無線發射/接收單元及無線發射/接收單元中的方法與流程
2023-10-25 21:22:17 4
無線發射/接收單元及無線發射/接收單元中的方法本申請是申請號為200780031049.1、申請日為2007年8月20日、名稱為「LTE中用於可變數據速率服務的動態資源分配、調度和信號發送」的中國發明專利申請的分案申請。技術領域本發明涉及無線通信系統。更確切地，本發明涉及一種在長期演進（LTE）系統中用於可變數據速率服務的動態資源分配、調度和信號發送的方法和設備。
背景技術：
無線通信系統為本領域技術人員所熟知。對通信標準進行開發以為無線系統提供全球連接並且實現例如在吞吐率、延遲和覆蓋方面的性能目標。一個廣泛應用的被稱作通用移動電信系統（UMTS）的現行標準作為第三代（3G）無線電系統的一部分而開發，並且由第三代合作夥伴計劃（3GPP）維護。圖1描述了根據當前3GPP規範的典型的UMTS系統架構。UMTS網絡架構包括經由Iu接口與UMTS地面無線接入網（UTRAN）互連的核心網絡（CN）。UTRAN配置為通過在3GPP標準中被稱為用戶設備（UE）的無線發射/接收單元（WTRU）經由Uu無線電接口為用戶提供無線電信服務。例如，在UMTS標準中定義的常用空中接口為寬帶碼分多址（W-CDMA）。UTRAN具有一個或多個無線電網絡控制器（RNC）以及基站，所述無線電網絡控制器（RNC）及基站被3GPP稱為節點B，並且共同提供用於與UE進行無線通信的地理範圍。一個或多個節點B經由Iub接口連接到每個RNC。UTRAN內的RNC經由Iur接口進行通信。3GPP系統的Uu無線電接口使用傳輸信道（TrCH）來傳輸包含用戶數據以及在UE和節點B之間進行信號發送的較高層分組。在3GPP通信中，TrCH數據通過一個或多個物理信道傳送，所述信道通過互斥物理無線電資源定義，或者在共享信道的情況下通過共享物理無線電資源定義。為了提高數據傳輸的可靠性，執行自動重複請求（ARQ）或混合ARQ（HARQ）。HARQ和ARQ採用一種機制以肯定應答（ACK）或否定應答（NACK）的形式向原始發送端發送反饋，所述反饋分別指示發射機對數據分組的成功或不成功的接收，從而發射機可以重發失敗的分組。HARQ還使用諸如turbo碼之類的糾錯碼來增加可靠性。演進型通用陸地無線電接入（E-UTRA）和通用地面無線接入網長期演進（LTE）是由3GPP領導的當前成果的一部分，在UMTS系統中針對實現高數據速率、低延遲、分組優化系統容量和覆蓋範圍。在這點上，LTE設計為較現有的3GPP無線電接口和無線電網絡架構有重大變化，需要演進型節點B（eNB），所述演進型節點B（eNB）是配置為用於LTE的基站（節點B）。例如，建議LTE使用分別用作下行鏈路和上行鏈路傳輸的空中接口技術的正交頻分多址（OFDMA）和頻分多址（FDMA）來代替當前在UMTS中使用的碼分多址（CDMA）信道接入。LTE被設計為使用具有一個被分配給每個數據流的HARQ進程的HARQ，並且被設計為包括用於多輸入多輸出（MIMO）的物理層支持。LTE系統對於語音和數據業務兩者還設計為完全分組交換。這在LTE系統的設計中導致了IP語音（VoIP）服務支持的難題，該服務在當前的UMTS系統中不被支持。VoIP應用提供連續的語音數據業務，因此數據速率由於間斷的語音活動而隨時間變化。如下所述，如VoIP之類的可變數據速率應用對物理資源分配提出了具體挑戰。LTE中的eNB負責從UE到eNB的上行鏈路（UL）通信以及從eNB到UE的下行鏈路（DL）通信中的物理無線電資源分配。LTE系統中的無線電資源分配涉及在用於特定數據流的UL或DL中的頻率-時間（FT）資源的分配。確切地說，根據當前的LTE提議，FT資源根據一個或多個時隙中的，通常被稱為無線電組塊的頻率子載波或子信道組塊來分配。典型地選擇指派給數據流的物理資源量，例如無線電組塊的數量，以支持應用所需的數據速率或諸如優先權之類可能的其它服務質量（QoS）要求。建議在LTE中用於E-UTRA空中接口上的DL和UL通信的物理資源分配可以在被稱為非持久性分配的預定時間持續期內生效，或者在被稱為持久性分配的不確定時間持續期內生效。因為通過eNB發射的分配消息可能以分配的計劃接收UE以及當前分配給分配所指定資源的任何UE為目標，所以eNB可以對分配消息進行組播，從而控制信道架構允許UE對以其它UE為目標的控制信道消息進行解碼。對於諸如超文本傳輸協議（HTTP）網絡瀏覽器業務之類的需要零星資源的應用，如果物理資源按需分配，則它們被最好地利用。在這種情況下，資源通過層1（L1）控制信道明確地分配並通過信號告知，其中，L1包括物理（PHY）層。對於諸如VoIP之類需要定期或連續資源分配的應用，使用持久性分配可以避免被分配的物理資源的定期或連續的信號發送。根據持久性分配，只要沒有進行明確的解除分配，無線電資源分配就一直有效。持久調度的目的是降低L1和層2（L2）的控制信道開銷，尤其對於VoIP業務，其中，L2包括媒介接入控制（MAC）層。使用例如持久性標誌或消息ID來區分通過eNB發射的分配消息中的兩種分配類型，可以支持通過L1控制信道的持久性和非持久性分配。圖2和3說明了LTE中的頻率-時間資源的持久性分配的實例，其中，每個物理層子幀都包括四個時間交錯以支持被否定應答的數據的HARQ重發。每個交錯都用於特定較高層數據流的傳輸，從而後續子幀中的相同交錯用於發射失敗的分組的重發。在每個交錯中分配固定的頻率-時間（FT）資源組以作為控制信道用於控制業務，所述頻率-時間（FT）資源組可以包括L1公共控制信道（CCCH）和同步信道。圖2示出了持久性分配和解除分配的實例。在子幀1中，包括一個或多個無線電組塊的第一頻率-時間資源組（FT1）經由控制信道被分配給UE1。假定向UE1的數據傳輸在i-1子幀之後完成，那麼eNB在子幀i中向UE1和UE2發送控制消息以對來自UE1的資源FT1解除分配並且將其分配到UE2。控制信道可以在子幀1和i之間的中間子幀中被用於其它FT資源的分配。圖3示出了持久性分配及擴展的實例，其中，eNB在子幀i中向UE1分配附加物理資源FT2以支持用於UE1的較高數據速率。許多諸如語音服務之類的實時服務（RTS）的特徵是可變數據速率。在語音服務的情況下，會話的特點在於語音周期繼之以靜默周期，由此需要不斷交替變化數據速率。例如，用於語音服務的典型的自適應多速率（AMR）信道支持從4.75Kbps到12.2Kbps的8個編碼速率，而典型的自適應多速率寬帶（AMR-WB）信道支持從6.6Kbps到23.85Kbps的9個編碼速率。沒有設計用於持久性資源調度的當前技術以允許數據速率變化。在傳統的持久性分配的情況下，分配物理資源以支持用於數據流的最大數據速率或物理信道所支持的一些足夠大的固定數據速率。因此，物理資源被浪費，因為資源分配無法適應例如由間斷語音活動產生的所需數據速率的改變。為了支持可變數據速率，必須發送信號將UL和DL業務兩者的變化數據速率告知eNB。在LTE系統中，eNB可以容易地監控在eNB始發的DL數據速率的變化並且做出有效的DL資源分配。然而，當前的UMTS系統和對LTE系統的建議沒有為eNB提供監控在UE處始發的UL業務的數據速率變化的方式，從而eNB可以以動態並有效的方式來分配合適的UL物理資源量。另外，當前對LTE系統的提議不支持用於VoIP服務的高級配置操作。發明人已經認識到，在LTE系統中需要支持動態資源分配與持久性資源分配以及有效調度和控制信號發送的結合，以支持諸如VoIP之類的具有變化數據速率的RTS應用。因此，發明人開發了一種用於在LTE系統中解決這些問題的方法和設備。
技術實現要素：
提供一種用於無線電資源分配、可變數據速率和實時服務（RTS）應用的調度和信號發送的方法和設備，其中，本發明優選地在長期演進（LTE）和高速分組接入（HSPA）系統中使用。在第一優選實施例中，包括無線電接入承載（RAB）、邏輯信道或數據流ID以及HARQ進程ID的高級信息只在RTS數據流的配置階段期間傳送。在無線鏈路控制（RLC）層分配用於RTS數據流的序列號，從而在較高層處理接收機處的分組的重新排序。根據第二優選實施例，通過使用層1、層2或層3信令只報告相對於RTS服務的當前數據速率的數據速率的變化，將用於上行鏈路（UL）RTS業務的可變數據速率報告給演進型節點B（eNB）。在第三優選實施例中，eNB響應於數據速率變化的上行鏈路信號發送而對用於RTS數據流的無線電組塊進行動態分配，從而如果數據速率降低，則對當前被分配的無線電組塊的子集進行解除分配或將其重新分配給其它服務或UE，並且如果數據速率提高，則將附加無線電組塊分配給RTS數據流。通過只對無線電組塊分配中的變化進行信號發送，eNB將新的物理資源分配發送到UE。在第四優選實施例中，eNB和UE兩者都對於不同的RTS數據速率和信道條件而存儲映射無線電資源需求的表格，從而當將RTS數據流數據速率變化進行發送時，UE使用該表格來進行動態資源分配。從以下優選實施方式的描述中可以更詳細地理解本發明，所述實施方式以實施例的方式給出，並可結合附圖理解。附圖說明圖1是傳統UMTS網絡的系統架構框圖。圖2是示出了時間-頻率域中的持久性分配的分配和解除分配的實例的框圖。圖3示出了時間-頻率域中的持久性分配的分配和擴展的實例的框圖。圖4是根據本發明第一實施例的用於實時服務（RTS）的高級配置的方法的流程圖。圖5是根據本發明第二實施例的用於對用於上行鏈路業務的可變數據速率進行信號發送的方法的流程圖。圖6是根據本發明第三實施例的方法的流程圖，該方法用於在演進型節點B（eNB）處為具有可變數據速率的RTS進行無線電資源的動態分配和信號發送。圖7是根據本發明第四實施例的方法的流程圖，該方法用於在用戶設備（UE）處為具有可變數據速率的RTS進行無線電資源的動態分配和信號發送。具體實施方式在下文中，無線發射/接收單元（WTRU）包括但不局限於用戶設備（UE）、移動站、固定或移動用戶單元、傳呼機、或其它任何類型的能在無線環境中工作的接口設備。在下文中，基站包括但不局限於節點B、演進型節點B（eNB）、站點控制器、接入點或其它任何類型的在無線環境中的接口設備。基站是WTRU的一種。儘管第三代合作夥伴計劃（3GPP）長期演進（LTE）在以下說明中通過實施例的方式使用，然而本發明適用於包括但不局限於高速分組接入（HSPA）和HSPA演進（HSPA+）系統的無線通信系統。另外，諸如IP語音（VoIP）之類的實時服務（RTS）通過實施例的方式用以對本發明進行說明。然而，本發明的意圖是支持任何間歇傳送或可變數據應用，並且還可以用以適配用於重發的資源分配。在下文中，無線電接入承載（RAB）或邏輯信道可以與數據流可互換地使用。根據第一優選實施例，在傳輸數據流之前，將包括數據流標識符（ID），或相當於無線電接入承載（RAB）或邏輯信道標識符，以及混合自動重複請求（HARQ）進程標識符的用於RTS數據流的高級信息在配置階段期間從eNB傳送至受者UE的較高層。優選地將HARQ進程指派給整個數據流。因此，優選地，數據流ID和HARQ進程ID只在數據流開始時傳送一次，而不是以每一分組的基礎傳送。例如，參考圖2，在子幀1中發送用於用戶設備UE1的數據流ID和HARQ進程ID，連同頻率-時間（FT）資源FT1到UE1的分配。類似地，在子幀i中發送用於另一個用戶設備UE2的數據流ID和HARQ進程ID，連同在通過UE1對FT1的使用完成之後的頻率-時間（FT）資源FT1到UE2的分配。另外，優選地在較高無線鏈路控制（RLC）層分配分組序列號，從而序列號不在諸如物理（PHY）和媒介接入控制（MAC）層之類的較低層使用。因此，在RLC層或其上，例如通過諸如無線電資源控制（RRC）之類的層3（L3）協議處理被接收的分組的重新排序。圖4是根據本發明第一實施例的用於RTS的高級配置的方法400的流程圖。在步驟405中，在數據流分組的傳輸之前，例如連同圖2的子幀1中的FT1對UE1的分配，eNB將數據流ID（或相當於RAB或邏輯信道ID）和HARQ進程ID作為用於RTS數據流的配置消息的一部分發送。在步驟410中，eNB在較高層的數據流分組中不包括數據流ID和進程ID欄位，但是分組序列號包括於RLC控制報頭中，例如對於通過i-1在子幀2中傳送的用於已結束的圖2的UE1通信的分組。在較高層信號發送中有了總的節約，因為較高層接收了例如用於與子幀1中的UE1有關的通信的數據流ID和HARQ進程ID，所述數據流ID和HARQ進程ID接著可用於處理用於UE1通信的數據分組，所述數據分組通過i-1在子幀2中接收，而無需重複ID信息的信號發送。通過消除在較低層中的序列號信號發送，實現了信號發送中的進一步的節約。在方法400的執行中，發射機配置為用於在配置消息中傳送數據流和HARQ進程ID並且在RLC控制報頭中傳送分組序列號。根據本發明的第二實施例，UE優選地在上行鏈路（UL）通信中將信息發送到涉及可變數據速率的eNB。優選地通過報告相對於當前數據速率的數據速率變化來完成這一處理。最初分配一定量的物理資源給RTS數據流以支持使用例如持久性分配的當前數據速率。當UE檢測到新數據速率時，該UE優選地將當前數據速率和新數據速率之差發送到eNB。通過只對數據速率中的差別進行信號發送來將所使用的開銷比特的數量最小化。舉例來說，當在VoIP服務中使用及至9個編解碼器速率時，需要4個報告比特來報告實際的數據速率。如果更多的編解碼器速率可用，則使用更多的報告比特。當只報告數據速率變化時，報告比特的數量從4減少到3，因為從最低速率到最高速率的最大數據速率變化僅僅為8。優選地，使用最少的報告比特數量來報告用於特定RTS服務的數據速率中的可能變化。可以使用層1（L1）、層2（L2）或層3（L3）信令來對UL上的RTS數據流的數據速率變化進行發送，其中，L1包括物理（PHY）層，層2包括媒介接入控制（MAC）和無線鏈路控制（RLC）層，而層3包括無線電資源控制（RRC）層。另外，可以在較高層中發送數據速率變化。UL業務的數據速率變化的L1信號發送優選地使用L1控制信號發送來完成，從而可變數據速率報告比特可以與包括混合自動重複請求（HARQ）、肯定應答（ACK）、否定應答（NAK）和信道質量指示符（CQI）的其它ULL1信號進行多路復用。另外，可以使用UL窄信道。優選地通過UE使用UL窄信道，所述UE需要以加速方式將速率變化向eNB報告，從而eNB更快地向RTS指派新的UL資源。另一種選擇，可以使用同步隨機接入信道（RACH）發送數據速率變化指示，其中，所述RACH具有小接入延遲的益處。優選地，通過把速率變化報告比特包括在UL上的預定傳輸分組的報頭中以完成在L2處的UL業務的數據速率變化的信號發送。另外，如果捎帶應答分組的計時在合理的延遲之內，則可以採用任何ULL2分組來對速率變化指示進行捎帶應答。另外，速率變化指示可以經由MAC控制分組數據單元（PDU）發送，其中，所述MAC控制PDU可以僅僅包括數據速率變化指示或者也可以包括其它的用於其它控制目的信息。另一種選擇，速率變化指示可以包括於從UE到eNB的定期RLC狀態報告中。使用L3信號發送，可以通過將速率變化指示包括在RRC信號發送中而發送數據速率變化。當eNB檢測到通過UE報告的數據速率變化時，eNB相應地將指派給所述UE的RTS的物理資源進行動態再分配。例如，如果數據速率降低，則eNB可以將最初在持久性分配期間指派給UE的一部分資源重新分配給其它UE。在數據速率增加的情況下，eNB可以將額外資源指派給UE。優選地，eNB的動態分配不考慮持久性分配的初始資源分配。所述eNB可以規定一個持續時間，在此期間內，當將動態資源分配發送到UE時，動態分配不考慮原始分配。如果沒有規定持續時間，則可以假定只使用了一次動態分配。不考慮持久性資源分配而做出eNB的動態分配不僅適用於可變數據速率服務，而且還可用於對用於重發的資源進行重新分配。圖5是根據本發明第二實施例的用於對用於ULRTS業務的可變數據速率進行信號發送的方法500的流程圖。在步驟505中，通過使用最小的比特數對相對於當前數據速率的數據速率變化進行報告，UE將用於ULRTS業務的可變數據速率發送到eNB。如上所述，所述報告可以使用L1、L2或L3信號發送來完成。在步驟510中，eNB根據所報告的數據速率變化來調整指派給UE以用於RTS的物理資源量。與圖2和3的現有技術相對比，在子幀1中做出的對UE1的FT資源分配在子幀i之前無需保持固定，但是可以在子幀i之前在子幀中的每個步驟510中動態改變。在執行方法500的過程中，收發信機元件可以配置為用於傳送反映數據速率變化的信號，並且資源分配元件可以配置為用於分配物理資源。根據本發明的第三實施例，對指派給RTS數據流的DL和UL無線電資源進行動態分配以有效地使用指派給可變數據速率服務的物理資源。典型的，RTS所需的無線電資源的最大量最初通過持久性分配進行指派，以支持用於RTS的最大數據速率。為了說明性的目的，假定最初通過持久調度來分配具有N個無線電組塊的無線電組塊集。當需要較低數據速率時，優選地，eNB只將N個無線電組塊的子集分配給RTS數據流。在較高數據速率下，eNB對一個較大的無線電組塊集進行分配，如果要求，可以對除開原始的具有N個無線電組塊的無線電組塊集之外的新的無線電組塊進行分配。如果支持子帶分配，其中，根據小部分的無線電組塊對無線電資源進行分配，則動態資源分配優選地適於子帶的粒度。優選地，只將由動態資源分配產生的無線電資源分配變化通過eNB發送到目標UE以降低信號發送開銷。在一個實施例中，只對分配給RTS的無線電資源組塊進行索引號，從而可以根據索引號以升序或降序對無線電組塊進行安排。因此，eNB只對用於動態分配的無線電組塊的數量進行發送，從而UE以索引號的順序來使用所報告的無線電組塊數量，所述索引號從索引號最低或最高的無線電組塊開始。舉例來說，在持久調度期間，將索引號為2、3、5和8的無線電組塊分配給UE（即N=4）以用於RTS數據流。響應於數據速率降低，eNB將只有3個無線電組塊被動態分配對UE進行報告。基於來自eNB的報告並且從最低索引號開始，UE知道了新的資源分配是無線電組塊2、3和5。另外，可以發送N個組塊的原始分配之間的肯定或否定差別以及所需數量。當需要更多組塊的時候，可以提供預設參數，或者對於額外的組塊可以發送組塊標識符。作為用於快速DL或UL動態資源分配的L1或L2控制信號發送中的欄位，或者在緩慢的資源分配變化情況下作為L3RRC信號發送中的欄位，優選地通過eNB將新的無線電資源分配發送到UE。當使用L1或L2控制信號發送時，優選地將物理層ACK或NAK傳送回eNB以提高資源分配信號發送的可靠性。另外，當需要時，可以將包括但不局限於新的無線電資源分配持續時間、重複周期、序列模式、無線電資源以及跳頻模式的信息作為無線電資源分配信號發送的一部分提供。圖6是根據本發明第三實施例的方法600的流程圖，該方法用於在eNB處為具有可變數據速率的RTS進行無線電資源的動態分配和信號發送。在步驟605中，將eNB和UE之間的無線鏈路上的RTS數據流的數據速率變化告知eNB，從而N個無線電組塊當前被指派給RTS。在步驟610中，響應於數據速率變化，eNB將無線電組塊動態分配給UE以用於RTS數據流，從而如果數據速率降低，則對N個無線電組塊的子集進行指派，而如果數據速率提高，則對額外的無線電組塊進行指派。在步驟615中，通過只對無線電組塊指派中的變化進行信號發送，eNB將新的無線電組塊分配發送到UE。與圖2和3的現有技術相對比，在子幀1中做出的對UE1的FT資源分配在子幀i之前都無需保持固定，但是可以在子幀i之前在每個步...