用于向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資源的方法及其基站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使用調度單元向不同網絡運營商的用戶終端(UE11-UE24)調度無線電資源的方法及其基站，其中調度單元基于無線電資源在不同網絡運營商之中的預定義分配(si)和在時間間隔中的每用戶終端的至少一個數據吞吐量(Tij)，針對不同網絡運營商的用戶終端(UE11-UE24)確定用于調度無線電資源的權值參數，并且調度單元基于所述權值參數向不同網絡運營商的用戶終端(UE11-UE24)調度無線電資源。
【專利說明】用于向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資源的方法 及其基站

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于使用調度單元向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資 源的方法和適于執(zhí)行所述方法的基站。

【背景技術】
[0002] 在無線通信網絡、比如第三代伙伴項目長期演進（3GPP LTE)中，為了提高效率并 且減少成本，在不同網絡運營商之間共享資源變得越來越流行?？梢杂貌煌绞綄崿F資源 共享。一個可能性是共享無線通信網絡的架構的部分、如例如基站或者回程網絡。又一方 法是共享傳輸頻譜。當然也可以組合這兩種可能性。
[0003] 在不同網絡運營商之間共享基站的原理一也稱為基站虛擬化一是一個物理 基站主控兩個或者更多虛擬基站。基站的內部部件、比如中央處理單元（CPU)、存儲器或者 無線電和回程網絡接口必須被虛擬化或者必須支持虛擬化。每個網絡運營商擁有一個虛擬 基站并且可以在這一虛擬基站上運行它自己的操作軟件。


【發(fā)明內容】

[0004] 可以設想在不同所謂0SI層（0SI =開放系統互連）、如例如在網際協議（IP)、媒 體接入控制（MAC)或者物理層上實現聯合的、即虛擬化的基站。
[0005] 然而用于向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資源的任何方法應當保障網 絡運營商之間的某個公平程度，并且應當通過在不同網絡運營商之中共享無線電資源而僅 引入不顯著的延遲。
[0006] 本發(fā)明的目的因此是提出一種用于向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資 源、如例如所謂資源單元或者資源塊的方法，該方法賦予在網絡運營商之間的某個公平程 度而不向調度過程引入顯著延遲。
[0007] 本發(fā)明的基本思想是調度單元基于無線電資源在不同網絡運營商之中的預定義 分配和在時間間隔中的每用戶終端的數據吞吐量針對不同網絡運營商的用戶終端確定用 于調度無線電資源的權值參數并且調度單元基于所述權值參數向用戶終端調度無線電資 源。
[0008] 在本發(fā)明的一個實施例中，在至少有用于物理層共享的共享或者聯合使用的MAC 層的情況下，MAC調度單元跟蹤或者必須被提供調度的可跟蹤的性能參數及其結果、如例如 用于不同網絡運營商的用戶終端的所調度的數據速率和有關的無線電鏈路質量。
[0009] 為了滿足對于用于向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資源的調度單元的 以上提到的要求，根據本發(fā)明的實施例覆蓋兩個方面。第一方面是通過新的適配塊擴展根 據現有技術的調度器架構，這些適配塊根據協定的合約、即根據無線電資源在不同網絡運 營商之中的預定義分配為每個網絡運營商調整調度參數。第二方面是描述如何向根據現有 技術的調度算法中并入新的特定于運營商的調度參數。
[0010] 因此，根據本發(fā)明的實施例，將根據現有技術的用于基于用戶的調度的技術轉化 成用于調度多個網絡運營商的新原理。為此，引入在用于不同網絡運營商的共享基站中的 MAC調度單元的以下新規(guī)則和概念。
[0011] 可以例如經由以下參數控制MAC調度單元：
[0012] ?用于調度單元的專用于共享基站的不同網絡運營商的新靜態(tài)輸入參數、如例如 無線電資源在不同網絡運營商之間的分配的指示，
[0013] ?調度單元的對調度單元的新輸入參數進行調整的新輸出參數、如例如調整用于 調度無線電資源的加權參數的每用戶終端的數據吞吐量，
[0014] ?或者在單個調度步驟中組合兩個原理、即靜態(tài)輸入參數和有反饋的動態(tài)輸入參 數。
[0015] 在本發(fā)明的一個實施例中，共享調度單元跟蹤每用戶終端的并且因此跟蹤每網絡 運營商的服務質量（QoS)，這將對網絡運營商的對于使用基站的計費具有影響。
[0016] 本發(fā)明的目的因此通過一種用于使用調度單元向不同網絡運營商的用戶終端調 度無線電資源的方法來實現，其中：
[0017] ?調度單元基于無線電資源在不同網絡運營商之中的預定義分配和在時間間隔中 的每用戶終端的數據吞吐量為不同網絡運營商的用戶終端確定用于調度無線電資源的權 值參數，
[0018] ?并且調度單元基于所述權值參數向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資 源。
[0019] 本發(fā)明的目的還通過一種包括用于向不同網絡運營商的用戶終端調度無線電資 源的調度單元的基站來實現，其中：
[0020] ?調度單元被適配為基于無線電資源在不同網絡運營商之中的預定義分配和在時 間間隔中的每用戶終端的數據吞吐量針對不同網絡運營商的用戶終端確定用于調度無線 電資源的權值參數，
[0021] ?并且調度單元被適配為基于所述權值參數向不同網絡運營商的用戶終端調度無 線電資源。
[0022] 在下文中在3GPP LTE的框架內描述本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于3GPP LTE或者其 增強而是可以在原理上被應用于其它應用調度原理的網絡中、如例如WiMAX(WiMAX =全球 微波接入互操作性）網絡中，在下文中，取代在LTE中使用的術語eNodeB，使用更一般術語 基站。
[0023] 可以從從屬權利要求和以下描述中獲得本發(fā)明的進一步發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 在下文中，將參照附圖進一步說明本發(fā)明。
[0025] 圖1示意地示出其中可以實施本發(fā)明的通信網絡。
[0026] 圖2示意地示出其中可以實施本發(fā)明的用戶終端和基站的結構。
[0027] 圖3示意地示出根據本發(fā)明的一個實施例的MAC調度單元的輸入和輸出參數流。
[0028] 圖4示意地示出根據本發(fā)明的一個實施例的聯合運營商和用戶終端調度單元。

【具體實施方式】
[0029] 圖1示出根據標準3GPP LTE的通信網絡CN作為其中可以實施本發(fā)明的通信網絡 的示例。
[0030] 所述通信網絡CN包括基站BS1、…、BS3、用戶終端UE11-UE24、服務網關SGW、分 組數據網絡網關roNGW和移動性管理實體MME。
[0031] 用戶終端UE11-UE13和UE21-UE22經由無線電連接來連接到基站BS1，用戶終端 UE14和UE23經由無線電連接來連接到基站BS2,而用戶終端UE24經由無線電連接來連接 到基站BS3。在LTE的未來演進中，用戶終端UE11-UE14和UE21-UE24中的每個用戶終端也 可以經由無線電連接來連接到所述基站BS1、…、BS3中的多個基站。
[0032] 基站BS1、…、BS3又經由所謂S1接口連接到服務網關SGW和移動性管理實體MME、 即到演進分組核心（EPC)。
[0033] 基站BS1-BS3經由所謂X2接口相互連接。
[0034] 服務網關SGW連接到分組數據網絡網關TONGW，該TONGW又連接到外部IP網絡 IPN。
[0035] S1接口是在基站BS1、…、BS3之一、即在本例中的eNodeB、與演進分組核心（EPC) 之間的標準化接口。S1接口具有兩類：用于在基站BS1、之一與移動性管理實體 MME之間交換信令消息的S1-MME和用于在基站BS1-BS3之一與服務網關SGW之間傳送用戶 數據報的S1-U。
[0036] 在3GPP LTE標準中添加 X2接口主要為了在切換期間傳送用戶平面信號和控制平 面信號。
[0037] 服務網關SGW執(zhí)行IP用戶數據在基站BS1、…、BS3與分組數據網絡網關TONGW 之間的路由。另外，服務網關SGW在不同基站之間或者在不同3GPP接入網絡之間的切換期 間用作移動錨點。
[0038] 分組數據網絡網關roNGW代表到外部IP網絡IPN的接口并且終止在用戶終端與 相應服務基站BS1、…、BS3之間建立的所謂EPS承載（EPS =演進分組系統）。
[0039] 移動性管理實體MME執(zhí)行訂戶管理和會話管理的任務并且也在不同接入網絡之 間的切換期間執(zhí)行移動性管理。
[0040] 圖2示意地示出其中可以實施本發(fā)明的用戶終端UE和基站BS的結構。
[0041] 基站BS例如包括三個調制解調器單元板MU1-MU3和控制單元板⑶1，該⑶1又包 括介質相關適配器MDA。
[0042] 三個調制解調器單元板MU1-MU3連接到控制單元板⑶1并且經由所謂公共公用無 線電接口（CPRI)連接到相應遠程無線電頭RRH1、RRH2或者RRH3。
[0043] 遠程無線電頭RRH1、RRH2或者RRH3中的每個遠程無線電頭連接到例如兩個遠程 無線電頭天線RRHA1和RRHA2用于經由無線電接口傳輸和接收數據。為了簡化而在圖2中 僅為遠程無線電頭RRH1描繪所述兩個遠程無線電頭天線RRHA1和RRHA2。
[0044] 介質相關適配器MDA連接到移動性管理實體MME和服務網關SGW并且因此連接到 分組數據網絡網關roNGW，該roNGW又連接到外部IP網絡IPN。
[0045] 用戶終端UE例如包括兩個用戶終端天線UEA1和UEA2、調制解調器單元板MU4、控 制單元板⑶2以及接口 INT。
[0046] 兩個用戶終端天線UEA1和UEA2連接到調制解調器單元板MU4。調制解調器單元 板MU4連接到控制單元板⑶2,該⑶2又連接到接口 INT。
[0047] 調制解調器板MU1-MU4和控制單元板⑶1、⑶2可以例如包括現場可編程門陣列 (FPGA)、數字信號處理器（DSP)、微處理器、開關和存儲器、如比如雙數據速率同步動態(tài)隨機 存取存儲器（DDR-SDRAM)以便被啟用為執(zhí)行以下描述的任務。
[0048] 遠程無線電頭RRH1、RRH2和RRH3包括所謂無線電設備、例如調制器和放大器、t匕 如delta-sigma調制器（DSM)和開關模式放大器。
[0049] 在下行鏈路中，從外部IP網絡IPN接收的IP數據在EPS承載上從分組數據網絡 網關TONGW經由服務網關SGW被傳輸到基站BS的介質相關適配器MDA。介質相關適配器 MDA允許與不同介質的連通、如比如光纖或者電連接。
[0050] 控制單元板⑶1在第3層上、即在無線電資源控制（RRC)層上執(zhí)行任務、比如測量 和小區(qū)重選、切換以及RRC安全性和完整性。
[0051] 另外，控制單元板CU1執(zhí)行用于操作和維護的任務并且控制S1接口、X2接口和公 共公用無線電接口。
[0052] 控制單元板⑶1向調制解調器單元板MU1-MU3發(fā)送從服務網關SGW接收的IP數 據用于進一步處理。
[0053] 三個調制解調器單元板MU1-MU3在第2層上、即在例如負責頭壓縮和加密的H)CP 層（PDCP =分組數據會聚協議）上、在例如負責分段和自動重復請求（ARQ)的RLC(RLC = 無線電鏈路控制）層上以及在負責MAC(MAC=媒體接入控制）復用和混合自動重復請求 (HARQ)的MAC層上執(zhí)行數據處理。
[0054] 另外，三個調制解調器單元板MU1-MU3在物理層上執(zhí)行數據處理、即編碼、調制以 及天線和資源塊映射。
[0055] 編碼和調制的數據被映射到天線和資源塊上并且作為傳輸符號通過公共公用無 線電接口從調制解調器單元板MU1-MU3發(fā)送到相應遠程無線電頭RRH1、RRH2或者RRH3和 相應遠程無線電頭天線RRHAURRHA2用于通過空中接口傳輸。
[0056] 公共公用無線電接口（CPRI)允許使用分配式架構，其中包含所謂無線電設備控 制的基站BS優(yōu)選地經由攜帶CPRI數據的無損光纖鏈路連接到遠程無線電頭RRHURRH2和 RRH3。這一架構減少服務提供者的成本，因為僅包含所謂無線電設備、如比如放大器的遠程 無線電頭RRHURRH2和RRH3需要處于在環(huán)境上有挑戰(zhàn)性的位置。基站BS可以集中位于更 容易管理覆蓋范圍、氣候和功率可用性的、挑戰(zhàn)性更少的位置。
[0057] 用戶終端天線UEAUUEA2接收傳輸符號并且向調制解調器單元板MU4提供接收的 數據。
[0058] 調制解調器單元板MU4在物理層上執(zhí)行數據處理、即天線和資源塊去映射、解調 和解碼。
[0059] 另外，調制解調器單元板MU4在第2層上、即在負責混合自動重復請求（HARQ)和 MAC (MAC =媒體接入控制）去復用的MAC層上、例如負責重新組裝和自動重復請求（ARQ)的 RLC層（RLC =無線電鏈路控制）上以及在例如負責解密和頭壓縮的H)CP層（PDCP =分組 數據會聚協議）上執(zhí)行數據處理。
[0060] 在調制解調器單元板MU4上的處理產生向控制單元板⑶2發(fā)送的IP數據，該⑶2 在第3層上、即在無線電資源控制（RRC)層上執(zhí)行任務、比如測量和小區(qū)重選、切換以及RRC 安全性和完整性。
[0061] 從控制單元板⑶2向相應接口 INT傳輸IP數據用于輸出和與用戶交互。
[0062] 在上行鏈路中，在從用戶終端UE到外部IP網絡IPN的反方向上以類似方式執(zhí)行 數據傳輸。
[0063] 在下文中，根據本發(fā)明的實施例描述使用如以上描述的基站BS作為具有用于調 度多個網絡運營商的共享調度單元的虛擬基站。
[0064] 圖3示意地示出根據本發(fā)明的一個實施例的MAC調度單元的輸入和輸出參數流。
[0065] 例如可以在如圖2中描繪和以上描述的調制解調器板MU1-MU3之一中實施所述用 于為至少兩個網絡運營商執(zhí)行MAC調度的方法。
[0066] 作為基本輸入參數，對于各種用戶終端的服務質量（QoS)要求用來確定調度參 數。
[0067] 在根據現有技術的用于僅一個網絡運營商的用于無線電資源的調度方法中，用戶 終端的所述QoS要求在步驟1中用來確定在步驟2中向MAC調度單元傳輸的調度參數。在 MAC調度單元中，比較所述QoS要求、如例如用戶終端的所需傳輸延遲或者所需數據吞吐 量、與用戶終端的當前達到的延遲和數據吞吐量，并且優(yōu)選地以對于所有用戶終端滿足QoS 要求這樣的方式調度用戶終端。
[0068] 在根據本發(fā)明的一個實施例的用于多個網絡運營商的無線電資源的調度方法中， 在步驟3中向處理塊傳輸用戶終端的所述QoS要求，在該處理塊中存儲或者確定用于MAC 調度單元的調度參數。在該實施例的備選中，所述用戶終端的所述QoS要求用來為每個運 營商i的用戶終端確定可以從一個調度間隔到另一調度間隔改變的動態(tài)調度參數屯。在步 驟4中所述動態(tài)調度參數屯被傳輸到MAC調度單元。
[0069] 根據本發(fā)明的實施例，在步驟5中還向MAC調度單元傳輸未改變或者與動態(tài)調度 參數φ相比較僅在更長時間尺度上改變的靜態(tài)調度參數Si。
[0070] MAC調度單元使用動態(tài)參數屯和靜態(tài)參數Si:者以對于不同運營商的用戶終端確 定用于向用戶終端調度無線電資源的權值參數。因此，MAC調度單元為每個用戶終端執(zhí)行不 同RLC緩沖器的優(yōu)先級處理和傳送格式選擇、即傳送塊大小、調制方案和天線映射的選擇， 并且在步驟6中向物理層傳輸相應命令。在物理層上，在步驟8中也執(zhí)行編碼、調制、天線 映射、對資源塊或者單元的映射和通過空中接口傳輸調度的數據。
[0071] 物理層在步驟9中向MAC調度單元提供關于可用物理層資源的信息，該MAC調度 單元如以上描述的那樣向用戶設備調度可用物理層資源、即無線電資源。
[0072] 在本發(fā)明的又一實施例中，在更長時間尺度、比如幾個調度周期上確定物理層性 能值、比如每用戶終端或者每網絡運營商的數據速率。在步驟10中提供所述物理層性能值 作為用于調度方法確定調度參數的輸入參數以便保證在網絡運營商之中的長期公平和穩(wěn) 定性。如果在這樣的更長時間尺度上的用于第一網絡運營商的數據速率低于協定的數據速 率并且用于其它網絡運營商的數據速率在它們的協定的數據速率以上，則用更高優(yōu)先級調 度第一網絡運營商的用戶終端。另外，所述物理層性能值用于對使用基站計費并且被傳輸 到不同網絡運營商。
[0073] 根據本發(fā)明的一個實施例，在MAC調度單元中在兩個調度步驟中執(zhí)行向不同網絡 運營商的用戶終端調度無線電資源。在第一調度步驟中，基于無線電資源在不同網絡運營 商之中的預定義分配向不同網絡運營商調度無線電資源，并且在第二調度步驟中，基于在 時間間隔中的每用戶終端的數據吞吐量按網絡運營商向用戶終端調度無線電資源。
[0074] 指示無線電資源在不同網絡運營商之間的分配的靜態(tài)參數^用來向不同網絡運 營商i調度無線電資源。這些靜態(tài)參數 Si為每個網絡運營商透明地提供它們的用戶終端 的出現頻率，并且可以例如被使用于如在下文中描述的輪循或者比例公平調度器中。
[0075] 將所謂輪詢調度器用于調度：
[0076] 如果根據協定的框架合約，分配網絡運營商之間的無線電資源使用均等地分配， 則它們中的每個網絡運營商得到值 Si = 1、即對于兩個網絡運營商的情況，一個輪循循環(huán)將 看起來像這樣：循環(huán)1 :運營商1、運營商2。循環(huán)2 :運營商1、運營商2、…，因此將交替地 調度每個網絡運營商。
[0077] 在以不均等方式規(guī)定無線電資源使用、例如第一網絡運營商的資源使用率為2/3 而第二網絡運營商的資源使用率為1/3的情況下，那么第一網絡運營商得到值 Sl = 2而第 二網絡運營商得到值s2= 1。因此在輪循循環(huán)中第一運營商的用戶終端被表示兩次、即一 個輪循循環(huán)將看起來像這樣：循環(huán)1 :運營商1、運營商1、運營商2。循環(huán)2 :運營商1、運營 商1、運營商2···
[0078] 使用所謂比例公平調度器：
[0079] 將經典比例公平調度轉移到調度多個網絡運營商的情況。用靜態(tài)參數Si擴展用 于每個運營商i的比例公平權值參數K以支持多網絡運營商情況。向特定用于每個網絡 運營商的A的分子中實施靜態(tài)參數 Si。
[0080] Wi = (Si · Rj/Ti i = 1、2(運營商 1、運營商 2) (1)
[0081] 參數氏在這一情況下指示在網絡運營商i的用戶終端之中平均并且在一個或者 多個經過的調度周期之中平均的無線電鏈路質量。
[0082] 參數?\在這一情況下指示在網絡運營商i的用戶終端之中平均并且在一個或者 多個經過的調度周期之中平均的數據吞吐量。
[0083] 用于每個網絡運營商i的靜態(tài)參數Si反映根據協定的合約的、無線電資源在網絡 運營商之間的分配，該分配獨立于移動通信網絡的動態(tài)性、比如用于物理透明塊的有效使 用的無線電資源。
[0084] 在該實施例的備選中，QoS連帶關系（implication)也可以用于調節(jié)靜態(tài)參數Si :

【權利要求】
1. 一種用于使用調度單元向不同網絡運營商的用戶終端（UE11-UE24)調度無線電資 源的方法，其中： ?所述調度單元基于無線電資源在所述不同網絡運營商之中的預定義分配（Si)和在 時間間隔中的每用戶終端的數據吞吐量（Tj，來針對所述不同網絡運營商的所述用戶終端 (UE11-UE24)確定用于調度所述無線電資源的權值參數， ?并且所述調度單元基于所述權值參數來向所述不同網絡運營商的所述用戶終端 (UE11-UE24)調度所述無線電資源。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述調度單元基于在時間間隔中的每用戶終端的 使用的無線電資源來確定所述權值參數。
3. 根據權利要求1或者2所述的方法，其中所述調度單元基于每用戶終端的協定的或 者達到的服務質量來確定所述權值參數。
4. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中所述調度單元基于每用戶終 端的無線電鏈路質量（Ru)來確定所述權值參數。
5. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中無線電資源在所述不同網絡 運營商之中的所述預定義分配（Si)基于用于所述不同網絡運營商的所述用戶終端的協定 的服務質量而被設置成預定義間隔以外的值。
6. 根據權利要求1至5中的任一權利要求所述的方法，其中在單個調度步驟中執(zhí)行所 述向不同網絡運營商的用戶終端調度所述無線電資源。
7. 根據權利要求1至5中的任一權利要求所述的方法，其中在第一調度步驟中，基于無 線電資源在所述不同網絡運營商之中的所述預定義分配（ Si)來向所述不同網絡運營商調 度所述無線電資源，并且在第二調度步驟中，基于在所述時間間隔中的每用戶終端的所述 數據吞吐量來按網絡運營商向所述用戶終端（UE11-UE24)調度所述無線電資源。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中針對所述第一調度步驟使用輪循調度，并且針對 所述第二調度步驟使用比例公平調度。
9. 根據權利要求1至6中的任一權利要求所述的方法，其中所述調度單元是比例公平 調度單元。
10. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中所述數據吞吐量基于遺忘 因子來確定。
11. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中所述數據吞吐量利用每用 戶終端的使用的無線電資源和每用戶終端的達到的服務質量的組中的至少一項來加權。
12. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中與在幾個調度間隔的時間 尺度上的所述無線電資源的被執(zhí)行的調度有關的信息被所述調度單元用于確定所述權值 參數。
13. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中與所述無線電資源的被執(zhí) 行的調度有關的所述信息被傳輸到所述不同網絡運營商并且被用于計費。
14. 根據前述權利要求中的任一權利要求所述的方法，其中在網際協議層、媒體接入控 制層和物理層的組中的至少一層上執(zhí)行所述調度。
15. -種基站，包括用于向不同網絡運營商的用戶終端（UE11-UE24)調度無線電資源 的調度單元，其中： ?所述調度單元被適配為基于無線電資源在所述不同網絡運營商之中的預定義分配 (Si)和在時間間隔中的每用戶終端的數據吞吐量（Tj，來針對所述不同網絡運營商的所述 用戶終端（UE11-UE24)確定用于調度所述無線電資源的權值參數， ?并且所述調度單元被適配為基于所述權值參數來向所述不同網絡運營商的所述用戶 終端（UE11-UE24)調度所述無線電資源。
【文檔編號】H04W72/04GK104094656SQ201380006370
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月18日 優(yōu)先權日:2012年2月9日
【發(fā)明者】O·艾丁, S·瓦倫汀 申請人:阿爾卡特朗訊