分組交換通信系統中指示功率消耗的方法

專利名稱：分組交換通信系統中指示功率消耗的方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1的前序部分，即一種控制在一個基于蜂窩網的、配置成用一個設定的發送功率電平通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個移動臺(MS)之間傳送信息的分組交換通信網中(20)的一個移動臺的工作的方法，所述信息分成一些相繼的塊(10,B0-B11)，在所述無線電信道上從基站發送給移動臺；一種如權利要求8前序部分即一種實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統，這種通信系統(20)配置成通過一個無線電信道在一個基站與至少一個移動臺之間傳送信息，在無線電信道上的數據傳輸用在一個設定的發送功率電平進行，這個無線電信道配置成將分成一些相繼的(10,B0-B11)塊的信息從基站發送給移動臺；一種如權利要求9的前序部分即一種配置成在一個實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統中工作的無線電通信設備，這個通信系統配置成通過一個無線電信道在一個基站與至少一個無線電通信設備之間發送信息，在無線電信道上的數據傳輸配置成用一個設定的發送功率電平進行，而無線電信道配置成將分成一些相繼的塊的信息從所述基站發送給無線電通信設備；一種如權利要求10即一種控制在一個基于蜂窩網的、配置成用一個設定的發送功率電平通過一個無線電信道在一個基站與至少一個移動臺之間傳送信息分組的交換通信網中的一個移動臺的工作的方法，所述信息分成一些相繼的塊，通過一個無線電信道從所述基站發送給所述移動臺；一種如權利要求11前序部分即實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統，這種通信系統配置成通過一個無線電信道在一個基站與至少一個移動臺之間發送信息，在無線電信道上的信息傳輸配置成用一個設定的發送功率電平進行，而無線電信道配置成將分成一些相繼的塊的信息從基站發送給移動臺；以及一種如權利要求12前序部分即一種配置成在一個實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統中工作的無線電通信設備，這個通信系統配置成通過一個無線電信道在一個基站與至少一個無線電通信設備之間發送信息，在無線電信道上的數據傳輸配置成用一個設定的發送功率電平進行，而無線電信道配置成將分成一些相繼的塊的信息從基站發送給無線電通信設備。
術語“無線電通信系統”通常是指任何使無線電通信設備(移動臺，MS)與系統的固定部分之間在無線電通信設備的用戶在系統的業務區內移動時可以進行無線電通信的通信系統。典型的無線電通信系統是公共陸地移動網PLMN。本申請提出時在用的大多數無線電通信系統屬于所謂的第二代移動通信系統，其中廣為人知的電路交換GSM移動通信系統(全球移動通信系統)可以說是一個典型例子。本發明特別適用于當前正在發展中的移動通信系統。在本說明中，將以目前正在標準化的GPRS(普通分組無線電業務)系統作為這樣的移動通信系統的實例。顯然，本發明也可以用于其他移動通信系統(UMTS,3G)。
眾所周知，在基于蜂窩網的公共陸地移動網(PLMN)中，這種系統包括若干個使用系統的諸如移動電話機之類的移動臺(MS)和一個固定的基站子系統(BSS)。基站子系統通常包括若干個分布在一個地理區域內的基站收發信臺(BTS)，每個基站為一個至少是這個地理區域的一部分的小區服務。
例如，在GSM系統中，在諸如一個移動臺之類的通信設備與一個基站之間通過一個邏輯無線電信道進行的數據傳輸，速度為9.6kbit/s。基于GSM系統的分組交換GSM GPRS(普通分組無線電業務)系統增強了數據傳輸，因為同一個邏輯無線電信道可以由若干個不同的移動用戶使用。例如，在移動臺與基站之間，只有在需要時才進行數據傳輸，邏輯無線電信道并不單獨為一個移動臺和一個基站之間的通信保留。在這種系統中，在移動臺與GPRS系統之間盛行的是所謂的虛擬數據傳輸。
普通分組無線電業務GPRS對于GSM移動通信系統來說是一種正在發展中的新業務。GPRS系統的操作環境包括一個或多個子網業務區，連接形成一個GPRS主干網。子網包括若干個支持節點(SN)，在本說明中將以GPRS服務支持節點(SGSN)作為例子。這些GPRS服務支持節點連接到移動通信網(通常是通過一個接口單元連接到基站)上，這樣它們就可以通過各基站(小區)為無線電通信設備提供分組交換業務的服務。移動通信網在支持節點與無線電通信設備之間提供分組交換數據傳輸。各個子網再通過GPRS網關支持節點(GGSN)連接到一個外部數據網，例如公用數據轉接網(PSDN)。因此，GPRS服務使得在一個無線電通信設備與一個外部數據網之間可以進行分組格式的數據傳輸，移動網的某些部分形成了一個接入網。
為了利用GPRS服務，無線電通信設備首先執行GPRS聯結(GPRSattach)，向網絡表示本無線電通信設備已準備好進行分組數據傳輸。GPRS聯結在無線電通信設備與支持節點SGSN之間形成了一個邏輯鏈路，從而容許通過GPRS網進行的短消息業務(SMS)、通過支持節點進行的尋呼業務，將發來的分組數據通知無線電通信設備。此外，就無線電通信設備的GPRS聯結來說，支持節點提供移動性管理功能(MM)，執行用戶身份驗證。為了發送和接收信息，激活分組數據協議(PDP)，為無線電通信設備規定一個要在分組數據連接中使用的分組數據地址，而這個無線電通信設備的地址在網關支持節點內是已知的。因此，在GPRS聯結中，建立一個對無線電通信設備、支持節點和網關支持節點的數據傳輸連接，為這個連接規定業務質量和網絡業務接入點標識符(NSAPI)。無線電通信設備用一個啟動PDP環境請求激活分組數據連接，無線電通信設備傳送臨時邏輯鏈路標志(TLLI)、分組數據連接類別、地址、所需業務質量、網絡業務接入點標識符，也許還有接入點名稱(APN)。
對于一個通信網來說，第一要不受干擾地工作，第二要有效利用可用資源，這只有在例如從基站傳輸時盡可能最佳利用功率電平的時候才可能。由移動臺在電源充電之間可進行工作、等待和通話的時間，特別是對于移動臺的功率消耗，設置了一些進一步的要求，以控制它們自己的工作。然而，過渡到使用新一代的通信業務，特別是分組交換通信網，要求為用戶提供的業務不損害普通的電路交換通信網。要達到這個目的，例如在分組交換通信網中，是有相當問題的，其原因說明如下。
GPRS系統的基本思想是采用分組交換資源分配，其中資源，例如通信用的邏輯無線電信道，在必須發送和接收信息時予以分配。因此，與例如GSM技術相比，網絡和資源的利用就得到了優化，可以充分有效地使用。GPRS設計成能利用間歇的數據傳輸支持一些應用(有時候包括大量的數據)。在GPRS系統中，信道分配是非常迅速執行的，通常在0.5到1.0秒內，而且相當靈活；例如對于每個無線電通信設備來說，有可能分配到在一個TDMA幀范圍內一個信道上的1個到8個時隙，也就是說同時分配到1個到8個邏輯信道。同樣的資源可以在若干個使用中的無線電通信設備之間分配，可以分別為這些用戶分配一個上行鏈路數據傳輸(即從移動臺向基站的數據傳輸)和一個下行鏈路數據傳輸(即從基站向移動臺的數據傳輸)。GPRS系統還支持慣常采用的數據傳送協議，諸如TCP/IP協議之類。在每個時隙中，以有限持續時間內一系列調制比特組成的射頻突發脈沖串方式發送一個數據分組。這些時隙主要是用作控制信道和通信信道。通信信道用來發送語音和數據，而控制信道用于基站收發信臺BTS與無線電通信設備MS之間的信令傳輸。
GSM系統與GPRS系統之間的最顯著的差別是基于分組的數據傳輸，無線電信道并不為哪個無線電通信設備保留。在基于蜂窩系統的GPRS系統中，資源包括用來進行數據傳輸的無線電信道(分組數據信道，PDCH)。通常用來進行控制的信令在一個為此分配的PCCCH控制信道(分組共路控制信道)中處理。
具體地說，這些PDCH信道利用一種幀結構(復幀)分成一些邏輯無線電信道，這種幀結構不斷地發送52個TDMA幀，這52個TDMA幀再分成12個各分成4個幀的無線電塊和4個空閑幀。按照圖4，這些塊依次為塊B0-B11。此外，在圖4中，還用X標出了空閑幀。在下行鏈路數據傳輸中，這些幀可以用于信令，而在上行鏈路數據傳輸中，USF值就是指這些在其中例如一個移動臺可以發送信息(接入突發脈沖串)的時隙。術語TDMA(時分多址)是指在時域內將一個物理無線電信道分成一些邏輯無線電信道，以此而名。更詳細地說，這些塊還分成以下各部MAC(媒體接入控制)標題，RLC(無線電鏈路控制)數據塊或RLC/MAC控制塊，以及BCS塊(塊校驗序列)。RLC無線電鏈路層的若干個RLC數據塊形成LLC(邏輯鏈路控制)數據鏈路層的LLC電平。RLC數據塊含有一個RLC標題和RLC數據。MAC標題將在下面比較詳細地說明，它包括例如一個USF(上行鏈路狀態標志)段。
術語LLC、RLC和MAC還指遵從通信中所用的OSI模型(開放結構接口)的一種協議結構的那些協議層。在LLC層與無線電通信設備之間必需有已知的RLC/MAC(無線電鏈路控制/媒體接入控制)層的一些操作。LLC層與RLC層之間的接口稱為RR接口。在LLC層以上，有已知的GPRS移動性管理功能、SNDCP功能和短消息業務功能。RLC/MAC(媒體接入控制)層在GSM標準規技術范中有比較詳細的規定。相應，SNDCP層和LLC層在GSM標準技術規范中也有比較詳細的規定。MAC用來為無線電通信設備分配無線電信道和按照需要將一個物理無線電信道分配給一個無線電通信設備進行發送和接收。RLC塊負責例如為需向移動通信網絡發送的分組請求資源分配。
對于多址連接的情況，在下行鏈路數據傳輸中傳送的數據的標題信息內使用一個TFI(臨時數據流標識符)標識符。每個RLC標題包括一個TFI標識符，而同樣的標識符用來指出這些塊屬于要進行通信的那個移動臺。按照GPRS系統，所有無線電通信設備等待從一個共同分配給它們的信道發送給它們的數據，接收這個幀結構中的所有的塊(包括RLC塊)，對所接收的信息與TFI標識符一起解碼，濾除那些帶錯誤的TFI標識符的塊。對于整個GPRS系統的功能來說，極其重要的是，要盡可能正確地接收下行鏈路數據傳輸中的這些控制塊。否則，系統的容量就要不必要地用來重發數據，而且不準確的接收控制塊會在資源管理中引起一些問題。按照現有技術，TFI標識符可以有128個不同的值，也就是說可以有128個不同的移動臺在它們處在傳送狀態時收聽一個無線電信道，等待發給它們的信息。
在上行鏈路數據傳輸中，多址連接是以無線電通信設備需要得到一個使用一個所確定的無線電塊進行數據傳輸的許可的方式來實現的。這個許可能以種種方式給出，例如通過監視在下行鏈路數據傳輸中所用的相應塊，以便一旦獲得許可就啟動數據傳輸，或者在開始數據傳輸連接時就向移動臺指出給它用的塊。在GPRS系統中，也可以為一個無線電通信設備分配一些資源(固定分配)，但是這些固定資源還可以分配給另一個移動臺進行數據傳輸，而并不向原來的移動臺指出這種情況。
然而，在以上所述的現有技術情況中，問題是通信設備不必要地消耗大量功率，不是為了數據傳輸而是為了監視下行鏈路數據傳輸。考慮到所發送的信息包括一些屬于要發給所述移動臺的數據的塊，因此需執行這種監視。
在開始數據傳輸時就進行信道分配的情況下，利用一個比特圖通知移動臺所確定的可以發送和接收的那些塊。因此，這種數據傳輸需要在一個基站與一個確定的無線電通信設備之間有一個數據傳輸連接。無線電通信設備例如在一個PRACH(分組隨機接入信道)信道上利用一個PCR(分組信道請求)消息向基站請求資源。為移動臺進行上行鏈路數據傳輸分配的資源在一個PIA(分組即時指配)消息內指出。PIA消息含有一個列有一些可得到的PDCH信道的表和需用的USF段的值。于是，確定一個專用的TFI標識符，附加到每個用于數據傳輸的RLC數據塊上。在采用SDCCH編碼方案時，USF段含有3個比特，配置在每個用于下行鏈路數據傳輸的無線電塊的開始處。因此，在多路復用上行鏈路數據傳輸時，可以使用8個不同的USF段的值。在一個PCCCH(分組共路控制信道)信道上，可以用一個USF值(USF=FREE)來指示用于上行鏈路數據傳輸的PRACH信道，而其他的USF值可以分配給其他7個移動臺進行上行鏈路數據傳輸。USF值指出了下一個上行鏈路數據傳輸塊，而USF值隨下行鏈路數據傳輸不斷發送。
在諸如GSM系統之類的數字TDMA系統中，移動臺不斷地測量服務基站和鄰近基站的無線電信道上的信號的強度。移動臺不斷地測量這些信號的強度，并將這些無線電信道的信號功率的測量結果報告發送給服務基站。測量結果報告由移動臺通過一個邏輯控制信道SACCH(慢速隨路控制信道)發送。按照GSM標準，測量結果報告包括例如服務基站和多至六個鄰近基站的信號功率的信息。網絡運行方例如根據測量結果報告決定信道更改和小區選擇，而在基站也進行對信號強度的測量。同樣，在服務基站檢測到用來數據傳輸的無線電信道的信號強度小于一個設定的門限值時，可以改變信道和選擇一個新的小區，在這個過程中利用了移動臺發送的測量結果報告。通信于是轉移到那個具有最高信號功率的新小區的基站無線電信道上。因此，與信道更改相應，數據傳輸轉到一個新的無線電信道上在移動臺與這個新基站之間進行。利用移動臺發送的測量結果報告，同樣可以在服務基站檢測任何鄰近小區的信號功率是否高于服務基站的信號功率，也可以根據這個信息獨自作出選擇一個新的小區的判決。選擇一個新的小區的判決對于將數據傳輸的負荷轉到另一個基站也是必要的。
通常，基站進行的測量關系到用于上行鏈路數據傳輸的功率控制、頻率使用規劃和資源優先分配。移動臺進行的測量通常關系到下行鏈路數據傳輸功率控制、小區選擇或小區更改(越區切換)。功率控制意味著例如控制移動臺向基站發送無線電信號所用的發送功率。
在GPRS系統中，移動臺必須不斷地準備好持續時間通常非常短的分組格式數據傳輸。因此，移動臺必須迅速地從一個所謂空閑模式轉移到一個所謂傳送模式。按照現有技術，進行測量和發送測量結果報告通常需要大約1秒的時間。基站通常要計算若干個測量結果的平均，這需要花費大約2秒的時間。此外，需要花費大約0.5秒將測量結果發送給移動臺，因此累計的延遲有幾秒的時間。在GPRS系統的數據傳輸(臨時塊流TBF)中，發送IP(互聯網協議)分組，即含有地址數據和信息的分組，通常要持繼大約8到40個幀。按照現有技術，報告是在104個TDMA幀的時間間隔(報告周期)內發送的，因此需要大約480毫秒。這導致在開始數據傳輸時所用的功率電平必須盡可能有利于成功地進行數據傳輸和達到所要求的服務質量(QoS)。
然而，問題是在GPRS系統中的移動臺不應該使用過高的功率電平，因為它們的電池的負載量有限。使用過高的功率電平導致電池的使用壽命縮短和通話時間縮短。就從GSM系統已知的一些現代GSM電話機來說，已知待機時間比較長，可持續幾天時間不用充電。
為了選擇一個小區，移動臺使用對所用物理無線電信道的接收信號電平的平均值來維護數據。信號電平是以dBm為單位測量的。平均根據在3到5秒內從無線電信道取的至少五個樣點進行。就GPRS系統實現的多址連接來說，這顯然會有這樣一個問題，移動臺必須首先以上面所述的方式檢驗在下行鏈路數據傳輸中所用的數據塊是否屬于它的，只是在這以后才可以將測量數據包括在平均值內。因為移動臺必須首先正確對數據塊譯碼，這就影響到測量結果要比現實情況好一些。移動臺不斷例如對它所用的PDCH信道或BCCH信道進行測量。
在兩個不同的基站使用一個或多個在同樣的頻率范圍內工作的無線電信道進行數據傳輸時，這些基站之間和這些小區之間的地理距離同時必須充分大，這樣它們才不會相互干擾。遠離移動用戶的基站的信號功率由于衰落和環境影響通常非常小，以致不可能進行數據傳輸。為了使移動通信網能有效地為它的移動用戶服務，可以設置一個或多個為一個在上述使用同樣的無線電信道的基站之間將它們隔開的新小區服務的、使用與以上所述基站不同的無線電信道的基站。在諸如AMPS(高級移動電話業務)和NMT(北歐移動電話系統)之類的現有技術的模擬FDMA(頻分多址)系統中，采用一種上述類型的方法，為每個無線電信道分配一個各別的頻帶，即產生一個所謂物理無線電信道。在諸如D-AMPS、GSM和JDC/PDC之類的TDMA(時分多址)系統中，用一種上述類型的方法在時間上將物理無線電信道分成一些邏輯無線電信道。例如，在數字GSM系統中，物理無線電信道分成8個邏輯無線電信道。
由于使用移動臺的日益增加，必須有效地利用可用資源。在這方面，重要的是控制所用的功率，特別是用來發送的功率。為了在不同的小區之間劃分不同的物理無線電信道頻率(頻率再用)盡可能高效率，必須使相同的無線電信道對另一個小區的相應無線電信道引起的干擾盡可能小，這種干擾可以用一個C/I(載波/干擾比)參數來描述。在高度優化的GSM網絡中使用基于GSM系統的GPRS系統增加時，為了再在不同的小區之間劃分這些頻率，功率控制就更為重要，因為這可以避免增大干擾。這一點是顯然的，較小的功率電平減小了干擾，同時還可以使小區減小。因此，為移動用戶服務的可用容量就可以增加。實際上，使干擾最小也就是說在所有情況下使用盡可能低的功率電平。對于每個小區來說，都規定了所要求的QoS，為了保持這個質量，可以根據測量結果規定所需的功率電平。
可以成功地應用功率控制，特別是在系統中采用跳頻時。在GPRS系統中，功率控制只用于PDCH信道上的下行鏈路數據傳輸，PDCH信道不用作PBCCH和PCCCH信道，而且不分配給BCCH信道頻率。跳頻能實現鄰近小區的自治功率控制，因此可以將所用的功率設置得盡可能低。如果使用單頻，就不可能在不同時降低鄰近小區所用的功率電平的情況下降低在本小區區域內用來數據傳輸的功率的值。這是因為對于一個移動臺的數據傳輸來說，必須為C/I參數保證一個一定的最小值。
在GPRS系統中，所有數據塊在某些情況下可以含有發給兩個不同的移動臺的信息，這對基站下行鏈路數據傳輸中所用的功率控制提出了一些要求。除了發給第一移動臺的實際數據塊，這信息還含有給第二移動臺的USF信息。因此，需要在正在進行的下行鏈路數據傳輸(TBF)中途為第二移動臺改變發送功率的值。這會引起一些問題，因為改變功率電平是不可預測的。此外，可能有一組其他移動臺正在等待下行鏈路數據傳輸中發給它們的數據塊，從而不必要地消耗它們的電源的功率。此外，移動臺沒有數據可用來確定接收信號電平改變是由于運動的移動臺的環境改變所引起的還是由于基站發送功率改變所引起的。
在GPRS網中，多址連接的基本思想是移動臺能接收服務基站發送的所有信息。從所接收的RLC塊中，移動臺解碼出分配給它的數據。在已知的移動臺中，一種可以提及的已知技術是所謂的AGC(自適應增益控制)方法，用來監視環境對無線電通信的影響。這些影響包括例如由于反射、漏失和衰落引起的影響。在預示AGC方法中，為了執行控制，對緩慢改變(例如由于移動臺的運動引起的)和急劇改變(由于環境導致的漏失引起的)兩者都進行監視。在預示AGC方法中，目標是將輸入移動臺接收機的接收信號的電平設置到一個與移動臺中所用的放大器的適當基準放大量相應的基準電平上。此外，假定接收信號的電平在傳輸期間改變不是太多，而且這改變主要是由于信號漏失引起的。因此，接收機的動態范圍通常規定為高于基準電平15dB到低于基準電平20dB。在這種情況下，必須考慮到在GPRS系統中接收信號強度在幀(突發脈沖串)之間相差可能30dB，這取決于數據傳輸是發給哪個移動臺的。特別是在正在進行的下行鏈路數據傳輸由于發給另一個移動臺的數據傳輸的優先權高而中斷時會出現這種情況。其他的可供選擇的方案包括例如發送不同的控制信號，諸如一個給另一個移動臺的對上行鏈路數據傳輸的確認消息之類。
另一個影響接收的因素是，按照正當的GPRS系統規范，一個在位置上沒有詳細規定的RLC塊必須在一個復幀結構內發送給處在分組傳送模式的移動臺。特別是，這會引起移動臺并不知道哪個塊是給它的這樣一個問題。因此，由于失去數據，設置基準電平的放大量的功率控制是困難的。
在采用AGC方法和對下行鏈路數據傳輸進行功率控制時，如果數據傳輸常常中斷，移動臺就不可能以無差錯方式接收所有的數據塊。結果，一些給移動臺的數據塊丟失了。
在數據傳輸中改變到一個傳送分組的狀態時，通信網沒有選擇一個適當的發送功率的措施。發送功率應該盡可能低，以避免同信道干擾和優化功率消耗。按照現有技術，功率控制是這樣進行的先以該小區內允許的最高發送功率進行數據傳輸，然后利用在接收到的測量結果報告中給出的數據迅速減小功率。然而，發送功率的改變限定有一個允許的最大改變量，例如為2dB。這是為了防止發送功率的不必要振蕩，以減小同信道和鄰信道干擾。在電路交換GSM系統中，發送功率控制以每隔60毫秒2dB的步長逐步進行，控制范圍為30dB。在GPRS系統中，每步也可以是2dB。在這種情況下應該提到的是，由于要傳送的分組的長度可以是一個塊到好幾百塊，數據傳送所用的時間最短為18.46毫秒到最長超過一秒。然而，測量結果是以上面所述方式處理的，因此也有以上說明的由延遲所引起的那些問題。
本發明的目的是給出一種對現有技術有相當大的改進的技術，保證通信網和移動臺可靠地進行接收。本發明所根據的是將通信網的功率電平改變情況通知移動臺的想法。本發明還基于向移動臺預先指示要發給它的信息的想法。此外，本發明還基于需接收的信息塊還包括在固定時刻以固定功率電平發送的信息塊的想法。
本發明所提出的方法的特征是這種塊包括有關任何塊的發送功率電平的信息。本發明所提出的通信系統的特征是這種通信系統還配置成通過一個無線電信道發送包括有關任何塊的發送功率電平的信息的塊。本發明所提出的無線電通信設備的特征是這種無線電通信設備還配置成接收基站在無線電信道上發送的含有有關任何塊的發送功率電平的信息的塊。本發明所提出的方法的特征是以一個固定的發送功率發送一個每隔一定時間重復發送的塊，以便建立一個基準電平。本發明所提出的通信系統的特征是這種通信系統還配置成以一個固定的發送功率發送一個每隔一定時間重復發送的塊，以便建立一個基準電平和控制所述移動臺。本發明所提出的無線電通信設備的特征是這種無線電通信設備還配置成接收基站以一個固定的發送功率每隔一定時間重復發送的塊，以便為無線電通信設備建立一個基準電平和控制它的工作。
與現有技術的方法和系統相比較，采用本發明具有相當多的優點。
此外，本發明的一個特別的優點是可以更可靠和更有效地應用預示AGC方法。這主要是由于移動臺知道在所實現的數據傳輸中所用的功率電平，而且例如用一個偏移值向移動臺指示在數據傳輸中所用的功率電平。采用本發明，數據傳輸成為更是可預測的，并且能使用就電路交換GSM系統來說是已知的接收機的體系結構。通常，在設計在GSM系統中工作的接收機時，已經能假定信號源(即基站)是不變的。因此，為了接收信號，唯一的操作是預測環境對信號的影響(衰落，頻移，延遲擴展)。按照本發明，在指示了基站使用的功率電平時，在GPRS系統的數據傳輸中現在移動臺就能區別接收信號的改變是由基站所引起的還是由環境改變所引起的。
眾所周知，按照現行GPRS技術規范，在幀結構(復幀)的數據傳輸中至少要有一個塊必須用足夠的發送功率以一種傳送模式向每個移動臺發送，然而這使通信網的操作更為復雜。目的是用一個基準調諧移動臺的不同的參數(定時，頻率，放大量)。然而，使用這種基準傳輸是不可能，因為移動臺不知道傳輸的時刻和位置以及所用的發送功率。按照本發明的一個優選實施例，這安排成在由通信中的一些塊組成的幀結構中，用比PBCCH信道或BCCH信道(如果PBCCH信道不可用的話)低的相同的功率發送一個塊，最好是第一無線電塊(圖4的B0)。這樣，按照本發明，就能發現一個保證可靠接收必須進行收聽的基準電平。
在PDCH信道包括12個塊時，在幀(單時隙)期間一個塊可以發送給最多96個移動臺。然而，這將意味著移動臺用于接收的功率的92％左右是浪費掉的。然而，實際上這個值(96)仍然是相當小的，因為一些塊和容量還用于其他數據傳輸，例如信令，而且大部分GPRS移動臺支持多時隙數據傳輸。結果是，如上面介紹的那樣，移動臺為了接收一個幀內的少數幾個塊而不必要地耗費了它們的電源功率。
下面，將結合附圖比較詳細地對本發明進行說明，在這些圖中

圖1示出了現有技術的協議組，具體是GPRS系統的協議組；圖2示出了一個遵從現有技術的塊的結構，具體是一個GPRS系統的無線電塊的結構；圖3示出了一個遵從本發明的塊的結構，具體是一個用于GPRS系統中下行鏈路數據傳輸的RLC/MAC塊的結構；圖4示出了現有技術的幀結構，具體是GPRS系統的幀結構；圖5示出了可以應用本發明的優選系統；以及圖6a-6c示出了按照本發明的其他優選實施例設計的塊的結構，具體是用于GPRS系統下行鏈路數據傳輸的RLC/MAC塊的結構。
GPRS系統的協議組示于圖1,GPRS系統的無線電的結構在GSM標準規范中有比較詳細的規定。
圖5示出了在分組交換GPRS業務中的通信網連接。用于GPRS業務的網絡的基本設施的主要組成部分是GPRS支持節點GSN。不同數據網之間的連接和合作是由移動性路由器實現的，例如通過連接Gi與公眾交換分組數據網PSPDN連接，或通過連接Gp與另一個運行方的GPRS網連接，通過連接Gr用GPRS寄存器進行移動性管理，從而將數據分組傳輸給無線電通信設備MS，而不論這些無線電通信設備MS是在哪里。物理上，可以將GPRS支持節點GSN與移動業務交換中心MSC整合在一起，或者它也可以構成一個基于數據網路由器的體系結構的獨立網絡組成部分。用戶數據在支持節點GSN與一個由一些基站收發信臺BTS和基站控制器BSC組成的基站系統BSS之間通過連接Gb直接傳送，而在支持節點GSN與移動業務交換中心MSC之間有一個信號連接Gs。在圖5中，方框之間的實線表示數據通信(即發送數字形式的話音或數據)，而虛線表示信令傳輸。在物理上，數據可以透明地通過移動業務交換中心MSC傳送。無線電通信設備MS與固定網之間的無線電接口通過基站收發信臺BTS運行，用Um表示。Abis表示基站BTS與基站控制器BSC之間的接口，而A表示基站控制器BSC與移動業務交換中心MSC之間的接口，它是一個信令連接的。Gn表示同一個運行方的不同支持節點之間的連接。如圖5所示，支持節點通常分為網關支持節點GGSN(網關GSN)和服務(即歸屬)支持節點SGSN(服務GSN)。GSM系統是一個時分多址(TDMA)系統，在無線電信道上的通信是時分的，以接連轉發的各由若干(8)個時隙組成的TDMA幀的方式進行。在每個時隙中，以一個具有有限持續時間、包括一組調制比特的射頻突發脈沖串的形式發送一個信息分組。這些時隙主要是用作控制信道和通信信道。通信信道用來發送語音和數據，而控制信道用于基站BTS與無線電通信設備MS之間的信令傳輸。
基站的輸出功率(BTS輸出功率)用以下方式控制。在一些含有一個PPCH信道或一個PAGCH信道的數據和一個PBCCH信道或PTCCH信道的數據的塊中，基站使用一個可以比BCCH信道(廣播控制信道)的輸出功率低的固定輸出功率。BCCH信道發送與分組數據傳輸有關的通用信息。按照現有技術，PCCCH信道相對于BCCH信道的功率改變情況用Pb參數指示，在PBCCH信道上發送。因為沒有PBCCH信道，Pb就設置為零。
在其它情況下，功率控制可以用于下行鏈路數據傳輸。按照本發明，利用安排在塊的MAC標題內的PR(功率降低)段將PDCH信道的發送功率的改變情況通知收聽PDCH信道的移動臺。然而必須注意的是，基站的發送功率只是在發送了一些數據塊后才可以改變，因為只是在MAC標題的RLC數據塊內才有PR段。
圖3示比較詳細地出了遵從GSM規范的下行鏈路數據傳輸的RLC數據塊，其中補充了標有下劃線的PR段。RRBP(相對保留塊周期)段的比特圖指出移動臺用來向通信網發送一個PACKET CONTROLACKNOWLEDGEMENT(分組控制確認)塊或一個PACCH塊的專用上行鏈路塊。如果RRBP段作為包括一個RLC/MAC控制塊的RLC/MAC塊的一部分發送，移動臺就在一個給定的上行鏈路數據傳輸塊內發送PACKET CONTROLACKNOWLEDGEMENT塊PT(凈荷類型)段指出本RLC/MAC塊是一個RLC/MAC控制塊還是一個RLC數據塊。FBI(最終塊指示符)段指示TBF數據傳輸的最后RLC塊。TFI段起著一個指示其中有RLC數據塊的TBF數據傳輸的標識符的作用。如本說明書上面所述，受服務的移動臺通常不到96個。就移動臺的功率消耗來說，資源分配和可得到的容量最好是在下行鏈路數據傳輸中每個PDCH信道處理1到3個移動臺，這導致每個載波(物理無線電信道)最多8-24個移動臺。這意味著在大部分移動臺支持多時隙分配時，TFI段的值有32個就足夠了，這對于有效利用無線電信道的資源也是足夠的，而且移動臺將在它們收聽無線電信道的大部分時間接收信息。因此，在本發明內TFI段的長度可以從已知的7個比特減少到5個比特，因為用一個有5個比特的比特模式可以表示0到31的32個不同的值。未占用的2個比特現在就可以用于本發明的PR段。相應，RLC數據塊的TFI段可以減少到含有5個比特。
此外，另一種方案是利用S/P(附加/輪詢)或RRBP段的那些比特，但是對于下行鏈路數據傳輸的功率控制來說，會有在利用這些段指示輪詢功能時就不能改變的缺點。圖6a-6c示出了本發明設置PR段的其他優選實施例。不同的實施例啟用32、64、或128個TFI值。在圖6c所示的方案中，這些段配置成容許32個不同的TFI值，2dB下行鏈路數據傳輸功率電平指示，而省略了RRBP段。因此，確認始終有利地安排成在輪詢操作后2個塊進行，即以固定方式盡可能迅速地進行。這對于優化數據傳輸是合理的，而且并不會影響系統的功能。在這個標題中，可以只用一個比特指示是否請求輪詢操作。
有益的是，功率電平是相對于已知的功率電平指示的，就GPPS系統來說，使用一個BCCH信道。PBCCH載波不是始終可用的，但是可以不斷地監視BCCH載波。因此，可以以與在PBCCH信道上通過一個Pb參數同樣的方式指示PDCH信道的功率降低情況。PR(功率降低)段指示在PDCH信道上發送下一個RLC塊所用的功率與PBCCH信道相比降低的情況。降低情況例如可以根據以下的表1指示。
表1一個E比特(擴展比特)用來指示RLC標題還含有包括一個輔助的8比特組(比特1-8)。BSN(塊序號)段以7個比特指示在每個TBF數據傳輸中每個RLC數據塊的次序。M比特(更多比特)與E比特和LI(長度指示符)段一起用來限制TBF數據傳輸的LLC幀。在M比特和E特出現在同一個8比特組內時，可以用它們一起(比特模式00)指示移動臺必須忽略RLC/MAC塊的除了USF段之外的所有各段。利用本發明，這還可以用來指示必須考慮PT、RRBP和S/P段。S/P段指示RRBP段是否有效。
本發明并不局限于以上所述的實施例，而是在所附權利要求書的范圍內可以修改的。本發明還可以應用于例如UMTS系統(通用移動通信系統)。
權利要求
1．一種控制在一個基于蜂窩網的、配置成用一個設定的發送功率電平通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個移動臺(MS)之間傳送信息的分組交換通信網(20)中的一個移動臺(MS)的工作的方法，所述信息分成一些相繼的塊(10,B0-B11)在所述無線電信道上從所述基站(BTS)發送給所述移動臺(MS)，所述方法的特征是所述塊(10,B0-B11)包括有關任何塊(10,B0-B11)的所述發送功率電平的信息(PR)。
2．遵從權利要求1的方法，其特征是所述塊(10,B0-B11)包括有關另一個下次要發送的塊(10,B0-B11)的發送功率電平的信息(PR)。
3．遵從權利要求1的方法，其特征是所述塊(10,B0-B11)包括有關所述塊(10,B0-B11)的發送功率電平的信息(PR)。
4．遵從任何權利要求1至3的方法，其特征是將一個遵從GPRS系統的RLC塊(10,B0-B11)用作所述塊(10,B0-B11)，而所述有關所述發送功率電平的信息(PR)用所述RLC塊(10,B0-B11)內的一個MAC標題發送。
5．遵從權利要求4的方法，其特征是所述發送功率電平(PR)用包含在所述MAC標題的一個8比特組(Octet1-M)中的比特(1-8)指示，這些比特中至少有一些是以已知方式為TFI段(TFI)設置的。
6．遵從任何權利要求1至5的方法，其特征是所述發送功率電平表示為相對于一個已知的基準電平的差(PR)。
7．遵從權利要求6的方法，其特征是所述基準電平是一個遵從GPRS系統的BCCH信道使用的電平。
8．一種實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統，所述通信系統(20)配置成通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個移動臺(MS)之間傳送信息，所述在無線電信道上的數據傳輸用在一個設定的發送功率電平進行，而所述無線電信道配置成將分成一些相繼的塊(10,B0-B11)的信息從所述基站(BTS)發送給所述移動臺(MS)，所述通信系統的特征是所述通信系統(20)還配置成通過一個無線電信道發送包括有關任何塊(10,B0-B11)的所述發送功率電平的信息(PR)的所述塊(10,B0-B11)。
9．一種配置成在一個實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統中工作的無線電通信設備，所述通信系統(20)配置成通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個無線電通信設備(MS)之間發送信息，在所述無線電信道上的所述數據傳輸配置成用一個設定的發送功率電平進行，而所述無線電信道配置成將分成一些相繼的塊(10,B0-B11)的信息從所述基站(BTS)發送給所述無線電通信設備(MS)，其特征是所述無線電通信設備(MS)還配置成接收所述基站(BTS)在所述無線電信道上發送的所述塊(10,B0-B11)，所述塊(10,B0-B11)含有有關任何塊(10,B0-B11)的發送功率電平的信息(PR)。
10．一種控制在一個基于蜂窩網的、配置成用一個設定的發送功率電平通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個移動臺(MS)之間傳送信息分組的交換通信網(20)中的一個移動臺的工作的方法，所述信息分成一些相繼的塊(10,B0-B11)通過一個無線電信道從所述基站發送給所述移動臺，其特征是以一個固定的發送功率發送一個每隔一定時間重復發送的塊(10,B0-B11)，以便建立一個基準電平。
11．一種實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統，所述通信系統(20)配置成通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個移動臺(MS)之間發送信息，在所述無線電信道上的所述信息傳輸配置成用一個設定的發送功率電平進行，所述無線電信道配置成將分成一些相繼的塊(10,B0-B11)的信息從所述基站(BTS)發送給所述移動臺(MS)，所述通信系統(20)的特征是所述通信系統(20)還配置成以一個固定的發送功率發送一個每隔一定時間重復發送的塊(10,B0-B11)，以便建立一個基準電平和控制所述移動臺(MS)。
12．一種配置成在一個實現基于蜂窩網的分組交換數據傳輸的通信系統中工作的無線電通信設備，所述通信系統(20)配置成通過一個無線電信道在一個基站(BTS)與至少一個無線電通信設備(MS)之間發送信息，在所述無線電信道上的所述數據傳輸配置成用一個設定的發送功率電平進行，所述無線電信道配置成將分成一些相繼的塊(10,B0-B11)的信息從所述基站(BTS)發送給所述無線電通信設備(MS)，所述無線電通信設備(MS)的特征是所述無線電通信設備(MS)還配置成接收所述基站(BTS)以一個固定的發送功率每隔一定時間重復發送的塊(10,B0-B11)，以便為所述無線電通信設備(MS)建立一個基準電平和控制它的工作。
全文摘要
本發明提出了一種控制在一個基于蜂窩網的分組交換通信網中的移動臺的工作的方法,這個通信網配置成用一個設定的發送功率電平通過一個無線電信道在一個基站和至少一個無線電通信設備之間傳送信息。分成一些相繼的塊(10,B0－B11)的信息在無線電信道上從基站發送給移動臺。在這種方法中,這塊還含有與發送功率電平有關的信息(PR)。在這種方法中,一個每隔一定時間重復發送的塊(10,B0－B11)以一個固定的發送功率發送,以便建立一個基準電平。
文檔編號H04B7/26GK1324551SQ99812702
公開日2001年11月28日 申請日期1999年8月26日 優先權日1998年8月27日
發明者R·里姆佩萊, J·奧克薩拉, P·耶爾維寧, J·羅霍寧 申請人:諾基亞移動電話有限公司