CN1214681C - 动态分配通信信道的方法 - Google Patents

Abstract

一种动态分配通信信道的方法，其中下行链路通信业务信道被划分为若干个业务信道组，任一处于数据业务状态的移动台归属于一个业务信道组，监视该业务信道组中所有的数据业务信道，从中提取本移动台的分组交换数据。较佳的，在某个业务信道组的流量超载的情况下，移动台被从当前归属的业务信道组切换到其它较空闲的业务信道组中。本方法可以避免移动台为适应数据业务而耗费大量的硬件设施和电池能量，明显降低移动台设计的复杂程度和难度。

Description

动态分配通信信道的方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信方法，特别涉及一种通信信道的动态分配方法，用于灵活、合理的动态分配通信信道，但不局限于此。

发明背景

第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信所承担的主要业务是话音业务以及有限的数据业务。而第三代移动通信将承担包括语音、图像在内的更多业务，其需要的传输速率从几kbps到2Mbps不等，因此如何灵活、合理安排信道资源以适应不同业务的要求已成为第三代移动通信中讨论的一个关键问题。另外，第三代移动通信系统中，由于业务种类的扩展，上、下行链路的业务量将会有很大的差异，下行链路的业务量将普遍大于上行链路的业务量。例如，对于使用笔记本电脑进行网上浏览的用户而言，接受到的信息量远大于发出的信息量。而这类业务将会成为未来无线通信的主要业务之一。

因而，在第三代移动通信系统中，如果在设计数据业务移动通信网时，还象以往那样在空中接口中单纯使用现有技术中的移动通信网中使用的电路交换方式进行数据交互，将很难适应新业务的需求，尤其是突发数据业务。因此如果在进行数据传输时，既希望保证通信质量，又希望保证通信信道的利用率，则这种情况下将难以为此次业务分配适当的通信信道。为解决此问题，我们很容易想到分组交换方式。分组交换无疑可以解决上面的问题。分组交换方式是在数据传输之前不确定通信信道，即基站不具体给移动台分配信道，移动台将监视所有的通信信道，从中提取出属于自己的数据。动态分配通信信道的方法很多，比如专利US005790551阐述的方法。在专利US005790551中，基站和移动台通过上行业务控制信道和下行业务控制信道进行信令交换，实现业务信道的动态分配。关于下行业务信道的动态分配，此专利表明所有需要进行数据业务的移动台要监视所有的数据业务信道，从中提取本移动台的信息。这种方法适用于当数据业务信道数量较少的情况，而在第三代移动通信中，由于业务种类、业务量的巨大变化，若再应用此种动态分配方法，则对数据业务信道的监视将使移动台耗费大量的硬件设施和电池能量，增加了移动台设计的复杂程度和难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现简单、适用范围广泛的通信信道分配方法，以避免移动台为适应数据业务而耗费大量的硬件设施和电池能量，并且明显降低移动台设计的复杂程度和难度。

在包括一个固定网络和多个用户终端的通信系统中，本发明提供了这样一种动态分配通信信道的方案：下行链路通信业务信道被划分为若干个业务信道组，任一处于数据业务状态的移动台归属于一个业务信道组，监视该业务信道组中所有的数据业务信道，从中提取本移动台的分组交换数据；

上行链路数据业务采用电路交换方式或者分组交换方式。

较佳的，在某个业务信道组的流量超载的情况下，移动台被从当前归属的业务信道组切换到其它较空闲的业务信道组中。

较佳的，所述的通信信道为时分双工(TDD)信道，在数据业务中，下行链路分配的通信业务信道资源多于上行链路分配的通信业务信道资源。

根据本发明提出的通信信道的动态分配方法，由于移动台无需再监视所有的下行数据业务信道，移动台也就无需为适应数据业务的而增加更多硬件，同时使移动台在数据业务中的耗电量明显降低，有效地增加了电池的使用寿命。本发明的方法，可以降低移动台设计的复杂程度和难度，使用本方法，能有效地利用通信信道传输数据，适用于在数字移动通信系统中的大量数据业务。

附图简要说明

为使本发明的目的、方案及优点更加清楚明白，以下特举较佳实施例并结合附图对本发明进一步详细说明。

图1是移动通信系统的简要方框图；

图2是以TDD-CDMA移动通信系统为例，所用通信业务信道的示意图，其中(I，J)，I代表时隙号，J代表码道号；

图3是举例说明通信业务信道的分组图；

图4是本发明第二较佳实施例中移动台实现下行数据业务的流程图；

图5是本发明第二较佳实施例中基站为实现下行数据业务，动态分配下行数据业务信道的流程图；

图6是本发明第二较佳实施例中移动台实现上行数据业务的流程图；

图7是本发明第二较佳实施例中基站为实现上行数据业务，动态分配上行数据业务信道的流程图；

图8是本发明第三较佳实施例中基站进行资源切换的流程图；

图9是本发明第三较佳实施例中移动台进行资源切换的流程图。

实施本发明的方式

下面结合附图及较佳实施例，对本发明的动态分配通信信道的方法做更详细具体的描述。

本发明将所有通信业务信道划分为几个组，同时将处于通信业务状态的移动台也划分为同等数量的组，某组的业务信道为组号相同的移动台提供通信服务。当某组业务信道的流量超载时，可以将该组的某些移动台切换到其它业务信道组中，以达到对该组业务信道流量缓解的目的。

图1给出了一个移动通信系统的简要方框图，图中仅展示了一个基站和一个移动台，实际系统将包括多个基站和多个移动台。在图中，通信信道102将移动台101和基站103联系在一起：移动台101将上行数据映射到上行通信信道102中，传送给基站103；基站103将下行数据映射到下行通信信道102中，传送给移动台101。网络控制器104将基站103和核心网105联系在一起，它与基站103交换数据信息，并且提供了各种其他功能，诸如信息路由、调度、网络控制等。核心网105对于某个基站来说，是一个多种类型的信号源，同时需求基站的某些信息。

在本发明的第一较佳实施例中，所述的通信信道为时分双工(TDD)信道，在数据业务中，下行链路分配的通信业务信道资源多于上行链路分配的通信业务信道资源。以下以TDD-CDMA移动通信系统(时分码分多址移动通信系统)为例，讲解在本发明中通信信道的组织结构。

如图2，我们假设此系统每帧10ms，有12个时隙，每个时隙存在8个码道可以用于业务信道。这样，在本系统中，我们可以假设每10ms有12*8＝96个通信业务信道。我们给每个业务信道标号为(I，J)，其中I代表时隙号，J代表码道号。这96个业务信道分为六组(也可以分为四组、三组或两组，这将根据本系统提供的最大数据流量来确定，我们仅以六组为例进行讲解)。

如图3，96个业务信道分为六组，我们给每组标号为组I(I＝1，2，…，6)。其中，组I表示时隙I的8个码道和时隙I+6的8个码道的集合，共16个通信信道的集合。这样，我们把96个业务信道分成了6个组，每组16个通信信道。

在数据业务移动通信系统中，空中接口的上下行业务是不对称的，上行数据业务量较小，下行数据业务量较大。本实施例中特别提出了当上、下链路业务量不等时的通信信道动态分配方案，从而改善数字通信系统下的业务性能。我们可以将组6分配给上行，组1-5分配给下行。这样，本系统提供上下行业务的能力为1比5。这个比例并不代表是最优的比例，具体如何进行上下行通信资源的分配，将根据实际的上下行业务量来决定。

从空中接口的角度，我们看待上下行数据业务的特色也不一样。上行数据业务的流量可以控制，而下行数据业务的流量难以控制，因此，我们实现上下行数据业务的方法也不相同。在组内，下行数据业务采用分组交换实现，在总的上行数据业务信道内，上行数据业务采用电路交换方式实现。

图4是本发明的第二较佳实施例中移动台实现下行数据业务的流程图。图4表明了移动台端获得下行通信业务信道，并进行下行数据业务的过程。当用户需要进行下行数据业务时，移动台将向基站发送“下行数据业务需求消息”，然后等待基站的回应，进入402状态。如果基站向移动台回应的消息是“无资源消息”，即表明现在资源紧张，没有下行业务信道，那么移动台将结束此次操作。如果基站向移动台回应的消息是“信道分配消息”，那么移动台将向基站发送确认消息，表明已经收到此消息，并进入403状态。在403状态，移动台将根据接收到的“信道分配消息”的指示，对组I进行监视，并且将其中属于自己的消息提取出来，于是进入404状态。在404状态中，对提取出来的消息进行分析，如果提取出来的消息是“业务结束消息”，那么移动台将结束此次操作，否则移动台将根据上层协议处理此消息。

图5是本发明第二较佳实施例中基站为实现下行数据业务，动态分配下行数据业务信道的流程图。图5表明了基站接收到移动台发来的“下行数据业务需求消息”后，进行业务信道分配的过程。当接收到移动台的“下行数据业务需求消息”时，基站将对目前下行数据业务信道的状态进行评估。如果评估结果表明下行数据业务信道资源紧张，那么基站将向移动台发送“无资源消息”，并结束此次操作。如果评估结果表明下行数据业务信道资源不紧张，那么基站将根据如上分析，找出较为空闲的一组组I，并向此移动台发送“信道分配消息”，并进入502状态。在502状态中，基站将接收移动台的“信道分配确认消息”。当接收到“信道分配确认消息”后，基站知道移动台已经准备好在组I的通信业务信道中接收数据，然后通知核心网空中接口资源已经准备好，并进入503状态。在503状态中，基站将核心网发送来的消息，映射到组I的通信业务信道中，发送给移动台。如果核心网发送来的是“业务结束消息”，那么基站将清除此移动台在组I中的记录，并将此消息发送给移动台，然后结束此次操作。否则，基站将继续监视核心网，将属于此移动台的消息发送给此移动台。

图6表明了本实施例中移动台向基站申请上行通信业务信道的过程。当需要进行上行数据业务时，移动台向基站发送“上行数据业务需求消息”，并进入602状态。在602状态中，移动台将接收基站的相关消息。如果接收到的消息是“无资源消息”，那么移动台将结束此次操作。如果接收到的消息是“有资源消息”，那么移动台将与基站进行业务协商。业务协商的内容主要包括为移动台提供多少上行数据业务信道。如果业务协商失败，那么移动台将结束此次操作。否则，移动台将接收到基站的“信道分配消息”。根据“信道分配消息”的内容，移动台将上行数据映射到相应的上行数据业务信道中，发送给基站。如果上行数据业务结束了，那么移动台将向基站发送“业务结束消息”。

图7表明了本实施例中基站接收到移动台的“上行数据业务需求消息”后，分配上行数据业务信道的过程。接收到移动台的“上行数据业务需求消息”后，基站将分析上行数据业务信道的状态。如果没有空闲的上行数据业务信道，那么基站将向移动台发送“无资源消息”，并结束此次操作。如果有空闲的上行数据业务信道，那么基站将向移动台发送“有资源消息”，并进入702状态。在702状态中，基站将与移动台进行协商，商讨具体分配的信道的样式。如果协商失败，基站将结束此次操作。如果协商成功，基站将根据协商结果，向移动台发送相应内容的“信道分配消息”，并进入703状态。在703状态中，基站将监视被分配的上行数据业务信道。当接收到移动台发送的消息后，基站将把此消息转发给核心网，并判断此消息。如果此消息是“业务结束消息”，那么基站将结束此次操作。如果此消息不是“业务结束消息”，那么基站将继续监视被分配的上行数据业务信道。

因为下行数据业务流量不恒定，所以我们很难保证首次分配信道的合理性。由此，在本发明的第三较佳实施例中，我们根据不同组变化的数据业务流量，对下行数据业务信道进行调整。具体的调整方法如下：如果组I难以承受需要传输的数据业务流量，那么将组I所对应的某些移动台转移到其它组中，如果其它组也难于承受增加的数据业务流量，那么将考虑强制切断为某些移动台提供的下行数据业务。

图8是本发明第三较佳实施例中基站进行资源切换的流程图。图8表明了基站检测到组I流量超载时，所采取的组与组之间负荷分担的方法。检测到组I流量超载后，基站将检测其它组的流量情况，找出较为空闲的一个组组J。根据组I中各移动台流量情况和组J的流量情况，选择组I所服务的移动台A切换到组J中，然后想移动台A发送“资源切换消息”，并进入802状态。在802状态中，基站接收移动台发来的“资源切换确认消息”，移动台以此消息来表明移动台已经准备好在组J的数据业务信道中接收数据。接收到“资源切换确认消息”后，基站将清除移动台A在组I中的记录，并记录组J为移动台A服务。此后，如果基站接收到核心网发送给移动台A的消息，那么基站将把此消息映射到组J的数据业务信道上，发送给移动台A。

图9是本发明第三较佳实施例中移动台进行资源切换的流程图。图9表明了移动台接收到基站发来的“资源切换消息”后，所采取的资源切换过程。接收到基站发来的“资源切换消息”后，移动台将根据此消息的指示(从组I切换到组J)，监视组I和组J的数据业务信道，并向基站发送“资源切换确认消息”。此后，如果移动台从组J接收到基站发送来的消息后，那么移动台将停止对组I数据业务信道的监视，仅对组J的数据业务信道进行监视。

本领域的普通技术人员显然清楚并且理解，本发明所举的较佳实施例仅用以说明本发明，而并不用以限制本发明，本发明所举各实施例中的技术特征，可以任意组合，而并不脱离本发明的思想。根据本发明公开的动态分配通信信道的方法，可以有许多方式修改所公开的发明，并且除了上述的具体给出的优选方式外，本发明还可以有其它许多实施例。因此，凡属依据本发明构思所能得到方法或改进，均应包含在本发明的权利范围之内。

Claims (6)

1、一种动态分配通信信道的方法，其特征在于，下行链路通信业务信道被划分为若干个业务信道组，任一处于数据业务状态的移动台归属于一个业务信道组，监视该业务信道组中所有的数据业务信道，从中提取本移动台的分组交换数据；上行链路数据业务采用电路交换方式或者分组交换方式。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在某个业务信道组的流量超载的情况下，移动台被从当前归属的业务信道组切换到其它较空闲的业务信道组中。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通信信道为时分双工信道，在数据业务中，下行链路分配的通信业务信道资源多于上行链路分配的通信业务信道资源。

4、如权利要求1、2、或3所述的方法，其特征在于，基站根据移动台的请求，为移动台建立数据业务服务，该建立过程包含以下步骤：

基站接收移动台发出的需要服务信息；

基站对各下行数据业务信道组进行评估，找出并选定较空闲的数据业务信道组；

基站记录以上选定的业务信道组为移动台提供无线资源，并向移动台发出信道分配消息；

移动台向基站发送信道分配确认消息，并且监视所分配的业务信道组的数据业务信道，以备从中提取出属于自己的业务消息；

基站将核心网发给移动台的业务消息映射到选定的通信业务信道组中，转发给移动台。

5、如权利要求1、2、或3所述的方法，其特征在于，在某个业务信道组的流量超载的情况下，移动台被从当前归属的业务信道组切换到其它较空闲的业务信道组中，该切换包含以下步骤：

基站检测到某信道组流量超载；

基站检测其它信道组的流量情况，找出最空闲的信道组；

基站向移动台发送资源切换消息；

移动台接收到基站发来的切换消息后，向基站发送切换确认消息，并且监视原业务信道组和将分配的新业务信道组的数据业务信道；

基站收到移动台切换确认消息后，停止原业务信道组为此移动台的服务，记录新业务信道组为此移动台服务；

基站接收发送给移动台的业务消息，将该业务消息映射到切换后的数据业务信道组上，并发送给移动台；

移动台判断所接收到的业务消息是否映射到新业务信道组上，如是，则停止监视原业务信道组的数据业务信道，仅监视新业务信道组的数据业务信道。

6、如权利要求1、2、或3所述的方法，其特征在于，上行链路数据业务采用电路交换方式或者分组交换方式，根据移动台发出的上行链路业务请求，基站为移动台建立上行链路数据业务服务，该建立过程包含以下步骤：

基站从移动台接收上行数据业务请求消息；

基站分析上行数据业务信道的状态，在有空闲的上行数据业务信道的情况下，向移动台发送有资源消息；

基站与移动台进行业务协商，在协商成功的情况下，基站根据协商结果，向移动台发送相应协商内容的信道分配消息；

基站监视分配给移动台的上行数据业务信道，接收移动台发送的业务消息并向核心网转发。

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