专利名称：适用于时域缩减传输时延的通用pcu帧号同步方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种适用于时域缩减传输时延的通用 PCU帧号同步方法及系统。
背景技术：
第二代移动通信系统在加入PCU (Packet Control Unit，分组控制单元)后，开始 支持分组域数据业务，即GPRS (General Packet Radio krvice，通用分组无线业务)和 EGPRS (Enhanced General Packet Radio Service，增强型通用分组无线业务)。GPRS/EGPRS 业务在无线侧采用52复帧结构，1个复帧被划分为12个无线块，1个无线块由4个连续的 突发脉冲组成，这4个脉冲的时间称为BTTI (Base Transmission Time Interval，基本传输 时延)无线块，约为20ms。PCU负责将无线块分给复用在同一 PDCH(Packet Data Channel，分组数据信道) 的若干手机；BTS (Base Transceiver Mation，基站收发台)负责将每个无线块唯一的映 射到4个无线帧，从而实现分组数据的发送和接收。在目前的系统架构下，P⑶要么外置做 为独立网元，要么内置作为BSC(Base MationController，基站控制器)的一部分，并未和 BTS融合在一起。BSC (Base Station Controller，基站控制器)和BTS之间通过ABIS接口传输业 务信息和信令信息。P⑶同步帧用于实现帧号同步，P⑶数据帧用于承载BTTI块。P⑶帧 中的控制比特用于指示帧号、帧的类型、同步状态等。由于P⑶帧号和BTS初始帧号未对齐，且数据在P⑶和BTS间的传输存在时延和 抖动，所以为了满足无线接入控制的要求，PCU和BTS间存在一种20ms帧号同步的机制，通 过该机制POT可以获得20ms精度的帧号调整量，从而提前分配无线块，保证无线块到达BTS 时和无线帧号对齐。BTTI块基于一个PDCH，以20ms的时间粒度分配，因此帧号同步精度也为20ms，用 超块号Pn(η的范围为0-815)、复块号Mn(η的范围为0_63)和块号Bn(η的范围为0_11) 来描述，一个Um 口超高帧的TDMA(Time DivisionMultiple Access，时分多址)帧数是 2715648，Pn、Mn、Bn和TDMA帧数存在固定的对应关系TDMA帧数=Pn*Mn* (Bn*4+4)。一个Bn 即对应20ms，所以将其称为20ms帧号同步。3GPP 引入时域缩减传输时延(Reduced Transmission Time Interval, RTTI)技 术作为第二代移动通信系统分组域的下一步演进，以减少无线侧传输时延，提高对实时业 务的支持能力，并在带宽允许的情况下提高传输速率。IOms时域RTTI无线块与突发(Burst)的映射方式为在2个连续TDMA帧下，2个 连续时隙的4个突发组成1个RTTI无线块。5ms时域RTTI无线块与突发(Burst)的映射方式为在1个TDMA帧下，4个连续 时隙的4个Burst组成1个RTTI无线块。图1为理想无线环境下，20ms无线传输时延，典型时延示意图。理想无线条件下，进行Ping业务，假设一个无线块能够承载一个Ping包。如果无线块为BTTI类型，其4个 Burst持续时间为20ms，因此Ping包往返无线口会花费40ms。如果改为IOms RTTI类型， 其4个Burst的持续时间为10ms，Ping包在无线口传输时间会减少20ms。同理，5ms RTTI 块相比BTTI块，时间会减少30ms。另外，考虑到实际无线环境下的无线块重传，RTTI减少 时延的效果将会更加明显。图2为以20ms时间粒度进行BTTI帧号同步的流程图，从图中可看出，20ms帧号同 步总时间为40ms，具体同步步骤如下步骤201 :P⑶发送下行同步帧到BTS，携带的P⑶帧号为BO ；步骤202 :BTS缓存P⑶发送的携带BO帧号的同步帧，等待下一个定时调度；步骤203 :BTS定时调度时间到，BTS的当前块号是Bi，根据缓存的同步帧的帧号 BO进行判断，帧号不相等，所以判断为帧号失步，计算出调整量，发送携带帧号调整量的上 行同步帧给PCU ；步骤204 :P⑶缓存BTS发送的携带调整量的上行同步帧，等待下一个定时调度；步骤205 :P⑶定时调度到，其当前块号是Bi，根据BTS发送的上行同步帧携带的 调整量将帧号调整到B2，再发送下行同步帧给BTS，携带帧号为B2 ；步骤206 :BTS缓存P⑶发送的下行同步帧，等待下一个定时调度；步骤207 =BTS定时调度到，其当前块号是B2，根据P⑶发送的下行同步帧的帧号 B2判断帧号已同步，发送不携带调整量的上行同步帧给PCU;步骤208 :P⑶缓存BTS发送的不携带调整量的上行同步帧，等待下一个定时调 度；步骤209 :P⑶定时调度到，P⑶当前块号是B3，判断BTS发送的不携带调整量的上 行同步帧未携带帧号调整量，认为帧号同步成功，开始正常的块分配。然而，在引入时域RTTI技术后，在P⑶侧如果仍然采用20ms帧号同步，则P⑶分 配5ms RTTI块和IOms RTTI块时，帧号失步的可能性很大，从而影响业务稳定性和性能。图3为20ms帧号同步分配RTTI块导致帧号失步的示意图，具体过程如下步骤301 :P⑶分配20ms BTTI无线块，发送帧号为B4的数据帧到BTS ；步骤302 =BTS在本地帧号为B4时，处理帧号为B4的数据帧，判断帧号未失步；步骤303 :PCU分配IOms RTTI无线块，发送帧号为B6的数据帧到BTS ；步骤304 =BTS在本地帧号为B5时，处理帧号为B6的数据帧，判断帧号失步。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种适用于时域缩减传输时延的通用PCU 帧号同步方法及系统，用于解决在引入时域RTTI技术后，容易产生帧号失步，影响业务稳 定性和性能等技术问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种适用于时域缩减传输时延的通用P⑶帧号同步方法，该方法包括分组控制单元(PCU)和基站收发台(BTS)分别以5毫秒时间粒度进行定时调度， 采用5毫秒时间粒度进行PCU帧的帧号同步；所述PCU帧所承载无线块的类型包括基本传输时延(BTTI)无线块、时域缩减传输时延(RTTI)无线块。进一步地，在所述P⑶发送给BTS的下行P⑶帧的控制比特中携带对应的上行块指示字段，用于指示是否有对应的上行块；同步状态指示字段，用于指示当前P⑶和BTS之间帧号是否已经同步；下行块TTI类型指示字段，用于指示下行数据帧携带的无线块TTI类型；下行块USF模式指示字段，用于指示下行块的上行状态标识(USF)。进一步地，在所述对应的上行块指示字段指示有对应的上行块时，所述PCU帧的 控制比特中携带对应上行块传输时延类型字段，该字段用于标识下行块对应的上行块传输 时延类型；在所述同步状态指示字段指示当前帧号已经同步时，所述PCU帧的控制比特中携 带所述下行块TTI类型指示字段；在所述下行块TTI类型指示字段指示当前下行PCU数据帧携带的无线块TTI类型 为时域RTTI类型时，所述PCU帧的控制比特中携带所述下行块USF模式指示字段。进一步地，在所述P⑶与所述BTS之间完成P⑶帧号同步后，所述方法还包括在 4的整数倍块号处进行BTTI无线块的分配；在2的整数倍块号处进行10毫秒RTTI无线块 的分配；在任意块号处进行5毫秒RTTI无线块的分配。进一步地，所述方法还包括在所述帧号同步成功后，在没有无线块收发时，所述 P⑶和所述BTS间不发送同步帧。基于上述方法，本发明还提出一种适用于时域缩减传输时延的通用P⑶帧号同步 系统，包括PCU和BTS，PCU以5毫秒时间粒度进行定时调度，采用5毫秒时间粒度与BTS进 行PCU帧的帧号同步；BTS以5毫秒时间粒度进行定时调度，采用5毫秒时间粒度与PCU进 行PCU帧的帧号同步。所述PCU与所述BTS之间以PCU帧承载无线块，所述无线块的类型包括基本传输 时延(BTTI)无线块、时域缩减传输时延(RTTI)无线块。进一步地，所述rcu在发送给所述BTS的下行rcu帧的控制比特中携带对应的上行块指示字段，用于指示是否有对应的上行块；同步状态指示字段，用于指示当前P⑶和BTS之间帧号是否已经同步；下行块TTI类型指示字段，用于指示下行数据帧携带的无线块TTI类型；下行块USF模式指示字段，用于指示下行块的上行状态标识(USF)。进一步地，在所述对应的上行块指示字段指示有对应的上行块时，所述PCU帧的 控制比特中携带对应上行块传输时延类型字段，该字段用于标识下行块对应的上行块传输 时延类型；在所述同步状态指示字段指示当前帧号已经同步时，所述PCU帧的控制比特中携 带所述下行块TTI类型指示字段；在所述下行块TTI类型指示字段指示当前下行PCU数据帧携带的无线块TTI类型 为时域RTTI类型时，所述PCU帧的控制比特中携带所述下行块USF模式指示字段。进一步地，在所述P⑶与所述BTS完成P⑶帧号同步后，所述P⑶在4的整数倍块 号处进行BTTI无线块的分配；在2的整数倍块号处进行10毫秒RTTI无线块的分配；在任 意块号处进行5毫秒RTTI无线块的分配。
进一步地，在所述PCU与所述BTS完成PCU帧号同步后，在没有无线块收发时，所 述P⑶和所述BTS间不发送同步帧。本发明采用5毫秒时间粒度进行PCU帧号的同步，能够保证PCU帧和TDMA帧在时 域RTTI要求的精度内实现同步，并在保证帧同步稳定性和兼容BTTI业务的同时，减少系统 时延，实现时域RTTI的最佳性能。目前PCU和BTS间的传输将全面IP化，带宽为若干站点共享，本发明在帧号同步 成功后，在没有无线块收发时，PCU和BTS间不发送多余的同步帧，而且本发明重新设计了 PCU帧结构，PCU帧仅携带与其帧类型对应的控制比特，从而减少PCU控制比特对带宽的占 用。基于这些特点，本发明减少了不必要的同步帧的发送，节省了传输带宽。本发明基于5ms时间粒度进行PCU帧的帧号同步，相比20ms同步时间粒度会缩短 30ms的同步时间，从而减少系统首ping时延。
图1为理想无线环境下，20ms无线传输时延典型时延示意图；图2为以20ms时间粒度进行BTTI帧号同步的流程图；图3为以20ms时间粒度进行帧号同步分配RTTI块导致帧号失步的示意图；图4为本发明采用5毫秒时间粒度进行帧号同步的流程图；图5为本发明采用5毫秒时间粒度进行帧号同步后进行不同TTI类型块的分配流 程图。
具体实施例方式本发明的基本思想是采用5毫秒时间粒度进行缩减传输时延(RTTI)帧号同步调 度，在帧号未同步时，分组控制单元(PCU)和基站收发台(BTQ之间以5毫秒时间粒度发送 同步帧；在帧号同步成功后，在没有无线块收发时，PCU和BTS间不发送多余的同步帧。本发明将RTTI帧(块)同步的基本时间粒度定为5毫秒(ms)，该时间粒度下的帧 号同步可以很好地兼容20ms BTTIUOms RTTI和5ms RTTI的块分配，从而使BTS侧的RTTI 无线资源可被BTTI TBF (Temporary Block Flow，临时块流)和RTTI TBF所共享，因此，一 旦完成P⑶和BTS的帧号同步，P⑶便可以正确分配BTTI块和RTTI块，并且在两类传输时 间间隔块分配进行转换时，帧号也不会失步。在采用5ms时间粒度进行RTTI帧同步调度后，在Um 口超高帧的TDMA帧数与超块 号Pn、复块号Mn、块号Bn的对应关系中，BnW范围需调整为0-47，即1个民对应5ms。Pn、 Mn、Bn和TDMA帧号的对应关系算式改为TDMA 帧数=Pn*Mn* (Bn+4)本发明在对Bn范围进行调整后，对于20ms BTTI帧在4的整数倍Bn处分配，IOms RTTI块在2的整数倍Bn处分配，5ms RTTI块可在任意Bn处分配。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对 本发明进一步详细说明。图4为本发明采用5毫秒时间粒度进行帧号同步的流程图，采用5毫秒时间粒度 进行帧号同步与采用20ms时间粒度进行帧号同步的方法相同，区别仅在于PCU侧和BTS侧的定时调度时间由原来的20ms改为5ms，相比于图2，从步骤401至409可看出，采用5毫秒 时间粒度进行帧号同步，在帧号失步的情况下，所需的同步时间为10ms，相比于采用20ms 时间粒度进行帧号同步时，节省了 30ms的同步时间，从而减少了同步时延。图5为本发明采用5毫秒时间粒度进行帧号同步后进行不同TTI类型块的分配流 程图，该流程图示例了 5ms RTTI帧、IOms RTTI帧及20ms BTTI帧的分配过程，具体步骤如 下步骤510 当P⑶当前块号Bx为2的整数倍时，即当前帧号为偶数时，分配IOms RTTI块，并向BTS发送携带当前帧号的同步帧；步骤511 =BTS在调度时间到时，BTS当前处理的块号为Bx的IOms RTTI块，则帧 号仍然保持同步；步骤512 :P⑶在当前块号Bm处分配5ms RTTI块，由于5ms RTTI块的时长与调 度时间粒度相同，因此5ms RTTI块可在任意块号处分配，分配完后PCU发送携带当前帧号 的同步帧给BTS;步骤513 =BTS在调度时间到时，判断到当前处理的是帧号为的5msRTTI块，帧 号仍然保持与PCU同步；步骤514 在当前帧号为4的整数倍时，P⑶可分配20ms的BTTI块，假设当前块号 Bx+4为4的整数倍，则P⑶可分配20ms BTTI块，并发携带当前帧号的同步帧给BTS ；步骤515 =BTS处理块号为Bx的20ms BTTI块时，帧号仍然保持同步；从步骤510至515可以看出，以5ms时间粒度进行帧号同步的流程是兼容5ms RTTIUOms RTTI 禾口 20ms BTTI 块分配的。进一步地，本发明为了节省PCU同步帧所占用的带宽，重新设计了 PCU帧结构，现 有技术中的PCU帧结构中包含全部控制字段，但一些字段只在特定条件下才会填写有效 值，导致冗余字段，浪费带宽。本发明新的PCU帧结构定义了 “指示字段”，用于指示是否存 在对应字段，从而尽可能的缩减控制比特长度，减少带宽占用，所述指示比特有同步状态指 示字段、同步状态指示字段、下行块TTI类型指示字段等。以下为本发明PCU帧控制比特的 描述上行P⑶控制比特的具体语法表示法(CSN. 1)的描述如下〈Uplink PCU Control Bits):=<Frame Number <Frame Number ΙΕ —中贞号<PCU Frame Type:bit (1) >—PCU 帧类型{0—未同步{0 I KFrame Number Adjust Value: <Frame Number IE》}—帧号调整量|1—已同步}<padding bits)；本发明在上行PCU控制比特中新增了 PCU帧类型指示字段，该字段为1比特位宽， 用于指示是否已同步，在该指示比特指示未同步的情况下才携带后续的帧号调整量；这样， 当已同步的情况下就不需要携带调整量字段，节省了的带宽。下行P⑶控制比特CSN. 1的描述如下
<Downl ink PCU Centrel Content)一
<Frame Number<Frame Number工E>>一一帧号
{0一无对应的上行块
卜一有对应的上行块
<C。rreSp。nding Uplink Block Burst Typebit(1)>一对应的上行块脉沖类型
<C。rreSp。nding Up]ink Block TTI Typebit(2)>一对应的上行块／／I类型
}
<SynChr。niZed State Indicationbit(1)>一同步状态指示字段
{0一同步帧
卜一数据帧
一下行块／／I类型指示[Ol oo]{oo—BTTI
0l一时域R／／I
{0 一BTTI USF模式
{0 l<／he Second USFbit(3)>} 一第2个USF[Ol 04]{0—10ms RTTI[O105]l一一5ms RTTI
{0 l<／he／hird USFbit(3)>}一第3个USF
{0 l<／he Fourth USFbit(3)>}一第4个USF[O108]}
卜一RTTI USF模式}
!<／／I／ype{11}bit(*)一<no string))一一保留
]]]}
]2]}
]3] <padding bits)
如上述下行PCU控制比特CSN．1的描述，本发明在下行PCU控制比特中新增了对应上行块指示字段，用于指示有无对应的上行块，该指示字段为l比特，其值为0时表示无对应的上行块，为l时表示有对应的上行块。在该字段值为l时，后续才会携带对应的上行块脉沖类型字段及对应的上行块／／I类型字段；当该字段为0时，则不需要携带上行块脉沖类型字段及对应的上行块／／I类型字段，节省了带宽。
本发明在下行PCU控制比特中还新增了对应上行块传输时延类型字段(C。rreSp。nding Uplink Block TTI Type)，用于指示该PCU下行帧对应的上行块传输时延类型，本发明一具体实施例中采用2比特位宽，具体值的含义如表l所示
权利要求
1.一种适用于时域缩减传输时延的通用PCU帧号同步方法，其特征在于，该方法包括 分组控制单元(PCU)和基站收发台(BTQ分别以5毫秒时间粒度进行定时调度，采用5毫秒时间粒度进行PCU帧的帧号同步；所述PCU帧所承载无线块的类型包括基本传输时延(BTTI)无线块、时域缩减传输时 延(RTTI)无线块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述PCU发送给BTS的下行PCU帧的控 制比特中携带对应的上行块指示字段，用于指示是否有对应的上行块； 同步状态指示字段，用于指示当前PCU和BTS之间帧号是否已经同步； 下行块TTI类型指示字段，用于指示下行数据帧携带的无线块TTI类型； 下行块USF模式指示字段，用于指示下行块的上行状态标识(USF)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对应的上行块指示字段指示有对 应的上行块时，所述PCU帧的控制比特中携带对应上行块传输时延类型字段，该字段用于 标识下行块对应的上行块传输时延类型；在所述同步状态指示字段指示当前帧号已经同步时，所述PCU帧的控制比特中携带所 述下行块TTI类型指示字段；在所述下行块TTI类型指示字段指示当前下行PCU数据帧携带的无线块TTI类型为时 域RTTI类型时，所述PCU帧的控制比特中携带所述下行块USF模式指示字段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述PCU与所述BTS之间完成PCU帧号 同步后，所述方法还包括在4的整数倍块号处进行BTTI无线块的分配；在2的整数倍块号处进行10毫秒RTTI 无线块的分配；在任意块号处进行5毫秒RTTI无线块的分配。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述帧号同步成功 后，在没有无线块收发时，所述PCU和所述BTS间不发送同步帧。
6.一种适用于时域缩减传输时延的通用P⑶帧号同步系统，包括P⑶和BTS，其特征在于PCU,以5毫秒时间粒度进行定时调度，采用5毫秒时间粒度与BTS进行PCU帧的帧号 同步；BTS,以5毫秒时间粒度进行定时调度，采用5毫秒时间粒度与PCU进行PCU帧的帧号 同步；所述PCU与所述BTS之间以PCU帧承载无线块，所述无线块的类型包括基本传输时延 (BTTI)无线块、时域缩减传输时延(RTTI)无线块。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述PCU在发送给所述BTS的下行PCU帧 的控制比特中携带对应的上行块指示字段，用于指示是否有对应的上行块； 同步状态指示字段，用于指示当前PCU和BTS之间帧号是否已经同步； 下行块TTI类型指示字段，用于指示下行数据帧携带的无线块TTI类型； 下行块USF模式指示字段，用于指示下行块的上行状态标识(USF)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述对应的上行块指示字段指示有对应的上行块时，所述PCU帧的控制比特中携带 对应上行块传输时延类型字段，该字段用于标识下行块对应的上行块传输时延类型；在所述同步状态指示字段指示当前帧号已经同步时，所述PCU帧的控制比特中携带所 述下行块TTI类型指示字段；在所述下行块TTI类型指示字段指示当前下行PCU数据帧携带的无线块TTI类型为时 域RTTI类型时，所述PCU帧的控制比特中携带所述下行块USF模式指示字段。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述PCU与所述BTS完成PCU帧号同 步后，所述P⑶在4的整数倍块号处进行BTTI无线块的分配；在2的整数倍块号处进行10 毫秒RTTI无线块的分配；在任意块号处进行5毫秒RTTI无线块的分配。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述PCU与所述BTS完成PCU帧号同 步后，在没有无线块收发时，所述PCU和所述BTS间不发送同步帧。
全文摘要
本发明公开了一种适用于时域缩减传输时延的通用PCU帧号同步方法及系统，用于解决在引入时域RTTI技术后，容易产生帧号失步，影响业务稳定性和性能等技术问题。本发明采用5毫秒时间粒度进行PCU帧号的同步，能够保证PCU帧和TDMA帧在时域RTTI要求的精度内实现同步，并且在保证帧同步的稳定性和兼容BTTI业务的同时，减少系统时延，实现时域RTTI的最佳性能。
文档编号H04B7/26GK102118190SQ200910265788
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者傅苗, 马岚 申请人:中兴通讯股份有限公司