CN1190102C - 在无线通信系统中获取上行传输信道的设备和方法 - Google Patents

Abstract

上行传输信道分配通过专用控制信道实现，其中控制信道资源的规定部分保留用为传输上行传输信道请求。基站和特定移动单元事先知道控制信道资源的规定部分。因此当特定的移动单元通过控制信道资源的规定部分发射上行传输信道请求时，不必增加任何数据头信息，从而最小化系统开销。上行传输信道请求的长度可以最优选择而不受其它控制消息方案约束。减少的系统开销与经常到来的控制信道资源的规定部分减少特定移动单元获取上行传输信道的等待时间。通过持续发射请求来保证传送充分的上行传输信道请求信息到基站，同时最小化丢失请求的不利影响。当移动单元发射第一个请求后，它还发射第二个甚至第三个请求，而不是等待从基站接收响应或定时器超时。

Description

在无线通信系统中获取上行传输信道的设备和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其是移动单元和基站间的无线通信。

背景技术

无线通信系统获取上行传输信道的基本机制是为每一个移动单元提供一个专用控制信道以交换控制消息，上行传输信道在基站和一个或多个移动单元间传输数据。一个这样的无线系统是基于正交频分复用(OFDM)的扩谱多址系统。系统中包括传输消息的专用控制信道的表示如图1所示。使用固定长度的控制消息并利用一种所谓的“一种大小适合所有情况”(one size fits all)方法来确定控制消息的大小。因此，控制消息的长度对应于必须在专有控制信道中传输的最长消息。一个这种控制消息是对传输信道的请求，它通常比最长的控制信息短。这种控制消息也有一个显示其结构和类型的数据头。另外，如果为了补偿移动单元通信量要求的变化和减少丢失通信量请求的不利影响，请求消息必须经常传送，那么无线系统引入许多系统开销并变得非常不有效。固定长度的控制消息也增加了传送到基站的请求和从基站来的接收响应的等待时间。

发明内容

上述上行传输信道分配装置的问题和限制，通过使用，即格式化，专用控制信道被陈述，专用控制信道中控制信道资源的规定部分(例如频率，时隙或其它)保留用为传输上行传输信道请求。基站和特定的移动单元事先都知道控制信道资源的规定部分。因此，当特定的移动单元通过控制信道资源的规定部分发射上行传输信道请求时，没有必要增加任何控制数据头信息，从而最小化系统开销。更进一步，上行传输信道请求的长度可以最优选择而不用被其它控制消息方案所约束。减少的系统开销以及经常到来的控制信道资源的规定部分减少了特定的移动单元获取上行传输信道的等待时间。

在一个例子里，传送充分的上行传输信道请求信息到基站，同时最小化丢失请求的不利影响，是通过持续的发射请求保证的。特别地，当移动单元发射第一个请求后，它发射第二个甚至第三个请求，而不是等待从基站接收响应消息和/或定时器计时完毕。

通过移动单元使用不断的请求发送机制，基站通过消除发送环路延迟影响能够容易地发现接收请求的真值，从而允许做出明智的分配决定。

附图说明

图1示出了现有技术系统中为了发射上行传输信道请求对专用控制信道的使用。

图2以简化的框图形式示出了本发明应用的基站和多个移动单元的细节。

图3示出了相关于本发明的专用控制信道和一种发射上行传输信道请求的规定形式的使用。

图4图解陈述了上行传输信道请求以及下行响应信息的传输，用来描述本发明的一个方面。

图5图解陈述了基站分配传输信道以对从移动单元来的不断的请求作出响应的过程。

图6绘图示出了移动单元根据传输数据率请求传输信道的过程。

图7绘图示出了移动单元根据传输数据所需的帧的数量请求传输信道的过程。

图8是流程图，该流程图阐明了移动单元发射传输信道请求过程的步骤。

图9是流程图，该流程图阐明了基站处理移动单元请求以分配传输信道的过程步骤。

具体实施方式

如上面指出的那样，图1绘图示出了在现有技术系统中应用专用控制信道来传输上行传输信道请求。移动单元，例如图2中的202-1到202-Y有专用控制信道(DCCH)用来交换各种类型的控制消息。控制消息在固定长度的帧上传送。控制消息帧的长度决定于“一种尺寸适合所有情况”的方法，因此各种类型的控制消息可以适合公共的控制信息帧。在专有信道上传输的消息之一是移动单元发出的传输信道请求。当该控制消息发射之后，移动单元通常等待从基站(例如，图2中的201)来的响应控制消息。万一在预定的时间间隔里没有响应，移动单元“时间用完”，并重新发射控制消息。收到了响应消息，移动单元就能通过使用授予的传输信道向基站发送数据。

在现有技术装置中，控制消息有固定的长度，是由需要在DCCH上传送的最长消息的长度决定的。这个长度典型上要比要求的请求控制信息长。它们也有信息头来指示控制消息的结构和类型。由于请求不得不被打包成标准的控制消息帧，此时有系统开销。如果这些消息不得不经常传送以允许改变移动单元的传输要求，此现有技术系统招致大量的系统开销而变得非常低效率。此外由于控制消息的长度，也增加了传送请求和得到响应的等待时间。

图2展示了一个简化的方框图，示出了利于应用本发明无线移动通信系统，它包括基站201和许多移动单元202-1到202-Y。在这个例子里，基站201包括发射机203，接收机204和控制器205以便通过天线206发射和接收无线消息。依据本发明，控制器205用来控制发射机203和接收机204的操作。类似的，在这个例子中，每一个移动单元从202-1到202-Y都包括发射机207，接收机208和控制器209以便通过天线210发射和接收无线消息。依据本发明，控制器209用来控制发射机207和接收机208的操作。一个可以应用于系统200的这种无线系统是一个基于的正交频分复用(OFDM)的扩频多址系统。

图3绘图示出了依据本发明专用控制信道和一种发射上行传输信道请求的规定形式的使用。上行传输信道请求在控制信道的专用资源上传输，例如，时隙S1，S2，S3，和S4，而其它控制消息在控制信道资源的其它部分传送。另言之，专用控制信道独占地应用于从202-1到202-Y的某一个特定的移动单元，控制信道资源的规定部分专门保留以从那个特定的移动单元传送上行传输信道请求。这是通过在产生控制信道的控制器209控制下的发射机207实现的，上行传输信道请求在控制信道上传送，在这个例子里，是在控制信道资源的特定部分上。上行传输信道请求典型地从控制信道的特定部分的一组连续的比特形成。例如，时隙S1，S2，S3和S4，每一个包括一组连续的比特传送分离的上行传输信道请求。另一种被采用的机制是使用成组的连续比特传送上行传输信道请求。例如，时隙S1和S2可以一起使用来传送上行传输信道请求而时隙S3和S4可以一起使用来传送另一个上行传输信道请求。另外，其它的控制消息可以在时隙之间的比特位置发射，例如，时隙S1和S2，时隙S2和S3，时隙S3和S4之间的比特位置。

使用规定的专用控制信道资源来传送上行传输信道请求的一个好处是从控制消息里消除了系统开销。因为并不需要信息头或其它类似的部分。这是因为基站201和特定移动单元202两者都事先知道控制信道中时隙的位置。此外从S1到S4的每一个时隙的比特数目能够减少到恰好是传送上行传输信道请求所需比特数。可从特定的移动单元202持续，即定期地重复，发射上行传输信道请求，直到基站响应。这又消除了涉及到应用于现有技术移动单元定时器超时的等待时间。

通常，应该注意到专用控制信道是低速率信道。此外，专用控制信道不得不被分割以传送请求和其它控制消息。因此，发射请求的带宽非常有限。另一方面，为了最小化发射请求的等待时间，发送请求的专用资源应该以专门地周期性地复现，即重复，方式有效，而到达间时间保持较小。因此，请求的尺寸较小。结果，移动单元202-1也许不能在请求中传送很多信息。另外，可能没有足够的编码增益来反对恶意的无线信道，请求丢失的概率高。因此，为了保证足够的请求信息能够共同地递送到基站201和最小化丢失请求的不利影响，移动单元202持续地发射请求。也就是移动单元202-1发射了第一个请求，继续发射第二个甚至第三个，而不是等待从基站201来的响应和/或等待定时器终止。这对照于其中移动单元202-1发射上行传输信道请求后，建立定时器并等待从基站201的响应的现有技术装置。

图4图解陈述了用来描述本发明一方面的上行传输信道请求以及下行响应信息的传输。特别地，图4示出了上行传输信道请求发射过程的动态流程。在这个例子中，两个连续的比特块成组，从组G1到组G3。特别地，在这个例子中，组G1包括时隙S1和S2以及插入的比特位置，组G2包括时隙S3和S4以及插入的比特位置，组G3包括时隙S5和S6以及插入的比特位置等。如图所示，从组G1的移动单元202-1发射的上行传输信道请求1的响应由基站201在时隙S1和S3之间发射，在时隙S4和S5之间接收。移动单元在组G2重新发射上行传输信道请求1，而不是等待从基站201来的响应。接着，移动单元202-1接收从基站201来的响应。然后，移动单元201-1可能在组G3发射上行传输信道请求2。根据发射的上行传输信道请求的类型，可能不必在组G3发射上行传输信道请求。上行传输信道请求可以用来传送速率请求。在这样的例子中，一旦移动单元202-1接收到从基站201来的响应，在组G3就不会发射任何信号。请求也可以用于向基站201传送移动单元202-1的队列状态。从基站201接收到响应后，移动单元202-1发射一个更新的队列状态。

图5图解陈述了基站201分配上行传输信道以对从移动单元202来的持续的上行传输信道请求做出响应的过程。给定移动单元202，在这个例子里为移动单元202-1，所使用的机制即不断地发射上行传输信道请求申请传输信道，基站201不得不使用一种合适的策略来决定如何对上行传输信道做出响应。从基站201在控制器205的控制下通过发射机203发射并被移动单元202-1在控制器209的控制下通过接收机208接收的响应包括规定的专用传输信道资源的分配。

假设移动单元202使用持续发射机制，基站201通过消除存在于实际系统中的延迟环路效应来确定从移动单元202来的上行传输信道请求的真值，因此可以做出明智的分配决定。简言之，当移动单元202向基站201发射上行传输信道请求时，特定的移动单元202并没有意识到基站201在延迟环路内已经发射了所有的响应。这些响应可以包括特定传输信道分配。如果特殊的移动单元202已经意识到在延迟环路内基站201已经发射了所有的响应，上行传输信道请求的所谓“真值”被定义为特定移动单元202要请求到的传输信道资源的数量。

可以知道从基站201基于前一个上行传输信道请求将响应发回到移动单元202-1的时间瞬时到移动单元202-1处理该响应并发射另一个上行传输信道请求的时间瞬时，又到当基站201接收到该上行传输信道请求的时间瞬时是否无延迟，也就是，零延迟，那么策略就会非常简单。主要的，基站201从所有的活动移动单元202收集传输信道的要求，并基于某种规定的调度策略确定信道分配。例如，这样的调度策略可以是在满足有低的优先级的移动单元202的传输信道请求前，总是先满足从移动单元202来的有高的优先级的传输信道请求。然而，实际上，从基站201发射到特定的移动单元202-1的响应需要一些时间间隔，并且特定的移动单元202-1需要一些时间间隔来解码响应并确定和发射一个新的上行传输信道请求。最后，新的传输信道请求需要一些时间间隔到达基站201并被解码。如图5所示，当基站201在时刻t0接到上行传输信道请求A，由于上述的处理/发射/传播的延迟，该上行传输信道请求实际上并不反射由基站201在时间间隔(t2，t0)发射的一些响应。原因在于当上行传输信道请求A从移动单元202-1在时刻t1发射时，移动单元202-1并没有意识到在时间间隔(t2，t0)从基站201发射的那些响应，因此不能相应的调整上行传输信道请求。

对任何上行传输信道请求，我们定义延迟环路是从最旧的响应被发射到上行传输信道请求被接收间的时间间隔，其中最旧的响应的上行传输信道请求是独立的。如图5所示，对上行传输信道请求A，最旧响应是响应Z，其在时刻t2发射；该最旧响应的上行传输信道请求A是独立的。因此，延迟环路是从t2到t0。延迟环路依赖于几个因素，如移动单元202的上行传输信道请求的传输速率，基站201的响应以及移动单元202和基站201的处理能力。然而，通常，延迟环路是系统参数，对所有的上行传输信道请求都相同。

基站201使用的策略是第一步通过从接收到的上行传输信道请求确定移动单元202-1的上行传输信道请求的“真”值，第二步确定传输分配。延迟环路影响第一步。特别的，移动单元202-1的上行传输信道请求的“真”值是已接收到的上行传输信道请求的值减去在延迟环路中分配的传输资源总量的值。一旦确定了移动单元202-1的上行传输信道请求的“真”值，延迟环路的影响被消除，并且如对前面延迟为零的情况所讨论的那样，第二步相当简单。

通常，依赖在基站201的响应中如何做出分配，响应对于上行传输信道的请求的关系可能不是一一对应的。例如，单一的上行传输信道请求可能会对应多于一个的响应。因此延迟环路的分配量也可能变化。

图6图示了移动单元202根据数据传输速率请求上行传输信道的过程。如图6所示，本例给出了移动单元202-1的上行传输信道请求以及基站201作出的相应分配按速率给出的实例。特别的，在时刻t0，上行传输到达移动单元202-1。移动单元202-1发射上行传输信道请求A，请求具有适合发射传输的规定速率的传输信道。在时刻t1，基站201接收到上行传输信道请求A。基站201根据请求确定分配传输信道并且在时刻t2向移动单元202-1发回包括分配的响应Z。然而，在移动单元接收到响应Z之前，移动单元202-1在时刻t3发射了另一个上行传输信道请求B，其包括相同的速率请求。上行传输信道请求B在时刻t5到达基站201。当响应Z，在延迟环路内传输并且在响应Z中分配的传输资源的数量恰好抵偿上行传输信道请求B中所请求的传输资源的数量时，基站201确定上行传输信道请求B的“真”值是零。因此，基站201简单地丢弃上行传输信道请求B并且不作进一步的动作。在移动单元202-1在时刻t4接收到响应Z之后，移动单元202-1停止发射任何更多的上行传输信道请求。

图7绘图示出了移动单元202根据传输数据要求的的帧数量请求传输信道的过程。如图所示，一个例子图解说明移动单元202-1的上行传输信道请求和基站201作出的分配是根据帧给出的。特别的，在时刻t0，上行传输到达移动单元202-1。假设传输要求发射传输信道资源的8帧。因而，移动单元202-1在时刻t0发射上行传输信道请求A，请求8帧。在时刻t1，基站201接收到上行传输信道请求A。基站201根据请求确定分配8帧。然而，假设因为发射传输分配的特定结构，没有明确地发射请求。基站201只是广播其分配，每帧一个。另言之，8帧的分配一个接一个的发射。进一步，可以分配给移动单元202-1的传输帧的数量被系统传输信道资源的可用性以及移动单元202-1发射/处理的能力所限。因此基站201可能不能一次分配8个传输帧。

假设在时刻t2，基站201发射响应Z分配2帧，其在时刻t4到达移动单元202-1。其间，移动单元202-1没有意识到将要到来的分配，而是在时刻t3持续地发射另一个8帧上行传输信道请求B，其在时刻t5到达基站201。由于响应Z在延迟环路内，基站201从上行传输信道请求B中减去已分配的2帧并确定上行传输信道请求B的“真”值实际是6帧。假设基站201在时刻t6发射响应Y分配3帧，其在时刻t8到达移动单元201-1。其间，接收响应Z之后，移动单元201-1在时刻t7发射6帧上行传输信道请求C，其在时刻t9到达基站201。接收到上行传输信道请求C之后，基站201确定上行传输信道请求C的“真”值实际是3帧。假设基站201在时刻t10发射响应X分配2帧，其在时刻t12到达移动单元201-1。现在假设时刻t7之后，一部分剩余的传输(例如2帧)落到移动单元202-1，例如，因为它是实时传输并且错过了最后期限。从而，移动单元202-1只有1帧要传输。移动单元202-1接着在时刻t11发射1帧上行传输信道请求D，其在时刻t13到达基站201。在时刻t12，移动单元202-1在两个已分配的帧资源之一中发射最后一帧并停止发射任何更多的上行传输信道请求。基站201在时刻t13接收到上行传输信道请求D之后，确定上行传输信道请求D的“真”值实际是-1帧，这显示传输信道资源已经“过分配”。因此，基站201丢弃上行传输信道请求D并且不作进一步的动作。

图8是流程图，该流程图阐明了移动单元202发射传输信道请求过程的步骤。特殊的，在步骤801中数据，在本例中以分组的形式，到达或从移动单元202-1(图2)的发射机207的队列中出队列。在步骤802，移动单元202-1确定传输信道资源所需的数量和给予移动单元201-1的发射机207的队列中当前数据分组的适当优先级。然后，在步骤803，移动单元202-1在专用的上行传输信道请求时隙中产生并发射上行传输信道请求。步骤804监测从基站201来的响应以确定是否有任何上行传输信道分配已经被接收。如果步骤804的测试结果是“否”，控制流程转到802并且从802到804循环直到步骤804产生“是”的结果。步骤804产生“是”的结果显示一个上行传输信道分配已经被接收。于是，在步骤805使移动单元202-1准备在已分配的上行传输信道资源上发射一个适当数量的数据包并且导致数据分组从移动单元202-1的发射机207的队列中被清除。在这个实例中，发射机207队列中数据分组的数量通常是变化的。接着，步骤802引起移动单元202-1确定上行传输信道资源的请求数量以及给移动单元201-1的发射机207的队列中当前数据分组的适当优先级。其后，上述过程重复。

图9是流程图，该流程图阐明了基站201处理移动单元请求以分配传输信道的过程步骤。在步骤901，基站201监测专用上行传输信道请求时隙以从远程移动单元202-1发现上行传输信道请求。基站201接收到上行传输信道请求后，在步骤902，确定上述上行传输信道请求的“真”值。于是，步骤903基于在步骤902确定的真值，引起基站201基于规定的调度策略确定通过发射机203将上行传输信道资源分配给发射给移动单元202-1。

当然，上面描述的实施例仅仅是描述本发明的原理。实际上，本领域的技术人员可以不违背本发明的精神和范围而设计出众多的其它方法或设备。

Claims (10)

1.一种用于无线通信移动单元中的方法，包括如下步骤：

对包括具有一个或多个时隙的预定控制信道资源的控制信道进行格式化，所述控制信道专用于特定的移动单元，并且包括一个或多个所述时隙的所述控制信道资源的一个预定部分专用于传输上行链路业务信道请求；

在所述控制信道资源的所述预定部分中将所述上行链路业务信道请求传送到基站；以及

从所述基站接收包括上行链路业务信道分配的响应；

其特征在于

将所述控制信道专门专用于特定的移动单元，其中每个移动单元具有不同的专门专用的控制信道，并且在所述上行链路上消除竞争；

所述特定移动单元和所述基站先验地知道所述控制信道资源的所述预定部分在所述控制信道中的位置，其中不需要与所述上行业务信道请求一同传送控制头信息；以及

所述传送步骤包括控制所述传输以在所述特定移动单元从所述基站接收到响应之前在所述一个或多个时隙的预定一个或多个中周期重复传输所述上行链路业务信道请求的步骤；

其中使在传输所述上行链路业务信道请求时的等待时间最小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法用于正交频分复用多址无线通信系统中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述上行链路业务信道请求包括就数据传输速率而言的业务信道请求。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述上行链路业务信道请求包括就数据传输所需的帧数而言的业务信道请求。

5.一种用于无线通信基站的方法，包括如下步骤：

监控一个到来控制信道的控制信道资源的至少一个预定部分，以检测来自所述控制信道资源的所述至少一个预定部分专用于其的至少一个移动单元的到来上行链路业务信道请求，所述业务信道请求由所述至少一个移动单元周期地重复传送；

确定是否收到任何上行链路业务信道请求，并且如果检测到上行链路业务信道请求，对所述至少一个进行请求的移动单元分配一个业务信道资源；以及

响应于确定收到至少一个上行链路业务信道请求，传送包括对所述至少一个进行请求的移动单元的业务信道分配的请求响应消息；

其特征在于

通过从在所述传输的上行链路业务信道请求中请求的所述业务信道资源的量中减去所述移动单元传输上行链路业务信道请求时分配的移动单元未知的分配给所述移动单元的业务信道资源的量，利用所述接收的业务信道请求确定所述接收的业务信道请求的真值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述监控步骤包括接收由所述至少一个移动单元周期重复传送的业务信道请求。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述上行链路业务信道资源分配基于要在所述分配的业务信道上传输的数据的传输速率。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述上行链路业务信道资源分配基于在所述分配的业务信道上传输数据所需的帧数。

9.根据权利要求5所述的方法，利用所述业务信道请求的所述真值来为传送业务信道请求的所述至少一个移动单元产生一个上行链路业务信道分配。

10.一种用于无线通信系统的方法，所述无线通信系统包括多个移动台和至少一个基站，所述方法包括：

在所述多个移动单元的每个移动单元中

对包括具有一个或多个时隙的预定控制信道资源的控制信道进行格式化，所述控制信道专用于特定的移动单元，并且包括一个或多个所述时隙的所述控制信道资源的一个预定部分专用于传输上行链路业务信道请求；

在所述控制信道资源的所述预定部分中将所述上行链路业务信道请求传送到基站；

从所述基站接收包括上行链路业务信道分配的响应；

其特征在于

将所述控制信道专门专用于特定的移动单元，其中每个移动单元具有不同的专门专用的控制信道，并且在所述上行链路上消除竞争；

所述特定的移动单元和所述基站先验地知道所述控制信道资源的所述预定部分在所述控制信道中的位置，其中不需要与所述上行链路业务信道请求一同传送控制头信息；以及

所述传送步骤包括控制所述传输以在所述特定移动单元从所述基站接收到响应之前在所述一个或多个时隙的预定一个或多个中周期重复传输所述上行业务信道请求；

其中使在传输所述上行链路业务信道请求时的等待时间最小；以及

在所述至少一个基站中

监控一个到来控制信道的控制信道资源的至少一个预定部分，以检测来自所述控制信道资源的所述至少一个预定部分专用于其的至少一个移动单元的到来上行链路业务信道请求，所述业务信道请求由所述至少一个移动单元周期地重复传送；

确定是否收到任何上行链路业务信道请求，并且如果检测到上行链路业务信道请求，对所述至少一个进行请求的移动单元分配一个业务信道资源；

响应于确定收到至少一个上行链路业务信道请求，传送包括对所述至少一个进行请求的移动单元的业务信道分配的请求响应消息；以及

通过从在所述传输的上行链路业务信道请求中请求的所述业务信道资源的量中减去所述移动单元传输上行链路业务信道请求时分配的移动单元未知的分配给所述移动单元的业务信道资源的量，利用所述接收的业务信道请求确定所述接收的业务信道请求的真值。

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