CN1098009C - 蜂窝式无线电系统中传输数据的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在介于一个蜂窝式无线电系统的一个基站(BTS)和一个移动站(MS)之间的一个小区(Z)中,为了按一种时分多路法在一个时分多路帧(T)的各时隙(TN)中传输数据包(DP),在每次一个给定的持续时间之后,在每次一个时间间隔(P)期间减少数据(DP)的传输。在此时间间隔(P)期间,从无线电技术方面监控相邻各小区(Z)中的各基站(BTS)。
Description
本发明涉及蜂窝式无线电系统中传输数据的一种方法和一种装置。此外本发明涉及一个相应的用户站和中心站。
在一个移动无线电系统中通常将一个需要服务的区域划分为大量无线电小区。在这些无线电小区中各自配置了基站,通过这些基站在各自的小区中可以建立介于一个公共电话网和各单个用户的用户站,例如移动站之间的各连接。例如由欧洲电信标准协会(ETSI)标准化了的GSM(Global System for Mobile Communication全球移动通信系统)是一种这样的移动无线电系统。例如在西门子股份公司1992年的一本小册子“D900移动通信系统”SYD中描述了这样一种系统。DCS1800/PCN是一种相似的系统。
在图5中所示的移动无线电系统中,按GSM标准将一个无线电区划分成多个小区Z,图5中仅表示其中的小区Z1至Z7。在一个小区Z中,从和到一个移动站MS的电信业务是通过一个基站BTS来提供的(BTS=Base Transceiver Station基站收发站),该基站是中心站的一部分。图5中仅表示了从属于小区Z1至Z3的基站BTS1至BTS3。一个或多个基站BTS是与一个基站控制器BTSC(BTSC=Base StationCoutroller基站控制器)连接的,图5中只从其中表示了基站控制器BTSC1和BTSC2。这些基站控制器BTSC执行呼叫交换、监控和维护的当地功能。它们尤其包含各控制器BCE(Base Station ControlEquipment基站控制设备)。多个基站控制器BTSC是与一个交换装置SSS(SSS=Switching Sub System交换子系统)连接的,它在另一方面是与公共网PSTN(PSTN=Public Switched Telefone Network公共交换电话网)连接的,这个公共网PSTN可构成为ISDN(综合业务数字网)网,移动无线电网或其它的电话网或数据网。
当一个用户想借助一个小区Z1中的移动站MS与一个另外的用户通信的时候,则经基站BTS1与基站控制器BTSC1执行一个规定的协议,此协议是在例如上述GSM标准中确定的。当建立了移动站MS和基站控制器BTSC1之间的连接时,则经交换装置SSS建立通往公共网的一个连接。然后从此公共网PSTN出发联系上另外的用户,它又可以是配备了移动站的。
在GSM中通常按所谓的TDMA(Time Division Multiple Access时分多路接入)法以一种频分和时分多路接入进行信号的传输。在此方法中经过一个TDMA帧的各时隙传输数据,这些数据也可表示数字化的语音。
在传输期间,该移动站观察各相邻基站的无线电接力段条件,以便在这些测量的基础上必要时可以进行向另一个基站的转交(Handover切换)。
在移动站和网络之间传输时为了实现较高的数据速率,可以为了同一个连接利用TDMA帧的多个时隙。因此却缩短了一个移动站可观察相邻各基站的持续时间。如果譬如为一次连接利用了一个TDMA帧的全部时隙,对各相邻基站的观察则甚至于是完全不可能的。为了仍然保障此观察,可以设想,在该移动站中配备一个第二接收器用于监控相邻各基站,该接收器尤其用于监控相邻各基站。可是一种这样的解决办法的缺点在于,它要求一种比较大的花费和附加的费用,并且除此之外加大了该移动站的体积。
由EP 662 778 A2公开了在移动无线电上用于固定的给定数据包的数据传输的异步传输方式(ATM)。在此公开的传输中未谈及在一蜂窝系统中对相邻小区的监控。
此外在WO 91-2436A1中叙述了,在一蜂窝式移动无线电系统上,在每个基站中配备了一些装置,它们识别基站和移动站之间传输的短时间歇,以及在这些间歇期间安排与移动站进行信令交换(Signalisierung)。
本发明的任务在于,说明一种方法和一种装置,借助于它们以简单的方式和费用有利地建立一种在多个时隙上的连接,并且仍能避免在该移动站中采用一个第二接收器。
按本发明通过下述方案的各措施解决本方法上的任务。在一个蜂窝式无线电系统中,在介于一个安排在一小区Z中基站BTS和一个移动站MS之间,在一个时分多路帧T的各时隙TN中按一种时分多路法传输数据DP的方法,在此方法中,在传输数据DP期间,从无线电技术方面监控各相邻小区中的各基站BTS,其特征在于,在每次一个给定的持续时间之后,在传输数据DP的期间安排一个给定的时间间隔P,在此时间间隔P期间经一个减少了的时隙TN数目进行传输;在此时间间隔P期间,每次从无线电技术方面监控相邻各小区Z的各基站BFS,并且在该时间间隔结束后,重新以原来的数据速率继续传输数据。
从各实施例中产生本发明的各发展结构。
以下用各附图详细叙述本发明的一个实施例。所示附图是:
图1一用于传输数据的示意图,
图2一个时隙帧的结构,
图3由多个时隙帧形成的一个帧的结构,
图4经一个时隙帧的多个时隙,同时传输数据的一个三维示意图,在此每次短时地降低传输时的数据速率,以及
图5移动无线电系统的一个方框图。
图1中的示图示意地表示在移动站和基站之间的空中接口上应传输的一个数据包DP。将该数据包DP划分成数据包段DPS1至DPSn,它们的传输持续时间例如为30秒或更短一些,并且这些数据包段DPS1至DPSn是通过例如为1秒的各间歇P互相隔开的。借助一种相应的传输协议,例如所谓的修正的RLP(Radio Link Protokol无线电链路协议),经一个TDMA帧的多个,例如达8个时隙,在一个频率上同时传输这些数据包段DPS。
在图2中图示一个带有8个时隙TN0至TN7的GSM时隙帧(TDMA帧)的结构,在此一个时隙帧拥有4.615ms的持续时间。每个时隙有约为0.577ms或156.25位的持续时间。人们将一个时隙的物理内涵称为脉冲组。在此系统中存在着四种不同的脉冲组类型:
1.标准脉冲组(Normal Burst):将此脉冲组用于传输数据、语
言信息或校验信息。
2.频率修正脉冲组(Frequency Correction Burst):此脉冲组
用于移动站的频率同步。
3.同步脉冲组(Synchronization Burst):此脉冲组用于移动
站的帧同步。
4.接入脉冲组(Access Burst):此脉冲组用于移动站的首次接
入和在转交(Handover)移动站时使用。
图2中放大地图示一个具有0.577ms持续时间的标准脉冲组TN。按照一个编码功能是接通还是断开而不同,该标准脉冲组TN含有114个编码的或未编码的信息位。这些脉冲组划分为两个各具有57位的半脉冲组D1和D2。一种26位长的调节顺序(Training Sequence训练顺序)TSC位于该标准脉冲组的中间,这些调节顺序TSC用于测量出该信道和/或评估传输信道的信道脉冲响应。各有一个控制位CB位于调节顺序TSC的两侧,该控制位CB表明,标准脉冲组究竟含有数据还是校验信息。一个标准脉冲组各自以三个规定的附加位(Tail Bits尾部位)TB开始和结束。一个标准以一个为8.25位的保护时间(Guard Period保护期间)GP终止。
GSM中的这些通信数据信道是布置在一个由26个时隙帧(26-frame-multiframe 26帧的多帧)组成的帧TF中的,正如它在图3中图示的那样。以12个彼此相继的时隙帧T,即以时隙帧0至11和时隙帧13至24发送数据、数字化的语音或校验信息。该时隙帧12用于传输各控制信息A,例如像用于相应移动站的适配功率调节的参数,相邻各小区的各频率等等,以及小区专用的各信息。在时隙帧25中不传输数据。
图3中所图示的帧TF相当于120ms的持续时间。因此在26个时隙帧T的24个中可传输有用信息。因为在每个时隙TN中可传输114位(标准脉冲组),所以在120ms长的一个帧期间传输114×24=2736信息位。这相当于一个为22.8kbit/s的总数据速率。
为了传输有用信息,从51个这样的帧TF中形成一个具有6.12s持续时间的超帧,并且2048个这类的超帧形成一个具有3小时28分53秒760秒持续时间的一个超高帧。
如果出于明了起见不是并排地而是在图形上一个接一个地图示这些帧T,则产生按图4的图示。在那里,在时间轴n1上各时隙帧T的各时隙TN,和在一个另外时间轴n2上彼此相继的时隙帧T是一个接一个地图示的。
如果每次不是经一个时隙帧T的一个时隙,而是经一个时隙帧T的多个时隙TN,同时在同一频率上传输数据包段DPS的数据,则相应地提高数据传输速率。例如在此图示上假设,经5个时隙TN0至TN3同时进行传输,这是通过从左下方向右上方的阴影线表明的。图4中只图示了从基站BTS通往移动站MS(downlink下行链路)的方向。在此两个方向上的传输是相互错开三个时隙TN的。如果每次仅利用一个时隙TN用于一个连接,这期间剩下足够的时间来观察各相邻小区的各基站。如果却平行地在多个时隙TN中同时进行数据传输,则不再剩有用于相邻小区观察的时间。
在用高传输速率的,每个数据包段DPS的传输持续时间在时间上受限制的情况下,则可将相继数据包段DPS的各传输之间的,图1中图示的这些时间间隔P用来观察各相邻小区。在向移动站MS发送数据时,为了选择路由和为了在数据传输期间避免转交,连接的建立和中断反正是合理的。
图1中图示数据包段DPS的持续时间,例如为30ms。因此保证了,最迟在例如每次30秒后进行一次相邻小区观察。当移动站MS处在一种电池节约模式中或处在一种空载运行模式中时,这相当于一种持续时间,在此之后在GSM上进行一种小区选择(Cell-Reselection小区重选)。不会由此负面地影响移动站MS的行为和可联系性。此外仅微量地减小净数据速率。可是尤其重要的是,以所说明的方式在移动站MS中的一个第二接收器是不必要的。
也可以在每次较短的一个持续时间之后,在时间间隔P内相继监控这些相邻基站BTS,以此来代替在每次一个数据包段DPS之后用30秒的持续时间监控所有相邻的基站BTS。然后也保证了,在每次一个规定持续时间之后,从无线电技术方面监控所有相邻的基站BTS。
在图4中的图示中,在持续的连接时间中短时地降低数据传输速率。在其中进行此事的各时隙帧是通过从左下方到右上方的阴影线标记的。为此短时地减少用于数据传输的时隙TN的数目。例如在一个或少数几个时隙帧期间减少数据传输。因此有充分时间以供获取测量值。
在图4中的图示中,例如为正常的数据传输每次配备了五个时隙TN。如果应对各相邻小区进行一次监控,则在一个时间间隔期间将时隙TN的数目例如减少至2,以致于仅还在时间间隙TN0和TN1上传输。在此可按一个固定商定的格式来减少用于传输的时隙数目,在此然后例如通过信令传输该商定的格式。也可每次由移动站MS按不同要求来进行此减少。在此情况下一种保护协议可能是必要的,该保护协议探测因监控一个相邻小区而未接收数据的损失,并且必要时请求重复这些数据。因此通常以数据块来传输数据,另一方面这些数据块又(例如通过所谓的交错)可分布到多个脉冲组上。
为了监控各相邻小区,优先选择能用于传输一个块的脉冲组的各时隙。由此减少了受干扰块的数目。在此固定商定的格式上,不需要这样的预防措施,因为发送侧和接收侧各自知道先验,在哪些时间上该移动站MS在某些一定的时隙TN中未作好接收准备的。
此传输也可与一种动态负载分配相联合,在此负载分配情况下,将要传输的各数据块如此地分配到属于不同的信道的各时隙TN上,使得经过具有高传输质量而少重复的和因此具有高数据通过量的各信道所传输的数据块,多于经过具有低传输质量和小数据通过量的信道所传输的数据块。其时隙TN用于监控各相邻小区的一个信道,在商定格式的情况下,拥有一种先验已知的数据通过量,并且该信道在按需要监控的情况下显现为具有坏的传输质量的和因此同样地具有微小数据通过量。
例如可以是为了多重时隙传输而修改的连接协议的负载分配机制,按照可能的数据通过量将应传输的数据分配到属于一个连接的各通信信道上。
Claims (6)
1.在一个蜂窝式无线电系统中,在介于一个安排在一小区(Z)中基站(BTS)和一个移动站(MS)之间,在一个时分多路帧(T)的各时隙(TN)中按一种时分多路法传输数据(DP)的方法,在此方法中,在传输数据(DP)期间,从无线电技术方面监控各相邻小区中的各基站(BTS),其特征在于,在每次一个给定的持续时间之后,在传输数据(DP)的期间安排一个给定的时间间隔(P),在此时间间隔(P)期间经一个减少了的时隙(TN)数目进行传输;在此时间间隔(P)期间,每次从无线电技术方面监控相邻各小区(Z)的各基站(BTS),并且在该时间间隔结束后,重新以原来的数据速率继续传输数据。
2.按权利要求1的方法,其特征在于,在进行减少了数据传输的各时隙(TN)期间,时隙(TN)的数目小于以未减小数据速率从和向各移动站(MS)传输的时隙(TN)的数目。
3.按权利要求1或权利要求2之一的方法,其特征在于,在相继的各时间间隔(P)期间一个接一个地从无线电技术方面监控各相邻小区(Z)中的各基站(BTS)。
4.按权利要求1的方法,其特征在于,按一种介于基站和移动站之间商定的格式确定用于以高数据速率传输数据的,时隙(TN)的数目。
5.按权利要求4的方法,其特征在于,通过信令传输该商定的格式。
6.按权利要求1的方法,其特征在于,在时间间隔期间,由移动站(MS)按要求不同进行减少时隙。
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