专利名称：提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统高速下行包接入中的快速小区选择方法。
为了保证主小区更替时由新旧小区传给UE的数据是连续的，激活集中的所有小区需要保持PDU发送状态的同步，即，尽管每个时刻只有主小区给UE发送数据并解释返回的ACK信息，但激活集中的其它从小区也需要随时掌握PDU的接收情况，包括被确认、被重传，以及其它的相关传输参数。上述同步过程通常可以通过网络由RNC来控制，它根据UE或主小区的上报信息，给各从小区定时发布PDU的接收确认信息。各从小区根据这一信息调整各自的PDU队列，使之与主小区PDU队列状态保持一致。
目前较好的RNC获取UE对PDU的接收状态的方法是NodeB(宽带码分多址系统的无线基站)辅助映射法(NodeB assisted PDU bitmap)。该方法中，主小区根据PDU队列中各PDU被确认状态，生成一个映射，即一个具有PDU队列长度的位图，每位依次表示PDU队列中一个PDU的确认状态，然后以消息形式从NodeB上报给RNC，RNC再将这个映射消息转发给各非主小区。由于映射消息需要经过RNC转发，因此多次经过Iub/Iur(RNC与基站之间的接口/RNC之间的接口)接口的信令延迟会给小区同步带来滞后影响。
对于激活集来说，如果有新小区加入，则新小区首先要获得与主小区相同的PDU队列，然后才能和其它小区一样执行PDU同步操作。由于新NodeB所需的PDU数据是从RNC下发的，同时由于RNC不能确定当前主小区中的PDU队列状态，所以必须向主小区先请求一个“尚未确认的PDU”的信息。然后，RNC将这些PDU转发经新小区。即使RNC自身在RLC(无线链路控制)中的PDU队列里备份了已下发到NodeB的PDU数据，那么也需要向主小区请求一个“尚未确认的PDU的bitmap”信息，然后从RLC发送队列中找出这些PDU，将它们发送给新小区。有上述过程可知，由于小区之间的信息交换都是通过RNC来转发的，使得新小区数据填充过程需要经过较多的延迟，由于这些延迟和传输层次的影响，使HARQ(混合自动重传请求)、AMC(自适应编码调制)等下层传输参数无法借道RNC传给新小区，限制了HSDPA的FCS性能。
为达到上述目的，本发明提供的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，包括(1)建立无线网络控制器与激活集中的所有小区所属基站间的传输链路，以及主小区所属基站与所有从小区所属基站之间的传输链路；(2)当主小区与用户设备进行数据传输并得到确认反馈后，将PDU(协议数据单元)确认状态通过所述主小区所属基站与从小区所属基站之间的传输链路传送到从小区，从小区根据所述PDU确认状态调整本小区的PDU队列，进而完成小区间的PDU状态同步控制；(3)当新小区加入激活集时，建立无线网络控制器与新小区所属基站间的传输链路以及主小区所属基站与所有从小区所属基站之间的传输链路，主小区通过所述主小区所属基站与从小区所属基站之间的传输链路将未确认的PDU传送到新小区，与此同时，无线网络控制器仍然照常通过无线网络控制器与激活集中的所有小区所属基站间的传输链路向激活集中的所有小区下发新PDU，新小区能够将接收到的主小区和无线网络控制器传来的两路PDU组织到本小区的PDU队列中，进而完成新小区PDU队列与其它小区PDU队列的同步过程；
(4)当小区退出激活集时，拆除无线网络控制器与该小区所属基站间的传输链路以及以及主小区所属基站与该小区所属基站之间的传输链路。
所述建立主小区所属基站与从所有小区所属基站之间的传输链路为IP(互连网协议)链路。
所述将PDU确认状态传送到从小区的过程是通过基站之间的PDU队列状态同步消息完成。
所述方法还包括在小区的MAC-hs(高速媒体接入控制)中加入PDU状态同步控制模块，使得当所属小区为主小区时，生成“PDU确定状态”消息或“尚未确认的PDU”消息向从小区发送，当所属小区为从小区时，接收主小区传来的“PDU确认状态”消息，并根据该消息调整本小区的PDU队列，或者接收从主小区和无线网络控制器传来的两路PDU，并将它们组织到本小区的PDU队列中。
当进行主小区更替时，用户设备向激活集中的所有小区发送新主小区的标识，新主小区收到标识后启动被挂起的下行链路，原主小区收到标识后将下行链路挂起。
当进行主小区更替时，按照下述方法重新建立所有从小区所属基站与新主小区所属基站之间的链路(11)原主小区所属基站停止向原从小区所属基站和新主小区所属基站发送PDU确认状态消息；(12)原主小区所属基站分配一个新的用于接收新主小区所传数据的链路标识，连同其与其它从小区所属基站之间的链路标识一起通过它与新主小区所属基站之间的现有传输链路传送给新主小区，新主小区根据这些标识直接向这些小区发送新的同步信息；(13)新主小区所属基站释放其原来与原主小区之间链路的链路标识。
由上述本发明采用的技术方案可以看出，本发明与现有的快速小区选择机制的不同点在于1)在主小区所属的基站与激活集中的其它小区所属的基站之间建立直接的IP传输链路；当一个小区进入激活集时，建立与主小区间的IP链路；当主小区更替或该小区退出激活集时，该链路拆除。2)在每个小区中增加一个同步控制模块，当小区作为主小区时，这个模块具有“发布PDU状态同步信息”和“转发尚未确认PDU”的功能，而在小区作为从小区时，具有接收“PDU状态同步信息”和“从主小区和RNC双路接收新小区填充数据”的功能。3)去掉Iub接口上关于RNC向主小区请求“PDU传输状态”的信令以及关于RNC向从小区发送“PDU传输状态”的同步信令。4)改变FCS过程的信令流程。
由上述可知，本发明在快速小区选择过程中，加速激活集中各小区间的PDU队列同步的过程，以及加速对新进入激活集的小区的数据填充过程；可以在小区之间同步HARQ和AMC等低层传输参数；使主小区更替过程中的HARQ连续成为可能。总之，本发明能够提高快速小区选择过程中PDU发送的连续性，减少传输时间的延迟以及减少无线网络控制器与基站之间的信令，简化整个快速小区选择的过程；
图1是本发明方法的流程示意图；图2是FCS过程中小区间PDU状态同步时的各实体间通信路径图；图3是FCS过程中新小区数据填充时的各实体间通信路径图；图4是PDU状态同步控制模块的双路PDU的接收过程图；图5是一个具体FCS实施过程的第一个状态图；图6是图5所述的FCS实施过程的第二个状态图；图7是图5所述的FCS实施过程的第三个状态图；图8是图5所述的FCS实施过程的第四个状态图。
在3GPP的标准中，在UTRAN(UTMS陆地无线接入网，UTMS通用移动通信系统)中引入IP传输，Iub接口上数据流以“UDP(用户数据报协议)端口号+IP地址”为标识，即通过“目的IP地址”、“目的UDP端口号”来识别接口上的数据流。因为RAN(无线接入网)使用IP网络后，各网元都直接挂在IP网络的边缘路由器上，对于HSDPA来说，NodeB之间用户面的直接通信采用HSDPA FP(高速下行包接入帧协议)协议。其数据流的“目的UDP端口号+目的IP地址”由新NodeB分配，并通过NBAP(宽带码分多址系统基站应用部分)信令由RNC告诉原NodeB。基于IP传输的NodeB直接通信为NodeB之间的信息交换提供了一条更便捷的途径，为解决上述HSDPA FCS面临的小区间PDU发送状态同步和新小区数据填充等问题带来了新的可能。
为提高HSDPA FCS的性能，本发明采用了下述步骤第一步，建立无线网络控制器与激活集中的所有小区所属基站间的传输链路，以及主小区所属基站与所有从小区所属基站之间的传输链路。
第二步，当主小区与用户设备进行数据传输并得到确认反馈后，将PDU(协议数据单元)确认状态通过所述主小区所属基站与从小区所属基站之间的传输链路传送到从小区，从小区根据所述PDU确认状态调整本小区的PDU队列，进而完成小区间的PDU状态同步控制。上述将PDU确认状态传送到从小区可以通过基站之间的PDU队列状态同步消息完成。该步骤参考图2，图中所示，在小区间PDU状态同步的过程中，RNC对NodeB的PDU下发是同步的，各小区中接收到的PDU队列都是相同的。当主小区与UE进行了数据传输并得到ACK反馈后，将其PDU队列中已被确认的PDU作上标记，并将PDU确认状态通过NodeB之间的直接传输路径传到其它小区。
第三步，当新小区加入激活集时，由于不存在无线网络控制器与新小区所属基站间的传输链路以及主小区所属基站与所有从小区所属基站之间的传输链路，则首先要建立所述传输链路，主小区通过所述主小区所属基站与从小区所属基站之间的传输链路将未确认的PDU传送到新小区，同时无线网络控制器通过无线网络控制器与激活集中的所有小区所属基站间的传输链路向激活集中的所有小区下发新PDU，新小区将接收到的主小区和无线网络控制器传来的两路PDU组织到本小区的PDU队列中，进而完成新小区PDU队列与其它小区PDU队列的同步过程。该步骤参考图3。图3所示，在新小区数据填充过程中，假设小区5是新进入激活集的小区，为了使它获得与主小区相同的PDU队列和状态，主小区仍通过NodeB之间的路径将尚未确认的PDU传至新小区。从主小区直接传来的PDU数据组成的新小区PDU队列自然地保持了主小区PDU队列的同步状态，因而不需要另外的同步信息。而在主小区向新小区填充数据时，RNC可以依旧同时向激活集中的所有小区下发新PDU。这样，在新小区缓存被填满后，其中的PDU实际是由两条独立的路径传来的1)主小区，沿NodeB之间的新传输路径；2)RNC，沿RNC到NodeB之间的传统传输路径。
上述第二步和第三步中所述的传输链路为IP(互连网协议)链路。
在上述第三步中，当新小区加入激活集时，所述建立传输链路的过程如下所述假设主小区所属的NodeB为NodeB-old，新小区所属NodeB为NodeB-new，它们都归属于同一个RNC。这样，1)新小区进入激活集时，RNC与新小区所属NodeB之间的链路，即RNC→NodeB-new。2)主小区与从小区所属NodeB之间的直接链路，即NodeB-old→NodeB-new。
RNC向NodeB-new发送一条“链路建立请求”的信令，NodeB-new为RNC与其之间的链路分配一个标识，同时，NodeB-new也为其与NodeB-old之间的链路(NodeB-old→NodeB-new)分配一个标识。接着，NodeB-new通过“链路建立响应”的信令将这两个标识返回给RNC。至此，RNC下行到NodeB-new的链路建立完成。RNC在接收到NodeB-new返回的“链路建立响应”信令后，将其中的新NodeB为建立新旧NodeB之间的链路而分配的链路标识通过“链路建立请求”的信令发送给NodeB-old，NodeB-old然后为它到NodeB-new之间的链路也分配一个标识，建立起两个NodeB之间的直接传输链路。
为了控制小区间的PDU状态同步和新小区双路PDU填充过程，本发明还在小区的MAC-hs中加入一个具有“PDU状态同步控制功能”的模块。该模块在主小区中表现的功能是1)在PDU状态同步过程中，生成“PDU确认状态”消息，并向从小区发送；2)在新小区数据填充过程中，生成“尚未确认的PDU”消息，并向从小区发送；该模块在从小区中表现的功能是1)在PDU状态同步过程中，接收主小区传来的“PDU确认状态”信息，并根据该信息调整本小区的PDU队列；2)在新小区数据填充过程中，接收从主小区和RNC传来的两路PDU，并将它们组织到本小区的PDU队列里。
上述双路PDU的接收过程参考图4。由图4可知，对于新小区来说，来自主小区和来自RNC的两路PDU可能交错到达，PDU同步控制模块的双路接收功能将它们排序后送入MAC-hs的PDU缓存队列中。在实际过程中，由于每路PDU本来就是有序的，所以可以采用将两路PDU插入到PDU队列不同位置的方法，快速地实现它们之间的排序，即新小区PDU队列设置一个两路PDU的位置分界标志，当PDU一个一个被双路接收功能接收后，分别插在PDU队尾和位置分界标志之前，这样当PDU接收完毕，MAC-hs的PDU缓存队列就是有序的，与主小区的PDU队列完全相同。
第四步，当小区退出激活集时，拆除与该小区所属基站间的传输链路以及以及主小区所属基站与该小区所属基站之间的传输链路。假设主小区所属的NodeB为NodeB-primary，从小区所属NodeB为NodeB-secondary，它们都归属于同一个RNC，当从小区从激活集中退出时，RNC将拆除两条链路1)NodeB-secondary与NodeB-primary之间的链路；2)NodeB-secondary与RNC之间的链路。
拆除过程为RNC向NodeB-secondary发送一条“链路释放请求”的信令，NodeB-secondary释放其与RNC之间的链路，同时将其分配的NodeB-secondary与NodeB-primary之间的链路标识通过信令返回给RNC，RNC再通知NodeB-primary，让其停止向NodeB-secondary发送保持同步的“PDU确认状态”消息。
在本发明所述的方法中，当需要进行主小区更替时，由UE向激活集中的所有小区发送被选中的新主小区的标识，各小区收听该标识，如果发现被选小区是自己，则启动被挂起的下行链路，开始作为主小区传送PDU数据。原主小区的下行链路改为挂起状态。由于各小区中的PDU队列保持了同步状态，所以主小区更替对所传输的PDU内容没有影响，UE接收到的仍是连续的PDU数据流。
在上述主小区更替时，所有从小区与新的主小区之间的链路需要重新建立。假设更替前主小区所属的NodeB为NodeB-old，更替后新的主小区所属NodeB为NodeB-new，另外还有其它从小区所属的NodeB-other，它们都归属于同一个RNC。首先NodeB-old停止向NodeB-other和NodeB-new发送保持同步的“PDU确认状态”消息。然后，为其即将接收从NodeB-new传来的信息而分配一个新的链路标识，然后连同其与NodeB-other之间的链路标识一起传给NodeB-newNodeB-new接收到这些链路标识后，释放其原来与NodeB-old之间的链路标识，然后可以开始向所有的从小区发送保持同步的“PDU确认状态”消息。
本发明所述的基于NodeB直接通信和双路PDU下发的提高HSDPAFCS性能的方法既适用于同一RNC内的小区激活集，也适用于覆盖了不同RNC的小区激活集。对于不同RNC控制下的小区，NodeB间的直接通信带来的传输效率增益更大。且双路PDU填充功能更可以使主小区的未确认PDU无需经过“NodeB→RNC→RNC→NodeB”的这样的漫长路径，而直接到达新小区。而且，小区间HARQ、AMC的传输参数的同步也不受RNC内部或之间的影响，这使本发明的通用性更为明显。
下面是本发明的一个具体实例参考图5。假设当前的FCS过程中，激活集中有一个小区A(归属于NodeB-1)，另一个小区B(归属于NodeB-2)正在进入激活集。此时RNC与NodeB-1之间的链路为PATH-0，其传输承载的标识为目的UDP端口号(UDP端口号1)、目的IP地址(NodeB-1IP地址)。
假设此时RNC的RLC PDU队列状态为图6所示的状态，其中序列号为0～999的PDU已给下发给NodeB-1，序列号为1000以后的PDU位于发送窗口内，但尚未来下发给NodeB-1的PDU。
再假设此时主小区的MAC-hs缓存中的PDU队列状态如图7所示，其中前600个PDU已经发送给UE，并已收到了UE反馈的标志接收成功的ACK信息。后400个PDU尚未得到确认。
新小区B进入激活集后，RNC立即与NodeB-2建立起一条新的链路PATH-1，其传输承载的标识为目的UDP端口号(UDP端口号2)、目的IP地址(NodeB-2 IP地址)。同时，NodeB-1也与NodeB-2建立起它们之间的直接传输链路PATH-2，其传输承载的标识为目的UDP端口号(UDP端口号3)、目的IP地址(NodeB-2 IP地址)。
与新小区的传输链路建立成功后，主小区A和RNC同时向新小区B的缓存填充PDU数据。主小区A通过它的“PDU同步控制功能”的“传送未确认PDU”功能将队列中第600～999号PDU数据封装在HSDPA FP帧中传送给小区B；在这个过程中，RNC也可能向小区A和小区B同步下发窗口中的新PDU，即序列号为1000～1499的PDU。
小区B通过它的“PDU同步控制功能”的“双路接收功能”，从PATH-1和PATH-2两条路径接收HSDPA-FP承载的PDU数据。假设它的缓存队列中的双路PDU分界标记指在100的位置，则它从PATH-1接收到的PDU插入MAC-hs PDU队列的尾部，而将从PATH-2接收的PDU插在队列中第99号PDU与第100号位置的PDU之间小区B数据填充完毕后，它与小区A的PDU队列状态已完全同步。
在接下来的过程中，小区A继续作为主小区向UE传送数据，在一定时间间隔后，它的PDU队列状态发生了变化，如上图中的第600～700以及第710～750两段PDU已成功地获得了UE的确认，参考图8。此时它需要能过PATH-2向小区B发布“PDU确认状态同步信息”，该信息包括一个映射(bitmap)，共有(750-600+1)位，其中第102～109位的值是0，其它位的值是1。
小区从PATH-2接收到上述同步信息，为它的PDU队列中的相应位置的PDU做上确认标记，这时两小区的PDU队列又保持了同步。
假设这时随着UE的移动，它希望将主小区更换为小区B，则它发送一个含有小区B标识的上行信令。这个消息被小区A和小区B同时收到。小区A发现自己的标识与UE选定的小区标识不同，即停止向UE的数据下发；同时，小区B发现自己被选中，则从它的PDU队列队首开始传送未被确认的PDU，在本例中是序列号为701～709以及序列号大于750的PDU。这个过程中，UE接收到的PDU数据是连续且平滑的。
权利要求
1.一种提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，包括(1)建立无线网络控制器与激活集中的所有小区所属基站间的传输链路，以及主小区所属基站与所有从小区所属基站之间的传输链路；(2)当主小区与用户设备进行数据传输并得到确认反馈后，将PDU(协议数据单元)确认状态通过所述主小区所属基站与从小区所属基站之间的传输链路传送到从小区，从小区根据所述PDU确认状态调整本小区的PDU队列，进而完成小区间的PDU状态同步控制；(3)当新小区加入激活集时，建立无线网络控制器与新小区所属基站间的传输链路以及主小区所属基站与所有从小区所属基站之间的传输链路，主小区通过所述主小区所属基站与从小区所属基站之间的传输链路将未确认的PDU传送到新小区，与此同时，无线网络控制器仍然照常通过无线网络控制器与激活集中的所有小区所属基站间的传输链路向激活集中的所有小区下发新PDU，新小区能够将接收到的主小区和无线网络控制器传来的两路PDU组织到本小区的PDU队列中，进而完成新小区PDU队列与其它小区PDU队列的同步过程；(4)当小区退出激活集时，拆除无线网络控制器与该小区所属基站间的传输链路以及以及主小区所属基站与该小区所属基站之间的传输链路。
2.根据权利要求1所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于所述传输链路为IP(互连网协议)链路。
3.根据权利要求1所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于所述将PDU确认状态传送到从小区的过程是通过基站之间的PDU队列状态同步消息完成。
4.根据权利要求1所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于该方法还包括在小区的MAC-hs(高速媒体接入控制)中加入PDU状态同步控制模块，使得当所属小区为主小区时，生成“PDU确定状态”消息或“尚未确认的PDU”消息向从小区发送，当所属小区为从小区时，接收主小区传来的“PDU确认状态”消息，并根据该消息调整本小区的PDU队列，或者接收从主小区和无线网络控制器传来的两路PDU，并将它们组织到本小区的PDU队列中。
5.根据权利要求1所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于该方法还包括当需要进行主小区更替时，用户设备通过上行信令向激活集中的所有小区发送新主小区的标识，新主小区收到标识后启动被挂起的下行链路，原主小区收到标识后将下行链路挂起。
6.根据权利要求1或5所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于该方法还包括当进行主小区更替时，按照下述方法重新建立所有从小区所属基站与新主小区所属基站之间的链路(11)原主小区所属基站停止向原从小区所属基站和新主小区所属基站发送PDU确认状态消息；(12)原主小区所属基站分配一个新的用于接收新主小区所传数据的链路标识，连同其与其它从小区所属基站之间的链路标识一起通过它与新主小区所属基站之间的现有传输链路传送给新主小区，新主小区根据这些标识直接向这些小区发送新的同步信息；(13)新主小区所属基站释放其原来与原主小区之间链路的链路标识。
7.根据权利要求1所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于所述步骤(3)中建立传输链路按下述方法实现(21)无线网络控制器向新小区所属基站发送链路建立请求，新小区所属基站为无线网络控制器与其之间的链路分配标识1，以及为主小区所属基站与其之间的链路分配标识2，并把这些链路标识反馈给无线网络控制器；(22)无线网络控制器根据新小区所属基站分配的链路标识1建立其与新小区的下行传输链路，同时，将新小区所属基站分配的链路标识2发送给主小区所属基站；(23)主小区所属基站为其与新小区所属基站的直接传输链路而分配新的链路标识，并向无线网络控制器发出包含上述标识的链路建立响应，进而完成其与新小区所属基站之间的传输链路的建立。
8.根据权利要求1所述的提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，其特征在于所述步骤(4)按下述方法实现(31)无线网络控制器向退出激活集的从小区所属基站发送链路释放请求；(32)从小区所属基站释放其与无线网络控制器之间的传输链路，同时将分配给自己的与主小区所属基站之间的链路标识返回给无线网络控制器，无线网络控制器通知主小区所属基站停止向该从小区所属基站发送PDU状态确认消息。
全文摘要
本发明公开了一种提高高速下行包接入过程中的快速小区选择性能的方法，该方法在HSDPA的FCS过程中，由基站与基站之间的IP传输路径传送小区之间的PDU发送状态同步信息；并在新小区进入激活集时，由主小区将MAC－hs中未被确认的PDU从基站间路径直接转发给新小区，同时RNC也向新小区发送新的PDU，通过两路PDU的同时下发加速新小区与其它小区的同步过程，这样，使得本发明有利于提高FCS过程中数据传输的连续性，加速激活集中各小区间的PDU队列同步的过程，以及加速对新进入激活集的小区的数据填充过程，并减少RNC与NodeB之间的信令开销。
文档编号H04W36/18GK1406008SQ0114179
公开日2003年3月26日 申请日期2001年9月19日 优先权日2001年9月19日
发明者张萍, 颜宏华 申请人:华为技术有限公司