UTRAN HSDPA无线网络中的增强MAC－d复用

摘要

支持将来自多个逻辑信道的数据复用到单个MAC－d流中的UTRAN MAC－d复用，同时减少开销并实现MAC－d PDU长度的八位对齐。在一个实施方式中，去除了复用MAC－d PDU的C/T字段，并至少在NodeB中(并且优选的是，也在UE中)将复用到该MAC－d流中的这些逻辑信道映射到MAC－hs PQ。在另一实施方式中，保留了C/T字段，并将八位对齐的长度指示符从RNC发送到UE。在一个实施方式中，通过对MAC－dPDU进行填充来对长度指示符进行八位对齐。在另一实施方式中，位于从RNC到UE的路径上的发射机和接收机被设置了偏移，以添加到长度指示符中而实现八位对齐。填充或偏移量为(8－n)位，其中n＝C/T字段中的位数。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线通信，具体地说，涉及对UTRAN HSDPA中 的MAC-d复用(multiplexing)的有效支持。

背景技术

本发明涉及UMTS陆地无线接入网(UTRAN)中的下行数据传输。 在图1中示出了UTRAN无线通信网络10。该UTRAN网络包括核心网 (CN)12、多个无线网络控制器(RNC)14以及多个NodeB 20(在本 领域中也被称为基站)，各个基站通过空中接口向位于小区或扇区26中 的一个或更多个用户设备(UE)24(也被称为移动站)提供通信服务。

可以将CN 12按照可通信的方式连接到其它网络，诸如公共电话交 换网(PSTN)、互联网、GSM网等。除了其它功能模块外，各个RNC 14 还包括无线链路协议(RLC)16和专用介质访问控制(MAC-d)18。RLC 16在多个逻辑信道17上将数据传输到MAC-d 18。随着高速下行分组接 入(HSDPA)的出现，NodeB 20在专用信道上与各个UE 24进行通信， 另外在高速下行共享信道(HS-DSCH)上在整个小区26中广播数据分组。

HSDPA利用取决于信道的调度(scheduling)，由此对发往各UE 24 的数据进行调度，以在通往该UE 24的瞬时信道质量较高时在共享信道 上进行传输。类似地，使用快速控制和高阶调制来实现链路自适应，其 中调制方案和各个传输块的数据速率响应于到目标UE 24的信道状态(以 及该UE 24的能力)而变化。另外，HSDPA采用混合ARQ(HARQ)确 认方案，其中保留未被成功解码的传输块的软值(soft value)并将其与 各次重传的软解码结果组合。这使得能够实现增量冗余，减少了进一步 重传的需要。因为这种调度、速率自适应以及HARQ功能都必须靠近网 络侧的无线接口，所以向NodeB 20添加了高速介质访问控制(MAC-hs) 功能22。另外，在能够接收HSDPA业务的UE 24中另外提供MAC-ehs 功能(未示出)。

第三代合作伙伴计划(3GPP)标准定义了MAC-d复用，由此可以 将来自多个逻辑信道的数据复用到一个MAC-d流中，并将其封装成 MAC-d协议数据单元(PDU)。该功能是为Release-99信道开发的，此时 完全在RNC 14中执行传送信道上的基于优先级的调度。为了区分逻辑信 道，将4比特C/T字段添加到复用后的MAC-d PDU报头中(未经复用 的PDU无需包括该C/T字段)。将在RNC 14中经过MAC-d复用的逻辑 信道当作通过传输网络(即，通过Iub而在RNC 14与NodeB 20之间传 输)的一个MAC-d流，并且通常将其当作空中接口上的一个优先级流(或 队列)。这使得能经由单个MAC-d流来传输来自多个无线承载(Radio Bearer，RB)的数据，减小了NodeB中的优先级队列(Priority Queue， PQ)的数量。另外，使用较少的MAC-d流可以减小传输网络链路的数 量，这可以减轻MAC-d流的容量有限的UE 24中的地址空间限制。

图2中示出了复用MAC-d功能。C/T复用器28将来自多个逻辑信 道的数据复用到一个MAC-d流中。如果去除了C/T复用器28，则C/T 复用优先级控制器30仅针对下行链路执行优先级设定。图3示出了将 MAC-d流映射到NodeB 20的MAC-hs 22中的PQ 32中。图4中示出了 对UE 24中的MAC-hs功能中PDU的重新排序(reordering)。针对每个 PQ 32执行重新排序；因此，UE 24必须设置数量与PQ 32相同的重新排 序队列34。

上述系统在多个方面有缺陷。首先，MAC-d PDU理想地是八位对齐 (octet-align)。MAC-d接收RLC PDU，RLC PDU在确认模式 (acknowledged mode，AM)及非确认模式(unacknowledged mode，UM) 中都是八位对齐。然而，通过将4比特C/T字段添加到报头中，MAC-d PDU不再是八位对齐。因为许多报头包括指示了MAC-d PDU的大小的 长度指示符(LI)，所以这对于新的报头的设计(诸如对于在下位网络协 议层中封装数据)是一个问题。非八位对齐意味着长度指示符LI需要更 多的位。非八位对齐协议结构还要求更多的处理工作。

其次，具有C/T字段的复用会产生不必要的开销，这减小了空中接 口的有效带宽。复用后的MAC-d PDU报头包括指示与数据相关的逻辑信 道的4位C/T字段。MAC-hs随后添加附加的3位字段，该3位字段指示 可以从中取得MAC-d PDU、以经由空中接口进行传输的PQ。因此，总 共使用了七位来指示MAC-d PDU的逻辑信道源头，而实际上仅需要四位 或五位。

从复用后的MAC-d PDU的报头中去除C/T字段可以缓解这两个缺 陷。用于随后识别该数据的逻辑信道源头的直截了当的解决方案是在逻 辑信道与PQ 32之间设置一对一映射，并针对每个逻辑信道来执行UE 24 中的重新排序。然而，这将会导致分离后的MAC-d流和PQ 32的增多 (proliferation)，因此增加NodeB 20及UE 24中的处理需求。去除MAC-d 流及PQ 32的构思还会从根本上改变MAC的复用结构。因此，在本领域 中存在以下这种需求：在保留实现较低数量的MAC-d流及PQ 32的能力 的同时，维持MAC中限定的复用结构，但是消除或缓解C/T字段的不利 影响。

发明内容

按照这里公开和要求保护的一个或更多个实施方式，通过对来自多 个逻辑信道的数据进行复用，这节省了MAC-d流和PQ的数量，同时减 少了成帧(framing)开销和非八位对齐处理。在一个实施方式中，去除 了复用MAC-d PDU的C/T字段，并至少在NodeB(优选的是，也在UE 中的MAC-ehs)中将被复用到MAC-d流中的逻辑信道映射到MAC-hs PQ。在其它实施方式中，保留了C/T字段，并将八位对齐的长度指示符 从RNC发送到UE。在一个实施方式中，通过填充(padding)MAC-d PDU， 来对该长度指示符进行八位对齐。在另一实施方式中，对从RNC到UE 的路径上的发射机和接收机设置了偏移，以添加到长度指示符中而实现 八位对齐。填充或偏移为(8-n)位，其中n＝C/T字段中的位数。

一个实施方式涉及在没有C/T字段的情况下在UTRAN无线通信网 络中传输数据的方法。在MAC-d处，从位于两个或更多个单独的逻辑信 道上的两个或更多个无线承载接收数据。将来自两个或更多个逻辑信道 的数据复用到单个MAC-d流中。将复用后的MAC-d流封装成报头中没 有用于识别逻辑信道的C/T字段的MAC-d PDU。将两个或更多个逻辑信 道映射到MAC-hs中的PQ。将逻辑信道标识符从RNC发送到UE。

其它实施方式涉及在具有C/T字段的情况下在UTRAN无线通信网 络中传输数据的方法。在MAC-d处，从位于两个或更多个单独的逻辑信 道上的两个或更多个无线承载接收数据。将来自两个或更多个逻辑信道 的数据复用到单个MAC-d流中。将复用后的MAC-d流封装成MAC-d PDU。在MAC-d PDU报头中包括用于识别逻辑信道的C/T字段。向 MAC-hs和Iub成帧协议添加长度指示符，以标识MAC-d PDU的八位对 齐的长度。在一个实施方式中，使用(8-n)位来填充复用后的MAC-d PDU， 以使长度指示符八位对齐，其中n＝C/T字段中的位数。在另一个实施方 式中，对发射机和接收机设置(8-n)位的偏移，使得通过该偏移调整后 的长度指示符LI八位对齐，其中n＝C/T字段中的位数。

另一实施方式涉及无线通信网络。该网络包括RNC，该RNC包括 MAC-d，该MAC-d被设置成执行以下处理：从位于两个或更多个单独的 逻辑信道上的两个或更多个无线承载接收数据，将来自两个或更多个逻 辑信道的数据复用到单个MAC-d流中，将复用后的MAC-d流封装成在 报头中没有用于识别逻辑信道的C/T字段的MAC-d PDU。该网络还包括 NodeB，该NodeB包括MAC-hs，该MAC-hs被设置成将MAC-d流导向 一个或更多个PQ，其中，将两个或更多个逻辑信道映射到至少一个PQ。 该RNC使用复用后的MAC-d流将逻辑信道标识符发送到UE。

其它实施方式涉及无线通信网络。该网络包括RNC，该RNC包括 MAC-d，该MAC-d被设置成执行以下处理：从位于两个或更多个单独的 逻辑信道上的两个或更多个无线承载接收数据，将来自两个或更多个逻 辑信道的数据复用到单个MAC-d流中，将复用后的MAC-d流封装成在 报头中包括有用于识别逻辑信道的C/T字段的MAC-d PDU，并将所述 MAC-d PDU和八位对齐的长度指示符发送到NodeB。该网络还包括 NodeB，该NodeB被设置成接收所述MAC-d PDU和所述八位对齐的长 度指示符，并被设置成将所述MAC-d PDU封装成在优先级队列标识符 (PQID)字段中包括有所述八位对齐的长度指示符的MAC-hs PDU。在 一个实施方式中，MAC-d还被设置成使用(8-n)位来填充复用后的MAC-d PDU，以使MAC-d PDU长度八位对齐，其中n＝C/T字段中的位数。在 另一实施方式中，对RNC和NodeB设置(8-n)位的偏移，使得通过该 偏移调整后的长度指示符八位对齐，其中n＝C/T字段中的位数。

结合附图和权利要求，通过以下对本发明的详细说明，本发明的其 它目的、优点和新颖特征将变得明显。

附图说明

为了更好的理解本发明，对本发明的以下附图和优选实施方式进行 说明。

图1是UTRAN无线通信网络的功能框图。

图2是RNC中的MAC-d功能模块的功能框图。

图3是NodeB中的MAC-hs功能模块的功能框图。

图4是UE中的MAC-ehs功能模块的功能框图。

图5是在没有C/T字段的情况下传输数据的方法的流程图。

图6是在具有C/T字段的情况下传输数据的方法的流程图。

具体实施方式

参照非限制性示例，这里对本发明的实施方式进行说明。考虑设置 有五(5)个逻辑信道的UE。四个信道用于传送来自信令无线电信标 (signaling radio beacon，SRB)的数据，将这些信道记为0、1、2、和3。 逻辑信道ID(LCH-ID)4用于传送“最尽力(best effort)”数据。根据 现有技术，对SRB进行MAC-d复用，这表示对于第一MAC-d流，MAC-d PDU是非八位对齐的。用于传送LCH-ID 4的第二MAC-d流中的PDU 不具有C/T字段，因此这些PDU是八位对齐的。因此，现有技术会得到 两个MAC-d流，这两个MAC-d流通常被映射到两个单独的优先级队列 上，例如，PQ 0和PQ 1。Iub成帧协议和MAC-hs中的长度指示符不能 量化为字节。

根据本发明的一个实施方式，将多个LCH-ID(这里，0、1、2和3) 映射到一个MAC-d流上。在MAC-d PDU报头中没有C/T字段的情况下 实现MAC-d复用。在负责将MAC-d PDU从RNC传送到NodeB的帧协 议(例如，Iub)中，LCH-ID是可用的。将多个逻辑信道(0-3)映射 到同一优先级队列32(例如PQ 0)上，并且由LCH-ID(这里，0、1、2 或3)来取代MAC-d PDU报头的优先级队列字段。因此，如果LCH-ID 是上述设置值中的一个，则识别出第一PQ 32。

由网络协议栈中上位的应用(诸如无线资源控制(RRC)、NodeB应 用部分(NBAP)或无线网络子系统应用部分(RNSAP))，来对多个逻 辑信道到PQ 32的映射进行设置。这些上层应用对到NodeB 20和UE 24 的映射进行设置。在这个示例中，LCH-ID 4被设置为通过单独的MAC-d 流承载，并可通过上层应用将数据设置为单独的PQ 32。

如上所述，本发明这个实施方式的一个步骤是对从LCH-ID到PQ 32 的映射进行设置。为了保持当前的PQ抽象层(PQ abstraction layer)，需 要至少在NodeB 20中、优选的是也在UE 24中完成这个步骤。经由Iub (例如，在HS-DSCH数据帧报头中)传输LCH-ID，因此针对每个MAC-d PDU都可以获知LCH-ID。当在NodeB 20中对HS-DSCH数据帧解码时， 或者根据LCH-ID与PQ 32之间的映射而将MAC-d PDU导向正确的PQ 32(即，针对每个PQ 32进行重新排序)，或者另选的是，针对每个LCH 存在一个PQ 32。当在NodeB 20中从PQ 32获取MAC-d PDU并将其封 装成MAC-hs PDU时，将LCH-ID添加到MAC-hs报头，替代PQID字 段。

在UE 24中，如果没有设置从PQ 32到LCH-ID的映射，则针对每 个LCH-ID进行MAC-hs PDU的重新排序。然而，为了减小重新排序队 列的数量(以及由此产生的成本)，具有PQ 32与LCH-ID之间的映射将 是有利的，这将使得能够针对每个PQ 32进行重新排序而不是针对每个 LCH进行重新排序。由于需要对每个重新排序实体分配传输序号(TSN)， 重新排序方法会影响MAC-hs报头。

在图5中以流程图的形式示出了根据本发明这个实施方式的在 UTRAN无线通信网络中传输数据的方法100。尽管将这些方法步骤示出 为连续的步骤，本领域技术人员将认识到不一定以所示出的次序来执行 全部方法步骤；具体地说，有利的是，针对传输到特定的UE 24的给定 的数据序列，仅执行一次这种设置或映射步骤。并且，本领域技术人员 将认识到该方法是依次向前进行的。不过，为了所讨论的目的，该方法 的“开始”步骤为，在RNC 14中的MAC-d 18处从位于两个或更多个单 独的逻辑信道上的两个或更多个无线电信标接收数据(步骤102)。MAC-d 18将来自两个或更多个逻辑信道的数据复用到单个MAC-d流中(步骤 104)。然后，MAC-d 18将复用后的MAC-d流封装成在报头中没有C/T 字段的MAC-d PDU(块106)。至少在NodeB 20的MAC-hs 22中(并且 优选的是，另外在UE 24的MAC-ehs中)，上层应用将两个或更多个逻 辑信道映射到单个优先级队列32(块108)。然后，诸如在RNC 14与NodeB 20之间的Iub上的HS-DSCH数据帧报头中，并且通过从NodeB 20到 UE 24的空中接口在MAC-hs PDU的PQID字段中，来将逻辑信道标识 符从RNC 14发送到UE 24(块110)。

在这个实施方式中，保留了MAC复用结构，限制了MAC-d流和PQ 32的数量，并从MAC-d PDU报头去除了C/T字段。这减少了协议开销 并实现了MAC-d PDU的八位对齐，从而有助于在Iub和MAC-hs成帧协 议中使用长度指示符。

在本发明的另一实施方式中，保留了复用MAC-d PDU报头中的C/T 字段，并通过添加适当数目的填充位(即(8-n)位，其中n为C/T字段 中的位数(例如，对于4位C/T字段n为4))，来对MAC-d PDU进行八 位对齐。这使得能够将八位对齐的长度指示符引入到MAC-hs和Iub成帧 协议中，从而简化了对所得到的PDU的处理。

在本发明的另一实施方式中，保留了复用MAC-d PDU报头中的C/T 字段。Iub成帧协议和MAC-hs协议包括长度指示符，该长度指示符指示 以字节为单位的MAC-d PDU长度。在这个实施方式中，发送实体和接收 实体被设置为针对具有C/T字段的MAC-d PDU而将C/T字段的长度添 加到针对逻辑信道、MAC-d流以及PQ 32的长度指示符的绝对值上。通 过这种方式，可以使用量化为字节的长度指示符容易地标识出复用后的 MAC-d PDU和未复用后的MAC-d PDU的长度。由上层应用(诸如RRC、 NBAP以及RNSAP)类似地设置具有C/T字段的MAC-d PDU的长度偏 移。

在图6中以流程图的形式示出了根据本发明后两个实施方式中的任 意一个实施方式的在UTRAN无线通信网络中传输数据的方法200。该方 法的“开始”步骤为，在RNC 14中的MAC-d 18处位于从两个或更多个 单独的逻辑信道上的两个或更多个无线电信标接收数据(步骤202)。 MAC-d 18将来自两个或更多个逻辑信道的数据复用到单个MAC-d流中 (步骤204)。然后，MAC-d 18将复用后的MAC-d流封装成MAC-d PDU (步骤206)。MAC-d 18将C/T字段包括在各个复用MAC-d PDU的报头 中(块208)。将长度指示符添加到Iub和MAC-hs成帧协议，用于标识 MAC-d PDU的八位对齐的长度(步骤210)。在一个实施方式中，该长度 指示符标识出由于MAC-d执行以(8-n)位来填充复用MAC-d PDU的进 一步步骤而得到的MAC-d PDU的八位对齐的长度，其中n是C/T字段 中的位数。在另一实施方式中，长度指示符标识出由于上层协议应用将 发射机和接收机(例如，MAC-d 18和MAC-hs 22或者MAC-hs 22和UE 24)设置为在长度指示符中包含(8-n)位的偏移而得到的MAC-d PDU 的八位对齐的长度，其中n是C/T字段中的位数。

本发明的实施方式使得能够节省MAC-d流的数量和NodeB 20中的 PQ 32的数量，因此节省了所需的传输网络连接的数量，同时能够实现高 效的八位对齐的长度指示符，这降低了成帧的复杂度并节约网络带宽。 在复用MAC-d PDU报头中去除了C/T字段的实施方式中，通过减少唯 一地标识始发逻辑信道所必需的位数，进一步节约了空中接口资源。

本领域技术人员将认识到，这里说明的功能模块(包括RLC 16、 MAC-d 18、NodeB MAC-hs 22以及UE MAC-ehs)可以被实施为专用电 路、在微处理器或数字信号处理器上执行的软件模块、或者本领域中已 知的或有待开发的软件、固件及硬件的任意组合。

当然，可以在不偏离本发明基本特征的情况下，使用除了这里具体 提出的方式之外的方式来实现本发明。当前的实施方式在全部方面都应 当被视为是示例性的而非限制性的，并且应当认为落入所附权利要求的 含义及其等同物的范围之内的全部变化都包含于所附权利要求中。