在无线电通信系统中使用导频分组进行资源分配的方法和装置的制作方法

专利名称：在无线电通信系统中使用导频分组进行资源分配的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及允许数据分组传输的无线电通信系统，尤其涉及应用于严格的等待时间要求的系统。
背景技术：
在数据通信无线电系统中，新一代终端用户应用显露出等待时间要求最好在一秒以下。一个实例是“即按即说”(Push To Talk)(PTT)应用。其它应用是IP承载的话音、“即按即看”(Push To Video)和交互式游戏。
在无线电通系统中，将无线电资源分配到无线电单元。一旦有分配的无线电资源，无线电单元能够通过无线电接口发射和/或接收用户数据。然而，存在太多的潜在用户，以至于不能允许每个都具有不断分配的无线电资源，甚至在不活动期间。
因此，许多无线电通信系统将无线电资源动态分配到无线电单元。这意味着只在请求数据传输的时间期间，将无线电资源临时分配给无线电单元。在中间的周期期间，将无线电单元置于空闲模式。
为什么无线电资源动态分配基本上在所有的无线电通信标准中都是核心部分，存在这样几个原因。两个最重要的原因是出于对无线电资源的经济和电池方面的考虑。
在大多数无线通信系统中，无线电资源是一个主要的瓶颈。动态分配无线电资源，可用的无线电资源只要足够满足同时活动的多个无线电单元。因此，可以最小的无线电资源来为许多无线电单元提供服务。
此外，无线电单元在被分配了无线电资源与该单元处于空闲模式相比，通常分配了无线电资源之后要使用更多的电池资源。在没有分配无线电资源时，意指使用空闲模式。因此，智能地使用动态资源分配，可以增加无线电单元的电池待机时间。在像GPRS(通用分组无线业务)、EDGE(全球移动通信系统演进的增强数据速率)和W-CDMA(宽带码分多址)之类的分组数据无线电系统中，在所谓的临时块流(TBF)中动态分配无线电资源。TBF占用了几百毫秒来分配。
因此无线电资源动态分配的主要缺点是，在分配无线电资源时，它需要在网络和无线电单元之间有一些信号传送。这引入了分配无线电资源的建立时间(set-up time)，这为通过无线电链路发射的用户数据添加了延迟。
现有技术中减少上述缺点的一种尝试是使用无线资源的动态分配和延迟的无线电资源解除分配相组合。例如，在GPRS中，在数据传输终止之后，TBF通常维持1-2秒。如果附加的数据将在此延迟期间内被发射，TBF(无线电资源)已经被分配并且新的数据能够在没有额外的TBF建立延迟的情况下被发射。
现有技术中的第二种方法是提前对预分配无线电资源使用智能推测。作为一个实例，在TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)传送(transfer)中，在客户设备中接收IP分组通常会触发相应TCP确认消息的发送。这样，在传送下行链路IP分组期间，网络会选择将无线电资源分配给已经用于上行链路的无线电单元。这在从无线电单元发送相应的TCP确认之前先执行。显然，该方法需要可预知且一致的业务模式，以及对业务模式的良好认知。此外，必需采用分开的资源分配处理过程。
现有技术系统的问题在于，使用无线电资源动态分配，在传送用户数据时，由于它占用了有限的时间来分配无线电资源，这引入了额外延迟。在业务模式不可预知以及在业务流之间存在大于1-2秒的间隙的情况下，现有技术中用来缓解此类影响的解决方案不能缓解该影响。

发明内容
因此，本发明的目的是提供方法和装置来消除或减小数据流中的初始分组/多个分组的等待时间。本发明的另一个目的是提供方法和装置，该方法和装置对具有严格等待时间要求的应用可操作。本发明的还有一个目的是提供方法和装置，所述方法和装置和动态分配过程当前的类型相兼容。
根据公开的专利权利要求书的方法和装置来实现本发明的目的。一般而言，作为对数据流将在短时间内发生的指示的响应，创建一个导频分组。在稍早于将第一数据分组发送到接收器之前，应将小的导频分组从发送器传送到与后续数据流的接收器相同的接收器。导频分组将触发无线电资源沿着它的信号发送路径的分配。较短时间之后，在沿同一路径传送数据分组时，已经根据常规动态分配方案分配了无线电资源。
本发明的一个优点是它使得通信系统能够支持200-300ms等待时间要求的应用，这比现有技术所能支持的等待时间更低。


结合附图通过参考下列描述，将能够更好地理解本发明及其另外的目的和优点，其中图1是示意性地说明本发明在其中有利地实现的通信系统实施例的框图；图2是说明如果假设在传输时没有分配无线电资源，IP分组的单向等待时间的信号发送图；图3是说明假设在传输时分配了无线电资源，IP分组的单向等待时间的信号发送图；图4是说明根据现有技术的PTT话音分组等待时间的信号发送图；图5是说明根据本发明实施例的PTT话音分组等待时间的信号发送图；图6是说明根据本发明的设备实施例的框图；图7是示意性地说明本发明在其中有利地实现的通信系统的另一个实施例的框图；图8是示意性地说明本发明在其中有利地实现的通信系统的再一个实施例的框图；图9是说明根据本发明的装置实施例的框图，该装置适于图8中的系统；图10是说明根据本发明的方法实施例的流程图。
具体实施例方式
图1说明了典型的无线通信系统1，本发明可以在其中使用。第一客户22，它是无线通信系统1的“即按即说”(PTT)业务的签约用户，它具有第一无线电单元20。第一无线电单元20通过第一无线电链路34连接到第一基站36。由第一核心网络链路38将第一基站36连接到无线通信系统1的核心网络40。第一核心网络链路38能够根据不同的现有技术通过比如无线、光纤或有线来实现。可以从现有技术中得知核心网络的40的结构和操作，由于这不是理解本发明所必需，因此不再进一步对其进行讨论。
同样，在接收端，第二基站44由第二核心网络链路42连接。第二基站44通过第二无线电链路46连接到第二无线电单元48。最后，在和第二无线电单元48相距在交互操作距离之内的第二客户50准备接收任意的语音信号。
当第一客户22想和第二客户50通话时，第一客户按通话按钮21来激活第一无线电单元20中的“即按即说”功能。此后，第一客户22开始通话。第一无线电单元20，创建与该话音相对应的数据分组，并通过无线通信系统1将该分组发射到接收第二无线电单元48。
如上所述，使用TBF有效地消除了大多数传送数据分组的额外等待时间。然而，流中的第一IP分组TBF建立时间是不可避免的，所述第一IP分组建立时间添加到将通过系统传送的任意数据分组的等待时间上。
为了说明无线电资源动态分配的定时发布，我们为了说明性的原因，作为一个实例，认为图1的无线电通信系统1是GPRS系统。在分组空闲模式，GPRS无线电单元20、48侦听公共广播信道。当要从网络36、40、44将用户数据发送到GPRS单元20、48时，该系统将无线电资源34、46以TBF的形式分配到无线电单元20、48。在GPRS中，TBF是无线电资源，它由GPRS/GSM物理无线电信道组成，即，由频率和时隙组成，并且与无线电单元20、48所要使用的唯一的逻辑地址相结合。在不同的系统中，建立时间不相同。在GPRS中，在120ms和300ms之间，这取决于选择的设计。该额外的延迟添加到将通过系统传送的任意数据分组的等待时间上。
在图2中说明了一个简单的信号发送图。在该图中，说明在传输时没有分配无线电资源34、46的情况下，IP分组的单路等待时间。在无线电单元1中的IP分组到达和离开之间的Δt＝160ms表示在GPRS中所需要的上行链路TBF34建立时间160ms。同样，IP分组在基站2中花去的时间Δt＝160ms相应于在系统的接收部分的下行链路TBF46建立时间。注意并不是以恬当的比例尺图示。
一旦分配了无线电资源，即在GPRS中建立了TBF，就可以用无线电资源来传送用户数据。在该GPRS实例中，可以将数据从无线电单元1传送到无线电单元2。这种情形在图3中图示为信号发送图。该图示出了在传输时已经分配了无线电资源34、46的情况下，IP分组的单路等待时间。在此情况下，等待时间是320ms，等待时间小于图2中的实例。
在判断传输结束时，解除TBF分配。无线电单元返回分组空闲模式并重新侦听公共广播信道。
虽然由无线电资源建立时间引入的额外延迟对许多应用来说不太重要，但是在要求等待时间低于1000ms对延迟敏感的应用比如像交互式游戏、IP承载的话音、即按即看和PTT来说，这的确是一个实质性的难题，。例如在PTT中，其中IP分组承载话音语音帧，用户对延迟非常敏感。
如上所述即按即说是一个应用实例，现有技术无法做到。简而言之，即按即说(PTT)是像无线电通信一样的应用。一个用户按无线电单元上的通话按钮，之后通话。话音被记录在20ms语音帧中。将一串语音帧，通常10个，放在一个IP分组中。然后通过无线电接口将该IP分组发送到接收器。接收器也可能在系统的其它地方使用无线电单元。一旦在接收器中，就将IP分组打开，所述语音帧被恢复并且在接收手持机上播放话音。PTT的特征在于定义了IP分组传送的苛刻的等待时间要求。在第一版本PTT中，等待时间要求在1000ms左右。然而，可以预期在增强版本中，IP分组传送的等待时间要求将低达400ms。
此外，PTT是一种“总是在线”(always on-line)服务。因此，在安静几分钟之后，任一用户都能够按通话按钮并开始通话。所得到的IP分组必须在规定的等待时间要求之内发送。
在PPT情形下，现有技术无法做到。虽然对话音流中的所有后续IP分组工作良好，但是现有技术不能避免对流中的第一话音分组的无线电资源分配延迟。
建立在现有技术上的PPT在图4中说明。首先，按压通话按钮，由客户1的时间线上的交叉指示。接着，短时间之后，开始记录话音。在用来处理话音分组的200ms抽样和附加时间之后，准备发送第一话音分组。正如所能看到的，第一话音分组将比话音流L2-L5中的后续话音分组具有更大的等待时间L1。结果第一分组将不得不等待无线电资源分配(TBF分配)，首先等待从无线电单元1到网络传送的上行链路34，然后等待从网络到第二无线电单元的下行链路46。在PTT中，IP分组以200ms的间隔发送，该间隔和话音帧生成的间隔一样长。现有技术能够将无线电资源保持在同一话音流的IP分组之间，这使得话音分组2，...，n具有较低的等待时间L2-L5。在图中，话音分组3和后续话音分组已经达到了最小等待时间。在此实例中，话音分组1的等待时间是320ms，大于话音分组3的等待时间。话音分组1的额外的延迟是因为需要时间来分配通过两个无线电接口的无线电资源。然而，通用服务等待时间必需适配于最坏的分组等待时间，即第一分组的等待时间。因此，第一分组延迟是在像PTT之类的服务中的典型难题。
根据本发明，为了触发较早的无线电资源分配，在发送规则数据分组流之前先发送导频分组。在图5中说明这样的情况的信号发送图。话音流将在几秒之内发生的指示一出现，就可以创建导频分组60。小的导频分组60将被发送到和话音流接收器一样的接收器。稍早于运载话音帧的第一IP分组之前，小导频分组60将从发送器(无线电单元1)传送到接收器(无线电单元2)。与此同时，导频分组60将在它通过的所有接口上触发无线电资源34、46分配。几百毫秒之后，当运载话音的IP分组沿着同一路径传送时，无线电资源34、46已经根据常规的动态分配方案分配。结果第一分组将不遭受由无线电资源分配引入的额外的延迟。相反，第一话音IP分组将具有和后续话音分组同样的(小的)等待时间。这使得PTT能够以本发明适于在320ms左右较低的等待时间工作，这比只用现有技术能有更低的等待时间。
应当指出，在本描述中述及的都只是用来说明本发明在这些特定实施例中的效果的实例，这不限专利保护的范围。
能够以多种不同的方式设计导频分组。然而，导频分组足够简单以能够进行快速发送，即在发送之不需要执行大量的数据处理，这非常重要。在一个典型的例子中，导频分组为空，即不包含任何数据，或者包含少量的虚拟数据。为了不必等待所要发送的真实数据，导频分组的内容最好与后续要发送数据的内容不相关。然而，也可能使导频分组包含较少量数据，该数据与后面将要发送的数据相关。也可能使导频分组包括关于会话的一些常规信息。
优选的解决方案是使通话按钮的按下通话触发IP分组发送。这一般先于用户开始通话的时间点几百毫秒发生。自开始通话起，在发送承载话音的第一IP分组之前就存在附加的200ms延迟。该时间由客户用来记录200ms的语音(每20ms10个话音帧)以放入IP分组中。从按压按钮起，到发送第一话音IP分组的时间很长，足以使导频分组贯穿系统来触发无线电资源的建立。
另一个实施例将使话音启动自身触发导频分组发送。在图5中，这将对应于在“话音记录启动”交叉处启动的导频分组信号轨道。其它可能的触发行为比如可以是某种应用开放或者查询地址簿，例如，在客户中激活即按即说应用窗口。
图6说明了根据本发明的无线电单元20的实施例的框图。话筒23记录客户的声音。话音分组单元25将模拟话音转换成数字话音分组，该数字话音分组将前传至传送装置26。在传送装置26中，将话音分组处理成在无线电接口上发射的适当格式，将得到的信号前传到天线来发射。传送装置26也包括根据常规技术分配适当的无线电资源的必要功能。
无线电单元20还包括一个通话按钮21。在按压该通话按钮时，期望在短时间内发生话音。检测器24监视通话按钮21的位置和状态，并且在按压通话按钮21时，检测器启动导频分组单元27来创建导频分组。尽快将导频分组供给传送装置26，以进一步传送到接收无线电单元。
如上所述，在另一个实施例中，通话的真正启动也可以用来启动导频分组。在此情况下，检测器24监视话筒23，如由虚线29所示。接着在用来抽样并将语音分组化的时间期间，创建并发射导频分组。
在图1中，说明了具有两个无线电接口的情形。然而，也可以在存在一个无线电接口时利用本发明，不管在发送端还是在接收端。带有多个无线电接口的情形也是可行的，这取决于无线通信系统的特性。具有使用动态分配传输资源方案的有线或光纤链路的系统也对实施本发明有兴趣。
图7说明了一种系统，其中接收客户50具有终端，该终端通过电线或光纤45连接到核心网络40。例如，如果接收客户50通过固定的通信网络43连接，这可以是这种情况。用于发送导频分组的方法在这样的系统中与较早前描述的例子没有什么不同。此外，发送设备20仍然如图6所示地配置。
图8说明了一种系统，其中发送客户50具有终端，所述终端通过电线或光纤35连接到核心网络40。用于发送导频分组的方法在这样的系统中与较早前描述的例子没有什么不同，除了现在导频分组最初是在非-无线电链路35上发送。如果电线或光纤35是永久链路，资源分组过程只在接收端发生。然而，如果动态资源分配也运用到有线或光纤链路35，在此也不得不执行资源分配，和无线电链路的情况相类似。
适用于图8的系统的发送设备20在图9中说明。几乎每个功能都与图6中说明的实施例相似，然而，在该实施例中，传送装置26适配成将数据分组发送到有线或光纤链路35上。
虽然最初在GPRS和EDGE上的PTT上下文环境中描述本发明，本领域的任何普通技术人员都应当理解，该创新的技术并不限制到该情形。创造性的技术在许多其它系统中也给予了同样的益处，例如在W-CDMA、CDMA 1X、CDMA2000、或者蓝牙及更多其它系统。
本发明也可以向其它应用(除PTT之外)扩展。可以使用本发明的另一个应用实例是“即按即看”(”Push To Video”)，它和“即按即说”相似地工作，但是不同之处是，在按压按-钮时，发送视频序列而不是发送话音流。同样在此，作为对按压视频按钮的响应，发送短导频分组将缩短等待时间。此外，IP承载的话音、在线游戏以及具有1000ms以下等待时间要求的应用也潜在地从本发明获益。
图10说明了根据本发明的方法实施例的主要步骤流程图。该处理过程在步骤200开始。在步骤210，处理过程的任何启动将使最近创建的要发送的数据分组被检测到。当检测到这样的启动时，在步骤212创建导频分组。在步骤214，在到达的数据分组将被传送时，导频分组沿同一路径被传送到接收单元。因此沿着那条路径分配必需的通信链路。在步骤216，准备数据分组，在步骤218，在传送导频分组时，数据分组沿同一路径传送。如果要发送任何其它数据分组，如在步骤220所确定的，所述处理过程返回步骤216。如果数据流终止，该处理过程在步骤299终止。
把上述实施例理解成本发明的几个说明性的实例。本领域普通技术人员应当理解，可以对实施例做出各种修改、组合和改变而不脱离本发明的范围。尤其是在技术可能的情况下，可以将不同实施列中的不同部分解决方案组合到其它配置中。然而本发明的范围由附加的权利要求来限定。
权利要求
1.一种在通信系统(1)中使用动态分配传输资源方案来传送数据分组的方法，包括步骤在数据分组处理设备(20)中准备要被传送的数据分组；使用动态分配，在至少一个链路(34，46)上传送所述准备好的数据分组，其特征在于还有步骤在所述数据分组处理设备(20)中检测处理过程的启动，致使为将要传送的数据分组创建后续数据；作为对检测到启动的响应，创建导频分组(60)；在传送所述准备好的数据分组之前，通过所述至少一个链路(34，46)传送所述的导频分组(60)，其中根据所述方案分配所述至少一个链路(34，46)的传输资源。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述导频分组(60)的内容与所述数据分组的所述数据无关。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述导频分组(60)的内容包括关于通信会话的信息。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于所述导频分组(60)的内容包括用于所述数据分组的数据的总量，它小于包含在数据分组中的数据的总量。
5.根据权利要求1-4之一的方法，其特征在于致使后续数据创建的所述的处理过程是从下表中选择的处理过程(procedure)即按即说；即按即看；IP承载的话音；交互式游戏。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于致使后续数据创建的所述处理过程是即按即说。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于致使后续数据创建的所述处理过程是即按即看。
8.根据权利要求6或7的方法，其特征在于所述启动与按压通话按钮相关联。
9.根据权利要求6的方法，其特征在于所述启动与语音记录启动相关联。
10.根据权利要求1-9之一的方法，其特征在于所述资源动态分配利用临时块流。
11.根据权利要求1-10之一的方法，其特征在于所述至少一个链路是无线电链路。
12.一种装置，具有在通信系统(1)中使用动态分配传输资源方案来传送数据分组的能力，该装置包括装置(25)，用来准备将被传送的数据分组；传送装置(26)，连接到所述装置(25)来准备数据，安排所述传送装置(26)通过至少一个链路(34，46)使用动态分配来传送所述准备好的数据分组，其特征在于检测装置(24)，用来检测在用来准备数据分组的所述装置(25)中的处理过程启动；装置(27)，用来作为对检测到启动的响应创建导频分组(60)，它连接到所述的检测装置(24)；其中还安排所述传送装置(26)，在传送所述准备好的数据分组之前，通过所述的至少一个链路(24，46)来传送所述导频分组(60)，其中根据所述方案来分配所述至少一个链路(24，46)的传输资源。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于将用来创建导频分组(60)的所述装置(27)安排成与所述数据分组的所述数据不相关地工作。
14.根据权利要求12的装置，其特征在于将用来创建导频分组(60)所述装置(27)安排成包括关于在所述导频分组(60)中的通信会话的信息。
15.根据权利要求12的装置，其特征在于将用来创建导频分组(60)所述装置(27)安排成包括用于所述数据分组的数据的总量，它小于包含在所述导频分组(60)中的数据分组中的数据总量。
16.根据权利要求12-15之一的装置，其特征在于所述通信系统是从下表中选择的系统GPRS；EDGE；W-CDMA；CDMA-1X；CDMA2000；Bluetooth。
17.根据权利要求12-16之一的装置，其特征在于所述用来准备数据分组的装置包含在从下表选择的应用中即按即说；即按即看；IP承载的话音；交互式游戏。
18.根据权利要求12-17之一的装置，其特征在于所述至少一个链路是无线电链路。
19.根据权利要求12-18之一的装置，其特征在于所述装置是移动电话。
全文摘要
在本发明中，作为对数据流将在短时间内发生的响应，创建导频分组(60)。稍早于第一数据分组被发送到接收器之前，小的导频分组(60)将从发送器被发送到和后续数据流接收器一样的接收器。导频分组(60)将触发无线电资源一般是无线电链路，沿着它的信号发送路径的分配。较短时间之后，在数据分组沿着同一路径传送时，无线电资源已经根据常规的动态分配方案分配。
文档编号H04L12/56GK1757205SQ200480005898
公开日2006年4月5日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年3月6日
发明者E·维斯特贝里 申请人:艾利森电话股份有限公司