在通信系统中分配业务信道.pdf

支持在信号出现时间中业务控制的控制信道(图1)被分为两个控制子信道，每个在持续时间方面小于或等于信号出现时间的大约一半而且及时地连续发生。时隙分配数据可以在子信道上独立地发射和接收。一个子信道可以用来传输前向时隙分配数据，而另一个子信道可以用来传输反向时隙分配数据。分成两个子信道的信道可以是寻呼信道。前向和反向的时隙分配数据可以在基站处理器和现场单元之间传输。前向和反向的业务数据可以用至少大约一半的信号出现时间错开。业务数据的传输发生在赋值之后的大约两个信号出现时间之内。

1.  一种在TDM时隙近似等于伪噪声(PN)代码信号出现时间的时间间隔的时分多路复用(TDM)通信系统中用于业务信道建立的方法，其中包括：
把控制信道分成在持续时间方面小于或等于信号出现时间的大约一半的第一控制子信道和在相同的控制信道中持续时间小于或等于信号出现时间的大约一半的第二控制子信道，第一和第二控制子信道及时地连续发生；和
为了分配各自的TDM时隙在第一和第二控制子信道中独立地传输时隙分配数据。

2.  根据权利要求1的方法，其中控制信道是寻呼信道。

3.  根据权利要求1的方法，其中传输时隙分配数据的步骤包括在第一控制子信道中传输前向时隙分配数据和在第二控制子信道中传输反向时隙分配数据。

4.  根据权利要求3的方法，其中传输时隙分配数据的步骤包括把前向和反向时隙分配数据分成考虑到在接收之后大约在下一个信号出现时间之内分别处理数据的数量。

5.  根据权利要求3的方法，进一步包括把反向时隙分配数据定义的反向业务信道的传输与前向时隙分配数据定义的前向业务信道的传输错开。

6.  根据权利要求5的方法，其中错开步骤至少是信号出现时间的大约一半。

7.  根据权利要求3的方法，进一步包括在第一子信道上传输时隙分配数据期间收集反向信道分配请求。

8.  一种在TDM时隙近似等于伪噪声(PN)代码信号出现时间的时间间隔的时分多路复用(TDM)通信系统中用于业务信道建立的装置，该装置包括：
把一个控制信道分为在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第一控制子信道和在相同的控制信道中在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第二控制子信道的处理器，第一和第二控制子信道及时地连续发生；和
为了分配各自的TDM时隙与处理器耦合在第一和第二控制子信道中独立地发射时隙分配数据的发射器。

9.  根据权利要求8的装置，其中控制信道是寻呼信道。

10.  根据权利要求8的装置，其中发射器在第一控制子信道中发射前向时隙分配数据并且在第二控制子信道中发射反向时隙分配数据。

11.  根据权利要求10的装置，其中处理器把前向和反向时隙分配数据分成考虑到在接收之后大约在下一个信号出现时间之内分别处理数据的数量。

12.  根据权利要求10的装置，其中发射器把反向时隙分配数据定义的反向业务信道的传输与前向时隙分配数据定义的前向业务信道的传输错开。

13.  根据权利要求12的装置，其中错开至少是信号出现时间的大约一半。

14.  根据权利要求10的装置，其中处理器在第一控制子信道上传输时隙分配数据期间收集反向信道分配请求。

15.  一种在TDM时隙近似等于伪噪声(PN)代码信号出现时间的时间间隔的时分多路复用(TDM)通信系统中用于业务信道建立的装置，该装置包括：
用来把一个控制信道分成在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第一控制子信道和在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第二控制子信道的装置，第一和第二控制子信道及时地连续发生；以及为了分配各自的TDM时隙独立地在第一和第二控制子信道中传输时隙分配数据的装置。

16.  一种在TDM时隙近似等于伪噪声(PN)代码信号出现时间的时间间隔的时分多路复用(TDM)通信系统中用于业务信道建立的方法，该方法包括：
把一个控制信道分成在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第一控制子信道和在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第二控制子信道，第一和第二控制子信道及时地连续发生；和
为了分配各自的TDM时隙独立地接收第一和第二控制子信道中的时隙分配数据。

17.  根据权利要求16的方法，其中控制信道是寻呼信道。

18.  根据权利要求16的方法，其中接收时隙分配数据包括接收第一控制子信道中的前向时隙分配数据和第二控制子信道中的反向时隙分配数据。

19.  根据权利要求18的方法，进一步包括在接收之后大约在下一个信号出现时间之内分别处理前向和反向的时隙分配数据。

20.  根据权利要求18的方法，进一步包括将接收反向时隙分配数据定义的反向业务信道与接收前向时隙分配数据定义的前向业务信道错开。

21.  根据权利要求20的方法，其中前向和反向的业务被错开至少大约一半的信号出现时间。

22.  根据权利要求20的方法，其中接收步骤包括接收与接收第一控制子信道期间发送的反向信道请求相对应的反向时隙分配数据。

23.  一种在TDM时隙近似等于伪噪声(PN)代码信号出现时间的时间间隔的时分多路复用(TDM)通信系统中用于业务信道建立的装置，该装置包括：
用来把一个控制信道分成在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第一控制子信道和在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第二控制子信道的处理器，第一和第二控制子信道及时地连续发生；和
为了分配各自的TDM时隙独立地接收第一和第二控制子信道中的时隙分配数据的接收器。

24.  根据权利要求23的装置，其中控制信道是寻呼信道。

25.  根据权利要求23的装置，其中接收器接收在第一控制子信道中的前向时隙分配数据和在第二控制子信道中的反向时隙分配数据。

26.  根据权利要求25的装置，其中处理器在接收之后大约在下一个信号出现时间之内分别处理前向和反向的时隙分配数据。

27.  根据权利要求25的装置，其中接收器接收与前向时隙分配数据定义的前向业务信道错开的反向时隙分配数据定义的反向业务信道。

28.  根据权利要求27的装置，其中错开至少是信号出现时间的大约一半。

29.  根据权利要求25的装置，其中接收器接收与在接收第一控制子信道期间发送的反向信道请求相对应的反向信道分配数据。

30.  一种在TDM时隙近似等于伪噪声(PN)代码信号出现时间的时间间隔的时分多路复用(TDM)通信系统中用于业务信道建立的装置，该装置包括：
用来把一个控制信道分成在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第一控制子信道和在持续时间方面小于或等于大约一半的信号出现时间的第二控制子信道的装置，第一和第二控制子信道及时地连续发生；和
为了分配各自的TDM时隙用来独立地接收在第一和第二控制子信道中的时隙分配数据的装置。

在通信系统中分配业务信道
本发明的现有技术
在无线的长途通信系统中，无线电信道提供在通信单元之间的实际链路。在这样的系统中设备通常包括在语音通信的情况下与诸如公共交换电话网(PSTN)之类的网络通信或在数据通信的情况下与数据网络通信的基站处理器和一个或多个与众多诸如用户PC之类末端用户计算装置通信的访问终端。访问终端和计算机装置的组合可以被称为现场单元。无线信道包括用于从基站处理器到订户访问单元的信息传输的前向信道和用于从现场单元到基站处理器的信息传输的反向信道。
在诸如可以用来提供无线的英特网访问的无线数据系统的情况下，每个基站处理器通常为许多访问终端服务，而后者本身又为许多末端用户计算装置服务。然而，无线的信道是有限的资源，并因此是用调度程序在由基站处理器提供服务的现场单元之中分配的。调度程序在业务需求的基础上在现场单元之中分配无线的信道。
在多个用户之中支持按需访问的一种途径被称为时分多址(TDMA)，在这种情况下每个无线信道被分配给仅仅用于某些预定的时间间隔或时隙地特定的连接。在多个用户之中支持按需访问的第二种途径被称为码分多址(CDMA)，它允许多个用户分享相同的无线电频谱。CDMA把许多信道散布在宽广的频谱(在被称为IS-95的北美CDMA标准的情况下为1.25兆赫)上，而不是把射频(RF)频谱分成狭窄的信道(例如，在模拟无线系统中每个30仟赫)。为了把特定的信道和在同一时间使用同一频谱的其它信道分开，一种叫做伪随机(即，伪噪声或PN)代码的独特的数字代码被分配给每个用户。许多用户(就IS-95而言多达64个)分享同一频谱(每个用户使用其独特的代码)，而译码器类似于在比较传统的系统中把不同的频率分开的调谐器在程序的每个末端把代码分开。
用于通信信道定义的PN代码通常有定义明确的代码重复周期或代码信号出现时间。在每个这样的信号出现时间期间(也叫做时隙)，基站中心控制系统或处理器能进一步调度在每个信号出现时间里对在用的移动单元的前向业务信道(前向时隙分配或“FA”)和反向业务信道(反向时隙分配或“RA”)的分配。这通常是以这样的方式完成的，即所有的信道被分配给尽可能多的在用的用户。在接收新的代码信道之前接收分配指令和配置解调器通常花费预定数量的时间。具体地说，当PN代码被重新分配给不同的用户连接的时候，接收器中的代码解调器锁住新的代码通常花费确定的时间周期。这依次在接收必须在已编码的信道上传送的数据包之时引入等待时间。
为了协调业务信道，基站处理器以下述方式与给定的现场单元通信。首先，基站处理器通过检查证实存在可用的信道。其次，基站处理器把一个信息发送给给定的现场单元，以便建立可用的信道。给定的现场单元为了建立该信道处理所述信息(2-3个信号出现时间)并且发送确认建立完成的肯定应答(1-2个信号出现时间)。为了断开所述信道，基站处理器把一个信息发送给给定的现场单元，后者处理该指令(1-2个信号出现时间)，并且发回肯定应答(1-2个信号出现时间)。
本发明的概述
使用本发明的原则的通信系统减少数据包等待时间，后者依次改善用来在通信系统(例如按需访问的分组交换的CDMA通信系统)中建立业务信道的响应时间。这些改进适用于前向和反向的业务信道两者。
信道代码分配是从收发信机基站(BTS)向下传送到与BTS相关联的蜂巢地域中的所有的移动单元的，因此实际的业务数据传输能在信道分配之后大约两个信号出现时间里开始。将这个延迟保持在最小值是改善等待时间的事情。
存在至少三个帮助保持这个延迟短暂的特征：(i)把诸如寻呼信道之类的控制信道分成控制子信道，例如，两个控制子信道或半信道(非必选地称之为前向的半信道和反向的半信道)，在两个控制子信道的情况下，新近分开的寻呼信道可以小于或等于标准的控制信道的大约一半的持续时间(例如，二分之一信号出现时间)；(ii)把前向和反向的业务信道错开大约二分之一信号出现时间，并且取消返回BTS的肯定应答，因为时隙分配/重新分配指令是多余的(即，为不间断的时隙分配发送多次)。前向和反向的时隙分配数据可以在持续时间小于或等于大约二分之一信号出现时间的对象中发射出去并且在各自的前向和反向的子信道(例如，寻呼子信道)中从基站处理器传输到现场单元。
这两个特征能将每个前向和反向信道分配的等待时间改善一个或两个信号出现时间。这依次在对用户的响应时间方面呈现引人注目的改进。
在一个实施方案中，本发明可以在关于基站和现场单元的链路层软件中用来改善信道等待时间而且能被使用CDMA分组交换通信系统的任何系统使用。
附图简要说明
本发明的上述和其它的目标、特征和优势从下面更具体地描述的在同样的参考符号在不同的视图中处处表示相同的部份的附图中举例说明的本发明的优选实施方案将变得显而易见。这些图画不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明本发明的原则上。
图1是适合实现在此描述的无线电寻呼信道技术的无线通信系统的方框图；
图2是用来依照在图1的系统中使用的本发明的原则分配前向信道的技术的时序表；
图3是用来依照在图1的系统中使用的本发明的原则分配反向信道的技术的时序表；而
图4是用来依照在图1的系统中使用的本发明的原则分配反向信道的替代技术的时序表。
优选实施方案的详细描述
本发明的优选实施方案的描述如下。
图1展示依照本发明的原则适合减少包等待时间的无线长途通信系统。诸如个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、允许数据通信的移动电话之类的众多数据处理装置(统称为PC)12a-12e能够借助有线连接20与访问终端(AT)的子集14a-d通信。有线连接20通常遵守诸如有TCP/IP或UDP/IP包嵌入的乙太网之类的有线协议。PC12和AT14的组合可以被称为现场单元15或远程单元。在第二个现场单元15b的情况下，与AT14b相关联的PC是AT14b的组成部分，所以未被展示。
现场单元15a-15d经由无线链路26与基站处理器(BSP)16进行无线通信。无线链路26遵守诸如IS-95之类的无线协议或支持经由RF媒体的通信的其它无线协议。
基站处理器16还经由网际互连网关24被连接到诸如英特网之类的公众访问网络18。网际互连网关24通常是桥接器、路由器或对网络干线的其它连接，而且可以由诸如英特网服务供应商(ISP)之类的遥控供应商提供。以这种方式，经由AT14和基站处理器16把对公众访问网络18的无线连接提供给在PC12的末端用户。
通常，用户PC12在诸如局域网或总线连接之类的有线链路20上把信息发送到现场单元15。现场单元15经由无线链路26把信息发送到基站处理器16。基站处理器16经由网际互连网关18把信息发送给公众访问网络28，以便交付给位于网络28上的远程节点30。同样，位于网络上的远程节点30能通过把信息经由网际互连网关24发送到基站处理器16把信息发送给现场单元15。基站处理器16经由无线链路26把信息发送给为PC12服务的访问终端14。访问终端14经由有线链路20把信息发送给PC12。所以，PC12和基站处理器16可以被看作是无线链路26的终点。
如同前面指出的那样，通常存在比可用的无线信道资源多很多的现场单元15。由于这个缘故，无线信道是依照某种类型的基于需要的多路访问技术分配的，以便最大限度地利用可用的无线信道。多路访问往往是在物理层中或借助诸如时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)技术之类操纵射频信号的技术提供的。无论如何，无线电频谱的性质都是这样的，以致它是被预期分享的媒体。这完全不同于用于数据传输的传统的有线环境，其中诸如电话线或网络电缆之类用来获得并保持始终开放的有线媒体是比较便宜的。
在典型的无线传输中，发送信息往往导致返回的肯定应答信息。无线信道是为发送信息而分配的，而第二个无线信道是在相反的方向分配的，为的是发送返回信息。无线信道分配能借助技术上众所周知的多种方法实现。
图2是指出改善(即，减少)等待时间的用来分配无线系统10的前向信道的时序表30。这种改善是针对分组交换CDMA通信系统描述的，但是可以用在TDMA或有前向时隙分配的其它多路复用系统中减少等待时间。在目前的CDMA情况下，从基站处理器16到现场单元15的前向链路包括一个寻呼信道、多个业务信道和维护信道。时序表30包括在寻呼和业务信道中信号的相对时间安排。
时序表30在水平方向被分成四个信号出现时间32-1至32-4，在垂直方向被分成用来传输和激活前向信道的一系列步骤。第一个步骤34被提供，在该步骤中基站处理器16把前向时隙分配加载到寻呼/F缓冲对象中。寻呼/F缓冲对象通常包括作为现有技术的标准缓冲对象的内务操作信息，而且仅仅包括用于前向业务信道的业务信道分配信息，因此，在持续时间方面仅仅是二分之一信号出现时间。第二个步骤36被提供，在该步骤中寻呼/F缓冲对象被基站处理器16传输到现场单元15并且被现场单元15解调。在第三个步骤38中，现场单元15将寻呼/F缓冲对象译码，提取前向信道分配，并且配置它用于前向信道分配的接收器。在第四个步骤40中，在将寻呼/F缓冲对象解码之后的二分之一信号出现时间，现场单元15将前向信道上的数据业务译码。
寻呼信道可以被分成两个子信道，例如一个用来传输前向时隙分配数据而另一个用来传输反向时隙分配数据。每个子信道都可以小于或等于大约二分之一信号出现时间之久而且可以被称为“前向”半信道和“反向”半信道。
人们应该理解寻呼信道可以被进一步细分成小于或等于大约1/n信号出现时间之久的更小的分时隙子信道，其中n是子信道的数目。进而，子信道的长度可以是不同的，只要组合长度小于或等于信号出现时间即可。人们还应该理解被细分的信道可以是除寻呼信道之外的其它信道，例如维护信道或未被使用的业务信道。
讨论的其余部分假定寻呼信道被分成两个被称为半信道的子信道。
如图2所示，步骤36，在第一个信号出现时间32-1中加载的前向寻呼/F对象在信号出现时间32-2的第一个二分之一信号出现时间中在第一个半信道上传输并且在同一第一个二分之一信号出现时间32-2中被解调。第二个二分之一信号出现时间32-2被现场单元15用来将以信息或控制数据的形式发送的时隙分配数据解码和分配前向业务信道。这意味着前向信道分配能被放进前向半信道的一个信号出现时间之中(例如，信号出现时间32-2)，然后，前向业务能被放进紧随其后的下一个信号出现时间(例如，信号出现时间32-3)。这及时地节约整个的额外的信号出现时间，该出现时间是在正常情况下解调标准的、完整的寻呼信道、缓冲对象所需要的，例如，填充整个信号出现时间32-2并且直到两个信号出现时间以后(信号出现时间32-4)才准备好前向业务数据的缓冲对象。
图3是指出改善(即，减少)等待时间的用来分配无线系统10的反向信道的时序表50。提供前向信号出现时间32和对应的一组反向信号出现时间52为的是展示在前向和反向之间的时序关系。在图3中定义的程序包括与在图2中提供的前向寻呼/F步骤34-40平行的反向寻呼/R步骤54-60。
参照图3，如同前面讨论的那样，寻呼信道被分成两个半信道。第一个半信道可以被用来传输1/2大小的寻呼/F对象(如同前面讨论的那样)，而第二个半信道可以被用来传输1/2大小的寻呼/R对象。就反向业务而言，1/2大小的寻呼/R对象包括标准对象的内务操作数据，如同在1/2大小的寻呼/F对象的情况下，而且，类似地，1/2大小的寻呼/R对象也包括能在第二个信号出现时间32-2的第二个二分之一信号出现时间中发送和解调的反向时隙分配(RSA)数据。为了看到前向和反向的半信道的时序关系，把步骤36与步骤56进行比较。
反向信号出现时间52可以被错开二分之一信号出现时间以便靠近发送反向时隙分配(步骤56)和实际传输反向业务(步骤60)之间的延迟量。这意味着反向信道分配能在一个信号出现时间52-2中在反向的半信道中传输，而在随后的信号出现时间52-3中，反向业务数据能用反向时隙分配数据定义的反向信道向上发送。
把寻呼信道分分成持续时间为二分之一信号出现时间的两个信道和独立地传输寻呼/F和寻呼/R对象及时地节约在正常情况下解调具有在完整的信号出现时间中被连接在一起传输的寻呼/F和寻呼/R对象的完整的标准的寻呼信道所需要的额外的信号出现时间。另外，通过使寻呼/R对象变成只有1/2信号出现时间，基站处理器16能把加载反向时隙分配延迟二分之一信号出现时间(例如，在第一个反向信号出现时间52-1的起点而不是在第一个前向信号出现时间32-1的起点开始加载)，这允许缓慢的请求进入分配，在正常情况下将需要等待另一个信号出现时间。
如果基站处理器16将反向时隙分配54的加载如同在图4的时序表50中用步骤54b定义的那样延迟到第一个前向信号出现时间32-1之后，这个系统甚至能得到进一步的改善。
假定时隙分配到达物理层并且在一个信号出现时间中在基站处理器16和现场单元15之间发送。这导致关于总等待时间的另一个二分之一信号出现时间的改善。
人们应该理解在此处描述的程序可以是由软件、固件或硬件提供的。软件可以储存在RAM、ROM、光盘或磁盘、或其它的存储媒体中。软件被加载并且可以用与能够提供本文中描述的有线或无线电通信功能或为了在图1的系统10中操作已知的装置相互作用的处理器执行。软件可以用在商界普遍采用的实际的或无线的配销方法配销给零售商。
尽管这项发明已参照其优选实施方案被具体地展示和描述，但是熟悉这项技术的人将会理解在形式和细节方面各种不同的变化可以在不脱离权利要求书囊括的本发明的范围的情况下完成。