TWI239741B - Scheduling method for HSDPA system - Google Patents

Description

1239741 狄，、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種應用於HSDPA系統之排程方法，特別 疋心一種可適用於混和即時*性（reahime)與非即時性 (non-realtme)服務之HSDPA系統排程器，藉此方法能在不 修改系統傳輸格式標準情況下，解★決HSDPA系統提供即時 性服務的排程問題，並兼顧系統效率與容量之一種應用於 HSDPA系統之排程方法。 ， 【先前技術】 見今以 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)

Release 99(R99)或 Release 4(R4)為標準 wcDMA(wideband

Code Division Multiple Access)系統，能充分滿足 IMT_2000 的要求，包括：在室内或低車速環境下支>爰2Mbps的資料速 率和在大範圍涵蓋區環境下支援3 84 kbps的資料速率，以及 封包交換與電路交換之高速資料傳輸，這些資料速率足夠提 供多數的網際網路應用服務。然而，對於提供資料速率要求 更高或延遲要求更嚴謹的服務，如：檔案下載、串流服務、 互動式應用服務等，由此可知、該WCDMA系統仍需再做進 一步的強化，以增進頻譜效率，使得各種服務得以滿足。 3GPP 於 2002 年 3 月所發表的 UMTS (Universal Mobile

Telecommunications System) Release 5(R5)之主要變革在於 空中介面技術，其發展·重點在提升下鏈路之傳輸速率與增進 1239741 頻譜使用效率，以便因應蓬勃發展之非對稱性多媒體應用服 .該HSDPA係為3 Gpp R5之主要內，，旨在提供下鍵路 將近10 Mbps的峰值傳輸速率與縮短傳輸延遲，以可因應蓬 勃發展之行動多媒體應用服務。實I HSDpA關鍵性技術的 主要精神為快速適應性傳輸技術，其基本技術概念包括快速 適應性調變與編碼（Fast Adaptive M〇dulati〇nc〇di叫， Fast AMC)、快速混合型自動要求重傳（Fast Hybrid Aut〇matic Repeat Request，Fast HARQ)和快速排程Scheduling，FS) 等。 - β 以 R99 或 R4 為標準的 UTRAN (UMTS Terrestrial Radi〇 Access)架構以數個無線電網路控制器（Radi〇 Netw〇rk Controller，RNC)連接到核心網路（c〇re Netw〇rk，CN)，而每 個無線電網路控制器控制一至多個Node. B或基地台，而且 排程器、傳輸格式（Transport Format，TF)選擇與重傳機制皆 由無線電網路控制器所控制。但是為了能夠讓J^SDPA能快 速的反應通道變化與增進通道估測的可靠度，部分系統功能 的控制與調整，必須盡可能的靠近空中介面（Air Interface) α a 此，在 WCDMA R5 中引進一· Node Β 新子層（Sub Layer)， 稱為MAC-hs，藉以掌控HSDPA相關的快速反應功能。 MAC-hs子層位於實體層（physical Layer)之上，其負責執 行HSDPA系統的排程器、混合型自動要求重傳與鏈路適應 1239741 性（Link Adaptation)等快速反應功能。再者，MAC-hs子層也 負責HSDPA系統之資料傳輸通道（丁ranSp〇rt channel) HSrDSCH (High Speed Downlink Sharbd Channel)的管控。 請參閱圖一所示，其中該MAC-hs子層位於Node B之中 且位於實體層之上，而該MAC-d與MAC-c/sh子層則分別位 於 SRNC (Serving RNC)與 CRNC (Contro!ling RNC)中；該 MAC-d子層負責管控專屬邏輯通道（Dedicated L〇gical 令 0

Channel)，而MAC_c/sh則負責管控共用傳輸通道（c〇mrn〇n 丁ransport Channel) 〇 於Node B端，該MAC-hs子層包含一個用以實現混合型 自動要求重傳功能的混合型自動要求重。傳區塊，其内包含有 數個混合型自動要求重傳實體物，而每個混合型自動要求重 傳實體物分別對應一個UE。再者，一個混合型自動要求重 傳貫體物可包含有數個混合型自動要求重傳程序，而每一個 混合型自動要求重傳程序都可用來傳送資料·區塊，且一資料 a 區塊是由 1 至多個 MAC-hs SDU (Service Data Unitm 組成； 該混合型自動要求重傳程序會將資料區塊一個接一個的傳 达，而根據電波通道的好壞，每個資料區塊所能承載的 M，AC-hs SDU數目也就會不同。 於Node B端，當接收到RLC pDU (pr〇t〇c〇i 加叫 時，MAC-c/sh子層會將此封包轉傳至MAC_hs子層，隨後此 1239741 封包會被儲存在MAC-hs子層之緩衝區。MAC4S子層之排 程區塊會依據實體層所傳達之通道訊息決定資料區塊的大 小，且每一資料區塊將以傳送時間區間（Transmissi〇n Time Interval，TTI)為單位進行傳送，而在HSDpA系統裡，一個傳 送時間區間的長度為2 ms。再者，該排程區塊將會依據資料 的優先指標安排資料區塊的傳送順序，若當某一資料區塊被 選取待傳時，該排程區塊會將PCI (Priori^ Class Identifier) 與 TSN (Transmission Sequence Number)增加至此資料區塊 中’再經由適當之混合型自動要求重傳程序傳送，若此資料 >又有正確的被接收時，那相同的資料將會再重傳。 明參閱圖二所示，為HSDPA，排程器在MAC-hs之相關功 此方塊圖，其中該儲存單元2〇為一可寫入與刪除之記憶體 單元其功旎係作為儲存來自上層之MAC_hs SDu。詨hSDPA 排耘器50接收來至儲存單元2〇之資料優先權訊息（經控制訊 號SU)和資料儲存量訊息（經控制訊號SJ1)，以及來自實體 層40之通道狀態訊息（控制訊號以2)，且該排程器5〇透過 控制^號S13、S14控制儲存單a 2。及混合型自動要求重傳 區：3。的運作，該排程器兄會先依據資料優先權訊息和參 :資料儲存量訊息決定資料之傳送順序，然後再依據通道狀 料區塊之大小，再進行資料分段與串接使其成_ 適口傳廷之資料區塊’並在欲傳送之資料區塊中加入PCI和 1239741 彻。另，該排程器50並可透過控，訊號s]3指示儲存單— 將相對應之資料下傳至混合型自動要求重傳區⑨二早^ 經由位於混合型自動要求重傳實體物中之適當混合型自動 要求重傳程序，透過實體層40下傳給行動用戶。 ·.其中當資料區塊經由實體層40傳送後，·該混合型自動要 求重傳區塊3G將提供傳送結果的訊息給儲存單元加(控制訊 號s15)與排㈣50(控制訊號su) 1資料區塊傳送成功， 則儲存單it 20會將相對應之數據封包（规⑽咖_ 除；若傳送失敗’該排程器5G將會重新安排待傳資料之傳 送順序，儘速使傳送失敗的資料再次進行重傳之傳送程序。 總括來說，該系統之效能舆容量可由排程演算法決定， 因此，排程演算法應依據所提供服務的特性，加以適當設 计。現今HSDPA系統所採行的排程演.算法則是依據每個資 料的優先訊息，該排程器即會先監看位於MAc_hs子層之儲 存單元資料，再依據資料優先訊息傳送資料區塊，其中每一 個貝料（MAC-hs SDU)的優先訊息乃透過HS DSCH Fp (Frame Protocol)從無線電網路控制器端傳至.N〇de B。 凊圖二所不，該資料優先指示攔位之值為hs_dsch Fp 中的資料優先指示’其值為〇〜15 ’其中〇表示最低優先權而 15表示最高優先權。 ” HSDPA系、統所能&供之服務包括串流服務（如：隨選視 1239741 訊（video on demand))、互動式服務（如：網頁割覽（wm -wsing))與背景服務（如：電子郵件）等，雖然資料優:指^ 是刪伙#程器的主要依據，但此優先訊息尺針對非^ 性服務而定義，即互動式服務與f景服務，此外，排程^ 不能從此優先訊息分辨該資料是即時性或非即時性，因'= I延遲限制嚴格之即時性服務來說；很難保證期其服務品 質。這樣的優先訊息定義目前來看可能是對的，因為串2 務更適合由專屬通道資源來提供。不管怎樣，則峨仍是— 個可透過共用資源讀供多樣化服務的有㈣統，因此對於 即時性服務來說，必須定義另一個有效的資料優先訊息，以 保證即時性服務的品質。 >由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非—良善之 设計者，而亟待加以改良。 ， 本案發明人鐘於上述f用方式所衍生的各項缺點，乃亟 心加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功 研發完成本件-種應用於HSDpA系統之排程方法。 【發明内容】 *本發明之目的即在於提供—種㈣性服務（如· _流服務 ^ )化貝料具有非常嚴謹的時@限制與單位時間最低資 枓傳輸量要求之一種應用於HSDpA系統之排程方法。 月之人目的即在於提供一種可重新定義 則SCH FP碼框中資料優先指示之代表意義，使得該 1239741 獅PA排程器能先得知資料型態為即時性或非即時性資料 之一種應用於則㈣系統之排程方法。‘ 、 排二Γ二另的即在於提供τ種可引入-即時性服務 &才曰才不，藉以提j共HSDPA系統之即時性資料排程來 考之一種應用於HSDPA系統之排程方法。 、可達成上述發明目的之—種應用於hsdpa彡統之排程 方.·法’其中該HSDPA系統可同時提供非即時性與即時性服 務’當提供非即時性服務時，其排程方法可根據資料優先指 不來排定資料傳送順序，但是當提供即時性服務時，一個適 田的排私麥考指標應加入考量，以決定資料之優先傳送順 序另外封包之延遲資訊對於即時性資料來說是重要的， …、而收集上層（RLC層）數據封包延遲資訊並不是一件容易的 事’且必須考慮到所收集之延遲資訊之可靠度，為了降排程 機制之複雜度以及避免所收集之數據封包延遲資訊之可靠 又門題#們於MAC-hs子層定義一即.時性服務優先指標作 為排程器即時性用戶數據封包傳送之先後順序指標、將重新 定義HS-DSCHFP中資料優先指示之攔位，用以區別即時性 與非即時性服務類型。在MAC_hs子層欲獲得上層（無線電網 路控制器端）之貝料延遲資訊可能要修改現有hs dsch 訊框格式或重新設計另一種HS_DSCHFp訊框今式，這對於 妖佈建WCDMA系統業者是不樂於見到的。本發明所提出之 1239741 封包排程方*，可沿用原有hs_dsch Fp訊框格式，·且僅需 她c-hs子層加入一計時區塊藉以產±即時性服務優先: 標’因此不需對原有之HSDPA系統加以修改，且可完全與 WCDMA R99相容。現今已有多家wcdma服務供應商進行 系統佈建，因此，廠商在不希望系統規格受到任何之㈣ 下’藉此方法即能在不修改系統標準情況下解決HSDPA系 統提供即％性服務的問題，並可兼顧系統效率與容量之功 K。 . 該HLDSCH FP巾之資料優先指示棚位為數據封包的優 先權指標’現有之資料優先指示將相對應之MAC_hs SDUs ㈣MM 16個等級’其範圍為g〜15，q代表最低優先 權’ 15代表最高優先權。由於在HS_DscHFp中並沒有定義 數據封包的資料型態，為了讓排程器能夠明確分辨數據封包 為即時性資料或非即時性f料，則採用下列方法： 】·若用戶所建立的服務為即時性服務，則其相對應* MAC hs SDU之資料優先指示的值皆強制設為”； 2‘若所建立的服務為非即時性服務類$，則其袓對應 MAC_hsSDU之資料優先指示的值設定範圍為0至J4。 如此排程器便可清楚知道MAC-hs S.DU之資料型態，將 可確保即時性服務之優先權皆凌駕於非即時性服務，進而使 得即時性服務之嚴格延遲限制得以滿足。 1239741 該HSDPA排程器玎參考資料優洗指示進行非即時性f 料的排程，而即時性資料之排程則是參考即時性服務。優先指 標。本發明所引進之即時性服務優先指標乃針對每_ UE(User Equipment)所 定義’其疋義為T〗tart與Tschedukd之最小 值，其中Tstart為此UE相關即時性實料初始進入MACMas儲 存單元與現在排程時間之時間差，而TscheduIed定義為距上一次 此UE被服務過的時間，也就是前次資料被傳送與現在排程 時間之時間差，當即時性服務優先指標值愈大，代表愈高之 優*先權，其值愈小則代表愈低之優先。權。 【實施方式】 。月參閱圖四所示，為本發明提供之一種應用於η S D Ρ Α系 統之排程方法之HS-DSCHFP，>g架構圖，其中，談行動台 識別碼（UE-ID)這個攔位是表示這個MAC SDU是要送給哪 一個UE，且行動台識別碼只會在·共用傳輸通道中使用。因 此經由凟取行動台識別碼，可知此MAC-hs SDU所欲送達 的UE 〇 請參閱圖五所示’為本發明所提供之hsdpa排程器 MAC-hs之功能方塊圖，其中，該N〇de β 子層之 存單元120儲存來自上層之即時性和非即時性之·政_ 嶋’並依照排程器的決定將相對應之資料下放至混合型 動要求重傳區塊130，該件左留-.1/Λ

&存早70 120即會先判讀HS-DSC FP中資料優先指示欄位之，.〜 值 藉以仔知此資料為即時‘ 13 1239741 (如·貧料優先指示=】5)或非¥時性（如：f料優先指示 二 0 〜1 4 ) 〇 一、非即時性資料之排程： 。 該儲存單元！20係儲存來至上層之MAC%hsSDUs，並判 讀HS舰H FP中資料優先指示攔位之值”若資料優先指示 -0〜14，則此資料為非即時性資料。同時，該儲存單元1加 會透過控制訊號S⑴將狀態訊息傳至排程器⑼，此狀態訊 息包含有資料優先指示、上層資料量與儲存單元資料量等訊 心。再者，該排程器150透過控制訊號sn2以接收來自實 體*層140的通道狀態訊息。 ， 基於這些參考訊息，當排程器】50執行非即時性資料的 3排程時其將會決定傳送資料區塊的大小，並選擇適當 的MACMis SDUs包含於此資料區塊中，以·便可同時加入pci 與TSN於已組織好之資料區塊中；另’該排程器15〇會接著 提供傳迗控制訊息給予儲存單元12〇透過控制訊號s】Η及 展合型自動要求重傳區塊ί3〇透過控制訊號川4,然後相對 應的貝料區塊會被送達至混合型·自動要求重傳區塊，再 透過實體層140下傳給行動用戶。。 田仃動用戶端接受到資料後，其會透過檢查循環冗餘校 殮馬（Cycllc Redundancy ^“心，crc)，藉以判斷其接收到的 、料之正確性’再經由上鏈路HS-DPCCH (High-speed 14 1239741

Dedicated Physical Conir〇丨Channe丨）通知網路端傳送之結 果。混合型自動要求重傳區塊⑽會將f料區塊的傳送結果 透過控制訊號SU5送達儲存單$ 12.0。如果資料區塊正確的 被接收，那儲存單元i 20會將其所對應的資料（MAc_hs sdUs) 刪除’並透過控制訊號Sll6通知排程器15〇將此資料區塊 之相關控制訊息消除；如果資料區塊沒有·正確的被接收，該 混合型自動要求重傳區塊13〇會透過控制訊號sn6告知排 程器150其傳送結果失敗，此時排程器15〇即竟安排將失敗 之資料區塊重傳。 二、即時性資料之排程： "該儲存單元120係儲存來自上層之MAC-hs SDUs，並判 讀HS-DSCHFP中資料優先指示攔位之值，若資料優先指示 =15，則此貧料為即時性資料，儲存單元12〇將會紀錄此資 料到達之時間’並將此紀錄時間與行動台·識別碼經由控制訊 谠S 11 7运至即時性服務優先指標產生器1 6〇作為計算即時 性服務優先指標之用，同時，該儲存單元120會透過控制訊 號s m將狀態息傳至排程器〗5 〇，而該狀態訊息包含資料 優先指不、上層資料量與儲存幂元資料量等訊息。再者，該 排私器1 50透過控制訊號s ^2接收來自實體層工的通道 狀恶讯息，並透過控制訊號S118接收來自RSPI產朱器所產 生之即時性服務優先指標訊息。 15 1239741 、由於該即時性資料之資料優編之值皆高於非即時性 貝料，所以即時性貧料之排程優先權將高於非即時性資料 再者：因為即時性資料之資料優先指示皆為15，使得對於即 時性資料來說，該資料優先指示已失去排程參考價值，因此 本發明提出即時性服務優先指標作為即時性資料間·之排程 主要參考依據。基於即時性服務優先指標、上層資料量、： 存單元資料量與通道狀態訊息，該排m.15g執行^性資 料的傳輸排程，當排程器⑼㈣某―即時㈣料區塊被傳 送時，其會將此資料區塊所對應乂 UE.與^欲傳送時間 (tscheduled)經由控制訊號S119送至即時性服務優先指標產生器 ⑽作為計算即時性服務優先指#之用，此時，該排程器⑽ t決定傳送資料區塊的大小，並選擇適當❸歐如smjs 包含於此資料區塊中，並同時加人PCI與tsn於已組織好之 資料區塊中。輯程ϋ 15〇接著提供傳送控制訊息予儲存單 元120透過控制訊號S⑴與混合型自動要求重傳區塊13〇 透過控制訊號SU4,使得相對應的資料區塊會被送達至混合 型自動要求重傳區塊Β0,再透過實體層14〇下傳給行動用 戶。 該即時性服務優先指標產生篇16〇中之即時性服務優先 指標計算方式如⑴式、⑺式與（3)式所示，其巾"代表現在 nrr(/) 排程時間，麵為UE /相關之即時性資料開始進入MAc_hs 16 1239741 儲存單元時間（c,)與現在排程時間⑺ σ 士 。 …疋是 代表現在排 程時間/7與UE /上一次被服務或傳送時（d”的护 為：計算方便’此時間差…為單位。當即二服務;; 先指標值愈大時’代表愈高之優先權，其值愈小代表愈低之 優先權。 。 啊⑻= mind_)_________ Γω (/) ......-...... ⑴式 Γ(〇 (,) .....................…⑵式

Scheduled ^^-tscheduhd......... ， ^ y —-……—........……........（3)式 虽仃動用戶端接受到資料後’會檢查循環冗餘校驗碼， 以判斷接收到的資料之正確性，再透過上鍵路耶·Dpc⑶通 知網路端傳送結果。混合型自動要求重傳區塊⑽即會將資 料區塊的傳送結果透過控制訊號8115送至儲存單元㈣，其 傳•送之情形如下： · ’、 1·若資料區塊正確的被接咚，該儲存單元12〇會將苴 所對應的資料（MAC如SDUs)刪除，並在透過控制㈣^】6 # 通知排程器150將此資料區塊之相關控制煎息消除； 2·若育料區塊沒有正確的被接收，該混合型自動要求重 傳區塊130會透過控制訊號su6告知排程^ w其傳送結 果失敗亥排程器15〇即會再安排將失敗之資料區塊重傳； 本發明所提供之—種應用於七SDPA系統之排程方法，與 其他習用技術相互比較時，更具有下列之優點： 17 1239741 1.本發明提供一種即時性服務（如··串·流服務等）之封包、· 貝料具有非常嚴謹的時間限制與單位時間最低資料傳 輸量要求。 ~ 2·本發明提供一種可重新定義hs_dsch砰碼框中資料 優先指示之代表意義，使得該HSDpA排程器能先得知* 資料型態為即時性或非即時性。資料。 3·本發明提供一種可引入一即時性服務排程優先指標， 藉以&供HSDPA系統之即時性資料排程參考。 籲 上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說 明，惟該實施例並非用以限制本發，之專利範圍，凡未脫離 本t明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之 專利範圍中。 綜上所述，本案不但在技術思想上確屬創新，並能較習 用4物品增進上述多項功效，應已充分·符合新穎性及進步性之 法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件籲 發明專利申請案，以勵發明，至感德便。 【圖式簡單說明】 請參閱以下有關本發明一較佳實施例之詳細說明及其附 圖’將可進一步瞭解本發明之技術内容及其目的功效；有關， 該實施例之附圖為： 圖一為本發明一種應用於HSDPA系統之排程方法之空-中介面協定架構圖； 18 1239741 圖二為該—種應用於hsdpa系統之排程方法之MAC_hs -之相關功能方塊圖； . 圖二為該一種應用於HSDPA系統之排程方法之 Hs-DSCHFP碼框架構圖； 圖四為該一種應用於HSDPA系統之排程方法之媒介接 取控制層標頭的各個攔位圖；以-及 ’ 圖五為該一種應用於HSDPA系統之排程方法之MA〇hS 之功能方塊圖。 書 【主要部分代表符號】 20儲存單元 3 0混合型自動要求重傳區塊 4G實體層 50排程器 120儲存單元 】30混合型自動要求重傳區塊· # 140實體層 150 °排程器 160即時性服務優先指標產生器 19

Claims (1)

1239741 拾、申請專利範圍： I 一種應用於HSDPA系統之排程方法，纟中該刪以系 統排程器主要包括一通道狀態、媒介接取控制緩衝區狀 恶、貧料優先指示以及即時性服務優先指標；其中該資 料優先指示係包含於HS_DSCH Fp訊框格式中；根據所 收集之相關訊息決定資料傳送優先順序與資料區塊大 小’再依照所決定之資料傳㈣先順序經由實體層傳送-對應之資料區塊。 2. 如申請專利範圍第！項所述之一種應用於HsDpA系統之 排％方法，其中該貧料優先指示為即時性與非即時性資 料之主要排程參考依據。 3. 如中請專利範圍第i項所述之—種應用於hsdpa系統之 排程方法’其中該即時性服務優先指標為即時性資料之 主要排程參考依據。 ★ 潘•如申請專利範圍第！項所述之一種應用於HsDpA系統之 κ排程方法’其中該即時性服務優先指標係由-設計於 MAC-hs子層之計時器（即時性服務優先指標產生器）產 5.如申請專利範圍第！項所述*之一種應用於Η_系統之 排程方法’其中該即時性服務優先指標乃針對每一即時 性用戶設備所計算、。 6·如申請專利範圍第 1項所述之一種應用於HSDPA系統之 20 1239741 排程方法’其中該即_性服務優先指標是由兩種時間差 參數計算得出。

如申請專利範圍第 1項所述之一種應用於HSDPA系統之 8. 排程方法’其中該即時性服務優先指標愈大代表愈高之 優先權，其值愈小代表愈低之優先權。 如申請專利範圍第6項料之—種應用於HSDPA系統 排程方法，其中該即時性服務優先指標計算方式如下 之

了〇) 一 ⑴ Scheduled =2 n - Scheduled

其中π代表現在排程時間，rj:丨，為UE纟相關之即g性資料 初始進入MAC-hs儲存單元時間（匕）與現在排程時間” 之時間差’ ^"^代表現在排程時間”與UE /上一次被服 務或排程傳送時（ t scheduled )的時間圣。 9·如申睛專利範圍第1項所述之一種應用於HSDPA系統之 排程方法’其中該即時性服務優先指標之值可以轉換成 以傳送時間區間為單位之參數。 10·如申睛專利範圍第J項所述之一種應用於HSDPA系統之 排程方法’其中該單一 HS-DSCH FP訊框格式中包含可 判讀即時性與非即時性資料之資訊。 U·如申請專利範圍第1項所述之一種應用於HSDPA系統之 排程方法’其中該HS-DSCH FP中資料優先指示攔位之 2J 1239741 值包含可判讀即時性輿非即時性資料之資訊。 ^ ^ ^ Μ! Μ 1 m m Μ ^ - #i 4 ^ HSDPA $ ^ 之 排程方法’其中該資料優先指示攔位之值若在 MinreaI <CmCH~Plsl5 ^ < 的範圍中，即判斷此資料為即時性資 料，反之’則判斷此資料為非即時性資料。 13·如申請專利範圍第12 ♦貝所4 < 一種應用於HSDPA系統 之排程方法，苴由姑λ/Γ, 示最小值 一 = ' mreai代表即時性資料之資料優先指 14 •如申請專利範圍第U項所述之—種 ^ · 種應用於HSDPA系統 之排私方法，其中該_ 示=15，目士 了為15，亦即資料優先指 則列讀此資料為g主 _ 丁十马即時性貢料； 二〇〜14，則刹4 φ次」丨 貝枓優，先才日不 _讀此貢料為非即時性資料。 22