在無線通信系統中分配信道的方法

專利名稱：在無線通信系統中分配信道的方法
技術領域：
本發明涉及在無線通信系統中、特別是在具有寬帶無線接口、稱作UMTS(universal mobile telecommunication system)的移動無線系統中分配信道的方法。此外本發明涉及一個基站系統、用戶站以及用于實施該方法的無線通信系統。
在無線通信系統中借助于電磁波通過無線接口傳輸數據。無線接口涉及在基站和用戶站之間的連接，其中用戶站可以是移動站或位置固定的無線站。對此以載波頻率實現電磁波的輻射，該載波頻率處在對于各自系統預先規定的頻帶內。對于將來的無線通信系統、例如UMTS移動無線系統或另外的第三代系統、預先規定在大約2000MHz頻帶內的頻率，其中信道的帶寬為5MHz。
不同于象GSM(global system for mobile communications)的系統，對于UMTS移動無線系統預先規定多個并行傳輸的業務。在專利說明書EP 98 122 719和DE 198 55 194中描述了這種可能性，對多個業務數據的組合傳輸格式通過信令發送。對此經過一個公用的物理信道傳輸一個連接的多個業務數據。
把一個連接的多個業務數據傳輸給用戶站的公用物理信道以下列條件為前提即明確的映像規則說明將業務分配給物理信道的不同部分。例如在一個幀內部通過頻帶和擴展代碼(CDMA code divisionmultiple access)定義物理信道。
下面的概念通常用于說明映像規則傳輸格式(TF)傳輸格式定義數據傳輸率、編碼、擾頻(英語Interleaving)、通過加點的數據傳輸率匹配和一個業務的傳輸信道的錯誤保護規則。
傳輸格式集合(TFS)以此表明一組可能的傳輸格式，允許該傳輸格式用于特殊業務。
傳輸格式組合(TFC)該概念表明不同業務的傳輸格式的可能組合，這些業務映像在一個公共的物理信道上。
傳輸格式組合集合(TFCS)
以此把一組可能的TFC表明為所有TFC的子集，允許該TFC用于特殊連接。
傳輸格式組合標識符(TFCI)該信息表明在TFCS內部傳輸格式的當前應用的組合。
TFC的可變性對于不同業務傳輸格式的當前應用組合的合乎需求的選擇是必需的并因此需要TFCI有規律的信今發送。可是該信令發送不利地束縛了傳輸容量。可能的組合可能性(TFCS)的數目越大，用于信令發送所需的容量越大。
在對于UMTS移動無線系統的FDD模式(FDD frequency divisionduplex)所選擇的寬帶CDMA系統中，當在下行方向(Downlink)上從基站到用戶站發射時出現以下問題即限定了同時可用的正交擴展代碼的數目并由此妨礙了可變數據傳輸率的支持。從而當在系統中較高通信密度的情況下不可能給所有用戶站如此多專用的、也就是說僅僅由用戶站使用的(英語dedicated)信道(DCH-DedicatedChannel)，比如在以其分別最高的數據傳輸率傳輸時需要這些信道。
由于這個原因在下行方向上定義公共信道、所謂的“共享信道”(DSCH downlink shared channel)，對此參見1998年11月9日的ETSI SMG2 UMTS-L1、Tdoc SMG2 UMTS-L1 559/98。在寬頻帶內部通過擴展代碼形成該公共信道，其暫時分配給若干連接或者用戶站各一幀或多幀的持續時間。可是對此產生這樣的問題，以最小的花費可以向用戶站發送信令，無論是否以及何時在公共信道的哪一個信道內為用戶站傳輸信息。
從1998年11月9日的ETSI SMG2 UMTS-L1、Tdoc SMG2 UMTS-L1559/98中已知，對于以時分復用傳輸的業務借助于TFCI參數實現數據傳輸率的信今發送，該參數在每幀內作為控制信息的一部分、也就是說帶內傳遞。為了保證公共信道的快速分配(Allokierung)，建議一個明確的信令，該信令使用確定數目的TFCI位用于表明確定的擴展代碼(參見該文獻的到數幾頁)。
該解決方案有這樣的缺點，在給定TFCI位的數目的情況下明顯限制了該業務傳輸格式的組合可能性的數目，顯著妨礙了在可變數據傳輸率傳輸時的靈活性。
從DE 198 56 834 A1中已知，通過數據傳輸率隱含地發送所應用的公共信道的信令，僅僅在各個業務的確定數據傳輸率的情況下交替允許信道的多個組合。
在專用連接中，在連接開始時確定提供哪一種資源使用。因為數據傳輸率在通常情況下在整個連接期間不是恒定的，在已知方法中對于每個分配周期單獨通過信令發送當前的數據傳輸率。在移動無線系統UMTS中分配周期例如相當于所謂TTI(Tranmission TimeInterval)。用戶從該數據傳輸率中得出當前占用的資源。
例如確定連接的數據傳輸率最大為100kB，為此給用戶分配資源0-19。如果數據傳輸率僅僅短時下降到50kB，則僅僅使用資源0-9。在該期間處于剩余的資源不使用的狀態。
在公用的資源中必須為每個傳輸確定，哪一個用戶可以使用哪一種資源。為此給出多種可能性1.僅僅每次一個用戶可以使用全部資源。因此用戶僅僅能根據時分復用方法訪問資源。如果用戶僅僅得到少量的數據量，則不使用剩余資源。
2.隱含告知每個用戶，其可以使用哪一種資源。例如用戶(TN)1使用資源0-3、TN2使用資源4和8、TN3使用資源5和12-36。這種方法提供一種高度靈活性，可是缺點是必須很多位地發送信令。
3.此外在可能性1和2的方法之間存在不同等級。
在所有描述的方法中資源信息因此明確地傳遞給用戶。給每個用戶還附加并行傳遞當前的數據傳輸率。這不利地導致較高的信令負載。
本發明基于該任務，給出一種方法，該方法在多個連接使用公共信道的情況下提高資源分配效率。通過按照獨立權利要求特征的方法、基站系統、用戶站以及無線通信系統解決該任務。從從屬權利要求中得出有益的改進。
本發明基于這個想法，按照以下方式構成在公共信道中所應用信道的信令，用戶站僅僅發送信道數目或者數據傳輸率以及起始時刻和/或方向的信今。這例如可以借助于在描述的TFCI信令報文中的一個位實現，其中二進制的狀態表明，是否用戶站應按信道的順序上升或下降地選擇信道。帶內發送數據傳輸率的信令，其中關于數據傳輸率的信息不必完全包含在每個幀內。連接關系或者前面幀的信息同樣可以被考慮用于確定數據傳輸率。
在一個獨立的信令信道中約定在公共信道中已分配的數據傳輸率和要使用的信道之間的關系，從而從TCFI參數的相應值中對于接收機可以得出包括一個或多個公共信道在內的信道的所選擇的組合。有益地當在基站和用戶站之間建立連接時發送關系(或者TFCI值在傳輸格式的確定組合上的映像規則)的信令。
根據附圖詳細闡述本發明的實施例。
圖示

圖1無線通信系統的概括描述，圖2、3若干業務數據在公用的物理信道上的映像，圖4傳輸協議的分層模式，圖5具有根據本發明的信道分配的以幀的方式傳輸數據。
在圖1中描述的移動無線系統作為無線通系統的實例包括多個移動交換中心MSC(Mobile Switching Center)，這些交換中心彼此連接成網絡或者建立與固定網PSTN(Public Switched TelephoneNetwork)的連接。此外這些移動交換中心MSC與各至少一個用于控制傳輸資源的設備RNM(Radio Network Management)連接。每一個這樣的設備RNM能夠再度連接至少一個基站BS(Base Station)。
基站BS經過無線接口可以建立到用戶站、例如移動站MS(MobileStation)或另外移動與靜止的終端設備的連接。通過每個基站BS形成至少一個無線小區。在圖1中描述了在基站BS和移動站MS之間用于傳輸有用信息的連接。在連接V1內部，在一個或多個物理信道Phy CH內部傳輸例如三個業務S(S1、S2、S3)的數據并且經過連接伴隨的控制信道FACH(Forward link Access Channel)傳輸，例如為連接V1分配的無線技術資源的信令報文。
一個操作與維護中心OMC(Operation and Maintenance Center)實現移動無線系統或者其中一部分的控制與維護功能。該結構的功能性可以移植到另外的無線通信系統，在該系統內可以使用本發明，特別是適合于具有無線用戶終端的用戶接入網絡。
在按照圖1的無線通信系統中不僅在基站BS中而且也在移動站MS中設置彼此通信的傳輸單元和信令單元。傳輸單元用于經過當前可支配的物理信道Phy CH傳輸多個業務S的組合的數據。物理信道Phy CH可以形成為專用信道DCH、也就是說由連接使用的除外、或形成為公共信道DSCH，也就是說交替使用或并行于若干連接V1、V2使用。必須區分由一個連接V1的多個業務S1、S2、S3公用的物理信道Phy CH和分配給多個連接V1、V2的公共信道DSCH。在沒有附加信令花費情況下從幀到幀能夠非常快速地改變公共信道DSCH的分配。
信令單元為業務S1、S2、S3確定用于傳輸格式TF的選擇組合的TFCI值并實施傳輸格式TF的帶內信令。在獨立信道FACH中對用于組合傳輸格式TF的TFCI值和所使用信道DCH、DSCH的映像規則進行信令傳輸。
按照圖4的分層模式指出了無線通信系統的協議劃分為三層。
層1用于描述經過物理媒介的位傳輸的所有功能的物理層(例如編碼、調制、發射功率控制、同步等等)，層2用于描述數據在物理層上的映像和其控制的數據連接層，層3用于控制無線接口資源的網絡層。
在層3中為連接確定TFCS，在此期間在層2中實現(TFC的)組合的選擇，正如此后指出的，借助于TFCI帶內發送對組合的信令。
在層1和層2之間的參數交換支持經過無線接口傳送具有層2數據的幀的功能和在較高層上顯示層1狀態的功能。在層1和層3之間的參數交換支持在層1中傳輸結構的控制并產生關于層1的系統信息。
若干連接S的數據在公共物理信道Phy CH上的映像和公共信道DSCH的分配的信令對此相當于層1和2的交互作用。
根據圖2和3得出對于當前傳輸的業務的傳輸格式發送信今的必要性。
在圖2中作為功能性描述指出了編碼和復用單元，多個數據信道DCH的數據、這些數據分別對應業務S1、S2、S3的數據一致、在一個編碼的公共信道傳輸信道CCTrCH上的映像。對此映像是一個規則，數據按照哪一種位模式記錄在連續的數據序列中。解復用器/分配裝置把編碼的公共傳輸信道CCTrCH的數據分配到多個物理信道Phy CH信道上。經過物理信道Phy CH因此持續傳輸多個業務S1、S2、S3的數據。不是單單給業務S1或S2或S3分配物理信道Phy CH，而是給具有所有其業務S1、S2、S3的編碼公共傳輸信道CCTrCH分配物理信道Phy CH。
由于接收方面理解該映像并從物理信道Phy CH中讀出數據以及再度在業務的獨立傳輸信道DCH中描述，因此需要信令。該信令以TFCI值的形式描述業務傳輸格式的當前使用的組合，正如此后指出的，也描述一個公共信道或多個公共信道DSCH的當前分配，對于所述連接允許哪一種組合(TFCS)，約定哪一種組合用于連接建立。
在數據傳輸率和業務組合之間的關系中可以實現二種可能性(也參見EP 98 122 719)1.每個數據傳輸率完全相當于一個傳輸格式TF的組合。
2.每數據傳輸率可以有傳輸格式TF的多個組合，根據TFCI值可以進行區分。
圖3指出了簡單變換形式的映像，其中很明顯僅僅在多個業務S1、S2、S3公用物理信道Phy的情況下才需要用戶信息TFCI的信今。如果僅僅一個業務S1或S2或S3使用物理信道Phy CH，則可以放棄用戶信息TFCI的信令。
在圖5中指出的根據本發明的方法著眼于僅僅二個用戶同時在一個分配周期內分享資源。由此避免在用戶站較小數據量的情況下不使用資源。這特別出現分組傳輸結束時，如果還傳輸剩余資源，則另一方面另外用戶的數據等待下一個傳輸。放棄并行分配給多個用戶，因為這可以一如既往地根據時分復用方法執行。
給二個用戶站發送各自數據傳輸率或者要使用信道的數目的信令。對此所使用的資源的總和不可以超過在公共信道中提供使用的資源數目。一個用戶例如利用從0到其確定資源數目的所有資源。另一個用戶利用從最高存在的資源向下到已發送信令的或從數據傳輸率中確定的資源數目。
一個沒有描述的實例在此對此進行說明總數據傳輸率例如為100kB，并且提供資源0-19使用。第一用戶站確定20kB的數據傳輸率，這相當于4個資源，第二用戶站確定80kB的數據傳輸率，這相當于16個資源。第一用戶站讀出資源0-3，第二用戶站讀出資源19-4。
哪一個用戶站從下面并且那個用戶站從上面開始讀出，或者可以從一開始對于每個用戶確定或關于各自用戶站的1位信息當前信令告知。在下一個的分配中可以再度應答二個另外的或僅僅一個另外的用戶站。對此不需要資源形成相關的塊。
根據本發明的方法不僅適合于UMTS移動無線系統的FDD模式而且也適合于TDD模式。
根據UMTS TDD 1.28Mcps移動無線系統在圖5中逐步描述了根據本發明的方法。
1.在準備階段中告知所有用戶站MS，在一個時間幀Frame的時隙TS5至TS7中的所有資源作為公用的信道使用。該資源形成例如30kB數據傳輸率的所謂共享信道。
2.在時間幀Frame 2中傳輸用戶MS1和MS2的數據，因此在傳輸之前的時間幀Frame 1給二個用戶站MS1、MS2傳遞各自的TFCI。對此可以借助于所謂公共控制信道(公共控制信道)或專用信道(專用信道)實現該傳遞。同樣可以考慮在說明信令有效時刻的情況下的信令。
3.用戶站MS1從信令中確定時間幀Frame 2的10kB數據傳輸率，并且該用戶從最低的資源號碼上行地開始接收。10kB的數據傳輸率相當于例如一個時隙TS。用戶站MS1僅僅讀出在時間幀Frame 2中的TS5。
4.用戶站MS2從信令中確定時間幀Frame 2的20kB數據傳輸率，并且該用戶從最高資源號碼下行地開始，沿下行方向在該信道上接收基站的發射。用戶站MS2讀出在時間幀Frame 2中的時隙TS7和TS6。
根據信令，比如以虛線描述的時間幀Frame 2的信令對應下一個時間幀Frame 3的結構或也可以依賴于當前需求改變下一個時間幀Frame3的結構。
本發明也可以用于較大數目的用戶站。通過可支配信道和開始時信令和方向的適當分段可以實現有益的節省資源的分配。如此在一個公共信道中順序信道例如劃分為四個起始時刻，其中方向是相同的。通過起始時刻的信令借助于在TFCI信令報文中二位可以獨特地分配四個信道段。
當在一個使用FDD模式的移動無線系統中實現根據本發明的方法時代替時隙或者時隙組合和CDMA代碼(TDD模式)通過各自的CDMA代碼分配定義的信道。對此一個公共信道包括多個按用戶站已知的順序定義的信道。
權利要求
1.在無線通信系統中分配信道的方法，其中在基站(BS)和用戶站(MS)之間經過無線接口實現數據傳輸，在該方法中-由多個用戶站(MS)公用的信道(DSCH)包括至少二個信道，這些信道分配給多個并行存在以在時間上連續使用的連接(V1，V2)，其中根據用戶站已知的順序構造信道，-借助于用戶獨特的信令報文(TFCI)給用戶站(MS1)分配多個信道或一個數據傳輸率，-按選擇信道的順序向用戶站(MS)附加地發送起始時刻和/或方向的信令。
2.按照權利要求1的方法，在該方法中，在一個處于基站(BS)和用戶站(MS)之間的連接(V1)的內部，傳輸一個或多個信道(DCH、DSCH)內的多個業務(S)數據的組合，其中根據在信令報文(TFCI)中的值發送當前組合、數據傳輸率(GR)和公共信道(DSCH)的分配的信令。
3.按照權利要求1或2的方法，在該方法中，在從基站(BS)到用戶站(MS)的下行方向上實現數據傳輸。
4.按照上述權利要求之一的方法，在該方法中，在連接建立時在公共信道(DSCH)中約定在分配的數據傳輸率(GR)和要使用的信道(DSCH)之間的關系。
5.按照上述權利要求之一的方法，在該方法中借助于在信令報文(TFCI)中的相應的用戶信息帶內地發送信一個連接內的業務(S)的各個數據傳輸率和在公共信道(DSCH)中一個或多個信道的使用的信令。
6.按照上述權利要求之一的方法，在該方法中在一個專用信道中傳輸信令報文(TFCI)和/或起始時刻和/或方向。
7.按照權利要求1至5之一的方法，在該方法中在控制信道中傳輸起始時刻和/或方向。
8.按照權利要求1至5之一的方法，在該方法中，分別在用戶站(MS)建立連接時發送起始時刻和/或方向的信令。
9.用于分配信道的無線通信系統的基站系統，其中在基站(BS)和用戶站(MS)之間經過無線接口實現數據傳輸，具有-傳輸單元，其用于由多個用戶站(MS)公用信道(DSCH)的發射，該公共信道包括至少二個針對多個并行存在的以在時間上連續使用的連接(V1、V2)的信道，其中根據用戶站(MS)已知的順序構造信道，并且-信令單元，其用于發射用戶站獨特的信令報文(TFCI)給用戶站(MS)以便分配多個信道或一個數據傳輸率，并且用于按順序發送起始時刻和/或方向的信令以便通過用戶站(MS)選擇信道。
10.用于分配信道的無線通信系統的用戶站，其中在基站(BS)和用戶站(MS)之間經過無線接口實現數據傳輸，具有接收單元-用于接收由基站(BS)發射可與另外用戶站(MS)公用的信道(DSCH)，該信道包括至少二個針對多個并行存在的以在時間上連續使用的連接(V1、V2)的信道，其中根據用戶站(MS)已知的順序構造信道，并且-用于接收用戶站獨特的、用于按順序分配多個信道或一個數據傳輸率和已信令發送的起始時刻和/或方向的信令報文(TFCI)以便選擇信道。
11.用于實施根據權利要求1的方法的無線通信系統。
全文摘要
在無線通信系統的根據本發明的方法中，其中一個由多個用戶站(MS)公用的信道(DSCH)包括至少二個信道，該信道分配給多個并行存在的、時間連續使用的連接(V1、V2)，其中根據用戶站(MS)已知的順序構造信道，借助于用戶獨特的信令報文(TFCI)給用戶站(MS)分配多個信道或一個數據傳輸率。附加對用戶站(MS)按順序信令起始時刻和/或方向以便選擇信道。
文檔編號H04W28/22GK1529992SQ02810407
公開日2004年9月15日 申請日期2002年5月21日 優先權日2001年5月21日
發明者A·梅林, M·普拉特, A 梅林 申請人:西門子公司