CN101167312B - 用于调度无线通信网络中进入的呼叫的方法和基站 - Google Patents

Abstract

无线通信网络具有用于支持在电路交换(CS)和分组交换(PS)信道上的呼叫的无线电资源。该网络使用此类无线电资源首先支持CS呼叫，然后使用剩余的无线电资源来支持PS呼叫。本发明提供基于帧偏移选择有效地调度和支持进入的CS呼叫，以将可用于支持PS呼叫的剩余无线电资源最大化的方法和设备。

Description

用于调度无线通信网络中进入的呼叫的方法和基站

技术领域

本发明一般涉及无线通信网络，特别是涉及基于帧偏移选择来调度呼叫。

背景技术

第三代合作伙伴项目2(3GPP2)(一个由五个电信标准实体组成的伙伴关系)制定用于无线通信网络的码分多址(CDMA)标准。有多个制定的CDMA标准，其中两个是IS-95和IS-2000或cdma2000。可根据IS-95或IS-2000修订版A和B工作的无线通信网络能够支持(a)在例如基本信道和专用控制信道的专用信道上建立的呼叫和(b)在附加信道(下文称为“SCH”)上建立的呼叫。如本文使用的，基本信道(fundicated channel(“FC”))包括基本信道、专用控制信道或同时包括基本和专用控制信道。在FC上建立的呼叫(“FC呼叫”)通常但并非一定是语音呼叫，在SCH(“SCH呼叫”)上建立的呼叫通常是具有很少超过300kbps的数据速率的数据呼叫。为了满足速率在300kbps以上的高速无线数据服务的增长需求，制定了IS-2000修订版C和D，它们与前几个修订版后向兼容。修订版C和D也公称为1×EV-DV，指用于高速集成的语音和数据的1载波无线电传输技术发展。据此，引入一种新的信道——分组数据信道(下文称为“PDCH”)，以支持从网络到移动台的前向链路上的高速无线分组数据传输，并且也支持从移动台到网络的反向链路上的高速无线分组数据传输。从其名称显见，PDCH是可以用于支持多于一个移动台的分组交换的信道。更确切地来说，可以在潜在大量分组数据用户之间共享PDCH以向共享这种信道的用户提供高速分组数据服务。

因为修订版C和D与先前的修订版A和B后向兼容，所以1×EV-DV无线通信网络能够支持(1)在FC和SCH上建立的传统的语音和数据呼叫以及(2)在时间共享的高速分组数据信道(例如PDCH)上建立的数据呼叫。实际中，FC呼叫具有高于SCH呼叫的优先级，进而将具有高于在PDCH上建立的呼叫(“PDCH呼叫”)的优先级。因此，例如功率和沃尔什码的无线电资源将按如下优先次序提供给呼叫：在FC上建立的呼叫；在SCH上建立的呼叫以及在PDCH上建立的呼叫。

cdma2000网络一般保持基于20毫秒(ms)时间间隔和帧的总体系统定时。每20ms帧被分成16个功率控制组(PCG)或16个1.25ms的时间间隔并且每PCG或1.25ms时间间隔的开始被公称为帧偏移，如图1所示。如果有进入的FC和SCH呼叫，则网络通过如下过程调度此类呼叫：随机地选择每个进入的FC或SCH呼叫的帧偏移，使用这种选择的帧偏移建立用于与相应的移动台进行通信的帧定时并且还通知相应的移动台使用相同的所选帧偏移来建立与网络进行通信的帧定时。在前向无线电链路上，网络在图2所示的不同帧偏移处将业务帧传输到与FC和SCH呼叫关联的移动台。同样地，此类移动台也在反向无线电链路上于不同时间处向网络传输业务帧。因此，网络的呼叫处理负荷更均匀地被分布在每20ms的时间间隔内。

这种将不同用户的业务帧在不同帧偏移处同步化以实现呼叫处理负荷的更均匀分布的常规方法不一定使新的cdma2000标准中定义的网络操作的所有方面完备。例如，1×EV-DV无线通信网络还可以支持高速PDCH上建立的呼叫。为此，1×EV-DV无线通信网络使用支持在FC和SCH上建立的呼叫之后剩余或余下诸如功率和沃尔什码的无线电资源，因为如上文论述的，FC和SCH呼叫的优先级设为高于PDCH呼叫。这种“剩余”无线电资源可以在现有FC/SCH呼叫与网络断开或进入的FC/SCH呼叫正由网络支持时动态地更改每个PCG或每个1.25ms。因此，与剩余无线电资源关联的波动阻碍网络有效地使用这种剩余无线电资源更好地支持PDCH呼叫，下文对此予以进一步解释。

图3是示出表示网络预测如何使用其功率来支持在t₀处开始的FC和SCH呼叫的波形的图。这种预测对于网络进一步估算应该使用多少剩余功率来支持前向无线电链路上的PDCH呼叫是必不可少的。更确切地来说，波形下方的阴影区域2表示网络预计要用于支持FC和SCH呼叫的功率，而波形上方以及P_max下方的区域表示可用于支持PDCH上建立的呼叫的剩余功率。假定网络需要从t₁传输到t₃将数据传输到与网络有PDCH呼叫的移动台，则(P_max-P₁)是网络可以用于支持这种传输的最大剩余功率(即便在t₃处估算的剩余功率，比如，大于(P_max-P₁))。因此，可以看到位于波形上方和虚线下方的区域4、6和8表示由于网络试图使用比(P_max-P₁)多的功率(例如使用(P_max-P₀))来支持PDCH呼叫而不可用于支持任何呼叫的剩余功率。网络会没有足够的功率来支持优先于PDCH呼叫的FC和SCH呼叫，尤其是在例如t₂处将需要P₁来支持FC和SCH呼叫时。

因此，目前的网络无法有效率地使用剩余无线电资源来支持PDCH呼叫，因为剩余功率资源的其中一些无法使用而由此被浪费掉。

同样地，目的的网络也未有效率地使用剩余沃尔什码资源来支持PDCH呼叫。因为FC和SCH呼叫随着进入呼叫的到达占用更多的沃尔什码，以及在此类信道上建立的当前呼叫从网络断开时废弃沃尔什码，所以可用于支持PDCH呼叫的剩余沃尔什码的数量可能每1.25ms或PCG都在变化。如果新近有可用于支持PDCH呼叫的可用的沃尔什码，则网络可能不会使用此类新近的可用沃尔什码来对PDCH执行多编码，因为具有与网络的PDCH呼叫的移动台尚不知道此类新近可用的沃尔什码，因此无法正确地将网络发送的信息解码。为了利用此类新近可用的沃尔什码来实现多编码，网络需要发送沃尔什掩码广播(WMB)消息来告知移动台有关的可用性。发送此类WMB消息需要21位且因此网络优选地配置成将WMB消息传输的数量最小化来节省资源开销。无论如何，在网络发送此类WMB消息之前，无法使用新近可用的沃尔什码。

发明内容

本发明包括一种方法和设备，用于基于帧偏移选择来调度和支持在电路交换的(CS)信道(例如FC和SCH)上建立的进入的呼叫以将可用支持在分组交换的(PS)信道(例如PDCH)上的呼叫的剩余无线电资源最大化。更确切地来说，本发明将与剩余无线电资源关联的波动最小化或将其消除，以使网络能够更好规划如何使用尽可能多的剩余无线电资源，因为此类剩余无线电资源将在一段时间内是非常恒定的。

在示范实施例中，网络节点从重复帧中的一个帧偏移集合中选择至少一个帧偏移的子集以支持CS信道上进入的呼叫。此后网络节点将该子集中的帧偏移分配给与该CS信道上进入的呼叫关联的每个移动台，并使用分配的帧偏移来建立用于与网络进行通信的帧定时。更确切地来说，网络使用分配的帧偏移通过前向CS信道与移动台通信。通过同时或仅在某个选择的时间处将帧传输到与CS呼叫关联的移动台，网络可以更好地确定可用于支持前向PS信道(例如F-PDCH)上的呼叫的剩余资源。

附图说明

在结合附图考虑时参考下文详细描述，将容易地认识到和更好地理解本发明的其他目的和特征和本发明的许多附带的优点，在这些附图中，相似的引用号指代相似的部件，其中：

图1示出重复帧和将每个帧分成16个PCG；

图2示出在网络随机选择的不同帧偏移处将帧从网络传输到多个不同移动台；

图3是示出波形的图，该波形表示当新进入的呼叫得到网络支持而现有呼叫与网络断开时，网络的功率资源相对于时间会如何波动；

图4示出一种常规无线电通信网络，该网络包括核心网络和包括移动台以通信方式与之耦合的至少一个基站的无线电接入网；

图5示出在网络选择的特定帧偏移处将帧从网络传输到多个不同移动台；以及

图6示出一种波形的图形，该波形指示对于具有网络正在支持的呼叫的特定移动台，网络的功率资源会如何波动。

具体实施方式

图4示出以通信方式耦合到常规无线电接入网(RAN)4的多个不同移动台2，该常规无线电接入网(RAN)4包括至少一个基站7，以及这种基站7包括至少一个无线电基站(RBS)6和一个基站控制器(BSC)8。就也可公知为根据3GPP2的基站收发器的RBS 6而言，它们中的每一个具有经由多种前向CS信道在空中接口上将信号传送到移动台2的必要电路，多种前向CS信道诸如前向基本信道(F-FCH)和前向专用控制信道(F-DCCH)以及例如F-PDCH的前向PS信道。就BSC 8而言，它处理来自一个或多个核心网络18的进入的呼叫，其中一个或多个核心网络18包括(i)正在以通信方式耦合到公众交换电话网(PSTN)14的移动交换中心(MSC)10和(ii)正在以通信方式耦合到例如因特网的公众数据网络(PDN)16的分组数据服务节点(PDSN)12。当BSC 8接收到来自核心网络18的呼叫时，BSC 8通过确定应该使用CS还是PS信道来支持该呼叫来处理此类呼叫。如果进入的呼叫是CS呼叫，则BSC 8随机地选择帧偏移来建立用于与该进入的呼叫关联的移动台进行通信的帧定时。更确切地来说，BSC选择选择如图1所示重复帧中的16个帧偏移的其中之一。这种随机选择使网络能够在不同时间开始向具有CS呼叫的移动台传输业务帧，并因此减轻网络的呼叫处理负荷，因为此类负荷某种程度上地被均匀地分布在任何20ms时间段上。

如上文论述的，结合CS呼叫达到网络和CS呼叫离开网络，如此随机地选择用于建立网络与CS呼叫关联的移动台进行通信的帧定时，这导致剩余无线电资源如图3所示地大范围波动，由此网络无法使用诸如图3中的区域4、6和8中的功率的无线电资源，因为网络必须保守地预测或估算什么剩余资源将用于支持PDCH呼叫。本发明将与可用于支持PDCH呼叫的剩余无线电资源关联的波动最小化或基本将其消除，这些剩余无线电资源在重复时间间隔期间基本保持恒定。

参考图5，与此结合解释本发明的一个实施例。代之随机地选择用于支持每个进入的CS呼叫的帧偏移，本发明从重复帧中16个帧偏移的一个集合选择至少一个帧偏移的子集。如图5所示，对于此具体实施例，此子集仅包括一个帧偏移，即与PCG 3关联的帧偏移3，但是当然该子集还可以包括2或3个帧偏移。如果这样的话，那些帧偏移是连续的帧偏移。例如，该子集可以包括帧偏移3、4和5。

一旦选择了该子集，网络就将该子集中的帧偏移分配给每个CS呼叫，并使用分配的帧偏移来建立用于在CS信道上与呼叫关联的移动台进行通信的帧定时。应该注意帧偏移或PCG与重复的时间间隔关联，因此当网络分配例如帧偏移3的帧偏移时，网络实际将在每个重复时间间隔中使用帧偏移3来建立用于与移动台进行通信的帧定时。图5示出网络使用帧偏移3来建立用于与CS呼叫关联的移动台(MS)1-7进行通信的帧定时。更确切地来说，网络开始在相同的帧偏移3处将业务帧传输到移动台1-7。通过在相同时间向与CS呼叫关联的所有移动台传输业务帧，可以用于支持PDCH呼叫的剩余无线电资源在剩余的15个PCG(图5中引用的“F-PDCH时间间隔”)期间以及下一个重复帧开始之前保持非常恒定。如果CS信道上有更多进入的呼叫，则网路将继续使用分配的帧偏移或帧偏移3来建立用于与这些新CS呼叫关联的移动台进行通信的帧定时。

在所选子集具有多于一个帧偏移的实施例中，网络可以使用第一帧偏移来建立用于与一些移动台(例如移动台1-3)进行通信的帧定时和使用第二偏移来建立用于与剩余的移动台(例如移动台4-7)进行通信的帧定时。如果有进入的呼叫，网络可以分配第一或第二帧偏移来支持此进入的呼叫。优选地，网络可以分配网络支持最小数量的CS呼叫所处时间的帧偏移。

一旦网络分配其无线电资源来支持所有CS呼叫，则可以使用任何剩余无线电资源来支持PS呼叫。因此，网络需要确定可用于支持PS呼叫的剩余无线电资源。此类剩余无线电资源包括功率和沃尔什码。基于它们的可用性，网络可以选择用于对与PS呼叫关联的移动台的每个传输的适合调制和编码方案(MCS)。

就功率资源而言，网络估算优选地与分配的帧偏移关联的PCG(例如PCG 3)期间的剩余功率。此PCG 3是刚好F-PCH时间间隔之前的时间间隔，因此功率估算在此时间处是理想的，因为在F-PDCH时间间隔期间开始使用估算的剩余资源来支持PDCH呼叫之前，网络应该具有最新的无线电状况信息。最少，这种功率估算应该在分配的PCG期间，刚好F-PDCH时间间隔之前执行。优选地，在初始功率估算之后，应该对于每个PCG执行功率估算，因为，例如，与网络支持的移动台关联的无线电状况可能从一个PCG改变到另一个PCG，并且如果这样的话，网络将不得不相应地调整它的发射功率。

图6示出网络在PCG 3之后对应于15个PCG(包括分配的帧偏移3)的发射功率波动。网络的发射功率在PCG 5期间比PCG 4期间更高，因为例如网络或移动台处的无线电状况已经劣化。虽然就每个移动台而言，网络的发射功率中约0.25dB至1dB步阶大小的增加或降低是微小的，但是由于网络处或移动台处的无线电状况的改变，网络的发射功率中的波动从一个PCG到另一个PCG是可觉察到的。因此，期望在初始功率估算之后对应于每个PCG估算可用于支持PS呼叫的剩余功率。

除了估算剩余功率资源外，网络还确定多少个沃尔什码剩余并可用于支持PS呼叫。该确定优选地在估算出剩余功率时的相同PCG(即PCG 3)期间执行。一旦网络知道有多少个沃尔什码可用于支持PS呼叫，网络将有关可用沃尔什码的沃尔什掩码广播(WMB)消息发送到与PS呼叫关联的那些移动台。这种消息的传输优选地在相同PCG 3期间进行。移动台需要知道什么沃尔什码可用，以便它们能够将从网路发送给它们的分组解码，移动台使用可用的沃尔什码对例如F-PDCH的前向PS信道多编码以用于分组数据传输。因为需要约21位来发送这种WMB消息，所以常规网络不频繁发送WMB消息，以节省无线电资源开销。本发明网络在与分配的帧偏移关联的PCG期间发送它，因为在此时间间隔期间，网络的无线电资源主要保留用于支持CS呼叫，因此网络应该通过发送WMB消息以在此时间期间最佳地利用任何剩余的无线电资源。如果没有足够的剩余无线电资源来发送WMB消息，则网络将尝试在与该重复帧关联的下一个PCG 3期间发送它，如果仍不成功，则再下一个PCG 3期间发送它，如此反复。

网络还在初始确定之后约每个20ms重新确定有多少沃尔什码可用。不同于功率估算，无需基于PCG来执行此操作，因为正用于支持CS呼叫的沃尔什码固定于给定的20ms时间段。如果基于当前确定的可用沃尔什码的数量不同于基于先前确定的沃尔什码的数量，则网络将发送另一个WMB以更新移动台。根据本发明，网络可以每20ms向与PS呼叫关联的移动台发送WMB消息，而不会负面地影响网络的无线电资源。

如上文论述的，网络使用分配的帧偏移来建立用于在前向CS信道上与移动台进行通信的帧定时。出于同步的目的，在网络将业务帧传输到这些移动台之前，网络需要就分配的帧偏移通知它们。在一个实施例中，移动台可能仅使用分配的帧偏移来建立用于在反向CS信道上与网络进行通信的帧定时。这可能在网络处产生干扰。或者，网络可以随机地为每个移动台分配帧偏移以在反向无线电链路上使用，以缓解网络处的这种潜在干扰。

本发明可以在例如基站的网络节点中实现。如本文结合本发明使用的，术语“基站”包括RBS、BSC或RBS和BSC。例如，基站可以具有驻留在RBS、BSC或RBS和BSC中的电路。此外，这种电路包括硬件、软件或软件和硬件。

虽然本文中示出并描述了本发明的具体实施例，但是应当理解这并不意味着将本发明限于这些优选实施例，并且本领域技术人员将显见到在不背离本发明精神和范围的前提下可以进行多种更改和修改。例如，不仅可以使用本发明的呼叫调度方案来增强1×EVDV无线通信网络，而且还可以使用它来增强结合宽带CDMA标准的那些无线通信网络，尤其是因为这种宽带CDMA网络还包括公知为高速下行链路分组访问(HSDPA)信道的时间共享的高速分组数据信道。(注意最新的文献中的HSDPA有时被称为“高速下行链路共享信道”或HS-DSCH。)因此，本发明旨在涵盖可包括在所附权利要求及其合法等效物定义的本发明精神和范围内的替代、修改和等效物。

Claims (26)

1.一种调度无线通信网络中进入的呼叫的方法，所述无线通信网络配置成支持在电路交换CS和分组交换PS信道上建立的呼叫，所述方法包括：

从重复时间间隔中的帧偏移集合中选择至少一个帧偏移的子集来支持CS信道上进入的呼叫，所述帧偏移是每个相关联的功率控制组PCG的开始；以及

将所述子集中的帧偏移分配给与CS信道上进入的呼叫相关联的各个移动台，其中所述网络使用所分配的帧偏移来建立用于与所述CS信道上进入的呼叫相关联的移动台进行通信的帧定时。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

就所述分配通知与CS信道上后续进入的呼叫相关联的移动台。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分配包括，将所述子集中的第一帧偏移分配给所述移动台中的一些移动台，及将所述子集中的第二帧偏移分配给所述移动台中的剩余移动台，所述第一和第二帧偏移是连续的帧偏移，以及所述网络还使用所分配的第一和第二帧偏移来建立用于与相应移动台进行通信的帧定时。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

在各个重复帧时间段中，确定可用于支持PS信道上的呼叫的无线电资源，其中所述确定在与所分配的帧偏移相关联的所述PCG期间执行。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定无线电资源还包括估算有多少功率可用于支持PS信道上的呼叫。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无线电资源指示有哪些沃尔什码可用于支持PS信道上的呼叫并且还包括：

将沃尔什掩码广播WMB消息发送到具有PS信道上的呼叫的移动台，其中所述WMB消息在与所分配的帧偏移相关联的PCG期间以及在有可用的无线电资源来发送所述WMB消息的情况下发送。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：

若基于当前确定的可用于PS信道上的呼叫的沃尔什码的数量不同于基于先前确定的沃尔什码的数量，则发送另一个WMB消息。

8.如权利要求6所述的方法，还包括：

为每次到移动台的传输选择调制和编码方案MCS，所述移动台具有在PS信道上建立的与所述网络的呼叫，其中基于可用功率和沃尔什码选择调制和编码方案。

9.如权利要求4所述的方法，还包括：

在初始确定之后于每个PCG期间重新确定无线电资源。

10.如权利要求1所述的方法，还包括：

使用所分配的帧偏移在前向和反向CS信道上与所述移动台通信。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动台使用所分配的帧偏移在前向CS信道上与所述网络通信，以及所述方法还包括：

随机地为各个移动台分配所述集合中的帧偏移以用于在反向CS信道上与所述网络通信。

12.一种用于调度无线通信网络中进入的呼叫的基站，所述无线通信网络配置成支持在电路交换CS和分组交换PS信道上建立的呼叫，所述基站包括配置成执行如下操作的电路：

从重复时间间隔中的帧偏移集合中选择包括至少一个帧偏移的子集来支持CS信道上进入的呼叫，所述帧偏移是每个相关联的功率控制组PCG的开始；以及

将所述子集中的帧偏移分配给与CS信道上进入的呼叫相关联的各个移动台，其中所述网络使用所分配的帧偏移来建立用于与所述CS信道上进入的呼叫相关联的移动台进行通信的帧定时。

13.如权利要求12所述的基站，其特征在于，所述电路还配置成：就所述分配通知与CS信道上后续进入的呼叫相关联的移动台。

14.如权利要求12所述的基站，其特征在于，所述电路还配置成将所述子集中的第一帧偏移分配给所述移动台中的一些移动台，及将所述子集中的第二帧偏移分配给所述移动台中的剩余移动台，所述第一和第二帧偏移是连续的帧偏移，以及所述电路还配置成使用所分配的第一和第二帧偏移来建立用于与相应的移动台进行通信的帧定时。

15.如权利要求12所述的基站，其特征在于，所述电路还配置成：

在各个重复帧时间段中，确定可用于支持PS信道上的呼叫的无线电资源，其中所述确定在与所分配的帧偏移相关联的所述PCG期间执行。

16.如权利要求15所述的基站，其特征在于，确定无线电资源还包括估算有多少功率可用于支持PS信道上的呼叫。

17.如权利要求16所述的基站，其特征在于，所述无线电资源指示有哪些沃尔什码可用于支持PS信道上的呼叫，以及所述电路还配置成：

将沃尔什掩码广播WMB消息发送到具有PS信道上的呼叫的移动台，其中在与所分配的帧偏移相关联的PCG期间以及在有可用的无线电资源发送所述WMB消息的情况下发送所述WMB消息。

18.如权利要求17所述的基站，其特征在于，所述电路还配置成：

若基于当前确定的可用于支持PS信道上的呼叫的沃尔什码的数量不同于基于先前确定的沃尔什码的数量，则发送另一个WMB消息。

19.如权利要求17所述的基站，其特征在于，所述电路还配置成：为每次到移动台的传输选择调制和编码方案MCS，所述移动台具有在PS信道上建立的与所述网络的呼叫，其中基于可用功率和沃尔什码选择调制和编码方案。

20.如权利要求12所述的基站，其特征在于，所述电路还配置成：

使用所分配的帧偏移在前向和反向CS信道上与所述移动台通信。

21.如权利要求12所述的基站，其特征在于，所述移动台使用所分配的帧偏移在前向CS信道上与所述网络通信，以及所述方法还包括：

随机地为各个移动台分配所述集合中的帧偏移以用于在反向CS信道上与所述网络通信。

22.一种调度无线通信网络中进入的呼叫的方法，所述无线通信网络配置成支持在电路交换CS和分组交换PS信道上建立的呼叫，所述方法包括：

保留重复时间间隔中的时间间隔以开始向与CS信道上进入的呼叫相关联的移动台传输帧，所述时间间隔包括至少一个功率控制组PCG；以及

使用所述时间间隔中的PCG的帧偏移来调度CS信道上进入的呼叫以建立用于与所述移动台进行通信的帧定时，所述帧偏移是每个相关联的功率控制组PCG的开始。

23.如权利要求22所述的方法，还包括：

将所述帧偏移分配给与CS信道上进入的呼叫相关联的各个移动台，其中所述网络使用所分配的帧偏移来建立用于与所述移动台进行通信的帧定时。

24.如权利要求22所述的方法，还包括：

在各个重复帧时间段中，确定可用于支持PS信道上的呼叫的无线电资源，其中所述确定在与所分配的帧偏移相关联的PCG期间执行。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，确定无线电资源还包括估算有多少功率可用于支持PS信道上的呼叫。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述无线电资源指示有哪些沃尔什码可用于支持PS信道上的呼叫并且还包括：

将沃尔什掩码广播WMB消息发送到具有PS信道上的呼叫的移动台，其中在与所分配的帧偏移相关联的PCG期间以及在有可用的无线电资源发送所述WMB消息的情况下发送所述WMB消息。

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