CN1353898A - 用于使远程通信站与多个通信站接合的方法和系统 - Google Patents

用于使远程通信站与多个通信站接合的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种即使在拥塞小区中也能为高数据速率用户提供业务的方法(200)和系统(100,300,400)。如果与MS(115-130)相关的用户位于第一个小区(小区A)中,该小区太拥塞以至于不能提供用户需要的带宽,则到达或来自该MS(115-130)的全部或部分信息流可以由其他附近小区(小区B-G)接收或发送。例如,在TDMA系统中,每帧需要三个时隙以便集合足够的带宽的用户可以在每一帧与三个不同的小区(C2、C3、C4)进行通信。当例如,在新的小区能够为高数据速率信息流服务之前可以继续由以前的小区部分地为MS提供服务时,本发明还可以在切换时应用。在另一个实施方案中,本发明还可以在由HUB(415)对多个射频部分(425)进行控制的本地无线网络(400)环境中实现。

Description

用于使远程通信站 与多个通信站接合的方法和系统
发明背景
发明的技术领域
本发明总体上涉及无线通信领域,具体是涉及使一个远程通信站(RCS)能够因单一信息流与多个通信站接合。
相关技术描述
无线通信使用户可以在许多地点放置和接收呼叫。无线通信增强的安全性、生产率以及方便性导致了爆炸性的跨越大部分无线网络的增长。满足这种爆炸性增长的需要既困难又昂贵。无线系统在部署之前要很好地规划,并且随后要按照用户需求周期性地升级和扩展。
除了在纯粹用户数量方面的爆炸性增长,单个用户的带宽需求也在增长。例如,有些用户希望由采用最高可能的比特率的编解码器对其话音和声音进行处理,以获得最好的话音和声音质量。另一些用户可能需要非常高的比特率用于收发数据。在传统无线系统中,如时分多址(TDMA)系统中,每个移动台(MS)在每帧中分配了一个时隙用于收发所有类型和所有比特率的业务量,并且只与一个基站(BS)通信。
这种单时隙/一个基站组合提供的带宽可能对许多用户是不够的。即使无线系统为用户提供在单一帧中向基站发送多个时隙的可能,基站的资源也会很快耗尽。对资源耗尽导致的这些带宽限制的一个补救选项是通过将拥塞的小区分割为两个或多个小区来扩展无线网络。不幸地是,这是一个昂贵的替代方法,需要花费额外的资金购买和安装合适的基站BS设备。因此对于拥塞小区中的资源耗尽问题需要技术上有一个更经济的解决方案。
发明概述
现有技术的不足可以由本发明的方法和系统得到解决。例如,如到目前为止未被承认的,如果MS能不依赖于最好服务的BS的耗尽资源而维持高数据速率信息流将非常有益。事实上,如果MS能够同时和多个服务的BS进行通信从而使到达和来自MS的整个信息流带宽增加将非常有益。
在本发明的一个实施方案中,即使在最好服务CS(如,BS、射频部分(radio head)等)严重拥塞的情况下,无线网络仍提供无线用户尝试利用RCS(如MS)进行高数据速率信息流。当用户请求启动一个新的通信或增加现有通信带宽(尤其是当信息流变成或将变成高数据速率信息流时)时,无线网络确定当前或最好服务CS是否能满足所请求的带宽。若能够满足,则将指定该CS为请求用户提供服务。
如果不能够,则无线网络寻找其他不拥塞并且能够为请求用户服务的候选CS。如果其他候选CS被识别,则无线网络指定一个或多个CS为请求用户服务。用户的RCS与无线网络的CS之间的信息流在多个CS之间分配。如果没有识别足够的候选CS,则无线网络试图将其他用户转换到其他CS以便为请求用户创建带宽资源。如果这样做不成功,该请求将被拒绝。
在高数据速率用户切换以便方便地将RCS转移到严重拥塞小区时可以有利地使用本发明。在另一个实施方案中,MS在三个不同时隙(例如在单一帧中)向三个不同小区的每一个发送分组,以便集合足够的带宽提供高数据速率。在另一个实施方案中,MS与由本地控制器(例如HUB)控制的本地无线网络进行通信。HUB命令本地无线网络的几个射频部分为高数据速率用户服务。
本发明一个重要的技术优点是能够为拥塞覆盖区域的高数据速率用户提供服务。
本发明的另一个重要的技术优点是通过为无线资源分配增加更多的灵活性而为高数据速率用户提供更高的性能。
本发明的另一个重要的技术优点是当利用不止一个射频部分或BS时能够改善服务高数据速率用户的便携性。
本发明的另一个重要的技术优点是能够最优地处理涉及高数据速率用户的切换情况。
本发明上述的及其他的特性将参照相应附图中的示例在下面进行详细说明。本领域的技术人员应当理解,所描述的实施方案用于说明和理解的目的,并且里面预示着大量的等同实施方案。
附图简述
结合附图并参照下面的详细描述将会对本发明的方法和系统有更完整的理解,其中:
图1说明了有利地采用本发明的一种无线通信网络类型中的十个小区;
图2以流程图形式说明了按照本发明的一种实施方案实现由多个覆盖单元对远程通信站服务的一个示范方法;
图3A说明了按照本发明的一种实施方案的无线网络的一部分,其中多个小区为一个MS提供服务;
图3B说明了按照本发明的一种实施方案的图3A中每个小区的频率、时间和时隙信息图;
图4说明了按照本发明的另一种实施方案的一个本地无线网络,其中由多个射频部分为一个MS提供服务;以及
图5以流程图形式说明了按照本发明的另一种实施方案为用户请求服务分配多个基站资源的示范方法。
附图详述
通过参照附图1-5可以最好地理解本发明的一个优选实施方案及其优点,各个附图的相同和相应部分使用相同的数字。
现在参见图1,通常地在100处说明了有利地采用本发明的一种无线通信网络类型中的十个小区。一个随意的地理区域被划分成多个连续覆盖单元,也就是小区A-J,一起命名为100的无线通信网。图1中的无线通信网(在下文中为“无线网络”)100以只包括10个小区显示说明,应该理解的是实际上小区的数量要大得多。还应该理解的是本发明的原理适用于许多系统,如个人数字小区系统(PDC);全球移动通信系统(GSM);例如符合IS-95标准的美国数字小区系统(ADC);下一代(如三代)系统,如宽带码分多址(WCDMA)或宽带IS-95(如IS-95+)实现;卫星通信系统;等。
与小区A-J的每个相关的,位于其中的是CS(例如BS、射频部分等)。需要注意的是全向CS只是示范,采用如扇区或定向CS的无线网络按照本发明的原理同样受益。在小区A-J的特定小区中还有许多RCS(如MS、带无线链路的计算机等)。在小区J中显示有无线网络100的无线网络控制器(WNC)105(如移动业务交换中心(MSC)、本地无线网络HUB等),但是WNC105可以位于小区A-J的任意一个中或完全位于所有小区A-J之外。WNC105通过通信链路与显示的每一个CS以及固定公共交换电话网(PSTN)(没有显示)、互联网(没有显示)、或类似的包括综合业务数字网(ISDN)设备的固定网相连接。
小区A-J的每一个分配有许多话音或语音信道(如业务信道(TCH))以及至少一个广播控制信道(BCCH)。TCH还包括作为例子但非限制的分组数据信道,用于传送如话音、图象、通用数据/信息、视频等。控制信道用来通过发送到并由RCS单元接收的信息对RCS的操作进行控制和管理。这些信息包括呼叫发起、寻呼信号、寻呼响应信号、位置注册信号、以及话音信道分配。
本发明涉及确保即使对于拥塞覆盖区域中的RCS也可能的高数据速率信息流的方法和系统的实现。在对来自无线网络100中的RCS的通信带宽请求服务的过程中引入了至少部分合并到无线网络逻辑中的方法和系统。该过程需要在必须或要求的时候对多个CS的高数据速率请求服务。
虽然无线网络100显示了分布在网络中的10个RCS,需要理解的是实际的数量不仅更大,而且还一直在变化。尤其是在一个给定的覆盖区域(如小区A),RCS的数量因各种原因一直在变化。例如,在一个特定小区中的RCS的平均数量因日常时间表(如市区的上班时间,高速公路的高峰时间)在短期内(如几小时)改变。
有利地是,本发明的原理的应用使得操作员能够通过利用不忙小区中的待用资源满足繁忙小区中用户的高带宽需求。例如,显示的小区A在无线网络100的小区A覆盖区域内有CS110,以及RCS115、120、125和130。显示的小区D有一个CS135并且在小区D的覆盖区域内当前没有RCS。显示的小区E有一个CS140并且在小区E的覆盖区域内有一个RCS145。显示的小区F有一个CS150并且在小区F的覆盖区域内有RCS155和160。按照本发明的原理,当RCS120向小区A请求重要的资源(如多时隙)而小区A不能提供时(如或者谨慎的,或者在任何情况下),则RCS120与,例如CS135或CS140或两者之间建立附加时隙提供。同样,当RCS115向小区A请求重要的资源(如多时隙)而小区A不能提供时,则通过与,例如CS140或CS150或两者的无线连接提供额外资源。
在第三代小区系统中设计了高数据速率业务(如,能够处理多媒体数据)。高数据速率用户要求单一CS资源的基本部分,包括无线资源(如频谱)和硬件资源(如收发信机使用,计算能力等)。每个CS的高数据速率用户数量可能很低(例如一个或两个),而且中继效率因此也可能很低。当超过一个CS共享送往/来自单一用户的业务量时,按照本发明的原理改善了向高数据速率用户提供业务的性能。第三代小区系统围绕码分多址(CDMA)和TDMA技术进行设计。在一个特定的实施方案中,因来自相关CS的信号是优选正交的,所以多服务CS原理被应用于基于TDMA的系统。
按照本方面的多服务CS(如BS、射频部分等)的创新原理包括在多个服务CS之间分割信息。通过多服务覆盖单元,信息流在服务CS之间或之中拆分。因此本发明不应与相同信息从几个CS发送到用户或从用户发送到几个CS的宏分集(也就是软切换)混淆。能够通过单一服务覆盖单元为用户提供高数据速率的能力(也就是没有本发明)受硬件性能和空闲无线资源可用性的限制。提供多个服务覆盖单元需要同步服务CS以及设计支持不止一个服务覆盖单元的协议。本发明致力于为单一RCS提供多服务覆盖单元以便集中带宽的这些和其他方面。
现在参见图2,在200处通常地以流程图形式说明了按照本发明的一个实施方案,由多个覆盖单元实现远程通信站服务的一种示范方法。在许多密集的小区系统中,RCS在大多数时候能够与一个以上的CS进行通信(在覆盖区内)。为了改善无线和硬件资源的利用,本发明在一个实施方案中为单一用户分配多个服务CS。一个RCS的用户请求通信(步骤205)。该请求可能是,例如,发起一个信息流的请求,在现有信息流中增加带宽要求的请求等。网络分析通信请求可能产生自或正在产生自通信请求的带宽需求(步骤210)。网络部件或多个部件可能是,例如,一个或多个CS(如当前服务CS,最佳服务CS等),网络的WNC等。
该网络指定为RCS请求的通信服务所需要的多个CS(步骤215)。当通信请求所需要的带宽超过最佳服务CS可用的带宽资源并且/或者当在请求RCS和第二、三个等最佳服务CS之间建立可接受信号质量传送时该网络因此指定多个CS。多个指定的CS为RCS提供请求通信服务(步骤220)。
现在参见图3A,在300处通常地说明了无线网络的一部分,按照本发明的另一个实施方案由多个小区为该部分中的一个MS提供服务。在本实施方案中,无线网络100中(图1中)显示的覆盖单元A、D、F等对应于小区(例如,Cj,j=1..4);CS110、135、140等对应于BS(没有显示);RCS115、120、155等对应于MS;以及WNC105对应于一个MSC(没有显示)。每个小区Cj按分配的频率fk工作,k=1..4。MS涉及需要三个时隙的信息流,三个分组(如Pi,i=1..3)的每个对应一个时隙。
在TDMA系统如按照本发明原理运行的无线网络的部分300,可以为高数据速率用户分配多个时隙以集合足够的数据速率。当为无线网络部分300的MS指定多个服务小区时,可以方便地利用信息流已经被划分到多个时隙的事实。在无线网络部分300,与MS相关的三时隙用户由三个小区提供服务。特别地,MS将分组P1发送到小区C2,分组P2发送到小区C3,并且分组P3发送到小区C4。因此,即使MS所在的小区,也就是小区C1拥塞时,与MS相关的用户也能够参与高数据速率信息流。而且,为高数据速率信息流提供服务所需的资源分布在三个小区中,也就是小区C2、C3和C4。需要注意的是对应本发明的多服务覆盖单元原理也可在从一个覆盖单元切换到另一个覆盖单元期间应用。当高数据速率用户不能由它正在切换到的覆盖单元立即获得所需所有资源时,在切换时应用本发明的原理非常有益。因此,在转换期间高数据速率用户可由不止一个覆盖单元提供服务以便继续提供高数据速率信息流。
现在参见图3B,在350处通常地说明了按照本发明的图3A中每个小区的频率、时间和时隙信息图。350的四个图中的每一个标记为频率fk(例如,f1、f2、f3和f4),对应小区Cj(例如,分别为C1、C2、C3和C4)。时间t沿图350从左至右进行。如图所示,拥塞使得小区C1在频率f1无法传输。但是,与MS相关的高数据速率用户在一个时隙将频率f2的分组P1发送到小区C2,在下一个时隙将频率f3的分组P2发送到小区C3,并且在下一个时隙将频率f4的分组P3发送到小区C4。但是,需要理解的是,本发明并不限于采用连续的时隙。例如,分组P3可以在分组P2后的两个时隙发送。为了实现本实施方案并将时隙从几个BS发送到一个MS,BS最好被同步。这可以在系统级实现。而且,由MS优先地维护对几个BS的正确时间提前量(TA),这还需要配置MS。另外,传统的协议结构(如,在GSM分组无线业务(GPRS)中)假设单一服务小区。将发送到多个BS中的数据组合以及将多个BS要发送的数据分割还需要网络级的编排。
现在参见图4,在400处通常地说明了按照本发明的另一个实施方案的一个本地无线网络,由多个射频部分为其中的一个MS提供服务。在本实施方案中,没有同步、TA和协议问题。本地无线网络400分布在一个建筑物410上。本地无线网络400由本地无线网络控制器415(如一个HUB)控制。HUB415通过一系列有线链路420连接到多个射频部分425(如射频部分425A-425H)上。虽然只显示有八个射频部分425,但本地无线网络可以包括更多或更少的射频部分425。具有MS435的用户430通过无线链路440与射频部分425E进行通信。如果射频部分425E的资源不足以为来自MS435的一个特定信息流提供服务,该信息流将与一个或多个其他射频部分425,如射频部分425C、425F、425G和425H共享。
室内无线网络400按与本地无线网络控制器HUB415连接的一个小射频部分的原理运行。所有的射频部分425同时广播相同的BCCH信息,因此对MS435、445和系统中其他小区(没有显示)表现得就象一个小区。另一方面,TCH仅由靠近MS435的射频部分425的一个子集发送。需要注意的是带分布式射频部分的HUB原理并不限于室内系统。例如,许多微小区也可以由HUB来控制。有利地是,连接到HUB的微小区也被同步并且表现地象一个小区(如相同的BCCH)一样。当MS435在建筑物410内移动时,系统改变为MS服务的射频部分425。因此相同的频率/时隙对可以分配给建筑物410中位于不同位置的多个用户430和450。
在这个实施方案中,无线网络100(图1)所示覆盖单元A、D、F等对应于射频部分425的覆盖单元(没有明确描绘);CS110、135、140等对应于射频部分425;RCS115、120、155等对应于MS435和445;以及WNC105对应于HUB415。因此,代替上面实施方案中描述的多服务小区原理,在本实施方案中描述的是多服务射频部分原理。如果单一射频部分425E具有有限的硬件性能(这是典型的情况,因为射频部分425小而且基于终端硬件),可以使用多个射频部分425向单一用户430发送数据。因此,因为所有射频部分425已经同步就不再有同步问题。同样,因为距离相对较短,传播延迟可以忽略也就没有TA问题。而且,因为HUB415相对于网络其余部分表现为一个小区,协议问题也解决了。实际上,修改HUB415内部的协议栈足以正确地合并和拆分几个射频部分425上的数据流。
现在参见图5,在500处以流程图的形式通常地说明了按照本发明的另一个实施方案为一个请求业务的用户分配多个基站资源的示范方法。当一个新用户请求业务(步骤505)时,流程图500开始。替代地,流程图500也可以开始于一个已有用户为已有信息流请求增加带宽。当请求业务之后(步骤505),无线网络(例如,在WNC处)确定最佳服务BS是否有足够的资源可用(步骤510)。需要注意的是流程图500指包括(i)作为小区的覆盖区域以及(ii)作为BS的CS的实施方案;但是,在阅读并理解了本发明的原理之后,对于本领域的普通技术人员来说,很显然其他实施方案的其他方法是类似的。
如果最佳服务BS有足够的资源(步骤510处),这些资源分配给最佳服务BS上的新用户(步骤515)。如果,另一方面,最佳服务BS处没有足够的资源可用(步骤510处),则无线网络确定是否有一个或多个有空闲资源的替代的BS可用(步骤520)。如果有,则这些空闲资源就从可用BS的一个合适子集分配给新用户(步骤525)。带有空闲资源的可用BS的合适子集可用多种标准确定。例如,可以选择相邻BS,可以选择有最高信号质量(例如,最高载波干扰(C/I)比等)的那些BS,可以选择空闲资源最多的那些BS等。而且,可以采用这些标准的加权或非加权组合。
但是,如果无线网络不能够确定有空闲资源可用的替代BS(步骤520处),则无线网络改为试图确定是否其他用户分配有多个小区以获得空闲资源(步骤530)。如果有,则无线网络从其他用户的替代BS为其分配资源并为新用户使用空闲资源(步骤535)。如果无线网络不能为其他用户分配多个小区以得到空闲资源(步骤530处),则新用户的请求服务被拒绝(步骤540)。按这种方式,网络试图满足向资源拥塞的BS请求服务的高数据速率用户。
在一个替代的实施方案中,指定/分配多个服务CS由无线网络进行分析可以得出。例如,为特定数据用户分配无线资源的方法的第一步可以是选择需要额外无线资源的用户。例如,通过用户预订或数据应用程序感知的当前性能可以识别这一需要。例如,感知接近最大可接受限度的延迟(依赖于业务类型)的数据应用程序。
在第二步,无线网络为每个用户选择合适的非最佳服务覆盖单元。这些可由,例如,接收到的信号强度与最优覆盖单元中的信号强度以及给定的门限比较得到。在第三步,在超过一个覆盖单元中调度分组传输。因此,无线资源在最优覆盖单元以及,必要时,在一个或多个次最优覆盖单元中分配。
虽然本发明的方法和系统的优选实施方案已经结合附图进行了说明,并且在前面的详细描述中进行了描述,但应当理解,本发明并不限于公开的实施方案,在不背离下面权利要求所提出和定义的本发明精神和范围的情况下,可以有多种重新整理、修改和替代的实施方案。

Claims (27)

1.一种用于在无线通信网络中实现高数据速率信息流的方法,包括步骤:
接收一个来自远程通信站的带宽请求;
确定在第一个通信站是否有为所述带宽服务的足够的可用资源;
如果没有,则确定采用多个通信站是否有为所述带宽服务的足够的可用资源;以及
如果有,则从所述多个通信站为所述远程通信站提供所述带宽。
2.根据权利要求1的方法,还包括步骤:
如果没有,则确定是否至少另一个远程通信站可被重新分配给多个不同的通信站以释放额外资源;
如果可以,则重新分配所述至少另一个远程通信站以释放所述额外资源,并利用该额外资源为所述远程通信站至少部分提供所述带宽。
3.根据权利要求2的方法,还包括步骤:
否则,拒绝所述远程通信站的所述带宽。
4.根据权利要求1的方法,其中所述第一个通信站包括关于所述远程通信站的一个最优服务通信站。
5.根据权利要求1的方法,其中所述多个通信站包括所述第一个通信站。
6.根据权利要求1的方法,其中所述第一个通信站包括一个基站,并且所述远程通信站包括一个移动站。
7.根据权利要求1的方法,其中所述第一个通信站包括一个射频部分,并且所述远程通信站包括一个移动站。
8.根据权利要求1的方法,其中所述从远程通信站接收带宽请求的步骤还包括为新业务接收所述请求的步骤。
9.根据权利要求1的方法,其中所述从远程通信站接收带宽请求的步骤还包括为已有业务接收所述额外带宽请求的步骤。
10.根据权利要求1的方法,其中所述多个通信站被至少部分地基于至少一种选定标准被选择用于确定。
11.一种为高数据速率用户分配无线资源的方法,包括步骤:
选择需要额外无线资源的用户;
为所述用户选择至少一种合适的非最佳服务覆盖单元;以及
从多个覆盖单元调度分组传输,所述多个覆盖单元包括所述最少一个合适的非最佳服务覆盖单元。
12.根据权利要求11的方法,其中所述选择用户的步骤还包括至少部分地基于用户预定信息和当前感知的性能的至少一个来识别所述用户的步骤。
13.根据权利要求11的方法,其中所述选择至少一个合适的非最佳服务覆盖单元的步骤还包括至少部分地基于将接收到的信号强度与最佳覆盖单元和预定门限中信号强度的至少一个相比较来识别所述至少一个合适的非最佳服务覆盖单元的步骤。
14.根据权利要求11的方法,其中所述多个覆盖单元包括多个小区和多个射频部分覆盖单元中的至少一个。
15.一种用于为用户提供高数据速率信息流的方法,包括步骤:
在远程通信站和第一个通信站之间的第一帧期间发送第一个信息单元;
在所述远程通信站和第二个通信站之间的所述帧期间发送第二个信息单元;
将所述第一个信息单元和第二个信息单元合并到所述高数据速率信息流中;以及
其中所述第一个信息单元与第二个信息单元不同。
16.根据权利要求15的方法,其中所述发送第一个信息单元和第二个信息单元的步骤还分别包括从所述第一个通信站向所述远程通信站发送所述第一个信息单元的步骤,以及从所述第二个通信站向所述远程通信站发送所述第二个信息单元的步骤。
17.根据权利要求16的方法,其中所述合并步骤发生在所述远程通信站。
18.根据权利要求15的方法,其中所述发送第一个信息单元和第二个信息单元的步骤还分别包括从所述远程通信站向所述第一个通信站发送所述第一个信息单元的步骤,以及从所述远程通信站向所述第二个通信站发送所述第二个信息单元的步骤。
19.根据权利要求18的方法,其中所述合并步骤根据对无线网络控制器控制的响应发生。
20.根据权利要求19的方法,其中所述无线网络控制器包括移动业务交换中心和本地无线网络的HUB中的至少一个。
21.根据权利要求15的方法,其中所述远程通信站包括移动站,并且所述第一和第二个通信站包括基站和本地无线网络射频部分中的至少一个。
22.根据权利要求15的方法,其中所述第一个信息单元和所述第二个信息单元在连续的时隙中传输。
23.一种用于能够实现高数据速率信息流的无线网络系统,包括:
多个通信站,所述多个通信站中的每一个适合于发送信息单元;
至少一个远程通信站,所述至少一个远程通信站与所述多个通信站进行无线通信并且适合于在单一帧中传送去往/来自所述多个通信站的至少两个不同的通信站的两个不同的信息单元;以及
无线网络控制器,所述无线网络控制器连接到所述多个通信站,并且配置得与去往/来自多个通信站的至少两个不同的通信站的所述至少两个不同信息单元相协调和同步,所述无线网络控制器还配置地使所述不同信息单元合并到高数据速率信息流中。
24.根据权利要求23的无线网络系统,其中所述无线网络系统包括本地无线网络系统,并且所述无线网络控制器包括所述本地无线网络系统的HUB。
25.根据权利要求24的无线网络系统,其中所述本地无线网络系统包括室内本地无线网络系统。
26.根据权利要求23的无线网络系统,其中所述至少一个远程通信站包括移动站,并且所述多个通信站包括多个射频部分。
27.根据权利要求23的无线网络系统,其中所述无线网络系统包括时分多址系统,所述至少一个远程通信站包括移动站,所述多个通信站包括多个基站,并且所述无线网络控制器包括移动业务交换中心。
CNB008082081A 1999-03-29 2000-03-10 用于使远程通信站与多个通信站接合的方法和系统 Expired - Fee Related CN1149789C (zh)

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