TWI385959B - 分時多工擷取通訊系統之通道排程方法與行動裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種通道排程方法,更特別關於一種具有複數用戶識別模組(Subscriber Identity Module,SIM)的行動裝置的通道排程方法與系統。
全球行動通訊系統(Global System for Mobile communication,GSM)為現今廣泛使用的一種行動電話技術,由歐洲電信標準所(European Telecommunication Standards Institute,ETSI)負責制定其使用標準以及規格。全球行動通訊系統係為一分時多工擷取(Time Division Multiple Access,TDMA)系統。對於一載波頻率,使用分時多工擷取的方式,將一個訊框時間切割成八個時槽,每個時槽可以用來傳送一個用戶的一個邏輯通道的資料。此外,通用分組無線服務(General Packet Radio Service,GPRS)為全球行動通訊系統可用的一種技術,其利用全球行動通訊系統網路中未使用的通道,提供中速的數據傳遞服務。
全球行動通訊系統以行動裝置、基地台子系統、行動交換中心、以及與用戶相關的資料庫所組成,為一蜂巢式網路架構。一行動裝置可連線(camp on)至一基地台,並視該基地台作為服務基地台,以提供該行動裝置語音通話以及資料傳輸服務。每一基地台具有一訊號涵蓋範圍,若該行動裝置在待機模式時偵測到服務基地台的訊號較弱時,則可進行基地台重選(cell reselection),亦即自行連線到訊號較強的鄰近基地台以作為新的服務基地台。行動裝置包含行動設備(如手機)和用戶識別模組兩部分。用戶識別模組又稱SIM卡,每張SIM卡上均含不同的國際行動台用戶識別碼(International Mobile Subscriber Identity,IMSI),用以識別用戶,而且一張SIM卡內含一微電腦晶片,可提供用戶認證及通訊保密,亦含有記憶體,儲存各種用戶資料,如電話簿、簡訊等。
現今行動裝置因應用戶的需要,可容納兩張SIM卡,讓用戶使用不同電信業者或同一電信業者的雙門號。若一台行動裝置內僅有一套GSM/GPRS硬體的話,兩張SIM卡就必須共用同一套GSM/GPRS硬體作資料收發。然而,由於同一時間內一套GSM/GPRS硬體只能接收單一SIM卡的資料,而可能因此造成用戶漏接另一張SIM卡的電話或來不及進行基地台重選。因此,本領域亟需一種技術以克服上述問題。
本發明提供一種分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,用於一行動裝置。該通道排程方法包含取得包括複數第一通道之一第一下行鏈路通道格式以及取得包括複數第二通道之一第二下行鏈路通道格式。分別賦予該等第一通道以及該等第二通道所對應之優先存取權重。當於一既定時間內發生重疊情況時比較該等第一通道之一者與該等第二通道之一者所對應之優先存取權重,並根據優先存取權重選擇接收該第一通道以及該第二通道具有較高優先存取權重之一者之資料。
本發明亦提供一種分時多工擷取通訊系統之行動裝置,允許一第一用戶識別模組透過一無線收發器連線至一第一服務基地台、並從該第一服務基地台接收包括複數第一通道之一第一下行鏈路通道格式,以及允許一第二用戶識別模組透過該無線收發器連線至一第二服務基地台、並從該第二服務基地台接收包括複數第二通道之一第二下行鏈路通道格式,該行動裝置包括一基頻處理器。該基頻處理器賦予該等第一通道以及該等第二通道所對應之優先存取權重,當於一既定時間內發生重疊情況時比較該等第一通道之一者與該等第二通道之一者所對應之優先存取權重,以及控制該無線收發器根據優先存取權重選擇接收該第一通道以及該第二通道具有較高優先存取權重之一者之資料。
在GSM/GPRS系統裡,歐洲電信標準所規範了行動裝置於待機模式的行為,以達到行動性以及建立/接收通話的能力。行動裝置在連線至一基地台時,會從該基地台取得一邏輯通道格式,包含上行鏈路(uplink)通道格式以及下行鏈路(downlink)通道格式,裡面含有基地台與行動裝置彼此傳遞資料的邏輯通道順序。
邏輯通道大致可分為交通通道(Traffic Channel)以及訊號通道(Signaling Channel)兩類,其中交通通道(Traffic Channel)可傳輸用戶的語音或數據資料,而訊號通道(Signaling Channel)可傳輸基地台與行動裝置之間的控制訊號。訊號通道可分為廣播通道、共同控制通道、以及專用控制通道三類。目前在GSM標準中,定義了數種廣播通道:●廣播控制通道(Broadcast Control Channel,BCCH)●頻率校正通道(Frequency Correction Channel,FCCH)●同步通道(Synchronization Channel,SCH)●短訊廣播通道(Cell Broadcast Channel,CBCH)
它們分別是用來傳送網路一般訊息、校正載波頻率、調整訊框同步、以及傳送短訊給整個基地台的使用者。此外,廣播控制通道包含許多重要的網路訊息,例如基地台的下行鏈路通道格式、呼叫週期(paging duration)等訊息。
共同控制通道主要是用來與正在進行通話的特定行動裝置間傳遞訊息之用,包含有:●隨機存取通道(Random Access Channel,RACH)●存取允許通道(Access Grant Channel,AGCH)●呼叫通道(Paging Channel,PCH)●通知通道(Notification Channel,NCH)
在GSM網路中,每個用戶在進行通話之前,必須先向網路取得一個空的時槽才能開始進行通訊,隨機存取通道就是讓行動裝置送出通道使用申請給基地台。至於行動裝置所提出申請是否成功,則是由基地台在正確接收到行動裝置送出通道使用申請之後,透過存取允許通道,將通道使用權的確認回應送回給行動裝置。呼叫通道主要則是當有外來電話要打給某個行動裝置之前,讓基地台用來呼叫行動裝置。通知通道可用作傳遞語音群呼服務,可提供用戶同時呼叫多個其他用戶。
專用控制通道是在基地台與特定行動裝置之間傳送控制訊息之用,它也分成三類:●獨立專用控制通道(Standalone Dedicated Control Channel,SDCCH)●慢速關連控制通道(Slow-Associated Control Channel,SACCH)●快速關連控制通道(Fast-Associated Control Channel,FACCH)
獨立專用控制通道是在通話尚未進行之前,讓行動裝置與基地台之間,傳送建立通訊鏈結所需要的相關信號。慢速關連控制通道與快速關連控制通道則是在通話進行中,在行動裝置與基地台之間傳送控制訊息的通道。這兩種通道的區別在於,慢速關連控制通道是在通話過程中,持續提供行動裝置與基地台之間所必須的信號訊息,而快速關連控制通道則是在緊急時(例如行動裝置需要更換服務基地台時),及時提供行動裝置與基地台之間所必須的信號訊息。
第1A至1C圖為歐洲電信標準所針對單一用戶識別模組所規範的三種上下行鏈路通道格式,其中102、106、和108為下行鏈路通道格式,104、108、和112為上行鏈路通道格式。此三種上下行鏈路通道格式皆包含51個分時多工擷取訊框(TDMA frame),所有邏輯通道會以該格式的順序輪流傳送。值得注意的是,第1A至1C圖的每一格代表一訊框的一時槽,F代表頻率校正通道,S代表同步通道,B代表廣播控制通道,C代表共同控制通道,R代表隨機存取通道,D0~D7代表獨立專用控制通道,以及A0~A7代表慢速關連控制通道。第1A圖為行動裝置處於待機模式下的通道格式,當行動裝置的用戶識別模組準備連線至一基地台時,行動裝置會先尋找該基地台傳送的頻率校正通道(例如下行鏈路通道格式102的第0、10、20、30、40訊框),再利用同步頻道與基地台作訊框同步(例如下行鏈路通道格式102的第1、11、21、31、41訊框),最後透過廣播控制通道(例如下行鏈路通道格式102的第2~5訊框)取得基地台的下行鏈路通道格式與上行鏈路通道格式。此外,基地台會根據用戶識別模組儲存的國際行動台用戶識別碼(IMSI)的後三碼,分配給該一特定呼叫通道,此呼叫通道位於下行鏈路通道格式的共同控制通道的一特定訊框內(例如下行鏈路通道格式102的第9訊框)。
第2圖為本發明之一通道排程方法實施例,可使用於一行動裝置,並適用於一分時多工擷取通訊系統,例如全球行動通訊系統。首先,先取得包括複數第一通道之第一下行鏈路通道格式(S202)以及取得包括複教第二通道之第二下行鏈路通道格式(S204),再賦予該等第一通道和該等第二通道所對應之優先存取權重(S206)。該等第一通道和該等第二通道皆為邏輯通道。接著比較一既定時間內且發生重疊情況時該等第一通道之一者與該等第二通道之一者所對應之優先存取權重(S208),並判斷該第一通道之優先存取權重是否等於該第二通道之優先存取權重(S210)。若該第一通道與該第二通道之優先存取權重不同,則接收該第一通道與該第二通道具有優先存取權重較高之一者的資料(S212)。若該第一通道與該第二通道具有相同優先存取權重,則判斷該第一通道與該第二通道的時槽是否完全重疊(S214),若是,則接收一通道之該時槽之資料並分享給相應於另一通道的軟體模組(S216),若否,則進入步驟S218。在步驟S218中,可以輪流(round robin)或加權(weighting)的方式選擇接收通道資料,例如先接收該第一通道之資料,並當下次該第一通道與該第二通道同時出現於一既定時間內時,再接收該第二通道之資料(S218)。在一替代實施例中,步驟S218可用加權(weighting)的方式選擇接收通道,例如根據該第一通道和該第二通道之出現週期,接收該第一通道以及該第二通道出現週期較長之一者之資料。
第3圖為本發明之一行動裝置實施例,可用於一分時多工擷取通訊系統,例如全球行動通訊系統。行動裝置300包括用戶識別模組302和304、基頻處理器306、無線收發器308、顯示模組310、以及輸入模組312。基頻處理器306可控制無線收發器308在固定時間接收單一邏輯通道的資料,且此資料只屬於用戶識別模組302和304其中之一者所有。輸入模組312可供使用者輸入指令至基頻處理器306,例如撥號、掛斷、接聽等。顯示模組310可接收基頻處理器306的傳送資料而顯示畫面給使用者看。此外,當用戶識別模組302進入通話模式時,基頻處理器306將會控制無線收發器308只接收用戶識別模組302的邏輯通道資料,而放棄用戶識別模組304的所有邏輯通道資料直到通話結束。
用戶識別模組302和304可分屬不同電信公司所有,如第4A圖所示。在第4A圖中,基地台406與408屬於電信網路412,基地台410屬於電信網路414,行動裝置300的用戶識別模組302可連線至基地台406,而用戶識別模組304可連線至基地台410。此外,用戶識別模組302和304亦可屬於同一電信公司,如第4B圖與第4C圖所示。在第4B圖中,基地台406、408和410屬於同一電信網路412,行動裝置300的用戶識別模組302可連線至基地台406,而用戶識別模組304可連線至基地台410。第4C圖與第4B圖不同點在於,行動裝置300的用戶識別模組302和304可連線至同一基地台406。由於行動裝置300可能四處移動而遠離基地台406,導致基地台406的訊號過於微弱,因此用戶識別模組302在與基地台406連線後,仍會持續接收鄰近的基地台408的訊號,以利隨時進行基地台重選。
以第4A圖為例,無線收發器308可透過下行鏈路通道416接收基地台406的下行鏈路通道格式,以及透過下行鏈路通道418接收基地台410的下行鏈路通道格式,其中下行鏈路通道416對應用戶識別模組302,下行鏈路通道418對應用戶識別模組304。下行鏈路通道416和418各自包含數種不同邏輯通道。值得注意的是,基地台406和410傳送的訊框可能並不彼此同步,且下行鏈路通道416和418的邏輯通道順序也不一定相同。當基地台406和基地台408同時分別傳送資料給行動裝置300時,基地台406與基地台410的邏輯通道會發生資源競爭的問題,因為無線收發器308同一時間只能接收一個邏輯通道的資料。因此,基頻處理器306可賦予這些邏輯通道不同的優先存取權重,比較一既定時間內且發生重疊情況時兩個邏輯通道所對應之優先存取權重,並控制無線收發器308接收兩個邏輯通道具有優先存取權重較高之一者的資料。此外,為了可執行基地台重選的功能,無線收發器308亦可從下行鏈路通道420接收基地台408的下行鏈路通道格式,其中下行鏈路通道420對應用戶識別模組302,包含數種不同邏輯通道。基頻處理器306可賦予下行鏈路通道420的邏輯通道不同的優先存取權重,比較一既定時間內且發生重疊情況時基地台408和基地台410的兩個邏輯通道所對應之優先存取權重,並控制無線收發器308接收這兩個邏輯通道優先存取權重較高之一者的資料。
第1表為本發明在待機模式下,全球行動通訊系統的邏輯通道規劃實施例,針對每個通道的重要性賦予其優先存取權重。在第1表中,SIM1代表行動裝置300的用戶識別模組302,SIM2代表行動裝置300的用戶識別模組304,其各自對應的下行鏈路通道格式具有共通的邏輯通道。以SIM1為例,PCH、BCCH、AGCH、和CBCH為其服務基地台(如第4A-4C圖的基地台406)所傳送的邏輯通道,而NBCCH、SCH、和FCCH為其鄰近基地台(如第4A-4C圖的基地台408)所傳送的邏輯通道。本實施例提供六種不同的優先存取權重,由高到低分別為:RX_HIGH、HIGH、RX_MID、MID、LOW、RX_LOW。優先存取權重的設計概念敘述如下。
舉例而言,當SIM1的PCH與SIM2的AGCH同時出現於一既定時間內且發生重疊情況時,由於PCH優先存取權重大於AGCH,因此系統會只會接收SIM1的PCH的資料。由上述可知,本實施例可根據用戶識別模組是否執行基地台重選而改變鄰近基地台的廣播控制通道的優先存取權重。因為當用戶識別模組需進行基地台重選時,表示有比現在的服務基地台更好的鄰近基地台出現,因此這時應該盡快收齊鄰近基地台的資訊而連線過去。若鄰近基地台的廣播控制通道的優先存取權重仍為設為最低的話,會造成其收到的速度變慢,使重選的時間拉長而喪失重選機會。
若遇到兩邊通道的優先存取權重相同的話,則可以加權或輪流的方式來接收通道資料。若以加權方式分配資源,例如當SIM1的PCH與SIM2的PCH同時出現時,則視各別的出現週期(paging duration),而接收出現週期較長者之PCH。因為週期較短的PCH較常出現,且其優先存取權重為最高,因此容易在別的時間與其它通道至搶資源時被選擇接收。若以輪流方式來分配資源,例如當SIM1的BCCH與SIM2的AGCH第一次同時出現時,先接收SIM1的BCCH,而在SIM1的BCCH與SIM2的AGCH第二次同時出現時,再接收SIM2的AGCH,以此類推。如此一來,具有相同優先存取權重的通道便可以輪流接收。
然而,若SIM1與SIM2連線至同一服務基地台時(如第4C圖),則SIM1與SIM2的上下行鏈路通道格式不但相同而且彼此同步。若SIM1與SIM2的國際行動台用戶識別碼的後三碼又相同時,則SIM1與SIM2屬於同一呼叫群組,亦即SIM1與SIM2的PCH位於同一訊框的同一時槽裡。在這種情況下,可把接收到的呼叫資料同時送給SIM1和SIM2,讓SIM1和SIM2在接收呼叫的行為跟插單張SIM卡一樣,而不會漏接任何電話。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟悉此項技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可做些許更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
102、106、110...下行鏈路通道格式
104、108、112...上行鏈路通道格式
S202-S218...步驟
300...行動裝置
302、304...用戶識別模組
306...基頻處理器
308...無線收發器
310...顯示模組
312...輸入模組
406、408、410...基地台
412、414...電信網路
416、418、420...下行鏈路通道
第1A至1C圖為歐洲電信標準所針對單一用戶識別模組所規範的三種上下行鏈路通道格式;第2圖為本發明之一通道排程方法實施例,可使用於一行動裝置,並適用於一分時多工擷取通訊系統;第3圖為本發明之一行動裝置實施例,可用於一分時多工擷取通訊系統;以及第4A至4C圖表示本發明相關之不同網路拓撲。
300...行動裝置
302、304...用戶識別模組
306...基頻處理器
308...無線收發器
310...顯示模組
312...輸入模組
Claims (20)
- 一種分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,適用於一行動裝置,包含:取得包括複數第一通道之一第一下行鏈路通道格式;取得包括複數第二通道之一第二下行鏈路通道格式;分別賦予該等第一通道以及該等第二通道所對應之優先存取權重;當於一既定時間內發生重疊情況時比較一既定時間內該等第一通道之一者與該等第二通道之一者所對應之優先存取權重;以及根據優先存取權重選擇接收該第一通道與該第二通道具有較高優先存取權重之一者之資料。
- 如申請專利範圍第1項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括當該第一通道和該第二通道具有相同優先存取權重時,接收該第一通道之資料,並當下次該第一通道與該第二通道於另一既定時間內發生重疊情況時,接收該第二通道之資料。
- 如申請專利範圍第1項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括當該第一通道和該第二通道具有相同優先存取權重時,根據該第一道通與該第二通道之出現週期,接收該第一通道以及該第二通道出現週期較高之一者之資料。
- 如申請專利範圍第1項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括當該第一通道與該第二通道皆位於同一時槽時,接收該時槽之該第一通道與該第二通道中之一者的資料並分享給相應於另一通道的軟體模組。
- 如申請專利範圍第1項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,其中該行動裝置用於一全球行動通訊系統,以及該等第一通道包括一呼叫通道、一廣播控制通道、一存取允許通道、一短訊廣播通道、一同步通道和一頻率校正通道。
- 如申請專利範圍第5項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括設定該呼叫通道具有一第一優先存取權重,設定該廣播控制通道和該存取允許通道具有一第二優先存取權重,設定該短訊廣播通道具有一第三優先存取權重,設定監聽之複數第三通道之一廣播控制通道及一同步通道具有一第四優先存取權重,以及設定該等第三通道之一頻率校正通道具有一第五優先存取權重。
- 如申請專利範圍第1項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括分配該第一下行鏈路通道格式給該行動裝置之一第一用戶識別模組使用,以及分配該第二下行鏈路通道格式給該行動裝置之一第二用戶識別模組使用。
- 如申請專利範圍第7項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括當該第一用戶識別模組建立一通話時,停止接收該等第二通道之資料。
- 如申請專利範圍第7項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括當該第一用戶識別模組執行基地台重選時,設定該等第二通道之一呼叫通道具有一第一優先存取權重,設定監聽之複數第三通道之一廣播控制通道具有一第二優先存取權重,設定該等第二通道之一廣播控制通道和一存取允許通道具有一第三優先存取權重,設定該等第二通道之一短訊廣播控制通道具有一第四優先存取權重,設定該等第三通道之一同步通道具有一第五優先存取權重,以及設定該等第三通道之一頻率校正通道具有一第六優先存取權重。
- 如申請專利範圍第7項所述之分時多工擷取通訊系統之通道排程方法,更包括當該第一用戶識別模組未執行基地台重選時,設定該等第二通道之一呼叫通道具有一第一優先存取權重,設定該等第二通道之一廣播控制通道和一存取允許通道具有一第二優先存取權重,設定該等第二通道之一短訊廣播控制通道具有一第三優先存取權重,設定監聽之複數第三通道之一廣播控制通道及一同步通道具有一第四優先存取權重,以及設定該等第三通道之一頻率校正通道具有一第五優先存取權重。
- 一種分時多工擷取通訊系統之行動裝置,允許一第一用戶識別模組透過一無線收發器連線至一第一服務基地台、並從該第一服務基地台接收包括複數第一通道 之一第一下行鏈路通道格式,以及允許一第二用戶識別模組透過該無線收發器連線至一第二服務基地台、並從該第二服務基地台接收包括複數第二通道之一第二下行鏈路通道格式,該行動裝置包括:一基頻處理器,用以賦予該等第一通道以及該等第二通道所對應之優先存取權重,當於一既定時間內發生重疊情況時比較一既定時間內該等第一通道之一者與該等第二通道之一者所對應之優先存取權重,以及控制該無線收發器根據優先存取權重接收該第一通道與該第二通道具有較高優先存取權重之一者之資料。
- 如申請專利範圍第11項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該基頻處理器更用以當該第一通道和該第二通道具有相同優先存取權重時,控制該無線收發器接收該第一通道之資料,並當下次該第一通道與該第二通道於另一既定時間內發生重疊情況時,控制該無線收發器接收該第二通道之資料。
- 如申請專利範圍第11項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該基頻處理器更用以當該第一通道和該第二通道具有相同優先存取權重時,根據該第一道通與該第二通道之出現週期,控制該無線收發器接收該第一通道以及該第二通道出現週期較高之一者之資料。
- 如申請專利範圍第11項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該基頻處理器更用以當判定該第一服務基地台與該第二服務基地台為同一服務基地台,且該第一用戶識別模組與該第二用戶識別模組具有同一呼叫通道時,控制該無線收發器接收該呼叫通道之資料並傳送至該第一和第二用戶識別模組。
- 如申請專利範圍第11項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該第一服務基地台屬於一全球行動通訊系統,以及該等第一通道包括一呼叫通道、一廣播控制通道、一存取允許通道、一短訊廣播通道、一同步通道、以及一頻率校正通道。
- 如申請專利範圍第15項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該基頻處理器更用以設定該呼叫通道具有一第一優先存取權重,設定該廣播控制通道和該存取允許通道具有一第二優先存取權重,設定該短訊廣播通道具有一第三優先存取權重,設定監聽之複數第三通道之一廣播控制通道及一同步通道具有一第四優先存取權重,以及設定該等第三通道之一頻率校正通道具有一第五優先存取權重。
- 如申請專利範圍第11項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該無線收發器更用以從一鄰近基地台接收包括複數第三通道之一第三下行鏈路通道格式,以及該基頻處理器更用以賦予該等第三通道所對應之優先存取權重,比較一既定時間內並發生重疊情況時該等第三通道之一者與該等第二通道之一者所對應之優先存取權重,以及控制該無線收發器接收該第三通道與該第二通道優先存取權重較高之一者之資料。
- 如申請專利範圍第17項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該第一服務基地台和該鄰近基地台屬於一第一電信網路,以及該第二服務基地台屬於一第二電信網路。
- 如申請專利範圍第17項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該基頻處理器更用以當該第一用戶識別模組執行基地台重選時,設定該等第二通道之一呼叫通道具有一第一優先存取權重,設定監聽之複數第三通道之一廣播控制通道具有一第二優先存取權重,設定該等第二通道之一廣播控制通道和一存取允許通道具有一第三優先存取權重,設定該等第二通道之一短訊廣播通道具有一第四優先存取權重,設定該等第三通道之一同步通道具有一第五優先存取權重,以及設定該等第三通道之一頻率校正通道具有一第六優先存取權重。
- 如申請專利範圍第17項所述之分時多工擷取通訊系統之行動裝置,其中該基頻處理器更用以當該第一用戶識別模組未執行基地台重選時,設定該等第二通道之一呼叫通道具有一第一優先存取權重,設定該等第二通道之一廣播控制通道和一存取允許通道具有一第二優先存取權重,設定該等第二通道之一短訊廣播通道具有一第三優先存取權重,設定監聽之複數第三通道之一廣播控制通道及一同步通道具有一第四優先存取權重,以及設定該等第三通道之一頻率校正通道具有一第五優先存取權重。
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