专利名称：用于自适应信道信令的方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝通信系统，并且更具体而言，涉及在蜂窝通信系 统中增加通过空中成功发射信令或控制消息的概率的方法。
背景技术：
为了在蜂窝用户之间建立话音通信，需要控制信道或信令信道以 及业务信道。此外，业务信道承载每个人讲话的话音样本。同时，信 令或控制信道包含系统控制信息，例如诸如移动蜂窝用户从一个小区 到另一小区的有关切换的消息传送。
在当前的蜂窝通信系统中，经常"在带内"执行通过空中控制信 令的消息传送。也就是，当需要呼叫控制信令消息时，就从用于承载 话音或数据的业务信道中"窃取"比特或整个帧，以便承载必要的信 令或控制信息。例如，在蜂窝通信系统中，可以在业务信道上向"带 内"移动单元发射切换方向消息、功率控制参数消息、近邻列表更新
等。如果这个"带内"消息传送出现地过于频繁，它可能负面影响业 务信道的话音质量，这是由于从语音流中省略了比特，以便传送信令 或控制消息。
这可能与必须以快速方式可靠地发射呼叫控制信令信息、以便实
现良好呼叫性能的事实(即，低的掉线呼叫速率和低的噪声RF业务信 道)相反。 一种增强这种呼叫性能的方法是快速或迅速地重发某些呼 叫的关键消息。快速重发是以迅速连续的方式多次发送相同消息的方 法，以便增加移动单元将可靠地接收到特定消息的概率。
完全致力于这种问题的现有通信提供了一种静态机制，用于快速地重发呼叫的关键控制消息。这些方法并没有考虑到话音质量影响或 数据吞吐量。现有的方法论可以以静态方式快速地重发关键消息，但 这对话音质量通常具有负面的影响。
因此，就非常期望能够具有一种用于带内信令的自适应方法，用 于借助于接收的呼叫关键控制或信令消息来提供改进的呼叫可靠性， 同时避免对业务信道的话音质量的影响。
图1是根据本发明的蜂窝通信系统的框图。
图2是根据本发明的用于自适应信道信令的方法流程图。
图3是根据本发明的全速率业务信道的时序图。
图4是根据本发明的快速重发重新传输的时序图。
图5是根据本发明的业务信道子速率消息传输的时序图。
图6是根据本发明的方法替换实施例的流程图。
具体实施例方式
参照图l，显示了蜂窝通信系统100的框图，该蜂窝通信系统100 支持图2的用于自适应信道信令(signalling) 110的方法。具体体现本 发明的通信系统100可以包括CDMA (码分多址)、TDMA (时分多 址)、GSM (全球移动系统)、UMTS (通用移动电信系统)或其它这 种基于蜂窝的通信系统。蜂窝通信系统100包括基站收发信机(BTS) 20，该基站收发信机20经链路11被耦合到移动单元10。链路ll也被 称为业务信道。链路11通过基站20经由无线通信移动单元IO链接到 蜂窝网络40。类似地，移动单元15通过基站收发信机(BTS) 50经链 路或业务信道14被耦合到蜂窝网络40。在话音会话中，移动单元10 和15可以经蜂窝网络40彼此连接，或者移动单元IO可以向移动单元 15或有线单元(未显示)发射数据。
众所周知，话音活动性通常是小于50%的可用于蜂窝通信系统的空中时间。而且，数据传输活动性是显著地小于100%的业务信道容量。 由于业务信道并没有被连续地用于承载全速率话音业务，那么在当没 有百分之百地使用业务信道、业务信道小于全速率时的期间内可以发 送信令帧，而不会负面影响话音质量或数据吞吐量。
全速率意味着业务信道是以"全速率"进行操作，该业务信道具
有与之相关的固定带宽(例如，在CDMA中，基本业务信道是9.6或 14.4kbps)，或者全速率意味着使用该信道的最大相关带宽。业务信道 可以以1/2速率、1/4速率、1/8速率执行操作。因此，对于9.6kbps CDMA基本业务信道来说，它可以在9.6kbps (全速率)、4.8kbps (1 /2速率)等之间动态地切换，该切换取决于在业务信道上进行发送的 需要。通常，当话音是活动的时，是信道以全速率操作，用于发射话 音语音帧。但是在语音暂停期间，信道以较低的速率操作，通常是以1 /8速率操作，用于保留发射功率，这是由于在话音非活动的这些周期 期间需要通过空中发射较少的"比特"。
本文叙述的自适应信道信令方法能够基于业务信道的状态，自适 应地定制(tailor)蜂窝信令或控制消息传送。
可以快速地向移动单元IO重发控制或信令消息，以确保这些消息 能从通信系统、特别是基站收发信机20中接收到。
快速重发是相同消息的多次传输。这可以用来改善在不利的RF 条件下，通过空中接口成功地实际获取消息的概率。在蜂窝系统中， 可以删除通过空中发射的帧。在某些情况下，例如当执行切换时，通 过空中可靠和快速地获取信令是非常关键的。因此，就期望能够向移 动设备快速地("迅速地")发射相同消息的多份复本(w/o甚至等待 第一消息的确认)。这被称为"快速重发"。通过以迅速连续的方式 发送相同消息的多份复本，就可以提高移动设备快速且可靠地获取消 息的概率。当信道没有被用于发送话音帧时(即，当它不是全速率时)，可以使用增加的快速重发数目，而不会影响话音质量(下面将详细讨 论)。当信道被用于发送话音帧时，将使用减少数目(或可能没有) 的快速重发，以便减少对话音质量的影响。
通常，这种自适应信道信令方法确定业务信道何时被活动地用于 承载用户话音或数据业务。当业务信道是以全速率操作时，没有快速 重发信令消息，或者可以以减少数目的次数来快速重发信令消息，以 便避免对语音质量或数据吞吐量的负面影响。当信道没有被活动地用
于承载实质的(substantial)用户话音或数据时，该业务信道被认为是 在减少的速率或子速率状态中。在这种情况下，以增加数目的次数来 快速重发信令消息，以便提高成功和迅速地传递呼叫关键消息的概率。 这些呼叫关键消息包括例如从该系统到移动单元的切换和功率控制消 息。
例如，当执行CDMA软切换时，要考虑下面的因素。假定呼叫是 在单向切换中，这意味着移动单元IO仅仅与单一基站BTS 20通信。 在这种情况下，在呼叫中没有空间分集，由于呼叫仅仅具有对仅单一 基站的活动(active)业务信道，因此呼叫更易受到衰落和RF阻塞的
损坏。现在假定移动设备沿着道路移动，并足够接近第二基站，在这 里移动设备意识到它应当将该第二基站30加入到呼叫(即，执行软切 换)，通过将第二个活动支路(goodleg)(通过空中接口) 31加入到 对第二基站30的呼叫，将改善总的链路条件，这将提供呼叫的空间分 集(对RF衰落、遮蔽等更少的敏感性)。
通常，将发送切换消息的快速重发。也就是，通信系统将发送原 始的切换消息外加一个迅速重发的复本。蜂窝网络40向移动单元10 发射切换方向消息，命令移动设备通过BTS 30将第二链路或支路31 加入到呼叫。在这种情况下，例如，期望以迅速连续的方式向移动单 元10发送相同切换方向消息的三个复本。如果业务信道不是全速率， 那么将以迅速连续的方式发送三个复本。然而，如果业务信道是以全速率，由于发射更多的切换方向消息将会影响呼叫的话音质量，因此 将向移动单元IO发送一个或可能两个切换方向消息的复本。
参照图2，显示了具体体现用于自适应信道信令的方法流程图。
启动该过程，并且进入方框112。在方框112，请求层2的消息传输。 例如，是以CDMA标准描述的层2 (L2)传输。在层2发送的消息需 要返回确认消息，以便停止该消息的重新传输。 一个实例是BTS20将 L2切换方向消息从网络40转发到移动单元10，移动单元IO必须返回 向BTS20发送确认，以将该消息转发给网络40。参见图3，发送信令 消息140，并在400毫秒以后发送信令消息141。在另一个400毫秒之 后，发送信令消息142，并且最后在另一个400毫秒间隔之后，发送信 令消息143。当网络40接收到确认消息144时，就不再发送更多的信 令消息。
再次返回到图2，接着，方框114确定该消息是否是呼叫关键消 息。也就是，某些消息被认为是呼叫关键消息，例如，切换方向消息、 功率控制消息和近邻列表更新可以被指定为呼叫关键消息。如果要发 送的消息不是呼叫关键消息，则方框114就经过"否"路径向方框116 传送控制。在方框116，通信网络40通过正常方法，也就是通过非快 速重发的方法来发送非呼叫关键消息。参照图3，每400毫秒发送消息， 直到接收到确认。
如果网络40确定该消息是呼叫关键消息，则方框114就经过"是" 路径向方框118传送控制。在CDMA实例中，方框118确定该发送的 消息是否是层2重新传输。如果该呼叫关键消息不是重新传输，则方 框118就经过"否"路径向方框124传送控制。方框124确定业务信 道当前是否是以子速率操作。子速率指的是当信道以小于它的全速率、 或最大速率进行操作。例如，1/2速率、1/4速率、1/8速率。如果 业务信道不是以子速率操作，则它意味着业务信道是以全速率操作， 方框124向方框126传送控制。方框126通过正常方法，也就是通过
8非快速重发的方法来发送消息。参照图3，然后该过程结束。
如果网络40确定业务信道是以子速率操作，则方框124就经过 "是"路径向方框128传送控制。由于这是层2重新传输，因此方框 118和业务信道(TCH)是以子速率操作，在方框124，网络40发送 原始的消息和N2重发。在这种情况下，N2等于三。由于业务信道是 以子速率操作，如果使用消息的快速重发，将不会太多地影响话音质 量。因此，参照图5，通过三次快速重发148、 149和150，发送原始 消息141。直到接收到确认消息144才开始这个操作。然后该过程结束。
对于层2重新传输，方框118经过"是"路径向方框120传送控 制。方框120确定业务信道是否是以子速率操作。已经在层2发送了 一次呼叫关键消息，但是没有接收到对该消息的确认。现在必须在层2 重新发射该消息。由于业务信道不是以子速率操作，因此业务信道并 没有承载太多的语音。由于呼叫关键消息的初始传输已经失败，因此 在这里链路可能是恶劣的。方框120经过"是"路径向方框122传送 控制。由于信道是以子速率操作，因此，快速重发将不会影响话音质 量。因此，就使用增加的快速重发N3来发送关键呼叫消息。在这种情 况下，N3等于4。因此使用4次快速重发来执行呼叫关键消息的重新 传输。然后该过程结束。
如果业务信道并不是以子速率操作，方框120经过"否"路径向 方框130传送控制。由于这是重新传输，已经在层2发送了一次呼叫 关键消息，但是没有接收到确认。因此，链路是在恶劣的条件下。然 而，业务信道正在承载大量的话音。因此，非常期望能够最小地影响 话音质量。在这种情况下，将快速重发消息，而不是四次重发。因此， 使用Nl快速重发来发送原始的呼叫关键消息。在这种情况下，Nl等 于2。然后该过程结束。
本方法确定是否已经执行关键消息传输的第一尝试。而且，该方法确定业务信道是以全速率操作还是以子速率操作。依据信道的速率 和可能对话音质量的影响，该方法使业务信道适应于快速重发的数目。 因此，这种方法提高了下列内容信令鲁棒性、掉线呼叫速率和总体 呼叫性能，而不会负面影响话音质量。
在图6中的替换实施例150中，不同的呼叫信令消息类型可以被 指定不同的优先级，并且这些优先级可以被用来确定快速重发的数目，
该快速重发的数目被釆用作为基本(underlying)业务信道速率的函数。 例如，可以将高优先级分配给切换方向消息，可以将较低优先级分配 给功率控制参数更新消息。
相对于较低优先级消息，高优先级消息可以以增加数目的次数被 快速重发。相对于较低优先级消息，这改善了迅速和可靠地传送这些 关键消息的概率，同时最小化对话音质量的总体影响(即，基于它的 优先级，并不通过空中发射多于必要的给定消息的复本)。
在对消息的快速重发进行发送之前，可以延迟低较优先级消息。 语音在活动和非活动的周期(或话音暂停)之间频繁地转换。如果信 道是全速率，它可以不久转换到子速率(即，可能存在迫近的语音暂 停)。等待信道变为子速率，可以延迟较低优先级消息的快速重发， 在这一点上可以进行快速重发的发送。如果在等待最大的时间周期之 后(例如，在200 — 300毫秒的范围)，没有出现话音暂停，那么将根 本不发送快速重发。然而，如果在这个时间间隔期间信道转换到子速 率，那么将发送快速重发。"等待"信道变为子速率的时间量可以是 消息优先级的函数。
当定时器届满时，最初发送的消息复本数目也可以是消息优先级 的函数。例如，不管信道是否是全速率，都将立即发送一次高优先级 消息。如果信道不是全速率，那么将立即发送4个消息复本。例如， 对于转换到子速率的信道，如果信道是全速率，那么将立即发送初始消息，接着等待达到120ms。如果在这个时间间隔期间信道转换到子速 率，将立即发送等待3个剩余的消息复本。如果经过了全部120ms，而 信道仍然是全速率，那么a)发送等待的3个剩余复本，或者更可能b) 发送减少数目的复本(例如，0或1)。另一方面，例如，对于转换到 子速率的信道，将立即发送低优先级消息，然后等待达到最大时间 240ms。在这个时间期间，如果信道转换到子速率，那么例如将发送2 个更多的消息复本。另一方面，如果经过了全部240ms，信道仍然是全 速率，由于它是低优先级消息，因此将不发送剩余的复本。
这样，优先级可以被用于确定(a)发送消息的初始数目，(b) 等待信道变为子速率的时间量，(c)发送快速重发的数目(初始时和 当信道变为子速率时这两种情况)，(d)当等待信道变为子速率的最 大时间量届满时发送的消息数目。
参照图6，显示了一个替换实施例150,它用于基于呼叫信令消息 的优先级确定快速重发的数目和等待时间。例如，切换方向消息可以 是高优先级消息，而功率控制消息可以是较低优先级消息。方框152 根据预先建立的定义(未显示)来确定呼叫信令消息优先级。接着， 基于消息的优先级来选择快速重发的初始数目。在方框154，发送该消 息，并以所选择的次数数目来发送和重发消息。
接着，在方框156，选择等待业务信道变为子速率的时间。接着， 在方框158，基于子速率信道的优先级来选择快速重发的数目和延迟或 等待时间。在方框160，当业务信道变为子速率的最大等待时间届满时， 就基于消息的优先级来选择快速重发的数目。
方法150显示了用于基于消息优先级确定快速重发的数目。这提 供了通信系统在多种关键呼叫消息之间进行辨别的优点，并提供了使 快速重发的数目适应消息的相对优先级的优点。尽管已经叙述了本发明的优选实施例和详细描述的形式，然而， 本领域的普通技术人员将很容易明白，在不脱离本发明的精神或后附 权利要求书的范围的情况下，可以对本发明进行各种修改。
权利要求
1. 一种用于在移动通信系统中针对移动单元的业务信道自适应信道信令的方法，所述方法包括以下步骤确定控制消息是否是关键消息；如果所述控制消息是所述关键消息，就确定所述业务信道是否是以子速率操作；以及如果所述业务信道是以所述子速率操作，就在所述业务信道上发送所述关键消息和第一快速重发数目的所述关键消息。
2. 如权利要求1中所述的方法，其中进一步包括以下步骤确定所述控制消息是否是重新传输。
3. 如权利要求2中所述的方法，其中如果所述控制消息不是重新 传输，则所述发送所述关键消息和所述第一快速重发数目的所述步骤 包括以下步骤在所述业务信道上向所述移动单元发送所述关键消息、和第二快速重发数目的所述关键消息。
4. 如权利要求3中所述的方法，其中如果所述控制消息是重新传输，则发送所述关键消息和所述第一快速重发数目的所述步骤包括以下步骤在所述业务信道上向所述移动单元发送所述关键消息和第三快速重发数目的所述关键消息。
5. 如权利要求1中所述的方法，其中如果所述控制消息不是关键消息，则进一步包括以下步骤在所述业务信道上发送所述控制消息。
6. 如权利要求1中所述的方法，其中所述移动通信系统包括码分多址的移动通信系统。
7. 如权利要求1中所述的方法，其中所述移动通信系统包括时分多址的移动通信系统。
8. 如权利要求1中所述的方法，其中所述移动通信系统包括全球 移动系统的移动通信系统。
9. 在蜂窝通信系统中， 一种用于业务信道自适应信道信令的方 法，所述方法包括以下步骤确定关键控制消息是否是所述关键控制消息的重新传输； 如果所述关键控制消息不是重新传输并且所述业务信道是以子速率操作，就在所述业务信道上发送所述关键控制消息和第一快速重发数目的所述关键控制消息；以及如果所述关键控制消息是重新传输并且所述业务信道是以所述子速率操作，就在所述业务信道上发送所述关键控制消息和第二快速重发数目的所述关键控制消息。
10. 如权利要求9中所述的方法，其中进一步包括以下步骤确 定控制消息是否是关键控制消息。
全文摘要
本方法(110)在移动通信系统的业务信道上自适应地发送控制消息、和预定快速重发数目的控制消息。对于已经丢失(118)的控制消息，如果业务信道是以全速率操作，该系统就再次用第一快速重发数目(130)来发送控制消息；并且，如果业务信道是以子速率操作，该系统就用第二快速重发数目来发送控制消息。快速重发的数目是可以选择的。如果先前没有发送控制消息并且业务信道是以子速率进行操作(124)，那么该系统将用第三快速重发数目(128)来发送控制消息。
文档编号H04J3/16GK101444124SQ200580016451
公开日2009年5月27日 申请日期2005年4月4日 优先权日2004年5月25日
发明者丹尼尔·R·泰洛, 乔纳森·H·格罗斯, 拉维·M·阿达特拉奥, 肖恩·W·霍格贝格 申请人:摩托罗拉公司