CN1819488A - 时分双工中的扩频因子组合指配受限的扩频码字分配方法 - Google Patents

Abstract

一种时分双工通信系统中扩频因子组合指配受限的扩频码字分配方法，包括步骤：系统网络端确定需要限制的扩频因子组合指配，给出数据传输速率指示列表；用户设备在发送数据传输请求之前，获取数据传输速率指示列表；用户设备向基站发送数据传输请求；基站依据现有的资源状况以及用户设备的信道条件，确定该用户设备可以发送的速率、相应可以采用的传输速率、可以使用的扩频码字以及应该分配的编码效率；基站向用户设备发送传输速率指示和扩频码字的序号；用户设备对调度指配信息进行处理确定可以使用的传输格式、扩频码以及编码效率；用户设备采用所确定的传输格式、扩频名字和编码效率向基站发送数据。

Description

时分双工中的扩频因子组合指配受限的扩频码字分配方法

技术领域

本发明涉及时分双工通信系统中数据业务传输增强的方法，具体说来，本发明涉及一种时分双工通信系统中数据传输增强相关的扩频因子组合指配受限的码字分配方法。

背景技术

由于无线通信系统受到频率资源有限、相互干扰严重以及衰落信道的影响，如何提高系统的频谱效率一直是无线通信的重点。

目前在下行分组数据传输上，高速下行分组接入(HSDPA)技术已经被证明是很有效的一种通信方式。该方法的步骤如下：

●基站广播导频信号，提供用户设备进行信道估计；

●用户设备将测量的结果上报给基站；

●基站根据所有用户的信道情况执行调度，确定在下一个传输周期内接收数据的一个或多个用户；

●基站通知这些需要接收数据的用户开始接收，必要时也会通知接收数据的速率及其他相关信息；

●用户接收数据后执行处理，根据处理的结果反馈基站是否需要重传；

●基站接收到重传要求时执行重传，否则结束本次数据传输。

从上述的描述中可以看出，要实现上述过程需要在用户设备和基站之间传输一些控制信令，来实现数据业务传输的快速调度和控制。其中，对于TDD系统的HSDPA技术中的下行信令中就包含有扩频码字的指配。由于在下行信道中只能采用扩频因子为1或16的扩频码，因此在该技术中并不需要指配扩频因子，而仅需要指配起始扩频码序号和终止扩频码序号即可，对于扩频因子为16的扩频码，要传输起始扩频码序号和终止扩频码序号共需要8个信息比特。

此外，目前正在进行的还有上行数据传输的增强技术研究。其中FDD系统的上行增强技术开展的比较早，从其调度实现的方式上看，目前主要有两种方案：

●基站(Node B)控制的速率调度方法(也即两个阈值方案)

在此方案中，每个用户设备在专用传输信道的初始化过程中，基站控制器(RNC)给每个用户设备(UE)分配一个传输格式组合集合(TransportFormat Combination Set简称TFCS)和两个TFC阈值。这个TFCS包含了多种传输速率。两个阈值中，一个是UE的阈值，另一个是Node B的阈值，UE的阈值不得大于Node B的阈值。在通信过程中，UE可以在RNC给定的TFCS中有限制地选择传输格式组合(TFC)，也就是说选择的TFC必须不得大于当前的UE阈值。如果UE使用的TFC等于当前的UE阈值，并且UE认为还具有以更高速率传输的能力(如：当前发射功率远小于额定的最大发射功率)同时UE有提高传输速率的需求时，可以向Node B请求提高UE阈值，Node B根据当前的噪音情况决定是否允许UE提高UE的阈值。如果允许UE提高阈值，UE的阈值不可超过Node B的阈值。具体的过程如下：

物理层的上行信令名为速率申请(简称RR)专门用于UE申请改变当前的UE阈值。当UE希望提高当前的UE阈值时，也就是UE希望以更高的速率发送数据，将RR的值设为“Up”，当UE不希望改变当前的UE阈值时，不发送RR。当UE选择用小的数据速率发送时，可以直接使用较小的TFC即可。

同时有物理层的下行信令称为速率应答(简称RG)专门用于对UE的速率申请进行应答。RG的值为“Up”时，说明Node B同意UE增加其UE阈值。当UE提出速率申请(即发送RR＝“Up”)，而Node B不应答(即不发送RG)时，说明Node B不同意UE增加UE阈值。当RG的值为“Down”时，说明Node B要求该UE降低它的UE阈值。

●基站(Node B)控制的速率和时间调度方法

在此方案中，UE在进行数据传输之前，需要将一些信息发给Node B以进行数据传输的请求，Node B根据收到的信息，计算出UE的无线信道的好坏，并根据当前的噪音情况以及其他UE的请求的情况，对是否允许该UE进行传输，以多大的速率进行数据传输等进行统一调度和安排。具体的过程如下：

UE在的上行调度信息控制信道中，发送数据传输的请求。发送的信息包括UE的数据缓存器的状态、UE的功率状态和UE的最大功率能力。

Node B监测各个UE报告的数据队列长度和发射功率的信息，在小区(Cell)噪声允许的条件下选出尽量少的UE甚至可以是一个UE在下一个调度周期的时间段内进行传输。Node B通过下行调度指定控制信道对选定的UE进行应答。所传输的信息包括：允许传输时刻及时间段内，最大允许发射功率等其它的调度信息。UE的最大允许的速率是根据NodeB的噪声增加余量，UE的数据缓存器的状态，UE的功率状态和UE的最大功率能力等因素计算出的。

收到调度指令信息的UE在指定时刻及时间段内，按所指定的速率传输数据。

从上述的两种上行增强方案中可以看出，为了实现上行增强，也同样要传输一些物理层的控制信令，以实现快速调度，更好地适应信道变化。但是对于FDD系统来说，其上行依靠扰码区分信道，因此并不需要有扩频码字的指配。

对于TDD系统来说，不同的用户依据正交可变扩频(OVSF)码来区分信道，因此要对其数据传输的速率进行调度，不可避免的需要有相应的OVSF码的指配。

从现有技术的实现方案上看，对于FDD中的上行增强技术，由于FDD系统上行依据扰码区分，因此并不需要扩频码字的分配。但是对于TDD系统来讲，用户依据OVSF码进行区分，因此要对其上行数据传输的速率进行调度，除了要给出传输格式指配之外，还要给出可以使用的扩频码字，否则将导致用户间的干扰增大。因此要将FDD系统的上行增强技术引入到TDD系统中，还需要引入OVSF码的指配方法。

对于TDD的HSDPA技术，虽然有码字分配方法，但是由于TDD系统上下行可以采用的扩频因子的不同，即下行进采用扩频因子为1或者16，因此并不需要有扩频因子的指配，而仅需要给出起始扩频码的序号和终止扩频码的序号。但是对于上行增强来说，由于上行传输可以采用的扩频因子可以为1，2，4，8和16，因此要对上行数据传输进行调度，除了要指配扩频码字的序号之外，还要指配可以采用的扩频因子。

下面对明确指示扩频因子和扩频码序号的扩频码指配方法所需的信令比特数进行分析，图1中给出了TDD系统上行可用的OVSF码。

依据图1，可以给出分配1个码字可能的状态数：

$N_1=C_1^1+C_2^1+C_4^1+C_8^1+C_{16}^1=31$

依据规范，一个用户设备要使用一个码字的前提是从这个码字到根码字路径上的码字没有被其他用户使用，并且这个码字的所有子码没有被其他用户使用。因此可以给出分配2个码字可能的状态数：

$N_2=C_2^1\·15+C_4^1\·21+C_8^1\·21+C_{16}^1\·15=522$

另外依据规范，对于多码传输一个UE最多可以同时使用2个物理信道，这样所有可能扩频码发配的状态数为：

                    N＝N₁+N₂＝553＜2¹⁰

因此对于明确的码字分配，要想包含所有的可能的码字分配状态需要的信令比特数为10。

由于信令比特数越多，那么所需的传输功率越大，那么对于下行其他业务传输性能的影响也越大。因此如果要用10个比特的信令来实现扩频码字的分配，那么要获取快速调度增益，将会以牺牲很多的下行业务的性能为代价。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于时分双工通信系统中数据传输增强相关的扩频因子组合指配受限的码字分配方法，用于数据业务传输的增强。为实现上述目的，一种时分双工通信系统中扩频因子组合指配受限的扩频码字分配方法，包括步骤：

a.系统网络端确定需要限制的扩频因子组合指配，给出数据传输速率指示列表；

b.用户设备在发送数据传输请求之前，获取数据传输速率指示列表：

c.用户设备向基站发送数据传输请求；

d.基站依据现有的资源状况以及用户设备的信道条件，确定该用户设备可以发送的速率、相应可以采用的传输速率、可以使用的扩频码字以及应该分配的编码效率；

e.基站向用户设备发送传输速率指示和扩频码字的序号；

f.用户设备对调度指配信息进行处理确定可以使用的传输速率、扩频码以及编码效率；

g.用户设备采用所确定的传输速率、扩频名字和编码效率向基站发送数据。

本发明用较小的信令负担实现扩频码字的指配，从而适应数据传输增强所需的速率调度，使系统资源可以得到更有效地利用，提高小区的吞吐量。

附图说明

图1是TDD系统上行可用的OVSF码；

图2是隐含扩频因子指配的码字分配方法相应的调度过程实现步骤。

具体实施方式

本发明给出了一种TDD系统中数据传输增强相关的扩频因子组合指配受限的码字分配方法，该方法可以将编码效率的指配和扩频因子组合指配隐含在数据传输速率指配中，从而用编码效率的指配代替了某些信令负担需求较大的扩频因子组合，限制了信令负担较大的扩频因子组合指配，这样可以降低传输扩频码字序号所需信息比特数，从而以较小的信令负担实现了数据传输增强中扩频码字的分配和速率调度。

本发明中数据传输增强相关的扩频因子组合指配受限的码字分配方法的基本原理是扩频码字序号指配所需的信息比特数与扩频因子组合的指配有关，指配的扩频因子数目越多，扩频因子越大，相应扩频码字序号所需的信息比特数越大。而除了扩频码字的指配可以适应不同的数据速率的指配之外，编码效率的指配同样也可以适应不同的数据速率指配，因此可以将编码效率的指配也隐含在数据传输速率的指配之中，代替某些相应扩频码字序号指配所需信息比特较多的扩频因子组合指配，这样可以在不改变对数据速率指配适应性的前提下，使指配信息比特数需求较大的扩频因子组合指配受到了一定的限制，从而降低了扩频码字指配所需的信令负担，减小了对其他业务的影响。

本发明给出了一种移动通信系统中数据传输增强相关的扩频因子组合指配受限的码字分配方法。为了实现该方法，在本发明中：

首先，给出了扩频因子组合指配受限的码字分配方法相应的调度过程实现步骤；

其次，给出了用户设备在发送数据传输请求前要获取的传输速率指示列表内容；

此外，还给出了相应于本发明方法的调度指配信息的内容；

下面对本发明的动作进行说明：

首先给出了本发明中给出的码字分配方法相应的调度过程实现步骤，如图2所示。

201，系统网络端依据系统可以承受的信令负担以及替代扩频因子组合所能达到的性能确定需要限制的扩频因子组合指配，给出数据传输速率指示列表。传输速率指示列表中的每一个指示都会包含传输块大小指示信息和扩频因子组合指示信息，也就是说，每一个传输速率指示都对应着一个传输块大小指示和一个扩频因子组合指示。在该列表中，将对某些相应扩频码字序号指配所需信息比特较大的扩频因子组合指配进行限制，也就是说列表中将不会存在这些扩频因子组合的指配。这些限制将依据系统可以承受的信令负担以及替代扩频因子组合所能达到的性能决定。当传输速率指示列表有了上述限制之后，就可能存在有不同的传输块大小对应着相同的扩频因子组合指配情况，在这种情况下的信道比特与传输块大小的适应，将依赖于不同的编码效率指配得到。这些编码效率并没有在列表中明确指出，而是隐含在数据传输速率指配和扩频因子组合信息之中，也就是说可以依据传输块大小和扩频因子组合计算得到；

202，用户设备获取数据传输速率指示列表。用户设备获取数据传输速率指示列表的方式可以是事先约定，也可以通过高层信令传给用户设备，还可以以广播的形式通知用户设备；

203，用户设备向基站发送数据传输请求；

204，基站要对用户设备发送的数据传输请求进行处理，依据现有的资源状况以及用户设备的信道条件，确定该用户设备可以发送的速率，相应可以采用的传输速率，可以使用的扩频码字以及应该分配的编码效率；

205，向用户设备发送传输速率指示和扩频码字的序号。由于用户设备在步骤202中所获取的传输速率指示列表中已经包含了传输速率指示所对应的扩频因子指示的信息，因此在给用户设备发送的调度指配中，并不需要有扩频因子的明确指配。同样由于依据传输块的大小和扩频因子组合指配，可以计算出所需的编码效率指配，因此也不需要有编码效率的明确指配。

206，用户设备对调度指配信息进行处理确定可以使用的传输速率、扩频码以及编码效率。用户设备将参照步骤202所获取的传输速率指示列表，依据所指配的传输速率指示确定所分配的可以使用的扩频因子或扩频因子的组合，然后再根据调度指配的扩频码序号，就可以确定所指配的扩频码。此外依据数据块大小和扩频因子组合信息，还可以计算出所指配的编码效率。

207，用户设备采用步骤206所确定的传输速率、扩频码字和编码效率向基站发送数据。

其次，本发明中给出了用户设备在发送数据传输请求前要获取的传输速率指示列表内容，如表1所示。

表1用户设备需要预先获取的数据传输速率指示内容

数据传输速率指示序号	传输块大小	扩频因子组合指示
			0	TBSI0	SFCI0
1	TBSI1	SFCI1
			...	...	...
N	TBSIN	SFCIN

表中，TBSI_i为序号为i的传输块大小指示，SFCI_i为为序号为i的扩频因子指示。需要注意的是，在本发明方法所用的传输速率指示列表中某些相应扩频码字序号指配所需信息比特较大的扩频因子组合指配的使用将受到限制，而会用可以替代的或比较接近的且所需信息比特较少的扩频因子组合指配替代。这些限制将依据系统可以承受的信令负担以及替代扩频因子组合所能达到的性能决定。这样，扩频因子的组合指示和传输块的大小并不是一一对应的，不同的传输块大小可能会有相同的扩频因子组合指配。在数据传输速率上，信道比特与传输块大小的适应依赖于不同的编码效率实现。编码效率可以依据传输块的大小和扩频因子组合指配信息计算得到。

从上表中可以看出，在用户设备获取了该列表之后，每得到一个数据传输速率的指示，就可以确定相应的传输块大小指示以及扩频因子的指示，再加上扩频码序号的指示，就可以确定出所分配的数据传输速率和扩频码字。同时，依据传输块的大小和扩频因子组合，还可以确定所分配的编码效率。

此外，本发明还给出了相应于本发明方法的调度指配信息的内容，其内容主要包含：

●传输速率指示

在该信息中将指示用户设备可以采用的传输块大小，从而可以得到传输速率，并隐含指示出用户设备可以使用的扩频因子组合和编码效率指配。

●扩频码字的序号指示

在该信息中将给出扩频码字的序号，以结合传输速率指示所隐含指示的扩频因子指示，确定所分配的扩频码。

●其他

其他的一些调度指配信息。

需要注意的是在本发明调度信息的内容中，并没有显式的扩频因子指示信息，因此相应地也节省了传输扩频因子指示的信息比特。此外，通过传输块大小的指配和扩频因子组合指配，还可以计算出编码效率的指配，从而适应了相同扩频因子组合下不同传输块大小的变化。

实施例

本发明给出了一种TDD系统中数据传输增强相关的扩频因子组合指配受限的码字分配方法，用于数据业务传输的增强。为了便于理解本发明，下面给出了一个LCR TDD系统中的用于上行增强的隐含扩频因子指配的扩频码字分配方法的实施例。

首先，依据码字指配所能允许的下行信令信息比特数可以确定扩频因子组合指配列表。利用本发明方法，扩频因子组合指配可以隐含在数据传输速率指示中传输，因此扩频码字分配所需的信息比特数仅为扩频码字序号分配所需的比特数。由于扩频因子越大，扩频码的数目越多，那么所需码字序号分配的信息比特数越多，因此在给定的信息比特数限制下，有些扩频因子组合的指配将不能使用。

此外基于效率的考虑，2个具有相同扩频因子的码字可以由其父码字代替，这样所需的信令比特可以大大减小，因此在码字组合指配中将不会有两个相同的扩频因子的组合指配。

可以给出在不同的用于扩频码字分配的信息比特数限制下，可用的扩频因子和扩频因子组合指配，如表2所示。

表2不同的码字分配信息比特数目限制下可用的扩频因子和扩频因子组合指配

扩频因子或扩频因子组合指配	最大允许的扩频码字分配信息比特数
						8	7	6	5	4
	1	√	√	√	√						√
2						√	√	√	√	√
	4	√	√	√	√						√
8						√	√	√	√	√
	16	√	√	√	√						√
2+2						×	×	×	×	×
	2+4	√	√	√	√						√
2+8						√	√	√	√	√
	2+16	√	√	√	√						×
4+4						×	×	×	×	×
	4+8	√	√	√	√						×
4+16						√	√	√	×	×
	8+8	×	×	×	×						×
8+16						√	√	×	×	×
	16+16	×	×	×	×						×

注：“√”表示此扩频因子指配或扩频因子组合指配可用，而“×”表示其不可用。

第二，基站给用户设备发送传输速率指示中除了要发送传输块大小之外，还要隐含有扩频因子组合指配的信息和编码效率的指配信息。由于基于不同的编码效率，不同的数据速率传输可以使用相同的扩频因子组合，因此信令负担较大的扩频因子组合指配可以由那些信令负担较小的扩频因子组合指配所替代。下面给出一些例子进行说明：

对于多码传输，一个用户设备在上行最多可以同时使用2个物理信道，假定功率控制比特为2，同步偏移比特为2，那么依据LCR TDD的上行时隙格式，可以给出不受限的扩频因子组合指示和受限的扩频因子组合指示情况下传输速率指示集示例，如表3所示。

表3扩频因子组合受限和不受限情况下LCR TDD系统可能的传输速率指示集示例

传输速率指示序号	扩频因子组合指示不受限			扩频因子组合指示受限			传输块大小/5ms传输时间间隔	数据速率(Kbps)
									扩频因子组合指示	编码效率	信息比特数/时隙	扩频因子组合指示	编码效率	信息比特数/时隙
	A	16+16	0.33	172	8	0.33									172	57	11.4
B							8+16	0.33	260	8	0.5	172	86	17.2
	C	8+8	0.33	348	4	0.33									348	116	23.2
D							4+16	0.33	436	4	0.42	348	145	29
	E	4+8	0.33	524	4	0.5									348	174	34.8
F							4+4	0.33	700	2	0.33	700	233	46.6
	G	2+16	0.33	788	2	0.37									700	262	52.4
H							8+16	0.5	260	4	0.37	348	130	26
	I	4+16	0.5	436	4	0.62									348	218	43.6
J							4+4	0.5	700	2	0.5	700	350	70
	K	2+16	0.5	788	2+8	0.45									876	394	78.8

从上表中可以看出，要实现数据速率指配，信令负担较大的扩频因子组合指配可以用信令负担较小的扩频因子组合指示结合不同的编码效率指配来代替，这样相应的也就减小了扩频码字分配所需的信令负担。

因此当用户设备在获取了受限的扩频因子组合指配相应的传输速率指示列表之后，当收到了基站指配的传输速率指配之后就可以知道相应的传输块大小指配和扩频因子组合指配，并可以计算出编码效率。因此基站给用户设备分配扩频码时，仅需要给用户设备发送扩频码字的序号即可。

利用本发明所提出的扩频因子组合指配受限的码字分配方法，将不存在信令负担较大的扩频码字序号指配，因此扩频码字分配所需的信令负担将大大减少。为了进行对比，在表4中给出了扩频因子组合指配受限和扩频因子组合指配不受限方法下，扩频码字分配所需的信息比特数。对于扩频因子组合指配受限方法中，扩频码字分配所需的下行信令比特数限制为4。

表4扩频码字组合指配受限方法和非受限方法所需的下行信令信息比特数

扩频因子组合指配	扩频码字分配所需的下行信令比特数
			扩频码字组合指配非受限	扩频码字组合指配非受限(比特数限制为4)
	1	0			0
2			1	1
	4	2			2
8			3	3
	16	4			4
2+2			0	0
	2+4	3			3
2+8			4	4
	2+16	5			-
4+4			4	-
	4+8	5			-
4+16			6	-
	8+8	6			-
8+16			7	-
	16+16	8			-

从表2，表3和表4中可以看出所提出的扩频码字组合指配受限的方法可以在不影响速率指配的前提下，大大减少扩频码字分配所需的下行信令信息比特数，下行信令负担得到了明显的降低。

Claims (7)

1.一种时分双工通信系统中扩频因子组合指配受限的扩频码字分配方法，包括步骤：

a.系统网络端确定需要限制的扩频因子组合指配，给出数据传输速率指示列表；

b.用户设备在发送数据传输请求之前，获取数据传输速率指示列表；

c.用户设备向基站发送数据传输请求；

d.基站依据现有的资源状况以及用户设备的信道条件，确定该用户设备可以发送的速率、相应可以采用的传输格式、可以使用的扩频码字以及应该分配的编码效率；

e.基站向用户设备发送传输速率指示和扩频码字的序号；

f.用户设备对调度指配信息进行处理确定可以使用的传输速率、扩频码以及编码效率；

g.用户设备采用所确定的传输速率、扩频名字和编码效率向基站发送数据。

2.据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用户设备预先获取数据传输速率和扩频因子组合以及编码效率的对应关系。

3.据权利要求1所述的方法，其特征在于：扩频码字的指配可以结合编码效率的指配对所提供的信道比特进行调整，以适应变化的速率调度需求。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤a)中，传输速率指示列表内的每一个指示都会包含传输块大小指示信息、扩频因子组合指示信息和编码效率指配信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤a)中，所述传输速率指示列表可以事先约定，也可以通过高层信令传给用户设备，还可以以广播的形式通知用户设备；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤f)中，用户设备将参照步骤b)中所获取的传输速率指示列表，依据所指配的传输速率指示确定所分配的可以使用的扩频因子或扩频因子的组合，然后再根据调度指配的扩频码序号，确定所指配的扩频码。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于还包括：依据数据块大小和扩频因子组合信息，计算出所指配的编码效率。

Images