CN102300291B - 一种上行数据调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上行数据调度方法及系统，所述方法包括：基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；根据所述初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。本发明可在资源受限的功率控制提高资源利用率。

Description

一种上行数据调度方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信，具体的说，涉及一种上行数据调度方法及系统。

背景技术

无线通信中，上行功率控制以及上行数据调度是上行通信中最重要的两种技术。其中，上行功率控制主要完成对终端载波发射功率的调整，同时需要实现对上行调制编码方式的合理控制，上行调度则涉及到分配给终端可以使用的上行数据量。

这里就存在一个矛盾：由于终端有自己的最大发射功率，那么终端的载波发射功率调整和上行调度数据量就要受到最大发射功率的限制，即不可能调整载波功率和调度数据量都达到非常大。

当前的上行功率控制和上行调度方法存在的问题有：

1)最终调整的结果是终端的载波发射功率没有得到提升，同时调度分配资源数减少，导致浪费终端的最大发射功率能力。

2)最终调整的结果是终端上行载波发射功率提高，同时调度分配资源数增大，造成终端超出最大发射功率能力，最终浪费了宝贵的空口带宽资源。

3)最终调整的结果是终端上行载波发射功率提高，同时限制调度分配的资源数大小，控制终端发射功率不超过最大发射功率的能力，但是在基站还有资源数可用的情况下，这种方案会造成资源数的浪费。

上述方法中，第三种方法是目前采用较多的方法，该方法是通过资源限制，从而在总的发射功率一定的前提下，提高终端载波发射功率，达到保证无线系统中上行数据传输的目的。然而，如前所述，这种方法造成了资源浪费。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种上行数据调度方法及系统，能够降低终端的发射功率以及提高资源利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种上行数据调度方法，包括：

基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；

根据所述初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。

在本发明所述方法的一种实施例中，在资源没有剩余时，维持初始调制编码方式。

在本发明所述方法的一种实施例中，根据所述初始资源数以及终端的资源申请为终端预分配资源包括：当终端的资源申请数大于初始资源数，按初始资源数为终端预分配资源；当终端的资源申请数小于等于初始资源数，按终端的资源数为终端预分配资源。

在本发明所述方法的一种实施例中，基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数包括：在终端的最大发射功率限制下，为终端配置尽可能高阶的初始调制编码方式，并为终端分配相应的初始资源数。

在本发明所述方法的一种实施例中，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端包括：以保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量为原则，降低所述终端的调制编码方式阶数并分配相应的剩余资源数给所述终端；所述初始上行数据吞吐量由终端的初始资源数和初始调制编码方式决定。

在本发明所述方法的一种实施例中，对于多个终端，轮询各个终端并逐级降阶，且分配相应的剩余资源数给各个终端，直至剩余资源分配完毕或者各个终端的调制编码方式阶数降至最低。

在本发明所述方法的一种实施例中，所述调制编码方式为调制方式及编码率。

本发明还提供了一种上行数据调度系统，包括：

初始化模块，用于基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；

调整模块，用于根据所述初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。

在本发明所述系统的一种实施例中，所述调整模块是按如下方式进行调制编码方式阶数调整的：以保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量为原则，降低所述终端的调制编码方式阶数并分配相应的剩余资源数给所述终端；所述初始上行数据吞吐量由终端的初始资源数和初始调制编码方式决定。

在本发明所述系统的一种实施例中，所述调整模块是按如下方式对多个终端进行调制编码方式阶数调整的：轮询各个终端并逐级降阶，且分配相应的剩余资源数给各个终端，直至剩余资源分配完毕或者各个终端的调制编码方式阶数降至最低。

本发明的上行数据调度，基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式和初始资源数，而后为终端预分配资源，并在资源剩余时，降低终端的调制编码方式阶数并将相应的剩余资源分配给终端。如此，可将资源充分分配到终端，提高资源利用率，并且通过降低终端的调制编码方式阶数降低了终端的发射功率，从而降低了功耗。

附图说明

图1为本发明一种实施例的上行调度流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明涉及上行数据调度，主要应用于资源受限的上行功率控制方案下，涉及无线通信系统中，在频谱资源限制的上行功率控制方案下，尤其涉及对并非在最佳信道条件下的在网终端进行上行数据调度。其主要的发明思路是：基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；根据初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。而在资源没有剩余时，维持初始调制编码方式。

对于有些无线系统，资源的概念是频率和时间的二维结合。但在本文中，基于对时间因素的统一处理，从而本文中的资源，主要是指频谱资源；对资源的限制，是指对频率的限制和分配，在下文的实例中，资源数以载波数为例，即，为终端分配多少资源即指为终端分配多少载波。

在本发明实施例的上行数据调度中，主要遵循以下原则：

1)在上行功率控制中，提高终端上行载波发射功率，提高终端可使用的调制编码方式阶数，同时限制在此调制编码方式下调度分配的资源数。如前所述，上行功率控制主要完成对终端载波发射功率的调整，应当将终端总的发射功率(终端的各载波发射功率与分配载波数的乘积)限制在终端的最大发射功率之下。在此，将基于上行功率控制配置的调制编码方式称为初始调制编码方式，所分配的资源数为初始资源数，由此决定的上行数据吞吐量称为初始上行数据吞吐量。

调制编码方式主要是指调制方式和编码率，调制方式例如包括16QAM、64QAM、QPSK或DQPSK，编码率例如包括1/2、2/3、3/4、5/6、或7/8等等。不同调制编码方式即不同调制方式与不同编码率的组合，不同的调制编码方式，对应着不同的单位发射功率，以及不同的单位上行数据吞吐量。在此，将不同的调制编码方式按阶数不同进行区分，高阶的调制编码方式，具有更大的单位上行数据吞吐量，相应需要更高的发射功率。因此，在终端载波发射功率在最大发射功率的限制下，高阶的调制编码方式，所分配的资源数相应减少。例如，假设终端的最大发射功率为1w(瓦)；调制编码方式A，单位发射功率为0.1w，单位上行数据吞吐量为10Bits(比特)；调制编码方式B，单位发射功率为0.05w，单位上行数据吞吐量为5Bits(比特)；则如果终端被配置调制编码方式A，则其所分配的资源数(载波数)最多为10个，其总发射功率为0.1*10＝1w，没有超过终端的最大发射功率，此时终端的上行数据吞吐量为10*10＝100Bits；如果终端被配置调制编码方式B，则其所分配的资源数(载波数)最大为20个，其总发射功率为0.05*20＝1w，没有超过终端的最大发射功率，此时终端的上行数据吞吐量为5*20＝100Bits。

需要注意的是，上述关于两种调制编码方式的功率、单位上行数据吞吐量均为示例值，并不表示实际工作时的数值，从目前调制编码方式的解调门限上看，单位上行吞吐量bit数相差1倍，一般解调门限至少应该相差4-5dB以上，本领域技术人员可知，3dB相当于功率差一倍，4-5dB以上则相当于功率相差3倍左右，因此，在实际工作时，如果按上例，单位上行吞吐量bit数相差1倍(从10Bits变为5Bits)，载波所需的发射功率要远远小于0.5w。即在维持同样的上行数据吞吐量情况下，通过调制编码方式的降阶，可以降低载波的发射功率，也即降低功耗。

在本发明实施例中，上行功率控制配置终端的初始调制编码方式时，是在终端的最大发射功率限制下，为终端配置尽可能高阶的初始调制编码方式，相应确定了终端的初始资源数。即在本例中，首先为终端配置初始调制编码方式，由此确定了终端上行载波发射功率，则初始资源数(终端分配载波数)＝终端的最大发射功率/终端上行载波发射功率。

2)上行调度对分配给终端的调制编码方式和资源数进行调整，调整的原则是：

a)控制终端总的发射功率不能超过终端的最大发射功率能力，降低单位上行数据吞吐量的平均发射功率。

b)降低调制编码方式阶数，可以提高可用资源数，从而提高实际传输吞吐量。

c)考虑终端上行申请的资源数，如果终端本身申请的很多，超过初始调制编码方式调度分配的资源数，而且基站有多余资源数可以使用，就使用上述a和b的原则，对分配给终端的调制编码方式和资源数数量进行调整。

d)考虑终端上行申请的资源数，如果终端本身申请的很多，超过初始调制编码方式调度分配的资源数，而且基站没有多余资源数可以使用，则不对分配给终端的初始调制编码方式和初始资源数数量进行调整。这种情况下，意味着大多数终端都可以使用较高阶的调制编码方式，能提高单位上行数据吞吐量，进而提高基站总的上行数据吞吐量。

在资源分配时，涉及到在功率控制时分配初始资源数，以及在上行调度开始根据终端的申请进行资源的预分配。资源的预分配受到初始资源数的限制，也即在终端的申请数超过初始资源数，则至多分配初始资源数的资源，在终端的申请数未超过初始资源数时，则按终端的申请数进行预分配。例如，在上行功控中，终端在最大发射功率和初始调制编码方式确定后，即可相应确定初始资源数，例如为10个载波，当终端申请20个载波时，则预分配的资源数为10个，避免发射功率超过最大发射功率，当终端申请例如7个载波时，则预分配的资源数为7个，以与终端所需资源数相适应。

如前所述，初始上行数据吞吐量由终端的初始资源数和初始调制编码方式决定，因此，可以保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量为原则，将终端的调制编码方式阶数降低到相应的阶数以及分配相应的剩余资源数给终端。例如，初始调制编码方式为调制编码方式A，其单位发射功率为0.1w，单位上行数据吞吐量为10Bits(比特)；其所分配的资源数(载波数)为10个，此时终端的初始上行数据吞吐量为10*10＝100Bits。在经过资源预分配后，如果还有剩余资源，则降低调制编码方式的阶数，并将相应的剩余资源分配给终端。

例如剩余资源为10个载波，此时可以降低调制编码方式的阶数，相应地也就降低了单位上行数据吞吐量，例如选择了单位上行数据吞吐量为5bits的调制编码方式，为保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量，则可以将剩余资源都分配给终端，终端所分配到的资源数增多为20个，则上行数据吞吐量为20*5bits＝100bits，这样，将可以保持初始上行数据吞吐量；当然，如果在初始配置的各阶数的调制编码方式中没有单位上行数据吞吐量为5bits的调制编码方式，则需要选择单位上行数据吞吐量接近5bits的调制编码方式，此时，将可以接近保持初始上行数据吞吐量。在调制编码方式包括多阶时，一般采用逐级降阶的方式，即一次调整时只将调制编码方式降低一阶，例如从单位上行数据吞吐量为10bits的调制编码方式降低一阶，降至单位上行数据吞吐量为8bits的调制编码方式，则不需将剩余资源的10个载波均分配给该终端，可以相应地只分配2到3个多余的载波给该终端。

对于多个终端，采用轮询的方式，可以按照上述方式逐级降低各个终端的调制编码方式阶数，直至剩余资源分配完毕或者各个终端的调制编码方式阶数降至最低。

本发明实施例的一种上行数据调度系统，包括：

初始化模块，用于基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；

调整模块，用于根据所述初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。

如图1所示，本发明实施例的上行数据调度的主要流程包括：

步骤1：上行功率控制提高终端载波发射功率，并选择不超过终端最大发射功率能力的对应调制编码方式，即初始调制编码方式，以及可用资源数，即初始资源数。此时，确定初始上行数据吞吐量(上行功率控制下的某一终端的总上行数据吞吐量)＝单位上行数据吞吐量(一个资源单位，在本例中指一个载波的上行数据吞吐量，由初始调制编码方式决定)*初始资源数(在本例中指载波数)，并且终端总的载波发射功率(各载波发射功率*载波数，其中，各载波发射功率由初始调整编码方式决定)不超过终端最大发射功率。在选择初始调制编码方式时，是在终端的最大发射功率限制下，为终端配置尽可能高阶的初始调制编码方式，在初始调制编码方式阶数确定后，可相应为终端分配初始资源数。在本例中，如前所述，由于各载波发射功率*载波数应当不超过终端最大发射功率，初始调制编码方式确定后，则可以相应地确定最大发射功率限制下的最大载波数(最大资源数)，初始资源数可分配为尽可能接近该最大资源数。

步骤2：上行调度获取终端资源申请，轮询所有终端，进行资源调度的预分配。在本步骤中，资源调度的预分配受上一步的初始资源数的限制，也就是，在终端的申请资源数小于等于初始资源数时，则按终端的申请资源数为终端分配资源；在终端的申请资源数大于初始资源数时，则按初始资源数为终端分配资源。从而既考虑了终端的实际需求，也避免超出最大发射功率限制。

步骤3：在上述预分配结果基础上，查看上行资源数是否还有剩余可用，如果没有剩余资源了，就跳至步骤6。

步骤4：上行资源数还有剩余，对一个终端的调制编码方式和资源数数量进行调整。调整时，是按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端，具体为：以保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量为原则，降低终端的调制编码方式阶数并分配相应的剩余资源数给终端。如步骤1中所述，初始上行数据吞吐量是由终端的初始资源数和初始调制编码方式决定的，当调制编码方式的阶数降低时，则可相应地为终端分配更多的资源。因此，在调整时，首先降低终端的调制编码方式阶数，降阶后的新调制编码方式确定了新的单位上行数据吞吐量，则可得：新资源数＝初始上行数据吞吐量/新的单位上行数据吞吐量。将新资源数与终端已分配资源数相减，则可得到经过调制编码方式调整后，需要从剩余资源中再分配多少资源给终端。

对于多个终端，是采用对各个终端轮询的方式进行调整。在初始配置的调制编码方式有多阶时，是采用逐级降阶方式，即在一个轮次中，终端的调制编码方式仅降一阶。假设调制编码方式包括高阶、中阶、低阶，在轮询到第一个终端时，首先将其调制编码方式从高阶降低到中阶，在尽量保持终端的上行数据吞吐量的基础上，分配相应的剩余资源数给该终端。而后轮询下一终端，同样仅降低一阶，从即高阶降低到中阶，分配相应的剩余资源数给该终端，依此类推。如果本轮结束之后仍有剩余资源可用，则开始新一轮次，第一个终端从中阶降低到低阶……。

步骤5：判断是否所有终端都轮询调整到最低阶，如果是，跳至步骤6。如果不是，则查看上行资源数是否还有剩余可用。如果没有剩余资源了，就跳至步骤6；如果依然有剩余资源数可用，就轮询其他终端，返回步骤4。也就是说，调整过程的结束条件，包括两个条件，两个条件之一满足，即结束调整过程，这两个结束条件是所有终端都降低到最低阶调制编码方式(这种情况下说明具有足够的剩余资源)，或者剩余资源被分配完(这种情况下说明剩余资源的数量不足以支持所有终端都降低到最低阶)。

步骤6：根据最终调整后的调制编码方式和资源数数量进行上行调度。或者，在资源预分配之后，即发现没有剩余资源，则维持初始调制编码方式，不进行资源调整。

本发明是在基于第三种方法进行功率控制前提下，兼顾终端发射功率能力和基站上行资源数调度能力，尽量提高基站上行吞吐量，通过检测终端可用的发射功率空余能力，以及当前上行调度资源利用情况，来实时的对终端的资源数和调制编码方式进行调整，从而在资源受限的功率控制方法下，提高资源利用率。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种上行数据调度方法，其特征在于，包括：

基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；

根据所述初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在资源没有剩余时，维持初始调制编码方式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述初始资源数以及终端的资源申请为终端预分配资源包括：当终端的资源申请数大于初始资源数，按初始资源数为终端预分配资源；当终端的资源申请数小于等于初始资源数，按终端的资源数为终端预分配资源。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数包括：在终端的最大发射功率限制下，为终端配置尽可能高阶的初始调制编码方式，并为终端分配相应的初始资源数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端包括：以保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量为原则，降低所述终端的调制编码方式阶数并分配相应的剩余资源数给所述终端；所述初始上行数据吞吐量由终端的初始资源数和初始调制编码方式决定。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对于多个终端，轮询各个终端并逐级降阶，且分配相应的剩余资源数给各个终端，直至剩余资源分配完毕或者各个终端的调制编码方式阶数降至最低。

7.如权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述调制编码方式为调制方式及编码率。

8.一种上行数据调度系统，其特征在于，包括：

初始化模块，用于基于上行功率控制配置终端的初始调制编码方式及初始资源数；

调整模块，用于根据所述初始资源数以及终端的资源申请，为终端预分配资源，并在资源剩余时，按预设原则降低终端的调制编码方式阶数以及将剩余资源分配给终端。

9.如权利要求8所述的系统，所述调整模块是按如下方式进行调制编码方式阶数调整的：以保持或接近保持上行功率控制配置的初始上行数据吞吐量为原则，降低所述终端的调制编码方式阶数并分配相应的剩余资源数给所述终端；所述初始上行数据吞吐量由终端的初始资源数和初始调制编码方式决定。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述调整模块是按如下方式对多个终端进行调制编码方式阶数调整的：轮询各个终端并逐级降阶，且分配相应的剩余资源数给各个终端，直至剩余资源分配完毕或者各个终端的调制编码方式阶数降至最低。