CN101351033B - 一种多载波增强上行接入***的数据复用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多载波增强上行接入***的数据复用方法，一个传输时间间隔TTI中，同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，用户终端UE的媒体接入控制MAC层针对各载波独立选择该逻辑信道的无线链路控制协议数据单元RLC PDU的长度。本发明所述方法，与现有技术相比，提高了多载波架构下MAC-e PDU数据复用的灵活度，从而提高了传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种多载波增强上行接入***的数据复用方法。
背景技术
增强上行接入***一般被称为HSUPA(High Speed Uplink PacketAccess，高速上行分组接入)，旨在通过先进的技术提高上行链路的效率，以有效的支持web浏览、视频、多媒体信息和其他基于IP的业务。
目前3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)已经完成了TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess，时分同步码分多址接入)增强上行接入***的标准化工作，适用于单载波TD-SCDMA***。增强上行接入***中新增了一种传输信道E-DCH(Enhanced Uplink Dedicated Channel，增强上行链路专用传输信道)，E-DCH的TTI(Transmission Time Interval，传输时间间隔)为5ms。映射到E-DCH传输信道上的分组称为MAC-e PDU(增强媒体接入控制协议数据单元)。
E-DCH数据传输涉及的功能实体如图1所示。其中1-1是发送端UE(User Equipment，用户终端)的协议结构图，RLC(Radio Link Control，无线链路控制)接收到上层的数据后产生RLC PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)并通过逻辑信道送入MAC(Media Access Control，媒体接入控制)层，其中的MAC-d(专用媒体接入控制)层将数据传给MAC-es/e层(增强媒体接入控制子层和增强媒体接入控制层)，MAC-es/e层进行数据复用，将数据打包成MAC-e PDU，并通过传输信道送入物理层，物理层将数据编码调制后传输。接收端包括Node B(基站)和RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)，Node B(如图1中1-2)的MAC层接收到物理层送来的数据后，由MAC-e(增强媒体接入控制层)通过帧协议层将数据发送到RNC；RNC(如图1中1-3)侧的MAC-es(增强媒体接入控制子层)层通过E-DCH帧协议接收数据后，对逻辑信道上的数据进行重排序，并通过逻辑信道送入RLC层。在数据传输开始前，由RNC为UE建立E-DCH类型的RB(Radio Bearer，无线承载)配置信息。详细的工作流程参考3GPPTS25.321规范。
在发送端UE中，由MAC-es/e层负责逻辑信道数据复用的决策，如图2所示，参考3GPP TS25.321规范：
步骤201，RLC层接收到上层数据后，通知MAC层当前待发送的数据量；
步骤202，MAC-es/e层确定当前有数据待发送的所有逻辑信道，并确定逻辑信道集合A，其中包含有数据待发送的最高优先级逻辑信道，和可以和该逻辑信道复用的其它逻辑信道；
步骤203，MAC-es/e层根据Node B的授权资源计算出最大可以传输的MAC-e PDU的长度k，然后确定一个传输块长度子集，该子集中最多包含***定义的64个传输块长度，子集中最大的传输块长度小于等于k；
步骤204，MAC-es/e层按逻辑信道优先级顺序依次确定各逻辑信道的MAC-d PDU个数和长度(也就是RLC PDU的个数和长度)，在这个过程中始终要检查并确保MAC-e PDU长度小于等于步骤203中的k，并且最终得到的MAC-e PDU的长度是步骤203中传输块长度子集中的一个值。数据填充不足的部分作为填充比特。
在步骤204中，UE中的MAC-es/e层需要优化数据的复用，考虑的因素包括但不限以下：是否需要留出空间传输调度信息(MAC层信令)、使填充比特最小等。通过优化算法，MAC-es/e层确定各逻辑信道需要产生的MAC-d PDU的长度和个数(即RLC PDU的长度和RLC PDU的个数)。因而下面的图3的301中，RLC层是根据MAC层的指示来产生PDU的。
UE侧E-DCH数据传输流如图3所示，其中，3-1框内是增强上行接入***UE侧RLC层到物理层的分层结构图(同图1的1-1)；3-2框是对应3-1中各层的数据流图。UE侧E-DCH数据传输流按如下传输：
301，在一个TTI中，RLC层产生一个或多个RLC PDU，通过逻辑信道发送到MAC-d层，一个RLC PDU直接映射为一个MAC-d PDU；
302，一个TTI中，来自同一个逻辑信道的多个MAC-d PDU复用成一个MAC-es SDU(业务数据单元)，增加头部信息：传输序列号(TSN，3比特)，组成MAC-es PDU；
303，MAC-es/e层将可以复用到同一个MAC-e PDU中的MAC-es PDU连接起来，并增加头部信息(若干个DDI-N对)，组成MAC-e PDU。
其中，DDI(数据描述指示)用于指出MAC-d PDU所属的逻辑信道、MAC-d流、MAC-d PDU长度信息；N是具有相同DDI值的MAC-d PDU个数。一个MAC-es PDU对应一对DDI-N。
一条使用UM(Unacknowledged Mode，不确认模式)RLC的逻辑信道最多可以支持32种RLC PDU长度，这个长度集合由RNC(Radio NetworkController，无线网络控制器)为UE配置，但在一个TTI中，一条逻辑信道只能选择其中一种RLC PDU长度。而一条使用AM(Acknowledged Mode，确认模式)RLC的逻辑信道最多只支持1种RLC PDU长度，该长度值由RNC配置。
为了进一步提高***的吞吐量，现有的单载波增强上行接入***将引入多载波特性，理论上N个载波***将有N倍于单载波***的吞吐量。在引入多载波特性时，将会有多种架构的考虑，其中一种架构是多载波捆绑机制，即在一个TTI中Node B可以为单个UE授权多个载波资源，UE可以在一个TTI中同时在多个载波上发送E-DCH数据，各载波发送的数据块是独立的。这种架构在HSDPA(高速下行分组接入)引入多载波特性时被采纳，其好处在于可以提高单个UE的峰值速率。
在引入多载波捆绑架构后，UE中的MAC-es/e层根据Node B在各载波上的授权资源分别选择各载波上传输的MAC-e PDU的长度。如果一条逻辑信道的待发送数据无法在单个载波资源上复用完，即，需要在一个以上的可用载波上发送时，MAC-es/e层在选择该逻辑信道的RLC PDU长度时需要兼顾多个载波上数据复用的优化，但实际中很难做到。如图4和图5所示是同时授权2个载波的例子，UE有2条逻辑信道上的数据待发送：逻辑信道1和逻辑信道2，逻辑信道1的优先级高于逻辑信道2，并且逻辑信道1和逻辑信道2的RLC PDU数据可以复用在一个MAC-e PDU中传输。如图4所示，现有技术下一个UE侧数据复用示例，401是UE侧的MAC-es/e层根据Node B在载波1上的授权选择得到的最大可用的MAC-e PDU传输块长度；403是MAC-es/e层根据Node B在载波2上的授权得到的最大可用的MAC-ePDU传输块长度。逻辑信道上1的数据优先传输，共有2个PDU(405所指的2个PDU)，为使401中的填充比特最小，MAC-es/e层为逻辑信道2选择了一种传输块长度(图中406)，MAC-es/e层根据可用的传输块长度子集，将最终得到的载波1上的传输块长度量化到402所示长度，408是填充比特。逻辑信道2上的剩余待发数据继续复用到载波2上，根据载波2的传输块长度403和逻辑信道2的传输块长度406，MAC-es/e层确定在载波2上只能传输一个RLC PDU(图中407，其长度和406相同)，并根据***传输块长度表格将最终的传输块长度量化到404所示的长度，404减去407后的剩余比特只能传送填充比特(图中409)。图5是另一种情况，载波2的授权比较小，载波1中选择的逻辑信道2的长度512无法在载波2中传输。
以上2例说明的是在多载波捆绑机制中，UE在一个TTI中同时在多个载波上发送数据时，如果一条逻辑信道的数据需要映射到一个以上的载波上发送时，在现有机制下很难做到每个载波上数据复用的优化，虽然实际中可以考虑在填充比特中传输调度信息，但MAC-es/e层无法灵活确定每个载波上的数据复用和填充比特是协议应该改进的问题。
基于如下原因，多载波架构下MAC-e PDU的数据复用过程将比单载波时复杂：
1)一个TTI中，一条逻辑信道只能有一种RLC PDU长度；
2)一个TTI中，UE在各载波上的授权资源大小可以各不相同；
3)一个TTI中，各载波上的MAC-e PDU中复用的逻辑信道也可以各不相同。
以上第2)点体现了Node B调度的灵活性、第3)点取决于UE的业务类型。这两种情况在UE侧都是不可控制的。从业务需求上来说，主流分组业务VoIP(Voice Over IP，IP电话)中数据包长度范围变化比较大，如果第1)点限制一个TTI中一条逻辑信道只能有一种RLC PDU长度，将带来RLC层的分段或填充，同时也为MAC-es/e层的数据复用优化带来困难，降低了传输效率。
发明内容
本发明提供一种多载波增强上行接入***的数据复用方法，以解决限制一个TTI中一条逻辑信道上的数据只能有一种RLC PDU长度，为MAC-es/e的数据复用优化带来困难的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多载波增强上行接入***的数据复用方法，一个传输时间间隔TTI中，同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，用户终端UE的媒体接入控制MAC层针对各载波独立选择该逻辑信道的无线链路控制协议数据单元RLC PDU的长度。
本发明所述方法，其中，所述逻辑信道使用不确认模式的无线链路控制协议。
本发明所述方法，其中，所述逻辑信道映射到增强上行专用传输信道上。
本发明所述方法，其中，所述RLC PDU长度由UE的MAC层选择并向UE的无线链路控制RLC层指示。
本发明所述方法，其中，所述UE的媒体接入控制MAC层还需要确定所述逻辑信道上的数据映射到各载波上的RLC PDU个数。
本发明所述方法，其中，所述UE的MAC层中的增强媒体接入控制子层和增强媒体接入控制层MAC-es/e针对各载波独立选择无线链路控制协议数据单元RLC PDU的长度。
本发明所述方法，其中，所述同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，UE的MAC层针对各载波独立选择RLC PDU长度的过程中，MAC-es/e串行处理各载波上的数据复用。
进一步地，所述UE的MAC层将选择出来的逻辑信道RLC PDU长度通过一条或多条原语消息通知UE的RLC层，所述原语还包括RLC PDU个数信息。
本发明所述方法，其中，所述UE的MAC层针对各载波独立选择的RLCPDU长度值是无线网络控制器RNC为UE配置的RLC PDU长度列表信息中的值。
本发明所述方法，与现有技术相比，提高了多载波架构下MAC-e PDU数据复用的灵活度，从而提高了传输效率。
附图说明
图1是现有技术增强上行接入***涉及的各网络实体中的功能实体示意图；
图2是现有技术单个载波授权下UE侧MAC-es/e层数据复用流程图；
图3是现有技术增强上行接入***中UE侧各层数据流示意图；
图4是现有技术一种UE侧数据复用示意图；
图5是现有技术另一种UE侧数据复用示意图；
图6是现有技术控制面中MAC层和RRC层的原语示意图；
图7是本发明应用实例中MAC层向RLC层指示逻辑信道传输格式第一种实现方式原语示意图；
图8是本发明应用实例中MAC层向RLC层指示逻辑信道传输格式第二种实现方式原语示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明所述技术方案进行详细描述。
本发明实施例一种多载波增强上行接入***的数据复用方法，包括：
一个TTI中，一条逻辑信道上的数据在一个载波上只能选择一种RLCPDU长度进行传输，同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，UE的MAC层针对各载波独立选择该逻辑信道的RLC PDU长度。
其中，所述逻辑信道上的数据映射到E-DCH传输信道上。
其中，所述逻辑信道使用UM的无线链路控制协议。
其中，所述载波是Node B授权给UE用于承载E-DCH传输信道的物理资源。
其中，所述RLC PDU长度由UE的MAC层选择并向UE的RLC层指示。
其中，在增强上行接入***中，MAC-d PDU的长度和RLC PDU的长度相同，因而包含如下含义：一个TTI中，一条逻辑信道上的数据在一个载波上只能选择一种MAC-d PDU长度进行传输，同一条逻辑信道上的数据在不同的载波上可以选择不同的MAC-d PDU长度进行传输。
其中，同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，各载波独立选择RLC PDU长度的过程满足以下几个方面：
(a)MAC-es/e串行处理各载波上的数据复用；
(b)当一条逻辑信道上的数据在一个载波上无法全部传送完成时，该逻辑信道需要映射到另一个或多个载波上传输，在一个载波上为该逻辑信道确定RLC PDU长度后，并不影响在另一个载波上为该逻辑信道选择RLCPDU长度；
(c)UE的MAC层将选择出来的逻辑信道RLC PDU长度通过原语通知UE的无线链路控制RLC层，一个TTI中，一条逻辑信道可能有多种RLCPDU长度及个数的组合，组数取决于该逻辑信道上的数据由多少个授权载波资源传输；
(d)各载波上的数据复用过程如上述图2所示流程。
下面以应用实例TD-SCDMA***为例对本发明进行说明。
RNC中的RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)层在为UE建立E-DCH类型的RB时，对于使用AM RLC的无线承载，可以映射到1至2条逻辑信道上，一条走RLC层信令、另一条走数据；对于使用UM RLC的无线承载，一个无线承载仅使用1条逻辑信道。RNC为每一条逻辑信道配置可用的RLC PDU长度集合及逻辑信道优先级。下表1就是RNC通过RRC协议为UE配置无线承载的信息单元。
| 信息元素 | 需要 | 多级 | 类型 | 含义 |
| 无线承载标识 | 必需 | |||
| …(省略) | 可选 | |||
| RLC信息类型 | 必需 | |||
| >RLC信息 | 确定上、下行RLC类型 | |||
| >同RB | 某个RB的标识 | |||
| RB映射信息 | 必需 | 参见表2 |
表1 无线承载信息单元构成表
其中“RLC信息类型”有两个选项，“RLC信息”为该RB定义RLC类型，对于使用E-DCH的无线承载，可以是UM模式或AM模式；“同RB”可以直接参考其它RB的RLC类型。
RB映射信息可以参见表2，定义了该RB的逻辑信道、传输信道、RLCPDU长度等信息。
| 信息元素 | 需要 | 多级 | 类型 | 含义 |
| RB复用选项 | 必需 | 1到RB最大数 | ||
| …(省略) | ||||
| >上行逻辑信道数 | 1到2 | 每个RB在上行链路的逻辑信道数，对于UM RLC只有一条逻辑信道；对于AM RLC可以有2条逻辑信道 | ||
| >>上行传输信道类型 | ||||
| >>>(省略) | 其他传输信道类型 | |||
| >>>E-DCH | E-DCH类型 | |||
| >>>>逻辑信道标识 | 必需 | 整数(1..15) | ||
| >>>>E-DCH MAC-d流标识 | 必需 | 整数(1..8) | ||
| >>>>DDI | 必需 | 整数(0..62) | ||
| >>>>RLC PDU长度列表 | 必需 | 1到32 | ||
| >>>>>RLC PDU长度 | 必需 | 整数(16..5000) | ||
| …(省略) | ||||
| >>逻辑信道优先级 | 必需 | 整数(1..8) |
表2 RB映射信息构成表
其中对于UM模式的RLC PDU无线承载，RLC PDU长度列表中最多可包含32个RLC PDU长度，这些长度都和一个DDI值对应，列表中的第一个RLC PDU长度值对应表1中的DDI值，其余RLC PDU长度的DDI在该DDI值的基础上顺序加1。对于使用AM模式的RLC PDU，RLC长度列表中只能包含一个RLC PDU长度，该长度值和DDI对应。因而，从现有协议角度看，本发明适用于映射到E-DCH传输信道上、并使用UM RLC模式的无线承载。
以上配置可以使用RRC-MAC层间原语描述，见图6，RRC通过CMAC-CONFIG原语接口向UE的MAC层配置无线承载参数，其中包括传输信道信息、逻辑信道信息、逻辑信道优先级信息，对于映射到E-DCH的逻辑信道，还配置DDI列表，其中包含RLC PDU长度列表信息。
一个TTI中，如果Node B授权了1个载波上的E-DCH资源，UE中的MAC-es/e层根据现有协议进行逻辑信道数据的复用，如上述图2所示流程；如果Node B授权了多个载波上的E-DCH资源，MAC-es/e层的处理过程如下：
由于逻辑信道数据需要有序传输，为了避免一个TTI中多个载波同时对同一条逻辑信道数据进行数据复用造成乱序或同抢，实际中各载波上的数据复用应该是串行进行的。一个载波上的数据复用过程和现有协议相同，如上述图2所示流程。
当一条逻辑信道上的数据在一个载波上无法全部传送完成时，该逻辑信道上的数据需要映射到另一个或多个载波上传输，按照本发明的思想，在一个载波上为一条使用UM RLC的逻辑信道确定RLC PDU长度后，并不影响在另一个载波上为该逻辑信道选择RLC PDU长度，即另一个载波上该逻辑信道的RLC PDU长度可以与第一个载波相同、也可以不同。
UE的MAC将选择出来的逻辑信道RLC PDU长度通过原语通知UE的RLC层。图7和图8是体现本发明的MAC和RLC层间的原语。一种实现方式是图7，其中701中，MAC通知RLC下一个TTI中逻辑信道上需要下发的RLC PDU长度-个数组合，组数取决于该TTI中该逻辑信道上的数据由多少个授权载波资源传输。702中，RLC对MAC的请求进行确认，同时将缓冲区情况更新给MAC。
图8是另一种实现方法，UE的MAC通过多条消息通知UE的RLC下一个TTI中逻辑信道上需要下发的RLC PDU的长度和个数，消息数取决于逻辑信道上的数据由多少个授权载波资源传输。
本发明所述方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。对本发明技术所属领域的普通技术人员来说，可根据本发明作出各种相应的改变和变形，而所有这些相应的改变和变形都属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种多载波增强上行接入***的数据复用方法，其特征在于，一个传输时间间隔TTI中，同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，用户终端UE的媒体接入控制MAC层针对各载波独立选择该逻辑信道的无线链路控制协议数据单元RLC PDU的长度。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述逻辑信道使用不确认模式的无线链路控制协议。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述逻辑信道映射到增强上行专用传输信道上。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述RLC PDU长度由UE的MAC层选择并向UE的无线链路控制RLC层指示。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述UE的媒体接入控制MAC层还需要确定所述逻辑信道上的数据映射到各载波上的RLC PDU个数。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述UE的MAC层中的增强媒体接入控制子层和增强媒体接入控制层MAC-es/e针对各载波独立选择无线链路控制协议数据单元RLC PDU的长度。
7.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述同一条逻辑信道上的数据映射到不同的载波上传输时，UE的MAC层针对各载波独立选择RLCPDU长度的过程中，MAC-es/e串行处理各载波上的数据复用。
8.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述UE的MAC层将选择出来的逻辑信道RLC PDU长度通过一条或多条原语消息通知UE的RLC层，所述原语还包括RLC PDU个数信息。
9.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述UE的MAC层针对各载波独立选择的RLC PDU长度值是无线网络控制器RNC为UE配置的RLCPDU长度列表信息中的值。
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