CN1142693C - 减少寻呼/立即指配消息在基站等待时间的方法 - Google Patents
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Abstract
一种减少寻呼/立即指配消息在基站等待时间的方法，按照寻呼组和复帧结构的对应关系，将全体寻呼组划分为若干个(L个)寻呼子组，每个寻呼子组包括若干个寻呼组，每个寻呼子组对应于S个复帧。信令处理单元和信道处理单元均以1个寻呼子组在无线接口上对应的复帧时间作为时间基准，并进一步建立两者所处理的寻呼子组之间的同步关系，对指配消息立刻进行处理。从而有效解决了时延较大的问题，提高了移动台接入网络的速度，提高了信道的利用率。
Description
本发明涉及通信技术，更具体地说，涉及一种在数字移动通信系统中建立网络和移动台之间的连接过程中，减少寻呼和立即指配消息在基站等待时间的方法。
在数字移动通信系统中，为了建立网络和移动台之间的连接，寻呼和立即指配是两个必不可少的环节。寻呼发生在移动台作为被叫的情况下，基站发送寻呼消息，寻呼消息中包含移动台的识别码，移动台接收到对自己的寻呼后接入网络。而立即指配是指无论对于移动台发起的呼叫或者移动台作为被叫，网络识别到移动台的接入请求后，如果有空闲的无线信道，网络就为该移动台指配一条专用信道完成后续的接续过程。为了减少移动台的耗电，寻呼/立即指配消息是定时发送的，特别是对寻呼消息，这样移动台就只需要在部分时间里监听寻呼消息。
数字移动通信系统中的网络设备包括移动交换中心MSC、基站控制器BSC和基站BTS，对于寻呼过程，寻呼消息是从移动交换中心MSC经过基站控制器BSC发送到基站BTS，指配消息则是基站控制器BSC发送到基站BTS，上述消息在基站BTS经过处理转换成无线的形式发送到移动台。寻呼/立即指配消息经过基站处理应该尽可能早地变换成无线信号发送到移动台，以便提高响应速度和改善通信系统效率。
本发明的目的在于提供一种在数字移动通信系统中减少寻呼和立即指配消息在基站等待时间的方法，从而提高移动台接入网络的速度。
本发明的目的是这样实现的，构造一种减少寻呼/立即指配消息在基站等待时间的方法，所述基站BTS包括信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU，其特征在于：按照寻呼组和复帧结构的对应关系，将全体寻呼组划分为若干个(L个)寻呼子组，每个寻呼子组包括若干个寻呼组，每个寻呼子组对应于S个复帧，所述减少寻呼/立即指配消息在基站等待时间的方法包括以下步骤：所述信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU均以1个所述寻呼子组在无线接口上对应的复帧时间(ST)作为共同的单位时间基准，建立信令处理单元和信道处理单元之间的同步关系，并以此同步关系为基础处理立即指配消息，并依次对属于每个寻呼子组中的各个寻呼组的寻呼消息进行处理，其中，所述信令处理单元SPU在每个复帧中检测到任何一个立即指配消息时，立刻对其进行处理，其中，每个所述寻呼子组可以只对应于1个复帧(S＝1)。
按照本发明提供的方法，其特征在于，来自基站控制器的寻呼消息和立即指配消息存储在所述信令处理单元中，所述信令处理单元以1个复帧为周期对寻呼消息和立即指配消息进行扫描，所述信令单元和所述信道处理单元采用相同的定时标准，所述信令处理单元的定时比所述信道处理单元的定时提前一个时间量，该时间提前量取决于信令处理单元处理一个寻呼组的时间和信道处理单元的处理延时。
按照本发明提供的方法，其特征在于，在采用51复帧的GSM系统中，在每个寻呼子组前包括6个时隙，这6个时隙的时间可以补偿信令处理单元和信道处理单元的处理延时，使得所述信令处理单元的定时可以和所述信道处理单元的定时相同。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述信令处理单元以1个复帧作为扫描周期，扫描包含在复帧中的寻呼消息，即该复帧对应的寻呼子组中的寻呼消息，所扫描的子组和信道处理单元将要处理的子组是相同的。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述建立信令处理单元和信道处理单元之间的同步关系的步骤包括由所述信道处理单元开始处理每个复帧之前，将该复帧对应的寻呼子组编号发送到所述信令处理单元。这个步骤只需要在系统开始工作时进行一次，以后信令处理器SPU只要根据51复帧同步信号，周期性地处理各个寻呼组，就不会和信道处理器CHPU失去同步；
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述建立信令处理单元和信道处理单元之间的同步关系的步骤包括随着每一个复帧同步信号，将复帧编号同时送到所述信道处理单元和所述信令处理单元。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述寻呼消息和立即指配消息由复帧中的控制信道传送。
按照本发明提供的方法，其特征在于，所述复帧中保留一定数量的控制信道用于发送立即指配消息。
实施本发明提供的减少寻呼/立即指配消息在基站等待时间的方法，有效解决了现有基站中没有考虑信令处理单元和信道处理单元的定时关系造成寻呼/立即指配消息在基站的等待时延较大的问题，使得在使用本发明方法的数字移动通信系统中，寻呼和立即指配消息在基站的等待时间大大缩短，从而提高移动台接入网络的速度，提高了寻呼信道和指配信道的利用率。
结合附图和实施例，进一步说明本发明方法的特点，附图中：
图1是本发明方法实施例GSM系统中下行公共控制信道的复帧结构；
图2是本发明方法的一个实施例中，信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU传递同步信息的原理示意图；
图3是本发明方法另一实施例中在信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU之间传递同步信息的原理示意图；
图4是说明信令处理单元的定时比信道处理单元的定时提前ΔT的示意图。
数字移动通信系统中的基站可划分为两个部分：信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU。其中，信令处理单元用于完成各种信令消息的处理，信道处理单元则提供信道的编/解码、交织/去交织、突发脉冲的格式化、加密/解密、调制/解调等功能。
假设相同寻呼组的寻呼消息在无线接口上相隔N个复帧出现，所有的用户被划分为M×N个寻呼组数，每个复帧的时间为T，现有的寻呼/立即指配处理调度方法是由信令处理单元每N个复帧扫描一遍所有的寻呼组，生成寻呼消息送到信道处理单元，经过处理，在规定的对应时刻发送数据到无线接口上。
一条寻呼消息从到达基站到出现在无线接口上的时间Tw即在基站的等待时间是寻呼消息在信令处理单元的停留时间Tw1和在信道处理单元的停留时间Tw2之和。由于寻呼消息是随机地到达信令处理单元和信道处理单元的，故Tw1和Tw2是均匀分布的，即
P(Tpw1)＝1/NT(0≤Tpw1≤NT)
P(Tpw2)＝1/NT(0≤Tpw2≤NT)
所以寻呼消息在基站的平均停留(等待)时间是Tw的数学期望：
E(Tpw)＝E(Tpw1+Tpw2)＝NT (1)
对于立即指配消息在基站的停留时间，由于现有基站中的信令处理单元与信道处理单元之间是不同步的，而无论是信令处理单元还是信道处理单元，其处理均以N个复帧为单位。因此，立即指配消息在两个单元中最大时延均为NT，即等待N个复帧的时间，所以，立即指配消息在基站的最大停留时间Tawmax满足：
Tawmax＝Taw1max+Taw2max＝2NT (2)
结合上述现有技术，说明本发明方法的主要特征如下：
(1)首先，建立本发明方法的基础是按照寻呼组和复帧在结构上的对应关系把寻呼组划分为若干寻呼子组，以寻呼子组为单位处理所有的寻呼组，例如可将寻呼组分为N个寻呼子组，在每个寻呼子组中包括M个寻呼组；
(2)以无线接口上一个寻呼子组所对应的复帧的时间作为信令处理单元和信道处理单元的共同的单位时间基准；
(3)在信令处理单元和信道处理单元之间建立寻呼子组的同步关系；
(4)如果信令处理单元和信道处理单元的处理延时对上述的同步有影响，可以使信令处理单元的定时比信道处理单元的定时提前ΔT，提前量为信令处理单元和信道处理单元的处理时间，如图4所示。
这样，按照本发明的上述特点，可使寻呼消息在信道处理单元的停留时间Tpw2减少到一个复帧以内，此处，Tpw2不再是随机的，虽然对一个复帧内的M个寻呼组不同，但满足：0≤Tpw2≤T；同时，寻呼消息在信令处理单元的停留时间Tpw1是不可缩减的，仍然满足：P(Tpw1)＝1/NT(0≤Tpw1≤N×T)
所以寻呼消息在基站的平均停留时间Tpw和Tpwmax最大停留时间满足；
NT/2+ΔT≤E(Tpw)＝E(Tpw1+Tpw2+ΔT)＝≤(N+2)×T/2+ΔT(3-1)
Tpwmax＝(N+1)×T+ΔT (3-2)
在系统中，立即指配消息优先于寻呼消息，在本发明的方法中，如果有立即指配消息每个复帧都要处理，即对立即指配消息的处理频率比原来提高了N倍，
P(Taw1)＝1/T(0≤Taw1≤T)
0≤Taw2≤T
所以立即指配消息在基站的最大停留时间Tawmax满足下式：
Tawmax＝Taw1max+Taw2max+ΔT＝3T/2+ΔT (4)
对比(3)式和(1)式，(4)式和(2)式，可以看出采用本发明的方法，寻呼和立即指配消息在基站的停留时间大大缩短了。考虑最大等待时间，采用本发明的方法后，寻呼消息和立即指配消息的最大等待时间比原来缩短了(N-1)×T-ΔT，改善和N有关，N越大，改善越明显。
为了简化分析，以上的分析没有考虑寻呼/立即指配消息在基站排队的情况，即对于某个寻呼组在两次处理之间，有多个寻呼消息到达基站或者在两次扫描之间，有多个立即指配消息到达基站。显然，由于单个寻呼消息/立即指配消息在基站的停留时间缩短了，消息排队的时间也缩短了。
下面以GSM系统的基站为例，说明按照本发明方法的最佳实施例。
在GSM系统中，寻呼和指配信道是下行公共控制信道的一部分，其基本的结构是51复帧，其结构如图1所示。每个频率校正信道(F)和同步信道(S)分别对应于1个时隙，广播信道(B)和控制信道(C)均对应于4个时隙。寻呼信道和控制信道共享控制信道C，在51复帧中，只有9个控制信道块，可对应于9条寻呼消息和立即指配消息。
系统可以保留一部分控制信道专门用于指配信道，例如保留51复帧中的K(0＜K＜7)个控制块发送立即指配消息，其余的每个控制块对应于一个寻呼组。
系统根据在51复帧中为指配信道保留控制块数K和相同寻呼组间隔的复帧数N把所有的用户划分为N*(9-K)个寻呼组。这两个系统参数在广播信道上发送，移动台根据接收到的消息确定自己属于哪一个寻呼组，并监听寻呼信道的和该寻呼组对应的部分就能够保证即时地接收到对它的寻呼。
在GSM系统中，可以这样实施本发明的方法：
1)选取51复帧的时间作为信令处理单元和信道处理单元的定时基准；
2)把全体寻呼组划分为N个寻呼子组，分别和N个51复帧相对应，子组中寻呼组的编号范围为[(9-k)×i，(9-k)×(i+1)-1]，其中i是寻呼子组号，0≤i≤N。
3)在信令处理单元和信道处理单元建立寻呼子组同步。一种方法是信道处理单元在51复帧开始前把该复帧对应的寻呼子组号或者起始寻呼组编号发送到信令处理单元(图2)，这个步骤只需要在系统开始工作时进行一次，以后信令处理器只要根据51复帧同步信号，周期性地处理各个寻呼组，就不会失去同步；另一种可能的方法是把帧号同时传送到信令处理单元和信道处理单元(图3)，信令处理单元根据帧号可以推算出复帧中处理的寻呼子组，和信道处理单元建立起同步。
4)在51复帧结构中，在每个寻呼子组之前有6个时隙(时隙0)，对应于频率校正信道(FCCH)、同步信道(SCH)和广播控制信道(BCCH)。在这段时间里，信令处理单元和信道处理单元可以完成对立即支配消息和一个寻呼子组中的寻呼消息的的处理，所以，在定时上，信令处理单元不需要提前于信道处理单元。
按照本发明的方法，寻呼消息在基站BTS中的平均等待时间Tpw和最大等待时间Tpwmax满足：N×T51＜E(Tpw)＝E(Tpw1+Tpw2)＜(N+2)×T51/2Tpwmax＜(N+1)×T51
立即指配消息在基站BS中的平均等待时间Taw和最大等待时间Tawmax满足：E(Taw)＝E(Taw1+Taw2)＜3T51/2Tawmax＜2T51
在GSM系统中，T51近似为235ms，N取值的范围是2～7，当N＝3时，寻呼消息/立即指配消息的最大等待时间缩短了470ms，这是很可观的改善。N越大，改善效果越明显。
Claims (9)
1、一种在数字移动通信系统中减少寻呼/立即指配消息在基站的等待时间的方法，所述基站BTS包括信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU，其特征在于，
根据寻呼组和复帧结构的对应关系，将全体寻呼组划分为若干个(L个)寻呼子组，每个寻呼子组包括若干个寻呼组，每个寻呼子组对应于S个复帧，所述减少寻呼/立即指配消息在基站的等待时间的方法包括以下步骤：所述信令处理单元SPU和信道处理单元CHPU均以1个所述寻呼子组在无线接口上对应的复帧时间(ST)作为共同的单位时间基准，建立信令处理单元和信道处理单元之间的同步关系，并以此同步关系为基础处理立即指配消息，并依次对属于每个寻呼子组中的各个寻呼组的寻呼消息进行处理，其中，所述信令处理单元SPU在每个复帧中检测到任何一个立即指配消息时，立刻对其进行处理。
2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，每个所述寻呼子组可以只对应于1个复帧(S＝1)。
3、根据权利要求2所述方法，其特征在于，来自基站控制器的寻呼消息和立即指配消息存储在所述信令处理单元中，信令处理单元以1个复帧为周期对寻呼消息和立即指配消息进行扫描，所述信令单元和所述信道处理单元采用相同的定时标准，所述信令处理单元的定时比所述信道处理单元的定时提前一个时间量ΔT，该时间提前量取决于信令处理单元处理一个寻呼组的时间和信道处理单元的处理延时。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在采用51复帧的GSM系统中，在每个寻呼子组前包括6个时隙，使得所述信令处理单元的定时可以和所述信道处理单元的定时相同。
5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信令处理单元以1个复帧作为扫描周期，扫描包含在复帧中的寻呼消息，即该复帧对应的寻呼子组中的寻呼消息，所扫描的子组和信道处理单元将要处理的子组是相同的。
6、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述建立信令处理单元和信道处理单元之间同步关系的步骤包括以下步骤：由所述信道处理单元开始处理每个复帧之前，将该复帧对应的寻呼子组编号发送到所述信令处理单元。
7、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述建立信令处理单元和信道处理单元之间的同步关系的步骤包括以下步骤：随着每一个复帧同步信号，将复帧编号同时送到所述信道处理单元和所述信令处理单元。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述寻呼消息和指配消息由复帧中的控制信道传送。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复帧中保留一定数量的控制信道用于发送指配消息。
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