CN101136667A - 上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统和方法，为解决上行闭环同步功控和辅助调度信息周期性传输的问题而发明。所述系统包括MAC－es/e实体E－FDCH信道，E－USCH信道。所述上行增强闭环同步功控的方法包括RNC分配资源；UE完成上行同步和上行开环功率控制；Node B完成UE闭环同步和闭环功率控制。所述辅助调度信息周期性传输的方法包括RNC分配资源；判断UE是否需要上传辅助调度信息，若需要则上传；若不需要则结束。本发明确保了Node B可以及时获得所有UE的辅助调度信息，改善了调度算法的总体性能。
Description
技术领域
本发明涉及时分码分多址(TD-CDMA)系统，具体涉及时分码分多址接入无线通讯系统中上行增强技术支持上行闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统和方法。
背景技术
在第三代移动通信系统中，为了提供更高速率的上行分组业务，提高频谱利用效率，3GPP(3rd Generation Partnership Project)在WCDMA(宽带码分多工存取)和TD-CDMA系统的规范中引入了高速上行分组接入(HSUPA：High Speed Uplink Packet Access)特性，即上行增强特性。在HSUPA特性中，通过引入自适应编码调制(AMC：Adaptive Modulation andCoding)、混合自动重传请求(HARQ：Hybrid Automatic Retransmission Request)以及NodeB(节点B)控制的调度技术，减小网络处理时延，从而来提高上行分组业务速率，提高频谱利用效率。
HSUPA系统又被称之为上行增强系统，简称为E-DCH系统。在TD-CDMA系统中传输信道方面，增强上行链路数据承载在新引入的专用传输信道E-DCH上。每个UE(用户设备)最多只有一条E-DCH类型的CCTrCH(编码组合传输信道)，每条CCTrCH中只能复用一条E-DCH。
如图1所示，在MAC层，新引入E-DCH信道，该信道由物理层的E-PUCH信道(增强上行物理信道)承载。位于Node B的MAC-e实体中的调度实体负责E-PUCH物理资源的分配，其中E-TFC(增强传输格式组合)选择实体根据授权信息为新数据选择传输块长度；复用和TSN设置实体根据E-TFC选择实体的选择结果，负责将来自一个逻辑信道的多个MAC-d PDU(协议数据单元)放入MAC-es PDU中，并将一个或多个MAC-es PDU复用到一个MAC-e PDU中，并产生HARQ Profile(混合自动重传请求服务清单)；调度接入实体负责获得和规整与调度相关的信令信息；HARQ实体负责HARQ协议相关的处理，包括对MAC-e PDU的存储和重发。
MAC-e上行信令中的一部分由2条新引入的上行控制信道承载，主要传输HARQ(混合自动重传请求)、辅助调度相关的信息，这些信道都终结于Node B。包括E-UCCH(E-DCH上行链路控制信道)，用于传输E-TFCI、HARQ相关的信息。E-UCCH信息可以在E-DCH的一个或多个时隙中传输，并且和E-DCH复用到TTI内的一组E-PUCH上。E-RUCCH(E-DCH随机接入上行链路控制信道)用于传输辅助调度相关的信息。E-RUCCH可以映射到随机接入物理信道资源上，且可以和现有的PRACH共用一些资源。新引入下行信令信道E-AGCH(E-DCH(增强专用信道)绝对授权信道)和E-HICH(E-DCH混合自动重传确认指示信道)。E-AGCH用于传输授权信息；E-HICH用于携带上行E-DCH HARQ指示信息。
上述TD-CDMA系统中，对于非调度传输，RNC(无线网络控制器)配置非调度传输的E-PUCH资源，只要该资源可用，UE可以在任何时间通过该资源发送E-DCH而不需要从Node B中获得调度授权。这可以减少信令负荷和调度延迟。对于调度传输，由RNC分配调度E-PUCH资源池，UE通过E-RUCCH或者E-DCH请求分配资源，然后由Node B动态配置每个UE调度传输的E-PUCH资源，只有Node B通过E-AGCH信道授权UE使用某些调度传输的E-PUCH资源时，UE才可以通过该资源发送E-DCH。在该方法中，UE在有E-AGCH资源授权或有非调度资源分配时，其传输辅助调度相关的信息可以在E-DCH信道中传输；在没有E-AGCH资源授权且没有非调度资源分配时，传输辅助调度相关的信息必须通过E-RUCCH进行信息传输，而E-RUCCH发起的机制与PRACH(分组随机接入信道)相同，使用标准的3GPP传输信道处理流程，但CRC(循环冗余校验)部分的比特需要进行极性反转，以便于Node B识别E-RUCCH和PRACH，具体可以参考现有3GGP协议。
上述TD-CDMA系统中的HSUPA技术中不能直接用于TD-SCDMA系统。因为这种方法没有考虑上行信道的同步保持问题。如果直接采用上述方法，对于E-PUCH的上行同步过程是由E-AGCH中携带的SS(同步偏移)命令控制的，而E-AGCH一次只能携带一个UE的上行同步控制信息，并且其分配与Node B的调度策略有关，这导致了Node B和UE间很难保持闭环同步过程，迫使UE不断发起重同步过程。而当UE没有E-AGCH资源授权且没有非调度资源分配时，为了传输辅助调度相关的信息，必须通过E-RUCCH发起类似与随机接入的过程，这个过程还包括UE发送上行导频码完成上行同步过程。这可能使UE频繁的发起随机接入过程，导致接入碰撞几率大大增加。
发明内容
为了解决现有技术中的缺陷和不足，本发明上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统和方法的目的在于提供一种时分码分多址系统中HSUPA技术，以同时支持上行同步功控和辅助调度信息传输。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：
上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统，包括：MAC-es/e实体，其中该MAC-es/e实体包括复用和发送序列号设置实体，该系统还包括：
上行增强周期分裂信道，用于传输辅助调度信息和上行高层信令信息，该信道资源只分配给没有非调度资源的用户设备，其相关分配信息通过上行高层信令发送给节点B；
增强上行共享同步信道，用于携带上行增强上行物理信道和上行增强周期分裂信道闭环同步和功率信息；
其中，所述MAC-es/e实体还包括：
增强传输格式组合选择和同步控制实体，该实体通过增强上行共享同步信道获得用户设备的上行同步控制信息，并将所述信息传送给复用和发送序列号设置实体。
辅助调度信息接入控制实体，该实体通过上行增强周期分裂信道获得辅助调度信息并对获得的辅助调度信息进行规整。
上行增强闭环同步功控的方法，包括：
时分码分多址系统中上行增强闭环同步功控的方法，其特征在于，包括：
(1)无线网络控制器为节点B分配调度资源，为只有调度资源的用户设备分配上行同步控制物理信道和上行增强周期分裂信道资源，其中上行同步控制物理信道用于承载用户上行的同步命令字和上行增强周期分裂信道功控命令字，上行增强周期分裂信道用于承载辅助调度信息；
(2)用户设备通过随机接入过程、开环同步过程和开环功控过程完成上行同步建立和上行开环功率控制；
(3)节点B通过增强上行共享同步信道中的同步偏移命令完成用户设备的上行调度或非调度增强上行物理信道和上行增强周期分裂信道的闭环同步；
(4)节点B通过增强上行共享同步信道中的功控命令完成用户设备的上行增强周期分裂信道的闭环功率控制。
其中，所述步骤(3)具体为：
所述步骤(3)具体为：
(31)节点B测量增强上行物理信道或上行增强周期分裂信道的到达时间，生成同步偏移命令，并由物理层公共控制信道将所述命令周期性发送给用户设备；
(32)用户设备根据同步偏移命令调整增强上行物理信道或上行增强周期分裂信道的发送提前量，完成上行闭环同步。
其中，所述的步骤(4)具体为：
(41)节点B测量行增强周期分裂信道的接收功率，生成功率控制命令，并由物理层公共控制信道将所述功率控制命令发送给用户设备；
(42)用户设备根据功率控制命令调整行增强周期分裂信道的发送功率，完成上行闭环功率控制。
时分码分多址系统中辅助调度信息周期性传输的方法，其特征在于，包括：
(1)无线网络控制器为节点B分配调度资源，为只有调度资源的用户设备分配上行同步控制物理信道和上行增强周期分裂信道资源，其中上行同步控制物理信道用于承载用户上行的同步命令字和上行增强周期分裂信道功控命令字，上行增强周期分裂信道用于承载辅助调度信息；
(2)用户设备判断是否需要上传辅助调度信息，若需要上传，则通过已分配的上行增强周期分裂信道进行传输；若不需要，则步骤结束。
其中，所述的时分码分多址系统中辅助调度信息周期性传输的方法进一步的还包括：
(3)节点B通过上传的辅助调度信息获得用户设备资源请求信息和用户设备功率余量和路损信息。
其中，所述的时分码分多址系统中辅助调度信息周期性传输的方法进一步的还包括：
(4)上行增强周期分裂专用信道承载用户设备的上行无线资源控制层信令信息。
其中，所述的时分码分多址系统中辅助调度信息周期性传输的方法进一步的还包括：
(5)节点B通过测量上行增强周期分裂信道的波束到达角，周期性的获得用户设备的方位信息，该信息可用于智能天线的波束赋形。
其中，所述步骤(2)具体为：
(21)判断用户设备是否具有非调度增强上行专用物理信道资源，若有，则在上行增强专用物理信道上传送辅助调度信息；若没有，则转入步骤(22)；
(22)判断用户设备是否具有授权调度资源，若有，则在授权上行增强专用物理信道上传输辅助调度信息，若没有，则转入步骤(23)；
(23)判断用户设备是否具有上行增强周期分裂专用信道资源，若有，在其分配的上行增强周期分裂专用信道上传输辅助调度信息；若没有，则步骤结束。
与现有技术相比，本发明使得在时分码分多址系统中，以很小的资源分配代价，确保TD-SCDMA系统中HSUPA技术能够支持上行闭环同步和功控，同时也保证了UE有确定的资源可以随时发起资源请求信息、上报路损和UE功率余量信息，为Node B实施高效快速的调度提供依据，降低了没有资源授权的UE的上行信令传输时延。本发明不但避免了UE由于上行同步失步而频繁的发起随机接入和上行开环同步过程，降低了接入碰撞的概率和系统负荷，而且可以充分发挥快速调度算法的优势，可以有效提高节点B上行总吞吐量和UE的QoS服务质量。
附图说明
图1是现有TD-CDMA系统的HSUPA原理示意图；
图2是本发明的时分码分多址系统HSUPA原理示意图；
图3是本发明的HSUPA相关的上行闭环同步方法；
图4是本发明的HSUPA上行辅助调度信息传输方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1是现有TD-CDMA系统的HSUPA原理示意图。
在传输信道方面，增强上行链路数据承载在新引入的专用传输信道E-DCH上。每个UE最多有两条E-DCH类型的CCTrCH，每条CCTrCH中只能复用一条E-DCH，一条用来进行非调度传输，一条用来进行调度传输。增强上行链路信令承载可以在新引入的专用传输信道E-DCH上或新引入的专用传输信道E-FDCH上。
在物理层，新引入E-PUCH物理信道，用于传输E-DCH类型的CCTrCH。E-PUCH物理信道被区分为非调度E-PUCH物理信道和调度E-PUCH物理信道，其中非调度E-PUCH物理信道和E-FDCH由RNC配置，分别用来承载非调度E-DCH传输信道的CCTrCH和辅助调度传输信息；调度E-PUCH物理信道由位于Node B的MAC-e中的调度实体动态配置并通过E-AGCH信道授权给UE使用，用来承载调度E-DCH传输信道的CCTrCH。非调度E-PUCH物理信道和调度E-PUCH物理信道的突发时隙格式完全相同。
图2是本发明的时分码分多址系统HSUPA原理示意图。如图2所示，上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统，上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统，包括：MAC-es/e实体，其中该MAC-es/e实体包括复用和发送序列号设置实体，其特征在于，该系统还包括：
上行增强周期分裂信道，用于传输辅助调度信息和上行高层信令信息，该信道资源只分配给没有非调度资源的用户设备，其相关分配信息通过上行高层信令发送给节点B；
增强上行共享同步信道，用于携带上行增强上行物理信道和上行增强周期分裂信道闭环同步和功率信息；
其中，所述MAC-es/e实体还包括：
增强传输格式组合选择和同步控制实体，该实体通过增强上行共享同步信道获得用户设备的上行同步控制信息，并将所述信息传送给复用和发送序列号设置实体。
辅助调度信息接入控制实体，该实体通过上行增强周期分裂信道获得辅助调度信息并对获得的辅助调度信息进行规整。
MAC-e上行信令中的一部分由2条新的上行控制信道承载，主要传输HARQ、辅助调度相关的信息。包括E-UCCH(E-DCH上行链路控制信道)，用于传输E-TFCI、HARQ相关的信息。E-FDCH，用于传输辅助调度相关的信息和上行高层信令信息，且仅用于调度传输。E-FDCH以时分方式由多个UE实现资源共享。新引入下行信令信道E-AGCH、E-HICH和E-USCH。E-AGCH用于传输授权信息且仅用于调度传输；E-HICH用于携带上行E-DCH HARQ指示信息；E-USCH信道用于携带上行E-PUCH和E-FDCH闭环同步和功率控制信息。
在TD-SCDMA系统的HSUPA技术中，HSUPA上行闭环同步功控的方法包括以下步骤：
(1)无线网络控制器(RNC)为节点B分配调度资源，为只有调度资源的用户设备分配上行同步控制物理信道和上行增强周期分裂信道资源，其中上行同步控制物理信道用于承载用户上行的同步命令字和上行增强周期分裂信道功控命令字，上行增强周期分裂信道用于承载辅助调度信息和上行高层信令信息；
当在RNC中，确定一个节点B支持HSUPA技术时，首先需要在RNC中分配HSUPA技术相关的信道资源，包括调度传输E-PUCH信道资源池，调度传输的下行信令信道E-AGCH，E-HICH，E-USCH信道资源池，同时为没有非调度资源的UE分配E-FDCH信道资源。这些信道资源包括信道化码资源，发射功率资源，以及用作信道估计的发送码资源。
其中E-USCH建议采用协议中已定义的PLCCH(物理层公共控制信道)信道，而无需新增信道。
RNC完成上述资源分配后，可以通过Iub接口的NBAP协议中的物理共享信道重配置过程(Physical Shared Channel Reconfiguration procedure)将上述分配信息发送给Node B，Node B完成上述资源配置，并在相应的响应消息中向RNC发送配置结果。RNC确定为一个UE的一次业务分配非调度传输和/或调度传输资源。对于非调度传输，RNC分配非调度传输的E-PUCH信道资源。为只有调度传输的UE分配E-FDCH信道资源。
RNC完成上述资源分配后，可以将这些分配信息通过Iub接口的NBAP协议中的无线链路建立(Radio Link Setup)过程、无线链路增加(RadioLink Addition)、同步无线链路重配置准备(Synchronised Radio Link Reconfiguration Preparation)过程或者异步无线链路重配置(Unsynchronised Radio Link Reconfiguration)过程中的请求消息发送给Node B。
(2)在初始同步建链过程中，用户设备通过随机接入过程、开环同步过程和开环功控过程完成上行同步建立和上行开环功率控制。
(3)同步建立后，Node B通过PLCCH信道中的SS完成UE上行调度/非调度E-PUCH和E-FDCH信道的闭环同步，PLCCH还可以承载上行功控控制命令(TPC)，完成上行闭环功率控制；
在UE上行同步初始建立时，UE可以通过发起随机接入过程来完成上行同步的建立。其具体过程可以参考3GGP协议。
图3是本发明的HSUPA相关的上行闭环同步方法。在上行同步建立后，Node B测量上行E-PUCH或E-FDCH到达时间，生成相应的SS命令，由PLCCH下行同步控制信道携带，发送给UE。PLCCH同时携带多个UE的上行同步控制命令，以一定的周期发送。UE根据同步控制指令来调整上行E-PUCH或E-FDCH的发送提前量，如图3所示。
在上行同步建立后，Node B测量E-FDCH接收功率，生成相应的TPC命令，由PLCCH下行信道携带，发送给UE。PLCCH同时携带多个UE的上行功率控制命令。UE根据功率控制指令来调整E-FDCH的发送功率。
时分码分多址系统辅助调度信息周期性传输的方法，包括：
(1)无线网络控制器为节点B分配调度资源，为只有调度资源的用户设备分配上行同步控制物理信道和上行增强周期分裂信道资源，其中上行同步控制物理信道用于承载用户上行的同步命令字和上行增强周期分裂信道功控命令字，上行增强周期分裂信道用于承载辅助调度信息和上行高层信令信息；
(2)当UE需要上传辅助调度信息时，可以通过最近的可用上行资源进行传输，这些资源包括非调度E-PUCH、授权的调度E-PUCH和E-FDCH。
图4是本发明的HSUPA上行辅助调度信息传输方法流程图。如图4所示，步骤(2)具体为：
(21)判断UE是否有非调度E-PUCH资源，若有，则将其辅助调度信息(包括UE缓冲区占用信息、路损信息、UE剩余功率资源)可以在E-PUCH中以MAC-e PDU的形式发送到Node B；若没有，则转入步骤(22)；
(22)判断UE是否有调度资源授权E-PUCH资源，若有则将其辅助调度信息可以和UE上下业务数据复合后在授权的E-PUCH信道中传输；若没有，则转入步骤(23)；
(23)判断UE是否有E-FDCH，若有，则UE通过所分配的E-FDCH信道传输辅助调度信息，若没有，则将当前传输时间间隔值加1，并在一个调度周期到来后，用户设备进行辅助调度信息测量。
UE可以根据自己的资源分配情况选择在那个信道上发送辅助调度相关信息，其中，辅助调度信息总是承载最近的相关测量信息。
(3)Node B可以从E-PUCH和E-FDCH信道中获得最新的UE资源请求信息和UE功率余量和路损信息，作为快速调度算法的参考依据。
在Node B中的快速调度算法负责对调度资源的分配。为了能够合理高效的分配资源，满足QoS服务质量，降低上行干扰，调度算法需要知道UE当前缓冲区中待传信息总量，当前的路损信息、邻区的干扰信息，以及UE的发射功率余量。Node B可以及时从E-PUCH和E-FDCH信道中获取相关信息。由于调度E-PUCH资源分配取决于Node B的资源授权，并不是所有的UE都可以总是获得资源授权，则E-FDCH保证了没有获得调度资源授权的UE及时的上报相关辅助调度信息。Node B根据这些上报信息，更好的调整调度资源分配策略。
(4)E-FDCH可以用来承载UE的上行RRC层信令信息。Node B负责区分E-FDCH中携带的是辅助调度信息还是高层信令信息。
(5)节点B通过测量上行增强周期分裂信道的波束到达角，周期性的获得用户设备的方位信息，该信息可用于智能天线的波束赋形。
为了进一步提高E-FDCH资源的利用率，UE的上行RRC层信令也可以通过E-FDCH信道传输。Node B为了能够区别E-FDCH信道中携带的是辅助调度信息或RRC信令，可以采用一些特殊的技术。如利用正、反CRC校验来区分，这一技术在TD-CDMA系统HSUPA技术中被用于区分PRACH信道和E-RUCCH信道。采用正、反CRC校验技术后，E-FDCH信道即可以中止于NodeB，也可以中止于RNC。这种方法可以有效提高资源的利用率。
Claims (9)
1.上行增强闭环同步功控和辅助调度信息传输的系统，包括：MAC-es/e实体，其中该MAC-es/e实体包括复用和发送序列号设置实体，其特征在于，该系统还包括：
上行增强周期分裂信道，用于传输辅助调度信息和上行高层信令信息，该信道资源只分配给没有非调度资源的用户设备，其相关分配信息通过上行高层信令发送给节点B；
增强上行共享同步信道，用于携带上行增强上行物理信道和上行增强周期分裂信道闭环同步和功率信息；
其中，所述MAC-es/e实体还包括：
增强传输格式组合选择和同步控制实体，该实体通过增强上行共享同步信道获得用户设备的上行同步控制信息，并将所述信息传送给复用和训练序列号设置实体。
辅助调度信息接入控制实体，该实体通过上行增强周期分裂信道获得辅助调度信息并对获得的辅助调度信息进行规整。
2.时分码分多址系统中上行增强闭环同步功控的方法，其特征在于，包括：
(1)无线网络控制器为节点B分配调度资源，为只有调度资源的用户设备分配上行同步控制物理信道和上行增强周期分裂信道资源，其中上行同步控制物理信道用于承载用户上行的同步命令字和上行增强周期分裂信道功控命令字，上行增强周期分裂信道用于承载辅助调度信息和上行高层信令信息；
(2)用户设备通过随机接入过程、开环同步过程和开环功控过程完成上行同步建立和上行开环功率控制；
(3)节点B通过增强上行共享同步信道中的同步偏移命令完成用户设备的上行调度或完成非调度增强上行物理信道和上行增强周期分裂信道的闭环同步；
(4)节点B通过增强上行共享同步信道中的功控命令完成用户设备的上行增强周期分裂信道的闭环功率控制。
3.根据权利要求2所述的时分码分多址系统中上行增强闭环同步功控的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(31)节点B测量增强上行物理信道或上行增强周期分裂信道的到达时间，生成同步偏移命令，并由物理层公共控制信道将所述命令周期性发送给用户设备；
(32)用户设备根据同步偏移命令调整增强上行物理信道或上行增强周期分裂信道的发送提前量，完成上行闭环同步。
4.根据权利要求2所述的时分码分多址系统中上行增强闭环同步功控的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：
(41)节点B测量行增强周期分裂信道的接收功率，生成功率控制命令，并由物理层公共控制信道将所述功率控制命令发送给用户设备；
(42)用户设备根据功率控制命令调整行增强周期分裂信道的发送功率，完成上行闭环功率控制。
5.时分码分多址系统中辅助调度信息周期性传输的方法，其特征在于，包括：
(1)无线网络控制器为节点B分配调度资源，为只有调度资源的用户设备分配上行同步控制物理信道和上行增强周期分裂信道资源，其中上行同步控制物理信道用于承载用户上行的同步命令字和上行增强周期分裂信道功控命令字，上行增强周期分裂信道用于承载辅助调度信息和上行高层信令信息；
(2)用户设备判断是否需要上传辅助调度信息，若需要上传，则通过已分配的上行增强周期分裂信道进行传输；若不需要，则步骤结束。
6.根据权利要求5所述的时分码分多址系统辅助调度信息周期性传输的方法，其特征在于，进一步的还包括：
(3)节点B通过上传的辅助调度信息获得用户设备资源请求信息和用户设备功率余量和路损信息。
7.根据权利要求5所述的时分码分多址系统辅助调度信息周期性传输的方法，其特征在于，进一步的还包括：
(4)上行增强周期分裂专用信道承载用户设备的上行无线资源控制层信令信息。
8.根据权利要求5所述的时分码分多址系统辅助调度信息周期性传输的方法，其特征在于，进一步的还包括：
(5)节点B通过测量上行增强周期分裂信道的波束到达角，周期性的获得用户设备的方位信息，该信息可用于智能天线的波束赋形。
9.根据权利要求5所述的时分码分多址系统辅助调度信息周期性传输的方法，其特征在于：所述步骤(2)具体为：
(21)判断用户设备是否具有非调度增强上行专用物理信道资源，若有，则在上行增强专用物理信道上传送辅助调度信息；若没有，则转入步骤(22)；
(22)判断用户设备是否具有授权调度资源，若有，则在授权上行增强专用物理信道上传输辅助调度信息，若没有，则转入步骤(23)；
(23)判断用户设备是否具有上行增强周期分裂专用信道资源，若有，在其分配的上行增强周期分裂专用信道上传输辅助调度信息；若没有，则步骤结束。
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