CN1385045A - 用于gsm-cdma空中接口的信令数据链路 - Google Patents
用于gsm-cdma空中接口的信令数据链路 Download PDFInfo
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Abstract
在GSM移动无线电信系统中,用于经由CDMA空中接口在移动站(40)和基站(30)和(32)之间传送信令的一种方法,所述方法包括根据GSM接口标准产生信令消息。提供数据链路业务以处理经过CDMA空中接口发送的消息,然后经过CDMA空中接口发送经处理的消息。最好通过数据链路层(54)提供数据链路服务,所述数据链路层产生用于发送的IS-95消息。
Description
发明领域
本发明总的涉及无线电信,尤其涉及高级蜂窝电话网。
发明背景
世界上许多国家在蜂窝电话网络中使用移动电信的全球系统(GSM)。GSM提供网络业务和标准的有用范围。GSM标准定义在网络单元之间传递信令和用户话务中所使用的协议堆栈,所述网络单元包括用户单元(也称为移动站-MS)、基站子系统(BSS)以及移动交换中心(MSC)。
图1是示意地示出在经过MS和网络之间的专用的控制信道的信令中所使用的标准协议堆栈的方框图,在本技术领域中是众知的,并通过GSM标准定义,尤其是GSM 04.xx系列的标准。术语“专用的”是指在对MS的呼叫或来自MS的呼叫期间所使用的通信信道,与当MS是在空闲状态或等待状态时相对照。最低的协议层是空中接口的物理层,它在现有GSM网络中是基于时分多址(TDMA)数字通信技术的。数据链路层提供数据链路业务和功能,尤其,如在GSM标准04.05和04.06中所定义,在此引用所述标准作为参考。GSM数据链路层支持确认和不确认两种消息操作模式。在确认模式中,数据链路层提供上层消息的可靠发送,具有的业务包括:(1)消息排序,(2)优选级和分段存储(fragmentation),以及(3)通信的中断和恢复。
在一个实施例中的无线电接口层包括3个子层,通过数据链路层和物理层控制和传递信号。熟悉本技术领域的人员会理解,术语层1和物理层通常可以互换地使用。相似地,层2和数据链路层通常可以互换地使用。此外,熟悉本技术领域的人员通常可以互换地使用术语层3、RIL3以及无线电接口层。无线电接口层的最低子层是无线电资源(RR)管理子层。RR管理子层支持在它上面的移动性管理(MM)子层和呼叫管理(CM)子层。CM子层支持呼叫处理的信令以及GSM补充业务。MM子层支持MS定位、鉴别、以及加密密钥管理所需要的信令。应该注意,为了本说明的目的,认为可以用来通过物理层和数据链路层发送消息的任何协议,诸如与GSM短消息业务(SMS)相关联的协议,都是无线电接口层协议。
码分多址技术(CDMA)是一种改进的数字通信技术,它比TDMA提供更有效的无线电带宽的使用,以及提供蜂窝电话用户和基站之间的更可靠的、无衰落的链路。领先的CDMA标准是电信工业协会公布的TIA/EIA-95(通常称为IS-95)。IS-95定义它自己的协议堆栈,用于经过话务信道(包括物理层和数据链路层)的信令发送。因为IS-95 CDMA空中接口是基于来自GSM TDMA接口的基本上不同的技术,所以在传统IS-95和GSM协议堆栈之间存在本质的不同。此外,对于经过话务信道的信令,标准IS-95数据链路层不提供GSM标准定义的某些数据链路层业务,特别是与确认模式操作相关联的业务。例如,IS-95数据链路层符合额外开销(例如,寻呼和接入)信道上的信令的GSM要求。
在此引用作为参考的国际专利申请PCT/US96/20764,描述了一个无线通信系统,所述无线电信系统使用CDMA空中接口来实施GSM网络业务和协议。使用这个系统,要用相应的CDMA设备来替代或补充现有GSM网络的至少某些TDMA基站和用户单元。使在这个系统中的CDMA BSS适合于经过标准GSM A接口与GSM移动交换中心(MSC)进行通信。因此,保留了核心GSM网络服务,而且从TDMA到CDMA的转换对于用户是透明的。
在国际公开号WO 95/24771和WO 96/21999,以及Tscha等人的题为“ASubscriber Signaling Gateway between CDMA Mobile Station and GSM SwitchingCenter”的文章(Proceedings of the 2nd International Conference on UniversalPersonal Communications,Ottawa(1993),pp.181-185)中还描述结合GSM和CDMA两种单元的混合蜂窝通信网络,在此引用这些内容作为参考。
发明概述
本发明某些方面的目的是提供方法和设备,用于在移动(GSM)/码分多址(CDMA)蜂窝通信网络的混合全球系统中经过移动站和基站子系统之间的空中接口的专用信道传送信令。
本发明某些方面的又一个目的是提供通信协议,所述通信协议使经过CDMA空中接口的专用信道使用GSM兼容的信令成为可能。
在本发明的较佳实施例中,混合的GSM/CDMA蜂窝通信系统包括受GSM移动交换中心(MSC)控制的一个或多个CDMA基站子系统(BSS)。移动站(MS)和BSS之一经过使用协议堆栈的CDMA空中接口(即,物理层)进行通信,所述协议堆栈包括经修改的数据链路层,以致支持基于GSM无线电接口层的GSM-CDMA无线电接口层。最好,还至少修改GSM无线电接口层的无线电资源(RR)子层,从而与CDMA空中接口(即,物理层)交互作用,如在1998年7月20日申请的,题为“Base Station Handover in a HybridGSM/CDMA Network”的美国专利申请09/119,717中进一步描述,该专利已转让给本专利申请的受让人,并在此引用作为参考。把这个经修改的RR(无线电资源)称为GSM-CDMA RR。
因此,系统使经过CDMA空中接口在专用话务信道中使用GSM信令成为可能。协议堆栈的修改提供了支持基本上所有GSM专用信道信令业务所需要的功能,而CDMA通信工业标准没有提供。
在本发明的某些较佳实施例中,混合的GSM/CDMA蜂窝通信系统包括共同受移动交换中心(MSC)控制的TDMA和CDMA两种基站。通常,在上述国际申请中,以及上面参考的题为“Base Station Handover in a HybridGSM/CDMA Network”的美国专利申请中,描述这种类型的系统。通过在TDMA和CDMA空中接口之间适当地切换,移动站能够与两种类型的基站进行通信,而最好在两种类型的接口上使用GSM网络和信令协议。通过经修改的数据链路层和通过GSM-RR子层的合适的修改,使在CDMA空中接口上GSM协议的这种使用成为可能。最好,相对于GSM标准基本上不修改移动性管理(MM)和呼叫管理(CM)子层。
在本发明的某些较佳实施例中,经修改的数据链路层包括两个子层:下子层,基本上相当于如IS-95规范中定义的IS-95数据链路层,它与CDMA物理层进行通信;以及上子层,这里是指适配(adaptation)子层,在下子层和GSM-CDMA无线电接口层的RR子层之间进行通信。适配子层提供附加功能,所述附加功能是GSM标准所要求的与数据链路层有关的,但是是下子层(即,IS-95数据链路层)没有提供的。附加功能最好包括:(1)用于准备数个数据链路的过程,每个具有不同的发送特征;(2)数据链路连接端点的识别;(3)无线电接口层消息排序;(4)大的无线电接口层消息的分裂和再组合;(5)根据无线电接口层消息的优选级来发送它们;(6)在越区切换期间中断和恢复数据链路业务;以及(7)IS-95信令消息的透明发送(隧道现象)。
因此,根据本发明的较佳实施例,在GSM移动无线电信系统中提供一种方法,用于通过CDMA空中接口在移动站和基站之间传送信令,所述方法包括下列步骤:
根据GSM接口标准产生信令消息;
提供数据链路服务以处理消息,用于经过CDMA空中接口发送;以及
经过CDMA空中接口发送经处理的消息。
提供数据链路服务最好包括产生用于发送的IS-95消息,使用数据链路层根据GSM接口标准来处理信令消息。数据链路层最好包括适配子层,它接收,并且更好的是封装信令消息,以根据信令消息产生IS-95消息。
另外或另一方面,本发明的数据链路层进一步包括IS-95数据链路层,而且适配子层根据GSM标准接收来自无线电资源协议子层的信令消息,并把IS-95消息传送到IS-95数据链路层。适配子层最好根据IS-95标准进一步接收信令消息,并根据IS-95标准把消息传送到数据链路层而基本上无需处理。
提供数据链路服务最好包括对消息进行封装,更好的是一般形成IS-95数据突发消息。
在一个较佳实施例中,提供数据链路服务包括把消息分裂成经过CDMA空中接口发送的多个子消息。分裂消息最好包括根据消息的顺序次序而在每个子消息的标题中分配一个消息号,而所述方法包括接收子消息,并根据消息号按顺序次序把它们串联起来。
产生消息最好包括产生多个具有所分配顺序的消息,而且方法包括经过CDMA空中接口在确认操作模式中接收消息,并根据所分配的顺序安排消息。
另外,产生消息最好包括产生多个具有相应优选级的消息,而提供数据链路服务包括根据消息优选级的次序,传送经处理的,用于经过CDMA空中接口发送的消息,其中,提供数据链路服务最好包括根据GSM服务接入点指示器分配优选级。
提供数据链路服务最好包括在移动站从第一基站到第二基站的硬越区切换期间中断通过移动站的消息发送,并在越区切换完成之后恢复发送。在一个较佳实施例中,第一基站具有CDMA空中接口,而第二基站具有GSM-CDMA空中接口,并且提供数据链路服务包括把根据硬越区切换中断发送的消息传递到GSM数据链路层,以致准备消息,用于经过GSM-CDMA空中接口发送。
发送经处理消息最好包括经过话务信道发送消息。
根据本发明的一个较佳实施例,进一步提供在GSM移动电信系统中使用的包括基站和移动站的无线通信设备,所述基站和移动站经过CDMA空中接口进行通信,并提供数据链路服务,用于处理待经过CDMA空中接口发送的消息,从而使用数据链路服务对根据GSM接口标准产生的基站和移动站之间的信令消息进行处理而用于发送,从而经过CDMA空中接口发送信令消息。
CDMA空中接口最好是根据IS-95标准的,其中,基站和移动站使用包括数据链路层的协议堆栈进行通信,以根据GSM接口标准处理信令消息。数据链路层最好包括适配子层,更好的情况是,适配子层接收和封装信令消息,并根据信令消息产生IS-95消息。
在一个较佳实施例中,数据链路层进一步包括IS-95数据链路层,而适配子层根据GSM标准接收来自无线电资源协议子层的信令消息,并把IS-95消息传送到IS-95数据链路层。适配子层最好又根据IS-95标准接收信令消息,并根据IS-95标准把消息传送到数据链路层而基本上无需进行处理。另外,封装最好用于发送的信令消息,最好以IS-95数据突发消息的一般形式。
最好把至少某些消息分裂成多个子消息,用于经过CDMA空中接口发送,其中,根据消息的顺序次序在每个子消息的标题中分配消息号,当接收子消息时,根据消息号按顺序次序把它们串联起来。
在一个较佳实施例中,经过CDMA空中接口在确认发送模式中根据所分配的次序发送多个消息,当接收消息时,根据所分配的次序安排它们供输出。
消息最好具有各自的优选级,并根据消息的优选级按次序传递消息,用于经过CDMA空中接口发送,其中,根据GSM服务接入点指示器分配优选级。
在移动站从第一基站到第二基站的越区切换期间,最好移动站中断消息的发送,并在完成越区切换之后恢复发送。在一个较佳实施例中,第一基站具有CDMA空中接口,而第二基站具有GSM-CDMA空中接口,其中,根据越区切换到GSM数据链路层的情况,传递中断的消息,从而准备用于经过GSM-CDMA空中接口发送的消息。最好经过话务信道发送经处理的消息。
从下面结合附图的本发明的较佳实施例的详细描述中,将更完整地理解本发明,其中:
附图简述
图1是本技术领域中众知的GSM通信协议堆栈的示意方框图;
图2是根据本发明的一个较佳实施例的混合GSM/CDMA蜂窝通信系统的示意方框图;
图3A是根据本发明的一个较佳实施例的示意方框图,示出图2系统的元件之间的通信协议堆栈;
图3B是根据本发明的一个较佳实施例的示意方框图,示出图3A的协议堆栈的细节;
图4是根据本发明的一个较佳实施例的示意方框图,示出图2系统的元件之间传送的消息;
图5和6是根据本发明的一个较佳实施例的示意方框图,示出在图3A和3B中示出的协议堆栈的操作;以及
图7、8、9和10是根据本发明的另外一些较佳实施例的示意方框图,示出在图2的系统中使用的通信协议堆栈。
较佳实施的详述
现在参考图2,图2是根据本发明的一个较佳实施例的混合GSM/CDMA蜂窝通信系统20的示意方框图。围绕公共陆地移动网(PLMN)22构造系统20,如上所述,所述公共陆地移动网(PLMN)22是基于GSM通信标准的。已经存在这种网络的基础结构,并广泛应用于许多国家。本发明的优点是能够逐步引入连同这种网络的CDMA服务而无需对现有基础结构作出重大的改变。
PLMN 22包括至少一个移动服务交换中心(MSC)24,或可能有许多如此的中心(为了说明的清楚起见,虽然这里只示出一个MSC),它控制一个地理区域中的网络操作。连同其它功能一起,MSC 24负责用户单元的位置注册,以及用户单元在基站之间的越区切换,以及把PLMN 22链接到公共电话交换网(PSTN)和/或分组数据网(PDN)48。PLMN还包括网络管理中心(NMC)26以及小区广播中心(CBC)28。在题为“Base Station Handover in a HybridGSM/CDMA Network”的上述美国专利申请中以及上面引用的国际专利申请中进一步描述了这些元件的功能,以及系统20的其它方面,和关于在系统中的移动站(MS)40的结构和操作的细节。
系统20包括多个MS 40,在一个或多个可接受的蜂窝通信频带中,所述MS 40经过无线RF链路经由多个基站子系统(BSS)30和32与PLMN 22进行通信。众知为用户单元的MS 40最好能够与使用基本上标准的GSM TDMA信令协议的GSM BSS 30,以及使用下述基于CDMA的通信方法的CDMA BSS32两者进行通信。虽然为了清楚起见,在图2中的MS 40、GSM BSS 30和CDMABSS 32的每一种中只示出一个单元,但是可以理解,实际上系统20一般包括这些系统单元的每一种中的多个单元。
GSM BSS 30和CDMA BSS 32两者与MSC 24进行通信,并受其控制。GSMBSS 30和MSC 24之间的通信基本上是根据GSM标准的。相对于IS-95 CDMA标准,修改了CDMA BSS 32,从而根据GSM标准与PLMN 22进行通信,尤其,经过GSM标准A接口与MSC 24进行通信,如进一步在下面参考图3所述。最好BSS 32还与CBC 28通信,从而接收待经过空中广播的消息,并包括无线电操作和维护中心(OMC-R)38,它与NMC 26进行通信。
在CDMA空中接口上建立CDMA BSS 32和MS 40之间的通信,通常,最好根据用于CDMA通信的IS-95标准,并且最好是根据IS-95B(TIA/EIA-95-B)版本的标准。围绕基站控制器(BSC)34建立BSS 32,所述基站控制器控制许多基站收发机(BTS)36,并与它们进行通信。当MS 40在由特定BTS服务的地理区域或小区中时,每个BTS发送RF信号到MS 40,并接收来自MS 40的RF信号。当在电话呼叫期间,MS从一个CDMA BTS 36的小区移动到另一个CDMA BTS 36的小区,在BTS之间发生“软越区切换”,如在CDMA技术领域中众知的那样。
然而,系统20服务的区域还可能存在没有CDMA覆盖的(即,在这种区域中没有CDMA BTS 36),或在这种区域中覆盖较弱或拥塞。如果在电话呼叫期间MS移动到这种区域中,则使MS从CDMA BTS越区切换到与GSMBSS 30相关联的BTS,而无需中断呼叫。同样,如果在呼叫期间,MS 40从一个仅受到GSM BSS 30服务的区域移动到CDMA BTS 36的小区,则最好使MS 40从GSM越区切换到CDMA BSS。在题为“Base Station Handover in aHybrid GSM/CDMA Network”的上述美国专利申请中进一步描述了执行在CDMA和GSM/CDMA服务(和反之)之间的这种越区切换的方法,以及执行在一个CDMA BSS 32和另一个之间这种越区切换的方法。
如在图2中所示,通过这种方法和系统20的结构,MS 40接受在通过系统20(在系统20中已经实施CDMA服务)服务的这些区域中的CDMA服务的优点,而不丢失在TDMA区域中的服务。对于MS 40的用户来说,CDMA和TDMA区域之间的交易基本上是透明的,因为在整个系统中可观察到高级GSM网络和信令协议,在交易期间,只改变低级RF空中接口和相关联的数据链路功能。
图3是根据本发明的一个较佳实施例的方框图,示意地示出在MS 40、CDMA BSS 32以及GSM MSC 24之间的信令接口中使用的协议堆栈。这些接口使MS 40经过CDMA空中接口与GSM网络22的通信成为可能。在题为“Base Station Handover in a Hybrid GSM/CDMA Network”的上述美国专利申请中,以及国际专利申请PCT/US96/20764中更详细地描述了这些接口和协议层的操作的某些方面,以及通过这些接口的消息流。当MS 40经由GSM BSS 30与MSC 24进行通信时,协议堆栈是根据GSM标准的,如上文参考图1所述,基本上无需修改。
MS 40使用混合GSM/CDMA协议堆栈50经过CDMA Um接口(或空中接口)与CDMA BSS 32交换信号。堆栈是基于CDMA IS-95物理层52的,并外加GSM-CDMA数据链路层54,其中,修改IS-95操作使之适合GSM上层协议以及GSM-CDMA RR子层56的要求。当MS 40与CDMA BSS 32通信时,产生在MS堆栈50中的合适的下层52和54,经过CDMA Um接口与BSS 32的GSM-CDMA RR子层56进行通信。另一方面,当MS 40与BSS30通信时,RR子层56产生基本上标准的GSM-TDMA物理层、数据链路层和无线电接口层。
不管在使用空中接口中的哪一个空中接口,GSM-CDMA RR子层56支持它上面的标准的GSM无线电接口层移动性管理(MM)和呼叫管理(CM)子层。BSS 32不处理MM和CM子层,但是通过MS 40和MSC 24之间进行中继,用于以对于下面的CDMA接口层基本上透明的方式进行处理。最好RR子层56提供完整的无线电资源管理功能,如GSM规范04.07和04.08所定义的那样,在此引用所述规范作为参考。虽然CDMA IS-95没有定义“RR”层56自身,但是这里描述的GSM-CDMA RR子层56也保留完整的IS-95无线电资源管理功能。
CDMA BSS 32经过标准的、基本上未修改的GSM A接口与GSM MSC 24进行通信,所述GSMA接口包括合适的SS7和BSSAP协议。因为CDMA BSC34使用标准A接口与GSM MSC 24进行通信,为了使CDMA BSS 32添加到GSM系统20,基本上不需要修改核心GSM MSC。此外,不需要通知MSC 24GSM/TDMA BSS 30和CDMA BSS 32之间的标识有任何区别,因为两者基本上以相同的方式经过A-接口与MSC进行通信。
GSM-CDMA数据链路层支持在BSS 32和MS 40之间的信令发送的确认和不确认两种模式,如GSM和IS-95两种标准所提供。通过在SS 32和MS 40之间的消息中设置预定标志而通过RR子层56产生确认模式,基本上如IS-95B所规定的那样。此外,层54包括功能,诸如消息排序、优选级和分裂以及中断和恢复通信,通常,这通过标准GSM数据链路层支持,但是不是通过CDMA IS-95数据链路层支持。因此,相对于CDMA数据链路层(如IS-95所规定的那样)修改GSM-CDMA数据链路层54,从而支持通常IS-95不支持的GSM信令的许多特征:
·扩展无线电接口层消息长度。根据GSM标准04.06,5.8.5节(在此引用作为参考),传递到数据链路层用于在确认模式中发送的无线电接口层消息可以长达251个8比特组。(如上所述,无线电接口层消息包括,但是不限于,通过或经由GSM-CDMA RR子层56传送的消息)。通过比较,IS-95话务信道信令消息的总长度是255个8比特组,但是为了保持功能完整性以及与IS-95的兼容性,把许多字段搁在一边,包括:
·消息长度(MSG_LENGTH)-1个8比特组。
·CRC-2个8比特组。
·消息类型(MSG_TYPE)-1个8比特组。
·标准数据链路层标题字段(ACK_SEQ、MSG_SEQ、ACK_REQ)-1个8比特组。
·加密信息(ENCRYPTION)-2个8比特组。
因此,一个IS-95消息可以包括不多于250个8比特组。此外,如果封装GSM无线电接口层消息作为IS-95数据突发消息(DBM)(即,待作为IS-95 DBM发送),或按相似于DBM的形式,如下参考图4所述,则消息数据的最大长度可以不多于246个8比特组。相应地,如下面进一步描述的那样,GSM-CDMA数据链路层54使长的GSM信令消息分裂,以适应这些长度极限。
·消息排序。根据IS-95规格,信令的IS-95数据链路层协议不保证传递任何特定次序的消息。当必须以确定次序接收消息的序列时,在发送下一个消息之前,发送实体必须等待从序列中的每个消息的接受实体来的确认。然而,GSM-CDMA数据链路层54提供如GSM标准所要求的序列控制,以致发送通过发送实体(假定MS 40)产生的特定无线电接口层消息,并按顺序次序传递到接收实体(BSS 32)的无线电接口层。
·消息分裂。根据IS-95规范,可以使信令消息分段成为按顺序发送的数个话务信道帧。然而,即使丢失这些帧中之一,必须再发送整个消息,因此浪费话务信道带宽。GSM-CDMA数据链路层54提供长无线电接口层消息的按次序的分裂,从而只需再发送丢失的数据链路层分段。同样,如果其它较高优选级消息抢先,即中断长无线电接口层消息的数据链路层分段的发送,则GSM-CDMA数据链路层54最好在事后只再发送在抢先之前没有发送的分段。
·消息优选级。GSM-CDMA数据链路层54根据预分配的优选级支持无线电接口层消息的发送。例如,消息具有为3的GSM业务接入点识别符(SAPI)。把它分配给GSM短消息服务(SMS),比与呼叫有关的信令(SAPI0)具有较低的优选级。标准IS-95数据链路层不支持这种优先次序。
图3B是根据本发明的一个较佳实施例的方框图,示出在MS 40和BSS 32的协议堆栈中,GSM-CDMA数据链路层54的执行的详细说明。GSM-CDMA数据链路层54包括与IS-95物理层52进行通信的IS-95数据链路层72;以及加在GSM-CDMA RR子层56和IS-95数据链路层72之间的适配子层74。IS-95物理层和IS-95无线电接口层是根据IS-95标准的,基本上无需修改。RR子层56使用基于标准GSM服务基元(primitive)的层对层消息,与适配子层74进行通信。RR子层56使用标准GSM信令消息、标准IS-95信令消息以及用于某些功能的特殊GSM-CDMA消息的组合,与BSS 32的RR子层进行通信。因此,适配子层74提供GSM-CDMA RR子层56和IS-95数据链路层72之间的接口,并且使支持上述GSM信令特征成为可能。
GSM-CDMA RR子层56还与物理层52对接,如一般通过GSM标准所定义的那样,以便控制诸如无线电链路设置、拆卸(tear-down)和导频信道测量之类的物理层操作的功能,如在上述题为“Base Station Handover in aHybrid GSM/CDMA Network”的美国专利申请中所描述。然而,本专利申请主要与通过GSM-CDMA数据链路层54传送的服务和信令有关。
为了使通过IS-95数据链路层72从RR子层56发送GSM-标准和GSM-CDMA消息成为可能,最好适配子层74把消息封装到用于通过数据链路层发送的IS-95 DBM。当接收到这种DBM时,子层74使消息去除封装,并把消息向上传递到RR子层。另一方面,可以封装消息作为新的消息类型,最好具有DBM的一般形式和功能,但是包括IS-95层72不需要识别的单元。例如,可以通过在DBM的标题中设置MSG TYPE字段为IS-95不能识别的一个值而产生新的消息类型。
也可以是,诸如标准IS-95无线电接口层消息之类的某些消息或消息类型是不封装的,而且通过适配子层74透明地传递它们。把这种消息发送模式称为“隧道现象”。最好,RR子层56指定适配子层74是否封装特定消息。
图4是根据本发明的一个较佳实施例的方框图,示意地示出封装所有或一部分GSM-CDMA信令消息的IS-95 DBM 80的格式。DBM 80适合于经过IS-95话务信道(也众知为专用信道)的发送,并支持消息分裂,如下面进一步描述。
DBM 80最好包括下列字段:
·MSG_LENGTH 82-根据IS-95规范,这个字段是以8比特组设置整个消息的长度。
·DBM标题84-使用这个字段如在IS-95规格中所定义,用于前向和反向话务信道,最好如IS-95B的7.7.3.3.2.4和6.7.2.3.2.4节所规定。最好包括下列子字段:
·BURST_TYPE-设置该差值来区别不同类型的DBM。TIA发布的TSB-58A规范中描述现有DBM类型以及它们相关联的BURST_TYPE值,在此引用作为参考。分配未使用的BURST_TYPE值来识别携带GSM-CDMA信令消息的DBM。
·NUM_MSGS-设置到来自无线电接口层的消息所分割成的分段的总数(或设置成1,如果没有分裂消息)。
·NUM_FIELDS-设置到在总DBM数据字段中的8比特组的数,所述总DBM数据字段包括适配标题86加上消息数据字段88的长度,如下所述。
·适配标题86-通过适配子层74附加到从GSM-CDMA RR子层56接收到的消息上(或附加到分裂的消息的每个分段上),并包括下列子字段:
·经扩展SAPI(ESAPI)94-把通过RR子层指定,从而在标准GSM信令消息之间进行区别的ESAPI设置为0,而把GSM-CDMA信令所要求的包括特定的、非标准消息的其它消息的ESAPI设置为1。可以使用特定的GSM-CDMA消息,例如,在控制系统20中的基站之间的越区切换中。
·SAPI96-根据基于无线电接口层实体(提供待在数据字段88中传送的消息)的GSM标准而设置。对于CM、MM和RR信令,把SAPI字段设置成0。对于SMS消息,把它设置成3,如上文所述。当ESAPI94是1时,SAPI96最好设置成0。
·SEQ_NUM 98-当在确认模式中操作时,顺序地分配给经过话务信道发送的每个无线电接口层消息的模数4数。对于SAPI和ESAPI的每个不同的组合,最好保持从00开始的一个独立的数序列。这个字段使接收适配子层按正确的次序把消息传递到接收RR子层以及在不同消息的分段之间进行区别(因为单个消息的所有分段具有相同的SEQ_NUM)成为可能。
·ORD_IND 100-向接收适配子层指示是否要把排序校正施加于在确认模式中接收到的消息。在下面进一步描述排序校正。
·忽略保留位102,当另外的保留位90正跟随数据88时。
·数据字段88-包括来自RR子层56或其它无线电接口层实体的消息的信息,它是通过GSM-CDMA数据链路层54封装和传送的。数据88可以包括一个实体消息或分裂消息的单个分段,如在DBM标题84中所指示。
·CRC字段92-根据IS-95规范计算和附加到DBM 80。
图5是根据本发明的一个较佳实施例的方框图,示意地示出通过GSM-CDMA数据链路层54处理用于通过CDMA物理层52发送的消息。适配子层54接收来自RR子层56的消息,并根据RR子层分配给消息的优选级,把它们放置在发送队列110、112、114中。示出3个队列,相应于高、中和低优选级,虽然也可以使用更多或更少数目的队列。最好把高优选级分配给具有ESAPI1的消息,而具有ESAPI0/SAPI0的消息接收中优选级,而那些具有ESAPI0/SAPI3的接收低优选级。
分裂和封装块116按优选级次序从队列读出消息,或消息的恰当大小的分段。块116最好以标准IS-95 DBM的格式处理消息,并把消息传送到在IS-95数据链路层72中的发送队列118,从那里把它们传递到物理层52。因而,RR子层56指示要通过子层74分裂的长消息。最好只可以经过在确认模式中的话务信道发送这种消息,而且必须封装,最好是按图4示出的形式。块116根据分段的数目和序列设置DBM标题84的NUM_MSGS和MSG_NUMBER字段,如上文所述,其中,对于一个完整的“经分段的”的消息,有时单个分段已经足够了。为了有效发送,最好把消息分段的长度设置成无线电接口层数据的64个8比特组。
也可以是,RR子层56可以指定应该按次序传递在确认模式操作中经过话务信道发送的经封装消息。既然是这样,块116最好设置ORD_IND 100为1。IS-95数据链路层根据每个新DBM的DBM标题84中的MSG_SEQ字段的增量而保持这种消息的次序。如在这里下面进一步描述,接收实体的适配子层使用ORD_IND和MSG_SEQ字段按消息的正确次序把消息传递到RR子层。要注意,根据一般IS-95功能,IS-95数据链路层72按从RR子层56接收消息的次序发送不确认消息。最好数据链路层72对于IS-95消息(相对于GSM和GSM-CDMA消息)不进行特殊的排序。
GSM-CDMA数据链路层54的又一个功能是在硬越区切换到诸如GSMBSS 30之类的另一个BSS的期间,中断从MS 40到BSS 32的确认模式消息,以致避免消息丢失。在越区切换开始时,BSS 32中断到达和来自MS 40的无线电接口层消息的流。虽然传送有关越区切换的高优选级(ESAPI1)消息,但消息在MS处的适配子层74的队列112和114中等待,而且保持在它们的队列中直到完成越区切换。在完成越区切换之后,如果需要,把排队的消息传递到另一个合适的协议层,用于与新BSS进行通信,例如,传递到到在Dm信道(LAPDm)上的GSM链路接入协议,用于发送到BSS 30。然后恢复发送。IS-95不支持在不同空中接口之间的这种消息中断/恢复和传送功能。
图6是根据本发明的一个较佳实施例的方框图,示意地示出对GSM-CDMA数据链路层54从IS-95物理层52接收到的消息的处理。IS-95数据链路层处理来自物理层的消息,并把消息放置在接收队列120中,从那里把它们传递到排序缓冲器122。缓冲器最好包括4个输入。当在缓冲器中的消息具有DBM 80的形式(图4)而以具有ORD_IND 100设置为1的确认模式进行发送时,根据在DBM标题84中的MSG_SEQ字段的模数4值,把消息存储在缓冲器输入之一中。然后通过去封装和去复用块124读出在缓冲器122中的消息,并按次序处理。然而,经过额外开销信道或具有ORD_IND设置为0的标准IS-95消息和经封装消息到达缓冲器中,块124就立即对它们进行读出和处理。
块124对消息进行去封装,并根据在它们的适配标题86中的ESAPI94、SAPI96和SEQ_NUM 98把它们分类到串联缓冲器126。把如消息类型所指示的或通过在DBM标题84中的NUM_MSGS值为1所指示的未分段消息立即传递到接收队列128,RR子层56从那里读出它们。把给定的经分段消息的分段保存在分配给该消息的任何一个缓冲器126中,直到已经按次序组合所有的分段,如通过分段的NUM_MSGS和MSG_NUMBER所指示。因为根据分段的序列(例如,在它们的适配标题86中的ESAPI94、SAPI96和SEQ_NUM 98字段),已经在标题中把一个消息号分配给携带经分段消息的分段的每个“子消息”,可以根据消息号按顺序次序串联所接收子消息(例如,按在它们的适配标题86中的ESAPI94、SAPI96和SEQ_NUM 98字段所指示的次序)。然后把完全组合的消息传递到队列128。
虽然图3B、4、5和6示出基于把适配子层74添加到协议堆栈的一个特定的较佳实施例,但是可以理解,也可以使用对于传统协议堆栈的其它修改来提供GSM-CDMA RR子层56和CDMA物理层52之间的数据链路服务。这里上面描述的实施例使用标准IS-95数据链路层,由于在其上引入适配子层而具有基本上无需修改的优点,而且具有对于标准GSM信令消息和基元提供基本上全部支持的优点。另一方面,例如,可以开发完全的、新的GSM-CDM层来代替图3B中示出的双子层结构,并仍提供所要求的数据链路层功能。这种替代可能相当困难,而且开发成本较高,但是最终得到比上述实施例更有效的操作。在接着的图中示出其它替代协议堆栈。
图7是根据本发明的另外实施例的方框图,示意地示出协议堆栈50。该实施例的功能与在图3中所示的实施例的功能相似,添加适配子层129作为对于GSM-CDMA RR子层的修改。数据链路层72相应于IS-95数据链路层,基本上无需修改或添加。这里由适配子层129的执行代替在图3的实施例中的GSM-CDMA数据链路层54中的适配子层74所提供的功能。
图8是根据本发明的另一个另外实施例的方框图,示意地示出协议堆栈50其中,添加DBM封装子层作为对于GSM-CDMA RR子层130的修改。此外堆栈50包括基于IS-95的数据链路层134,对它进行修改以发送和接收DBM所述DBM封装信令消息长于上述传统246个8比特组极限。这些修改基本上允许所有GSM-CDMA信令消息以IS-95 DBM的一般形式进行封装,如上文上述,既然是这样,发送而没有分裂消息的要求。
为了适应所增加的消息长度,最好相对于IS-95标准重新定义DBM 80的MSG_LEN字段82,从而指示消息数据88的长度,少2个8比特组。然后,以这个方式修改的DBM将能够支持257个8比特组长的无线电接口层消息,它对于251-8比特组的GSM消息加上6个8比特组的DBM标题84是足够了。把这个改变施加于在确认模式中经过话务信道发送的消息的封装;对于额外开销信道消息或对于未确认的发送,在DBM格式中不需要改变。子层132执行包括DBM标题的施加和修改MSG_LEN字段的封装。
在其它方面,在图8的实施例中实施消息和基元与上面参考图3B的实施例所描述的极相似。然而,因为MSG_LEN的意思的改变,图8的实施例不再全部与IS-95信令标准兼容。
图9是仍根据本发明的另一个另外的实施例的方框图,示意地示出协议堆栈50,包括通过添加DBM分段子层142而进行修改的GSM-CDMA RR子层140。子层142对从在IS-95 DBM中的RR子层140接收到的GSM-CDMA消息进行封装,包括超过上述的246个8比特组的最大长度的长消息的分段。经封装消息包括专有的标题,一般与标题86相似,已作必要的修改,读出该消息,并通过接收实体的相应分段子层解译。然而,从层72的角度,经封装消息是完全与IS-95标准兼容的。
如上所述,因为IS-95确认模式的限制,所以分段子层142必须具有它自已的确认过程,以保证当接收到分段消息时,把它们全部和按它们的正确次序向上传递到GSM-CDMA RR子层140。在图3B的实施例中,诸如消息排序和确定优先次序之类的适配子层74提供的其它业务,在这里通过分段子层142相似地执行。这些数据链路层功能向上到无线电接口层的层次的传递可以添加额外开销,并降低可得到话务带宽的使用的效率。
图10是根据本发明的再另一个另外的实施例的方框图,示意地示出协议堆栈50,其中,经过IS-95物理层52的次要话务信道传送GSM-CDMA信令消息。除了用于用户话务146的主要话务信道,以及用于从IS-95数据链路层144传送标准IS-95信令消息的信令话务信道之外,打开次要话务信道。根据IS-95规范,任意地打开次要话务信道,并且通常使用的目的是为了传送诸如数据之类的补充用户话务。然而,在本情况中,为了传送GSM-CDMA信令消息和为了这种任意的用户数据这两个目的而打开次要话务信道。
通过GSM-CDMA数据链路层148把来自GSM-CDMA RR子层56的GSM-CDMA信令消息传递到多路复用层150,用于经过次要话务信道发送。多路复用层还接收来自用户话务146的,指定经过次要话务信道发送的任何用户数据,并对信令和经过信道的数据发送进行多路复用。因此,基本上所有非标准(GSM-CDMA)消息都经过次要话务信道传递,而信令话务信道传递来自层144的IS-95信令消息,基本上无需相对于IS-95标准进行修改。
虽然上面参考特定的混合GSM/CDMA系统描述了较佳实施例,但是可以理解,也可以把本发明的原理同样应用于在其它混合通信系统中的信令。此外,虽然较佳实施例参考特定的基于TDMA和CDMA的通信标准,但是熟悉本技术领域的人员会理解,也可以把上面描述的方法和原理连同数据编码和信号调制的其它方法一起使用。本发明的范围不仅包括完整的系统和上面描述的通信过程,而且还包括这些系统和过程的各种创新的元件,以及这些创新元件的组合和子组合。
因此可以理解,通过例子来例举上述较佳实施例,本发明的完整的范围仅受到权利要求书的限制。
Claims (34)
1.在GSM移动无线电信系统中,一种用于通过CDMA空中接口在移动站和基站之间传送信令的方法,其特征在于,所述方法包括下列步骤:
根据GSM接口标准产生信令消息;
提供数据链路服务来处理消息,用于在CDMA空中接口上进行发送;以及
在CDMA空中接口上发送经处理的消息。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,提供所述数据链路服务包括产生用于发送的IS-95消息。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,产生IS-95消息包括提供数据链路协议层,以根据GSM接口标准处理信令消息,所述协议层包括一个接收所述信令消息并根据所述信令消息产生所述IS-95消息的适配子层。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述适配子层按所述IS-95数据突发消息的一般形式对信令消息进行封装。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述数据链路协议层进一步包括IS-95数据链路层,其中,所述适配子层根据GSM标准接收来自无线电资源协议子层的信令消息,并把所述IS-95消息传送到所述IS-95数据链路层。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述适配子层进一步包括根据所述IS-95标准接收信令消息,并根据所述IS-95标准把消息传送到数据链路协议层而基本上无需处理。
7.如权利要求2所述的方法,其特征在于,产生所述IS-95消息包括根据GSM标准提供无线电资源协议子层,它包括适配子层,所述适配子层接收信令消息,并根据所述信令消息产生所述IS-95消息。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,提供所述数据链路服务包括对消息进行封装。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,封装所述消息包括按IS-95数据突发消息的一般形式对消息进行封装。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,提供数据链路服务包括把消息分裂成多个子消息,用于通过CDMA空中接口进行发送。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,分裂所述消息包括在每个子消息的标题中根据它们的顺序次序分配一个消息号,并包括接收所述子消息和根据所述消息号按顺序次序将它们串联起来。
12.如权利要求1所述的方法,其特征在于,产生所述消息包括产生具有所分配的次序的多个消息,并包括经过CDMA空中接口在确认的操作模式中接收消息,并根据所分配的次序排列所述消息。
13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,产生所述消息包括产生具有各自的优选级的多个消息,其中,提供数据链路服务包括根据消息的优选级按次序传送经处理的、用于经过CDMA空中接口发送的消息。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,提供所述数据链路服务包括根据GSM服务接入点指示器分配优选级。
15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,提供所述数据链路服务包括在移动站从第一基站到第二基站的硬越区切换期间,中断由所述移动站对GSM信令消息的发送,并在完成所述越区切换之后恢复进行发送。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述第一基站具有CDMA空中接口,而所述第二基站具有GSM-CDMA空中接口,其中,提供所述数据链路服务包括将根据硬越区切换中断发送的消息传递到GSM数据链路协议层,从而准备消息,用于经过GSM-CDMA空中接口发送。
17.如权利要求1所述的方法,其特征在于,发送经处理的消息包括经过话务信道发送消息。
18.一种在GSM移动电信系统中使用的无线通信设备,其特征在于,它包括:
基站;以及
移动站,所述移动站配置成经过CDMA空中接口与所述基站进行通信,并提供数据链路服务,用于处理待经过CDMA空中接口发送的消息,从而对在所述基站和所述移动站之间根据GSM接口标准产生的信令消息进行处理,用于经过CDMA空中接口发送。
19.如权利要求18所述的设备,其特征在于,所述CDMA空中接口是基于IS-95标准的。
20.如权利要求19所述的设备,其特征在于,所述基站和移动站使用协议堆栈进行通信,所述协议堆栈包括数据链路层,以根据所述GSM接口标准处理信令消息,所述协议层包括适配子层,所述适配子层接收信令消息,并根据所述信令消息产生IS-95消息。
21.如权利要求20所述的设备,其特征在于,所述适配子层按IS-95数据突发消息的一般形式对所述信令消息进行封装。
22.如权利要求20所述的设备,其特征在于,所述数据链路层进一步包括IS-95数据链路层,其中,所述适配子层根据GSM标准接收来自无线电资源协议子层的信令消息,并把所述IS-95消息传送到所述IS-95数据链路层。
23.如权利要求22所述的设备,其特征在于,所述适配子层进一步包括根据IS-95标准接收信令消息,并根据IS-95标准把消息传送到数据链路层而基本上无需处理。
24.如权利要求19所述的设备,其特征在于,所述基站和移动站使用协议堆栈进行通信,所述协议堆栈包括基于GSM标准的无线电资源协议子层,它包括适配子层,所述适配子层接收信令消息,并根据所述信令消息产生IS-95消息。
25.如权利要求18所述的设备,其特征在于,对信令消息进行封装,用于发送。
26.如权利要求25所述的设备,其特征在于,按IS-95数据突发消息的一般形式对信令消息进行封装。
27.如权利要求18所述的设备,其特征在于,把至少某些消息分裂成多个子消息,用于经过CDMA空中接口发送。
28.如权利要求27所述的设备,其特征在于,在每个子消息的标题中根据它们的顺序次序分配一个消息号,当接收子消息时,根据所述消息号按顺序次序将它们串联起来。
29.如权利要求18所述的设备,其特征在于,经过CDMA空中接口以确认的发送模式,根据所分配的次序发送多个消息,其中,当接收消息时,根据所分配的次序排列消息,用于输出。
30.如权利要求18所述的设备,其特征在于,所述消息具有各自的优选级,并根据所述消息的优选级按次序经过CDMA空中接口传递用于发送的消息。
31.如权利要求30所述的设备,其特征在于,根据GSM服务接入点指示器分配所述优选级。
32.如权利要求18所述的设备,其特征在于,在移动站从第一基站到第二基站的硬越区切换期间,移动站中断消息的发送,并在完成越区切换之后恢复发送。
33.如权利要求32所述的设备,其特征在于,所述第一基站具有CDMA空中接口,而所述第二基站具有GSM-CDMA空中接口,其中,根据对GSM数据链路层的越区切换而传递中断的消息,从而准备所述消息,用于经过GSM-CDMA空中接口进行发送。
34.如权利要求18所述的设备,其特征在于,经过话务信道发送经处理的消息。
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