CN1379967A - 在宽带、码分多址系统中的信道建立 - Google Patents

Abstract

用于在使用宽带、码分多址信令协议的第三代(3G)通信系统中建立信道的方法和系统,包括保留一个信道化代码树分支以建立信道。通过保留代码树分支,信道可利用该分支中的预留码自动编码,这使得无需执行独立的验证程序以确定是否有足够的传输层资源可用于适应新信道,以及新信道是否将扰乱或干扰当前信道数据传输。由于新信道是利用保留码建立的,已经存在传输层资源来适应新信道,因此不会存在信道干扰的可能性。

Description

在宽带、码分多址系统中的信道建立

技术领域

本发明一般涉及在宽带码分多址(WCDMA)通信系统中的信道分配。本发明尤其涉及在WCDMA系统分配资源以及在WCDMA系统中的快速信道建立。

背景技术

第三代(3G)无线通信业务正在世界范围内快速实施，而且3G系统标准也在开发之中，这些标准将实现WCDMA技术。与现有技术的窄带码分多址(CDMA)系统不同，具有WCDMA协议的3G系统将通用而且尤其适应于传送高速数据、高质量声音和视频业务以及宽带话音业务，所有这些业务都与因特网接入无缝综合。尤其是WCDMA系统已设计用于在固定或办公室环境下高达2Mbps的基于因特网的分组数据，以及在广域或移动环境下高达384kbps。此外，WCDMA系统基于对系统中所有层的全新信道结构，这将大为促进传输速率而且大大改善信号的完整性。

实现新3G无线系统以综合因特网接入与高速数据传送将使得越来越需要快速交换和多信道管理。根据从全球移动通信系统(GSM)和其他第二代(2G)系统搜集的经验，在这些系统中固有的信道建立和资源分配问题将在WCDMA系统中将变得大为严重，因为在更高数据传输率和更密集信道需求下，这些新系统将负担沉重。WCDMA系统中的传输层的资源分配和信道建立时间将为使发展中的任何3G系统有效运作的关键参数。另外，由于国际标准团体发布了用于未来实现的相关3G无线通信系统标准，传输效率和系统厂商间的无缝互操作性将要求信道建立进程和分配原理一致和标准化。在将要使用共用信道协议的WCDMA通信系统中这种需要尤为明显。

WCDMA通信系统将必须实现快速、信道预留方案。这些系统应最大化系统资源的使用而且规定简单和有效分配传输层资源。另外，如果这种WCDMA系统协议在所有系统厂商间可互换而且与提出的当前发布的新3G标准一致，将更为有利。

发明内容

本发明便于在WCDMA通信系统中建立信道，由此WCDMA信号在信道中传输，以及便于在WCDMA系统中有效分配WCDMA信号传输资源。提供信道化代码树，为WCDMA通信系统阐明信道化协议，以及提出用于在特殊信道格式化和传输WCDMA信号的信道数据。最好，划分该代码树中的至少一个代码为一个代码分支(branch ofcode)，代码分支为分配来自保留分支的代码的信道保留传输层资源。接着根据在涉及该信道化协议的代码分支中找到的建立数据建立信道，从而根据该建立数据分配该组资源到该建立的信道。

与典型地需要连接接纳控制(CAC)功能以首先验证有足够传输层资源用于该新信道，而且现有连接不会因新信道的引入而受到干扰的现有信道化技术相比，根据本发明通过预留传输层资源能实现快速信道建立。在3G WCDMA系统中，本发明将大大缩短信道建立时间而且将伴随增大系统的数据吞吐量。这对于在3G通信系统中普遍存在的高带宽信号尤为重要，因为更宽的数据字和快速流动数据，例如在视频流中，将需要高性能的无线网络和因特网接入。这些需要迄今在技术上还没有满足。

通过下面的详细描述连同附图，本发明的这些和其他特征将变得更为明显。然而，应理解的是附图仅用于示意而不是对本发明的限定，对此应参考所附的权利要求书。

附图说明

在附图中，其中同样的附图标记表示所有附图中的同一单元：

图1是实现本发明的具有两个无线网的3G无线通信系统的方框图；

图2A描绘了现有技术传输层的简化方框图，其中CAC功能的实现用于验证信道资源的可用性；

图2B描绘了根据本发明的代码分支；

图2C描绘了根据本发明具有保留代码分支的代码树；

图3描绘了实现本发明信道化技术的本发明传输层的简化方框图；

图4描绘了由图1的3G系统生成的数据字，其中设置在该数据字中信道建立数据的始结点，以确定是否应由信道化代码的保留分支分配资源以便建立一个新信道，以及

图5是根据本发明提供的信道建立优选实施例的流程图。

具体实现方式

在图1的10示意了本发明的使用WCDMA信令和协议的3G通信系统的方框图。虽然，在此是关于3G通信系统和WCDMA描述本发明的，但在此公开的信道化建立和资源分配同样可应用于当前2G和纯蜂窝系统。将在信道中传输数据以及要求利用高效传输资源协议的快速信道建立的任何通信系统都将从本发明的实现中受益。此外，术语3G在此用其广义以包括实现WCDMA协议和标准的所有有线、电缆、光纤以及无线系统。为方便描述吞吐量，除非另有说明，3G系统将描述为无线3G系统。

3G系统10包括一般在20示出的无线接入网(RAN)。RAN 20包括至少一个无线网分系统(RNS)30。每个分系统和与其相关的至少一个基站40通信。为示意起见，图中示意了两个RNS 30。

最好，每个RNS 30还包括无线网络控制器(RNC)50，RNC 50包括微控制器，用于控制在每个RNS 30内将出现的数据流和数据处理。接口(Iub)60最好放置于每个RNC 50和其相应的基站40之间，其路由数据到RNC 50而且协调数据在相应RNS 30中的传输以及通过下面将详述的传输层。最好，每个RNS 30通过基站40与移动终端70通信。移动终端70可以是数字或蜂窝移动电话、因特网终端、计算机、微控制器以及适合在3G系统传输、生成和/或处理数据的任何其他设备。基站40最好是“结点B”设备。结点B当前正由建立用于3G系统协议的国际团体标准化。结点B设备为逻辑设备而且将典型地通过Iub接口60连接RNC 50。通过Iub 60和其等效物与RNC 50通信的所有当前和将来开发的结点B设备预定在本发明的范围内。在本发明的优选实施例中，基站40包括直接与移动终端70通信的无线电小区45。无线电小区45最好是无线电收发信机。

图1示意了通用移动电信业务(UMTS)系统。这种UMTS系统将包含3G技术而且计划完全与所有因特网接入版本兼容，这样移动终端70和基站40就能提供与因特网的无缝接入。在UMTS系统的优选形式中，在RNS 30之间提供接口(Iur)80，特别用于协调和便于控制RNS 30之间的数据传输。尤其是Iur 80提供在RNS 30中的每个RNC 50之间的数据链路，以便在RNS 30之间建立传输层便于贯穿UMTS系统的数据通信。因此，传输层是在3G UMTS系统中的Iub/Iur接口之间建立的，它将包括全部接口必须分配的某些数据资源以便在RNS和传输层之间为有效数据传送创造条件。本领域的技术人员知道，传输层并不是独立的物理设备，但它表示所有传输设施和这些设施内需要用于在类似Iub和Iur的陆地接口传输数据的资源。这些接口也可是基于卫星的。传输设施为RNC的传输层部分、结点B(例如ATM交换和终止，传输接口等)，以及类似交叉连接的传输设备和沿RNC和结点B之间路由的ATM交换。根据传输层描述通信系统的某些方面很有用，因为可以从概念上研究数据和信号流而且对这种结构很容易理解。

在图2的90描绘了对示例2G系统的现有技术传输层。当数据通过系统传输时，这个传输层90由接口或类似物之间的所需交互作用类似生成。传输层90包括信道化代码树100，它是数据码的数据库，包括码信息集或在2G系统中建立信道的必要协议。因此，当2G系统生成新信道时，访问信道化代码树协议中的信道化代码，以根据系统接收的数据字中的数据确定必须建立哪种类型的信道以及将与新建立的信道相关的特殊信道参数。一般来说，传输层90包括由横越传输层90的不同和多个信道占用的传输资源。这些资源为例如，信道尺寸、信道存储器、传输比特率、优先权排队、能量吞吐量，以及必须分配给信道以便信道能准确横越系统的其他相关参数资源。

信道化代码树100建立信道还将根据该信道是共用信道110，即，它的某些参数与横越该系统的其他信道一样，还是专用信道120，即它将被视为具有专用于其传输的传输资源的独特信道。在任何情况下，一旦信道化代码树建立了该信道，传输层就确定是否确实有足够的传输资源可用于提供给该信道，而且没有其他现有信道会因分配资源给新信道而受扰。这种功能典型地已由上面提及的CAC验证程序130执行。CAC验证程序130是一种用软件实现的常规程序，其检测以判断在数据传送过程期间在传输层是否有足够的传输资源可用于适应新信道的存在，以及当新信道施加到系统时新数据信道是否会扰乱或相反中断其他信道的数据传输。如果CAC程序130确定当前没有足够的资源支持新信道通过传输层90，那么CAC程序130禁止新信道的建立，直到在传输层90资源变得可用于支持该新信道。类似地，如果新信道的建立将过度扰乱、中断、减慢或降级当前信道通过传输层90的传输，那么CAC程序130将不允许新信道建立。本领域的技术人员会认识到，RNC 50将不会记录已保留用于这些信道的特殊信道化代码，相反保留某一数量的码在WCDMA码库中。因此，当一个或多个移动终端请求使用保留用于共用信道的码，而且这些保留码能使用时，RNC将不允许耗尽全部数量的保留资源，而是保留一些资源供也有可能需要这些资源的专用信道使用。在这种情况下，移动终端将必须等待保留代码树中的另一代码变得可用，并根据移动终端的需要分配其资源。

使用CAC程序130因此要求安装独立的软件例程，以充分地进行上面涉及的新信道的确定和建立。从数据处理的观点来看，CAC例程为计算密集型，因此使用CAC程序使信道建立变得极为复杂而且速度减慢，从而降低了系统的总体数据吞吐量。此外，使用CAC程序130本身独占了大部分传输资源。这对系统带来不利影响，这对将处理以更高速率横越传输层的更密集、为数更多信道的更高速3G WCDMA系统来说是无法接受的。因此，无法接受使用CAC程序，或当前使用的利用处理器时间和传输资源来建立新信道的其他信道建立验证程序。

图2B描绘了将根据本发明分配的传输资源和无线电资源。下面将详细描述，代码树的预留部分可根据系统的特殊需要随时重分配。传输资源最好根据带宽匹配信道化代码部分。对于蜂窝系统(2G或3G)中的信道，在无线电接口(无线电资源)和其它系统接口(用于对应的传输连接的传输资源)都有可用资源。在网络和移动台70之间建立的信道隐含表示已经建立无线电信道和传输连接。

除无线电链路的传输功率以外，信道化代码是在CDMA和WCDMA系统中无线电资源的基本部分。传输资源，例如带宽和缓冲容量，表示其它系统接口(除了无线电接口)的资源，而且有例如Iub和Iur接口。信道化代码定义了在WCDMA系统中的信道，它类似于TDMA系统中的时隙。信道由此通过信道化代码彼此分离。根据信道化代码可以确定在无线电接口中对应信道的原始比特率，反之亦然。此外，在无线电接口对应信道的信道化代码由代码ID识别(在WCDMA系统中它为所说的传送格式指示符(TFI)，其中信道化代码为传送格式定义的一部分)。代码ID与数据有效载荷一起从RNC通过Iub/Iur接口传送到基站。

根据本发明，在整个可用代码集105中分配一部分信道码用于某些信道类型。虽然可保留具有任何特性的代码，但根据本发明将特别保留便于快速分组数据接入的信道化代码。另外，根据期望或所需要的信道容量，可修改作为代码数量和代码高峰容量函数的保留部分95的大小。这种特征的修正并不期望频繁发生，但间隔可以是约100到1000毫秒数量级或更大。

在Iub/Iur接口，传输资源115可类似地划分为保留分支125。代码树125的这个部分专用于一种特殊信道类型，而最好不保留剩余资源135。表示不同“资源域”的部分125、135的大小最好根据支持容量匹配。因此，如果该信道的信道化代码是取自保留的信道化代码95，那么传输资源管理无需执行任何CAC或用于任何正建立信道的资源保留功能。这使得在Iub/Iur接口对给定信道的传输连接建立比现有技术方案简单得多，由此导致信道建立速度更快。在现有技术中迄今还没有实现这种结果。

图2C描绘了在具有保留分支145的本发明中使用的示例代码树，每个结点155表示一个信道化代码。典型地，信道化代码在WCDMA系统中为正交码，图2C的代码树结构因此为表示代码155之间关系的通用方式。这种结构描绘了码155相互之间的相互关系或正交性，因此如果一个代码投入使用(“母代码”)，那么在该代码树结构或分支中母代码之下的所有代码将由于正交关系变得无法使用。因此，在保留分支145是最高码(图2C中的黑色结点)表示提供，例如，256kbit/s信道比特率的代码，而接着后两个较低码将提供128kbit/s的信道比特率。此外，下一级将提供64kbit/s的比特率，以此类推。因此，保留分支145可有效提供256kbit/s的总比特率，但服务用户数量的改变取决于个别信道率，即所使用的码。

此外，在代码树中信道化代码155的数量取决于代码类型，因此随系统而异。代码本身无法分为分支，然而根据本发明一个有利方面，代码可分支以形成图2C所示的树状结构。即，根据本发明从图2C所描绘的整个可用代码空间中可预留一组代码。

参考图3，传输层140类似地包括用于建立信道和分配资源的信道化代码树150。要建立的信道可以是共用信道120或专用信道130，二者的组合，或在3G WCDMA系统中将存在的任何其它类型的信道。存在传输层140是因为需要Iub/Iur接口来通过系统在信道中传输数据，因此信道化代码150还包含用于建立信道和配置信道的完整协议，以便它们能有效地横越WCDMA系统。

根据本发明的一个优选实施例，信道化树被划分为至少一个分支160，其包含信道化代码树150的至少一个代码。根据本发明可生成一个以上分支160，而且根据WCDMA的特殊需要和该系统的设计参数，一个以上的代码可驻留于每个分支。分支160的数量以及在每个分支中找到的代码的特定数量和类型，为由WCDMA系统的需要和规范所支配的设计选择理由。分支160的数量和内容基于这些需要和规范调整。

一旦划分了分支160，当新信道施加到系统时，分支160中的代码自动建立信道。由于是在从请求建立新信道的系统中接收数据消息之前建立分支的，传输资源将预留用于新信道，而且无需实现分离、独立的验证程序，例如前面提及的现有技术CAC程序，以确定当前传输资源是否能处理信道建立。由于传输资源不必执行在上述的现有技术传输层90中必须实现的资源验证和分配，这将大大缩短建立新信道所花费的时间而且大大增强系统的总体性能。根据本发明，分支160只分配代码170给新信道，而且由于划分代码为分支160导致传输资源已经被预留或分配，因此新信道自动建立。

当希望不是所有信道都使它们的传输资源预留时，还有可能组合CAC程序到传输层140的新信道建立中。因此，例如，当在系统中不是必须建立预留信道时，还有可能组合本发明的分支代码160和代码分配170方案与CAC或其它验证程序110，以适应这种需要。

可以通过多种方式通知传输层，应从该代码树的分支160分配新信道一个代码。例如，可发送一个独立的分配字节，指示传输层140应根据保留代码建立新信道。或者，可独立于已经由RNC 50生成的任何信道数据由传输层140接收单个比特或多个数据比特，以指示传输层140应根据分支160中的保留码建立信道。信道的建立总是由RNC 50执行，对于在Iub/Iur接口信道的传输连接也是这样。因此在无线电资源管理逻辑实体和传输资源管理逻辑实体之间有一个完全内置于RNC 50的信令协议。一般来说，RNC 50为下行链路方向处理所有传输资源，而基站可在上行链路方向处理这些资源。如果需要通过Iub/Iur接口指示基站，基站应使用预分配的传输资源125，那么这个指示可以是在无线电信道建立期间告知基站的代码ID(WCDMA中的TFI)。也可使用用于通知传输层140下一信道将根据保留代码建立的其它等效方法。

在一个优选实施例中，通过一个标志指示符通知传输层下一信道应根据保留代码建立，该指示符为数据字中的单个比特，它将通知传输层140输入信道将根据分支160中的保留代码建立。参考图4，由结点B设备生成的数据字180包括几个部分，其中有一组起始比特190提供表述字180始于何处开的初始数据集。数据200的实际字节包含将通过系统传输的数据，而且提供一组结束比特210用于指示系统数据字180正结束，以及提供结束数据字180所必需的任何辅助工作数据。根据本发明，在数据字180的结尾提供标志指示符比特220，它将告知传输层140使用或不使用来自分支160的保留码来建立传输数据字180的信道。如果标志指示符220设为例如“1”，那么传输层140将使用保留码，但如果其设为“0”，则将不建立信道，或将使用信道化树150中的其它代码而且将实施验证程序110。当然，也可使用反方案，即，“0”将指示使用分支中的代码，而“1”将指示使用非保留代码。

本发明也可实现为软件程序，它可以在图1系统的各个组件提供的任何计算机处理器或微控制器上执行。这个软件将控制如何使用无线电资源和传输资源。或者，体现本发明的软件可集成到专用集成电路(ASIC)或数字信号处理(DSP)芯片。接着如何实现传输资源的保留将受系统的设备体系结构、用于实现该系统的特定技术以及其它因素的控制。

不管实现部分所用的计算机或处理元件是何种类型，图5描绘的示例实施例的流程图可简化为软件或固件来处理。本方法开始于步骤230，在步骤240始结点(结点B)设置数据字的标志以指示传输层将从该代码树划分的分支中的保留代码分配资源给新信道或下一信道。接着在步骤250确定是否已经划分了信道化代码树的任何部分，如果是，在步骤260可重置分支，而在步骤270新代码集保留在新分支中。或者，相同的代码分支可用于建立新信道或组合具有独立的保留代码集的分支可用于建立新信道。

不管是使用相同分支代码，新分支代码或新旧分支代码的组合，在步骤280利用来自分支中的分配和保留的代码建立新信道。接着在步骤290确定是否将建立一个新信道，如果是，该方法返回步骤240。否则，该方法在步骤300结束，而且数据字利用正确的资源通过该系统传输。

根据本发明在WCDMA系统中提供的信道建立，提供了一种在高速数据系统分配传输层资源的有效和简单方式。通过删去独立的验证程序，系统资源将有效分配而且将实现快速信道建立。此外，使用保留的分支代码集建立信道将消除麻烦，以及避免由计算密集的验证程序导致的重复使用之前计算的资源，这种验证程序减慢了通过传输层的总数据吞吐量，而且它们本身浪费了宝贵的系统资源。因此，本发明提供的资源分配和信道建立方法最大化数据率而且降低了信道建立的计算难度。此外，本发明可普遍应用于所有厂商的特定3G设备。

虽然上面示意和描述了应用于本发明优选实施例的本发明的某些基本新颖特征，但本领域的技术人员知道，它们能对在此描述的设备和方法以及它们的操作进行各种删节、置换和修改而不偏离本发明的精神和范围。以基本上相同方式执行基本上相同功能以实现相同结果的所有单元和/或方法步骤的组合明显在本发明的范围之内。从一个所述实施例到另一个实施例的单元替换也完全在计划及预期之中。因此本发明仅受所附权利要求书的范围的限制。

Claims (12)

1.一种用于在宽带码分多址(WCDMA)通信系统中建立信道，由此WCDMA信号通过传输层在信道中传输，以及用于在WCDMA系统中有效分配WCDMA信号传输资源的方法，包括步骤：

访问存储的提供给WCDMA系统的代码树，该代码树陈述了该系统的信道化协议，以便WCDMA信号将通过WCDMA系统在由该信道化协议指定的信道中传输；

将代码树中的至少一个代码划分为代码分支，从而在WCDMA系统中保留一组资源用于建立与该代码分支相关的信道；以及

根据在涉及该信道化协议的代码分支中找到的建立数据来建立信道，从而根据在该代码分支中找到的建立数据分配该组资源给要建立的信道。

2.如权利要求1的方法，其中信道包括共用信道。

3.如权利要求2的方法，其中除共用信道外，信道还包括专用信道。

4.如权利要求1的方法，其中建立信道的步骤包括从该代码分支中分配代码，以便为新信道分配已由该分支为其预留的资源。

5.如权利要求4的方法，还包括用于通知传输层将为新信道分配来自该代码分支的一个码的步骤。

6.如权利要求5的方法，其中该通知步骤包括用于在对应通过传输层传输的WCDMA信号的数据字中设置标志指示符比特为一种状态的步骤，该状态指示将为新信道分配来自该代码分支的一个代码。

7.一种无线宽带、码分多址(WCDMA)通信系统，包括：

多个无线网，每个无线网还包括一个无线网络控制器，一个与该无线网络控制器通信、用于生成将通过传输层在该通信系统中传输的WCDMA信号的逻辑设备，以及一个在该无线网络控制器和逻辑设备之间用于协调无线网络的数据传输的无线网络接口；以及

一个与无线网中的每个无线网络控制器通信、以控制WCDMA信号在无线网之间的传输的系统接口单元，其中无线网络接口单元和系统接口单元之间的通信创建一个传输层，WCDMA信号通过该传输层在信道中传输，而且其中通过访问提供给WCDMA系统的代码树分配WCDMA信号传输资源，该代码树陈述了用于该系统的信道化协议，以便WCDMA信号将通过WCDMA系统在该信道化协议指定的信道中传输，将代码树中的至少一个代码划分为代码分支，从而在WCDMA系统中保留一组资源用于建立与该代码分支相关的信道，以及根据在涉及该信道化协议的代码分支中找到的建立数据来建立信道，从而根据在该代码分支中找到的建立数据分配该组资源到建立的信道。

8.如权利要求7的通信系统，其中信道包括共用信道。

9.如权利要求8的通信系统，其中除共用信道外，信道还包括专用信道。

10.如权利要求9的通信系统，其中建立信道的步骤包括从该代码分支中分配代码，以便为新信道分配已由该分支为其预留的资源。

11.如权利要求10的通信系统，还包括用于通知传输层将为新信道分配来自该代码分支的一个码的步骤。

12.如权利要求11的通信系统，其中该通知步骤包括用于在对应通过传输层传输的WCDMA信号的数据字中设置标志指示符比特为一种状态，该状态指示将为新信道分配来自该代码分支的一个代码。

Images