CN101860876B - 具有多载波分组数据传输的无线电话网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及支持无线电信道(6)的至少一条链路用于分组数据传输业务的无线电话网络(1)。所述无线电话网络(1)包括多个网络控制器(RNC)。每个网络控制器(RNC)通过接口Iub连接到管理至少一个宏小区(5a)的至少一个无线电基站(节点B)。所述无线电话网络(1)另外包括至少一个通过与将无线电基站(节点B)连接到所述控制器的接口相同类型的接口Iub连接到网络控制器(RNC)的微型无线电基站(微节点B1)。微型无线电基站(微节点B1)管理被并入至少一个宏小区(5a)中的至少一个微小区(5b)。微型无线电基站(微节点B1)优选使用多载波无线电接入，在微小区(5b)内在无线电信道(6)的链路上提供分组数据传输业务。该多载波无线电接入优选为OFDM类型。

Description

具有多载波分组数据传输的无线电话网络

本申请是申请号为03826350.0、申请日为2003年4月23日、名称为“具有多载波分组数据传输的无线电话网络”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及无线电话领域，尤其涉及无线电话网络，例如第三代无线电话网络。本发明具体涉及具有由诸如OFDM(正交频分复用)的多载波技术提供的分组数据传输的第三代无线电话网络。

背景技术

已知的无线电话系统，如GSM，基本上预定用于语音通信。这些系统使用两条对称链路，名为下行链路(从陆地基站到移动台)和上行链路(从移动台到基站)。

正在发展中的系统也是基于这种类型的结构。这样，由ETSI发布的UMTS标准规定了两种对称链路，一个用于上行链路，一个用于下行链路。

在即将来临的几年内无线电话面临的问题之一是，存在要求非常高速度的数据传输的新服务和新应用。

最近的研究已经显示出，尤其通过因特网或其他类似网络，为数据(文件、声音、固定的或活动的图像)传输分配的资源，将构成从2005年起可用资源的主要部分，而分配给语音通信的资源则预期实际上保持不变。

WO 99/53644描述了蜂窝无线电话信号通过包括主上行链路和主下行链路的对称两路主信道的传输，尤其用于以中速或低速的数据传输，和用于信令信息和控制数据的传输，并包括至少一条单独为下行链路分配的用于高速数据传输的额外信道。

主信道使用码分多址方法(CDMA)，而补充信道使用多载波技术。

多载波技术由载波频率的同时传输完成(例如使用OFDM技术)。

尤其，所述补充信道使用“IOTA”调制技术。

另外，文献R1-02-122.2，Reference OFDM Physical LayerConfiguration，Nortel Network，3GPP TSG RANI Meeting#28bis，Espoo，Finland，October 8-9，2002(相关幻灯片R1-02-12)描述了基准OFDM配置的例子，该例子可以认为是在UTRAN的OFDM引言上评估SI(研究项目(Study Item))框架中的OFDM的性能。该OFDM配置假定使用了承担OFDM HS-DSCH(高速下行链路共享信道)传输或OFDM DSCH(下行链路共享信道)传输的单独的下行链路载波。

发明内容

本申请人面临在预期大业务量的地区建造能够提供高速分组数据传输业务的无线电话网络的问题。

本申请人已经发现，以上描述的问题可以利用支持无线电信道的至少一条链路用于分组数据传输业务的无线电话网络来解决。该无线电话网络包括多个的网络控制器RNC，每一个都通过I_ub接口与管理至少一个宏小区的至少一个无线电基站相连。该无线电话网络也包括至少一个微型无线电基站，其通过与将无线电基站连接到网络控制器RNC的I_ub接口相同类型的I_ub接口连接到网络控制器。每个微型无线电基站管理一个或更多个微小区5b，该微小区5b被并入由该无线电基站所服务的至少一个宏小区中。该微小区的中心在不同于该宏小区中心的点，这里，“该宏小区中心”表示该无线电基站所处的点。微小区对应于预期大业务量的区域(称为“热点”)，如机场，运动场，小型市区中心，旅馆，商业中心等(室外环境)或建筑物等(室内办公环境)，其中微型无线电基站优选使用多载波无线电接入通过无线电信道的链路提供分组数据传输业务。多载波无线电接入优选为OFDM类型。无线电信道的链路优选为下行链路。

根据本发明，提供了支持无线电信道的至少一条链路用于分组数据传输业务的无线电话网络。该无线电话网络包括多个网络控制器RNC，每个网络控制器RNC通过I_ub接口连接到管理至少一个宏小区的至少一个无线电基站。该无线电话网络的特征在于，其另外包括至少一个微型无线电基站，该微型无线电基站通过与将该无线电基站连接到该网络控制器RNC的I_ub接口相同类型的I_ub接口连接到该网络控制器RNC。该微型无线电基站管理并入至少一个宏小区中的至少一个微小区。该微小区的中心在与该宏小区的中心点不同的点。该微型无线电基站通过该无线电信道的至少一条链路提供所述分组数据传输业务。

尤其，该微型无线电基站借助于多载波无线电接入提供分组数据传输业务。所述多载波无线电接入优选为OFDM类型。无线电信道的所述链路优选为下行链路。

根据本发明的另一个方面，每个微型无线电基站都包括中央交换机和多个通过电缆连接到所述中央交换机的接入端口。

特别是，每个微型无线电基站包括一种协议结构，该协议结构包含第一协议层和位于所述第一协议层之上的第二协议层，所述第一协议层L1是物理层，而所述第二协议层L2是数据传输层。

第一协议层L1包括用于处理由与待传输的数据相关的多个无线电载波构成的多载波无线电信号的电路组件。用于处理所述多载波无线信号的所述电路组件包括专用电路和/或可编程DSP。

数据传输层包括接入控制子层MAC，其又包含用于控制所述多载波无线电接入的实体MAC-OFDM。逻辑实体MAC-OFDM映射传输信道上的逻辑信道，执行被错误接收的数据分组的重传功能，并执行调度功能。

每个微型无线电基站的接入控制子层MAC也包括帧协议OFDM-FP，用于控制多载波无线电信号在该微型无线电基站和与之连接的网络控制器RNC之间的传输。

有利的是，中央交换机包括逻辑实体MAC-OFDM和帧协议OFDM-FP，其中每个接入端口AP都包括所述第一协议层，所述第一协议层包含了用于处理所述一个多载波无线电信号的所述电路组件。

另外，每个网络控制器RNC都包括接入控制子层MAC，该接入控制子层MAC包含了帧协议OFDM-FP，用于控制多载波无线信号在所述网络控制器RNC内部，或在所述网络控制器RNC和与之连接的微型无线电基站之间的传输。

此外，微型无线电基站可以给位于该微型无线电基站所服务的微小区内的至少一个用户设备UE提供所述分组数据传输业务。

有利的是，用户设备UE包括包含了物理层的协议结构，该物理层包括用于解调多载波无线电信号的电路组件。

附图说明

本发明的特点和优点将通过参照附图对实施例的例子的描述而明确，该实施例是提供用作指导而并非出于限制性的目的，其中：

-图1是根据本发明的无线电话网络的示意性图示；

-图2展示了图1的无线电路网络的微型无线电基站的分布；和

-图3是图1的无线电话网络部分的协议结构的示意性图示。

具体实施方式

图1示出了根据本发明建立的第三代无线电话网络1。无线电话网络1具有在主无线电信道2上的CDMA类型的主无线电接入，该无线电信道2包括两条对称链路，称为主上行链路3(上行链路)和主下行链路4(下行链路)，二者都具有例如5MHz带宽。无线电话网络1也支持在补充无线电信道6的至少一条链路上的多载波无线电接入以提供分组数据传输业务。

补充无线电信道6，例如具有5MHz带宽，可以位于分配给第三代系统的射频频带内。这些射频在该频谱的1885÷2025MHz和2210÷2200MHz部分构成了230MHz的“核心”频带。可选地，补充无线电信道6可以位于前述频带的扩展部分。在这种情况下，已经识别出，例如该频谱的800÷960MHz，1700÷1885MHz和2500÷2690MHz部分。

无线电话网络1包括以下逻辑实体：

-核心网CN；

-无线电接入网UTRAN(UMTS陆地无线电接入网)；

-用户设备UE。

具体来说，根据3GPP规范建立的核心网CN是与无线电接入网UTRAN的各个部分互连的交换和路由底层结构，其又直接采集来自通过主无线电信道2连接到用户设备UE(例如蜂窝电话，车辆，电子计算机等)的多个无线电基站(以下称为节点B)的业务量。

如图1所示，无线电接入网UTRAN由两个接口定界，即称作U_u的无线电接口，它为用户设备UE定界无线电接入网UTRAN，和网络接口I_u，它将无线电接入网络UTRAN连接到核心网CN。

详细地说，无线电接入网UTRAN包括通过网络接口I_u连接到核心网CN的多个无线电子系统RNS(无线电网络系统)。每个无线电子系统RNS都包括代表无线电部分和网络的剩余部分之间的边界的网络控制器RNC(无线电网络控制器)，以及通过接口I_ub连接到网络控制器RNC的一个或更多的节点B。根据3GPP规范建立的每一个节点B管理一个或更多个宏小区5a，如图2所示。另外，网络控制器RNC可以通过接口I_ur的方式相互连接。

参考图1和2，根据本发明，无线电话网络1也包括一个或更多个微型无线电基站，以下称之为微节点B1，它们通过与将节点B连接到对应网络控制器RNC的接口I_ub相同类型的接口I_ub连接到网络控制器RNC。每个微节点B1管理包含在由节点B所服务的至少一个宏小区5a中的一个或更多个微小区5b。微小区5b的中心在不同于宏小区5a的中心的点，这里，“宏小区5a的中心”代表无线电基站(节点B)所处的点。特别是，微小区5b对应于预期大业务量的区域(称为“热点”)，如机场，运动场，小型市区中心，旅馆，商业中心等(室外环境)或建筑物等(室内办公环境)，其中微节点B1提供分组数据传输业务。微节点B1支持补充无线电信道6的至少一条链路用于分组数据传输业务，使用多载波无线电接入，优选为OFDM类型。

优选的，在特征为限制空间的室内办公环境中，每个微节点B1可以由连接到对应网络控制器RNC的中央交换机SW，和通过也供电的电缆Cv连接到中央交换机SW的多个接入端口AP建立。

从功能上说，每个网络控制器RNC控制无线电资源，并控制无线电传输，同时每个节点B/微节点B1都具有执行无线传输(调制，接收和发送，功率控制)的任务，用于将信息运送到位于宏小区5a/微小区5b内的用户设备UE。

实际上，每个节点B/微节点B1从连接到其上的网络控制器RNC接收资源以发送到用户设备UE并通过空中传输这些资源，以根据从所述网络控制器RNC接收到的信息调节其功率电平。同时，节点B/微节点B1在用户设备UE所接收的信号上执行功率和质量测量，用于使网络控制器RNC能调节其无线电资源管理中的参数。

尤其，微节点B1也具有涉及协议层MAC和RLC的特定功能，它们将在本说明书的剩余部分中详细描述。

以上描述的系统使用户设备UE能接收无线电话网络1所提供的服务，即使该服务是由属于网络控制器RNC而不是属于小区的原始网络控制器的节点B/微节点B1所提供。这就使用户设备UE的移动性可以通过网络控制器RNC有效管理。

尤其，由微小区5b中的微节点B1提供的分组数据传输可以达到例如3÷24Mb/s的速度，这依赖于调制类型和使用的信号编码。这样位于微小区5b内的用户设备UE就可以通过直接使用无线电话网络1来访问例如因特网或其他类似的网络，微节点B1被直接连接到网络控制器RNC。

为了允许对这种功能访问，用户设备UE不但支持CDMA无线电接入，还支持多载波无线电接入。这是因为分组数据传输业务的请求，以及在呼叫建立阶段和服务过程期间无线电资源的分配和与上行链路3的对话都借助于CDMA无线电接入发生。

图3示意性的展示了无线电话网络1的部分7的协议结构，无线电话网络1在补充信道6的下行链路上支持借助于多载波技术，优选OFDM类型，提供的分组数据传输，在多载波技术中数据借助于包含了多个同时传输的载波频率的无线电信号传输。

无线电话网络1也具有用于根据主CDMA无线电接入用于接收和发送的传统协议结构。

网络部分7包括用户设备UE协议，无线接口U_u，微节点B1协议，接口I_ub，网络控制器RNC协议和接口I_ur。

图3也示出了网络控制器RNC的两种不同的工作模式，分别称为控制RNC(C RNC)和服务RNC(S RNC)，如3GPP中所定义。

尤其，在“控制”模式下，网络控制器RNC控制其自己的小区的业务量和阻塞情况，并停止接口I_ub，而在“服务”模式下，网络控制器RNC控制并管理用户设备UE的资源，并停止接口I_u。

如图3所示，网络部分7的协议结构包括OSI(开放系统互连)协议栈的头两层，即：

-物理层L1；

-数据传输层L2(数据链接)。

另外，数据传输层L2分为两个子层，即接入控制子层MAC(媒体接入控制)和传输控制子层RLC(无线电链路控制)。

尤其，物理层L1以传输信道的方式将服务提供给接入控制子层MAC。

接入控制子层MAC控制多个用户设备UE到可用无线资源的同时接入(多接入)，并通过特征为所传输数据类型的逻辑信道给传输控制子层RLC提供服务。

传输控制子层RLC控制接入网UTRAN内部信息的传输，同时给物理层L1未能够成功传送到其目的地的那些分组提供重传服务。

进一步参考图3，用户设备UE从下到上包括包含了用于调制多载波无线电信号的电路组件的物理层UE-L1-OFDM，优选为OFDM类型；接入控制子层MAC；和传输控制子层RLC。

微节点B1从下到上包括物理层L1和接入控制子层MAC。

详细地说，与无线电接口U_u邻接的微节点B1的物理层L1包括从能够处理多载波无线电信号，如专用电路和/或可编程DSP，的电路组件制成的部分B1-L1-OFDM，优选为OFDM类型(信道编码、交织、传输速度适配、调制)。接入控制子层MAC包括逻辑实体B1-MAC-OFDM，其位于B1-L1-OFDM部分的上方，并且在以“控制”模式工作的网络控制器RNC中出现的逻辑实体MAC-c/sh的下方。网络控制器RNC的逻辑实体Mac-c/sh控制公共和共享的信道，而微节点B1的逻辑实体B1-MAC-OFDM控制多载波无线电接入，优选为OFDM类型。尤其，逻辑实体B1-MAC-OFDM映射传输信道上的逻辑信道，并且也执行HARQ(混合自动重传)协议的功能和调度(试图仅传输到具有有利的无线电条件的用户设备UE的过程)的功能。具体来说，HARQ协议控制对没有被正确接收的数据分组的重传的快速请求，并为了获取所述分组的正确解码而利用由不正确的数据分组所提供的信息。

另外，在微节点B1内部调度功能的完成在该过程的执行中提供了更高的效率。这是因为调度方可以将该类型的调制调节到适应无线电信道的条件，仅传输到无线电条件好的用户设备UE，并利用合适的算法分配无线电话网络1的无线电资源。

有利的是，逻辑实体B1-MAC-OFDM的引入使移动运营商能够提供分组数据传输，优选使用OFDM技术，而不必修改无线电话网络1的更高层和协议(传输控制子层RLC和协议PCDP分组数据会聚，后者在无线电话网络1的网络层，或层L3中出现)。

此外，逻辑实体B1-MAC-OFDM使传输控制子层RLC能够在AM模式(发现OFDM传输)或UM模式(未发现OFDM传输)下工作，并使协议PDCP能够配置用于首标压缩，如果需要的话。

紧邻接口I_ub，接入控制子层MAC包括控制微节点B1和连接到其上的网络控制器RNC之间的数据传输的帧协议B1-OFDM-FP。

如果微节点B1是由中央交换机SW和接入端口AP建立，中央交换机SW包括接入控制子层MAC和紧邻接口I_ub的帧协议B1-OFDM-FP，接入控制子层MAC包含与无线电接口U_u邻接的逻辑实体B1-MAC-OFDM。每个接入端口AP包括包含了B1-L1-OFDM部分的物理层L1，B1-L1-OFDM部分包括用于控制无线电通信所需的逻辑。以这种方式，几乎所有的计算能力都转移到中央交换机SW，这样就使接入端口AP所占据的空间最小化。

进一步参考图3，网络控制器RNC从下到上包括物理层L1和数据传输层L2。

尤其，在“控制”模式下，网络控制器RNC从下到上包括物理层L1和接入控制子层MAC。接入控制子层MAC包括帧协议CRNC-OFDM-FP，它在面对接口I_ub的一侧通过微节点B1的帧协议B1-OFDM-FP位于逻辑实体MAC-c/sh的下方，并且在面对接口I_ur的一侧位于以“服务”模式运行的网络控制器RNC中出现的逻辑实体MAC-d的下方。逻辑实体MAC-d具有控制专用信道的任务。

在“服务”模式下，网络控制器RNC从下到上包括物理层L1，接入控制子层MAC和传输控制子层RLC。接入控制子层MAC包括通过以“控制”模式运行的网络控制器RNC的帧协议CRNC-OFDM-FP位于逻辑实体MAC-d下方的帧协议CRNC-OFDM-FP。

帧协议SRNC-OFDM-FP允许网络控制器RNC内部的数据传输(如果存在接口I_ur的话)和在微节点B1和以“服务”模式运行的网络控制器RNC之间的直接对话(如果接口I_ur不存在)。

在功能上，进入以“服务”模式运行的网络控制器RNC的数据分组由传输控制子层RLC接收，并接着由逻辑实体MAC-d接收，然后进入帧协议SRNC-OFDM-FP并最终通过以“控制”模式运行的网络控制器RNC的帧协议CRNC-OFDM-FP到达微节点B1。

在微节点B1内，数据分组经过帧协议B1-OFDM-FP并由逻辑实体B1-MAC-OFDM接收，并随后由物理层B1-L1-OFDM接收。

然后数据分组经过无线电接口U_u并由用户设备UE的物理层UE-L1-OFDM接收，随后由接入控制子层MAC和由传输控制子层RLC接收，并从而变得对用户可见。

有利的，在根据本发明的无线电话网络1中也可以提供节点B的更新，以便这些节点可以在补充无线电信道6的至少一条链路上支持多载波无线接入，优选为OFDM类型，以提供分组数据传输业务。

总之，每个节点B具有包含物理层L1和接入控制子层MAC的协议结构。

在更新的节点B里，为了在补充信道6的下行链路中提供分组数据传输业务，物理层L1包括B-L1-OFDM部分，它包含能够处理多载波无线信号(优选为OFDM类型)的电路组件，如专用电路和/或可编程DSP，而接入控制子层MAC包括与前面所述的逻辑实体B1-MAC-OFDM相同的逻辑实体B-MAC-OFDM。

根据本发明的无线电话网络1的优点从以上描述中显而易见。尤其，指出了这种网络可以在所谓的“热点”中为移动运营商提供新的业务机会，由于它不仅在可获取的比特率方面，而且在部署的简易性方面和WLAN网络相比都具有竞争性；在后一种情况中，微节点B1优选由中央交换机和接入端口AP建立。

另外，如果无线电话网络1不但包括更新的节点B，还包含微节点B1，就能够给用户提供由无线电子系统RNS提供的移动性功能；相反，WLAN网络不能够提供这种基本功能。

本申请人也已观察到，以上涉及补充无线电信道6的下行链路的描述也可以延伸到所述无线电信道的上行链路。这是因为根据本发明制造的微节点B1可以根据本发明的教导进行修改，以使其适合接收和控制任何由用户设备UE传输的数据分组。同样在这种情况下，无线电接入可以是多载波类型的，优选是OFDM类型。

Claims (3)

1.一种用于在网络中提供分组数据传输服务的无线电网络系统，所述网络包括至少一个宏小区和位于所述至少一个宏小区内的至少一个微小区，所述无线电网络系统包括：

至少一个无线电基站，用于根据在所述至少一个宏小区中使用的CDMA无线电接入来发送分组数据，以及用于根据在所述至少一个微小区中使用的多载波无线电接入来发送分组数据，

其中，所述无线电基站包括物理层和接入控制子层，所述接入控制子层包括用于控制所述多载波无线电接入的逻辑实体。

2.如权利要求1所述的无线电网络系统，其中，所述多载波无线电接入是OFDM无线电接入。

3.如权利要求1所述的无线电网络系统，其特征在于，所述物理层包括：包含能够处理多载波无线电信号的专用电路和/或可编程DSP的部分。