CN1921689B - 利用下行共享信道在utra tdd hcr系统中实现组播的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种利用下行共享信道实现组播的UTRA TDD HCR系统，它包含：核心网；通过接口(Iu)与核心网耦合的多个通用地面无线接入网(UTRAN)；多个用户设备(Ue)，用户设备(Ue)分成各个组，各组中的Ue通过用户接口(Uu)与UTRAN耦合。本发明还揭示了一种利用下行共享信道在UTRA TDD HCR系统中实现组播的方法，它通过采用UTRAN，通过接口(Uu)，在下行共享信道上向位于同一组中的Ue发送组播信息，命令处于同一组内的所有用户同时接收通过所述下行共享信道发送的组播信息。采用本发明可以使占用的无线信道资源为最少，从而最终有效实现在线电视和集群对讲所需的组播功能。

Description

利用下行共享信道在UTRA TDD HCR系统中实现组播的系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其涉及通用地面无线接入(UTRA)时分双工(TDD)高码片速率(HCR)系统中使用下行共享信道实现组播的系统和方法。

技术背景

通用移动通信系统(UMTS)系统是一种第三代移动通信系统，它采用了一种称为宽带码分多址(WCDMA)的无线技术。

通常，WCDMA可以采用UTRA FDD(UTRA频分双工)模式，或者UTRA TDD(UTRA时分双工)模式。其中，根据码片速率的不同，TDD模式又分为LCR(低码片速率)和HCR(高码片速率)两种模式。

UTRA TDD HCR使用专用信道，以支持最基本的点对点数据业务。对于广播/组播类型的业务，可以使用多条专用信道来模拟这种点对多点业务，但其缺点是效率很低，无线信道资源浪费严重。

UTRA TDD HCR技术规范中定义的公共信道用于实现基于小区的广播业务。然而公共信道的建立、重配置等过程速度相对较慢，无法及时根据上一物理层应用的用户分组要求和业务量要求，对同一小区内不同需求的几组用户分别实施组播。

为此，为了有效地利用物理信道资源，UTRA TDD HCR技术规范中还定义了下行共享信道，用于支持突发速率高但平均速率低的数据业务。这种类型的共享信道具有这样一个共同特征，即，不同用户在时间上错开，但使用相同的物理信道。这种共享信道的方式非常适用于使用网页(WEB)浏览或远程登录(Telnet)业务的用户，然而却不适合具有组播本质的业务，如在线电视和集群对讲(PTT)等。

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明揭示了一种利用下行共享信道实现组播的UTRA TDD HCR系统和方法。

发明内容

本发明的目的是，提供一种利用下行共享信道实现组播的UTRA TDD HCR系统和方法，并且同时使所占用的无线信道资源为最少。

本发明的上述目的是在不改变RNC与用户设备(UE)之间用户接口(Uu)以及RNC与结点B之间Iub接口的前提下，通过利用现有UTRA TDD HCR技术规范中定义的下行共享信道(DSCH)而非高速下行共享信道(HS-DSCH)来实现的，从而最终有效实现在线电视和集群对讲所需的组播功能。

按照本发明的一个方面，提供了一种利用下行共享信道实现组播的UTRA TDDHCR系统，它包含：核心网；通用地面无线接入网(UTRAN)，其通过接口(Iu)与核心网耦合；多个用户设备(Ue)，用户设备(Ue)分成各个组，各组中的用户设备(Ue)通过用户接口(Uu)与通用地面无线接入网(UTRAN)耦合。其中，通用地面无线接入网(UTRAN)通过接口(Uu)，在下行共享信道上向位于同一组中的用户设备(Ue)发送组播信息，命令处于同一组内的所有用户同时接收通过下行共享信道发送的组播信息。

按照本发明的另一个方面，提供了一种利用下行共享信道而在UTRA TDD HCR系统中实现组播的方法，其中的系统包含：核心网；通用地面无线接入网(UTRAN)，其通过接口(Iu)与核心网耦合；多个用户设备(Ue)，用户设备(Ue)分成各个组，各组中的用户设备(Ue)通过用户接口(Uu)与通用地面无线接入网(UTRAN)耦合。并且其中，通用地面无线接入网(UTRAN)包含：多个无线网络控制器(RNC)，每一无线网络控制器(RNC)包含多个含有自身数据库的节点B，节点B通过接口(Iub)与的一个相关无线网络控制器(RNC)相耦合，并同时与一组用户设备(Ue)相耦合，并且无线网络控制器(RNC)之间通过接口(Iur)耦合。并且其中，无线网络控制器分为服务无线网络控制器(SRNC)和控制无线网络控制器(CRNC)。

本发明的方法包含下述步骤：

(i)SRNC向CRNC发送Radio Link Setup Request即“无线链路设置请求”消息，其携带的参数包括：Target RNC Id即目标RNC标识、S-RNTI即服务-无线网络终端标识、Cell Id即小区标识、Transport Format Set即发送格式设置、Transport Format Combination Set即发送格式组合设置；

(ii)CRNC向节点B发送Physical Shared Channel Reconfiguration Request即物理共享信道重新配置请求，请求添加、修改或删除物理下行共享信道(PDSCH)，其携带的参数包括：PDSCH Info即PDSCH信息；

(iii)节点B更新其数据库中保存的PDSCH信息，并向CRNC返回响应消息：Physical Shared Channel Reconfiguration Response即物理共享信道重新配置响应；

(iv)CRNC向节点B发送Radio Link Setup Request即无线链路设置请求，其携带的参数包括：Cell Id即小区标识、DSCH Transport Format Set即DSCH发送格式设置、DSCH Transport Format Combination Set即DSCH发送格式组合设置、Power Control Info即功率控制信息；

(v)节点B根据收到的信息来配置下行共享信道(DSCH)，将响应消息：RadioLink Setup Response即无线链路设置响应回送到CRNC；

(vi)CRNC收到节点B的响应以后，将Radio Link Setup Response即无线链路设置响应回送到SRNC；

(vii)SRNC和CRNC分别用ALCAP协议，发起建立Iur和Iub接口的传输承载；

(viii)SRNC向用户设备(UE)发送Radio Bearer Reconfiguration即无线承载重新配置消息，建立需要的无线承载，其携带的主要参数包括：Radio BearerInformation即无线承载信息；

(ix)用户设备(UE)在完成了配置自身的无线承载之后，将Radio BearerReconfiguration Complete即无线荷载重新配置完成消息回送到SRNC；

(x)SRNC在接收到来自核心网的组播业务数据后，发送FP控制帧DSCHCapacity Request即DSCH容量请求，向CRNC请求分配下行共享信道资源，其携带的参数包括：Common Transport Channel Priority Indicator即公共发送信道优先指示符、User Buffer Size即用户缓存器大小；

(xi)CRNC确定可以在DSCH上发送的额度，然后将相关的额度信息用帧协议控制帧DSCH Capacity Allocation即DSCH容量分配回送到所述SRNC，其携带的参数包括：Common Transport Channel Priority Indicator即公共发送信道优先指示符、Max MAC-c/sh SDU Length即最大媒体接入控制-公共/共享业务数据单元长度、Credits即额度)、Interval即区间、Repetition Period即重复周期；

(xii)CRNC决定用于承载这些DSCH数据的PDSCH资源，同一组播组内的所有用户总是分配完全相同的PDSCH资源，即PDSCH信道、启用时间点、使用时间长度完全相同，然后向用户设备(UE)发送Physical Shared Channel Allocation即物理共享信道分配，其携带的参数包括：C-RNTI即控制-无线网络终端标识、Allocation Period Info即分配周期信息、Activation CFN即激活连接帧号、Duration即持续时间、PDSCH Info即PDSCH信息；

(xiii)SRNC向CRNC发送下行数据；

(xiv)CRNC根据步骤(xii)中分配的PDSCH资源，向节点B发送DSCH FP帧，在FP的帧头中指示节点B发送所需的PDSCH资源，其携带的参数包括：CFN、TFI、PDSCH Set Id即PDSCH设置标识、Transmit Power Level即发送功率电平；

(xv)节点B在CRNC指定的PDSCH资源上发送组播业务数据。

采用本发明，同一组播组内的用户可以同时接收相同的下行共享信道，组播组之间可以使用不同的下行共享信道。

附图简述

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会清楚地了解本发明的各个方面和优点。其中，

图1示出本发明利用WCDMA网络中的下行共享信道而在UTRA TDD HCR系统中实现组播的系统；

图2示出本发明中UTRA TDD HCR的逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系；

图3是本发明中UTRA TDD HCR DSCHFP帧的结构；

图4是本发明中Physical Shared Channel Allocation(物理共享信道分配)消息的结构；而

图5是本发明中下行共享信道的配置、分配和发送过程。

具体实施方式

参见图1，其示出本发明利用WCDMA网络中的下行共享信道而在UTRA TDD HCR系统中实现组播的系统的结构。图中，节点B通过接口Iub与无线网络控制器(RNC)耦合，而RNC则通过接口Iu与核心网(即移动交换网)耦合，RNC之间通过接口Iur耦合。其中，虚线部分构成UTRA网(UTRAN)。

WCDMA目前所采用的主要技术规范包括Release 99、Release 4、Release 5和Release 6等。

其中，Release 99和Release 4支持从384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率；Release 5引入了支持更高速率的HSDPA(高速下行分组接入)；而Release6则支持HSUPA(高速上行分组接入)。

本发明改变了原有下行共享信道的使用方式，即，从原来的用户间分时共享信道转变为同时共享信道，以便有效地支持具有组播本质的上层业务。具体说来，本发明中，RNC通过Iub接口，命令节点B在某下行共享信道上发送组播信息，同时通过Uu接口，命令处于同一组播组内的所有用户同时接收该下行共享信道。

图2中示出UTRA TDD HCR系统中逻辑信道、传输信道和物理信道之间的映射关系。图中，逻辑信道先被映射到传输信道，然后再被映射到物理信道。

UTRA TDD HCR技术规范中定义的主要逻辑信道包括：PCCH(寻呼控制信道)、BCCH(广播控制信道)、CTCH(公共业务信道)、CCCH(公共控制信道)、SHCCH(共享控制信道)、DCCH(专用控制信道)和DTCH(专用业务信道)；

主要传输信道包括：BCH(广播信道)、PCH(寻呼信道)、FACH(前向接入信道)、RACH(随机接入信道)、USCH(上行共享信道)、DSCH(下行共享信道)、DCH(专用信道)和HS-DSCH(高速下行共享信道)；

而主要物理信道包括：P-CCPCH(主公共控制物理信道)、S-CCPCH(从公共控制物理信道)、PRACH(物理随机接入信道)、PUSCH(物理上行共享信道)、PDSCH(物理下行共享信道)、DPCH(专用物理信道)和HS-PDSCH(高速物理下行共享信道)。

为了改变原有下行共享信道的使用方式，即从用户间分时共享信道转变为同时共享信道，需要考虑信道使用方式的改变对现有信令流程的影响，它包括下行共享信道的配置、分配和发送：

(i)本发明无需修改下行物理共享信道结构，因此现有Iub接口上的下行物理共享信道建立和重配置信令流程不受影响。

(ii)RNC在Uu接口上使用无线资源控制(RRC)信令Physical Shared ChannelAllocation(物理共享信道分配)，命令处于同一组播组内的所有用户同时接收某一特定下行共享信道。本发明中，现有共享信道分配的RRC流程保持与现有技术中的情况相同。所不同的是，分别发送给同组内所有用户的Physical SharedChannel Allocation信令消息内的PDSCH capacity allocation info字段完全相同。Physical Shared Channel Allocation消息结构如图4所示，更详细的信息可参考3GPP协议规范25.331。

(iii)由于多个用户在共享信道上的分组数据调度是在RNC内实现的，因此RNC在Iub接口上根据分组调度结果，通过帧协议(FP)，指示节点B发送下行共享信道所需的信息。本发明中，无需修改FP相关流程。DSCH FP帧结构如图3所示。

由于本发明改变了下行共享信道的使用方式，下行物理共享信道的发送功率控制命令(TPC)(也称为功率控制命令)在节点B内的处理算法也需做相应的修改。现有UTRA TDD HCR技术规范中，下行物理共享信道PDSCH的发送功率由上行物理共享信道PUSCH中携带的功率控制命令控制。由于原有的共享信道是时分复用的，在每个用户所使用的时间片内，PDSCH和PUSCH分别构成功率控制环路，同一下行共享信道上分时受多个功率控制环路的控制，它们之间互不影响。本发明改变了下行共享信道的使用方式，同一下行共享信道上同时受来自同组内所有用户的功率控制命令的控制，因此，节点B需要对这些功率控制命令进行合并。

合并算法如下：

${\mathrm{TPC}\_\mathrm{CMD}}_{\mathrm{final}}=\left\{\begin{array}{ccc}0,& \mathrm{if}& \underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\_C{\mathrm{MD}}_i\≤K\×N\\ 1,& \mathrm{if}& \underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\_{\mathrm{CMD}}_i>K\×N\end{array}\right.$

其中，TPC_CMD_final为合并以后的TPC命令，TPC_CMD_i，表示来自总共N个用户的组播组内第i个用户的功率控制命令，TPC_CMD的取值为0或1，分别表示功率下降或上升一个步长，K是一个大于等于0而小于1的常数，根据小区组播的业务覆盖要求和无线信道的衰落情况确定。

下面参照图5具体描述下行共享信道的配置、发送和分配流程。

首先需要指出的是，图5中所示的信令流程是针对单个用户来描述的。但是，对于所有参加组播的用户来说，其信令流程与参照图5所描述的信令流程是完全相同的。其中，SRNC和CRNC分别代表“服务RNC”和“控制RNC”。下行共享信道的传输信道及逻辑信道配置信息来自SRNC，物理信道配置、数据发送和资源分配由CRNC完成。图5中用到的信令消息可参考3GPP协议25.331、25.433、25.425和25.435。

1.如果在下行共享信道的配置、分配与发送流程之前UE在服务小区中没有RL(无线链路)，SRNC发送Radio Link Setup Request(无线链路设置请求)消息给CRNC，携带的主要参数包括：Target RNC Id(目标RNC标识)、S-RNTI(服务-无线网络终端标识)、Cell Id(小区标识)、Transport Format Set(发送格式设置)、Transport Format Combination Set(发送格式组合设置)。

2.如果CRNC认为有必要，则发送Physical Shared Channel ReconfigurationRequest(物理共享信道重新配置请求)给节点B，请求添加、修改或删除PDSCH，携带的主要参数包括：PDSCH Info(PDSCH信息)。

3.节点B更新自己内部数据库中保存的PDSCH信息，并将响应消息PhysicalShared Channel Reconfiguration Response(物理共享信道重新配置响应)返回给CRNC。

4.CRNC发送Radio Link Setup Request(无线链路设置请求)给节点B，携带的主要参数包括：Cell Id(小区标识)、DSCH Transport Format Set(DSCH发送格式设置)、DSCH Transport Format Combination Set(DSCH发送格式组合设置)、Power Control Info(功率控制信息)。

5.节点根据收到的信息配置DSCH，然后将响应消息Radio Link SetupResponse(无线链路设置响应)回送给CRNC。

6.CRNC收到节点B的响应以后，将Radio Link Setup Response(无线链路设置响应)回送给SRNC。

7.SRNC和CRNC分别用ALCAP协议发起建立Iur和Iub接口的传输承载，如果组网时基于IP的传输承载，则此步骤可省略。

8.SRNC发送Radio Bearer Reconfiguration(无线承载重新配置)消息给UE，建立需要的无线承载，携带的主要参数包括：Radio Bearer Information(无线承载信息)。

9.UE在完成了配置自身的无线承载之后，将Radio Bearer ReconfigurationComplete(无线荷载重新配置完成)消息回送给SRNC。

10.在SRNC收到来自核心网的组播业务数据后，发送FP控制帧DSCH CapacityRequest(DSCH容量请求)向CRNC请求分配下行共享信道资源，携带的主要参数包括：Common Transport Channel Priority Indicator(公共发送信道优先指示符)、User Buffer Size(用户缓存器大小)。

11.CRNC决定可以在DSCH发送的额度(credits)，然后将相关信息用FP控制帧DSCH Capacity Allocation(DSCH容量分配)回送到SRNC，携带的主要参数包括：Common Transport Channel Priority Indicator(公共发送信道优先指示符)、Max MAC-c/sh SDU Length(最大媒体接入控制-公共/共享业务数据单元长度)、Credits(额度)、Interval(区间)、Repetition Period(重复周期)。

12.CRNC决定用于承载这些DSCH数据的PDSCH资源，同一组播组内的所有用户总是分配完全相同的PDSCH资源(PDSCH信道、启用时间点、使用时间长度完全相同)，然后发送Physical Shared Channel Allocation(物理共享信道分配)给UE，携带的主要参数包括：C-RNTI(控制-无线网络终端标识)、AllocationPeriod Info(分配周期信息)(Activation CFN(激活连接帧号)、Duration(持续时间))、PDSCH Info(PDSCH信息)。

13.SRNC向CRNC发送下行数据。

14.CRNC根据先前分配的PDSCH资源，发送DSCH FP帧到节点B，在FP帧头中指示节点B发送所需的PDSCH资源，携带的主要参数包括：CFN、TFI、PDSCH SetId(PDSCH设置标识)、Transmit Power Level(发送功率电平)。

15.节点B在CRNC指定的PDSCH资源上发送组播业务数据。

上文中，针对特定的优选实施例描述了本发明。应当指出的是，上述实施例仅仅是描述性的，而不是对本发明的限制。本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离发明精神和权利要求书所限定的发明范围的情况下，可以对上述实施例中的技术特征的细节作各种修改或替换，而这些修改和替换均落在权利要求书所揭示的发明范围内。

Claims (6)

1.一种利用下行共享信道实现组播的UTRA TDD HCR系统，其特征在于，它包含：

核心网；

通用地面无线接入网UTRAN，其通过Iu接口与所述核心网耦合；

多个用户设备Ue，所述用户设备Ue分成各个组，各组中的用户设备Ue通过用户接口Uu与所述通用地面无线接入网UTRAN耦合，

其中，所述通用地面无线接入网UTRAN通过Uu接口，在下行共享信道上向位于同一组中的用户设备Ue发送组播信息，命令处于同一组内的所有用户同时接收通过所述下行共享信道发送的所述组播信息；

所述通用地面无线接入网UTRAN包含：

多个无线网络控制器RNC，每一所述无线网络控制器RNC包含多个含有自身数据库的节点B，所述节点B通过Iub接口与所述的一个相关无线网络控制器RNC相耦合，并通过所述Uu接口与一组所述用户设备Ue相耦合，并且所述无线网络控制器RNC之间通过Iur接口耦合，

其中，所述无线网络控制器RNC在Uu接口上使用RRC即无线资源控制信令，对于同一组播组内的所有用户来说，所述RRC信令中的物理共享信道分配信令消息中的物理下行共享信道容量分配信息字段完全相同。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述命令处于同一组内的所有用户同时接收通过所述下行共享信道发送的所述组播信息是由所述无线网络控制器RNC通过Iub接口向节点B作出的。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节点B中采用如下的合并算法来处理所述物理共享信道功率控制命令：

${\mathrm{TPC}\_\mathrm{CMD}}_{\mathrm{final}}=\left\{\begin{array}{cc}0,& \mathrm{if}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\_\mathrm{CM}{D}_i\≤K\×N\\ 1,& \mathrm{if}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TPC}\_{\mathrm{CMD}}_i>K\×N\end{array}\right.$

其中，TPC_CMD_final为合并以后的功率控制命令，TPC_CMD_i，表示来自总共N个用户的组播组内第i个用户的功率控制命令，TPC_CMD的取值为0或1，分别表示功率下降或上升一个步长，K是一个大于等于0而小于1的常数，根据小区组播的业务覆盖要求和无线信道的衰落情况确定。

4.一种利用下行共享信道在UTRA TDD HCR系统中实现组播的方法，其中，所述系统包含：核心网；多个通用地面无线接入网UTRAN，其通过Iu接口与所述核心网耦合；多个用户设备Ue，所述用户设备Ue分成各个组，各组中的用户设备Ue通过用户接口Uu与所述通用地面无线接入网UTRAN耦合，

其中，所述通用地面无线接入网UTRAN包含：多个无线网络控制器RNC，每一所述无线网络控制器RNC包含多个含有自身数据库的节点B，所述节点B通过Iub接口与所述的一个相关无线网络控制器RNC相耦合，并通过所述用户接口Uu与一组所述用户设备Ue相耦合，并且所述无线网络控制器RNC之间通过Iur接口耦合，并且其中，所述无线网络控制器分为服务无线网络控制器SRNC和控制无线网络控制器CRNC，

其特征在于，所述方法包含下述步骤：

(i)所述SRNC向所述CRNC发送“无线链路设置请求”消息；

(ii)所述CRNC向节点B发送物理共享信道重新配置请求，请求添加、修改或删除物理下行共享信道PDSCH；

(iii)节点B更新其数据库中保存的PDSCH信息，并向所述CRNC返回响应消息物理共享信道重新配置响应；

(iv)所述CRNC向节点B发送无线链路设置请求；

(v)所述节点B根据收到的信息来配置下行共享信道DSCH，将响应消息无线链路设置响应回送到所述CRNC；

(vi)所述CRNC收到节点B的响应以后，将无线链路设置响应回送到SRNC；

(vii)所述SRNC和所述CRNC分别用ALCAP协议，发起建立Iur和Iub接口的传输承载；

(viii)所述SRNC向用户设备UE发送无线承载重新配置消息，建立需要的无线承载；

(ix)所述用户设备UE在完成了配置自身的无线承载之后，将无线荷载重新配置完成消息回送到SRNC；

(x)所述SRNC在接收到来自所述核心网的组播业务数据后，发送FP控制帧DSCH容量请求，向所述CRNC请求分配下行共享信道资源；

(xi)所述CRNC确定可以在所述DSCH上发送的额度，然后将相关的额度信息用帧协议控制帧DSCH容量分配回送到所述SRNC，其携带的参数包括：公共发送信道优先指示符、最大媒体接入控制-公共/共享业务数据单元长度、额度、区间、重复周期；

(xii)所述CRNC决定用于承载这些DSCH数据的PDSCH资源，同一组播组内的所有用户总是分配完全相同的PDSCH资源，即PDSCH信道、启用时间点、使用时间长度完全相同，然后向所述用户设备UE发送物理共享信道分配；

(xiii)所述SRNC向所述CRNC发送下行数据；

(xiv)所述CRNC根据所述步骤(xii)中分配的PDSCH资源，向节点B发送DSCHFP帧，在FP的帧头中指示节点B发送所需的PDSCH资源；

(xv)所述节点B在所述CRNC指定的PDSCH资源上发送组播业务数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述步骤(i)中所述“无线链路设置请求”消息所携带的参数包括：目标RNC标识、服务-无线网络终端标识、小区标识、发送格式设置、发送格式组合设置；

所述步骤(ii)中的“物理共享信道重新配置请求”所携带的参数包括：PDSCH信息；

所述步骤(iv)中的所述“无线链路设置请求”所携带的参数包括：小区标识、DSCH发送格式设置、DSCH发送格式组合设置、功率控制信息；

所述步骤(viii)中的“无线承载重新配置消息”所携带的参数包括：无线承载信息；

所述步骤(x)中的FP控制帧DSCH容量请求所携带的参数包括：公共发送信道优先指示符、用户缓存器大小；

所述步骤(xi)中的额度信息用帧协议控制帧DSCH容量分配所携带的参数包括：公共发送信道优先指示符、最大媒体接入控制-公共/共享业务数据单元长度、额度、区间、重复周期；

所述步骤(xii)的“物理共享信道分配”所携带的参数包括：控制-无线网络终端标识、分配周期信息、激活连接帧号、持续时间、PDSCH信息；

所述步骤(xiv)中的DSCH FP帧中所携带的参数包括：PDSCH设置标识、发送功率电平。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，如果组网时基于IP的传输承载，则所述步骤(vii)可以省略。

Images