專利名稱：在通信系統(tǒng)中用于增加的信息傳送的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及蜂窩通信系統(tǒng)，特別地，本發(fā)明涉及在分組數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中用于擴(kuò)展的下行鏈路容量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、通用分組無(wú)線服務(wù)(GPRS)以及增強(qiáng)數(shù)據(jù)率的全球通服務(wù)(EDGE)試圖使一個(gè)服務(wù)用戶在一個(gè)端對(duì)端分組傳送模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不使用電路交換模式中的網(wǎng)絡(luò)資源。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸特性是i)基于分組，ii)斷續(xù)以及非周期，iii)可能經(jīng)常發(fā)生，數(shù)據(jù)傳送小，例如小于500字節(jié)，或iv)可能較少發(fā)生，數(shù)據(jù)傳送大，例如多于幾百KB(千字節(jié))，GPRS，EDGE和第三代(3G)分組無(wú)線服務(wù)允許有效使用無(wú)線和網(wǎng)絡(luò)資源。用戶應(yīng)用可能包括因特網(wǎng)瀏覽器，電子郵件等。GPRS/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(GERAN)對(duì)于GPRS/EDGE來(lái)說(shuō)，是進(jìn)入到第三代無(wú)線系統(tǒng)的實(shí)時(shí)遷移路徑。
通常假定大部分因特網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通常偏向于下行鏈路方向，意即多數(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭粋€(gè)用戶應(yīng)用。此假設(shè)不僅基于用戶的預(yù)期行為(因?yàn)樵诖蟛糠钟脩羲龅膽?yīng)用中，相對(duì)于需要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的信息量，需要從網(wǎng)絡(luò)接收更大量的信息)，而且基于許多應(yīng)用自身的固有屬性。例如，訪問(wèn)萬(wàn)維網(wǎng)上的一頁(yè)信息需要在上行鏈路(即，從用戶應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò))上傳輸一個(gè)非常短的地址序列，隨后在下行鏈路(即，從網(wǎng)絡(luò)到用戶應(yīng)用)上接收數(shù)據(jù)，該接收可能比引起下行鏈路傳送的傳輸大上幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，重新構(gòu)造已知的基于分組的系統(tǒng)以支持在下行鏈路方向上的更大的信息流，并且將上行鏈路和下行鏈路資源的分配彼此分開。此基于分組的系統(tǒng)的構(gòu)造不同于(例如)電路交換方法的構(gòu)造，它趨向于將其構(gòu)造為一個(gè)分配專用資源的雙向虛擬電路，上述專用資源在整個(gè)通信過(guò)程中僅偶爾使用。
第三代合作組項(xiàng)目(the 3rdGeneration Partnership Project)；技術(shù)規(guī)范組GERAN；數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)(2+階段)；在無(wú)線路徑上的多路復(fù)用和多路訪問(wèn)(版本4)；GSM規(guī)范3GPP TS 45.002，版本4.1.1(2000-11)，附錄B等定義了所謂的GPRS/EDGE移動(dòng)站中多時(shí)隙容量的“移動(dòng)站分類”。移動(dòng)站分類詳細(xì)說(shuō)明了一個(gè)移動(dòng)站關(guān)于在分組模式、電路交換模式、或分組和電路交換雙重模式中其操作必須遵守的某些行為。受到例如廠商選項(xiàng)以及設(shè)備限制等的限制，也可以分配或改變移動(dòng)站分類。例如，一個(gè)特定應(yīng)用可以具有發(fā)布一個(gè)命令以改變當(dāng)前使用的用戶設(shè)備的移動(dòng)站分類的能力。因此移動(dòng)站分類被當(dāng)作一個(gè)“有效”分類，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)或用戶可以在移動(dòng)用戶分類身份上行使一些控制。此外，移動(dòng)站按照類型1和類型2移動(dòng)站規(guī)定。類型1移動(dòng)站是無(wú)需在同一時(shí)間發(fā)送和接收的移動(dòng)站。類型2移動(dòng)站是需要在同一時(shí)間發(fā)送和接收(全雙工)的移動(dòng)站。而且，類型1移動(dòng)站按照類型1半雙工移動(dòng)站和類型1不完全雙工(semi duplex)移動(dòng)站規(guī)定。類型1半雙工移動(dòng)站基于幀支持修改所支持的時(shí)隙的數(shù)目，允許在某些幀中有多達(dá)8個(gè)接收時(shí)隙。現(xiàn)在不使用這種操作模式，無(wú)論在基站還是移動(dòng)站，這是因?yàn)樗能浖?fù)雜性和實(shí)際上的低有效吞吐增益(low effective throughput gain)當(dāng)使用頻率跳變時(shí)，僅有七個(gè)接收時(shí)隙可用。此外，預(yù)留給上行鏈路或功率測(cè)量的幀的數(shù)量巨大。類型1不完全雙工移動(dòng)站僅支持一個(gè)獨(dú)立于幀的、恒定數(shù)目的上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙。
更進(jìn)一步，移動(dòng)站服務(wù)根據(jù)服務(wù)分類規(guī)定。例如，一個(gè)這樣的移動(dòng)站分類是一個(gè)A分類移動(dòng)站在電路交換語(yǔ)音和分組交換數(shù)據(jù)服務(wù)上可同時(shí)支持附加、監(jiān)控、激活、調(diào)用(invocation)以及業(yè)務(wù)流。與提供一個(gè)分類A功能移動(dòng)站相關(guān)的問(wèn)題之一是，根據(jù)在電路交換語(yǔ)音和分組交換數(shù)據(jù)服務(wù)操作過(guò)程中期望共存的嵌入的用戶級(jí)應(yīng)用的數(shù)目，需要兩個(gè)接收器和兩個(gè)發(fā)射器，連同一個(gè)組合器/雙工器，到公共用戶身份模塊(SIM)卡的接口，以及可能附加的呼叫處理器。這在移動(dòng)站廠商中提出了發(fā)展一個(gè)這樣設(shè)備的全新結(jié)構(gòu)的需要，導(dǎo)致裝置成本的增加。另一方面，規(guī)定一個(gè)分類B移動(dòng)站，在電路交換語(yǔ)音和分組交換數(shù)據(jù)服務(wù)上僅同時(shí)支持附加、監(jiān)控和激活，而基于互斥性僅在一種服務(wù)上支持調(diào)用以及業(yè)務(wù)流。最后，規(guī)定一個(gè)分類C移動(dòng)站，在電路交換語(yǔ)音或分組交換數(shù)據(jù)服務(wù)的任一種上，僅能夠非同時(shí)地支持附加，即相互排斥附加，它是成本最低的移動(dòng)站選項(xiàng)，因?yàn)樵谝苿?dòng)站中僅需要一個(gè)接收器電路和一個(gè)發(fā)射器電路。結(jié)果，通常允許一個(gè)分類C移動(dòng)站在GPRS系統(tǒng)的任何特定時(shí)間周期內(nèi)發(fā)送或接收。
通常，用戶希望以最低的成本獲得最多的性能。在上面的例子中，一個(gè)分類C、類型1不完全雙工移動(dòng)站由于需要一個(gè)單個(gè)收發(fā)器實(shí)現(xiàn)，因此提供最低的成本。移動(dòng)站的性能由能夠傳送的最大量數(shù)據(jù)的能力確定。在GSM系統(tǒng)的時(shí)分多址(TDMA)幀中，有8個(gè)時(shí)隙可用于發(fā)送和接收。3GPP TS 45.002的附錄B指出，在現(xiàn)存GPRS標(biāo)準(zhǔn)中，類型1不完全雙工移動(dòng)站的最大時(shí)隙使用發(fā)生在多時(shí)隙分類12，其中在各TDMA幀中可以使用多達(dá)4個(gè)發(fā)送或接收容量的時(shí)隙。


圖1示出了多時(shí)隙分類12的現(xiàn)存4時(shí)隙接收或發(fā)送限制。多時(shí)隙分類12正在被示范，因?yàn)閷?duì)于使用一個(gè)8時(shí)隙TDMA幀的類型1不完全雙工移動(dòng)站，它目前在多時(shí)隙分類中提供最大信息傳送容量。然而，后面的說(shuō)明可同樣適用于多時(shí)隙分類1-11。示出了在一個(gè)8時(shí)隙TDMA幀中下行鏈路(DL)或接收時(shí)隙，上行鏈路(UL)或發(fā)送時(shí)隙，以及一個(gè)測(cè)量時(shí)隙，移動(dòng)站在其中對(duì)相鄰小區(qū)進(jìn)行測(cè)量，如在GPRS/EDGE系統(tǒng)中所要求的。具體地說(shuō)，移動(dòng)站測(cè)量從相鄰小區(qū)C0載波接收到的相關(guān)功率，為了觸發(fā)小區(qū)重新選擇或進(jìn)行切換(handover)而將其從最高進(jìn)行列表。
多時(shí)隙分類12規(guī)定了最多4個(gè)發(fā)送或接收時(shí)隙，相應(yīng)地，一個(gè)時(shí)隙分別用于接收或發(fā)送。在8時(shí)隙TDMA幀中剩余的時(shí)隙是時(shí)間緩沖器，以使收發(fā)器適應(yīng)在上行鏈路和下行鏈路模式之間的改變以及相鄰小區(qū)功率測(cè)量。剩余的時(shí)隙緩沖了發(fā)送和接收頻率切換和建立延遲。
在一個(gè)典型的應(yīng)用中，期望最大化接收時(shí)隙的數(shù)目，因?yàn)橐粋€(gè)移動(dòng)單元主要將下載信息(例如從因特網(wǎng))，而非上傳信息。圖1示出了在現(xiàn)存版本4的GPRS標(biāo)準(zhǔn)中使用的最多4個(gè)接收時(shí)隙(用交叉陰影線表示使用的時(shí)隙)。通常要求在TDMA幀內(nèi)下行鏈路或上行鏈路時(shí)隙是相鄰的。此外，移動(dòng)站還必須執(zhí)行相鄰小區(qū)測(cè)量，它要求移動(dòng)站收發(fā)器進(jìn)一步的頻率改變。例如，多時(shí)隙分類12提供一個(gè)單個(gè)時(shí)隙Ttb，用于使移動(dòng)站適應(yīng)基站頻率的改變和建立，還提供兩個(gè)時(shí)隙Tra，以進(jìn)行相鄰小區(qū)測(cè)量，頻率改變和建立以使接收器準(zhǔn)備好下載下一幀。相應(yīng)地(未示出)，兩個(gè)時(shí)隙Tta，可用于進(jìn)行相鄰小區(qū)測(cè)量并準(zhǔn)備好發(fā)射器，以及一個(gè)時(shí)隙Trb，可用于使接收器準(zhǔn)備好下載下一幀。
結(jié)果，僅有一半(4個(gè)時(shí)隙)的可用TDMA幀用于下載信息給一個(gè)類型1不完全雙工、分類C移動(dòng)站的預(yù)期操作。當(dāng)然，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這是一個(gè)簡(jiǎn)化方式，在此方式中，在專用信道上的現(xiàn)存GPRS媒介訪問(wèn)控制包括許多其它步驟以建立一個(gè)連接，如本領(lǐng)域中公知的，例如提供地址，分配，確認(rèn)，電路交換，分組交換，小區(qū)重新選擇，增益設(shè)定，命令傳送等等。
因此，需要一種方法和設(shè)備，用于在一個(gè)低成本移動(dòng)站中增加時(shí)隙使用。將此改進(jìn)作為一個(gè)透明的操作提供給移動(dòng)站是同樣有利的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明通過(guò)附加的權(quán)利要求中的特性而指出。然而，在結(jié)合附圖考慮的同時(shí)，通過(guò)參考詳細(xì)說(shuō)明以及權(quán)利要求獲得對(duì)本發(fā)明的更完整的理解，在附圖中相同的參考標(biāo)記指的是相同組件，其中
圖1是根據(jù)現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)，在多時(shí)隙分類12中運(yùn)行的GPRS/EDGE類型1不完全雙工移動(dòng)站的時(shí)隙組的圖示；圖2是根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)擴(kuò)展多時(shí)隙分類中運(yùn)行的類型1不完全雙工移動(dòng)站的時(shí)隙分組第一實(shí)施例的圖示；圖3是根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)擴(kuò)展多時(shí)隙分類中運(yùn)行的類型1不完全雙工移動(dòng)站的時(shí)隙分組優(yōu)選實(shí)施例的圖示；圖4是圖3的優(yōu)選實(shí)施例中Tta時(shí)序圖的圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)擴(kuò)展多時(shí)隙分類運(yùn)行的類型1不完全雙工移動(dòng)站的時(shí)隙分組第二實(shí)施例的圖示；圖6是根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)擴(kuò)展多時(shí)隙分類運(yùn)行的類型1不完全雙工移動(dòng)站的時(shí)隙分組第二實(shí)施例的圖示；和圖7是根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中的GPRS/EDGE類型1不完全雙工移動(dòng)站的簡(jiǎn)化示意圖。
在此顯示的例子說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的一種形式，該例子并不期望被解釋為任何方式的限制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一個(gè)GPRS/EDGE類型1不完全雙工移動(dòng)站的版本，其在一個(gè)業(yè)務(wù)信道上非同時(shí)發(fā)送和接收模式期間最大化GPRS/EDGE數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收時(shí)隙使用。然而，其它基于分組或不基于分組的通信系統(tǒng)通過(guò)采用本發(fā)明也可獲益。使用最大化對(duì)于移動(dòng)站是透明的，因?yàn)槌酥С窒嚓P(guān)多時(shí)隙分類的時(shí)序安排外，無(wú)需修改移動(dòng)站以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。雖然該改進(jìn)大多適用于數(shù)據(jù)使用，也可根據(jù)本發(fā)明的原理最大化語(yǔ)音或語(yǔ)音/數(shù)據(jù)時(shí)隙使用。
如圖7所示，一個(gè)通信系統(tǒng)100，包括一個(gè)諸如手機(jī)的移動(dòng)站10，例如用于沿一個(gè)到基站子系統(tǒng)18的業(yè)務(wù)信道(UL和DL)發(fā)送和接收電路交換語(yǔ)音數(shù)據(jù)和分組交換數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，其在一個(gè)GPRS/EDGE系統(tǒng)下完成運(yùn)行。當(dāng)從基站子系統(tǒng)18傳輸數(shù)據(jù)到移動(dòng)站10時(shí)，這樣的傳輸通常稱作“下行鏈路”傳輸(DL)，而從移動(dòng)站10傳輸數(shù)據(jù)到基站子系統(tǒng)18通常稱作“上行鏈路”傳輸(UL)?？梢岳斫猓ㄐ畔到y(tǒng)100包括多個(gè)移動(dòng)站和基站子系統(tǒng)。例如，基站20代表系統(tǒng)中至少一個(gè)相鄰小區(qū)。移動(dòng)站10周期性地測(cè)量相鄰小區(qū)20的功率，如通常在GPRS/EDGE標(biāo)準(zhǔn)中所要求的。在GPRS/EDGE標(biāo)準(zhǔn)中，UL和DL信息在一個(gè)作為較大的多幀的一部分的TDMA幀的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，正如參考圖1說(shuō)明的。然而，本發(fā)明基于圖1所示，提供了擴(kuò)展時(shí)隙使用，如下面將要說(shuō)明的。
當(dāng)前GPRS標(biāo)準(zhǔn)將類型1、分類C移動(dòng)站(非同時(shí)接收和發(fā)送)的多時(shí)隙類型限制為最多4個(gè)下行鏈路時(shí)隙。本發(fā)明將移動(dòng)站的容量從4提高到6個(gè)下行鏈路時(shí)隙，即，多50％信息速率容量。在一個(gè)GPRS設(shè)備中，它將容量從85kbps提高到127kbps。對(duì)于一個(gè)EDGE設(shè)備，它將容量從197kbps提高到295kbps。在需要的地方，本發(fā)明相應(yīng)地應(yīng)用于改進(jìn)的上行鏈路容量。當(dāng)同時(shí)存在語(yǔ)音和數(shù)據(jù)呼叫作為單個(gè)雙傳送模式時(shí)，本發(fā)明也提供雙倍數(shù)據(jù)。當(dāng)將多時(shí)隙容量提高到總共6或7個(gè)時(shí)隙(5或6個(gè)接收時(shí)隙加1個(gè)發(fā)送時(shí)隙)時(shí)，僅剩下1或2個(gè)時(shí)隙用于提供收發(fā)器切換和建立的設(shè)置。從圖1中，當(dāng)前有3個(gè)時(shí)隙用于切換和建立，2個(gè)時(shí)隙參與相鄰小區(qū)測(cè)量。由于技術(shù)約束，設(shè)定2個(gè)時(shí)隙的最大值，即需要2個(gè)時(shí)隙的時(shí)間(大約1000μs)執(zhí)行收發(fā)器頻率切換，建立和相鄰小區(qū)測(cè)量。然而，技術(shù)提供了恒定的改進(jìn)以減少收發(fā)器建立和相鄰小區(qū)測(cè)量所需的時(shí)間。即使如此，為提供6時(shí)隙的下行鏈路，由于基站和移動(dòng)站之間距離的不確定，可用建立時(shí)間減少到大約半個(gè)時(shí)隙。然而，本發(fā)明會(huì)重新得到至少這半個(gè)時(shí)隙，如下面將要說(shuō)明的。
圖2表現(xiàn)了關(guān)于推行現(xiàn)存方法以提供6個(gè)下行鏈路時(shí)隙和一個(gè)上行鏈路時(shí)隙，與此同時(shí)提供相鄰小區(qū)測(cè)量的問(wèn)題。目前，類型1不完全雙工移動(dòng)的最大吞吐量由其執(zhí)行相鄰小區(qū)測(cè)量的有效性給出。雖然半個(gè)時(shí)隙足夠提供相鄰小區(qū)測(cè)量以及上行鏈路建立，但在下行鏈路時(shí)隙7結(jié)束、下一幀下行鏈路之前沒(méi)有留下時(shí)間提供下行鏈路建立。相似地，可以在上行鏈路時(shí)隙4內(nèi)(下行鏈路時(shí)隙7)獲得相鄰小區(qū)測(cè)量。然而，上行鏈路需要在下行鏈路時(shí)隙5之后立即在上行鏈路時(shí)隙3獲得，沒(méi)有剩下時(shí)間用于建立和切換。基本上，時(shí)間太短，從而沒(méi)有為收發(fā)器建立和在UL和DL頻率之間切換以及執(zhí)行相鄰小區(qū)測(cè)量提供時(shí)間。圖2顯示在上行鏈路和下行鏈路模式之間的切換幾乎需要是即時(shí)的，并可能僅在幀中的時(shí)隙之間的825比特(大約30μs)的保護(hù)周期期間發(fā)生。因此，現(xiàn)存方法不能被推行用于提供每幀6個(gè)下行(或上行)鏈路時(shí)隙。
當(dāng)前使用時(shí)序提前(Timing advance)來(lái)解決基站和一個(gè)移動(dòng)站之間的距離差。時(shí)序提前確?；驹诨径嗽诜峙涞臅r(shí)隙內(nèi)從移動(dòng)站接收分組脈沖。考慮8個(gè)時(shí)隙，TS(1)到TS(8)，在一個(gè)給定頻率上，如果下行鏈路在時(shí)隙TS(i)上，則相同移動(dòng)站的上行鏈路由基站在時(shí)隙TS(i+3)上接收。關(guān)鍵在于在上行鏈路上調(diào)整小區(qū)中所有的移動(dòng)站。如果不這樣，在連續(xù)時(shí)隙上的上行鏈路脈沖之間就會(huì)存在干擾。如果一個(gè)移動(dòng)站非常接近基站，就沒(méi)有傳播延遲，基站要求移動(dòng)站的時(shí)序提前是0。移動(dòng)站然后可以精確地在時(shí)隙TS(i+3)上發(fā)送信息，脈沖將在同一時(shí)間到達(dá)基站。然而，如果基站測(cè)量到來(lái)自一個(gè)移動(dòng)站的脈沖偏移了，即略微延遲，它將要求移動(dòng)站一個(gè)非0的時(shí)序提前，從而移動(dòng)站將提前發(fā)送脈沖。例如，使用GSM比特，以及假定4比特的時(shí)序提前，并且知道一個(gè)GSM比特持續(xù)3.69μs，相較于移動(dòng)站自己的鎖定在從基站接收的脈沖上的定時(shí)基準(zhǔn)，提供一個(gè)大約15μs的時(shí)序提前。結(jié)果，補(bǔ)償了傳播延遲，基站在TS(i+3)精確地接收脈沖。時(shí)序提前值的范圍ta_range，是從0到63比特。如上面說(shuō)明的，允許移動(dòng)站使用時(shí)序提前將上行鏈路脈沖最多提前63*3.69μs，對(duì)應(yīng)小區(qū)半徑達(dá)到35km，遠(yuǎn)大于一個(gè)通常的小區(qū)半徑。
本發(fā)明在小區(qū)-小區(qū)基礎(chǔ)上引入了時(shí)序提前偏移(ta_offset)，從而改變上行鏈路窗口并增加了與下一個(gè)下行鏈路窗口的建立時(shí)間間隔。換句話說(shuō)，對(duì)上行鏈路多幀產(chǎn)生一個(gè)偏移。時(shí)序提前偏移被加到來(lái)自基站的時(shí)序提前上，使得該偏移對(duì)于移動(dòng)站是透明的。優(yōu)選地，最好應(yīng)用在小規(guī)模和中等規(guī)模小區(qū)，通常具有小于18km的半徑，以最小化傳播延遲造成的上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙重疊的可能性。在一個(gè)給定小區(qū)中對(duì)于所有移動(dòng)站應(yīng)用時(shí)序提前偏移，并由該小區(qū)基站或其相關(guān)基站控制器控制。有利之處在于，具有時(shí)序提前偏移性能的小區(qū)將能夠處理由本發(fā)明提供的新的多時(shí)隙容量，而無(wú)需對(duì)基本GSM/GPRS/EDGE協(xié)議做任何修改。例如，由于現(xiàn)在被標(biāo)準(zhǔn)化了，所以時(shí)序提前程序保持不變。
圖3根據(jù)本發(fā)明，示出了一個(gè)時(shí)序提前偏移的應(yīng)用及其對(duì)于移動(dòng)站運(yùn)行的影響。如所示，本發(fā)明在一個(gè)TDMA幀內(nèi)提供6個(gè)下行鏈路時(shí)隙(TS 0-5)以及一個(gè)上行鏈路時(shí)隙(TS4)。由于一個(gè)類型1不完全雙工移動(dòng)站能具有一個(gè)6下行鏈路時(shí)隙的分配，在現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)上極大提高了最大下行鏈路數(shù)據(jù)吞吐量。應(yīng)注意到，在本發(fā)明中同樣可以較好使用較小數(shù)量的下行鏈路時(shí)隙，或5個(gè)或6個(gè)上行鏈路時(shí)隙(以及1個(gè)下行鏈路時(shí)隙)，6個(gè)DL和1個(gè)UL僅用做例子。為在一個(gè)2時(shí)隙窗口內(nèi)適用相鄰信道測(cè)量和上行鏈路通信，本發(fā)明引入了時(shí)序提前偏移。時(shí)序提前偏移對(duì)應(yīng)于基站中上行鏈路和下行鏈路之間的時(shí)隙偏移。它可被同樣當(dāng)作一個(gè)下行鏈路或上行鏈路的偏移。然而，在移動(dòng)站，相較于移動(dòng)站的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)序提前影響上行鏈路脈沖的位置，這就是為什么偏移被當(dāng)作一個(gè)上行鏈路偏移的原因。
圖4示出了圖3下行鏈路時(shí)隙時(shí)隙6和7的詳細(xì)圖解。由時(shí)序提前偏移給定的延遲被移動(dòng)站用于提供足夠的時(shí)間在上行鏈路和下行鏈路模式之間切換以及允許在下行鏈路和上行鏈路(Tta參數(shù))之間執(zhí)行相鄰小區(qū)測(cè)量。本發(fā)明的擴(kuò)展多時(shí)隙性能通過(guò)可能時(shí)序提前范圍從現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)值的0到63比特減少到從ta_offset到ta_offset+ta_range的范圍的約束來(lái)得到支持，其中ta_offset+ta_range必須仍然在最大時(shí)序提前63比特之內(nèi)。新參數(shù)ta_offset和ta_range，優(yōu)選地具有一個(gè)如在本發(fā)明中使用的預(yù)定值。可選的，ta_offset和ta_range的值可由移動(dòng)站發(fā)送至基站，或由基站單獨(dú)決定。
在實(shí)際中，將ta_offset設(shè)定為一個(gè)最小時(shí)序提前值的地方足夠使移動(dòng)站得到在上行鏈路和下行鏈路頻率之間切換的時(shí)間，由于ta_range+ta_offset＜＝63比特，小區(qū)中時(shí)序提前的范圍ta_range小于63比特。如果假定需要相同時(shí)間從下行鏈路頻率切換到相鄰小區(qū)測(cè)量頻率，以及從相鄰小區(qū)測(cè)量頻率切換到上行鏈路頻率，即切換和建立時(shí)間都相同，為ta_offset，則當(dāng)在一個(gè)577μs(1比特＝3.69μs)的時(shí)隙內(nèi)有156.25比特時(shí)，產(chǎn)生的切換、建立和測(cè)量時(shí)間是3*ta_offset+ta_range+measurement_window＝156.25比特。
Ta_offset僅影響基站，因?yàn)橄噍^于下行鏈路，它對(duì)于所有移動(dòng)站都對(duì)應(yīng)一個(gè)上行鏈路提前。因此，上行鏈路脈沖將由基站在TS(i+3)-ta_offset接收。在移動(dòng)站非常接近基站的情況下，基站不在時(shí)序提前命令中發(fā)送0，而將發(fā)送移動(dòng)站應(yīng)用的ta_offset。在移動(dòng)站遠(yuǎn)離基站的情況下，已知最大時(shí)序提前值限制在63比特，并且脈沖要在TS(i+3)-ta_offset到達(dá)基站，則最大傳播延遲是(63-ta_offset)。如果ta_offset＝31比特，最大小區(qū)半徑是35km*(63-31)/63＝18km。換句話說(shuō)，如果從基站角度來(lái)看，基站被限定于在從ta_offset到63比特的范圍內(nèi)發(fā)送時(shí)序提前命令。最大時(shí)序提前總是63個(gè)GSM比特，但最大小區(qū)半徑取決于時(shí)序提前偏移。
一些可能的時(shí)序參數(shù)值在下面的表1中給出，并考慮了小區(qū)中的傳播延遲。
表1可能定時(shí)提前值

應(yīng)當(dāng)注意到隨著技術(shù)改進(jìn)，收發(fā)器建立時(shí)間以及相鄰小區(qū)測(cè)量窗口可以減少(例如32比特)。測(cè)量窗口的長(zhǎng)度是移動(dòng)站控制器所需的用于計(jì)算一個(gè)平均功率電平的GSM比特?cái)?shù)目的一個(gè)函數(shù)。該平均應(yīng)當(dāng)足夠長(zhǎng)，以消除噪聲和快衰落的影響。使用64比特足夠了，但也可用較少數(shù)目的比特成功地完成，例如使用32比特。
為標(biāo)準(zhǔn)化該性能，優(yōu)選僅使用表1中給定的一組值的。中等的數(shù)值組是一個(gè)好的折衷，因?yàn)橄噍^于通常的最大小區(qū)半徑，該小區(qū)半徑(18km)僅減少了2，移動(dòng)站有100μs用于從一個(gè)頻率切換到另一個(gè)頻率。相鄰小區(qū)測(cè)量在32比特上進(jìn)行，從而保持較好的準(zhǔn)確度。另一個(gè)解決方案使用一個(gè)數(shù)值表，例如來(lái)自表1，或使用一種合適的算法以提供數(shù)值，以使操作者基于小區(qū)大小能確定不同行為。該解決方案較復(fù)雜，因?yàn)橐苿?dòng)站需要基于其有效性能指示其ta_offset容量。在任一情況下，本發(fā)明用一個(gè)系統(tǒng)的ta_offset(它意味著發(fā)送路徑和接收路徑的偏移)和一個(gè)最大ta_range規(guī)定一個(gè)新的基站操作。結(jié)果，當(dāng)基站控制器傳送信息給與它相關(guān)的基站控制器系統(tǒng)時(shí)(例如用于位置服務(wù))，基站需要去除ta_offset的影響。
上述的解決方案同樣在5個(gè)通信時(shí)隙(多時(shí)隙分類8-12)和7個(gè)通信時(shí)隙(如上所述)之間允許一個(gè)新的擴(kuò)展多時(shí)隙分類。圖5和6提供一個(gè)具有5個(gè)下行鏈路時(shí)隙和1個(gè)上行鏈路時(shí)隙(6個(gè)通信時(shí)隙)的本發(fā)明的行為比較。如圖5所示，用于執(zhí)行相鄰小區(qū)測(cè)量的時(shí)間在一個(gè)時(shí)隙周期之內(nèi)，這對(duì)于兩個(gè)頻率切換和一個(gè)測(cè)量窗口來(lái)說(shuō)太小，并僅在一個(gè)受限小區(qū)大小中可用，而從下行鏈路切換到上行鏈路的時(shí)間(下行鏈路時(shí)隙5)非常長(zhǎng)。當(dāng)使用本發(fā)明先前描述的解決方案時(shí)，時(shí)間在降低了小區(qū)大小限制的這兩個(gè)階段之間更加均衡，如圖6的優(yōu)選實(shí)施例所示。
因此，基于移動(dòng)站技術(shù)，建議規(guī)定兩種類型的支持6時(shí)隙的擴(kuò)展多時(shí)隙分類。一種類型使用圖5的實(shí)施例，即移動(dòng)臺(tái)能在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)(577μs)執(zhí)行相鄰小區(qū)測(cè)量。第二個(gè)規(guī)定使用本發(fā)明的ta_offset機(jī)制以增加可用于相鄰小區(qū)測(cè)量的時(shí)間，如圖6中優(yōu)選實(shí)施例。在實(shí)際中，新的擴(kuò)展多時(shí)隙分類以此種方式引入編碼完全后向兼容現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)多時(shí)隙分類(在第3代合作組項(xiàng)目；技術(shù)規(guī)范組核心網(wǎng)絡(luò)；移動(dòng)無(wú)線接口層3規(guī)范；核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議-階段3，(版本4)，3GPP TS 24.008，版本4.2.0(2001-03)，條款10.5.5.12中說(shuō)明)。
根據(jù)本發(fā)明，支持?jǐn)U展多時(shí)隙分類的類型1不完全雙工移動(dòng)站，將如通常一樣(1到12)給出其多時(shí)隙分類，然后在其上添加一個(gè)擴(kuò)展以指示它的擴(kuò)展多時(shí)隙能力。這個(gè)提議的擴(kuò)展被稱作“擴(kuò)展多時(shí)隙分類”，如表2倒數(shù)第3行中所示。
表2擴(kuò)展多時(shí)隙分類命令結(jié)構(gòu)

以上結(jié)構(gòu)給出一個(gè)取決于擴(kuò)展分類的、來(lái)自表3的值表3擴(kuò)展多時(shí)隙分類

其中(a)的Tx值與來(lái)自相關(guān)多時(shí)隙分類的Tx值相等，對(duì)于(b)使用一個(gè)31比特的時(shí)序提前偏移。
由本發(fā)明提供的解決方案提供了許多優(yōu)點(diǎn)。首先，系統(tǒng)影響最小。例如，移動(dòng)站只需指示支持的一個(gè)新的擴(kuò)展多時(shí)隙分類，以及能夠確定上行鏈路和下行鏈路傳送和臨近小區(qū)的功率測(cè)量的時(shí)間。當(dāng)像通常一樣使用時(shí)序提前程序時(shí)，沒(méi)有其它影響，從而上行鏈路多幀的偏移對(duì)于移動(dòng)站是透明的。相應(yīng)地，基站需要支持新的擴(kuò)展多時(shí)隙分類。此外，基站需要將上行鏈路多幀從下行鏈路偏移ta_offset。另外，時(shí)序提前算法必須將ta_offset常數(shù)加到發(fā)送給移動(dòng)站的各時(shí)序提前命令中，并從所有從移動(dòng)站接收的時(shí)序提前值中減去它。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是前向和后向兼容，即解決方案與現(xiàn)有移動(dòng)站完全兼容，正制造的移動(dòng)站可以在其在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)之前結(jié)合新特征。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是吞吐量的增加。對(duì)于一個(gè)純粹的下行鏈路數(shù)據(jù)呼叫(具有最大下行鏈路容量)，現(xiàn)存多時(shí)隙分類12規(guī)定每幀4個(gè)接收時(shí)隙和1個(gè)發(fā)送時(shí)隙。本發(fā)明的擴(kuò)展多時(shí)隙規(guī)定將下行鏈路的容量提高到每幀6個(gè)接收時(shí)隙和1個(gè)發(fā)送時(shí)隙，導(dǎo)致在下行鏈路數(shù)據(jù)傳送中增加50％。對(duì)于一個(gè)語(yǔ)音和下行鏈路數(shù)據(jù)呼叫(具有最大下行鏈路容量)，現(xiàn)存多時(shí)隙分類12規(guī)定每幀3個(gè)接收時(shí)隙(2個(gè)數(shù)據(jù)和1個(gè)語(yǔ)音)和2個(gè)發(fā)送時(shí)隙。本發(fā)明的擴(kuò)展多時(shí)隙規(guī)定將下行鏈路的容量提高到每幀5個(gè)接收時(shí)隙(4個(gè)數(shù)據(jù)和1個(gè)語(yǔ)音)和2個(gè)發(fā)送時(shí)隙，導(dǎo)致在下行鏈路數(shù)據(jù)傳送中增加100％。
在實(shí)際中，GPRS/EDGE數(shù)據(jù)幀由媒介訪問(wèn)控制器(MAC)層引導(dǎo)，該層組織至和來(lái)自物理層的基于分組的信息的發(fā)送和接收，如本領(lǐng)域公知的，根據(jù)移動(dòng)站的多時(shí)隙分類，其間還伴隨著具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙的可選可能性的語(yǔ)音時(shí)隙的分配。如果一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙與語(yǔ)音/交互數(shù)據(jù)時(shí)隙有關(guān)，則每個(gè)時(shí)隙的MAC模式將由基站發(fā)布，以通知移動(dòng)站怎樣確定何時(shí)發(fā)送。
同樣可以使用一個(gè)附加的GPRS媒介訪問(wèn)控制(MAC)模式，GPRS經(jīng)其通過(guò)電路交換的方式流向和來(lái)自空中接口(air interface)。對(duì)于至和來(lái)自一個(gè)分組交換信道的流動(dòng)GPRS/EDGE數(shù)據(jù)使用這個(gè)方法，數(shù)據(jù)可能作為電路交換信息在相同電路交換語(yǔ)音時(shí)隙上被發(fā)送和接收。雖然媒介訪問(wèn)控制器層將以電路交換方式運(yùn)行，在媒介訪問(wèn)控制層之上數(shù)據(jù)的基于分組的特性將被保留。
同樣提供糾錯(cuò)以消減由衰落信道產(chǎn)生的周期錯(cuò)誤，也處理GPRS/EDGE信息傳送建立和拆卸的某些方面。
應(yīng)當(dāng)注意到，沒(méi)有要求緊密相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)隙專用于一個(gè)移動(dòng)臺(tái)，盡管時(shí)隙在邏輯上被限制。因此，在下行鏈路方向，基站可能分配塊(block)給識(shí)別其自身地址的不同移動(dòng)站。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括一種用于在一個(gè)通信系統(tǒng)中增加信息傳送的方法。該方法的第一個(gè)步驟包括提供一個(gè)基站和一個(gè)不同時(shí)接收和發(fā)送的移動(dòng)站。根據(jù)本發(fā)明，基站和移動(dòng)站可在一個(gè)使用8時(shí)隙幀的擴(kuò)展多時(shí)隙容量上運(yùn)行。下一步驟包括，在上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙之間提供一個(gè)時(shí)序提前偏移，從而為移動(dòng)臺(tái)在下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間提供足夠的頻率切換和建立時(shí)間。接下來(lái)的步驟包括在下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的頻率切換和建立，從而在一幀中總計(jì)2個(gè)或更少時(shí)隙的累積周期內(nèi)，完成所有的頻率切換和建立。優(yōu)選地，傳送信息步驟包括在一個(gè)總計(jì)1時(shí)隙的周期內(nèi)完成所有頻率切換和建立，即切換，建立和相鄰小區(qū)測(cè)量在一個(gè)總計(jì)1時(shí)隙的累積時(shí)間內(nèi)完成。下一步驟包括，在基站和移動(dòng)站之間使用幀中剩余的可用時(shí)隙傳送信息。對(duì)于一個(gè)8時(shí)隙TDMA幀，本發(fā)明可以提供多達(dá)6個(gè)連續(xù)時(shí)隙用于下載(或上傳)例如數(shù)據(jù)的信息。
總之，本發(fā)明為GPRS/EDGE標(biāo)準(zhǔn)提供了擴(kuò)展多時(shí)隙分類，以增加類型1不完全雙工移動(dòng)站的吞吐量和性能。此外，這些新的擴(kuò)展多時(shí)隙分類對(duì)于基站和移動(dòng)站是可選的，從而提供了兼容性并最小化在移動(dòng)站和基站中的影響。對(duì)于一個(gè)純單向數(shù)據(jù)呼叫，吞吐增益是50％，而如果并行建立語(yǔ)音呼叫，吞吐增益高達(dá)100％。如果包括一個(gè)語(yǔ)音時(shí)隙和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙，通信系統(tǒng)可以使用任何先前討論的方法，去訪問(wèn)相關(guān)上行鏈路或下行鏈路連接。本發(fā)明可應(yīng)用到任何使用上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙的通信系統(tǒng)，并不限于GPRS/EDGE或其它基于分組的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，類型1不完全雙工移動(dòng)站的擴(kuò)展多時(shí)隙分類簡(jiǎn)化版本，允許操作員在具有一個(gè)單個(gè)接收器/發(fā)射器的相對(duì)低成本設(shè)備上為語(yǔ)音和GPRS/EDGE數(shù)據(jù)服務(wù)提供增加的傳送速率，該改進(jìn)與當(dāng)前配置的移動(dòng)站兼容，并對(duì)其是透明的。
雖然示出并描述了本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例，但可以做出修改。因此，在所附的權(quán)利要求中試圖涵蓋所有這些落入本發(fā)明寬范圍的變化以及修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在通信系統(tǒng)中增加信息傳送的方法，該通信系統(tǒng)具有一個(gè)基站和一個(gè)不能在同一時(shí)間接收和發(fā)送的移動(dòng)站，所述方法包括如下步驟在上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙之間提供一個(gè)時(shí)序提前偏移，從而為所述移動(dòng)站在下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間提供足夠的頻率切換時(shí)間；在所述下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間進(jìn)行頻率切換，從而在一幀中總計(jì)2個(gè)或更少時(shí)隙的累積周期內(nèi)完成所述的所有頻率切換；以及使用規(guī)定一個(gè)擴(kuò)展多時(shí)隙容量的所述幀內(nèi)的剩余可用時(shí)隙來(lái)傳送信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳送信息步驟包括在一個(gè)總計(jì)1時(shí)隙的周期內(nèi)完成所有頻率切換。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供步驟包括所述基站提供所述時(shí)序提前偏移給一個(gè)上行鏈路多幀。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供步驟包括使可用于在所述下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間進(jìn)行所述頻率切換操作的時(shí)間實(shí)質(zhì)上相等。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述頻率切換步驟還包括用于提供下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作的所有必需信道建立協(xié)議的時(shí)間。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳送步驟包括在一個(gè)8時(shí)隙幀中為5個(gè)或更多連續(xù)時(shí)隙傳送下行鏈路上的信息。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信息傳送是基于分組的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述信息傳送使用一個(gè)使用8時(shí)隙幀的TDMA協(xié)議。
9.一種在TDMA通信系統(tǒng)中運(yùn)行的基站，該通信系統(tǒng)包括一個(gè)不能在同一時(shí)間接收和發(fā)送的移動(dòng)站，該基站包括在所述基站和移動(dòng)站之間可運(yùn)行的擴(kuò)展多時(shí)隙容量；以及可應(yīng)用在所述通信系統(tǒng)的上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙之間的時(shí)序提前偏移，所述時(shí)序調(diào)整偏移為所述移動(dòng)站提供在下行鏈路，上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的足夠的頻率切換時(shí)間，所述基站應(yīng)用所述時(shí)序提前偏移，從而在一幀內(nèi)的一個(gè)總計(jì)為2個(gè)或更少時(shí)隙的累積周期內(nèi)完成所述的所有頻率切換，而下行鏈路和上行鏈路通信分別使用所述幀內(nèi)的所述剩余可用時(shí)隙。
10.如權(quán)利要求9所述的基站，其中在一個(gè)總計(jì)為1時(shí)隙的累積時(shí)間周期內(nèi)完成所有頻率切換。
11.如權(quán)利要求9所述的基站，其中由所述基站將所述時(shí)序提前偏移應(yīng)用于所述上行鏈路多幀。
12.如權(quán)利要求9所述的基站，其中在所述下行鏈路上的信息傳送在一個(gè)8時(shí)隙幀中持續(xù)5到6個(gè)連續(xù)時(shí)隙。
13.一種通信系統(tǒng)，其在一個(gè)基站和一個(gè)不在同一時(shí)間接收和發(fā)送的移動(dòng)站之間提供增加的信息傳送，該系統(tǒng)包括可在所述基站和移動(dòng)站之間運(yùn)行的擴(kuò)展多時(shí)隙容量；以及應(yīng)用于所述通信系統(tǒng)的上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙之間的時(shí)序提前偏移，所述時(shí)序調(diào)整偏移為所述移動(dòng)站提供在下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的足夠的頻率切換時(shí)間，從而在一幀內(nèi)總計(jì)2個(gè)或更少時(shí)隙的累積周期內(nèi)完成所述的所有頻率切換，其中信息傳送使用所述幀內(nèi)的所述剩余可用時(shí)隙進(jìn)行。
14.如權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中可在一個(gè)總計(jì)1時(shí)隙的周期內(nèi)完成所有頻率切換。
15.如權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中所述時(shí)序提前偏移應(yīng)用于所述上行鏈路多幀。
16.如權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中所述時(shí)序提前偏移為在所述下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的頻率切換提供實(shí)質(zhì)上相等的時(shí)間。
17.如權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中所述時(shí)序提前偏移提供在下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的足夠時(shí)間，以提供所有必需的信道建立協(xié)議。
18.如權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中在一個(gè)8時(shí)隙幀內(nèi)通過(guò)5到6個(gè)連續(xù)時(shí)隙來(lái)在所述下行鏈路上傳送信息。
19.如權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中所述通信系統(tǒng)可運(yùn)行在一個(gè)基于分組的通信系統(tǒng)內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的通信系統(tǒng)，其中所述通信系統(tǒng)可運(yùn)行在一個(gè)使用8時(shí)隙幀的TDMA系統(tǒng)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于在通信系統(tǒng)內(nèi)增加信息傳送的方法，例如在一個(gè)基于分組的GPRS/EDGE系統(tǒng)，在系統(tǒng)中有一個(gè)不能在同一時(shí)間接收和發(fā)送的移動(dòng)站，該方法包括提供一種具有擴(kuò)展多時(shí)隙容量的系統(tǒng)。通過(guò)此擴(kuò)展容量，可通過(guò)在所述上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙之間提供一個(gè)時(shí)序提前偏移來(lái)提高傳送速率，從而為移動(dòng)站提供在下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的足夠的頻率切換時(shí)間和建立時(shí)間。結(jié)果，可以在所述基站和移動(dòng)站之間進(jìn)行信息傳送，從而在一幀內(nèi)的下行鏈路、上行鏈路和相鄰小區(qū)測(cè)量操作之間的所有頻率切換和建立可以在2個(gè)或更少時(shí)隙內(nèi)完成，留下剩余的較大數(shù)量的可用時(shí)隙用于增加的信息傳送。
文檔編號(hào)H04Q1/00GK1535551SQ02810357
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2002年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
發(fā)明者韋利德·阿卜杜勒薩拉姆, 帕斯卡爾·富揚(yáng), 爾 富揚(yáng), 韋利德 阿卜杜勒薩拉姆 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司