CN1529992A - 在无线通信系统中分配信道的方法 - Google Patents
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Abstract
在无线通信系统的根据本发明的方法中，其中一个由多个用户站(MS)公用的信道(DSCH)包括至少二个信道，该信道分配给多个并行存在的、时间连续使用的连接(V1、V2)，其中根据用户站(MS)已知的顺序构造信道，借助于用户独特的信令报文(TFCI)给用户站(MS)分配多个信道或一个数据传输率。附加对用户站(MS)按顺序信令起始时刻和/或方向以便选择信道。
Description
本发明涉及在无线通信系统中、特别是在具有宽带无线接口、称作UMTS(universal mobile telecommunication system)的移动无线系统中分配信道的方法。此外本发明涉及一个基站系统、用户站以及用于实施该方法的无线通信系统。
在无线通信系统中借助于电磁波通过无线接口传输数据。无线接口涉及在基站和用户站之间的连接，其中用户站可以是移动站或位置固定的无线站。对此以载波频率实现电磁波的辐射，该载波频率处在对于各自系统预先规定的频带内。对于将来的无线通信系统、例如UMTS移动无线系统或另外的第三代系统、预先规定在大约2000MHz频带内的频率，其中信道的带宽为5MHz。
不同于象GSM(global system for mobile communications)的系统，对于UMTS移动无线系统预先规定多个并行传输的业务。在专利说明书EP 98 122 719和DE 198 55 194中描述了这种可能性，对多个业务数据的组合传输格式通过信令发送。对此经过一个公用的物理信道传输一个连接的多个业务数据。
把一个连接的多个业务数据传输给用户站的公用物理信道以下列条件为前提：即明确的映像规则说明将业务分配给物理信道的不同部分。例如在一个帧内部通过频带和扩展代码(CDMA code divisionmultiple access)定义物理信道。
下面的概念通常用于说明映像规则：
传输格式(TF)：
传输格式定义数据传输率、编码、扰频(英语：Interleaving)、通过加点的数据传输率匹配和一个业务的传输信道的错误保护规则。
传输格式集合(TFS)：
以此表明一组可能的传输格式，允许该传输格式用于特殊业务。
传输格式组合(TFC)：
该概念表明不同业务的传输格式的可能组合，这些业务映像在一个公共的物理信道上。
传输格式组合集合(TFCS)：
以此把一组可能的TFC表明为所有TFC的子集，允许该TFC用于特殊连接。
传输格式组合标识符(TFCI)：
该信息表明在TFCS内部传输格式的当前应用的组合。
TFC的可变性对于不同业务传输格式的当前应用组合的合乎需求的选择是必需的并因此需要TFCI有规律的信今发送。可是该信令发送不利地束缚了传输容量。可能的组合可能性(TFCS)的数目越大，用于信令发送所需的容量越大。
在对于UMTS移动无线系统的FDD模式(FDD frequency divisionduplex)所选择的宽带CDMA系统中，当在下行方向(Downlink)上从基站到用户站发射时出现以下问题：即限定了同时可用的正交扩展代码的数目并由此妨碍了可变数据传输率的支持。从而当在系统中较高通信密度的情况下不可能给所有用户站如此多专用的、也就是说仅仅由用户站使用的(英语：dedicated)信道(DCH-DedicatedChannel)，比如在以其分别最高的数据传输率传输时需要这些信道。
由于这个原因在下行方向上定义公共信道、所谓的“共享信道”(DSCH downlink shared channel)，对此参见1998年11月9日的ETSI SMG2 UMTS-L1、Tdoc SMG2 UMTS-L1 559/98。在宽频带内部通过扩展代码形成该公共信道，其暂时分配给若干连接或者用户站各一帧或多帧的持续时间。可是对此产生这样的问题，以最小的花费可以向用户站发送信令，无论是否以及何时在公共信道的哪一个信道内为用户站传输信息。
从1998年11月9日的ETSI SMG2 UMTS-L1、Tdoc SMG2 UMTS-L1559/98中已知，对于以时分复用传输的业务借助于TFCI参数实现数据传输率的信今发送，该参数在每帧内作为控制信息的一部分、也就是说带内传递。为了保证公共信道的快速分配(Allokierung)，建议一个明确的信令，该信令使用确定数目的TFCI位用于表明确定的扩展代码(参见该文献的到数几页)。
该解决方案有这样的缺点，在给定TFCI位的数目的情况下明显限制了该业务传输格式的组合可能性的数目，显著妨碍了在可变数据传输率传输时的灵活性。
从DE 198 56 834 A1中已知，通过数据传输率隐含地发送所应用的公共信道的信令，仅仅在各个业务的确定数据传输率的情况下交替允许信道的多个组合。
在专用连接中，在连接开始时确定提供哪一种资源使用。因为数据传输率在通常情况下在整个连接期间不是恒定的，在已知方法中对于每个分配周期单独通过信令发送当前的数据传输率。在移动无线系统UMTS中分配周期例如相当于所谓TTI(Tranmission TimeInterval)。用户从该数据传输率中得出当前占用的资源。
例如：确定连接的数据传输率最大为100kB，为此给用户分配资源0-19。如果数据传输率仅仅短时下降到50kB，则仅仅使用资源0-9。在该期间处于剩余的资源不使用的状态。
在公用的资源中必须为每个传输确定，哪一个用户可以使用哪一种资源。为此给出多种可能性：
1.仅仅每次一个用户可以使用全部资源。因此用户仅仅能根据时分复用方法访问资源。如果用户仅仅得到少量的数据量，则不使用剩余资源。
2.隐含告知每个用户，其可以使用哪一种资源。例如：用户(TN)1使用资源0-3、TN2使用资源4和8、TN3使用资源5和12-36。这种方法提供一种高度灵活性，可是缺点是必须很多位地发送信令。
3.此外在可能性1和2的方法之间存在不同等级。
在所有描述的方法中资源信息因此明确地传递给用户。给每个用户还附加并行传递当前的数据传输率。这不利地导致较高的信令负载。
本发明基于该任务，给出一种方法，该方法在多个连接使用公共信道的情况下提高资源分配效率。通过按照独立权利要求特征的方法、基站系统、用户站以及无线通信系统解决该任务。从从属权利要求中得出有益的改进。
本发明基于这个想法，按照以下方式构成在公共信道中所应用信道的信令，用户站仅仅发送信道数目或者数据传输率以及起始时刻和/或方向的信今。这例如可以借助于在描述的TFCI信令报文中的一个位实现，其中二进制的状态表明，是否用户站应按信道的顺序上升或下降地选择信道。带内发送数据传输率的信令，其中关于数据传输率的信息不必完全包含在每个帧内。连接关系或者前面帧的信息同样可以被考虑用于确定数据传输率。
在一个独立的信令信道中约定在公共信道中已分配的数据传输率和要使用的信道之间的关系，从而从TCFI参数的相应值中对于接收机可以得出包括一个或多个公共信道在内的信道的所选择的组合。有益地当在基站和用户站之间建立连接时发送关系(或者TFCI值在传输格式的确定组合上的映像规则)的信令。
根据附图详细阐述本发明的实施例。
图示
图1无线通信系统的概括描述，
图2、3若干业务数据在公用的物理信道上的映像，
图4传输协议的分层模式，
图5具有根据本发明的信道分配的以帧的方式传输数据。
在图1中描述的移动无线系统作为无线通系统的实例包括多个移动交换中心MSC(Mobile Switching Center)，这些交换中心彼此连接成网络或者建立与固定网PSTN(Public Switched TelephoneNetwork)的连接。此外这些移动交换中心MSC与各至少一个用于控制传输资源的设备RNM(Radio Network Management)连接。每一个这样的设备RNM能够再度连接至少一个基站BS(Base Station)。
基站BS经过无线接口可以建立到用户站、例如移动站MS(MobileStation)或另外移动与静止的终端设备的连接。通过每个基站BS形成至少一个无线小区。在图1中描述了在基站BS和移动站MS之间用于传输有用信息的连接。在连接V1内部，在一个或多个物理信道Phy CH内部传输例如三个业务S(S1、S2、S3)的数据并且经过连接伴随的控制信道FACH(Forward link Access Channel)传输，例如为连接V1分配的无线技术资源的信令报文。
一个操作与维护中心OMC(Operation and Maintenance Center)实现移动无线系统或者其中一部分的控制与维护功能。该结构的功能性可以移植到另外的无线通信系统，在该系统内可以使用本发明，特别是适合于具有无线用户终端的用户接入网络。
在按照图1的无线通信系统中不仅在基站BS中而且也在移动站MS中设置彼此通信的传输单元和信令单元。传输单元用于经过当前可支配的物理信道Phy CH传输多个业务S的组合的数据。物理信道Phy CH可以形成为专用信道DCH、也就是说由连接使用的除外、或形成为公共信道DSCH，也就是说交替使用或并行于若干连接V1、V2使用。必须区分由一个连接V1的多个业务S1、S2、S3公用的物理信道Phy CH和分配给多个连接V1、V2的公共信道DSCH。在没有附加信令花费情况下从帧到帧能够非常快速地改变公共信道DSCH的分配。
信令单元为业务S1、S2、S3确定用于传输格式TF的选择组合的TFCI值并实施传输格式TF的带内信令。在独立信道FACH中对用于组合传输格式TF的TFCI值和所使用信道DCH、DSCH的映像规则进行信令传输。
按照图4的分层模式指出了无线通信系统的协议划分为三层。
层1：用于描述经过物理媒介的位传输的所有功能的物理层(例如编码、调制、发射功率控制、同步等等)，
层2：用于描述数据在物理层上的映像和其控制的数据连接层，
层3：用于控制无线接口资源的网络层。
在层3中为连接确定TFCS，在此期间在层2中实现(TFC的)组合的选择，正如此后指出的，借助于TFCI带内发送对组合的信令。
在层1和层2之间的参数交换支持经过无线接口传送具有层2数据的帧的功能和在较高层上显示层1状态的功能。在层1和层3之间的参数交换支持在层1中传输结构的控制并产生关于层1的系统信息。
若干连接S的数据在公共物理信道Phy CH上的映像和公共信道DSCH的分配的信令对此相当于层1和2的交互作用。
根据图2和3得出对于当前传输的业务的传输格式发送信今的必要性。
在图2中作为功能性描述指出了编码和复用单元，多个数据信道DCH的数据、这些数据分别对应业务S1、S2、S3的数据一致、在一个编码的公共信道传输信道CCTrCH上的映像。对此映像是一个规则，数据按照哪一种位模式记录在连续的数据序列中。解复用器/分配装置把编码的公共传输信道CCTrCH的数据分配到多个物理信道Phy CH信道上。经过物理信道Phy CH因此持续传输多个业务S1、S2、S3的数据。不是单单给业务S1或S2或S3分配物理信道Phy CH，而是给具有所有其业务S1、S2、S3的编码公共传输信道CCTrCH分配物理信道Phy CH。
由于接收方面理解该映像并从物理信道Phy CH中读出数据以及再度在业务的独立传输信道DCH中描述，因此需要信令。该信令以TFCI值的形式描述业务传输格式的当前使用的组合，正如此后指出的，也描述一个公共信道或多个公共信道DSCH的当前分配，对于所述连接允许哪一种组合(TFCS)，约定哪一种组合用于连接建立。
在数据传输率和业务组合之间的关系中可以实现二种可能性(也参见EP 98 122 719)：
1.每个数据传输率完全相当于一个传输格式TF的组合。
2.每数据传输率可以有传输格式TF的多个组合，根据TFCI值可以进行区分。
图3指出了简单变换形式的映像，其中很明显仅仅在多个业务S1、S2、S3公用物理信道Phy的情况下才需要用户信息TFCI的信今。如果仅仅一个业务S1或S2或S3使用物理信道Phy CH，则可以放弃用户信息TFCI的信令。
在图5中指出的根据本发明的方法着眼于：仅仅二个用户同时在一个分配周期内分享资源。由此避免在用户站较小数据量的情况下不使用资源。这特别出现分组传输结束时，如果还传输剩余资源，则另一方面另外用户的数据等待下一个传输。放弃并行分配给多个用户，因为这可以一如既往地根据时分复用方法执行。
给二个用户站发送各自数据传输率或者要使用信道的数目的信令。对此所使用的资源的总和不可以超过在公共信道中提供使用的资源数目。一个用户例如利用从0到其确定资源数目的所有资源。另一个用户利用从最高存在的资源向下到已发送信令的或从数据传输率中确定的资源数目。
一个没有描述的实例在此对此进行说明：总数据传输率例如为100kB，并且提供资源0-19使用。第一用户站确定20kB的数据传输率，这相当于4个资源，第二用户站确定80kB的数据传输率，这相当于16个资源。第一用户站读出资源0-3，第二用户站读出资源19-4。
哪一个用户站从下面并且那个用户站从上面开始读出，或者可以从一开始对于每个用户确定或关于各自用户站的1位信息当前信令告知。在下一个的分配中可以再度应答二个另外的或仅仅一个另外的用户站。对此不需要资源形成相关的块。
根据本发明的方法不仅适合于UMTS移动无线系统的FDD模式而且也适合于TDD模式。
根据UMTS TDD 1.28Mcps移动无线系统在图5中逐步描述了根据本发明的方法。
1.在准备阶段中告知所有用户站MS，在一个时间帧Frame的时隙TS5至TS7中的所有资源作为公用的信道使用。该资源形成例如30kB数据传输率的所谓共享信道。
2.在时间帧Frame 2中传输用户MS1和MS2的数据，因此在传输之前的时间帧Frame 1给二个用户站MS1、MS2传递各自的TFCI。对此可以借助于所谓公共控制信道(公共控制信道)或专用信道(专用信道)实现该传递。同样可以考虑在说明信令有效时刻的情况下的信令。
3.用户站MS1从信令中确定时间帧Frame 2的10kB数据传输率，并且该用户从最低的资源号码上行地开始接收。10kB的数据传输率相当于例如一个时隙TS。用户站MS1仅仅读出在时间帧Frame 2中的TS5。
4.用户站MS2从信令中确定时间帧Frame 2的20kB数据传输率，并且该用户从最高资源号码下行地开始，沿下行方向在该信道上接收基站的发射。用户站MS2读出在时间帧Frame 2中的时隙TS7和TS6。
根据信令，比如以虚线描述的时间帧Frame 2的信令对应下一个时间帧Frame 3的结构或也可以依赖于当前需求改变下一个时间帧Frame3的结构。
本发明也可以用于较大数目的用户站。通过可支配信道和开始时信令和方向的适当分段可以实现有益的节省资源的分配。如此在一个公共信道中顺序信道例如划分为四个起始时刻，其中方向是相同的。通过起始时刻的信令借助于在TFCI信令报文中二位可以独特地分配四个信道段。
当在一个使用FDD模式的移动无线系统中实现根据本发明的方法时代替时隙或者时隙组合和CDMA代码(TDD模式)通过各自的CDMA代码分配定义的信道。对此一个公共信道包括多个按用户站已知的顺序定义的信道。
Claims (11)
1.在无线通信系统中分配信道的方法，其中在基站(BS)和用户站(MS)之间经过无线接口实现数据传输，在该方法中
-由多个用户站(MS)公用的信道(DSCH)包括至少二个信道，这些信道分配给多个并行存在以在时间上连续使用的连接(V1，V2)，其中根据用户站已知的顺序构造信道，
-借助于用户独特的信令报文(TFCI)给用户站(MS1)分配多个信道或一个数据传输率，
-按选择信道的顺序向用户站(MS)附加地发送起始时刻和/或方向的信令。
2.按照权利要求1的方法，在该方法中，在一个处于基站(BS)和用户站(MS)之间的连接(V1)的内部，传输一个或多个信道(DCH、DSCH)内的多个业务(S)数据的组合，其中根据在信令报文(TFCI)中的值发送当前组合、数据传输率(GR)和公共信道(DSCH)的分配的信令。
3.按照权利要求1或2的方法，在该方法中，在从基站(BS)到用户站(MS)的下行方向上实现数据传输。
4.按照上述权利要求之一的方法，在该方法中，在连接建立时在公共信道(DSCH)中约定在分配的数据传输率(GR)和要使用的信道(DSCH)之间的关系。
5.按照上述权利要求之一的方法，在该方法中借助于在信令报文(TFCI)中的相应的用户信息带内地发送信一个连接内的业务(S)的各个数据传输率和在公共信道(DSCH)中一个或多个信道的使用的信令。
6.按照上述权利要求之一的方法，在该方法中在一个专用信道中传输信令报文(TFCI)和/或起始时刻和/或方向。
7.按照权利要求1至5之一的方法，在该方法中在控制信道中传输起始时刻和/或方向。
8.按照权利要求1至5之一的方法，在该方法中，分别在用户站(MS)建立连接时发送起始时刻和/或方向的信令。
9.用于分配信道的无线通信系统的基站系统，其中在基站(BS)和用户站(MS)之间经过无线接口实现数据传输，具有
-传输单元，其用于由多个用户站(MS)公用信道(DSCH)的发射，该公共信道包括至少二个针对多个并行存在的以在时间上连续使用的连接(V1、V2)的信道，其中根据用户站(MS)已知的顺序构造信道，并且
-信令单元，其用于发射用户站独特的信令报文(TFCI)给用户站(MS)以便分配多个信道或一个数据传输率，并且用于按顺序发送起始时刻和/或方向的信令以便通过用户站(MS)选择信道。
10.用于分配信道的无线通信系统的用户站，其中在基站(BS)和用户站(MS)之间经过无线接口实现数据传输，具有接收单元
-用于接收由基站(BS)发射可与另外用户站(MS)公用的信道(DSCH)，该信道包括至少二个针对多个并行存在的以在时间上连续使用的连接(V1、V2)的信道，其中根据用户站(MS)已知的顺序构造信道，并且
-用于接收用户站独特的、用于按顺序分配多个信道或一个数据传输率和已信令发送的起始时刻和/或方向的信令报文(TFCI)以便选择信道。
11.用于实施根据权利要求1的方法的无线通信系统。
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