寬窄帶融合的多連接集群系統及其傳輸信道分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及寬窄帶融合的多連接集群系統及其傳輸 信道分配方法，寬帶指基于TD-LTE的寬帶數字集群，窄帶是指PDT數字集群系統。
【背景技術】
[0002] LTE(LongTermEvolution,長期演進）是由 3GPP(The3rdGeneration PartnershipProject，第三代合作伙伴計劃）組織制定的UMTS(UniversalMobile TelecommunicationsSystem,通用移動通信系統）技術標準的長期演進，是繼第三 代移動通信之后的新一代移動通信標準。TD-LTE是時分雙工（TDD，TimeDivision Duplex)模式的LTE系統。TD-LTE采用正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivision Multiplexing,OFDM)和多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output,MIM0)技術作 為其無線網絡演進的標準。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IP網絡架構，網絡結構扁平化發展，有效的縮短了控制面和用戶面 的時延；系統上下行鏈路使用同一頻段，無須對稱頻譜，在頻譜資源緊缺的情況下具有天然 優勢；通過智能天線MIMO技術可以有效的提高無線頻譜效率，能有效降低處理復雜性，上 下行時隙靈活配比，支持非對稱頻譜和非對稱業務；能充分利用信道資源，基站的接收和發 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系統信道容量大、 頻譜利用率高、抗干擾性能力強。相較于PDT數字集群系統，基于TD-LTE的寬帶數字集群 數據傳輸速率高，可支持高質量的語音、視頻、圖像傳輸；但同時也存在劣勢，如語音實時性 相較更弱，傳輸時延相較更高，且基站覆蓋能力相較更弱，業務易受基站覆蓋能力影響等。
[0003]LTE技術中，無線接口是用戶終端和基站eNodeB之間的接口，也稱為空中接口。無 線接口是完全開放的接口，只要遵守接口規范，不同制造商生產的設備就能互相通信。無 線接口協議棧分為三層兩面，三層包括物理層、數據鏈路層和網絡層，兩面指用戶面和控制 面。數據鏈路層同時位于控制面和用戶面，在用戶面負責用戶業務數據的傳輸和加密。基 于TD-LTE的寬帶數字集群通信系統，不僅具有點對點的單播通信機制，還針對集群通信 的需求具有適用點對多點的集群通信機制。該通信機制的下行業務數據傳輸，其數據鏈 路層下行結構如圖1所示，包括媒體訪問控制（MediumAccessControl,MAC)層、無線鏈 路控制（RadioLinkControl,RLC)層和分組數據匯聚協議（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，多個用戶設 備UE間的動態調度、單個用戶設備UE的信道優先級處理，復用/解復用，通過混合自動重 傳請求HARQ進行錯誤修正等；RLC層支持的主要功能包括：通過自動重傳請求ARQ進行糾 錯，對傳輸塊進行分段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)協議對IP數據流進行頭壓縮和解壓縮，用戶面和控制面數據 的傳輸、加密和解密等。
[0004]PDT(ProfessionalDigitalTrunking,專業數字集群）標準是由中國公安部牽頭 國內集群廠商制定的行業專用數字集群標準。由于技術成熟、大（中）區制覆蓋、建網成本 低、網絡抗毀性強、頻譜需求低、安全保密性高、符合專網用戶使用習慣，至今仍然具備很強 的生命力，是目前無線調度指揮的首選。能滿足公共安全、公用事業、工商業等專業用戶群 體的無線通信指揮調度的語音需求。但用戶迫切需求高質量語音、視頻、圖像等業務支持。
[0005] 基于TD-LTE的寬帶數字集群能提供超高的數據能力支撐，支持高清視頻、多媒體 分發、高速數據業務，為指揮決策提供高效數據支撐；同時，得益于LTE的扁平化架構，基于 TD-LTE的寬帶數字集群同窄帶語音集群一樣也能支持超快的接續時間等專業集群的特性； 但基于TD-LTE的寬帶數字集群不支持大區制覆蓋、建網及維護成本相對較高、頻譜需求較 大。兩種技術各有特點、互為補充。在目前的技術條件下，寬窄帶融合是非常現實和有利的 選擇，兩種技術融合共生、取長補短，用戶在自己的業務范圍內，可根據具體區域的不同需 求靈活選擇窄帶語音或者寬帶數字集群覆蓋。
[0006] 多連接技術指的是具備多個網絡接口的終端通過不同的接入技術同時連接到不 同網絡的技術。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 難滿足用戶對持續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多個網絡 的聯合資源管理，實現不同接入系統間的負荷分擔，從整體上提高頻譜利用率，提高業務數 據速率，提升用戶體驗。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種寬窄帶融合的多連接集 群系統及其傳輸信道分配方法，本發明能提高數字集群通信中的頻譜利用效率，提升集群 用戶的服務體驗，實現數字集群通信的寬窄帶融合。本發明提出的一種寬窄帶融合的多連 接集群系統，其特征在于，該系統包括基于TD-LTE的寬帶集群基站、PDT窄帶集群基站、n個 數字集群用戶終端，所述數字集群用戶終端同時具有寬帶接收接口和窄帶接收接口，每個 數字集群用戶終端的寬帶接收接口和窄帶接收接口同時分別通過寬帶數字集群信道和窄 帶數字集群信道與基于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窄帶集群基站通過寬帶數字集群信道和窄帶數字集群信道同時向數字集 群用戶傳輸信號，同時為數字集群用戶終端聯合分配寬帶數字集群信道和窄帶數字集群信 道。所述的寬窄帶融合的多連接集群系統傳輸信道的聯合分配在基于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，以互通物 理層資源和需要傳輸的數據信號。
[0008] 本發明還提出采用上述系統的寬窄帶融合的多連接集群系統傳輸信道分配方法， 其特征在于，建立一次呼叫：主叫用戶終端向PDT窄帶集群基站發起呼叫建立請求時，PDT 窄帶集群基站和TD-LTE寬帶集群基站之間通過有線互聯，將聯合進行物理層資源分配；包 括以下步驟：
[0009] (1)首先收端判斷信號是信令還是數據業務，若是信令，則分配窄帶信道傳輸信 令，傳輸信道分配結束；若是數據業務，則繼續執行步驟（2);
[0010] (2)PDT窄帶集群基站根據數據業務類型和被呼叫用戶的優先級進行物理層資源 分配，進行寬帶、窄帶傳輸信道初步聯合分配；
[0011] (3)根據實際可用寬帶、窄帶信道數量完成傳輸信道分配。
[0012] 本發明的技術特點及有益效果：
[0013] 本發明基于的多連接集群系統，避免了單一制式對帶寬的和用戶峰值速率的限 制，通過多個網絡聯合資源管理，從整體上提高頻譜利用效率，提高業務數據速率。對寬窄 帶傳輸信道進行聯合分配，使寬帶技術和窄帶技術互為補充取長補短，彌補了窄帶傳輸數 據速率低和寬帶覆蓋能力弱、傳輸時延高的劣勢，提高數字集群通信中的頻譜利用效率，提 升集群用戶的服務體驗，實現了數字集群通信的寬窄帶融合。
【附圖說明】
[0014] 圖1是基于TD-LTE的寬帶數字集群系統的數據鏈路層下行結構示意圖；
[0015] 圖2是本發明的多連接集群系統結構示意圖；
[0016] 圖3是本發明的多連接集群系統的數據鏈路層用戶面耦合下行結構示意圖； [0017]圖4是本發明的多連接集群系統傳輸信道分配方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發明提出的寬窄帶融合的多連接集群系統及其傳輸信道分配方法結合附圖及 實施例進一步說明如下：
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