專利名稱：通信系統(tǒng)時散補償方法
背景本發(fā)明屬電信技術(shù)領域。具體地說，本發(fā)明涉及各種工作模式(模擬、數(shù)字、雙模)的無線通信系統(tǒng)，諸如蜂窩和衛(wèi)星無線電系統(tǒng)，以及各種接入技術(shù)，諸如頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、FDMA／TDMA／CDMA混合多址等。本發(fā)明特別與帶寬分配、業(yè)務量和容量管理、事務處理吞吐量和質(zhì)量等改善的技術(shù)有關(guān)。
下面將說明可以應用本發(fā)明的系統(tǒng)的環(huán)境。這個一般性的說明旨在提供相應現(xiàn)有系統(tǒng)和技術(shù)的背景，以便可以更好地理解本發(fā)明。在北美，數(shù)字通信和諸如TDMA之類的多址技術(shù)通常由稱為高級數(shù)字移動電話業(yè)務(D-AMPS)的數(shù)字蜂窩無線電話系統(tǒng)提供，在電信工業(yè)協(xié)會和電子工業(yè)協(xié)會(TIA／EIA)發(fā)布的臨時標準TIA／EIA／IS-54-B“雙模移動臺-基站兼容性標準”中規(guī)定了這種業(yè)務的一些特性，這個標準列作本申請參考。由于存在很大的消費只能在模擬領域以頻分多址(FDMA)工作的設備的基礎，TIA／EIA／IS-54-B是一個雙模(模擬和數(shù)字)標準，用于模擬兼容性和數(shù)字通信能力。例如，TIA／EIA／IS-54-B標準規(guī)定了FDMA的模擬語音信道(AVC)和TDMA的數(shù)字業(yè)務信道(DTC)。AVC和DTC都用頻率為800MHz左右的調(diào)頻無線電載波信號實現(xiàn)，每個無線信道的帶寬為30KHz。
在TDMA蜂窩無線電話系統(tǒng)中，每個無線信道劃分為一系列時隙，每個時隙包括一個含有來自數(shù)據(jù)源的信息(如經(jīng)數(shù)字編碼的部分語音會話)的突發(fā)脈沖串(burst)。這些時隙組成相繼的各具有預定持續(xù)期的TDMA幀。每個TDMA幀中的時隙數(shù)與能同時享用這個無線信道的不同用戶的數(shù)目有關(guān)。如果一個TDMA幀中的每個時隙分別分配給不同的用戶，那么一個TDMA幀的持續(xù)期就等于分配給同一用戶的兩個相繼時隙的時間差。
分配給同一用戶的各相繼時隙通常在無線電載波上不是相接的時隙，它們構(gòu)成用戶的數(shù)字業(yè)務信道，可以認為是分配給用戶的邏輯信道。正如下面將要詳細說明的那樣，還可以配置一些數(shù)字控制信道(DCC)，用來傳送控制信號，這些DCC是各個分別由一系列在無線電載波上相繼但不相接的時隙形成的邏輯信道。
只有在上述TDMA系統(tǒng)的許多可能實施方式的一種實施方式中，TIA／EIA／IS-54-B提出每個TDMA幀包括六個相接的時隙，而持續(xù)期為40毫秒(ms)。因此，每個無線信道可以承載三個至六個DTC(例如三至六路電話會話)，取決于源的用來對會話進行數(shù)字編碼的語音編碼解碼器(Codec)的速率。這種語音編碼解碼器可以以全速率或半速率工作。一個全速DTC在給定時間段內(nèi)需要有數(shù)目是半速DTC的兩倍的時隙，因此在TIA／EIA／IS-54-B中每個全速DTC占用每個TDMA幀的兩個時隙，即六個時隙中的第一和第四、第二和第五或第三和第六時隙。每個半速DTC占用每個TDMA幀的一個時隙。在每個DTC時隙期間發(fā)送324比特，其中主要部分，260比特，分配給編碼解碼器的語音輸出，包括那些用于語音輸出糾錯編碼的比特，而其余的比特用于防護時間和起諸如同步之類作用的開銷信令。
可見，TDMA蜂窩系統(tǒng)工作在一種緩存和突發(fā)模式，也就是斷續(xù)傳輸模式每個移動臺只在分配給它的時隙內(nèi)發(fā)送(和接收)。例如，在全速率一個移動臺可以在時隙1期間發(fā)送，在時隙2期間接收，在時隙3期間空閑，在時隙4期間發(fā)送，在時隙5期間接收和在時隙6期間空閑，如此在相繼各TDMA幀期間反復循環(huán)。因此，可能是電池供電的移動臺能在既不發(fā)送又不接收的時隙期斷開或休息，以節(jié)約功率。
除了語音或業(yè)務信道，蜂窩無線通信系統(tǒng)還提供尋呼／接入或控制信道，用來承載基站和移動臺之間的呼叫建立消息。例如，按照TIA／EIA／IS-54-B，有21個專用模擬控制信道(ACC)，各自具有在800MHz附近的預定的固定頻率，用于發(fā)送和接收。由于這些ACC始終在同樣頻率上能找到，可以移動臺很容易對它們進行定位和監(jiān)視。
例如，在處于空閑狀態(tài)(即電源接通，但不進行或接收呼叫)時，TIA／EIA／IS-54-B系統(tǒng)中的移動臺調(diào)諧到最強的控制信道(一般是當時移動臺所在小區(qū)的控制信道)上，有規(guī)律地加以監(jiān)測，從而可以通過相應基站接收或發(fā)起呼叫。在處于空閑狀態(tài)而在小區(qū)之間移動時，移動臺最終會“失去”在“老”小區(qū)控制信道上的無線連接而調(diào)諧到“新”小區(qū)控制信道上。初始調(diào)諧和以后重新調(diào)諧到相應控制信道上都是通過搜索頻率已知的各可用控制信道、找出“最好的”控制信道自動完成的。當找到一個接收質(zhì)量良好的控制信道時，移動臺就保持調(diào)諧在這個信道上，直至接收質(zhì)量又變差為止。以這種方式，各移動臺與系統(tǒng)保持“接觸”。
雖然處在空閑狀態(tài)，移動臺仍必需監(jiān)視控制信道，以便接收發(fā)給它的尋呼消息。例如，在普通電話(陸地線路)用戶呼叫移動用戶時，呼叫從公眾電話交換網(wǎng)(PSTN)送至移動業(yè)務交換中心(MSC)，對所撥的號碼進行分析。如果所撥的號碼有效，MSC就請求所有或其中一些無線電基站在它們各自的控制信道上發(fā)送含有被叫移動臺的移動標識號碼(MIN)的尋呼消息來尋呼被叫移動臺。接收到尋呼消息的每個空閑的移動臺將所接收的MIN與它本身存儲的MIN進行比較。存儲的MIN與之匹配的移動臺在特定的控制信道上將一個尋呼響應發(fā)給基站，由它轉(zhuǎn)給MSC。
接收到尋呼響應，MSC就為接收到尋呼響應的基站選擇一個可用的AVC或DTC，將這個基站中的相應無線電收發(fā)機接通，使基站通過控制信道向被叫移動臺發(fā)送一個消息，指令被叫移動臺調(diào)諧到所選的語音或業(yè)務信道上。一旦移動臺調(diào)諧到了所選的AVC或DTC上，就建立起呼叫的直通連接。
在具有在TIA／EIA／IS-136中所規(guī)定的數(shù)字控制信道(DCCH)的系統(tǒng)中，具有由TIA／EIA／IS-54-B規(guī)定的AAC的系統(tǒng)的性能已經(jīng)得到改善。TIA／EIA／IS-136在此列作參考。利用這種DCCH，每個TIA／EIA／IS-54-B的無線信道可承載只是DTC，只是DCCH或DTC和DCCH兩者的混合。在TIA／EIA／IS-136的框架內(nèi)，每個無線電載波頻率可以有高達三個全速率DTC／DCCH，或六個半速率DTC／DCCH，或者任何這兩者的組合，例如一個全速率和四個半速率DTC／DCCH。
然而，一般來說，DCCH的傳輸速率不必與在TIA／EIA／IS-54-B中規(guī)定的半速率和全速率一致，而DCCH時隙的長度也可以是不均勻的，可以與DTC時隙的長度不一致。DCCH可以設置在一個TIA／EIA／IS-54-B的無線信道上，可以包括相連TDMS時隙流中各個第n個時隙。在這種情況下，每個DCCH時隙的長度可以等于或不等于每個遵從TIA／EIA／IS-54-B的DTC時隙的長度，6．67ms?；蛘?并不限制其他可能情況)，這些DCCH時隙也可以以本領域中已知的其他方式設置。
在蜂窩電話系統(tǒng)中，為了使移動臺可與基站和MSC通信需要一個無線鏈路協(xié)議。這個通信鏈路協(xié)議是用來發(fā)起和接收蜂窩電話呼叫的。通信鏈路協(xié)議在通信工業(yè)內(nèi)通常稱為層2協(xié)議，它的功能包括使層3消息分塊或成幀。這些層3消息可以在駐留在移動臺和蜂窩交換系統(tǒng)內(nèi)的通信層3對等實體之間發(fā)送。物理層(層1)規(guī)定了物理通信信道的參數(shù)，例如射頻間隔、調(diào)制特性等。層2規(guī)定了在物理信道的限制內(nèi)精確傳輸信息必須的技術(shù)，例如差錯的校正和檢測等。層3規(guī)定了接收和處理在物理信道上發(fā)送的信息的規(guī)程。
移動臺和蜂窩交換系統(tǒng)(基站和MSC)之間的通信可以結(jié)合

圖1和圖2概括地加以說明。圖1示意性地示出了一些層3消息11、層2幀13和層1信道突發(fā)脈沖串或時隙15。在圖1中，與每個層3消息相應的每組信道突發(fā)脈沖串可以構(gòu)成一個邏輯信道，而如上所述，對于一個給定的層3消息的這些信道突發(fā)脈沖串通常不會是在一個TIA／EIA／136載波上的一些相接時隙。但是，信道突發(fā)脈沖串可能是相接的一個時隙一結(jié)束，下個時隙就可能開始。
每個層1信道突發(fā)脈沖串15含有一個完整的層2幀以及其他信息，例如糾錯信息和層1操作所需的開銷信息。每個層2幀含有至少一個層3消息的一部分以及層2操作所需的開銷信息。雖然在圖1中沒有示出，每個層3消息包括各個認為是消息有效負荷的信息元、一個標識各自消息類型的頭部，可能還有填充部。
每個層1突發(fā)脈沖串和每個層2幀劃分為一些不同的段。特別是，每個層2幀中有一個含有層3消息11的長度有限的數(shù)據(jù)段。由于各層3消息具有可變的長度，這取決于在層3消息中所含的信息量，因此傳輸單個層3消息可能需要多個層2幀。由于信道突發(fā)脈沖串與層2幀之間存在一一對應的關(guān)系，因此發(fā)送這個完整的層3消息也可能需要多個層1信道突發(fā)脈沖串。
如上面所指出的那樣，在需要多個信道突發(fā)脈沖串來發(fā)送一個層3消息時，這些突發(fā)脈沖串通常不是在無線信道上相接的。此外，這些突發(fā)脈沖串不是用于承載層3消息的特定邏輯信道的通常是均勻間隔的相繼突發(fā)脈沖串。由于對每個接收到的突發(fā)脈沖串的接收、處理和反應都需要時間，因此傳輸一個層3消息所需的這些突發(fā)脈沖串通常以參差格式發(fā)送，如圖2(a)中所示和如前面結(jié)合TIA／EIA／IS-136標準所述。
圖2(a)示出了一個配置成一系列包括在以一個載波頻率發(fā)送的相接時隙1，2，…中的時隙1，2，…N，…的正向(下行鏈路)DCCH的普通例子。這些DCCH時隙可以規(guī)定在一個無線信道上，諸如TIA／EIA／IS-136規(guī)定的無線信道，也可以例如如圖2(a)所示由一個相接時隙序列中的各個第n個時隙組成。每個DCCH時隙的長度可以是也可以不是6．67ms，按照TIA／EIA／IS-136標準的一個DTC時隙的長度。
如圖2(a)所示，DCCH時隙可以組成超幀(SF)，每個超幀包括一系列承載不同類型信息的邏輯信道。超幀中的每個邏輯信道可以配有一個或多個DCCH時隙。圖2(a)中的示例性下行鏈路的超幀包括三個邏輯信道一個包括六個用于開銷消息的相繼時隙的廣播控制信道(BCCH)；一個包括一個用于尋呼消息的時隙的尋呼信道(PCH)；以及一個包括一個用于信道指配和其他消息的時隙的接入響應信道(ARCH)。圖2(a)的示例性超幀中其余時隙時可以用于其他邏輯信道，如附加的尋呼信道PCH或其他信道。由于移動臺數(shù)通常大大超過超幀中的時隙數(shù)，因此每個尋呼時隙用于尋呼幾個共享某些唯一特征(如MIN的最后一位數(shù)字)的移動臺。
圖2(b)例示了一個正向DCCH時隙的優(yōu)選信息格式。在每個時隙內(nèi)傳送的信息包括多個段，圖2(b)中指出了各段的比特數(shù)。在SYNC段內(nèi)發(fā)送的那些比特按傳統(tǒng)方式用于保證精確接收編碼超幀相位(CSFR)和DATA段。SYNC段包括一個由基站使用的預定比特模式，用來尋找時隙的開始。共用信道反饋(SCF)段用來控制移動臺用來請求接入系統(tǒng)的隨機接入信道(RACH)。CSFP段用來傳送使移動臺能找到每個超幀的開始的編碼超幀相位值。這只是在正向DCCH時隙中信息格式的一個例子。
為了高效率地執(zhí)行休息模式操作和快速選擇小區(qū)，BCCH可以劃分成幾個子信道。已知的一種BCCH結(jié)構(gòu)可以使移動臺在接通時(如果已鎖定在一個DCCH上)只要讀少量信息就能接入系統(tǒng)(發(fā)起或接收呼叫)。接通后，一個空閑的移動臺只需定時監(jiān)視指配給它的PCH時隙(通常每個超幀一個)，而在其他時隙可以休息。移動臺讀尋呼消息的時間與休息時間之比是可控的，表示了呼叫建立延遲和功率消耗之間的折衷。
由于每個TDMA時隙具有某個固定的信息承載容量，因此每個突發(fā)脈沖串如上所述通常只承載一個層3消息的一部分。在上行鏈路方向，多個移動臺根據(jù)競爭試圖與系統(tǒng)通信，同時這些移動臺偵聽系統(tǒng)在下行鏈路方向發(fā)送的層3消息。在已知的一些系統(tǒng)中，任何一個層3消息必需用發(fā)送這個完整的層3消息所需的那么多的TDMA信道突發(fā)脈沖串承載。
由于各種原因，例如使移動單元可以有比較長的休息時間以便延長電池壽命，需要利用數(shù)字控制和業(yè)務信道。數(shù)字業(yè)務信道和數(shù)字控制信道具有經(jīng)擴展的功能，使系統(tǒng)容量最優(yōu)化和支持分級的小區(qū)結(jié)構(gòu)，也就是由宏小區(qū)、微小區(qū)、超微小區(qū)等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。所謂“宏小區(qū)”通常是指大小可以與傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)中一些小區(qū)的大小(例如半徑至少在1公里左右)相比的小區(qū)，而“微小區(qū)”和“超微小區(qū)”通常是指逐級更小的小區(qū)。例如，一個微小區(qū)可以覆蓋一個公共的戶內(nèi)或戶外區(qū)域，如一個傳統(tǒng)的中心或一條繁忙的街道，而一個超微小區(qū)可以覆蓋一個辦公樓道或高層建筑的一個樓層。就無線電覆蓋而言，宏小區(qū)、微小區(qū)和超微小區(qū)可以相互區(qū)別，也可相互交疊，以便處理一些不同的業(yè)務模式或無線電環(huán)境。
圖3例示了一個分級或多級蜂窩系統(tǒng)。由一個六角形表示的傘形宏小區(qū)10構(gòu)成一個交疊的蜂窩結(jié)構(gòu)。每個傘形小區(qū)可以含有一個基礎微小區(qū)結(jié)構(gòu)。傘形小區(qū)10包括由虛線所圍區(qū)域表示的微小區(qū)20和由點劃線所圍區(qū)域表示的微小區(qū)30；分別與沿城市街道的區(qū)域相應，還包括超微小區(qū)40、50和60，分別覆蓋一個建筑物的各個樓層。由微小區(qū)20和30覆蓋的兩條城市街道的交叉口可以是一個交通車輛高度集中的區(qū)域，因此可能是一個通信業(yè)務繁忙區(qū)域。
圖4示出了一個包括典型的基站110和移動臺120的示例性蜂窩移動電話系統(tǒng)的方框圖?；景ㄒ粋€控制和處理單元130，接至與PSTN(未示出)連接的MSC140。這種蜂窩無線電話系統(tǒng)的一般情況為該技術(shù)領域中所周知，可參見授予Wejke等人的美國專利No．5，175，867“蜂窩通信系統(tǒng)中的鄰域強制切換”，該專利列作本申請參考。
基站110通過由控制和處理單元130控制的語音信道收發(fā)機150處理多個語音信道。此外，每個基站上包括一個可以處理一個以上的控制信道的控制信道收發(fā)機160?？刂菩诺朗瞻l(fā)機160受控制和處理單元130的控制。控制信道收發(fā)機160在基站或小區(qū)的控制信道上向鎖定在這個控制信道上的移動臺廣播控制信息。可以理解，收發(fā)機150和160可以用單個裝置實現(xiàn)，像語音和控制收發(fā)機170那樣，用于共享同一無線電載波頻率的各DCCH和DTC。
移動臺120用它的語音和控制信道收發(fā)機170接收在控制信道上廣播的信息。然后，處理單元180處理出所接收的控制信道信息，其中包括移動臺要鎖定的各候選小區(qū)的特性，再確定移動臺應鎖定在哪個小區(qū)。最好，所接收的控制信道信息不僅包括有關(guān)這個控制信道可配合的小區(qū)的絕對信息，還包括有關(guān)在這個控制信道所配合的小區(qū)附近的其他小區(qū)的相對信息，可參見授予Raith等人的美國專利No．5，353，332“無線電話系統(tǒng)中的通信控制方法和設備”，該專利列作本申請的參考。
為了增加用戶的“說話時間”，也就是移動臺電池壽命，可以設置一個數(shù)字正向控制信道(基站至移動臺)，它能承載為當前各模擬正向控制信道(FOCC)規(guī)定的各種消息，但采用的格式能使一個空閑的移動臺可以在鎖定到FOCC時和以后只在信息有改變時才讀開銷信息，而在其他所有時間都休息。在這樣的系統(tǒng)中，基站廣播某些類型的消息比其他類型的消息更頻繁一些，而移動臺并不需要讀廣播的每一個消息。
TIA／EIA／IS-54B和TIA／EIA／IS-136標準規(guī)定的系統(tǒng)是采用電路交換技術(shù)，這是一種“面向連接”的通信，它建立一個物理的呼叫連接，只要通信終端系統(tǒng)還有數(shù)據(jù)需要交換就一直保持這個連接。電路交換的直接連接用作一個開放的管道，允許終端系統(tǒng)只要認為合適就可以使用這個電路。雖然電路交換數(shù)據(jù)通信可以很適合一些不變帶寬應用，但對于低帶寬和“突發(fā)性”應用來說效率就不高了。
可以是面向連接(如X．25)或非連接(如互連網(wǎng)協(xié)議“IP”)的分組交換技術(shù)不需要建立和拆除物理連接，這顯著與電路交換技術(shù)相反。這減小了數(shù)據(jù)等待時間而增大了一個信道在處理比較短的、突發(fā)性的或交互性的事務的效率。非連接分組交換網(wǎng)將路由選擇功能分到多個路由選擇站，因此避免了在采用一個集中的交換中樞時可能出現(xiàn)的業(yè)務瓶頸。數(shù)據(jù)用適當?shù)慕K端系統(tǒng)編址構(gòu)成一系列分組后，以獨立的分組為單位沿數(shù)據(jù)通路發(fā)送。位于通信終端系統(tǒng)之間的中間系統(tǒng)(有時稱為“路由器”)為每個分組作出應選取的最適當?shù)穆酚傻呐袥Q。路由選擇判決根據(jù)多個特征，包括最小成本路由或成本度量，鏈路容量，等待傳輸?shù)姆纸M數(shù)，鏈路安全性要求，以及中間系統(tǒng)(節(jié)點)的工作情況。
分組沿考慮通路情況選擇的路由傳輸，而不是建立單獨的電路，提供了應用和通信的靈活性。這就是為什么大多數(shù)標準的局域網(wǎng)(LAN)，和廣域網(wǎng)(WAN)是在這種同樣的環(huán)境下發(fā)展起來的。分組交換適合數(shù)據(jù)通信，因為許多應用和所用的裝置(如鍵盤終端)都是交互性的，以突發(fā)形式發(fā)送數(shù)據(jù)。在用戶將更多的數(shù)據(jù)輸入終端或暫時停一下以思考問題時，信道并不閑置，分組交換會將來自一些終端的多路傳輸插入這個信道。
分組數(shù)據(jù)提供了較大的網(wǎng)絡可靠性，因為通路是獨立的，而路由器在網(wǎng)絡有節(jié)點發(fā)生故障時能選擇另一條替代的通路。因此，分組交換可以更有效地利用網(wǎng)絡的線路。分組技術(shù)提供了可根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量而不是連接的時間進行計費的可選用方案。如果終端用戶的應用已經(jīng)設計成可高效率利用無線鏈路，則發(fā)送的分組數(shù)將是最少的。如果將每個用戶的業(yè)務量保持為一個最小值，那么服務提供方就已有效地增大了網(wǎng)絡容量。
分組網(wǎng)通常是根據(jù)全工業(yè)數(shù)據(jù)標準，諸如開放系統(tǒng)接口(OSI)模型或TCP／IP協(xié)議組，設計的。這些標準已經(jīng)正式或?qū)嶋H上推行了許多年，采用這些協(xié)議的各種應用很容易得到。各種網(wǎng)絡遵從標準的主要目的是為了獲得與其他網(wǎng)絡的互聯(lián)性?；ヂ?lián)網(wǎng)是今天為了達到這個目的開發(fā)的這種遵從標準的網(wǎng)絡的最明顯的例子。
像互聯(lián)網(wǎng)或聯(lián)合LAN那樣，分組網(wǎng)是當今商務和通信環(huán)境的必備部分。隨著移動計算在這些環(huán)境中的普及，作為采用TIA／EIA／IS-136的無線服務的提供方最好提供對這些網(wǎng)的接入。然而，由蜂窩系統(tǒng)提供的和為蜂窩系統(tǒng)提出的數(shù)據(jù)服務通常是基于電路交換工作模式，每個在用移動用戶占用一個專用的無線信道。
對于基于電路交換工作模式的蜂窩系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務的少數(shù)例外情況在下面這幾個涉及分組數(shù)據(jù)概念的文獻中有所說明。
美國專利No．4，887，265和“數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中的分組交換”(“PacketSwitching in Digital Cellular Systems”Proc．38th IEEE VehicularTechnology Conf．pp．414-418，June 1988)揭示了一種提供一些各能接納多個數(shù)據(jù)呼叫的共享分組數(shù)據(jù)無線信道的蜂窩系統(tǒng)。利用基本上是正規(guī)的蜂窩信令為一個請求分組數(shù)據(jù)服務的移動臺指配一個特定的分組數(shù)據(jù)信道。這種系統(tǒng)可以包括一些用來與各分組數(shù)據(jù)網(wǎng)對接的分組接入點(PAP)。每個分組數(shù)據(jù)無線信道接至一個相應的PAP，因此能對與這個PAP有關(guān)的那些數(shù)據(jù)呼叫進行多路傳輸。越區(qū)切換由系統(tǒng)以與在同一系統(tǒng)中對于語音呼叫所使用的越區(qū)切換非常類似的方式啟動。增加了一種新的越區(qū)切換，用于分組信道容量不足的情況。
這些文獻面向數(shù)據(jù)呼叫，基于采用以與對于正規(guī)語音呼叫類似的方式系統(tǒng)啟動越區(qū)切換。應用這些原則在TDMA蜂窩系統(tǒng)中提供通用分組數(shù)據(jù)服務會導致譜效率和性能下降的缺點。
美國專利NO．4，916，69l揭示了一種新的分組模式蜂窩無線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和一種為(語音和／或數(shù)據(jù))分組選擇傳至移動臺的路由的新的規(guī)程。基站、經(jīng)中繼接口單元的公眾交換機以及蜂窩控制單元通過WAN連接在一起。這種路由選擇規(guī)程基于移動臺啟動越區(qū)切換和在任何(在呼叫期間)從一個移動臺發(fā)出的分組的頭上加一個分組所通過的基站的標識符。如果在從一個移動臺發(fā)出的以后的用戶信息分組之間有一個擴展的時間間隔，這個移動臺可以發(fā)送額外的控制分組，傳送小區(qū)位置信息。
蜂窩控制單元主要在呼叫建立階段起作用，為呼叫指定一個呼叫控制號碼，然后將呼叫控制號碼通知移動臺和將呼叫控制號碼和初始基站的標識符通知中繼接口單元。呼叫期間，各分組就在中繼接口單元和當前服務基站之間直接傳送。
美國專利No．4，916，691中所述系統(tǒng)并沒有涉及在TDMA蜂窩系統(tǒng)中提供分組數(shù)據(jù)服務的具體問題。
“GSM中的分組無線信道”，歐洲電信標準委員會(ETSI)T Doc SMG4 58／93(1993．2．12)和在題為“將來競爭環(huán)境下的GSM”討論會期間提交的“為GSM提出的普通分組無線業(yè)務”(Helsinki，F(xiàn)inland，1993，10，13)概述了一種對于GSM中的語音和數(shù)據(jù)可行的分組接入?yún)f(xié)議。這些文獻直接與TDMA蜂窩系統(tǒng)(即GSM)有關(guān)，雖然它們勾劃了一種優(yōu)化的共享分組數(shù)據(jù)信道的可能配置的概況，但并沒有論及在總系統(tǒng)解決方案中的綜合分組數(shù)據(jù)信道的各個方面。
“GSM網(wǎng)上的分組數(shù)據(jù)”，T Doc SMG 1 238／93，ETSI(1993．9．28)描述了一種在GSM中根據(jù)首先利用正規(guī)的GSM信令和鑒定在一個分組移動臺和一個處理接入分組數(shù)據(jù)業(yè)務的“代理方”之間建立一個虛信道來提供分組數(shù)據(jù)服務的設想。利用為快速建立和釋放信道而修改的正規(guī)信令，正規(guī)的業(yè)務信道于是就可用來傳送分組。這個文獻直接涉及TDMA蜂窩系統(tǒng)，但由于這種設想是基于利用現(xiàn)有GSM業(yè)務信道的一種“快速交換”型式，因此與基于優(yōu)化的共享分組數(shù)據(jù)信道的設想相比，在譜效率和分組傳送延遲(特別是對于短消息來說)上都有不足之處。
列作本申請參考的蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)系統(tǒng)規(guī)范，公報1．0(1993．7)，描述了一種利用在當前的高級移動電話業(yè)務(AMPS)系統(tǒng)，即北美模擬蜂窩系統(tǒng)，可用的無線電信道提供分組數(shù)據(jù)服務的設想。CDPD是一個得到美國蜂窩操作員組贊同的綜合開放規(guī)范。可列項目包括外部接口、無線鏈路、接口、業(yè)務、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡管理和管理機構(gòu)。
規(guī)范的CDPD系統(tǒng)很大程度上基于一種獨立于現(xiàn)有的AMPS基礎結(jié)構(gòu)的基礎結(jié)構(gòu)。與AMPS系統(tǒng)共同之處局限于利用相同類型的射頻信道和相同的基站地點(CDPD所用的基站可以是新的、CDPD專用的)，用一個信令接口協(xié)調(diào)這兩個系統(tǒng)之間的信道指配。
為一個分組選擇送至一個移動臺的路由主要是首先，根據(jù)移動臺地址選擇將分組送至配備有歸屬用戶位置寄存器(HLR)的歸屬網(wǎng)節(jié)點(歸屬移動數(shù)據(jù)中間系統(tǒng)，MD-IS)的路由；然后，如有必要，根據(jù)HLR信息選擇將分組送至一個受訪問的服務MD-IS的路由，最后根據(jù)移動臺向它的服務MD-IS報告的它的小區(qū)位置將分組從服務MD-IS通過當前基站傳送給移動臺。
雖然CDPD系統(tǒng)規(guī)范并沒有直接涉及本申請所研究的在TDMA蜂窩系統(tǒng)中提供分組數(shù)據(jù)服務的問題，但在CDPD系統(tǒng)規(guī)范中所描述的網(wǎng)絡情況和設想可用作對于符合本發(fā)明的無線鏈路協(xié)議所需的網(wǎng)絡方面的基礎。
CDPD網(wǎng)設計成現(xiàn)有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和AMPS蜂窩網(wǎng)的擴展。現(xiàn)有非連接網(wǎng)協(xié)議可以用來接入CDPD網(wǎng)。由于這種網(wǎng)始終認為正在發(fā)展，因此它采用了允許在適當情況下增添一些新的網(wǎng)絡層協(xié)議的開放網(wǎng)結(jié)構(gòu)。CDPD網(wǎng)的業(yè)務和協(xié)議局限于OSI模型的網(wǎng)絡層和以下各層。這樣就允許較高層協(xié)議和應用的開發(fā)并不需要改變基礎CDPD網(wǎng)。
從移動用戶方面來看，CDPD網(wǎng)是傳統(tǒng)網(wǎng)(數(shù)字和語音)的無線移動擴展。利用CDPD服務提供方的網(wǎng)絡服務，用戶能毫不察覺地接入各種數(shù)據(jù)應用，而其中有許多歸屬于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)。CDPD系統(tǒng)可以看成兩個交錯的業(yè)務集CDPD網(wǎng)支持業(yè)務和CDPD網(wǎng)業(yè)務。
CDPD網(wǎng)支持業(yè)務履行維護和管理CDPD網(wǎng)必需的職責。這些業(yè)務由計費服務器、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、消息傳送服務器和鑒權(quán)服務器實現(xiàn)。這些業(yè)務定義成使各服務提供方之間可以協(xié)作。由于CDPD網(wǎng)在技術(shù)上的發(fā)展超過了它原來的AMPS的基礎結(jié)構(gòu)，因此也可以預期這些支持業(yè)務將保持不變。網(wǎng)絡支持業(yè)務的功能對于任何移動網(wǎng)來說是必需的，與射頻(RF)技術(shù)無關(guān)。
CDPD網(wǎng)業(yè)務是允許用戶可與數(shù)據(jù)應用通信的數(shù)據(jù)傳送業(yè)務。此外，數(shù)據(jù)通信的一端或兩端都可以是移動的。
總而言之，有必要在提供對分組數(shù)據(jù)優(yōu)化的共享分組數(shù)據(jù)信道的基礎上開發(fā)一種在D-AMPS蜂窩系統(tǒng)中提供通用分組數(shù)據(jù)服務的系統(tǒng)。這種應用針對可提供像由TIA／EIA／IS-136標準所規(guī)定的面向連接的網(wǎng)和非連接的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的綜合優(yōu)點的系統(tǒng)和方法。
這種系統(tǒng)中的一個重要方面是分配信道或帶寬。一個對于IS-136的這種信道分配的例子是移動臺協(xié)助信道分配(MACA)。在IS-136中，指配業(yè)務信道前，先要接收一個通常在廣播控制信道(BCCH)上發(fā)送的MACA消息。例如，在試圖根據(jù)競爭或預約接入中所用的規(guī)程可以在接入?yún)?shù)消息中在快速BCCH上發(fā)送。這樣的一些IS-136隨機接入?yún)?shù)例如包括最大占線／預約信息、最多再試信息、最多重復信息和一個最大停止計數(shù)器。由于MACA報告在指配業(yè)務信道前使用，因此MACA不提供任何在移動臺接入系統(tǒng)后的信息。
蜂窩電話通信系統(tǒng)的另一個重要方面是均衡，用于補償無線電媒體中的不均勻和缺陷。均衡器主要在接收電路中使用，用于減小多路經(jīng)傳播的影響和在蜂窩系統(tǒng)中發(fā)射機與接收機之間相對運動的影響。這可參見例如WO 88／05981，它與一種包括所謂自適應均衡的TDMA系統(tǒng)有關(guān)。配置在無線電接收機中的均衡器是根據(jù)從無線電發(fā)射機發(fā)射的與數(shù)據(jù)字時分復用的同步字調(diào)定的。依靠這些同步字，均衡器可以調(diào)整成能對媒體的彌散特性進行補償。包括均衡器的接收機通常用于高碼元率通信(＞100kbit／s)。對于多路徑傳播的影響而言，高碼元率通信的比特敏感性要比低碼元率通信的大。采用均衡器的缺點是增加了接收機的復雜程度和功率消耗。
沒有均衡器的優(yōu)點是可以采用非相干解調(diào)，這使接收機比較簡單，電流消耗也小。此外，接收機可以適應運載工具高速運動迅速改變無線電信道，因此更為可靠。缺點是在時散(time dispersion)與碼元寬度相當?shù)那闆r下這種解調(diào)不能進行。
概述在設計移動臺時，移動臺制造廠家必需折衷考慮潛在用戶的希望以最高的可能速率進行通信的要求和廠家的希望生產(chǎn)復雜程度低的移動臺(即在低速率工作的移動臺)的愿望。按照本發(fā)明的一個實施例，采用一種在條件有利時能以最高的可能速率進行通信的時散補償器來兼顧用戶和廠家雙方的要求。
具體地說，本發(fā)明的一個方面提供了一種校正通信系統(tǒng)中時散有害影響的方法。這種方法包括下列步驟為一個移動臺指定一個第一傳輸速率；在所述移動臺檢測傳輸中大于移動臺內(nèi)一個可調(diào)補償器能加以補償?shù)臅r散；在檢測到大于能加以補償?shù)臅r散時，請求一個較低的傳輸速度；向移動臺發(fā)送一個指定一個低于第一傳輸速率的第二傳輸速率的指示；以及調(diào)整補償器，補償所檢測到的時散。
在本發(fā)明的另一個方面，所提供的校正通信系統(tǒng)中時散有害影響的方法包括下列步驟為一個移動臺指定一個第一傳輸速率；在所述移動臺檢測傳輸中小于移動臺內(nèi)一個可調(diào)補償器能加以補償?shù)臅r散；在檢測到小于能加以補償?shù)臅r散時，請求一個較高的傳輸速率；向移動臺發(fā)送一個指定一個高于第一傳輸速率的第二傳輸速率的指示；以及調(diào)整補償器，補償所檢測到的時散。
在其他方面，補償器可以是一個瑞克(rake)接收機，通過改變?nèi)鹂私邮諜C中所用的抽頭的數(shù)目加以調(diào)整?；蛘撸a償器也可以是一個均衡器，特別是一個維特比均衡器，通過改變維特比均衡器中所用的狀態(tài)的數(shù)目加以調(diào)整。
附圖簡要說明通過以下結(jié)合附圖所作的說明將可對本發(fā)明的特征和優(yōu)點有更充分的認識。在這些附圖中圖1示意性地例示了多個層3消息、層2幀和層1信道突發(fā)脈沖串或時隙；圖2(a)示出了配置為包括在以載波頻率發(fā)送的相接時隙內(nèi)的一系列時隙的正向DCCH；圖2(b)例示了IS-136 DCCH分段時隙格式；圖3例示了分級或多級蜂窩系統(tǒng)情況；圖4為例示性蜂窩移動無線電話系統(tǒng)的方框圖，其中包括例示性的基站和移動臺；圖5例示了一種可能的映射順序；
圖6例示了PDCH重新指配的情況；圖7例示了傳統(tǒng)的RAKE接收機；圖8例示了傳統(tǒng)的均衡器；以及圖9例示了按照本發(fā)明的一個實施例執(zhí)行的流程圖。
詳細說明為了便于理解，在圖5中例示了一種將較高層消息映射為較低層消息的可能順序。圖中示出了一個層3消息(可以是從更高層得出，諸如一個遵從CDPD移動數(shù)據(jù)鏈協(xié)議的幀)怎樣映射為一些層2幀的專用PDCH例子，一個層2幀映射成一個正向PDCH時隙的例子，以及時隙映射成一個PDCH信道的例子。(也可參見圖2(a)、2(b)和2(c))對于熟悉本技術(shù)領域的人員來說，本發(fā)明顯然并不局限于這種映射順序，也可以采用其他映射順序。正向分組數(shù)據(jù)信道(FPDCH)的時隙和反向分組數(shù)據(jù)信道(RPDCH)的突發(fā)脈沖串的長度都是固定不變的，雖然可以有RPDCH突發(fā)脈沖串具有不同固定長度的三種形式。FPDCH時隙和全速率PDCH假設為處于圖5中的物理層。這樣的說明假設TDMA幀結(jié)構(gòu)是與IS-136DCCH和DTC的相同。為了使在采用多速率信道(二倍速PDCH或三倍速PDCH)時吞吐量最大，規(guī)定了一個不同的FPDCH時隙格式，如圖5中所示。對于這種典型的物理層結(jié)構(gòu)的更詳細情況，有興趣的讀者可參見1995年10月18日遞交的Raith等人的美國專利申請No．08／544，489“增大通信系統(tǒng)中的吞吐量的方法”。
IS-136的數(shù)字控制信道用來指示PDCH操作。圖6示出了屬于一個小區(qū)(具體地說，具有一個共同的母DCCH)的各PDCH和在不同小區(qū)中(具體地說，在鄰近DCCH表中作為DCCH重迭的候選對象列出)的各DCCH之間的關(guān)系。移動臺在開始小區(qū)選擇時首先接到一個DCCH。在這個DCCH上，指示對PDCH的支持。如果DCCH指示對一個或多個專用PDCH的支持，就提供一個PDCH(信標PDCH)的載波頻率。于是移動臺用這個信標PDCH進行登記后，就可以由系統(tǒng)重新指配給另一個專用PDCH。
在設計移動臺時，移動臺制造廠家必需折衷考慮潛在用戶的希望以最高的可能速率進行通信的要求和廠家的希望生產(chǎn)復雜程度低(即成本低)的移動臺的愿望。所有通信系統(tǒng)都有的一個問題是它們必需處理時散的影響。信號通過無線接口傳輸時就會出現(xiàn)時散或回聲。應該指出的是無論傳輸速率亦即時隙或代碼數(shù)是多少都會出現(xiàn)時散。因此，就這個意義上來說，速率并不規(guī)定為無線接口的總比特率，而是規(guī)定為指配給TDMA系統(tǒng)中的一個移動臺的時隙數(shù)和指配給CDMA系統(tǒng)中的一個移動臺的代碼數(shù)。這樣，移動臺或基站不可能通過簡單地降低發(fā)送信號的速率來消除時散的影響。因此，通信系統(tǒng)需要利用時散補償器補償發(fā)送的信號的時散影響。時散補償器可以是(但不局限于)TDMA系統(tǒng)中的均衡器或CDMA系統(tǒng)中的RAKE接收機。圖7例示了一種傳統(tǒng)的RAKE接收機的方框圖，而圖8例示了一種傳統(tǒng)的均衡器的方框圖。RAKE接收機和均衡器的一般工作情況為該技術(shù)領域中所周知，因此不再在此說明。
考慮到在用戶的希望以最高的可能速率進行通信的要求和廠家的希望生產(chǎn)不很復雜的移動臺的愿望之間的折衷，廠家可能決定設計一種帶有能以最高的可能速率工作的時散補償器的移動臺。采用這樣的設計，移動臺將很復雜，因此就很貴。在另一種情況下，時散補償器可以設計成只能以低速率工作，這樣構(gòu)成的不大復雜的移動臺就只能以低速率進行通信。然而，本發(fā)明可以使不大復雜的移動臺在條件有利的情況下能以高速率進行通信，如圖9所示。
例如，一個不大復雜的移動臺(具有一個能力有限的時散補償器)在條件有利而不需要時散補償?shù)那闆r下可以在系統(tǒng)中以最大速率進行通信。在條件不利時，這個移動臺就會遭遇到由于它的補償器補償能力有限而不能補償?shù)臅r散問題。根據(jù)檢測到的時散，移動臺可以向系統(tǒng)發(fā)送一個請求，請求一個較低的通信速率。然后，移動臺等待基站消息對選用哪個速率的指示。移動臺一接到這個指示就開始以所指示的新速率進行工作。雖然時散也影響低速率通信，但處理時散所需的補償器的復雜程度由于較低的通信速率可以得到降低(通過使用較少的RAKE接收機抽頭或較少的均衡器狀態(tài)或其他信息，使補償可較快執(zhí)行)。
移動臺也可以請求一個較高的傳輸速率。例如，在GSM中，一個均衡器必需能處理一個全速率信道，補償在從0微秒(μs)至16μs的范圍內(nèi)的時散。均衡器的復雜程度至少取決于所遭到的時散量和每個時間單位處理的碼元數(shù)。因此，如果時散量小于16μs，那么每個時間單位處理的碼元數(shù)就可以增加，而不需要改變均衡器的基本復雜程度。例如，如果一個在全速率工作的移動臺(即具有一個能補償高達16μs的均衡器)確定時散量小于8μs，那么處理的碼元數(shù)通常就可加倍。在這種情況下，補償器可以編程成使用較少的抽頭、狀態(tài)等，以處理更多的碼元。結(jié)果，這個全速度移動臺現(xiàn)在能處理一個二倍速信道。移動臺能利用這些功能來請求它所能處理的最高速率信道。即使是在呼叫建立過程期間，也能根據(jù)移動臺對控制信道的監(jiān)測和確定的信道條件作出這樣的請求。
以上對本發(fā)明作了說明。顯然，本發(fā)明在許多方面可以加以改變，這些改變并不偏離本發(fā)明的精神和范圍。所有這些對熟悉本技術(shù)領域人員來說是顯而易見的修改都應包括在所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明專利保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種校正通信系統(tǒng)中時散有害影響的方法，包括下列步驟為一個移動臺指定一個第一傳輸速率；在所述移動臺檢測在傳輸中大于移動臺內(nèi)一個可調(diào)補償器能加以補償?shù)臅r散；在檢測到大于能補償?shù)臅r散時，請求一個較低的傳輸速率；向移動臺發(fā)送一個指定一個低于第一傳輸速率的第二傳輸速率的指示；以及調(diào)整補償器，補償所檢測到的時散。
2．權(quán)利要求1所述的方法，其中所述補償器是一個瑞克接收機。
3．權(quán)利要求2所述的方法，其中所述補償器通過改變?nèi)鹂私邮諜C中所用的抽頭數(shù)加以調(diào)整。
4．權(quán)利要求1所述的方法，其中所述補償器是一個均衡器。
5．權(quán)利要求1所述的方法，其中所述補償器是一個維特比均衡器。
6．權(quán)利要求5所述的方法，其中所述補償器通過改變維特比均衡器中所用的狀態(tài)數(shù)加以調(diào)整。
7．一種校正通信系統(tǒng)中時散有害影響的方法，包括下列步驟為一個移動臺指定一個第一傳輸速率；在所述移動臺檢測在傳輸中小于移動臺內(nèi)一個可調(diào)補償器能加以補償?shù)臅r散；在檢測到小于能補償?shù)臅r散時，請求一個較高的傳輸速率；向移動臺發(fā)送一個指定一個高于第一傳輸速率的第二傳輸速率的指示；以及調(diào)整補償器，補償所檢測到的時散。
8．權(quán)利要求7所述的方法，其中所述補償器是一個瑞克接收機。
9．權(quán)利要求8所述的方法，其中所述補償器通過改變?nèi)鹂私邮諜C中所用的抽頭數(shù)加以調(diào)整。
10．權(quán)利要求7所述的方法，其中所述補償器是一個均衡器。
11．權(quán)利要求7所述的方法，其中所述補償器是一個維特比均衡器。
12．權(quán)利要求11所述的方法，其中所述補償器通過改變維特比均衡器中所用的狀態(tài)數(shù)加以調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種校正通信系統(tǒng)中時散有害影響的方法。為一個移動臺指定一個第一傳輸速率后,這個移動臺就可以檢測在傳輸中的時散。根據(jù)所檢測到的時散是否能由移動臺內(nèi)的補償器在一段預定時間內(nèi)加以補償,移動臺可以請求一個不同的傳輸速率。系統(tǒng)對請求作出響應,向移動臺發(fā)送一個指定一個可以高于或低于第一傳輸速率的第二傳輸速率的指示。
文檔編號H04L29/08GK1204426SQ96198920
公開日1999年1月6日 申請日期1996年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月18日
發(fā)明者A·K·賴思 申請人:艾利森電話股份有限公司