TWI405426B

TWI405426B - 通信系統

Info

Publication number: TWI405426B
Application number: TW095127623A
Authority: TW
Inventors: Eva Englund; Johan Torsner; Stefan Parkvall
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2013-08-11
Also published as: EP1917763A1; ES2349277T3; US9913257B2; EP1917763B1; ATE475293T1; US20080318607A1; WO2007022787A1; DE602005022502D1; US9179474B2; TW200723740A; US20160057748A1

Description

通信系統

本發明係關於通信系統，且特定言之係關於3G(第三代)網路及此類網路的發展。

在無線射頻(RF)通信網路中，多個使用者使用若干特定無線電通道進行通信。附圖之圖1說明RF通信網路1之一部分，該網路包含使用空中介面7與行動終端機5通信的網路資源3。空中介面7定義若干無線電通道，其使得網路資源3與行動終端機5之間的資料能得以傳輸。從網路資源3至使用者5的發射為"下行鏈路"通信，同時行動終端機5至網路資源3的發射為"上行鏈路"通信。應輕易瞭解術語"網路資源"係意欲包含行動電信網路中的任何合適的設備。例如，可藉由基地台、無線電網路控制器(RNC)、網路伺服器或該等及其他單元之組合提供的網路資源。

在網路支持多個使用者時，有必要控制無線電通道上的發射以避免信號及資料損失。下行鏈路發射係相對易於控制，因為網路資源3具有關於其所服務的使用者之所有相關資訊，並因此可以控制至使用者本身的發射。然而，上行鏈路通信比較難以控制，因為個別使用者沒有關於與網路資源3進行通信的其他使用者之資訊。因此需要提供控制藉由行動終端機5進行的發射之技術。

多重存取控制(MAC)協定為此一技術。MAC協定之所需特徵包含低延遲及高集合輸出或容量。先前考量的MAC協定可劃分為兩個群組：無衝突或"排程"協定及以競爭為基礎的協定。無衝突協定確保發射不會彼此干擾。採用以競爭為基礎的協定，發射之間可能出現衝突，而且必須定義解決此類衝突的原理。

無衝突協定通常包含在發射資料之前進行發信以確保發射將不與其他發射衝突。儘管此發信相位的持續時間可能較短，但是延遲可代表總發射時間的大部分，尤其對於少量資料之發射而言。對於大量資料而言，發信相位的持續時間並不重要。然而，因為許多資料發射時間可能比較短，所以發信延遲可能係重要的。無衝突協定之一利益為可以達到完全媒體使用。此產生高容量電位。

以競爭為基礎的協定允許嘗試在不先前發信的情況下直接發射來確保媒體係自由的。此導致非常低的延遲。然而，發射嘗試之間的衝突之風險隨負載的增加而增加。此類衝突增加可能的延遲。衝突還導致無線電通道在頻率上受到非成功發射嘗試的佔用，此依序產生較差的集合輸出。

對於低流量負載而言，以競爭為基礎的協定一般產生較低的延遲，而對於高流量負載而言，無衝突協定為較佳。最近的發展係針對藉由使用兩種模式來組合兩種類型之方案的正特性，即以競爭為基礎的發射係用於低負載並且排程發射係用於高負載。

目前的工作係正在設計針對WCDMA(寬頻帶分碼多重存取)網路之長期發展的系統概念。此工作係亦稱為進化UTRAN或E－UTRAN。E－UTRAN中的空中介面之有力的候選物為用於下行鏈路的正交分頻多重存取(OFDMA)及用於上行鏈路的具有可變頻寬之FDMA(分頻多重存取)。以下將參考OFDMA及E－UTRAN，但是該等參考不應解釋為限制本發明。

E－UTRAN上行鏈路很可能主要依賴於排程，即網路分配某些大塊給每個使用者以透過在下行鏈路中發射的排程授予進行上行鏈路資料發射。網路通常使發佈的授予基於從使用者接收的排程請求。此意味著在建立某延遲的上行鏈路資料發射之前需要請求相位。仍需要某些方式用以在不先前請求的情況下發送至少排程請求。

在本發明之一具體實施例中，使行動終端機可採用以競爭為基礎的方式發送資料，但同時亦發送排程請求。若在以競爭為基礎的資料通道上存在衝突，則排程請求很可能得到接收並且網路可以採用最小的排程延遲來排程行動終端機。若在以競爭為基礎的資料通道上不存在衝突，則資料在網路中採用最小的延遲加以接收。

在一範例中，不存在以競爭為基礎的再發射；所有再發射係在排程器的控制下進行。

在一範例中，分配給以競爭為基礎的發射之資源的數量可以根據系統負載隨時間發生變化並且通常在負載為較高時減少。

依據本發明之一方面，提供一用以發射通信網路中的終端機與網路資源之間的資料之方法，其中終端機與關於一資料部分的一資料傳輸請求實質上同時發射該資料部分。

依據本發明之另一方面，提供包含一終端機及網路資源的通信系統，其中該終端機可運作以實質上同時發射一資料部分及對該資料部分的一資料傳輸請求至該等網路資源。

在本發明之一項具體實施例中，一資料部分及一資料傳輸請求係從一終端機實質上同時發射至網路資源，該資料傳輸請求係關於該資料部分，若該資料部分並未由該等網路資源完全接收，則一排程訊息係從該等網路資源發射至該終端機，並且該資料部分係依據藉由該排程訊息決定的一排程從該終端機發射至該等網路資源。

在本發明之一具體實施例中，該終端機執行至該等網路資源之以競爭為基礎的資料發射，並且實質上同時遞交一資料傳輸排程請求至該等網路資源。

資料傳輸請求可包含欲從終端機發射的資料之數量的指示。排程訊息可用以根據藉由網路資源接收的資料之數量，以及欲在資料傳輸請求中發射的資料之數量的指示，授予發射存取給終端機。

資料傳輸請求可包含欲從終端機發射比資料部分大的資料之數量的指示。

可以預定分配給資料傳輸請求及資料部分之發射的資源。或者，網路資源可決定分配給資料傳輸請求及資料部分之發射的資源。網路資源可向終端機指示在沒有資料傳輸請求的情況下可加以發射的資料部分。

通信網路可以為無線網路。在一項具體實施例中，通信網路為射頻網路，並且終端機為行動終端機。

本發明之其他方面提供一終端機及一網路，其依據本發明之先前方面採用一方式進行運作。

圖1說明可依據本發明加以利用的無線網路之部分。如以上所說明，網路資源3在空中介面7上與行動終端機5進行通信。

圖2說明一行動終端機5，其一包括控制器10，該控制器從輸入裝置12接收輸入，並供應欲加以發射的資料至發射/接收(TX/RX)單元14。發射/接收單元14經由天線16在空中介面7上發射資料。發射/接收單元14還經由天線16接收信號並傳達該等信號至控制器10。輸入裝置可以為鍵盤、麥克風等，並且輸出裝置13可以為顯示裝置及揚聲器。如已為人所熟知，行動終端機5之使用者供應語音信號及鍵輸入至控制器10以便執行語音呼叫及/或資料呼叫。

本發明係關於資料從行動終端機5至網路資源3的上行鏈路發射。依據本發明，為從行動終端機5發射資料部分至網路資源3，行動終端機利用以競爭為基礎的技術與排程技術。

以下將術語"大塊"用以表示可指派給使用者的最小資源分配。在OFDMA(正交分頻多重存取)情況下，一大塊對應於一子載頻集與時間間隔；並且在FDMA(分頻多重存取)情況下，一大塊對應於頻率與時間間隔。不同大塊可保存用於特定使用，例如廣播資訊、使用者資料發射或排程請求。

依據本發明之具體實施例，上行鏈路資源係在邏輯上劃分為三個不同的集(S1、S2、S3)(示意性地顯示在圖3中)：S1係用於排程請求。

S2係用於以競爭為基礎的資料發射。

S3係用於排程資料發射。

現在參考圖1至5說明依據本發明之資料傳輸。在欲藉由行動終端機5將資料部分發射至網路資源3時，行動終端機5運作以在競爭為基礎的集S2中發射資料部分。在集S2中發送資料部分而並非藉由行動終端機5接收一有效排程訊息，並因此可能因用於資料部分的集S2而出現衝突。衝突的機率可以相對較高。

為減輕對於在集S2中發送的資料部分之任何衝突的效應，行動終端機與S2中的資料部分實質上同時發送集S1中的排程請求(圖5，步驟B)。排程請求可能易受衝突的影響，但是因為排程請求係較小，所以衝突的機率隨集S1中之合理大小而較低。

網路資源3決定是否已正確接收有關的資料部分(步驟C)，並且若已接收，則可以發射下一個資料部分。

若尚未正確接收資料部分，則網路資源3發射一排程訊息(步驟D)至行動終端機5，以便排程資料部分之發射。行動終端機5因此能夠根據在排程訊息中供應的資訊而發射集S3中的資料部分(步驟E)。

若已發佈一有效排程訊息至該行動終端機，則僅使得行動終端機可發射集S3中的資料。因為使用排程(假定使用合理的排程策略)，所以集S3中的發射並未經歷衝突。

若存在對集S2中發送的資料部分之衝突，則將排程資料部分以藉由網路資源在集S3中進行發射。不存在對以競爭為基礎的集S2之再發射，因此不需要隨機後退或其他衝突解決方案。所有再發射係均在網路資源及使用集S3的控制下。

集S1、S2及S3可以重疊。然而，在較佳具體實施例中，S1係與S2及S3正交以確保排程請求不與資料發射干擾(且反之亦然)。另外，S2可與S3正交。

在一項具體實施例中，排程請求(在S1中發送)可包含關於欲從行動終端機5傳輸至網路資源3的資料之數量的明顯資訊。在網路資源接收S2中的資料部分及S1中的對應排程請求時，網路資源3從排程請求中指示的資料之數量減去正確接收的資料之數量，並發送對其餘數量的資料之排程授予。在正確接收的資料之數量係大於或等於排程請求中指示的資料之數量時，網路資源不發送任何排程訊息至行動終端機，因為假定資料部分已被正確接收。

在另一具體實施例中，排程請求包含一旗標，其指示排程請求所對應於的資料部分是否包含欲從行動終端機傳輸的資料之全部。在網路資源3接收排程請求並正確接收某數量的資料時，網路資源從排程請求中的指示符旗標識別是否從行動終端機傳輸額外資料。若欲傳輸更多資料，則網路資源發送一排程訊息至行動終端機以便使其餘資料可採用排程方式得以發送。

在又一具體實施例中，排程請求並不包含關於欲從行動終端機傳輸的資料之數量的任何資訊。在此類具體實施例中，網路資源並沒有足夠的資訊用以決定行動終端機是否已發射其資料之全部或更多資料是否保持欲加以傳輸。網路資源因此可以發送排程訊息以使任何額外資料可採用排程方式從行動終端機加以發送。

除上述資訊以外，排程請求可包含用以協助網路中的排程決策之額外資訊，例如欲加以發射的資料之優先權、服務品質等級或類似資訊。

在低負載情況中，有利的係分配用於以競爭為基礎的發射(即定義一大集S2)之相對較大數量的資源，因為此舉將在發射資料時允許低延遲。

在高負載情況中，S2中以競爭為基礎的發射將遭受頻繁衝突。S2中以競爭為基礎的發射亦從S3中的排程發射獲得資源。因此在高負載情況狀態中可以有利的係藉由根本不允許任何以競爭為基礎的發射，或藉由僅分配少量的資源來分配大部分資源給排程發射。此類分配係分別說明在圖3及4中。

如以下將說明，可以採用若干方式現實不同群組S1、S2與S3之間的資源之分配。

分配用於排程請求的總資源之部分(即S1)可規定為標準之部分或藉由負責無線電資源控制的網路資源之部分加以發信。

可以採用若干方式處理S2與S3之間的劃分。

一種選項為網路資源3半靜態地劃分S2與S3之間的可用資源。因此可將劃分傳達至行動終端機。劃分可更新為流量負載變化，儘管S2與S3之間的資源之再分配很可能比用於資料流量的排程決策慢。S2與S3可以重疊或正交。在前者情況下，網路資源必須考量使用為S2與S3之部分的大塊之任何排程發射可能受以競爭為基礎的發射干擾。在後者情況(S2與S3為正交之情況)下，可以避免此問題。

另一選項為網路資源3將總資源劃分為S2及S3，因此網路資源所負責之區域中的所有行動終端機具有用於S2資源之預先的發射授予(沒有先前請求相位)。即一終端機預先具有某些授予(例如在呼叫設置或無論何時網路如此決定的情況下)，並且該等授予在無需先前請求的情況下為終端機提供權利來使用S2資源進行發射。

為在S3上發射，終端機必須使用排程請求來請求準許。此為實施S2與S3之間的資源之更"動態"劃分的一種方式，網路可以隨時決定(例如)藉由發送新的"預先"授予(即使用與用於排程之任一方式相同的發信機制)來分配較多/較少的資源給S2。

因此，具有預先授予的任何終端機均可以隨時在S2上啟動發射。為回應排程請求(及S2上以競爭為基礎的發射)，排程器可以決定使用用於封包之其餘部分的S3來為終端機指派一授予及/或撤回對小區中的其他終端機之預先授予。應注意終端機應該僅發射一排程請求連同資料發射以使用S2進行初始發射，而非進行隨後的發射(S3上的排程發射)。因此，終端機特性可以根據是否使用"預先"授予或是否接收一授予以回應一排程請求而稍微不同。

終端機還可藉由將此資訊併入正常資料流作為標題，在排程發射期間保持網路更新其狀態(例如緩衝器中的其餘資料)。因此，網路可以排程UE以使用S3發射達較長的時間週期並藉由觀察終端機的狀態而決定其是否應該再分配資源給終端機。

本發明之具體實施例可以組合排程發射與以競爭為基礎的發射之特性。此類組合提供下列優點：可以立即進行初始發射而無需等待排程訊息。

可以採用低延遲發送少量資料而無需排程。

在衝突情況下，使用者將得到自動排程，即不需要建立延遲的後退機制。

應注意，上述具體實施例說明而非限制本發明，並且熟悉技術人士能夠設計出多項替代性具體實施例而不脫離藉由所附申請專利範圍定義的本發明之範疇。在申請專利範圍中，任何置於括弧中的參考符號均不應解釋為限制申請專利範圍。詞語"包括"與"包含"及類似物並不排斥除任一請求項或整個說明書中列舉的元件或步驟以外的元件或步驟之出現。一元件之單數參考並不排斥此類元件之複數參考，反之亦然。本發明可藉由包括若干不同元件的硬體及藉由適當程式化的電腦(若適用)來加以實施。在列舉若干構件的一請求項中，可藉由一項且同一項硬體而具體化該等構件之若干個。在互不相同的附屬請求項中陳述某些測量的僅有事實並不指示不能有利地使用該等測量之組合。

1．．．通信網路

3．．．網路資源

5．．．行動終端機

7．．．空中介面

10．．．控制器

12．．．輸入裝置

13．．．輸出裝置

14．．．發射/接收單元

16．．．天線

圖1說明一無線電信網路之部分；圖2說明用於圖1之網路的行動終端機；圖3與圖4說明用於具體化本發明之網路的資料結構；以及圖5為說明具體化本發明之另一方面之方法中的步驟之流程圖。

Claims

一種用於在一通信網路中之一終端機與網路資源之間傳送資料之方法，其中該方法包含：接收藉由一終端機實質上同時傳送之一資料部分及一資料傳輸排程請求，該傳輸排程請求與該資料部分相關聯；若該資料部分並未由該等網路資源完全接收，則傳送一排程訊息至該終端機；及根據該排程訊息決定之一排程，接收來自該終端機之該資料部分。
如請求項1之方法，其進一步包括下列步驟：實質上同時傳送一資料部分及一資料傳輸排程請求至網路資源，該資料傳輸排程請求係關於該資料部分；若並未藉由該等網路資源完全接收該資料部分，則接收一排程訊息，以及依據藉由該排程訊息決定的一排程傳送該資料部分至該等網路資源。
如請求項1之方法，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送的資料之一數量的一指示。
如請求項3之方法，其中該排程訊息可用以根據藉由該等網路資源接收的資料之一數量，以及欲在該資料傳輸排程請求中傳送的資料之該數量的該指示，而授予傳送存取給該終端機。
如請求項1之方法，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機傳送比該資料部分大的資料之一數量的一指示。
如請求項1之方法，其中預定分配給該資料傳輸排程請求及該資料部分之傳送的資源。
如請求項1之方法，其中藉由該等網路資源決定分配給該資料傳輸排程請求及該資料部分之傳送的資源。
如請求項1之方法，其中該等網路資源向該終端機指示在沒有一資料傳輸排程請求的情況下可以傳送在資料部分上的資源。
如請求項1之方法，其中該通信網路為一無線網路。
如請求項9之方法，其中該通信網路為一射頻網路，並且該終端機為一行動終端機。
一種通信系統，其包括：一終端機；以及網路資源，其供該終端機經操作以：實質上同時傳送一資料部分及與該資料部分相關聯之一資料傳輸排程請求至該等網路資源；接收由該等網路資源傳送之一排程訊息，其指示該資料部分並未由該等網路資源完全接收；及根據該排程訊息決定之一排程，傳送該資料部分至該等網路資源。
如請求項11之系統，其中該等網路資源可運作以傳送一排程訊息至該終端機，若並未藉由該等網路資源完全接收該資料部分，並且該終端機可運作以依據藉由一排程訊息決定的一排程傳送該資料部分至該等網路資源。
如請求項11之系統，其中該等網路資源可運作以從該終端機實質上同時接收一資料部分傳送及一資料傳輸排程請求，該資料傳輸排程請求係關於該資料部分，若並未完全接收該資料部分，則傳送一排程訊息至該終端機，並且依據藉由該排程訊息決定的一排程從該終端機接收該資料部分。
如請求項11之系統，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送的資料之一數量的一指示。
如請求項14之系統，其中該排程訊息可用以根據藉由該等網路資源接收的資料之一數量，以及欲在該資料傳輸排程請求中傳送的資料之該數量的該指示，而授予傳送存取給該終端機。
如請求項12之系統，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送比該資料部分大的資料之一數量的一指示。
如請求項11之系統，其中預定分配給該資料傳輸排程請求及該資料部分之傳送的資源。
如請求項11之系統，其中藉由該等網路資源決定分配給該資料傳輸排程請求及該資料部分之傳送的資源。
如請求項12之系統，其中該等網路資源可運作以向該終端機指示在沒有一資料傳輸排程請求的情況下可以傳送在資料部分上的資源。
如請求項11之系統，其為一無線網路。
如請求項20之系統，其中該無線網路為一射頻網路，並且該終端機為一行動終端機。
一種用於一通信系統之終端機，其經操作以：實質上同時傳送一資料部分及與該資料部分相關聯之一資料傳輸排程請求至該等網路資源；接收由該等網路資源傳送之一排程訊息，其指示該資料部分並未由該等網路資源完全接收；及根據該排程訊息決定之一排程，傳送該資料部分至該等網路資源。
如請求項22之終端機，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送的資料之一數量的一指示。
如請求項22之終端機，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送比該資料部分大的資料之一數量的一指示。
如請求項22之終端機，其中該通信系統為一射頻無線網路，該終端機為一行動終端機。
一種用以透過一以競爭為基礎之資料傳輸與終端機進行通信的裝置，該裝置經操作以：從一終端機實質上同時接收一資料部分及一關於該資料部份之資料傳輸排程請求；若並未完全接收該資料部分，則傳送一排程訊息至該終端機；及依據藉由該排程訊息決定的一排程接收該資料部分。
如請求項26之裝置，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送的資料之一數量的一指示。
如請求項27之裝置，其中該排程訊息可用以根據藉由該等網路資源接收的資料之一數量，以及欲在該資料傳輸排程請求中傳送的資料之該數量的該指示，而授予傳送存取給該終端機。
如請求項26之裝置，其經組態以操作於一無線網路中。
如請求項29之裝置，其中該無線網路為一射頻網路，並且該終端機為一行動終端機。
一種與一通信網路之資源通信之方法，該方法包含：實質上同時傳送一資料部分及與該資料部分相關聯之一資料傳輸排程請求至該等網路資源；接收由該等網路資源傳送之一排程訊息，其指示該資料部分並未由該等網路資源完全接收；及根據該排程訊息決定之一排程，傳送該資料部分至該等網路資源。
如請求項31之方法，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機加以傳送的資料之一數量的一指示。
如請求項32之方法，其中該排程訊息可用以根據藉由該等網路資源接收的資料之一數量，以及欲在該資料傳輸排程請求中傳送的資料之該數量的該指示，而授予傳送存取給該終端機。
如請求項31之方法，其中該資料傳輸排程請求包含欲從該終端機傳送比該資料部分大的資料之一數量的一指示。
如請求項31之方法，其中傳送該資料部分及該資料傳輸排程請求包含無線地傳送該排程訊息。
如請求項35之方法，其中無線地傳送該排程訊息包含傳送該排程訊息至操作於一射頻網路之一行動終端機。