CN1379600A - 移动系统中提供多用户共享无线资源的分组服务的方法 - Google Patents

Abstract

本发明,把用户－状态标志(U－SF)标识符分配给一组无线资源集,该资源集分配给移动台,或与其它移动台共享,从而,使网络能够寻址那个特定移动台的那个特定(上行链路或下行链路)资源集。无线帧所有的时隙,分配一个时隙－状态标志(TS－SF),使网络能够向特定移动台,如通过U－SF字段寻址的移动台,指示相关时隙的使用状况。如果被寻址移动台有在时隙“X”上分配的资源,并且网络允许使用该时隙,就在上行链路,在商定的时隙,在时隙“x”上用U－SF标记的整个资源集上发送;或在下行链路,在商定的时隙,肯定不从时隙“x”上U－SF标记的整个资源集上接收。网络可为允许发送的每个时隙,发出被寻址移动台在上行链路期望的功率电平信号。

Description

移动系统中提供多用户共享无线资源的分组服务的方法

发明领域

本发明涉及在第三代(3G)蜂窝系统中的应用，尤其涉及在使用TDDTDMA-CDMA(时分双工时分多址-码分多址)无线访问技术的3G蜂窝网络中的应用，网络可以动态地控制多个移动台(MS)访问共享无线资源集所根据的方式、优化上述移动台间的冲突和功耗。

背景技术

分组服务包含在与，诸如GSM(全球移动通信系统)网络的第二代蜂窝网络所提供的新兴业务使用相同的情况中。

由于更多的用户共享无线和线路资源，这些业务可给移动用户/移动台(MS)提供高速数据服务，而不会使网络饱和。

众所周知，资源共享原理通过调节其访问，在某一给定时刻只有众多移动用户当中的一个被授权发送或接收，能够把相同的资源分配给更多的移动用户。

一方面，这种类型的对网络的访问能够向共享相同资源的许多移动用户提供数据传输速度功能，另一方面，对于所提供的业务，网络可以在有相同数量移动用户的情况下，具有高于实际网络资源的数据会话数量。

GSM网络通过如下两种模式(参考GSM 04.60[1]；03.64[2]；03.60[3])区分移动台对无线资源的访问：

动态分配媒体访问模式；

固定分配媒体访问模式。

除了上面列出的两种模式之外，还有第三种模式，称为“扩展动态分配媒体访问模式”，该模式为进行这种处理，与上述动态分配媒体访问模式相比，并没有引入附加的元素。

动态访问模式(动态分配媒体访问模式)预见，网络不时地选择在下一个时段和通过特定无线资源传送的数据(或信令)分组的接收移动台，不时地选择哪一个移动台可以在下一个时段和通过特定无线资源，发送数据(或信令)分组。

当前分组接收移动台的指定，是通过存在于网络发送的数据/控制块中的临时流标识符(TFI)字段；而被授权发送下一个块的移动台的指定，则通过存在于网络发送的数据/控制块中的上行链路状态标志(USF)字段进行。

TFI和USF字段能够毫不含糊地标识接收移动台。

固定访问模式(固定分配媒体访问模式)预见，网络向移动台指明，如何在指定的时间段内使用分配给它的无线资源；“使用模式”是在数据会话的开头，由网络用层3信令指出的，实际上，包括指出哪些无线资源，在哪些时间帧内，移动台可以在分配的时间段内发送和/或接收。

图1显示了包含TFI和USF字段的、由GSM网络发送到移动台的数据块的编码。识别到是它自己的TFI的移动台，将接收随后的数据(“RLC数据”)字段；识别到是它自己的USF的移动台，将被授权在随后的块中发送。

图2显示了包含TFI和USF字段的、由GSM网络发送到移动台的控制块的编码。识别到是它自己的TFI的移动台，将接收随后的控制消息(“控制消息内容”)；识别到是它自己的USF的移动台，将被授权在随后的块中发送。

为了说明起见，注意到以下的情况是重要的，在GSM系统的情况中，在下行链路(即，发送方向是从网络到移动台)中的无线资源与上行链路(即，发送方向是从移动台到网络)中的无线资源之间存在着，基于双工技术FDD(频分双工)的明确的和隐含的匹配。根据FDD，传输方向是由频带来定义的，这意味着，移动台从网络通过“x”资源发送的块中读取它自已的USF，自动地知道它能够从中进行发送的上行链路资源：尤其是，它将是出自与“x”资源相同的时隙，但在与上行链路传输方向相应的频率上。此外，对于动态访问模式，移动台在下行方向，将连续地收听分配给它的资源，以便始终准备好接收网络发送给它的分组，和通过USF字段接收对沿上行链路方向发送的许可。

发明内容

因此，在拥有TDD(时分双工)TDMA(时分多址)-CDMA(码分多址)访问技术的第三代蜂窝系统的情况中，本发明解决了与访问无线资源有关的技术问题，尤其是，能够定义一个动态规则以解决共享无线资源问题，尤其关注在移动台中的功率控制和功耗优化问题，这在第三代蜂窝系统中非常重要。

在3GPP标准化协会(第三代协作项目)的范围内，已经定义了两种CDMA无线访问技术，分别称为：在时间域内区分传输方向的TDD UTRA(时分双工UMTS(通用移动电信业务)地面无线访问技术)；和在频率域中区分传输方向的WCDMA UTRA(宽带码分多址UMTS地面无线访问技术)。

TDD UTRA技术又提出两种选项：一个被称为3.84兆码片每秒(Mcps)TDD的宽带选项、和被称为1.28兆码片每秒TDD或甚至称为TD-SCDMA(时分-同步码分多址)的窄带选项。

在3GPP的情况中，对在各种无线移动台之间共享的无线资源的访问控制可采用不同的技术(参考TS 25.3xy)。具体参照TDD UTRA无线访问技术，网络可以应用如下的技术之一：

层3信令：网络在给定时间段内，通过RRC(无线资源控制)信令把给定的无线资源分配给移动台。层3信令的利用要求有比较大的发送和处理时间以及有效负载。重要的是，应该注意到，对于这些系统来说，无线资源的特点不仅在于时隙，而且在于用在特定时隙中的代码，对于3.84兆码片每秒TDD UTRA选项，可用15个时隙(或适用于TD-SCDMA选项的7个时隙)，其中每个时隙可容纳多达16个不同代码，使与每个无线资源的使用有关的信令消息的有效负载变得相当大。这种资源判决(arbitration)方法相当于GSM系统的固定访问模式。

层1信令：网络使用含义明确地分配给相关移动台的特定中间标识码(midamble)发送特定分组，指示当前分组的接收移动台。由于中间标识码是表征无线资源的物理参数之一这样的事实，采取层1字段(即，中间标识码字段)总是存在的，此技术不引入任何附加信令，但是，实际需要把不同的资源分配给不同用户。此外，移动台不得不将下行链路中的所有分组解码，以准备好接收发送给它的信息。

公用信道的使用：网络和移动台都可以分别利用公用信令信道，即FACH(前向访问信道)和RACH(随机访问信道)，发送短分组，或分配/请求资源(专用或与其它用户共享)，以便给它发送更多扩展分组。这种方法的缺点主要在于：公用信令信道的大量使用，有损于其它用户，例如，为电路交换业务而连接的用户，以及由于请求处理成倍增加导致的信令过载。

最后，必须注意到，如上所述的那些访问方法，没有一种在分配无线资源之后，有助于优化、维持移动台发送的信号的功率电平的过程。因此，在分组传输期间，移动台将对发送的信号或根据网络在专用信道(如果存在的话)上发送的层1指示，或实施开环功率控制技术来进行功率控制。专用信道的使用使功率控制变得有效，但是，却浪费了在无线接口上的资源；另一方面，开环功率控制不需要专用无线资源，但是，却不及闭环功率控制那么有效。

因此，这里所述的发明如以下权利要求1所述的、在利用TDD双工技术的第三代蜂窝系统中，提供了一种动态分配无线资源的方法。尤其是，与FDD技术不同，本发明在上行链路中的无线资源与下行链路的无线资源之间，不存在隐含的关联，因此能够克服目前对如上所述的方法的限制。

附图说明

本发明，与其中被认为是新颖的进一步特征和优点一起，组成 书的范围。通过参照与附图结合在一起的如下详细描述，可以更好地理解本发明，其中：

图1显示了由GSM网络发送到以分组模式连接的移动台的、下行链路数据块的结构(以上已经描述过)；

图2显示了由GSM网络发送到以分组模式连接的移动台的、下行链路控制块的结构(以上已经描述过)；

图3显示了利用TD-SCDMA选项的第三代蜂窝系统的无线帧结构；

图4显示了由利用TD-SCDMA选项的网络在图3所示的无线帧上，发送到以分组模式连接的移动台的下行链路数据块的结构，它由于存在本发明特有的信息字段而与标准GSM数据块(图1)不同。

图5显示了由利用TD-SCDMA选项的网络在图3所示的无线帧上，发送到以分组模式连接的移动台的下行链路控制块的结构、它由于存在本发明特有的信息字段而与标准GSM控制块(图2)不同。

具体实施方式

图3显示了利用TD-SCDMA选项的第三代蜂窝系统的无线帧结构，本发明可以应用这样的无线帧结构，但是不限于与此相同。

正如上面所强调的，本发明的范围旨在利用TDD双工技术的第三代蜂窝系统的情况中，定义一个从网络到移动台的信令方法，当无线资源在多个用户间共享时，指导使用分配的无线资源。

所提出的此方法，使网络能够对访问无线链路进行动态控制，尽管涉及到大量可用的无线资源(例如，对于TDD-UTRA 3.84兆码片每秒技术，15×16＝240)，但是，并不需要额外的信令负载；它能够优化移动台中的收听时间(由此可节电)，当移动台允许发送时，把有关要使用的适当功率大小的指示提供给所述移动台(由此可节电以及降低造成的干扰)。

为了达到目的，这里所述的方法建议了如下步骤：

一个分配给某移动台的、也可能与其它移动台共享的无线资源集，被指定一个标志符，在这里被称为用户-状态标志(U-SF)，使网络能够寻址那个特定移动台的特定资源集(上行链路或下行链路)。为同一移动用户定义的资源集越多，无需增加所请求的信令负载，网络可以寻址那个用户的特定无线资源的粒度(granularity)就越高。在以下的描述过程中，术语“资源集”将定义成一个或多个无线资源，每一个都由如下的参数定义：载波频率、时隙、代码和发送帧(这最后一个参数能够把更多的用户容纳在相同的载波、时隙和代码上，在时间域中轮换它们)。

把在这里被称为时隙-状态标志(TS-SF)的状态标记，指定给无线帧的所有时隙(例如，对于TD-SCDMA模式，为7个；参见图3)，使网络能够把相关时隙的可用性，指示给例如通过上述U-SF字段寻址的特定移动台；尤其是，对于TD-SCDMA模式，所述时隙-状态标志由其存在在图4中，通过八位位组1TS-SF来强调的八位位组组成。如果被寻址的移动台含有在时隙“X”上分配的资源，并且网络允许使用此时隙，例如，把TS-SF八位位组的相应位设置为逻辑值1，那么，所述移动台，在所述时隙具有上行链路方向时，可以在商定的时间段内，在时隙“x”上、用U-SF状态标志标记的整个资源集上发送；或者，在所述时隙具有下行链路方向时，在商定的时间段内，肯定不从位于时隙“x”上的、用U-SF状态标志标记的整个资源集接收。明确地指示出哪些上行链路资源能够用于发送的可能性，为网络方在控制对共享资源的访问提供了高的灵活度，同时允许解决TDD技术中典型的下行链路无线资源与上行链路无线资源之间的非隐含关联。请注意，在网络方，通知移动台在下一个商定的时间段内，它将不会从给定无线资源集接收到有用信息的可能性，使所述移动台能够在那些无线资源上和在商定的时间段内关掉它自己的接收器，以便节约电能，或者，作为一种替代，来进行保持当前连接质量所需的、不同类型的测量。

作为前一点的延伸，可以假设，如果网络只通过U-SF字段来寻址特定的移动台，那么，上述移动台将把这个消息解释成，允许它在下一个商定的时间段内，通过用U-SF状态标志标记的整个上行链路分配的无线资源集发送，同时它将收听整个下行链路分配的无线资源。同样地，当隐含地知道上述移动台的标识符时(例如，由于网络通过专用于上述移动台的无线资源发送消息)，网络可以只通过TS-SF字段寻址特定的移动台。移动台将把使用特定时隙的可能性解释成为，使用在那个时隙上已经分配的所有资源(上行链路或下行链路)的可能性。

最后，作为上述问题的综合，网络可以在允许发送的每个时隙内，发出对于被寻址的移动台的期望接收的功率电平的信号。与期望功率电平相关的命令在图4中通过八位位组Octet 1到Octet M来表示，并且用“发送功率命令”名称标记所述命令。请记住，可以假设在时隙上的干扰电平对于那个时隙的所有代码都是相同的，这样，被寻址的移动台可以把网络提供的功率指示(恰好可以从相关的扩展因子中推导出来)应用于已经在该特定时隙上分配的所有无线资源。

举一个例子来说，但不限于这个例子，参考当前在CWTS(中国无线电信标准)环境下被标准化，并被称为TSM(TD-SCDMA移动系统)的TD-SCDMA无线访问模式，图4和5显示了把本发明的原理考虑在内，也就是说，包含用户-状态标志(U-SF)、时隙-状态标志(TS-SF)和发送功率命令电平字段的下行链路数据和控制块的结构，其中，借助本发明，网络可以通过TS-SF字段，告知移动台在被允许发送的上行链路时隙上的期望功率电平。

参照图4和5，可以注意到，GSM系统已知的传输流标识符(TFI)字段，如何仍然以相同的方式，被用于向被寻址的移动台指示当前数据或控制字段。

本发明的方法范围，使利用TDD双工技术(例如，1.28兆码片每秒TDDUTRA模式)的第三代蜂窝网络，能够对于以分组提供的业务控制在多个移动台之间共享的无线资源的使用，它具有第二代蜂窝系统(例如，GSM)中已知的动态分配媒体访问模式的完全灵活性、但考虑了第三代蜂窝网络以下的典型问题。

-可以分配的无线资源的数量是巨大的，因为除了取决于无线帧中的时隙数量之外，还取决于每个时隙中可以分配的代码数量；资源集概念和用户-状态标志(U-SF)字段与每个时隙的时隙-状态标志(TS-SF)结合在一起，能够限制信令消息的大小；

-在上行链路无线资源与下行链路无线资源之间没有严格的关联；这使得不可能在特定下行链路无线资源上发送消息来指示/寻址特定的上行链路无线资源；TS-SF字段的使用能够在每个传输方向上，都能以灵活的方式来控制无线资源；

-在移动台中优化功耗的重要性；因而，通过TS-SF字段可能结合U-SF字段，可发出在商定的下一个时间段内，没有对移动用户有用的信息，这样的信号，使得特定移动台能够关掉接收器，或进行网络在上述时间段内所请求的无线测量；

-优化发送功率电平的重要性；以便使功耗和诱发的干扰达到最低；网络通过TS-SF字段，在允许进行发送的每个时隙内，允许预见发送功率命令字段。

对如优选实施方式中所述的，对共享资源的动态访问方法，以下的变型能够进一步提升上述优点：

第一种变型：把多个控制字段U-SF1、......、U-SFn分配给同一个移动台，每个控制字段与分配给同一个移动台的资源的不同子集相关。这些控制字段由网络“交替地”引入到当前的下行链路分组中，以区分所选择资源的子集，由此，上述移动台将按照通过当前U-SFi控制字段寻址的控制字段TS-SF中读出的信息来动作。

第二种变型：至少在上行链路方向上分开的多个移动台，被分配同一个值的U-SF控制字段，只要它与分开的移动台之间不同的无线资源相关，上述移动台间可同时使用所述控制字段来选择被选择资源的(子)集，并在其上依据包含在TS-SF控制字段中的信息来动作。

第三种变型：所述下行链路分组包括多个控制字段U-SF1、......、U-SFn，每个U-SF字段与同一个移动台和/或与分开的多个移动台相关，并且对应于不同的资源(子)集。控制字段U-SF1、......、U-SFn可以由上述各移动台同时使用，用于选择所选资源的(子)集，并在其上按照包含在TS-SF控制字段中的信息来动作。

Claims (7)

1.一种由多个移动台(MS)在第三代蜂窝网络的无线接口上对共享资源的动态访问方法，所述移动台利用所述资源，通过与网络通信，在无线信道上从收发基站(BTS)接收分组数据和发送分组数据给收发基站，所述资源包括：

至少一个载波频率；

用于所述载波的时分应用或时分多址(TDMA)的无线帧的第一组数量的时隙，把分组从收发基站发送到移动台；

用于所述无线帧的第二组数量的时隙，不同于第一组，用于所述载波的时分多址应用，把分组从移动系统发送到收发基站；

用于上行链路或下行链路同步的时隙；

包括一组连续的所述无线帧的无线复帧，所述各帧被循环编号，以便复帧中帧位置的标记可以区分不同的无线信道；

一组彼此正交的码序列，每个序列可被临时分配给一个移动台，用于在被分配有扩展码的各移动台间，对在码分多址或码分时隙共享中发送/接收的分组数据进行所谓的扩频调制/解调；

就可预见的移动台的控制或来/去移动台的业务量支持而言，所述资源集有助于定义具有不同逻辑含义的物理信道；网络把所述控制信道适当地应用于专用业务信道支持或相关信令所需的资源的临时分配；通过在相同数目的专用信道上发送访问允许信息，或者，利用主要包含在由BTS在各移动台共享的下行链路信道上广播发送的数据和信令分组的头中的控制字段，其中第一控制字段(TFI)明确地标明了数据分组将发至的每个移动台，网络还能够有选择地，使各移动台能够访问分配给它们的共享信道，其特征在于：

由网络分配给移动台的所述资源，可以被划分成可以为访问共享时隙而个别选择的单个子集，甚至只一个子集；

所述下行链路分组包括第二控制字段(TS-SF)，它含有与无线帧的上行链路和下行链路时隙数目一样多的标志：与上行链路时隙有关的标志的商定逻辑值，使移动台能够在整个商定时间段内，利用预选的资源子集，在该时隙上发送，包括一个或多个无线块；而与下行链路时隙有关的标志的商定逻辑值，保证了移动台在商定的时间段内，从所述预选资源子集中什么也不接收；

把与为访问而选择的资源子集或资源集相关的附加信息(U-SF、专用信道)提供给访问共享时隙的一个或多个移动台，该信息允许选择由网络选择的资源集或资源子集，并分别与分配给至少一个上行链路被选资源的上行链路时隙，和分配给至少一个被选资源的下行链路时隙一起，与所述第二控制字段(TS-SF)内的所述标志上包含的信息相一致地使用。

2.如权利要求1所述的对共享资源的动态访问方法，其特征在于，所述下行链路分组至少包括含有所述附加信息的第三控制字段(U-SF)，被移动台用来选择所述预选资源子集或资源集，并在其上按照包含在第二控制字段(TS-SF)中的信息来动作。

3.如权利要求2所述的对共享资源的动态访问方法，其特征在于，把多个所述第三控制字段(U-SF1、......、U-SFn)分配给同一个移动台，每一个第三控制字段与分配给上述同一个移动台的不同资源子集相关，所述第三控制字段由网络交替地包括在所述下行链路分组中，以区分预选资源子集，上述移动台将在其上按照在所述第二控制字段(TS-SF)中读出的信息来动作。

4.如权利要求2所述的对共享资源的动态访问方法，其特征在于，不同的移动台在所述第三控制字段(U-SF)被分配相同的值，只要与分配给上述各移动台的无线资源的不同子集相关，所述各移动台至少在上行链路方向分开，所述第三控制字段(U-SF)可以由上述分开的移动台同时使用，来选择相关的资源子集，并在其上按照包含在所述第二控制字段(TS-SF)中的信息来动作。

5.如权利要求2所述的对共享资源的动态访问方法，其特征在于，所述下行链路分组包括多个第三控制字段(U-SF1、......、U-SFn)，每个对应于与同一个移动台和/或分开的多个移动台相关的不同资源子集或资源集，该第三控制字段可以由上述移动台同时使用，来选择预选资源子集或资源集，并在其上按照包含在第二控制字段(TS-SF)中的信息来动作。

6.如权利要求1所述的对共享资源的动态访问方法，其特征在于，所述附加信息是通过最好是窄带的专用信道提供的，并且可以由移动台按照包含在第二控制字段(TS-SF)中的信息来使用，以在与上述专用信道相关的无线资源上动作。

7.如前面权利要求所述的对共享资源的动态访问方法，其特征在于，所述下行链路分组至少包括一个第四控制字段，它含有期望由移动台产生的收发基站中的接收功率电平，所述移动台通过第三控制字段(U-SF、专用信道)寻址，并与通过第二控制字段(TS-SF)允许发送的至少一个时隙有关。

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