專利名稱：分組無線網(wǎng)絡(luò)中的控制信道分配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及分組無線系統(tǒng)，尤其涉及一種提供分組無線網(wǎng)絡(luò)，最好是移動臺分組無線網(wǎng)絡(luò)，例如GPRS中上行和下行之間獨立性的方法和裝置。
GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))是GSM系統(tǒng)中的一種新業(yè)務(wù)，它是ETSI(歐洲電信標準委員會)的GSM階段2+中的標準化目標。GPRS工作環(huán)境包括一個或多個子網(wǎng)業(yè)務(wù)區(qū)，通過GPRS骨干網(wǎng)連接在一起。子網(wǎng)包括多個分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點，此處將其稱為GPRS支持節(jié)點(或代理)，每個GPRS支持節(jié)點連接到GSM移動網(wǎng)，從而能夠通過多個基站，即小區(qū)向移動數(shù)據(jù)終端設(shè)備提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。中間移動網(wǎng)在支持節(jié)點和移動數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間提供電路交換或分組交換數(shù)據(jù)傳輸。不同的子網(wǎng)則連接到外部數(shù)據(jù)網(wǎng)，例如到PSPDN(公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng))。因此，GPRS業(yè)務(wù)能夠在移動數(shù)據(jù)終端鼠輩和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間提供分組數(shù)據(jù)傳輸，由GSM網(wǎng)絡(luò)充當接口網(wǎng)絡(luò)。
參看

圖1，示出了GPRS網(wǎng)絡(luò)的典型方案。應(yīng)當理解，GPRS系統(tǒng)中的體系結(jié)構(gòu)沒有GSM系統(tǒng)那樣成熟。因此，所有GPRS術(shù)語應(yīng)當理解成描述性的，而不是限制性的。充當移動數(shù)據(jù)終端的典型移動臺包括移動網(wǎng)的移動臺MS和通過數(shù)據(jù)接口連接到所述MS的便攜式個人計算機PC。移動臺可以例如是芬蘭Nokia Mobile Phones生產(chǎn)的Nokia2110。移動臺可以通過芬蘭Nokia Mobile Phones生產(chǎn)的PCMCIA類型的Nokia蜂房數(shù)據(jù)卡，連接到帶有PCMCIA卡插槽的任意便攜式個人計算機PC。PCMCIA卡向PC提供支持電信應(yīng)用協(xié)議，例如CCITT X.25或PC上使用的Internet協(xié)議接口點。移動臺也可以提供支持PC應(yīng)用所用協(xié)議的直接接口點。另一種可能是將移動臺MS和計算機PC集成在單個實體中，在該實體中應(yīng)用軟件具有支持它所用協(xié)議的接口點。這種包括集成計算機的移動臺的一個例子是Nokia Communicator 9000，它也由芬蘭Nokia Mobile Phones生產(chǎn)。
在典型的GSM網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)元BSC和MSC眾所周知。圖1所示方案包括GPRS業(yè)務(wù)的單個服務(wù)GPRS支持節(jié)點(SGSN)。該支持節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中完成特定分組無線業(yè)務(wù)操作。這種操作包括移動臺MS在系統(tǒng)中登記或移出該系統(tǒng)，更新移動臺MS的路由尋址區(qū)域以及將數(shù)據(jù)分組尋址到它們正確的目的地。在本申請范圍內(nèi)，需要廣義理解術(shù)語’數(shù)據(jù)’，它是指數(shù)字無線系統(tǒng)中發(fā)送的任意信息。這種信息可以包括編碼成數(shù)字形式的話音、計算機間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量、電傳數(shù)據(jù)以及短的程序代碼序列等等。SGSN節(jié)點可以位于基站BTS、基站控制器BSC或者移動業(yè)務(wù)交換中心MSC，它也可以單獨位于所有這些網(wǎng)元之外。SGSN節(jié)點和基站控制器BSC之間的接口稱為Gb接口。一個基站控制器BSC控制的區(qū)域稱為基站子系統(tǒng)(BSS)。上行是指從移動臺MS到網(wǎng)絡(luò)的方向，下行是指相反方向。
在本申請中，術(shù)語’標準提案’是指ETSI GPRS標準提案，尤其是3.64以及它的補充提案，尤其是Tdoc SMG2 GPRS 174/97。GPRS系統(tǒng)的一個原則是采用的上行和下行容量應(yīng)當彼此無關(guān)。參看圖2，描述了按照標準提案的無線資源方案中對理解本發(fā)明相當重要的一個區(qū)域。通過空中接口Um的業(yè)務(wù)量在OSI模型的物理層生成的塊中轉(zhuǎn)發(fā)。每個物理塊具有4個GSM信息串(共456比特)的時長，它們在一個物理信道上連續(xù)發(fā)送。物理塊所承載的數(shù)據(jù)量取決于所采用的信道編碼，已為此定義4種不同的編碼方法，即CS-1,…,CS-4。但是對理解本發(fā)明而言，不同編碼方法并不重要。
參看圖3，針對移動終端連接描述了無線資源分配。一般認為標準提案第6.6.4.4條款代表了現(xiàn)有技術(shù)。后面將結(jié)合圖4描述消息域，例如TFI和USF。在圖3中，時間從上向下進行。該圖的右側(cè)，消息旁邊示出了可以在其上發(fā)送消息的所述邏輯信道。但是，所用信道對理解本發(fā)明而言并不重要。
在步驟3-0中，網(wǎng)絡(luò)在尋呼信道上搜索移動臺，即它在尋呼信道PPCH或PCH上發(fā)送“分組尋呼請求”消息。在步驟3-1中，移動臺在隨機接入信道PRACH或RACH上發(fā)送信道分配請求“分組信道請求”。在信道分配請求中，移動臺可以要求網(wǎng)絡(luò)分配給它一個或兩個時隙。在步驟3-2中，網(wǎng)絡(luò)可以在“分組接入指派信道”上指派一個接入(立即分配)。在步驟3-3中，移動臺發(fā)送LLC幀，LLC幀被轉(zhuǎn)發(fā)給SGSN以通知SGSN移動臺已進入’就緒’狀態(tài)。
無線資源的分配(例如在步驟3-2中)涉及例如網(wǎng)絡(luò)將標識符TFI和USF分配給移動臺。移動臺可以使用分配給它的一個或兩個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)，或者可以使用分配給它的無線資源請求更多的資源。我們假定通過“立即分配”消息分配給移動臺的資源不夠，在步驟3-4中網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“分組資源分配”消息。
“分組資源分配”消息包括例如分配給該連接的TFI標識符；網(wǎng)絡(luò)用于發(fā)送分組的分組數(shù)據(jù)信道PDCH列表(位圖形式)；以及移動臺用以確認接收RLC塊(分配給移動臺的USF所指示的信道)的“分組相關(guān)控制信道”PACCH。此外，該消息可以包括例如與定時增長以及功率控制相關(guān)的信息。
在分配了無線資源之后，網(wǎng)絡(luò)在步驟3-5中發(fā)送數(shù)據(jù)分組給移動臺，該數(shù)據(jù)分組具有一個包含輪詢域，即補充/輪詢比特S/P的頭。如果S/P域處于輪詢狀態(tài)’P’(即S/P比特為1)，則移動臺在步驟3-6中通過肯定或否定確認“分組確認/否認”來確認接收數(shù)據(jù)分組。圖3中的’N次’意味著只要網(wǎng)絡(luò)還有需要發(fā)送的分組，則重復(fù)虛線下的步驟3-5和3-6。
下面參照圖4詳細描述其中采用的無線塊和域。每個無線塊包括三個部分MAC頭、RLC塊以及塊校驗序列BCS。MAC頭(字節(jié)1)包括例如上行狀態(tài)標志USF、類型域T以及功率控制域PC。類型域T的值0表示一個RLC數(shù)據(jù)塊，而值1表示RLC/MAC控制塊。
RLC數(shù)據(jù)塊(其中T=0)包括RLC頭和RLC信息域。RLC頭(字節(jié)2到3)表示例如該塊相對于序列中其它塊的位置(BSN=塊序列號)。此外，RLC頭包括分配數(shù)據(jù)和LLC幀數(shù)據(jù)。擴展的比特域E表示是否正使用可選的擴展字節(jié)4。按照標準提案，在數(shù)據(jù)塊中域S/P的使用方式如下如果所述比特處于輪詢狀態(tài)’P’，則移動臺發(fā)送接收塊確認(Ack/Nack)。下行塊中采用臨時流標識域TFI標記接收移動臺。因為保留一個值用于所有移動臺都接收的通用傳輸，所以分配給TFI域的7個比特可以用于表示127個移動臺(27=128)。
在下行塊中，USF域用以提供發(fā)送相應(yīng)上行塊所需的與具體移動臺相關(guān)的授權(quán)。這樣在下行塊中，USF域提供了上行計數(shù)器塊的標識符。USF域包括3個比特，即它可以得到8個不同的值。分配一個USF域值給接收分組的移動臺，以指示移動臺用以確認接收無線塊的上行塊。同時，移動臺可以表示它希望使用單獨的上行數(shù)據(jù)鏈路。
前述方案的一個問題在于下行資源分配過程中分配的USF標識符。因為USF標識符也分配給接收移動臺，所以同一個USF標識符不能再分配給上行傳輸。因為USF標識符僅具有有限數(shù)量的可能值(即8個不同值)，所以在下行鏈路上接收的每個移動臺阻止了網(wǎng)絡(luò)將特定上行移動臺分配給該信道。如果特定時刻8個不同移動臺使用同一個信道接收，那么即使有足夠的空中接口容量可用，相應(yīng)上行信道也無法進行獨立的傳輸。
一種可能方案可以是增加USF域以包括多于3個比特。這樣，即使上行和下行并不彼此無關(guān)，該問題也不再突出。另一種方案可以是一個單獨的信息域(=a比特)指示是否正采用USF標識符。這些方案至少存在一個問題，即通過信道編碼對USF域進行強有力的保護，從而使用(CS-1編碼)的帶寬多達網(wǎng)絡(luò)信息容量的4倍。這種額外負荷減少了凈荷業(yè)務(wù)量的可用容量。
本發(fā)明首先基于問題的檢測，它是標準提案之外的一個假推理。除了問題的檢測之外，本發(fā)明的目的是提供一種解決上述問題的機制。本發(fā)明的目的通過一種方法實現(xiàn)，該方法的特征在獨立的權(quán)利要求書中陳述。相關(guān)的權(quán)利要求與本發(fā)明的優(yōu)選實施例相關(guān)。
在本發(fā)明中，控制信道PACCH的分配與可能的USF標識符無關(guān)。而是由移動臺在預(yù)定時間之后，確認從下行塊接收的數(shù)據(jù)分組，在該下行塊中所述輪詢域處于輪詢狀態(tài)。如果控制信道PACCH的分配與分配給移動臺的USF標識符無關(guān)，則本發(fā)明實現(xiàn)了GPRS系統(tǒng)的原則，按照該原則上行和下行容量的使用應(yīng)當彼此獨立。按照本發(fā)明，如果移動臺發(fā)送確認，則相應(yīng)下行塊中的USF標識符必須是一個沒有分配給移動臺的USF標識符，從而避免了移動臺發(fā)送的傳輸中出現(xiàn)沖突。
下面結(jié)合附圖，針對優(yōu)選實施例詳細描述本發(fā)明，在附圖中圖1的框圖說明了與本發(fā)明相關(guān)的分組無線系統(tǒng)的元件；圖2說明了本發(fā)明涉及的協(xié)議層；圖3說明了無線資源的分配；以及圖4說明了在無線路徑上傳輸?shù)膲K的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，控制信道PACCH并不是按照標準提案那樣通過USF標識符來分配。而是由移動臺在接收到置位了下行P比特的塊后的預(yù)定時間之后予以確認。按照本發(fā)明的第一(主)實施例，預(yù)定時間簡單定義為一個固定的時間段。在圖3中該時間由參考標記T示出，它表示了從其中P=1的塊到步驟3-6中的塊的時間，移動臺在步驟3-6中發(fā)送了確認。這可以通過下述方式容易地實現(xiàn)移動臺在該活躍P比特之后，等待固定數(shù)量的塊，然后進行上行傳輸。本發(fā)明的實現(xiàn)甚至不需要改動標準提案的標識符部分。最重要的改動主要是輪詢域S/P有了一個額外的意義，即置位的P比特用于(除了標準提案中給出的意義之外)隱式表示上行塊的分配，該上行塊在預(yù)定時間T之后，追隨其中P比特為1的下行數(shù)據(jù)塊發(fā)送。
預(yù)定時間T最好設(shè)置成盡可能短，從而允許網(wǎng)絡(luò)盡可能快地接收數(shù)據(jù)傳輸成功或失敗的信息。但是，時間T的長度應(yīng)當使得即使在最大的定時增長情況下，具有單個無線部件集合的移動臺也能夠從接收轉(zhuǎn)為發(fā)送。
按照本發(fā)明的第二實施例，表示輪詢的P比特以下述方式解釋圖4所示本發(fā)明的擴展域2(EF2)表示移動臺需要在其中發(fā)送確認的塊。其最簡單的實現(xiàn)方式是將附加擴展域EF2包含在下行RLC塊的標識符部分以表示相應(yīng)時間差，即置位了P比特的塊到移動臺需要在其中確認接收數(shù)據(jù)塊的塊之間經(jīng)過的塊的數(shù)量。除了按照標準提案的上述使用方式之外，這種實施例的一種改進是以新方式使用任一已有的域，其使用方式與S/P域用于本發(fā)明目的一樣。
圖4中以彎曲虛線示出的箭頭說明了域E和S/P如何表示附加擴展域的出現(xiàn)。置位E比特表示標準提案的擴展域EF1的出現(xiàn)。相應(yīng)地置位P比特(S/P域處于狀態(tài)’P’)表示本發(fā)明的擴展域EF2的出現(xiàn)。附加擴展域EF2以單獨的8位字節(jié)形式示出，但是它并不需要是一整個8位字節(jié)。
如果網(wǎng)絡(luò)例如因為地面上的障礙無法接收到移動臺所發(fā)送的確認，那么網(wǎng)絡(luò)可以通過分配給所述移動臺的新的下行無線塊提供新的資源。該塊不需要承載任何新的用戶數(shù)據(jù)，而是僅分配用于新的確認傳輸(S/P域處于狀態(tài)’P’)的資源。在發(fā)送了上次確認之后，移動臺應(yīng)當繼續(xù)監(jiān)聽幾個塊。
按照標準提案，分配了無線資源的每個移動臺應(yīng)當向網(wǎng)絡(luò)周期性發(fā)送隨機接入信息串，即PRACH信息串(PRACH=分組隨機接入信道)。隨機接入信息串通過USF域中的空閑信息串來發(fā)射。在圖3中該功能在步驟3-7中示出。這種機制在標準提案第30頁上描述。每個超幀包括4個復(fù)幀，它們一共包括16個空閑信息串。按照標準提案，在該信道上通過USF域?qū)⑺信紨?shù)空閑信息串分配給移動臺。因為在這種情況下，按照本發(fā)明，信道并不基于USF域分配，所以移動臺如何知道何時發(fā)送必需的PRACH信息串或者它是否應(yīng)當發(fā)送并不會立即變得明顯。
至少有兩種可選方案可以解決這個子問題，它們都基于同一個思想，即在本申請中不再分配USF標識符，而是分配一個大小相似的隨機接入信息串標識符，稱作RSF(隨機接入信息串狀態(tài)標記)給移動臺以下行分配資源(步驟3-2和/或3-4)。RSF標識符的大小最好與USF標識符相同，即它可以是從0到7的某個給定值。
按照一種可選實施例，偶數(shù)空閑信息串對應(yīng)于每個RSF，類似于奇數(shù)空閑信息串對應(yīng)于USF。
按照另一種實施例，將超幀從4個復(fù)幀增加到8個復(fù)幀。在該情況下，空閑信息串的數(shù)量是32，其中8個被分配給USF，8個給RSF。(其余16個信息串空閑或保留用于其它目的。)對移動臺而言，這意味著PRACH信息串的傳輸間隔將從1秒增加到2秒。因為定時增長的一次變化對應(yīng)于距離上改變500米，所以這不會引起實際問題。例如，高速列車每秒僅移動大約80米。
對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言，顯然隨著技術(shù)的進步，本發(fā)明的基本思想可以通過不同方式實現(xiàn)。因此，本發(fā)明及其實施例并不局限于上述例子，它們可以在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)有所變化。
權(quán)利要求
1．一種在分組無線系統(tǒng)，尤其在GPRS系統(tǒng)中分配控制信道(PACCH)給移動臺(MS)以進行下行傳輸?shù)姆椒ǎ渲幸苿优_(MS)發(fā)送資源分配請求(3-1)，網(wǎng)絡(luò)(BSS)根據(jù)(3-2)該請求，分配給移動臺(MS)一個控制信道(PACCH)，可能還分配一個移動臺標識符(TFI)以及上行計數(shù)器塊標識符(USF)；以及網(wǎng)絡(luò)(BSS)在塊中發(fā)送(3-5)數(shù)據(jù)分組，至少其中的一些塊包括一個輪詢域(S/P)，如果輪詢域處于輪詢狀態(tài)(’P’)，表明移動臺(MS)需要在分配給它的控制信道(PACCH)上確認接收數(shù)據(jù)分組，其特征在于對其輪詢域(S/P)處于輪詢狀態(tài)(’P’)的下行塊而言，網(wǎng)絡(luò)(BSS)不指派分配給移動臺的上行計數(shù)器塊標識符(USF)；分配給移動臺(MS)的控制信道獨立于可能的上行計數(shù)器塊標識符(USF)；在其中所述輪詢域處于輪詢狀態(tài)(’P’)的下行塊后的預(yù)定時間(T)之后，移動臺確認(3-6)接收的數(shù)據(jù)分組，
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，預(yù)定時間(T)是固定的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，預(yù)定時間(T)對應(yīng)于固定數(shù)量的塊。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，以下述方式定義預(yù)定時間(T)其中所述輪詢域處于輪詢狀態(tài)(’P’)的下行數(shù)據(jù)塊包括一個附加的擴展域(EF2)，指示移動臺需要在其中確認接收數(shù)據(jù)分組的上行塊。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述附加擴展域(EF2)表明了其中所述輪詢域處于輪詢狀態(tài)(’P’)的下行數(shù)據(jù)塊到移動臺需要在其中確認接收數(shù)據(jù)分組的上行塊之間的塊的數(shù)量。
6．根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，為了通知定時增長，分配一個隨機接入信息串(PRACH)標識符(RSF)給移動臺以下行分配資源。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，塊以重復(fù)的序列形式發(fā)送，從而空閑信息串以幾個塊的間隔重現(xiàn)，分配至少一些空閑信息串，最好是每隔一個空閑信息串給隨機接入信息串標識符(RSF)。
全文摘要
一種在分組無線系統(tǒng),尤其在GPRS系統(tǒng)中分配控制信道(PACCH)給移動臺(MS)的方法。移動臺(MS)發(fā)送資源分配請求(3－1),網(wǎng)絡(luò)(BSS)以分配給移動臺(MS)一個TFI標識符和一個USF標識符予以響應(yīng)(3－2)。然后,網(wǎng)絡(luò)在塊中發(fā)送(3－5)數(shù)據(jù)分組,至少其中的一些塊包括一個輪詢域(S/P),輪詢狀態(tài)(’P’)表明移動臺需要在控制信道(PACCH)上確認接收數(shù)據(jù)分組。為了確保下行接收的移動臺不會阻止網(wǎng)絡(luò)分配一個上行移動臺給所述信道,按照本發(fā)明,控制信道(PACCH)的分配獨立于可能的USF標識符。移動臺在其中所述輪詢域處于輪詢狀態(tài)(’P’)的下行塊后的預(yù)定時間(T)之后,確認(3－6)接收數(shù)據(jù)分組。預(yù)定時間(T)可以是固定的,或者可以在附加擴展域(EF2)中指明。
文檔編號H04L12/56GK1220788SQ98800378
公開日1999年6月23日 申請日期1998年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月27日
發(fā)明者加里·姆斯塔葉維 申請人:諾基亞電信公司