CN101069369A - 改进高速上行链路分组接入方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对高速上行链路分组接入(HSUPA)方案的改进。在下面三个主要方面中，即，提供最佳速率请求报告，提供用于较低延迟传送的信令，以及提供用于控制信息的MAC－e PDU格式，用于较低传送延迟的信令可以看作是主要的改进，而另外两个方面可看作是辅助改进。

Description

改进高速上行链路分组接入方案

技术领域

本发明涉及无线(无线电)通信，特别是，涉及对高速上行链路分组接入(HSUPA)方案的改进。

背景技术

通用移动通信系统(UMTS)是由欧洲的全球移动通信系统(GSM)发展而来的第三代移动通信系统，其目的是在GSM核心网络和W-CDMA(宽带码分多址)无线连接技术的基础上提供改进的移动通信服务。

图1所示为UMTS网络(100)的示例性基础结构。UMTS可以粗略地分为终端100(如，移动终端、用户设备等)，UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)120，和核心网络(CN)130。UTRAN 120由一个或多个无线网络子系统(RNS：121，122)构成。每个RNS由一个无线网络控制器(RNC：123，124)和一个或多个由该RNC管理的基站(如，节点-B：125，126)构成。对于每个节点-B存在一个或多个小区。

RNC(123，124)负责无线电资源的分配和管理，以及操作作为对于核心网络130的接入点。因此节点-B(125，126)操作作为用于终端100的UTRAN 120的接入点。另外，RNC(123，124)分配并管理无线资源，并运行作为核心网络130的接入点。

在多个网络结构单元之间，存在允许数据在它们之间进行交换以用于通信的接口。

图2所示为基于3GPP无线接入网络技术的终端100和UTRAN120之间的无线接口协议体系(结构)。在此，无线接入接口协议具有包括物理层、数据链路层和网络层的水平层面，以及具有用于传输数据信息的用户平面和用于传输控制信号的控制平面的垂直屏幕。用户平面是传输用户的业务信息(如语音数据，IP(网际协议)分组等)的区域。控制平面是传输控制信息(例如网络接口，呼叫的保持和管理等)的区域。

另外在图2中，可基于无线(移动)通信系统领域公知的开放式系统互连(OSI)方案的三个下层，将这些协议层分为第一层(L1)、第二层(L2)和第三层(L3)。

第一层(L1)是利用各种无线传输技术向上层提供信息传送服务的物理层(PHY)。第一层(L1)经过传输信道与设置在其上的媒体接入控制(MAC)层连接，通过该传输信道数据在MAC层和物理层之间传输。另外，在不同的物理层之间(即，发射端和接收端各自的物理层之间)，数据是经由物理信道传输的。

媒体接入控制(MAC)层处理逻辑信道和传输信道之间的映射，以及提供MAC参数的再分配服务，以用于分配和再分配无线电(无线)资源。

第二层(L2)的MAC层通过逻辑信道与被称作无线连接控制层(RLC)的上层连接，并根据传输的信息的类型提供多种逻辑信道。即，MAC层通过逻辑信道向上层(该RLC层)提供服务。第二层(L2)的RLC层能支持可靠的数据传输，并且能执行对传送自上层的多个RLC服务数据单元的分段和串联功能。

分组数据会聚协议(PDCP)层设置在RLC层的上层，其通过网络协议允许以相对小的带宽经过无线接口高效地传输数据。

设置在第三层(L3)的最低部分上的无线资源控制(RRC)层仅仅定义在控制平面中，其控制与无线承载(RB)的配置、再配置和释放有关的传输信道和物理信道。

无线承载服务是指第二层(L2)提供终端(UE)100和UTRAN 120之间的数据传输以便保证UE和UTRAN的预定服务质量的一种服务。通常，无线承载(RB)建立是指用于调节协议层和提供特定服务所需信道的信道特征，和分别地设定实质参数和运行方式。

在RB中，使用在UE和UTRAN之间以交换RRC消息或NAS消息的特定RB被称为SRB(信令无线承载)。当在特定UE和UTRAN之间建立SRB时，在所述UE和UTRAN之间存在RRC连接。具有RRC连接的UE称为处于RRC连接模式，没有RRC连接的UE称为处于空闲模式。当UE处于RRC连接模式时，RNC确定UE定位的小区(即，RNC以小区单位确定UE位置)，并管理该UE。

第二层的MAC层通过逻辑信道向无线链路控制(RLC)层的上层提供服务。根据所管理的传输信道的类型，MAC层被细分为几种类型的子层，例如MAC-d子层和MAC-e子层。

图3示出了专用信道(DCH)和增强的专用信道(E-DCH)的现有技术结构。如图所示，DCH 14和E-DCH 16是由一个移动终端所使用的专用传输信道。特别是，与DCH 14相比，E-DCH 16用于以高速向UTRAN 6传输数据。为了以高速传输数据，可将多种技术应用于E-DCH 16，例如HARQ(混合ARQ)，AMC(自适应调制与编码)，和节点-B控制调度等。

对于E-DCH 16，节点B 12将下行链路控制信息传输给移动终端2以控制移动终端2的E-DCH传输。下行链路控制信息可以包括用于HARQ的响应信息(ACK/NACK)，用于AMC的信道质量信息(CQI)，E-DCH传输速率信息，E-DCH传输起始时间和传输时间周期信息，和用于节点B控制调度的传输块大小信息等。

同时，终端2将上行链路控制信息传输给节点B 12。上行链路控制信息可以包括E-DCH传输速率请求信息，UE缓存状态信息，和用于节点-B控制调度的UE能量状态信息等。用于E-DCH 16的上行链路控制信息和下行链路控制信息是通过物理控制信道传输的，例如E-DPCCH(增强专用物理控制信道)。

对于E-DCH 16，MAC-d流18定义在MAC-d子层24和MAC-e子层26之间。在这种情况下，专用逻辑信道被映射到MAC-d流，MAC-d流被映射到E-DCH 16，其是传输信道，而E-DCH 16被映射到E-DPDCH(增强专用物理数据信道)20，其是物理信道。另外，专用逻辑信道可直接映射到DCH 14，其也是传输信道，且DCH 14被映射到DPDCH(专用物理数据信道)22。

如图3中所示，MAC-d子层24管理DCH 14，其是特定终端的专用传输信道。MAC-e子层26管理E-DCH 16，其是用于传输高速上行链路数据的传输信道。

发射端的MAC-d子层从上层(即RLC层)接收的MAC-d SDU(服务数据单元)产生MAC-d PDU(协议数据单元)。可选择的是，接收端的MAC-d子层根据从下层接收的MAC-d PDU恢复MAC-d SDU，并将其传输给上层。MAC-d子层可以通过MAC-d流将MAC-d PDU传输给MAC-e子层，或通过DCH将MAC-d PDU传输给物理层。接收端的MAC-d子层然后利用包括在MAC-d PDU中的MAC-d首部(header)恢复MAC-d SDU然后将MAC-d SDU传送给上层。

发射端的MAC-e子层从MAC-d PDU产生MAC-e PDU，该MAC-dPDU是从MAC-d子层接收的产生自MAC-e SDU。可选择的是，接收端的MAC-e子层由从物理层接收的MAC-e PDU恢复MAC-e SDU，并将其传输给上层。在这种情况下，MAC-e子层通过E-DCH将MAC-ePDU传输给物理层。接收端的MAC-e子层然后利用包括在MAC-e PDU中的MAC-e首部恢复MAC-e SDU，并然后将其传送给上层。

图4所示为现有技术E-DCH的协议模型。如图所示，支持E-DCH的MAC-e子层存在于UTRAN 26和终端(UE)28的MAC-d子层的较下位置。UTRAN 26的MAC-e子层30被设置在节点B中。MAC-e子层32存在于每个终端28中。相比较地，UTRAN 26的MAC-d子层34被设置在用以管理相应终端28的SRNC中。每个终端28包括MAC-d子层36。

映射在用于UE的E-DCH上的进行的流(ongoing flow)的QoS由服务节点B和UE维护。除了这些机制之外，还通过非调度(non-scheduled)传输以支持用于MAC-d流/逻辑信道(FFS)的保证比特速率服务。利用非调度传输的流由SRNC定义，并在UE和基站中提供。UE能传输属于这种流的数据而无需首先接收任何调度许可(scheduling grant)。

对于UE，后续Qos相关信息可从SRNC提供以允许基于Qos的E-TFC选择、MAC-e PDU中的逻辑信道的复用和HARQ操作：

-用于每个逻辑信道的逻辑信道优先权(如在Rel-5中)；

-逻辑信道和MAC-d流之间的映射(如在Rel-5中)；

--＞MAC-e PDU中允许的MAC-d流组合；

--＞每个MAC-d流的HARQ描述(profile)。一个HARQ描述包括功率偏移属性和最大传输数目属性。功率偏移属性用于E-TFC选择中，以调节用于传输的BLER工作点。最大传输数目属性用于HARQ操作中以调节MAC-d流的最大延迟和残留BLER(residual BLER)。

对于节点B，由SRNC提供下述Qos相关参数，以使得能够调度和资源保留：

-功率偏移或E-TFC(FFS)，其对应于保证比特速率(仅仅用于携载保证比特速率服务的MAC-d流/逻辑信道)。对于调度传输，它常用于向UE分配许可。对于非调度传输，它用于节点B以保留足够的资源量。需要额外机制以优化基站硬件的是FFS(如，UE可能预先告诉基站非调度传输即将来临)；

UE可考虑如下原则：

-E-TFC选择是基于如在版本｀99中的逻辑信道优先级的，即，UE应该最大化更高优先级数据的传输；

-UE应该考虑在相同MAC-e PDU中所允许的MAC-d流的合并；

-将E-DPDCH相对于包括来自一个或几个MAC-d流的MAC-dPDU的MAC-e PDU关联的DPCCH相关的功率偏置设定如下；

-UE选择与在MAC-e PDU中具有最高优先级逻辑信道的MAC-d流关联的HARQ描述的功率。

在考虑图1至图4所示的上述各种问题时，本发明人认识到对于高速上行链路分组接入(HSUPA)方案的改进是非常有必要的。

发明内容

技术问题

本发明一个方面与本发明人所认识到的相关领域中所存在的缺点有关。即，在相关领域中，网络(即基站和网络控制器，节点-B和RNC，UTRAN等)未提供有用于最佳性能的足够信息，特别是在高速上行链路分组接入(HSUPA)中。基于上述认识，根据本发明提供了对于HSUPA方案的改进。更明确地，提供了用于较低延迟传输的改进的信令，并且最佳的速率请求报告和用于控制信息的MAC-e PDU格式能解决相关领域的问题。

附图说明

附图是为了进一步解释本发明，其结合在本申请中并构成本申请的一部分，其示出了本发明的实施例并与说明书一起对本发明的原理进行说明。在附图中：

图1所示为普通UMTS网络结构。

图2所示为基于3GPP无线接入网络的UE和UTRAN之间的无线(无线电)接口协议结构。

图3所示为专用信道(DCH)和增强的专用信道(E-DCH)的结构。

图4所示为用于现有技术E-DCH的协议模型。

图5所示为用于HARQ处理过程的PDU传输延迟的实施例。

图6所示为与根据本发明的对高速上行链路分组接入(HSUPA)的改进有关的示例过程。

具体实施方式

本发明被描述为实现在UMTS移动通信系统中。然而，由于本发明的构思和教导可以应用于基于共通技术以相似方式操作的各种通信方案，因此本发明也可以适用或实现于在其他类型通信标准下操作的通信系统中。下面参考附图说明本发明的非限制性实施例。

对高速上行链路分组接入(HSUPA)方案的改进可从以下方面考虑：在下文中对本发明特征的解释中将涉及图5和6的提供用于较低延迟传输的信令。

用于较低延迟传输的信号传送(图6，步骤S20～S50)

为了获得最大的吞吐量，应该使整个HSUPA(高速上行链路分组接入)操作中的不必要的延迟最小化。在HSUPA中，延迟因素包括UE上的调度、HARQ重传、Iub接入延迟和SRNC的重排。

在下文中，将考虑重排延迟以及描述防止重排队列中不必要的等待的信令过程。

在最坏情况下HARQ延迟可能相当大。另一方面，应该避免所接收的MAC-e PDU的重排中的不定性(ambiguity)，并且同时，应该考虑所有可能的延迟以防止不必要的PDU丢弃。

然而，如果明显不需要等待与某个PDU有关的先前PDU，则应该立即处理重排队列操作并将PDU发送给上层。这是因为不必要的延迟可能最终导致在上层中PDU丢弃的发生或导致在进行AM PDU确认(ACK或NACK)中不希望的较长时间，这将影响整个吞吐量。

不幸的是，由于现有技术中几乎不执行到SRNC的信令，使得上述由延迟引起的影响是不可避免的。

图5所示为PDU传输延迟的实施例。假定对于UE存在5个(HARQ)过程，其仅仅是出于说明的目的。过程的实际数目取决于通信环境的不同条件。

HARQ过程1至4分别在TTI 0至3开始新的传输，HARQ过程5在TTI 9开始新的传输。假定MAC-e PDU 5在TTI 14被正确地接收，并且MAC-e PDU 1至4在TTI 20至23达到最大重传数目而没有在节点-B成功接收。

为简化起见，进一步假定MAC-e PDU 1至5包含来自相同逻辑信道的MAC-e PDU。根据该假定，自然能假定包括在MAC-e PDU 1至4中的所有MAC-e PDU在包括在MAC-e PDU 5中的所有MAC-e PDU之前。

在该实施例中，在TTI 24，智能节点-B实现方案可以知道MAC-ePDU 5中的MAC-e PDU不必等待MAC-e PDU 4中的MAC-e PDU(即，先前的MAC-e PDU)。这是因为所有先前的MAC-e PDU的传输失败了。即使MAC-e PDU 1-4包括来自其他逻辑信道的MAC-e PDU，也难以想象在MAC-e PDU 5中的MAC-e PDU之前的MAC-e PDU将在比24更晚的TTI上被接收，除非我们假定TSN设置实体反向工作。

这里除了用于所接收PDU的重传数目和用于重排操作的PDU传输的初始TTI外，没有从节点-B到SRNC的信令。换句话说，节点-B没有告知SRNC任何关于哪个过程已经成功解码了MAC-e PDU，哪个过程以最大重传数目失败，或者最后不成功的重传已经发生在何TTI上，等等。

这样，在上述示例中，由于SRNC重排队列没有关于是否存在先前的MAC-e PDU能在将来接收的可能性的信息，因而MAC-e PDU 5中的MAC-e PDU将在SRNC的重排队列中等待比实际需要更长的时间。

实际上，对于SRNC，其操作没有在当前3GPP规范中严格说明。结果，是否使用计时器机制、窗口(window)机制或其他机制取决于实现方案。但是这里描述的问题是，没有提供给SRNC的信息，能最小化延迟的智能或高效操作以及吞吐量的提高将受到限制。

因此，本发明人认识到这些问题并提供两种可能的解决方案。一个是提供从UE至SRNC的信令，另一个是提供从节点-B至SRNC的信令。

a)从UE至SRNC

在该方法中，UE给予SRNC以指示SRNC可以等待何TSN或者何TSN该SRNC应该放弃等待的信息。具体地，当即使在所允许的重传数目执行完毕以后MAC-e PDU传输失败时，UE告知SRNC包括在失败的MAC-e PDU中的MAC-e PDU的TSN。或者，在检测到传输失败后，UE包括SRNC可等待的最低TSN。

这种TSN信息可以包括在MAC-e PDU的控制信息部分中，并从节点-B传输给SRNC。

但是这种机制的缺点在于，即使需要使用仅仅包括控制信息的MAC-e PDU，其也会采用另一TTI来通知SRNC。

B)从节点-B至SRNC

在该机制中，节点-B HARQ将更多关于HARQ运行的信息给SRNC。例如，在图7所示的上述实例中，如果节点-B告知SRNC每个过程的接收状态，则SRNC能够最优化再排操作。

更具体地，当MAC-e PDU被正确接收，节点-B通知SRNC用于接收MAC-e PDU的过程ID。当节点-B检测到MAC-e PDU的接收失败、停止或开始时，其也将告知SRNC相关的过程ID。

利用这些来自节点-B的关于过程ID的信息和其状态信息，SRNC能够知道在重排队列中对于某个接收的MAC-e PDU是否去等待先前的MAC-e PDU。这最终会导致减少在SRNC的等待。

另外，上述每次告知SRNC过程信息的方法可能导致Iub接口上的较大负荷。但是这个问题可以解决，如果节点-B检测成功接收的MAC-e PDU并使用HARQ状态，则节点-B可以直接通知SRNC关于SRNC可以等待什么或其不需要等待什么。这不仅是更简单的解决方案，而且这将降低Iub接口上的开销。

然而，此处得一个问题涉及如何提供E-DPCCH的可靠解码。

在E-DCH有效负载被不成功地解码之后和在如下所列状态下，服务节点-B应当发送HARQ失败指示给SRNC。非服务节点-B不发送HARQ失败指示。

在如下条件下，服务节点-B将发送HARQ失败指示给SRNC：

HARQ过程没有被成功解码和接收到用于相同的HARQ过程的新数据指示符(NDI)，以及已经发生的HARQ重传的次数严格大于多个MAC-d流的最大HARQ重传值中的最低值。

HARQ过程没有被成功解码和对于UE连接具有最高的HARQ最大重传的MAC-d流的最大重传已经发生，或者在E-DPCCH上的HARQ相关带外信令不能被解码的情况而应该已经发生。

HARQ失败指示应该使用携载最高优先级MAC-d流的传输承载发送。如果存在超过一个具有最高优先级的MAC-d流，则节点-B应该仅仅使用和这些MAC-d流相关联的传输承载中的一个。

为了实现上面描述的各种特征，本发明可以应用各种类型的硬件和/或软件组件(模块)。例如，不同的硬件模块可以包含执行上述方法的步骤所必需的各种电路和组件。另外，不同的软件模块(由处理器和/或其他硬件执行)可以包括执行本发明的方法所必需的各种代码和协议。

即，本发明提供一种在基站和网络控制器之间进行信令的方法，包括：基于所发生的无线传输重传数目检测至少一个无线传输失败；以及提供关于所检测的无线传输失败的信息给网络控制器以允许在此后进行进一步的信号处理。

这里，所提供的信息可以包括无线传输失败指示。所述检测和提供可以由基站执行。基站可以是节点-B。网络控制器可以是无线网络控制器。无线传输可以涉及混合自动重传(HARQ)。检测的步骤可以进一步包括：将无线传输重传的数目与阈值相比较。所述阈值可以是所允许的传输的最大数目。如果该最大数目大于阈值，则可以随后执行通知步骤。进一步的信号处理可以是减小数据传输延迟。

所提供的信息通知网络控制器哪个HARQ过程已经成功解码MAC-e PDU，哪个HARQ过程已经以最大数目的重传而失败，和/或最后的不成功的重传已经发生在何传输时间间隔(TTI)上。提供信息的步骤可以进一步包括：如果HARQ过程没有被成功解码和对于相同的HARQ过程接收到新数据指示(NDI)以及已经发生的HARQ重传的次数严格高于MAC-d流的最大HARQ重传值中的最低值，或者HARQ过程没有被成功解码和对于UE连接有效的具有最高HARQ最大重传的MAC-d流的最大重传已经发生，或在E-DPCCH上的HARQ相关带外信令不能被解码的情况下应该发生，则发送HARQ失败指示给网络控制器。

HARQ失败指示可以使用携带最高优先级MAC-d流的传输承载发送。如果存在超过一个具有最高优先级的MAC-d流，则仅选择并使用这些MAC-d流相关联的传输承载中的一个。

另外，本发明提供一种在基站和网络控制器之间进行信令的方法，包括：基于根据所发生的无线传输重传的数目检测到的至少一个无线传输失败，接收无线传输失败指示；以及根据所接收的无线传输失败指示进行进一步的信号处理。

此外，本发明提供一种在具有用户设备和网络控制器的通信系统中的改进高速上行链路分组接入信令的方法，该方法包括：基于所检测的发生无线传输重传的数目，向网络控制器提供关于无线传输失败的信息；以及基于所提供的信息防止不必要的协议数据单元丢弃，从而通过使由于在用户设备上执行调度，执行HARQ重传，执行Iub接口信令和/或执行在网络控制器上的重排而引起的延迟最小化，来增加数据吞吐量。

本说明书描述了本发明各种示例性的实施例。权利要求的范围意图覆盖说明书所公开的示例性实施例的各种修改和等效布置。因此，附加权利要求应该被合理地进行最宽泛的解释以覆盖包含于在此公开的本发明范围和精神中的改变、等效结构和特征。

Claims (20)

1.一种在基站和网络控制器之间传送信令的方法，包括：

基于所发生的无线传输重传的数目，检测至少一个无线传输失败；以及

提供关于所检测的无线传输失败的信息给网络控制器，以允许之后进一步的信号处理。

2.如权利要求1所述的方法，其中所提供的信息包括无线传输失败指示。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述检测和提供步骤由该基站执行。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述基站是节点-B。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述网络控制器是无线网络控制器。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述无线传输涉及混合自动重传请求。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述检测步骤进一步包括：

将无线传输重传的数目与阈值相比较。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述阈值是所允许的重传的最大数目。

9.如权利要求8所述的方法，其中如果所述最大数目大于所述阈值，则随后执行该通知步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述进一步的信号处理是减小数据传输延迟。

11.如权利要求6所述的方法，其中所提供的信息通知该网络控制器哪个HARQ过程已经成功解码MAC-e PDU，哪个HARQ过程已经以最大数目的重传而失败，和/或最后不成功的重传已经发生在何传输时间间隔上。

12.如权利要求6所述的方法，其中所述提供信息的步骤进一步包括：

如果HARQ过程没有被成功解码和对于相同的HARQ过程接收到新数据指示(NDI)以及已经发生的HARQ重传的次数严格高于MAC-d流的最大HARQ重传值中的最低值，或者

如果HARQ过程没有被成功解码和对于UE连接有效的具有最高的最大HARQ重传的MAC-d流的最大重传已经发生，或在E-DPCCH上的HARQ相关带外信令不能被解码的情况下应该已发生，

则发送HARQ失败指示给该网络控制器。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述HARQ失败指示是使用携载最高优先级MAC-d流的传输承载发送的。

14.如权利要求13所述的方法，其中如果存在超过一个具有最高优先级的MAC-d流，则仅仅选择并使用与这些MAC-d流相关联的传输承载中的一个。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述检测和提供步骤由处于与该基站通信的移动终端执行。

16.如权利要求15所述的方法，在所述检测步骤之前，进一步包括：

通过通知可用功率信息和未接收调度许可的移动终端中缓存的数据的量，或

通过通知由已接收调度许可的移动站产生报告的时间之间缓存的量的差，

向该基站和/或网络控制器报告该移动终端的缓存器状态。

17.如权利要求15所述的方法，在所述检测步骤前，进一步包括：

在对于该移动终端不存在保证速率时或在对于该移动终端存在一些保证速率时，将控制信息从该移动终端传送给该基站和/或网络控制器。

18.如权利要求17所述的方法，在所述传送步骤前，进一步包括：

通过验证是否允许控制信息和MAC-e PDU的复用，决定对于所述传送使用不同MAC-e PDU格式中的相同的；以及

基于所述决定形成MAC-e控制信息。

19.一种在基站和网络控制器之间传输信令的方法，包括：

接收基于至少一个无线传输失败的无线传输失败指示，所述至少一个无线传输失败是基于所发生的无线传输重传的数目而检测的；以及

根据所接收的无线传输失败指示执行进一步的信号处理。

20.一种在具有用户设备和网络控制器的通信系统中改进的高速上行链路分组接入传输信令的方法，所述方法包括：

基于检测的所发生的无线传输重传的次数提供关于无线传输失败的信息给该网络控制器；以及

基于所提供的信息防止不必要的协议数据单元丢弃，从而通过使由于执行在用户设备上的调度，执行HARQ重传，执行Iub接口信令，和/或执行在网络控制器上的重排而引起的延迟最小化，以增加数据吞吐量。

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