码分多址系统中基站和移动台之间的状态同步方法和设备 本发明背景
1．本发明领域
本发明涉及一种移动通信系统，特别涉及一种在CDMA(码分多址)移动通信系统的MAC(介质接入控制)子层中的分组数据服务期间以减少的信令开销使基站和移动台之间状态同步的方法。
2．相关技术描述
移动通信系统提供电路交换服务和分组数据服务。在分组数据服务中，信令消息频繁产生并与电路交换服务进行比较。分组数据具有突发属性，也就是说，分组数据是间断生成的。因此，在一个服务时间周期内，由于下列因素，专用业务信道和专用控制信道被间断地分配给所有用户：移动通信系统的无线电资源容量；为所有用户服务的基站的容量；以及移动台的功率消耗。
或者，在业务发生期间对专用信道进行分配。如果在分组数据传输后经过了预定的时间周期，则专用信道就被终止，从而其他用户就可以使用这些资源。也就是说，信道被动态地进行分配。在提供分组数据服务的系统中，基站和移动台依赖于是否产生数据而发生状态地变化，所以，在基站和移动台之间出现信令消息是很普通的。因此，保持基站和移动台之间的同步是很重要的。
在常规的CDMA移动通信系统中，主要提供电路交换服务来使基站与移动台同步。在常规系统中采用的大多数信令消息是用于处理呼叫的建立、越区切换和呼叫终止，并且它们由第3层生成。当把信令消息从基站传送到移动台时，则通过前向链路传送一条命令，并且接收该命令的移动台将一条响应传送回基站。该基站再一次传送一条确认消息以通知移动台已经正常处理所述的命令。同时，当把信令消息从移动台传送到基站时，则通过反向链路传送一条请求，并且接收该请求的基站向移动台传送一条响应。
信令消息在基站和移动台之间的来回传输称作通信系统信令开销。
图1A和1B分别表示当基站(BS)通知移动台(MS)发生事件和移动台(MS)通知基站(BS)发生事件时的常规信令消息传输过程。这些信令消息的传输过程用于处理在呼叫建立、越区切换和呼叫终止的过程中产生的第3层信令消息。然而，由于上述过程一个接一个地对信令消息进行传送和接收，因此使用了很多无线电资源，而且增加了信令开销，并且，要保持基站和移动台之间的同步就需要花费相当一部分时间。从而，系统性能和效率减低。
本发明概述
本发明的一个目的是提供一种方法，使信令开销最小以在移动通信系统MAC子层中保持基站和移动台之间的同步，其中，移动通信系统具有经常发生状态变化的分组数据服务。
本发明的另一个目的是提供一种方法，根据服务环境或预定的系统条件，通过在基站和移动台之间可变地进行同步来减少无线电资源和同步时间的不必要的消耗。
为了达到上述目的，本发明提供一种在CDMA移动通信系统中在基站和移动台之间传送分组数据的状态同步方法。该方法包括的步骤有：在激活状态，在基站向移动台传送状态检查信息；在基站接收来自移动台的响应信息；分析接收到的响应信息以确定移动台的状态，终止相应的信道，并将基站转换到移动台的状态。
依据本发明，如果移动台处于激活状态，则基站保持激活状态；如果移动台处于控制保持状态，则基站终止专用业务信道以转换到控制保持状态；如果移动台处于暂停(suspend)状态，则基站终止专用业务信道，以转换到控制保持状态，然后终止专用控制信道，以转换到暂停状态；而如果移动台不是处于激活状态、控制保持状态和暂停状态中的一种状态，则基站终止专用业务信道，以转换到控制保持状态，并终止专用控制信道，以转换到暂停状态，然后终止公共控制信道以转换到休止(dormant)状态。
本发明还提供一种CDMA移动通信系统中用于在基站和移动台之间传送分组数据的状态同步方法。该方法包括的步骤有：在激活状态，在移动台基站传送状态检查信息；在移动台接收来自基站的响应信息；分析接收到的响应信息以确定基站的状态，终止相应的信道，并将移动台转换到基站的状态。
如果基站处于激活状态，则移动台保持激活状态；如果基站处于控制保持状态，则移动台终止专用业务信道以转换到控制保持状态；如果基站处于暂停状态，则移动台终止专用业务信道以转换到控制保持状态，然后终止专用控制信道以转换到暂停状态；而如果基站不是处于激活状态、控制保持状态和暂停状态中的一种状态，则移动台终止专用业务信道以转换到控制保持状态，并终止专用控制信道以转换到暂停状态，然后终止公共控制信道以转换到休止状态。
附图简述
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性、优点将会变得更加清楚，其中：
图1A表示当基站通知移动台有事件发生时现有技术的信令消息传输过程；
图1B表示当移动台通知基站有事件发生时现有技术的信令消息传输过程；
图2A表示依据本发明实施例应用于前向增补信道的状态定时器重新初始化过程；
图2B表示依据本发明实施例应用于反向增补信道的状态定时器重新初始化过程；
图3表示依据本发明实施例采用状态定时器从激活状态到控制保持状态的转换过程；
图4是表示依据本发明实施例由基站执行的状态同步过程的流程图，其中，基站具有状态定时器和监视定时器，与移动台进行分组数据传输；
图5是表示依据本发明实施例由基站执行的状态同步过程的流程图，其中，基站生成包含响应请求字段的状态转换命令，与移动台进行分组数据传输；和
图6是表示依据本发明实施例由移动台执行的状态同步过程的流程图，其中，移动台与基站进行分组数据传输，基站生成包含响应请求字段的状态转换命令。
优选实施例详述
以下将参考附图对本发明的优选实施例进行描述。在下列描述中，列出大量具体的细节以提供对本发明更详尽的理解。然而，本领域技术人员应该明白，如果没有这些具体的细节本发明也可以实现。换句话说，众所周知的结构或功能没有进行详细描述，从而不会使本发明难懂。
本发明除了在监视周期内(即，对监视时间计时时)传送已知的信令消息之外，还采用状态定时器或监视定时器，来保持基站和移动台之间的同步。基站和移动台两者都可装上这些定时器，或者只有其中之一装上这些定时器。基站和移动台之间的同步方法依据服务的环境(例如，稳定的无线电通信环境，如室内空间；或者缓慢或快速移动的移动台环境)而有所不同。在使用信令消息时，根据服务环境，可以仅使用命令消息或者可以既使用命令消息又使用响应消息，从而减少信令开销。
状态定时器检查从当前状态到下一状态的转换时间，而监视定时器检查是否发生状态不一致。因此，如果采用两个定时器，则若没有信令消息也可进行状态转换并且状态不一致可以被很容易地检查出来。
采用定时器的状态同步方法分为三类：分布型，其中基站和移动台每个都具有状态定时器和监视定时器；基站控制型，其中基站具有状态定时器和监视定时器而移动台只有监视定时器；移动台控制型，其中基站只有监视定时器而移动台具有状态定时器和监视定时器。
不使用信令消息的分布型不会产生信令开销，但是如果在基站或移动台中出现故障，就会发生状态不一致。如果由状态定时器的计满发生状态转换时，基站控制型或移动台控制型应该向另一个移动战或基站传送信令消息，因此，与分布型比较，会使用很多无线电资源。这便引起信令开销并延长了状态同步时间。
依据本发明，在命令消息中包含一个响应请求字段可以减少信令开销，这不同于常规的在接收到命令消息时传送响应消息的方法。换句话说，如果帧差错率(FER)超过门限值，则设置该响应请求字段并且传送响应请求消息。然后，命令消息接收方传送响应消息。如果其他无线电通信环境是稳定的，则只传送命令消息。由于当移动台快速移动或通过一处无线电干扰强烈的地方时FER较高，最好既采用信令消息又采用定时器以获得可靠的状态同步。由于在稳定的无线电通信环境下的分组数据服务不太可能造成由越区切换引起的状态不一致，所以通过使用定时器就可以保持基站和移动台之间的同步。也就是说，如果监视定时器计满，则确定存在状态不一致并采用信令消息来保持同步。在此，如果FER大于门限值，则传送包含响应请求字段的命令消息，其中响应请求字段表示响应消息的传输请求。
图2A和2B表示分别应用于前向增补信道和反向增补信道的状态定时器重新初始化过程。假设基站和移动台每个都有状态定时器，当控制保持状态转换到激活状态时，通过分组数据的传输对激活状态定时器Tactive进行重新初始化。实线箭头表示基站无线电帧的传输时间，而虚线箭头表示移动台无线电帧的传输时间。由于移动台与从基站传送来的信息保持同步，所以发生少量的延迟。换句话说，移动台的无线电帧的传输时刻在时间上落后于基站的无线电帧的传输时刻。因此，对应于移动台的箭头没有与基站的箭头对准。
参考图2A，如果基站在无线电帧的传输时间传送业务信息，则移动台以预定的传播延迟接收该业务信息。基站一旦完成向移动台的数据传输，就对激活状态定时器Tactive进行重新初始化，而移动台一旦完成数据接收，也对激活状态定时器Tactive进行重新初始化。参考图2B，如果移动台在无线电帧的传输时间传送业务信息，则基站以预定的传播延迟接收到该业务信息。移动台一旦完成向基站的数据传输，就对激活状态定时器Tactive进行重新初始化，而基站一旦完成数据接收，也对激活状态定时器Tactive进行重新初始化。
图3表示采用状态定时器进行的从激活状态到控制保持状态的转换过程。从激活状态到控制保持状态的转换发生在激活状态定时器Tactive计满时。类似地，从控制保持状态到暂停状态的转换发生在控制保持状态定时器Thold在正常情况下计满时。如果在运行的工作站中，在预定的时间周期内没有分组数据的传输而激活状态定时器Tactive计满，则专用业务信道DTCH被终止，激活状态转换到控制保持状态，并且控制保持状态定时器Thold被驱动。控制保持状态定时器Thold用于检查向暂停状态转换的时间。除图3以外其他附图中所述的术语“状态定时器”都表示激活状态定时器Tactive。
图4是表示由基站执行的状态同步过程的流程图，其中，基站具有状态定时器和监视定时器，与移动台进行分组数据传输。
基站在激活状态下驱动监视定时器Twatch。该监视定时器Twatch监视在基站和移动台之间是否存在状态不一致。如果存在，则基站恢复该状态不一致。如果状态是同步的，则基站将从上层下传的LAC SDU(Link Access ControlService Data Unit，链路接入控制服务数据单元)转变成MAC PDU(MediumAccess Control Protocol Data Unit，介质接入控制协议数据单元)，并且将MACPDU传送到下层。同时，基站将从下层上传的MAC PDU转变成LAC SDU，并且将LAC SDU传送到上层。现在将参考图4对这个过程进行详细描述。
基站在激活状态下驱动状态定时器Tactive和监视定时器Twatch并转换到能够交换数据(步骤A1-A3)的数据交换子状态(以下称为Exchange Data(交换数据)状态)。如果从上层或下层接收LAC SDU或MAC PDU(步骤A4或A10)，则基站停止对状态定时器Tactive的驱动，并将接收到的LAC SDU转变成MAC PDU、将MAC PDU转变成LAC SDU(步骤A5、A6、A11和A12)。基站将转变后的数据传送到下层或上层，再次驱动状态定时器Tactive，并返回到Exchange Data状态(步骤A7-A9和A13-A15)。
如果在Exchange_Data状态下状态定时器Tactive计满，则基站终止专用业务信道DTCH，停止监视定时器Twatch，并转换到控制保持状态(步骤A16-A19)。
如果在Exchange_Data状态下接收到监视定时器信号，则基站向移动台传送状态检查消息(步骤A20和A21)。接收到这个状态检查消息的移动台传送响应消息，以便通知基站其当前的状态。如果从响应消息判断出移动台仍保持激活状态，则基站返回到Exchange_Data状态(步骤A22和A27)。如果移动台不是处于激活状态，则基站检查移动台是否处于控制保持状态(步骤A22和A23)。如果是的话，基站就终止专用业务信道DTCH，停止监视定时器Twatch，并转换到控制保持状态(步骤A23-A26)。
如果移动台不是处于控制保持状态，则基站检查移动台是否处于暂停状态(步骤A23和A28)。如果是的话，基站就终止专用业务信道DTCH，停止监视定时器Twatch，并转换到控制保持状态(步骤A28-A31)。然后，基站终止专用控制信道(例如，专用MAC信道DMCH)，并转换到暂停状态(步骤A32和A33)。
如果移动台不是处于暂停状态，则基站终止专用业务信道DTCH，停止监视定时器Twatch，并转换到控制保持状态(步骤A34-A36)。然后，基站终止专用MAC信道DMCH并转换到暂停状态，终止公共MAC信道DMCH，并转换到休止状态(步骤A37和A40)。
因此，本发明提供通过使用监视定时器Twatch来周期检查状态不一致的方法，从而迅速终止相应信道，由此有效地利用无线电资源。
图5是表示由基站执行的状态同步过程的流程图，其中，基站产生包含响应请求字段的状态转换命令，与移动台进行分组数据的传输。
基站具有状态定时器Tactive，并且当状态定时器Tacttve计满时产生状态转换命令。
基站在激活状态下驱动状态定时器Tactive，并转换到能够交换数据(步骤B1-B3)的Exchange_Data状态。基站从上层或下层接收LAC SDU或MACPDU(步骤B4或B10)。基站停止对状态定时器Tactive的驱动，并将接收到的LAC SDU转变成MAC PDU、将MAC PDU转变成LAC SDU(步骤B5、B6、B11和B12)。基站将转变后的数据传送到下层或上层，再次驱动状态定时器Tactive，并返回到Exchange_Data状态(步骤B7-B9和B13-B15)。
如果在Exchange_Data状态下状态定时器Tactive计满，则基站将帧差错率(FER)与门隈值FERt进行比较(步骤B16和B17)。如果FER大于门限值FERt，则设置响应请求字段，基站向移动台传送状态转换命令，并等待来自移动台的响应(步骤B21和B22)。基站接收来自移动台的响应，向移动台传送确认消息，终止专用业务信道DTCH，并转换到控制保持状态(步骤B23、B24、B19和B20)。如果FER不大于门限值，则设置响应请求字段，基站向移动台传送状态转换命令，终止专用业务信道DTCH，并转换到控制保持状态(步骤B17-B20)。当基站在响应待机状态下接收到来自上层或下层的数据时(步骤B25和B26)，基站便停止对状态定时器Tactiv。的驱动(步骤B11和B5)，来转变接收到的数据。
图6是表示由移动台执行的状态同步过程的流程图，其中，移动台与基站进行分组数据传输，基站生成包含有响应请求字段的状态转换命令。
在激活状态中，移动台一旦接收到来自基站的状态转换命令，则检查响应请求字段是否已设置(步骤C1-C3)。如果响应请求字段尚未设置，则移动台终止专用业务信道DTCH，并转换到控制保持状态(步骤C7和C8)。如果响应请求字段已被设置，则移动台向基站传送响应，并等待确认消息(步骤C4和C5)。移动台一旦接收到来自基站的确认消息，则终止专用业务信道DTCH，并转换到控制保持状态(步骤C6-C8)。
在图5和图6所示的采用信令消息进行的状态同步过程中，根据无线电通信环境，可以通过使用简单的命令消息或使用包含响应请求消息的命令消息，确定是否请求响应。因此，无线电通信环境的使用效率增加。也就是说，在稳定的无线电通信环境下，响应请求字段不需设置，从而省略响应和确认步骤(图6中的C4-C6)，由此，相应信道的终止和状态转换就可以迅速地进行。此外，在具有高FER的无线电通信环境下，设置响应请求字段应，以提高系统的可靠性。
如上所述，在移动通信系统的MAC子层中，该移动通信系统提供状态经常发生变化的分组数据服务，响应请求字段包含在由基站产生的状态转换命令中。根据响应请求字段是否设置，可以省略响应和确认步骤。因此，信令开销被减到最小，并且保持了基站和移动台之间的状态同步。通过使用监视定时器，也可以迅速检查状态不一致，因此，可以进一步提高无线电资源的使用效率。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。