实现多载波高速下行分组接入业务的设备、系统及方法

摘要

本发明公开了一种实现多载波高速下行分组接入业务的设备和系统，通过设置于系统的基站和终端内部的多载波高速下行分组处理装置完成多载波高速下行分组接入业务的传输，由与各载波对应的混合自动重传请求模块独立管理各载波对应的高速下行分组。本发明还公开了一种多载波实现高速下行分组接入业务的方法，为各载波分配独立的发送进程和对应的接收进程完成高速下行分组数据的发送和接收。利用本发明，可以提高支持多载波的无线移动通信系统的下行数据传输速率。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种实现多载波高速下行分组接入业务的设备、系统及方法。

背景技术

为了适应日益增长的数据业务的需求，3GPP Rlease 5(第三代伙伴工程版本5)引入了HSDPA(高速下行分组接入)技术，以提高下行方向的数据传输速率。HSDPA技术同时适用于WCDMA FDD(宽带码分多址频分双工)、UTRA TDD(通用地面无线接入时分双工)和TD-SCDMA(时隙-同步码分多址)三种不同模式。从技术角度来看，HSDPA主要是通过引入HS-DSCH(高速下行共享信道)增强空中接口，并在UTRAN(通用地面无线接入网)中增加相应的功能实体来完成的；从底层来看，主要是引入AMC(自适应调制编码)和HARQ(混合自动重传)技术来增加数据吞吐量；从整体构架来看，主要是增强NodeB(基站)的处理功能，在NodeB的MAC(媒体接入控制)层中引入一个新的MAC-hs(媒体接入控制实体)，专门完成HS-DSCH的相关参数和HARQ协议等相关处理，在高层和接口加入相关操作信令。

图1示出了UTRAN侧的MAC-hs模型，该实体位于NodeB。

包括以下功能模块：流量控制模块、调度与优先权管理模块、混合自动重传请求模块、传输格式与资源合并选择模块。

UTRAN侧MAC-hs对数据的处理过程(数据发送过程)如下：

1.根据MAC-hs流量控制模块分配的容量，高层通过Iub口(NodeB与无线网络控制器RNC之间的接口)将数据发送到位于NodeB的MAC-hs实体。

2.调度与优先权处理模块根据连接建立时高层配置的映射关系将数据存放到相应的优先级队列。

3.调度与优先权处理模块根据采用的分组调度算法确定当前被调度的优先级队列，并确定是传输新数据或者重传错误数据。

4.调度与优先权处理模块将被调度的优先级队列中的若干MAC-hs SDU(业务数据单元)组装成MAC-hs PDU(协议数据单元)，并确定Queue ID(队列标识)和TSN(传送顺序号)。不同优先级队列中的MAC-hs PDU是独立编号的，TSN的初始值为0，对各队列，每传输一个新的MAC-hs PDU，TSN的值加1。

5.调度与优先级处理模块将组装好的MAC-hs PDU递交到HARQ模块，并通知相应的Queue ID和TSN。

6.HARQ模块负责选择合适的HARQ进程传输MAC-hs PDU，并设置其中的Queue ID和TSN的值。

7.由传输格式资源合并选择(TFRC selection)选择合适的编码调制方式，并通知物理层，同时将MAC-hs PDU递交到物理层。物理层通过HS-SCCH(共享控制信道)通知UE(用户设备)所采用的调制方式和传输块大小。

图2示出了UE侧的MAC-hs模型。

包括以下功能模块：HARQ(混合自动重传请求)模块、重排队列分配模块、重排模块、拆解模块。

UE侧MAC-hs对数据的处理过程(数据接收过程)如下：

1.HARQ模块根据控制信道上携带的信息判断当前传输的MAC-hs PDU使用的HARQ进程，以及是新数据还是重传数据。

如果是新数据，则进行解码并判断是否正确接收，若正确接收则产生确认信息ACK，并将数据递交到重排队列分配模块，若未正确接收，则产生否定信息NACK，并存储出错的数据。对于产生的ACK或NACK信息，通过控制信道反馈给UTRAN侧进行处理。

如果是重传数据，则将其与原有出错的数据合并，然后判断是否可以正确解码。若正确解码，则产生确认信息ACK，并将数据递交到重排队列分配模块，若未正确解码，则产生否定信息NACK，并存储合并后的数据。对于产生的ACK或NACK信息，将通过控制信道反馈给UTRAN侧进行处理。

2.重排队列分配模块根据接收到的MAC-hs PDU中的queue ID将MAC-hsPDU分配到相应的重排缓冲区。

3.重排模块对重排缓冲区中的数据进行处理，根据MAC-hs PDU中的TSN判断数据是否顺序接收，如果是顺序接收，则将MAC-hs PDU递交到拆解模块，如果不是顺序接收，则暂时将数据存于缓冲区，当TSN小于该MAC-hsPDU TSN的其他MAC-hs PDU都被顺序接收后，再递交该MAC-hs PDU。

4.拆解模块去除接收到的MAC-hs PDU头信息和可能存在的填充比特，并将包含在MAC-hs PDU中的MAC-d PDU发送到相应的MAC-d实体。

现有无线网络和终端的实现方法主要是针对单载波HSDPA提出的，不便于管理和调度多个载波的资源。因为对任一个UE而言，现有模型每个传输时间间隔(TTI)只允许传输来自一个优先级队列的一个MAC-hs PDU，并且UTRAN侧为每个UE只建立了一个HARQ实体。因此，当一个逻辑小区有多个载波用于支持HSDPA时，基于这种无线网络和终端，采用现有的实现方法，将无法满足多载波HSDPA的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现多载波高速下行分组接入业务的基站和终端，以克服现有技术中基站和终端仅支持单载波HSDPA的缺点，在基站和终端上分别实现对多载波HSDPA资源的管理。

本发明的另一个目的是提供一种实现多载波高速下行分组接入业务的系统，使基于HSDPA技术的无线移动通信系统不仅支持单载波的HSDPA数据的传输，而且支持多载波的HSDPA数据的传输。

本发明的另一个目的是提供一种实现多载波高速下行分组接入业务的方法，通过多载波对HSDPA数据进行传输，进一步提高下行数据传输速率。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种实现多载波高速下行分组接入业务的基站，通过其内部的网络侧多载波高速下行分组处理装置完成多载波高速下行分组接入业务的传输，所述网络侧多载波高速下行分组处理装置包括：流量控制模块、调度与优先权处理模块，还包括：

与小区各载波对应的多个网络侧混合自动重传请求模块和传输格式与资源合并选择模块，其中，

各网络侧混合自动重传请求模块分别耦合于所述调度与优先权管理模块，用于管理对应载波的混合自动重传请求进程；各传输格式与资源合并选择模块分别耦合于对应的混合自动重传请求模块，用于为对应载波的高速下行共享信道HS-DSCH上所传输的数据选择合适传输格式和信道资源。

一种实现多载波高速下行分组接入业务的终端，通过其内部的终端侧多载波高速下行分组处理装置完成多载波高速下行分组业务的传输，所述终端侧多载波高速下行分组处理装置包括：重排队列分配模块、至少一个重排模块、与所述重排模块对应的拆解模块，还包括：

与终端支持的各载波对应的多个终端侧混合自动重传请求模块，分别耦合于所述重排队列分配模块，用于负责处理对应载波上的混合自动重传请求，完成与所述混合自动重传请求协议相关的媒体接入控制功能。

一种实现多载波高速下行分组接入业务的系统，所述系统包括基站和终端，所述基站和终端分别通过其内部的网络侧多载波高速下行分组处理装置和终端侧多载波高速下行分组处理装置完成多载波高速下行分组业务的传输，其中，所述网络侧多载波高速下行分组处理装置包括：流量控制模块、调度与优先权处理模块；所述终端侧多载波高速下行分组处理装置包括：重排队列分配模块、至少一个重排模块、与所述重排模块对应的拆解模块，其中，

所述网络侧媒体接入控制实体还包括：与小区各载波对应的多个网络侧混合自动重传请求模块和传输格式与资源合并选择模块，其中，各网络侧混合自动重传请求模块分别耦合于所述调度与优先权管理模块，用于管理对应载波的混合自动重传请求进程；各传输格式与资源合并选择模块分别耦合于对应的混合自动重传请求模块，用于为对应载波的高速下行共享信道HS-DSCH上所传输的数据选择合适传输格式和信道资源；

所述终端侧媒体接入控制实体还包括：与终端支持的各载波对应的多个终端侧混合自动重传请求模块，分别耦合于所述重排队列分配模块，用于负责处理对应载波上的混合自动重传请求进程，完成与所述混合自动重传请求协议相关的媒体接入控制功能。

一种多载波实现高速下行分组接入业务的方法，用于在支持多载波的无线移动通信系统中实现基站和终端间高速下行分组业务的传输，所述方法包括步骤：

A、基站确定为用户分配的载波及各载波需要传送的高速下行分组数据；

B、为各载波分配独立的发送进程将所述高速下行分组数据发送给终端；

C、终端根据收到的下行共享控制信道上的控制信息接收各载波发送的高速下行分组数据，并确定其对应的发送进程；

D、为接收的高速下行分组数据分配与其发送进程对应的接收进程，对所述高速下行分组数据进行解码；

E、根据各接收进程解码后的高速下行分组数据获取需要的业务数据。

所述步骤A包括：

A1、将基站需要发送的业务数据存放到对应的优先级队列中；

A2、根据预定的分组调度算法确定为用户分配的载波及对应的优先级队列；

A3、根据所述优先级队列生成各载波上需要传送的协议数据单元。

可选地，同一传输时间间隔内，单个载波传输的高速下行分组数据来自同一优先级队列，不同载波传输的高速下行分组数据来自同一或不同的优先级队列。

所述步骤A3包括：

A31、将所述优先级队列中的业务数据组装为协议数据单元，并确定各协议数据单元的队列号和传送顺序号TSN；

A32、根据所述分组调度算法将所述协议数据单元调度到其对应的载波上。

所述步骤B包括：

B1、为各载波分配独立的发送进程，并确定该载波的编码调制方式；

B2、根据确定的编码调制方式将该载波上需要传送的协议数据单元发送到物理层；

B3、所述物理层通过高速物理下行共享信道HS-PDSCH将所述协议数据单元发送给终端。

可选地，各载波采用的编码调制方式相同或不同。

所述步骤E包括：

E1、获取各接收进程解码后的协议数据单元的队列号和传送顺序号TSN；

E2、根据所述队列号和传送顺序号TSN对所述协议数据单元进行重排，获取与所述优先级队列对应的分组数据队列；

E3、去除所述分组数据队列中各协议数据单元中的头信息及填充比特，获取需要的业务数据。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明充分考虑了多载波HSDPA的特点，分别在基站及终端上建立支持多载波HSDPA业务的装置，在该装置中为UE支持的每个载波均建立一个HARQ模块，为发送和接收HARQ分组数据建立独立的进程，管理各个载波的HARQ资源，使得基站和终端可以灵活地实现多个载波支持HSDPA时资源的分配与调度。利用多载波实现HSDPA数据传输，可以进一步提高下行方向的数据传输速率，提高采用HSDPA技术的系统性能。

附图说明

图1是现有UTRAN侧的MAC-hs模型；

图2是现有UE侧的MAC-hs模型；

图3是本发明基站的原理框图；

图4是本发明终端的原理框图；

图5是本发明系统的原理框图；

图6是本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于分别在基站及终端上建立网络侧多载波高速下行分组处理装置及终端侧多载波高速下行分组处理装置，完成多载波高速下行分组接入业务的传输。发送数据时，由网络侧多载波高速下行分组处理装置中与各载波对应的网络侧混合自动重传请求模块独立管理该载波的HARQ进程；接收数据时，由终端侧多载波高速下行分组处理装置中与各载波对应的网络侧混合自动重传请求模块独立管理该载波的HARQ进程。从而实现多载波高速下行分组数据的发送和接收。

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3，图3示出了本发明实现多载波高速下行分组接入业务的基站的原理框图：

该基站除了射频处理单元302外，为了实现多载波的HARQ功能，还增加了网络侧多载波高速下行分组处理装置30，所有HARQ功能由该装置完成。经过RNC(无线网络控制器)中的高层处理单元处理后的数据发送给该装置，由该装置将这些数据分配给多个载波，然后由射频处理单元发送给相应的终端。

当然，在射频处理单元302和网络侧多载波高速下行分组处理装置30之间还包括基带处理单元，在图3中未示出。

网络侧多载波高速下行分组处理装置30包括：

流量控制模块31，与其相连的调度与优先权处理模块32，与小区各载波对应的多个网络侧混合自动重传请求模块S11，S12，...，S1n，传输格式与资源合并选择模块S21，S22，...，S2n，其中，传输格式与资源合并选择模块与网络侧混合自动重传请求模块一一对应相连，各网络侧混合自动重传请求模块用于管理对应载波的HARQ资源；各传输格式与资源合并选择模块用于为对应载波的高速下行共享信道HS-DSCH上所传输的数据选择合适传输格式和信道资源。

下面详细描述各模块实现的功能：

流量控制模块：与基站中负责管理公共和共享信道和专用信道的流量控制模块(图中未示出)共同完成流控功能。将经过高层处理单元处理后的HARQ数据放入对应的优先级队列。通过控制Iub口(基站与无线网络控制器之间的接口)的数据流量，限制层2的信令时延，并减少由于高速下行共享信道(HS-DSCH)拥塞造成的数据丢弃与重传。

调度与优先权处理模块：用于将优先级队列中的业务数据单元组装为协议数据单元，并将其分配给相应的网络侧混合自动重传请求模块。由于可以有多个载波同时为一个终端发送数据，即每个TTI可发送多个协议数据单元给同一终端，进行调度时，可以从同一优先级队列中选择协议数据单元，也可以从不同的优先级队列中选择协议数据单元，具体如何选择由采用的分组调度算法决定。

网络侧混合自动重传请求模块：用于管理对应载波的所有HARQ进程。不同载波的混合自动重传请求模块是独立的。

传输格式与资源合并选择模块：该模块为对应载波的HS-DSCH信道上所传输数据选择合适传输格式和信道资源。

网络侧多载波高速下行分组处理装置对数据的处理过程如下：

1.根据流量控制模块分配的容量，高层通过Iub口将数据发送到位于基站内的网络侧多载波高速下行分组处理装置。

2.调度与优先权处理模块根据连接建立时高层配置的映射关系将数据存放到相应的优先级队列，并根据采用的分组调度算法确定为用户分配的载波及每个载波上传输的数据来自哪个优先级队列，以及是传输新数据或者重传错误数据；然后，将被调度的优先级队列中的若干SDU(业务数据单元)组装成PDU(协议数据单元)，确定其Queue ID(队列号)和TSN(传送顺序号)，并将组装好的PDU递交到各个载波对应的网络侧混合自动重传请求模块，并通知相应的Queue ID和TSN。

不同优先级队列中的PDU独立编号，TSN的初始值为0，对各队列，每传输一个新的PDU，TSN的值加1。若一个优先级队列中的数据在多个载波上传输，则为每个载波均要组装一个PDU。

3.每个载波对应的网络侧混合自动重传请求模块负责选择合适的HARQ进程传输PDU，独立地管理该载波的HARQ进程。

4.传输格式与资源合并选择模块在对应的网络侧混合自动重传请求模块选择的HARQ进程中为该载波选择合适的编码调制方式，并通知物理层。同时将该载波上传输的PDU递交到物理层。物理层通过共享控制信道(HS-SCCH)通知UE所采用的调制方式和传输块大小。

参照图4，图4示出了本发明实现多载波高速下行分组接入业务的终端的原理框图：

该终端除了负责对高层的数据进行解封装的高层处理单元401、射频处理单元402外，为了实现多载波的HARQ功能，还增加了终端侧多载波高速下行分组处理装置40，所有HARQ功能由该装置完成。由射频处理单元接收基站的无线信号，经过解调处理后的数据发送给该装置，由该装置为各载波分配独立的接收进程，对接收的数据进行解码，并根据解码结果产生回应信息；然后对解码后的数据进行重排和拆解，恢复出正确的协议数据单元，交给高层处理单元401，最终获取所需的信号。

当然，在射频处理单元402和终端侧多载波高速下行分组处理装置40之间还包括基带处理单元(图中未示出)，完成基带信号的处理。

终端侧多载波高速下行分组处理装置40包括：

重排队列分配模块41、多个重排模块S51，...，S5m、与重排模块对应的拆解模块S61，...，S6m。重排模块的个数与优先级队列的个数相同。HARQ功能由与终端支持的各载波对应的多个终端侧混合自动重传请求模块S41、S42，...，S4n完成，各混合自动重传请求模块分别耦合于重排队列分配模块，用于负责处理对应载波上的HARQ请求，完成与HARQ协议相关的媒体接入控制功能。

下面详细描述各模块实现的功能：

终端侧混合自动重传请求模块：该模块负责处理一个载波上的所有HARQ进程，完成与HARQ协议相关的MAC功能，包括PDU的合并判决，ACK、NACK的生成。

重排队列分配模块：该模块根据接收到的PDU中的queue ID将PDU分配到相应的重排缓冲区。

重排模块：在终端侧，每个Queue ID都有一个相应的重排模块，负责将重排缓冲区中顺序接收到的PDU发送到对应的拆解模块。

拆解模块：该模块负责去除PDU头信息和可能存在的填充比特，并将包含在PDU中的业务数据单元发送到高层处理单元。

终端侧多载波高速下行分组处理装置对数据的处理过程如下：

1.终端侧混合自动重传请求模块根据控制信道上携带的信息判断当前各载波传输的PDU使用的HARQ进程，以及是新数据还是重传数据。

如果是新数据，则进行解码并判断是否正确接收，若正确接收则产生确认信息ACK，并将数据递交到重排队列分配模块，若未正确接收，则产生否定信息NACK，并将出错的数据存储。对于产生的ACK或NACK信息，将通过控制信道反馈给网络侧进行处理。

如果是重传数据，则将其与原有出错的数据合并，然后判断是否可以正确解码。若正确解码，则产生确认信息ACK，并将数据递交到重排队列分配模块，若未正确解码，则产生否定信息NACK，并将合并后的数据存储。对于产生的ACK或NACK信息，将通过控制信道反馈给网络侧进行处理。

每个载波对应的终端侧混合自动重传请求模块的HARQ接收进程的处理是相互独立的。

2.重排队列分配模块根据接收到的PDU中的queue ID将PDU分配到相应的重排缓冲区。

3.重排模块对重排缓冲区中的数据进行处理，根据PDU中的TSN判断数据是否顺序接收，如果是顺序接收，则将PDU递交到拆解模块，如果不是顺序接收，则暂时将数据存于缓冲区。当TSN小于该PDU TSN的其它PDU都被顺序接收后，再递交该PDU。

4.拆解模块去除接收到的PDU头信息和可能存在的填充比特，并将包含在PDU中的业务数据单元发送到高层处理单元。

本发明实现多载波高速下行分组接入业务的系统结构如图5所示：

其中，基站1和终端2分别通过其内部的网络侧多载波高速下行分组处理装置30和终端侧多载波高速下行分组处理装置40完成多载波高速下行分组业务的传输，其中，

网络侧多载波高速下行分组处理装置包括：流量控制模块、调度与优先权处理模块，与小区各载波对应的多个网络侧混合自动重传请求模块和传输格式与资源合并选择模块，其具体结构可参照图3。

终端侧多载波高速下行分组处理装置包括：重排队列分配模块、至少一个重排模块、与所述重排模块对应的拆解模块，与终端支持的各载波对应的多个终端侧混合自动重传请求模块，其具体结构可参照图4。

HARQ数据主要由网络侧混合自动重传请求模块及终端侧混合自动重传请求模块完成。其详细工作过程可参照前面的描述。

需要说明的是，如果某小区提供HSDPA服务的载波数小于终端支持的载波数，那么针对该终端所需的网络侧混合自动重传请求模块应等于小区用于HSDPA的载波数。也就是说，实际应用中，基站中为终端配置的网络侧混合自动重传请求模块与终端中所需的终端侧混合自动重传请求模块的个数相对应，为小区提供HSDPA服务的载波数与终端支持的载波数中较小的一个。

图6示出了本发明方法的实现流程，包括以下步骤：

步骤601：基站确定为用户分配的载波及各载波需要传送的高速下行分组数据。

首先，将基站需要发送的业务数据存放到对应的优先级队列中；然后根据预定的分组调度算法确定为用户分配的载波及对应的优先级队列，将被调度的优先级队列中的若干业务数据单元组装成协议数据单元，并确定各协议数据单元的队列号和传送顺序号TSN；然后根据分组调度算法将协议数据单元调度到其对应的载波上。

一个载波可以对应一个或多个优先级队列。也就是说，一个优先级队列中的数据可以在一个载波上传输，也可以在多个载波上传输。当一个优先级队列中的数据需要在多个载波上传输时，则要为每个载波均组装一个协议数据单元。

步骤602：为各载波分配独立的发送进程将其承载的高速下行分组数据发送给终端。

首先，为各载波分配独立的发送进程，并确定该载波的编码调制方式，各载波可以采用相同的编码调制方式，也可以采用不同的编码调制方式。

然后，根据确定的编码调制方式将该载波上需要传送的协议数据单元发送到物理层；由物理层通过高速物理下行共享信道HS-PDSCH高将所述协议数据单元发送给终端。

步骤603：终端根据收到的下行共享控制信道上的控制信息接收各载波发送的高速下行分组数据，并确定其对应的发送进程。

步骤604：为接收的高速下行分组数据分配与其发送进程对应的接收进程，对所述高速下行分组数据进行解码。

步骤605：根据各接收进程解码后的高速下行分组数据获取需要的业务数据。

首先获取各接收进程解码后的协议数据单元的队列号和传送顺序号TSN；然后根据得到的队列号和传送顺序号TSN对协议数据单元进行重排，获取与优先级队列对应的分组数据队列；去除分组数据队列中各协议数据单元中的头信息及填充比特，即可获取需要的业务数据。

可见，利用本发明方法，只需为各载波分配独立的发送及接收进程分别处理各载波的HARQ进程，即可实现基站和终端对多载波HARQ的支持。其实现简单，扩展性较好。

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。