寬窄帶融合的多連接集群系統(tǒng)及其傳輸信道分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及寬窄帶融合的多連接集群系統(tǒng)及其傳輸 信道分配方法，寬帶指基于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群，窄帶是指PDT數(shù)字集群系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] LTE(LongTermEvolution,長(zhǎng)期演進(jìn)）是由 3GPP(The3rdGeneration PartnershipProject，第三代合作伙伴計(jì)劃）組織制定的UMTS(UniversalMobile TelecommunicationsSystem,通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，是繼第三 代移動(dòng)通信之后的新一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE是時(shí)分雙工（TDD，TimeDivision Duplex)模式的LTE系統(tǒng)。TD-LTE采用正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivision Multiplexing,OFDM)和多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output,MIM0)技術(shù)作 為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbps與上行50Mbps的 峰值傳輸速率；采用全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化發(fā)展，有效的縮短了控制面和用戶面 的時(shí)延；系統(tǒng)上下行鏈路使用同一頻段，無(wú)須對(duì)稱(chēng)頻譜，在頻譜資源緊缺的情況下具有天然 優(yōu)勢(shì)；通過(guò)智能天線MIMO技術(shù)可以有效的提高無(wú)線頻譜效率，能有效降低處理復(fù)雜性，上 下行時(shí)隙靈活配比，支持非對(duì)稱(chēng)頻譜和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)；能充分利用信道資源，基站的接收和發(fā) 送可以共用部分射頻單元，在一定程度上降低了基站的制造成本。TD-LTE系統(tǒng)信道容量大、 頻譜利用率高、抗干擾性能力強(qiáng)。相較于PDT數(shù)字集群系統(tǒng)，基于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群 數(shù)據(jù)傳輸速率高，可支持高質(zhì)量的語(yǔ)音、視頻、圖像傳輸；但同時(shí)也存在劣勢(shì)，如語(yǔ)音實(shí)時(shí)性 相較更弱，傳輸時(shí)延相較更高，且基站覆蓋能力相較更弱，業(yè)務(wù)易受基站覆蓋能力影響等。
[0003]LTE技術(shù)中，無(wú)線接口是用戶終端和基站eNodeB之間的接口，也稱(chēng)為空中接口。無(wú) 線接口是完全開(kāi)放的接口，只要遵守接口規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的設(shè)備就能互相通信。無(wú) 線接口協(xié)議棧分為三層兩面，三層包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，兩面指用戶面和控制 面。數(shù)據(jù)鏈路層同時(shí)位于控制面和用戶面，在用戶面負(fù)責(zé)用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸和加密?；?于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)，不僅具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單播通信機(jī)制，還針對(duì)集群通信 的需求具有適用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的集群通信機(jī)制。該通信機(jī)制的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)鏈 路層下行結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括媒體訪問(wèn)控制（MediumAccessControl,MAC)層、無(wú)線鏈 路控制（RadioLinkControl,RLC)層和分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PacketDataConvergence Protocol，H)CP)層。MAC層支持的功能主要包括：邏輯信道和傳輸信道的映射，多個(gè)用戶設(shè) 備UE間的動(dòng)態(tài)調(diào)度、單個(gè)用戶設(shè)備UE的信道優(yōu)先級(jí)處理，復(fù)用/解復(fù)用，通過(guò)混合自動(dòng)重 傳請(qǐng)求HARQ進(jìn)行錯(cuò)誤修正等；RLC層支持的主要功能包括：通過(guò)自動(dòng)重傳請(qǐng)求ARQ進(jìn)行糾 錯(cuò)，對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段Segm處理等；HXP層支持的功能主要包括：使用魯棒頭壓縮（Robust HeaderCompression,R0HC)協(xié)議對(duì)IP數(shù)據(jù)流進(jìn)行頭壓縮和解壓縮，用戶面和控制面數(shù)據(jù) 的傳輸、加密和解密等。
[0004]PDT(ProfessionalDigitalTrunking,專(zhuān)業(yè)數(shù)字集群）標(biāo)準(zhǔn)是由中國(guó)公安部牽頭 國(guó)內(nèi)集群廠商制定的行業(yè)專(zhuān)用數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)。由于技術(shù)成熟、大（中）區(qū)制覆蓋、建網(wǎng)成本 低、網(wǎng)絡(luò)抗毀性強(qiáng)、頻譜需求低、安全保密性高、符合專(zhuān)網(wǎng)用戶使用習(xí)慣，至今仍然具備很強(qiáng) 的生命力，是目前無(wú)線調(diào)度指揮的首選。能滿足公共安全、公用事業(yè)、工商業(yè)等專(zhuān)業(yè)用戶群 體的無(wú)線通信指揮調(diào)度的語(yǔ)音需求。但用戶迫切需求高質(zhì)量語(yǔ)音、視頻、圖像等業(yè)務(wù)支持。
[0005] 基于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群能提供超高的數(shù)據(jù)能力支撐，支持高清視頻、多媒體 分發(fā)、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為指揮決策提供高效數(shù)據(jù)支撐；同時(shí)，得益于LTE的扁平化架構(gòu)，基于 TD-LTE的寬帶數(shù)字集群同窄帶語(yǔ)音集群一樣也能支持超快的接續(xù)時(shí)間等專(zhuān)業(yè)集群的特性； 但基于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群不支持大區(qū)制覆蓋、建網(wǎng)及維護(hù)成本相對(duì)較高、頻譜需求較 大。兩種技術(shù)各有特點(diǎn)、互為補(bǔ)充。在目前的技術(shù)條件下，寬窄帶融合是非常現(xiàn)實(shí)和有利的 選擇，兩種技術(shù)融合共生、取長(zhǎng)補(bǔ)短，用戶在自己的業(yè)務(wù)范圍內(nèi)，可根據(jù)具體區(qū)域的不同需 求靈活選擇窄帶語(yǔ)音或者寬帶數(shù)字集群覆蓋。
[0006] 多連接技術(shù)指的是具備多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的終端通過(guò)不同的接入技術(shù)同時(shí)連接到不 同網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。受限于單一制式的載波帶寬和多用戶資源共享，單一制式傳輸難以滿足用 戶峰值速率的要求。另外，當(dāng)每種制式都有大量的用戶共享帶寬的情況下，單一制式傳輸也 難滿足用戶對(duì)持續(xù)下載速率或者流媒體傳輸速率的要求。多連接的目的在于通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的聯(lián)合資源管理，實(shí)現(xiàn)不同接入系統(tǒng)間的負(fù)荷分擔(dān)，從整體上提高頻譜利用率，提高業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)速率，提升用戶體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種寬窄帶融合的多連接集 群系統(tǒng)及其傳輸信道分配方法，本發(fā)明能提高數(shù)字集群通信中的頻譜利用效率，提升集群 用戶的服務(wù)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字集群通信的寬窄帶融合。本發(fā)明提出的一種寬窄帶融合的多連 接集群系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括基于TD-LTE的寬帶集群基站、PDT窄帶集群基站、n個(gè) 數(shù)字集群用戶終端，所述數(shù)字集群用戶終端同時(shí)具有寬帶接收接口和窄帶接收接口，每個(gè) 數(shù)字集群用戶終端的寬帶接收接口和窄帶接收接口同時(shí)分別通過(guò)寬帶數(shù)字集群信道和窄 帶數(shù)字集群信道與基于TD-LTE的寬帶集群基站、PDT窄帶集群基站相連；基于TD-LTE的寬 帶集群基站、PDT窄帶集群基站通過(guò)寬帶數(shù)字集群信道和窄帶數(shù)字集群信道同時(shí)向數(shù)字集 群用戶傳輸信號(hào)，同時(shí)為數(shù)字集群用戶終端聯(lián)合分配寬帶數(shù)字集群信道和窄帶數(shù)字集群信 道。所述的寬窄帶融合的多連接集群系統(tǒng)傳輸信道的聯(lián)合分配在基于TD-LTE的寬帶集群 基站和PDT窄帶集群基站之間建立新的接口，使所述寬、窄帶集群基站有線互聯(lián)，以互通物 理層資源和需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)。
[0008] 本發(fā)明還提出采用上述系統(tǒng)的寬窄帶融合的多連接集群系統(tǒng)傳輸信道分配方法， 其特征在于，建立一次呼叫：主叫用戶終端向PDT窄帶集群基站發(fā)起呼叫建立請(qǐng)求時(shí)，PDT 窄帶集群基站和TD-LTE寬帶集群基站之間通過(guò)有線互聯(lián)，將聯(lián)合進(jìn)行物理層資源分配；包 括以下步驟：
[0009] (1)首先收端判斷信號(hào)是信令還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，若是信令，則分配窄帶信道傳輸信 令，傳輸信道分配結(jié)束；若是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則繼續(xù)執(zhí)行步驟（2);
[0010] (2)PDT窄帶集群基站根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型和被呼叫用戶的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行物理層資源 分配，進(jìn)行寬帶、窄帶傳輸信道初步聯(lián)合分配；
[0011] (3)根據(jù)實(shí)際可用寬帶、窄帶信道數(shù)量完成傳輸信道分配。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果：
[0013] 本發(fā)明基于的多連接集群系統(tǒng)，避免了單一制式對(duì)帶寬的和用戶峰值速率的限 制，通過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源管理，從整體上提高頻譜利用效率，提高業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率。對(duì)寬窄 帶傳輸信道進(jìn)行聯(lián)合分配，使寬帶技術(shù)和窄帶技術(shù)互為補(bǔ)充取長(zhǎng)補(bǔ)短，彌補(bǔ)了窄帶傳輸數(shù) 據(jù)速率低和寬帶覆蓋能力弱、傳輸時(shí)延高的劣勢(shì)，提高數(shù)字集群通信中的頻譜利用效率，提 升集群用戶的服務(wù)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字集群通信的寬窄帶融合。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是基于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層下行結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明的多連接集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明的多連接集群系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層用戶面耦合下行結(jié)構(gòu)示意圖； [0017]圖4是本發(fā)明的多連接集群系統(tǒng)傳輸信道分配方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明提出的寬窄帶融合的多連接集群系統(tǒng)及其傳輸信道分配方法結(jié)合附圖及 實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明如下：
[001