CN100444542C

CN100444542C - 无线数据的链路级支持

Info

Publication number: CN100444542C
Application number: CNB011216271A
Authority: CN
Inventors: 拉吉夫·拉罗伊阿; 厉镌怿; 萨塔德夫·V·阿帕拉
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: US6708040B1; EP1168877B1; JP3881529B2; CA2344844A1; EP1168877A1; AU5191201A; KR100790609B1; CA2344844C; KR20010113542A; AU775253B2; DE60102038D1; CN1330466A; BR0102383A; JP2002027539A; DE60102038T2

Abstract

在无线通信系统中，移动设备和基站接入请求和寻呼发送是利用同时发送和检测来自移动设备的接入请求和来自基站的寻呼来解决的。移动设备监视接入请求并监视一个规定的资源以检测是否接收到寻呼。一旦检测到接入请求，就产生相应的请求消息并将其立即发送到基站。同时基站监视以确定是否已接收寻呼指示，并监视规定的资源以确定是否已接收到接入请求消息。一旦检测到接收的请求消息，就产生请求响应消息并将其立即发送到移动设备。

Description

无线数据的链路级支持

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其涉及移动设备和基站之间的无线通信。

背景技术

在无线通信系统中，基站和一个或多个无线设备通信的基本机理是利用所谓的段来交换消息。正交频分复用(OFDM)系统就是这样的系统。图2示出并将在下面进一步描述的段是时隙索引和波形索引的组合。时隙是一个基本时间单位，它有与之相关的唯一的时隙索引。在任何特定的时隙间隔期间，可发送和接收多个正交或不正交的波形。每个波形有唯一的波形索引。无线通信系统中特定类型(interest)的消息为上行链路的移动设备请求以及下行链路的基站寻呼。

典型地，移动设备能容忍从基站接收寻呼消息时的时延。然而，移动设备在发送请求时，必须将该请求传送到基站，并尽可能使等待时间最小地接收请求响应消息。

发明内容

本发明通过应用有效的同时发送和检测来自移动设备的接入请求和来自基站的寻呼的统一方案，可解决有关现有无线通信系统移动设备和基站接入请求和寻呼传输存在的问题和局限性。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于无线通信系统的至少一个移动设备的方法，所述方法包括步骤：

监视所述至少一个移动设备中的接入请求，

监视从至少一个基站所接收到的寻呼消息，

监视从所述至少一个基站接收到的请求响应消息，

确定是否已经检测到接入请求和/或寻呼消息，

如果检测到接入请求，在专用于所述至少一个移动设备的资源上，将请求消息传送到所述至少一个基站，

其特征在于，所述方法还包括步骤：

预先确定被用于接收所述寻呼消息的第一类资源，并且所述第一类资源用于传输所述请求响应消息，

如果在任何一个所述接收的第一类资源上接收到请求响应消息，可控制地将确认传送到所述至少一个基站，用以指示接收到所述请求响应消息；

如果在所述预先确定的第一类资源上检测到寻呼消息，将确认传送到所述至少一个基站，用以指示接收到所述寻呼消息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于无线通信系统的至少一个基站的方法，所述方法包括步骤：

监视提供给所述至少一个基站的寻呼指示，

在分配给至少一个移动设备的资源中，监视从所述至少一个移动设备接收到的请求消息，

确定在所述至少一个基站中是否已经检测到请求消息和/或寻呼指示，

其特征在于，所述方法还包括步骤：

预先确定第一类资源，以传输所述寻呼消息，

所述第一类资源用于传输所述请求响应消息，

如果检测到寻呼指示，在所述预先确定的第一类资源中，将寻呼消息传送到所述至少一个移动设备，

确定所述至少一个基站是否从所述移动设备接收到用以指示已经接收到所述寻呼消息的确认，

如果所述至少一个基站从所述移动设备接收到请求消息，在任何一种所述第一类资源上，立即向所述至少一个移动设备传送请求响应消息，

确定所述至少一个基站是否从所述至少一个移动设备接收到用以指示已经接收到所述请求响应消息的确认。

根据本发明的再一个方面，提供了一种用于无线通信系统的方法，所述无线通信系统包括至少一个移动设备以及至少一个基站，所述方法包括步骤：

在所述至少一个移动设备中，

监视所述至少一个移动设备中的接入请求，

监视从所述至少一个基站所接收到的寻呼消息，

监视从所述至少一个基站接收到的请求响应消息，

确定是否已经检测到接入请求和/或寻呼消息，

其中预先确定被用于接收所述寻呼消息的第一类资源，并且所述第一类资源用于传输所述请求响应消息，

如果在任何一种所述接收的第一类资源上接收到请求响应消息，可控制地将确认传送到所述至少一个基站，用以指示接收到所述请求响应消息；

如果在所述预先确定的第一类资源上检测到寻呼消息，将确认传送到所述至少一个基站，用以指示接收到所述寻呼消息；

在所述至少一个基站中，

监视提供给所述至少一个基站的寻呼指示，

在分配给所述至少一个移动设备的资源中，监视从所述至少一个移动设备接收到的请求消息，

其中预先确定第一类资源，以传输所述寻呼消息，

所述第一类资源用于传输所述请求响应消息，

如果所述至少一个基站从所述至少一个移动设备接收到请求消息，在任何一种所述第一类资源上，立即向所述至少一个移动设备传送请求响应消息，

根据本发明的再一个方面，提供了一种被配置成用于执行本发明的方法的无线通信移动单元。

根据本发明的再一个方面，提供了一种被配置成用于执行本发明的方法的无线通信基站。

为此，移动设备监视接入请求并监视指定的资源以检测是否已经接收到寻呼。一旦检测到接入请求，就产生对应的请求消息并将其立即传送到基站，从而最小化接入过程中的等待时间。同时，基站进行监视以确定是否已接收到寻呼指示，以及监视指定的资源以确定是否接收到接入请求消息。在这个过程中，请求消息的处理优先于寻呼的处理。一旦检测到接收的请求消息，就产生请求响应消息，并将其立即发送到移动设备，从而也可最小化接入过程中的等待时间。

具体地说，移动设备监视预先确定的信号分配(A)段中来自基站的寻呼消息。一旦接收到寻呼消息，移动设备向基站发送适当的确认消息，接着执行在接收的寻呼消息中确定的动作。如果接收到接入请求，则产生请求消息，并在专用于该特定移动设备的时隙内，将其在请求(R)段中立即发送到基站。接着，移动设备监视所有接收的A段中来自基站的请求响应消息。一旦接收到请求响应消息，就在ACK-段中发送适当的确认消息到基站。接着，移动设备执行在接收的请求响应消息中确定的动作。移动设备同时监视寻呼消息和接入请求，而且接入请求的处理优先于接收的寻呼消息的处理。

在基站中，如果接收到寻呼指示，就在分配的A-段中发送适当的寻呼消息到移动设备。一旦接收到来自该移动设备的相应确认消息，基站就执行寻呼消息中确定的动作。如果在分配的R段中检测到接入请求消息，则基站产生并立即发送适当的请求响应消息到移动设备。一旦接收到来自该移动设备的适当的确认消息，基站就执行接收的请求消息中指定的动作。基站同时监视请求消息和寻呼，而且接收的接入请求消息的处理优先于寻呼指示的处理。

因此，申请人的独特发明利用这种平衡各种需求的统一技术同时实现寻呼和接入请求过程。

附图说明

图1以简单的方框图形式示出了本发明可采用的基站和移动设备的结构；

图2为描述本发明所用的段的图形表示；

图3为示意分配描述本发明所用的请求(R)段的图形表示；

图4为示意发送描述本发明所用的寻呼的图形表示；

图5为示意发送描述本发明所用的请求响应消息的图形表示；

图6为示意发送描述本发明一方面所用的确认段的图形表示；

图7为示意监视描述本发明所用的分配段过程的图形表示；

图8A和8B分别为示意在基站和移动设备监视和发送请求消息的过程中，各个步骤的高级流程图；

图9A和9B分别为示意在基站和移动设备监视和发送寻呼的过程中，各个步骤的高级流程图；

图10为示意移动设备发出请求消息的高级逻辑流程的图形表示；

图11为示意基站发出寻呼消息的高级逻辑流程的图形表示；

图12为示意根据本发明在移动设备发出请求消息以及监视寻呼消息的统一过程中，各个步骤的状态图。以及

图13为示意根据本发明在基站发出寻呼消息以及监视请求消息的统一过程中，各个步骤的状态图。

具体实施方式

图1以简单的方框图形式示出了本发明可采用的基站和移动设备的结构。具体来说，图中示出了基站101和移动设备102。应指出，虽然仅示出了一个移动设备102，但典型情况下，包括多个移动设备的移动设备组共用一个基站101。在本例中，基站101包括发射机103、接收机104以及控制器105，用于通过天线106发送和接收无线消息。控制器105用于根据本发明控制发射机103和接收机104的操作。简单地说，本例中移动设备102包括发射机107、接收机108和控制器109，用于通过天线110发送和接收无线消息。控制器109用于根据本发明控制发射机107和接收机108的操作。

图2为描述本发明所用的段的图形表示。上面指出，在无线通信系统中，基站101和一个或多个移动设备102通信的基本机理是利用所谓的段来交换消息。时隙为一个基本时间单位，而与之相关唯一的时隙索引。在任何特定时隙期间，可发送或接收一个或多个波形。每个波形有一个唯一的波形索引。一个段定义为一个时隙索引和波形索引的组合。基站101或移动设备102通过利用段发送或接收消息。时隙的大小以及其间传输的特定波形可根据特定消息，即该消息是请求(R)、请求消息(RR)、寻呼(PG)或确认(ACK)来改变。任何时隙中传输的波形可为正交的，即波形彼此互不干扰。应指出，选择正交波形能减小在同一时隙传输的移动设备间的干扰。

图3示意了分配描述本发明所用的请求(R)段的图形表示。每个移动设备102(图1)通过在预定的R段来传输请求消息。为此，每个移动设备102分配一个重复时隙的序列，即一个专用的上行资源，在这期间可传输请求。因此，如图3所示，移动设备#1在第二时隙，接着在第n^th时隙接入一个R段。本例中显示移动设备#2也在第二时隙接入R段。实际上，通过利用不同波形，几个移动设备102可同时发送请求。典型地，只有一个移动设备102使用特定的R段。这避免了通过随机存取方案发送请求消息的缺陷。还应指出，各个移动设备102对分配的R段周期不尽相同。R段表示授予移动设备102专用的上行资源以传送它们的接入请求到基站101。

图4为示意发送描述本发明所用的寻呼的图形表示。基站101可在分配(A)段中发送一个寻呼到移动设备102。为减少移动设备102的处理，A段中的寻呼消息可仅在重复的A段序列中到达。移动设备102因此可仅监视预定的A段，因为基站101和移动设备102对预定的A段有一定的了解。因此，如图4所示，对于指定给移动设备#2的A段，移动设备#1和移动设备#2都能监视A段，而对指定给移动设备#1的A段，移动设备#1和移动设备#3都能监视A段。

图5为示意发送描述本发明所用的请求响应消息的图形表示。基站101在检测到来自移动设备102的请求消息后，在A段中发送回一个请求响应消息。这个响应消息包括识别请求响应消息送达的移动设备102。移动设备102在发送请求消息后监视接收的所有段，以检测来自基站101的预期的请求响应消息。因此，图5显示，在R段中发送一个请求消息后，请求响应消息可在任何一个A段中接收。

从中可看出，相同的A段可用于同时发送请求响应消息和寻呼消息，这种可能是因为在许多情况下，请求响应消息和寻呼消息长度都类似。一个例子就是发生在请求消息传送请求状态迁移，请求响应消息允许请求的状态迁移，以及在寻呼消息是基站101命令移动设备102迁移到一个不同状态时。在这种情况下，可在同一A段中提供寻呼和请求响应消息。为提供太大而无法适应A段的消息，在A段中放入一个指针，以指示移动设备102可查询并获得其余消息的位置。当组合寻呼和请求响应消息为单个A段时，需要指示相关类型的消息，即它为寻呼还是为请求响应消息。

图6为示意发送描述本发明一方面所用的确认段的图形表示。注意，对每个分配(A)段，有对应的确认(ACK)段。确认消息通过移动设备102如下发送：

(a)当移动设备102接收到寻呼消息时；以及

(b)当移动设备102接收到与原始请求消息一致的请求响应消息时。

确认消息的目的是：

(1)通过基站101和移动设备102提供一致的状态转换；以及

(2)通过基站101和移动设备102清除由虚警或误检测引起的不必要的状态转换。

如果使请求消息很可靠的话，就有可能清除确认消息。然而，这在时间带宽资源上成本极大，因为请求段是移动设备的专用资源，而确认段是共用资源。另一方面，通过使确认消息很可靠，可实现系统资源的节省。

图7为示意监视描述本发明所用的分配段的图形表示。图7特别示出了移动设备102的动态行为。移动设备102通常仅监视其分配的接收A段，即A段701和702的寻呼消息。移动设备102发送请求消息后，它监视所有接收的A段，即704，705，706等段的请求响应消息。实际上，在监视预定数量的A段后，移动设备102可能暂停。该逻辑为基站101太忙而不能服务其请求。这将节省处理能力，从而延长了移动设备102的电池使用时间。

图8A和8B分别为示意在基站和移动设备监视和发送请求消息的过程中，各个步骤的高级流程图。因此，如图8A所示，基站101在步骤801监视请求信道的输入请求消息，而且如果从移动设备102接收到一个请求，步骤802使得请求响应消息发送出去。此后，控制返回到步骤801，而且重复步骤801和802。如图8B所示，移动设备102在步骤803等待发出请求，即产生请求。一旦产生了请求，步骤804使得请求消息在分配给移动设备102的R段中发送。接着，步骤805进行测试，以确定是否已从基站101接收到一个请求响应消息。如果在步骤805的测试结果为NO，控制返回到步骤804，而且重复步骤804和805直到步骤805产生YES的结果。一旦步骤805产生YES结果，步骤806使移动设备102迁移到下一状态。

图9A和9B分别为示意在移动设备和基站监视和发送寻呼的过程中，各个步骤的高级流程图。准确地说，如图9A所示，在步骤901移动设备102监视寻呼信道的来自基站101的寻呼。一旦在步骤902接收到来自基站101的寻呼消息，步骤903就使移动设备102迁移到下一状态。如图9B所示，基站101在步骤904等待以得到寻呼消息。一接收到寻呼消息，步骤905使基站101发送一个包括相应移动设备102的识别在内的寻呼消息。

图10为示意移动设备102发出请求消息的高级逻辑流程的图形表示。移动设备102在R段发送请求消息，传送来自基站101的特定业务请求。一旦接收到该请求，基站101在一个适当的分配段，即A段，发送请求响应消息。假定请求响应消息满足规定的正确性要求，移动设备102一旦接收到请求响应消息，就在特定的ACK段发送确认消息。

图11为示意基站101发出寻呼消息的高级逻辑流程的图形表示。基站101在一个适当的A段发送请求消息。移动设备102监视A段，并在假定寻呼消息满足规定的正确性要求的情况下，一接收到请求消息就在一个特定的ACK段发送一个确认消息。

起初，定义多个状态变量用于下面描述的图12流程图示意的过程，以及图13流程图示意的过程中感觉最佳。变量X和Y由基站101维护，并用于在寻呼和请求响应消息中设置适当字段。寻呼和请求消息有大量不同种类，可认为它们属于不同类型。寻呼消息可有“n”个不同类型，而请求消息可有“m”个不同类型。DR和DP为基站101维护的内部状态变量，并分别采用“m”和“n”值来指示消息类型。Y指示该消息是寻呼还是请求响应消息，而且可认为是分别采用值P或R。X表示消息类型。变量X和Y为DP和DR的函数。一种特定类型的函数为：在定义所有(m+n)个消息类型的优先权或相对重要性后，变量X和Y定义如下：

X＝max(DP，DP)

如果DP＞DR，Y＝P

否则Y＝R

通过举例，考虑m＝2和n＝3时的情形；令rc1和rc2为请求消息的消息类型；令pc1，pc2和pc3为寻呼消息的消息类型。那么，如果请求和寻呼消息有下述优先权：0＜rc1＜pc1＜rc2＜pc2＜pc3，那么上述X和Y的函数结果列表如下：

图12为示意根据本发明在移动设备102发出请求消息以及监视寻呼消息的统一过程中，各个步骤的状态图。在状态1201，移动设备102如图7所示和如上所述监视接入请求，以及监视分配的A段的接收寻呼。一接收到一个寻呼，即变量Y＝P，就进入状态1202，而且包括一个适当的确认消息的相应ACK段被发送到基站101。此后，状态1204使移动设备102执行在接收的A段中指示的动作。回到状态1201，如果检测到一个接入请求，即变量Y＝R，则请求消息在分配给这个特定移动设备102的R段发送到基站101，而且进入状态1203。在状态1203，使移动设备102监视所有A段的来自基站101的请求响应消息。如果在其中一个指定数量的A段没有接收到一个适当的请求响应消息，就使移动设备102返回状态1201。也就是说，移动设备102暂停，并且终止重传包含请求消息的R段。当移动设备102接收到包括[X，Y]的请求响应消息时，它检查其正确性。定义正确率的一个例子是：如果Y＝R，并且X与原始发送的请求消息一致，则[X，Y]正确。如果没有接收到一个适当的请求响应消息，在分配的时隙中重传R段，直到移动设备102暂停。一旦在状态1203接收到一个正确的[X，Y]，移动设备102进入状态1202，而且包含适当确认消息的ACK段被发送到基站101。此后，进入状态1204，而且使移动设备102执行在接收的A段中指定的动作。

图13为示意根据本发明在基站101发出寻呼消息以及监视请求消息的统一过程中各个步骤的状态图。在状态1301，状态变量DP和DR设置为0。接着，在状态1302，基站101监视寻呼消息的指示，并监视分配的R段中接收的请求消息。如果检测到一个寻呼消息，状态1303设置DP为“n”值以指示寻呼消息类型。状态1305使基站101在分配的A段中发送寻呼消息到移动设备102。如果在状态1305接收到一个请求消息，则立即进入状态1304。这对于最小化提供接入到请求的移动设备102的时延非常重要。回到状态1305，如果没有接收到ACK段，那么再次在分配的A段中发送寻呼消息。如果接收到一个包含适当确认消息的ACK段，则进入状态1306，并使基站101执行ACK段消息中指定的动作。回到状态1302，如果在分配的R段接收到一个请求消息，则进入状态1304，而且状态变量DR被设置为指示其类型的“m”值。接着，状态1307在A段中尽快发送一个请求响应消息。这再次确保提供接入到一个请求的移动设备102的时延最小。如果没有接收到包含适当确认消息的ACK段，则状态1308重置DR为0，并重新进入状态1302。如果在ACK段中接收到一个适当的确认消息，则状态1306使基站101执行在A段的请求响应消息中指定的动作。

应注意，移动设备102和基站101在状态1204和1306分别执行的动作是一致的。

上述实施例当然仅仅是示意本发明的原理。事实上，本领域的技术人员在不偏离本发明精神和范围的条件下可设计出各种各样的其它方法或装置。

Claims

1、一种用于无线通信系统的至少一个移动设备的方法，所述方法包括步骤：

监视所述至少一个移动设备中的接入请求，

监视从至少一个基站所接收到的寻呼消息，

监视从所述至少一个基站接收到的请求响应消息，

确定是否已经检测到接入请求和/或寻呼消息，

其特征在于，所述方法还包括步骤：

2、一种用于无线通信系统的至少一个基站的方法，所述方法包括步骤：

监视提供给所述至少一个基站的寻呼指示，

其特征在于，所述方法还包括步骤：

预先确定第一类资源，以传输所述寻呼消息，

所述第一类资源用于传输所述请求响应消息，

3、一种用于无线通信系统的方法，所述无线通信系统包括至少一个移动设备以及至少一个基站，所述方法包括步骤：

在所述至少一个移动设备中，

监视所述至少一个移动设备中的接入请求，

监视从所述至少一个基站所接收到的寻呼消息，

监视从所述至少一个基站接收到的请求响应消息，

确定是否已经检测到接入请求和/或寻呼消息，

在所述至少一个基站中，

监视提供给所述至少一个基站的寻呼指示，

其中预先确定第一类资源，以传输所述寻呼消息，

所述第一类资源用于传输所述请求响应消息，

4、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述资源是段，并且所述传送请求消息的段是请求段。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于，所述第一类资源是分配段，并且所述确认在确认段中传送。

6、根据权利要求1的方法，其特征在于，在所述至少一个移动设备中，所述监视寻呼消息的步骤以及所述监视接入请求的步骤同时执行，并且所述传送请求消息的步骤包括产生并立即传送所述请求消息的步骤。

7、根据权利要求1的方法，其特征在于，在所述至少一个移动设备中，处理所述接入请求优先于处理所接收的寻呼，

所述可控制地传送步骤包括确定所接收的请求响应消息的正确性的步骤，

所述确定正确性的步骤包括：

确定所述接收的请求响应消息是否与所述发送的请求消息一致的步骤，以及

当所述接收的请求响应消息与所述发送的请求消息一致时，发送所述确认的步骤。

8、根据权利要求2的方法，其特征在于，所述监视寻呼的步骤与所述监视请求消息的步骤同时执行，

所述被传送的消息包括用以指示消息分类和消息类型的消息指示符，所述请求响应消息包括用于表明所接收的消息是一个请求的指示以及消息类型的指示。