一种在高速分组接入信道上传输信令无线承载的方法
技术领域
本发明涉及无线通讯领域的3G(Third Generation,第三代)通讯系统,尤其涉及一种在HSPA(High Speed Packet Access,高速分组接入)信道上传输信令无线承载的方法。
背景技术
HSPA包括3GPP(Third Generation Partnership Projects,第三代移动通信伙伴组织)协议体系中的2大技术,即在Rel-5版本中制定的HSDPA(HighSpeed Downlink Packet Access,高速下行分组接入)技术和在Rel-6版本中制定的E-DCH(Enhanced Dedicated Channel,增强专用信道)技术,通常称为HSUPA(High Speed Uplink Packet Access,高速上行分组接入)技术。HSPA技术的引入使得3GPP3G网络的数据业务承载能力大大增强,频谱利用率也得到了明显提高。以TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access,时分同步码分多址)系统为例,HSDPA可提供最高2.8Mbps的下行数据吞吐率;HSUPA可提供最高2.23Mbps的上行数据吞吐率:
在下行链路:利用5ms TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔)、AMC(Adaptive Modulation and Coding,自适应编码调制)、HARQ(HybridAutomatic Repeat Request,混合自动重传)、基于Node B(基站)的调度及共享信道等关键技术,HSDPA能够快速适应无线环境的变化,动态调整下行链路数据吞吐率;通过将业务信道从“专用”转为“共享”,使得更多的用户共享下行无线带宽,有效提高了无线资源利用率。
上行链路:通过5ms TTI、HARQ及基于Node B的调度等关键技术,HSUPA能够更好的控制上行链路噪声抬升,有效的利用了上行空口容量,提高了上行链路数据吞吐率。
在最初设计HSPA技术时,将应用场景主要定位在高速数据业务上,包括web浏览、视频、多媒体信息和其他基于IP的业务。近期一系列研究表明,在HSPA上进行信令传输可以大大改进信令的延迟,提高用户的满意度。
无线接口UE(User Equipment,用户设备)发起连接请求的典型RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)信令流程图如图1所示,通过该流程UE可以建立一个电路域的呼叫或分组域的数据业务:
步骤101,UE发起RRC连接请求,带上连接建立原因和呼叫类型(话音、视频流等),同时带上是否支持HSPA的能力指示信息,具体的能力指示信息可以为:不支持HSPA、只支持HSDPA、支持HSDPA和E-DCH;
步骤102,RNC(Radio Network Controller,无线网络控制器)进行接纳控制,如果允许UE接入,将发送RRC连接建立消息,其中主要携带SRB(Signaling Radio Bearer,信令无线承载)配置相关的信息;
步骤103,UE完成配置后,在新建的SRB上发送RRC连接建立完成,同时带上自己的无线接入能力信息;
步骤104,UE发送初始直接传输消息(后面流程略)。
按现有的RRC信令流程,如果UE支持HSPA,那么RNC可以在步骤102发送RRC连接建立时为UE配置映射到E-DCH上的上行信令无线承载。但是研究现有的TD-SCDMA HSPA系统可以发现,目前并不能很好的支持这一传输机制。这是因为,UE在E-DCH上传输数据时,伴随的控制信道E-UCCH(增强上行控制信道)需要指出本次传输相关的控制信令,信令内容如下表所示:
传输块长度指示(6比特) | HARQ进程号(2比特) | 重传序列号(2比特) |
其中传输块长度指示(E-TFCI)用于指示E-DCH传输块长度和调制方式,在TD-SCDMA系统中,传输块长度是根据UE的E-DCH物理层能力类别定制的,相同的E-TFCI对不同能力类别的UE来说意味着不同的值,以E-DCH中的非调度业务为例,在分配1个时隙资源的情况下,如果UE在E-UCCH中指示E-TFCI=63,对于E-DCH物理层能力类别为1的UE来说,意味着传输块长度为1346,使用QPSK(Quadrature Phase ShiftKeying,正交相移键控)调制方式;而对于能力类别为3的UE来说,意味着传输块长度为2720,使用16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation,16次正交幅度调制)方式(可以参考3GPP协议25.321)。而按照现有的RRC信令流程,UE是在RRC连接建立完成消息中(即图1的步骤103)带上自己的无线接入能力信息(其中包含E-DCH能力类别和HSDPA能力类别)发送给RNC。而Node B直到接收RNC对该UE的无线链路重配置消息后才知道UE的真实能力类别。对于RRC连接建立完成消息本身的传输来说,会造成网络侧不知道UE的能力类别而进行错误的解码。
这样的问题还会出现在HSDPA中。3GPP对CELL_FACH(小区_前向接入信道)状态进行了增强,引入了HSDPA技术,这样,支持HSDPA的UE可以在发起RRC连接请求后在HSDPA信道上接收下行信令,包括RRC连接建立消息(图1中的步骤102)。在TD-SCDMA系统中,在进行HSDPA传输时,Node B需要通过HS-SCCH(高速共享控制信道)信道传输下行控制信令,信令内容如下表所示:
码道(8比特) | 时隙(5比特) | 调制方式(1比特) | 传输块长度指示(6比特) | HARQ进程号(3比特) | 冗余版本(3比特) | 新数据指示(1比特) | 序列号(3比特) |
其中,码道和时隙信息指示UE即将接收的HS-PDSCH(高速下行物理共享信道)信道资源;调制方式和传输块长度指示传输格式。在接收到HS-SCCH后,在规定的定时时间后,UE在指定的HS-PDSCH信道上接收数据。HS-SCCH上指示的码道、时隙资源都应满足UE的物理层能力,另外传输块长度指示对应的传输块长度值也因UE的能力不同而不同(可以参考3GPP协议25.321)。Node B会因为不清楚UE的能力而导致无效的调度。
以上问题在WCDMA系统中也会出现,特别是WCDMA引入了CELL_FACH增强技术后,某些支持HSDPA的UE因为能力类别过低而无法支持CELL_FACH增强中规定的重传机制。如果网络侧能提前知道UE的能力,对于能力类别比较低的UE可以选择其他信道,如FACH(前向接入信道)为UE传递信令。
综上所述,应用HSPA传输信令无线承载不仅可以大大改进信令传输时延,改善用户体验,而且通过应用HSPA共享信道技术可以提高资源利用率。但是,对于初始信令传输阶段,如果信令在HSPA上传输,由于网络侧不清楚UE的能力类别而出现错误调度或无效解码的情况,而初始信令传输直接影响着用户对网络的满意度,因而需要尽快解决现有的问题,优化信令传输。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种在HSPA信道上传输信令无线承载的方法,解决初始信令在HSPA上传输时,由于网络侧不清楚UE的能力类别而出现无效调度或错误解码的情况,优化信令传输。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种在高速分组接入信道上传输信令无线承载的方法,UE发送初始信令时携带是否支持HSPA能力的指示信息,如果支持HSPA,同时还将携带HSPA物理层能力类别信息。
进一步地,所述初始信令为RRC连接请求消息或处于连接状态的UE经过小区重选进入新小区时发送的小区更新请求消息。
进一步地,HSPA能力的指示信息的取值为下列三种之一:不支持HSPA、只支持HSDPA、支持HSDPA和E-DCH;
其中如果UE支持HSDPA,那么在所述的RRC连接请求或小区更新请求消息中携带HSDPA物理层能力类别信息;
如果UE支持E-DCH,那么在所述的RRC连接请求或小区更新请求消息中携带E-DCH物理层能力类别信息。
进一步地,网络侧收到UE发送的初始信令后,根据初始信令中的HSPA能力类别为UE确定资源配置,进入HSPA收发状态后,收、发双方根据UE的HSPA能力解析传输参数、收发数据。
进一步地,若需要在E-DCH上进行初始上行信令传输时包括如下步骤:
(A)RNC按照UE的E-DCH物理层能力类别为UE配置非调度E-DCH资源,并通过RRC连接建立消息或小区更新确认消息发送给UE;
(B)UE根据自己的E-DCH物理层能力类别来确定传输块长度指示值,并在RNC授权的资源上通过E-UCCH信道发送包含所述传输块长度指示值的传输参数给Node B,并通过E-DCH数据包发送响应消息给网络侧;
(D)Node B根据UE的E-DCH物理层能力类别来解析E-UCCH中传输参数中的传输块长度指示值,并解调和解码E-DCH数据包。
进一步地,所述步骤(A)还包括:
RNC通过Iub接口(3G通信系统中Node B和RNC之间的接口)Node B应用部分协议要求Node B为该UE建立无线链路,其中带上E-DCH无线承载的信息和UE的E-DCH物理层能力类别信息;Node B完成配置后返回响应。
进一步地,若需要在HSDPA上传输初始下行信令传输时包括如下步骤:
(a)RNC向Node B发送指向某个UE的初始信令数据,同时向Node B指示该UE的HSDPA能力类别;
(b)Node B按照UE的能力类别确定HS-PDSCH物理资源和传输格式,并将通过HS-SCCH信道发送给UE;在3G通讯系统规定的定时时间后在相应的HS-PDSCH信道上发送数据;所述传输格式包括传输块长度;
(c)UE检测到指向自己的HS-SCCH信道后,根据自己的HSDPA物理层能力类别解析其中的传输块长度信息,并在系统规定的定时时间后在相应的HS-PDSCH信道上接收数据。
进一步地,所述步骤(a)包括:
RNC通过Iub口公共媒体接入控制流向Node B发送HS-DSCH(高速下行共享传输信道)数据帧,其中的数据部分包含RRC连接建立消息数据流或小区更新确认消息数据流,帧头部分还带上UE的能力类别。
进一步地,所述步骤(b)包括:
Node B为UE调度资源,根据UE的能力类别和数据量确定传输参数,包括HS-PDSCH资源大小、传输块长度和调制方式,并将这些参数通过HS-SCCH信道发送给UE。
本发明通过增强现有的2条RRC消息使得网络侧(RNC和Node B)在第一时间获得UE的HSPA物理层能力类别,使得接下来的信令传输可以通过HSPA信道传输,获得高的传输速率,改善用户体验。本发明对这2条RRC消息增加的比特数有限,简单可行。
附图说明
图1是现有技术中UE发起连接请求的典型RRC信令流程图;
图2是本发明实施例的UE和网络侧的工作流程图;
图3是本发明的应用实例进行上行信令传输的流程图;
图4是本发明的应用实例进行下行信令传输的流程图;
图5是本发明的应用实例小区重选后进行下行信令传输的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图2所示,本发明实施例包括如下步骤:
步骤201,UE发送初始信令时携带是否支持HSPA能力的指示信息,如果支持HSPA,同时还将携带HSPA物理层能力类别信息;
其中,所述初始信令为RRC连接请求消息或处于连接状态的UE经过小区重选进入新小区时发送的小区更新请求消息。
HSPA能力的指示信息的取值为下列三种之一:不支持HSPA、只支持HSDPA、支持HSDPA和E-DCH。
其中如果UE支持HSDPA,那么在所述的RRC连接请求或小区更新请求消息中携带HSDPA物理层能力类别信息;
如果UE支持E-DCH,那么在所述的RRC连接请求或小区更新请求消息中携带E-DCH物理层能力类别信息;
步骤202,网络侧根据UE的HSPA能力类别为UE确定资源配置,进入收发状态后,收、发双方根据UE的HSPA能力解析传输参数、收发数据:
(一)对于需要将上行初始信令映射到E-DCH上传输时包括如下步骤:
(A)RNC按照UE的E-DCH物理层能力类别为UE配置非调度E-DCH资源,并通过RRC连接建立消息发送给UE;
(B)UE完成配置后,通过E-DCH资源发送上行信令,UE根据自己的E-DCH物理层能力类别来确定传输块长度指示值,并在授权的E-DCH资源上通过E-UCCH信道发送包含所述传输参数,其中包括传输块长度指示值,给Node B,并发送E-DCH数据包给Node B;
(D)Node B根据UE的E-DCH物理层能力类别来解析E-UCCH中传输参数:传输块长度指示值,并解调和解码E-DCH数据包。
(二)对于需要将下行信令映射到HSDPA的情况:
(a)RNC向Node B发送Iub数据帧,其中的数据部分包含RRC连接建立信令,该数据帧同时带有UE的HSDPA物理层能力类别;
(b)Node B按照UE的能力类别确定HS-PDSCH物理资源配置(包括码道资源和时隙资源),并确定传输格式(包括传输块长度和调制方式),并将这些传输参数通过HS-SCCH信道发送给UE;在3G通讯系统规定的定时时间后在相应的HS-PDSCH信道上发送数据;
(c)UE检测到指向自己的HS-SCCH信道后,根据自己的HSDPA物理层能力类别解析其中的传输参数,包括传输块长度信息,并在系统规定的定时时间后在相应的HS-PDSCH信道上接收数据。
下面以TD-SCDMA系统为例进行更详细地阐述。
E-DCH仅当UE处于CELL_DCH(小区_专用信道)状态时才可能配置,如图3所示,一个典型的信令交互流程包括如下步骤:
步骤301,UE通过RACH(Random Access Channel,随机接入信道)发起RRC连接请求,带上建立原因、呼叫类型和HSPA支持指示,本应用实例假设UE支持HSPA,这样,按照本发明的思想,UE还需带上HSDPA物理层能力类别和E-DCH物理层能力类别,表1是增加HSDPA物理层能力类别和E-DCH物理层能力类别后的RRC连接请求消息,HSDPA物理层能力类别占用4个比特、E-DCH物理层能力类别占用3个比特(按现有RRC协议,HSDPA物理层能力类别和E-DCH物理层能力类别各占用6比特,实际上不用这么多比特,从节约空口信令的角度出发,建议分别使用4bits和3bits上报HSDPA和E-DCH的能力类别):
表1 RRC连接请求消息的构成
信息元素(IE) | 是否必需 | 备注 |
消息类型 | MP(必需) | |
无线承载IE | | |
…(省略) | | |
UE信息元素 | | |
初始UE识别 | MP | |
建立原因 | MP | |
…(省略) | | |
呼叫类型 | 电路域必需 | |
UE能力指示 | OP(可选) | 不发送:表示不支持HSPA;0:支持HSDPA;1:支持HSDPA和E-DCH |
HSDPA物理层能力类别 | CV_HSDPA(在支持HSDPA的情况下携带此IE) | 整数1-15 |
E-DCH物理层能力类别 | CV_E-DCH(在支持E-DCH的情况下携带此IE) | 整数1-5 |
测量信息元素 | | |
…(省略) | | |
步骤302,RNC的RRM(无线资源管理)算法决定将UE迁入CELL_DCH(小区_专用信道)状态,并决定为UE配置E-DCH非调度资源,使得上行信令能在E-DCH上传输,加快信令连接过程;RNC在为UE分配E-DCH非调度业务相关的物理资源时需要考虑UE的E-DCH物理层能力类别;RNC通过Iub接口(一种Node B和RNC之间的接口)NBAP(Node B ApplicationPart,Node B应用部分)协议要求Node B为该UE建立无线链路,其中带上E-DCH无线承载相关的信息和UE的E-DCH物理层能力类别信息;
目前3G通讯系统定义了5种E-DCH物理层能力类别,各能力类别对应的能力限制如表2所示,最低能力类别为类别1。
表2 E-DCH物理层能力类别
E-DCH类别 | 每TTI支持的最大时隙数 | 一个TTI能发送的最大传输信道比特数 |
类别1 | 2(只支持QPSK调制) | 2754 |
类别2 | 3(只支持QPSK调制) | 4162 |
类别3 | 3(支持QPSK和16QAM调制) | 8348 |
类别4 | 4(支持QPSK和16QAM调制) | 11160 |
类别5 | 5(支持QPSK和16QAM调制) | 11160 |
步骤303,Node B完成配置后返回响应;
步骤304,RNC通过RRC协议向UE发送RRC连接建立消息,其中包含信令无线承载信息,其中上行传输信道使用E-DCH信道;
步骤305,UE完成信道配置和链路同步过程后准备在新的链路上回送响应消息,UE根据E-DCH非调度资源确定最大允许的传输块长度,并考虑响应消息(本例中是RRC连接建立完成消息)的实际大小,然后按照自己的E-DCH物理层能力类别确定传输块长度指示E-TFCI(E-DCH传输块长度的选择过程和现有技术相同);UE在新建的E-DCH链路上发送RRC连接建立完成消息,其中的E-UCCH控制信道携带E-TFCI和HARQ相关的信息;Node B收到后应以UE的E-DCH物理层能力类别解析控制信道上的参数,并根据这些控制参数解码E-DCH数据包,图中虽然指出了在E-DCH上传输的是RRC连接建立完成消息,但对Node B来说只是一个普通的E-DCH数据包,Node B解码成功后向RNC转发;
步骤306,Node B通过Iub口E-DCH帧协议向RNC转发接收的E-DCH数据;这一数据转发到RNC的RRC层后解析得到该UE的RRC连接建立完成消息。
如图4所示,UE通过HSDPA接收信令,本应用实例仅当以下2个条件都满足的情况下才会发生:
1.网络侧在小区系统消息中广播“HS-DSCH公共系统信息”(UE据此判断小区支持CELL_FACH增强特性);
2.UE支持HSDPA接收。
下面的流程中假设以上2个条件都满足。
步骤401,UE发起RRC连接请求,带上连接建立原因、呼叫类型(话音、视频流等)和是否支持HSPA的能力指示,本例中UE带上的能力指示可以为“只支持HSDPA”或“支持HSDPA和E-DCH”,UE还需要带上HSDPA物理层能力类别信息;TD-SCDMA中UE的HSDPA物理层能力类别分为15类,如表3所示:
表3 HSDPA物理层能力类别
HS-DSCH能力级别 | 每时隙最大的HS-PDSCH码道 | 每TTI最大的HS-PDSCH时隙 | 一个TTI最大的HS-DSCH传输信道比特 | 最大软信道比特 |
级别1 | 12 | 5 | 7008 | 28160 |
级别2 | 12 | 5 | 7008 | 56320 |
级别3 | 12 | 5 | 7008 | 84480 |
级别4 | 16 | 5 | 7008 | 28160 |
级别5 | 16 | 5 | 7008 | 56320 |
级别6 | 16 | 5 | 7008 | 84480 |
级别7 | 12 | 5 | 10204 | 40944 |
级别8 | 12 | 5 | 10204 | 81888 |
HS-DSCH能力级别 | 每时隙最大的HS-PDSCH码道 | 每TTI最大的HS-PDSCH时隙 | 一个TTI最大的HS-DSCH传输信道比特 | 最大软信道比特 |
级别9 | 12 | 5 | 10204 | 122832 |
级别10 | 16 | 5 | 10204 | 40944 |
级别11 | 16 | 5 | 10204 | 81888 |
级别12 | 16 | 5 | 10204 | 122832 |
级别13 | 16 | 5 | 14043 | 56320 |
级别14 | 16 | 5 | 14043 | 112640 |
级别15 | 16 | 5 | 14043 | 168960 |
增加HSDPA物理层能力类别后的RRC连接请求消息如表1所示;
步骤402,RNC进行接纳控制决定允许UE接入并决定将UE迁入CELL_FACH状态,如果UE的HSDPA物理层能力类别显示可以支持在CELL_FACH下接收HSDPA(这是因为系统可能会定义某些HSDPA类别的UE不能在CELL_FACH状态下接收HS-DSCH信道),RNC通过Iub口公共MAC(Media Access Control,媒体接入控制)流向Node B发送数据帧,其中包含RRC连接建立消息数据流,其中还带上UE的能力类别。图中虽然指出了这是一条RRC连接建立消息,但对于Node B来说只是普通的HS-DSCH上传输的数据;
步骤403,Node B为UE调度资源,根据UE的能力类别和数据量确定传输参数,包括HS-PDSCH资源大小、传输块长度和调制方式,并将这些参数通过HS-SCCH信道发送给UE;
步骤404,UE接收到指向自己的HS-SCCH信道,解析其中的控制参数,对于传输块长度值应根据自己的能力类别解析,并在3G通讯系统规定的定时时间后接收Node B发送的HS-PDSCH上的数据;
步骤405,UE通过RACH信道向RNC发送响应消息(本例中是RRC连接建立完成消息)。
如图5所示,描述了处于连接状态的UE经过小区重选进入一个新小区后如何通过HSDPA接收信令和数据;和图4所示的应用实例一样,当小区支持CELL_FACH增强特性、且UE支持HSDPA接收的情况下本实施例才有意义:
步骤501,UE经过小区重选发起小区更新请求;在现有的协议中,UE在新小区中发起小区更新时带上了自己是否支持HSPA的能力指示,在本发明中,UE还需要携带HSDPA物理层能力类别信息,这样便于使用新小区的HSDPA资源接收信令和数据;(如果支持E-DCH发送,UE还可以带上E-DCH物理层能力类别,后续过程和图3对应的实施例原理类似,本例中简化不做说明);
增加HSDPA物理层能力类别后的小区更新消息如表4所示:
表4 小区更新请求的构成
信息元素 | 是否必需 | 备注 |
消息类型 | MP(必需) | |
UE信息元素 | | |
...(省略) | | |
UE能力指示 | OP(可选) | 不发送:表示不支持HSPA;0:支持HSDPA;1:支持HSDPA和E-DCH |
HSDPA物理层能力类别 | CV_HSDPA(在支持HSDPA的情况下携带此IE) | 整数1-15 |
测量结果 | | |
...(省略) | | |
步骤502,当RNC发现UE支持HSDPA后,可以根据UE的能力类别直接通过Iub口HS-DSCH帧协议发送小区更新确认的信令数据给Node B;RNC通过帧协议向Node B发送这一信令数据的同时,还携带UE的能力类别信息;图中虽然指出了这是一条小区更新确认消息,但对于Node B来说只是普通的HS-DSCH上传输的数据,Node B将透明转发给UE;
步骤503,Node B为UE调度资源,根据UE的能力类别和数据量确定传输参数,包括HS-PDSCH资源大小、传输块长度和调制方式,并将这些参数通过HS-SCCH信道发送给UE;
步骤504,UE接收到指向自己的HS-SCCH信道,解析其中的控制参数,根据自己的能力类别解析其中的传输块长度字段,并在3G通讯系统规定的定时时间后接收Node B发送的HS-PDSCH上的数据;
步骤505,UE向RNC发送响应消息(本例假设是无线承载建立完成消息)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化,本发明的保护范围以权利要求为准。