CN1516986A - 通用移动电信系统地面无线电接入网中的同步 - Google Patents

通用移动电信系统地面无线电接入网中的同步 Download PDF

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Abstract

本发明涉及UMTS地面无线电接入网(UTRAN)的核心网与空中接口之间实时信号同步的方法。信号的同步需要在用户设备与核心网之间进行灵活的连接。这通过使用从要同步的协议得到的定时信息并为上行和下行传输重新计算同步参数来实现。通过使用帧号而不是帧的到达时间，本发明提供了更好的定时控制，避免了长的延迟并且可处理时间对准的问题。

Description

通用移动电信系统地面无线电接入网中的同步
本发明的技术领域
本发明一般涉及无线电电信领域，更具体地说，涉及用于UMTS地面无线电接入网(UTRAN)中核心网与空中接口之间实时信号的同步的方法。
相关技术说明
第三代合作项目(3GPP)当前正在使移动电信系统的一套新的协议标准化。这套协议统称为通用移动电信系统(UMTS)。
图1中示意说明UMTS系统的一部分。该网络包括一个核心网，核心网可能是使用UMTS移动业务交换中心(UMSC)来处理电路交换的话音呼叫的网络，也可能是数据网(SGSN)。用户或用户设备UE经由称为通用地面无线电接入网(UTRAN)的接入网连接到核心网。更具体地说，UMSC通过称为Iu接口的接口连接到UTRAN的无线网络控制器(RNC)。
如图2所示，每个RNC构成“无线网络子系统”的一部分，无线网络子系统还包括在UMTS术语中称为节点B的一组基站收发信台。RNC与节点B之间的接口称为Iub接口。节点B为UE提供到UTRAN的连接点，并且节点B和UE之间的接口称为Uu接口。在任何给定时间为UE保持连接的RNC称为在服务RNC(SRNC)。
需要建立用户平面连接时，负责的UMSC/SGSN指示UTRAN在UMSC/SGSN与UE之间建立逻辑连接。此逻辑连接称为无线电接入承载(RAB)。SRNC与核心网之间的连接称为Iu承载，而SRNC与UE之间的连接称为无线电承载。这两种承载都表示其它逻辑信道，而SRNC在它们之间执行映射。承载本身映射到相应的业务信道上，以便通过各个Iu和Uu接口进行传输。
如上所述，图1和图2中所示的Uu接口是UTRAN与用户设备UE、例如手机之间的无线电接口。在Uu上的定时由连接帧号CFN控制。
CFN是用户设备和UTRAN之间使用的帧计数器。CFN值与每个传送码组集(TBS)相关联，并且CFN值通过MAC层1业务接入点(SAP)与TBS一起传递。CFN提供一个用于加密和同步传送信道再配置的公共帧参考。
对于Uu接口，CFN对于10ms的每一帧增加1，并且对于除了范围在0到4095之间的PCH之外的所有信道，CFN的范围是在0到255之间。RNC或SRNC控制着CFN。节点RNC和SRNC还处理下行传输并且作为上行链路的终点。
对于特定的信道，允许以某种指定的间隔TTI(传输时间间隔)通过Uu进行上行链路和下行链路相关的传输。在TTI和CFN之间存在一种关系，例如，如果TTI是20ms，则CFN在每次传输开始时必须是偶数。在这以后，每次通过Uu的传输都由两个CFN帧组成，例如图3所示的M和M+1。下次通过Uu的传输将是M+2和M+3，即，两个两个地连续传输，直到所有数据发送完毕。
图2和图3中所示的Iu接口处理核心网与UTRAN中的一个或多个无线网络控制器之间的互连。
如果无线电接入承载已设有某些参数，则时间相关的参数会用于Iu上，否则会使用顺序号。如果RAB设有常规或流式业务类型，并且支持模式是用于Iu用户平面，则也将使用时间相关的帧号。
支持模式是用于除了传送用户数据外确实还需要Iu用户平面协议的特殊功能的那些RAB。使用Iu用户平面协议的支持模式时，在Iu上使用帧号。
时间相关的帧号意味着，对于每个ITI(Iu定时间隔)，帧号增加1，并且Iu帧号的范围是从0到15。
在3GPP的标准化讨论中，由于每个协议保持自己的定时，因此在这些号码、Iu帧号和连接帧号CFN之间没有指定的连接。
发明概述
目前，现有解决方案存在的问题是每种协议都有自己的定时。如果使用差的解决方案，则会导致长的延迟和与时间对准有关的问题，并且还会导致核心网与UE之间的定时移位。另外，标准化讨论未涉及对于这些协议的同步的解决方案，因为考虑到那是每个制造商实现其方法和用作竞争手段的实现细节。
因此，本发明的目的是通过提供一种灵活的方法使上述协议同步并在它们之间保持稳定的定时，从而缓解上述问题。
利用从每个相关协议得到的定时信息，并且重新计算用于上行链路和下行链路的同步参数，从而解决上述问题。
本发明的一个重要的技术优势在于，为两个不同协议的同步提供一种方法，因此保持了它们之间的稳定定时。
本发明的另一个优点在于，在使用帧号而不是到达时间时，本发明提供更好的定时控制，因此避免了长的延迟并且处理时间对准。
本发明还提供了避免ATM信元延迟变化(抖动)的优点。
附图说明
图1说明UMTS体系结构的各部分；
图2说明UMTS网络的更具体部分；
图3说明下行传输的定时图。
最佳实施例的说明
因为CFN和Iu帧号不相关联，所以本发明通过使用Iu和Uu协议内已知的定时信息来计算新的CFN和Iu帧号，从而解决此问题。
这些计算分别在上行链路和下行链路上完成。
在上行链路上传送时，需要使源于用户设备UE的Uu接口与连接核心网的Iu接口之间实现同步。此同步通过使用来自Uu的连接帧号CFN并计算对应的Iu帧号FNIu来实现。Iu接口定时间隔ITI也用于这些计算中。下面描述的实施例在举例说明时使用了20ms的ITI，然而ITI可以根据不同的情况采用其它值。还假定20ms的TTI值，但是该值可以改变。
通过将Uu连接帧号CFN除以ITI/10ms，然后使用16进行调制以获得符合FNIu范围、介于0到15之间的帧号，从而得出新的Iu帧号。除以ITI/10ms的原因是CFN是面向10ms的，并且ITI需要为此经过补偿。
由于TTI和ITI值可能不同，因此这种补偿可以采取不同的形式。第一种情况是当ITI小于TTI时，这意味着几个Iu帧可以一起同时通过Uu发送。
第二种情况相反，当ITI大于TTI时，这意味着Iu帧必须分成更小的片才能够通过Uu传送。
因此，这两种情况在上行链路传输中具有其相反的情况。
在第三种情况中，ITI等于TTI，则根据下面所述实施例和公式实现同步。
如果需要，也可以考虑改变最新到达时间ToAwE，以便等待若干帧到达节点B。
ITI和TTI相等时，上行链路传输的同步计算可按照下列公式来描述：
当反向传送、即在下行链路中传送时，需要使连接到用户设备UE的Uu接口与连接UTRAN和核心网的Iu接口同步。这在足以形成Uu上的TTI的所有数据最初从核心网到达时进行。
通过将以前的连接帧号CFNprev加上Iu的两个最新帧号FNIu，pres与FNIu，prev之间的差值，可得到要发送的Uu的新连接帧号CFNpres，其中，所述差值首先加上Iu接口上已有的定时绕回次数，然后乘以ITI/10ms，从而获得正确的定时信息。随后，此和用256调制以得到符合Uu范围的介于0到255之间的帧号。
Iu数据之间的差值用于按照下列公式设置CFN：
CFNpres是为下一个通过Uu传送的帧设置的CFN，CFNprev是最近已通过Uu传送的帧的CFN。这同样适用于通过Iu的帧号FNIn，pres和FNIu，prev。N16表示由于通过Iu的帧号已绕回而已在Iu接口上存在的定时绕回次数。
如果不存在Iu的前一帧号FNIu，prev，也就是说，RNC在等待第一帧，则需要图3所示的保护时间GT1。在从Iu传送的帧的最迟时间LAT可用于在RNC中Tproc，RNC期间的处理之前，需要等待此保护时间并收集第一帧，然后才可将第一帧发送到节点B。
图3表示假定TTI为20ms且该M为偶数时的下行传输的定时图。定时图说明了为Iu帧号FN＝N的初始决定如何映射到下行链路中的Uu连接帧号CFN＝M。
第一帧M通过Iu发送，在一定时间AT内到达，从而被标上连接帧号CFN＝M。这意味着，该帧必须在此时段AT内到达才可有效地用于进一步处理。第一帧还有保护时间GT1，它决定来自Iu的帧可用的最迟时间LAT。
随后是在帧M可以通过Iub发送到节点B之前，RNC内的处理时间Tproc，RNC。
在节点B还有一个帧到达的限制时间，以便及时通过Uu传输到用户设备UE。最早的到达时间ToAwS和最晚的到达时间ToAwE定义此时间。在可以发送该帧之前，节点B还有处理时间Tproc，节点B。
然后，节点B通过Uu将各帧传送到用户设备UE。因为CFN的长度是10ms，并且传输定时间隔TTI是20ms，所以每次传输由两帧组成，例如第一次为M和M+1，随后传输中为M+2和M+3。
上述实施例假定传输定时间隔TTI与Iu接口定时间隔ITI相同。但情况并不总是如此。对于下行传输中的第一帧，情况可能是这样，因为该帧号仅允许使用某些值。下行传输中的其它情况是：若ITI大于TTI，则Iu帧要被分成若干片，或者另一种情况是ITI小于TTI，则必须等待几个Iu帧后才可以在Uu上发送。
上述第一种情况发生时，即ITI小于TTI时，上行链路同步中用于Iu上第一帧的帧号FNIu，f的公式可以描述如下：
Figure A0182334900111
其中CFNfirst是通过Uu的所有帧中第一帧的CFN，在这种情况下，该帧需要形成通过Iu的帧。在决定了第一帧之后，帧号FNIu可以用下列公式重复描述：
FNIu＝(FNIu+k)mod16
其中k是在1与(ITI/TTI)-1之间逐步增加的数字。
第一种情况中用于下行链路同步的公式可以描述如下：
Figure A0182334900112
其中FNIu，pres，f是通过Iu的第一帧，用于形成通过Uu的此帧。必须小心不要导致滑动。
第二种情况是在ITI大于TTI和上行链路中同步时，帧号可以按照下列公式描述：
其中CFNfirst是形成通过Iu的帧所需要的所有帧中第一帧的CFN。这种情况下需要通过Uu的ITI/TTI帧。然而，在通过Iu的帧中，可任意选取帧号。
对于第二种情况中的下行链路同步，公式可以描述如下：
Figure A0182334900121
其中，由于通过Iu的帧到达，CFNpres，f是下行链路中要通过Uu传送的帧中的第一帧。CFNprev，f是前一传输间隔中的第一帧。在此之后帧号CFNpres可重复以下列公式来描述：
其中k是在1与ITI/TTI之间逐步增加的数字。
本发明并非要仅局限于以上详细描述的实施例。在不脱离本发明的前提下，可以进行更改和修改；例如环境的改变可以导致上述结构的改变，并且需要调整公式。本发明涵盖下列权利要求书的范围内的所有修改。

Claims (26)

1.一种用于UMTS地面无线电接入网(UTRAN)内不同协议之间的上行链路同步的方法，其中，通过第一协议(Uu)的定时由连接帧号(CFN)控制，并且通过第二协议(Iu)的定时由帧号(FNIu)控制，
所述方法包括根据所述第一协议的帧号为所述第二协议提供帧号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定从所述第一协议(Uu)接收的帧号(CFN)；
所述接收的帧号除以一个分母而得到正确的定时；
把上述商修改为用于所述第二协议的范围的正确帧号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分母对应于所述第二协议(Iu)的定时间隔(ITI)除以一个时间值而得到的正确定时信息。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二协议(Iu)的帧号FNIu可以描述为：
5.一种用于UMTS地面无线电接入网(UTRAN)内不同协议之间的下行链路同步的方法，其中，通过第一协议(Uu)的定时由连接帧号(CFN)控制，并且通过第二协议(Iu)的定时由帧号(FNIu)控制，
所述方法包括根据所述第二协议(Iu)的帧号为所述第一协议(Uu)提供帧号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二协议的所述基准对应于若干接收的帧号(FNIu，pres，FNIu，prev)之间的差。
7.如权利要求5-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述基准还包括所述第二协议(Iu)的所述定时间隔(ITI)的定时因数除以一个时间值而得到的正确定时信息。
8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，要发送的下一帧号(CFNpres)还是基于所述前一发送的帧号(CFNprev)。
9.如权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于，用于所述第一协议(Uu)的所述帧号CFNpres可以描述为：
Figure A0182334900031
其中CFNpres是为下一个通过Uu传送的帧设置的CFN，CFNprev是为最近刚通过Uu传送的帧设置的CFN；这同样适用于通过Iu的帧号(FNIn，pres，FNIu，prev)；N16表示由于通过Iu的帧号已绕回而已在所述Iu接口上存在的定时绕回次数。
10.如权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于，保护时段(GT1)定义所述第一个Iu帧(FN)到达的安全余量。
11.如权利要求5-10中任一项所述的方法，其特征在于，最迟到达时间(LAT)定义为Iu帧(FN)可以到达以进行处理的最迟时间。
12.如权利要求5-11中任一项所述的方法，其特征在于，到达时间(AT)定义为预计Iu帧(FN)到达的时间。
13.如权利要求5-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述保护时段(GT1)定义为最迟到达时间(LAT)与到达时间(AT)的终点之间的差。
14.一种UMTS地面无线电接入网(UTRAN)系统，其中通过第一协议(Uu)的定时由连接帧号(CFN)控制，并且通过第二协议(Iu)的定时由帧号(FNIu)控制，它包括根据所述第一协议的帧号为所述第二协议提供帧号以实现所述协议之间上行链路同步的装置。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统还包括进行以下操作的装置：确定从所述第一协议(Uu)接收的帧号(CFN)；将接收的帧号除以一个分母而得到正确的定时；以及将上述商修改为用于所述第二协议的范围的正确帧号。
16.如权利要求14-15中任一项所述的系统，其特征在于，所述分母对应于所述第二协议(Iu)的定时间隔(ITI)除以一个时间值而得到的正确定时信息。
17.如权利要求14-16中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二协议(Iu)的帧号FNIu描述为：
Figure A0182334900041
18.一种UMTS地面无线电接入网(UTRAN)系统，其中通过第一协议(Uu)的定时由连接帧号(CFN)控制，并且通过第二协议(Iu)的定时由帧号(FNIu)控制，它包括根据所述第二协议(Iu)的帧号为所述第一协议(Uu)提供帧号以实现所述协议之间下行链路同步的装置。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第二协议的所述基准对应于若干接收的帧号(FNIu，pres，FNIu，prev)之间的差。
20.如权利要求18-19中任一项所述的系统，其特征在于，所述基准还包括所述第二协议(Iu)的定时间隔(ITI)的定时因数除以一个时间值而得到的正确定时信息。
21.如权利要求18-20中任一项所述的系统，其特征在于，要发送的下一帧号(CFNpres)还是基于前一发送的帧号(CFNprev)。
22.如权利要求18-21中任一项所述的系统，其特征在于，用于所述第一协议(Uu)的帧号CFNpres描述为：
Figure A0182334900042
其中CFNpres是为下一个通过Uu传送的帧设置的CFN，CFNprev是为最近刚通过Uu传送的帧设置的CFN；这同样适用于通过Iu的帧号(FNIn，pres，FNIu，prev)；N16表示由于通过Iu的帧号已绕回而已在所述Iu接口上存在的定时绕回次数。
23.如权利要求18-22中任一项所述的系统，其特征在于，保护时段(GT1)定义了所述第一个Iu帧(FN)到达的安全余量。
24.如权利要求18-23中任一项所述的系统，其特征在于，最迟到达时间(LAT)定义为Iu帧(FN)可以到达以进行处理的最迟时间。
25.如权利要求18-24中任一项所述的系统，其特征在于，到达时间(AT)定义为预计Iu帧(FN)到达的时间。
26.如权利要求18-25中任一项所述的系统，其特征在于，所述保护时段(GT1)定义为最迟到达时间(LAT)与到达时间(AT)的终点之间的差。
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