CN100586208C - 用于以减小的传输等待时间来通信数据的方法和相关装置 - Google Patents

Abstract

一种方法和相关装置，便于发送站在单个时帧内向接收站通信无线块数据。在多个无线载波上、在单个时帧内分配通信资源。而且，对与无线块相对应的数据进行调度以便进行通信，而且是在单个时帧内通信。提供了相对于传统操作来说降低级别的等待时间。

Description

用于以减小的传输等待时间来通信数据的方法和相关装置

技术领域

本发明大体上涉及依据高速数据无线通信服务(例如改进数据率GSM服务(EDGE)通信服务)的数据通信。更具体地，本发明涉及一种方法和相关装置，通过该方法，以降低级别的等待时间来分配并提供数据通信。对通信资源进行分配，以在多个载波上并且在减小的时间周期内(例如在单个时帧内)提供无线块数据的通信。

背景技术

数据通信系统用于通信数据，而且在当今社会中普遍使用。由于通信数据的吞吐率对数据通信服务的重要性，数据通信系统的性能有时由其吞吐量来定义。过去，通过有线通信系统来执行高速数据通信服务。然而，通信技术的发展逐渐允许通过无线通信系统来执行高速数据通信服务。逐渐地，能够通过以高数据吞吐率进行数据通信的无线通信系统，来执行需要在短时间段内通信大量数据的数据服务。伴随着数据密集型通信服务的不断增长，持续地需要提供更高数据吞吐率的无线通信系统。

蜂窝通信系统是一种越来越多地使用的以高数据吞吐率来通信数据的无线通信系统示例。例如，已经开发并广泛使用GSM(全球移动通信系统)蜂窝通信系统，它提供数据通信服务的能力。许多GSM系统提供GPRS(通用分组无线业务)，这是一种高速数据通信服务。目前使用一种被称作EDGE(改进数据率GSM服务)的GPRS扩展。通常，EDGE通信为GPRS通信增加了8-PSK调制、增量冗余以及自适应调制和编码。而且通过这些增加，能够进行EDGE的通信系统以明显高于仅能够进行GSM/GPRS的通信系统中可实现的数据吞吐率的数据吞吐率，提供数据通信。尽管能够进行EDGE的系统具有改进的通信性能，然而对这种系统中的通信的通信性能还在进行改进。

在现有的EDGE通信方案中，相对较高的传输等待时间限制了通信性能。在现有方案中，传输等待时间导致无线块数据在通信方案中定义的分时隙接口的多个TDMA(时分多址)帧上传输。更具体地，无线块数据在出现在四个TDMA帧上的四个脉冲串中传输。结果，通信无线块数据需要响应于四个帧的时间段，其中在所述四个帧中通信无线块数据。当依据应答方案来通信数据时，需要额外的时间对接收到的通信数据进行应答。

如果能够提供减小现有通信方案的传输等待时间的方式，那么将会得到更有效的数据吞吐率和改进的通信性能。

根据与分时隙接口无线通信系统中的数据通信有关的这些背景信息，提出了本发明的显著改进。

发明内容

因此，本发明有利地提供了一种高速数据通信中使用的方法和相关装置，用于例如在能够进行EDGE(改进数据率GSM服务)的通信系统的操作期间所通信的EDGE数据的通信中，执行高速数据通信服务。

通过本发明实施例的操作，进行通信资源的分配，从而提供了以降低级别的等待时间进行的数据通信。对通信资源进行分配，以在多个载波上、在减小的时间段(例如单个时帧)内提供无线块数据通信。

通过减小数据通信的等待时间，能够实现更有效的数据吞吐率。由于减小的等待时间允许在更小的时间段内传输实现通信服务所需的数据，因而提供了改进的通信性能。

对通信资源进行分配以通信无线块数据。然而在传统上，通信资源在4个时帧组成的时间段上、在单个载波上分配，而根据本发明实施例的操作而分配的通信资源在多个无线载波上、在单个时帧内分配。因此，在单个时帧内而不是4个时帧内通信整个无线块数据，而传统上是在4个时帧上分配资源并且在4个时帧上通信无线块数据。

在本发明的一方面，确定能够多少和哪些无线载波上可分配通信资源。例如，使用参与通信会话的通信站的通信能力信息来做出所述确定。移动站向网络基础设施发送消息，把移动站的通信能力告知网络基础设施，来提供对方站(remote station)(例如移动站)的通信能力信息。而且，响应于接收到所述消息，可以在移动站能够接收或发送数据的无线载波(或限制于这些载波)上进行分配。

在本发明的另一方面，为下行和上行通信分配通信资源。将在网络基础设施处进行的通信资源分配通信到移动站，以便移动站随后使用这个分配进行上行通信。而且还在通信时，将为下行通信进行的通信资源分配通信到移动站，以便将这个分配告知移动站，从而允许移动站最好对数据进行检测和操作。

在本发明的另一方面，在通信系统的无线资源控制逻辑层处分配通信资源并对数据通信进行调度。响应于数据通信涉及的通信站的通信能力和其它标准而做出通信资源分配，其中所述其它标准是例如其它可用于通信站通信的无线载波上的通信资源的可用性。而且，当进行了资源分配时，数据调度器对数据通信进行调度，以实现通信，从而实现通信服务。当通信站由多个RF收发机前端组成，每一个RF收发机前端工作在选定的无线载波上时，在无线资源控制逻辑层处产生控制信号并将其提供给收发机前端，从而使通信站按照所分配的资源来工作。而且，当通信站由宽带RF收发机前端组成时，在无线资源控制层处产生的控制信号控制所述通信站的操作。

根据各种约束进行通信资源分配，所述约束包括例如可分配的时隙、可用的RF载波、通信站调谐至不同载波所需的时间要求以及其它标准。

通常，本发明的实施例可在各种无线通信系统中实施，其中所述无线系统针对数据交换使用分时隙协议来提供多个射频信道。对方通信站执行操作以接收在两个或多个射频上同时向其通信的信息，并对接收到的信息进行解码。通过通信资源的分配和按照所述资源分配进行的数据通信调度来控制数据传输。

传统上，数据在组成无线块的多个帧上传输。通过本发明实施例的操作，在单个时帧的选定个数的时隙内通信这些量的数据。所述选定的时隙个数与组成传统定义的无线块的帧的个数相对应。

本发明的另一方面，接收在单个时帧内分配的时隙上通信的数据的通信站根据应答方案，对接收做出应答，所述应答方案是正应答或负应答通信方案。在正应答方案中，在与将数据通信到接收站的时帧相同的时帧内，将应答通信回发送通信站。

因此，在这些和其它方面中，提供了一种便于第一通信站进行数据通信的方法和相关装置。第一通信站根据规定移动分配索引偏置的通信方案而操作。所述数据的量与在多个时帧上形成的无线块的选定个数的时隙期间可通信的数据相对应。分配器适于接收要由第一通信站通信的数据量的指示。所述分配器配置用于在多个无线载波上，分配根据移动分配索引偏置而定义的通信资源。数据调度器适于接收所述分配器分配的通信资源的指示。所述数据调度器配置用于按照所述分配器做出的分配对数据通信进行调度。所述数据通信调度由所述调度器做出，所述调度器规定在多个时帧的单个时帧内完成数据通信。

附图说明

图1示出了一个典型通信系统的功能性框图，包括本发明的实施例，作为该系统的一部分。

图2示出了与图1所示相类似的、但却是另一个典型通信系统的功能性框图，它也包括本发明的实施例，作为该系统的一部分。

图3示出了根据本发明实施例的典型操作以及与传统通信方案中提供的相应通信分配进行的比较，使用图1和2所示通信系统的分时隙无线空中接口的图形化表示。

图4示出了根据本发明实施例的操作的典型通信资源分配的另一表示。

图5示出了代表本发明实施例的操作方法的方法流程图。

具体实施方式

考虑这些和其它方面，首先参考图1。图1中示出了通常以10示出的通信系统，在该通信系统中可使用本发明的实施例。在典型实施方式中，通信系统10形成了数据无线通信系统，它通常按照GSM/GPRS/EDGE(全球移动通信系统/通用分组无线业务/改进数据率GSM服务)通信方案的操作协议进行操作。然而，该通信系统还类似地代表其它分时隙接口通信系统。虽然下文的描述将会根据典型实施方式来描述这个通信系统，然而本发明的教导同样适用于在根据其它操作协议操作的其它类型的通信系统中实施。

通信系统10包括通信站12和14。通信站12代表网络站。网络站由通信系统的网络部分的元件形成，而且在这里有时把通信站称作网络站。通信站14代表移动站，而且在这里有时把通信站14称作移动站14。

图1中还示出了通信站14’。通信站14’表示能够与网络站12进行通信的另一个移动站。在网络站12与通信站14和14’之间，能够进行分离的点对点通信会话以及组播通信。而且，通信系统定义了多重访问通信系统。

通信站12和14能够根据EDGE数据服务的性能而产生并通信EDGE数据。将会关于下行数据通信(即在网络站处发生、并通信到移动站的数据)来描述通信系统的典型操作。通信系统在上行方向(即从移动站到网络站)的操作是类似的。

EDGE/GPRS/GSM操作协议包括EDGE信道结构的定义。EDGE信道结构根据TDMA(时分多址)方案而定义了分时隙接口，其中8个时隙组形成一个帧。而且，1个无线块被定义为由4个帧形成的组。每一个帧的时间长度是4.615ms，帧的每一个时隙是该时间长度的八分之一，即577us。由于1个无线块由4个帧形成，所以无线块的时间长度是4乘以4.615ms或18.46ms。传统上，当为无线块数据通信分配通信资源时，至少需要18.46ms来通信数据。这定义了EDGE通信的传输等待时间。如果接收站发送应答，例如根据上述协议中提出的上行状态标志(USF)机制发送应答，那么还会存在其它的等待时间。在接收到完整的无线块后的下一个TDMA帧中返回应答。当使用应答时，需要完成5个TDMA帧，或是与5个时间长度为4.615ms的TDMA帧相对应的20.824ms的时间长度。一个完整的周期需要9个(4加4加1个)时帧，或在块数据的接收开始、到无线块的发送结束、到应答块的发送结束之间的41.435ms。由于传输等待时间相对较长，这个等待时间对能够进行EDGE的传统通信系统的通信性能形成了约束。

图1中功能性地示出了通信站12和14。通信站由以任意期望的方式实现的功能元件而组成。此外，不需要把各种功能性元件所执行的功能置于单一的物理实体中，而是可以分布在两个或多个物理实体上。例如，所示用于形成网络站12一部分的元件不需要位于单个网络实体中，而是可以分布在多于一个的实体上，例如分布在网络的基站控制器和基站收发机上。

图1中示出了网络站12的发送链路部分。网络站包括无线协议栈18，用户应用数据通过线路22施加到无线协议栈18。应用数据将会根据一个或多个EDGE通信会话而通信到一个或多个移动站14。无线协议栈包括各种逻辑层，包括无线资源管理(RRM)层。无线协议栈通过线路26向基带元件24提供数据。基带元件执行各种基带操作，包括基带处理、调制和信道编码。

网络站还包括由多个射频收发机前端(RF 1-RF N)30组成的无线元件28，通过线路32把基带元件上操作的数据提供给无线元件28。网络站包括N个RF收发机前端28。每一个收发机前端都与天线换能器36相连，天线换能器36操作用于把数据转换为电磁形式，以通过分时隙无线空中接口通信到一个或多个移动站14。就是说，网络站能够例如根据移动分配索引偏置(MAIO)方案，在N个载波上进行通信。移动站14以类似的方式配置并操作。

网络站12还包括本发明实施例的多载波无线资源控制逻辑元件42。这里，逻辑元件42通过线路43、45和47在功能上与无线协议栈18相连，通过线路48在功能上与基带元件24相连，通过线路52在功能上与无线元件的收发机前端28相连。逻辑元件执行各种功能，而且在典型实施方式中，逻辑元件配备在无线资源管理逻辑层中。

逻辑元件42包括分配器54、数据调度器56和消息发生器62。以任意期望的方式来执行逻辑元件42的一部分所执行的功能，例如通过处理电路可执行的算法来执行。

分配器接收将在通信会话期间根据通信服务的性能而通信的数据的指示，例如在这里是要由网络站向一个或多个移动站通信的下行链路数据的指示。例如，特性的指示包括将要传输的数据量，或是便于分配器对信道资源做出分配的其它指示。将分配器做出的信道资源分配提供给数据调度器56。数据调度器进行操作，按照分配器所做的分配对数据通信进行调度。向RF收发机前端30和基带元件提供适合的控制信号以控制它们各自的操作，从而对数据调度器所调度的数据进行通信。这里，无线协议栈18还将数据调度信息提供给数据调度器。还将通信资源分配指示和数据调度器做出的数据调度提供给消息发生器62。消息发生器进行操作以产生消息，该消息用于通信到移动站，以将资源分配和数据调度器做出的调度通知移动站。这里，通过线路43把消息提供给无线协议栈，之后由基带元件进行操作，并由一个或多个收发机前端30进行通信。

图中示出了移动站14的接收链路部分。移动站包括天线换能器64、由RF收发机前端67组成的RF元件66、基带元件68和无线协议栈74。

移动站包括本发明实施例的多载波无线资源控制逻辑元件78。元件78包括检测器82和控制器84。这里，无线资源控制逻辑元件通过线路86和88，至少在功能上与无线协议栈相连，并通过线路92与基带元件相连，以及通过线路94与RF元件的RF收发机前端相连。

检测器82进行操作以检测由网络站的消息发生器62产生并被通信到移动站的消息。而且，检测器进行操作以提取包含在消息中的值，或进行操作以识别包含在所通信的消息中的信道分配或数据调度。将检测器进行的检测提供给控制器84。控制器进行操作，响应于在消息中检测到的值而控制移动站的操作。对于下行通信来说，控制器使移动站适用于接收后续通信的EDGE数据。而且，对于上行通信来说，控制器使移动站适用于通信其后续通信的上行数据。

图2示出了类似于图1所示的通信系统，它也由一组通信站12和14组成。与形成图1所示通信系统的元件相对应的图2所示通信系统10的元件具有与之相同的附图标记。这些具有相同附图标记的元件在功能、操作和连接上与图1所示的对应元件相一致。参考对图1的描述来获得这些元件的功能、操作和连接的细节。

这里，与图1所示通信站12和14形成对比的是，通信站包括宽带RF收发机前端98和106。就是说，网络站包括单个射频发射机98，发射机98发送从单个基带信号转换的多个连续射频信道。而且移动站14包括单个射频接收机106，接收机106所具有的射频和基带带宽足以接收多于一个的连续射频信道以及相关的基带信息。

在多载波无线资源控制逻辑元件42的操作期间，根据各种约束适当地进行通信资源分配，以使在所有射频载波上分配给下行和上行时隙的脉冲串周期的个数最小化。首先，时隙必须是可分配的；就是说，这些时隙没有用于其它通信站组根据其它通信会话而进行的其它业务量通信。

其次，根据所有可分配的脉冲串周期的总和以及所有可用的移动站的总和对时隙进行分配，射频接收机元件比传输一个无线块所需的脉冲串数据的个数要多或与之相等。

第三，根据所有可分配的脉冲串周期的总和对时隙进行分配，其中所有可用的移动站射频接收机的总和对传输一个无线块所需的脉冲串数据的个数求模等于零。就是说，仅分配了完整的块而不是部分的块。

第四，分配还取决于调谐RF级以可在另一载波频率上进行接收或发送所需的最小等待时间，所述RF级是多个收发机前端元件或宽带收发机。

第五，所述资源分配和数据调度还取决于调谐RF级以可在测量频率上进行接收所需的最小等待时间周期，无论RF级是怎样实现的。第六，最后的约束是测量频率与发送频率不同。

下式在数学上表示了上述决策和约束：

$\mathrm{MIN}:\underset{b=1}{\overset{\mathrm{Nb}}{\mathrm{\Σ}}}{B}_b{u}_b;u\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\}$

其中：

b＝脉冲串周期；

R＝RF迭卡(deck)数目(发送和接收两者)

Nb＝分配中可能的最大脉冲串周期

Nr＝移动终端中同时接收可用的RF迭卡的最大数目

B_b＝时隙编号“b”处的脉冲串周期(对于GSM/EDGE＝577us)

T_bR＝移动接收机的RF迭卡“R”上的时隙编码“b”处的时隙的无线资源

u_b＝根据约束的时隙“b”的利用(布尔)

a＝可分配给移动下行链路的时隙可用性(布尔)

d＝每个无线块所需的数据脉冲串的个数(对于GSM/EDGE＝4)

L_T＝在最后分配的接收时隙与以下时隙之间进行切换所需的最小等待时间：i)另一RF载波上分配的另一接收时隙；ii)所分配的发送时隙(对于GSM/EDGE＝1，脉冲串周期＝577us)

L_M＝在最后分配的发送时隙与测量时隙之间进行切换所需的最小等待时间(对于GSM/EDGE＝1，脉冲串周期＝577us)

图3示出了(大体上在112处示出)根据本发明实施例的操作而做出的典型资源分配的表示。这里，在两个无线载波114和116上分配资源。图中示出了四个时帧，其中每一个时帧由两个无线载波中每一个上的8个时隙组成。在两个无线载波114和116的第一和第二时隙上进行时隙分配。就是说，在与单个时帧相对应的时间周期中，将4个时隙分配用于数据通信。这4个时隙提供与通常在4个时帧上定义的无线块上通信的数据的量相对应的量的数据的通信。块122代表与在分离的载波114和116上分配的时隙相对应的下行数据块。

在典型表示中，对接收到在所分配时隙上通信的数据做出应答，并返回应答。单个时帧内的时隙124表示将典型上行应答返回网络站的时隙。

因此，在与单个时帧相对应的时间段内，将组成整个无线块数据的数据通信到移动站，并且移动站对数据接收做出应答。因此，在单个TDMA帧周期内，提供了对接收到整个块而做出应答的整个块的编码以及解码。

图中还示出了(126处所示)传统应用中的无线块的典型资源分配。在传统操作中，在单个时帧内分配单个时隙，而且在单个无线载波上分配4个时帧上的时隙。而且当提供应答时，该应答被设置在后续的时帧中。通过对分配进行比较，可以看出本发明实施例的操作提供了减小的等待时间。

图4示出了另一表示(大体上在132处所示)，这里表示双接收机移动站和3个时帧周期上的资源分配，每一个时帧周期都由图4中标号为0-7的8个时隙组成。如圆圈134和136所示，在RF信道载波1和2的前两个时隙期间分配的资源满足圆圈136中数学表示的约束。利用圆圈138和142所表示的等待时间约束，在标记为时隙3、4、5和6的时隙中做出后续的传输分配。圆圈146和148、152和154以及156表示额外的约束。

此外，对资源分配所做的分析表明，能够在单个时帧内传输与整个无线块相对应的数据，并且做出应答。图4的第二和第三时帧中示出了另外的典型分配。

图5示出了(大体上在162处示出)代表本发明实施例的操作方法的方法流程图。所述方法便于第一通信站根据通信方案来通信数据，其中所述通信方案规定移动分配索引偏置。数据的量与在多个时帧上形成的无线块的选定个数的时隙期间可通信的数据相对应。

首先，如块166所示，分配通信资源。在多个无线载波上对要分配的通信资源进行分配。

然后，如块168所示，然后按照分配操作期间所做的分配对数据通信进行调度。数据通信的调度规定了在多个时帧的单个时帧内完成数据通信。随后，如块172所示，产生消息。所述消息包括代表所述调度的值。当被通信时，所述消息向对方站标识了所述调度。而且如块176所示，将所述消息通信到对方站。而且如块182所示，对方站返回应答，用于对接收到随后按照所述调度进行通信的数据做出应答。

由于对资源进行了分配并且针对通信对数据进行调度，从而能够以减小级别的延迟时间进行通信，因此提供了改进的通信性能。

上文描述了用于实现本发明的优选示例，本发明的范围不应受到该描述的限制。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (18)

1.一种便于根据通信方案而操作的第一通信站通信数据的装置，其中通信方案规定等同于特定无线载波的移动分配索引偏置，所述数据的量与在多个时帧上形成的无线块的选定个数的时隙期间能够通信的数据相对应，所述装置包括：

分配器(54)，适于接收要由第一通信站通信的数据量的指示，所述分配器配置用于在多个无线载波上分配通信资源；

数据调度器(56)，适于至少接收所述分配器(54)分配的通信资源的指示，所述数据调度器(56)配置用于按照所述分配器(54)做出的分配对数据通信进行调度，所述调度器(56)做出的数据通信调度规定在多个时帧中的单个时帧内完成数据通信；以及

消息发生器(62)，适于接收由所述数据调度器(56)调度的调度的指示，所述消息发生器(62)配置用于产生包括代表所述调度的值的消息，在被通信时，该消息向对方站标识了所述调度。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述分配器(54)还适于接收至少根据移动分配索引偏置、在哪些无线载波上能够通信数据的指示，而且由所述分配器(54)分配的通信资源还响应于哪些无线载波可用的指示。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述调度器(56)还适于接收通信资源可用性的指示，而且由所述调度器(56)调度的通信调度还响应于通信资源可用性。

4.根据权利要求1所述的装置，其中由所述调度器(56)调度的通信调度还响应于通信站的最小等待时间段。

5.根据权利要求4所述的装置，其中由所述调度器(56)调度的调度所响应的最小等待时间段包括：在移动分配索引偏置之间改变所需的最小等待时间段。

6.根据权利要求4所述的装置，其中由所述调度器(56)调度的调度所响应的最小等待时间段包括：在发送和接收操作模式之间改变所需的最小等待时间段。

7.根据权利要求4所述的装置，其中由所述调度器(56)调度的调度所响应的最小等待时间段包括：在通信模式与测量模式之间改变所需的最小等待时间段。

8.根据权利要求1所述的装置，其中无线块形成于多个时帧上，而且选定个数的时隙包括通信一个无线块所需的帧数，由所述调度器(56)调度的通信调度对用于通信一个无线块的单个时帧内的确切个数的时隙进行调度。

9.根据权利要求1所述的装置，其中由所述分配器(54)分配的通信资源包括至少与选定个数的时隙相等的个数的时隙。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述通信调度规定在单个时帧内完成数据通信，并且对成功的数据传递做出应答。

11.一种用于使通信站(14)按照规定移动分配索引偏置的通信方案进行数据通信的装置，所述数据的量与在多个时帧上形成的无线块的选定个数的时隙期间能够通信的数据相对应，所述装置包括：

检测器(82)，配置用于对传递到通信站的分配消息进行检测，所述分配消息标识了根据数据通信而分配给通信站的通信资源的调度，数据通信调度规定在多个时帧的单个时帧内完成数据通信；以及

控制器(84)，适于接收由所述检测器做出的检测的指示，所述控制器配置用于响应于所述检测器做出的检测而产生控制信号，所述控制信号控制通信站的操作。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括应答消息发生器，所述应答消息发生器配置用于产生对数据接收做出应答的应答消息，所述应答消息在接收数据的时帧内发送。

13.一种便于第一通信站根据通信方案来通信数据的方法(162)，其中所述通信方案规定移动分配索引偏置，所述数据的量与在多个时帧上形成的无线块的选定个数的时隙期间能够通信的数据相对应，所述方法包括操作：

在多个无线载波上对根据移动分配索引偏置所定义的通信资源进行分配(166)；

按照在所述分配操作期间做出的分配对数据通信进行调度(168)，数据通信的调度规定在多个时帧的单个时帧内完成数据通信；以及

产生(172)包括代表所述调度的值的消息，在被通信时，所述消息向对方站标识了所述调度。

14.根据权利要求13所述的方法(162)，在所述分配操作之前还包括操作：至少根据移动分配索引偏置，检测在哪些无线载波上能够通信数据的指示，而且在所述分配(166)操作期间分配的通信资源还响应于哪些无线载波可用的指示。

15.根据权利要求13所述的方法(162)，还包括操作：检测通信资源可用性的指示，而且在所述调度(168)操作期间做出的通信调度部分地响应于通信资源可用性。

16.根据权利要求13所述的方法(162)，其中在所述调度(168)操作期间做出的通信调度还响应于通信站的最小等待时间段。

17.根据权利要求13所述的方法(162)，其中所述无线块形成于多个时帧上，而且选定个数的时隙包括通信一个无线块所需的帧数，在所述调度操作期间调度的通信调度包括：用于通信一个无线块的单个时帧内的确切个数的时隙。

18.根据权利要求13所述的方法(162)，对方站处还包括操作：一旦数据被通信到对方站，则对数据接收进行应答(182)，在数据传递的时帧内将应答返回到第一通信站。

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