CN100486386C - 在通信系统中发送许可指配的方法 - Google Patents

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CN100486386C CNB018145760A CN01814576A CN100486386C CN 100486386 C CN100486386 C CN 100486386C CN B018145760 A CNB018145760 A CN B018145760A CN 01814576 A CN01814576 A CN 01814576A CN 100486386 C CN100486386 C CN 100486386C
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Abstract

本发明公开了一种用于在通信系统中指配发送许可的方法，所述通信系统包括：为至少一个通信终端提供接入所述系统的基站，以及用于在所述至少一个通信终端和所述通信系统之间调度数据传送的控制单元，并且所述控制单元与所述基站相分离地设置，所述数据传送发生在至少一个传输信道上，而且一个以上的通信终端被设置成使用同一传输信道，以便在指配发送许可给通信终端时，允许所述通信终端在所述传输信道上进行发送，所述方法包括：在所述基站中为所述通信终端指配发送许可的步骤。

Description

在通信系统中发送许可指配的方法
技术领域
本发明涉及在电信系统中指配发送许可。
背景技术
通用分组无线电业务GPRS是GSM系统中的一种新业务。GPRS子网包括多个分组数据服务节点SN，在此申请中，将称这些节点为服务GPRS支持节点SGSN。每个SGSN与一个GSM移动通信网相连(典型地与一个基站控制器BSC相连或与基站系统中的一个基站BTS相连)，以允许SGSN通过若干基站，即小区，为移动数据终端提供分组业务。中间移动通信网络在SGSN和电信终端，即移动台(MS)之间提供无线电接口和分组交换数据传输。不同子网通过GPRS网关支持节点GGSN与外部数据网相连，例如与公众交换数据网PSPDN相连。因此，当GSM网络用作无线接入网RAN时，GPRS业务能够实现移动台和外部数据网络之间的分组数据传输。
在GPRS网络中，利用同一无线电信道发送来自若干用户的数据分组。因此，负责定时的单元，即分组控制单元(PCU)，必须能确定在哪个无线电帧发送每个数据分组。PCU为共用无线电时隙(TS)的移动台指配发送许可，即告知哪个移动台可发送以及何时发送。分组控制单元可独立于提供无线电接口的实际单元。根据GPRS技术规范，PCU可位于基站(BTS)，基站控制器(BSC)或SGSN站点。
GPRS块周期(BP)是用于传送一个无线电数据块的PDCH(分组数据信道)上的一个4时隙序列。无线电数据块是由携带一个RLC/MAC(无线电链路控制/媒体接入控制)协议数据单元的4个正常突发组成的序列，即RLC/MAC数据块是在RLC/MAC实体之间交换的数据单元。块周期接近20ms，其对应于通过Abis接口传输一个RLC/MAC块所持续的周期。
如果采用动态分配用于上行链路传输，则PCU通过将为移动台分配的USF(上行链路状态标志)包含到下行链路RLC/MAC块的MAC信头来指配移动台上行链路发送许可。移动台监视分配给它们的上行链路传输的时隙，如果移动台确认其自身的USF就在下行链路RLC/MAC块的MAC信头，则移动台在下一个块周期可在上行链路方向进行发送。
如果采用固定分配用于上行链路传输，则PCU在指配位图指配移动台上行链路发送许可。移动台不必监视下行链路RLC/MAC块以查明移动台是否可进行发送。基于这种指配位图，移动台就可预先知道移动台何时可进行发送。
PCU也可利用MAC信头中的RRBP(相对保留的块周期)字段轮询移动台。例如，如果是下行链路传输，PCU可在下行链路RLC/MAC数据块中包含一个有效的RRBP字段，这使得能为移动台保留一个上行链路块周期。移动台在所分配的块周期应发送分组下行链路Ack/Nack消息到PCU并确认所接收的数据块。在下行链路Ack/Nack消息中，移动台也可指示其是否有数据要发送。
如果移动台正在传送实时(RT)业务，移动台需要更多的发送许可传送非实时(NRT)业务以便满足延迟和吞吐量需求。实时移动台应能在使数据到达RLC/MAC层后(例如，当用户开始说话时)马上开始发送数据(例如，在40到60ms内)。
具有寂静周期(即，例如由于用户不说话而暂时没有数据要发送)的实时移动台被轮询以便获悉该移动台是否有数据要发送。当PCU离开BTS站点配置时(例如，在BSC内)，发送轮询指令与从MS接收到响应之间的时间为几个块周期(BP)。其延迟可能接近8个BP(160ms)，这个延迟由下述部分组成：PCU到BTS传输占3个BP(由于BTS内部的缓冲引起的延迟，该值为近似值)，BTS到MS传输占1个BP，MS到BTS传输占1个BP，BTS到PCU传输占3个BP。因此，如果移动台还有数据要发送，则在轮询移动台后PCU只需大约8个BP就能了解情况。
如果PCU离开BTS站点配置，则当前PCU有两种方式可以调度(指配发送许可)移动台：
1)PCU可不时地轮询移动台，并且仅在获悉移动台还有数据要发送后才开始为移动台指配发送许可。在移动台能在正常时段发送数据之前需要大约12个BP(8+4)。
2)PCU可在例如每第二个BP为移动台指配发送许可。当PCU获悉移动台还有数据要发送时，PCU开始更频繁地指配发送许可给移动台(例如在每个BP)。在移动台足够频繁地接收到发送许可之前，移动台可利用已经发送的轮询许可开始发送数据。
方案1很可能太慢，因此将给实时移动台带来无法接受的传输延迟。如果PCU足够频繁地轮询移动台，则方案2可为实时移动台提供可接受的服务。然而，实时移动台用来启动其传输的轮询发送许可可能不足以满足延迟和吞吐量性能。此外，如果移动台被频繁轮询而其无数据可发送，则将浪费发送许可。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于解决上述问题的方法和实现该方法的装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在通信系统中指配发送许可的方法，所述通信系统包括：
为至少一个通信终端提供接入所述系统的基站，以及
用于在所述至少一个通信终端和所述通信系统之间调度数据传送的控制单元，
并且所述控制单元与所述基站相分离地设置，所述数据传送发生在至少一个传输信道上，而且一个以上的通信终端被设置成使用同一传输信道，以便在指配发送许可给通信终端时，允许所述通信终端在所述传输信道上进行发送，
所述方法包括：
在所述基站中为所述通信终端指配发送许可的步骤。
根据本发明的再一个方面，提供了一种基站，用于为至少一个通信终端提供接入通信系统，所述系统包括用于在所述至少一个通信终端和所述通信系统之间调度数据传送的控制单元，并且所述控制单元与所述基站相分离地设置，所述数据传送发生在至少一个传输信道，而且一个以上的通信终端被设置成使用同一传输信道，以便在指配发送许可给通信终端时，允许所述通信终端在所述传输信道上进行发送，
其中所述基站被设置成指配发送许可给所述通信终端。
本发明基于这样一种构思，即，当调度电信终端和电信系统之间的数据传送的控制单元(例如分组控制单元)不位于接入提供单元时，为电信终端(例如移动台)提供接入电信系统的单元(例如基站)参与上行链路发送许可指配过程。
本发明的方法和装置的优点在于，当电信终端在寂静周期后还有数据要发送时，能为所述电信终端指配足够的发送许可，因此能实现更有效地使用资源。本发明特别适用于传输实时业务时。
附图说明
下面借助优选实施例参考附图详细描述本发明，其中：
图1是根据本发明的优选实施例的数据传输系统框图；
图2是GPRS系统的PDCH信道的多帧结构；
图3是RLC/MAC数据块和无线电数据块的结构；
图4是根据本发明一个实施例的消息序列图；
图5A是由PCU指配的发送许可；
图5B是由PCU指配的发送许可；以及
图5C是根据本发明一个实施例在由BTS修正后的发送许可。
具体实施方式
本发明可应用于不同电信系统，例如GSM系统和通用分组无线电业务(GPRS)。下面借助GPRS/GSM无线电系统描述本发明的优选实施例，但本发明并不局限于这种特定的无线电系统。本发明也不局限于使用无线电路径的系统。
图1针对与理解本发明有关的部分示意了GSM系统的基本体系结构以及在GSM系统中实现的GPRS分组无线电网络的体系结构。GSM网络的基本结构由两部分组成：基站系统(BSS)和网络分系统(NSS)。BSS和移动台(MS)40通过无线电接口Um经由无线电连接通信。在基站系统BSS中，每个小区由基站收发信台(BTS)20服务。基站20与基站控制器(BSC)10相连，BSC控制基站所使用的无线电频率和信道。基站控制器10再与移动交换中心(MSC，未示出)相连。关于GSM系统的更为详细的描述，参见ETSI/GSM建议和The GSM System for Mobile Communications，M.Mouly and M-B.Pautet，Palaiseau，France，1992，ISBN：2-9507190-07-7。
图1还示意了与GSM系统相连的GPRS系统的支持节点30。服务GPRS支持节点30是服务移动台40的节点。每个支持节点SGSN管理蜂窝分组无线电网络内一个或多个小区区域的分组数据业务。为此，每个支持节点SGSN与GSM移动通信系统的某一本地部分相连(Gb接口)。这种连接通常连接基站系统BSS，即基站控制器BSC(如图1所示)或连接其中一个基站BTS。小区内的移动台40通过无线电接口Um与基站20通信并通过移动通信网络与该小区所属服务区内的支持节点30通信。从理论上说，支持节点30和移动台40之间的移动通信网络只在这二者之间发送分组。移动通信网络提供物理连接，用于在移动台40和服务支持节点30之间传输数据分组。如果需要的话，从ETSI(欧洲电信标准协会)GPRS技术规范中可得到有关GPRS及其使用的协议的附加信息。
基站系统和服务支持节点通过Gb接口相连，这就实现了信令信息和数据的交换。准确地说，Gb接口位于分组控制单元(PCU)11和SGSN 30之间。分组控制单元是负责GPRS MAC(媒体接入控制)和RLC(无线电链路控制)层中的不同功能的功能单元。这些功能包括为下行链路传输(到移动台)建立RLC/MAC块，为上行链路传输(到网络)拆解数据块，定时PDCH(分组数据信道)，信道接入控制功能(接入请求和接入许可)以及无线电信道的管理功能，如功率控制，分配和释放无线电信道以及广播控制信息。图3示意了RLC/MAC块的结构，其由两部分组成：MAC信头和RLC数据块或RLC/MAC控制块。所有下行链路RLC/MAC块在MAC信头中都包括USF(上行链路状态标志)字段，其指示所有者或在同一时隙使用下一上行链路无线电数据块。
分组控制单元借助Abis接口与信道编解码器(CCU)21和22相连。信道编解码器的功能包括信道编码功能(包含平行纠错FEC和交织)以及与无线电信道有关的测量功能。信道编解码器还建立GPRS无线电数据块，即GPRS分组，其中数据和信令信息，即RLC/MAC协议数据单元通过无线电接口Um发送。信道编解码器21和22总是位于基站20，但PCU具有各种可选位置：基站BTS，基站控制器BSC(如图1所示)或支持节点SGSN。当PCU独立于BTS时，CCU(或BTS内的某一类似单元)可控制某些PCU功能。
当分组控制单元11独立于基站20时，通过Abis接口利用PCU-TRAU帧在分组控制单元11和信道编解码器21或22之间发送数据，PCU-TRAU帧是TRAU(码型变换器/速率适配器单元)帧的扩展。GPRS数据信号和GPRS MAC/RLC控制信号在PDTCH(分组数据业务信道)上均在PCU-TRAU帧中发送。
Um业务通过空中接口在由OSI模型的物理层提供的数据块中发送。每个物理数据块(无线电数据块)的持续时间为4个GSM突发，它们在一个物理信道(时隙)上顺序发送。图2示意了PDCH信道的多帧结构，其包括52个TDMA帧。每个无线电数据块B0～B11均被分成4个TDMA帧。在3个无线电数据块的间隔还有一个空闲帧(在图中由X表示)。图3示意了无线电数据块的结构。每个无线电数据块B0～B11由三部分组成：MAC信头，RLC数据块或RLC/MAC控制块，以及校验块BCS(块校验序列)。
本发明建议当PCU不位于BTS站点时，BTS参与上行链路发送许可指配过程。下面参考图4描述本发明的一个优选实施例，图4示意了根据本发明一个实施例的消息序列图。PCU每第N个BP(例如每第2个或第3个BP)轮询MS。通过例如，将为移动台分配的USF(上行链路状态标志)包含到下行链路RLC/MAC块的MAC信头中指配MS上行链路发送许可可执行轮询，由此MS可在前述的下一个块周期在上行链路方向上进行发送并响应该轮询。例如，通过利用在MAC信头中具有RRBP字段的分组轮询请求消息也可执行轮询。当MS正在被轮询时，PCU优选通知BTS有关情况。该通知可作为例如部分PCU-TRAU帧控制信息给出，在该信息中包含轮询指令的RLC/MAC块从PCU被传送(51)到BTS。当BTS接收到这种轮询指令时，其保存与包含MS被轮询的RLC/MAC块的PCU-TRAU帧相关的一些参数，并转发(52)RLC/MAC块到MS。保存的这些参数有例如，被轮询的MS的id(例如MAC信头中的USF)，优选当在空中发送RLC/AMC块时BTS将使用的Tx功率级别，或者MS正使用的其他时隙的描述。MS id可连同轮询指令单独提供，或BTS可从接收的RLC/MAC块中解码出id(例如来自RLC/MAC块的MAC信头的USF)。当BTS接收到来自MS的响应(53)时，BTS查看所接收的帧是否指示MS有数据要发送。这种指示可以是例如，RLC/MAC数据块而不是例如分组上行链路伪控制块，在此情况下，分组上行链路伪控制块将指示此刻MS没有数据要发送。包含RLC/MAC块的响应被转发(54)到PCU。
如果MS指示其此刻没有数据要发送，则BTS继续正常操作。
如果MS指示其还有数据要发送，则BTS以下述方式操作：
当BTS从PCU接收到(55)该无线电时隙(或者MS正在使用的其它时隙)的后续PCU-TRAU帧时，BTS替换RLC/MAC块中的MS id(例如USF)，BTS指配发送许可给MS并转发(56)这个经修正的RLC/MAC块到MS。因此MS能立即得到发送许可。
BTS优选使用Tx功率级别和连同原始轮询指令一起接收的其它重要参数。如果BTS接收到包含RLC/MAC块的PCU-TRAU帧或对MS的发送许可，则BTS优选用最近PCU-TRAU帧中接收的参数替换Tx功率级别和其它重要参数。
BTS在空中发送RLC/MAC块时优选考虑为MS保留并且接收有新PCU-TRAU帧的参数。可能出现在PCU-TRAU帧中PCU为该MS指配发送许可，但RLC/MAC块的RLC内容却指定给某一其它MS，因此，在空中发送RLC/MAC块时必须考虑适合于这两个MS的Tx功率级别。
如果BTS已经用MS的id替换了发送许可而且MS指示其此刻没有数据要发送，则根据本发明的一个优选实施例，BTS停止替换MS的id为RLC/MAC块，而且可清除与该MS相关的信息。BTS继续正常操作，即在空中发送从PCU接收的RLC/MAC块而不修改发送许可。
如果BTS将指配发送许可给MS，但PCU在下行链路方向发送的空闲PCU-TRAU帧不包含有效的RLC/MAC块，则BTS将优选生成其中BTS设置了MS id的RLC/MAC块(例如分组下行链路伪控制块)或BTS将省略发送许可。
作为选择，如果采用固定分配用于上行链路传输，则BTS可通过形成为MS分配某一数量的发送许可的指配消息并发送这个消息给MS，在指配位图中指配MS上行链路发送许可。MS根据BTS发送的指配位图可继续其上行链路发送。MS使用这种固定分配可通过利用例如分组轮询请求消息来轮询，或在数据传输暂停时PCU可提供给MS允许MS随时发送的指配位图。
根据本发明的优选实施例，PCU可例如在发送给BTS的PCU-TRAU帧中使用称为RI(替换指示)的一个新比特，当RI比特设置为‘1’时，如果MS已经指示其有数据要发送，BTS可在下行链路方向发送的下一个RLC/MAC块中替换指配发送许可给该MS的信息(例如USF)，即使从PCU接收的原始RLC/MAC块指配发送许可给某一其它MS。如果RI比特设置为‘0’，则BTS不能替换在RLC/MAC块中指配发送许可的MS id。
为避免因BTS能替换PCU的发送许可指配而导致重复保留同一BP，根据本发明的优选实施例可使用下述机制：
采用上述PCU-TRAU帧的RI字段。当PCU分配发送许可给例如以两阶段接入的MS时，或当PCU例如用RLC/MAC块中的RRBP字段轮询MS时，或在PCU分配的发送许可不应被BTS改变的任何类似情况下，PCU在发送给BTS的PCU-TRAU帧中设置RI字段为‘0’，其对应所指配的发送许可。同样在使用固定分配时，当使用固定分配的MS即将发送时PCU设置RI比特为‘0’。通过这种方式，BTS不能用MS的id替换发送许可，而且最初被指配发送许可的MS可毫无干扰地进行发送。
作为选择，BTS可记录预先保留的发送许可。例如当MS分两阶段接入时，PCU在一个时隙指配给MS一个发送许可(一个BP)，在此时隙中MS发送分组资源请求消息给网络。当PCU处理两阶段接入请求时，通常提前超过0.5秒钟指配该发送许可。在从PCU发送到BTS以及从BTS发送到MS的指配消息中指配该发送许可给MS。当BTS接收到这种指配消息时，BTS应记录所指配的发送许可以便如果MS有数据要发送则不会替换所指配的发送许可。同样在PCU用RLC/MAC块中的RRBP字段轮询MS时，BTS应记录这些轮询以便不会为两个不同的MS指配同一BP。如果使用固定指配，则BTS应明了所指配的BP，这意味着或者BTS解码发送给MS的指配消息，或者PCU告知BTS所指配的发送许可。
在PCU-TRAU帧中使用RI字段更为便利，这是因为BTS就不必记录预先指配的发送许可(例如作为两阶段接入过程或RRBP轮询过程的一部分)。因此，BTS的操作更为简单。
下面给出了本发明的一个操作实例。在此描述一个时隙(信道)上的发送许可。下述的例子还引出了本发明的一个实施例。假定允许BTS指配发送许可(例如RI比特的值为‘0’)，而且对轮询的响应指示MS有数据要发送，则BTS可用该MS的发送许可替换其它MS的发送许可。
图5A、5B和5C示意了对于块周期BP1-BP12指配给3个移动台MS1、MS2和MS3的发送许可。在块周期序号的下面标明了对于所述块周期指配了发送许可的移动台(MS1、MS2或MS3)，例如BP1下面的MS1指示在块周期1指配上行链路发送许可给MS1。
在图5A中，PCU每第三个BP指配具有寂静周期的MS(由MS1表示)发送许可。其它两个MS(MS2和MS3)在MS1的轮询之间被指配发送许可。在注意到MS1有数据要发送时，PCU在每个BP指配给MS1发送许可。根据正常轮询程序，MS1从图中所示的第11个块周期开始接收附加的发送许可。
在图5B和5C中，PCU每第三个BP指配给具有寂静周期的MS(MS1)发送许可。其它两个MS(MS2和MS3)在MS1的轮询之间被指配发送许可。图5B示意了由PCU指配的发送许可。当使用本发明的BTS发现MS1还有数据要发送时，BTS用MS1的发送许可替换其它MS的发送许可。图5示意了在BTS已经修改了发送许可后发送给MS1的实际发送许可。从图中可看出，MS1接收从第2个BP(BP2)就已经开始的附加发送许可。当BTS参与为MS1执行的发送许可指配操作时，每当MS1在寂静周期后有数据要发送时，MS1立刻就能接收到足够的发送许可。
当BTS替换由PCU指配的发送许可或为MS形成新指配位图时，BTS可选择性地通知PCU有关情况。该通知可包含到例如上行链路PCU-TRAU帧控制消息中。通过这种方式，PCU了解了固定分配中的替换或变化，而且不会从其它MS期望得到RLC/MAC块。
尽管上面是通过在若干用户之间以时分多址(TDMA)在空中接口提供传输路径的系统描述本发明的，但显然本领域的技术人员知道如何应用本发明到其它多址调制技术，如码分多址(CDMA)，频分多址(FDMA)或其它技术的组合。
本领域的技术人员知道，随着技术的发展，本发明的概念可以通过各种方式实现。因此，本发明和其实施例并不局限于上述例子，而是可以在权利要求书的范围内改变。

Claims (20)

1.一种用于在通信系统中指配发送许可的方法，所述通信系统包括：
为至少一个通信终端提供接入所述系统的基站，以及
用于在所属至少一个通信终端和所属通信系统之间调度数据传送的控制单元，
并且所述控制单元与所述基站相分离地设置，所述数据传送发生在至少一个传输信道上，而且一个以上的通信终端被设置成使用同一传输信道，以便在指配发送许可给通信终端时，允许所述通信终端在所述传输信道上进行发送，
所述方法包括：
在所述基站中为所述通信终端指配发送许可的步骤。
2.根据权利要求1的方法，其中响应于在所述基站中接收到来自所述通信终端的指示，在所述基站中执行所述指配，其中所述指示表明所述通信终端具有将被发送的数据。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述方法还包括在所述控制单元中指配至少一个发送许可的步骤，以及
在所述基站中指配的发送许可是在所述控制单元中指配的其中一个发送许可。
4.根据权利要求3的方法，其中所述方法还包括通知所述基站关于在所述控制单元中的发送许可的指配。
5.根据权利要求2或4的方法，其中所述方法还包括转发所述指示到所述控制单元的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其中所述方法包括步骤：
在所述控制单元中指配第一发送许可给所述通信终端，
向所述基站通知所述指配，以及
在所述基站中指配第二发送许可给所述通信终端，以响应在所述基站中接收到来自所述通信终端的、由于所述第一发送许可而产生的响应，其中所述响应指示所述通信终端具有将被发送的数据。
7.根据权利要求6的方法，其中所述方法还包括转发所述响应到所述控制单元的步骤。
8.根据权利要求1的方法，其中所述方法还包括步骤：
在所述控制单元中指配第一发送许可给第一通信终端，
在所述基站中接收来自第二通信终端的具有将被发送的数据的指示，
从所述基站指配所述第一发送许可给所述第二通信终端。
9.根据权利要求1的方法，其中在所述基站中指配发送许可给所述通信终端，直到所述通信终端指示其再没有数据将被发送。
10.根据权利要求1的方法，其中所述方法还包括步骤：
将传输信道划分为多个时间周期，以及
允许所述通信终端在指配给所述通信终端发送许可的时间周期内在所述传输信道上进行发送。
11.根据权利要求10的方法，其中每次只指配发送许可一个时间周期。
12.根据权利要求10或11的方法，其中所述方法还包括步骤：
从所述控制单元向所述基站指示不允许从所述基站指配发送许可给所述通信终端的时间周期，而不是在所述控制单元中已经定义的时间周期。
13.根据权利要求10或11的方法，其中所述方法还包括步骤：
在所述基站中记录在已经预先保留的时间周期内的发送许可，从而在所述基站中不会将所述保留时间周期内的发送许可指配给除保留有所述时间周期的通信终端之外的其它通信终端。
14.根据权利要求10或11的方法，其中所述通信系统支持通用分组无线电业务(GPRS)，所述控制单元为分组控制单元(PCU)。
15.根据权利要求14的方法，其中所述时间周期为码块周期。
16.根据权利要求14或15的方法，其中通过将通信终端的标识符包含到发送给所述通信终端的RLC/MAC块中，指配发送许可给所述通信终端。
17.根据权利要求16的方法，其中所述标识符是为所述通信终端分配的上行链路状态标志(USF)。
18.根据权利要求16或17的方法，其中通过在所述基站中将所述通信终端的标识符替换为将被转发到所述通信终端的RLC/MAC块，在所述基站中指配发送许可给所述通信终端。
19.根据权利要求1的方法，其中所述通信系统为电信系统。
20.根据权利要求1的方法，其中所述通信终端为电信终端。
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