CN1535540A - 将内容无线传送给用户的通信系统 - Google Patents

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�Ұ�M���¿��޶�
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Abstract

本发明公开了一种通过一个或多个无线信道给通信设备(12)提供内容的通信系统(10)，所述无线信道在诸如GPRS的规定的无线分组数据传输协议下支持分组数据通信。所述通信系统(10)从所述通信设备(12)接收接近和功能等级信息。根据所述接近和功能等级信息，通信系统(10)确定最佳数据速率和最佳内容格式，以向通信设备(12)传送内容。利用最佳的数据速率和内容格式，通过无线信道将内容发送到通信设备(12)，从而优化了空中时间，且不论通信设备能力或位置如何而提供了最好的用户体验。

Description

将内容无线传送给用户的通信系统
技术领域
本发明总的来说涉及通信系统领域，具体地说涉及通过无线信道发送内容。
发明背景
传送语音和数据消息的通信系统被广泛地应用在电话和无线通信系统中。例如，欧洲电信标准协会(ETSI)已经规定了移动通信的全球标准(GSM)，其利用时分多址来通过无线射频(RF)信道传送控制、语音和数据信息。在美国，电信行业协会(TIA)已经公布了诸如IS-136的多种过渡标准，它们定义了能够将语音和数据发射到用户的各种版本的高级数字移动电话服务(D-AMPS)和高级模拟移动电话服务(A-AMPS)。
通用分组无线服务(GPRS)是一种非语音增值服务，其允许通过GSM和IS-136系统发送和接收信息。GPRS补充了当今的GSM的电路交换数据和短消息服务(SMS)，理论上速度可达171.2千比特/秒(kbps)，同时利用8个时隙。由于GPRS的频谱效率的缘故，不太需要安装只在高峰时间使用的备用容量。因此，GPRS使网络操作者以动态和灵活的方式最大化地使用他们的网络资源，同时让用户访问资源和收益。
GPRS包括将基于分组的空中接口覆盖在现有的电路交换GSM网络上，从而给末端用户一个选择来使用基于分组数据服务。利用GPRS，在发射之前，信息被划分成独立的但是相关的“分组”，并且在接收端进行重组装。由于GPRS的分组交换配置，仅当末端用户实际发送或接收数据时，使用无线资源。除了在固定时间内将无线信道用于末端用户，可用的无线资源可以在几个通信设备之间同时共享，从而允许大量的GPRS用户共享在单个小区内的相同带宽。实际支持的用户取决于使用的应用和传输的数据量。
对于实时应用来说大的立即性是很重要的。由于无线覆盖的影响，GPRS也便于瞬间连接，从而当需要时立即发送或接收信息。GPRS也便于在GSM网络上不预先可用的新的应用，由于电路交换数据速度(9.6kbps)和短消息服务长度(160字符)的限制。例如，通过允许在现有互联网和GPRS激活网络(GPRS-enabled network)之间交互工作，GPRS支持移动网际功能。这样，在今天的固定网络上使用的任何服务，例如，文件传输协议(FTP)、网页浏览、聊天、电子邮件、远程登录，也可以在GPRS激活网络上可用。
万维网正在变成主要的通信接口，让用户访问娱乐和信息收集的互联网，内部网访问公司信息且连接同事，并且外部网访问客户和供应者。因此，网页浏览和提供网页内容是用于GPRS的两个重要的应用。由于GPRS使用与互联网相同的协议，GPRS网络可以被视为具有被视为移动主机的GPRS激活的通信设备的互联网的子网。这意味着每一个GPRS激活的通信设备可以具有自己的IP地址，并因此而可被寻址到。
众所周知，通过无线信道将由数据分组组成的内容发射到通信设备。然而，常规的系统将裁剪的内容发送到具有已知功能的通信设备。换言之，通信的内容特征被设计成适于每一个通信设备的功能。随着通信设备的广泛接受，制造商提供了在各种平台上的、具有不同的处理和显示功能程度的设备。结果，不能容易地将内容设计成支持通信设备的所有提供的功能等级。因此，根据功能等级，无法将内容的所有特征提供给所有的末端用户。例如，通信设备不能支持接入内容数据的功能或者不能以接入的数据速率来处理数据。
当代表图形内容(例如，移动图形内容)的数据分组被以发送方定义的速率发送到通信设备时，基本的通信设备可能不具有处理能力来适当地将内容提供给末端用户。甚至更高级的通信设备也可能不能以要求的数据速率来与发送方进行通信，因为它靠近发送方。在任何情况下，不知道各个通信设备的能力的发送方被强迫发射数据分组，而不考虑相关的分组内容是否被适当地提供给末端用户。以随机数据速率发射复杂数据的不确定性导致结束一些末端用户的数据传输的错误，由于错误导致重新传输，所以产生的错误也导致显著低效地使用宝贵的无线宽带。
因此，存在一种需要：最优地使用无线带宽来适当地将在无线信道上传送的内容提供给末端用户。
附图简要说明
图1说明了在其中有利地使用本发明的通信系统的方框图。
图2说明用在图1的通信系统中的GPRS协议栈。
图3说明用在图1的通信系统中的GPRS空中接口的方框图。
图4说明用在图1的通信系统中基站的初始的数据传输的序列图。
图5说明用在图1的通信系统中通信设备的初始的数据传输的序列图。
图6说明根据本发明的通信设备的电方框图。
图7说明根据本发明的传送内容的方法的流程图。
图8说明根据本发明的传送内容的数据分组方框图。
具体实施方式：
本发明涉及通过一个或多个无线信道给通信设备提供内容的通信系统。在本发明的示例实施例中，无线信道支持在诸如GPRS的规定的无线分组数据传输协议的分组数据。同样，象通过诸如GSM或IS-13空中接口或支持分组数据传输的任何空中接口的空中接口来传输数据分组一样，内容可以被发送到通信设备。
通信系统从通信设备接收接近(proximity)信息和功能等级信息。功能等级信息可以(例如)与通信设备的处理或者内容显示能力相关。接近信息可(例如)对应于来自在通信系统基站处的通信设备的接收的信号强度。或者，可以根据对应定义的位置系统的坐标，从通信设备发射接近信息。根据接近信息和功能等级信息，系统确定最佳的数据速率和内容格式，用于与通信设备通信内容。利用最佳的数据速率和内容格式，内容被通过无线信道发射到通信设备，从而使空中时间(air time)最优化。
同样，系统可以调整被发射的数据分组量，以根据通信设备的功能等级信息来表示内容。例如，如果内容的功能等级大于通信设备的功能等级，可减少发送的数据分组的数量。
根据本发明的多个详细特征中的一个，数据分组可以与定义了内容格式的的控制信息一起被发送。内容格式规定了如何在通信设备上提供或显示内容。例如，如果内容能够包括由对应图形图像的数据分组数量构成的图形内容，图形内容与控制信息一起被发射，该控制信息包括图形图像、每一个图形图像的尺寸、图形显示速度、每一个图形图像的屏幕尺寸格式和图形内容的功能等级中的至少一个。类似地，音频或者其它的任何类型的内容可以与相应的控制信息一起发送。根据定义了内容格式的控制信息，在通信设备处确定如何将内容提供给用户。
可以在通信系统级或者通信设备级处确定将内容提供给用户的方式。例如，接收到功能等级信息时，通信系统可以确定如何将内容提供给用户。通信系统可以将表示内容的数据分组数量调整到可以由通信设备处理的级别。或者，通信系统可以将所有的内容数据分组发射到通信设备，这里，设备将仅仅使用与它的功能等级相当的数据分组数量来将内容提供给用户。
根据本发明的通信设备包括发射器，其将接近信息和功能等级信息(例如，处理或显示能力)发射到通信系统。如上所述，接近信息可以基于从通信设备发射并且在通信系统处接收到的通信信号，从而接收到的信号强度包括接近信息。另外，接近信息可以基于诸如在通信设备中的GPS接收机的位置接收机。通信设备也包括一个接收机，该接收机接收根据接近和功能等级信息来发射的一个或多个内容数据分组。数据分组和由控制器处理的控制信息一起被接收，以在通信设备处提供或显示内容数据分组。当图形内容的功能等级大于通信设备的功能等级时，可以(例如)象在通信设备处显示静止图像一样显示包括多个图形图像数据分组的移动图形内容。
参见图1，示出了有利地包括本发明的通信系统10的方框图。通信系统的一个例子是GSM通信系统，其为多个通信设备12提供无线语音和数据通信能力。在欧洲电信标准协会(ETSI)文件ETS 300573，ETS 300 574和ETS 300578中介绍了GSM通信系统10的运行模式。因此，仅仅描述通信系统10的运行到必要的程度，以使本领域普通技术人员实施和使用本发明。尽管以GSM系统介绍了本发明，本领与普通技术人员将理解，也可以使用其它各种通信系统，诸如个人数字蜂窝(PDC)、高级数字移动电话服务(D-AMPS)、或者通用移动电信标准(UMTS)、或者码分多址(CDMA)标准。同样，本发明的移动分组数据服务可以基于其它的标准，诸如蜂窝数字分组数据(CDPD)或UMTS分组数据。
通信系统10被设计为分层网络，该网络具有多层以管理呼叫和传输语音和分组数据。利用分配的上行链路和下行链路RF信道集，在通信系统10内工作的多个通信设备12利用形成逻辑通信信道的分配的时隙来参与呼叫。在较高的层次级，移动服务交换中心(MSC)26组(仅仅示出了一个)负责将呼叫从始发站路由到目的地。具体地说，它们负责建立、控制和结束呼叫并且广播文字消息。
在较低的层次级，每一个MSC 26连接到基站子系统(BSS)22组(仅仅示出了一个)。BSS 22的主要功能是无线资源管理。例如，根据在通信设备12处的报告接收到的信号强度，BSS 22确定是否发起切换。在GSM标准下，BSS 22利用所知道的A-接口的标准接口来与MSC 26进行通信。在较低的层次级，每一个BSS 22控制收发基站(BTS)24组。每一个BTS 24包括多个收发器(TRX)，它们利用上行链路和下行链路RF信道来服务特定的公共地理区域。因此，BTS24主要提供RF链路，以向/从位于它们指定的小区中的通信设备12发射和接收数据脉冲。
在示例的实施例中，由GPRS定义的标准提供通信系统10的移动数据消息服务。除了其它的节点之外，配置在通信系统10中的GPRS网络利用现有的GSM节点以支持分组交换，并且与诸如互联网16、X-25网络18和专用网络20的现有分组数据网络交互工作。这样，诸如由移动图像构成的图像内容的各种类型的内容被传送到通信设备12。除了处理语音服务之外，通信设备12也被配置以处理GPRS提供的移动分组数据服务。这种通信设备12的例子包括智能电话，个人数字助理(PDA)，或者诸如用或不用蜂窝电话来工作的膝上型或者掌上型计算机的便携式计算机。
尽管MSC 26最著名的是语音业务，携带各种类型内容的GPRS分组被从BSS 22发送到服务GPRS支持节点(SGSN)28。SGSN 28是位于GSM基础设施内的节点，其向/从通信设备12发射/接收分组数据，同时监视在覆盖的服务区域内的通信设备12。SGSN 28经过干线网32与网关GPRS支持节点(GGSN)30通信，GGSN 20是维持与诸如互联网16、X.25网络18或专用网20的其它网络连接的系统。GPRS网络14可以利用多个服务节点，但是只要求一个网关节点来连接诸如互联网16的外部网络。
通信设备12经SGSN 28将数据分组发送到GGSN 30，GGSN将分组数据转换以通过所希望的网络进行传输。如上所述，所希望的网络可以是互联网16，X.25网络18或专用网络20。例如，表示来自寻址到通信设备12的互联网16的网页内容和图像的数据分组波GGSN30接收，被发送到SGSN 28，然后被发送到通信设备12。为了在相互之间传送IP或X.25分组，GGSN 30利用称为GPRS隧道协议(GTP)的特定协议来封装这些分组，GTP在标准TCP/IP协议上工作。
MSC 26和SGSN 28与对应的本地位置寄存器(HLR)34和访问者位置寄存器(VLR)36相关，它们维持使用者/用户信息以进行漫游和记账。验证中心(AUC)38提供了当进行语音和数据呼叫时的验证功能。正如虚线所示，VLR 36和HLR 34和AUC 38不需要与MSC 26或SGSN 28的位置物理相关，因为网络完全连接到所有相关的器件和节点。通常，MSC 26也连接到公共交换电话网(PSTN)，以在固定的陆地用户和移动用户之间提供连接。
参见图2，示出了在通信系统10和通信设备12之间传送数据分组的通信协议栈40。其中，通信协议栈40包括：加密和压缩数据分组段的网络从属控制协议(SNDCP)层；将下面空中或者无线接口连接到SGSN 20的逻辑链路控制(LLC)层；支持纠错的无线连路控制(RLC)层；支持时隙ALOHA方案的介质访问控制(MAC)层；进行分帧和对分组进行编码，并且管理物理介质错误的物理链路子层(PLL)；和调制和解调在射频信道上发射的分组的射频层(RFL)。SGSN 28和GGSN 30的细节对用户来说是都看不见的并且是无关的，该用户只是遇到仅对无线发生的直接的IP或X.25连接。如上所述，将GSM/GPRS实现中的射频信道划分成包括8个时隙的重复帧。在无线接口42处，通信协议栈40中的IP/X.25分组被转换成在用于有线网络中的协议栈44内的相应的IP/X.25分组。
参见图3，示出的图说明了用于通信系统10的空中接口。如图所示，通信信道包括具有规定的载波频率的射频(RF)信道。在通信系统10中，RF信道(上行链路或下行链路)被划分成重复的时间帧，在这些时间帧期间发送语音和数据。可以是超级帧或者超文本帧的每一个帧被进一步划分成携带信息分组的时隙或逻辑信道。在逻辑信道被指定为业务信道(TCH)期间发射语音。经过在信令信道上发射的信息来处理支持系统中的所有管理的、包括启动、切换、和结束的所有信令功能，信令信道可以是专用的或者相关的信令信道。专用信令信道的一些功能如下：
-  广播控制信道(BCCH)，其在下行链路RF信道的第一
   时隙(时隙0)中被发射，给通信设备提供关于BTS的信
   息，诸如BTS标识。
-  独立专用控制信道(SDCCH)，其在临近BCCH的时隙
   中被发射，被用于注册、位置更新、验证和呼叫建立。
-  只作为下行链路的寻呼信道，用于向移动单元通知网络信
   令要求，例如当通信设备被呼叫时。
-  只作为下行链路信道的访问许可信道，被用于响应访问请
   求，为随后的信令分配专用的控制信道。
   相关的信令信道的一些功能描述如下：
-  慢速相关的控制信道(SCCH)，用于传送控制信号和与
   多个业务信道相关的监视信号，包括传输对应比特错误测
   量的RX-QUAL参数和对应在移动单元处接收到的信号强
   度测量的RX-LEV参数。
-  快速相关的控制信道(FACCH)，为诸如切换的控制要
   求窃取(Steal)分配用于相关的业务信道的时隙。
参见图4，序列图说明了根据本发明的基站始发数据传输46。在数据传输中，基站系统22(BSS)将分组寻呼请求发送到通信设备12以发起数据传输46过程。作为响应，BSS 22分配并且发射分组信道分配到通信设备12。响应于通信设备12发送分组寻呼响应和接收分组资源分配，BSS 22发射与分组数据相关的内容和非内容，并且继续各种确认和检错以根据本发明将内容提供给用户。
参见图5，序列图说明了根据本发明的基站始发数据传输48。在通信设备始发数据传输48过程中，通信设备12将分组寻呼请求发送到BSS 22，请求传输频率信道和时隙。一旦通信设备12接收到分组频率信道分配，通信设备12发送称为通信资源分配请求的分组资源请求到BSS 22。然后，BSS 22分配资源给通信设备12，资源可以(例如)对应多个分配的时隙。然后，通信设备12发射和接收分组数据，并且继续各种确认和检错，其根据本发明完成内容通信。
参见图6，示出了包含本发明的一个通信设备12的方框图。通信设备12支持数据服务和语音服务。利用数据服务，可以通过(例如)RF信道将网页内容提供给通信设备。在本发明的优选实施例中，通信设备12是便携式双向设备，其工作在发射和接收模式以通过一个或多个RF信道来传送语音数据50和内容与非内容分组数据52。在一个示例实施例中，通信设备12可以工作在图1的通信系统10之中，通信系统10利用GSM/GPRS协议在覆盖区域内提供语音和数据服务。如上所述，通信设备12可以应用在广泛的通信系统10中，包括基于GSM和IS-136标准的系统。利用这些系统中的任何一个，用户可以利用本发明的通信设备12来建立语音和数据服务。
通信设备12在控制器54的控制下运行，在规定的通信协议之下，控制器54提供了双工数据通信。在本发明的示例实施例中，对控制器54进行编程以在被划分成重复的时间帧的射频信道之下提供双工通信服务。根据GSM协议，例如，每一个时间帧被划分成8个时隙。
在发射模式中，通信设备12包括产生对应用户语音的的语音信号的麦克56。语音信号被转换成语音数据58。例如，根据从用户接口62接收到的用户输入，在控制器54的控制下的通信设备12也产生分组数据60。发射数据基带处理器64处理在通信设备12处始发出的语音数据58和分组数据60。根据规定的调制技术，调制器66调制基带处理的语音数据58和分组数据60以产生调制的信号。功率放大器68放大调制的信号以产生在规定频率或频谱上的放大后的调制信号。通过TX/RX接口72、经天线70将放大的通信信号辐射，TX/RX接口72有利于在控制器54的控制下的双工数据通信。天线70可以是本领域中公知的任何一种天线，例如，单极天线，偶极天线，阵列偶极天线，微波传输带天线，和等离子体(plasma)天线。
在接收模式中，通信设备12在天线70处接收电磁辐射。在天线70处接收到的电磁信号被利用调制器74来解调，并且被通过TR/RX接口72连接到基带处理器76。利用接收数据基带处理器76，将通信信号分段成内容分组数据60和语音数据58。语音数据58被恰当地路由到扬声器78以将通信信号转换成可听声。内容分组数据60被路由到缓冲器80，缓冲器80管理分组数据60。然后，可以将内容分组数据60加载到用于用户交互作用的用户接口62上，以(例如)在显示设备上将图像提供给用户。通信设备12也可以包括接近传感器或者位置接收器82，其将接近信息(例如，通信设备12的坐标)提供给控制器54。应当理解，数据处理和控制功能可以被包括到公知的DSP中，该DSP被编程以(例如)执行基带处理和其它功能。
参见图8，示出了根据本发明的、传送内容的方法的流程图。该方法包括从通信设备接收接近和功能等级信息(方框710)。如上所述，功能等级信息可包括(例如)在通信设备处的数据处理和/或显示等级功能。通信设备可以提供基于发射的信号的接近信息，在BSS 22处的接收信号强度与它的接近度相关。另外，控制器54可导致以数据分组的形式来传输接近信息，该数据分组与从接近传感器或位置接收器82接收到的数据相关。本发明的方法也包括根据接近和功能等级信息来确定最佳的数据速率和内容格式，以传送内容到通信设备，方框712。该方法利用最佳的数据速率和内容格式来向通信设备传送内容，并且在通信设备处提供内容，方框714。与在此使用的一样，内容可以包括广的范围，包括但不限于图形、视频、音频、多媒体、文本内容或它们的任何组合。
功能和/或接近信息可以嵌入在协议规范中，不论在网络中的位置如何，该协议规范使用户最佳地分配在具有不同功能的设备中。例如，GPRS规定了QoS(服务质量)，可以使用QoS来确定根据本发明的最佳数据速率。也就是，可以根据接近信息来选择提供最佳数据速率的合适的QoS，以将内容提供给通信设备的用户。
参见图10，示出了用于由5个单独的图形图像组成的图形内容的数据流的框图。如图所示，在由图形数据分组810表示的每一个图形图像形成了图形内容。例如，图形内容可以对应于移动图形广告，其与指出内容格式的合适的控制信息812一起被发送。内容格式定义将各个图形分组提供给用户的方式。例如，内容格式可定义图像是如何相互同步以形成运动图形图像。每一个图像数据被适当地格式化有头部814和尾部816。定义了内容格式的控制信息812可包括图形图像数目、每一个图形图像的大小、图形显示速度、每一个图形图像的屏幕大小格式、和图形内容的功能等级中的一个或多个。
在数据速率是可接受的且设备功能等级是适当的场合，用于包含5个单独的图像数据分组810和控制信息812的完整数据流的内容格式被发送到通信设备以将图像内容提供给用户。然而，当支持的数据速率不足够，例如当通信设备远离BTS且可行的数据速率较低时，将减少传送的图形分组数量。例如，只有一个图像数据分组810和适当的控制信息812一起被发射给通信设备，已将图形内容显示为静止图像。在图形内容具有较高的功能等级且设备具有基本的功能等级的情况下，例如，当通信设备仅可以显示静止图像而由于显示或处理的限制而不能适应运动图像时，减少传送的图像分组数量以适应设备功能。
从上面的介绍可知，本发明允许通信设备不论功能或接近如何，以一些格式来接收内容，不论设备的能力或者位置如何，提供最适宜的用户体验。本发明也可以通过增加无误接收消息的概率来维持在最佳水平的空中时间容量。

Claims (10)

1.一种通过无线信道将内容发射到通信设备的通信系统，其包括：
接收器，其接收与通信设备相关的接近和功能等级信息；
控制器，其根据接近信息来确定最佳的数据速率，且根据所述功能等级信息来确定最佳的内容格式以通过所述无线信道发送所述内容；和
发射器，其使用最佳数据速率和内容格式来通过所述无线信道将发射所述内容。
2.根据权利要求1的通信系统，其中所述内容包括被按照规定的无线分组数据传输标准来发送的数据分组中的一个或多个分组。
3.根据权利要求2的通信系统，其中，数据分组被与控制信息一起发送，所述控制信息定义了所述最佳内容格式以在所述通信设备处提供所述内容。
4.根据权利要求3的通信系统，其中，根据所述通信设备的功能等级来调整按照所述最佳内容格式传送的数据分组数量。
5.根据权利要求2的通信系统，其中，所述内容包括图形内容。
6.根据权利要求5的通信系统，其中，所述图形内容包括对应图形图像的数据分组数量。
7.根据权利要求6的通信系统，其中，所述图形内容与控制信息一起被发送，所述控制信息包括图形图像数量、每一个图形图像大小、图形显示速度、每一个图形图像的屏幕大小格式和所述图形内容功能等级中的至少一个。
8.根据权利要求6的通信系统，其中，当所述图形内容的功能等级信息大于所述通信设备的功能等级信息时，减少表示被发送的图形图像的数据分组数量。
9.一种通信设备，其包括：
发射器，其将接近和功能等级信息发射到通信系统；
接收器，其根据所述接近信息和功能等级信息来从所述通信系统接收表示内容的数据分组中的一个或多个，其中所述一个或多个数据分组与定义了如何在所述通信设备处提供所述内容的控制信息一起被接收；和
控制器，其基于接收的所述控制信息，所述控制信在所述通信设备处被提供所述内容。
10.一种通过无线信道向通信设备发送内容的方法，其包括如下步骤：
从所述通信设备接收接近和功能等级信息；
根据所述接近信息确定最佳的数据速率；
根据所述功能等级信息确定内容格式；和
利用所述最佳数据速率和内容格式、向所述通信设备发送所述内容。
CNA018175511A 2000-10-30 2001-10-29 将内容无线传送给用户的通信系统 Pending CN1535540A (zh)

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