專利名稱：在無線電話tdma系統(tǒng)中發(fā)送分組數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有基于TDMA蜂窩系統(tǒng)靈活變速率預(yù)定存取的分組數(shù)據(jù)的傳輸。
典型地，蜂窩系統(tǒng)基于電路交換技術(shù)提供有效的數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)。但是在電路交換中，傳輸資源的使用不是最理想的，因?yàn)檎麄€(gè)連接期間傳輸鏈路被保持，與在給定瞬間是否在發(fā)送信息無關(guān)。傳輸資源由許多其它用戶共用，因此為一個(gè)用戶保持電路交換連接無需浪費(fèi)其它用戶的傳輸資源。實(shí)際上以脈沖串形式傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在電路交換中也是一個(gè)缺點(diǎn)。使用分組交換信息傳輸能夠改進(jìn)信道利用率和使其最佳化。
已經(jīng)有一些研究突出在研究分組無線設(shè)備，用于優(yōu)化使用脈沖串?dāng)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)量信道。在舊的系統(tǒng)中沒有利用時(shí)分多址(TDMA)。已經(jīng)研究了更新的研究課題，即基于時(shí)分的分組無線系統(tǒng)，每個(gè)使用能預(yù)定多個(gè)時(shí)隙，換句話說，能用高數(shù)據(jù)速率傳輸數(shù)據(jù)。
被稱為通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UMTS)的未來第三代蜂窩系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)電路交換和分組傳輸兩種功能，如綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)傳輸和異步傳送模式(ATM)傳輸。關(guān)鍵的因素是一種空中接口，它利用先進(jìn)和多址技術(shù)用于在空中接口有效地復(fù)用支持到和來自無線通路的各種類型業(yè)務(wù)的信道。在文章“未來通用移動(dòng)通信系統(tǒng)的基于預(yù)定的多址方案”中描述了由UMTS系統(tǒng)設(shè)置的空中接口的要求，該文章作者為J.M.Deville，發(fā)表在1993年12月13日-15日，會(huì)議出版物No.387.IEE1993“移動(dòng)和個(gè)人通信”上。僅僅在邏輯信道上是有效的而且能夠支持各種比特速率時(shí)，多址技術(shù)必須能夠通過指配物理信道利用信息資源的無效性，以便當(dāng)需要時(shí)，一幀的時(shí)隙被指配用于邏輯信道。
為了滿足這些和其它要求，已經(jīng)提出了一種多址控制方法，稱為分組預(yù)定多址(PRMA++)，它是涉及分組話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌涓C系統(tǒng)建議的一部分。PRMA++可被用于分組交換和電路交換傳輸兩種多址控制。PRMA++方法集中在使用傳輸分組數(shù)據(jù)中的一個(gè)時(shí)隙。這種機(jī)制為在其TDMA幀中具有大量時(shí)隙的系統(tǒng)提供一種有效的多時(shí)隙/多用戶環(huán)境。
PRMA++使用無線信道中的時(shí)分多址TDMA。這使用戶有可能共用無線傳輸資源?，F(xiàn)在參見

圖1接著描述這個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)TDMA幀被分為多個(gè)時(shí)隙，在該幀中發(fā)送的脈沖串中載有與信道編碼，檢測等有關(guān)的數(shù)據(jù)和信令。在上行鏈路方向，即從移動(dòng)站到網(wǎng)絡(luò)(基站)，有兩種類型的時(shí)隙預(yù)定時(shí)隙，或R時(shí)隙，該時(shí)隙僅用于發(fā)送信道請(qǐng)求脈沖串；和信息時(shí)隙，或I時(shí)隙，僅用于發(fā)送信息脈沖串。在信道請(qǐng)求脈沖串中，移動(dòng)站使用一種所謂的空中接口信道識(shí)別符，包括移動(dòng)站的網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)在那個(gè)間刻使用的需要識(shí)別邏輯信道和請(qǐng)求一幀的一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙。在下行鏈路方向，即從網(wǎng)絡(luò)(基站)到移動(dòng)站，也有兩種類型的時(shí)隙用于發(fā)送信息的I時(shí)隙和A時(shí)隙或證實(shí)時(shí)隙。當(dāng)移動(dòng)站請(qǐng)求接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，基站通過發(fā)送請(qǐng)求站的地址和I時(shí)隙數(shù)以A時(shí)隙來證實(shí)請(qǐng)求。從此之后，I時(shí)隙被保留用于移動(dòng)站。
在一個(gè)TDMA幀中可用的PRMA++時(shí)隙數(shù)N是系統(tǒng)配置參數(shù)。然后，在上行鏈路信道中，在一個(gè)TDMA幀中有一個(gè)預(yù)定時(shí)隙(R時(shí)隙)和N-1個(gè)信息時(shí)隙(I時(shí)隙)。通過在R時(shí)隙中發(fā)送一個(gè)信道請(qǐng)求，所有移動(dòng)站開始傳輸，而且如果一些移動(dòng)站使用相同的R時(shí)隙發(fā)送請(qǐng)求，可能出現(xiàn)碰撞。在下行鏈路信道中，在TDMA幀中除了有I時(shí)隙和用于證實(shí)在R時(shí)隙發(fā)送的信道預(yù)定請(qǐng)求的上述A時(shí)隙之外，還有用于通知移動(dòng)站關(guān)于輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖賹ず魰r(shí)隙(FP時(shí)隙)和信息傳輸時(shí)隙。
通過在上行鏈路信道上在R時(shí)隙中發(fā)送信道請(qǐng)求，移動(dòng)站啟動(dòng)一個(gè)連接，R時(shí)隙由網(wǎng)孔的所有移動(dòng)站用于這個(gè)目的?；居肁時(shí)隙中的下行鏈路證實(shí)脈沖串證實(shí)信道請(qǐng)求。如果在R時(shí)隙中沒有請(qǐng)求發(fā)送，或如果由基站辯認(rèn)在信道上有碰撞，它就在相應(yīng)的A時(shí)隙的證實(shí)脈沖串中發(fā)送一個(gè)“空”標(biāo)記，然后該移動(dòng)站知道過一會(huì)它應(yīng)當(dāng)再發(fā)送信道請(qǐng)求。在R時(shí)隙中發(fā)送的信道請(qǐng)求沒有問題地被接收，但是在沒有空時(shí)隙用于傳輸?shù)那闆r下，移動(dòng)站將被告知在下一個(gè)下行鏈路證實(shí)時(shí)隙的有關(guān)情況。該移動(dòng)站將排隊(duì)接入，直到找到空閑時(shí)隙為止。
R時(shí)隙包括一串序列，移動(dòng)站的地址，請(qǐng)求信息時(shí)隙數(shù)和電路轉(zhuǎn)換標(biāo)記。該標(biāo)記告訴該預(yù)定對(duì)于分組持續(xù)期間或更長的時(shí)間是否有效，該信道被預(yù)定，直到給出一個(gè)命令釋放預(yù)定為止。在A時(shí)隙中的證實(shí)脈沖串包括移動(dòng)站請(qǐng)求信道和指定用于業(yè)務(wù)量信道的地址。該移動(dòng)站接收證實(shí)脈沖串，然后設(shè)置接收機(jī)和發(fā)射機(jī)到規(guī)定信道。在該信道的業(yè)務(wù)量開始而且只要有數(shù)據(jù)或話音發(fā)送它就繼續(xù)。在分組數(shù)據(jù)傳輸中，在一個(gè)信道請(qǐng)求之后發(fā)送的脈沖串?dāng)?shù)或在這種情況下的分組數(shù)可固定。
基站使用快速尋呼時(shí)隙(FP時(shí)隙)通知移動(dòng)站關(guān)于輸入的分組。移動(dòng)站偵聽快速尋呼信道并解碼所有輸入的消息以找到它自己的碼?？焖賹ず魰r(shí)隙包括已分配給該移動(dòng)站的I時(shí)隙表。移動(dòng)站的快速尋呼證實(shí)時(shí)隙(FP證實(shí))發(fā)送一個(gè)證實(shí)來證實(shí)尋呼呼叫。
因此，提出的UMTS系統(tǒng)的特征是在給定瞬間是無效的上行鏈路和下行鏈路連接在那個(gè)時(shí)間不分配物理信道，這防止不必要地使用資源。使用相同的方法這些信道總是被預(yù)定的，與連接是電路交換還是分組連接無關(guān)。這種已知系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是信道的分配不是動(dòng)態(tài)的，而且因此不容易改變留作分組使用的信道。預(yù)定、尋呼和證實(shí)時(shí)隙是一些時(shí)隙，而且現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)在這些時(shí)隙的變化中不占據(jù)位置。此外，當(dāng)建立傳輸信道時(shí)，已知的系統(tǒng)沒有特別考慮分組傳輸?shù)膶?duì)稱和不對(duì)稱。因此，這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是不很靈活。的確，系統(tǒng)具有大量的時(shí)隙是好的，但是有許多可變時(shí)隙，例如一個(gè)或兩個(gè)，該系統(tǒng)不容易構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于發(fā)送分組數(shù)據(jù)的時(shí)分多址(TDMA)無線電話系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)站，包括TDMA時(shí)隙的至少一個(gè)邏輯信道，用于在基站和移動(dòng)站之間的分組數(shù)據(jù)通信，控制信道(C)，包括由至少一個(gè)邏輯信道的一組連續(xù)時(shí)隙臨時(shí)分隔開的一些時(shí)隙；和一個(gè)信息信道(I)，包括分離含有控制信道(C)時(shí)隙的該組連續(xù)時(shí)隙。
這具有優(yōu)點(diǎn)是預(yù)定為分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿總€(gè)邏輯信道與任何其它信道是獨(dú)立的。因此，便于根據(jù)用戶可用的分組數(shù)據(jù)信道的數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)來變化。因此，根據(jù)需要，網(wǎng)絡(luò)可動(dòng)態(tài)地對(duì)分組數(shù)據(jù)傳輸分配信道。這樣，僅預(yù)定作為分組數(shù)據(jù)傳輸需要的那些信道。
在優(yōu)選實(shí)施例中，控制信道(C)包括用于指示無誤碼接收數(shù)據(jù)的一個(gè)證實(shí)/再傳輸請(qǐng)求脈沖串(ARQ)。這樣，如果沒有收到無誤碼數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)不能重構(gòu)，可請(qǐng)求重發(fā)該數(shù)據(jù)。
最好地，邏輯信道是一個(gè)從基站發(fā)送到移動(dòng)站的下行鏈路邏輯信道，而且控制信道(C)能夠發(fā)送分組尋呼(PP)數(shù)據(jù)，用于通知移動(dòng)站輸入的分組數(shù)據(jù)。
任選地，控制信道(C)能夠發(fā)送一個(gè)分組接入授權(quán)PAG信號(hào)，用于證實(shí)從移動(dòng)站發(fā)送的信道預(yù)定請(qǐng)求。因此，該控制信道能起著預(yù)定請(qǐng)求證實(shí)信道的作用。
本發(fā)明提出了一種靈活的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中留作分組數(shù)據(jù)的時(shí)隙可根據(jù)需要改變。
下面根據(jù)信道獨(dú)立性描述多時(shí)隙概念，所有實(shí)際的無線信道是一樣的而且是一個(gè)或多個(gè)信道、多達(dá)最大數(shù)目，可專用于分組使用。物理層的上面層的中間接入控制(MAC)算法是獨(dú)立于使用的時(shí)隙數(shù)的。所以操作員僅使用TDMA幀中的少量時(shí)隙自由地發(fā)送分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，而且隨著需要的增加，使用TDMA幀的所有時(shí)隙來提高服務(wù)。如果該應(yīng)用例如是GSM或DCS1800或一些這樣的變形一幀包括8個(gè)時(shí)隙而且有可能從1到8個(gè)時(shí)隙專用于分組數(shù)據(jù)使用。即使該網(wǎng)絡(luò)支持多時(shí)隙傳輸，移動(dòng)站仍是任意地僅使用一個(gè)時(shí)隙。那么，甚至簡單的移動(dòng)站也能使用由網(wǎng)絡(luò)提供的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
通過將一個(gè)以上的載波專用于分組無線業(yè)務(wù)能夠建立大容量的網(wǎng)孔。算法與由操作員專用的時(shí)隙數(shù)無關(guān)。操作員可以一個(gè)時(shí)隙開始，當(dāng)分組無線用戶增長時(shí)，提高業(yè)務(wù)多達(dá)8個(gè)時(shí)隙。
自然地，載波數(shù)還能增加，這就意味著使用多個(gè)獨(dú)立的載波。
下面僅通過舉例并參見附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1表示建議的UMTS系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的邏輯信道結(jié)構(gòu)；圖3表示使用8時(shí)隙的系統(tǒng)的信道結(jié)構(gòu)；圖4表示組合的尋呼和證實(shí)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)；圖5表示圖4中表示的數(shù)據(jù)段的比特內(nèi)容的例子；圖6表示尋呼時(shí)隙結(jié)構(gòu)的例子；圖7表示尋呼時(shí)隙比特內(nèi)容的例子；圖8表示分組接入授權(quán)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)；圖9表示分組接入授權(quán)時(shí)隙的比特內(nèi)容的例子；圖10表示分組隨機(jī)接入脈沖串的結(jié)構(gòu)；圖11表示分組隨機(jī)接入脈沖串的比特內(nèi)容的例子；圖12表示移動(dòng)的始發(fā)分組傳輸?shù)男帕顖D；圖13表示在移動(dòng)的始發(fā)分組傳輸?shù)臓顟B(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖14表示移動(dòng)的終止分組傳輸?shù)男帕顖D；圖15表示在移動(dòng)的終止分組傳輸中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移；和圖16表示TDMA幀中控制時(shí)隙的變化。
在這里描述的“幀”意思是邏輯信道的連續(xù)的時(shí)隙、具有它們的時(shí)隙的不連續(xù)的TDMA幀，除非專門的描述，例如在GSM系統(tǒng)中是8。
參見圖2和3。圖3表示在8時(shí)隙TDMA系統(tǒng)中從基站看到的下行鏈路和上行鏈路的幀。圖2和3的結(jié)構(gòu)如果需要例如可與GSM51多幀組合。在到該網(wǎng)孔的TDMA幀的一幀中，該基站僅是發(fā)送控制數(shù)據(jù)C，而隨后的4幀的所有時(shí)隙包括可能是分組數(shù)據(jù)的信息I。在這種情況下，每單元時(shí)間的信息幀數(shù)減少，結(jié)果也降低信息速率。
相應(yīng)地，當(dāng)基站從網(wǎng)孔接收時(shí)(上行鏈路方向)，一個(gè)TDMA幀僅包括用于接收由移動(dòng)站發(fā)送的請(qǐng)求，證實(shí)等的控制時(shí)隙C。下面4TDMA幀僅包括用于接收信息的時(shí)隙。現(xiàn)在讓我們從一個(gè)移動(dòng)站的觀點(diǎn)來考慮該情況?；驹诿總€(gè)TDMA幀的相同時(shí)隙中發(fā)送控制或信息到一個(gè)移動(dòng)站，這樣發(fā)送到一個(gè)移動(dòng)站的時(shí)隙是用點(diǎn)線箭頭a標(biāo)記的時(shí)隙。因此，移動(dòng)站的時(shí)隙C接收一個(gè)控制脈沖串，然后在四個(gè)連續(xù)脈沖串中接收信息I，如果那個(gè)移動(dòng)站有信息的話。在本說明書中這個(gè)序列稱為一幀。只要有一些接收的信息就接收這些幀。相應(yīng)地，基站從一個(gè)移動(dòng)站在用點(diǎn)線箭頭b標(biāo)記的連續(xù)的時(shí)隙中接收。由控制時(shí)隙C和4個(gè)連續(xù)信息時(shí)隙I構(gòu)成的序列在這個(gè)說明書中稱為一幀。
圖2表示(專用的)幀結(jié)構(gòu)。如上所說明的，上行鏈路幀由用點(diǎn)線箭頭b(圖3中)標(biāo)記的時(shí)隙構(gòu)成，而相應(yīng)地，下行鏈路幀由用點(diǎn)線箭頭a標(biāo)記的時(shí)隙構(gòu)成。
這里的描述包括使用4脈沖串的情況，如上所述，但是I幀可能是更長或更短。4脈沖串I幀僅是一種選擇方案，有可能使用另一長度(例如，8脈沖串)的TDMA幀。這是一個(gè)優(yōu)化問題；幀越長，接入延遲越長，而分組長度最小。因此，物理層中的幀的長度是系統(tǒng)參數(shù)。
當(dāng)編碼物理層的4脈沖串幀時(shí)，有可能使用與在已知的GSM系統(tǒng)中在獨(dú)立的專用控制信道(SDCCH)上相同的編碼。這個(gè)碼具有4個(gè)脈沖串的幀長度，或456比特。(228比特組由184比特用戶數(shù)據(jù)，40比特奇偶校驗(yàn)比特和4個(gè)尾比特組成，被卷積編碼為456比特)。交錯(cuò)深度是4，4的交錯(cuò)深度與電路交換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移中的19相比較，降低了傳輸延遲和使分組長度減至最小。另一方面，一些其它碼，如里德一索羅門(Reed-solomon)可用于編碼幀。
現(xiàn)在讓我們考慮物理層，參見圖2，該圖應(yīng)變換如下，如果基站在接收分組數(shù)據(jù)，接收出現(xiàn)在灰色I(xiàn)時(shí)隙中。該基站在下行鏈路ARQ時(shí)隙發(fā)送一個(gè)證實(shí)。因此，構(gòu)成一個(gè)灰色時(shí)隙的連接。相應(yīng)地，當(dāng)基站在發(fā)送分組數(shù)據(jù)時(shí)，連接由白時(shí)隙構(gòu)成。
在層1(物理層)，當(dāng)從物理層轉(zhuǎn)移到上面的層時(shí)，在控制時(shí)隙C中使用自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)以便降低幀誤碼率。但是，ARQ的使用是任選的，而且不需要利用也不包括在系統(tǒng)中，一個(gè)數(shù)據(jù)幀由4個(gè)脈沖串組成，這4個(gè)脈沖串具有誤碼校正編碼和對(duì)其進(jìn)行幀檢查。在這個(gè)例子中，在下行鏈路和上行鏈路兩個(gè)方向每第5個(gè)脈沖串是用于控制目的。當(dāng)然控制脈沖串的頻率可從建議的每第5個(gè)脈沖串增加，優(yōu)化效率和移動(dòng)站的功率消耗。在下行鏈路方向，控制脈沖串包括重發(fā)請(qǐng)求ARQ，作為正常脈沖串發(fā)送。在上行鏈路方向，ARQ是在具有長串序列的類似接入脈沖串中發(fā)送的。然后，該脈沖串的數(shù)據(jù)部分將不象通常那樣包括隨機(jī)數(shù)，但是那些比特將用ARQ比特替換。因此，僅僅接入型控制脈沖串(這里建議為12比特)的一少部分被用作重發(fā)請(qǐng)求ARQ。不知道準(zhǔn)確的定時(shí)提前的移動(dòng)站則能發(fā)送ARQ脈沖串。在上行鏈路方向，控制脈沖串僅包括ARQ比特。
已經(jīng)發(fā)送了4脈沖串幀，發(fā)射機(jī)/接收機(jī)將偵聽幀的證實(shí)。錯(cuò)誤的幀將立即被重發(fā)，而且如果該幀是正確地被接收，傳輸繼續(xù)。當(dāng)請(qǐng)求自動(dòng)重發(fā)時(shí)，幀可被編號(hào)，以便表示正確的幀。ARQ證實(shí)具有相同的幀號(hào)碼，該號(hào)碼將被選擇地證實(shí)。甚至可能每個(gè)脈沖串具有分開地編碼的字段，該字段是編號(hào)的。
在具有這種配置的一個(gè)TCH/F信道上原信息比特速率是約19.7kbps。對(duì)于一個(gè)移動(dòng)站(ms)通過使用全部8個(gè)TDMA時(shí)隙，原比特速率是約158kbps。自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求用在無線通路上，即用在移動(dòng)站MS和基站BTS之間。
上面我們討論了根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的物理層。其次我們將看一看物理層上面的控制層MAC(多址接入控制或中間接入控制)。該控制層被用于轉(zhuǎn)移高級(jí)控制消息。仍參見圖3，MAC算法是在層1的頂部，即每第5個(gè)脈沖串用于控制目的。不對(duì)稱和獨(dú)立地使用上行鏈路和下行鏈路信道。物理信道的不對(duì)稱使用使它可優(yōu)化有效的使用信道。通?？偸窃谝粋€(gè)方向以具有短的間隔的脈沖串發(fā)送數(shù)據(jù)。在另一個(gè)短的間隔期間數(shù)據(jù)可能是在相反方向上。這是通過分開信道分配來實(shí)現(xiàn)的。獨(dú)立意味著上行鏈路和下行鏈路方向能相互獨(dú)立地預(yù)定。該方法也能對(duì)稱使用。因此上行鏈路和下行鏈路信道被成對(duì)預(yù)定。
在下行鏈路控制時(shí)隙C中傳送的高級(jí)控制消息是分組尋呼P和分組接入授權(quán)PAG。在上行鏈路，沒有專門的高級(jí)控制時(shí)隙，但是移動(dòng)站能在任何空閑I時(shí)隙中發(fā)送分組隨機(jī)接入(PRA)脈沖串到請(qǐng)求的信道。在物理層中，上行鏈路方向有專門的控制時(shí)隙，而且它被用作ARQ。
接著讓我們考慮MAC層中的控制時(shí)隙。分組尋呼P和分組接入授權(quán)PAG二者都能被組合在控制時(shí)隙C的一個(gè)脈沖串中，或者尋呼和請(qǐng)求可在分離的控制時(shí)隙C中發(fā)送。在相同控制脈沖串中具有分組尋呼P和分組接入授權(quán)PAG是最佳情況，如果在蜂窩系統(tǒng)中的一個(gè)脈沖串可用的比特?cái)?shù)是足夠的，這是可能的?？刂泼}沖串獨(dú)立地被編碼，即不使用交錯(cuò)。
現(xiàn)在參見圖4說明第一種技術(shù)方案，即組合證實(shí)和尋呼脈沖串的結(jié)構(gòu)。管理無線電資源的基站監(jiān)視信道的狀態(tài)，換句話說，監(jiān)視哪些信道是空閑的，哪些信道被預(yù)定。在每個(gè)下行鏈路控制脈沖串中發(fā)送空閑上行鏈路信道的位圖(bitmap)作為該脈沖串的一部分。在圖4中正好在脈沖串的開始。該位圖向移動(dòng)站表明在那個(gè)瞬間可以接入脈沖串的形式發(fā)送分組信道請(qǐng)求的空閑信道。在控制脈沖串中還包括物理層的分組尋呼、分組接入授權(quán)和自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求ARQ。脈沖串的分組尋呼P部分被用于通知移動(dòng)站關(guān)于輸入分組數(shù)據(jù)傳輸。該尋呼還包括在GSM GRPS中的臨時(shí)分組移動(dòng)識(shí)別TMPI、臨時(shí)邏輯鏈路識(shí)別TLLI和由網(wǎng)絡(luò)預(yù)定的信道的說明，用于移動(dòng)的終止數(shù)據(jù)傳輸?？刂泼}沖串的第三部分、分組接入授權(quán)PAG包括用于區(qū)別各種請(qǐng)求的一個(gè)隨機(jī)號(hào)碼，用于連接預(yù)定信道的位圖，和定時(shí)提前TA。該脈沖串的最后部分包括ARQ，用于證實(shí)層1的消息。
如果在已知的GSM蜂窩系統(tǒng)中應(yīng)用組合的P和PAG脈沖串字段的比特內(nèi)容可能是如圖5示例性的表所示。P和PAG一起將占用55比特和ARQ占用12比特，因此構(gòu)成該脈沖串中的總共67比特。組合的脈沖串能用在任何應(yīng)用系統(tǒng)，在該脈沖串中的信息比特?cái)?shù)是足夠的，即信息比特?cái)?shù)是等于或高于在GSM系統(tǒng)中的數(shù)。
圖6和8表示用于轉(zhuǎn)移尋呼和證實(shí)脈沖串的另一個(gè)技術(shù)方案。這些脈沖串與在其自己控制的脈沖串中的P和PAG分離地發(fā)送。P和PAG時(shí)隙共用下行鏈路控制信道。例如，這些時(shí)隙被交替地發(fā)送。每隔一個(gè)控制時(shí)隙C用于尋呼P和每隔一個(gè)時(shí)隙C用于證實(shí)PAG。移動(dòng)站將通過檢查脈沖串的竊用比特來區(qū)別尋呼和證實(shí)。P時(shí)隙將“1”作為竊用比特而PAG時(shí)隙將用“0”，反之亦然，偶然地，如果在那個(gè)瞬間沒有分組尋呼進(jìn)入該網(wǎng)孔，有可能需要發(fā)送一個(gè)分組接入授權(quán)PAG代替分組尋呼P。通過竊用P時(shí)隙作為PAG并用竊用比特告知移動(dòng)站，就能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
如圖6所示，分離分組尋呼脈沖串結(jié)構(gòu)首先包括指示空閑/預(yù)定信道的位圖。如果TDMA幀是8時(shí)隙，位圖由8個(gè)連續(xù)比特組成。下一個(gè)數(shù)據(jù)是尋呼字段，其中第一部分是臨時(shí)的移動(dòng)識(shí)別TMPI和第二部分是位圖，它表示由網(wǎng)絡(luò)為分組數(shù)據(jù)傳輸預(yù)定的移動(dòng)站信道，移動(dòng)站必須使用接收的分組數(shù)據(jù)，最后，有一個(gè)字段用于自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求。當(dāng)該蜂窩網(wǎng)絡(luò)是GSM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，圖7表示尋呼字段比特內(nèi)容的例子。如果TMPI是GSM臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別TMSI，該字段包括60比特。例如較短的TMPI是25比特就足夠了。
如圖8所示，分離的分組接入授權(quán)PAG脈沖串包括表示空閑/預(yù)定的信道的位圖。下一個(gè)字段是由移動(dòng)站發(fā)送的分組隨機(jī)接入的證實(shí)字段。這里第一部分是包括在由MS發(fā)送的該請(qǐng)求中的隨機(jī)號(hào)碼。然后接著一個(gè)位圖，它向移動(dòng)站表明由網(wǎng)絡(luò)預(yù)定用于傳輸分組數(shù)據(jù)的信道。該移動(dòng)站將使用這些信道發(fā)送分組數(shù)據(jù)。最后，有一個(gè)自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求的字段。在請(qǐng)求中使用的隨機(jī)號(hào)碼是用于給規(guī)定的移動(dòng)站指示分組接入授權(quán)(PRA至PAG的變換)。在該網(wǎng)孔中的移動(dòng)站在這個(gè)時(shí)隙期間將偵聽并且該隨機(jī)號(hào)碼將告訴特定的移動(dòng)站，該證實(shí)預(yù)定給它。為了降低碰撞的概率(兩個(gè)移動(dòng)站選擇相同的隨機(jī)號(hào)碼)，可能使用或是請(qǐng)求時(shí)隙號(hào)或是分組隨機(jī)接入(PRA)時(shí)隙的優(yōu)先權(quán)或時(shí)隙號(hào)(稱為移動(dòng)站用于請(qǐng)求信道的時(shí)隙)作為識(shí)別。這些參數(shù)未表示在圖8中。
如果應(yīng)用系統(tǒng)是GSM，圖9中的表表示在圖8中出現(xiàn)的控制時(shí)隙的比特內(nèi)容。表示請(qǐng)求時(shí)隙數(shù)以及優(yōu)先權(quán)的比特是任選的。
至此我們主要是從基站的觀點(diǎn)描述了本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施例?，F(xiàn)在讓我們考慮從移動(dòng)站到基站的傳輸?；景才派闲墟溌返念A(yù)定。如上所述，該基站知道空閑和預(yù)定信道并在每個(gè)下行鏈路控制脈沖串中發(fā)送那個(gè)信息。如果幀是具有8個(gè)時(shí)隙的TDMA幀，位圖由8比特組成，在TDMA幀中每個(gè)時(shí)隙一個(gè)比特。用比特1標(biāo)記預(yù)定信道和用比特0標(biāo)記空信道。如果該網(wǎng)絡(luò)不是將全部的8個(gè)時(shí)隙用于分組傳輸業(yè)務(wù)，那么僅僅所使用的信道可能被標(biāo)記為空的。其余信道被處理，因?yàn)樗鼈儽活A(yù)定，即發(fā)送比特1。
參見圖10，一個(gè)移動(dòng)站監(jiān)視在下行鏈路C時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的控制脈沖串，該移動(dòng)站有數(shù)據(jù)在其緩沖器中并要發(fā)送它。監(jiān)視被繼續(xù)，直至位圖表示一個(gè)上行鏈路被標(biāo)記空閑為止。一旦發(fā)現(xiàn)空閑信道，就在標(biāo)記空閑的I時(shí)隙中發(fā)送按照?qǐng)D10的接入脈沖串(信道請(qǐng)求)。載有分組隨機(jī)接入脈沖串PRA的這個(gè)脈沖串隨機(jī)地選擇4個(gè)中的1個(gè)，例如，如果使用的幀是4個(gè)脈沖串。分組隨機(jī)接入PRA類似于GSM系統(tǒng)的接入脈沖串，例如，具有長串序列。該脈沖串的數(shù)據(jù)部分通常不包括隨機(jī)號(hào)碼，但是那些比特將由PRA比特替代。因?yàn)殚L串序列，移動(dòng)站不知道準(zhǔn)確的定時(shí)提前，它能夠沒有問題地發(fā)送PRA脈沖串。當(dāng)在相同時(shí)隙內(nèi)多于一個(gè)移動(dòng)站請(qǐng)求一個(gè)信道時(shí)出現(xiàn)的可能碰撞用補(bǔ)償算法處理。一個(gè)接入脈沖串包括在證實(shí)脈沖串中由該基站發(fā)回的隨機(jī)號(hào)碼、指示移動(dòng)站要多少時(shí)隙的數(shù)量、四電平優(yōu)先權(quán)和最后指示時(shí)隙是否必須是連續(xù)的比特組成。連續(xù)時(shí)隙的要求需要支持一定的移動(dòng)等級(jí)。如果在TDMA幀中兩個(gè)分組時(shí)隙是連續(xù)的，移動(dòng)站能夠處理，但是如果這些時(shí)隙是遠(yuǎn)離的，則不能處理。
圖11表示字段可能的比特內(nèi)容。該脈沖串至少由11個(gè)比特組成。只要基站接收一個(gè)接入脈沖串PRA，它就在下行鏈路控制脈沖串C中發(fā)送一個(gè)分組接入授權(quán)PAG。如果在下一個(gè)分組接入授權(quán)可發(fā)送之前收到多個(gè)連續(xù)接入脈沖串，則優(yōu)先權(quán)或隨機(jī)選擇被用于對(duì)移動(dòng)站指配信道。如果沒有所要求那樣多的可用時(shí)隙，基站可給出如空閑的那么多時(shí)隙。
當(dāng)一個(gè)移動(dòng)站接收到由對(duì)信道請(qǐng)求PRA的基站發(fā)送的證實(shí)PAG時(shí)，它就開始在預(yù)定的信道上發(fā)送分組數(shù)據(jù)，該信道由一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙、多達(dá)最大量的時(shí)隙組成。在一個(gè)預(yù)定期間可能發(fā)送至少128個(gè)八位位組。它是通常的X.25的最大分組長度，128八位位組等于六組的4個(gè)八位位組信息組。這就意味著在一個(gè)預(yù)定期間發(fā)送數(shù)據(jù)的最大量取決于使用的時(shí)隙數(shù)，而且有傳輸故障的情況下必須設(shè)定限制值并要求重發(fā)。該限制值必須大于6，因?yàn)樵谥匕l(fā)的情況下6幀將不足以發(fā)送所有的數(shù)據(jù)。
圖12表示用于移動(dòng)始發(fā)分組的信今圖。一個(gè)移動(dòng)站MS發(fā)送由基站在分組接入授權(quán)脈沖串PAG中證實(shí)的一個(gè)信道請(qǐng)求PRA。該移動(dòng)站在一幀的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送分組數(shù)據(jù)，并且該基站證實(shí)或發(fā)送一個(gè)重發(fā)請(qǐng)求。這樣進(jìn)行下去，直到所有分組數(shù)據(jù)都已發(fā)送或超時(shí)出現(xiàn)為止。
圖13是表示在從基站到網(wǎng)絡(luò)的分組傳輸期間在移動(dòng)站中的事件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖器是滿的時(shí)候，該移動(dòng)站從空閑狀態(tài)變?yōu)榻邮諣顟B(tài)并在第一控制時(shí)隙從基站接收信息。它查閱位圖看一看是否有任何空閑信道，如果沒有，檢查下一控制時(shí)隙中的信息。這樣繼續(xù)進(jìn)行，直至找到空閑信道為止。在此之后，在空閑信道上發(fā)送一個(gè)信道請(qǐng)求，并且如果基站確認(rèn)，則在指定的信道上發(fā)送分組數(shù)據(jù)。如果沒有接收到證實(shí)，該移動(dòng)站返回到接收控制時(shí)隙并搜索空閑信道。
圖14說明網(wǎng)絡(luò)發(fā)送尋址的分組數(shù)據(jù)到移動(dòng)站MS的情況?；就ㄟ^在控制時(shí)隙C內(nèi)發(fā)送分組尋呼P啟動(dòng)下行鏈路的傳輸。分組尋呼包括移動(dòng)站識(shí)別和預(yù)定時(shí)隙。這些時(shí)隙在下一個(gè)TDMA幀開始。MS一接收到到該分組尋呼，它就在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)開始接收。
分組尋呼在下行鏈路控制序列的每個(gè)連續(xù)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，通知移動(dòng)站關(guān)于輸入的分組。這就意味著移動(dòng)站必須偵聽所有的分組尋呼信道，以便找出是否有到它的分組。當(dāng)然這使用在移動(dòng)站的電池中存儲(chǔ)的能量。為了優(yōu)化功率損耗，例如可根據(jù)暫時(shí)的識(shí)別或IMSI把移動(dòng)站分為不同的尋呼組。然后一個(gè)移動(dòng)站必須偵聽TDMA幀中的一時(shí)隙而不是所有的時(shí)隙?？赡苡?個(gè)時(shí)隙，僅偵聽一個(gè)時(shí)隙更為實(shí)際。尋呼頻率仍可降低以支持不連續(xù)的接收DRX。但是這增加了延遲，因此DRX對(duì)于移動(dòng)站應(yīng)是一個(gè)可選擇的方式。DRX節(jié)電功能也可通過在脈沖串加個(gè)碼“輸入分組”，與在目前的GSM系統(tǒng)中使用的尋呼脈沖串組合起來。那么移動(dòng)站將偵聽標(biāo)準(zhǔn)的尋呼和該碼將告訴它關(guān)于輸入分組傳輸。然后移動(dòng)站將開始偵聽分組尋呼信道P和從那個(gè)信道接收需要的信息。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)需要知道移動(dòng)站是在偵聽標(biāo)準(zhǔn)尋呼信道還是分組尋呼信道。移動(dòng)站以短的管理消息發(fā)送這個(gè)信息。
如果基站在一定數(shù)量的幀內(nèi)，比如說在7幀內(nèi)沒有接收ARQ證實(shí)，它得出結(jié)論，該移動(dòng)站沒有正確地接收幀。那么將重復(fù)分組尋呼。
圖15表示圖14出現(xiàn)的情況的移動(dòng)站狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。根據(jù)關(guān)于圖14的描述理解該圖是容易的，所以無需進(jìn)一步說明，但是，應(yīng)當(dāng)指出，大多數(shù)時(shí)間移動(dòng)站是在接收控制脈沖串和確定是否有分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆撘苿?dòng)站。
在數(shù)據(jù)鏈路層使用的幀可能是可變長度的。最大長度可選擇，比如說128個(gè)八位位組，如在X.25規(guī)程中那樣?？勺冮L度降低鏈路層的證實(shí)數(shù)目，因此減少了預(yù)定數(shù)目。
在下面提出的權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明范圍內(nèi)，可以多種方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。例如，控制時(shí)隙不必是圖3所示的那樣，但是它們可對(duì)角地移動(dòng)，如圖16所示的。
在每偵中，控制時(shí)隙C朝著一個(gè)時(shí)隙移動(dòng)，這樣，如圖16所示的，在上行鏈路和下行鏈路幀兩種情況下產(chǎn)生控制時(shí)隙對(duì)角的圖型。但是，專用幀仍由控制時(shí)隙C和4個(gè)信息時(shí)隙I組成，如圖3所示的情況。
本發(fā)明公開的范圍包括或者是明顯的或是含蓄公開的，或由此產(chǎn)生的任何新穎的特征或其特征的組合，不管它是否涉及權(quán)利要求限定的發(fā)明或由本發(fā)明闡述緩和的任何或所有問題。因此，申請(qǐng)人給予提示，在本申請(qǐng)的執(zhí)行或由此申請(qǐng)導(dǎo)出的進(jìn)一步申請(qǐng)期間可形成這樣一些特征的新的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)送分組數(shù)據(jù)的時(shí)分多址(TDMA)無線電話系統(tǒng)，包括一個(gè)基站和一個(gè)移動(dòng)站，包括TDMA時(shí)隙的至少一個(gè)邏輯信道，用于在該基站和該移動(dòng)站之間的分組數(shù)據(jù)通信，該至少一個(gè)邏輯信道具有一個(gè)控制信道(C)，包括由一組連續(xù)時(shí)隙臨時(shí)間隔開的時(shí)隙，和一個(gè)信息信道(I)，包括分離含有控制信道(C)的時(shí)隙的一組連續(xù)時(shí)隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該控制信道(C)包括用于指示無誤碼接收數(shù)據(jù)的證實(shí)/重發(fā)請(qǐng)求脈沖串(ARQ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中所述邏輯信道是用于從所述基站發(fā)送到所述移動(dòng)站的一個(gè)下行鏈路信道，和所述控制信道(C)能夠發(fā)送分組尋呼(PP)數(shù)據(jù)，用于通知移動(dòng)站輸入的分組數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中控制信道(C)能夠發(fā)送分組接入授權(quán)PAG信號(hào)，用于證實(shí)從所述移動(dòng)站發(fā)送的信道預(yù)定請(qǐng)求(PRA)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述分組接入授權(quán)(PAG)信號(hào)包括一個(gè)位圖，指示哪些時(shí)隙已被下行鏈路分組數(shù)據(jù)傳輸預(yù)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4的系統(tǒng)，其中所述分組尋呼(PP)數(shù)據(jù)包括一個(gè)位圖，指示哪些時(shí)隙已被下行鏈路分組數(shù)據(jù)傳輸預(yù)定。
7.根據(jù)前面的任何一個(gè)權(quán)利要求的系統(tǒng)，響應(yīng)于以系統(tǒng)接入型式脈沖串的形式的信道預(yù)定請(qǐng)求(PRA)和包括移動(dòng)站要預(yù)定多少時(shí)隙用于分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔ⅰ?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中在下行鏈路方向，證實(shí)/重發(fā)請(qǐng)求脈沖串(ARQ)是組合的控制信道脈沖串(C)的一部分，它包括分組尋呼(PP)和分組接入授權(quán)(PAG)二者。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中在下行鏈路方向，證實(shí)/重發(fā)請(qǐng)求脈沖串(ARQ)是控制脈沖串(C)的一部分，它包括一個(gè)分組尋呼(PP)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中在下行鏈路方向，證實(shí)/重發(fā)請(qǐng)求脈沖串(ARQ)是控制脈沖串(C)的一部分，它還包括分組接入授權(quán)(PAG)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10的任何一個(gè)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中控制脈沖串(C)包括一個(gè)位圖，指示在上行鏈路方向空閑的和預(yù)定的邏輯信道。
12.根據(jù)權(quán)利要求9和10的系統(tǒng)，其中分組尋呼(PP)和分組接入授權(quán)(PAG)信號(hào)是在控制信道(C)的交替時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，而且兩種脈沖串包括識(shí)別符，用該識(shí)別符能夠區(qū)分一個(gè)移動(dòng)站與另一個(gè)移動(dòng)站的不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求9和10的系統(tǒng)，其中如果沒有要發(fā)送的分組尋呼(PP)和該脈沖串包括移動(dòng)站可互相區(qū)分開的識(shí)別符，僅分組接入授權(quán)(PAG)信號(hào)在控制信道(C)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送。
14.根據(jù)前述的任何一個(gè)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中從移動(dòng)站到基站發(fā)送分組數(shù)據(jù)，該移動(dòng)站適于監(jiān)視在下行鏈路信道上發(fā)送的控制脈沖串，直到專用于信息轉(zhuǎn)移的空閑信道在位圖中被識(shí)別為止，在所述識(shí)別信道的時(shí)隙內(nèi)，移動(dòng)站適于發(fā)送信道預(yù)定請(qǐng)求(PRA)，并且響應(yīng)從基站接收分組接入授權(quán)(PAG)信號(hào)，該移動(dòng)站適于在識(shí)別的信道上發(fā)送分組數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中信道預(yù)定請(qǐng)求(PRA)信號(hào)包括移動(dòng)站識(shí)別符的數(shù)據(jù)指示，分組數(shù)據(jù)傳輸要求的時(shí)隙數(shù)和請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中信道預(yù)定請(qǐng)求(PRA)信號(hào)進(jìn)一步包括指示時(shí)隙是否必須是連續(xù)的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的任何一個(gè)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中移動(dòng)站僅在指配給它的信道上偵聽分組尋呼(PP)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中在所述的信道上，僅在移動(dòng)站已知的預(yù)定控制時(shí)隙內(nèi)把分組尋呼(PP)發(fā)送，而且移動(dòng)站僅在那些時(shí)隙期間偵聽分組尋呼(PP)。
19.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的任何一個(gè)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中移動(dòng)站對(duì)指示輸入的識(shí)別符偵聽系統(tǒng)的正常尋呼呼叫，和響應(yīng)于所述識(shí)別符的檢測，移動(dòng)站開始偵聽分組數(shù)據(jù)尋呼(PP)。
20.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中信道預(yù)定請(qǐng)求(PRA)信號(hào)包括一個(gè)識(shí)別符，用于指示有多少信息信道時(shí)隙必須是一個(gè)接一個(gè)的。
21.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的任何一個(gè)權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中在TDMA幀的每個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送分組尋呼(PP)。
全文摘要
本發(fā)明涉及蜂窩系統(tǒng)中發(fā)送分組數(shù)據(jù)的方法，指定用于分組傳輸?shù)腡DMA幀內(nèi)時(shí)隙數(shù)根據(jù)傳輸?shù)男枰兓?，在相?yīng)連續(xù)TDMA幀中構(gòu)成相應(yīng)時(shí)隙的每個(gè)邏輯信道與其它邏輯信道無關(guān)。數(shù)據(jù)分組在由N-1信息脈沖串組成的信息信道幀內(nèi)被編碼，和各幀之間可是一個(gè)證實(shí)/重發(fā)請(qǐng)求脈沖串(ARQ)，它報(bào)告接收的幀是無誤碼的或請(qǐng)求重發(fā)。因此，由重復(fù)的N個(gè)脈沖串序列組成信息信道。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1115164SQ95108589
公開日1996年1月17日 申請(qǐng)日期1995年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月8日
發(fā)明者J·哈馬賴內(nèi), A·卡爾潘內(nèi), Z·C·洪卡薩羅, H·喬基內(nèi), W·凌 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話有限公司