CN1964572A - 为无线通信系统中的数据通信分配信道的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于在数据无线通信系统至分配通信资源的设备和相关方法，如，提供EDGE数据通信服务的通信系统。多载波资源控制逻辑元件包括分析器，用于分析执行通信服务的通信需求；以及资源分配器，用于分配要使用的通信资源，通过其进行数据通信。跨越多个移动分配索引偏置来分配通信资源，提高了可以分配执行特定数据通信服务的增加的通信资源量的可能性。

Description

为无线通信系统中的数据通信分配信道的方法和设备

技术领域

本发明一般涉及一种依据诸如增强型数据速率GSM演进(EDGE)通信服务之类的高速数据无线通信服务的数据的通信。更具体地，本发明涉及一种设备及其相关方法，用于根据移动分配索引偏置方案来分配通信资源。

背景技术

通过无线通信系统，越来越多地进行高速数据服务。通信技术的提高允许无线通信系统的发展和应用，这些无线通信系统允许以高通信吞吐速率进行数据通信。以及，随着通信技术的不断提高，对这样的系统的改进允许吞吐速率进一步提高。不同的高速数据服务及其相关联的实现机制正在发展、标准化、以及实施。用于GSM(全球移动通信系统)的称为GPRS(通用分组无线业务)的示例性数据通信服务已经获得了一定水平的发展和使用。目前正在使用一般GPRS通信方案的扩展EDGE(增强型数据速率GSM演进)。在支持EDGE的系统中可实现的数据吞吐速率显著地高于那些在其之前的GPRS系统中可实现的数据吞吐速率。

尽管基于EDGE的通信允许要数据以实质上高于GPRS先前技术的数据速率进行通信，但是数据服务正变得、以及预期变得甚至更加数据密集化。不断地需要发现进一步增加支持EDGE通信的数据吞吐能力的方式，来促进要在支持EDGE的、或者其它高速数据通信系统中实现的不断增加的密集数据的数据通信服务的快速通信。例如，公开号EP A0938208的欧洲专利申请公开了与现有GSM系统兼容的多载波传输方案。

尤其，现有的EDGE标准公开定义了依据基于EDGE的通信系统使用的信道结构。在多个载波上定义信道。但是，由于不同的需求，出于标准公开中的限制，目前不可以实现在多个载波上使用通信资源的单个通信服务。

如果能够在高速数据无线通信系统中提供一种方式，来更加充分地利用时隙/载波组合来进行通信服务，则将会实现提高的数据吞吐速率和频谱利用率。

根据该背景信息，本发明的显著改变得以实现。

附图说明

图1示出了将本发明实施例包含作为其中一部分的示例性通信系统的功能结构框图。

图2示出了依据本发明实施例的运行做出的示例性通信资源表示。

图3示出了列出本发明实施例运行方法的方法流程图。

发明内容

因此，本发明有利地提供了一种设备和相关方法，用于促进依据诸如增强型数据速率GSM演进(EDGE)、或可选地利用频率跳变的其它通信系统之类的高速数据通信服务进行的数据通信。

通过本发明实施例的运行，提供了一种方式，通过该方式，跨越多个无线载波分配通信资源，不管它们是怎样依据移动分配索引偏置(MAIO)方案来进行逻辑限定的。MAIO是来实现频率跳变的实际射频(RF)的偏置值，但是逻辑上将MAIO看作RF载波本身。当跨越多个载波进行分配时有时隙可用可能性大于在单个载波上进行分配有时隙可用的可能性。

通过跨越多个索引偏置分配通信资源，在通信会话期间，可以分配一连串时隙(如，时隙块)用于执行数据通信服务。当一列连续时隙在帧中可用时，在通信会话期间，数据能够快于仅利用单个载波上的通信资源用于数据通信时进行的通信。以及，即使不分配连续的时隙，由于资源分配的较高统计等级，分配给数据通信会话的时隙的增长数也会允许完成这样的数据通信。

在本发明的一个方案中，无线数据通信系统的网络部分包括分析器，分析器在通信会话期间，分析依据对数据进行通信来执行通信服务所需要提供、或者请求提供的通信资源需求。例如，分析器确定分配给通信会话以允许数据在一组通信站之间进行通信的所需时隙数。例如，由分析器做出的确定是基于逐帧、基于通信会话、或者基于另一基础的，所有的方式都允许动态的资源分配。

在本发明的另一方案中，网络部分还包括资源分配器，资源分配器分配资源以允许在通信会话期间的数据通信，来完成通信服务。例如，响应于对通信需求的分析来做出资源分配。资源分配是跨越多个MAIO(移动分配索引偏置)做出的，无论它是是怎样定义的做出。当特定时隙在不同的索引偏置或RF频率上可用时，依据在不同的索引偏置或RF频率的这些时隙内的通信会话，做出分配以进行数据通信。更一般地，由资源分配器分配的资源不局限于在单个移动分配索引偏置或RF频率上选择时隙，而是在成为通信会话方的通信站能够运行的任何索引偏置或频率上进行分配。

在本发明的另一方案中，网络部分处消息生成器生成分配消息，分配消息包括用于标识通信资源的值，其中，分配这些通信资源来依据通信会话期间实现的通信服务来进行数据通信。依据要进行通信的数据，由网络部分将分配消息发送至成为通信会话方的移动站。如果多于一个移动站成为通信会话方，则将分配消息发送至每个移动站。通过将分配消息发送至成为通信会话方的每个移动站，将资源分配通知给移动站，从而允许移动站正确地运行来接收、或者传送在通信会话期间进行通信的通信数据。

移动站包括检测器，一旦分配消息由网络部分广播至移动站，则用于检测分配消息。检测器确定分配消息值，从而来识别分配的资源。

移动站还包括控制器，用于响应于由依据数据通信而使用的检测器检测的通信资源，来控制移动站的运行。

分配通信资源所遵循的方式是，有利于提高数据吞吐速率，所述的数据是依据通信会话的执行而进行通信的。分配的做出是为了在通信站的容量限制范围内最大化分配给通信会话的时隙的总和，所述的通信站是通信会话的参与方，而且需要一个反应时间来切换到一个有通信资源可分配的另一个无线载波上。

因此，在这些和其它方案中，为进行数据通信的通信站提供了设备和相关方法。分析器适于接收要由第一通信站进行通信的数据的特性标示。配置分析器以分析数据通信所需的通信需求。资源分配器适于接收由分析器所作分析的标示。配置资源分配器，以跨越多个移动分配索引偏置或频率来分配资源，用于数据通信。

因此，在这些和其它方案中，还为用于数据通信的通信站提供了设备和相关方法。配置检测器以检测发送至通信站的分配消息。分配消息标识为了数据的通信而分配给通信站的通信资源。分配的资源跨越多个无线分配索引偏置或载波频率(例如，无论怎样定义的无线载波)来进行分配。控制器适于接收由检测器做出的检测标示。配置控制器，以响应于检测来控制通信站的运行。

具体实施方式

为了说明上述的或其它的方案，首先参照示出了通信系统的图1，该通信系统通常用10表示。该通信系统可依据本发明的实施例进行工作。在示例性实施方式中，通信系统10形成提供EDGE(增强型数据速率GSM演进)数据服务的无线数据通信系统。尽管以下描述应当根据提供基于EDGE的通信服务的示例性实施方式，来描述该通信系统的示例性运行，但是应当理解，本发明的教导类似地可应用于其它类型的通信系统，例如，可依据定义了其它类型的通信系统的运行规范进行运行的通信系统。

在图1的示例中，通信系统包括一组通信站，通信站12和14。这里，通信站12表示通信系统网络部分的元件，以及有时应当称为网络站12。以及，通信站14表示移动站，以及有时应当称为移动站14。在运行期间，通信站12和14中的任何一个都能够生成EDGE数据用于通信，以在通信会话期间实现EDGE数据服务。应当相对于下行链路EDGE通信服务(即，EDGE数据由网络站12发送至移动站14进行通信)的实现来描述运行。可以类似地描述沿上行链路通信的通信系统的运行。在图中还示出了通信站14’。通信站14’表示通信系统的多接入本质。在示例性运行期间，使用通信站14和通信站14’的独立的EDGE通信服务是有效的。

通常，通信系统符合EDGE/GPRS/GSM(增强型数据速率GSM演进/通用分组无线业务/全球移动通信系统)运行规范，尤其对于这里定义的EDGE信道结构。EDGE信道结构定义了TDMA(时分多址)方案，包括含有八个时隙的帧。允许每时隙59.2kb/s的最大传输速率。当要进行通信服务时，为EDGE数据通信来分配通信资源(即在通信可用载波上定义的帧内的时隙)。

在理论上，可以将帧的所有八个时隙分配给单个通信会话，从而允许473.6kb/s(8*59.2kb/s＝473.6kb/s)的最大传输速率。然而，在实际应用中，不能实现单个载波上这样多的时隙数，或者，更一般地，单个移动分配索引偏置或频率。EDGE/GPRS/GSM系统的其它运行需求需要移动站做出不同的测量，如，在相邻小区(即，靠近于移动站所位于的活动小区的小区)内的单个广播上需要做出的测量。运行规范TS45.008[5]和TS45.002[2]，附录B详细说明和定义了这些特定的测量。因此，由于通信系统的多接入本质，由其它通信站组执行通信服务(数据和通信业务服务)。通信资源的竞争限制了连续时隙的可用性，其中，这些时隙可用于分配来实现通信服务。例如，如果单个时隙有60％的可能性可用于分配，则单个载波上的六个连续时隙的可用统计可能性仅有4.67％。以及，单个载波上八个连续时隙的可用可能性下降到1.68％。即使忽略由于移动站的测量需要而导致的限制，但是在统计上，仍存在多个连续时隙将会在单个载波上可用于为了单个通信服务进行分配的小可能性。至此，尽管连续时隙有时在其它无线载波上可用，尤其在支持EDGE的系统中，但是不允许在不同的无线载波上分配时隙。

通信站12和14的元件由可以以任何所需方式实现的功能元件来功能性地代表和形成。因此，尽管共同示出了这些功能元件，但是形成这些元件的物理位置不需要相同。例如，示出以形成网络站12部分的元件不需要位于单个物理位置处，例如，网络部分的基站收发站处。而是，在一实施方式中，在多于一个的位置中分配网络站的元件，如在基站收发站处和在基站控制器处。网络站包括无线协议栈18，通过线22来将用户应用数据施加给无线协议栈18。用户应用数据是用于为了一个或多个EDGE通信会话的一个或多个移动站的通信。无线协议栈包括不同的逻辑层，逻辑层包括无线资源管理(RRM)层。

网络站还包括基带元件24，通过线26将数据提供给基带元件24。基带元件执行不同的基带操作，包括基带处理、调制、以及信道编码。

网络部分还包括无线元件28，通过线32来施加数据。至少在功能上由射频收发机前端34形成无线元件。图中示出N个无线收发机，每个无线收发机与天线转换器36耦合，转换器将数据转换为电磁波形式，用于与移动站、或站14的通信。

依据本发明的实施例，网络站12还包括多载波无线资源控制逻辑元件42。元件42至少在功能上通过线44和46，与无线协议栈18耦合，以及通过线48，与基带元件24耦合，以及通过线52，与无线元件28耦合。在示例性实施方式中，将元件42包含于无线资源管理逻辑层中。

多载波无线资源控制逻辑元件包括分析器54、资源分配器56、以及分配消息生成器58。在通信会话期间，分析器54为了通信服务的实现，来接收通过网络站与移动站通信的数据的标示。例如，特性的标示包括，要传输的数据量、或者一些类型的标记，在通过分析器分析时，允许使经适当分析的数据进行通信的通信需求。将由分析器进行分析的标示提供给资源分配器。资源分配器基于由分析器做出的分析和数据调度信息的标示来分配通信资源。根据移动分配索引偏置方案，跨越多个无线载波来做出通信资源分配。在示例性实施方式中，为每个分配提供根据移动分配索引偏置定义的时隙和载波组合。为了成为进行数据通信来实现通信服务的通信会话方的通信站的容量，分配包括同时在不同载波上分配的时隙。以及，通过其做出分配的无线载波数也依据通信站的容量。对于允许的分配，通信站必须还能嘎在无线载波的频率上进行通信。由资源分配器做出的分配还依据这样的标准，即，其标示还应用于无线资源控制逻辑42。

控制消息由资源分配器生成，以及提供给无线协议栈、基带元件、以及RF元件，来控制符合由分配器做出的资源分配的操作。还将分配资源的标示提供给分配消息生成器58。分配消息生成器生成分配消息，分配消息提供给RF元件28的RF收发机前端34中的一个或多个，用于与移动站14进行通信。通过包含标识所分配资源的值的分配消息的通信，使移动站知道所分配的资源。

移动站包括类似于网络站的结构。这里，示出了移动站的接收链部分。移动站包括天线转换器64、RF元件66、基带元件68、以及无线协议栈74。RF元件包括类似于收发机34的多个RF收发机前端76，可在不同载波频率上运行。

移动站还包括依据本发明实施例的多载波无线资源控制逻辑元件78。元件78包括检测器82和控制器84。以及，无线资源控制逻辑元件至少在功能上通过线86和88与无线协议栈耦合，以及通过线94，与基带元件68、以及RF元件的RF收发机前端耦合。在示例性实施方式中，元件78包含于无线资源管理层。

检测器82检测由网络站发送至移动站的分配消息。检测器提取包含于分配消息中的值，或者标识分配给通信会话的通信资源，来为了通信服务的实现进行数据通信。将由检测器做出的检测提供给控制器84。以及，控制器控制移动站的运行，使得移动站接收通信数据，以及对这些数据进行操作。例如，控制器控制移动站不同元件的操作，以确保无线元件可在适当的时间操作，来接收在不同载波上通信的数据。

图2示出了为依据本发明实施例的运行的数据通信而做出的通信资源分配的表示方式，通常以122表示。该表示方式示出了三个连续的TDMA帧，帧124、126和128，每个帧包括八个时隙，标号为0-7。将八个射频载波132标识为待用小区的RF信道1-8、以及相邻小区的载波FM-1-FM-MAX，所有标识载波都在示例性通信系统中进行了标识。

这里，移动站能够同时接收在三个RF载波上进行通信的数据。因此，以在任何特定时隙内，在不多于三个载波上进行数据通信的限制条件，来做出通信资源分配。在图中示出参考R1、R2和R3，来标识逻辑上根据MAIO方案定义的三个载波，在这些载波上，在任何特定时隙内，将数据通信至移动站。标示符T和M标识时间段，在该时间段内由移动站传送数据，以及在该时间段内，由移动站做出测量。

通过图1中示出的分配器56来做出资源分配，以将分配给单个移动站的下行链路时隙之和最大化，其中，给出在任何单个时隙内，移动站在不多于三个的载波上接收数据的约束条件，同时如在TS-45.002[2]，附录B规范中定义的，还观察反应时间Tta、Ttb、Tra和Trb。通常，反应时间标识了：在接收连续的短脉冲串、发射连续的短脉冲串、或在相邻小区信号上进行测量之前，移动站分别准备好发送或接收所需的时间。

在示例性实施方式中，通过根据以下等式“寻觅”(scavenging)可用资源，根据MAIO(移动分配索引偏置)和时隙组合，来选择载波/时隙的组合：

$\mathrm{MAX}:\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{R=1}{\overset{\mathrm{Nr}}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{tR}}{u}_{\mathrm{tR}};u\∈\{0,1\}$

$\mathrm{St}:u=\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}a=1^f_r\≠f_{r+1}^u_{t-1R}=0:1\\ \mathrm{Else}:0\end{array}\right\}\end{array}$

其中：

t＝时隙数

R＝RF迭卡(deck)数(发射和接收)

Nt＝分配中时隙的最大数

Nr＝在移动终端中同步接收可用的RF迭卡的最大数

S_tR＝移动接收机的RF迭卡“R”上的时隙“t”的无线资源

u_tR＝利用的根据反应时间约束条件所允许的RF迭卡“R”上的时隙“t”(布尔型，Boolean)

α＝分配给移动下行链路的时隙可用性(布尔型)

由于资源不局限于那些在单个载波上可用的资源，所以，实质上增加的通信资源的可能性可能可用于数据通信。如基于EDGE、以及日益增加的密集数据的其它类型的通信服务，通信资源增加的可用性允许要进行通信的数据快于传统可用数据。

图3示出了表示本发明实施例运行方法的方法流程图，通常以142表示，通过该方法，在提供了移动分配索引偏置或载波频率的通信方案中，在一组通信站之间进行数据通信。

首先，如块144所标示，分析数据通信所需的通信需求。响应于数据特性的标示来进行分析。然后，如块146所示，跨越用于数据通信的多个无线载波来分配通信资源。

之后，如块148和152所标示，生成分配消息并通过发送通信站发送至标识了通信资源分配的接收通信站。以及，如块154所标示，为了跨越多个无线载波的数据通信，在接收通信站处使用分配消息来控制接收通信站的运行。

从而提供了改进通信性能的高速数据服务。提供了相对于那些当资源分配局限于那些单个无线载波的资源分配时可实现的提高的吞吐速率。在没有显著时延的情况下，能够更好地执行不断提高的密集数据的通信服务。

前面的描述是用于实现本发明的优选示例，以及本发明的范围不必受到该描述的限制。本发明的范围由权利要求进行限定。

Claims (19)

1、一种设备，用于网络通信站(12)，所述网络通信站用于在采用时隙的通信方案中进行数据通信，所述方案提供了采用跳频的移动分配索引偏置载波频率，并且数据速率高于可在通用分组无线业务系统中实现的数据速率，所述设备包括：

分析器(54)，适于接收要由网络通信站(12)通信的数据的特性标示，所述分析器(54)被配置用来分析数据通信所需的通信需求，其中允许动态资源分配；

资源分配器(56)，适于接收由所述分析器(54)做出的分析，所述资源分配器(56)被配置用来跨越多个无线载波的分配根据多个移动分配索引偏置定义的资源，用于数据通信；以及

分配消息生成器(58)，适于接收由所述资源分配器(56)做出的分配标示，所述分配消息生成器被配置成用来生成分配消息，分配消息标识了由所述资源分配做出的分配。

2、如权利要求1所述的设备，其中，依据多个无线载波来定义时隙，由所述资源分配器(56)分配的资源被分配给要被分配资源的移动分配索引偏置的选定的时隙。

3、如权利要求1所述的设备，其中，网络通信站(12)包括具有无线元件的无线部分(28)，可工作于多个无线载波，资源分配器(56)跨越所述无线载波来分配资源。

4、如权利要求3所述的设备，其中，所述资源分配器(56)还被配置用来生成无线部分通信站控制消息，用于所述无线部分(28)，以依据由所述资源分配器(56)做出的分配来控制所述无线部分(28)的操作。

5、如权利要求4所述的设备，其中，所述无线部分通信站控制消息的值使得所述无线部分(28)在所述无线载波上进行数据通信，其中，所述资源分配器(56)在所述无线载波上分配资源。

6、如权利要求1所述的设备，其中，所述网络通信站(12)包括基带部分(24)，其中，所述资源分配器被进一步配置用来生成基带部分通信站控制消息，用于所述基带部分(24)，以依据由所述资源分配器(56)做出的分配来控制所述基带部分(24)的操作。

7、如权利要求1所述的设备，其中，所述分析器(54)和所述资源分配器(56)被实施于在所述第一通信站定义的无线协议栈的无线资源管理层中。

8、如权利要求1所述的设备，其中，所述数据包括依据多种数据通信服务进行通信的多个数据流，以及，所述分析器(54)适于接收的特性标示包括所述多个数据流中的每个的特性标识。

9、如权利要求8所述的设备，其中，由所述资源分配器(56)分配的资源包括，用于所述多个数据流中每个的通信的独立的资源分配。

10、如权利要求1所述的设备，其中，由所述资源分配器(56)分配的资源包括，在并行时间段内，在所述多个无线载波中多于一个的无线载波上分配的资源。

11、如权利要求10所述的设备，其中，所述时隙在所述多个无线载波上定义，其中，由所述资源分配器(56)分配的资源被分配给所述无线载波的选定的时隙，包括在独立的无线载波上并行存在的至少两个时隙。

12、如权利要求11所述的设备，其中，资源被分配给选定的时隙，时隙的选定取决于时隙的可用性和网络通信站的调谐时间需求。

13、一种设备，用于移动通信站(14)，所述移动通信站用于在采用时隙的通信方案中进行数据通信，所述方案提供了采用跳频的移动分配索引偏置载波频率，并且数据速率高于可在通用分组无线业务系统中实现的数据速率，所述设备包括：

检测器(82)，用于在分配消息一旦被广播并发送至所述移动通信站时检测分配消息，所述分配消息标识了为了数据通信而分配给所述移动通信站(14)的通信资源，根据跨越多个无线载波的多个移动分配索引偏置来定义分配给所述移动通信站(14)的通信资源；以及

控制器(84)，适于接收由所述检测器(82)做出的检测的标示，所述控制器(84)被配置为响应于由所述检测器(82)做出的检测而控制所述移动通信站的运行。

14、如权利要求13所述的设备，其中，依据所述多个无线载波来定义时隙，其中，在由所述检测器(82)检测的分配消息中标识的通信资源被分配给要被分配资源的选定的时隙。

15、如权利要求13所述的设备，其中，所述移动站(14)包括具有无线元件的无线部分(66)，可在所述多个无线载波上操作，，在由所述检测器(82)检测的分配消息中标识的通信资源跨越所述多个无线载波进行分配。

16、如权利要求15所述的设备，其中，所述控制器(84)被进一步配置用来生成无线部分控制消息，应用于所述无线部分(66)，以依据在所述分配消息中标识的分配，来控制所述无线部分(66)的操作。

17、如权利要求13所述的设备，其中，所述移动通信站包括基带部分(68)，以及，所述控制器(84)被进一步配置成用来生成基带部分控制消息，应用于所述基带部分(68)，以依据在所述分配消息中标识的分配，来控制所述基带部分(68)的操作。

18、一种利用网络通信站(12)进行数据通信的方法，用于采用时隙的通信方案，所述方案提供了采用跳频的移动分配索引偏置载波频率，并且数据速率高于可在通用分组无线业务系统中实现的数据速率，所述方法包括以下操作：

响应于数据的特性的标示，分析(114)数据通信所需的通信需求，其中允许动态资源分配；

响应于在所述分析操作期间做出的分析，跨越多个无线载波来分配(146)资源，用于数据通信；以及

生成(148)分配消息，所述分配消息标识了在所述分配操作期间做出的分配。

19、如权利要求18所述的方法，还包括以下操作：

将所述分配消息发送(153)至移动通信站，所述分配消息标识了在所述分配操作期间做出的分配；以及

在所述移动通信站使用(154)所述分配消息，从而为了跨越在所述分配操作期间分配的所述多个无线载波的数据通信，来控制所述移动通信站的运行。

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