CN1983869B - 无线接入控制器和基站间进行传输信道定时调整的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线接入控制器和基站间进行传输信道定时调整的方法，将引起传输信道定时调整的多种原因从有效进行定时调整处理的角度加以简化和统一；RNC通过在进行定时调整过程中引入节点同步过程取得最新时间基准偏差；根据当前最新的时间基准偏差计算当前要发送的下行帧连接帧号CFN；RNC通过调整CFN的值而不是调整物理发送时刻来恢复后续帧的正常发送。利用本发明，对于时钟漂移或系统瞬间的异常，通过处理一帧定时调整帧，即可将后续下行帧的发送恢复到Node B接收窗口内，并能保证Node B从空中接口下行发送数据的传输时间间隔的准确性，实现简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种无线接入控制器和基站间进行传输信道定时调整的方法。
背景技术
在移动通信系统中，RNC(无线接入控制器)和Node B(基站)之间的下行传输信道同步对于保证数据的正常和高效传输具有重要意义，特别是对于RNC和Node B采用不同时钟源的情况，为保证RNC下行数据在经过Node B处理后能够从空中接口按照规定的时间间隔(TTI)发出，必须保证RNC和NodeB之间保持一定程度的同步。进一步讲，就是不论何种业务类型的数据包，也不论该数据包在正常处理条件和Iub(RNC和Node B之间的接口)传输环境下下行传输抖动的大小，下行数据包总能落在Nodeb根据下行数据包中的CFN(连接帧号)确定的时间窗口内。但是，由于RNC或Node B时钟源的漂移，或者由于瞬间的Iub接口传输环境异常，或者是RNC或Node B驱动处理的瞬间异常，都会导致下行数据不能落在Node B的时间窗口内。
如图1所示，其中，TOAWS表示接收窗起点，TOAWE表示接收窗终点，LTOA表示最迟到达时间。
在时间轴t上的TOAWS、TOAWE、LTOA标示了Node B当前的接收窗口的位置。当Iub下行数据落在TOAWS之前或TOAWE之后，都会引起Node B发送定时调整帧，请求RNC调整发送时机，以便后续下行帧落在TOAWS和TOAWE之间的范围内。
对于Node B而言，当Iub下行帧落在TOAWE和LTOA之间时，Node B还是能够及时处理该下行帧的，因此，对落在TOAWE和LTOA之间的下行帧发送定时调整帧，主要起到一种告警作用，通知RNC下行帧已经落在较晚的位置，即接近LTOA，需要进行发送时机的调整，否则后续下行帧很有可能会因为继续后偏，导致该帧在Node B已经不能有足够的时间进行处理，Node B只有直接丢弃该帧。当Iub下行帧落在TOAWS之前时，意味着下行帧过早到达Node B，为缓存该帧必然导致Node B较大的缓存压力，并造成该帧在Node B中的处理时延加大。在缓存空间受限时，Node B只有丢弃该帧。
其中，CFN表示连接帧号，用于UE和UTRAN(陆地无线接入网)空中接口层2传输信道同步，SFN表示小区系统帧号，用于在BCH上广播。CFN和SFN之间具有一定的转换关系。
可见，下行数据接收如果落在窗前，会导致Node B缓冲时间的增长；如果落在LTOA之后，则该帧被丢弃。为了保证传输信道在下行方向的同步，以使Node B在每个下行帧对应的时间窗口内收到该帧并且能够在处理后从空中接口按照规定的TTI发出，3GPP TS 25.402协议采用定时调整过程来恢复下行数据的正常发送，保证后续下行数据帧继续落在Node B的接收时间窗口内。
定时调整协议过程如图2所示：Node B向RNC发送时间调整消息，通知RNC需要进行同步调整。
为了实现同步调整，可以采用以下两种方式：
1.Node B主动调整接收窗口：
Node B发现下行帧的落点和接收时间窗口的偏差TOA后，参考TOA的值和自身接收窗口的宽度，主动移动接收窗口，以达到后续下行帧入窗的目的。
Node B独立移动接收窗口的动作如图3所示：
CFN＝N的下行帧的落点在接收窗(TOAWS，TOAWE)之前，出现定时调整的情况，在CFN＝N+1时，Node B向左移动接收窗口，移动的大小为F(toa)，是TOA的函数，则此时下行帧落在调整后的接收窗(TOAWS′，TOAWE′)内。
这种实现对RNC而言是透明的，也就是说，RNC无需任何动作，既不用改变后续下行帧的发送时刻，也不用修改后续下行帧的CFN序列。实现方式简单，和具体的业务特性无关。但经过上述调整后，下行数据从RNC发出时的传输时间间隔TTI难以保证从空口发送出时依然保持，最终会导致UE(用户设备)不能正常解析该数据，降低了用户的QoS(服务质量)。虽然Node B可以通过增大缓存，按照下行业务数据传输时间间隔自行定时发送的方式来保证用户的QoS，但是对缓存资源的较大需求和自行确定发送时刻都增加了Node B实现的复杂程度。
2.RNC利用Node B上报的TOA直接调整下行帧的物理发送时刻，如图4所示：
TOA＜0时，对于CFN为149的Iub接口下行帧，落在Node B的接收窗口(Node B CFN时间轴上147～148上阴影所示的时间段)之后，说明RNC的发送时机偏晚。Node B发送定时调整帧给RNC，携带该CFN(149)和该帧晚于NodeB的接收窗口的时间长度，即TOA。RNC根据该TOA的大小，直接调整相应的发送时刻。如图中本来应该发出的(右侧虚线标示的)下行帧，提前TOA的大小进行发送(实际发送的下行帧由实线标示)，从而将该帧发送到对应的NodeB的接收窗口内。
TOA＞0时，对于CFN为149的Iub接口下行帧，落在Node B的接收窗口(Node B CFN时间轴上147～148上阴影所示的时间段，阴影所示的时间段的左侧起点即为TOAWS点)之前。此时需要RNC推迟发送的时间为TOA-CTD(CTD为小区传输时延)，也就是说，仅仅需要RNC调整发送时间为从实际落点到TOAWS的距离。
这种调整方式对于Node B通过定时调整帧上报的TOA的真实性和准确性有较高的依赖性。通常对于时钟漂移原因引起的定时调整比较有效，但是对传输环境瞬间异常或驱动处理瞬间异常引起的定时调整，因为TOA变化的无规则性，很容易引起调整振荡，造成后续大量下行数据出窗，被Node B丢弃。而实际环境中究竟是何种原因引起定时调整是随机的和不可预知的，因此在实际应用时存在较大的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线接入控制器和基站间进行传输信道定时调整的方法，以克服现有技术中由Node B主动调整接收窗口的方式不能保持数据在Node B发送时的传输时间隔与RNC发出时的传输时间间隔一致，以及由RNC利用TOA直接调整物理发送时刻的方式容易引起调整震荡的缺点，保证Iub接口下行发送的传输时间间隔的准确性，提高系统的稳定性。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种无线接入控制器和基站间进行传输信道定时调整的方法，包括以下步骤：
A、当无线接入控制器RNC收到基站Node B上报的定时调整帧后，通过节点同步过程获取其和基站Node B间的最新时间基准偏差Timediffer；
B、获取当前的RNC公共帧号RFN；
C、根据下列公式计算当前要发送的下行帧连接帧号CFN：
CFN＝(RFN+Timediffer+TOAWS+TOAWE+Tbprocess-Frameoffset)mod
X，其中，X为常数，对于寻呼信道PCH，X取4096；对于非PCH信道，X取256；
其中，TOAWS、TOAWE分别为预先配置的Node B时间窗口起点、NodeB时间窗口终点，Tbprocess为预先配置的Node B处理时间，Frameoffset为小区系统帧号SFN与连接帧号CFN的帧偏移量；
D、当所述CFN所在的传输时间间隔TTI到达时，RNC将携带该CFN的下行数据发出。
优选地，所述方法还包括：
当RNC在进行定时调整处理时，如果收到新的来自Node B的对于同一信道的定时调整帧，则不处理该定时调整帧。
所述步骤A包括：
A1、Node B发现下行帧落在其接收窗口之外时，向无线接入控制器RNC发送定时调整帧；
A2、RNC收到Node B发送的定时调整帧后，决策当前是否需要进行定时调整；
A3、当需要进行定时调整时，向Node B发送下行节点同步帧；
A4、Node B收到所述下行节点同步帧后，向RNC返回上行节点同步帧；
A5、RNC根据收到的上行节点同步帧计算RNC和Node B间的最新时间基准偏差。
所述步骤A2具体为：
当RNC收到来自Node B的定时调整帧携带的TOA参数在协议规定的取值范围之外时，不处理该定时调整帧，所述TOA为下行帧的落点和Node B接收时间窗口的偏差。
所述下行节点同步帧包含其从RNC发出时的时间戳T1，所述上行节点同步帧包含Node B收到下行节点同步帧的时间戳T2；所述方法还包括：
根据下列公式计算RNC和Node B之间的最新时间基准偏差Timediffer：
Timediffer＝(T2-T1+4096*80)mod(4096*80)。
根据具体业务测试获取RNC到Node B间的下行最大抖动，将其作为Node B接收窗TOAWS与TOAWE之和的大小。
所述最新时间基准偏差Timediffer包括RNC与Node B间下行传输最小时延和RNC与Node B间时间记数起点的偏差。
由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明将不同原因导致的下行帧落在Node B时间窗外的情况均归结为对RNC和Node B之间的时间基准偏差发生偏移或变化而引起的影响，也就是说，将定时调整处理看作是RNC和NodeB之间的网元时间基准偏差发生了改变，需要按照这种新的改变调整后续下行帧的发送时机，因此，利用本发明，可以不用关心引起定时调整的具体原因而采用统一的调整处理方式。
基于该原理，本发明将定时调整的过程转换为RNC通过节点同步过程取得更新后的时间基准偏差，结合Node B的同步窗口参数，重新计算下行数据合理的发送时机的过程。RNC在处理定时调整帧时，通过一次节点同步过程即可取得RNC和Node B时间基准偏差的最新值，然后结合Node B的同步窗口参数，通过预定的算法重新计算下行数据合理的发送时机。在计算时，根据下行帧在Node B接收窗口内的落点位置来作为输入参数，获得下行帧在RNC的发送时机，因此完全能够保证该下行帧的落点位置在Node B接收窗口内，并保证了Iub接口下行发送的传输时间间隔的准确性。
利用本发明，对于时钟漂移或系统瞬间的异常，可以通过处理一帧定时调整帧，即可将后续下行帧的发送恢复到Node B的接收窗口内，即使出现间隔较短的瞬间异常，由于每次的定时调整处理过程相互之间都是独立的，因此不会引起调整震荡，具有较高的可靠性。
本发明方法中RNC恢复后续下行帧正常发送的处理对Node B而言是透明的，即不要Node B的参与。
附图说明
图1是时间窗参数和Node B接收位置关系示意图；
图2是现有定时调整协议过程示意图；
图3是现有技术中Node B主动调整接收窗口的动作示意图；
图4是现有技术中RNC利用TOA直接调整物理发送时刻的动作示意图；
图5是本发明方法的原理示意图；
图6是本发明方法的第一实施例实现流程图；
图7是本发明方法的第二实施例实现流程图。
具体实施方式
本发明的核心在于在无线移动通信系统中，将定时调整的过程转换为RNC通过节点同步过程取得更新后的时间基准偏差，结合Node B的同步窗口参数，重新计算下行数据合理的发送时机的过程。当RNC收到Node B的定时调整帧后，通过一次节点同步过程取得RNC和Node B时间基准偏差的最新值，利用该值并通过预定的算法重新计算下行数据合理的发送时机。在计算时，根据下行帧在Node B接收窗口内的落点位置来作为输入参数，获得下行帧在RNC的发送时机，即当前要发送的下行帧连接帧号CFN。当该CFN所在的TTI到来时，将携带该CFN的下行数据从Iub口发出。在没有新的定时调整帧需要处理时，RNC后续下行帧在该帧之后根据相应业务特性配置的TTI时序关系发出。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图5所示RNC进行定时调整时，确定发送CFN的实现原理：
该图描述了一Iub下行帧从RNC发出后，经过Node B处理，然后从空口发出过程中的主要时序处理过程。其中，A、B、C、D标示RFN(RNC公共帧号计数值)或BFN(Node B公共帧号计数器)时间轴上的逻辑时刻；1、2、3、4、5有向线段标示该帧所经过的传输或处理时段。
该帧从RNC发出时刻为RFN，经过1或2路径到达Node B，其时刻转换为(RFN+Timediff)，其中，Timediff为RNC和Node B间的最新时间基准偏差(其中包括Iub下行传输最小时延，即抖动为0的传输时延)。
B、C分别标示该帧在经过最小传输抖动(0抖动)和最大传输抖动后落在Node B的BFN时间轴上的时刻。为了保证下行帧的落点在Node B的接收时间窗口内，需要使B、C之间的最大间隔为(TOAWS+TOAWE)。也就是说，Iub最大下行抖动的值要满足Node B接收窗口的取值。在RNC和Node B时钟绝对稳定、传输路径无异常、系统无异常扰动的情况下，RNC所发出的下行帧总能落在Node B接收窗口内，即B、C点之间。
该帧到达C点时，当前时刻为(RFN+Timediffer+TOAWS+TOAWE)。
C、D之间为Node B处理时间Tbprocess。该帧到达D点时，当前时刻为(RFN+Timediffer+TOAWS+TOAWE+Tbprocess)，即从空口发出的SFN(此处BFN＝SFN)。
对于发送用户业务数据的专用信道(如DCH)，经过如下计算转换为对应的发送CFN：
CFN＝(SFN-Frameoffset)mod 256
因此，依据上述原理，如果将任何原因引起的Node B上报定时调整帧都归因于Timediff的变化，那么RNC仅仅需要用更新后Timediff来重新计算发送时机，就能够保证后续下行帧正确落在Node B接收窗口内。
参照图6，图6示出了本发明方法的第一实施例实现流程，包括以下步骤：
步骤601：当无线接入控制器RNC收到基站Node B上报的定时调整帧后，RNC通过节点同步过程获取其和NodeB间的最新时间基准偏差Timediffer。
在本发明中，同样依照25.402协议中的协议过程，当需要进行定时调整时，当Node B检测到下行帧出窗的情况后，由Node B向RNC发送定时调整帧，上报出窗下行数据帧偏离Node B时间窗口的距离TOA。
RNC收到Node B发送的定时调整帧后，进行节点同步过程：
RNC向Node B发送下行节点同步帧，在该下行节点同步帧中包含其从RNC发出时的时间戳T1；
Node B收到该下行节点同步帧后，向RNC返回上行节点同步帧，在该上行节点同步帧中包含Node B收到下行节点同步帧的时间戳T2；
这样，RNC收到该上行节点同步帧后，就可以根据其中的时间戳信息来计算RNC和Node B间的最新时间基准偏差。
根据下列公式计算RNC和Node B之间的最新时间基准偏差Timediffer：
Timediffer＝(T2-T1+4096*80)mod(4096*80)。
其中，4096*80表示将RFN或BFN的循环周期4096(粒度10ms)换算为0.125ms的时间计算粒度。
该时间基准偏差是广义的，在该值中包括了Iub下行传输最小时延，即抖动为0的传输时延，以及RNC和Node B各自时间记数起点的偏差。因为RNC到Node B的时间转换中总会包括这个下行传输最小时延，因此可以将这两个值作为一个整体来考虑，也就是说，Iub下行帧从RNC发出时的RFN(RNC公共帧号)加上该时间基准偏差就是它到达Node B时的Node B当前BFN(Node B公共帧号)取值。
前面提到，在Node B向RNC发送的定时调整帧中包含出窗下行数据帧偏离Node B时间窗口的距离TOA.
在本发明中，RNC在处理定时调整帧时可以不关心具体TOA取值的大小，因为不使用TOA作为恢复后续下行帧正常发送的计算参数，也就是说，定时调整帧中TOA的具体取值不影响本发明中的定时调整过程。
在RNC收到来自Node B的定时调整帧后，判断其携带的TOA是否符合协议规定的取值范围，若超过规定的取值范围，则不处理该定时调整帧。
步骤602：根据最新时间基准偏差Timediffer计算当前要发送的下行帧连接帧号CFN。
依照图5所示RNC进行定时调整时，确定发送CFN的实现原理，通过以下公式即可得到当前要发送的下行帧连接帧号CFN：
CFN＝(RFN+Timediffer+TOAWS+TOAWE+Tbprocess-Frameoffset)modX。
其中，RFN为RNC的公共帧号，是周期为4096、粒度为10ms的逻辑计数序列，该值可通过RNC的RFN计数器直接获得。
TOAWS和TOAWE是Node B的时间窗参数，TOAWS表示Node B时间窗口起点，指TOAWS和TOAWE之间的相对距离；TOAWE表示Node B时间窗口终点，指TOAWE和LTOA(下行帧最迟到达时间)之间的相对距离。(TOAWS+TOAWE)可以根据具体业务测试得到，也就是说测试Iub接口下行数据帧的最大抖动值，该值可以通过配置消息同时配置给RNC和Node B。
Tbprocess表示Node B对下行数据帧的处理时间，是Node B设备的物理属性，不同的设备其对应的Tbprocess可能不同。同样，该参数也需要预先通过配置消息同时配置给RNC和Node B。
Frameoffset表示SFN(小区系统帧号)与CFN(连接帧号)的帧偏移量，该帧偏移是一个无线链路特有的物理层参数，用于小区系统帧号和连接帧号间的映射。
SFN用于在BCH(广播信道)上广播；CFN用于UE和UTRAN空中接口层2传输信道的同步。对于TD-SCDMA系统，CFN和SFN的转换关系如下：
UE处于Cell-Fach状态时：
UE侧：CFN＝SFN mod 256；
UTRAN侧：CFN＝SFN mod 256；(Frameoffset＝0)
UE处于Cell-DCH状态时：
UE侧：CFN＝(SFN-Frameoffset)mod 256；
UTRAN侧：CFN＝(SFN-Frameoffset)mod 256
Frameoffset通过RNC无线资源管理子系统进行分配，同时配置给RNC和Node B。
X为常数对于PCH(寻呼信道)，取4096；对于非PCH信道，取256。
步骤603：当CFN所在的传输时间间隔TTI到达时，RNC将携带该CFN的下行数据发出。
可见，在本发明中，RNC并不直接调整下行帧的物理发送时刻，而是通过调整发送逻辑CFN的值，从而移动Node B的逻辑接收时间窗口的位置，改变下行帧物理发送落点和逻辑接收窗口的相对位置，将后续帧调整入窗。RNC恢复后续下行帧正常发送的处理对Node B而言是透明的，而且RNC不用关心引起定时调整的具体原因，实现简单。
为了防止系统出现间隔较短的瞬间异常时Node B上报连续的定时调整帧，从而引起调整震荡，在每次RNC进行定时调整处理时，如果又收到来自Node B的对于同一信道的新的定时调整帧，则不处理该定时调整帧。也就是说，只有RNC完成一次完整的定时调整处理过程后，才会处理新的定时调整帧。
在具体实现时，可以设置一个不进行定时调整的标志位NotDealTaFlag，当NotDealTaFlag为“True”时，表示RNC正在进行定时调整；当NotDealTaFlag为“False”时，表示RNC未进行定时调整。这样，当RNC收到来自Node B的定时调整帧后，要判断该标志位NotDealTaFlag是否为“True”，如果为“True”，则不处理该定时调整帧；如果为“False”，则进行定时调整。
参照图7所示本发明方法的第二实施例实现流程，包括以下步骤：
步骤701：RNC接收来自Node B的定时调整帧。
步骤702：判断定时调整帧携带的TOA是否符合协议规定的取值范围。
如果超过规定的取值范围，则不处理，直接进到步骤711：结束本次调整。
否则，进到步骤703：判断不进行定时调整的标志位NotDealTaFlag是否为“True”。
如果为“True”则不处理该定时调整帧，直接进到步骤711：结束本次调整。
否则，进到步骤704：RNC进行定时调整处理，设置NotDealTaFlag为“True”。
步骤705：RNC向Node B发送下行节点同步帧。
步骤706：RNC收到来自Node B的上行节点同步帧。
步骤707：计算RNC和Node B间的最新时间基准偏差Timediffer。
步骤708：根据最新时间基准偏差Timediffer计算当前要发送的下行帧连接帧号CFN。
步骤709：当CFN所在的传输时间间隔TTI到达时，RNC将携带该CFN的下行数据发出。
步骤710：将不进行定时调整的标志位NotDealTaFlag设为“False”，从而RNC可以处理新的定时调整帧。
步骤711：结束本次调整。
可见，利用本发明，对于时钟漂移或系统瞬间异常，RNC都能够通过处理一帧定时调整帧，将后续下行帧的发送恢复到Node B的接收窗口内。即使出现间隔较短的瞬间异常，由于每次的定时调整处理过程之间都是独立的，因此不会引起调整震荡，具有较高的可靠性。
本发明方法适用于TDD(时分双工)系统。应用该方法，RNC通过调整CFN的值而不是调整物理发送时刻来恢复后续帧的正常发送，而且定时调整帧中TOA的具体取值不影响RNC完成定时调整处理后的后续下行帧的发送时机。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (7)
1.一种无线接入控制器和基站间进行传输信道定时调整的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、当无线接入控制器RNC收到基站Node B上报的定时调整帧后，通过节点同步过程获取其和基站Node B间的最新时间基准偏差Timediffer；
B、获取当前的RNC公共帧号RFN；
C、根据下列公式计算当前要发送的下行帧连接帧号CFN：
CFN＝(RFN+Timediffer+TOAWS+TOAWE+Tbprocess-Frameoffset)modX，其中，X为常数，对于寻呼信道PCH，X取4096；对于非PCH信道，X取256；
其中，TOAWS、TOAWE分别为预先配置的Node B时间窗口起点、NodeB时间窗口终点，Tbprocess为预先配置的Node B处理时间，Frameoffset为小区系统帧号SFN与连接帧号CFN的帧偏移量；
D、当所述CFN所在的传输时间间隔TTI到达时，RNC将携带该CFN的下行数据发出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当RNC在进行定时调整处理时，如果收到新的来自Node B的对于同一信道的定时调整帧，则不处理该定时调整帧。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
A1、Node B发现下行帧落在其接收窗口之外时，向无线接入控制器RNC发送定时调整帧；
A2、RNC收到Node B发送的定时调整帧后，决策当前是否需要进行定时调整；
A3、当需要进行定时调整时，向Node B发送下行节点同步帧；
A4、Node B收到所述下行节点同步帧后，向RNC返回上行节点同步帧；
A5、RNC根据收到的上行节点同步帧计算RNC和Node B间的最新时间基准偏差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A2具体为：
当RNC收到来自Node B的定时调整帧携带的TOA参数在协议规定的取值范围之外时，不处理该定时调整帧，所述TOA为下行帧的落点和Node B接收时间窗口的偏差。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述下行节点同步帧包含其从RNC发出时的时间戳T1，所述上行节点同步帧包含Node B收到下行节点同步帧的时间戳T2；所述方法还包括：
根据下列公式计算RNC和Node B之间的最新时间基准偏差Timediffer：
Timediffer＝(T2-T1+4096*80)mod(4096*80)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据具体业务测试获取RNC到Node B间的下行最大抖动，将其作为Node B接收窗TOAWS与TOAWE之和的大小。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最新时间基准偏差Timediffer包括RNC与Node B间下行传输最小时延和RNC与Node B间时间记数起点的偏差。
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