CN101873164B

CN101873164B - 处理数据传递的中继站及控制数据传递的相关方法

Info

Publication number: CN101873164B
Application number: CN201010167411.1A
Authority: CN
Inventors: 吴志祥
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: EP2244499A2; EP2244499B1; TWI422242B; TW201129133A; CN101873164A; US8902827B2; US20100265872A1; EP2244499A3

Abstract

一种用于一无线通讯系统的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递，该中继站包含有：一客户端接口单元，用来与该基站进行通讯，该客户端接口单元包含有：一接入层单元，用来根据一第一接入层协议，与该基站进行接入层功能，其中该中继站通过该第一接入层协议，被该基站识别为一客户端；以及一基站接口接入层单元，用来根据一第二接入层协议，以无线方式与该至少一客户端进行基站接入层功能，并与该客户端接口单元交换数据。

Description

处理数据传递的中继站及控制数据传递的相关方法

技术领域

本发明关于一种用于一无线通讯系统的装置及方法，尤指一种用于一无线通讯系统的一中继站用来处理数据传递及控制数据传递的相关方法。

背景技术

第三代移动通讯联盟(the 3rd Generation Partnership Project，3GPP)所制定的长期演进(Long Term Evolution，LTE)无线通讯系统，目前被视为提供高数据传输率、低潜伏时间、封包最佳化以及改善系统容量和覆盖范围的一种新无线接口及无线网络架构。于长期演进无线通讯系统中，演进式通用陆地全球无线接入网络(Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork，E-UTRAN)包含多个加强式基站(evolved Node-B，eNB)用来与多个客户端(User Equipment，UE)进行通讯，并与一核心网络(core network)进行通讯，其中核心网络包含有用于非接入层控制的一移动管理单元(mobilitymanagement entity，MME)及一服务通道(serving gateway)。

先进式长期演进(LTE-Advanced)系统如其名，为进化的长期演进系统，其利用信号中继方式，有效提升数据传输量及扩展传输范围。举例来说，一中继站可部署在加强式基站无法提供客户端所需的无线传输质量/数据传输量的小区边际(cell edge)，或在加强式基站的无线信号无法到达的特定位置。

为实现上述目标，一中继站的设置方式，以及中继站应如何与加强式基站及客户端进行通讯为本发明的重要议题。

发明内容

因此，本发明提供一种用于一无线通讯系统的一中继站用来处理数据传递的方法及控制数据传递的相关方法，藉以提升中继站与网络端及移动装置间的通讯效率。

本发明实施例揭露一种用于一无线通讯系统的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递。该中继站包含有：一客户端接口单元，用来与该基站进行通讯，该客户端接口单元包含有：一接入层单元，用来根据一第一接入层协议，与该基站进行接入层功能，其中该中继站通过该第一接入层协议，被该基站识别为一客户端；以及一基站接口接入层单元，用来根据一第二接入层协议，以无线方式与该至少一客户端进行基站接入层功能，并与该客户端接口单元交换数据。

本发明实施例还揭露一种用于一无线通讯系统的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递。该中继站包含有：一装置，用来与该基站进行一无线资源控制功能，其中该中继站被该基站识别为一客户端；以及一装置，用来根据该无线资源控制功能，与该至少一客户端进行无线通讯。

附图说明

图1为本发明实施例一无线通讯系统的示意图。

图2为本发明实施例一中继站的示意图。

图3为本发明实施例一中继站的示意图。

图4～6为本发明多种实施例的流程图。

图7～8为根据图6的无线电负载映射关系的示意图。

[主要元件标号说明]

10 无线通讯系统

12 核心网络

14、32 基站

16 无线接入网络

18、20、30 中继站

200、300 客户端接口单元

202 接入层单元

204、304 客户端接口接入层协议

206 非接入层单元

208 非接入层协定

210、310 基站接口接入层单元

212、312 基站接口接入层单元

302、322 认证单元

40、50、60 流程

400、402、404、500、502、504、506、600、602、604、606、608步骤

RB1～RBn 无线电负载

L1、L2 服务质量层级

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一无线通讯系统10的示意图。无线通讯系统10包含有一核心网络(core network)12、一无线接入网络16的一基站(Base Station，BS)14、一中继站(relay)18以及以无线方式连接于中继站18的多个客户端(User Equipment，UE)。无线接入网络16用来对客户端进行接入层控制(Access Stratum control，AS control)，另一方面，核心网络12通过无线接入网络16，用来对客户端进行非接入层控制(Non AccessStratum control，NAS control)。无线通讯系统10可为一通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)、一长期演进(Long-Term Evolution，LTE)系统、一先进式长期演进(LTE-Advance)系统或其它相关网络系统。在LTE系统中，无线接入网络16可称为一演进式通用移动通信系统(Evolved UMTS，E-UTRAN)，以及基站14可称为一演进式基站(evolved Node-B，eNB)。客户端可为移动电话或计算机系统等装置，而核心网络12可包含一移动管理单元(Mobility Management Entity，MME)及一服务通道(serving gateway)。值得注意的是，本文当中所使用的用语名称仅作为参考，且不限于某一特定类型的网络。此外，根据传递方向，无线接入网络16及客户端可视为一传输端或一接收端。举例来说，在上链路传输中，客户端为传输端而无线接入网络16为接收端；在下链路传输中，客户端为接收端而无线接入网络16为传输端。中继站18无线连接于无线接入网络16，用来处理及转传从基站14至客户端，或从客户端至基站14的数据，并维持客户端及基站14之间一定通讯质量的数据传输量。中继站18可建立多个数据无线电负载(data radio bearer)，用来进行客户端与基站14之间的数据传递。

另外，基站至中继站(BS-to-relay)连结及基站至客户端(BS-to-UE)连结可为一频内(inband)连结或一频外(outband)连结。频内连结表示BS-to-relay连结与BS-to-UE连结是使用相同的频带，而频外连结表示BS-to-relay连结与BS-to-UE连结不是使用相同的频带。另外，若中继站18为一穿透式中继站(transparent relay)，客户端无法得知其是否通过中继站18而与无线接入网络16进行通讯。另一方面，若中继站18为一非穿透式中继站(non-transparent relay)，客户端可得知其是否通过中继站18而与无线接入网络16进行通讯。无线通讯系统10仅用来解释本发明的概念，而不限于此，举例来说，中继站18通过多个连结可同时与多个基站进行通讯。此外，中继站18可为基站14所控制的主要小区(donor cell)的一部分，以及基站14可为一指派的来源基站或控制小区。

图2为本发明实施例一中继站20的示意图。中继站20可为图1所示的中继站18，且包含有一客户端接口单元200及一基站接口(BS-like)接入层单元210，其中客户端接口单元200用来与一基站(如基站14)进行通讯，并包含有一接入层单元202及一非接入层单元206。接入层单元202根据一客户端接口(UE-like)接入层协议204，与基站进行接入层功能。非接入层单元206根据一非接入层协议208，与一核心网络(如核心网络12)进行非接入层功能，以交换非接入层数据。基站接口接入层单元210根据一BS-like接入层协议212，以无线方式与客户端进行基站接入层功能，并与客户端接口单元200交换数据。在LTE/LTE-Advanced系统中，UE-like接入层协议204及基站接口接入层单元210分别包含有一无线资源控制(Radio ResourceControl，RRC)层、一封包数据聚合协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层、一无线链路控制(Radio Link Control，RLC)层、一媒体存取控制(Medium Access Control，MAC)层，以及一物理(physical，PHY)层。

此外，接入层功能、基站接入层功能及非接入层功能可包含有一认证功能(authentication)、一控制平面信令功能(control plane signaling)、一使用者平面数据传输功能、一控制平面信令及使用者平面数据保密功能，以及一连结控制功能，其中，连结控制功能用来延续客户端与基站的接入层功能，以及客户端与核心网络的非接入层功能以上至少其一功能。关于延续功能的程序及参数可参考第三代移动通讯联盟(Third Generation PartnershipProject)制定的LTE/LTE-Advanced说明，在此不再赘述。举例来说，中继站18进行一RRC连结建立程序建立一RRC连结，以及进行一非接入层附加程序用来注册移动管理单元。另外，中继站18的非接入层功能及接入层功能可为客户端的非接入层功能及接入层功能的简化。举例来说，中继站18可不延续客户端的一RRC测量功能。由上述可知，基站可根据BS-like接入层协议212，与接入层单元202进行基站接入层功能，因此，中继站18通过UE-like接入层协议204而被基站识别为一客户端，并通过BS-like接入层协议212而被客户端识别为一基站或一中继站。

另外，中继站20可包含有一通用用户识别模块(Universal SubscriberIdentity Module，USIM)(未示于图2中)耦接客户端接口单元200。USIM可包含有用于中继站的一私密金钥(secret key)用来进行加密、辨证保护(integrity protection)、认证金钥协议(authentication key agreement，AKA)等功能。另外，与中继站20进行通讯的基站可为客户端的一主要基站。中继站20可通过选择一识别的基站，或通过分配到的一基站来进行注册。关于中继站20的注册信息可通报至核心网络。

图3为本发明实施例一中继站30的示意图。中继站30可为图1所示的中继站18，且包含有一客户端接口接入层单元300及一基站接口接入层单元310，其中，客户端接口接入层单元300另包含有一认证单元302。客户端接口单元300根据一UE-like接入层协议304，与一基站32(如基站14)进行接入层功能。非接入层单元306根据一非接入层协议308，与一核心网络(如核心网络12)进行非接入层功能，并交换非接入层数据。基站32可为中继站30的一来源基站，且包含有一认证单元322，以及与BS-like接入层单元312具有相同接入层协议的架构。认证单元302与基站32的认证单元322进行认证功能，通过认证功能，中继站30不需以非接入层通讯方式即可被基站32认证。当基站成功认证中继站30之后，基站可设定用于中继站30的数据无线电负载，以传递从客户端至基站，或从基站至客户端的数据。基站接口接入层单元310根据一BS-like接入层协议312，与客户端以无线方式进行基站接入层功能，并与客户端接口单元300交换数据。UE-like接入层协议304、基站接口接入层单元310及基站接口接入层协议312的功能类似于UE-like接入层协议204、基站接口接入层单元210及基站接口接入层协议212的功能，因此相关说明不再此赘述。通过认证单元302，关于中继站30的非接入层设定可被忽略，因此，核心网络不需对中继站30进行任何非接入层控制功能，但可能需要客户端的非接入层控制功能。

图4为本发明实施例一流程40的示意图。流程40用于一无线通讯系统中的一中继站，用来处理与一基站的数据传递，且包含有以下步骤：

步骤400：开始。

步骤402：根据在启始一无线资源控制连结建立程序前所储存的设定，进入一连结模式。

步骤404：结束。

根据流程40，根据在启始无线资源控制连结建立程序前所储存且在进入连结模式前就已被中继站及基站所得知的设定，中继站自动进入一连结模式。此外，在连结模式下的中继站表示中继站具有对应于基站且根据此设定而建立的一连结。由于基站已得知此设定，因此可正确处理中继站欲建立的连结，并进行对应的连结设定。换句话说，在中继站与基站无任何信令交换的情况下，中继站即可被基站识别并进行连结建立程序。上述的连结及连结模式可为RRC连结及RRC连结模式(RRC_CONNECTED mode)。此外，中继站可于被启动时，进行步骤402。在此所述的设定包含有一无线网络暂时识别(radionetwork temporary identifier)、一辨证金钥(integrity key)、一加密金钥(ciphering key)、一基站层级金钥(base-station-level key)，以及关于一随机存取程序(random access)的专属前置设定的至少其中之一。举例来说，预设的专属前置设定及一预设的小区无线网络暂时识别(Cell RadioNetwork Temporary Identifier，C-RNTI)用来进行一随机存取程序，以取得基站的第一次存取机会及上链路同步。基站可根据预设且允许中继站及客户端相互辨别的C-RNTI来识别中继站。预设的保密设定用来在连结建立程序期间启动保密功能，且可包含辨证金钥及加密金钥，或一预设基站层级金钥K_eNB。通过流程40，基站及中继站可节省用于连结建立程序的无线资源。

图5为本发明实施例一流程50的示意图。流程50用于一无线通讯系统中的一中继站，用来处理与一基站的数据传递，且包含有以下步骤：

步骤500：开始。

步骤502：当中继站具有需传送至基站的数据或中继站被基站传呼时，与基站建立一连结。

步骤504：当在该连结上的一数据传输完成时，释放该连结并进入一闲置模式。

步骤506：结束。

根据流程50，当中继站具有需传送至基站的数据，或是被基站传呼(page)时，中继站进行对应于基站的连结建立程序(如RRC连结建立程序)。此外，当中继站在所建立的连结上完成数据传输时，中继站释放此连结并进入闲置模式。闲置模式可为一RRC闲置模式(RRC_IDLE mode)，在闲置模式下的中继站表示中继站不具有用于与基站进行单一广播(unicast)数据传输的RRC连结。中继站具有数据需传送至基站的情况则表示中继站已从客户端接收到数据。另一方面，中继站被基站传呼的情况则表示基站具有需要中继站传递至客户端的数据。因此，通过流程50，中继站在数据传输被触发之前，会保持在闲置模式下，藉以节省电力。

此外，RRC连结建立程序可通过一随机存取程序进行，用来取得上链路同步及进行RRC连结建立程序的机会，并延续客户端及基站/核心网络之间的程序。

图6为本发明实施例一流程60的示意图。流程60用于一无线通讯系统中的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递，且包含有以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：根据服务质量层级，与基站建立至少一无线电负载。

步骤604：根据该服务质量层级，将对应于基站的无线电负载映射至对应于客户端的多个无线电负载。

步骤606：根据映射结果，传递客户端与基站之间的无线电负载数据。

步骤608：结束。

根据流程60，中继站将与客户端之间的无线电负载映射至与基站之间的无线电负载，并根据映射结果，传递客户端与基站之间的无线电负载数据。换句话说，中继站可根据在启动时就被设定的服务质量(quality of service，QoS)层级，将从客户端接收的数据分类。

举例来说，图7～8为根据流程60的概念用来表示无线电负载映射关系的示意图。在图7中，一中继站利用一QoS层级L1，与一演进式基站建立一无线电负载RB1，以及利用一QoS层级L2，与演进式基站建立另一无线电负载RB2。此外，中继站通过无线电负载RB3～RBn，与客户端UE1～UE5进行数据传输。当中继站从客户端UE1～UE5的其中之一接收数据时，中继站根据QoS层级L1及L2，将数据通过无线电负载RB1或RB2传递至演进式基站。符合QoS层级L1的数据通过无线电负载RB1被传送至演进式基站，同理，符合QoS层级L2的数据通过无线电负载RB2被传送至演进式基站。中继站根据RB3～RBn的设定，可判断客户端UE1～UE5的数据是否符合QoS层级L1或L2，藉以决定无线电负载的映射关系。演进式基站恢复(restore)建立于客户端及中继站之间的无线电负载RB3～RBn，使核心网络如同在使用客户端与演进式基站间的直接连结的方式，对客户端进行非接入层控制。

在图8中，演进式基站及中继站根据在客户端与演进式基站间的无线电负载的QoS层级，设定无线电负载。换句话说，中继站不重新将客户端的无线电负载映射至用来传递数据至演进式基站的新的无线电负载。

流程40～60的概念可用于中继站18、20及30，以及其它可进行接入层/RRC控制并用来传递客户端及基站间的数据的中继站中。举例来说，中继站20的客户端接口单元200可用来进行步骤602。客户端接口单元200、基站接口接入层单元210，或客户端接口单元200与基站接口接入层单元210可作为用来进行步骤604的一映射单元，以及亦可作为用来进行步骤606的一传递单元。此种使用方式亦可用于中继站30。

值得注意的是，上述所有步骤，包含所建议的步骤，可通过硬件、固件(即硬件装置与计算机指令的组合，硬件装置中的数据为只读软件数据)或电子系统等方式实现。硬件可包含模拟、数字及混合电路(即微电路、微芯片或硅芯片)。电子系统可包含系统单芯片(system on chip，SOC)、系统封装(systemin package，Sip)、计算机模块(computer on module，COM)及通讯装置。通讯装置包含有一存储单元及一处理装置，其中存储单元用来储存对应于上述任一流程的程序码，以及处理装置用来存取该程序码。

综上所述，本发明实施例在接入层功能、非接入层功能、认证功能及保密功能方面，提供客户端与演进式基站能有效沟通的方法及装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种用于一无线通讯系统的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递，该中继站包含有：

一客户端接口单元，用来与该基站进行通讯，以及根据服务质量层级，与该基站建立至少一无线电负载，该客户端接口单元包含有：

一接入层单元，用来根据一第一接入层协议，与该基站进行接入层功能，其中该中继站通过该第一接入层协议，被该基站识别为一客户端；

一基站接口接入层单元，用来根据一第二接入层协议，以无线方式与该至少一客户端进行基站接入层功能，并与该客户端接口单元交换数据；

一映射单元，用来根据该服务质量层级，将该至少一无线电负载映射至建立于该中继站与该至少一客户端间的多个无线电负载，其中该中继站与该基站间的无线电负载的数量小于该中继站与该至少一客户端间的无线电负载数量；以及

一传输单元，用来根据该映射单元的映射结果，传递该至少一客户端与该基站之间的无线电负载数据。

2.根据权利要求1所述的中继站，其中该客户端接口单元还包含有一非接入层单元，用来通过该基站，与一核心网络交换关于非接入层功能的非接入层数据，其中该非接入层数据包含关于该客户端的移动能力的数据，以及关于该客户端的使用者平面负载的数据的至少其中之一；以及该接入层功能、非接入层功能及该基站接入层功能包含有一认证功能、一控制平面信令功能、一使用者平面数据传输功能、一控制平面信令及使用者平面数据的保密功能，以及一连结控制功能的至少其中之一。

3.根据权利要求2所述的中继站，还包含有一通用用户识别模块，耦接该客户端接口单元。

4.根据权利要求1所述的中继站，其中该客户端接口单元的该接入层单元包含有用来进行一认证功能的一认证单元，其中该中继站通过该认证功能，以无非接入层通讯方式被该基站认证。

5.根据权利要求4所述的中继站，其中该中继站具有可被该基站所识别的一中继站识别，以及该客户端接口单元的该接入层单元在一无线资源控制程序或该认证功能中使用该中继识别。

6.根据权利要求5所述的中继站，其中该中继站还具有一私密金钥组，以及该客户端接口单元的该接入层单元利用该私密金钥组取得一认证金钥，并使用该认证金钥在该认证功能中。

7.根据权利要求5所述的中继站，其中该客户端接口单元的该接入层单元利用该认证金钥取得多个无线资源控制辨证金钥及多个无线资源控制加密金钥，并使用该多个无线资源控制辨证金钥及该多个无线资源控制加密金钥在一辨证保护功能及一无线电负载加密功能中。

8.根据权利要求1所述的中继站，其中该客户端接口单元的该接入层单元根据在启始一无线资源控制连结建立程序前所储存的设定，进入一无线资源控制连结模式，其中该设定包含一无线网络暂时识别、一辨证金钥、一加密金钥、一基站层级金钥以及关于一随机存取程序的专属前置设定的至少其中之一。

9.根据权利要求1所述的中继站，其中该客户端接口单元的该接入层单元当该中继站具有需传送至该基站的数据或该中继站被该基站传呼时，建立对应于该基站的一无线资源控制连结，以及当在该无线资源控制连结上的一数据传输完成时，进入一无线资源控制闲置模式。

10.一种用于一无线通讯系统的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递，该中继站包含有：

一装置，用来与该基站进行一无线资源控制功能，其中该中继站被该基站识别为一客户端；

一装置，用来根据该无线资源控制功能，与该至少一客户端进行无线通讯；

一装置，用来根据服务质量层级，与该基站建立至少一无线电负载；

一装置，用来根据该服务质量层级，将该至少一无线电负载映射至对应于该至少一客户端的多个无线电负载，其中该中继站与该基站间的无线电负载的数量小于该中继站与该至少一客户端间的无线电负载数量；以及

一装置，用来根据映射结果，传递该至少一客户端与该基站之间的无线电负载数据。

11.根据权利要求10所述的中继站，其中用来与该基站进行该无线资源控制功能的该装置包含有：

一装置，用来在启始一无线资源控制连结建立程序前，储存一设定；

一装置，用来根据该设定进入一连结模式，其中在该连结模式下的该中继站具有对应于该基站且根据该设定而建立的一连结，以及该设定包含一无线网络暂时识别、一辨证金钥、一加密金钥、一基站层级金钥以及关于一随机存取程序的专属前置设定的至少其中之一。

12.根据权利要求10所述的中继站，其中用来与该基站进行该无线资源控制功能的装置包含有：

一装置，用来当该中继站具有需传送至该基站的数据，或当该中继站被该基站传呼时，与该基站建立一连结；以及

一装置，用来当在该连结上的一数据传输完成时，释放该连结并进入一闲置模式。

13.一种处理数据传递方法，用于一无线通讯系统的一中继站，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递，该处理数据传递方法包含有：

与该基站进行通讯；

根据一第一接入层协议，与该基站进行接入层功能，其中该中继站通过该第一接入层协议，被该基站识别为一客户端；

根据一第二接入层协议，以无线方式与该至少一客户端进行基站接入层功能，并与该客户端接口单元交换数据；

根据服务质量层级，与该基站建立至少一无线电负载；

根据该服务质量层级，将该至少一无线电负载映射至建立于该中继站与该至少一客户端间的多个无线电负载，其中该中继站与该基站间的无线电负载的数量小于该中继站与该至少一客户端间的无线电负载数量；以及

根据该映射单元的映射结果，传递该至少一客户端与该基站之间的无线电负载数据。

14.一种处理数据传递方法，用于一无线通讯系统的一中继站中，用来处理至少一客户端与一基站间的数据传递，该处理数据传递方法包含有：

与该基站进行一无线资源控制功能，其中该中继站被该基站识别为一客户端；

根据该无线资源控制功能，与该至少一客户端进行无线通讯；

根据服务质量层级，与该基站建立至少一无线电负载；

根据该服务质量层级，将该至少一无线电负载映射至对应于该至少一客户端的多个无线电负载，其中该中继站与该基站间的无线电负载的数量小于该中继站与该至少一客户端间的无线电负载数量；以及

根据映射结果，传递该至少一客户端与该基站之间的无线电负载数据。