CN1992925B - 用于在无线通信系统中传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在无线通信系统中传输数据的方法，其中，在无线通信系统的至少第一基站(BS1)与第一终端设备(MS1)之间为传输群呼连接业务的语音数据而建立上行链路(UL)和下行链路(DL)的物理信道。本发明的特征在于，第一终端设备(MS1)与第一基站(BS1)之间上行链路(UL)上的物理信道用于传输有用数据。

Description

用于在无线通信系统中传输数据的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在无线通信系统中，特别是与适合铁路运营商特殊要求的移动无线系统中传输数据的方法。

背景技术

考虑到采用统一的通信系统，1993年国际铁路管理协会(UIC，Union Inter-nationale des Chemins de Fer)决定，在使用改进的GSM 900技术情况下实现一个系统。该系统作为GSM-R(Global System for Mobile Communications forRailway)1999年由ETSI(European Telecommunications Standards Institute)和2000年由EIRENE(European Integrated Railway Radio Enhanced Network)列为标准。GSM-R系统利用GSM 900带以下的频带，也就是说，为上行链路(英语：Uplink)上的传输利用876.2-915MHz的频带，而为下行链路(英语：Dowlink)上的传输利用921.2-960MHz的频带。各自200kHz宽频道内部的传输与GSM标准相应在各数据传输块的8字形时隙内进行。

GSM-R系统通过最高14.4kbit/s数据速率的线路转接数据业务既可以连接语音也可以连接数据。由于铁路运行很高的安全性要求，造成相对于GSM-R系统公知的GSM连接方法采用特殊的业务。这些业务之一是所谓的ASCI功能(Advanced Speech Call Items)，可供在GSM-R网的多个用户中分配紧急呼叫、群呼以及广播连接业务使用。

特别是在编组运行期间(英语：Shunting Yard Operation)，一般情况下使用所谓的语音群呼连接业务VGCS(Voice Group Call Service)，它可以在基群用户之间根据所谓的按键通话功能进行语音数据传输。对此例如参阅技术规范3GPPTS 03.68 V8.6.0(2005-06)、3rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Core Network and Terminals；Voice Group CallService(VGCS)；Stage 2(Release 1999)。作为补充还存在所谓的广播连接业务VBS(Voice Broacast Service)，借助其可以从一个用户出发向基群用户传输语音数据。

发明内容

这些业务目前仅支持语音数据传输。但因为特别是在编组运行中还希望附加传输补充数据例如编组指令和编组指令操作，然而这种数据传输按照现行标准对发射数据的用户来说需要释放和新建群呼连接，所以本发明的技术问题在于，提供一种方法和一种无线通信系统，可以在群呼连接中与语音传输同时进行数据传输。

该技术问题通过依据本发明的独立权利要求的特征得以实现。本发明有利的实施方式可参阅从属权利要求。

依据本发明提出一种用于在无线通信系统中传输数据的方法，其中，在无线通信系统的至少第一基站(BS1)与第一终端设备(MS1)之间为传输群呼连接业务的语音数据而建立上行链路(UL)和下链路(DL)的物理信道。其特征在于，第一终端设备(MS1)与第一基站(BS1)之间上行链路(UL)上的物理信道用于传输有用数据。

依据本发明的方法有利地可以在进行群呼连接期间与语音数据传输的同时传输有用数据，而无需为发射有用数据的终端设备释放和随后新建群呼连接。

附图说明

下面借助实施例对本发明进行详细说明。其中：

图1示出按照GSM标准的无线通信系统的结构；

图2示出按照本发明的第一方法在该无线通信系统的部件之间进行信令交换的流程图；以及

图3示出按照本发明的第二方法在该无线通信系统的部件之间进行信令交换的流程图。

具体实施方式

图1举例示出一个按照公知GSM标准或GSM-R标准的无线通信系统的简化结构，其中，依据本发明的方法在无线通信系统中按照其他标准例如UMTS以相同的方式实现。

按照GSM标准的无线通信系统的结构由一个或者多个移动交换中心MSC(Mobile Switching Center)组成，进行所谓的线路交换的连接(CS；Circuit Switched)以及该系统各项功能的管理。移动交换中心MSC为此承担向公共交换电话网PSTN(Public Switched Telephone Network)过渡的功能。

移动交换中心MSC连接大量的基站控制装置BSC(Base StationController)，其中对无线接口的物理资源进行管理。基站控制装置BSC再连接大量的基站BS1、BS2(Base Station)，它们在利用无线接口所分配的物理资源情况下可与终端设备MS1、MS2(Mobile Station)建立和释放连接。每个基站BS1、BS2向至少一个也称为无线小区z1、z2的地理区域管理物理资源。无论是基站BS1、BS2还是终端设备MS1、MS2，各自均具有用于在无线接口上进行信号传输的发射/接收装置SEE。对此终端设备具有作为与用户连接的用户接口MM1(Man Machine Interface)。

下面借助图2和3的流程图举例介绍实现依据本发明的方法。在图1的GSM-R系统公知的网络结构基础上，示出该系统部件之间信令发送的各个步骤，但并非局限于这些具体的实施方式。确切地说，依据本发明各个过程也可以在该系统的各自其他部分上进行。特别是终端设备既指移动用户终端设备也指例如列车上固定安装的终端设备。

图2的实施例由此出发，即按照图1的实施例通过第一BS1或第二基站BS2与网络方连接的用户Tln或终端设备MS1和MS2之间存在有效的群呼连接，终端设备MS1、MS2通过其交换语音数据。为此在终端设备MS1、MS2与基站BS1、BS2之间各自在无线接口Um上建立上行链路UL和下行链路DL的物理群呼信道。

图2的实施例此外以使用所谓的1.5信道模型为基础，其中，在从一个终端设备向一个基站在上行链路上传输语音数据时，建立专用的点到点的连接。相应地上行链路上的该群呼信道实际上不用于传输语音数据。

第一用户Tln，例如编组组长(Rangiergruppenleiter)在第一步骤1中通过第一终端设备MS1的用户接口例如以ASCII符号序列方式的编组指令传输有用数据。这可以输入确定的数字序列方式，例如代表ASCII符号序列的“17”并按下所谓的通话发射键(PTS)或该终端设备MS1上为传输有用数据专有的按键进行。在第一终端设备MS1上处理该输入后，特别是在识别这是一种有用数据传输后，该设备在第二步骤2中向实际向其管理的第一基站BS1发射存取消息。该存取消息在此可以包括作为建立原因，例如以公知的ec(establishmentcause)信息利用数值1的方式提示所要求的有用数据传输，以便可以使网络方对作为建立原因例如所要求的语音数据传输进行区分。该提示例如可以选择通过在存取消息中设置一个状态比特实现，或者也可以通过使用专门为建立与有用数据传输的连接构成的存取消息而实现，借助其向基站隐式发出建立原因的信号。

第一基站BS1在处理所接收的存取消息后分配上行链路上的群呼信道并将该分配在第三步骤3中向第一终端设备MS1发送信令。因此在第一基站BS1与第一终端设备MS1之间建立所谓的层2连接(按照ISO-OSI层模型)，而且第一终端设备MS1变换到所谓的群传输模式(GTM；Group Transmit Mode)。随后第一终端设备MS1在第四步骤4中在所分配的上行链路UL的群呼信道上向第一基站BS1发送消息，它在该消息中例如以数字序列或ASH文本方式传输由第一用户Tln输入的编组指令以及用于识别第一终端设备MS1或第一用户Tln的信息。这例如以所谓的SABM消息的方式进行，其中，第一终端设备MS1的识别借助公知的所谓mi(mobile identiy)信息元(IE；Information Element)和编组指令借助依据本发明的sc(shunting command)信息元实现。

在接收消息之后，第一基站BS1释放连接并将其在第五步骤5中向第一终端设备MS1例如在使用公知的UA情况下发送上行连接释放消息(uplinkrelease message)。为在第一终端设备MS1上转换连接的这种释放，按照本发明的一种实施方式，层2指令处理在第一终端设备MS1上相应适配，因为第一终端设备MS1按照以往的方法会等待对SABM消息内容的反应，并拒绝或不考虑与此不同的内容。在连接释放的转换后，第一终端设备MS1返回所谓的群呼接收模式(GRM；Group Receive Mode)。

第一基站BS1随后在第六步骤6中，将所接收的第一终端设备MS1的消息以所谓的ESTIN消息通过Abis接口传送到分配给第一基站BS1的基站控制装置BSC。基站控制装置BSC在第一终端设备MS1实际处于其管理范围的无线小区Z1上，对该信息例如以公知的所谓ci(cell identifier)信息元的方式再补充一个信息，并在第七步骤7中将全部层3信息以一个消息通过A接口传送到所分配的移动交换中心MSC。例如作为URD(Uplink Request Data)的该消息在此方面内容上可与用于语音数据传输公知的URC(Uplink Request Confirmation)消息相应，但有利的是在移动交换中心MSC上与该消息可以有所区分。相对于语音数据传输的可区分性在此方面也可以在使用相同消息的情况下隐式实现，例如根据这种事实，即事先基站既不发送公知的所谓通话检测消息(TalkerDetection)，基站控制装置也不发送公知的所谓上行连接要求消息(UplinkRequest)。

在移动交换中心MSC上，在接收该消息后进行群呼功能的相应管理和转换，也就是说，特别是选择要将第一用户的编组指令发送到其他基群成员的所谓群呼区(GCA；Group Call Area)。在图1的实施例中，该群呼区相当于第一BS1和第二基站BS2的无线小区Z1、Z2。

在第八步骤8中，移动交换中心MSC将通知(英语：notification)连同编组指令和对第一用户Tln的识别例如也以sc或mi信息元的方式传输到群呼区的所有基站控制装置。为此按照本发明的一种实施方式，在A接口上使用例如称为DTAP的专用消息。因为按照该实施例，无论是第一BS1还是第二基站BS2均通过一个共用的基站控制装置BSC连接，所以通知仅传输到该基站控制装置BSC。

基站控制装置BSC也在第九步骤9中将通知以层2消息UDTRQ通过Abis接口传送到相当于图1实施例中的第一BS1和第二基站BS2的该群呼区的所有基站。在第十步骤10中，该通知然后从基站BS1、BS2在利用下于链路的群呼信道情况下通过各自无线小区Z1、Z2上的无线接口Um发出，并至少由第二用户Tln的第二终端设备MS2接收。在对所接收的通知分析后，在第十一步骤11中将编组指令以及对发出指令的第一终端设备MS1或第一用户Tln的识别通过用户接口MMI以光或声发送给第二用户Tln例如列车长。

特别是在以编组运行工作环境为基础的实施例中，需要在发出指令的终端设备的终端设备上对接收的指令进行确认并将确认(英语：confirmation)输出。

与上述过程相应，将第二用户Tln或第二终端设备MS2的接收确认传输到第一终端设备MS1。在此，第二用户Tln在第十二步骤12中通过用户接口向第二终端设备MS2确认接收。这例如可以通过按下所谓的专用PTC键(Push-to-Confirm)或者通过输入代表编组指令确认的确定数字序列例如“0”并随后按下PTS键完成。由用户接口将第二用户Tln的该输入随后转换成：使其在第十三步骤13中将存取消息连同对接收确认的提示作为建立原因例如也以公知的ec信息元的方式，但这次是利用数字“0”通过无线接口Um发送到负责的第二基站BS2。

第二基站BS2在处理所接收的存取消息后在第十四步骤14中分配上行链路的群呼信道并将该分配发送信令到第二终端设备MS2，由此在第二基站BS2与第二终端设备MS2之间又建立层2连接，以及第二终端设备MS2变换到所谓的基群传输模式。第二终端设备MS2接着在第十五步骤15中在所分配的上行链路UL的群呼信道上通过无线接口Um将消息发送到第二基站BS2，在该基站上它传输由第二用户Tln输入的接收确认以及用于识别第二终端设备MS2或第二用户Tln的信息。这也以例如SABM消息的方式进行，其中，第二终端设备MS2的识别借助所谓的mi信息元和编组指令确认借助sc信息元例如采用上述的数字sc＝0发送信令。

接收消息后，第二基站BS2释放连接并将其在第十六步骤16中例如也在使用UA上行连接释放消息的情况下发送信令到第二终端设备MS2。在连接释放的转换后，第二终端设备MS2返回群呼接收模式。

第二基站BS2随后在第十七步骤17中，将所接收的第二终端设备MS2的确认消息通过Abis接口传送到基站控制装置BSC。基站控制装置BSC在第二终端设备MS2实际处于其管理范围的无线小区Z2上，对该确认信息例如以ci信息元的方式再补充一个信息，并在第十八步骤18中将全部层3信息以URD消息通过A接口传送到移动交换中心MSC。

在接收确认消息并相应的管理和转换群呼功能后，由移动交换中心MSC在群呼区内传输确认消息，步骤19，并从其传输到所有基站控制装置，步骤20以及最后传输到第一终端设备MS1，步骤21并通过其用户接口发送到第一用户Tln，步骤22，从而该用户知道编组指令由第二用户接收。

图3的实施例以上述图2所介绍的方法为基础，其中，在这种情况下，从一个终端设备在上行链路上向一个下行链路上的群呼信道的基站传输语音数据时所使用的所谓1信道模型，与1.5信道模型的区别因此在于没有补充地建立上行链路上的专用信道。

只要上行链路上的群呼信道被一个终端设备为传输语音数据占用，就由该群呼区的基站借助消息在上行链路上向接收终端设备发送上行链路群呼信道占用的信号。这一点例如可以借助上行链路占用消息(uplink busy message)进行。但因为仅一个终端设备可以在上行链路的一个时间点上传输语音数据，所以实际上仅该用户实际所处的无线小区上的上行链路的基群信道被占用，但在该群呼区的其他所有无线小区上该信道未被占用。

因此上行链路的该基群信道可以潜在地由这些终端设备依据图2所述的方法用于传输有用数据。为此按照本发明的一种实施方式，由该群呼区的这些基站借助一个新的信息元在上行链路占用消息中说明，上行链路群呼信道的占用是否处于本身的无线小区内。这种新的信息元例如可以采用代表“potentialvoice-data conflict situation”的“pc”标注并采用“真”(true)或者“假”(false)状态。借助pc信息元向终端设备说明它们是否可以将上行链路的群呼信道用于传输有效信息。

对于图3的流程图来说又假设：第一终端设备MS1或第一用户Tln希望发出一个编组指令，是从第一用户Tln处于其第一无线小区Z1的第一基站BS1，但是通过信息元pc＝wahr说明上行链路的群呼信道例如由于通过该信道内未示出的第三终端设备传输语音数据而被实际占用。

按照本发明的一种实施方式，在这种情况下提出利用一个所谓的stand-alone dedicated control channel SDCCH。SDCCH是GSM系统中的独立信道，它们在下行和上行链路上作为控制和信令信道建立并用于传输信号。

在图3的实施例中，第一终端设备MS1在通过第一用户Tln输入编组指令后中断接收下行链路群呼信道上的语音数据，并在随机控制的存取信道(RACH；Random Access Channel)中向第一基站BS1发送存取消息，步骤2。为确保该存取消息具有比例如所谓的Location-Update要求更高的优先权由第一基站BS1处理，该ec信息元可以接受一个专用数值，例如在“要求在上行链路传输数据”(uplink request for sending data)的意义上。

如果通过ec信息元的该专用数值或者也通过第一基站BS1知道上行链路的该群呼信道实际被占用释放，那么第一基站BS1按照GSM标准以公知方式开始建立SDCCH。这一点在图3中通过未进一步介绍的步骤2a-2d示出。在第三步骤3中，第一基站BS1将所建立的SDCCH分配给第一终端设备MS1，从而第一终端设备MS1与第一基站BS1之间建立层2连接。在该信道内，第一终端设备MS1在步骤4发送一个SABM消息，它按照本发明的一种实施方式除了sc和mi信息元外，最好还包括一个rf(group call reference)信息元，用于在网络方识别群呼业务所涉及的群。该rf信息元可按相同的方式用于图2的方法。在步骤5接收UA消息后，第一终端设备MS1释放连接，返回群呼接收模式(GRM)并继续接收语音数据。其他所有步骤和信号均与图2所述相应。

Claims (10)

1.用于无线通信系统中传输数据的方法，其中，在无线通信系统的至少第一基站(BS1)与第一终端设备(MS1)之间为传输群呼连接业务的语音数据建立上行链路(UL)的物理信道和下行链路(DL)的物理信道，以及

在第一终端设备(MS1)与第一基站(BS1)之间上行链路(UL)的物理信道用于传输有用数据或者上行链路(UL)的附加物理信道用于传输语音数据，

其中第一基站(BS1)通过信号将上行链路(UL)的物理信道可用于传输有用数据通知第一终端设备(MS1)。

2.按权利要求1所述的方法，其中，从第一终端设备(MS1)将上行链路(UL)上的语音数据在一个附加建立的专用物理信道内进行传输。

3.按前述权利要求之一所述的方法，其中，第一终端设备(MS1)在存取消息中向第一基站(BS1)信令发送对传输有用数据的要求。

4.无线通信系统，具有至少第一基站(BS1)以及第一终端设备(MS1)，其中，第一基站(BS1)具有一个发射/接收装置(SEE)，该装置被设计成用于为了传输群呼连接业务的语音数据而建立上行链路(UL)和下行链路(DL)上的物理信道，以及其中第一终端设备(MS1)具有一个发射/接收装置(SEE)，该装置被设计成用于基于由所述基站(BS1)发送的信道信息在上行链路(UL)上的物理信道内传输有用数据。

5.终端设备(MS1)，具有至少一个发射/接收装置(SEE)，用于为了向无线通信系统的基站(BS1)发射和接收群呼连接业务的语音数据而在上行链路(UL)和下行链路(DL)上建立物理信道，其中，该发射/接收装置(SEE)被设计成用于基于由所述基站(BS1)发送的信道信息在上行链路(UL)的物理信道上传输有用数据。

6.按权利要求5所述的终端设备(MS1)，其中，所述发射/接收装置(SEE)被设计成用于在上行链路(UL)上在附加建立的专用物理信道内向基站(BS1)传输群呼连接业务的语音数据。

7.按权利要求5所述的终端设备(MS1)，其中，所述发射/接收装置(SEE)被设计成用于在上行链路(UL)上的物理信道被传输群呼连接业务的语音数据占用时而在上行链路(UL)上在专用信令信道内向基站(BS1)传输有用数据。

8.无线通信系统的基站(BS1)，具有至少一个发射/接收装置(SEE)，用于为了向/从至少一个终端设备(MS1)传输群呼连接业务的语音数据而在通向至少一个终端设备(MS1)的上行链路(UL)和下行链路(DL)上建立物理信道，其中，该发射/接收装置(SEE)被设计成从至少一个终端设备(MS1)在上行链路(UL)的物理信道上接收有用数据，以及其中，该发射/接收装置(SEE)此外被设计成向至少一个终端设备(MS1)发送关于上行链路(UL)上的物理信道可用于传输有用数据的信号。

9.按权利要求8所述的基站(BS1)，其中，所述发射/接收装置(SEE)被设计成用于建立附加专用物理信道和用于在该专用物理信道上从至少一个终端设备(MS1)接收群呼连接业务的语音数据。

10.按权利要求8所述的基站(BS1)，其中，所述发射/接收装置(SEE)被设计成用于在上行链路(UL)上的物理信道被传输群呼连接业务的语音数据占用时建立专用信令信道和用于在该专用信令信道上从至少一个终端设备(MS1)接收有用数据。

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