CN1794625A - 一种在时分同步码分多址系统中hsdpa的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，应用于由基站和用户终端组成通信系统中，基站包括有媒介访问控制－高速下行分组接入实体，基站与用户终端之间采用多个载波进行数据传输，包括如下步骤：基站中的媒介访问控制－高速下行分组接入实体将一个传输时间间隔的数据块分割成若干子数据块，分别对若干子数据块进行编码和调制；然后分别将各子数据块通过各自相应的码道、时隙和载波发送给用户终端；用户终端在相应的码道、时隙和载波上接收子数据块，并对各子数据块进行解调和译码，以及对接收到的一个传输时间间隔内所有子数据块进行合并。采用本方法，可有效提高下行峰值速率和小区数据吞吐率，并能与现有HSDPA技术相兼容。

Description

一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法
技术领域
本发明涉及第三代移动通信领域，尤其是涉及一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法。
背景技术
随着移动通讯多媒体业务的增加，第三代移动通信系统的2Mb/s数据传输速率不能满足需求，因此，发展具有更大容量和更大比特传输速率的移动通信系统已成为必然。目前，宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)移动通信系统、CDMA2000移动通信系统和时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)移动通信系统都在进行技术增强，以发展更高的业务速率、提供更多的后三代移动通讯(B3G)应用业务。其中，TD-SCDMA和WCDMA系统的主要增强技术有以自适应调制和编码(Adaptive Modulationand Coding，AMC)技术、混和自动重传请求(Hybrid Automatic Repeatre-Quest，HARQ)技术和快速小区选择(Fast Cell Selection，FCS)技术为主的高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，HSDPA)技术。
目前，HSDPA技术都采用单载波方式，单载波HSDPA技术在媒介访问控制层(MAC)中引入了媒介访问控制-高速下行分组接入实体(MAC-hs)来完成相关调度、反馈和重传等功能，MAC-hs实体位于基站(Node B)中。采用单载波HSDPA技术后，原先需要在网络侧对信息重传的控制可直接在Node B中进行，另外，单载波HSDPA技术引入了一个传输用户数据的高速下行共享信道(High Speed Downlink Shared Channel，HS-DSCH)，在物理层引入了HSDPA专用的高速共享控制信道(High Speed Shared ControlChannel for HS-DSCH，HS-SCCH)和HSDPA专用的高速共享信息信道(HighSpeed Shared Information Channel for HS-DSCH，HS-SICH)，直接快速完成用户终端(UE)和Node B之间的信息交互。
对于TD-SCDMA，由于采用相对窄带的时分双工(TDD)模式，单个载波上的理论峰值速率可达到2.8Mbps，与频分双工(FDD)模式HSDPA的频谱效率基本相当，但是单个载波上可提供的下行峰值速率偏低，很难直接满足运营商对高速分组数据业务的需求。因此，需要对现有的方案进行改进，以满足运营商对高速分组数据业务的需求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，采用本方法可有效提高下行峰值速率和小区数据吞吐率，同时能与现有HSDPA技术相兼容。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，应用于由基站和用户终端组成的移动通信系统中，基站包括有媒介访问控制-高速下行分组接入实体，基站与用户终端之间采用多个载波进行数据传输，包括如下实现步骤：
(a1)基站中的媒介访问控制-高速下行分组接入实体根据用户终端能力和系统无线资源将一个传输时间间隔的数据块分割成若干子数据块，然后分别对若干子数据块进行编码和调制，并确定各自相应的码道、时隙和载波；
(a2)将各子数据块的无线资源配置信息发送给用户终端，各子数据块分别等待一段时间长度，然后通过所述相应的码道、时隙和载波发送给用户终端；
(a3)用户终端根据接收到的无线资源配置信息，在相应的码道、时隙和载波上接收子数据块，并对各子数据块进行解调和译码，然后分别向基站发送各子数据块的应答消息；
(a4)基站中的媒介访问控制-高速下行分组接入实体对接收到的应答消息进行判断，若应答消息表示子数据块接收正确，则释放相应子数据块空间，否则重传相应子数据块；
(a5)用户终端接收到一个传输时间间隔的所有子数据块后对其进行数据合并。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述传输时间间隔为5ms。
进一步地，本发明还具有如下特点：步骤(a2)所述的时间长度至少为2个时隙。
进一步地，本发明还具有如下特点：向用户终端传递子数据块的技术采用混合自动重传技术。
进一步地，本发明还具有如下特点：步骤(a3)所述的应答消息包括子数据块的信道质量测量指示信息和混合自动重传的确认信息，该确认消息用于表示子数据块是否接收正确。
进一步地，本发明还具有如下特点：步骤(a4)中所述子数据块的重传可以降低码率，降低打孔，以及采用低速率的调制方式在新指定的码道、时隙和载波上进行传输。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述多个载波中的不同载波之间采用交织技术。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述的无线资源配置信息包括载波、时隙和码道的配置信息，时隙和码道的配置信息通过HSDPA专用的高速共享控制信道发送给所述用户终端，载波的配置信息通过HSDPA专用的高速共享控制信道、广播信道或下行专用数据信道发送给所述用户终端。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述用户终端的应答消息通过HSDPA专用的高速共享信息信道向所述基站发送。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述HSDPA专用的高速共享控制信道、广播信道或下行专用数据信道在单个载波上发送；所述HSDPA专用的高速共享信息信道在单个或者多个载波上发送。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
A、本发明采用多载波HSDPA来实现用户终端和基站之间的数据交互，能有效地提高下行峰值速率和小区数据吞吐率；
B、本发明所采用的多载波HSDPA能根据码道、时隙和载波资源和用户终端能力将一个较大的数据块分成若干子数据块，各子数据块独立进行HARQ、编译码和调制发送，使得数据调度快速灵活；
C、本发明在不同载波间使用了交织技术，能降低由于载波衰落差异带来的误码率；
D、本发明所采用的多载波HSDPA对于物理层信道，如HS-SCCH、HS-SICH改动不大，甚至可以不改动；对于MAC-hs的改动也较小，这使得本发明与现有HSDPA技术能很好兼容。
附图说明
图1是多载波HSDPA中的HS-DSCH、HS-SCCH和HS-SICH信道的时序关系示意图；
图2是采用数据分割时多载波HSDPA中MAC层调度流程示意图；
图3是单载波HSDPA中MAC层调度流程示意图；
图4是未采用子数据分割而直接进行传输时多载波HSDPA中MAC调度示意图；
图5是多载波HSDPA实现方法中的HS-DSCH信道的数据流示意图；
图6是多载波HSDPA实现方法中的用户终端与基站之间信息交互示意图；
图7是多载波HSDPA实现方法的流程示意图。
具体实施方式
为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
在TD-SCDMA移动通讯系统中，本具体实施方式采用多载波HSDPA技术以满足用户对容量和速率的需求，与单载波HSDPA技术相比，多载波HSDPA技术在物理层有如下改变，物理信道扩展为三维，包括载波、时隙和码道，HS-DSCH信道到物理信道上的映射增加了到多个载波上的映射；单载波HSDPA已在HS-SCCH中指定UE上传HS-SICH的码道和时隙资源，所以，对于HS-SCCH，只需增加载波配置信息，如多个载波所在频点，以便UE在这些载波上进行HSDPA下行业务的接收，如果不改变HS-SCCH，载波配置信息可通过广播信道(BCH)或专用数据信道(DCH)通知UE；对于HS-SICH，可以不改变。其中，HS-DSCH、HS-SCCH、HS-SICH信道的时序关系如图1所示，当HS-SICH传输完上一个传输时间间隔(TTI)的各数据块的应答消息后，在HS-SCCH上进行当前TTI的各子数据块的无线资源配置信息的传输，例如由前面所述的指定UE上传HS-SICH的码道和时隙资源，及载波配置信息，至少经过2个时隙后，HS-DSCH才开始传输当前TTI的各子数据块，具体地说，发送子数据块1的无线资源配置信息后，至少经过2个时隙，才开始发送子数据块1，对于各子数据块都如此。
此外，MAC层有如下变化，对单载波HSDPA中位于MAC层的MAC-hs实体进行了改进，改进后的MAC-hs实体可根据信道环境、UE能力和无线资源，将数据块分割成适合传输的独立的子数据块，然后在UE端将各个子数据块进行合并。由于将大的数据块分割为小的子数据块，所以基站得到子数据块的ACK确认信息后，可以释放或者更新存储空间；在UE端，由于独立的子数据块较小，所以便于进行HARQ，可以有效地利用有限的存储资源。
下面对在数据传输前采用数据分割的多载波HSDPA技术、单载波HSDPA技术及在数据传输前不采用数据分割的多载波HSDPA技术中的MAC层调度流程进行比较。如图2、图3和图4所示，采用数据块分割方式的多载波HSDPA技术中的MAC层调度复杂度与单载波接近，即没有增加过多的调度，而数据块不分割就直接进行传输时多载波HSDPA中MAC调度复杂度虽然有所减小，但是在同样的吞吐量指标下，如果出现错误，由于基数较大，其需要的存储空间将加倍，而需要重传的信息量也比子数据块方式的大很多，这不利于快速和灵活调度。
在多载波HSDPA技术中，HS-DSCH信道数据流如图5所示，一个为5ms的TTI内的数据被分割成若干子数据块，每个子数据块大小可以相同，也可以不同，由改进的MAC-hs实体进行分配。各子数据块可以独立进行码块分割、物理层HARQ、比特加扰、HS-DSCH交织、16QAM(16正交幅度调制)星座图重排和物理信道映射，由于物理信道扩展为三维，包括载波、时隙和码道，所以各子数据块分别映射到相应的载波、时隙和码道上。
用户终端与基站之间信息交互如图6所示，UE首先通过上行DCH向基站发送用户终端能力，包括是否支持多载波，如果不支持多载波，基站采用单载波HSDPA，如果支持多载波，基站根据用户终端能力配置载波，配置的载波信息通过下行DCH、BCH或HS-SCCH发送至UE，另外，码道和时隙资源则仍通过HS-SCCH进行发送至UE。HS-SCCH不会随着载波数的增加而增加。发送各数据块的控制信息后至少经过2个时隙，基站才相应地将各数据块依次发送至UE。此外，对于HS-SICH，由于需要上报包括每个子数据块对应的信道质量测量指示(CQI)和HARQ的确认信息的应答消息，所以在多载波情况下，随着子数据块的增加，需要相应增加HS-SICH的个数。
如图7所示，根据本发明的具体实施方式，在TD-SCDMA系统中采用多个载波实现HSDPA的方法，其流程包括如下步骤：
步骤701，UE通过上行DCH向基站发送用户终端能力，用户终端能力包括有是否支持多载波和用户终端的缓存容量；
步骤702，基站的MAC-hs实体根据接收到的用户终端能力判别用户终端是否支持多载波，若是，执行步骤703，否则采用单载波HSDPA；
步骤703，MAC-hs实体根据所述的用户终端能力配置载波数，并根据码道、时隙和载波资源、信道环境以及用户终端能力，将一个长度为5ms的TTI内的数据块分割成若干子数据块，其中，子数据块的长度可以相同，也可以不同；
步骤704，分别对若干子数据块进行编码和调制，同时将各子数据块映射到相应的码道、时隙和载波上；
步骤705，分别将各子数据块的无线资源配置信息中发送给UE，其中，无线资源配置信息中的频率资源配置信息(即载波信息)，如多个载波所在频点，通过HS-SCCH、DCH或者BCH发送至UE，无线资源配置信息中的码道和时隙资源信息通过HS-SCCH发送至UE，而且HS-SCCH、DCH或BCH在单个载波上发送；
步骤706，各子数据块至少在各自的无线资源配置信息发出2个时隙后，才在相应的载波、时隙和码道上进行发送；
步骤707，UE在相应的码道、时隙和载波上分别接收独立的子数据块，并进行解调和译码；
步骤708，UE通过循环冗余校验(CRC)对各子数据块的接收性能进行验证，并通过测量整个带内多个载波的综合性能，得出单个载波的CIR值或多个载波的综合CIR值，然后通过HS-SICH分别向基站发送各子数据块的CQI和HARQ的确认信息，其中，HARQ的确认信息为ACK或NACK；若子数据块的CRC正确，则表明相应子数据块正确接收，相应子数据块发送HARQ的确认信息为ACK，否则表明相应子数据块错误接收，相应子数据块发送HARQ的确认信息为NACK；HS-SICH在单个或者多个载波上发送；
步骤709，UE将经CRC验证为正确的子数据块交给MAC层，等待合并，释放对应子数据块的物理层缓存空间；
步骤710，若基站接收到的子数据块确认消息为ACK，则释放或者更新对应的子数据块空间，为下一个TTI或者重传做准备；若基站接收到的子数据块确认消息为NACK，则重传对应的子数据块；
步骤711，完整的一个TTI数据传输结束后，用户终端在MAC层进行数据合并。
此外，重传可以在新指定的码道、时隙、载波上进行，重传数据量的大小可以根据资源释放而变化，如某个子数据块需要重传，为了保证传输正确，可以降低码率，降低打孔，以及采用低速率的调制方式。
从以上的分析可以看出，采用多载波HSDPA，不仅能够非常有效地提高TD-SCDMA的HSDPA峰值速率和小区数据吞吐率，同时也充分考虑到与单载波HSDPA最大限度的一致性。

Claims (10)

1、一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，应用于由基站和用户终端组成的移动通信系统中，基站包括有媒介访问控制-高速下行分组接入实体，基站与用户终端之间采用多个载波进行数据传输，该方法包括如下实现步骤：
(a1)基站中的媒介访问控制-高速下行分组接入实体根据用户终端能力和系统无线资源将一个传输时间间隔的数据块分割成若干子数据块，然后分别对若干子数据块进行编码和调制，并确定各自相应的码道、时隙和载波；
(a2)将各子数据块的无线资源配置信息发送给用户终端，各子数据块分别等待一段时间长度，然后通过所述相应的码道、时隙和载波发送给用户终端；
(a3)用户终端根据接收到的无线资源配置信息，在相应的码道、时隙和载波上接收子数据块，并对各子数据块进行解调和译码，然后分别向基站发送各子数据块的应答消息；
(a4)基站中的媒介访问控制-高速下行分组接入实体对接收到的应答消息进行判断，若应答消息表示子数据块接收正确，则释放相应子数据块空间，否则重传相应子数据块；
(a5)用户终端接收到一个传输时间间隔的所有子数据块后对其进行数据合并。
2、根据权利要求1所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：所述传输时间间隔为5ms。
3、根据权利要求2所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：步骤(a2)所述的时间长度至少为2个时隙。
4、根据权利要求3所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：向用户终端传递子数据块的技术采用混合自动重传技术。
5、根据权利要求4所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：步骤(a3)所述的应答消息包括子数据块的信道质量测量指示信息和混合自动重传的确认信息，该确认消息用于表示子数据块是否接收正确。
6、根据权利要求5所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：步骤(a4)中所述子数据块的重传可以降低码率，降低打孔，以及采用低速率的调制方式在新指定的码道、时隙和载波上进行传输。
7、根据权利要求6所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：所述多个载波中的不同载波之间采用交织技术。
8、根据权利要求7所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：所述的无线资源配置信息包括载波、时隙和码道的配置信息，时隙和码道的配置信息通过HSDPA专用的高速共享控制信道发送给所述用户终端，载波的配置信息通过HSDPA专用的高速共享控制信道、广播信道或下行专用数据信道发送给所述用户终端。
9、根据权利要求8所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：所述用户终端的应答消息通过HSDPA专用的高速共享信息信道向所述的基站发送。
10、根据权利要求9所述的一种在时分同步码分多址系统中HSDPA的实现方法，其特征在于：所述HSDPA专用的高速共享控制信道、广播信道或下行专用数据信道在单个载波上发送；所述HSDPA专用的高速共享信息信道在单个或者多个载波上发送。
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