用于发射多帧切换或分配消息的方法

专利名称：用于发射多帧切换或分配消息的方法
技术领域：
本发明通常涉及GSM (全球移动通信系统)或基于GSM的无线通 信系统中移动站的层3业务信道切换或分配。
背景技术：
根据由第三代合作伙伴计划(3GPP)颁布的GSM标准，当移动站 的业务信道切换被网络认为合乎需要时，网络将层3切换命令消息(用 于小区间的切换)或层3分配命令消息(用于小区内的切换)发送到该 移动站，提供关于切换参数的信息。在当今的复合网络中，其中成功 的切换或分配需要跳跃列表(hopping list)和自适应多速率(AMR)参数， 切换命令和分配命令不再能够在单个层2 (L2) I帧中被发送。这意味着 多个I帧必须被数据链路层2 (L2) —次一个地发送和确认。参见3GPP 技术规范(TS) 04.06节5.8.4，其规定"在任何给定时间内可能未完成的 (也就是说，未确认的)连续编号的I帧的最大数(k)是不应该超过7 的系统参数。对于具有SAPI^0或3的数据链路(参见条款6) ， k的值 应该为1<=1。对于SAPI的其它值，k的值需要进一步研究"。切换或分 配消息是通过具有服务接入点标识符(SAPI) =0的数据链路发送的。
另夕卜，3GPPTS 04.06节5.7.1规定"当有效的I帧被接收时，其包含 不等于接收器处的接收状态变量V (R)的N (S)值，则在接收器中发 生N (S)序列错误异常条件。当N (S)不等于接收状态变量V (R)时 将丢弃全部I帧的信息字段"。因此，当前的节5.7.1要求多帧消息的每 个I帧按顺序被接收或者被丢弃。
由于重复下行链路FACCH (快速相关控制信道)的采用，当从移 动站到服务小区的上行链路不工作时，从服务小区到移动站的下行链路经常工作。因此，切换命令或分配命令的第一下行链路I帧经常被传 送到移动站，但是第一下行链路I帧的确认在上行链路上却没有成功地 被传送。因为在前一个I帧被确认之前，多帧切换或分配命令消息的下一 个I帧不能由基站发送，所以多帧切换或分配命令消息的第二I帧有时未 被传送到移动站，这导致了掉话。讽刺地，切换和分配过程通常部分 地由劣化的信令条件触发，而在相反的信道条件期间的第一下行链路I 帧的重新传输以及随后的确认可能延长切换或分配过程，导致L2信令 故障，并且最终导致掉话而不是成功的切换或分配。


图1示出根据系统实施例的GSM网络的系统图。 图2示出根据基站实施例，GSM基站执行多帧切换或分配消息的方 法的流程图。
图3示出根据第一移动站实施例，GSM移动站执行多帧切换或分配
消息的方法的流程图。
图4示出根据移动第二移动站实施例，GSM移动站执行多帧切换或
分配消息的方法的流程图。
具体实施例方式
GSM服务基站将多帧切换命令消息(或多帧分配命令消息)的全 部I帧以循环的方式，从消息的第一I帧开始到消息的最后I帧，重复地 发射到移动站。最终消息的I帧的传输连续地按顺序重复。如果基站接 收到来自移动站的确认，则从循环的重复传输中移除被确认的I帧。移 动站可以遵循成多帧(multi-framing)操作的正常程序，或者它可以缓 冲已接收的任何无序I帧(按顺序或者按接收次序)并且在接收到全部I 帧之后重新组合完整的最终消息。
图1示出根据系统实施例的GSM网络的系统图100。虽然在这里展 现了当前GSM网络，但是在当前GSM网络上的过去和未来的变化还是 在系统图100的范围内。在本实施例中，与GSM网络160兼容的移动站120使用上行链路无线信号140与服务基站110进行通信。服务基站IIO 使用下行链路无线信号130与移动站120无线地进行通信。由于服务基 站110的地理覆盖和移动站120的位置，基站110尝试使用层3切换命令 消息(用于小区间的切换)或层3分配命令消息(用于小区内的切换) 将通信业务信道切换到另一个基站150。
在切换或分配过程期间，服务基站110在数据链路被释放前在数据 链路上传送最终消息。服务基站110在具有等于0的服务接入点标识符
(SAPI)的下行链路控制信道上向移动站120发送最终消息，所述下行 链路控制信道例如SDCCH (独立专用控制信道)或FACCH (快速相关 控制信道)。该最终消息是多帧切换命令消息或分配命令消息，所述 多帧切换命令消息或分配命令消息包含由移动站用于成功切换或分配 所需要的信息，例如用于新的基站150的跳跃列表，自适应多速率
(AMR)参数，禾口/或如在当前3GPPTS44.018节9丄15中指定的其它信 息。虽然3GPP TS 04.06节5.8.4对SAPI = O消息将k限定为l，在这种情 况下，在基站110处，k将被增加至lj2和7之间的数。根据3GPP TS 04.06 节5.8.4，值k代表可以在未确认模式中被发射的连续编号的I帧中的最大 数。在本实施例中，由于对k地址的现有GSM的3比特的限制，最终消 息至多具有7帧(3比特所代表的最大值)。在没有该限制的其它实施 例中，k可以具有其它最大值。
在k值从2到7的情况下，在要求来自移动站120的确认之前服务基 站110可以发射多帧切换或分配消息达七帧长。根据一些观点，这个的 特征可以被描述为当切换或分配消息正在被发射时将服务基站设置为 处于未确认模式。这可能引导人们考虑使用完全未确认模式用于最终 消息的传输；然而，未确认模式与现有的移动站不兼容。根据其它观 点，最终消息的确认可以被认为是已接收的最终消息的全部下行链路I 帧的上行链路确认(在一个确认消息中或者多个确认消息中)或者是 移动站出现在目标信道上并且适当建立新数据链路连接。取决于移动站120中的程序设计,移动站120可以按顺序每次接收 和确认最终消息的一个I帧(例如，完全符合3GPP TS 04.06节5.7.1的"传 统"移动站)或者无序接收I帧并且每次一个或多个地确认已接收的I 帧(例如，"非传统"移动站)。
通过继续在多帧切换或分配消息中进一步发射I帧而不等待接收 上行链路I帧确认，完整的切换或分配消息的下行链路传输的速度被增 加。在不良的上行链路条件但是适当的下行链路条件中，移动站接收 最终消息的I帧但是移动站对每个下行链路I帧的确认没有被基站接收 到，因为移动站的确认对于完整的多帧切换或分配消息的传输不再是 关键的，所以完成切换的可能性增加。另外，完整的多帧切换或分配 消息的传输没有被I帧的重新传输阻碍，所述I帧被移动站接收，但是其 中确认没有被基站接收到。
图2示出根据服务基站实施例，GSM基站执行多帧切换或分配消息 的方法的流程图200。执行该流程图200的GSM基站可以是图1所示的服 务基站IIO。在步骤200，切换过程开始。在本实施方式中基站制定 切换或分配消息；将切换消息的帧的数目N设置为大于1的数，将发送所 述切换消息而不接收确认；并且将最终模式(Fmode)比特设置为K是)。 将Fmode比特设置为l向移动站指示这是来自服务基站的最终消息， 该最终消息将在SAPIO上在成多帧模式中被传送。在本实施方式中，N 等于完整的切换消息中I帧的数目。由于在GSM系统中现有的约束，在 本实施例中N-〈7。
在经过步骤210的第一传递中，服务基站在下行链路控制信道,例 如SDDCH或FACCH上向移动站(例如图l所示的移动站120)发射最终 消息的第一N个I帧。这是因为在这点上最终消息的I帧中没有任何一个 被及时确认。假定I帧以接收的I帧序列的次序被发射，例如接收状态变 量V (R)序列；然而，无序传输还是可能的。如果在切换或分配消息 中存在7或更少I帧，那么基站可以发射整个切换消息而不违反其它GSM约束。最终消息通常包括下述信息诸如频率列表，多速率参数，
和/或在3GPP TS 44.018节9.1.15中列出的其它参数。
步骤220确定基站是否已经接收到了来自移动站的对步骤210中发 送的全部I帧的确认。当切换移动站时(所述移动站发送对完全符合 3GPPTS 04.06节5.7.1成功接收的每个I帧的确认)，基站应该接收对所 发射的每个I帧的一个确认消息，但是指示移动站成功接收到完整的最 终消息的任何类型的消息是可接受的。
当切换发送累积确认的移动站时，基站至少接收一个确认，该确 认包括对由基站发射的多帧切换或分配命令消息中的最后I帧的确认 (其暗示消息中先前的全部I帧的确认)。只要一个或多个已接收的确认
消息向基站指示在步骤210中发射的全部I帧被移动站接收到，就可以执 行其它确认方案。如果已经接收到合适的(一个或多个)确认消息， 那么基站知道移动站己经成功接收到多帧切换或分配消息，并且在步 骤290中过程结束。如果切换或分配消息大于N个帧长，那么流程图200 可以再从步骤210中所发送的下一组帧开始。
如果根据步骤220，在步骤210中发送的N个帧还没有全部被确认， 那么步骤230确定基站是否已经接收到来自网络(例如图l所示的网络 160)的消息,该消息指示移动站己经完成了切换或分配。在这种情况中， 另一个基站(例如图1所示的基站150)将变成新的服务基站，并且新 的服务基站150将通过网络160向先前的基站110提供反馈。完成的切换 或分配还是指示移动站已经成功接收到完整的多帧切换或分配消息的 指示符,并且在步骤2卯中过程结束。
如果根据步骤230切换还没有完成,那么步骤240确定重新传输的 最大数目是否已经发生。根据3GPP TS 04.06节5.8.2，用于具有SAPI = 0
的数据链路的重新传输计数器N200取决于所使用的控制信道。就 SDCCH来说，N200是23，并且就FACCH来说，N200被设置为34用于全速率和29用于半速率。如果重新传输计数器N200还没有超限，则基 站返回步骤210并且向移动站重新发送最终消息的未确认I帧。(在本实 施例的变型中，基站重新发送整个最终消息而不只是未确认I帧)。如果 计算器N200已经超限，则在步骤290中，过程结束，而不需要基站接收 关于移动站已经成功接收到多帧切换或分配消息的任何反馈。
如果根据步骤240超时发生，则存在掉话的可能性；然而，使用流 程图200相对于先前的技术降低了掉话的概率，其中SAPI = O消息的每 个I帧必须在下一个I帧可以被发送以前首先被确认。
为了更透彻地理解流程图200的效果，图3示出用于完全符合3GPP TS 04.06节5.7.1的"传统"移动站的流程图300，并且图4示出用于无序 接受消息的I帧的"非传统"移动站的流程图400。
图3示出根据第一移动站实施例，GSM移动站执行多帧切换或分配 消息的方法的流程图300。执行该流程图300的GSM移动站可以是图1所 示的移动站120。在该第一移动站实施例中，移动站完全符合3GPP TS 04.06节5.7.1，并且能够按适当的顺序每次接收多帧消息的一个I帧，并 且能够按接收的次序缓冲所接收的I帧，以便为层3处理创建完整的切换 或分配消息。
在开始步骤300中，缓冲器被清空。现有的GSM机制确定将被接收 的下一个I帧的接收状态变量V(R)(以模8方式)以及在最终消息中是 否存在额外的I帧。在GSM系统中，在消息报头中存在标记M，其中M二 1指示在消息中存在更多I帧，并且其中M = O指示消息中的最后一个I 帧。注意，这种实施方式使用符合30 了8 04.06节5.8.4的1^= l开窗口 方案(windowing scheme)。在该k-l开窗口方案中，移动站按顺序确 认每个I帧，并且在先前的连续I帧被确认之前，不确认另一个I帧。而 且，根据3GPP TS 04.06节5.7.1无序到达移动站的任何I帧被移动站丢 弃。在步骤310中，在下行链路控制信道，例如SDCCH或FACCH上接 收来自服务基站的切换消息的I帧。步骤320确定已接收的I帧是否是在 最终消息中期望的连续地下一个I帧。该实施例考虑具有模8运算的接收 状态变量V (R)方案，如3GPPTS 04.06节3.5.2.5所描述的；然而，可以 使用其它排序方法。如果所接收的I帧不是根据帧序列所期望的I帧，则 步骤330丢弃所接收的I帧并且返回步骤310。如果所接收的I帧具有所期 望的帧序列信息，那么步骤340促使移动站发送确认该I帧的消息。步骤 350将缓冲器内的已接收I帧的内容连接起来。假定步骤360确定没有超 时发生，则步骤370例如，通过观察是否]^1 = 0来检査是否已经接收到整 个切换或分配消息。如果没有接收到整个最终消息，则步骤380增加对 所期望的下一个I帧的计数，并且返回步骤310以接收另一个I帧。
流程图300的随后的传递在缓冲器中建立已接收的切换消息，只要 超时还没有发生，则按顺序每次一个I帧。如果步骤370确定切换或分配 消息的最终I帧已经被接收，则这暗示缓冲器包含整个切换或分配消息， 并且在步骤390，移动站将缓冲器中完整的最终消息传递到层3用于处 理。
在具有稳固的下行链路的切换或分配情况中，在服务基站中执行 的流程图200和在被服务移动站中执行的流程图300的交互作用将促进 从服务基站向移动站发射切换消息I帧的速度，因为流程图200不要求接 收到确认消息来发送下一个I帧。因此，多帧切换或分配消息被发射而 不考虑是否最终消息的每个I帧被向基站确认。
在当前的多帧确认程序中，最终消息的每个I帧必须按次序被接 收。如果，例如，由于暂时的下行链路故障，第一I帧没有被移动站接 收到，但是随后的全部I帧都被移动站接收到，那么基站在步骤210中通 过发射完整的切换消息进行循环，发现在与步骤320和330交互作用的 每个步骤220，对于每个已接收的I帧没有确认被接收到(考虑到没有成功接收第一I帧)，并且还发现移动站还没有完成切换。如果还没有达 到重新传输的最大数目，则图2中的流程返回步骤210并且重新发射整 个最终消息。在第二移动站实施例中，如果移动站可以缓冲和确认无 序接收的I帧，则不必重新发射整个最终消息。
在一些实施方式中，其中重复RAACH被采用，每个I帧在步入下 一个I帧以前被发送两次以增加被移动站接收的机会。当下行链路信号 不稳固时，重复I帧被忽略或者与该I帧的第一出现结合。出于讨论的目 的，双I帧将被认为单个传输并且不改变本实施例中的基本步骤。
图4示出根据第二移动站实施例，GSM移动站执行多帧切换或分配 消息的方法的流程图400。在该第二移动站实施例中，移动站能够无序 接收多帧消息的I帧，缓冲它们，并且正确地将它们排序以创建完整的 切换或分配消息用于层3处理。在本实施例中，移动站完全符合3GPP TS 04.06节5.8.4并且确认每个已接收I帧，但是移动站不完全符合3GPP TS 04.06节5.7.1，并且仅丢弃复制的已接收I帧而不是丢弃无序接收的任何 I帧。
在开始步骤400中，缓冲器被清空。在步骤410中，I帧由移动站接 收。步骤420确定切换或分配消息的先前的全部I帧(如果有的话)是否 已经被接收。如果先前的全部I帧已经被接收，那么步骤430确认在步骤 410中接收的I帧。例如，如果在步骤410中接收的I帧是切换消息的第一 I帧，那么没有先前的I帧用于接收，并且移动站在步骤430中确认切换 消息的第一I帧。如果在步骤410中接收的I帧是切换消息的第二I帧，并 且先前没有接收到第一I帧，那么不确认第二I帧并且流程直接进入步骤 440。
步骤440检査在步骤410中接收的I帧是否是先前接收的切换或分 配消息的任何I帧的复本。如果最新的I帧是复本，则步骤450丢弃该I帧 并且返回步骤410。如果最新的I帧不是复本，则步骤460将该I帧内容添加到缓冲器。
当步骤470确定切换或分配消息的全部I帧已经被接收时，步骤490 向层3发送缓冲器内容用于进一步处理。在本实施例中，在全部I帧已经 被接收之后，缓冲器的内容在步骤490中被适当地排序。在替代实施例 中，在步骤460中当添加I帧时，缓冲器的内容可以正确地被排序。如果 未接收到切换或分配消息的全部I帧，则流程返回步骤410以接收另外的 I帧。流程图400的进一步传递继续建立完整的切换消息。构成切换消息 的多个I帧可以被无序接收、被确认(合适地时候)、被缓冲，并且正 确地被排序以创建完整的切换消息用于层3处理。
注意本实施方式使用累积确认方案。在累积的确认方案中，消息 的特定I帧的确认(例如，I帧3)指示该消息的全部先前I帧(例如，I 帧1和I帧2)也已经被成功地接收。例如，如果I帧2是第一个被接收的I 帧，那么没有确认被发送。如果I帧1是下一个被接收的I帧，那么I帧2 的确认被发送(其隐含地确认I帧1)。如果I帧3是第三个被接收的I帧， 那么I帧3的确认暗示了I帧1和I帧2被成功接收。可能使用其它类型确认 方案，例如明确地确认每个I帧或另一个类型的累积确认方案，代替特 定的累积确认方案。
流程图400和流程图200的交互作用缓和了下述问题当如果切换 消息的I帧没有被接收或被无序接收时，基站可能需要在移动站可以继 续建立完整的切换消息以前重新发射整个切换消息。与流程图300相 比，流程图400维持切换消息的传输速度，特别是在稳固的下行链路情 况中。
虽然本公开包括被认为是以发明人建立其所有权的方式描述的本
发明的目前的优选实施例和最佳模式，并且该方式使本领域技术人员 能够制造和使用本发明，将了解和理解存在许多在此公开的优选实施 例的等效物，并且在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以进行修改和变型，由所附权利要求而不是优选实施例对修改和变型进行限 定，包括在本申请未决期间的任何修改和在此发表的权利要求的全部 等效物。
进一步地可以理解相关术语的使用，例如第一和第二，被用来区 别一个实体与另一个实体、项目、或动作，而不必要求或暗示在这种 实体、项目、或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。利用或在软 件程序或指令中来最佳地执行大部分发明功能性和许多发明原理。所 期望的是本领域普通技术人员尽管可能付出巨大的努力并且有例如， 由可用时间、现有技术、和经济方面的考虑激励的许多设计选择，但 当由在此公开的原理和概念引导时，将能够利用最小的实验容易地生 成这种软件指令和程序。因此，这种软件的进一步讨论，如果有的话， 受限制于对縮减和最小化使根据本发明的原理和概念晦涩难懂的风险 的关注。
如本技术领域中的技术人员所能理解的，移动站和基站包括执行 计算机程序代码以执行在此描述的方法的处理器。实施方式包括计算 机程序代码，该计算机程序代码包含实现在有形的介质里的指令，例
如软盘，CD-ROM，硬盘，或任何其它计算机可读存储介质，其中，
当计算机程序代码由被加载到处理器中且由处理器执行时，处理器变 成实践本发明的装置。实施方式包括计算机程序代码，该计算机程序 代码例如，被存储在存储介质中，加载到计算机中或由计算机执行， 或者通过一些传输介质被发射，例如通过电线或电缆，通过光纤，或 者经由电磁辐射，其中，当计算机程序代码被加载到计算机中并且由 计算机执行时，计算机变成实践本发明的装置。当在通用微处理器上 执行时，计算机程序代码段配置微处理器以创建特定逻辑电路。
权利要求
1. 一种向移动站发射多帧切换或分配消息的方法，包括从基站发射最终消息的N个I帧，其中N大于1；以及如果所述基站没有接收到对所述最终消息的N个I帧的确认，则从所述基站重新发射所述最终消息的I帧直到N个。
2. 根据权利要求l所述的方法，进一步包括如果所述基站没有接收到来自网络的指示所述移动站已经完成切换的消息，则从所述基站重新发射所述最终消息的I帧直到N个。
3. 根据权利要求l所述的方法，进一步包括如果重新传输的最大数目还没有发生，则从所述基站重新发射所述最终消息的I帧直到N个。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中N小于8。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述最终消息包括I帧的集合，其中所述I帧的集合由N个I帧组成。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述最终消息包括至少下述之一频率列表和多速率参数。
7. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括仅重新发射所述基站没有接收到确认的最终消息的I帧。
8. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括输入最终模式(Fmode)用于暂停对接收对下述最终消息每个I帧的确认的要求该最终消息是在具有服务接入点标识符(SAPI) =0的数据链路上发射的。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中发射的步骤将每个I帧发送两次。
10. —种接收多帧切换或分配消息的方法，包括-接收具有已接收I帧序号的多帧最终消息的I帧；如果已经接收到具有在所述已接收I帧序号之前的I帧序号的所述多帧最终消息的全部I帧，则发射对所述I帧的确认消息；以及将所述I帧的内容添加到缓冲器。
11. 根据权利要求io所述的方法，其中将所述I帧的内容添加到缓冲器的步骤将所述I帧的内容插入I帧序列中。
12. 根据权利要求IO所述的方法，进一步包括向层3发送所述缓冲器的内容。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述发送的步骤包括以I帧顺序对所述缓冲器的内容进行排序。
14. 一种接收多帧切换或分配消息的方法，包括接收具有接收状态变量的多帧最终消息的I帧；当已经接收到具有小于最大接收状态变量的全部接收状态变量的所述多帧最终消息的I帧时，发射对具有所述最大接收状态变量的I帧的确认消息；以及将所述I帧的内容添加到缓冲器。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中使用模运算来确定所述接收状态变量。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中使用模8运算来确定所述接收状态变量。
17. —种发射多帧切换或分配消息的方法，包括从基站发射最终消息的第一I帧；从基站发射最终消息的第二I帧；以及接收对所述最终消息的所述第一I帧和所述第二I帧的确认。
18.根据权利要求17所述的方法，包括-其中所述第一I帧具有"更多帧"值M-1;其中所述第二I帧具有"更多帧"值M二0;如果没有接收到对所述第一 I帧的确认，则重新发射所述第一 I帧；以及如果没有接收到对所述第二 I帧的确认，则重新发射所述第二 I帧。
全文摘要
一种用于发射多块切换或分配消息的GSM服务基站方法(200)，将多帧切换命令消息或多帧分配命令消息的全部I帧发射到移动站(210)。如果基站没有接收到来自移动站的对最终消息的全部I帧的确认(220)，没有接收到来自网络的指示移动站已经完成它的切换的消息(230)，以及没有超过所允许的重新传输的最大数目(240)，则全部未确认I帧被循环地重新发射(210)。移动站可以遵循用于成多帧操作的正常程序(300)或者它可以缓冲已接收的任何无序I帧(按顺序或者按接收次序)并且在全部I帧已经被接收之后重新组合完整的最终消息。
文档编号H04M1/663GK101513026SQ200780032612
公开日2009年8月19日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年8月29日
发明者杰弗里·C·斯莫林斯基, 查尔斯·P·宾塞尔 申请人:摩托罗拉公司