访问一个包信道和提供到这个包信道的接入的方法 本发明一般涉及提供数据服务的TDMA通信系统，更特别地，涉及访问包数据服务的方法。
大部分当前的通信网络，例如数字蜂窝网络，是根据电路交换技术来提供数据和语音服务的。但是，电路交换对传输资源的利用并没有达到最优，其原因是在整个连接期间，传输连接一直被保持，而不管在任何给定时刻是否需要传输信息。传输资源被多个用户共享，这意味着为可能会需要进行数据服务的一单个用户保留一个电路交换连接不必要地浪费了可以被共享的传输资源。可以使用包数据来共享传输资源，其中数据传输是以包的形式和以不规则的间隔被传输的，这样，就存在一个非激活期，在这个非激活期间，一个特定的接收器没有数据需要被传输。这样，对资源的共享利用了在一个连接中非激活期的优点，来向其它连接提供服务。
但是，在服务的峰值期间，被许多用户所共享的、专用于包数据传输的一单个逻辑信道将会给每一个用户产生一个不可接受的低速率连接。通过描述其中多个相邻逻辑信道被用于提供包数据服务的系统，现有技术已经解决了这个问题。虽然相邻信道的加入明显地增加了带宽，但是其缺点是减少了在一特定服务小区内可以进行的电路交换呼叫的数目。另外，使用相邻信道也非常不灵活和不方便，并且没有考虑这个相邻信道可能会被其它服务所使用的这个事实，这样就不能够用于传输包数据。
进一步，当前地无线数据服务以这样的一个方法来来实现，它促使用户单元连续地监视数据信道。当数据出现在数据信道中时，监视是必要的，但是经常是系统处于等待从一个数据源发送数据的状态，从而就没有向用户发送数据，这时，进行监视就不必要地使用了宝贵的电池功能。在解决这个问题时，可以设计使用一个动态数据信道，例如在Crilser等人发明的美国专利号No．5，598，417中所描述的。在Crilser中，提出了一个动态配置一个数据信道的方法。但是，Crilser没有解决一个移动台如何访问这个数据信道的问题。所以，在具有一个动态数据信道的无线通信系统中，需要访问这个动态数据信道的一个方法。
图1是一个无线TDMA通信系统的一个系统框图；
图2是根据本发明，具有各种交织信道的一个TDMA信号；
图3显示了根据本发明，用于提供一个包信道的一个TDMA信号的一个图；
图4显示了根据本发明，在一个DCAP时隙中被发送的信息的一个可能格式；和
图5显示了根据本发明的一个信令图。
虽然说明书后面的权利要求书定义了本发明的新的特征，但是可以相信，从下面联系附图进行的描述中，可以更好地理解本发明，在附图中，类似的标号表示相同的部分。对于下面的讨论，应假定所考虑的系统是一个时分方式的系统，例如时分多址(TDMA)系统，这是该领域内众所周知的。
本发明通过提供用于访问一个动态包信道的一个包数据种子信道机制，解决了现有技术的缺点。这个包数据种子信道携带一个动态信道分配协议(DCAP)，这个动态信道分配协议DCAP包括关于下一包数据帧中的哪一个时隙包括包信道的信息。即，哪一个时隙已经被分配到包信道，并且由此将携带包数据。为了访问这个包信道，一个移动台首先从提供服务的基站请求一个包数据种子信道信息。这个种子信道信息以在一个控制消息的形式被发送到一个移动台，这样消除了这个移动台必须监视每一个时隙来获得这个数据信道的需要。这个包信道可以包括一给定包数据帧内的任何数目的时隙及其任何组合，只要时隙可以被使用并且没有被电路交换业务，例如电路数据或者语音业务所使用。在通告哪一个时隙包括包信道时，接收这个数据的这个移动台不需要监视每一个时隙，而仅需要监视DCAP时隙中被通告的那些时隙。这个DCAP时隙也通告哪一个上行时隙标识了下一包数据帧的开始。
现在参考图1，图1显示了本发明所使用的一个时分多址(TDMA)无线通信系统的一个系统框图。这个系统包括至少一个发送器，例如一个基站收发器或者基站102和至少一个接收器，例如一个移动台104。这个基站包括用于在其本地附近的范围内建立一个服务小区的无线设备，并且被连接到一个通信中心，这在该领域内是众所周知的。这个基站可以支持很多电路交换通信服务，例如，电话互联和分发无线消息。除了电路交换业务外，这个基站也提供包数据服务。这个基站根据在一第一射频106上的一个空中接口来将信息发送到一个移动台。一第二射频108被一个移动台使用来将信息发送到这个基站。根据这个空中接口，这个第一射频被时分成向外发送的时隙110，这第二射频被时分成向内发送的时隙112，这在现有技术内已经被很好地实现了。这些时隙组成帧，并且每一个时隙被编号。
现在参考图2，图2显示了根据本发明，具有各种交织信道的一个TDMA信号200。可以用在一特定射频频带上被发送的一个TDMA信号内的一个偏移和一个交织来定义一个逻辑信道。这个交织确定了被分配到这个逻辑信道的一个时隙出现在帧内的频率。一个交织-n信道使用每n个连续时隙出现1次的一个时隙。例如，被标识为X1的一个交织-3信道202使用每3个连续时隙出现1次的一个时隙。换句话说，从第一个出现的这个信道的时隙起，每第三个时隙。在连续X1倍时隙之间的两个时隙可以被分配到其它信道，包括具有一个不同交织的信道，例如被标识为Y1的一第一交织-6信道204，和被标识为Y2的一第二交织-6信道206。剩余的时隙(阴影部分)可以被分配到另一个交织-3信道，两个交织-6信道，或者4个交织-12信道，或者分配到一个包信道。
这个偏移表示连续n个时隙中哪一个时隙是被分配到这个信道的特定时隙，并且是参考帧中第一个时隙而言的。例如，具有一个交织n=6和一个偏移3的一个逻辑信道将使用帧中的第三，第9，第15，和第21个时隙，等等，假定这个信道是被分配在帧的整个持续期间内。在实现它时，这个移动台以一个传统的方式判断当前的时隙号，然后通过将当前时隙号除以交织的一个整数除法，并且获得一个余数。这个余数是当前时隙对特定交织的偏移。一般，一个帧中时隙的数目(帧的大小)是可以被所有各种交织层次除尽的最小时隙数。例如，在具有交织-3，-6，12，和24信道的一个实施方式中，帧的大小将是24时隙，因为24是3，6，12，和24中最小公倍数。另外，帧大小为24也支持交织-2，交织-4，和交织-8信道，如果希望的话。
为了使一个接收器能够访问一个特定的逻辑信道，这个接收器读取连续帧中在合适交织和偏移的所有时隙。对电路交换业务而言，一个移动台被分配到一个逻辑信道，并且在通信会话期间，在被分配的交织和偏移处出现的每一个时隙中发送和／或者接收信息。以固定的间隔，出现一个控制信道114，在控制信道114中发送控制信息。优选实施方式中的控制信道交替传送一个公共控制信道(CCCH)和一个广播控制信道(BCCH)。许多无线通信系统使用这个方法，例如，根据全球移动通信系统规范(GSM)的系统。
现在参考图3，图3显示了用于根据本发明，提供一个包信道的一个时分多址信号300的一个图。这个TDMA信号包括一系列时隙，例如时隙302，这些时隙组成帧。如上面所描述的，用表示逻辑信道的一个时隙出现在TDMA时隙序列中的频率的一个交织来定义逻辑信道。在使用本发明的一个优选实施方式的系统中，在其它信道池中，有交织-3，交织-6，和交织-12的信道池，这可以被用于提供各种服务。在根据本发明提供包数据服务时，这个系统从一个包数据帧308中当前没有被使用来提供其它服务的这些时隙中产生一个包信道。在建立包信道中，这个系统首先确定包数据帧中哪一个时隙将被其它服务所使用，然后将剩余的时隙分配给包信道。例如，在24个时隙的包数据帧308中，画斜线的时隙，例如时隙310表示被分配到包信道的时隙。所有其它时隙被分配给用于其它服务的信道。这个发送设备将包数据放置在这些时隙中，接收设备从这些时隙中读取包数据来形成一个包流312。图3所显示的表示被从基站发送到一个移动台的包数据，或者相反的包数据，因为向外发送的时隙和向内发送的时隙之间有一个对应关系，除了特定的向外发送的时隙携带控制和系统数据。与这些向外发送的控制和系统数据时隙相应的向内发送时隙可以被移动台所使用，其使用方法可以是系统设计者所设计的任何方法。
对于一个移动台正在访问从基站发送出的向外发送信号的情形，这个移动台，为了定位包信道的时隙，必须读取一个控制信道中的信息，例如一个公共控制信道(CCCH)中的信息，并且获得定义一个包数据种子信道304的一个交织和一个偏移。即，这个移动台从这个控制信道获得包数据种子信道信息，然后通过读取基站经过这个控制信道发送出的包数据种子信道信息消息中所接收的交织和偏移出的每一个时隙，来开始监视这个包数据种子信道。然后，这个移动台监视被这个包数据种子信道信息中规定的交织和偏移所定义的包数据种子信道，直到一个动态分配协议(DCAP)时隙306出现在包数据种子信道中。
这个包种子信道304可以具有这个系统中可以使用的任何交织，并且可以被一个系统操作员来配置。但是，交织的选择可以被用于设置包信道的最小数据率。例如，在一个具有包数据帧大小为24时隙的一个系统中，一个交织-3的一个种子信道将占据24个时隙中的8个时隙。在这8个时隙中，一个将可以被用作一个DCAP时隙306，留下至少7个时隙可以被用于预分配给发送包数据的包信道。包数据帧的其它时隙可以被用于提供其它服务，或者也可以被分配给包信道，这取决于系统的业务。包种子信道的最大交织数目是包数据帧大小的一半，以使包数据帧中的至少两个时隙被预分配给包信道，并且一个时隙将携带包数据，而另一个时隙将携带DCAP信息。
DCAP时隙306被用于告知这个移动台下一个包数据帧中哪些时隙包括包信道。在DCAP时隙中被发送的信息将这样来标识DCAP时隙。在DCAP时隙期间被发送的信息包括下一个包数据帧中所有时隙的一个比特图，并且表示哪些时隙被分配给包信道。通过规定哪一个进入时隙将开始下一个包数据帧，DCAP时隙也定义了下一个包数据帧的开始，并且在下一个包数据帧开始前很快地出现，以给这个移动台充分的时间来获得时隙分配。在优选实施方式中，DCAP时隙出现在每第24个时隙。这样，优选实施方式中，分配步骤包括确定下一个包数据帧中24个时隙中每一个时隙的一个分配，然后分配那些没有被其它服务所使用的时隙给包信道。在DCAP时隙中被发送的时隙分配信息的有效期仅到下一个DCAP时隙。
现在参考图4，图4显示了根据本发明，在一个DCAP时隙中被发送的信息的一个可能时隙格式400。这个DCAP信息包括一个当前的帧号码402和一个时隙号码404，这些号码被包括来给进行接收的移动台提供同步。一个信道定义字段406给下一个出现的包数据帧提供了一个包信道的分配情况，并且被包括来将关于下一个包数据帧中的哪一个时隙包括包数据的信息告知给进行接收的移动台。在优选实施方式中，这个信道定义字段是一个比特图案定义，其比特数目与包数据帧中时隙的数目相等。每一个比特与一个时隙相应，并且如果这个特定时隙被分配给包信道，这个相应的比特就被设置为二进制1，如果这个时隙没有被分配给包信道，这个相应的比特就被设置为二进制0。一个分配情况的长度408可以被包括表示被分配时隙的重复图案的长度，这典型的是一个包数据帧。在分配情况的长度前面是一个3比特宽的时隙号码偏移字段410，这个时隙号码偏移字段410可以被用于，例如，定义下一个出现的包数据帧的开始。这个时隙号码偏移字段的值被加到移动台中时隙号码404上，其结果是下一个出现的包数据帧的第一个时隙的时隙号码。可以包括一个更新间隔字段412，这个字段用于表示作为整体或者仅数据时隙的数目的一个单位时间，直到下一个DCAP时隙出现。最后，DCAP时隙包括正确解码DCAP时隙信息所需要的控制字段414和416。
在实现本发明中，电路交换业务优先于包数据服务。这样，当电路交换连接被建立和释放时，用于建立包信道的时隙就会产生变化。如果向外发送的信号中所有的时隙被分配给电路交换呼叫，然后，在优选实施方式中，将关闭包信道。但是，只要在一给定包数据帧中的至少一个时隙被从一个电路交换连接释放出来，就可以将这个自由时隙分配给包信道来打开一个包信道。所以，包信道的带宽将取决于基站提供服务的小区内语音和电路交换连接的业务。但是，可以设想，可以预留一最小数目的逻辑信道，以使可以使用一个最小带宽的包信道，并且当逻辑信道被释放或者被分配给电路交换连接时，可以增加或者减少附加的带宽。这样，对每一个包数据帧，基站对多个逻辑信道到电路交换业务的一个分配的改变作出响应，执行更新包信道定义的任务，这样就使包信道可以是非常动态的。从这个角度来说，包信道在被分配给电路交换业务的其它信道附近工作。
通过它一个移动台能够访问向外发送的包信道的一个方法包括几个步骤，如图5所显示的。现在参考图5，图5显示了根据本发明的一个信令图500。当这个基站具有给一给定移动台的包数据时，并且准备发送这些包数据时，这个基站首先通过在例如一个公共控制信道(CCCH)上发送包数据寻呼请求消息PD_PAGING_REQUEST502，来寻呼这个移动台。执行PD_PAGING_REQUEST的发送，以使这个基站可以确保这个移动台已经准备好并且能够接收数据。这个移动台通过在例如一个随机访问信道(RACH)上发送一个PCH_INFO_REQUEST 504来对这个寻呼作出响应。这个PCH_INFO_REQUEST消息告知基站，移动台已经准备好了。这个PCH_INFO_REQUEST消息也可以被移动台用于发起一个包数据会话，而不需要对一个PD_PAGING_REQUEST消息作出响应。对这个移动台对这个寻呼所作出的响应，或者对一个移动台发起一个包数据会话作出响应，这个基站通过向这个移动台发送一个CHANNNELINFORMATION消息506，包括包数据种子信道信息，包括包数据种子信道的偏移和交织，来对PCH_INFO_REQUEST消息作出响应。这个移动台通过读取经过控制信道被发送的包数据种子信道信息，来获得包数据种子信道的偏移和交织。然后，这个移动台开始监视由在包数据种子信道信息中所接收的交织和偏移所定义的逻辑信道，以发现在包数据种子信道中出现的一个动态信道分配协议(DCAP)时隙。这个DCAP时隙定义了下一个出现的包数据帧的开始，并且提供了规定下一个包数据帧中用于携带包数据的至少一个附加时隙的一个比特图案定义，这样来提供下一个出现的包数据帧的包信道的一个定义。这个移动台读取在DCAP时隙期间被发送的比特图案定义，这个比特图案定义定义了下一个包数据帧中的包信道，并且然后这个移动台接收或者读取如在比特图案定义中所规定的、被分配到包信道的每一个时隙中的数据，来接收包数据。这个移动台也能够获取一个PCH_GRANT消息508中的包数据种子信道偏移和交织，这个PCH_GRANT消息508也是经过一个CCCH被发送的。当例如因为所有时隙已经被语音或者电路交换业务所使用，而关闭了包信道，并且至少可以使用一个时隙时，就可以出现这个PCH_GRANT消息508。
提供包信道和提供根据本发明访问这个包信道的一个方法有几个优点。首先，系统资源可以不被固定地分配给包数据，相反，可以利用能够获得的资源。通过与前面所描述的方法相比，使定位移动台的数据信道更简单，使用一个包数据种子信道更便于使用一个动态数据信道。另一个优点是如果这个移动台暂时丢失了从基站发送来的信号，这个包数据种子信道允许这个移动台快速地返回到包信道。
动态地配置包信道将系统带宽保持在一个最大的程度，而没有牺牲电路交换服务获得系统资源的可用性。通过提供一个包数据种子信道，和种子信道中的一个DCAP时隙，移动台可以轻易地一帧接一帧地访问和跟踪包数据种子信道的组合。使用一个包数据种子信道允许一个移动台快速地发现数据信道，而不需要监视每一个向外发送的时隙，并且随后能够仅接收或者读取被分配到包信道的逻辑信道中的信息，这产生了一个节省电池电流消耗的一个方法。这个移动台通过获得包数据种子信道信息，读取包数据种子信道中的DCAP时隙，然后仅在当前包数据帧中被分配到包信道的那些时隙期间才激活其接收器，实现了其电池节省的目的。
虽然已经显示和描述了本发明的优选实施方式，但是很清楚，本发明不局限于此。该领域内的技术人员可以进行很多修改，改变，变化，替代和类似的等效，而不会偏离后附权利要求书所定义的本发明的精神和范围。