CN101543127A - 基站和通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实现了对OFDMA方案中业务信道的使用效率和语音质量的提高。一种通过使用子信道的OFDMA方案与移动站通信的基站，包括：信道分配单元(109a)向移动站分配用于通信的子信道；以及呼叫类型获取单元(109b)，获取作为通信对象的呼叫的类型，其中，所述信道分配单元(109a)根据所获取的呼叫的类型来改变向移动站分配子信道的子信道分配过程。

Description

基站和通信方法
技术领域
本发明涉及使用OFDMA(正交频分多址)方案的通信中的信道分配技术。
背景技术
众所周知，OFDMA是一种通过与所有无线移动站PS共享互相正交的所有子载波来实现多址接入的技术，同时将任何子载波设置为一组，并且自适应地向各个无线移动站PS分配一个或更多组。在作为本发明本背景技术的通信系统中，将时分多址(TDMA)技术和时分双工(TDD)技术另外与OFDMA技术相结合。具体地，对于TDD，将每组沿时间轴方向分成上行链路和下行链路，并且进一步将上行链路和下行链路各分成4个TDMA时隙。通过沿时间轴方向将每组分成TDMA时隙而得到的一个单元被称作子信道。
图6示出了上述通信系统中的频率、TDMA时隙以及子信道的关系。这里，垂直轴表示频率，水平轴表示时间。如图6所示，通过将沿频率轴方向的28个单元乘以沿时间轴方向的4个单元(4个时隙)而得到的总计112个子信道被分配给上行链路和下行链路中的每一个。如图6所示，在整个子信道中沿频率轴方向的第一级子信道(图6中的数字1)用作控制信道(CCH)，其他子信道用作业务信道。将整个业务子信道(在这种情况下，是通过乘以除CCH×4时隙之外的27个单元而得到的108个子信道)中属于上行链路和下行链路中的每个链路的一个或更多个业务子信道分配给互相进行无线通信的基站CS和无线移动站PS。将上述业务子信道分配给上行链路和下行链路业务子信道作为通信信道。
业务子信道包括锚子信道(anchor subchannel，ASCH)和额外子信道(ESCH)。锚子信道是以下子信道：该子信道用于向各个移动站通知分配给该移动站的子信道，并且用于对于在基站与移动站之间的重传控制中是否正确交换了数据进行协商。额外子信道是用于传送实际使用的数据的子信道，并且可以对一个移动站分配多个额外子信道。在这种情况下，随着所分配的子信道的数目越来越多，带宽变得更宽，从而实现了更快的通信。
在通信系统中，动态地分配额外子信道，以实现对业务信道的有效使用。在动态分配额外子信道过程中，预先使用锚子信道从基站向移动站通知MAP信息，所述MAP信息指示应将哪个子信道分配给移动站。
在通信系统中，允许锚子信道在通信时根据通信对象的数据量来动态分配额外子信道。相应地，当通信数据暂时不存在时，仅将锚子信道分配给作为通信目标的移动站，并且使用从分配中释放的额外子信道来进行其他移动站的通信。这样，通过动态地分配额外子信道，实现了对业务信道的有效使用。
发明内容
本发明要解决的问题
在具有突发特性的数据的通信(如语音)中，当不存在要传输的语音数据时，基本上不需要分配额外子信道。然而，语音通信本质上不允许任何延迟，并且，有必要确保额外子信道以在即使不存在要传输的语音数据时保证实时特性。相应地，因为除了锚子信道之外还需要始终分配额外子信道，因此子信道的使用效率恶化。
在通信系统中，在分配额外子信道时不侦听载波。相应地，可能向语音通信分配对其他站造成干扰的额外子信道。在数据通信中，即使通信质量由于干扰而恶化，也可以通过重传来保证通信质量。然而，在强调实时特性的语音通信中，语音质量恶化。
如上所述，额外信道的动态分配使得可以有效使用子信道，然而根据通信类型，这可能不是最佳方法。
解决问题的技术手段
根据本发明的一种基站，通过使用子信道的OFDMA方案来与移动站通信，所述基站包括：信道分配单元，向移动站分配用于通信的子信道；以及类型获取单元，获取作为通信对象的呼叫的类型，其中，所述信道分配单元根据所获取的呼叫的类型来改变向移动站分配子信道的子信道分配过程。根据本发明的一种通信方法，通过使用子信道的OFDMA方案在移动站与基站之间执行通信，所述通信方法包括：获取作为通信对象的呼叫的类型的步骤；以及信道分配步骤，根据所获取的呼叫的类型来改变向移动站分配子信道的子信道分配过程。
根据上述配置，通过根据呼叫类型来改变子信道分配过程，可以根据呼叫类型来最优地分配子信道。例如，当呼叫类型是语音通信时，不需要动态分配所需的MAP信息，而仅分配语音通信中使用的子信道。相应地，可以将作为MAP信息的锚子信道而分配的子信道分配为语音通信中使用的子信道或其他用户使用的子信道。因为可以仅利用一个子信道来进行语音通信，因此可以提高业务信道的使用效率。通过预先固定地向语音通信分配子信道，不分配对其他站造成干扰的子信道(这在动态分配中可能出现)，从而不导致语音质量的恶化。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的基站的配置的图示。
图2是示出了使用了根据本发明的基站的通信系统的配置的图示。
图3是示出了通信序列(主叫方)的图示。
图4是示出了通信序列(被叫方)的图示。
图5是示出了子信道的帧格式的图示。
图6是示出了OFDMA帧格式的图示。
参考标号和符号的说明
100：基站
101：无线通信单元
103：信号处理单元
105：调制和解调单元
107：外部IF单元
109：控制单元
109a：信道分配单元
109b：呼叫类型获取单元
111：存储单元
具体实施方式
图1是示出了根据本发明实施例的基站的配置的图示。基站100包括无线通信单元101、信号处理单元103、调制和解调单元105、用于连接到上层通信网络的外部IF单元107、控制单元109以及对控制单元109的控制内容加以存储的存储单元111。
控制单元109包括：信道分配单元109a，收集和分配OFDMA方案中的多个载波作为子信道，以向属于该基站的相应移动站发送数据；以及呼叫类型获取单元109b，从调制和解调单元105获取作为通信对象的呼叫的类型。在向属于基站的相应移动站分配子信道的过程中，信道分配单元109a根据呼叫的类型来确定：在呼叫类型是语音通信时应分配一个子信道(电路交换子信道CSCH)，或者在呼叫类型是数据通信时应分配两个子信道(锚子信道和额外子信道)，并将确定结果通知给信号处理单元103。当所获取的呼叫类型是语音通信时，信道分配单元109a固定地向移动站分配在语音通信中使用的子信道(CSCH)，并且从通信开始直到通信结束都不改变所分配的子信道(CSCH)。
图2是示出了使用了根据本发明实施例的基站的通信系统的配置的图示。基站100与IP网络连接，基站100与移动站PS以电路交换的方式互相无线连接。无线部分中的呼叫控制使用控制协议，并且在基站100中终结。比基站100更高层的呼叫控制使用会话发起协议(SIP)。对于语音数据，在无线部分中的ADPCM承载传输中使用子信道有效载荷，并且在IP网络中使用实时传送协议(RTP)。
图3是示出了主叫方的通信序列的图示。移动站PS向基站CS发送链路信道(LCH)建立请求。可以选择电路交换方案或分组交换方案作为链路方案。当通信对象是语音数据时，发送电路交换子信道CSCH以请求电路交换方案。基站CS向移动站PS返回电路交换子信道CSCH，并将所分配的子信道号通知给移动站PS(LCH的分配)。移动站PS通过所分配的子信道发送空闲CSCH。基站CS确认上行链路空闲CSCH并返回空闲CSCH。移动站PS通过下行链路CSCH识别出以电路交换方案建立了链路，并进入服务信道建立阶段。
移动站PS通过电路交换子信道CSCH发送层3消息，以请求“呼叫建立CC”。基站CS向网络发送SIP会话发起请求，并在请求被接受时返回“呼叫建立接受消息CC”作为对移动站PS的响应消息。
移动站PS以“密钥建立RT”来通知用于链路加密的密钥。基站CS以“认证请求MM”将认证服务器产生的认证随机数通知给移动站PS。移动站PS以“认证响应MM”将使用认证随机号得到的计算结果以及移动站PS自身的认证密钥通知给基站。认证服务器确定所接收的计算结果是否正确，并在计算结果正确时执行呼叫序列，以及在计算结果不正确时执行释放序列。
基站CS向移动站PS发送“呼叫CC”，以在接收SIP中的被叫状态时对呼叫进行通知。在接收SIP中的被叫用户的响应时，基站CS向移动站PS发送“响应CC”。在呼叫序列中接收指示呼叫未被接受的消息时，基站释放该呼叫。
图4是示出了被叫方的通信序列的图示。基站CS通过发送呼入呼叫消息PCH，将呼入呼叫通知给移动站PS。移动站PS响应于呼入呼叫消息PCH来建立链路信道。移动站PS向基站CS发送链路信道(LCH)建立请求。可以选择电路交换方案或分组交换方案作为链接方案。当通信对象是语音数据时，发送电路交换子信道CSCH，以请求电路交换方案。基站CS向移动站PS返回电路交换子信道CSCH，并将所分配的子信道号通知给移动站PS(LCH的分配)。移动站PS通过所分配的子信道发送空闲CSCH。基站CS确认上行链路空闲CSCH，并返回空闲CSCH。移动站PS通过下行链路CSCH识别出以电路交换方案建立了链路，并进入服务信道建立阶段。
在建立链路信道之后，移动站PS向基站CS发送呼入呼叫响应消息RT。接收呼入呼叫消息RT的基站CS从SIP中的会话发起消息产生呼叫建立消息CC，并将所产生的消息发送至移动站PS。接收呼叫建立消息CC的移动站PS返回呼叫建立接受消息CC。
移动站PS利用密钥建立消息RT将密钥通知给基站CS。认证服务器产生认证随机数，并通知认证请求消息MM。基站CS将认证请求消息MM中继至移动站PS。接收认证请求消息MM的移动站PS使用其自己的认证密钥来对认证随机数进行计算，将计算结果添加到认证响应消息MM中，并向基站CS发送所产生的消息。认证服务器对由基站CS中继的认证响应消息MM中所包含的计算结果进行验证，在计算结果不正确时开始呼叫释放序列，并在计算结果正确时继续执行呼叫序列。
发送认证响应消息MM的移动站PS向基站CS发送呼叫消息CC。基站CS在接收呼叫消息CC时使用SIP向网络发送呼叫消息。当移动站PS在发送响应消息CC后摘机时，移动站PS通过发送响应消息CC来将呼叫接受通知给基站CS。接收响应消息CC的基站CS使用SIP将响应状态通知给网络，并向移动站PS发送响应ACK消息CC。响应于指示链路完成的响应ACK消息CC，移动站PS变为通信中状态。
图5是示出了分配给移动站的子信道的帧格式的图示，其中示出了32Kbps-ADPCM语音呼叫(QPSK)的下行链路业务信道。PHY(物理层)帧的FP(自由协议(free protocol))字段表示PHY(物理层)有效载荷中包含的数据的类型。当FP字段表示没有序列(FP＝1)时，有效载荷包括ADPCM数据。当FP字段表示MAC协议(FP＝0)时，有效载荷包括MAC帧。调制方案基于QPSK(1/2的编码率)，采用BPSK(1/2的编码率)以两个调制类别来执行自适应调制以增强链路预算。具体地，对PHY(物理层)有效载荷之后的部分执行QPSK(1/2的编码率)或BPSK(1/2的编码率)的自适应调制，对PHY(物理层)有效载荷之前的部分执行BPSK(1/2的编码率)的固定调制。
根据上述实施例，通过根据呼叫类型来改变子信道分配过程，可以根据呼叫类型来最优地分配子信道。例如，当呼叫类型是语音通信时，不需要动态分配所需的MAP信息，同时仅分配语音通信中使用的子信道。相应地，可以将作为MAP信息的锚子信道而分配的子信道分配为语音通信中使用的子信道或其他用户使用的子信道。因为可以仅利用一个子信道来进行语音通信，因此可以提高业务信道的使用效率。通过预先固定地分配语音通信中的子信道，不分配对其他站造成干扰的子信道(这在动态分配中可能出现)，从而不导致语音质量的恶化。

Claims (8)

1、一种通过使用子信道的OFDMA方案来与移动站通信的基站，所述基站包括：
信道分配单元，向移动站分配用于通信的子信道；以及
类型获取单元，获取作为通信对象的呼叫的类型，
其中，所述信道分配单元根据所获取的呼叫的类型来改变向移动站分配子信道的子信道分配过程。
2、根据权利要求1所述的基站，其中，
当所获取的呼叫类型是数据通信时，所述信道分配单元在每个预定定时分配数据通信中使用的子信道以及用于指定所述子信道的子信道，以及
当所获取的呼叫类型是语音通信时，所述信道分配单元仅分配语音通信中使用的子信道。
3、根据权利要求2所述的基站，其中，
当所获取的呼叫类型是语音通信时，所述信道分配单元向移动站固定地分配语音通信中使用的子信道。
4、根据权利要求2所述的基站，其中，
当所获取的呼叫类型是语音通信时，所述信道分配单元从通信开始到通信结束都不改变语音通信中使用的所分配的子信道。
5、一种通信方法，通过使用子信道的OFDMA方案在移动站与基站之间执行通信，所述通信方法包括：
获取作为通信对象的呼叫的类型的步骤；以及
信道分配步骤，根据所获取的呼叫的类型来改变向移动站分配子信道的子信道分配过程。
6、根据权利要求5所述的通信方法，其中，
当所获取的呼叫类型是数据通信时，所述信道分配步骤在每个预定定时分配数据通信中使用的子信道以及用于指定所述子信道的子信道，以及
当所获取的呼叫类型是语音通信时，所述信道分配步骤仅分配语音通信中使用的子信道。
7、根据权利要求6所述的通信方法，其中，
当所获取的呼叫类型是语音通信时，所述信道分配步骤向移动站固定地分配语音通信中使用的子信道。
8、根据权利要求6所述的通信方法，其中，
当所获取的呼叫类型是语音通信时，所述信道分配步骤从通信开始到通信结束都不改变语音通信中使用的所分配的子信道。
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