CN1419789A - 无线通信***中的资源分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在无线通信***中分配资源的方法，特别是移动无线电话***，根据本发明，可提供资源用于多路接入并且在时隙和其信号形状方面该资源不同。在数据传输的间歇期间，对于专门预留的专用信道进行另外的数据传输。根据本发明，将还没有作为专用数据信道分配的资源分配给上行链路方向的其它数据源。

Description

无线通信***中的资源分配方法
本发明涉及在无线通信***中的资源分配方法，特别涉及移动无线***，并且如此组建的无线通信***，其中由信道建立无线接口的资源，所述信道以多路接入被分配给与多个与用户台连接的网络，并且在时隙方面和给定的频带宽度的范围内的信号形状不同，在数据传输间歇期间进行另外的数据传输。
通过经无线接口沿二个方向发送数据，无线通信***可以在移动或者固定用户台与网络的基站之间建立通信联系。对于未受干扰的从用户台到其基站(上行链路)以及反方向(下行链路)的双向连接采用频率双工方法(频分双工FDD)和时间双工方法(时分双工TDD)。为了区分各用户相互之间的多个同时连接采用多路接入方法。如果由不同时隙分离无线接口上的相同载波频率的多个用户，那么采用时间多路复用方法(时分多址TDMA)。并且，除了时间多路复用之外，可以在无线接口上采用其它方法以分离用户，例如代码多路复用(码分多址CDMA)，在这种情况下，为了利用不同的正交代码序列在公共可用带宽上以编码增益进行明确分配和明显分离将各信号展开。
在未来的通用移动电信***UMTS中，准备采用基于频分的代码多路复用的混合多路复用方法(宽带码分多址W-CDMA)和时分代码多路复用(时分-码分多址TD-CDMA)。在采用后一种方法的情况下，涉及FDMA、TDMA和CDMA多路接入分量的结合，其特征在于自由度频率、时隙和代码，在TDD模式下，在公共频带中既可以沿上行方向和也可以沿下行方向进行传输。TD-CDMA方法的一个特例是时分同步码分多址方法(TD-SCDMA)，该方法如同TD-CDMA方法，是本发明可以采用的例子，而非是对本发明的一般限制。该TD-SCDMA方法与纯粹的TD-SCDMA方法不同，其中通过在在上行链路中对接收信号进行高精度同步，来改善接收信号的检测特性。
在下一代的移动通信***中，非实时传输的比重将会大大增加。这种非实时数据传输例如是典型的互联网业务，如WWW(万维网)，FTP(文件传输协议)，电子邮件或者SMS(短信息服务)。它们都是基于打包方式传输数据，同样，将时间轴进行划分，然而不是显然地以固定时隙而是以被寻址的的可变长度的数据包。在该无线接口上可以传送这些数据包以及在其应用层的所收到信令中以最有效的通过短的适合各数据包大小的资源证明实现，因为出现在各数据包之间一般长度的传输间歇。在非实时数据的情况下，较长时间的延迟，例如从400毫秒至几秒，以及通过例如不可用性和与之相关的数据包传输延迟不是关键的。
与之相反，实时数据传输，例如语音和视频传输，通常通过每次连接的长的独占的资源分配来实现，尽管在这种情况下，但是也出现非常短的传输间歇，例如由于在谈话间歇采用VAD(声音行为检测器)切断发送器，或者出现数据速率的波动。分配这些资源的原因在于有限的延迟请求，例如40毫秒，这些请求由通常的资源分配方法在短传输间歇之后不能总是得到满足。
需要一种刚好填充实时连接于另外传输数据的传输间歇的充分利用宝贵资源的有效方法。这对于TD-CDMA***或与之可比***特别适用。
在采用TD-CDMA方法的情况下，对每个载频沿时间轴使用同一基础设施结构，如已经投入使用很久的GSM(移动通信全球***)。但是，根据带宽的大小可以对每个时隙安插16个可能扩展码中的最多8个，由这些扩展码，每一个扩展码定义一个物理信道。资源应当被理解为这一进一步的传输能力，该能力对连接是必需的，并且在UMTS中，一般用三重频率、时隙和代码表征。为了进行在UMTS中的语音传输，例如仅仅需要一个物理信道、以及一个时隙和频带内的一个扩展码。与之相反，对128千位/秒的数据业务，需要8个物理信道、一个带有8个扩展码的时隙。该资源也可以是在多个时隙上分配的，例如，对于64千位/秒的数据业务，需要4个物理信道，在一个时隙上分配二个扩展码，在另一个时隙上分配二个扩展码。将多个单一资源集合成一个更大的传输资源被称为信道合并(Channel-pooling)。每一个时隙可以分配给上行链路或下行链路。
有条件地，利用时隙的存在，使得实时连接的统计特性不允许半程超时的持续干扰情况。由最大允许符号间干扰和多路接入干扰得出每一时隙的同时连接数目，其中的每一个都有一个例如625微秒的持续时间，因此，导致一个在大多数时间没有被最佳充分利用的***。
除了受到干扰(软阻塞)限制之外，移动通信***也会受该固定分配资源数目的限制。这适合于电路切换应用中的用户。网络将如实时业务的数据速率峰值的传输所需一样多的专用信道(DCH)独占地分配给每一个连接。如果实时应用一直充分利用所提供的带宽，那么该固定资源的分配是优化的。但是在不连续发送数据的应用情况下，其数据速率会很快到达所需的最大数据速率，如语音传输，其活动量为50％至60％，很快达到该***容量，因而产生所谓的硬阻塞。
为了充分利用有限的***资源，已经公知一种方法，该方法在于：在一个信道上的不同数据连接的统计多路复用。将在实时连接的间歇期间变成空闲的信道分配给另一个用户，并且一旦该信道的所有者又被活性，该资源或者属于其信道池的单一资源被首先归还给其实际所有者。在这种情况下，将该不同连接的有待传输的数据流划分成固定长度的短数据块(脉冲串)和被编码，并根据其到达顺序经资源临时交织。根据其数据速率该连接获得不同的传输能力。但是该***对多路接入方案的时间特性和可靠性提出了非常高的要求。如果该***不能立即释放资源，因为例如资源请求还没有到达或者因为分配通知受到干扰，那么在数据传输期间出现冲突或者实时应用的的数据丢失。
为了将该冲突或者应用数据的丢失降低到最低限度，因此必须在该多路接入方案中留有许多冗余或者大的安全系数。这意味着，例如在TD-CDMA***中，尽管每一时隙同时有例如16个代码可供使用，但是同时只能提供这些代码中的8个。如果需要提供多个代码，那么在时间中的语音连接也是如此，如果所有传输可靠地同时处于活性状态，将导致无法接受的干扰提高。但是在大多数时间里，语音间歇并非使用所有8个代码。由此并通过该在“最坏情况下”的最大数目，对专用信道所用代码提供未使用资源。该这里所述软容量的限制及其后果使得在另外的CDMA***也会被观察到。
本发明的任务在于，提出一种方法，按照该方法，在没有对TD-CDMA***或者一个可比无线通信***最优充分利用的时间，通过经专用信道的数据传输，能够以可承受的信令花费和尽可能降低相互干扰传输传输其它应用的附加数据，由此可以最优充分利用无线接口的传输能力。
该任务由权利要求1的特征完成。针对该任务的装置由权利要求2说明。据此，在文章开头部分简要描述的无线通信***中，以如下方式经专用信道进行另外的数据传输，即沿上行方向分配网络资源，所述资源是还没有作为专用信道分配给数据源。这些另外的数据传输最好是非实时数据传输，但是原则上也可以是实时数据传输。
对此，使用专用信道的数据源在数据传输过程中的每一次传输间歇之后向网络资源管理器(Radio Resource Management)发送一个资源请求(Request)，据此，该管理器把独占预留的资源分配给所述数据源。
根据另一个实施方案，在数据传输过程中的每一次传输间歇之后，一个使用专用信道的数据源向网络资源管理器指明传输间歇结束并立即再次访问分配给它的专用信道。
通过以下方式减小信令的复杂性，即：不是将未使用的资源，使用非激活的专用信道的数据源，而是将由于软容量的限制没有作为专用数据信道使用的资源分配给另外的准备发送的网络数据源。因此，这些已经作为专用信道分配的资源仍然独占地分配给该数据源。由此，开始确保在该数据源重新被激活时，该资源与其它数据源不发生冲突。对此，至少可以分配同时处于未激活状态的附加资源给现存的使用专用信道的数据源。所需附加资源的数目只受不相同代码最大数目的限制。例如，很可能在使用平均活动性为60％的专用信道的数据源的情况下，只有在60％**3＝21.6％的时间内，所有这些数据源同时处于激活状态。因此在同时最大8个代码的软容量限制的情况下，在78.4％的时间内，非实时数据经选自直到另外5个没有使用的代码(总共16个可用代码)被传输。
以有利的方式，经此传输误差在接入方案的资源中不会导致硬冲突以及可能的数据丢失，而是至多引起短时干扰峰。由此又可以显著降低该接入方案对功率负荷的要求。
该基于使用非激活专用信道的数据源附加地将所分配的资源纳入一个共用的资源，例如所谓的上行链路共享信道USCH。
将该USCH上的资源分配给另外的准备发送的数据源，其中对USCH的分配最好借助一个状态指针，即所谓的上行链路状态标志USF，经一个信令通道，例如所谓的上行链路控制信道UCCH，进行实施。
在另外的训练中，在每一个传输周期向物理信道USCH(PUSCH)-资源发送USF的分配，该分配在下一个传输周期内是有效的。对此，通过适当的信令将必要的PUSCH资源的寻址通知给附加的准备发送的数据源。一旦UCCH中的准备发送的数据源已经接收到其与一个或者多个PUSCH相关的USF，在下一个传输周期可以允许该数据源在同一PUSCH资源上发送。
可以预见另外的布置，在每一个传输周期在UCCH中被分配的PUSCH资源的数目，由网络按照专用信道中数据源的活动性和/或按照无线小区中的干扰水平确定。
在一个有利的布置中，使用专用信道的数据源可以将使用专用信道进行数据传输过程中的传输间歇开始作为带内信令传送给网络。
反之，在一个有利的布置中，使用专用信道的数据源可以将使用专用信道进行数据传输过程中的传输间歇结束在一个分离的信令信道上，如快速上行链接接入信道FUACH上发送信令给网络。
根据另一个实施方案，由网络附加地或者专门地借助于无限小区内的干扰测量来检测专用信道中的数据传输的传输间歇的开始和结束。在这种情况下，在另一个布置中，将一个(第一)干扰水平确定为无线小区的阈值，低于该阈值，将专用信道中的数据传输的间歇作为信令发送，由网络将这些专用信道分配给其它的数据传输。
还将一个(第二)低于第一干扰水平的干扰水平确定为无线小区的阈值，在超过一定的时间低于该阈值的情况下，该网络将(P)USCH资源分配给其他的数据传输，而不发送关于专用信道中数据传输的传输间歇的信令。
可以预见另一种构型，在USCH中，优选地，将专用信道中的应用未使用的资源进行分配，并且在该资源被用尽后，将其分配给当前专用信道上的未激活应用。
以下参照附图用实施例对本发明作进一步的详细说明。
这些附图为：
图1是无线通信***，特别是移动无线***的方框图，
图2大致示出了无线通信网络的用户站与基站之间的无线接口，
图3大致示出了经在一个TDMA帧内多个时隙观察的根据本发明沿上行方向被分配的传输资源，和
图4大致示出了经多TDMA帧观察的在一个时隙内的根据本发明的被分配资源。
图1中以移动无线网络为例所示的无线通信***包括相互连网的移动交换设备MSC/SGSN，这些设备同时建立至如PSTN、ISDN、IP网络的固定网络的入口。这些设备至少分别与装置RNC连接，装置RNC分别建立至少一个基站节点Bi的入口并负责无线技术资源的分配。
每一个基站节点BI可以经无线接口建立从和至多个用户站UE的连接，其中举例示出。通过每一个基站节点至少构建一个无线小区Z，该小区与其它无线小区联合构成一个蜂窝移动无线***的无线小区的逻辑组。
对各频率选择、时间选择、和扩展码选择的物理信道是由若干逻辑信道定义的，这些逻辑信道反映了这些物理信道。它们是通过各自具体的参数组标识的。经逻辑使用信道(业务信道TCH)将使用信息如语音、日期发送给线路交换的和包取向的应用。经逻辑信令发送信道(控制信道CCH)传输信令信息。此外，该信令信道用于位同步和TDMA帧同步和用于可能的包取向的数据传输，如短信息服务(SMS、CBS)。
对时间关键的数据传输(实时RT数据传输)，如语音，以公知的非延迟传输方式设置专门分配的(专用的)逻辑信道使用信道CCH。图1中，无线小区Z的用户站UE沿上行方向向基站节点Bi发送实时数据。在这种情况下，用户站UE可以被表征为实时源。此时，一个逻辑使用信道DCH包括一个或者多个物理的单个资源，被解释为最大值的严重波动的数据速率。在该逻辑使用信道DCH中，不是通过非时间临界的数据传输或者另外数据源的时间临界的数据传输延迟对该时间临界的数据传输进行延迟。
利用合适的实时源UE将实时数据传输中的间歇开始与结束向基站BI发送信令。
例如通过分配的逻辑信道DCH中的带内信令通告间歇开始。
对此，在数据块(脉冲串，其中按照用于更高传输安全性的处理的有待传输的信息被分配，在源侧向数据块的信令部分S(见图2)内输入专门的信令信息，而在接收侧从信令部分中读出信令信息。
按照本发明的另一个实施方案，如图1的符号所示，借助针对用户的专用信令通道快速上行链接信道FUACH生成间歇结束的信令。
附加地或者独有地借助对无线小区Z内的干扰水平测量基站节点Bi可以确定间歇的开始和间歇的结束。
上述的实施方案大致也适用于NRT数据源UE。
对于其它的数据传输，优选地NRT数据传输，也可能是数据源UE的实时数据传输根据本发明有利的实施方案也可以使用资源，这些资源还没有在专用的使用信道上被分配给其它大数据源。这些资源构成了根据本发明的逻辑使用信道上行链接共用信道USCH。在本发明的一个构型中经另外的信令信道实现了分配与物理USCH资源PUSCH的连接，该另外的信息令信道是借助上行链接状态标志USF的上行链接控制信道。标志以共知方式载有区分语音和数据传输的数据块中的信令信息。它们将进一步用于包取向的数据业务中的控制信息的传输。
在UCCH中的每一个传输周期，该周期通常相应于实时连接的脉冲编码时间，即20毫秒，发送PUSCH资源和USF之间的分配，上述分配对下一个传输周期是有效的。对此，按照图1，PUSCH资源的必要寻址通过适当的手段辨认出数据源UE3、UE4。例如这些在标准中进行了明确说明或者由基站节点BI持续“广播”。在另一个构型中，对PUSCH储备的寻址也可以在USCH模式的过渡时通知数据源UE3、UE4。一旦例如UCCH中的NRT数据源UE3发现其与一个或多个PUSCH资源相关的USF，该数据源得知其允许在下一个传输周期内在该PUSCH资源内以及只能在PUSCH资源内发送。如果其USF不能收到，则不允许其发送。
每一个传输周期USF在UCCH中被分配的PUSCH资源的数目由基站节点B确定。该数目一方面取决于专用信道上的数据源的活性，另一方面取绝于基站节点B1所测的无线小区Z1内的干扰水平。这就是说，如果无线小区Z1内的干扰水平太高，基站节点B必须假设，例如一些在专用信道上发送带外信令的数据源相关地没有收到“传输间歇结束”，该数据源UE又开始发送并由此又将PUSCH置于可使用状态。
图2示例性地示出了TDD传输方法的无线接口的帧结构。据此，可供使用的例如是20MHz的共用带宽被分为4个带宽为5MHz的子频带B1...B4。适当分配若干或者全部子带宽Bi给每一个无线小区。这就是混合四路接入方法TD-CDMA的FDMA分量。在每一个子频带Bi内按照TDMA分量开始以恒定长度，例如10毫秒，的TDMA帧T帧分划分时间轴量，这些又以例如TS1-TS16同样时间长度，例如625微妙进一步划分为16个时隙并按递增顺序编号。在每一个TDMA帧中重复进行编号。对数据传输的时间内可以将一个和同样的时隙号TS1-TS16以10毫秒的TDMA帧距周期地分配给用户站。还可以根据一定的方案周期地交替时隙TS(时隙跳跃)。每一个无线小区分配有多个时隙TS。时隙TS的一部分用于从基站至用户站向下段DL以及用于向上段UL。在此之间，有一个切换点SP，该切换点的目的可以是为了多种多样的非对称划分传输源可变管理。通过信道合并可以动态地各自分配一个或者多个单一资源给通信连接，以实现不同数据速率的连接或者并行地促进在一个连接上的多个业务。在时隙TS内传输数据块(脉冲串)，这些数据块在正常脉冲串的情况下对使用信道包括数据部分D、信令部分S、以及用于信道估计的训练序列。
按照CDMA分量，在一个时隙TS中传输多个连接的信息，这是通过利用用户代码序列单独连接地将每一个时隙再次扩展。对有待传输数据D的各数据符号的扩展，其中在接收侧输入已知的训练序列T，使得，在符号持续时间Tsym内Q个数据芯片被传输给持续时间为T的D芯片。在这种情况下，该Q个芯片构成单独连接用户代码。每一个时隙(全时隙)提供16个扩展码C1至C16供使用。
子频带B、时隙TS、和扩展码C的组合定义了作为传输使用信息和信令信息的最小单元的单一资源。
图3 示例性地示出在时隙上分配资源和TDMA帧内地代码。为此，选出一个TDMA帧n+1。在总共16个时隙中的第10个时隙之后，下行段DL与上行段UL之间的切换点SP应当被采纳。基于CDMA分量8至16个单一资源(代码)可以同时占用每一个时隙。
下面将仅讨论上行段UL上使用信道的管理。
图1的实时数据源UE以语音的形式向其基站节点Bi发送实时数据。此外，应当由基站节点Bi给其专门地分配TDMA帧结构的时隙11中的代码作为资源。在逻辑使用信道DCH上实现传输。该资源在越过语音间歇一直预留给实时数据源UE1。同样另一个数据源UE从基站节点B获得DCH上被分配的用于传输的传输资源，例如在时隙13中，代码1至4和在时隙14中代码1、3、5和8。显然涉及128Kbit/s数据业务的NRT数据传输。另外数据源UE的资源重要之处在于可提供的代码以及在UE实时应用的传输间歇期间不获取在时隙11中专门分配给实时数据源UE的代码4。如果资源管理在NRT传输过程中，将另外的代码和/或时隙分配给另外的数据源UE，同样如此。
显然，另外的数据源也可以是实时数据源并具有一个或者二个代码，根据连接质量而定，在一个时隙上输出。
此外，例如根据图1，一个NRT数据源UE3请求一个基站节点B1的连接。根据本发明的另一个实施方案，将USCH上的PUSCH资源分配给该连接。举例如下，将时隙13和15中的“未使用”代码15和16分配给该连接，由此可以实现64Kbit/s的数据业务。此外，可以极为有效地排除与例如实时数据源UE1和NRT数据源UE的冲突。按照现有技术的方法，例如NRT数据源UE3得到实时数据源UE4的发送间歇的时间被分配的时隙11上的代码1至代码4，这是不可靠的情况。
图4大致举例示出了关于多个TDMA帧n、n+1、...n+3的时隙TS13中的资源分配给数据源UE1、UE2、UE3、UE4。
如图所示，沿上行链路共用信道USCH中的可用资源的数目直接取决于作为专用信道DCH的每一TDMA帧的激活资源，或者一组TDMA帧的数目，例如分别2个或者4个TDMA帧。例如每一时隙TS13的使用资源的最大允许数目为8。另外所示的情况，使用专用信道DCH的数据源UE1、UE2等待，直到该按照上行链路共用信道资源的数目不再被使用。因此，8个资源从来不会同时被使用。如果使用专用信道DCH的UE1、UE2不等待，那么或许可以在分配期间同时使用8个资源。
例如，可以出现从TDMA帧n+2向TDMA帧n+3的过渡，只要数据源UE2已经在TDMA帧n+2发送，而不是等到TDMA帧n+3。
由此，上行链接共用信道接收所有没有作为专用信道使用的资源。由专用信道(DCH)上的传输间歇得出真正用于USCH传输使用资源的数目。

Claims (21)

1.用于无线通信***中资源分配的方法，其中通过物理信道构建无线接口的资源，所述信道以多路接入被提供给多个从和至用户站(UE)连接，且所述信道在时隙方面及其在给定频带中的信号形状各不相同，以及被预留了专用信道(DCH)在数据传输的间歇期间实施另外的数据传输，
其特征在于，
将还没有作为专用信道(DCH)分配给数据源的网络资源分配给上行链路方向(UL)的其它数据源。
2.根据权利要求1的方法，
其特征在于，
使用专用信道(DCH)的数据源在数据传输过程中的每一次传输间歇之后，向网络资源管理器发送资源请求，由该管理器按照其重新分配独占预留的资源。
3.根据权利要求1或者2的方法，
其特征在于，
使用专用信道(DCH)的数据源在数据传输过程中的每一次传输间歇之后，向网络资源管理器指明传输间歇结束，并立即再次访问分配给它的专用信道(DCH)。
4.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
数据源向负责网络资源管理的管理器发送其数据传输过程的传输间歇开始和结束的信号，该管理器由此确定闲置的资源并将其分配给非专用信道上的一个或者多个数据源。
5.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
将共用资源(USCH)上的资源或可比的有用信道分配给其它没有使用专用信道的数据源。
6.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
经信令信道(UCCH)将其它数据源分配给网络共用资源。
7.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
借助在该信令信道(UCCH)中的带内信令实现将其它数据源分配给网络共用资源(USCH)。
8.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
针对每一个传输周期发送物理共用资源(PUSCH)的分配和状态指针(USF)，它们对下一个传输周期是有效的。
9.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
由网络根据专用信道(DCH)上的数据源活动和/或无线小区中的干扰水平来确定物理共用资源(PUSCH)的数目，在每一传输周期，在信令信道(UCCH)中为这些物理共用资源分配状态指针(USF)。
10.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
由数据源将数据传输的传输间歇的开始作为带内信令通知给网络。
11.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
在第二信令信道(FUACH)上由数据源将数据传输的数据间歇结束发送给网络。
12.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
由网络通过在无线小区进行干扰测量来确定专用信道(DCH)上数据传输的传输间歇的开始和结束。
13.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
确定与各自无线小区内干扰相关的第一阈值，低于该阈值将专用信道(DCH)上的数据传输的间歇以信令方式发送出来，该间歇由网络分配给其它数据传输。
14.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
确定低于第一阈值的第二阈值，在低于该阈值的情况下，该网络给另外的数据传输分配另外的物理共用资源(PUSCH)，而不必存在一个关于使用专用信道(DCH)的数据传输的传输间歇开始信令。
15.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
未被专用信道(DCH)的应用使用的资源上附加地分配给至少一个共用资源(USCH)。
16.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
在共用资源(USCH)中，优先分配未被专用信道(DCH)上的应用所用的资源，并且在该资源用尽后，在分配专用信道(DCH)上的当前非活动的应用的资源。
17.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
资源包括一个或多个时隙(Ts)上的一个或多个代码(C)。
18.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
将没有在专用信道(DCH)中使用的资源包括于共用资源中(USCH)，并且将这些资源经信令信道(UCCH))分配给没有使用专用信道的数据源。
19.根据上一权利要求的方法，
其特征在于，
另外的数据源是非实时数据源，将还没有作为专用信道使用的资源分配给这些数据源。
20.无线通信***，其中通过物理信道构建无线接口资源，所述信道以多路接入被提供给多个从和至用户站(UE)连接，并且所述信道在时隙方面及其在给定频带中的信号形状方面各不相同，以及在被预留的专用信道(DCH)的数据传输的间歇期间，实施另外的数据传输，
其特征在于，
将还没有作为专用信道(DCH)分配给数据源的网络资源分配给上行链路方向(UL)的其它数据源。
21.根据权利要求20的无线通信***，该***作为一个移动无线***构建。
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