一种在高速分组接入信道上传输信令无线承载的方法

摘要

本发明公开了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。本发明通过增强现有的2条RRC消息使得网络侧在第一时间获得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。

说明书

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-DCHHSDPA物理层能力类别CV_HSDPA(在支持HSDPA的情况下携带此IE)整数1-15E-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12(只支持QPSK调制)2754类别23(只支持QPSK调制)4162类别33(支持QPSK和16QAM调制)8348类别44(支持QPSK和16QAM调制)11160类别55(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1125700828160级别2125700856320级别3125700884480级别4165700828160级别5165700856320级别6165700884480级别71251020440944级别81251020481888

 

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912510204122832级别101651020440944级别111651020481888级别1216510204122832级别131651404356320级别1416514043112640级别1516514043168960

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-DCHHSDPA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。