专利名称：在软切换期间使广播流的传输同步的方法
相关申请本申请要求2003年11月5日提交的60/517739、2003年12月8日提交的60/527861以及2004年9月20日提交的60/611489这些美国临时专利申请的优先权，通过引用将其结合到本文中。
背景技术：
一般来说，本发明涉及用于无线通信网络的广播和多播服务，以及更具体来说，涉及在接收广播流的同时由移动台在基站之间进行的自主软切换。第三代(3G)无线通信网络为移动用户提供对分组数据网络、如因特网的无线接入。曾经只可用于固定终端的用户的许多因特网应用和服务现在经由无线通信网络变为可用于移动用户。诸如实时流式视频和音乐以及联机交互游戏之类的服务只是现在经由无线网络提供给移动用户的服务中的几个实例。对这类服务的需求要求标准化团体开发能够通过接入网与移动用户之间的无线电接口提供高速率数据传输的3G标准。广播/多播服务(BCMCS)提供通过共享前向链路信道同时向多个用户传送媒体内容的能力。本文中称作广播流的BCMCS流以固定速率以及以恒定功率传送。移动台切换由移动台自主执行。为了提高系统性能，希望支持传送相同的广播流的无线通信网络中的扇区之间的自主软切换。接收广播流的移动台的软切换要求来自各扇区的广播流的传输在时间上同步。
发明内容
本发明提供一种当正在接收广播流的移动台处于软切换中时在广播流内插入带内信令的方法。把带内信令插入广播流的基站在发送信令消息之前向其它基站发送通知消息，以便使广播流的传输再同步。再同步在广播流中创建间隙，在其中可插入信令消息。
在本发明的另一个方面，一种基站通过将广播信道分成多个时隙来把多个广播流复用到广播信道上。基站与成员基站协商以确定所选时隙以分配给一个或多个广播流，以及在商定的时隙中发送广播流。基站在未用时隙期间使传输静寂。如果没有其它基站在使用未用时隙，则它可把这些时隙用于其它目的。例如，基站可在未用时隙中向移动台发送开销消息。未用时隙还可用于单播传输。
附图简介
图1是根据基于cdma2000标准的一个示范实施例的无线通信网络的简图。
图2是根据基于cdma200标准的本发明的一个实施例的无线电接入网的简图。
图3是呼叫流程图，说明根据基于分布式控制的本发明的一个实施例的广播参数协调过程。
图4是配置成实现图3所示的广播参数协调过程的示范基站的框图。
图5是流程图，说明由发起如图3所示的广播参数协调过程的基站所运行的示范程序。
图6是流程图，说明由响应如图3所示的广播参数协调请求的基站所运行的示范程序。
图7是呼叫流程图，说明根据采用集中控制的一个实施例的备选广播参数协调过程。
图8是简图，说明对广播流分包的示范方法。
图9是框图，说明根据本发明的一个实施例的分别用于广播流及相关信令的数据及信号路径。
图10是框图，说明根据本发明的一个备选实施例的分别用于广播流及相关信令的数据及信号路径。
图11是呼叫流程图，说明根据本发明的一个实施例的备选广播参数协调过程。
发明的详细描述 图1说明向移动台100提供广播/多播服务(BCMCS)的示范无线通信网络10的逻辑实体。无线通信网络10可能是任何类型的无线通信网络，例如CDMA网络、WCDMA网络、GSM/GPRS网络、EDGE网络或UMTS网络。图1说明根据cdma2000标准配置的网络10。无线通信网络10包括分组交换核心网20和无线电接入网(RAN)40。核心网20连接到一个或多个外部分组数据网络16、如因特网，或者连接到其它无线通信网络。RAN 30连接到核心网20，并且用作移动台100的接入点。
核心网20包括分组数据在服务节点(PDSN)22、广播在服务节点(BSN)24、BCMCS控制器26、BCMCS内容服务器(BCMCS-CS)28以及鉴权、授权和计帐服务器(AAA)30。核心网20还可包括BCMCS内容提供者(BCMCS-CP)32，但是本领域的技术人员会理解，BCMCS-CP 32可位于核心网20的外部。
PDSN 22连接到外部分组数据网络(PDN)60、如因特网，并且支持至和自移动台100的PPP连接。它向RAN 40添加和从其中删除IP流，以及在外部分组数据网络16与RAN 40之间路由包。可结合到PDSN 22中的BSN 24连接到BCMCS-CS 28，并且支持至和自移动台100的BCMCS流。它向RAN 30添加和从其中删除BCMCS流。BSN 24的功能在需要时可结合到PDSN 22中。
BCMCS控制器26负责管理BCMCS会话信息以及向BSN 24、BCMCS-CS 28、RAN 40和移动台100提供BCMCS会话信息。BCMCS-CS 28是使BCMCS内容可用于移动台100的逻辑实体。BCMCS-CS 28不一定是内容源，而是可从内容提供者接收内容。它可存储和转发来自内容提供者的内容，或者可合并来自多个内容提供者的内容。如果使用加密，则BCMCS-CS 28可对流内容加密。它还可重新格式化内容，以便传递给移动台100。
AAA 30负责鉴权、授权和计帐功能。它访问订户简档数据库(未示出)以从用户的预订简档中获得信息，并且可将用户预订简档发送给BCMC-CS 28。
内容提供者32是BCMCS流所携带的内容的源。广播内容可包括实时广播或者已存储的广播节目、例如视频点播。BCMCS-CP 32可能是移动台的归属网络中或者外部PDN、如因特网中的在服务网络内的服务器。如果内容提供者32处于网络之外，则内容提供者将广播内容分包，以便通过IP网络传递给核心网20中的BCMCS-CS 28，它使内容可用于无线通信网络10中的移动台100。
RAN 40包括分组控制功能(PCF)42、基站控制器(BSC)44以及一个或多个无线电基站(RBS)46。PCF 32的主要功能是建立、维护和终止到PDSN 22的连接。BSC 44管理它们相应覆盖区内的无线电资源。RBS 36通过空中接口与移动台100进行通信。在标题为“CDMA高速率广播-多播分组数据空中接口规范，版本1.0”(2004年2月)(BCMCS空中接口规范)的第三代合作项目2(3GPP2)规范中描述一种用于提供BCMCS服务的示范空中接口规范，将其通过引用结合于本文中。BSC 44可管理一个以上RBS 46。在cdma2000网络中，BSC 44和RBS 46包括基站50(图4)，下面进行更详细描述。在cdma2000网络中，单个BSC 44可包括多个基站50的一部分。在基于其它标准的其它网络体系结构中，包括基站50的网络组件可能不同，但整体功能性将会相同或相似。
BCMCS服务提供同时向多个用户发送本文称作BCMCS流或广播流的相同信息流的能力。BCMCS流又称作BCMCS数据流。BCMCS服务可用于视频流式应用，以及用于向移动台100提供视频会议功能。典型的视频流式应用包括现场广播和视频点播(VOD)。在图1中，BCMCS流的内容由BCMCS-CS 28从BCMCS-CP 32接收。BCMCS流从BCMCS-CS 28流向可能处于无线通信网络10的不同扇区中的多个移动台100。BCMCS流在网络10中的分支点被复制，以便使流可用于不同扇区。例如，PCF 44可划分BCMCS流以便传递给两个或两个以上BSC 44，BSC 44又可划分BCMCS流以便传递给两个或两个以上RBS 46。一个或多个RBS 36通过前向广播信道向移动台100广播BCMCS流。BCH可包括本文中称作广播逻辑信道的若干子信道。BCMCS流在广播逻辑信道上承载。每个广播逻辑信道可承载一个或多个BCMCS流。为了让移动台100成功地发现和监测广播内容，各种广播相关的参数需要通过空中接口发送给移动接收机。网络以广播开销消息的形式通过BCH广播这些参数。广播开销消息包含用于每个BCMCS流的逻辑到物理信道映射和其它参数，以便使移动台100能够成功地接收BCMCS流。
虽然对本发明不是必要的，但是，BCMCS服务的描述对于理解本发明可能是有用的。通过标题为“广播和多播服务框架X.P0019，Rev.0.1.4”(2004年3月15日)(框架)的3GPP2规范中描述的多个过程来实现BCMCS服务的接收。基本过程包括服务发现/通知、内容预订、内容信息获取、内容可用性确定、BCMCS注册、内容的接收以及BCMCS撤销注册。网络10提供一个或多个机制，使用户能够请求BCMCS服务或者得到关于可用BCMCS服务的通知。BCMCS-CS 28可用作与移动台100中的客户机应用进行通信的服务器。客户机应用可向BCMCS-CS 28请求BCMCS服务信息，或者BCMCS-CS 28可发送关于BCMCS服务的主动提供的通知。其它服务发现/通知机制包括经由SMS和WAP的通知。无论什么机制用于服务发现/通知，与BCMCS内容和时间表有关的信息被提供给移动台100。服务发现/通知机制提供关于信息获取所需的服务的基本信息、如内容名称和起始时间。
用户预订BCMCS内容，并选择他想要接收的内容。内容预订可在服务发现/通知之前或者之后执行。用户预订信息存储在订户简档中。为了接收所选内容，移动台100与BCMCS控制器26进行通信，以便获取与所选BCMCS内容关联的会话信息。这个过程称作内容信息获取。会话信息包括诸如标识BCMCS流的BCMCS流标识符、例如首标压缩和/或首标删除的流处理、以及所使用的传输及应用协议之类的信息。
内容可用性确定过程使移动台100能够确定特定BCMCS流的可用性。在服务RBS 46可在开销消息中向MS传送内容可用性信息。如果移动台100无法从开销消息中找到内容可用性信息，则移动台100可通过进行BCMCS注册请求来请求预期BCMCS流。
移动台100采用BCMCS注册过程来请求BCMCS流的传递。在cdma200网络中，BCMCS注册请求由移动台100通过随机接入信道(RACH)或增强随机接入信道(REACH)发送给在服务RBS36。如果没有建立BCMCS-CS 28与RBS 46之间的承载路径，则与BCMCS-CS 28配合操作的RBS 46将建立承载路径。一旦移动台100开始接收BCMCS流，则RBS 46可要求移动台100定期重新注册。当没有移动台100接收流时，定期注册允许RBS 46停止广播BCMCS流。
移动台100可执行BCMCS撤销注册过程，以便通知RBS 46关于移动台100不再监测BCMCS流的情况。如果用于移动台100的撤销注册定时器到期，则撤销注册还可经由RBS 46上的超时而发生。
用于通过空中接口传送BCMCS流的广播信道(BCH)可以是共享信道或专用信道。一般来说，BCH将具有前向链路而没有反向链路。在cdma2000系统中，广播信道可包括一个或多个前向补充信道(F-SCH)。BCH还可通过共享分组数据信道、例如cdma2000中的前向分组数据信道F-PDCH来承载。BCH承载包含由BCMCS-CS 28所产生的BCMCS内容的包。BCH还可承载前向链路信令消息。每个BCMCS流与称作BCMCS流ID的标识符关联。
当接收来自网络10中的RBS 46的小区或扇区的广播流的移动台100向其活动集添加正服务于相同广播流的另一个RBS 46的另一个小区或扇区时，移动台100执行自主软切换。图2说明切换期间的移动台100，并提供RAN 30的更多细节。图2说明三个RBS46，各提供称作小区12的地理区域中的覆盖。小区12表示为六边形区域，并且命名为小区C1、C2和C3。每个小区12被分为三个扇区以减少干扰。各小区12中的扇区命名为扇区S1、S2和S3。说明命名为BSC1和BSC2的两个BSC 44。RBS1和BSC1包括提供小区C1中的覆盖的第一基站BS1。RBS2和BSC1包括提供小区C2中的覆盖的第二基站BS2。RBS3和BSC2包括提供小区C3中的覆盖的第三基站BS3。BSC1和BSC2通过在IS-2001标准中称作A3/A7接口的旁牵(sidehaul)链路相连接。A3接口在BSC 44之间传送用户业务，以及A7接口在BSC 44之间传送信令。
如图2所示，小区C2中的移动台100已经进入小区C2的扇区S1与小区C3的扇区S3之间的边界区域14。在进入边界区域之前，移动台100正接收来自BS2的广播流。网络10必须检测边界区域14中的移动台100，并且向BS3提供相同的广播流，以便实现BS2到BS3之间的切换。网络10可通过监测来自移动台100的信号质量报告，来检测移动台100进入边界区域14。例如，当移动台100处于边界区域14时，从移动台100返回的定期导频强度测量消息(PPSMM)等将包括对于控制与边界区域14关联的邻接服务区的一个或多个相邻基站的导频强度测量结果。因此，BS2可检测到其导频的所接收信号强度在移动台100上正在减小，而BS3的所接收信号强度正在增加。当网络10检测边界区域14中的移动台100时，它向预期由移动台100进行的切换的各相邻基站50提供广播流。
在本发明的一个优选实施例中，移动台100根据来自相邻基站的导频强度测量结果和/或其它信道质量统计信息自主切换。为了提高系统性能，希望支持由接收广播流的移动台100进行的软切换，以便实现移动台100上的软组合。当移动台100在由相同基站提供服务的扇区之间或者在由相同BSC 44提供服务的两个不同基站中的扇区之间移动时，可使用传统的软切换过程。还希望支持本文中称作BSC间切换的BSC边界上的软切换。
本发明提供可由网络10中的基站50实现的过程，以便支持由移动台100在BSC边界上进行的自主软切换。软切换要求在参与基站50之间协调广播流的传输。BCMCS流ID是PDSN 22、基站50以及移动台100已知的，并且可用来协调广播流内容和广播参数。需要协调的广播参数的一部分包括●编码和数据速率-相同的内容需要以相同速率传送，需要在软切换中的各扇区上使用相同应用层编码。可能希望使用一个以上编码/压缩算法来适应可能随时间变化的可用带宽。
●频率-各基站50需要在相同频率上传送广播流。
●长码掩码-各基站50需要将相同的长码掩码运用到广播流。
●成帧-有两种成帧方法可用于BCMCS-在采用HDLC的PDSN/BSN上的成帧，以及在采用广播成帧协议的BSC 44上的成帧。
●流级加密-基站50必须协调加密。可能的加密方案包括链路级加密、应用级加密或者它们两者。相同的加密密钥需要由每个基站使用。
●链路级加密-用于链路级加密的安全参数需要相同，否则应当禁用链路级加密。短期密钥从BAK和随机籽数产生。BAK对于所有基站50均相同。为了实现加密，随机籽数需要被交换。基站应当采用相同散列函数用于短密钥生成，它在所有基站中产生相同的短密钥。
●里德-索罗蒙编码-在cdma2000中，里德-索罗蒙(RS)外部编码仅对于速率115200bps被启用。当被启用时，里德-索罗蒙编码的RS块的开始必需相同，使得信息位的传输以及奇偶校验位的计算同步。
●时间同步-相同的数据在软切换期间需要在相同时间从相同扇区被传送。传输应当逐帧在时间上同步。
●帧偏置-各基站50必须使用相同的帧偏置。
●功率偏置-移动台100根据它对于扇区了解的导频功率电平对包进行软组合。导频功率电平对于不同扇区可能不同。为了最大比率组合，业务与导频比对于所有扇区优选地应当相同。
●邻域列表-移动台100需要通过公共信道消息传递、例如IS6001(1xEV-DO)的广播开销消息和IS-2001(1xEV-DV)的广播服务参数消息来得到关于可进行软组合的可能扇区集的通知。参与软切换的基站50需要商定将传送广播流的扇区，它们可能是移动台100的活动集的子集。
以上列出的广播参数的一部分可能是固定的，而其它部分则可能是在参与基站50之间可协商的。此外，广播参数的以上列表不是意在限制，以及作为对以上列示的补充或替代，本领域的技术人员可能会找到添加其它广播参数的理由。
在本发明的一个示范实施例中，对等或分布式控制方法用来协调广播参数。利用对等方法，各基站50包括提供支持广播服务所需的服务的广播服务功能64(图4)，其中包括与其邻域协调广播参数。任何基站50上的广播服务功能64可发起广播参数协调过程。始发基站50充当广播参数协调过程的仲裁者的角色。下面更详细描述的三向握手用来协调广播参数，而没有PDSN 22的参与或干预。此外，广播参数协调过程不需要与移动台100的任何信号传递，但在广播参数协调过程完成之后将软切换扇区通知移动台100。软切换扇区的列表可在公共开销消息、如1xEV-DO系统中的广播开销消息或1xEV-DV系统中的广播服务参数消息中发送给移动台100。
图3是呼叫流程图，说明根据本发明的一个实施例的BSC间切换的广播参数协调过程。在图3所示的实例中，移动台100已经移动到两个BSC覆盖区中的扇区之间的边界区域44。在这个实例中，移动台100已经移动到与BS1相邻的边界区域，并且已经向BS1发送注册请求消息，它触发广播参数协调过程。BS1是始发基站50，并用作仲裁者。BS1向图3中由BS2表示的它的相邻基站50发送BCMCS参数协调请求(步骤a)。BCMCS参数协调请求消息包括与广播流关联的BCMCS流ID以及接收注册请求的扇区的扇区ID。BCMCS参数协调请求消息还可包括它建议使用的广播参数设定以及它将移交给已标识广播流的软切换的它自身的软切换扇区的列表。BS2是接收BCMCS参数协调请求消息的相邻基站之一。BS2采用广播协调响应消息进行响应(步骤b)。BCMCS参数协调响应消息包括标识广播流的BCMCS流ID。如果响应基站无法使用请求基站所建议的广播参数，则它可在广播参数协调响应中包含应答基站50愿意在边界扇区上使用的广播参数设定的备选集合。广播参数协调响应消息包括它将移交给软切换的响应基站50的控制下的扇区的列表。广播参数协调响应消息在一些实施例中可包括表明广播参数将是有效的时间的动作时间。在听到它的所有邻域的信息之后，始发基站50确定要使用什么广播参数设定，以及包括由相邻基站控制的在内的、将使用公共广播参数设定的相同集合的扇区。用于确定最终广播参数设定的判定算法可取决于服务提供者的目标。例如，如果服务提供者的主要目标是使软组合最大化，则始发基站50可选择提供最大软切换区域的传输速率。始发基站50向其相邻基站50发送BCMCS参数协调移交消息，表明与将使用的广播参数设定以及包含在软切换中的扇区有关的最终决定(步骤c)。广播参数移交还可包括表明广播参数将是有效的时间的动作时间。如果相邻基站50需要进行这样的操作，则根据确立好的已知过程建立与PDSN 22的连接(步骤d)。在一些情况下，始发基站50可能需要改变其传输参数。这类变化可能要求始发基站50请求与PDSN 22的新连接(步骤e)。
某些预定广播协调事件可触发基站50发起广播参数协调过程，如上所述。对于广播参数协调的可能的触发包括●从移动台100的注册请求的接收。
●规定改变BCMCS传输速率的需要的条件的变化。
●BCMCS会话的开始。
●定期校正变化。
●在对移动台100的传输中断之后。
●移动台100检测是否缺少同步并请求基站50再同步。移动台100可根据预定窗口上的帧擦除的数量来检测是否缺少同步。如果帧擦除的数量超过某个门限，则移动台100可请求基站50使广播参数同步。
当广播参数协调过程被触发时，基站50采用三向握手过程与其软切换邻域协商广播参数，如上所述。在握手过程完成时，所涉及的各基站50将会知道什么广播参数要在哪些扇区上使用，并且将具有将使用相同广播参数的其它软切换扇区的列表。各基站50可在广播系统参数消息中向移动台100传送软切换扇区的列表。然后，移动台100可确定在执行软切换时哪些扇区要包含在其活动集中。
图4说明配置成实现上述广播参数协调过程的示范基站50。示范实施例中的基站组件分布于RBS 46与BSC 44之间。RBS46包括RF电路52、基带处理电路54以及用于与BSC 44通信的接口电路56。BSC 44包括用于与RBS 46通信的接口电路58、通信控制电路60以及用于与PCF 42通信的接口电路62。通信控制电路60包括执行与广播服务相关的处理任务的广播服务功能64以及管理基站50所使用的无线电和通信资源的无线电资源管理电路66。通信控制电路60可包括编程为执行通信控制电路60的功能的一个或多个处理器。广播服务功能64接收从PDSN 22传送的GRE包，对GRE包进行拆包，以及将广播流格式化为帧以便通过空中接口传送给一个或多个移动台100。广播服务功能64还负责与相邻基站50协调广播参数，如前面所述。广播服务功能64可在编程为执行BSF 64的功能的处理器中实现。
图5是流程图，说明由广播控制功能64在发起如图3所示的广播参数协调过程的基站50上所运行的示范程序150。此过程在发生广播参数协调事件时开始(框152)。基站50可以预先配置地向其相邻基站发送广播参数协调请求消息(框154)，以及等待预定时间周期以接收来自相邻基站50的响应。在接收到来自其邻域中的每个的广播参数协调响应消息之后，或者在经过预定时间周期之后，始发基站50确定软切换的广播参数设定以及软切换扇区(框158)。然后，始发基站50向其相邻基站50发送广播参数移交消息，表明所协商的广播参数以及移交到软切换的扇区(框160)。必要时，基站50建立到PDSN 22的连接，如果仍未建立，则接收广播流(框162)。基站50采用广播参数移交消息中指定的广播参数设定来传送软切换列表中包含的扇区中的广播流(框164)。
图6是流程图，说明在响应如图3所示的广播参数协调请求的基站50上由广播服务功能66运行的示范程序170。基站50接收来自相邻基站50的广播参数协调请求(步骤172)。基站50确定所建议广播参数设定和可用扇区(框174)，以及返回广播参数协调响应消息(框176)。然后，基站等待来自始发基站50的广播参数移交消息。当接收广播参数协调移交消息时(框178)，基站50建立到PDSN22的连接，如果仍未建立，则接收广播流(框180)，并采用广播参数移交消息中指定的广播参数设定传送移交扇区中的广播流(框182)。
在本发明的一个备选实施例中，主从或集中式方法可用于广播参数协调。主从或集中控制方法将每个扇区分配给最大软切换区域(MSHOR)，并将MSHOR中的一个基站50指定为主基站50。一个扇区仅可属于一个MSHOR。MSHOR的主基站50根据来自MSHOR中的其它基站50的报告来确定广播参数。主基站50可采用与对等方法相似的三向握手过程来仲裁广播参数协调过程。MSHOR中的扇区可被动态添加和删除。例如，当移动台100在扇区之一中注册时，或者当特定广播程序开始时，MSHOR中的基站50可将其扇区之一移交给软切换。当这个扇区不再支持主基站50所设置的速率或其它参数时，或者当扇区中没有用户接收特定广播流时，基站50可从主基站50所控制的软切换中删除其扇区之一。BSC内切换在没有由主基站50添加到软切换的扇区之间仍然是可行的。
图7是呼叫流程图，说明根据本发明的另一个实施例的BSC间切换的广播参数协调过程。呼叫流程图说明表示为主基站、BS1和BS2的三个基站50。在图7所示的实例中，移动台100已经移动到BS1的覆盖区中的扇区的边界区域44，并且已经向BS1发送注册请求消息，它触发广播参数协调过程。BS1向主基站发送BCMCS参数协调请求消息(步骤a)。BCMCS参数协调请求消息包括与广播流关联的BCMCS流ID、接收注册请求的扇区的扇区ID、它希望使用的所建议广播参数设定、以及它将移交到软切换的它自己的软切换扇区的列表。主基站50知道当前与广播流关联的广播参数。必要时，主基站50可响应来自BS1的广播参数协调请求来改变广播参数设定，或者可决定继续使用当前的广播参数设定。主基站50采用广播协调响应消息进行响应(步骤b)。BCMCS参数协调响应消息包括标识广播流的BCMCS流ID、广播流的广播参数设定、传送广播流的软切换扇区的列表以及表明开始应用广播参数设定的时间的动作时间参数。始发基站BS1向主基站50发送BCMCS参数协调移交消息，表明它将根据广播参数协调响应消息中所指定的广播参数移交到软切换的扇区(步骤c)。必要时，主基站50则向MSHOR中的各基站50发送广播参数协调请求消息(步骤d)。例如在主基站50已经改变广播参数设定的情况中，这个步骤可能是必要的。广播参数协调请求消息包括广播流ID、广播参数设定、SHO列表以及表明新的广播参数设定将是有效的时间的动作时间。从主基站接收广播参数协调请求消息的各基站50返回广播参数协调移交消息，它包括BCMCS流ID以及它可根据广播参数协调请求消息中所指定的新的广播参数设定移交到软切换的扇区(步骤e)。
图8说明对广播流分包以便传递给移动台100的一种示范方法。IP包从BCMCS-CS 28传送给PDSN 22。PDSN 22上的PPP层中的成帧功能使IP包成帧，以产生HDLC帧。本领域的技术人员会知道，不需要HDLC成帧，以及根据广播成帧协议在BSC上的成帧可用作PDSN 22上的HDLC成帧的替代或补充。
PDSN 22将HDLC帧分为多个段，这些段被插入GRE帧以便经由A8/A10接口传送给BSC 44。GRE帧包括GRE首标和GRE净荷。GRE净荷携带HDLC帧或帧段，并分为八位字节。在一个优选实施例中，GRE净荷包括其中包含时标、序列号或其它同步信息的首标扩展。首标扩展的存在可通过GRE首标中或者在建立A10连接时的A11注册请求/应答消息中的协议类型字段来表示。BSC 44采用GRE首标扩展中包含的时标或序列号来确定通过空中接口向移动台100传送PDU的时间。时标表明包含GRE包的第一八位字节的PDU通过A8/A10接口传送给PDSN 22的时间。
BSC 44对GRE包解封装，将减去GRE首标扩展的GRE净荷映射到分组数据单元(PDU)以便通过空中接口传送给移动台100。来自两个或两个以上GRE包的数据可被映射到单个PDU。本领域的技术人员会理解，GRE包的第一八位字节可能不一定位于PDU的开始。在本发明的一些实施例中，包含GRE包的最后一个八位字节的PDU可采用伪位或填充位来填充，使得每个GRE包中的第一八位字节与PDU的开始一致。但是，在图6所示的实施例中，在到达GRE包的最后一个八位字节时，BSC 44开始采用来自下一个GRE包的数据来填充PDU的其余部分。在图6中看到，第一GRE包填充前两个PDU以及第三PDU的一部分。来自第二GRE包的位用来填充第三PDU的其余部分。第四和第五PDU包含来自第二GRE包的用户数据位。各PDU包括通过空中接口传送给移动台100的广播帧。
图9说明本发明的一个示范实施例中的数据和信令路径，它极适合广播流的协调的分布式控制方法。图9中的实线表示广播流的路径，而虚线则表示广播流相关信令的信令路径。在图9所示的实施例中，各基站50接收来自PDSN 22的相同广播流。BSC 44之间的旁牵链路用于BSC间信令。在cdma200网络中，A7接口包括用于BSC间信令的旁牵链路。这种方法的一个优点在于，在BSC 44之间传送用户数据不需要旁牵链路。但是，需要某种机制来使广播帧通过空中到移动台100的传输同步。以上所述的广播参数协调过程可用来协调不同扇区中的广播流的传输。如前面所述，PDSN 22可将时间同步信息插入传递给BSC 44的GRE包，它们可由BSC 44结合通过旁牵链路交换的附加时间同步参数用于使广播流时间同步。下面描述时间同步的示范方法。
图10说明本发明的另一个示范实施例中的数据和信令路径。在图10所示的实施例中，源基站50接收来自PDSN 22的广播流，并且负责为特定广播流产生通过空中接口传送的广播帧。在软切换期间，源基站50通过旁牵链路向其它基站50传送广播流。在源基站50之外的基站50接收来自移动台100的注册请求时，基站50向源基站50请求内容流，并通过旁牵链路接收广播流。
图11是呼叫流程图，说明由基站50用于向源基站50请求广播流的示范过程。请求基站在接收来自移动台100的注册请求时，向包括源基站在内的所有相邻基站50发送BCMCS参数协调请求(步骤a)，以及接收来自每个相邻基站的BCMCS参数协调响应(步骤b和c)，如前面在图3中所述及所示。根据来自相邻基站50的响应，请求基站50确定要使用的广播参数设定以及软切换扇区，如前面所述。来自移动台100的注册请求标识源基站50。请求基站50则向源基站50发送BCMCS内容请求消息，以便请求广播流(步骤d)。BCMCS内容请求消息包括广播流的BCMCS流ID和广播参数设定。源基站50向请求基站50返回BCMCS内容响应消息(步骤e)。BCMCS内容响应消息包括BCMCS流ID和动作时间参数。动作时间参数向请求基站50表明源基站50将开始通过旁牵链路向请求基站50传送广播流的时间。如果源基站50没有具有BCMCS内容请求中指定的参数设定的广播内容，则源基站50向PDSN 22请求具有正确广播参数设定的内容。然后，请求基站50向包括源基站50在内的相邻基站50发送BCMCS广播参数移交(步骤f)。
在所有基站50连接到相同的PDSN 22或BSN 24的实施例中，时标方法可用于使广播流通过BSC边界的传输同步。将采用图8作为参照来描述一种示范时标方法。在BCMCS传输开始时，基站50根据第一GRE包中的时标以及表明预期包等待时间的时间偏置T偏置来计算开始广播流的传输的时间。时间偏置可预先配置，或者可作为前面所述的广播参数协商过程的一部分进行协商。时标可由PDSN 22或BSN 24插入GRE包。时标可表明BSN 24的PDSN 22传送GRE包的时间或者从包传输时间得出的时间。或者，GRE包中的时标可从在PDSN 22或BSN 24上自内容服务器28所接收的RTP包的时标中得出。
基站50根据下式计算扇区s中包含GRE包GRE(i)的一部分的第一广播帧的起始传输起始时间TBS(i，s)TBS(i，s)＝TCN(i)+T偏置等式(1)其中，i是GRE包的序列号，TCN(i)是PDSN 22通过A8/A10接口传送GRE包的时间或者另外的时标值，以及T偏置是时间偏置。如果TBS(i，s)的计算值不是可能的帧起始时间，则TBS(i，s)被上舍入为下一个帧传输起始时间。等式1还可用于在传输中断之后、或者响应来自移动台的再同步请求进行再同步。
对于表示为GRE(j)(其中j＞i)的后续GRE包，BSC 44可根据下式计算包含GRE(j)的第一位的帧的帧传输起始时间TBS(j，s) 等式(2)其中TBS(i，s)是包含GRE(i)的一部分的第一广播帧的帧传输起始时间，TBS(j，s)是包含GRE(j)的一部分的第一广播帧的帧传输起始时间，P(i，s)是初始帧中的GRE(i)的第一位的位置，N(k)是GRE包中具有序列号k的用户数据位的数量，S是广播帧中的用户数据位的数量，以及Δt是广播帧传输时间。等式2中的求和提供以GRE(i)开始到GRE(j-1)的所有先前GRE包中的用户数据位的总数。变量P(i，s)说明GRE(i)的第一用户数据位之前的帧中的位数。所传送的总位数除以帧S中的位数，从而得到所传送的帧数，它被下舍入为最接近的整数值。广播帧的数量与帧传输时间相乘，从而得到每个完整帧的总传输时间，其中忽略了延续到最后一帧的GRE(j)中的用户数据位。总传输时间加上包含GRE(i)的一部分的第一帧的帧传输起始时间TBS(i，s)，从而得到包含GRE(j)的一部分的第一帧的帧传输起始时间TBS(j，s)。
GRE(in)中的第一位的起始位置P(in，s)可根据下式来计算P(j,s)=(P(i,s)+Σk=ij-1N(k))modS]]>等式(3)等式3计算以GRE(i)的初始帧开始的GRE(j)之前的所有帧中传送的用户数据位的和模S。这个总数包括初始帧中的GRE(i)的第一位之前的位。
当第一基站50开始在扇区s中发送已经由第二基站50在相邻扇区s’中传送的广播流时，为了得到当前被传送的GRE帧GRE(i)的帧传输起始时间TBS(i，s’)和起始位置P(i，s’)，表示为BS1的第一基站50可向表示为BS2的第二基站50发送请求。当第一基站BS1等待应答时，它可计算每个所传送GRE包中的用户数据位的数量，使得它计算帧的帧传输起始时间TBS(j，s)和起始位置P(j，s)，以便使扇区s’中的传输与传输扇区s同步。也就是说，基站BS1将计算 同时等待BS2报告帧传输起始时间TBS(i，s’)和起始位置P(i，s’)。然后，BS1设置TBS(j，s)＝TBS(j，s’)以及P(j，s)＝P(j，s’)。图3所示的广播参数协调过程可用来交换时间同步参数。
如果基站50将信令插入广播信道，使得延迟从PDSN所接收的用户数据的传输，则可应用类似计算，只要上述延迟在向移动台100传送广播流的所有基站50上相等。对于没有在所有扇区中发送的信令消息，可采用前面所述的广播参数协调过程从软切换中删除扇区，然后在信令完成后将这些扇区重新加入软切换。
由于信令消息插入到广播流以及PDSN 22向基站50发送用户数据的差异，PDSN 22发送用户数据的时间与用户数据实际上被传送到移动台100的时间之间的等待时间周期可能不同。这种差异又将使基站50上的缓冲器等级随着包等待时间变化而增加及减少。如果PDSN 22向基站50发送用户数据的平均速率超过基站50向移动台100发送数据的平均速率，则缓冲器的填充等级将增加，并且可能导致缓冲器溢出。相反，如果PDSN向基站50发送用户数据的平均速率小于基站50向移动台100发送用户数据的平均速率，则缓冲器等级将减小，并且可能导致缓冲器为空，即，缓冲器下溢。为了防止缓冲器溢出/下溢，可为缓冲器等级设置触发自动再同步的上限和下限。上限和下限可由网络运营商预先配置，或者可在前面所述的广播参数协调过程中在基站50之间协商。
在本发明的一个实施例中，通过计算PDSN 22向基站50传送GRE包的时间与包含GRE包的一部分的初始广播帧的帧传输起始时间之间已经过的时间，来计算包等待时间L。PDSN 22传送GRE包的时间由GRE包中的时标TCN(i)来标识。帧传输起始时间TBS(i，s)可根据等式2或另外的时间计算算法来计算。基站50根据下式监测PDSN 22向基站50传送GRE包的时间与帧传输起始时间之间的等待时间LL＝TCN(i)-TBS(i，s)等式(4)如果包等待时间L超过上限L上限，则基站50丢弃所选GRE包以便防止缓冲器溢出。如果包等待时间L小于下限，则基站50填充帧或者发送空帧，以便增加包等待时间。基站50还可将帧分配给另一个用户。这些方法中的每个方法在广播帧的传输中创建间隙，以便允许有时间填充缓冲器。在任一种情况下，均触发自动再同步过程。
在缓冲器溢出的情况下，GRE包从缓冲器尾部被丢弃，直到预计等待时间减少到大于T偏置的最小值。如果j表示触发缓冲器溢出(TBS(j，s)-TCN(j)＞L上限)的GRE包，则所丢弃的GRE包将为满足以下条件的包TBS(i，s)-TCN(i)≤L上限等式(5)TBS(i，s)-TCN(j)＞T偏置等式(6)第一条件确保触发自动再同步过程的包、即GRE(j)被保留。第二条件选择其计划传输起始时间超过他们的GRE(j)的时标TCN(j)多于T偏置的GRE(j)之前的所有GRE包。基站50重新计算GRE(j)的初始帧的帧传输起始时间。如果k是未丢弃的最后一个GRE包的序列号，则GRE(j)的传输起始时间可根据下式计算 等式(7)初始帧中的GRE(j)的起始位置可根据下式计算P(j，s)＝(P(k，s)+N(k))mod S等式(8)因此，GRE(j)将在GRE(k)之后立即被传送。
下表1说明自动再同步过程的一个实例。
在表1所示的实例中，第一个包在如时标TCN(0)所示的时间0被传送给基站50，并且在等于T偏置的时间800被传送。包含12384位的第一GRE包GRE(0)被放入传送缓冲器，在其中，它保持到指定传输时间TBS(0，s)(它在本例中等于800)。注意，GRE(0)的起始位置P(0，s)等于0，因为第一GRE包的传输与帧的开始一致。第二个包GRE(1)在时间100被接收，并被放入传送缓冲器。基站50根据等式2计算包含GRE(1)的第一位的帧的传输起始时间TBS(1，s)。第二个包包含12384个用户数据位，它们需要九个完整帧以及第十帧的864位来传送。完整帧的数量与本例中为20ms的帧传输时间相乘，并将结果加上包含GRE(0)的第一位的帧的帧传输起始时间TBS(0，s)，从而得到包含GRE(1)的第一位的帧的帧传输起始时间TBS(1，s)。在这种情况下，帧传输起始时间TBS(1，s)被计算为980。包等待时间已经增加到880，以及缓冲器等级已经增加到24768位。在第15个GRE包GRE(14)由PDSN传递之后，包等待时间已经增加到1890，以及缓冲器等级已经增加到125112位。在接收第16个GRE包GRE(15)时，包等待时间L(15，s)增加到1940，它大于最大包等待时间L上限(在本例中设置为1900)，从而触发自动再同步过程。触发自动再同步的包的时标为1400。注意，TBS(8，s)＞TCN(15)+T偏置，而TBS(9，s)＞TCN(15)+T偏置。因此，在GRE(8)之后立即传送GRE(15)，以及选取中间包GRE(9)-GRE(14)用于从缓冲器中删除。观察到已删除包满足等式5和6。在删除包GRE(9)-GRE(14)之后，包GRE(15)的帧传输起始时间TBS(15，s)、起始位置P(15，s)和包等待时间L(15，s)根据TBS(8，s)、P(8，s)和N(8)重新计算。GRE(15)的重新计算的同步参数为TBS(15，s)＝616，P(15，s)＝2300，它们等于GRE(9)的相应参数，因为这些参数的计算也基于TBS(8，s)、P(8，s)和N(8)，以及L(15，s)＝900。
在缓冲器下溢的情况下，基站50延迟GRE包的传输，并采用伪位或填充位来填充任何插入帧。如果j是触发下溢条件的GRE包的序列号，则GRE(j)的帧传输起始时间TBS(j，s)和起始位置P(j，s)按照以下方式重新设置TBS(j，s)＝TCN(j)+T偏置等式(9)P(j，s)＝0 等式(10)如果TBS(j，s)不是可能的帧起始时间，则TBS(j，s)被上舍入为下一个可能的帧传输起始时间。排队GRE包通常被映射到空中接口帧。当已经传送了GRE(j)之前的所有GRE包时，伪位在TBS(j，s)之前被插入已传送的空中接口帧。
下表2说明缓冲器下溢情况。
如表2所示，GRE(9)的包等待时间下降到低于为最小门限L下限的400。包GRE(9)包含等于1800的时标。基站50将T偏置加上时标值来重新计算GRE(9)的帧传输起始时间，从而得到新帧传输起始时间2600，它在本例中与帧的开始一致。如果新的帧传输起始时间与帧的开始不一致，则新的帧传输起始时间将被上舍入为下一个可能的帧传输起始时间。基站50将起始位置P(9，s)设置为零，因为GRE(9)的第一位将与空中帧的第一位一致。
基站还可根据由PDSN 22或BSN 24放入GRE包中的序列号来执行时间同步。为了根据序列号执行时间同步，基站50可采用上述广播参数协调过程协商具有序列号i的包的帧传输起始时间TBS(i，s)。然后，可根据以上等式2和3来计算后续GRE包的帧传输起始时间和起始位置。再同步可以是定期的。
在移动操作期间，可能希望允许基站50在广播流中向移动台100发送第3层(L3)信令消息。例如，基站50可能希望向监听广播信道的移动台100发送广播系统参数消息或者其它开销消息。实现广播信道上的开销消息的广播的一种方法是暂时从软切换中丢弃其中广播开销消息的那些扇区，并在信令完成之后将扇区重新加入软切换。这种方法是复杂的，并且要求参与基站50与移动台100之间的协调。例如，软切换分支被丢弃及添加的时间需要在基站50与接收广播流的移动台100之间进行协调。这种协调需要通过参与基站50之间的旁牵链路的信令以及移动台100与参与基站50中的一个或多个之间的空中信令。该方法在软切换分支被丢弃的那些周期中可能导致性能降级。由于信令消息的持续时间通常极短，因此这种方法可能不是网络运营商希望的。
实现广播信道上的信令的另一种方法是取消或延迟计划用于传送给软切换所涉及的所有扇区中的移动台100的帧。信令消息可被插入通过取消或延迟携带广播流的帧而变为可用的帧中。在这种方法中，需要通过广播信道发送信令或开销消息的基站50向相邻基站发送通知消息。通知消息包括它将开始传送开销消息的时间、开销消息的大小以及开销消息的传输的持续时间。通知消息可通过旁牵链路从发起信令的基站50传送给其软切换邻域。消息可包括动作时间字段、长度字段以及可选消息字段。动作时间字段包含始发基站50将开始通过广播信道传送信令消息的时间。长度字段表明信令消息的长度，它可由其它基站50用来确定信令消息的持续时间。可选消息字段可包含传送给移动台100的信令消息。通知消息用于使对移动台的开销消息的传输之后的广播流的传输再同步。
当始发基站50向其软切换邻域提供信令消息时，可能要求软切换邻域向移动台100传送信令消息，从而允许移动台100进行的信令消息的软组合。如果始发基站50没有提供信令消息，则软切换邻域必须进入不连续传输模式，并且在信令消息的持续时间内停止传输。当启用里德-索罗蒙编码时，可能不能使用不连续传输，因为外部里德-索罗蒙编码所产生的奇偶校验位将不匹配，从而导致整个里德-索罗蒙块的丢失。为了避免启用里德-索罗蒙编码时的这个问题，通过广播信道承载的信号消息需要在所有扇区中传送。
当广播信道的带宽大于支持广播流所需的带宽时，多个广播流可被复用到相同的广播信道上。为了实现BSC边界上的软组合，所传送的帧需要在所有扇区中均相同。如果通过广播信道传送的帧包括来自多个广播流的数据，则给定基站50可能需要预订当前不需要的广播流，因为所有帧都需要相同以支持软组合。
本发明提供对于相同广播信道上的复用广播流的支持，而无需基站50不必要地预订广播流。基站50可将广播信道分为多个时隙，并且标识各时隙中承载的广播流。这样，移动台100可对承载受关注广播流的那些时隙进行软组合。参与软切换的基站50可采用上述广播参数协调过程来协商哪些时隙用于给定广播流。其余时隙可用来传送其它广播流，或者基站50可以不连续传输模式工作，并在未用时隙中停止传送。对于当前不需要其扇区之一的广播流不需要基站50。不同的基站可在相同时隙中传送不同的广播流，只要没有移动台正在将时隙与不同流进行软组合。因此，复用广播流在不同扇区中可能不同。
在广播信道上在一帧中复用多个广播流时，广播信道的带宽必需至少等于各个广播流所需的带宽的总和。N个广播流的所需带宽B表示为Σi=1NBi]]>式(11)其中，Bi≤B，以及Bi以kbs表示。一些广播流可能需要整个时隙，而其它广播流则可分组为单个时隙。如果一些广播流可经过组合，使得需要M＜N个时隙，则式11可写作Σi=1MBi]]>式(12) 在本发明的一个实施例中，时隙为20ms。假若BCH上的帧大小通常是20ms的倍数，则BCH上的各帧可均匀地分为20ms时隙。设T表示为所有广播流提供服务以满足各广播流的带宽要求的时间周期。T可表示为20毫秒时隙的数量。T的值确定用以为各广播流提供服务的周期性以及支持复用广播流所需的缓冲器大小。
难题是确定最佳服务于所有复用广播流所需的最小时间周期T。最小广播间隔T可根据下式计算TMIN=Σi=1MBiGCF]]>等式(13)在等式13中，各广播流的带宽Bi除以所有广播流的最大公因子GCF，以及对结果求和，从而得出最小广播间隔TMIN。在这种计算中，共用相同时隙的两个或两个以上广播流被作为单个广播流来处理。通过使广播间隔为最小，来使移动台上的去抖动缓冲器的大小为最小。
作为一个实例，假定基站50分别以10kbs、12kbs和20kbs的数据速率将三个广播流复用到BCH上。这三个广播流的最大公因子为2000。因此，最小广播间隔TMIN可根据下式计算TMIN=Σ10,0002,000+12,0002.000+20,0002,000]]>等式(14)TMIN＝∑5+6+10TMIN＝21在这个实例中，广播间隔TMIN等于21帧。TMIN的值以及时隙分配和广播间隔的起始点需要被传递给参与软切换的其它基站50。
在任何情况下，本领域的技术人员应当理解，本发明不受前面的论述限制，也不受附图的限制。相反，本发明仅由以下权利要求及其适当的合法等效物来限制。
权利要求
1.一种在软切换期间使从多个基站到移动台的广播流的传输同步的方法，所述方法包括从第一基站与第二基站同步地向移动台传送广播流；在所述第一基站将开销消息插入所述广播流，以便传输到所述移动台；以及在传送所述信令消息之前，从所述第一基站向所述第二基站发送通知消息，以便使广播流的传输再同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通知消息包括第一基站将传送开销消息的时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通知消息还包括开销消息的持续时间。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通知消息还包括开销消息的长度。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通知消息还包括开销消息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，第一基站与第二基站同步地传送开销消息。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通知消息在从第一基站到第二基站的旁牵链路上传送。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二基站在开销消息的持续时间里使传输静寂。
9.一种基站，包括基站控制器，配置成与第二基站同步地向移动台传送广播流；将开销消息插入所述广播流，以便传输到所述移动台；以及在传送所述信令消息之前，向所述第二基站发送通知消息，以便使广播流的传输再同步。
10.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述通知消息包括第一基站将传送开销消息的时间。
11.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述通知消息还包括开销消息的持续时间。
12.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述通知消息还包括开销消息的长度。
13.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述通知消息还包括开销消息。
14.如权利要求13所述的基站，其特征在于，第一基站与第二基站同步地传送开销消息。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通知消息在从第一基站到第二基站的旁牵链路上传送。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第二基站在开销消息的持续时间里使传输静寂。
17.一种使两个或两个以上基站向移动台传送的广播流的传输同步的方法，包括将广播信道分成多个时隙，用于复用两个或两个以上广播流；在所述基站之间协商为传送一个或一个以上广播流所选的时隙，其中每个广播流占用不同时隙；以及在所选时隙中传送广播流。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括在未用时隙期间使传输静寂。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括根据广播流的所需带宽确定用于所述两个或两个以上广播流的最小广播间隔。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述最小广播间隔是使数据吞吐量最大的间隔。
21.一种基站，包括基站控制器，配置成将广播信道分成多个时隙，用于复用两个或两个以上广播流；与一个或一个以上其它基站协商为传送一个或一个以上广播流所选的时隙，其中每个广播流占用不同时隙；以及在所选时隙中传送广播流。
22.如权利要求21所述的基站，其特征在于，所述基站控制器在未用时隙期间使传输静寂。
23.如权利要求21所述的基站，其特征在于，所述基站控制器根据广播流的所需带宽确定用于所述两个或两个以上广播流的最小广播间隔。
24.如权利要求23所述的基站，其特征在于，所述最小广播间隔是使数据吞吐量最大的间隔。
全文摘要
一种基站把开销消息插入传送到移动台的广播流中。为了支持移动台的自主软切换，插入开销消息的基站向传送相同广播流的基站中的一个或多个发送通知消息。通知消息指明发送开销消息的时间以及开销消息的持续时间和/或长度。广播信道可分成多个时隙以支持混合流。支持处于软切换中的移动台的基站可商定为指定广播流分配的时隙。
文档编号H04W4/06GK1902974SQ200480039597
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月5日
发明者E·科尔本, S·巴拉素布拉曼尼恩, I·卡恩 申请人:艾利森电话股份有限公司