专利名称：一种lte上行数据传输结构及控制方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，特别涉及移动通信系统用户终端(简称，UE)实现上行数据传输的结构及控制方法，以满足长期演进LTE系统上行数据高速高效传输的要求。
背景技术：
演进的通用陆基无线接入网E-UTRAN是通用陆基无线接入网UTRAN的演进接入网络，其采用的接入技术称为长期演进(简称LTE)技术，与3G相比，LTE具有高数据速率、分组传送、低延迟、向下兼容等技术优势。与时分同步码分多址系统TD-SCDMA—样，LTE的无线接口也划分为层一(Layer 1)、层二(Layer 2)和层三(Layerf)，但各层的协议描述发生了很大变化。LTE系统类型3的终端要求在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps、上行 50Mbps的峰值速率，这对协议栈数据通路的设计性能提出了更高要求，在保证数据传输可靠性的同时，应尽量提高数据传输的速率。依据各层协议，上行数据传输处理的简要描述如下(1)高层模块(此处称为C0M)收到不同大小的IP包(IP数据包或IP控制包)， 首先为每个IP包申请大小为IP包长度加上预留的IP头和分组数据汇聚协议(简称PDCP) 头长的内存，生成新的IP包，并将IP包的指针转发到中转模块(简称RABM)。(2)中转模块RABM收到高层模块COM发来的IP包指针后，不对其内容进行处理， 只是将IP包指针转发到无线承载(简称RB)对应的PDCP实例。(3)PDCP模块对收到的数据进行头压缩和加PDCP头信息等处理后，生成PDCP PDU，然后将数据指针发送至对应的无线链路控制(简称RLC)实例。(4)当RLC收到介质接入控制层(简称MAC)的传输时机后，根据资源大小将RLC SDU (即PDCP PDU)分段或级联成RLC PDU，然后将RLC PDU发送至MAC层。(5) MAC收到各逻辑信道上的RLC PDU,会将各PDU组装成MAC PDU,并将其发送至物理层。协议栈各层的结构设计和数据处理的效率影响了协议栈数据传输速率，通常实现上行数据传输过程如图ι所示，以确认模式(AM)下的数据传输为例。示意图1中的数据处理有以下要点(1)在PDCP层，每接收到一个PDCP SDU，就将其转化成PDCP PDU，这一处理是针对同一片地址空间，不需申请新的内存空间。(2) PDCP PDU (RLC SDU)通过PDCP与RLC的层间原语(层与层之间的信令)传送至RLC层。(3)在RLC层，分配了两个数据缓存RLC SDU缓存和RLC PDU缓存。(4) MAC层将各逻辑信道上的RLC PDU拷贝到MAC PDU。示意图1中的实现方法存在以下问题(I)PDCP层检测收到IP控制包时，需要将其插入缓存的第一个位置，优先发送，但PDCP SDU是按序队列，IP控制包得不到优先处理，容易造成数据链路的堵塞。(2) RLC收到的RLC SDU，需要通过状态机中的PDCP与RLC的层间原语进行交互， 在高速率传输下，这种交互会很频繁，降低了传输速率。(3)虽然RLC层的RLC SDU缓存与PDCP PDU的缓存保存的信息不同，但是存在重复信息，造成内存浪费。(4) RLC收到MAC传输数据的时机后，将RLC SDU组装成RLC PDU时，由于RLC PDU 的大小非固定，故需要动态申请RLC PDU的内存，并将RLC SDU的数据拷贝到RLC PDU中， 频繁的动态申请内存和数据拷贝，会进一步导致传输速率降低。 (5)在MAC层进行MAC PDU的组装时，需要将所有逻辑信道的RLC PDU拷贝到MAC PDU中，这种数据拷贝也需花费一定时间，降低了传输效率。以上所述问题主要体现在缓存分配、内存申请和数据拷贝上，这些问题不仅制约了内存的使用效率，而且严重影响了上行数据传输的速率，降低了数据通路的稳定性和UE 的业务质量。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提出了一种LTE上行数据传输结构及控制方法，以减少数据处理的时间，尽量达到LTE系统的上行峰值速率。为解决以上问题，本发明提供一种LTE上行数据传输结构，如图2所示，包括在分组数据汇聚协议层PDCP，增加PDCP SDU缓存，用于存储从高层传送过来的还未转化为PDCP PDU的PDCP SDU IP包指针；继续保留PDCP PDU缓存，用于存储已发送和未发送PDCP PDU数据信息，等待对等层的确认或重建PDCP实例时重传未确认的PDCP PDU ；所述PDCP SDU缓存或者PDCP PDU缓存采用链表管理，如示意图3所示；所述PDCP SDU缓存链表管理方法为当PDCP收到IP控制包时，将IP控制包指针插入链表的第一个节点，优先发送；当PDCP收到IP数据包，则将其插入链表的尾指针 PSduTail之后，并更新尾指标pSduTail ；当PDCP需要生成PDCP PDU时，就将链表中保存的节点信息(PDCP SDU)进行头压缩、加密、加PDCP头后，然后插入到PDCP PDU缓存链表的末尾，等待发送。所述PDCP PDU缓存链表管理方法为PDCP PDU缓存链表由PDCP与RLC模块共同维护，包含头指针pPduHeader、第一个等待发送的PDCP PDU指针pPduCur和尾指针 pPduTail, pPduHeader pPduCur之间保存的节点信息是等待对等端确认的PDCP PDU, PPduCur pPduTail之间保存的节点信息是等待传输的PDCP PDU0在无线链路控制层RLC，删除RLC SDU缓存，只保留RLC PDU缓存，RLC PDU缓存存储的是待确认的RLC PDU，而组装成RLC PDU的数据从PDCP PDU缓存中取得。为解决以上问题，本发明还提供一种LTE上行数据传输控制方法，包括步骤A 高层模块COM将IP包发送至分组数据汇聚协议层PDCP，PDCP根据当前 PDCP PDU的缓存情况，将PDCP SDU转换为PDCP PDU ；所述PDCP根据当前PDCP PDU的缓存情况，将PDCP SDU转换成PDCP PDU 如果 PDCP PDU缓存中待发PDU的数据总量少于Nx或者收到RLC层的指示，则将PDCP SDU转换为PDCP PDU，其中Nx为2-5个传输时间间隔TTI最大上行发送数据量；
步骤B 介质接入控制层MAC收到物理层发来的上行资源授权或反馈UL Grant or PHICH后，立即扫描各逻辑信道对应的RLC数据缓存情况，统计下一传输时机的待发数据量，然后依据网络的资源情况，为各逻辑信道分配相应的资源，并将相应资源大小通过层间原语上报无线链路控制层RLC ；所述统计下一传输时机的待发数据量，包括统计所有未发送的RLC SDU大小、重传 RLC PDU大小或重传RLC PDU分段大小、表征状态的RLC PDU大小及RLC PDU头长度。步骤C =RLC收到MAC上报资源大小的层间原语，根据资源大小及该RLC的数据缓存情况，进行相应PDU的组装；所述相应PDU的组装为如果有表征状态的RLC PDU需要组装，则优先组装STATUS PDU，依据RLC保存的状态报告信息组装STATUS PDU ；然后才组装重传PDU，依据重传信息组装重传PDU ；最后组装新传PDU，从PDCP PDU缓存中取得RLC SDU组装成新传的RLC PDU0步骤D =RLC将组装好的PDU发送至MAC，当MAC收全所有逻辑信道上的数据后，将各逻辑信道上的PDU组装成MAC PDU,并填充MAC头，然后将MAC PDU发送至物理层；步骤E 当RLC将RLC PDU送至MAC层后，如果PDCP PDU缓存中待发PDU的数据总量少于Nx，则指示PDCP层将PDCP SDU转化为PDCP PDU ；其中Nx为2_5个传输时间间隔 TTI最大上行发送数据量。本发明通过更改相关协议层数据缓存和管理方式以及层间的交互方式来实现LTE 终端上行数据的高效传输，与现有技术相比，本技术方案的优点有第一，在PDCP层增加的PDCP SDU缓存，解决了优先处理IP控制包的问题，在需要优先处理时不会出现数据拥塞问题；第二，在RLC 层去除了 RLC SDU 缓存，RLC 与 PDCP 共同维护 PDCP PDU (RLC SDU)缓存，一是减少了内存的使用；二是减少了状态机原语的交互，在获得组装RLC PDU时机时， RLC直接从PDCPPDU取得数据进行组装，不需要先将PDCP PDU通过层间原语发给RLC ；第三，RLC SDU组装成RLC PDU时，不需要申请新的内存来存储RLC SDU数据，RLC PDU存储的是RLC SDU的数据指针和相关的数据偏移量，即节省了内存，又缩短了动态申请内存的处理时间；第四，整个协议栈上行数据的处理只存在一次数据拷贝，即从COM层到MAC层的IP 数据处理全程使用指针操作，即节省了内存的使用，又减少了数据拷贝所花费的时间。除此之外，设计清晰高效的内存管理确认模式AM下，在高层(COM)申请数据内存，在PDCP层释放内存(收到对等层确认后)；非确认模式UM下，在高层(COM)申请数据内存，在MAC层释放内存(将数据拷贝到共享缓存后)；透明模式TM下，在RRC(无线资源控制)层申请数据内存，在MAC层释放内存(将数据拷贝到共享缓存后)；总之，本发明提供了 LTE上行数据高速传输切实可行的实现方案，极大地减少了内存的使用，缩短了数据处理的时间，明显提高数据传输的速率。
图1为现有技术上行数据传输结构2为本发明上行数据传输结构3为本发明PDCP层缓存链表管理示意图
图4为本发明上行数据传输控制方法流程图
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明一种LTE上行数据高效传输的结构及控制方法做进一步详细说明，某些公知实现方式不再详述，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。本发明的一种LTE上行数据传输结构，如图2所示，包括在分组数据汇聚协议层PDCP，增加PDCP SDU缓存，用于存储从高层传送过来还未转化为PDCP PDU的PDCP SDU IP包指针；继续保留PDCP PDU缓存，用于存储已发送和未发送PDCP PDU数据信息，等待对等层的确认或重建PDCP实例时重传未确认的PDCP PDU ；所述PDCP SDU缓存或者PDCP PDU缓存采用链表管理，如图3所示；所述PDCP SDU缓存链表管理方法为当PDCP收到IP控制包时，将IP控制包指针插入链表的第一个节点，优先发送；当PDCP收到IP数据包，则将其插入链表的尾指针PSduTail之后，并更新尾指标pSduTail ；当PDCP需要生成PDCP PDU时，就将链表 PSduHeader中保存的节点信息(PDCP SDU)进行头压缩、加密、加PDCP头，然后插入到PDCP PDU缓存的末尾，等待发送。所述PDCP PDU缓存链表管理方法为PDCP PDU缓存链表由PDCP与RLC模块共同维护，包含头指针pPduHeader、第一个等待发送的PDCP PDU指针pPduCur和尾指针 pPduTail, pPduHeader pPduCur之间保存的节点信息是等待对等端确认的PDCP PDU, PPduCur pPduTail之间保存的节点信息是等待传输的PDCP PDU0在无线链路控制层RLC，删除RLC SDU缓存，只保留RLC PDU缓存，RLC PDU缓存存储的是待确认的RLC PDU，而组装成RLC PDU的数据从PDCP PDU缓存中取得。RLC可以直接从PDCP PDU缓存中取数据组装成RLC PDU，而不需要通过层间原语把PDCP PDU发送至RLC，RLC也没有必要分配缓存来存储RLC SDU (PDCP PDU)，即节省了内存，又提高了数据处理的速度；本发明的一种LTE上行数据传输控制方法，上行数据传输流程如图4，该流程是在 RRC连接建立和RRC连接重配置完成之后，具体描述如下步骤A 高层模块COM将IP包(PDCP SDU)发送至分组数据汇聚协议层PDCP，PDCP 根据当前PDCP PDU的缓存情况，将PDCP SDU转换为PDCP PDU ；如图4中的步骤IA和IB ；所述PDCP根据当前PDCP PDU的缓存情况，将PDCP SDU转换成PDCP PDU 如果 PDCP PDU缓存中待发PDU的数据总量少于Nx或者收到RLC层的指示，则将PDCP SDU转换为PDCP PDU, Nx为2-5个传输时间间隔TTI最大上行发送数据量；图3为采用链表管理方式将PDCP SDU数据转换为PDCP PDU数据示意图，PDCP PDU 数据与PDCP SDU数据保存在同一片内存空间，不对数据进行处理，而只对数据指针进行管理，不存在数据拷贝，避免了内存的动态申请与数据的拷贝，提高了数据处理的速度；步骤B 介质接入控制层MAC收到物理层发来的上行资源授权或反馈UL Grant or PHICH后，立即扫描各逻辑信道对应的RLC数据缓存(也即是PDCP的PDCP PDU缓存)情况，统计下一传输时机的待发数据量，然后依据网络的资源情况，为各逻辑信道分配相应的资源，并将相应资源大小通过层间原语上报无线链路控制层RLC ；如图4中的步骤2A、2B、2C ；所述统计下一传输时机的待发数据量，包括统计所有未发送的RLC SDU(PDCP PDU)大小、重传RLC PDU大小或重传RLC PDU分段大小、表征状态的RLC PDU (STATUS PDU) 大小及RLC PDU头长度。步骤C =RLC收到MAC上报资源大小的层间原语，根据资源大小及该RLC的数据缓存情况，进行相应PDU的组装；如图4中的步骤3。所述相应PDU的组装为如果有表征状态的RLC PDU (STATUS PDU)需要组装，则优先组装STATUS PDU,依据RLC保存的状态报告信息组装STATUS PDU ；然后才组装重传PDU， 依据重传信息(RLC PDU缓存)组装重传PDU;最后组装新传PDU，从PDCP PDU缓存中取得 RLC SDU组装成新传的RLC PDU0新传RLC PDU的数据来自如图3中pPduCur指示的PDCP PDU。RLC PDU的组装只保存了相关RLC SDU数据的起始地址和数据偏移量，不存在数据的拷贝，与现有技术相比，节省了数据拷贝时间。步骤D =RLC将组装好的PDU发送至MAC，当MAC收全所有逻辑信道上的数据后，将各逻辑信道上的PDU组装成MAC PDU,并填充MAC头，然后将MAC PDU发送至物理层；如图4 中的步骤4A、4B和4C ；步骤E 当RLC将RLC PDU送至MAC层后，如果PDCP PDU缓存中待发PDU的数据总量少于Nx，则指示PDCP层将PDCP SDU转化为PDCP PDU ；其中Nx为2_5个传输时间间隔 TTI最大上行发送数据量；如图4中的步骤5。由以上5个步骤可知，从PDCP SDU到PDCP PDU，从PDCP PDU到RLC PDU都采用数据指针而不直接对数据进行操作，避免了内存的动态申请与数据的拷贝，提高了数据处理的速度，并且对PDCP层中的PDCP SDU缓存和PDCP PDU缓存进行链表管理，实现了 IP控制包的优先传输，减少了数据通路的堵塞，从而确保终端实现快速的上行数据传输。本发明所举实施方式或实施例对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，应当理解的是，以上所举实施方式或实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种LTE上行数据传输结构，其特征在于，包括在分组数据汇聚协议层PDCP，增加PDCP SDU缓存，用于存储从高层传送过来的还未转化为PDCP PDU的PDCP SDU IP包指针；继续保留PDCP PDU缓存，用于存储已发送和未发送 PDCP PDU数据信息，等待对等层的确认或重建PDCP实例时重传未确认的PDCP PDU ；在无线链路控制层RLC，删除RLC SDU缓存，只保留RLC PDU缓存，RLC PDU缓存存储的是待确认的RLC PDU，而组装成RLC PDU的数据从PDCP PDU缓存中取得。
2.如权利要求1所述上行数据传输结构，其特征在于，所述PDCPSDU缓存或者PDCP PDU缓存采用链表管理；所述PDCP SDU缓存链表管理方法为当PDCP收到IP控制包时，将IP控制包指针插入链表的第一个节点，优先发送；当PDCP收到IP数据包，则将其插入链表的尾指针pSduTail 之后，并更新尾指标PSduTail ；当PDCP需要生成PDCP PDU时，就将链表中保存的节点信息 PDCP SDU进行头压缩、加密、加PDCP头后，然后插入到PDCPPDU缓存的末尾，等待发送；所述PDCP PDU缓存链表管理方法为PDCP PDU缓存链表由PDCP与RLC模块共同维护， 包含头指针pPduHeader、第一个等待发送的PDCP PDU指针pPduCur和尾指针pPduTail， pPduHeader pPduCur之间保存的节点信息是等待对等端确认的PDCP PDU, pPduCur PPduTail之间保存的节点信息是等待传输的PDCP PDU0
3.—种LTE上行数据传输控制方法，其特征在于，包括步骤A 高层模块COM将IP包发送至分组数据汇聚协议层PDCP，PDCP根据当前PDCP PDU的缓存情况，将PDCP SDU转换为PDCP PDU ；所述PDCP根据当前PDCP PDU的缓存情况，将PDCP SDU转换成PDCP PDU 如果PDCP PDU缓存中待发PDU的数据总量少于Nx或者收到RLC层的指示，则将PDCP SDU转换为PDCP PDU，其中Nx为2-5个传输时间间隔TTI最大上行发送数据量；步骤B:介质接入控制层MAC收到物理层发来的上行资源授权或反馈UL Grant or PHICH后，立即扫描各逻辑信道对应的RLC数据缓存情况，统计下一传输时机的待发数据量，然后依据网络的资源情况，为各逻辑信道分配相应的资源，并将相应资源大小通过层间原语上报无线链路控制层RLC ；所述统计下一传输时机的待发数据量，包括统计所有未发送的RLC SDU大小、重传RLC PDU大小或重传RLC PDU分段大小、表征状态的RLC PDU大小及RLC PDU头长度；步骤C =RLC收到MAC上报资源大小的层间原语，根据资源大小及该RLC的数据缓存情况，进行相应PDU的组装；所述相应PDU的组装为如果有表征状态的RLC PDU需要组装，则优先组装STATUS PDU，依据RLC保存的状态报告信息组装STATUS PDU ；然后才组装重传PDU，依据重传信息组装重传PDU ；最后组装新传PDU，从PDCP PDU缓存中取得RLC SDU组装成新传的RLC PDU ； 步骤D =RLC将组装好的PDU发送至MAC，当MAC收全所有逻辑信道上的数据后，将各逻辑信道上的PDU组装成MAC PDU,并填充MAC头，然后将MAC PDU发送至物理层；步骤E 当RLC将RLC PDU送至MAC层后，判断如果PDCP PDU缓存中待发PDU的数据总量少于Nx，则指示PDCP层将PDCP SDU转化为PDCP PDU ；其中Nx为2_5个传输时间间隔 TTI最大上行发送数据量。
全文摘要
本发明涉及移动通信领域，提供了一种LTE上行数据传输结构，在分组数据汇聚协议层增加PDCP SDU缓存，用于存储从高层传送过来的还未转化为PDCP PDU的PDCP SDU IP包指针；在无线链路控制层，删除RLC SDU缓存，只保留RLC PDU缓存，RLC PDU缓存存储的是待确认的RLC PDU，而组装成RLC PDU的数据从PDCP PDU缓存中取得；本发明还提供了一种LTE上行数据传输控制方法；本发明提供了LTE上行数据高速高效传输切实可行的实现方案，极大地减少了内存的使用，缩短了数据处理的时间，明显提高数据传输的速率。
文档编号H04W28/06GK102316516SQ20101021359
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者张仲达, 李树春, 李贵勇, 赵国会, 钟彩锦, 陈吕洋 申请人:重庆重邮信科通信技术有限公司