CN1729711A - 用于在移动通信网络中直接上行链路接入的方法、设备、基站和系统 - Google Patents

用于在移动通信网络中直接上行链路接入的方法、设备、基站和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通信设备(110)与通信网络之间的方法，所述通信网络通常至少为所述通信设备上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制。所述方法包括借助所述通信网络确定，并向所述通信设备(110)指示(230)是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制。如果情况如此，则所述通信设备可直接开始在业务信道上发送用户数据(150)。在无法提供所述直接小区接入的情况下，向所述通信设备指示应当使用所述备选小区接入机制。

Description

用于在移动通信网络中直接上行链路接入 的方法、设备、基站和系统
技术领域
本发明涉及通信系统内的上行链路接入。
背景技术
现有蜂窝移动通信系统一个性能问题在于业务接入时间，即在用于请求业务之后直至传递所述业务的持续期间。业务接入时间的长度的一个重要因素是所使用的小区接入机制。
图1示出了在第二代蜂窝移动通信系统内广泛使用的小区接入机制的基本原理。当终端110具有将发送的用户数据时，所述终端110在随机接入信道(RACH)上将接入请求消息111发射到网络，并在可发射用户数据之前等待来自所述网络的响应。例如，在GSM GPRS(通用分组无线电业务)中，接入请求消息被经由基站120传递到基站控制器(未显示)，所述基站控制器可能包括执行无线电资源分配的单元。结果，接入准许消息121被在接入准许信道(AGCH)上从所述网络发射到所述终端110，所述接入准许消息121识别将用于用户数据传输的专用无线电传输资源。在接收所述接入准许消息121之后，依据消息内容，所述终端110或必须在其可开始发送用户数据150之前，等待来自所述网络的指配上行链路状态标志(USF)，或其可立即开始在所述接入准许消息121所识别的指配业务信道(TCH)上发送用户数据150。
上述小区接入机制引起在可发射任何用户数据之前的相对较长的最小接入延迟。这归因于在可开始用户数据传输之前必须首先请求无线电资源。最小接入延迟仍然存在，即使当前基站的无线电资源未被占用。
第三代蜂窝移动通信系统改善了这种情况。例如，在WCDMA(宽带码分多址)系统中，用户数据可被在RACH消息内发射，但可包括在RACH消息内的用户数据量非常受限。尽管可能随后会建立提供更多无线电资源的专用业务信道(DCH)，但这对于立即需要开始以高数据率发送用户数据的终端而言，并非理想的情况。
所述WCDMA系统还提供公共分组信道(CPCH)，所述公共分组信道允许较高数据率，但无法支持移动性，例如正常的切换或宏分集接收(即软切换)。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了一种通信设备与通信网络之间的方法，所述通信网络通常至少为所述通信设备上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，所述方法包括：
借助所述通信网络确定，并向所述通信设备指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制。
优选的是，所述指示包括指示所述通信设备是否可直接开始在业务信道上发送用户数据。
在一个实施例中，是否可提供所述直接小区接入机制的确定是基于基站所执行的无线电和/或业务测量而做出的。
优选的是，如果无法提供所述直接小区接入，则所述方法包括向所述通信设备指示应当使用所述备选小区接入机制。在一个实施例中，所述备选小区接入机制包括将诸如RACH的独立接入信道用于上行链路接入。
在一个实施例中，通过将特定参数值包括在系统信息广播内，执行所述指示。
根据本发明第二方面，提供了一种被配置为与通信网络一起操作的通信设备，所述通信网络通常至少为所述通信设备上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，所述通信设备包括：
用于接收所述通信网络所发送的指示的装置，所述指示向所述通信设备指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制。
在一个实施例中，所述通信设备是蜂窝通信网络的移动手持设备。
根据本发明第三方面，提供了通信网络的基站，所述通信网络通常至少为通信设备上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，所述基站包括：
用于确定并向所述通信设备指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制的装置。
根据本发明第四方面，提供了一种系统，所述系统包括通信设备和通信网络，所述通信网络通常至少为所述通信设备上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，所述通信网络包括：
用于确定并向所述通信设备指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制的装置；所述通信设备包括：
用于接收所述指示的装置。
从属权利包括了本发明优选实施例。包括在所附权利要求书内的关于本发明特定方面的主题同样适用于本发明的其它方面。
附图说明
以下将借助实例，并且参照附图详细描述本发明实施例，在附图中：
图1示出了现有技术小区接入机制；
图2和3示出了本发明实施例；
图4示出了根据本发明实施例的基站；
图5示出了根据本发明实施例的移动终端；以及
图6示出了本发明实施例内的分层协议栈。
具体实施方式
图2和3示出了本发明实施例。在此实施例中，基站120首先确定是否允许以特定(高)数据率直接接入业务信道，或是否应当使用备选小区接入机制(具有较低的初始数据率)，然后将其信号发送给终端110。在此实施例中，所述终端110是移动终端，而所述基站120是蜂窝通信网络的基站，所述蜂窝通信网络以集中方式控制对于所述网络的接入。所述移动终端110与所述基站120借助射频通信，经由空中接口(无线电接口)彼此通信。
所述基站120持续执行关于其正在服务的小区的测量。这些测量可能包括无线电和业务测量。基于所述测量，所述基站120得到关于所述小区拥塞水平的信息。基于所述拥塞水平，所述基站120确定是否能够实现以高数据率直接上行链路接入业务信道。所述基站120向所述移动终端110通知所述直接上行链路接入的可用性。为此，定义适当参数。在此实施例内，这种特定参数被称为DirectCellAccess。所述参数具有两个可能值：Enabled和Disabled。所述值Enabled可能由二进制数字“1”指示，而值Disabled可由二进制数字“0”指示。
所述基站120经由其正在服务的小区的覆盖区广播系统信息。通过发送位于所述小区覆盖区内的终端所接收的广播消息，引起所述广播。在此实施例中，参数值DirectCellAccess＝Enabled，或DirectCellAccess＝Disabled被作为系统信息广播的一部分广播。
如果所述基站120确定可允许对于业务信道的直接上行链路接入(空或小负载小区)，则所述基站120周期性将所述参数值DirectCellAccess＝Enabled作为所述小区的系统信息广播230(图2)的一部分发送。所述系统信息广播230由所述移动终端110接收。所述移动终端110依据所述系统信息广播内规定系统信息更新频率的(多个)参数所指令的频率，读取所述DirectCellAccess参数的更新后值。
如果所述基站120确定无法允许对于业务信道的直接上行链路接入(装载业务的小区)，则其在所述系统信息广播消息340内周期性广播所述参数值DirectCellAccess＝Disabled(图3)。
当启用直接上行链路接入，且所述移动终端110具有所发送的用户数据时，所述移动终端110可在已完成物理层(L1)所规定的同步进程之后(见图6和对应描述)，直接开始在业务信道上发送用户数据150(图2)。可以适当方式将关于所使用业务信道的信息通信给所述移动站110。所述信息例如可被预先从所述基站120通信。此外，如果所述系统是基于CDMA的系统，则可预先将适当(多个)代码从所述基站120通信给所述移动终端110。术语系统此处包括适当网络单元(例如基站)与终端的组合。
当禁用直接上行链路接入，且所述移动终端110具有所发送的用户数据时，无法使用直接上行链路接入，但必须使用备选小区接入机制。在图3所示的实施例内，所述备选方法是本领域众所周知的两步小区接入机制，其中所述移动终端110首先将接入请求消息111发送到所述基站120，并在开始在所述接入准许消息121所指示的专用业务信道(DCH或类似的)上发送用户数据150之前，等待来自所述基站120的接入准许消息121。
以下将描述对本发明实施例的修改和其他实施例。
已描述了所述基站120周期性地发送作为系统信息广播230、240一部分的参数值DirectCellAccess＝Enabled/Disabled。在一个备选实施例中，在发送给有限的移动终端集的特定组播消息内，发送所述参数值而非广播消息。所述的集是由这样一种移动终端构成的，所述移动站一般基于用户预订(或类似物)有权使用所述直接上行链路接入。在又一个实施例内，所述参数值DirectCellAccess＝Enabled/Disabled被作为点到点消息发送给每个有权使用所述直接上行链路接入的移动终端110。在又一个实施例内，所述DirectCellAccess参数对各个终端的适用性由所述系统信息广播内的另一参数来进一步规范。所述另一参数可以基于诸如用户识别符、设备识别符等的唯一识别符的最低有效位，定义终端某一伪随机集。
在一个实施例中，所述系统将到期时间赋予所述参数DirectCellAccess。在使用所述系统信息广播消息时，所述到期时间可能被规定为所述系统广播消息内的定值或另一参数。如果所述参数值DirectCellAccess＝Enabled，但其已经到期，所述移动站10可能不使用到期参数值，但必须在其可根据所述直接上行链路接入机制开始用户数据传输之前，检索新参数值。
已描述了所述基站120执行关于其服务的小区的测量，且其基于所述测量确定是否允许所述直接上行链路接入。这些测量可能包括无线电和业务测量两者。使用它们中的哪一个/两个取决于实施方式。可能使用的典型无线电测量例如是所接收总宽带功率的测量、SIR(信噪比)测量、BER(误码率)测量、FER(误帧率)测量或对无线电信号质量的其它测量。尤其是，所述所接收总宽带功率指示是否有许多用户接入到所述上行链路方向。
已经知道所述基站120通过确定所述直接上行链路接入机制的状态，本地控制其小区覆盖区内的无线电资源的使用。但应当明确的是，对无线电资源的最终判定可选择性地由另一网络单元来执行。但所述判定优选的是由所述基站120来执行，因为这将降低所述终端110经受的延迟。
较为适合使用所述直接上行链路接入的典型环境可能是一种分组交换系统，所述分组交换系统具有较小的小区尺寸和较短数据突发(例如IP分组突发(互联网协议))，且仅具有很少的连续业务。在较轻负荷的小区中，即使有多个终端以高数据速率发送数据，如果突发较短，也不大可能发生冲突。因此，无需折衷系统性能，即可向有限数量的用户提供仅有小接入延迟的高数据速率传输。
另一优点是在某些情况下，几乎所有的小区上行链路容量都可用作传送用户数据。例如，如果高数据速率用户是所述小区仅有的用户，则RACH信道容量可能根本不被需要，或是仅需要将其预订给登记到所述小区或切换到所述小区的新用户。这种情况可能伴随着专用接入点出现。当允许直接上行链路接入到业务信道时，由于一个用户不会冲突，且并没有许多其他用户希望经由所述接入点接入，所以仅需要最少量的RACH信道容量。所“释放”的RACH信道容量因此可用于传送用户数据。
本发明的基本构思是原则上适用于任何具有集中体系结构的数字无线或蜂窝系统。这包括以低延迟和高通过率为目标的第二、第三代和可能的未来蜂窝系统，以及无线局域网。并不限制一般的无线电接入方法；例如，其可以是TDMA(时分多址)或CDMA(码分多址)。所涉及的系统可能是多载波系统，例如基于OFDM(正交频分复用)的系统。
图4示出了一种根据本发明实施例的基站120。所述基站包括处理单元420、射频部分440和网络接口425。所述处理单元420控制所述基站120的操作。所述射频部分440和网络接口425耦合到所述处理单元420。所述射频部分440从移动站110接收用户数据并将用户数据传送给所述移动站110，所述移动站110在所述基站120服务的小区的范围内操作。到和来自网络其余部分的通信经由所述网络接口425执行。
所述处理单元420包括无线电资源控制(RRC)块。所述的无线电和业务测量由射频部分440和/或网络接口425执行，并由所述RRC块分析。所述RRC块基于所述分析来判定直接小区接入应当允许还是禁止，并控制所述射频部分440，从而使得正确的参数值(DirectCellAccess＝Enabled/Disabled)每次都发送给相关的移动终端110。
换言之，所述基站120实际执行的是其通过允许或禁止小区接入机制，控制所述小区内无线电资源的使用。将所述方法与区别于蜂窝和无线系统的其它方法组合起来进一步改善了无线电资源使用的效率。当所述小区是空闲的或是较轻负荷的时，所述基站120允许具有高数据速率、仅小接入延迟的用户数据直接发送。当所述小区内拥塞水平上升时，仅允许使用较低的接入机制，以避免高数据速率信道上的冲突，从而节省无线电资源。
图5示出了一种根据本发明实施例的移动终端110。在所述实施例中，所述移动终端110是蜂窝移动终端，其包括处理单元MCU、无线电部件540和用户接UI。所述处理单元MCU借助软件SW来控制所述移动终端110的操作。所述软件SW存在于存储器515内。所述无线电部件540和用户接口UI耦合到所述处理单元420。所述无线电部件540经由空中接口，借助无线电通信从所述基站120接收用户数据并将用户数据传送给所述基站120。所述用户接口UI可能包括键盘、显示器、麦克风和扬声器(未示出)，以使所述移动终端110的用户能够使用所述终端110。
带有所述参数值DirectCellAccess＝Enabled/Disabled的所述系统信息广播(或另一消息)230、430经由所述无线电部件540接收，并由所述处理单元MCU处理。所述软件包括对应于所述基站120的RRC层的协议层。所述协议层翻译所接收的参数值并控制所述无线电部件540，从而使正确的接入机制(直接小区接入或备选机制)得以使用。
图6示出了如何将所述移动站110和基站120(或网络)之间的空中接口(无线电接口)分层到根据WCDMA系统的协议层。形成一种具有三个层的协议栈。在所述移动终端110内实施的每个协议层都与所述基站120(或网络)内实施的对应协议层通信。
最低的层是物理层(层1(＝L1))。所述物理层将传输业务提供给所述协议栈的较高的层。其为通信提供传输信道，例如前述的RACH、CPCH和DCH。
较低的层(L2)是无线电链路层。其提供逻辑信道上的数据传送。所述逻辑信道可分为控制和业务信道，其中所述控制信道仅用于传送控制信息，而业务信道用于传送用户数据。这两种类型信道都映射到所述LI传输信道。
所述无线电链路层之上的层(L3)被称为网络层。其在无线电系统内的一种功能是由RRC子层执行的无线电资源控制。
在本发明的一个实施例中，关于所述直接接入机制(DirectCellAccess参数值)的可用性的信息在所述网络层(L3)上传送。所述RRC子层能够实施移动业务，例如切换。因此，在已根据所述直接上行链路接入机制，在业务信道上开始高速用户数据传输之后，所述传输可在可能的切换期间内继续。这借助其中如果传输条件衰弱则传输必须停止的现有技术CPCH方法是不可能实现的。
所述移动终端110根据所述直接接入上行链路接入机制，可在其上直接开始发送用户数据的业务信道可被定义成，可在其上实施所有所需RRC功能的信道，在这种情况下即为所述无线电链路层(L2)的业务信道。
所述层L1、L2、L3可借助所述移动终端110(图5)和基站120(图4)内的硬件和软件的适当组合来实施。
已描述了本发明的特定实施方式和实施例。对本领域技术人员而言，本发明显然并不仅限于上述实施例的细节(例如参数名称、协议层的配置)，而是可在并不背离本发明的特征的情况下，使用等效的方法在其他实施例中实施。本发明的范围仅由所附权利要求书限制。

Claims (16)

1、一种通信设备与通信网络之间的方法，所述通信网络通常至少为所述通信设备上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，
所述方法包括：
借助所述通信网络确定，并向所述通信设备指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制。
2、根据权利要求1的方法，其中在无法提供所述直接小区接入的情况下，所述方法包括：
向所述通信设备指示应当使用所述备选小区接入机制。
3、根据权利要求2的方法，其中所述备选小区接入机制包括将独立接入信道用于上行链路接入。
4、根据以上任何一个权利要求的方法，其中所述指示是否可提供所述直接小区接入机制包括，指示所述通信设备是否可直接在业务信道上发送用户数据。
5、根据权利要求4的方法，其中所述移动通信设备(110)与所述基站(120)之间的无线电接口被分层到形成协议栈的协议层，所述业务信道形成在所述协议栈的数据链路层(第2层)上操作的逻辑业务信道的一部分。
6、根据权利要求5的方法，其中在所述协议栈的网络层(第3层)上，执行所述指示所述通信设备是否可直接在业务信道上开始发送的步骤。
7、根据权利要求1的方法，其中通过将广播消息发送到包括权利要求1的通信设备的一组通信设备，执行所述指示是否可提供所述直接小区接入机制的步骤。
8、根据权利要求7的方法，其中所述广播消息包括参数值，所述参数值还限制所述通信设备组。
9、根据权利要求1的方法，其中通过将组播消息发送到包括权利要求1的通信设备的有限的一组通信设备，执行所述指示是否可提供所述直接小区接入机制的步骤。
10、根据权利要求1的方法，其中通过将点到点消息发送到所述通信设备，执行所述指示是否可提供所述直接小区接入机制的步骤。
11、根据权利要求7到10中任何一个的方法，其中所述消息向所述通信设备传递指示是否启用所述直接小区接入机制的参数值。
12、根据以上任何一个权利要求的方法，其中所述通信网络包括基站，所述基站服务于移动通信系统的小区，其中所述方法包括：
借助所述基站执行业务量和/或无线电测量；以及
基于所述测量结果，借助所述基站确定是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制。
13、一种被配置为与通信网络一起操作的通信设备(110)，所述通信网络通常至少为所述通信设备(110)上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，
所述通信设备(110)包括：
用于接收所述通信网络所发送的指示的装置(RF、MCU、515、SW)，所述指示向所述通信设备(110)指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制。
14、根据权利要求13的通信设备(110)，其中所述通信设备是蜂窝通信网络的移动手持设备。
15、一种通信网络的基站(120)，所述通信网络通常至少为通信设备(110)上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，
所述基站(120)包括：
用于确定并向所述通信设备(110)指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制的装置(420、425、440)。
16、一种系统，所述系统包括通信设备(110)和通信网络，所述通信网络通常至少为所述通信设备(110)上行链路接入所述通信网络提供直接小区接入机制和备选小区接入机制，
所述通信网络包括：
用于确定并向所述通信设备(110)指示是否可在给定时间提供所述直接小区接入机制的装置(420、425、440)；
所述通信设备(110)包括：
用于接收所述指示的装置(RF、MCU、515、SW)。
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