多rat系統(tǒng)中的無線通信的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及一種利用多無線接入技術(shù)將數(shù)據(jù)從終端同時(shí)傳輸給一個(gè)或更多個(gè)基站/接入點(diǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]其中終端、用戶站或用戶設(shè)備(以下為方便起見稱為UE)通過使用某一無線接入技術(shù)(RAT)與基站(或接入點(diǎn))進(jìn)行無線通信的無線通信系統(tǒng)廣為人知。這種RAT的示例包括 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)族，該 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)族包括 GSM、GPRS, UMTS 和 LTE，以及 WiMAX (IEEE802.16)、CDMA 和 WiFi(IEEE802.11)。
[0003]盡管通常UE —次只采用一種RAT用于其通信，但是UE例如智能手機(jī)越來越能夠同時(shí)支持多于一種RAT，此外，采用各種RAT的若干無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)可在同一位置可用，從而提供了多RAT通信的可能性以增加可用于UE的總帶寬。由于在給定區(qū)域中可用的每個(gè)RAT可以具有其自己的基站，這意味著UE能夠同時(shí)向采用多個(gè)RAT的多個(gè)基站發(fā)送數(shù)據(jù)或從其接收數(shù)據(jù)(因而在蜂窩系統(tǒng)例如3GPP或WiMAX的情況下，經(jīng)由多個(gè)小區(qū)進(jìn)行)。
[0004]下文中，為方便起見，術(shù)語“RAT”還用于表示采用特定RAT的無線通信系統(tǒng)。因此，“多RAT通信”指的是經(jīng)由涉及使用多個(gè)不同的RAT的多個(gè)無線通信系統(tǒng)的通信。此后，術(shù)語“網(wǎng)絡(luò)”用于表示在給定地理區(qū)域內(nèi)所有這種無線通信系統(tǒng)的總體，除非上下文另外要求。
[0005]其中基站屬于同一 RAT (無線接入技術(shù))的相似技術(shù)已被引入從LTE版本10起的3GPP，比如載波聚合(CA)或協(xié)作多點(diǎn)操作(CoMP)。在CA中，聚合了不同頻率的兩個(gè)或更多個(gè)分量載波(CC)以支持高達(dá)10MHz的更寬的傳輸帶寬。UE可以依據(jù)其能力同時(shí)在一個(gè)或更多個(gè)CC上進(jìn)行接收或傳輸。在CoMP中，協(xié)作基站以相同的載波頻率運(yùn)行。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)TS36.300中給出了如應(yīng)用于LTE的CA的細(xì)節(jié)和CoMP的細(xì)節(jié)。
[0006]在基站支持不同RAT的情況下，協(xié)作變得更加困難。在討論所涉及的問題之前，概述無線通信系統(tǒng)中所涉及的協(xié)議層會(huì)有幫助，以LTE為例。
[0007]如眾所周知，通過劃分要在多個(gè)分層協(xié)議中進(jìn)行的任務(wù)來構(gòu)建當(dāng)前無線通信系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)或?qū)嶓w被裝備成使用理論上互相通信的對(duì)應(yīng)層處的協(xié)議在協(xié)議棧中處理各個(gè)層(或?qū)觾?nèi)的各個(gè)級(jí))的數(shù)據(jù)。雖然系統(tǒng)中的所有信令最終都由最低的物理層來承載，但是這種分級(jí)布置使得每個(gè)層被獨(dú)立考慮。
[0008]圖1示出基于LTE的無線通信系統(tǒng)中的三種主要類型的節(jié)點(diǎn)中的每種類型的節(jié)點(diǎn)中的協(xié)議棧。這些節(jié)點(diǎn)是UE 10(用戶站例如移動(dòng)手持機(jī))、eNodeB 12 (LTE系統(tǒng)中的基站，也稱為eNB)以及移動(dòng)性管理實(shí)體或MME16(用于控制UE的移動(dòng)性——換言之，在eNodeB之間的切換一一以及用于建立如下所述的“承載”的更高級(jí)的節(jié)點(diǎn))。如圖1所示，除了非接入層(NAS)協(xié)議之外，所有協(xié)議在在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的eNodeB 12中終止。
[0009]圖中的水平帶表示系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的協(xié)議棧內(nèi)的各個(gè)協(xié)議，并且每個(gè)協(xié)議是眾所周知的OSI模型內(nèi)的部分特定協(xié)議層。關(guān)于給定節(jié)點(diǎn)，可以認(rèn)為每個(gè)協(xié)議位于被認(rèn)為與其他層中的協(xié)議獨(dú)立的功能模塊或“實(shí)體”中。這允許除其他方面以外使用“無線承載”的概念，所述無線承載為用戶數(shù)據(jù)或控制信令在給定協(xié)議層處提供一種UE與基站中的對(duì)等實(shí)體之間的隧道。無線承載與鏈接SAP(服務(wù)接入點(diǎn))的“邏輯信道”相關(guān)聯(lián)，以進(jìn)行如下所述的MAC協(xié)議層和RLC協(xié)議層之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。
[0010]屬于同一無線承載的分組在網(wǎng)絡(luò)中得到相同的端到端處理。有兩種主要的承載類型:保證比特率(GBR)和非-GBR。對(duì)于GBR承載，網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)刻保證可用于承載的一定比特率。承載——GBR承載和非-GBR承載兩者進(jìn)一步以最大比特率(MBR)為特征，該MBR限制網(wǎng)絡(luò)將向給定承載提供的最大速率。以此方式，每個(gè)無線承載均可能提供一定服務(wù)質(zhì)量QoS。對(duì)于存在于UE 10和eNodeB 12之間的每個(gè)無線承載，在eNodeB與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(PDN Gff (未示出))之間有對(duì)應(yīng)的接入承載。
[0011]圖2是比圖1略小的概念視圖，其示出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的協(xié)議棧并專注于上行鏈路(即，從UE到網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送方向)。圖2示出分組如何在不同層的協(xié)議之間交換，并示出無線資源控制(RRC)對(duì)管理各個(gè)協(xié)議的作用。圖2中的協(xié)議棧用于處理用戶業(yè)務(wù)(例如正在上傳的數(shù)據(jù))，并且被稱為“用戶平面”，區(qū)別于用于承載網(wǎng)絡(luò)信令的“控制平面”。
[0012]如圖1和圖2所示，在最低層(層I)處有物理層協(xié)議PHY，該協(xié)議PHY負(fù)責(zé)通過利用所使用中的RAT的頻帶并采用該RAT的傳輸方案以在空中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際無線傳輸。例如，在LTE中的下行鏈路的情況下，這是正交頻分多路復(fù)用(OFDM)。在LTE中，PHY中的數(shù)據(jù)傳送單元是傳輸塊(TB)。每Ims的傳輸時(shí)間間隔(TTI)將TB從下一較高層(MAC)傳遞到PHY層一次?？梢砸砸粋€(gè)或更多個(gè)TTI為單位進(jìn)行調(diào)度，換言之，在短至Ims的時(shí)間量程內(nèi)進(jìn)行。
[0013]因而，在上行鏈路的情況下，分組在被傳遞到PHY以轉(zhuǎn)換為無線信號(hào)從而傳輸至網(wǎng)絡(luò)之前在協(xié)議棧的接連較低層中被處理。順便提及，在每個(gè)協(xié)議內(nèi)，分組被稱為“協(xié)議數(shù)據(jù)單元”(rou)，并且可能在拼接或分割之后，該棧中的一個(gè)級(jí)的PDU形成下一階段所謂的服務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)。來自PHY的每個(gè)TB對(duì)應(yīng)于MAC PDUo
[0014]在PHY之上有第2層協(xié)議MAC、RLC以及PDCP。
[0015]MAC代表媒體訪問控制，并負(fù)責(zé)管理所謂的混合ARQ功能(見下文)以及從用于較高層的傳輸塊中提取不同的邏輯信道。格式選擇和測(cè)量提供管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所需要的與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的?目息。
[0016]邏輯信道存在于MAC的頂部。這些邏輯信道表示MAC所提供的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)并且由其所承載的信息的類型來定義。邏輯信道的類型包括控制信道(用于控制平面數(shù)據(jù))和業(yè)務(wù)信道(用于用戶平面數(shù)據(jù))。傳輸信道DL-SCH和傳輸信道UL-SCH在MAC的底部的傳輸塊中。DL-SCH和UL-SCH表示由PHY提供的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，并根據(jù)信息是如何被承載的、不同的物理層調(diào)制以及被編碼的方式而被定義。
[0017]LTE系統(tǒng)中的eNB的MAC實(shí)體包括調(diào)度功能，該調(diào)度功能負(fù)責(zé)管理上行鏈路信道和下行鏈路信道兩者的資源調(diào)度，即從而為DL-SCH傳輸信道和UL-SCH傳輸信道分配物理層資源。針對(duì)DL-SCH和UL-SCH運(yùn)行不同的調(diào)度器。當(dāng)調(diào)度器在UE之間共享資源時(shí)，應(yīng)該考慮業(yè)務(wù)量(緩沖器狀態(tài))、每個(gè)UE和相關(guān)聯(lián)的無線承載的QoS要求。各調(diào)度器可以考慮通過在eNB處所進(jìn)行的和/或由UE所報(bào)告的測(cè)量而識(shí)別的UE處的無線條件來分配資源。無線資源分配對(duì)于一個(gè)或更多個(gè)TTI可以是有效的。
[0018]同樣地，終端(UE)具有帶調(diào)度功能的MAC實(shí)體，其依據(jù)eNB信號(hào)發(fā)送給其的資源分配，針對(duì)已到達(dá)UE的緩沖器的用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來構(gòu)建傳輸塊。
[0019]在MAC和PHY之間相結(jié)合地進(jìn)行的混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(HARQ)處理允許重傳用于錯(cuò)誤恢復(fù)的傳輸塊。該重傳由PHY執(zhí)行，并且MAC執(zhí)行管理和信號(hào)發(fā)送。當(dāng)添加到傳輸塊中的循環(huán)冗余碼(CRC)有錯(cuò)誤時(shí)，MAC表示NACK，并且PHY通常表示該失敗。重傳由eNodeB或發(fā)送器利用不同類型的編碼在下行鏈路上進(jìn)行。在eNodeB的緩沖器中發(fā)送并保持該編碼。最終，在一次或兩次嘗試后，會(huì)有足夠的數(shù)據(jù)來重建傳輸塊。
[0020]MAC層從下一較高的第2層協(xié)議RLC接收RLC PDUo RLC代表無線鏈路控制，并且執(zhí)行分割和重組，并以如下三種模式運(yùn)行:透明模式(TM)、確認(rèn)模式(AM)以及非確認(rèn)模式(UM)。這些出于不同的目的不同的無線承載使用。RLC提供按順序交付和重復(fù)檢測(cè)。
[0021]其他無線通信系統(tǒng)例如UMTS和WiMAX也采用RLC。雖然WiFi (IEEE802.11)沒有同樣地采用RLC協(xié)議，但是WiFi中的邏輯鏈路控制(LLC)層具有類似的作用。
[0022]仍然在OSI模型的第2層內(nèi)的、棧中的RLC以上的下一協(xié)議是H)CP。TOCP代表分組數(shù)據(jù)控制協(xié)議，且針對(duì)當(dāng)前目的令人感興趣，從而對(duì)其予以進(jìn)行詳細(xì)描述。其他細(xì)節(jié)可以在3GPP標(biāo)準(zhǔn)TS 36.323中找到。
[0023]下文提到的ROHC代表魯棒報(bào)頭壓縮，并且指的是用于減小LTE中分組的報(bào)頭大小的技術(shù)。由于LTE是完全基于IP的，必須使用IP且在沒有減小報(bào)頭尺寸的措施的情況下來承載語音呼叫(IP語音或VoIP)，而這會(huì)是低效的。
[0024]用戶平面的HXP功能包括解密、ROHC報(bào)頭解壓縮、順序編號(hào)以及重復(fù)去除?？刂破矫娴膔ocp功能包括解密、完整性保護(hù)、順序編號(hào)以及重復(fù)去除。每個(gè)無線承載有一個(gè)rocp實(shí)體(換言之，PDCP實(shí)例)。因此，存在依據(jù)承載的類型而與控制平面或與用戶平面相關(guān)聯(lián)的不同的rocp實(shí)體。
[0025]圖3取自以上提到的TS36.323，是HXP層的功能視圖。在該圖中，u_平面表示用戶平面并且C-平面表示控制平面。該圖的左側(cè)部分示出上行鏈路所涉及的功能塊，而右側(cè)示出對(duì)下行鏈路執(zhí)行的功能。
[0026]如圖3所示，PDCP層負(fù)責(zé)各個(gè)任務(wù)，包括:
[0027]-順序編號(hào)，使得能夠按次序交付分組，以及重復(fù)檢測(cè):如果HXP層收到具有相同序列號(hào)的分組，則其丟棄重復(fù)分組而不將重復(fù)分組發(fā)送給上層；
[0028]-用戶平面數(shù)據(jù)的報(bào)頭壓縮和解壓縮；
[0029]-控制平面數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)和校驗(yàn)(然而，沒有向用戶平面數(shù)據(jù)提供完整性保護(hù))；
[0030]-將用戶平面數(shù)據(jù)和控制平面數(shù)據(jù)譯成密碼和破譯密碼；
[0031]-添加/去除PDCP報(bào)頭；
[0032]-(未示出)安全功能和切換功能。
[0033]PDCP SDU與HXP PDU之間存在一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也就是說，在HXP層中沒有分割或拼接。添加rocp報(bào)頭以及對(duì)rocp sdu施加壓縮和安全功能形成rocp pdu?類似地，破譯密碼、解壓縮并去除rocp