CN1135866C - 在无线通信系统中用于对开销信息解同步的方法 - Google Patents

Abstract

本文描述了无线通信系统中用于控制开销信息传输的方法和系统。通过对控制信道上以两条码流传送的信息解同步，在反向控制信道上的负载可以更平均地分布，以减少过载的情况。类似的，可以通过对与开销信息序列有关的控制填充信息进行合理的发送定时，以防止阻塞呼叫。本文还描述了用于减少额外登记的各种登记参数的相关定时。

Description

在无线通信系统中用于对开销 信息解同步的方法

背景技术：

本应用发明主要涉及无线通信系统且特别涉及这样的无线通信系统：在其中，发送供远端单元接收的开销信息。

商用无线通信的发展，特别是蜂窝无线电话系统的迅猛发展，促使系统设计者去寻求用户能接受的、不降低通信质量而增加系统容量的方法。这里所使用的系统容量一词指的是为连接或呼叫提供业务的能力和为断开连接的远端站提供信息的能力。作为一种增加远端用户和系统间连接容量方法的例子，数字通信和诸如TDMA的多址技术被用来代替模拟技术，从而提高语声或话务信道的数量和/质量。

除了语声或话务信道外，蜂窝无线通信系统还提供寻呼/接入信道，有时称控制信道，该信道用于在基站和移动站之间载送寻呼信息和管理信息。例如，根据AMPS(如在IS-54中进行了标准化的那样)，有21条专用的模拟控制信道，它们具有预定义的位于800MHZ附近的固定频率。两个频带，每个约25MHZ宽，用于发送和接收，并且除了包括控制信道外，还包括了模拟和/或数字信道。

在空闲状态下，移动站监视用于寻呼的控制信道和其它寻址到该信道的信息，并且为了保持调谐在最强的寻呼(控制)信道而不断地重新扫描寻呼信道。一旦接收到寻呼响应，MSC便选择一条对于接收寻呼响应的基站来说是可以用的模拟或数字话务信道，切换到该基站中相应的无线收发信机上，并使得该基站通过控制信道向被叫移动站发送消息，指示被叫移动站调谐到选定的语音或话务信道上。一旦移动站调谐到了选定的信道，呼叫的直通连接便建立起来了。

除了寻呼信息，其它管理信息在控制信道上周期性地广播。该管理信息以如所知的前向控制信道(FOCC)上的开销信息序列(OMT)的序列的形式广播。例如，开销信息序列被每秒钟重新广播一次，使得新锁定到控制信道上的移动站能够获得管理信息。作为包含在管理信息中的一部分，一些信息将促成移动站直接或间接地向系统登记。

在一些系统中，FOCC被分成比如三条数据流。这些数据流中的两条被用来向移动站提供信息，而第三条包含了指示反向控制信道(RECC)忙或者闲的忙/闲信息。鉴于FOCC提供了从基站到移动站的传输信道，移动站在RECC上向基站发送。前两条数据流在文中标注为信息流A和信息流B，它们提供了相同的管理信息，但提供给不同的移动站。例如，具有一个偶移动标站识数字(MIN)的移动站监听信息流A上的信息，而具有一个奇移动标站识数字的移动站监听信息流B上的信息。信息流A和信息流B是互相交织的，且在FOCC上这样地发送：使开销信息序列被发送两次，例如每秒种发送一次数据流A，每秒种发送一次数据流B。

图1显示的是具有数据流A和数据流B的交织字的FOCC的一部分。这些字以位同步和字同步字段开头，用以同步接收机和广播FOCC，这在现有技术中是被熟知的。图1中各字段下面标注的数字例举了那些字段的位长，当然也可以以其它的长度为例。图1中忙/闲位(图中没有显示)也是分插在各字段中，向移动站提供反向控制信道状态的标识。

如上文所述，在开销信息序列中发送的一些信息会直接或间接地促使得一个或多个移动站开始准备接入系统。因为这些信息可以被接着A或B数据流字发送，响应这些信息而准备接入系统的移动站的数目随着时间而不同，且通常是集中在这些信息在FOCC上发送的时间。这种集中可能造成RECC，即移动站准备接入的信道，在不同的时间过载。

这个传统系统的特点在图2中被用图形方式表示出来。如图1所示，由于数据流A和B是顺序地一个接着一个，在通过移动站监听这些独立的数据流时，这些信息接收之间的时间偏移在考虑反向控制信道上的负载时可以忽略。据此，图2中显示的OMT10，20和30代表了两条数据流。

图2中的OMT10和30包含了可以促成移动站准备系统接入的信息，而OMT20并不包含这类信息。在图2中显示的作为例子的状态下，OMT10只引起一个监听移动站请求接入，而OMT30促成很多移动站(数据流A和数据流B监听者)请求接入，因此造成在反向控制信道上的过载情况。

在传统无线通信系统中，其它的问题和限制也与控制信道上的传输有关。例如，当控制信道没有别的需要发送，系统广播一条控制填充(CF)信息。该CF信息载送信息，例如：准备接入的移动站所使用的发送功率电平和移动站是否需要在它们被允许开始接入尝试之前接收一个OMT。系统也可以要求移动站在开始系统接入前接收一条CF信息。这样，在系统接入前既要接收CF信息，又要接收OMT信息的情况下，这些信息的相对定时就变得非常必要，而这在传统系统中是没有讨论的。

在对可能促成移动站尝试系统接入的信息相对定时中，传统系统的另一个缺点被发现。在传统系统中，引起接入尝试的不同的信息以非同步的方式发送。如下文将要详细阐述的那样，在某种情况下，这种随意的传输机制会导致移动站登记许多次，这样既低效又会造成RECC和需要进行登记处理的公共资源(如MSC，信令链路等)的额外负载。

发明概要：

传统无线通信系统的这些和其它的缺点、问题和局限性依据本发明可以克服。根据作为例子的本发明的实施方案，当信息由系统广播可能引起移动站作系统接入尝试时，这些信息在数据流A和数据流B上以一个偏移的而不是相邻的时间发送，这样就解除了奇数和偶数MIN移动站对这些信息的同步接收。用这种方法，反向控制信道上的负载就分散在各个时间，而不是集中在一起，减小了因任何OMT上的特殊传输造成过载的概率。

根据本发明其它例子的实施方案，控制填充信息在OMT之前的预定时间段发送，从而使一个预期系统接入并在接入尝试之前需要接收CF和OMT的移动站获得一个理想的机会，以便在时限之前接收到这两个信息。

根据本发明的其它例子的实施方案，那些可以促成移动站要求接入的信息(比如REGID和REGINCR信息)在一个OMT中一起、并且按照适当次序发送，从而免去了多次登记尝试。

附图简述：

阅读了下面有附图的详细的阐述，将更容易理解本发明的前述以及其它的目的、特征和优越性，在其中：

图1表述了传统的具有交织的数据流A和数据流B的前向控制信道的例子；

图2描述了传统的可能引起系统接入的信息的传输，以及一种作为结果的情况，在这种情况下所述的传统传输将使得很多移动站尝试接入；

图3(a)描述第一个OMT例子；

图3(b)显示包含有REGID信息的第二个OMT例子；

图3(c)显示包含有REGINCR信息的第三个OMT例子；

图4是一幅显示了在传统系统中预计的登记动作的图示；

图5显示依据本发明一个实例的实施方案的OMT例子；

图6是使用了本发明实例实施方案的预计的登记动作图；

图7显示了依据本发明实例的实施方案的填充信息和OMT之间的定时关系；

图8(a)显示了依据本发明实例的实施方案的从基站到移动站的信息和移动站中的寄存器；

图8(b)显示了作为例子的随时间变化的REGID参数，而

图9表示了作为例子的基站和移动站的框图。

发明详述：

下文所阐述的许多的实施方案根据了AMPS(先进移动电话业务)或TACS(全接入通信系统)，当然熟悉本技术的技术人员将看到，这些实施方案只是作为实际的例子，而本发明可以应用在任何无线通信系统中。

如上文所提及，FOCC提供了不同的功能，包括寻呼和开销信息通知。图3(a)-图3(c)表述了用于FOCC的假设的信息流，可参看下文的讨论。其中使用了以下的标记：

SPOM-系统参数开销信息(例如，SID，DCC，NPC，等)

CF-控制填充符

REGINCR-用来在每次登记之后更新在移动站中的内部登记寄存器。

PAGE-一个寻呼请求。

REGID-用来定期登记的程序时钟的当前值。

OMT-开销信息序列

注意在图3(a)中，OMT包含了两个SPOM字段，而在图3(b)和图3(c)中，OMT也分别包含一个REGID字段和一个REGINCR字段。这些假设的数据流被选择了其中的一部分来强调并非所有的OMT都要包含能直接或间接引起移动站登记的诸如REGID和REGINCR字段。从一些OMT中略去这样的字段可以帮助避免FOCC过载，但也具有下文描述的影响，即将加剧接入尝试的集中。另一种对移动站接入尝试具有相似影响的开销信息是系统顺序重新扫描命令，其中所有锁定在控制信道上的移动站被命令对所有的寻呼信道扫描。这些移动站中的一些在执行重新扫描之后，将发现它们进入了一个新的系统或服务字段，因此开始重新登记。

OMT被在FOCC上周期性地发送。例如，在AMPS中，OMT被每0.5-1.1秒发送一次，而在TACS中，该标准要求OMT每0.65-1.25秒传输一次。在传统的系统中，同接入有关的字段可在OMT中被相邻地交织地在FOCC上发送。例如，在图1中的字A和字B。在FOCC上传输这些与登记有关的字段之后，具有加剧对RECC上的接入尝试的影响。因此，一个系统可能会经历图4中的登记动作，其中峰值对应于FOCC上A和B数据流的与接入有关字段的传输之后很短的时间，例如是一次系统重新指令的扫描。

根据本发明作为实例的实施方案，接入尝试可以通过对FOCC的A和B数据流上与接入有关的字段的传输解同步而分散开来。下面的例子表述了这个概念。

假设REGID被插入每个第N个OMT。该例子中设N＝3，当然熟知本技术的人会知道N可以是任意的数字，这取决于所希望的特定信息的传输频率。该例子在图5中描述。其中在时间轴上的每一个框代表一个OMT，只有标有‘R’的方框包含有REGID字段。注意，REGID字段在数据流A中被插入第一个和第四个OMT，但是在数据流B中是插在第三个OMT中，这样就将监听A和B数据流的移动站分别接收到REGID信息的时间与后来系统可能进行接入尝试的时间分散开。

为了使A和B数据流上REGID的传输最大程度的分开，在数据流A上对REGID的传输和接下来在数据流B上的传输之间的时间间隔应该是TOMT/2，如果TOMT是一条数据流上两个包含了REGID的OMT传输间隔的时间段的话。如果N是偶数，这就简单地表示将所述的字段插入每一个数据流上的每第N个OMT和在另一数据流上的N/2个OMT。而当N是奇数，象图5中的例子那样，除了象N为偶数情况所述的插入字段，还要将一条数据流相对于另一条数据流移动半个OMT，以实现同样的均匀分散的REGID传输。该特征在图5中用点线来表示，表明数据流A在时间轴上比数据流B移后了半个OMT。REGINCR、系统重新指令扫描、以及任何其它可能直接或间接导致移动站开始接入尝试的字段可以用相似的方式来处理。举例而言，作为以前文所述的偏移量和/或移动方式来发送这些与接入有关的字段的结果，即登记动作，可以反映为图6中图形那样。注意图6中的峰值比图4中的低而且多，从而强调了本发明的特征，即RECC上的负载更加平均地分散了。

虽然前文中作为例子的实施方案描述了数据流的解同步，其中数据流A和B上的相似的字段被以最大时间段(即TOMT/2)分开，那些熟悉本技术的人可以理解该特定的分隔并不是实现本发明必需的。而任何可以更平均地分布由监听A和B数据流的不同移动站作的接入尝试的间隔都是可能的。例如，N变得越大，越不必要在每条数据流上达到相似的有关接入信息传输之间的最大时间间隔。

如图3(a)-图3(c)，当没有其它信息(即寻呼或开销信息)要传送，系统发送控制填充符(DFs)。当然，这些填充符不是意味着载送无意义信息的填充符。实际上，CF信息可以包括例如发送功率电平命令、扩大范围到数字色码(DCC)、定位参数、鉴别参数和用来命令移动站在尝试接入系统之前接收一个OMT的指令。这样，在一些系统中，移动站可能被要求在尝试接入之前接收CF信息以及一个OMT。

在所述的系统中，通常有一个预定的时间段，在其中移动单元需要在时限之前接收一个CF信息。例如，在AMPS中，该时间段是1秒钟，而在TACS中，时间段是1375毫秒。如果CF还要求移动站在尝试接入之前接收一个OMT，也为该动作设立时间段。例如，AMPS提供了1.5秒的时间段，而TACS提供了1.9秒的时间段。由于OMT是在0.5到1.1(AMPS)或0.65到1.25(TACS)之间发送，移动站可能在分配做该动作的时间内收到1到3个OMT。

象任何其它通过空中接口传送的信息一样，OMT可能因为同信道干扰、瑞利衰落、或任何无线传输可能遇到的一些不利条件而不能被移动站正确地接收。如果移动站在预定的为该动作设立的时间段中没有正确地接收一个OMT，接入尝试便失败，该呼叫便阻塞。

为了减少因为这种原因而阻塞的呼叫的数量到最小，依据本方面另一个作为实例的实施方案，CF信息或者正好在OMT传输之前发送，或者至少在OMT传输之前的一个预定时间段中发送，从而，如果一个OMT没有被成功地接收的话，使得在移动站到达时限之前连续发送的OMT的数目最多。下面的例子表述了这一原理。

假设一个OMT在作为例子的AMPS中是在每秒钟发送的。通过在每个OMT之前发送CF信息(0.5-OMT长度)秒，系统将保证每个移动站(该移动站已经被要求在尝试接入系统之前接收一个OMT)在时限内接收至少两个OMT。更多的情况是，在一个OMT之前要发送X秒的CF信息，其中的X定义为如下：

X＝(最长时间)-(OMT的最大长度)-nX(OMT之间的时间段)其中：

最长时间＝允许接收CF和OMT的最大时间段；

OMT的最大长度＝在特定系统中使用/希望使用的一个OMT的最大长度；

OMT之间的时间段＝在连续的OMT传输开始之间的时间段；

n＝保持X为正的最大的整数。

举一个例子来表述这个结论。注意图7中表述的时间段仅仅是作为例子，而本发明可以应用在具有其它时间段的系统中。在图7中，时间线表述一个OMT的流，OMT的底下直接标注了数字，代表它们各自的时长。在图7的例子中，一个OMT的最大的长度是0.2秒。第一条测量线直接在图7中时间线的下面，它表示：作为示例的在OMT的传输开始之间的时间是0.85秒。更低一些的测量线表示：在该实例系统中允许的用于接收一个CF和一个OMT信息的最大时间段是1.5秒。应用上文的等式，则：

x＝1.5-0.2-(1)(0.85)＝0.45秒。

换句话说，CF应该在每个OMT传输之前的最多0.45秒被发送，以保证移动站具有正确接收这两种信息的最大概率。

在另一个例子中，假设OMT传输之间的时间是0.65秒而不是0.85秒，这种情况下：

x＝1.5-0.2-(2)(0.65)＝0。

因而，该系统中CF应直接在OMT之前发送。

如前文中讨论的，一些在OMT中被发送的参数或字段影响着登记。在AMPS和TACS中，这些影响因素中的两个是REGID和REGINCR，它们是被用来控制移动站采用周期性登记方式来登记进入系统的时间。TEGID信息被周期性地广播(例如每隔四秒钟)，并且它包含一个由系统时钟保持的当前时间的指示，该时钟可以比如用具有0到2²⁰-1范围的数字的计数器来实现。周期性登记是用来决定在一个区域中，在任何特定的时间，哪个移动站是激活的。这样，每个移动站在有规律的时间间隔中(例如每20或30分钟)向系统报告。

由于登记是可选的，系统向移动站发出关于它们是否应该使用登记功能的指示。如图8(a)所示，通过系统在SPOM中从基站80到移动站(例如MS82)发送信息，表明是否使用登记。在移动站中的存储的数字的指示符(例如NEXTREG计数器84)，控制着何时由该移动站执行登记。在一些最初的初始化时，该数字指示符被设为零，但是当移动站断电时，仍然保存在移动站中。

所述系统发送REGID信息，这通常递增它的REGID值，即每次REGID信息被发送时的当前系统时间。一旦REGID值超过或等于存储的数字指示符(例如NEXTREG计数器84)的值，移动站将向系统登记。如果登记成功，移动站将计算下一个登记的时间，NEXTREG，成为REGID+REGINCR，其中REGID是最近接收的REGID值，而REGINCR是最近接收的REGINCR值或默认的REGINCR值。所述的默认的REGINCT值(比如450)可以存储在图8(a)的存储器块86中，它一般比陆地系统广播的REGINCR值要大。

由于REGID的最大值是个有限值，比如2²⁰，REGID将不断从零开始循环。这由图8(b)的图形表示，这里它表述了循环会比如每1-2个月出现一次。当移动站的NEXTREG值接近REGID的最大值(例如2²⁰)时，有可能产生新的问题。例如，假设移动站在REGID到达它的最大值(例如2²⁰)之前移动站未能接收任何大于NEXTREG的REGID信息，而REGID随后在零点开始。REGID与NEXTREG之间的偏移量产生了一种情况，也就是用于登记的要满足的不等式无法满足，至少在一或两个月内REGID循环回到它的峰值之前无法满足。

在传统的系统中，该困难是通过应用一致性检测来解决，其中移动站将NEXRREG的值同REGID+REGINCR+5的值相比较。将附加量“5”加到等式中允许不同控制信道间的REGID时钟内有微小的偏差，否则，这种偏差当移动站从一个小区移动到另一个小区时会引起不必要的登记。如果NEXTREG大于或等于REGID+REGINCR+5，  那么移动站将用0和NEXTREG-2²⁰这二者之中的较大者来代替NEXTREG。

虽然这将克服上文阐述的问题，但由传统的系统针对周期性登记提供的一致性检测实际上造成其它的困难。例如，假设移动站在第一次登记时对REGINCR使用了默认值(例如450)，然后接收的被发送的REGINCR值比如是225。在这种情况下，上述的一致性检测将表示NEXTREG的确大于REGID+REGINCR+5(假设REGID在此同时增加了小于220的值)。然后NEXTREG将被如上文阐述的那样重新设置，比如设为零。这样，当决定是否执行登记的该等式被进行计算时，REGID将可能大于或等于NEXTREG。然后，移动站将尝试进行第二次的、不必要的登记。

根据本发明作为实例的实施方案，这一困难可以这样来克服：当REGINCR的值不同于默认的REGINCR值(例如小于REGINCR)，接在同一OMT中REGID信息后发送一个REGINCR信息。通过这种方法，一致性检测将不会错误地重设NEXTREG从而导致二次登记。另一种解决上文中二次登记问题的办法是调节REGID的传输和/或增长率，以使得发送的REGINCR值一直大于或等于默认的REGINCR值。用这种方法，一致性检测将不会只是因为移动站没有适时接收发送的REGINCER值的原因而失败。

因为本发明可以应用在任何类型的无线通信系统中，特定的基站或移动站结构对于论述没有特殊性。为了完整的目的，现在要给出一个对作为例子的结构的简单描述。那些熟悉本技术的人容易理解，其它的基站和/移动站结构也是可以使用的。

图9表示了根据本发明一个实施方案一个作为例子的蜂窝移动无线电话系统的框图，它可以实现上文中所述的方案。该系统显示了一个作为例子的基站110和一个移动站120。该基站包括了一个控制处理单元130，它与MSC140相连，而MSC 140与公共交换电话网(没有表示出来)相连。

一个小区的基站110包括一些由语音信道收发信机150处理的语音信道，收发信机150由控制处理单元130控制。每个基站也包括一个控制信道收发信机160，它可以处理多于一个控制信道。控制信道收发信机160由控制处理单元130控制。该控制信道收发信机160在基站或小区的控制信道上向锁定在该控制信道上的移动站广播控制信息。该控制信息可以包含上文阐述的OMT和CF。

当移动站120第一次进入空闲模式，它周期性地扫描类似基站110的各基站的控制信道，以决定锁定或预占哪个小区。移动站120以它的语音和控制信道收发信机170接收在控制信道上广播的绝对和相对信息。然后处理单元180计算接收到的包含有候选小区特性的控制信道信息，并决定移动站应锁定哪个小区。接收到的控制信道信息不仅包含与之有关的小区的绝对信息，也包含了与控制信道有关的邻近该小区的其它小区的相对信息。在监视主要的控制信道时，这些相邻的小区被周期性地扫描，以决定是否有更合适的候选小区。

上文所阐述的作为实例的实施方案是为了在各个方面表述本发明，而不是一种限定。所以，本发明可以使用于很多不同的、由熟悉本技术的人员从本发明派生出来的具体实现方法。所有的这类变化和修改均被认为是在本发明的精神和范围之内，如下文的权利要求所定义。

Claims (5)

1、一种用于在无线通信系统中周期性地在控制信道上从基站间移动站发送管理信息的方法，包括以下步骤：

在所述控制信道上按部分从基站发送管理信息流，其每一部分具有一定的传输时间和包括相同的信息，所述信息包括系统参数和/或用于移动站的指令；

在发送每一条上述的管理信息之前，确定一个用于发送一控制填充符的时间段，所述时间段的确定基于移动站的已知超时时间段、管理信息的最大长度、各管理信息的相继的起点之间的时间段、以及在移动站的超时时间段期间所要发送的多个管理信息；

在发送每一条上述的管理信息前在所述确定时间段中在所述的控制信道上发送该控制填充符。

2、权利要求1的方法，其特征在于，其中所述的控制填充符包括有关远端站发送接入请求时应该采用的功率电平的信息。

3、权利要求1的方法，其特征在于，其中所述的控制填充符包括有关命令远端站在进行系统接入之前接收管理信息的信息。

4、权利要求1的方法，其特征在于，其中所述的管理信息包括有关登记的信息。

5、一种用于在无线通信系统中周期性地在控制信道上发送管理信息的方法，包括以下步骤：

在所述控制信道上按部分发送管理信息流，其每一部分具有一定的传输时间并包括基本相同的信息，所述信息包括系统参数和/或指令；在发送所述管理信息流之前的一个预定时间段中在控制信道上发送控制填充符，其中该预定时间段等于可供接收所述控制填充符和管理信息流之用的一个最大时间段减去该管理信息流的最大长度再减去连续管理信息流的开始间隔之间的时间段的一个倍数。

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