专利名称：移动无线电通信网中分组数据传输的方法
技术领域：
本发明涉及带有移动站和基地站的移动无线电通信网中分组数据传输的方法，在该方法中，对于构成控制和业务信道的每一频率都存在多个时隙可供利用。
分组数据传输，正如例如德国电信作为公用数据网P服务所提供的那样，具有这样的优点，只有在数据真正被传输时才需要传输容量。尽管如此，在整个时间期间，即在数据包的传输期间和其间的间歇期间，数据传输参加者之间存在一个伪永久连接，这样，可以不必为每一个传输的数据包建立一个新的连接。
除了诸如通常的电话网的固定网外，移动无线电通信网已为人们所熟悉，在这种移动通信网中可以在移动站和每个服务于本地区域(单元)的基地站之间建立无线电联络，对于每一频率都存在多个时隙可供利用。由欧洲电信标准学会出版的技术规格ETSI-SMG，GSM05.01(版本4.0.1，1992年10月)中描述的“欧洲数字蜂房式系统”就是这种移动无线电通信的一个例子。这一系统被称作GSM(全球移动通信系统)。
本发明的任务是，实现具有移动站和基地站的移动无线电通信网中的分组数据传输。
本发明的任务这样来完成，在为每个参与数据传输的移动站的分组数据传输建立无线电联络时，指定一个对每一分组数据传输有效的码数(Kennzahl)，而单个数据组的传输则在这样的业务信道中完成，这些业务信道在其所属的控制信道中通过应用上述码数被标志为含有数据组的业务信道。
本发明的方法具有这样的优点，目前的移动无线电通信网的已有设备可继续用于分组数据传输。此外，也可以对本发明的方法进行扩展以满足详细的要求。例如可以定义分组长度或发送一个数据组所必需的最大的时间延迟。
根据本发明的一个扩展，与现有服务的兼容可以这样来实现，在按照GSM标准的移动无线电通信网中，为了从移动站到基地站的传输，RACH信道和一个专用信道的给定帧的时隙用作ALOAH多次存取过程中的控制信道。
同已有服务中一样的，具有优点的编码在该扩展中尤其这样来实现，数据组的传输以块(block)来实现，每一块在一复帧之内的四个时隙中传输。
这一具有优点的扩展是，由移动站在一专用信道的给定帧的时隙中除了其他控制信息外传输码数，并在该专用信道的帧的其余时隙传输数据，这里，总是有四个偶数和四个奇数时隙被指定给一个移动站。
此外，与现有服务的兼容性可以通过本发明的另一个扩展这样来实现，即，在按照GSM标准的移动无线电通信网中，一专用信道的给定帧的时隙用作控制信道以进行由基地站到移动站的传输。这里，一个同时的伪永久联络最好这样来实现构成同一控制信道的时隙含有呼叫信号，这些呼叫信号与移动站-后续的间隙传输的数据限定在这些移动站上-和任意的其他的移动站-这些移动站允许在后续块中传输数据-有关。
这一扩展也有助于这样的编码，数据组的传输在块中实现，这里，每一块在一复帧内的四个时隙中被传输。由基地站向移动站的传输中这样是有利的在一专用信道的给定帧的时隙中除其他控制信息外为每一个参与传输的移动站传输一个呼叫信号(Anrufmeldung)，并在该专用信道的帧的其余时隙传输数据，这里，总是四个偶数和四个奇数时隙被指定给为分组数据传输被触发的移动站。
由于码数只是暂时地指定给一个单元，所以并不需要太多的不同的码数，这样，在一个有利的扩展中码数包括七个二进制位。出于数据保护的考虑，这里的码数的传输以编码的形式完成。
如果数据组的传输通过也用在控制信道的编码实现，根据本发明的扩展，不需要附加的编码装置对数据组进行编码。
本发明的方法的范围内的传输错误的识别和/或改正在许多应用中，例如用户在他们的区域内执行这些方法，是不必要的。一种简单的提高传输安全性的可能性在本发明的方法中这样来实现在错误地接收一数据块时，例如可以通过奇偶校验位来确定，借助于一个错误信号发送站被要求作再一次的传输。这里的错误信号最好由含有码数的一个八位二进制数的一位的预定值来构成。
按照本发明的方法的有利提高在于，在由基地站向移动站的传输中，不进行通过接收场强对发射功率的调节。
按照本发明的方法的另一个有利的提高在于，分组数据传输最好通过也传输无线电广播控制信道(broadcast control channel)的载波来实现。在该载波不进行发射功率控制。
移动无线电通信网中的分组数据传输也可以这样来进行在建立由一移动站出发的通信联络时，发送出将要分组传输数据的信息和可利用的块的数目。
这里，可以做出这样的规定直接在发生信道请求(channelreqest)时，或在信道请求后基地站发出立即存取(immediate access)信息时，发送需要进行分组传输数据的信息和块的数目。
在相反方向的分组数据传输可以这样来进行基地站呼叫移动站，指定一个独立专用控制信道(SDCCH)，并发送一个L3信号，指明传输的终端和上述信道的特性。此外，可以优先利用无线电广播信道来进行由基地站向移动站的分组数据传输，而寻址以及在某些情况下需要的数据保护可通过已知的方法来实现。
附图描述了本发明的实施例，下面将详细说明这些实施例。
图1表示用于由基地站向移动站分组传输数据的具有26时隙的复帧的结构。
图2表示用于由移动站向基地站分组传输数据的具有26时隙的复帧的结构。
在以下对实施例的描述中将同时运用在GSM标准中定义的英语专业术语。移动站和基地站的无线电联络在通常情况下可以使用数个频率。每一个频率由一个时分复用信号(time multiplex signal)调制，该信号被划分为长度为15625位周期时间的时隙(time slots)。八个时隙构成一帧(frame)，而26帧或51帧又构成一个复帧(multiframe)。51或26个复帧构成一个超帧(superframe)，而2048个超帧构成一个特超帧(hyperframe)。一个物理信道通过帧序列、时隙的数目和跳频序列来定义。
逻辑信道用作传输有用数据(业务信道，traffic channels TCH)或传输控制信息(控制信道，control channels CCH)，下面的叙述中控制信息又称作信令。业务信道和控制信道按照其数据率和其专门用途可分为许多种类，在下面的描述中，只有在为解释本发明必须指明的情况下，才提及这些信道类型。
在以下的描述中，按照本发明的方法提供的服务称作GPRS(＝general packet radio services，通用分组无线电服务)。对这一服务的请求可以发自移动站或位置固定的通信网的用户。同样地，目标可以是一个(其他)移动站或位置固定的通信网的用户。为了说明本发明，在以下的叙述中只考虑由一个移动站到一个基地站(或反方向)的距离路程。通信网在联络建立之后可以进行数据的分组传输期间的状态称作伪永久联络。
在所描述的实施例中，为了数据组的传输利用通常的业务信道作为GPRS信道。这里，为GPRS已准备好的信道的数目可预先确定，或者可根据需要变化。两个不同的信道用作由移动站向基地站(上行线路，UL)的传输。其中的一个信道用作控制信道R(图1)，表示为了GPRS目的而调制的随机存取控制信道(RACH)。在图1所示的复帧中，所有偶数的时隙TS，即，时隙0，2，…，24，用作R信道。这里，分组类型和编码根据非调制RACH信道来设计。
R信道包含7位用作码数K，其相应的值可以在0到127之间。另外的一位在取值为0时用作表示由移动站向基地站的容量请求，在取值为1的情况下，如果在反向数据传输时发现错误则表示一个错误信号。每一个复帧有13个GPRS-RACH时隙。
为每一个信号(message)规定四个时隙。信号在时隙中的分布(interleaving)和编码通过与在控制信道内的信令一样的方法来实现。在图1所示的例子中，分别具有四个时隙的三个信号按如下的方式分布在复帧中M1＝TS1，3，5，7，M2＝TS9，11，13，15，M3＝TS17，19，21，23。
时隙TS25空闲。为提高传输质量可根据具体情况详细选择其他的信号在时隙中的分布方式。
在由基地站向移动站的传输(下行线路，DL)情况下，复帧具有图2所示的结构。每四个偶数的时隙(TS0至TS22)含有一个控制信道CCCH(Common control channel，公共控制信道)，这些控制信道为了完成按照本发明的方法已相对于GSM标准作为了改变，并在下面的叙述中被称作PA(＝paging)。图中所示的复帧中有四个控制信道PA1，PA2和PA3。它们含有这样的信息为移动站指定四个时隙M1或M2或M3，分组数据传输在该时隙中完成。信号在时隙中的分布和编码与控制信道中通常的信令的分布和编码方式一样。
在PA信号(paging messages)中，每八位含有两个呼叫信号P1和P2，其中一个呼叫信号用作为其所属的移动站指定后续的四个时隙M，而利用另一个呼叫信号可以呼叫另一个移动站。
正如已指出的那样，数据通过时隙M1，M2和M3来传输，为每一个信号规定四个时隙。信号在时隙中的分布和编码通过与信令同样的方法来实现。每一个复帧有三个分别具有四个时隙的信号，即，信号M2在时隙1，3，5，7中，信号2在时隙9，11，13，15中，而信号M3在时隙17，19，21和23中。时隙24和25闲置。
虽然由时隙M构成的GPRS信道以无编码的方式工作，但这对用户是匿名(anonym)的，因为码数K是以编码方式被指定的。此外，GPRS信道利用通常的慢跳频SFH(Slow frequency hopping)。在GPRS信道中发射功率控制(power control)的应用是完全不可能的，因为在分组数据传输中通常不会同时存在一个反向信道可供使用。
为进一步解释的需要，下面考虑由一种模式(mode)转换为另一种模式的程序。这里存在三种不同的模式移动站的空闲模式(idlemode)，伪永久联络和数据组的传输。空闲模式期间为GPRS装备的移动站(GPRS-MS)正如无线电广播控制信道BCCH(broadcastcontrol channel)上的通常的移动站。
如果移动站转至GPRS模式，该移动站则执行随机存取，并转向独立专用控制信道SDCCH(stand-alone dedicated control channel)。于是以已知的方式产生一个证实信号，并设置编码模式。然后，请求一个GPRS信道，基地站在该信道为移动站指定一个码数，该码数以编码的形式被传输。此外，指定GPRS信道，正如业务信道TCH的指定通常完成的一样。在这一步骤以后，尚未激活的移动站位于GPRS信道上。
如果其他用户要通过GPRS与一移动站进行信息交换，则以通常的方式产生一个该移动站的寻呼信号(paging)和随机存取。紧接着产生一个到SDCCH的转换、一个证实信号和编码模式的设置。然后，同上述情况一样，进行码数和信道的指定。
在GPRS信道上未激活的移动站，即处于与基地站伪永久联络的状态，发送一个GPRS信号。为此，在一个R时隙(图1)完成一个随机存取。然后通信网或基地站确定时间超前(TA-time advance)，并用PA(图1)指定四个上行线路时隙M。这里在有些情况下用于发射功率控制的数据可同时传输。如果向位于同一GPRS信道的其他适合于GPRS的移动站传输数据，或者需要纠正传输错误时，PA中的两个寻呼信号P1和P2才被使用。
如果存在一个对一移动站的GPRS信号，则该移动站通过一个PA信号的P1被寻呼。这将导致该移动站在下行线路中被指定与指定给上述上行线路的移动站相同的四个时隙，这里，时间控制TA和发射功率控制不是必需的。
如果存在一个对一移动站的普通电话呼叫，则通过一个PA信号的P2产生一个呼叫。这将导致被呼叫的移动站转向BCCH，并在那里进行随机存取，此后以与通常移动电话联络结构同样的方式进行其他步骤。
在该实施例中没有预先规定对正确接收的M信号的应答。但是，如果M信号被移动站错误接收的话，将通过奇偶校验被查出。然后通过第八位为“1”的随机存取通知基地站重新传输上一信息。这一方法同样也应用在由移动站向基地站的传输中，此时错误信号是经P2通过将第八位置为“1”而传输的。
伪永久联络的结束可由移动站一边这样来完成移动站接通到通常的RACH和SDCCH，并通知伪永久联络的结束(在某些情况下需要指明码数和信道)。如果固定网络用户结束联络，基地站(BSS)通过P2呼叫通过RACH和SDCCH联在其上的移动站，由基地站向移动站宣布联络的结束。
如果移动站不再很好地接收PA和M信号，或通过比较发现其他基地站有较好的C1值，该移动站自已通过给出有关码数、老基地站和老信道的数据作为呼叫参考值(呼叫重建的一种类型)而联络到新的基地站。这样，这种移交是移动站的责任。
另一种选择是，移动站可以联络的BCCH，RACH和SDCCH上，这里正常的测试值传输被完成。BSS完成移交。
另一种选择是，如果上行线路信息容量空闲，基地站为已作出的测量值的传输而查询可能产生移交的移动站。这样由BSS完成移交。
权利要求
1.一种带有移动站和基地站的移动无线电通信网中分组数据传输的方法，其中构成控制和业务信道的每一频率存在数个时隙可供使用，其特征在于，在为分组数据传输建立无线电联络时，给当时参与传输的移动站分配一个对当时的分组数据传输有效的码数，并且单个数据组的传输在这样的业务信道中进行在其所属的控制信道中，通过运用码数这些业务信道被标志为含有数据组的业务信道。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在按照GSM标准的移动无线电通信网中，为了由移动站向基地站的传输，RACH信道和一专用信道的给定帧的时隙在ALOHA多次存取过程中用作控制信道。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，数据组的传输以块的方式完成，而每一块在一个复帧内的四个时隙里被传输。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，由移动站在一专用信道给定帧的时隙中除了其他控制信息外传输码数，并在该专用信道的帧的其余时隙传输数据，这里，总是有四个偶数和四个奇数时隙被指定给一个移动站。
5.根据以上任一权利要求的方法，其特征在于，在按照GSM标准的移动无线电通信网中，一专用信道的给定帧的时隙用作控制信道以进行由基地站到移动站的传输。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，构成同一控制信道的时隙含有呼叫信号，这些呼叫信号与移动站-后续的时隙传输的数据限定在这些移动站上-和任意的其他的移动站-这些移动站允许在后续块传输数据-有关。
7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，数据组的传输以块的方式进行，而每一块在一复帧内的四个时隙里被传输。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在一专用信道的给定帧的时隙中除其他控制信息外为每一个参与传输的移动站传输一个呼叫信号，并在该专用信道的帧的其余时隙传输数据，这里，总是四个偶数和四个奇数时隙被指定给为分组数据传输被触发的移动站。
9.按照以上任一权利要求的方法，其特征在于，码数包括七个二进制位。
10.按照以上任一权利要求的方法，其特征在于，码数的传输以编码的方式进行。
11.按照以上任一权利要求的方法，其特征在于，数据组的传输以一种也用于控制信道的代码来完成。
12.按照以上任一权利要求的方法，其特征在于，在错误地接收一数据组时，例如可以通过奇偶校验位来确定，借助一个错误信号发送站被要求作再一次的传输。
13.按照权利要求12的方法，其特征在于，错误信号由含有码数的八位二进制数的一位的预定值构成。
14.按照以上任一权利要求的方法，其特征在于，在由基地站向移动站的传输中不发生通过接收场强对发射功率的调节。
15.按照以上任一权利要求的方法，其特征在于，分组数据传输最好通过也传输无线电广播控制信道(broadcast control channel)的载波来实现。
16.一种带有移动站和基地站的移动无线电通信网中分组数据传输的方法，其中构成控制和业务信道的每一频率上存在数个时隙可供使用，其特征在于，在建立由一移动站出发的联络时，从该移动站发送出需要分组传输数据的信息，并发送出可供使用的块的数目。
17.按照权利要求16的方法，其特征在于，直接与信道请求(channel request)一起传送出需要传输数据的信息和块的数目。
18.按照权利要求16的方法，其特征在于，如果信道请求(channelrequest)后基地站发出立即存取(immediate access)信息，发送出需要分组传输数据的信息和块的数目。
19.按照权利要求16的方法，其特征在于，基地站呼叫移动站，指定一个独立专用控制信道(SDCCH)并发送一个L3信号，指明传输的终端和上述信道的特性。
20.按照权利要求16的方法，其特征在于，使用无线电广播信道来进行由基地站向移动站的分组数据传输，而寻址以及在某些情况下需要的数据保护可通过已知的方法来实现。
全文摘要
本发明涉及一种带有移动站和基地站的移动无线电通信网中分组数据传输的方法，其中构成控制和业务信道的每一频率上存在数个时隙可供使用，在为分组数据传输建立无线电联络时，给当时参与传输的移动站分配一个对当时的分组数据传输有效的码数。单个数据组的传输在这样的业务信道中进行在其所属的控制信道中，通过运用码数这些业务信道被标志为含有数据组的业务信道。此外还描述了在不指定码数的情况下的分组数据传输方法。
文档编号H04W40/02GK1140004SQ95191458
公开日1997年1月8日 申请日期1995年2月1日 优先权日1994年2月2日
发明者弗里德·珀尼斯, 安斯加·伯格曼 申请人:德国电信移动网股份有限公司