CN101675611B - 用于在移动通信系统中传输数据的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在无线通信系统中生成自协议层传输至接收侧的数据块的方法，该协议层具备头压缩功能，该方法包含：生成包括控制信息的控制分组及针对上层数据块而由头压缩所生成的压缩分组中的至少一个，并且如果生成了该控制分组，生成包括类型指示信息及该控制分组的第一低层数据块，该类型指示信息指示所产生的控制分组中所包括的控制信息类型。

Description

用于在移动通信系统中传输数据的方法
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，且具体而言，涉及一种在无线通信系统中配置数据块的方法。
背景技术
图1为E-UMTS(演进通用移动电信系统)的网络结构的示意图。E-UMTS是从传统的WCDMA(宽带码分多址)UMTS演进而来的系统，且其基本标准化现正由3GPP(第三代合作伙伴计划)处理。E-UMTS亦称作LTE(长期演进技术)系统。
参见图1，E-UTRAN(UMTS地面无线接入网络)包括基站(下文称作“eNode B”或“eNB”)，其中各eNB经由X2接口彼此连接。同时，eNB中的每个经由无线接口连接用户设备(UE)，且经由S1接口连接EPC(演进分组核心)。该EPC包括MME/SAE网关(移动管理实体/系统架构演进网关)。
基于通信系统中广泛公知的OSI(开放系统互连)标准模型的较低三层，在UE与网络之间的无线接口协议的层可分为第一层L1、第二层L2及第三层L3。属于第一层L1的物理层通过使用物理信道提供信息传输服务。位于第三层的无线资源控制(下文简称为“RRC”)层控制UE与网络之间的无线资源。因此，RRC层支持在UE与网络之间交换RRC消息。RRC层可分布式地位于包括节点B、AG等的网络节点上，，或可独立地位于节点B或AG上。
图2为说明E-UTRAN(UMTS地面无线接入网络)的示意图。在图2中，阴影线部分表示用户平面的功能实体，非阴影线部分表示控制平面的功能实体。
图3A及图3B说明用户设备(UE)与E-UTRAN之间的无线接口协议的结构，其中图3A为控制平面协议的示意图，且图3B为用户平面协议的示意图。参见图3A及图3B，无线接口协议在水平方向上包括物理层、数据链路层及网络层，且在垂直方向上包括用于数据信息传输的用户平面及用于信令传输的控制平面。基于通信系统中广泛公知的开放系统互连(OSI)标准模型的较低三层，图3A与图3B中的协议层可分为L1(第一层)、L2(第二层)及L3(第三层)。
作为第一层的物理层使用物理信道向上层提供信息传输服务。物理层经由传输通道连接至位于物理层之上的媒体接入控制(下文简称为“MAC”)层。数据经由传输信道在媒体接入控制层与物理层之间传输。此外，数据在不同物理层之间传输，更详细的，经由物理信道在发送侧的物理层与接收侧的其它物理层之间传输。根据正交频分复用((Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM))方案调制E-UMTS的物理信道，且时间及频率被当作无线资源使用。
第二层的媒体接入控制(下文简称为“MAC”)层经由逻辑信道向MAC层之上的无线链路控制(下文简称为“RLC”)层提供服务。第二层的RLC层支持可靠的数据传输。为了在具有相对较窄的频宽的无线通信周期内有效地发送IP分组(例如IPv4或IPv6)，第二层(L2)的PDCP(Packet Data Convergence Protocol)层执行头压缩(headcompression)，以减少不必的控制信息。
仅在控制平面中定义位于第三层的最低部分的无线资源控制(下文简称为“RRC”)层，并且其与将负责控制逻辑、传输及物理信道的无线承载(下文简称为“RB”)的配置、重配置及释放相关。在此情况下，RB表示由该第二层在UE与UTRAN之间提供数据传输的服务。
下文将描述第二层中包括的PDCP层。
PDCP层与其上层(也就是RRC层或用户应用层)连接，且与其下层(也就是RLC层)连接。PDCP层执行的主要功能包括头压缩及安全功能。头压缩功能被用于提高无线资源的使用效率，且有利于在使用经由单个因特网分组流发送的分组的常见功能时，降低自无线终端发送的信息的数量。安全功能的例子包括加密及完整性检查，且该安全功被用于防止第三方操控或监视数据的发生。
关于用于PDCP层中的头压缩方案，使用鲁棒头压缩(robust headercompression，ROHC)方案以减小RTP(实时传输协议)/UDP(用户数据报协议，user datagram protocol)/IP(因特网协议)分组的头信息。除了ROCH方案之外，头压缩方案的另一个例子包括RFC2507。
ROHC方案是基于以下事实：属于一个分组流的连续分组中的分组头的字段值几乎不变。因此，ROHC方案发送变量字段，而非分组头中包括的所有字段。举例而言，对于Ipv4(IP版本4)，未经压缩的RTP/UDP/IP分组的完整头大小为40字节，且对于Ipv6(IP版本6)为60字节，而被称为有效负载的纯数据部分的大小通常为15～20字节。因此，请注意，由于控制信息的结构大于实际发送的用户数据的结构，因此传输效率非常低下。因此，如果使用头压缩方案，则可显著减小控制信息的数量。举例而言，经由ROHC方案而减小的头大小仅为1字节至3字节。
ROHC方案分为单向模式(下文简称为“U-模式”)、双向最佳化模式(下文简称为“O-模式”)及双向可靠模式(下文简称为“R-模式”)。在U-模式情况下，发送侧执行到接收侧的单向通信。在O-模式或R-模式情况下，发送侧执行双向通信，以发送实时分组，且接收侧向发送侧发送传输状态信息。因此，根据O-模式及R-模式的ROHC方案，响应于从接收侧接收的ROHC状态信息(ACK或NACK)，发送侧发送数据的头压缩数据分组，且控制实时业务分组的传输。自接收侧传输至发送侧的ROHC状态信息的使用目的可视模式而定。O-模式的ROHC方案主要通过发送NACK相关信息来提高压缩效率，而R-模式的ROHC方案基于ROHC状态信息通过使用严格的逻辑来支持鲁棒头压缩方案。在头压缩进程中，ROHC状态信息可称作反馈信息。除了ROHC方案之外，反馈信息亦用于另一个头压缩方案中。
在ROCH方案的模式中，将详细描述U-模式。压缩器具有三种状态，也就是，完整上下文(context)形成状态、动态上下文形成状态及完整上下文完成状态。压缩头分组的类型视每个状态而变化，且其操作方法亦视每个状态而变化。首先，将描述上下文的结构。上下文的结构包括静态上下文及动态上下文。
图4说明根据相关技术的ROHC U-模式压缩器的状态及其移位进程。参见图4，完整上下文形成状态表示还没有形成完整上下文，或由于其受损而应重构完整上下文。动态上下文形成状态表示，由于其受损，应重构完整上下文的动态上下文部分。完整上下文完成状态表示完整上下文处于完成未损状态。每个周期，每个状态移位至另一个状态。此时，各个周期彼此不同。举例而言，从完整上下文完成状态到动态上下文形成状态的移位周期大于从完整上下文完成状态到完整上下文形成状态的移位周期。
发明内容
依据数据块中所包括的数据传输自上层或直接产生于PDCP层，根据相关技术在前述PDCP层中产生的数据块可分为多种类型。同时，依据传输自上层的数据是用户数据或控制数据，在PDCP层中生成的数据块可分为多种类型。同时，依据在PDCP层中生成的每个数据块的类型来确定是否应用头压缩功能、是否应用加密和/或完整性检查功能等，因此需要一种根据每个数据块的类型来划分数据块以有效处理数据的方法。
因此，本发明的目的在于提供一种在无线通信系统中有效处理数据的方法，该方法充分地避免由于相关技术的限制及缺陷而导致的一个或多个问题。
为了实现这些和其他优点并根据如同包括并广泛描述的本发明的目的，一种在无线通信系统中在执行头压缩功能的协议层中产生将传输到接收侧的数据块的方法，该方法包括：生成包括控制信息的控制分组和对上层数据块进行头压缩所生成的压缩分组中的至少一个，并且在生成控制分组的情况下，生成包括类型指示信息和控制分组的第一低层数据块，该类型指示信息指示所产生的控制分组中所包括的控制信息的类型。
在本发明的另一方面中，一种在无线通信系统中生成将从发送侧发送至接收侧的数据块的方法，该方法包含：在为上层数据块执行头压缩的协议实体中生成控制分组，该控制信息与从接收侧接收的数据块相关，并且生成包括头和控制分组的第一数据块，该头包括类型字段，头包括指示在生成的控制分组中包括的控制信息的类型的类型指示字段。
附图说明
图1说明E-UMTS(演进通用移动电信系统)的网络结构；
图2为说明E-UTRAN(UMTS地面无线接入网络)的示意图；
图3A和图3B说明用户设备(UE)与E-UTRAN之间的无线接口协议的结构，其中图3A为控制平面协议的示意图，且图3B为用户平面协议的示意图；
图4说明根据相关技术的ROHC U-模式压缩器的状态，及其移位进程；
图5说明E-UMTS发送侧及接收侧的PDCP层中所包括的功能实体；
图6说明将图5的头压缩实体中产生的控制信息传输到接收侧的进程；
图7说明包括控制平面的上层数据的PDCP PDU数据格式的例子；
图8说明包括用户平面的上层数据的PDCP PDU数据格式的例子；和
图9A及图9B说明包括PDCP层(非上层)中产生的控制信息的PDCP PDU数据格式的例子。
具体实施方式
通过本发明的优选实施例，本发明的结构、操作和其他特征将容易地被理解，其例子已表示在附图中。
图5为说明E-UMTS发送侧及接收侧的PDCP层中所包括的功能实体的框图。尽管图5中说明对应于由PDCP层执行的每个功能的实体，但两个或两个以上的实体可组合以构成一个实体。
参见图5，发送侧的PDCP层从诸如RRC层或应用层的上层接收上层数据，也就是PDCP SDU(服务数据单元)。从RRC层传输的上层数据是控制平面的信令信息，用于执行RRC层的功能，从应用层传输的上层数据是用户平面的数据。
序号(SN)分配实体11分配序号(SN)给由上层传输的PDCP SDU。头压缩实体12对从上层传输的用户平面数据(也就是PDCP SDU)执行头压缩功能。如上所述，头压缩实体12可使用ROHC方案作为压缩方案，并且基于属于一个分组流的连续分组的头的相应字段中包括的值几乎不变的事实来配置包括分组的头所包括的部分而不是全部字段的头。然而，头压缩实体12不对所有PDCP SDU执行头压缩，且周期地向接收侧发送完整头，其中该完整头未经压缩。接收侧基于接收到的完整头重构压缩头。头压缩功能不适用于从RRC层传输的上层数据。
同时，头压缩实体12生成与从上层传输的PDCP SDU无关的控制分组，也就是其不包括上层数据。该控制分组和执行PDCP层的功能有关，并且包括由该头压缩实体生成的控制信息。控制信息的例子包括用于从接收侧接收到的至少一个PDCP PDU的反馈信息或状态信息。反馈信息包括与从接收侧接收的PDCP PDU的头压缩相关的信息。状态信息可包括有关是否成功接收从接收侧接收的PDCP PDU，或有关是否需要重新发送的信息。除了反馈信息或状态信息，控制信息可包括其它控制信息。
图6为说明将头压缩实体12中产生的控制信息传输至接收侧的进程的框图。
参见图6，第一控制信息B从左向右发送，并且其表示压缩分组流(也就是从右向左发送的“流C”)的响应信息，例如反馈信息或状态信息。第二控制信息D从右向左发送，并且其表示压缩分组流(也就是从左向右发送的“流A”)的响应信息。换而言之，尽管“流A”是经由“点E”传输并且随后被压缩的PDCP SDU的分组流，但在相同方向上传输的第一控制信息B与经由“点E”传输的PDCP SDU无关，并且与经由“点F”传输到PDCP层且连接到“流C”的分组流相关。换而言之，第一控制信息和第二控制信息与上下文信息的管理相关。因此，对于发送侧的PDCP层，控制信息的产生与从该上层传输的PDCP SDU无关。在此情况下，序号分配实体11不分配序号。
再次参见图5，完整性检查实体13执行用于包括控制平面数据，也就是从RRC层传输的PDCP SDU的PDCP SDU的完整性保护。可以通过将所谓MAC-I(用于完整性保护的消息验证码)的字段附加至要被发送的PDCP PDU上的方式执行完整性检查。
加密实体14对压缩分组及RRC消息执行加密，其中压缩分组已经由头压缩实体12进行头压缩，并且RRC消息已经由完整性检查实体13进行完整性保护。通过在加密参数和由特定加密算法生成的掩码之间的位操作将数据(明文块(PLAINTEXT BLOCK))加密为密文块(CIPHERTEXT BLOCK)。密文块经由无线接口而发送到接收侧，且收到密文块的接收侧经由发送侧所用的加密算法生成相同的掩码，以恢复原始明文块。除了3GPP中所用的f8算法外，根据相关技术的多种算法可用作加密算法。加密参数表示CK、计数-C、承载、方向、长度等，其中计数-C与执行加密的PDCP SDU的序号相关，并且随时间而变化。图5中，未分配序号的控制分组未经加密。
头添加实体15通过添加PDCP头到从头压缩实体12或加密实体14传输的数据块而生成PDCP PDU。PDCP PDU可分为三种类型。第一类是包括控制平面的上层数据的PDCP PDU，其中上层数据传输自RRC层。第二类为包括该用户平面的上层数据的PDCP PDU，其中上层数据传输自应用层(上层)。第三类为包括由头压缩实体12生成的控制分组的PDCP PDU。根据本发明的实施例，相应于每个类型的PDCPPDU包括彼此不同的头。如图5中所示，由于头添加前由加密实体14执行加密，因此不管PDCP PDU的类型，对于PDCP PDU的头将不执行加密。
图7为说明包括控制平面的上层数据的PDCP PDU的数据格式的例子的框图。如上所述，在通过图5的序号分配实体11分配序号给控制平面的上层数据(也就是从RRC层传输的控制信息)之后，完整性检查实体13对该控制信息执行完整性检查。因此，图7中所示的PDCPPDU的头包括PDCP序号字段(包括序号)。“R”字段表示保留比特。MAC-I字段包括为通过完整性检查实体13进行完整性保护而添加的消息验证代码。
图8为说明包括用户平面的上层数据的PDCP PDU数据格式的例子的框图。图8中所示的PDCP PDU的头包括D/C字段和PDCP序号字段。该D/C字段包括指示相应的PDCP PDU是否包括用户数据或控制信息的信息。图8中，D/C字段包括指示相应的PDCP PDU包括用户数据的指示符(indicator)。
图9A和图9B为说明包括PDCP层(非上层)中产生的控制信息的PDCP PDU数据格式的例子的框图，其中这些PDCP PDU包括不同类型的控制信息。图9A和图9B中所示的PDCP PDU通常包括D/C字段和PDU类型字段。D/C字段包括指示相应的PDCP PDU包括控制信息的指示符。PDU类型字段包括指示在相应的PDCP PDU中包括的控制信息的类型的信息。由于图9A和图9B包括不同类型的控制信息，因此各个PDU类型字段包括不同类型的信息。因此，通过使用PDU类型字段中所包括的信息，接收侧可识别在相应的PDCP PDU中包括哪种类型的控制信息。
图9A的PDCP PDU中包括的控制信息包括散置(interspersed)的ROHC反馈分组。该散置的ROHC反馈分组由图5的头压缩实体12生成，与从上层传输的PDCP SDU无关，并且包括从接收侧发送的PDCPPDU的反馈信息。图9B的PDCP PDU中包括的信息为状态报告信息，并且包括指示是否已成功接收从接收侧发送的多个PDCP PDU的信息。举例而言，在位图类型中的状态报告信息可以包括有关是否已成功接收从接收侧发送的多个PDCP PDU的信息。除了图9A及图9B中所示的PDCP PDU中所包括的控制信息外，如果存在PDCP PDU层中生成的另一种类型的控制信息，则可配置包括该另一种类型的控制信息的PDCP PDU。包括在相应的PDCP PDU的头中的PDU类型字段包括不同于图9A及图9B的PDCP PDU中所包括的PDU类型字段的信息，因此可彼此识别这些PDU类型字段。PDCP层中生成的另一种类型控制信息的例子包括状态报告信息，该信息用于在执行交接后报告PDCPSDU的接收确认信息。
再次参见图5，以与在发送侧的PDCP中的进程相反的顺序执行在接收侧的PDCP层中的用于从发送侧接收PDCP PDU，依照PDCP协议执行用于接收的PDCP PDU的数据处理，并将经数据处理的PDCP PDU传输至上层的进程。此时，接收侧的PDCP层参照所接收的PDCP PDU头中所包括的信息(也就是D/C字段、PDU类型字段、PDCP序号字段等)识别包括在PDCP PDU中的PDCP PDU类型或控制信息类型，且根据所识别的结果进行操作。
图5中，头移除实体21从所接收的PDCP PDU中移除头。解码实体22对已经移除头的PDCP PDU执行解码。如果经解码的PDCP PDU包括控制平面数据，则完整性检查实体23对解码的PDCP PDU执行完整性检查。如果经解码的PDCP PDU包括用户平面数据，则头解压实体24对解码的PDCP PDU执行头解压。重新排序实体25对以上生成的PDCP SDU执行重新排序进程，并且接着将PDCP SDU传输到上层。如果从发送侧接收的PDCP PDU与图9A和图9B中所示的PDCP PDU相同，则由头移除实体21移除头的PDCP PDU将被传输到头解压实体24，而不执行完整性检查或头解压。
按照预定类型，对本发明的结构组件及特征进行组合就可以实现前述实施例。除非单独说明，应选择性地看待这些结构组件或特征中的每一个。在不与其它结构组件或特征组合的情况下，可执行这些结构组件或特征中的每一个。同时，某些结构组件和/或特征可彼此组合，以构成本发明的实施例。本发明实施例中所描述的操作顺序可变更。实施例中某些结构组件或特征可包括于另一个实施例中，或者可以由另一个实施例的对应结构组件或特征替代。此外，某些引用特定权利要求的权利要求可与引用其它权利要求(而非特定权利要求)的其它请求组合以构成实施例，或通过在申请此申请案之后的修正而添加新权利要求，这是显而易见的。
可通过各种构件实施本发明的实施例，例如硬件、固件、软件或其组合。如果本发明的实施例由硬件实施，则可由一个或多个应用程序特定集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实施本发明的实施例。
若本发明的实施例由固件或软件实施，则根据本发明实施例在无线通信系统中发送及接收数据的方法可由执行上述功能或操作的模块、进程或函数来实施。软件代码可储存在内存单元中，且随后由处理器驱动。该内存可位于该处理器的内部或外部，以经由各种公知方法发送数据至处理器，且自处理器接收数据。
在不偏离本发明的精神及本质特征的条件下，本发明可体现于其它特定形式中，这对于本领域技术人员是显而易见。因此，在所有方面中，以上实施例应视为示例性而非限制性。本发明的范畴应由对附加的权利要求的合理解释而确定，且本发明等效范畴内的所有变更均包括于本发明的范畴内。
本发明并不限于此处所述的实施例，并且包括了包含此处所公开的原理和特征的最大范围。
工业实用性
本发明可应用于诸如移动通信系统及无线因特网系统的无线通信系统中。

Claims (9)

1.一种在无线通信系统中在执行头压缩功能的协议层中产生待发送至接收侧的数据块的方法，所述方法包括以下步骤：
生成包括控制信息的控制分组和对上层数据块进行头压缩所生成的压缩分组中的至少一个；以及
在生成所述控制分组的情况下，生成包括类型指示信息和所述控制分组的第一低层数据块，所述类型指示信息指示所述所生成的控制分组中所包括的控制信息的类型，
其中所述控制信息为头压缩反馈信息，并且所述类型指示信息指示所述控制信息的类型为头压缩反馈信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中由执行所述头压缩功能的实体来执行生成所述控制分组和所述压缩分组中的至少一个的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括，在生成所述压缩分组的情况下，生成包括指示符和所述压缩分组的第二低层数据块，所述指示符指示所述压缩分组中所包括的数据为用户数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一低层数据块进一步包括指示符，其指示所述控制分组中包括的数据为控制数据。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述类型指示信息及所述指示符包括于所述第一低层数据块的头中。
6.如权利要求3所述的方法，进一步包括对所述压缩分组执行加密。
7.如权利要求1所述的方法，其中不对所述控制分组执行加密。
8.如权利要求3所述的方法，其中所述第二低层数据块包括序号，而所述第一低层数据块不包括序号。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述控制分组与所述上层数据块无关。
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