SE516740C2 - Protokoll på skikt 2 för den slumpmässiga accesskanalen och accessvarskanalen - Google Patents

Description

kf I! )§ ä! 516 740 --~ ~ . 2 tilldelas å andra sidan. en enda mobilstation den exklusiva användningen av kanalen så länge som den behöver denna.

Med tanke på den generellt reducerade datagenommatningskapacite- ten och prestandaintegriteten som erbjuds av enskild kanal i en kanaldelningssituation i en cellulär telefonmiljö, blir valet av ett effektivt luftgränssnittsprotokoll sàscmlgrund frö kommunika- tionslänken av största betydelse.

Kommunikationslänkprotokollet benämns vanligen ett skikt 2 protokoll inom kommunikationsindustrin, och dess funktionalitet inkluderar avgränsning eller inramning av meddelanden på högre skikt. Traditionella skikt 2 protokoll inramningsmekanismer av bitstoppnings- och flaggkaraktär används idag ofta i landnät för inramning av meddelanden från högre skikt, vilka benämns skikt 3 meddelanden. Dessa skikt 3 meddelanden kan sändas mellan jämlika entiteter inom mobilstationen och cellulära kopplingssys- tem.

Kommunikation mellan mobilstationer och cellulära kopplingssystem kommer i allmänhet att beskrivas under hänvisning till fig. l och 2. Fig. skikt 2 ramar 13 och kanalskurar 14. En kanalskur 15 är den kortaste 1 illustrerar ett flertal skikt 3 meddelanden ll, eller minsta transmissionshändelse som kan inträffa mellan mobilstationen och det cellulära kopplingssystemet. I fig. 1 är kanalskurarna separerade i tiden, men de behöver ej vara separerade. Med andra ord, så snart en kanalskur avslutas kan nästa kanalskur påbörjas. En kanalskur 15 innehåller en fullstän- dig skikt 2 ram samt annan information, t.ex. felkorrektionsin- formation. Varje skikt 2 ram är uppdelad i ett flertal olika fält. Ett av fälten, nämligen datafältet som har begränsad ram, innehåller åtminstone en del av ett skikt 3 meddelande ll.

Eftersom skikt 3 meddelanden har variabel längd beroende på den informationsmängd som ingår i skikt 3 meddelandet, kan det behövas ett flertal skikt 2 ramar för sändning av ett enda skikt 3 meddelande. kanalskurar för att sända hela skikt 3 meddelandet, eftersom det Följaktligen kan det även behövas ett flertal »v-.m 516 74Û É Vf 3 föreligger ett-till-ett-korrespondens mellan kanalskurar och skikt 2 ramar. Om flera kanalskurar erfordras för att sända ett skikt 3 meddelande är dessa skurar vanligen ej successiva skurar.

Eftersom det erfordras tid för att mottaga, behandla och reagera på en mottagen skur sänds skurarna som erfordas för sändning av ett skikt 3 meddelande i ett zigzagformat såsom illustreras i fig. 2. I fig. 2 illustrerar en väg A kommunikationen mellan en mobilstation A cxflï det cellulära kopplingssystemet. I detta exempel använder mobilstationen A var sjätte kanalskur upplänk (från mobilstation till det cellulära kopplingssystemet) för sändning av ett skikt 3 meddelande till det cellulära kopp- lingssystemet CSS. Följaktligen kan andra mobilstationer, t.ex. också sända ett skikt 3 meddelande till CSS medan mobilstationen A fortfarande sänder ett skikt 3 meddelande mobilstationen B, genom att använda en annan uppsättning associerade upplänkskurar.

I cellulära telefonsystem baserade på tidsdelad multipel access (TDMA) har det inbyggda kanalkodningsformatet föreslagits såsom ett medel att åstadkomma den grundläggande skikt 2 ramavgräns- ningsfunktionen, och detta är ett effektivt sätt att eliminera de tidigartaomnämnda traditionella skikt 2 inramningsmekanismerna av bitstoppnings- och flaggkaraktär. TDMA-kanalerna kan användas antingen dedicerade eller delade. Dessa TDMA-kanaler är väsent- ligen en sekvens av transmissionsenheter eller skurar, i vilken varje skur har en viss fast informationsbärande kapacitet.

Följaktligen bär varje skur i typfallet endast en del av ett skikt 3 meddelande. När en TDMA-kanal används på ett delat sätt kan den benämnas en digital kontrollkanal i vilken flera mobilstationer antingen konkurrerar om dess användning vid sändning av skikt 3 meddelanden till det cellulära kopplingssys- temet (på upplänken) eller kollektivt lyssnar till det cellulära kopplingssystemet för potentiella skikt:3 meddelanden avsedda för mottagning av dem (på nedlänken). I upplänkriktningen försöker flera mobilstationer att kommunicera med det cellulära kopp- lingssystemet på konkurrensbasis, medan flera mobilstationer lyssnar efter skikt 3 meddelanden som utsänts från det cellulära Ytterligare skikt 2 kopplingssystemet i nedlänkriktningen. 516 740 = 4 genommatningsprestandaförbättringar är dock fortfarande önskvär- da, eftersom både upplänk- eller den slumpmässiga accesskanalen (RACH = svarskanalen (ARCH = Access Response Channel) kan ha flera olika Random Access Channel) och nedlänk- eller access- väntande skikt 3 meddelanden vid varje given tidpunkt.

I kända system måste varje givet skikt 3 meddelande överföras genom användning av så många TDMA-kanalskurar som erfordras för att sända hela skikt 3 meddelandet. Den sista TDMA-kanalskur som används vid sändning av ett visst skikt 3 meddelande kan eventuellt ej utnyttjas i full utsträckning, eftersom den sista delen av skikt 3 meddelandet ej helt behöver utfylla hela datafältet. medge att eventuella väntande skikt 3 meddelanden kan påbörjas I dessa system har inga åtgärder vidtagits för att inom den återstående kapaciteten för datafältet. Följaktligen slösar de förekommande systemenrmuitillgänglig'TDMA-kanalskurka- pacitet när ett tillkommande separat och distinkt skikt 3 meddelande är tillgängligt och redo för sändning samtidigt som en tidigare påbörjad skikt 3 meddelandesändning kan avslutas inom en given TDMA-kanalskur.

Summerinq av beskrivningen Följaktligen föreligger ett behov av ett förfarande för sändning av meddelanden mellan mobilstationer och ett cellulärt kopp- lingssystem, vilket förfarande förbättrar kanalskurkapaciteten.

Ett syftemål för uppfinningen är därför erbjudande av ett förfarande för sändning av meddelanden mellan mobilstationer och ett cellulärt kopplingssystem, i vilket förfarande en given kanalskur kan innehålla information tillhörande separata och distinkta skikt 3 meddelanden.

En aspekt av föreliggande uppfinning är därför erbjudande av ett förfarande för sändning av meddelanden mellan mobilstationer och ett cellulärt kopplingssystem genom användning av konceptet med en skikt 2 protokollram som överförs inom en kanalskur, varvid ramen först uppdelas i ett flertal fält. Ramtypen identifieras sedan i ett ramtypfält. Slutet av ett första skikt 3 meddelande 516 740 och början av ett andra skikt 3 meddelande identifieras i ett meddelandeslutfält som används för att avgränsa delarna av skikt 3 meddelanden som ingår i ett efterföljande datafält. Slutligen sänds skikt 2 ramen i en kanalskur antingen upplänk eller nedlänk.

Kort beskrivning av ritninqarna Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mera i detalj under hänvisning till föredragna utföringsformer av uppfinningen, vilka endast ges i exemplifierande syfte och illustreras i de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1 illustrerar ett flertal skikt 3 meddelanden, skikt 2 ramar och kanalskurar i ett kommunikationssystem; Fig. 2 illustrerar kommunikationsvägen mellan en mobilstation och ett cellulärt kopplingssystem i form av kanalsku- rar; Fig. 3 illustrerar en begynnelseræn i en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 4 illustrerar en mellanliggande ram i en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 5 illustrerar en slutram i en utföringsform av före- liggande uppfinning; Fig. 6 illustrerar en dedicerad skikt 2 ram i en utförings- form av föreliggande uppfinning; och Fig. 7 illustrerar en delad skikt 2 ram i en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning Fastän nedanstående beskrivning sker i samband med cellulära kommunikationssystem av typen tidsdelad multipel access, inser www- 516 740 -1 g- 6 fackmannen att föreliggande uppfinning kan tillämpas vid andra digitala kommunikationstillämpningar, såsom koddelad multipel access (CDMA = Code Division Multiple Access).

I föreliggande utföringsform baseras skikt 2 protokollet enligt föreliggande uppfinning pà upprättande av fyra olika typer av skikt 2 ramar, dvs. en begynnelseram, en mellanliggande ram, en slutram och en förlängningsram. Dessa olika typer av skikt 2 ramar är lämpliga för transport av skikt 3 meddelanden i ett cellulärt telefonsystem. I förklarande syfte antager följande beskrivning en TDMA-kanalskurstruktu1~ för snabba associerade kontrollkanaler (FACCH = Fast Associated Control Channel) enligt EIA/TIA IS-54B, härtill. ringskanal för överföring av kontroll- men föreliggande uppfinning' är ej begränsad Den snabba associerde kontrollkanalen är en signale- och. övervakningsmed- delanden mellan det cellulära kopplingssystemet och mobilstatio- nerna; I denna utföringsform är den snabba associerade kontroll- kanalen strukturerad på sådant sätt att 65 informationsbärande eller nytto-bitar är tillgängliga i varje TDMA-kanalskur.

I ett cellulärt system kan ett flertal mobilstationer samtidigt vara redo att kommunicera med det cellulära kopplingssystemet.

Dock kan endast en mobilstation kommunicera med det cellulära kopplingssystemet i varje kanalskur upplänk. Följaktligen måste obilstationerna som är redo att sända konkurrera om tillgängliga upplänk kanalskurar (en kollisionshändelse (contention event)), varvid endast en mobilstation kommer att beviljas access (vinna en kollisionshändelse) till en sekvens av tillgängliga upp- länkkanalskurar. Systemgenommatningsprestanda kommer att försämras genom att en ökad genommatningsfördröjning kommer att uppstå cm1 en mobilstation tvingas sända på konkurrensbasis, varvid varje skikt 3 meddelande den.kan ha väntar vid försöken att nå access till det cellulära kopplingssystemet. Föreliggande uppfinning erbjuder dock ett medel för att undvika multipla kollisioner genom att indikera att separata och ändå distinkta skikt 3 meddelanden från en mobilstation är logiskt associerade eller sammansatta. Vid föreliggande uppfinning kan en mobilsta- 516 740 7 tion sedan den vunnit en kollisionshändelse, dvs. erhållit access till det cellulära kopplingssystemet, sända alla de separata och distinkta skikt 3 meddelanden som är redo för utsändning genom att använda denna sammansättningsmekanism (concatenation mechanism). Detta gör det möjligt för systemet att uppvisa bättre genommatningsprestanda genom att konkurrensbaserade accesser av det cellulära kopplingssystemet reduceras. Föreliggande upp- finning hjälper också till att öka systemgenommatningen genom att medge att färre kanalskurar används vid överföring av flera skikt 3 meddelanden, eftersom varje given kanalskur kan innehålla information från två distinkta skikt 3 meddelanden.

Varje skikt 2 ram uppdelas i ett flertal fält innehållande ett tillkommande skurindikatorfält, ett datafält, ett meddelandeslut- fält, al/upprepa-fält och ett reserverat fält. De olika fälten kommer ett ramtypfält, ett ramtypmodifieringsfält, ett initi- nu att beskrivas i samband med figurerna.

Fig. 3 illustrerar en begynnelseram i en utföringsform av föreliggande uppfinning. Ramen 10 är uppdelad i fyra fält. Ett ramtypfält 12; ett initial/upprepafält 14; ett datafält 16; och ett CRC-fält 18. Eftersom skikt 3 meddelanden kan vara längre än en enda skikt 2 ram kan flera skikt 2 ramar behövas för att sända ett enda skikt 3 meddelande. Följaktligen identifierar ramtyp- fältet 12 typen av ram såsom antingen en begynnelseram, mellan- ligganderam, slutranneller förlängningsram. I denna utföringsform upptager ramtypfältet 12 två bitar av kanalskurens nyttoin- formation. Ramtypfältet 12 är det första fältet i begynnelseramen , så att de första två bitarna i varje kanalskur identifierar ramtypen, varvid 00 indikerar en begynelseram, Ol indikerar en mellanliggande ram, 10 indikerar en slutram och ll indikerar en förlängningsram. Begynnelseramtypen används i initialskuren av en transmission av ett skikt 3 meddelande bestående av flera skurar.

Begynnelseramen 10 har sedan ett initial/upprepa-fält 14 på en bit. Transmisstionsskurar*mottages ibland felaktigt. Följaktligen ~<.- 516 740 -"j:, 8 kan en transmissionsskur behöva återutsändas. För att det cellulära kopplingssystemet skall fungera på rätt sätt måste det dock vara i stånd att kunna avgöra huruvida den mottagna skuren är en initial transmissionsskur eller en upprepad transmiss- ionsskur. Följaktligen indikerar initial/upprepa-fältet 814 huruvida en kanalskur sänds för första gången eller återutsänds.

Till kanalskuren sänds för första gången, medan 1 i initial/upprepa- exempel indikerar O i initial/upprepa-fältet 14 att fältet 14 indikerar att kanalskuren återutsänds.

Datafältet 16 upptager största delen av* begynnelseranænx 10.

Datafältet 16 innehåller en del av skikt 3 meddelandet som skall sändas. Slutligen innehåller begynnelseramen 10 ett fält 18 för cyklisk redundanskontroll som används för feldetektering. Det cellulära kopplingssystemet använder det cykliska redundanskon- trollfältet 18 för att bestämma huruvida en given upplänkkanal- skur mottagits korrekt. Förfarandet för feldektering genom användning av cyklisk redundanskontroll (CRC) är välkänt inom teknikområdet och förklaras därför ej.

Fig. 4 illustrerar en mellanliggande ram 20 i en utföringsform av föreliggande uppfinning. Den mellanliggande ramen används för mellanliggande kanalskurar i en sändning av ett skikt 3 med- delande innehållande flera skurar. Den mellanliggande ramen 20 innehåller ett ramtypfält 12, ett initial/upprepa-fält 14, ett datafält 16 och ett CRC-fält 18, vilka beskrivits ovan i samband med fig. 3. Ett reserverat fält 22 adderas till den mellanliggan- de ramen för att tillhandahålla huvudinpassning (header align- ment) som erfordras för att stödja en ren och konsistent övergångspunkt för övergång från mellanliggande ramar till slutramar när den återstående skikt 3 meddelandeinformationen utgör mer än 45 bitar. Det reserverade fältet adderas till den mellanliggande ramen för undvikande av en oönskad sändnings- situation som skulle kunna inträffa om 46 bitar av ett skikt 3 meddelande återstår för sändning. Utan det reserverade fältet skulle alla de återstående 46 bitarna av data sändas i en mellanliggande ram som skulle följas av en slutram som skulle 516 740 9 innehålla ett tomt datafält. Denna ogynnsamma situation undviks genom tillägg av det reserverade fältet i den mellanliggande ramen, så att 45 bitar av de återstående 46 bitarna sänds i den mellanliggande ramen och den sista biten sänds i en slutram.

Fig. 5 illustrerar en slutram 30 i en utföringsform av före- liggande uppfinning. Slutramen 30 används för den sista skuren av' en skikt íš meddelandesändning innehållande flera skurar.

Slutramen 30 innehåller ett ramtypfält 12, ett initial/upprepa- fält 14, ett datafält 16 och ett CRC-fält 18, vilka beskrivs ovan i samband med fig. 3. Slutramen innehåller dock också ett tillkommande skurindikatorfält 24, som tillhandahåller en explicit indikation av meddelandesammansättning eller -länkning, eftersom den tillkommande skurindikatorn indikerar huruvida en tillkommande skur som hör till ett separat och distinkt skikt 3 meddelande som delar samma upplänkaccesshändelse väntar. Det tillkommande skurindikatorfältet 24 tillhandahåller även en explicit indikation av meddelandesammansättning då det används på nedlänkkanalen. Om det tillkommande skurindikatorfältet 24 indikerar att en tillkommande upplänkkanalskur väntar kommer det cellulära kopplingssystemet att fortsätta arbeta som om det initiala skikt 3 meddelandet fortfarande sändes. Detta säkerstäl- ler att återstående sammansatta skikt 3 meddelanden delar samma initiala upplänkaccesshändelse och därför ej utsätts för ytterligare kollision (contention).

Den fjärde typen av ram, förlängningsramen, illustreras i fig. 6 och 7. I fig. 6 illustreras en dedicerad skikt 2 ram 40 i en utföringsform av föreliggande uppfinning. Den dedicerade skikt 2 ramen 40 används när ett skikt 3 meddelande kan sändas i sin helhet inom en enda kanalskur. Med andra ord, hela skikt 3 meddelandet kan överföras inom de 46 bitarna som tillhandahålls för datafältet i denna utföringsform. Den dedicerade skikt 2 ramen 40 innehåller ett ramtypfält 12, ett datafält 16 och ett CRC-fält 18, vilka beskrivs ovan i samband med fig. 3. Skikt 2 ramen innehåller dock också ett ramtypmodifieringsfält 26, i 516 740 j: vilket O indikerar en dedicerad skikt 2 ram och 1 indikerar en delad skikt 2 ram.

En delad skikt 2 ram illustreras i fig. 7. Den delade skikt 2 ramen 50 används när ett första skikt 3 meddelande slutar och tillkommande utrymme är tillgängligt i datafältet och ett tillkommande separat och distinkt skikt 3 meddelande är till- gängligt för sändning. Användningen av kanalskurdelning erbjuder väsentligen en implicit indikation på skikt 3 meddelandesamman- sättning eller -länkning när den delade skikt 2 ramen används i upplänkriktningen. När den delade skikt 2 ramen används i nedlänkriktningen erbjuder dock användningen av kanalskurdel- ningeniej en implicit indikering på skikt:3 meddelandesammansätt- ningen. Med andra ord, i upplänkriktningen måste de två med- delandena 32 och 34 som illustreras i fig. 7 komma från samma mobilstation. I nedlänkriktningen kan dock de två meddelandena från det cellulära kopplingssystemet vara avsedda för två olika mobilstationer. Följaktligen slösas ej tillgänglig kanalskurkapa- citet när ett skikt 3 meddelande slutar en bit in i datafältet.

Den delade skikt 2 ramen 50 innehåller ett ramtypfält, ett initial/upprepa-fält 14, ett datafält 16 och ett CRC-fält 18, vilka beskrivits ovan i samband med fig. 3, och ett ramtyp- modifieringsfält 26, som beskrivits ovan i samband med fig. 6.

Såsom illustreras i fig. 7 adderas ett "slut på meddelande"-fält 28 till den delade skikt 2 ramen för tillhandahållande av avgränsningsinformation för skikt 3 meddelanden. Med andra ord, "slut pà meddelande"-fältet 28 indikerar var det första skikt 3 meddelandet 32 slutar och det andra skikt 3 meddelandet 34 börjar i datafältet. Följaktligen kan mottagaren (det cellulära kopplingssystemet eller en mobilstation eller -stationer) särskilja mellan de två skikt 3 meddelandena.

Eftersom det kan finnas många mobilstationer som konkurrerar om samma accessmöjligheter på en kanal måste det finnas ett medel för att särskilja mobilstationerna från varandra. I en utförings- form av föreliggande uppfinning innehåller den. första TDMA- kanalskur som används för att överföra ett skikt 3 meddelande, 516 740 ll antingen delvis eller i sin helhet, och som sänts från en mobilstation till det cellulära kopplingssystemet på konkurrens- basis, information som är unik för den sändande mobilstationen.

Införandet av sådan unik information, kallad partiellt eko, gör det möjligt för det cellulära kopplingssystemet att efter korrekt mottagning av en första kanalskur tillhandahålla partiell ekoåterkoppling till de konkurrerande mobilstationerna som tydligt indikerar den mobilstation vars första kanalskur korrekt mottagits.

Fastän en särskild utföringsform av föreliggande uppfinning har beskrivits och illustrerats inses att uppfinningen ej är begränsad till denna, eftersom modifieringar kan utföras av fackmannen. Föreliggande uppfinning täcker allarmmdifieringar som faller inom andan och ramen för den här och j. patentkraven beskrivna underliggande uppfinningen. -»-..

Claims (17)

516 740 /2 PATENTKRAV

1. Förfarande för sändning av meddelanden mellan mobilstationer och ett cellulärt kopplingssystem genom användning av flera skikt 2 ramar, vilka var och en överförs i en kanalskur, och tillhandahållande av en meddelandeavgränsningsförmåga inom varje specifik skikt 2 ram, innefattande stegen: uppdelning av den specifika ramen i ett flertal fält; identifiering av en ramtyp i ett ramtypfält; lagring av information från två distinkta meddelanden i åtminstone ett datafält; identifiering av slutet av ett första meddelande och början av ett andra meddelande genom användande av ett meddelandeslutfält när det första meddelandet ej upptager hela datafältet; och sändning av ramen.

2. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 1, i vilket slutet av det första meddelandet och början av det andra meddelandet identifieras i meddelandeslutfältet.

3. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 1, i vilket det första och andra meddelandet är distinkta och associerade när ramen sänds från en mobilstation till det cellulära kopplingssystemet.

4. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 3, i vilket det första och andra meddelandet härrör från en enda mobilstation.

5. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 1, i vilket det första och andra meddelandet kan vara avsedda för olika mobilstationer när ramen utsänds från det cellulära kopplingssystemet till mobilstationer.

6. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 1, i vilket den 516 740 /3 första skikt 2 ramen som vid kommunikation sänts med det första meddelandet innehåller information som är unik för mobilstationen.

7. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav l, i vilket ramen inkluderar ett initial/ upprepa-fält för indikering av huruvida ramutsändningen upprepas.

8. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 1, i vilket sammanlänkningen indikeras explicit genom ett tillkommande skurindikeringsfält i en slutram.

9. Förfarande för sändning av meddelanden mellan mobilstationer och ett cellulärt kopplingssystem genom användning av flera skikt 2 ramar, vilka var och en överförs i en kanalskur, innefattande stegen: uppdelning av ett skikt 3 meddelande i ett flertal skikt 2 ramar, varvid alla skikt 2 ramar sänds i olika kanalskurar; uppdelning av varje skikt 2 ram i ett flertal fält; identifiering av varje skikt 2 ram i ett ramtypfält, varvid sammanlänkning av skikt 3 meddelanden stöds genom användning av explicita medel; och sändning av den första av de flertaliga skikt 2 ramarna på konkurrensbasis.

10. lO. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, i vilket ramen är av typen: begynnelseram, mellanliggande ram, slutram eller förlängningsrarn.

11. 1 1. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, i vilket ramen är en begynnelseram när ramen innehåller endast den första delen av meddelandet.

12. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, i vilket ramen är en mellanliggande ram när ramen innehåller en mellanliggande del av 516 740 /Å/ meddelandet.

13. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, i vilket ramen är en slutram när ramen innehåller den sista delen av meddelandet.

14. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, i vilket en dedicerad ram innehåller hela meddelandet.

15. F örfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, i vilket sarnmanlänkningen indikeras explicit genom ett tillkommande _ skurindikeringsfält i en slutram.

16. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 10, i vilket den skikt 3 meddelandedel som ingår i en begynnelseram innehåller information som är unik för varje fjärrstatíon som är associerad med meddelandet som sänts på konkurrensbasis.

17. Förfarande för sändning av meddelanden enligt krav 9, varvid ramen inkluderar ett initial/ upprepa-fält för indikering av huruvida ramsändningen upprepas.