与用于承载E-DCH传输信道(数据位)的增强专用物理数据信道(E-DPDCH)并行的,增强专用物理控制信道(E-DPCCH)总是被同时发送。E-DPCCH是用于发送与E-DCH关联的控制信息的物理信道。
关于E-DPCCH的信息字段是:
●重发序列号(RSN)[2位]
●“高兴位”[1位]
●增强传输格式组合标识符(E-TFCI)[7位]
RSN字段提供一些与HARQ相关的信息,如冗余版本和新数据标识符。如前所述,高兴位是一位速率请求标志。E-TFCI字段指示用于E-DPDCH上的当前发送的数据速率(编码格式)。
基于WCDMA无线访问技术的第三代移动***(3G)正在全世界广泛部署。在给出高竞争力的无线电访问技术的情况下,增强或演进(evolve)该技术的第一步需要引入高速下行链路分组访问(HSDPA)和增强的上行链路,也称为高速上行链路分组访问(HSUPA)。
然而,知道用户和运营者要求和期望将继续演进,3GPP已经开始考虑3G的下一主要步骤或演进以确保3G的长期竞争力。3GPP近来发布了研究项目“Evolved UTRA and UTRAN(演进的UTRA和UTRAN)”。该研究将调研实现性能的主要飞跃的方法,以便改进服务提供并减少用户和运营者成本。通常假设将存在朝向因特网协议(IP)的使用的融合,并且所有未来的服务将在IP上开展。因此,演进的焦点在对分组交换(PS)域的增强上。
如已经提到的,演进的主要目标是进一步改进服务提供并减少用户和运营者成本。更具体地,长期演进的一些关键性能和能力目标是:
●与HSDPA和HSUPA相比显著更高的数据速率;展望在下行链路上超过100Mbps和在上行链路上超过50Mbps的目标峰值数据速率
●改进的覆盖;具有广域覆盖的高数据速率
●为了改进较高层协议(例如,TCP)的性能在用户面中显著减少的延迟,以及减少与控制面过程(例如,会话建立)相关的延迟;以及
●更大的***容量;与当前标准相比的三倍容量。
此外,长期演进的另一关键要求是允许到这些技术的平滑迁移。
以下将描述根据长期演进的上行链路(UL)访问方案。对于上行链路发送,需要功率效率高的用户终端发送以最大化覆盖。与具有动态带宽分配的FDMA组合的单载波发送已经被选为演进的UTRA上行链路发送方案。优选单载波发送的主要原因是与多载波信号(OFDMA)相比的较低的峰值对均值功率比(PAPR),以及对应改进的功率放大器效率和假设改进的覆盖(对于给定终端峰值功率的更高的数据速率)。在每个实际间隔期间,节点B给用户分配唯一的时间/频率资源用于发送用户数据,从而确保小区内正交性。上行链路中的正交访问通过消除小区内干扰来保证增加的频谱效率。由于多路复用径传播导致的干扰通过在发送的信号中***循环前缀的帮助,在基站(节点B)处被处理。
用于数据发送的基本物理资源包括在一个时间间隔期间(例如,0.5ms的子帧)的大小为BWgrant的频率资源,将编码的信息位映射在其上。应当注意的是,也称为发送时间间隔(TTI)的子帧是用于用户数据发送的最小时间间隔。然而,可以通过子帧的连接给用户分配在长于一个TTI的时间段上的频率资源BWgrant。
如图3和图4所示,频率资源可以是局部化或分布式频谱。
如从图3可以看到的,局部化单载波特征在于发送的信号具有连续的频谱,其占用总的可用频谱的一部分。发送的信号的不同码元速率(对应于不同的数据速率)暗示局部化的单载波信号的不同带宽。
另一方面,如从图4可以看到的,分布式单载波特征在于发送的信号具有不连续(“梳状”)的频谱,其在***带宽上分布。注意到,尽管分布式单载波信号在***带宽上分布,但是实际上占用的频谱总量与局部化单载波的频谱总量相同。此外,对于较高/较低码元速率,“梳状指形物(comb-finger)”的数量增加/减少,而每个“梳状指形物”的“带宽”保持相同。
首先,图4中的频谱可以给出多载波信号的印象,其中每个梳状指形物对应“子载波”。然而,根据分布式单载波信号的时域信号发生,应当清楚的是正在生成的是具有对应的低峰值与均值功率比的真实的单载波信号。分布式单载波信号与多载波信号(如OFDM)之间的关键差别在于,在前者的情形中,每个“子载波”或“梳状指形物”不携带单个调制码元。替代地,每个“梳状指形物”携带关于全部调制码元的信息。这产生了导致低PAPR特性的不同梳状指形物之间的依赖性。在导致需要均衡化的“梳状指形物”间是相同的依赖性,除非信道在整个发送带宽上是非频率选择性的(frequency-non-selective)。与此相反,对于OFDM,不需要均衡化,只要在子载波带宽上信道是非频率选择性的即可。
分布式发送能够提供比局部化发送更大的频率分集,而局部化发送更容易允许信道依赖的调度。注意到,在许多情况下,调度决定可以决定将整个带宽给单个UE,以实现高数据速率。
上行链路方案应当允许调度的(节点受控的)访问和基于竞争的访问。在调度的访问的情况下,UE被动态分配某个频率资源某个时间(即,时间/频率资源)用于上行链路数据发送。
然而,一些时间/频率资源可以被分配用于基于竞争的访问。在这些时间/频率资源内,UE可以发送而不用首先被调度。
对于调度的访问,节点B调度器给用户分配唯一的时间/频率资源用于上行链路数据发送。更具体地,该调度器确定哪个(些)UE被允许发送,哪个物理信道资源(频率)可以被使用,各资源可以被使用多久(子帧的数量),以及哪种传输格式(调制编码方案(MCS)+传输块大小)要由用于发送的移动终端使用。
分配信息经由调度授权被信令通知给UE,被在下行链路控制信道上发送。为了简单的原因,以下该信道被称为LTE_HS_SCCH。调度授权消息至少包含关于UE被允许使用哪部分频带、应当使用局部化还是分布式频谱、授权的有效时段以及最大数据速率的信息。最短有效时段是一个子帧。依赖于选择的方案,另外的信息还可以被包括在该授权消息中。
上行链路数据发送只被允许通过调度授权使用分配给UE的时间-频率资源。如果UE不具有有效授权,则不允许它发送任何上行链路数据。不同于HSUPA,其中每个UE总是被分配专用信道,只有一个由多个用户共享的上行链路数据信道(UL SCH)用于数据发送。此外,只有一种操作模式用于LTE中的上行链路数据访问,上述调度访问,即不同于其中调度和自发发送都是可能的HSUPA。
为了请求资源,UE发送资源请求消息给节点B。该资源请求消息可以例如包含关于要发送的数据量、UE的功率状态和一些与服务质量(QoS)相关的信息的信息。将被称为调度信息的该信息允许节点B进行适当的资源分配。
与上述调度访问相比,使用基于竞争的访问发送资源请求。然而,如果UE已经具有有效授权,例如,如果数据发送正在进行,则可以使用授权的资源来发送资源请求更新,例如,作为MAC报头或MAC控制PDU的部分。基于竞争的访问可以被看作是正常调度访问的特殊情况,其中节点B分配物理资源给一个用户。在基于竞争的访问的情况下,物理资源(子载波)被分配/共享给多个UE用于上行链路发送。也称为随机访问信道的基于竞争的信道的分配例如在广播信道上被信令通知,使得小区内的所有用户可以访问该区域。
图5图示基于竞争的访问的示例性分配。随机访问信道的带宽依赖于同时访问的用户的估计数量,并且依赖于在该信道上发送的消息的大小。在该图中,将随机访问信道以TDM方式分配,在整个频带上,X个子帧之一被保留用于基于竞争的访问。然而,还可以只分配总带宽带的一部分用于分布式频谱中的随机访问,以便从频率分集中进一步受益。
因为该访问没有被调度,所以存在这样的可能性:多个UE同时访问随机访问信道,导致阻塞。可以使用UE特定的扰码(scrambling)和处理增益以便分离各种发送。在UE没有分配的有效授权或初始访问(从空闲进行到连接模式)的情况下,基于竞争的访问应当只用于请求资源。
信道依赖的调度应当也被LTE中的上行链路调度方案支持。然而,因为从非调度的UE没有上行链路发送,所以相同情形并不直接了当。
在通过信道依赖的调度算法分配资源之前,节点B需要知道用户上行链路信道状态。因此,考虑UE在数据发送前发送先导位(pilot bit)以支持信道依赖的调度,该先导位在接收机侧是已知的。节点B可以考虑先导位的测量的C/I用于资源分配。
节点B受控的调度访问基于上行链路和下行链路控制信令以及关于控制信令的特定UE行为。
在下行链路中,资源分配消息从节点B发送给UE,指示分配给该用户的物理资源(时间/频率资源)。如上所述,也称为调度授权的该分配消息包含关于该资源分配被寻址到的用户的标识、保留的物理资源(时间/频率资源)的信息,一些关于最大数据速率、调制和编码方案的信息,以及还可能包含一些与HARQ相关的信息(冗余版本)。
在上行链路中,当用于上行链路发送的数据在缓冲器中可用时,UE发送调度请求给节点B。该调度请求消息包含关于UE状态(例如,缓冲器状态)的信息、QoS相关的信息、功率头上空间信息。这从而允许节点B在还考虑要被发送的数据的QoS要求的情况下,进行适当的资源分配。
与实际上行链路数据发送并行,UE信令通知与数据相关的控制信令,提供关于类似于ReI6(HSUPA)中的E-DPCCH信令的当前数据发送的信息。该控制信令包含关于所选择的传输格式的信息(TFCI),其用于在节点B解码数据发送,以及一些与HARQ相关的信息,例如,冗余版本、HARQ过程ID和NDI。确切的信息显然依赖于采用的HARQ协议。例如在同步HARQ协议中,不需要明确信令通知HARQ过程ID。
应当注意,仍然还没有确定用于上行链路的确切的调度过程,例如信令消息的顺序和与对应调度的具体格式相关的控制消息。
为了确保上行链路中的正交性,所有UE发送必须在节点B处、在循环前缀内时间对齐。这由节点B在接收的信号上进行测量以及基于定时精度、发送定时调整命令给UE来实现。将定时调整命令使用下行链路SCCH发送作为控制信息。注意,没有活跃发送的UE可以是不同步的,其需要在初始随机访问中被考虑。该定时控制信息命令UE提前或缩回相应发送定时。用于定时控制命令的两种替代现在被考虑:
●二进制定时控制命令暗示发送定时的向前/向后以某个时段yμs[y要确定]发送的某个步长xμs[x要确定]。
●多步定时控制命令按照需求在下行链路上发送。
只要UE执行上行链路发送,接收的信号就可以由节点B使用来估计上行链路接收定时,因此作为定时控制命令的源。当没有数据可用于上行链路时,UE可以以某个时段执行常规上行链路发送(上行链路同步信号),以继续允许上行链路接收定时估计,因此保持上行链路时间对齐。以此方式,UE可以立即重启上行链路正交数据发送而不需要定时重新对齐阶段。
如果UE在长时间内没有上行链路数据要发送,则不必执行上行链路发送。在该情况下,上行链路时间对齐可能丢失,并且然后在数据发送的重启之前必须进行明确的定时重新对齐阶段以恢复上行链路时间对齐。
然而,上述调度和控制方案涉及若干问题和缺点,其将在以下概括。如上所述,执行涉及E-DCH的控制信令的E-DPCCH总是被同时发送给E-DPDCH。它包含关于当前发送的传输格式的信息(E-TFCI),其由7位表示。因为数据信道的解码(E-DPDCH)要求在相关控制信道(E-DPCCH)上发送的信息,所以控制信息需要被正确接收。因此,为了保证可靠的发送,控制信道需要被以足够功率发送。因为UE在大多数情况下在上行链路中是功率有限的,所以存在减少控制信令量的通常追求。
在HSUPA的情况下,调度授权指示最大功率比,UE被允许用于调度数据的发送。然而,实际使用的发送格式(例如,数据速率)可能显著不同于调度的最大值,这是因为E-DCH也与总是最高优先级的非调度DCH业务竞争。此外,如上所述,在HSUPA中还存在非调度数据。因此,在E-TFC选择期间选择的E-DCH发送的传输格式依赖于调度授权、其它UL业务(DCH、HS-DPCCH)和UE的最后功率状态。
这从而使得不可避免的是,UE必须信令通知由7位表示的当前数据发送的使用的传输格式(E-TFCI)的绝对值。
如上所述,对于LTE中的上行链路方案,UE也被要求信令通知上行链路数据发送的使用的传输格式,以便允许在节点B处的数据分组的正确解码。
发明内容
本发明的目标是提出减少上行链路控制信令的开销的调度方案。另一目标是提出一种调度方案,其能够克服上述问题的至少一个。
该目标通过独立权利要求的主题内容解决了。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题内容。
根据本发明的实施例,提供了用于在移动通信***内的上行链路上发送数据的方法,其中移动终端从网络实体接收授权用于发送数据的资源的资源分配消息,所述资源分配消息指示调度的传输格式。所述移动终端可以确定所述调度的传输格式和要被用于在授权的上行链路资源上发送数据的发送传输格式之间的差别,并且可以将所述数据与相对传输格式指示符一起发送到所述网络实体,该相对传输格式指示符指示所述调度的传输格式和用于在上行链路上的所述数据发送的发送传输格式之间的所述差别。
根据本发明的另一个实施例,所述移动终端执行用于选择要用于上行链路上的数据发送的传输格式的传输格式组合选择步骤。
在这种情况下,所述相对传输格式指示符可以被发送作为传输格式组合指示符。
在本发明的有利实施例中,与所述调度传输格式相比,要被用于在授权的上行链路资源上发送数据的所述发送传输格式被减少,并且其中相对传输格式指示符被限制为指示与调度传输格式或传输格式的减少相同的值。
根据本发明的有利变形,所述移动通信***可以利用包括在调度的共享信道和基于竞争的信道上的发送的上行链路方案,并且在经由调度的共享信道接收授权用于发送数据的资源的所述资源分配消息之前,所述移动终端可以经由基于竞争的信道发送资源请求到负责资源分配的网络实体。
在另外的实施例中,单载波FDMA方案被用来在上行链路上发送数据。
此外,用于发送数据的资源基于发送时间间隔被授权。
根据本发明另外的实施例,资源请求包括指示由移动终端用于发送用户数据所需要的上行链路资源的资源信息。
本发明另一实施例涉及用于在移动通信***内的上行链路上发送数据的方法,其中移动终端从网络实体接收授权用于发送数据的资源的资源分配消息,所述资源分配消息指示调度的传输格式,并且响应该资源分配消息,使用所述调度的传输格式作为发送传输格式发送所述数据到所述网络实体,而不发送指示所述发送传输格式的控制数据到所述网络实体。
在该实施例的变形中,如果所述移动终端没有调度传输格式要求的足够的发送功率,则所述移动终端使用调度传输格式适配用于上行链路上的数据发送的发送功率。
具体地,与所述调度传输格式要求的发送功率相比,所述移动终端可以利用减少的发送功率发送数据。
根据本发明另外的实施例,所述移动通信***可以利用包括在调度的共享信道和基于竞争的信道上的发送的上行链路方案,并且在经由调度的共享信道接收授权用于发送数据的资源的所述资源分配消息之前,所述移动终端经由基于竞争的信道发送资源请求到负责资源分配的网络实体。
在另外的实施例中,单载波FDMA方案被用来在上行链路上发送数据。
根据本发明另外的实施例,用于发送数据的资源基于发送时间间隔被授权。
在该实施例的另一变形中,资源请求包括指示由移动终端请求用于发送用户数据的上行链路资源的资源信息。
本发明还涉及用于在移动通信***内的上行链路上接收数据的方法。负责移动通信***的资源分配的网络实体发送授权用于发送数据的资源的资源分配消息给移动终端,所述资源分配消息指示调度的传输格式,并且该实体将相对传输格式指示符与所述发送数据一起接收,该相对传输格式指示符指示所述调度的传输格式和用于在上行链路上发送所述数据的发送传输格式之间的差别。
根据本发明另外的实施例,所述网络实体基于从所述移动终端接收的调度信息分配所述调度的传输格式。
在该实施例的另外的变形中,所述相对传输格式指示符被接收作为传输格式组合指示符。
根据本发明另外的实施例,与所述调度传输格式相比,要用于在授权的上行链路上资源发送数据的所述发送传输格式被减少,并且其中相对传输格式指示符被限制为指示与调度传输格式或传输格式的减少相同的值。
在本发明的另一实施例中,所述移动通信***利用包括在调度的共享信道和基于竞争的信道上的发送的上行链路方案,并且在经由调度的共享信道接收授权用于发送数据的资源的所述资源分配消息之前,所述移动终端经由基于竞争的信道发送资源请求到负责资源分配的网络实体。
根据本发明另外的实施例,单载波FDMA方案被用来在上行链路上发送数据。
可选地,用于发送数据的资源可以基于发送时间间隔被授权。
在本发明的另外的实施例中,资源请求包括指示由移动终端请求用于发送用户数据的上行链路资源的资源信息。
本发明还涉及用于在移动通信***内的上行链路上接收数据的方法,其中负责移动通信***的资源分配的网络实体发送授权用于发送数据的资源的资源分配消息给移动终端,所述资源分配消息指示调度的传输格式,该实体接收从所述移动终端发送的数据并且利用所述调度的传输格式解码所述数据,而不接收指示所述发送传输格式的控制数据。
根据该实施例的变形,与所述调度的传输格式要求的发送功率相比,所述网络实体可以利用减少的发送功率接收所述数据。
在另外的实施例中,如果所述移动终端没有调度传输格式要求的足够的发送功率,则适配重发协议(即,HARQ协议)以补偿发送功率减少。
根据本发明的另外实施例,所述移动通信***利用包括调度的共享信道和基于竞争的信道的发送的上行链路方案,并且在经由调度的共享信道接收授权用于发送数据的资源的所述资源分配消息之前,所述移动终端经由基于竞争的信道从所述移动终端接收资源请求。
在本发明的另外的实施例中,单载波FDMA方案被用来在上行链路上发送数据。
此外,用于发送数据的资源可以基于发送时间间隔被授权。
根据本发明的另外的实施例,接收的资源请求包括指示由移动终端请求用于发送用户数据的上行链路资源的资源信息。
本发明的另一实施例涉及用于在移动通信***中使用的移动终端,所述移动终端包括:接收机,用于从网络实体接收授权用于发送数据的资源的资源分配消息,所述资源分配消息指示调度的传输格式;确定装置,用于确定所述调度的传输格式和要用于在上行链路上的数据发送的发送传输格式之间的差别;以及发送机,用于将所述数据与相对传输格式指示符一起发送到所述网络实体,该相对传输格式指示符指示所述调度的传输格式和用于在上行链路上的所述数据的发送的发送传输格式之间的所述差别。
根据本发明另外的实施例,所述移动终端可以包括配置来根据在此概括的各种实施例之一、实现用于在移动通信***内的上行链路上发送数据的方法的步骤的装置。
本发明的另一实施例涉及用于在移动通信***中使用的移动终端,所述移动终端包括:接收机,用于从网络实体接收授权用于发送数据的资源的资源分配消息,所述资源分配消息指示调度的传输格式;发送机,用于响应该资源分配消息,使用所述调度的发送格式作为发送传输格式发送所述数据到所述网络实体,而不发送指示所述发送传输格式的控制数据到所述网络实体。
根据该变形的另外的实施例,所述移动终端可以包括配置来根据在此概括的各种实施例之一、实现用于在移动通信***内的上行链路上发送数据的方法的步骤的装置。
本发明还涉及用于在移动通信***中使用的负责资源分配的网络实体。所述负责资源分配的网络实体包括:发送机,用于发送授权用于发送数据的资源的资源分配消息给移动终端,所述资源分配消息指示调度的传输格式;接收机,用于将相对传输格式指示符与所述发送数据一起接收,该相对传输格式指示符指示所述调度的传输格式和用于在上行链路上的所述数据的发送的发送传输格式之间的差别。
在另外的实施例中,所述网络实体可以包括配置来根据在此概括的各种实施例之一、实现用于给在移动通信***内的上行链路上发送数据的移动终端分配资源的方法的步骤的装置。
本发明还涉及用于在移动通信***中使用的负责资源分配的网络实体的另外实施例。所述负责资源分配的网络实体包括:发送机,用于发送授权用于发送数据的资源的资源分配消息给移动终端,所述资源分配消息指示调度的传输格式;以及接收机,用于接收从所述移动终端发送的数据,并且利用所述调度的传输格式解码所述数据,而不接收指示所述发送传输格式的控制数据。
在该变形的另外的实施例中,所述网络实体可以包括配置来根据在此概括的各种实施例之一、实现用于给在移动通信***内的上行链路上发送数据的移动终端分配资源的方法的步骤的装置。
根据另一实施例,提供了存储指令的计算机可读介质,当所述指令由移动终端的处理器执行时,使得所述移动终端:从网络实体接收授权用于发送数据的资源的资源分配消息,所述资源分配消息指示调度的传输格式;确定所述调度的传输格式和要用于在上行链路上的数据发送的发送传输格式之间的差别;以及将所述数据与相对传输格式指示符一起发送到所述网络实体,该相对传输格式指示符指示所述调度的传输格式和用于在上行链路上的所述数据的发送的发送传输格式之间的所述差别。
在另外的实施例中,所述计算机可读介质还存储指令,所述指令由移动终端的处理器执行时,使得所述移动终端执行根据在此概括的各种实施例之一、实现用于在移动通信***内的上行链路上发送数据的方法。
根据另一实施例,提供了存储指令的计算机可读介质,所述指令由移动终端的处理器执行时,使得所述移动终端:从网络实体接收授权用于发送数据的资源的资源分配消息,所述资源分配消息指示调度的传输格式;响应该资源分配消息,使用所述调度传输格式作为发送传输格式发送所述数据到所述网络实体,而不发送指示所述发送传输格式的控制数据到所述网络实体。
在该变型的另外的实施例中,所述计算机可读介质还存储指令,当所述指令由移动终端的处理器执行时,使得所述移动终端执行根据在此概括的各种实施例之一、用于在移动通信***内的上行链路上发送数据的方法。
本发明还涉及提供存储指令的计算机可读介质,当所述指令由负责资源分配的网络实体的处理器执行时,使得所述负责资源分配的网络实体:发送授权用于发送数据的资源的资源分配消息给移动通信终端,所述资源分配消息指示调度的传输格式;将相对传输格式指示符与所述发送数据一起接收,该相对传输格式指示符指示所述调度的传输格式和用于在上行链路上的所述数据的发送的发送传输格式之间的差别。
在另外的实施例中,所述计算机可读介质还存储指令,所述指令由负责资源分配的网络实体的处理器执行时,使得所述负责资源分配的网络实体执行根据在此概括的各种实施例之一的方法的步骤。
根据另外的实施例,提供了存储指令的计算机可读介质,当所述指令由负责资源分配的网络实体的处理器执行时,使得所述负责资源分配的网络实体:发送授权用于发送数据的资源的资源分配消息给移动终端,所述资源分配消息指示调度的传输格式;以及,接收从所述移动终端发送的数据,并且利用所述调度的传输格式解码所述数据,而不接收指示所述发送传输格式的控制数据。
在该变型的另外的实施例中,所述计算机可读介质还存储指令,当所述指令由负责资源分配的网络实体的处理器执行时,使得所述负责资源分配的网络实体执行根据在此概括的各种实施例之一的方法的步骤。
根据本发明的又一实施例,提供了一种用于在包括基站和移动终端的移动通信***内的上行链路上发送数据的方法,该方法包括由移动终端执行的以下步骤:从所述基站接收授权用于发送数据的上行链路资源的资源分配消息,所述资源分配消息包含调度的传输格式的指示,响应该资源分配消息,使用所述传输格式发送所述数据到所述基站。其特征在于执行所述发送步骤而不发送指示所述传输格式的控制信息到所述基站;以及如果根据传输格式所要求的发送功率超过移动终端进行发送可以使用的最大功率,则所述移动终端使用相较于根据所述传输格式的发送功率减小的发送功率来发送数据。
根据本发明的又一实施例,提供了一种用于在移动通信***中使用的移动终端,所述移动终端包括:接收机,用于从基站接收授权用于发送数据的上行链路资源的资源分配消息,所述资源分配消息包含调度的传输格式的指示,发送机,用于响应该资源分配消息,使用所述传输格式发送所述数据到所述基站。其特征在于发送机进行发送,而不发送指示所述传输格式的控制信息到所述基站,以及如果根据传输格式所要求的发送功率超过移动终端进行发送可以使用的最大功率,则所述移动终端使用相较于根据所述传输格式的发送功率减小的发送功率来发送数据。
附图说明
参照附图,以下更详细地描述本发明。附图中相似或相应的细节以相同的参照标号来标记。
图1显示其中可以利用本发明的示例性网络架构;
图2显示其中可以利用本发明的另一示例性网络架构;
图3显示单载波FDMA方案中的上行链路带宽的示例性局部化分配;
图4显示单载波FDMA方案中的上行链路带宽的示例性分布式分配;
图5是基于竞争的访问的资源分配的示意图;
图6显示根据本发明第一实施例的资源分配和上行链路数据发送过程的示例性实施例;以及
图7显示根据本发明另一实施例的资源分配和上行链路数据发送过程的示例性实施例。
具体实施方式
本发明提出了一种方法,其通过考虑用于LTE UL的正交无线电访问方案的特性,并且使用传输格式信息的不同信令,实现了上行链路(UL)控制信令开销的显著减少。本发明的主要构思是使用相对于演进的UTRA上行链路发送方案的调度传输格式的传输格式指示符的不同信令,来代替例如ReI6中所做的信令通知绝对传输格式。
如已经提到的,存在最小化上行链路发送的控制信令开销的通常追求。对此的动力在于用于控制信令的发送功率方面的显著消耗,以便确保可靠的发送。此外,UL控制信令偷取资源,否则该资源可以用于数据的发送。最后,控制信令量的任何减少将有利于覆盖,特别是在为演进的UTRA考虑的短的子帧/TTI持续时间(0.5ms)。
具有动态带宽分配的组合了FDMA的单载波发送,也称为SC-FDMA,已经被选为演进的UTRA上行链路发送方案。正交上行链路无线电访问中的有效调度要求节点B在具有用于发送的数据的UE之间快速分配资源,例如频率/时间码元,从而符合对应数据的QoS要求。
与ReI6HSUPA相反,节点B调度每一个UL数据发送;对于演进的UTRA上行链路发送方案,不存在未预测的非调度数据业务,如预见的DCH信道。将每一个数据流在受节点B控制的上行链路共享信道(UL-SCH)上发送。UE给节点B提供关于其状态(例如,缓冲器状态、QoS信息和功率状态)的信息。该调度信息需要非常详细,以便使得节点B能够进行适当的资源分配和传输格式选择。期望的是,与其中只使用18位的ReI6HSUPA相比,提供给节点B的调度信息的大小大得多。
此外,演进的UTRA上行链路方案支持依赖信道的调度是另一特征,其精确了解用于授权的节点B中的UE状态。从该观察得到的是,TFC选择中选择的用于上行链路数据发送的使用的传输格式将不会与调度授权中指示的传输格式有太多不同。由于例如由降低信道质量引起的功率问题,UE可能不是总是能够利用调度的传输格式来发送。应当记住的是,在报告调度信息的时间点、和UE根据基于调度信息确定的调度授权实际发送数据的时间点之间存在延迟。但是通常UE由于功率限制而不能利用调度的传输格式发送的情况应当相当不易发生。
本发明通过引入传输格式指示符的不同信令来利用上面进行的观察。相对传输格式组合指示符(TFCI)被用来指示与授权的传输格式的差别。在下面的表2中图示了所提出的控制信令的示例。应当注意的是,表示TFCI的位数也可以与在该示例中使用的2位不同。
表2:相对传输格式指示符的示例
传输格式组合指示符(TFCI) |
含义 |
00 |
TFCgrant |
01 |
TFCgrant-1 |
10 |
TFCgrant-2 |
11 |
TFCgrant-3 |
在表2中,TFCI表示同时发送到UL数据发送的传输格式信息,例如,UL控制信令。TFCgrant表示授权的传输格式。在该示例中,2位表示TFCI。重要的是注意到,不允许UE以比调度授权中指示的更高的传输格式来发送。
通过引入所提出的方法,与ReI6相比,在给出的示例中控制信令开销可以大大减少,例如70%。节省的资源可以用于数据发送,从而增加吞吐量。
作为提出的使用不同的TFCI信令的方法的替代,UE可以总是被迫使确切使用在调度授权中指示的传输格式。该实施例可以导致对关于使用的传输格式的多余信令信息的需求,并且可以确保节点B准确知道即将到来的发送的传输格式。
此外,也称为TFC选择的UE中的传输格式的选择利用这种方式将是非常简化的。基本上,UE可以只简单采用指示的传输格式,并且用等待发送的数据填充它。在UE缓冲器中的数据量不足以填满具有调度的传输格式的分配的上行链路资源的情况下,应当使用填充(padding)来填满授权的资源。在ReI6中,TFC选择是UE必须执行的最复杂的过程之一。
然而,仍然存在这样的情形,其中UE由于功率问题而不能发送要求的传输格式。通常,每一个传输格式被分配某个发送功率以便满足块误差率要求。在UE没有传输格式的发送所要求的足够的功率的情况下,UE行为必须被定义。
UE应当总是使用如调度授权中指示的用于上行链路发送的传输格式。在UE没有调度的传输格式所要求的足够的发送功率的情况下,数据发送应当以减少的功率来完成。在这种情况下,HARQ协议将补偿由于功率减少而导致的减少的可靠性。
在一个实施例中,本发明用于其中单载波FDMA用在用于上行链路发送的空中(air)接口上的移动通信***中。在该示例性实施例中,用于数据发送的基本物理资源包括在一个发送时间间隔期间(例如,子帧)的大小为BWgrant的频率资源,(可选地编码的)用户数据位映射在其上。应当注意的是,也称为发送时间间隔(TTI)的子帧是用于用户数据发送的最小时间间隔。然而,可以通过子帧的连接给用户分配长于一个TTI的时间段上的频率资源BWgrant。关于这点,图3和图4图示了给单载波FDMA***中的移动终端的上行链路资源的示例性分配。
根据本发明的调度的共享信道是例如由多个用户共享的共享传输信道或共享传输信道映射到其的对应的物理信道。
在涉及演进的UTRA上行链路的示例性实施例中,只存在共享上行链路传输信道(UL-SCH)和随机访问信道(RACH)。本实施例中调度的共享信道上的发送意味着用户被分配特定的频率/时间资源用于上行链路数据的发送。该分配通过调度器完成,该调度器在其控制下的各用户之间调度/分配可用于调度的访问的带宽。根据本实施例的基于竞争的信道表示作为传输信道的随机访问信道(RACH)或对应的物理信道。基于竞争的信道上的发送意味着用户可以在基于竞争的资源上的发送数据而不被调度。
在更详细讨论本发明的不同实施例之前,以下将简单描述其中可以采用本发明的示例性网络架构。应当注意的是,两种网络架构仅仅旨在给出其中可以使用本发明的网络的示例,而不旨在将本发明限制为只在这些网络中使用。
在图1中描述了其中可以以其不同实施例实现本发明的一个示例性移动通信网络。该网络包括不同的网络实体,其功能上被分组为核心网络(CN)101、无线电访问网络(RAN)102和用户设备(UE)103或移动终端。RAN102负责处理包括无线电资源的调度的所有无线电有关的功能等。CN101可以负责路由呼叫和数据连接到外部网络。各网络元件的互连由开放接口定义,该开放接口例如用Iu和Uu表示。移动通信***是典型地模块化的,因此可以具有若干相同类型的网络实体。
在图1所示的示例性网络中,无线电访问网络可以包括一个或多个负责资源分配的网络实体。假设图1示出了3G网络的高级架构,则负责资源分配的网络实体通常被称为无线电网络控制器(RNC),该无线电网络控制器调度附接到RNC的节点B的小区内的空中接口资源。可替代地,其它实现也可以预见利用其它RAN实体(如基站(各节点B))来调度/分配空中接口资源。
图2中示出了另一示例性网络架构。根据图2所示的示例性实施例的移动通信***是“两节点架构”,其包括访问和核心网关(ACGW)和节点B。与图1所示的网络架构比较,ACGW将处理CN功能,即路由呼叫和数据连接到外部网络,并且还实现RAN功能。因此,ACGW可以被当作组合由现今3G网络中的GGSN和SGSN执行的功能,并且RAN用作例如无线电资源控制(RRC)、报头压缩、加密(ciphering)/完整性保护和外部ARQ。节点B可处理例如分段/连接、资源的调度和分配、多路复用(multiplexing)和物理层功能之类的功能。
从现今3G网络已知的控制面(CP)和用户面(UP)可以在ACGW中终止,这将允许支持无缝网络控制的移动性而不需要节点B之间的接口。3GPP和非3GPP集成都可以经由ACGW的接口被处理到外部分组数据网络(例如,因特网)。
如上所述,在图2的示例性网络架构中,假设各小区资源的所有权在每个节点B中被处理。在ACGW外具有小区资源所有权使得可以支持(CP/UP流的)ACGW的池(pooling),允许将一个节点B连接到不同终端的若干ACGW(因此避免单个点的故障)。
尽管没有直接在图1中示出,但是对于ACGW属于不同池的情形也可以支持ACGW间的接口。
接着,将更详细描述本发明的不同实施例。要注意到,在图6和图7中,例如基站(节点B)被假设为移动通信***中负责资源分配的网络实体。移动通信***中负责资源分配的网络实体中用于计划和分配资源给移动终端的功能也被称为调度器。
图6图示根据本发明一个示例性实施例的资源分配和上行链路数据发送过程。
在第一步中,移动终端(UE)发送601资源请求给基站(节点B),以便请求用于数据的发送的上行链路资源的分配。例如,当用户数据到达移动终端的发送缓冲器时,移动终端将典型地发送该消息。在图6中,假设移动终端还没有被分配任何资源,使得没有调度的资源已经被分配给移动台。将该资源请求消息在基于竞争的信道上发送。例如但不限于,资源请求是第1层或第2层消息。
在基站处接收到资源请求时,基站发出602和发送603资源分配消息给移动终端。根据本发明,资源分配消息指示授权的调度的传输格式。
响应于该信息,UE确定604调度的传输格式和其意图用于在授权的上行链路资源上发送数据的传输格式之间的差别。UE将用于上行链路数据发送的传输格式,通过传输格式组合选择(TFC)过程的结果确定。通常,UE必须为每个初始发送执行TFC选择。与发送的数据一起(606),根据本发明,UE发送605相对传输格式指示符给节点B,该指示符指示调度的传输格式和用于数据发送606的实际传输格式之间的差别。
上面参照图6描述的示例性资源分配过程可以具有若干优点。具体地,提出的方法通过考虑用于演进的UTRA上行链路方案的正交无线电访问方案的特性,并且使用传输格式信息的不同信令,实现了UL控制信令开销的显著减少。尽管本发明特别适于正交单载波无线电访问方案中的上行链路发送,但是其不限于该特定实施例。
接着,将参照图7描述资源分配过程的另一示例性实施例。移动终端首先发送701资源请求给基站。如已经参照图6描述的那样,在基站接收到资源请求时,基站发出702和发送703资源分配消息给移动终端。根据本发明,资源分配消息指示授权的调度的传输格式。
与图6所示的实施例相反,UE直接使用调度传输格式用于数据发送705到节点B。通过确切使用调度授权中指示的传输格式,不再存在对关于使用的传输格式的信令信息的需要。
本发明的另一实施例涉及使用硬件和软件的上述各种实施例的实现。意识到本发明上面的各种实施例可以使用计算设备(处理器)实现或执行。计算设备或处理器可以是例如通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备等。本发明的各种实施例还可以由这些设备的组合来执行或实现。
此外,本发明的各种实施例还可以通过软件模块实现,该软件模块由处理器或直接在硬件中执行。同样,软件模块和硬件实现的组合是可能的。软件模块可以存储在任何种类的计算机可读存储介质上,例如,RAM、EPROM、EEPROM、闪存、寄存器、硬盘、CD-ROM、DVD等。