作 者:邮电设计技术 徐颂华 董玉华 汪雁
引言
目前市场上的EDGE手机大部分是Type 1的手机, 这类手机不支持同时接收和发送信号。由于这一限制,采用传统的动态分配(DA)模式的Type 1手机在上行方向的无线资源分配上受到很大的限制。随着新的上行EDGE业务的发展,EDGE用户对上行的传输速率提出了越来越高的要求,因此应用新的扩展动态分配(EDA)模式对上行业务的推广正变得越来越有意义。
EDA模式是Alcatel-Lucent公司在分组业务方面提出的一项专利。应用这项专利(即在EDGE 网络中应用EDA模式),使Type 1手机在上行方向可分配最多5个时隙,且在一个无线调度周期(20 ms)内同时在多个时隙(PDCH)上发送上行数据。这将显著地提高应用EDA模式的EDGE用户上行吞吐率,在特定条件下,单个用户的吞吐率将提高100%。另外,对整个EDGE网络上行平均吞吐率也有很大提高。
本文介绍了EDA模式的基本概念,描述了一种基于EDA模式的分组调度算法,并对在EDGE网络中应用EDA模式对上行吞吐率的提高进行了性能分析,突出了应用EDA模式对EDGE上行业务发展的影响。
1 基于DA模式的分组调度
1.1 Type 1手机的限制
网络端给Type 1 手机分配时隙的最多个数不仅取决于它的Multislot class类型, 还取决于手机进行邻小区功率测量的时隙需求,以及发送和接收之间的最小切换间隙的要求。图1中Ttb (手机从接收切换到发送的时间)和Tra (手机从发送切换到接收的时间)反映了发送和接收之间进行切换的间隙要求。
图1以Multislot class 9 的手机为例。下行临时块流(TBF)分配在时隙0、1 和2上,上行TBF分配在时隙1 和2上。 由于Type 1 手机的限制,网络端不能分配时隙0给上行的TBF, 否则Ttb将得不到保证。 同样的,网络端也不能分配时隙3给上行的TBF, 否则Tra将得不到保证。另外值得一提的是, 手机必须监听分配给它的上行TBF的所有时隙,去检测是否有上行状态标记(USF)分配给它。
1.2 基于DA模式的分组调度
采用DA模式的上行TBF会监听分配给它的时隙上所有的下行数据块。如果检测到网络端分配了USF给它,手机则会在下个调度周期的相应时隙上发送上行的数据块。基于DA模式的分组调度如图2所示。
图2中,上行TBF分配在时隙0和1上。图中摘录了4个块周期(BP, 20 ms无线调度周期)的调度结果。
a) BP(n):网络端将时隙0上的USF分配给这个上行TBF, 手机检测到后,在BP(n+1)的时隙0上发送上行的数据块。
b) BP(n+1):网络端将时隙0和1上的USF分配给这个上行TBF, 手机检测到后,在BP(n+2)的时隙0和1上发送上行的数据块。
c) BP(n+2):网络端将时隙1上的USF分配给了这个上行TBF, 手机检测到后,在BP(n+3)的时隙1上发送上行的数据块。
d) BP(n+3):网络端在这个BP没有分配USF给这个上行TBF。相应地,可以预见在BP(n+4),上行的TBF不会发送上行的数据块。
2 基于EDA模式的分组调度
2.1 EDA的基本原理和调度算法
采用EDA模式的手机,在下行的时隙上一旦检测到一个属于它的USF, 在下一个BP,它可以在这个时隙以及分配给它的其他更高的时隙上都发送上行的数据。 这样,它就不需要监听分配给它的所有上行时隙了。这使分配给它更多的上行时隙成为可能。从网络端来讲,对于采用EDA模式的手机(可以分配2个以上上行时隙给它),一旦一个USF分配给这个上行TBF, 那么比它高的这个上行TBF的所有时隙上的USF也必须一并分配给它,否则其他的上行TBF在相同的时隙上也发送数据时就会造成冲突。另外,考虑到Ttb和Tra的限制,任何一个BP所分配给EDA TBF的USF个数不能比其前一个BP的个数少。如果不能满足, 则这个调度周期必须暂停分配USF给这个上行TBF。
根据上述EDA基本原理 可以看出,在对采用EDA模式的手机进行调度前,首先要计算可以调度给它的USF个数。如果个数大于等于前一个BP,则按照时隙从右往左的顺序开始调度。否则,这一BP需停止对这个TBF调度(轮空一轮)。
由于EDA TBF并不总是监听所有分配给它的时隙, 为了避免下行的控制消息丢失,所有的下行控制消息必须发送在分配给这个上行EDA TBF的最低的时隙上。为了保证Ttb和Tra 这一根本原则,如果在下一个BP手机要响应网络端的轮询(polling) 请求,则它等同于这个时隙上相应的USF被分配给了这个上行EDA TBF。这一点需要在检测是否要轮空一轮的条件中特别注意。
基于EDA模式的分组调度如图3所示。
在图3中,网络端给采用EDA模式的上行 TBF分配了时隙0、1、2和3, 同一手机的下行TBF则分配在时隙0 和1上。 图中摘录了连续的几个BP的调度结果。
a) BP(n): 在时隙0上的下行数据块上带了这个上行TBF的USF。这意味着时隙1、2和3 上的USF也都分配给了这同一个上行TBF。 相应地,在BP(n+1), 上行TBF在时隙0、1、2和3上都发送了上行数据块。
b) BP(n+1):在这个调度周期,由于时隙0上的USF优先分配给了其他的上行TBF , 这个BP最多只能分配3个时隙给这个上行TBF。根据EDA的原理,也就是为了满足Ttb 和Tra这一基本原则,这个BP必须轮空一轮调度。相应地,在BP(n+2), 上行TBF不发送上行的数据。
c) BP(n+2): 在这个BP,时隙0上的USF同样需要优先分配给另一个上行TBF,而时隙1、2和3上的USF可以分配给这个上行 TBF。这样,网络端在时隙1上的下行数据块上带了这个上行TBF的USF,表示除了时隙1、2和3 上的USF也都分配给了这同一个上行TBF。相应地,在BP(n+3), 上行TBF在时隙1、2和3上都可以发送上行数据块。
d) BP(n+3): 和BP(n+2)的调度相同。
e) BP(n+4): 在这个BP,只有时隙3上的USF可以分配给这个上行的TBF。这意味着分配的USF的个数将少于前一个BP。按照轮空一轮的原则,这个BP不能分配USF给这个上行的TBF。相应地,在BP(n+5), 上行TBF不发送上行的数据。