TW419927B - Method for variable block scheduling indication by an uplink state flag in a packet data communication system - Google Patents

Description

a 1 9 9 2 '7 五、發明說明（1) 〔發明背景〕 J,明是關於包封資料通信系統，特別是用作動態傳 輸貝源配置的—個方法和裝置。 :】通信系統的成I，特別是細胞式無線電話系統的 長，已使得系統設計者必須尋找各種方法來增加系 U值同時又不能降低通信品質到低於消費者所能容忍 Α時，用作資料傳輸而非語音傳輪的行動通信裝置 =L株越發地普遍了。在無線通信系統中傳送和接收電 I礙IW，用，路瀏覽器來連接全球資訊網的可能性也漸 服玫” Α文到討論並被認為可能會變成越來越常使用到的 =二為：應此需求’通信系統設計者開始尋找能夠有效 率地在=動用戶之間傳輸資料資訊的方法。 料傳輪和語音傳輪的需求之間有—些基本的差異 ‘。二：’對於語音傳輸的延遲容忍度需求則較高，因為 :p、、服務，唯對於資料傳輸的錯誤容忍度需求則較 二：ίϊί的限制較低。對於資料的傳輸，使用包封資 1 = t0 ，電路交換協定則較不合適，因此包封資料 旳二=1漸開始用在細胞式通訊系統中。目前用在GSM細 二二=二系統和DAMPS細胞式通訊系統兩者中的包封服務 整合正在標準化。 ^ ^ 1 ：!太GSM系統提供—電路交換資料服務’可被用來 月勺4+ 4貝料網路。電路交換資料服務可用在電路交換以 交換資剩*傳輸上。為使包封交換資料傳輸更有效

9927 五、發明說明（2) 一^ ----~--- 率在GSM中引進了一個稱為GPRS(通用包封無線電服務） 的新的包封交換資料服務。GpRS可允許包封交換通信， 例如丄ip，或是虛擬電路交換通信。GpRS會支援非連線式 的j定（例如，1p)以及連線式的協定（X· 25)兩者。包封交 換貝料通信協定的優點之一是單一的傳輸資源可以給數個 使用者共用。因此，在某種狀況下，例如，一GSM的細胞 式系統’某個無線電頻率上的一個時槽可以供數個行動 用戶用來傳輸和接收資料。共用的傳輸資源是由細胞式系 統的網路端來管理/可用作上連結和下連結兩者的傳輸。 GPRS是一種GSjJ的服務’會使用部分GSM的基礎架構。 這些GSM通信系統的部分描述於歐洲電磁通信標準協會 (ETSI)文件ETS 300 574，此處提出以為參考。 在細胞式系統中使用一包封資料通信協定的優點之一 是能夠支援高資料傳輸率，並且同時可維持對於無線電介 面上的無線電頻寬的彈性及有效運用。Gprs的觀念是設計 用來作所謂的”多時槽運作"，其中允許單一使用者同時佔 據一個以上的傳輸資源。 圖一顯示了 GPRS網路架構的一個概觀。由外部網路 122 ’124傳來的資訊包將進入GGSN (閘道GPRS服務節點） 120的GPRS網路，此資訊包隨之從GGSN經由骨幹網路118路 由至服務指定GPRS行動台所在地區的SGSN(服務GPRS支援 節點）116。此包封從SGSN再於一公用GPRS傳輸下路由至正 確的BSS(基地台系統）。一個GPRS登錄器115會保留所有 GPRS用戶資料。此GPRS登錄器115可以’亦可不與GSM系統

第6頁 419927 ^ 五、發明說明（3) 的HLR(本地位置登錄器）Π4整合為一體。用戶資料可在 SGSN和MSC間互換以確保服務互動，如有限漫遊。 圖二表示GPRS系統的包封轉換流。此在D. Turina等 人的 “A Proposal for Multi-Slot MAC Layer Operation for Packet Data Channel in GSM", ICUPC, i 1 9 9 6，vol. 2，pp. 572-5 76，中也簡單提到，此文獻在此 處列為參考。 由網路所接收的包封2 1 0，對映到一個或多個邏輯的 連結控制（LLC)時框，2 1 2，包含了一個資訊欄位，一個時 框標頭（FH)，和一個時框檢查序列（FCS)。一個LLC時框對 映到一組無線電連結資料分段（RLC資料分段）2 1 4，其中每· 個分段（b 1 〇 c k)包含一個分段標頭（B Η)，資訊攔位和分段 檢查序列（BCS)，用來在接收器檢查資訊攔位中的錯誤。 如熟悉本領域知識者所知，一個分段是可經由空中介面重 新傳輸的包封的一個最小部分。RLC分段進一步地對映到 實質層的無線電分段。在一 GPRS系統中，一個無線電分段 對映到在一GSM實質頻道連續傳送的四個一般叢訊。 分段標頭包含了一上連結狀態旗標（USF )欄位以支援 在上連結的動態媒介進接方法。U S F用在一包封資料頻道 中可允許由數個行動用戶傳來的無線電分段的多工，亦 即1在上連結的共用傳輸資源的動態配置。USF包含了三 個資訊位元可用來作八個不同的USF狀態的編碼，用在對 上連結的傳輸量作多工° U S F包含在下連結所傳輸的每個 無線電分段的開頭，亦即’與對某特定使用者的下連結傳

第7頁

五、發明說明（4) 輸量交錯。由於USF在每個下連結的無線電分段中傳輪， 所有使用動態配置方法並共用某些傳輸資源的的行動電台 必須一直收聽下連結頻道’以決定是否USF指示了對任何 行動電台的閒置下連結傳輸。若USF指示了某個行動使用 者，表示允許在下一個上連結無線電分段對此使用者作上 連結傳輸。圖三中顯示了此技術，其中USF = R1指示行動電 台1 (MSI)可能使用接下來的4個叢訊在上連結傳輸。在多 時槽分配的情況下’當一個行動電台在每個TDM A時框令被 分配了一個以上的時槽時，可能會在4個TDMA時框中傳輪 一個以上的RLC分段，然而，每個單一的RLC分段永遠交钭 於在一個實質頻道上的4個叢訊上，亦即，時槽。因此，曰 根據圖三，若USF = R2，表示行動電台2(mS2)可能使用接 來的4個叢訊在上連結傳輸。值"F”表示一個包封隨機下 頻道（PRACH)，被行動電台使用者用來啟始上連結傳輪。趣 當考慮使用可增加細胞式系統容量和稀少的益I。 源，有效使用的可調式天線陣列•，上述的協定二：資 點就變得很明顯了。使用天線陣列可允許無線鳞 輪和接收，@為傳輸的能量可指向天線波瓣的1有 :收器1此有效地限制了在細胞式系統的整某、 J，並且能減少傳輸的輸出功率，且限定在 f轾 個基，電台傳輸器，所傳輸的某些方向。 彳丨如，〜 若此種可調式天線唪列能有效 來的細胞式系統的容量是很重要的 ，^於增力。來 式天線陣列來增加效率是有-些限制：而若 41 9 92 7 ' 玉、發明說明（5) ' 一·~一~ -— 向某個2定行動使用者的下連、结傳輸量是交錯在用來給立 他使用者的下連結控制訊號相同的叢訊。一個範例是前面 所述的SF旗標包括在對某個使用者的下連結傳輸。不同 的行動電台可能位在地理位置遙遠的區域，因此不可能集 中傳輸訊號能量到只有一個或某些方向。同樣困難的是對 於指向一個以上的行動使用者的傳輸要獲得一有效 控制演算法。 月’J述的協疋的另一個缺點是不可能對位在下連結的某 特定無線電分段使用新的調變。換句話說，gSM最新的發、 展中建議對於具有良好的無線電條件的使用者使用一較新 的高階調變，如此通常可增加使用者資料率以及系統輸出 量。若能在下連結使用現存的和新的調變自由地對無線電 分段作多工，可獲得主要的增益◦在目前的協定中，在一 個GPRS行動電台監視必須由使用現存調變的無線電分段中 到達的USF的情況下，上述方式是不可行的。 克服此缺點的一個可能方法是使用一固定的配置媒介 進接方法，其中啟始設定訊號可指定何時可允許使用者在 上連結傳輸。然而，在上連結具有動態多工的有些優點是 因，例如’在配置傳輸資源的較多彈性^ 〔發明概要] 本發明的一個目的是藉由 額外彈性，來增加一個使用動 通信系統的效率。藉著在下連 動電台被排定在一實質頻道上 引入上連結傳輸資源多工的 態資源配置方法的包封資料 結使用一USF來指示某一行 傳輪某個數量的連續無線電

玉、發明过明（6) 分段’行動電台不需在數個接下來的下連結分段收聽SF， 根據此指示的一個數字，放在頻道指定訊息傳給該特定行 動電台 用來決定使用一上連結指定所指示給行動電台的USF 所换收的内容是指示於指定一傳輸資源，亦即，一實質頻 道，的啟始訊號_。在一TDMA系統中，一個實質頻道可能 是/個時槽。在多時槽的系統中，可能配置數個時槽，但 對於每一個配置的時槽可能指定不同的USF值，此值可能 會或不會指示在上連結中相同數目的連續無線電分段傳 輸。再者’一個USF的出現可能指示依據個別的頻道指 定，，不同使用者一個不同數目的上連結無線電分段傳 輸二，由對在一實質頻道用作上連結傳輸的數個連續無線 |電分段的傳輸作排程，一個行動使用者不需在傳輸時收聽 USF ’在排定的最後一個上連結無線電分段以前。因此， ^速結的傳輪可以，例如，藉著可調式天線和功率控制演 界法’進行地更有效率並且可以降低整體的干擾。 〔圖例之簡要說明〕 藉著下列的較佳實施例的描述以及附圖，上述明 的目的及特點將更加明顯，其中： ，一圖顯示一個GPRS系統的架構一例方塊圖； 第二圖顯示在一個範例包封資料通信系統中的一個包 ’于傳輪流程和資訊對映示意圖； 第三圖顯示一個指示上連結傳輸多工的USF旗標示意

第10頁 419927 五、發明說明（7) ' 第四圖表示由_ USF指示一上連結無線電分段傳輸所 作的上連結傳輸多工示意圖； 第五圖表示由一USF指示大於—個上連結無線電分段 傳輪所作的上連結傳輸多工示意圖； 第六圖表示依據本發明在一包封資料通信系統中的一 個範例運輸量的情況示意圖° 〔發明之詳細說明〕 此處以一個GPRS系統來描述本發明，其中提供了動態 資源配置方法，藉著一個下連結的USF傳輸來對行動使用 者作多工。共用一傳輸資源的行動使用者收聽下連結的SF | 傳輪，以便決定何時可作上連結傳輸。 依據本發明的上連結動態配置方法，是基於一個無線 ί電分段的一個USF細度，亦即’在一下連結無線電分段出 現的單一 USF決定上連結只保留給一個分段。此例說明於 第四圖，其中每一個下連結箨線電分段包含一個USF配置 下一個上連結分段給一個行動使用者。 本發明指出USF的細度巧·以在每個單一頻道配置中改 變，由一個到數個連續的分段’表示單一出現的配置的 USF會被行動電台解釋為配置了數個連續的無線電分段， 用作上連結傳輸。此技術稍微減低了動態配置方法的彈 性’但提供了其他應用的優，點。

I 因為在上連結中多個分段的保留可能由任一處開始， 最好將適當的USF只由序列的第一個分段廣播出去，在其 餘的無線電分段將一個未使用的USF值傳出以避免其他的

第11 S 419927 五、發明說明（8) 使用者在上連結傳輸。一個稍早已接收某一個配置指示數 個連續無線電分段的行動電台，在接收到此種未使用的SF 時，在此上連結配置定義的時期内會將之忽略。一個未使 用的U S F值應可在一包封資料頻道中用作其他用途，例 如’能夠防止行動電台在某些情況下由上連結傳輸，例如 在某些控制資訊傳輸期間。 藉由在一個上連結時槽上的一個USF來配置’例如，

四個連續的無線電分段’可能更自由地在下連結使用其他 二個無線電分段。如此可大大地簡化可調式天線陣列的使 用’其中至少在下連結的四個無線電分段中的三個可以在 指向目前接收下連結無線電分段的行動電台的天線波瓣中 傳送。此配置範例說明於第五圖。在第五圖的範例中，一 個USF指示四個連續的無線電分段配置給行動電台1。此配 置只在第一個無線電分段中指示並使得下面的三個無線電 |分段可用來作上連結傳輸。接在指示配置給行動電台1的 |無線電分段後面的三個連續的下連結分段，包含了 一個未 使用的USF(Un)，指示接收到此訊息的行動電台不能在上 連結傳輸。在此時下連結傳輸不需到達行動電台1用作上 連結傳輸多工。因此可能藉由一天線陣列傳輸波瓣指向在 下連結接收的行動電台。 熟知本領域知識者應可了解在第五圖中所示的連續無 你電分段的數目僅為說明起見。實際上可能在上連結排定 中何數目的連續無線電分段。USF的意義定義於啟始訊號 ，並且配置一個實質頻道給一個行動使用者。在本發明

第12頁 五、發明說明（9) 行動電台ί Ϊ : : : :SF广意義一對於所有位在某-細胞的 續無線電分=數ΐ可能USF本身可用來指示所傳輸的連 认-在4 的数目。在此種情況下，USF可能雲晷額外 第”:與便傳遞適當數目的分段給行動使用者。 情況，其中一+個例會說暂明了依據本發明的-個範例的運輸量 县個實質頻道由三個行動電台共用。應注意的 二 Λ\並未顯示在圖中’因為對於了解本發明是不需 要的。 、弟7、圖令所示的TDMA時框，行動電台1由指定的實 質載波（例如，時槽）上接收一USF(Rl)，指示允許接下來的 i四個連續無線電分段在上連結上傳輪。在GPRS中，此對應 到2下的1 6個TDMA時框。USF指示行動電台1包含於到行動 電台3的下連結傳輪。此下連結分段會廣播到所有共用同 一個實質頻道的行動電台。行動電台2可能也會接收到此 下連結傳輸’且USF會指示給行動電台2沒有任何資源配置 給上連結傳輸。在以下的無線電分段，TDMA時框8到1 1， 由行動電台1的一個上連結傳輸產生’當到行動電台3的下 丨連結傳輸繼續時。在此下連結無線電分段上，可能只傳輸 給行動電台3，由於行動電台1已知四個連續分段配置在上 |連結。然後一個未使用的USF(Un)會交錯於下連結以避免 其他行動電台在上連結傳輸。在最後一個排程的上連結無 線電分段，TDMA時框1 9到22，下連結傳輸必須再一次地廣 播給所有的使用者，以_定行動電台2 ’指示於USF(R2)

419327 :五、發明說明（10) " ―― 一一'''—〜—- i如同其他使用者’接收另—數目的連續分段的下連結配 置。然後’上述的事件及程序再一次地發生。 應注意的是’一行動使用者可能具有額外的實質頻 道，例如，配置在相同或不同頻率的時槽，其中可能用相 i似但未必完全相同的USF來指示。一個USF可能指示任何數 目的連續無線電分段，並且此數目是在定義於每個使用者 的初始訊號。 在第六圖中顯示了兩個天線方向，或天線波瓣610和 12。這呰天線說明了包含了一未使用的usF(Un)的下連結 傳輸可能指向到唯一在下連結接收資料的行動電台，例如 前面所述的範例中為行動電台3。這在—個使用可調式天 線陣列的系統中是可能的。藉由限制訊號能量的傳輪在某 個角度的範圍内’或者亦限制功率控制只對一個或數個行 動電台，可達到相當程度的降低干擾。 雖然前面指述的本發明是關sGPRS系統，但熟知本領 域者應知對上連結傳輸多工類似的修改可能也可使用在其 他的包封資料系統’也能達到前述的相似的優點。因此， 丨本發明不應被視為限定在前述的實施例，而是由以下所附 的申請專利範圍來定義’且包括所有相等效果的實施。

第14頁

Claims (1)

1. 申請專利範圍 連結和下連結傳輸被切分為無線電分 台共用單一傳輸資源的包封交換通信 訊的方法，此方法包括下列步驟： 電台在接收到上連結狀態旗標（USF ) 時，可連續傳輸數個無線電分段； 傳輪上傳輸一 USF到上述行動電台， 的連續的數個無線電分段的上連結傳 1. 一種在一個具有上 個行動電 來傳輸資 段並且數 系統中用 通知 個行動 在一個下連結 以便啟始 輸；以及 由上 傳輸上述 2.依申請專 驟： 當上 的連續傳 一個上述 述的行動 的數個無 利範圍第 述的數個 輸中傳輸 至少一個的未使用 在傳輸資源的上連 3 ·依申請專利範圍第 一步地包含： 個上述 廣播 動電台。 .依申請專 —步地包 當傳輸資源配 時，指定 利範圍第 含： 電台’在上述的上連結傳輪，連續地 線電分段。 1項的方法，進一步地包括下列步 無線電分段的數目大於1時，在上述 上述的數個無線電分段的時候，傳 的USF用來指示其他的行動電台避& 結上作傳輸。 1項的方法，其中上述的通知步驟進 的數個分段的數目值到上述的其他行 1項的方法’其中上述的通知步驟進 置在一個行動電台和上 —一 嗯灯勒黾玆和上述 一個上述的數個分段的數目值。 、、，之間 IM 第15頁 41 9927 ---, 六、申請專利範圍 _ 段並且數個㈣電連結傳輸被切分為無線電分 來排裎上連結傳早―傳·資源的通信系统中用 當設定上述的行動電Α =的方法包含下列步驟： 線電連接時，在一個下連二土述的基地電台之間的無 一個行動電纟± ; ”’σ傳輸上傳輸一個指示信號到 其中上述的指示信號指示了 到傳來的旗標時，行動電台可連續地在傳耠次電0接收 的無線電分段的數目。 、 貝源上傳輸 6 · : t專利範圍第5項的方法，其中該通信系统A 線电包封通信系統。 糸統為一無 7,請專利範圍第5項的方法，其中該 8. 時多路進接（TDMA)系統。 系統為一分 一種在一個具有上連結和下連結傳輸被切分 段並且數個行動電台共用單―傳輸f源 為：=電分 系統中：來傳輸資訊的系統，此系統包括下歹=通信 用纟通知一個行動電台在接收到上連結狀^ 置S;F)時’可連續地傳輸的數個無線電分段的數裝 用來在一個下連結傳輸上傳輸一 USF到上 台，以便啟始一個上述的連續的數個無線電電 結傳輸的裝置；以及 刀&的上連 由上述的行動電台，在上述的上連結 續地傳輪上述的數個無線電分段的裝置。⑴ 連

   第16頁 4 1 9 92 7

   六、申請專利範圍 系統，其中進-步地包括用來 時，在上述的連無線電分段的數目大於1 時候，傳Θ $ I、輸中傳輸上述的數個無線電分段的 動電台的未使用的usf用來指示其他的行 1依申請專利·二〜〜/項的上連统结二 知的裝置還進統’其中上述的用來通 用來廣播—個上述的數個分段的數目值到上述的 其他行動電台的裝置。 申請專利範圍S 8項的系統’其中上述的用來通知 的装置還進一步地包括： 用來當傳輸資源配置在一個行動電台和上述的系 、先之間時’指定一個上述的數個分段的數目值的裝 置。 種用來傳輸資料包封的基地電台，其中包括： —陣列天線，用來在多個天線波瓣中的至少一個 傳輪上述的資料包封，以及 用來在上述的多個天線波瓣中的第一組廣播包括 一上連結狀態旗標（USF)的包封以及用來在上述的指向 "'特定行動電台的多個天線波瓣中的第二組傳輸包封 的裝置。 13.依申請專利範圍第12項的基地電台，其中上述的上連 結狀態旗標（USF )指示了行動電台能在上連結上傳輸的 一個事先界定的連續數目的分段。

   六、申請專利範圍 i 14. 一種在一個具有上連結和下速結傳輸被切分為無線電！· 分段並且數個行動電台共用單一傳輸資源的通信系統. 中用來排程上連結傳輸的方法，此方法包括下列步 驟： 當設定上述的行動電台和上述的基地電台之間的 j 無線電連接時，在一個下連結傳輸上傳輸一個上連結 狀態旗標（USF )到一個行動電台上； 其中上述的USF指示了行動電台可連續地在傳輪資 源上傳輸的無線電分段的數目。 1 5 ·依申請專利範圍第1 4項的方法，進一步地包括下列步 驟： 當上述的分段的數目大於1時’在傳輸上述的數個 無線電分段時，傳輸至少〆個的未使用的USF用來指示 在傳輸資源的上連結上作傳輸是不允許的° 1 6.依申請專利範圍第1 4項的方法’其中該通信系統為一 無線電包封通信系統。 1 7.依申請專利範圍第1 4項的方法’其中該通信系統為一 j 分時多路進接（TDMA)系統。 ! 18*依申請專利範圍第14項的方法，其中上述該基地電合 包含一個可調式天線陣列。 ρ 19· 一種在一個具有上連結和下連結傳輪被切分為無線電 分段的通信系統中用來排程上連結傳輸的系統，此 統包括： 、 單一的傳輸資源，由數個行動.電台所共用；以及

   第18頁 419927 ; 六'申請專利範圍 無線IS;述台和上述的基地電台 狀態旗標二匕:行下動連雷結傳輪上傳輸，個上速' 其中上述的上連二能電/上的裝置；μ述的 =4 =傳來的旗.標時，行動…速續地在 傳輪貝源上傳輪的無線電分段的數目。 20.依申請專利範圍第19項的系統，進一步地包栝當上述 的數個無線電分段的數目大於1時，在上述的連續傳輸 令傳輸上述的數個無線電分段的時候，用來傳輸至少 | 一個的未使用的USF用來指示其他的行動電台避免在傳 輸資源的上連結上作傳輸的裝置。 2 1 _依申請專利範圍第丨9項的系統，其中該通信系統為一 無線電包封通信系統。 其中該通信系統為一 其中該基地電台包含 其中包括下列步驟 22·依申請專利範圍第〗9項的系統 分時多路進接（TDMA)系統。 2 3.依申請專利範圍第丨9項的系統 一個可調式天線陣列。 24. 一種用來傳輸資料包封的方法 ......^ 在多個天線波瓣中的第一組廣播包括一上連結狀 態旗標（USF)的包封；以及 在上述指向一特定行動電台的多個天線波瓣中的 第二組傳輸包封。 2 5.依申靖專利範圍第24項的方法’其中該uspi指示了男 行動電台能在上連結上傳輸一個事先界定的連續卜個 六、申請專利範圍 的分段