宽窄带融合的多连接集群系统及其传输信道分配方法技术方案

本发明专利技术涉及一种宽窄带融合的多连接集群系统及其传输信道分配方法，属于无线通信技术领域。该系统包括基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站、n个数字集群用户终端，所述数字集群用户终端同时具有宽带接收接口和窄带接收接口，每个数字集群用户终端的宽带接收接口和窄带接收接口同时分别通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道与基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站相连。该方法包括：主叫用户终端向PDT窄带集群基站发起呼叫建立请求时，PDT窄带集群基站和TD-LTE宽带集群基站之间通过有线互联，将联合进行物理层资源分配；本发明专利技术方法能提高数字集群通信中的频谱利用效率，提升集群用户的服务体验，实现数字集群通信的宽窄带融合。

【技术实现步骤摘要】
宽窄带融合的多连接集群系统及其传输信道分配方法
本专利技术属于无线通信
，特别涉及宽窄带融合的多连接集群系统及其传输信道分配方法，宽带指基于TD-LTE的宽带数字集群，窄带是指PDT数字集群系统。
技术介绍
LTE(LongTermEvolution，长期演进)是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，是继第三代移动通信之后的新一代移动通信标准。TD-LTE是时分双工(TDD，TimeDivisionDuplex)模式的LTE系统。TD-LTE采用正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)和多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术作为其无线网络演进的标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps与上行50Mbps的峰值传输速率；采用全IP网络架构，网络结构扁平化发展，有效的缩短了控制面和用户面的时延；系统上下行链路使用同一频段，无须对称频谱，在频谱资源紧缺的情况下具有天然优势；通过智能天线MIMO技术可以有效的提高无线频谱效率，能有效降低处理复杂性，上下行时隙灵活配比，支持非对称频谱和非对称业务；能充分利用信道资源，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，在一定程度上降低了基站的制造成本。TD-LTE系统信道容量大、频谱利用率高、抗干扰性能力强。相较于PDT数字集群系统，基于TD-LTE的宽带数字集群数据传输速率高，可支持高质量的语音、视频、图像传输；但同时也存在劣势，如语音实时性相较更弱，传输时延相较更高，且基站覆盖能力相较更弱，业务易受基站覆盖能力影响等。LTE技术中，无线接口是用户终端和基站eNodeB之间的接口，也称为空中接口。无线接口是完全开放的接口，只要遵守接口规范，不同制造商生产的设备就能互相通信。无线接口协议栈分为三层两面，三层包括物理层、数据链路层和网络层，两面指用户面和控制面。数据链路层同时位于控制面和用户面，在用户面负责用户业务数据的传输和加密。基于TD-LTE的宽带数字集群通信系统，不仅具有点对点的单播通信机制，还针对集群通信的需求具有适用点对多点的集群通信机制。该通信机制的下行业务数据传输，其数据链路层下行结构如图1所示，包括媒体访问控制(MediumAccessControl,MAC)层、无线链路控制(RadioLinkControl,RLC)层和分组数据汇聚协议(PacketDataConvergenceProtocol,PDCP)层。MAC层支持的功能主要包括：逻辑信道和传输信道的映射，多个用户设备UE间的动态调度、单个用户设备UE的信道优先级处理，复用/解复用，通过混合自动重传请求HARQ进行错误修正等；RLC层支持的主要功能包括：通过自动重传请求ARQ进行纠错，对传输块进行分段Segm处理等；PDCP层支持的功能主要包括：使用鲁棒头压缩(RobustHeaderCompression,ROHC)协议对IP数据流进行头压缩和解压缩，用户面和控制面数据的传输、加密和解密等。PDT(ProfessionalDigitalTrunking,专业数字集群)标准是由中国公安部牵头国内集群厂商制定的行业专用数字集群标准。由于技术成熟、大(中)区制覆盖、建网成本低、网络抗毁性强、频谱需求低、安全保密性高、符合专网用户使用习惯，至今仍然具备很强的生命力，是目前无线调度指挥的首选。能满足公共安全、公用事业、工商业等专业用户群体的无线通信指挥调度的语音需求。但用户迫切需求高质量语音、视频、图像等业务支持。基于TD-LTE的宽带数字集群能提供超高的数据能力支撑，支持高清视频、多媒体分发、高速数据业务，为指挥决策提供高效数据支撑；同时，得益于LTE的扁平化架构，基于TD-LTE的宽带数字集群同窄带语音集群一样也能支持超快的接续时间等专业集群的特性；但基于TD-LTE的宽带数字集群不支持大区制覆盖、建网及维护成本相对较高、频谱需求较大。两种技术各有特点、互为补充。在目前的技术条件下，宽窄带融合是非常现实和有利的选择，两种技术融合共生、取长补短，用户在自己的业务范围内，可根据具体区域的不同需求灵活选择窄带语音或者宽带数字集群覆盖。多连接技术指的是具备多个网络接口的终端通过不同的接入技术同时连接到不同网络的技术。受限于单一制式的载波带宽和多用户资源共享，单一制式传输难以满足用户峰值速率的要求。另外，当每种制式都有大量的用户共享带宽的情况下，单一制式传输也难满足用户对持续下载速率或者流媒体传输速率的要求。多连接的目的在于通过多个网络的联合资源管理，实现不同接入系统间的负荷分担，从整体上提高频谱利用率，提高业务数据速率，提升用户体验。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处,提出一种宽窄带融合的多连接集群系统及其传输信道分配方法，本专利技术能提高数字集群通信中的频谱利用效率，提升集群用户的服务体验，实现数字集群通信的宽窄带融合。本专利技术提出的一种宽窄带融合的多连接集群系统，其特征在于，该系统包括基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站、n个数字集群用户终端，所述数字集群用户终端同时具有宽带接收接口和窄带接收接口，每个数字集群用户终端的宽带接收接口和窄带接收接口同时分别通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道与基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站相连；基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道同时向数字集群用户传输信号，同时为数字集群用户终端联合分配宽带数字集群信道和窄带数字集群信道。所述的宽窄带融合的多连接集群系统传输信道的联合分配在基于TD-LTE的宽带集群基站和PDT窄带集群基站之间建立新的接口，使所述宽、窄带集群基站有线互联，以互通物理层资源和需要传输的数据信号。本专利技术还提出采用上述系统的宽窄带融合的多连接集群系统传输信道分配方法，其特征在于，建立一次呼叫：主叫用户终端向PDT窄带集群基站发起呼叫建立请求时，PDT窄带集群基站和TD-LTE宽带集群基站之间通过有线互联，将联合进行物理层资源分配；包括以下步骤：(1)首先收端判断信号是信令还是数据业务，若是信令，则分配窄带信道传输信令，传输信道分配结束；若是数据业务，则继续执行步骤(2)；(2)PDT窄带集群基站根据数据业务类型和被呼叫用户的优先级进行物理层资源分配，进行宽带、窄带传输信道初步联合分配；(3)根据实际可用宽带、窄带信道数量完成传输信道分配。本专利技术的技术特点及有益效果：本专利技术基于的多连接集群系统，避免了单一制式对带宽的和用户峰值速率的限制，通过多个网络联合资源管理，从整体上提高频谱利用效率，提高业务数据速率。对宽窄带传输信道进行联合分配，使宽带技术和窄带技术互为补充取长补短，弥补了窄带传输数据速率低和宽带覆盖能力弱、传输时延高的劣势，提高数字集群通信中的频谱利用效率，提升集群用户的服务体验，实现了数字集群通信的宽窄带融合。附图说明图1是基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽窄带融合的多连接集群系统，其特征在于，该系统包括基于TD‑LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站、n个数字集群用户终端，所述数字集群用户终端同时具有宽带接收接口和窄带接收接口，每个数字集群用户终端的宽带接收接口和窄带接收接口同时分别通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道与基于TD‑LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站相连；基于TD‑LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道同时向数字集群用户传输信号，同时为数字集群用户终端联合分配宽带数字集群信道和窄带数字集群信道。所述的宽窄带融合的多连接集群系统传输信道的联合分配在基于TD‑LTE的宽带集群基站和PDT窄带集群基站之间建立新的接口，使所述宽、窄带集群基站有线互联，以互通物理层资源和需要传输的数据信号。

【技术特征摘要】
1.一种宽窄带融合的多连接集群系统，其特征在于，该系统包括基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站、n个数字集群用户终端，所述数字集群用户终端同时具有宽带接收接口和窄带接收接口，每个数字集群用户终端的宽带接收接口和窄带接收接口同时分别通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道与基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站相连；基于TD-LTE的宽带集群基站、PDT窄带集群基站通过宽带数字集群信道和窄带数字集群信道同时向数字集群用户传输信号，同时为数字集群用户终端联合分配宽带数字集群信道和窄带数字集群信道；所述的宽窄带融合的多连接集群系统传输信道的联合分配在基于TD-LTE的宽带集群基站和PDT窄带集群基站之间建立新的接口，使所述宽、窄带集群基站有线互联，以互通物理层资源和需要传输的数据信号；建立一次呼叫：主叫用户终端向PDT窄带集群基站发起呼叫建立请求时，PDT窄带集群基站和TD-LTE宽带集群基站之间通过有线互联，将联合进行物理层资源分配；包括以下步骤：(1)首先收端判断信号是信令还是数据业务，若是信令，则分配窄带信道传输信令，传输信道分配结束；若是数据业务，则继续执行步骤(2)；(2)PDT窄带集群基站根据数据业务类型和被呼叫用户的优先级进行物理层资源分配，进行宽带、窄带传输信道初步联合分配；(3)根据实际可用宽带、窄带信道数量完成传输信道分配；所述步骤(2)具体过程为：(2-a)确定业务类型对应的类型参数μj，j∈{1,2,3}：PDT窄带集群基站首先按业务类型进行分类，分为宽带业务、窄带业务和需要宽带支持的窄带业务三种类型，并置三个类型参数分别为μ1，μ2，μ3；μ1，μ2，μ3分别表示三种不同类型业务需要分配的宽带与窄带信道数之比；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟欣，许希斌，林小枫，肖驰洋，曾捷，赵明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11