专利名称：用于接入信道话务管理的系统、方法与设备的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及通信系统中的话务管理，尤其涉及通信系统中的接入信道话务管理。
2.背景与相关技术通信系统包括通信网和一套与网络联系的节点。网络与节点间的通信链路可以是有线和/或无线。网络还与其他网络通信，因而节点可与网络内某一实体通信，也能与接至该网的另一节点和/或与另一网上的某一实体和/或节点通信。
一例通信网就是局域网(LAN)，该网可以包括一组服务器，而各个节点可以包括工作站、个人计算机和/或存贮单元与打印机等外围设备。另一例通信网是蜂窝通信的无线网，该网可以包括一组基站与管理单元(如移动服务控制器(MSC)与位置寄存器)，各个节点可以是通过无线电链路与基站通信的移动单元。移动单元可以是蜂窝电话、连接计算机或其他数据发生装置的无线调制解调器或者无线本地环路(WLL)站。通过基站，移动单元可以相互通信和/或与公共交换电话网(PSTN)和/或因特网等的其他网络上的设备通信。
如
图1所示，若干节点的可通过公共信道250向网络200发送信息。如在局域网内，若干工作站或个人计算机可通过同一以太网连接向该网发信息。在移动无线通信系统诸如蜂窝电话系统中，若干用户通过在公共接入信道上发送接入请求而同时试图入网(如按照AIOHA方案)。网络通过同一信道同时接收两个或更多用户的发送时，会导致数据冲突，阻止正确地接收任何发送。因此，必须分别重发冲突的发送，直到正确地收到每个发送，由此增大了信道话务量，造成系统延迟。
通过有线链路发送的节点能接收出现的数据冲突信息，但对正通过无限链路发射的一般节点而言，只能直接从网络获得关于当前信道使用情况的有用信息。此外，一般只能以否定方式诸如以超时形式接收此类信息(即不能在规定的时段内接收对发送的确认)。至少部分由于这一反馈延迟，信道过度使用引起的数据冲突在无线系统中变得更昂贵了。
应用ALOHA方案的系统尤其容易产生数据冲突。换用时隙ALOHA方案，可以略微减轻这种敏感性。根据时隙ALOHA方案，时间被分为一系列相邻而不重叠的时隙，诸节点限于只在时隙边界开始发送。
希望支持不同长度的消息通过公共信道。例如在时隙ALOHA系统中，希望支持占据若干连续时隙的消息。然而这种更改加大了系统复杂性，而对冲突的敏感性也随消息长度增大。
单一易冲突接入信道的一种替代方式是备用接入信道，这是一种只能在预先保留的时隙期间使用的节点。如在IS—2000 CDMA系统中，把每个反向链路增强的接入信道设计为基本接入信道(即时隙ALOHA)或备用接入信道。图2示出在反向链路上具有基本接入信道252a和备用接入信道252b的示例系统的框图。
对接入信道实施备用模式虽然消除了信道上的冲突可能性，但是备用协商产生了延迟与额外信道话务。另外，节点还要等待其备用的时隙到来。因此，希望用基本接入信道发送尽可能多的消息。同时，为尽量减少延迟，希望管理若干接入信道(如图2中信道252a与252b之间)的话务。
附图简述图1是通信系统的框图；图2是反向链路上具有基本与备用接入信道的通信系统的框图；图3是本发明一实施例的系统的框图；图4是本发明一实施例的系统的框图；图4B是本发明一实施例的系统的框图；图5是本发明一实施例的方法流程图；图6是本发明一实施例的方法流程图；图7是本发明一实施例的方法流程图；图8是本发明一实施例的方法流程图；以及图9示出本发明一实施例设备的框图。
发明详述图3示出本发明一实施例的系统50，其中网络210的节点接口发射机220通过前向链路信道260向节点110发送分布控制参数。在系统50的示例实施方法中，节点110是蜂窝电话系统的移动单元，节点接口发射机是中央电话系统或其一部分的基站，它通过控制信道如寻呼信道发送分布控制参数。
图4示出本发明一实施例的系统60，其中节点110通过基本接入信道252a或备用接入信道252b向网络210的节点接口接收机230发送消息。在一示例实施方法中，系统50和60重叠于节点110和网络210，节点接口发射机220和接收机230是同一基站或收发机225的一部分(如图4B所示)。对向网络210发送的每条消息，该方案中的节点110选择通过基本接入信道252a或备用接入信道252b发送消息，该选择至少部分根据分布控制参数。
图5示出的本发明一实施例方法，可用如图3所示的节点接口发射机220执行。在任务P110中，节点接口发射机220接收反向链路信道观察信息(即有关反向链路信道252a和/或252b的当前或最近状态的信息)。该信息可以接收自节点接口接收机230，或通常接收自包含节点接口发射机的收发机225的接收机部分，尽管系统50或图4方法都不限于这种配置。例如，反向链路信道观察信息可以指示反向链路信道252a在最近时隙周期内是空闲还是冲突，或者已成功地将消息数据传给网络210。
在任务P130中，根据至少部分信道观察信息计算分布控制参数。该任务由节点接口发射机220或网络210另一部分执行。该分布控制参数包含一个或多个分布参数(涉及判断，如是否通过反向链路信道252a或252b发送消息)和/或一个或多个持久参数(涉及判断，如是否及何时启动重发由于冲突而不能发送的消息)。在任务P140中，发送分布控制参数(如通过前向链路信道260)。
图6示出本发明备选实施例的方法。该方法在任务P120中，至少部分根据信道观察信息更新信道模式。该模式保持在节点接口发射机220内或网络210的另一部分内。在任务P132中，至少部分根据更新的信道模式计算分布控制参数。
图7示出图6方法的特定实施方案。在任务P112中，在最新时隙(指时隙i，其中序列中第一时隙定为时隙0)内对信道252a的状态ε确定某个值。该实施中，状态ε的值为+1(说明在时隙i内成功地接收了消息数据)、-1(说明在时隙i内有数据冲突)或0(说明信道252a在时隙i内处于空闲)。
在任务P122中，用ε值即时更新信道252a在下一时隙内(定为时隙(i+1))的模式，在一特定实施方案中，该模式包含累积值ni+1和信道活动性估值λi+1。累积值n涉及累积的消息(即碰到冲突而迄今未能成功重发的消息)。在一示例实施方案中，累积值ni+1代表在时隙(i+1)内具有累积消息的节点数，表示如下 式中λi是时隙i的信道活动性估值(见下述)，α是调节重发概率b的因子(也见下述)。可以证明，对参数d选用值1-λi可优化平均延迟。此时可将上式改写成 一般希望限制累积值n，使之为非负值。
任务P122还包括计算值λ，以通过信道252a提供活动性估值。在一示例实施中，把值λi+1计算成累积值ni-1、历史值hi与初始值λ0的归一化和λi+1=1i+1·[ni+1+hi+λ0]]]>式中把历史值hi保持为运行的总时隙(达到并包括时隙i)，此时接收成功(即ε等于+1)。若α值选为1-λi，则随着i增大，λ的极限至少以0和1为界，因此初始值λ0适合选为0.5。然而，此时初始值选择不很重要，因为λ值在操作时容易迅速收敛。若再启用该法(即值i重置至零)，希望将最后的λ值存储起来，再启用时用作初始值λ0。
在任务P232中，用累积与信道值ni+1与λi+1计算消息长度阈值L。成功发送长1时隙的消息的概率定为P(S|1)。在一示例实施法中，根据对其它时隙的观察，假定节点接口接收机230把各时隙逐个视为忙绿或空闲，这样可将长N时隙的消息成功发射的概率P(S|N)表示为P(S|N)＝P(S|1)N还假设，某时隙的新用户数(即发送新的而未累积的消息的用户)符合带参数λ的泊松分布 而且，假定在某时隙内发送累积消息的用户数按下式分布 示中n为该时隙的累积值，b为再发送概率(见下述)。由此可见，P(S|1)与下列事件相关P(0个积累用户和1个新用户发送)＝e-λ(1-b)n为补偿信道状态，诸如衰减与遮蔽，增加3信道质量因子Q(Q可以为固定值如0.99，或者是≤1的动态值)，可对成功发送长1时隙的消息的概率表达为P(S|1)＝e-λ(1-b)nQ把通过反向链路信道252a成功发送消息的概率的最小界限d选作系统参数。阈值L指示其成功发送概率满足最小界限d的消息的最大长度，可以表示为L<log(d)log(P(S|1)]]>在一示例实施中，消息长度阈值可表示如下L=ceil(log(d)ni+1·log(1-b)-λi+1+log(Q))]]>重发概率b可用L与其它上述参数表示如下b=min(2L+1·min(β,αni+1),0.5)]]>其中将参数β的值定为0.5，另外在有一个累积的用户时(即ni+1＝1时)，为使成功发送概率最大，参数β值可选成(1-(λ/2)-λ)。在该式中，项2/(L+1)是用于补偿与L相关的信道(即(L+1)/2)上允许的平均消息长度的缩放因子。
可以发现，上述的假设、模型与估值完全对应于动态通信环境的条件，其中节点可在活动与非活动状态之间变化，而且/或者进入或离开该系统。在较静态或受约束的环境中，不一定要估算累积或信道活动性等量，因为大体上可得到准确的值。另外，在不同的条件下(如一个以上节点的活动性与某事件相关的环境)，其它假设可提供更佳的估值。
就平均延迟最小化标准而言，可以证明，上述选择的L与b是最优的。但对一特定应用而言，可能希望对最大吞吐量实现优化。在备选实施法中，L可表示如下L=ceil(log(d)ni+1·log(1-b)-λi+1+log(Q)+V)]]>式中V是一校正值，表示如下 而D是反向链路负载估值(L更新前计算)，表示如下D=2λi+1LMAXL2+L]]>式中LMAX是系统60的最大消息长度。虽然该法得出了更大的吞吐量，但是也容易产生更长的延迟。延迟与吞吐量之间还有许多其它折衷方法。
在任务P242中，发送(如向节点110)分布参数L与持久参数b。注意，虽然通常希望执行的每个后续任务只是该任务后接的任务，但是任务P112、P122、P232、和P242不需要以同一频率执行。例如，为保持准确的信道史，希望在每一时隙执行任务P112。同时，为最小化信道开销，希望少执行任务P242(如只是每隔25个时隙，或仅响应于预定事件)。还希望以不同的间隔执行任务P242的不同部分(如以不同频率更新参数L与b)。
在上述实施法中，节点接口发射机230向所有节点110发送L与b的单值。在备选实施中，可改变上述公式以向节点110的不同子集发送不同的L和/或b值。或者，节点110可应用某个因子，使该节点在其信道选择判断时使用L和/或b接收值改变形式，该因子可通知网络210，并且可以是固定的或动态的。
图8示出本发明一实施例方法的流程图，由系统60内的节点110执行。在任务P210中，接收以所发送消息时隙计的长度。在任务P220中，相对上述在网络210中算出并发送给节点110的消息长度阈值L，测试该长度。若测试失败(即长度大于阈值)，在任务P230中就通过备用接入信道(如信道252b)发送消息。否则，在任务P240中通过基本接入信道(如信道252a)发送消息。
在任务P250中，若收不到对任务P240发送的确认(如若出现超时)，可执行如下的持久处理。在任务P260中，从预定范围内选一随机数r。在任务270中，将数r与一持久参数(如重发概率b)作比较，该持久参数选自同一预定范围，可在网络210内算出并发送给节点110，如上所述，若测试成功(如r＞b)，则在任务P220中作重发射。否则，在任务P260中对随机数r选另一值，并对下一时隙重复任务P270的测试。本发明的其它诸实施方法支持许多其它持久处理。
图9示出本发明一实施例的节点110的框图。接收机410接收包含一个或多个分布参数和/或持久参数的分布控制参数(如从网络210)。在一示例实施法中，参数包括上述的阈值L与概率b。
处理器420接收消息特征(如时隙内的消息长度)并把选择输出到发射机430，该选择依赖于特征与分布参数(如L)的关系。根据选择，发射机430通过基本接入信道252a或备用接入信道252b发送消息。例如，若消息长度大于L，选择就指示通过备用接入信道252b发送，否则通过基本接入信道252a发送。
若收不到通过基本接入信道252a发送的确认，处理器420就产生一随机数以与通过接收机410收到的持久参数作比较。根据比较结果，处理器420可以令发射机430重发消息(如若使随机数大于持久参数)。否则，处理器420产生另一随机数，经适当延迟后重复作比较(如在下一时隙周期内)。如上所述，本发明其它诸实施例的设备可以支持多种其它持久处理。
上述提到的诸实施例使本领域技术人员能实施或应用本发明。可对这些实施例作各种修正，也可将这里提出的基本原理应用于其它实施例。例如，本发明可部分或全部实施成硬连线电路或制成专用集成电路或现场可编程门阵列的电路结构。同样地，本发明可以部分或全部实施成如机读码一样载入或制入非易失存储器(如只读存储器或闪速存储器)的固件程序，这些码是可由诸如微处理器或其它数字信号处理单元一类的逻辑元件阵列执行的指令。
而且，本发明可以部分或全部实施成软件程序，如机读码那样装入数据存储媒体或从中取出，诸如磁、光、磁光或相变盘或盘驱动器；半导体存储器；或印刷的条形码。因此，本发明并不限于上述诸实施例，而是根据符合这里以任何方式揭示的原理与新特征的最广泛范围。
权利要求
1.一种方法，其特征在于包括接收信道观察信息；计算至少一个分布控制参数，所述计算至少部分以所述信道观察信息为基础；和发送所述至少一个分布控制参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个分布参数，其中所述分布参数涉及至少在一基本接入信道与一备用接入信道之间分布话务。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道的活动性相关。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述基本接入信道的时间尺度分成一系列相邻但不重叠的时隙，而且其中所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道在一预定的所述时隙期间的活动性相关。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个分布参数，其中所述至少一个分布参数与基本接入信道上的话务量限制相关，所述限制至少部分以消息长度为基础。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个持久参数，其中所述持久参数涉及消息重发。
7.一种配置并安排成向多个节点的至少一个发送至少一个分布控制参数的节点接口发射机，其特征在于所述至少一个分布控制参数至少部分以信道观察信息为基础。
8.如权利要求7所述的节点接口发射机，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个分布参数，其中所述分布参数涉及至少在一基本接入信道与一备用接入信道之间分布话务。
9.如权利要求8所述的节点接口发射机，其特征在于，所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道的活动性相关。
10.如权利要求8所述的节点接口发射机，其特征在于，将所述基本接入信道的时间尺度分成一系列相邻但不重叠的时隙，而且其中所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道在预定一个所述时隙期间的活动性相关。
11.如权利要求7所述的节点接口发射机，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个分布参数，其中所述至少一个分布参数与基本接入信道上的话务量限制相关，所述限制至少部分以消息长度为基础。
12.如权利要求7所述的节点接口发射机，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个持久参数，其中所述持久参数涉及重发消息。
13.一种系统，其特征在于包括一个配置并安排成向多个节点的至少一个发送至少一个分布控制参数的发射机；和一个配置并安排成通过至少一条基本接入信道从多个节点的至少一个接收消息的节点接口接收机，其中所述至少一个分布控制参数至少部分以信道观察信息为基础，而且，其中所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道相关。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个分布参数，其中所述所述分布参数涉及至少在所述基本接入信道与备用接入信道之间分布话务。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道的活动性相关。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，将所述基本接入信道的时间尺度分成一系列相邻但不重叠的时隙，以及其中所述信道观察信息至少部分与所述基本接入信道在预定一个所述时隙期间的活动性相关。
17.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述一个分布控制参数包括至少一个分布参数，其中所述至少一个分布参数与所述基本接入信道上的话务量限制有关，所述限制至少部分以消息长度为基础。
18.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述至少一个分布控制参数包括至少一个持久参数，其中所述持久参数涉及消息重发。
19.一种方法，其特征在于包括接收至少一个分布参数；接收至少一个消息特征；至少在基本接入信道与备用接入信道之间选择其一，所述选择至少部分以所述至少一个特征与所述至少一个分布参数之间的关系为基础；通过所述选择的信道发送所述消息。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述至少一个特征与所述消息的长度相关。
21.如权利要求19的方法，其特征在于，所述方法还包括接收至少一个持久参数；和重发所述消息，其中至少部分按照所述至少一个持久参数实施所述重发。
22.如权利要求21的方法，其特征在于，所述方法还包括产生至少一个随机数，其中至少部分根据所述至少一个随机数与所述至少一个持久参数之间的关系实施所述重发。
23.一种设备，其特征在于包括发射机，配置并安排成通过基本接入信道与备用接入信道之一发送消息；接收机，配置并安排成接收至少一个分布参数；和处理器，配置并安排成接收至少一个消息特征，其中所述处理器还被配置并安排成在至少所述基本接入信道与所述备用接入信道之间选择其一，所述选择至少部分基于所述至少一个特征与所述至少一个分布参数的关系，而且其中所述发射机还被配置并安排成至少部分根据所述选择发送所述消息。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述至少一个特征至少与所述消息的长度相关。
25.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述接收机还被配置并安排成接收至少一个持久参数；而且其中所述处理器还被配置并安排成让所述发射机至少部分按照所述至少一个持久参数重发所述消息。
26.如权利要求25的设备，其特征在于，所述处理器还被配置并安排成产生至少一个随机数，其中所述处理器还被配置并安排成让所述发射机至少部分按照所述至少一个随机数与所述至少一个持久参数的关系重发所述消息。
全文摘要
在本发明一实施例的系统、方法和设备中，管理基本接入信道与备用接入信道上的话务量以最大化基本接入信道的使用，同时将延迟减至最小。
文档编号H04L12/28GK1442006SQ01811968
公开日2003年9月10日 申请日期2001年6月27日 优先权日2000年6月28日
发明者L·卡萨西亚 申请人:高通股份有限公司