CN101405980B - 在无线电通信系统中以分组方式传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在无线电通信系统中以分组方式传输数据的方法，其中由无线电通信系统的基站(NB1)确认从至少两个终端设备(UE1，UE2)所接收的数据分组，其中在使用相同的资源的情况下以时间不相交的方式确认接收。

Description

在无线电通信系统中以分组方式传输数据的方法

技术领域

本发明涉及用于在无线电通信系统中以分组方式传输数据的方法以及系统组件。

背景技术

第三代无线电通信系统(3G)，尤其是在3GPP(第三代合作伙伴项目)框架中被标准化的UMTS(通用移动电信系统(Universal MobileTelecommunications System))，日益倾向于面向分组地传输数据和尤其是语音，以便更为有效地利用有限的无线电频率资源。

在此方面，例如详细说明了UMTS标准HSDPA(高速下行链路分组接入(High Speed Downlink Packet Access))和HSUPA(高速上行链路分组接入(High Speed Uplink Packet Access))(也称作E-DCH(增强专用信道(EnhancedDedicated Channel)))。E-DCH具有多个所谓的控制信道(英文：controlchannel)，如在3GPP TS 25.309 V6.5.0“FDD Enhanced Uplink；Overall description；Stage 2(Release 6)”技术规范中对此有详细的描述。例如，E-DCH具有E-HICH信道，所述E-HICH信道在下行链路(英文：Downlink，DL)中被传输并且包含肯定的或否定的确认，也就是用于在上行链路(英文：Uplink，UL)中所发送的数据分组的ACK/NACK(英文：acknowledged/not acknowledged)信令。此外，E-DCH还具有E-RGCH信道，该E-RGCH信道在下行链路中包含针对一组终端设备的相对确认或者时间控制指令(英文：scheduling command(调度指令))。以下将对这两个信道进行考虑，但是在本发明的范围内还包括技术人员已知的、可有利地使用本发明的其它信道。

如果在例如VoIP业务(基于互联网协议的语音(Voice over InternetProtocol))形式的语音数据传输的范围中使用上述的信道，或者将其用于数据速率较低的其它分组数据业务，那么根据这些信道的当前配置，这不利地导致有限的无线电资源的明显额外的负荷。例如，当前将E-HICH信道的专用资源分配给E-DCH的每一个用户。以E-HICH为例，这种用户特定的资源由扩频因子为128的扩频代码以及40个可能的正交签名的扩频因子的组合组成。根据3GPP TS 25.211 V6.7.0“Physical Channels and Mapping of Transport Channelsonto Physical Channels(FDD)(Release 6)”技术规范，由此可以同时向直至40个用户分别传输信息比特，并且可以明确地分配给接收机。在E-HICH的情况下，以这种方式利用每一个比特针对确定的E-DCH用户用信号发送上述状态ACK/NACK。

同样的方法以及同样的资源也可用于上述E-RGCH，其中在这种情况下并不强制地给每一个用户也分配E-RGCH或者给相应一组用户分配共同的E-RGCH，也就是说，该组的用户遵照相同的相对确认指令。但是如果给每一个用户既分配E-HICH也分配E-RGCH，则这意味着进一步限制每一个物理信道或扩频代码可寻址的用户，也就是给每20个用户配置物理信道。

但是对于诸如VoIP或者向大量用户的低速率分组数据传输的上述业务，这将意味着，必须给例如100个用户分配五个扩频代码单独用来传输信令确认，这将会导致下行链路有用数据传输的传输容量受到明显限制。

发明内容

本发明的任务在于，阐述能够更为有效地利用有限的无线电资源的方法以及无线电通信系统的系统组件。该任务可通过独立专利权利要求的特征加以解决。本发明的有益改进方案可从从属专利权利要求中得出。

根据本发明推荐一种用于在无线电通信系统中以分组方式传输数据的方法，其中由无线电通信系统的基站确认从至少两个终端设备所接收的数据分组，其中在使用相同的资源的情况下以时间不相交的方式确认接收。

本发明有利地利用这样的事实：例如作为已知的语音编码的结果的语音数据仅仅大约每隔20ms才出现，因此理论上也必须只有每隔20ms通过无线电接口进行传输。在以上示范性所述的E-DCH中，所谓的传输时间间隔(TTI)长度为2ms。如果进行充分压缩语音编码以及压缩IP分组的头部(英文：header)，则可以在相应这种TTI中传输具有分别对应于长度20ms的语音数据的VoIP分组。因此，用户理论上仅使用无线电资源的1/10来传输VoIP数据，并且理论上相应地也仅需要E-HICH的以用户特定的方式所分配的资源的1/10来传输确认。这种情况允许根据本发明通过多个用户按照时分复用方法利用例如E-HICH的资源，从而有益于在下行链路中更加有效地利用无线电资源。此外还可在下行链路链路中同步地传输，因此在没有信号叠加的情况下能够以最佳的方式使用时分复用方法。就上述例如100个用户而言，理论上又以这种方式对于在下行链路中传输确认，唯一的物理资源可能就足够了。

按照本发明的第一改进方案，用来确认的资源被设计为签名。

按照本发明的第二改进方案，以时间帧的时间间隔使用至少一个比特位置或者码序列作为用于对至少两个终端设备的数据分组的接收进行确认的资源。

按照本发明的第三改进方案，在相同的物理资源中以时间不相交或者时间重叠的方式传输至少两个终端设备的数据分组。

按照本发明的第四改进方案，给用来传输数据分组的至少两个终端设备分别分配帧的至少一个时间间隔。根据基于此的改进方案，由无线电网络控制器或者基站以协调的方式将用于传输数据分组的相应时间间隔分配给至少两个终端设备，使得可以在使用相同资源的情况下以时间不相交的方式确认接收。根据另一种基于此的改进方案，给至少两个终端设备分配时间间隔用于将数据分组分配给在至少两个相继的帧内的相同时间位置。

无线电通信系统的本发明基站具有用来接收至少两个终端设备的数据分组并且发送接收确认的至少一个发送/接收装置、以及用来控制在相同的资源内以时间不相交的方式发送确认的控制装置。

按照本发明所述基站的改进方案，控制装置还被构造用来将资源分配给至少两个终端设备用于在上行链路中传输数据分组以及将用于在下行链路中传输确认的相同资源分配给至少两个终端设备。

在具有至少一个基站、无线电网络控制器和两个终端设备的本发明所述的无线电通信系统中，无线电网络控制器具有用来将资源分配给至少两个终端设备用于在上行链路中将数据分组传输给基站的至少一个控制装置，和具有用来将分配发送给至少两个终端设备或发送给基站的发送/接收装置。至少两个终端设备分别具有用来控制通过发送/接收装置在所分配的资源中传输数据分组的至少一个控制装置；基站具有用来接收至少两个终端设备的数据分组并且发送接收确认的至少一个发送/接收装置，和用来控制在相同的资源中以时间不相交的方式发送确认的控制装置。

无线电通信系统的所有上述组件当然也可以具有虽未提及、但技术人员均知道的用来执行本发明方法的其它装置。

附图说明

以下将根据实施例对本发明进行详细阐述。其中：

图1示出基于UMTS标准的无线电通信系统的方框图，

图2示出通过在确认信道内共同使用确认签名通过两个终端设备对数据的示范性传输，以及

图3示出通过在确认信道内共同使用确认签名通过两个终端设备对数据的另一示范性传输。

具体实施方式

图1示范性示出按照已知UMTS标准的无线电通信系统的简化结构，其中也可以在按照同样也在3GPP框架内被规范的其它标准(例如UMTS标准的所谓演进(E-UTRA或者LTE(长期演进(Long Term Evolution))))的无线电通信系统中以相同方式实现本发明所述的方法。

按照UMTS标准的无线电通信系统的结构由一个或多个移动交换中心MSC(Mobils Switching Center)组成，所述移动交换中心交换所谓电路交换的(英文：Circuit Switched)连接以及管理系统的不同功能性。此外，移动交换中心MSC还承担向公共电话网络PSTN(Public Switched Telephone Network(公共交换电话网))过渡的功能。除了移动交换中心之外，还有没有绘出的所谓网关SGSN或GGSN，其能够实现向具有面向分组的传输的网络(例如互联网)中的过渡(

)。

多个无线电网络控制器RNC(Radio Network Controlle)连接在移动交换中心MSC或者网关上，其中此外管理无线电接口的物理资源。多个基站NB1、NB2(节点B)又连接在无线电网络控制器RNC上，所述基站可以利用所分配的无线电接口物理资源来建立、断开至终端设备UE1、UE2(User Terminal(用户终端))的连接。每一个基站NB1、NB2分别分别给也称作无线电小区Z1、Z2的地理区域提供所分配的物理资源。既在上行链路UL(Uplink)也在下行链路DL(Downlink)中实现在无线电接口上的传输。基站NB1、NB2与终端设备UE分别具有用于在无线电接口上传输信号的发送/接收装置。此外，无线电网络控制器也具有用来与基站以及移动交换中心或者网关交换数据和信令的发送/接收装置SEE。终端设备UE1、UE2、基站NB1以及无线电网络控制器RNC此外分别分别具有控制装置ST，其中利用所述控制装置可以实施如下所述的本发明方法。

根据UMTS标准的演进，无线电网络控制器RNC的组件将不再存在于系统的结构体系之中。换而言之，无线电网络控制器RNC的功能性被转移到基站以及所谓的接入网关上。下述针对已知UMTS系统结构体系的实施例均可以相应地被映射到新的系统结构体系。

在图2示范性地示出以下情形，其中两个终端设备UE1、UE2在E-DCH的帧内分别将数据分组(例如VoIP分组)在相应的2ms TTI内在上行链路UL中发送给基站NB1。由基站NB1在E-HICH中在下行链路DL中确认是否正确收数据分组，其中利用与在任何情况下终端设备已知的一个(如示范性所示的)、或者多个TTI的已知时间偏差进行确认。假设每八个TTI构成一个帧R。

在本示例中，第一终端设备UE1在帧R的第一TTI 1之内首次发送数据分组tr(seq2)，该数据分组按照多个依次传输的数据分组的顺序被配备序列号2，以便在接收侧重新建立原始的顺序。在第三TTI 3中，第一终端设备UE1继续重复地发送数据分组rtr(seq1)，因为该终端设备在E-HICH中在首次传输了具有序列号1的数据分组之后收到了基站NB 1的否定确认NACK。在首次传输数据分组tr(seq2)之后，如果第一终端设备UE1在E-HICH中收到肯定确认ACK，则在随后的帧R的第一TTI 1中发送具有相应后续的序列号3的数据分组tr(seq3)。

而第二终端设备UE2在帧R的第二TTI 2中首次发送数据分组tr(seq5)，并且在第六TTI 6中重复地发送数据分组rtr(seq4)。当在E-HICH中关于数据分组tr(seq5)收到否定确认之后，在随后的帧R的第二TTI 2中重复传输数据分组rtr(seq5)。

基站NB1在E-HICH控制信道内利用相同的签名用来传输两个示范性终端设备UE1、UE2的确认ACK/NACK。通过两个终端设备UE1、UE2不相交地使用帧R的TTI能做到这一点。如在图2的所示示例中，如果分别错开一个TTI进行确认，则第一终端设备UE1在第一TTI 1中传输数据分组tr(seq2)之后知道：在第二TTI 2中给其分配的签名与该传输有关。同样适用于通过终端设备UE1、UE2的所有所述的其它传输。由于终端设备UE1、UE2在上行链路中在帧R内的所有传输在时间上不相交，因此关于在E-HICH内的签名接收也不造成不明确。

通过无线电网络控制器RNC选择帧的TTI或者确定允许终端设备UE1、UE2分别在上行链路中传输数据分组的TTI的数量。该无线电网络控制器给每一个终端设备分配例如两个所谓的HARQ进程(Hybrid Automatic RepeatRequest(混合自动重复请求))用于首次和重复传输数据分组。这些已知的HARQ进程的作用为：由基站NB1重复传输相关终端设备的借助于NACK信令否定确认的数据分组，且既使用错误接收的首次传输的数据分组，也使用重复传输的数据分组在接收侧用于检测。尽管可根据目前的标准给终端设备分配多达八个HARQ进程，但在实际上，尤其当在比较大的时间间隔内传输具有上述产量的待传输数据的VoIP数据时，对于这种低速率业务分配仅仅两个HARQ进程就足够了。

在所述示例的扩展中，由此两个以上的终端设备也可以使用共同的确认资源。在例如每帧八个TTI或者HARQ进程以及每终端设备每两个所分配的HARQ进程中，多达四个终端设备可以使用共同的确认资源，因此在每一个所分配的HARQ进程中多达八个终端设备。从无线电网络控制器方面来说，TTI或HARQ进程向终端设备的分配例如在此可以考虑：如果终端设备的传输由于大的运行时间差异而可能会导致向基站的数据分组的重叠接收，这例如又会导致确认的同时传输，则不应给终端设备分配相邻的TTI以及相同的签名。由于终端设备通常并不同步地发送，所以可能经常会出现在接收侧重叠的情况，并且因此在分配TTI或者当形成以时分复用方式使用共同确认资源或者共同签名的组时，应对此加以考虑。

如果通过进行供应的基站NB1来控制通过终端设备的E-DCH传输，则基站可以例如继续限制分配给终端设备的HARQ进程的数量，且因此在知道终端设备彼此间的时间控制以及时间关系的情况下负责，在使用同一签名将确认传输给多个终端设备时决不会出现任何相交。这种由基站进行的时间控制的优点在此在于：在基站和无线电网络控制器之间不需要成本高的和耗费时间的信令。

在图3中示出另外的示范性情形，其中两个终端设备UE1、UE2在E-DCH的范围内分别在相应的2ms的TTI内在上行链路中将数据分组(例如VoIP分组)发送给基站NB1。又由基站NB1在E-HICH中确认是否正确收到数据分组。

再次假设每八个TTI构成一个帧R。使终端设备UE1、UE2以及E-HICH的相应帧R相对延时，因为终端设备UE1、UE2并不相互同步并且因此其相应的时钟脉冲(Takt)在不同的时刻开始。由于终端设备UE1、UE2的时钟脉冲在上行链路UL中相对移位，但在下行链路中仅存在用于所述一个或多个E-HICH信道的共同时钟脉冲，因此在上行链路的TTI中被基站NB1所接收的数据分组的末端与待发送的传输相应确认的E-HICH-TTI的始端之间的时间间隔对于所有终端设备而言并不相同。在上行链路与下行链路TTI之间相应地如此分配，使得确认最早可以在所接收的上行链路TTI结束之后的Δtmin被发送，并且必须在下一下行链路TTI中实现，相应最迟在间隔Δtmin+长度TTI之内实现。最小间隔Δtmin在此主要从在基站中所接收的数据分组的处理持续时间得出，并且对于终端设备UE也是已知的。

由于在任意的上行链路和下行链路信道之间的已知的时间关系，根据图3的基站NB1以及终端设备UE1、UE2均能够独立于信号运行时间明确地相应地确定在上行链路中的数据分组与下行链路中的确认之间的分配。

在图3的示例中，第一终端设备UE1在第一TTI 1之内首次发送数据分组tr(seq1)，该数据分组按照多个依次传输的数据分组的顺序被配备序列号1，以便在接收侧重新建立初始的顺序。在第三TTI 3中，第一终端设备UE1继续首次发送具有序列号2的数据分组tr(seq2)。如果第一终端设备UE1在E-HICH的第一TTI中在首次传输数据分组tc(seq1)之后接收到肯定确认ACK时，则在下一帧R的第一TTI 1中发送具有相应后续序列号3的数据分组tr(seq3)。

而第二终端设备UE2在第二TTI 2中首次发送数据分组tr(seq4)以及在第六TTI 6中将数据分组tr(seq5)在上行链路UL中发送给基站NB1。在E-HICH的第二TTI 2中针对数据分组tr(seq4)接收到否定确认之后，在下一帧R的第二TTI2中重复传输数据分组rtr(seq5)。

基站NB1利用相同的E-HICH控制信道、也就是利用相同的签名和相同的扩频码来传输示性所述的两个终端设备UE1、UE2的确认ACK/NACK。通过对于在下行链路DL中待传输的确认ACK/NACK以时间不相交的方式使用帧R的E-HICH-TTI能够实现这一点。如在图3的所示示例中，如果两个终端设备UE1和UE2在帧R的不同TTI中相应传输数据分组，则这也适用于在共同使用的E-HICH上的所属的确认。每一个终端设备均可基于该终端设备已知的与由其所发送的数据分组之间的时间关系明确地识别出给其所分配的确认。

用于E-HICH以及开头所述的E-RGCH的签名允许可以单独地利用一个信息比特在共同的扩频码上(例如具有扩频因子SF＝128)操作更大数量的用户或终端设备。具有SF＝128的物理信道可以在所谓的时隙中传输20个符号(Symbole)，在采用QPSK调制时因此可传输40个比特。在2ms长的TTI的三个时隙内将该信息比特重复三次。现在可以在该时隙内给每一个终端设备明确地分配比特位置(或各一个比特位置用于E-HICH和E-RGCH)，由此定义40个子信道。这对应于TTI内的时分复用，如图2中示范性所示。

但是，尤其在基于CDMA的系统中，由于各个比特位置的误差概率可能比较大，定义固定的比特位置也许可能不利。因此可替代地，也可使用码分复用，其中通过40位二进制签名(所谓的Hadamard码)来表征每一个子信道，所述40位二进制签名类似于扩频码本身是正交的。这导致，将每一个比特的扩频因子128增加了另一40，并且可将每一个终端设备的信息分布在整个TTI持续时间上，如在图3中由水平线示范性所示。在开头所援引的3GPP TS25.211技术规范中描述了码分复用的替代实施形式。

由于在物理层(根据ISO/OSI模型的层1)上处理签名，因此也可以将这些子信道称为物理信道。这就意味着：通过扩频码与签名组合给每一个终端设备分配物理的E-HICH，与已知的共用信道(英文：Shared Channel)的区别在于，通常借助于所谓的MAC层实现其分配。

通过无线电网络控制器RNC或者基站NB1选择帧的TTI或者确定TTI的数量，在所述TTI中允许终端设备UE1、UE2分别在上行链路UL中传输数据分组。按照本发明所述，该无线电网络控制器将帧R的TTI的不相交的分量分配给终端设备UE1和UE2，其中已经给所述终端设备UE1和UE2分配了共同的E-HICH用于确认。在E-DCH的示例中，通过去激活总共八个HARQ进程(Hybrid Automatic Repeat Request(混合自动重复请求))中的一个或多个来实现这一点。

尽管可根据目前的标准给终端设备分配多达八个HARQ进程，但在实际上、尤其当以比较大的时间间隔传输具有上述产量的待传输数据的VoIP数据时，为这种低速率业务分配仅两个HARQ进程就足够了。

在所述示例的扩展中，由此两个以上的终端设备也可以使用共同的确认资源。在例如每帧八个TTI或者HARQ进程以及每个终端设备各两个所分配的HARQ进程的情况下，多达四个终端设备可以使用共同的确认资源，在各一个所分配的HARQ进程的情况下，甚至多达八个终端设备可以使用共同的确认资源。

HARQ进程除了可用于形成组织结构之外，也用来重复传输数据分组(英文：Retransmission(重传))，也就是处理确认以及由此而产生的步骤，如发起重复传输、检查是否已达到了最大极限、管理发送缓冲器等等，尤其在E-DCH的同步HARQ协议时还作为调度单元。这意味着：可以为各个HARQ进程给予所谓的发送权限(英文：Grant(授权))，或者为各个HARQ进程排除(去激活(deaktivieren))发送权限。HARQ进程因此形成可能的发送时刻(TTI)的嵌套分量，使得HARQ进程i分别包括每一个帧的第i个TTI。

在E-DCH的情况下发送权限在此可以涉及所有HARQ进程，但也可以限制为确定的HARQ进程。在本发明所述的多路复用的情况下有利地充分利用后者。其发送权限限制为HARQ进程的不相交的(disjunkt)分量的终端设备在确认时可以不冲突。在此要注意：实际上由基站在下行链路中以时间不相交的方式传输确认(在用于所有终端设备的共同时钟脉冲内进行确认)，而这一条件并不适用于在上行链路中的相应传输，因为通常存在时间偏移的TTI时钟脉冲。在上行链路中传输的时间相交在此不会引起干扰，只要通过对在下行链路中传输时钟脉冲的相应不同的时间偏移可以对其进行补偿即可。

尽管以上仅仅对E-HICH信道进行了考察，但所有描述同样也适用于E-RGCH信道以及技术人员已知的其它信道。

Claims (10)

1.用于在无线电通信系统中以分组方式传输数据的方法，其中至少两个终端设备(UE1，UE2)在上行链路中在数据信道的被划分为多个时间间隔(TTI)的传输帧(R)的不相交的时间间隔(TTI)内分别将数据分组传输给基站(NB1)，所述基站(NB1)在控制信道的被划分为同样多个时间间隔(TTI)的传输帧中向所述至少两个终端设备(UE1，UE2)传输对所传输的数据分组的接收的确认(ACK，NACK)，其中所述确认(ACK，NACK)分别在通过相应签名表征的子信道中被传输，并且其中针对向所述至少两个终端设备(UE1，UE2)的确认(ACK，NACK)，在所述控制信道的传输帧的不相交的时间间隔(TTI)中使用相同签名。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述签名是正交的二进制签名。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述签名是Hadamard码。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述签名导致所述确认(ACK，NACK)分布在传输时间间隔(TTI)的长度上。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在相同的物理资源中以时间不相交或时间重叠的方式传输所述至少两个终端设备(UE1，UE2)的数据分组。

6.根据权利要求1所述的方法，其中由无线电网络控制器(RNC)和/或基站(NB1)以协调的方式将用于传输数据分组的相应时间间隔(TTI)分配给所述至少两个终端设备(UE1，UE2)，使得能够在使用所述控制信道的传输帧的不相交的时间间隔(TTI)中的相同签名的情况下进行对接收的确认(ACK，NACK)。

7.根据权利要求6所述的方法，用于在至少两个相继的传输帧(R)中的相同时间位置上传输数据分组的时间间隔(TTI)被分配给所述至少两个终端设备(UE1，UE2)。

8.无线电通信系统的基站(NB1)，具有用于接收至少两个终端设备(UE1，UE2)的在上行链路中在数据信道的被划分为多个时间间隔(TTI)的传输帧(R)的不相交的时间间隔(TTI)内传输的数据分组以及用于在控制信道的被划分为同样多个时间间隔(TTI)的传输帧中向所述至少两个终端设备(UE1，UE2)传输对所传输的数据分组的接收的确认(ACK，NACK)的至少一个发送/接收装置(SEE)并且具有用于控制在相同资源内以时间不相交的方式发送确认的控制装置(ST)，其中所述确认(ACK，NACK)分别在通过相应签名表征的子信道中被传输，并且其中针对向所述至少两个终端设备(UE1，UE2)的确认(ACK，NACK)，在所述控制信道的传输帧的不相交的时间间隔(TTI)中使用相同签名。

9.根据权利要求8所述的基站(NB1)，其中此外所述控制装置(ST)被构造用于将资源分配给至少两个终端设备(UE1，UE2)用以在上行链路(UL)中传输数据分组并且用于将用来在下行链路(DL)中传输确认的相同资源分配给所述至少两个终端设备(UE1，UE2)。

10.无线电通信系统，具有至少一个基站(NB1)、无线电网络控制器(RNC)以及两个终端设备(UE1，UE2)，其中

所述无线电网络控制器(RNC)具有用于将资源分配给至少两个终端设备(UE1，UE2)用以在上行链路(UL)中在数据信道的被划分为多个时间间隔(TTI)的传输帧(R)的不相交的时间间隔(TTI)内将数据分组传输给基站(NB1)的至少一个控制装置(ST)；以及具有用于将分配发送给所述至少两个终端设备(UE1，UE2)和/或者基站(NB1)的发送/接收装置(SEE)，

所述至少两个终端设备(UE1，UE2)分别具有用于控制通过发送/接收装置(SEE)在所分配的资源内传输数据分组的至少一个控制装置(ST)，和

所述基站(NB1)具有用于接收至少两个终端设备(UE1，UE2)的数据分组以及用来在控制信道的被划分为同样多个时间间隔(TTI)的传输帧中向所述至少两个终端设备(UE1，UE2)发送接收确认的至少一个发送/接收装置(SEE)，并且具有用于控制分别在通过相应签名表征的子信道中发送确认(ACK，NACK)的控制装置(ST)，其中针对向所述至少两个终端设备(UE1，UE2)的确认(ACK，NACK)，在所述控制信道的传输帧的不相交的时间间隔(TTI)中使用相同签名。

Images