CN1251732A - 支持争用和预留接入的分组控制信道反馈 - Google Patents

支持争用和预留接入的分组控制信道反馈 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种方法,通过提供用于中断来自或到第一移动台的通信以允许在通信系统和另一移动台之间传送短消息的装置,从而提高分组数据信道的有效性。分组信道反馈信息包括几种标志符:接收/未接收(R/N);部分回波(PE);以及部分回波限定符(PEQ)。PEQ允许通信系统中断到一个移动台的通信,以便向另一移动台发射一条短消息。通过把PEQ置为各种值,移动台可以确定子信道的所有权是否被暂时中断并重新分配给另一移动台。

Description

支持争用和预留接入的分组控制信道反馈
                         背景
申请人的发明涉及电子通信，更具体地说涉及各种工作方式(模拟、数字、双重模式等等)下的无线通信系统、例如蜂窝和卫星无线系统，以及接入技术，例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)及混合FDMA/TDMA/CDMA。更具体地说，本发明涉及用于在通信系统和一个移动台之间的分组数据信道上传输信息的时隙格式。
图.1(a)表示一种正向(或下行)数字控制信道的通用结构，它的配置为在载频上发射的连续时隙1，2，...中包含的一组时隙1，2，...，N，...。这些DCCH时隙在无线信道上可以按照诸如TIA/EIA/IS-136标准定义，例如根据图.1(a)所示，可以由每组连续时隙中的第n个时隙组成。
如图.1(a)所示，DCCH时隙构成超帧(SF)，每个超帧包括若干传送不同类型信息的逻辑信道。可以为超帧中的每个逻辑信道分配一个或多个DCCH时隙。图.1(a)中的示范下行链路超帧包括三种逻辑信道：包括六个连续时隙以用于传送开销消息的广播控制信道(BCCH)；包括一个时隙以用于传送寻呼消息的寻呼信道(PCH)；包括一个时隙以用于传送信道分配和其它消息的接入响应信道(ARCH)。图.1(a)示范超帧中的其它时隙可以分配给其它逻辑信道，例如附加寻呼信道(PCH)。
图.1(b)描述了用于正向DCCH时隙的一种示范信息格式。其中，每个区域内的比特数在该区域下方表示。SYNC信息中发射的比特按照传统的方式用来帮助确保正确接收CSFP和DATA区域。SYNC信息中传送预定的比特组合，移动台使用它来寻找时隙的起点。SCF信息用于控制一条随机接入信道(RACH)，移动台使用该信道请求接入系统。CSFP信息传送能使移动台找到每个超帧起点的编码的超帧相位值。
目前由TIA/EIA/IS-54和TIA/EIA/IS-136标准定义的系统属于电路交换技术，这是一种“面向连接”的通信类型，它建立一条物理的呼叫连接，并且只要通信的终端系统有数据要交换，就保持该连接。电路交换装置的直接连接作为一条开放的管道，允许终端系统在认为合适的任何时候使用该电路。尽管电路交换数据通信很适合于固定带宽应用，但对于低带宽和“突发”应用，它的效率较低。
与电路交换技术形成鲜明对比，可以是面向连接(例如X.25)或无连接(例如网间互连协议″IP″)的分组交换技术不需要建立和终止一条物理连接。这降低了数据时延，提高了信道在处理较短、突发或交互式业务时的效率。无连接分组交换网把路由选择功能分散到多个路由选择点，从而避免了使用一个中央交换的中心集线器时可能出现的通信瓶颈。数据与对应的终端系统寻址信息一起被“打包”，然后以独立的单元沿数据通路发射。位于通信的终端系统之间、有时被称为“路由器”的中间系统在每个分组的基础上确定最合适的路由。路由选择以若干特性为基础，包括：最低成本路由或成本量度；链路容量；等待传输的分组数目；链路的安全要求；中间系统(节点)的工作状态。
象Internet或企业LAN等的分组网是目前商业和通信环境的组成部分。随着移动计算在这些环境中变得日益普遍，无线业务供应商，例如那些使用TIA/EIA/IS-1 36的供应商最适于提供到这类网络的接入。但是，由或计划由蜂窝系统提供的数据业务通常基于电路交换的工作方式，对于每个有效的移动用户都要使用一条专用无线信道。
不过，此处作为参考而被包含在内的蜂窝数字分组数据系统(CDPD)标准，版本1.0(1993年7月)，描述了一种使用当前高级移动电话业务(AMPS)系统、即北美模拟蜂窝系统中的可用无线信道提供分组数据业务的概念。该标准讨论了实现问题，例如外部接口、空中链路接口、业务、网络结构、网络管理和控制等。
在很大程度上，所定义的CDPD系统是以一个与现有AMPS基础结构相独立的结构为基础。与AMPS系统的共同点基本上限于使用同一种类型的无线频率信道和同一基站位置(CDPD所使用的基站可能是新的和CDPD特定的)，以及为了在两个系统之间协调信道分配使用的信令接口。
尽管出现了CDPD，仍然存在对这样一种系统的需要：基于提供对分组数据优化的共用分组数据信道，在数字(例如DAMPS，IS-136)蜂窝系统中提供通用分组数据业务。本申请的目的在于能提供例如由TIA/EIA/IS-136标准定义的面向连接的网络和无连接分组数据网的综合优势的系统和方法。另外，本发明的目的还在于例如使用现存具有低复杂度和高吞吐量的无连接网络的接入无线分组数据网的技术。
                         概述
根据本发明的一个实施例，通信系统除了响应移动台发射的分组数据信息突发之外，还要向与之通信的移动台提供分组控制信道反馈信息。
本发明一个示范实施例的目的是：通过提供用于中断通信的装置以允许其它试图接入系统或已接入系统而处于发射分组数据信息过程中的移动台通信，从而实现分组数据信道的最大效率。根据本发明，分组控制信道反馈信息包括几种标志符：接收/未接收(R/N)；部分回波(PE)；以及部分回波限定符(PEQ)。PEQ允许通信系统中断来自一个移动台的通信，以接受来自其它移动台的通信。通过把PEQ置为各种值，通信系统可以动态分配RACH子信道的所有权，从而指示移动台它们对子信道的所有权是否被暂时中断并重新分配给另一移动台。
具体地说，根据示范实施例，PEQ值已经过优化，从而：(1)释放现有IS-136物理层中的BRI区域以用于其它功能，(2)允许争用接入(contention-based access)方案(例如时隙ALOHA或CSMA)与同一信道上行链路上的复用特性(预留接入(reservation-basedaccess))同时工作，(3)向同一信道上的所有分组数据用户提供与负载无关的相同时延应用，(4)快速检测和从子信道强占中恢复。
                        附图简述
通过阅读根据附图所作的描述，将能理解发明人的这项发明中的特点和优势，其中：
图.1(a)表示一个正向DCCH，它被配置为在载频上发射的连续时隙中包含的一组时隙；
图.1(b)表示一个IS-136 DCCH域时隙格式范例；
图.2描述D-AMPS中的逻辑信道；
图.3描述在无线通信系统中各层之间一种可能的映射序列范例；
图.4描述在全速率PCCH中使用的PRACH子信道；
图.5描述在移动台和通信系统之间进行的一个对话范例；
图.6描述全速率PCCH通信的一个移动台；
图.7描述以全速率PCCH通信的三个移动台；
图.8描述以三倍速率PCCH通信的一个移动台；
图.9描述与IS-136对应、用于全速率DCCH的DCCH子信道；以及
图.10表示可用于实现本发明的一个无线通信系统的示范部分。
                       详细描述
本发明涉及在通信系统和移动台之间的分组数据信道上用于通信的时隙格式。为了有助于理解本发明，图.2中描述了包含本发明结构的D-AMPS逻辑信道集合的结构。如图所示，数字控制信道(DCCH)包括反向(上行)的反向接入信道(RACH)和正向(下行)的广播控制信道(BCCH)、SPACH信道(寻呼信道、短消息业务、接入响应信道)、共用信道反馈(SCF)和保留信道(RSVD)。分组控制信道(PCCH)包括反向的分组随机接入信道(PRACH)和正向的分组广播控制信道(PBCCH)、PSPACH信道(分组寻呼信道PPCH和分组接入响应信道PARCH)、分组控制信道反馈(PCCF)和保留信道(RSVD)。
图.3表示如何将一条第三层消息映射为几个第二层帧的一个专用PCCH范例、一个第二层帧映射到一个时隙上的范例、以及一个时隙映射到一个PCCH信道上的范例。FPCCH时隙和PRACH突发的长度是固定的。PRACH突发可能有三种具有不同固定长度的形式(正常的、缩减的、和辅助的)。全速率PCCH上的FPCCH时隙被认为处于图.3的物理层中。
注意图.3中的时隙格式30与图.1(a)略有不同。在这个实施例中，时隙格式被分为七个区域：向移动台提供同步信息的同步区域(SYNC)、分组控制信道反馈区域(PCCF)、第一数据(DATA)区域、编码超帧相位/分组控制信道反馈(CSFP/PCCF)区域、第二数据区域、第二分组控制信道反馈(PCCF)区域和保留(RSVD)区域。因此，可以看出IS-136的SCF区域被用于分组数据通信的PCCF区域所取代，同时保持了区域结构中的同一比特长度。
PCCF区域用于控制PRACH上的接入，它由几种标志符组成：接收/未接收(R/N)；部分回波(PE)；部分回波限定符(PEQ)。不过要注意，根据本发明，分组控制信道反馈区域不包含上面提到的母申请中的忙/保留/空闲(BRI)标志。R/N标志符用于传送PRACH上送往基站的个别比特的接收/未接收状态。部分回波标志符用于指示通信系统已正确接收到哪一个尝试争用接入的移动台的初始突发。为此，通信系统可以令PE等于作为移动台接入尝试的一部分而发射的移动台标识的低七位比特。部分回波标志符还用于在接收自动重发请求方式通信的过程中请求或查询来自移动台的响应。为此，在特定的自动重发请求(ARQ)方式通信期间，通信系统可以令PE等于在送往移动台的第一个时隙中为移动台分配的PE(PEA)。部分回波标志符还用于指示一个要尝试非ARQ预留接入的移动台应该在何时开始它的消息发射。为此，通信系统可以令PE等于它愿意为其提供预留接入机会的移动台标识的低七位比特。
除了下面描述的其它功能之外，通信系统使用PEQ标志符来动态分配PRACH的子信道，以提供一种有效机制来中断第一移动台的分组数据通信，从而允许其它试图接入系统或已接入系统而处于发射分组数据信息过程中的移动台进行分组数据通信。例如，如果一个全速率TDMA信道在逻辑上被划分成三个子信道，那么在一个三倍速率IS-136形式的分组数据系统中总共就有九个子信道可供分组数据用户的复用。
根据本发明的一个示范实施例，图.3的时隙格式30中表示的CSFP/PCCF区域用于传送与超帧相位有关的信息(以便移动台能找到超帧的起点)和提供部分回波限定符信息。在该实施例中，CSFP/PCCF区域包含12个比特(D0-D11)。
12比特CSFP/PCF区域中的两个比特可以分配给PEQ标志符。例如，可以分配比特D6和D5给PEQ标志符，不过本发明并不局限于此。下面将描述用于PEQ标志符的示范编码规则，该规则如表1所示。当比特D6和D5被置为0时，指示没有中断，每个移动台保持它当前的子信道所有权。当比特D6和D5分别被置为0和1时，子信道所有权被分配给在编码部分回波(CPE)区域中指定的移动台。当比特D6和D5分别被置为1和0时，子信道所有权被挂起，以便为争用接入尝试服务。注意一个子信道所有者必须已经发射两个或多个突发，才能把这些PEQ标志符的设置作为所有权挂起的指示。最后，当比特D6和D5都被置为1时，必须检查子信道所有权，使得拥有子信道的每个移动台检查CPE区域以确保它是该子信道的所有者。本领域的技术人员将能理解也可以使用其它比特对，而且本发明并不限于上述比特对(D6和D5)。
                  表1-PEQ编码规则
子信道分配和PE的关系   PEQ     D6     D5
没有中断。保持当前子信道所有权。   NO_INT     0     0
部分回波中断。子信道所有权被分配给CPE区域指定的移动台。   PE_INT     0     1
所有权挂起中断。当前子信道所有权被挂起，以便为争用接入尝试服务。   SO_INT     1     0
警告中断。当前子信道所有者重新检查CPE区域以验证其子信道所有权。   WA_INT     1     1
PCCF标志符在FPCCH时隙中传送，除其它功能之外，还用于指示通信系统对在RPCCH(即PRACH)上以前发射的突发的接收状态。具有预留接入或争用接入意向的移动台读取PCCF标志符，以确定何时开始它的接入尝试。在上面指定的母申请中详细描述了预留和争用接入，为了本公开的简洁，此处不再重复该讨论。
根据本发明的示范实施例，上述PCCF区域根据以下方式同时支持争用和预留接入：(1)有效地处理单个突发接入尝试，(2)优化PCCF区域中的比特空间，(3)可靠地处理子信道转换以及(4)支持动态分配争用接入机会。
例如，在母申请中，PEQ＝INT_1(在对接入尝试第一个突发的响应中使用)指示一个在其对应的PCCF区域中找到这个PEQ值的移动台：直至下一次通知之前它已失去子信道所有权。这时，子信道所有权转移给正好在PEQ＝INT_1的子信道之前拥有该子信道的移动台。尽管这种类型的功能在某些情况下可能有用，申请人还是为PEQ提供了上述NO_INT，PE_INT和SO_INT值来取而代之，这在收到接入尝试的第一个突发之后的子信道所有权再分配中提供了更大的灵活性。
在母申请中，BRI区域用于指示PRACH是忙、保留还是空闲。由于注意到BRI＝Idle在逻辑上与PEQ＝SO_INT等效，而PEQ＝NO_INT，PE_INT则分别代表了BRI＝Busy(忙)，Reserved(保留)，申请人意识到BRI区域可以省去，从而在PCCF区域中为其它功能提供附加的比特空间。
当例如子信道的当前所有者没有正确检测到将要进行的所有权转换时(例如由于PEQ接收错误，子信道的当前所有者可能错过一个PE_INT)，子信道所有权的转换产生了潜在的易损性。使用上述示范PEQ编码规则可以提高子信道转换的容易程度。例如，上述PEQ的WA_INT值允许移动台检测错过的子信道所有权转换。
例如，基站可以使用PEQ的PE_INT值把一个移动台的子信道所有权重新分配给另一移动台。那么，如果原来的所有者错误理解或没有放弃子信道所有权，基站可以在该子信道的下一个PCCF中发送PEQ＝WA_INT，为移动台提供第二次检查CPE区域和放弃子信道所有权的机会。因此，如果一个移动台在它认为自己拥有的子信道上意外地收到了一个为WA_INT的PEQ值(即不是一个紧随PE_INT之后的WA_INT)，该移动台会意识到它错过了一次子信道所有权转换。然后，这个移动台将放弃子信道所有权并知道需要重新发射它最后发射的突发。
除了错误地保留子信道所有权的情况，上述示范PEQ编码规则的构成还利于处理相反的情况，当即另一移动台错误地认为它具有来自一个合法所有者的子信道所有权之时。下面将详细描述如何处理这种被称作“子信道强占”的情况。
对无线通信系统的初始接入可以使用诸如时隙ALOHA和/或载波检测多址(CSMA)等争用接入方法进行，这些技术从本质上说是分组数据领域内大家所熟知的。应当注意，一个寻找PEQ＝SO_INT条件的移动台对于CSMA形式的系统接入来说是固有的，移动台在决定何时进行接入尝试之前首先依靠这种形式接收来自通信系统的信息(例如PEQ)。在CSMA工作的范围内同时支持争用和预留接入。对于时隙ALOHA接入，移动台在决定何时进行接入尝试之前不需要等待接收任何来自通信系统的信息。在时隙ALOHA工作的范围内只支持争用接入。在一个PCCH上可以同时支持时隙ALOHA和CSMA，因而甚至允许服务系统有更大的工作灵活度。寻找接入机会的移动台可以使用它们首先遇到的任何一种类型的接入时隙，例如CSMA或时隙ALOHA。
例如，系统广播信息(例如在PBCCH上)可用于通知移动台关于基于时隙ALOHA的接入机会(即它们存在)，这些机会可以由BCCH信息来固定位置。然后，系统可以设置PEQ＝PE_INT和CPE＝一个当前无效的PE值，以确保有效的移动台不使用时隙ALOHA接入机会。选择无效PE可以使用从编码的角度来说距离有效PE最远的一个PE值。这能减小另一有效移动台误读CPE并认为用于所标记时隙的子信道所有权作为一个时隙ALOHA接入机会的概率。
当然，本领域的技术人员将能理解上面指定的母申请中描述的PEQ也可用于按如下方式提供CSMA和时隙ALOHA接入。通过置BRI＝Idle和或者是PEQ＝RSVD，或者是PEQ＝INT_2和CPE＝一个无效PE可以向移动台传送CSMA接入机会。使用以前的PEQ编码方案，利用广播信息并且置BRI＝Reserved，PEQ＝INT_2和CPE＝一个无效PE就可以支持时隙ALOHA接入机会。
在任一种情况下，已经成功完成初始接入的移动台(即已发射第一个分组数据事务处理突发)将忽略被标记为CSMA或时隙ALOHA接入机会的上行链路时隙。移动台一旦成功地进行了初始接入并且PCCH决定在本地管理分组数据事务处理(即在PCCH自身上而不是把事务处理委托给分组业务信道)之后，PCCF方案就支持在多个系统用户之间复用PCCH上行链路带宽。
描述了本发明的一种示范PEQ编码方案以及它的某些特点之后，下面的描述将提供与移动台响应PCCF传送的反馈信息有关的其它细节。首先，如表2所示，移动台根据本发明使用时隙ALOHA进行的接入尝试与使用CSMA进行的接入尝试的区别在于：时隙ALOHA接入尝试不需要移动台监测PCCF，而希望进行CSMA接入的移动台则要监测PCCF的PEQ区域，以便识别接入机会。
     表2-接入尝试之前监测的区域
下行链路区域   时隙ALOHA     CSMA
CPE   No     No
R/N   No     No
PEQ   No     Yes
移动台一旦使用这两种争用接入方案之一接入无线通信系统，就将监测如下列表格所示的PCCF区域反馈信息。对于第一个突发射出之后的反馈信息，移动台监测如表3所示的区域。
     表3-第一个突发射出之后检查的反馈区域
下行链路区域   时隙ALOHA   CSMA
CPE   Yes(注1)   Yes(注1)
R/N   Yes   Yes
PEQ   Yes   Yes
注1：只在R/N＝Recived(接收)时检查
对于后续突发，时隙ALOHA和CSMA的监测规则相同。因此，表4区别的是拥有一个特定子信道的移动台和不拥有该子信道的移动台。
     表4-在后续事务处理中检查的反馈区域
下行链路区域 不拥有子信道   拥有子信道
CPE Yes(注2)   Yes(注3)
R/N No   Yes
PEQ Yes   Yes
注2：只在PEQ＝PE_INT时检查
注3：只在PEQ＝PE_INT或WA_INT时检查
从表4可以看出，不拥有一个特定子信道的移动台不关心在该子信道发射的前一突发是否已被接收，而只关心编码的部分回波区域的值，即子信道所有权是否转移，例如是否PEQ＝PE_INT。另一方面，子信道的所有者总要关心它送出的突发是否已被接收，因此还将查看CPE区域，检查基站是否已指示接收，即当PEQ＝WA_INT的时候。
讨论完移动台将监测哪些区域之后，下面将参考下列表格讨论移动台对这些区域进行处理的方式，表中的符号″X″代表“无关”值。例如，对一个子信道具有绝对所有权的移动台(即移动台在发射接入的第一个突发之后保持子信道所有权)将按照表5所示响应PCCF区域中提供的反馈信息。
     表5-移动台发射有用负荷突发并响应反馈信息
  R/N     CPE   PEQ   移动台响应
  N     X   NO_INT   ·保持子信道所有权·必须重新发射当前突发
  N     匹配   PE_INT   ·保持子信道所有权·必须重新发射当前突发
  N     不匹配   PE_INT   ·挂起子信道所有权·必须重新发射当前突发
  N     X   SO_INT   ·在子信道下一上行链路时隙挂起子信道所有权·必须重新发射当前突发
  N     匹配   WA_INT   ·保持子信道所有权·必须重新发射当前突发
  N     不匹配   WA_INT   ·放弃子信道所有权·必须重新发射当前突发
  R     X   NO_INT   ·保持子信道所有权·当前突发已成功发射
  R     匹配   PE_INT   ·保持子信道所有权·当前突发已成功发射
  R     不匹配   PE_INT   ·挂起子信道所有权·当前突发已成功发射
  R     X   SO_INT   ·在子信道下一上行链路时隙挂起子信道所有权·当前突发已成功发射
  R     匹配   WA_INT   ·保持子信道所有权·当前突发已成功发射
  R     不匹配   WA_INT   ·放弃子信道所有权·必须重新发射当前突发
从表5可以看出，R/N值指示是否需要重发上一个突发。只要R/N＝N，上一个突发就必须重发。通常当R/N＝R时，上一个突发不需要重发，除非是在CPE＝不匹配和PEQ＝WA_INT的情况下，如上所述，这种情况表示移动台错过了一次子信道转换(即PEQ＝PE_INT)。PEQ值NO_INT，PE_INT和SO_INT提供前面如表1所述的保持和挂起子信道所有权。当PEQ＝WA_INT时，移动台重新检查CPE，并根据这次比较的结果保持或放弃子信道所有权，系统使用该PEQ值除去非法的子信道所有者。
一些可能已经拥有或没有拥有一个或多个子信道的移动台将至少已发射了接入尝试的第一个突发并等待取得对一个子信道的所有权。这些“监听”移动台将如表6所示监测PCCF，以确定它们是否能取得所有权。
     表6-监听移动台响应有用负荷突发的反馈信息
  R/N     CPE  PEQ  移动台响应
  X     X  NO_INT ·忽略子信道
  X     匹配  PE_INT ·接受子信道所有权
  X     不匹配  PE_INT ·忽略子信道
  X     X  SO_INT ·忽略子信道
  X     X  WA_INT ·忽略子信道
从该表中可以看出，监听移动台只有在移动台把子信道重新分配给代表监听移动台标识的CPE值时才能取得对子信道的所有权。
准备进行初始接入(即还没有发射它们的第一个突发)并由此获得子信道所有权的移动台可以使用当PEQ＝SO_INT时指示的CSMA接入机会尝试接入系统。一旦检测到PEQ＝SO_INT，这些移动台发射它们的第一个突发，并如表7所示响应PCCF反馈信息。
     表7-移动台发射SO_INT突发并响应反馈信息
  R/N   CPE   PEQ         移动台响应
  N   X   X ·放弃子信道所有权·根据重试机制重新进行接入尝试
  R   不匹配   X ·放弃子信道所有权·根据重试机制重新进行接入尝试
  R   匹配   NO_INT ·放弃子信道所有权·接入的第一个突发已成功发射
  R   匹配   PE_INT ·接受子信道所有权·接入的第一个突发已成功发射
  R   匹配   SO_INT ·放弃子信道所有权·接入的第一个突发已成功发射
  R   匹配   WA_INT ·放弃子信道所有权·接入的第一个突发已成功发射
根据表7，如果突发没有被接收，移动台就放弃子信道所有权并使用重试机制，例如用母申请中描述的机制重新进行接入尝试。同样，如果移动台不是争用接入的获胜方(即CPE＝不匹配)，它也必须放弃子信道所有权和重新进行接入。另外，如果突发被正确接收，CPE＝匹配而且PEQ不等于PE_INT，那么由中断移动台发出的第一个突发已被成功接收，但是获胜/中断移动台必须放弃子信道。在这些情况下，获胜/中断移动台就成为一个“监听”移动台并遵循表6列出的规则。另一方面，如果突发被正确接收，CPE＝匹配而且PEQ＝PE_INT，那么获胜/中断移动台就接受子信道所有权(即绝对所有权)并遵循表5列出的规则。
当一个移动台通过接收反馈信息PEQ＝SO_INT的方式被中断时，它将如表8所示，继续监测先前拥有的子信道上的PCCF。
     表8-被中断移动台响应SO_INT突发的反馈信息
  R/N   CPE   PEQ        移动台响应
  X   X   NO_INT   ·恢复子信道所有权
  X   匹配   PE_INT   ·保留子信道所有权
  X   不匹配   PE_INT   ·放弃子信道所有权
  X   X   SO_INT   ·在子信道下一上行链路时隙挂起子信道所有权
  X   X   WA_INT   ·放弃子信道所有权
其中，如果移动台收到PEQ＝PE_INT和CPE＝不匹配或WA_INT，就放弃子信道所有权，并根据表6的规则等待一条新的子信道。如果PEQ＝NO_INT或PEQ＝PE_INT和CPE＝匹配，原先的所有者就恢复子信道所有权，并继续发射突发和按照表5处理反馈信息。当被中断的移动台识别出PEQ＝SO_INT，另一移动台就得到一次CSMA接入机会，被中断的移动台则继续根据表8监测该子信道的另一时隙。
“监听”移动台(即至少已成功地发射一个突发并正在寻找对一个子信道所有权的移动台)对与中断移动台已用子信道相关的反馈信息不作响应。因此，这些监听移动台所用的响应表如下面的表9所示。
     表9-监听移动台响应SO_INT突发的反馈信息
  R/N   CPE  PEQ 移动台响应
  X   X  NO_INT ·忽略子信道
  X   X  PE_INT ·忽略子信道
  X   X  SO_INT ·忽略子信道
  X   X  WA_INT ·忽略子信道
移动台也可以通过响应PCCF内PEQ＝PE_INT和CPE＝匹配从而取得对一个子信道的接入。这样的移动台将发射一个信息突发，并如表10所示响应反馈信息。
     表10-移动台发射PE_INT突发并响应反馈信息
R/N   CPE PEQ 移动台响应
N   X X ·放弃子信道所有权·必须根据重试机制重新进行接入尝试(如果发射的是第一个突发)或重发当前突发(如果不是第一个突发)
R   不匹配 X ·放弃子信道所有权·接入的当前突发已成功发射
R   匹配 NO_INT ·放弃子信道所有权·接入的当前突发已成功发射
R   匹配 PE_INT ·接受子信道所有权·接入的当前突发已成功发射
R   匹配 SO_INT ·放弃子信道所有权·接入的当前突发已成功发射
R   匹配 WA_INT ·接受子信道所有权·接入的当前突发已成功发射
可以看出，在通过PEQ＝PE_INT获得的子信道上发射信息的移动台，其响应规则与前面表7所示用于通过PEQ＝SO_INT获得子信道的移动台的规则基本相同，只是当P/N＝R和CPE＝匹配时，移动台响应PEQ＝WA_INT而接受信道所有权。当一个移动台通过接受反馈信息PEQ＝PE_INT的方式而被中断时，它将如表11所示地继续监测与先前所用子信道对应的PCCF。
     表11-被中断的移动台响应PE INT突发的反馈信息
  R/N   CPE   PEQ        移动台响应
  X   X   NO_INT ·恢复子信道所有权
  X   匹配   PE_INT ·恢复子信道所有权
  X   不匹配   PE_INT ·放弃子信道所有权
  X   X   SO_INT ·在子信道下一上行链路时隙挂起子信道所有权
  X   X   WA_INT ·放弃子信道所有权
同样，与表9的方式相同，无论如表12所示的PCCF值如何，监听移动台将不会得到一个在前一突发的PCCF反馈信息中所有权已转换的子信道的所有权。
     表12-监听移动台响应PE_INT突发的反馈信息
  R/N   CPE  PEQ 移动台响应
  X   X  NO_INT ·忽略子信道
  X   X  PE_INT ·忽略子信道
  X   X  SO_INT ·忽略子信道
  X   X  WA_INT ·忽略子信道
正如前面提到的，根据本发明示范实施例进行的分组数据通信还提供了在处理子信道强占方面的可靠性，“子信道强占”这个术语指的是子信道所有权从一个移动台到另一个的非预期转换。根据本发明，移动台在上行链路上发射的每个媒体接入控制(MAC)层帧在进行循环冗余校验(CRC)计算时都会隐含有移动台识别符(MSID)。这就使基站能很容易地检测到子信道被强占的情况，因为由于CRC计算中包括一个未知的MSID，收到的CRC将是错误的。当检测到这种情况时，基站可以通过在向被强占的时隙提供PCCF反馈的下行链路时隙中作以下设置来进行补救：
置P/N＝Not Received(未接收到)
置PEQ＝PE_INT
置CPE＝预期MSID
通过进行如前面所述的响应，强占移动台将立即放弃子信道所有权，预期的移动台将重新确认它对该子信道的所有权。两个移动台都将意识到必须重发它们最后发射的MAC层帧。
为了说明本发明在处理子信道强占方面的有效性，考虑以下条件下的几种强占模式：
移动台1(MS1)拥有子信道1。
移动台2(MS2)正等待分配一个子信道。
基站发射PEQ＝NO_INT。
基站还发射CPE＝MS1。情况#1-区域接收中的三重错误
考虑以下事件的出现。
1.MS1错误地把PEQ接收为SO_INT，并放弃子信道1。
2.MS2把PEQ接收为PE_INT，把CPE接收为MS2，因而接受子信道所有权。
3.基站收到来自MS2的一个MAC层帧，由于CRC不正确，检测到一个潜在的强占条件。
4.在与子信道1的被强占的时隙对应的下行链路反馈(PCCF)中，基站置P/N＝Not Received，PEQ＝PE_INT和CPE＝MS1的MSID。
5.MS2放弃子信道1，MS1重新确认对它的所有权。
6.MS2意识到它在子信道上发射的上一个MAC层帧未被正确接收，必须重发。情况#2-区域接收中的双重错误
1.MS1把PEQ接收为NO_INT，并保持对子信道1的所有权。
2.MS2把PEQ接收为PE_INT，把CPE接收为MS2，接受子信道1的所有权。
3.没有捕获效应时，基站开始接收不可识别的信息，而且由于CRC不正确，基站检测到一个潜在的强占条件。注意“捕获效应”指的是这样的情况，即：两个移动台同时发射信号，而且对其中一个信号的接收更强，足以使基站仍能正确接收较强的那个移动台信号。
4.在与子信道1的强占时隙对应的下行链路反馈中，基站置P/N＝Not Received，PEQ＝PE_INT和CPE＝MS1的MSID。
5.MS2放弃子信道1，MS1重新确认对它的所有权。
6.MS1意识到它在子信道上发射的上一个MAC层帧未被正确接收，必须重发。
7.MS2意识到它在子信道上发射的上一个MAC层帧未被正确接收，必须重发。情况#3-区域接收中的双重错误
1.MS1把PEQ接收为NO_INT，并保持对子信道1的所有权。
2.MS2把PEQ接收为PE_INT，把CPE接收为MS2，接受子信道1的所有权。
3.存在捕获效应时，基站收到来自MS2的一个MAC层帧，但由于CRC不正确，基站检测到一个潜在的强占条件。
4.在与子信道1的被强占时隙对应的下行链路反馈中，基站置P/N＝Not Received，PEQ＝PE_INT和CPE＝MS1的MSID。
5.MS2放弃子信道1，MS1重新确认对它的所有权。
6.MS1意识到它在子信道上发射的上一个MAC层帧未被正确接收，必须重发。
7.MS2意识到它在子信道上发射的上一个MAC层帧未被正确接收，必须重发。
详细解释完与本发明对应的分组数据通信系统的操作和方法之后，下面将参考图.4-9提供一些通用的接入范例。
在一个全速率PCCH中，PRACH突发和FPCCH时隙被复用，以生成三条不同的接入通路，如图.4所示。假定FPCCH中的通路1(P1)表示在PRACH突发中的下一个P1突发是可用的，例如PEQ＝SO_INT，并被用来进行接入尝试，移动台就在该时刻(接收完FPCCH中的整个P1时隙之后)发射接入的第一个突发。然后，移动台在完成接入突发的传送之后开始读取下一P1 FPCCH时隙中的PCCF标志符，以确定通信系统是否收到移动台的初始突发。
图.5表示FPCCH PCCF标志符和PRACH(RPCCH)突发之间的关系，其中移动台进行争用接入并总共发射了两个突发。箭头表示与接入尝试有关的顺序或事件。因此，沿着PRACH子信道P1上从左到右的箭头，PCCF标志符的PEQ部分首先指示PRACH中的下一P1突发可用。如果在PRACH突发中发射了一个突发，移动台就读取下一P1 FPDCH时隙中的R/N部分，以确定通信系统是否成功接收了移动台送出的突发。对于随机接入的第一个突发，移动台还要读取PCCF标志符的CPE部分，以确定移动台的此次接入是否被捕获。通信系统设置的CPE标志符的值代表被捕获的移动台接入，例如，CPE标志符的值可以被置为代表移动台标识符的低位比特。如果移动台根据CPE标志符确定它的接入已被捕获而且R/N标志符指示突发已被接收，移动台就检查PEQ以确定是否可以使用当前子信道继续进行接入。如果PEQ＝PE_INT，移动台将从PRACH中的下一个P1突发开始，继续发射任何其它等待送出的突发。
如上所述，PCCF标志符向移动台提供关于何时允许移动台发射、何时请求移动台发射、送出的前一突发的通信状态、以及部分回波关系的信息。由于PCCH信道可以是一条多速率信道(全速率、双倍速率和三倍速率)，许多移动台可以使用不同的速率在该信道上工作。对于所有移动通信速率，PCCF的操作都是相同的。因此，多速率PCCH没有划分成用于全速率、双倍速率和三倍速率通信的专用带宽。
图.6-8提供了对PEQ标志符功能的几种图形描述。对于本领域的技术人员来说，这些描述显然只是本发明的一些范例，本发明并不仅仅局限于这些描述。在图.6-8中，PEQ标志用于描述一次事务处理中合适的PEQ值。在第一个随机接入突发已被成功接收的情况下，通信系统指示R/N＝Received。另外，通信系统设置PEQ＝PE_INT来指示：为移动台保留了同一接入通路(子信道)上的下一上行链路时隙，以便移动台发射第二个突发。
图.6描述了一个移动台在一条全速率PCCH上的通信。在下行链路时刻n，移动台MS1检测到一个PEQ＝SO_INT的空闲条件。在下行链路时刻n+1，基站把该信道置为空闲，没有移动台处于获取该信道的过程中。在上行链路时刻n+1，移动台MS1发射它的第一个突发D11。在下行链路时刻n+2，基站把该信道置为空闲。在下行链路时刻n+3，已经正确接收第一个突发D11的基站将通过第一个突发内的长度指示符而确定：完整的数据通信包括4个突发。因此，基站置PEQ＝PE_INT和R/N＝Received，移动台在上行链路时刻n+4发射下一个突发(D12)。然后移动台MS1开始检查(监听)它可以在其上工作的所有子信道的PCCF，并在那些PEQ＝PE_INT和CPE＝MS1的时隙上发射其余突发D13和D14。在下行链路时刻n+6，基站指示已收到突发D12。在下行链路时刻n+7，基站指示已收到突发D13。最后，在下行链路时刻n+8，基站指示已收到突发D14。这样，基站成功接收了所有四个突发。
图.7描述了三个移动台在一条全速率PCCH上的通信。在下行链路时刻n，基站向第三移动台MS3发射第一个突发D31。另外，第一移动台MS1检测到一个空闲条件(PEQ＝SO_INT)，而第二移动台MS2在下行链路时刻n+1检测到空闲条件。然后，在下行链路时刻n+1，基站向第三移动台MS3发射第二个突发D32。在上行链路时刻n+1，第一移动台MS1向基站发射它的第一个突发D11。在下行链路时刻n+2，基站向第三移动台MS3发射第三个突发并把该信道置为空闲。在下行链路时刻n+3，基站向第三移动台MS3发射第四个突发。另外，已经正确接收MS1的第一个突发的基站通过该突发内的长度指示符确定：完整的通信传送包括4个突发。因此，基站通过置PEQ＝PE_INT和R/N＝Received进行响应。在上行链路时刻n+2，第二移动台MD2向基站发射它的第一个突发D21。在下行链路时刻n+4，基站向第三移动台发射第五个突发。另外，已经正确接收MS2的第一个突发的基站通过该突发内的长度指示符确定：完整的通信传送包括6个突发。因此，基站通过置PEQ＝PE_INT和R/N＝Received进行响应。在上行链路时刻n+4，MS1发射D12，而在上行链路时刻n+5，MS2发射D22。在下行链路时刻n+5，基站指示PEQ＝PE_INT和PE＝MS1，允许在上行链路时隙n+6发射D13。在下行链路时隙n+6，基站通过设置R/N＝Not Received而指示没有收到突发D12。另外，基站通过设置PEQ＝PE_INT和PE＝MS3而保留了一个时隙，以允许MS3确认突发D31，D32，...D35的正向链路传输。在下行链路时刻n+7，基站通过设置R/N＝Received而指示已收到突发D22。另外，基站通过设置PEQ＝NO_INT而指示MS2继续拥有对该子信道的所有权。在下行链路时刻n+8，基站通过设置R/N＝Received而指示已收到突发D13。另外，基站通过设置PEQ＝WA_INT而请求MS1确认它的子信道所有权。在上行链路时刻n+7，作为对在下行链路时刻n+6收到的预留接入请求的响应，第三移动台MS3发射一个突发。在下行链路时刻n+9，基站通过设置R/N＝Received而指示已正确接收第三移动台MS3送出的突发。这里不要求PE匹配，因为这是一个预留接入，而不是随机接入。另外，基站通过设置PEQ＝PE_INT和PE＝MS2指示该子信道被重新分配给MS2。在上行链路时刻n+8，第二移动台MS2发射突发D23。在上行链路时刻n+9，第一移动台重新发射它的第二个突发D12。第二移动台分别在上行链路时刻n+10、n+11和n+13发射D24、D25和D26。最后，在上行链路时刻n+12，第一移动台MS1发射D14。
图.8描述了一个移动台在三倍速率PCCH下通信的范例。在这个例子中，基站通过设置PEQ＝SO_INT而产生一个接入机会。在下行链路时刻n，移动台MS1检测到一个空闲条件。在上行链路时刻n+1，移动台MS1发射它的第一个突发D11。在时隙1的下行链路时刻n+3，已正确接收第一个突发的基站通过突发内的长度指示符而确定：完整的通信传送单元包括4个突发。作为响应，基站设置时隙1的PEQ＝PE_INT和R/N＝Received。在下行链路时刻n+3的时隙2和3中，基站也置PEQ＝PE_INT和PE＝MS1，以便为MS1分配两条附加子信道。在上行链路时刻n+4，移动台MS1发射其余的突发D12、D13和D14。在下行链路时刻n+6的时隙1-3中，基站通过设置R/N＝Received而指示已正确接收D12、D13和D14。
根据本发明的一个实施例，分组随机接入信道(PRACH)被分为若干子信道。每条子信道在通信中加入时延，从而允许在随机接入事件中移动台和基站都有足够的处理时间。因此，PRACH划分成的子信道越多，时延就越长。对于分组数据来说，通信快速进行是很重要的一点。因此，一个全速率PCCH定义为由三条PRACH子信道组成，而不是IS-136 DCCH中的六条子信道。
PCCF标志符在FPCCH时隙中传送，并用于指示先前在RPCCH上传送的突发的接收状态。PCCF标志符还用于指示对应的RPCCH突发的可用状态(即PEQ)。等待着接入的移动台读取PCCF标志以便来确定何时开始它的接入尝试。
如果一条全速率PCCH存在，那么它的RPCCH和FPCCH将被复用，以便可生成如图.4所示的三条不同接入通路。假定FPCCH中的通路1(P1)指示RPCCH中的下一P1突发可用(即空闲)并将其选用于一次接入尝试，移动台就将在收到FPCCH中整个P1时隙后的一段固定时间(24.8毫秒)里开始发射接入的第一个突发。然后，移动台在完成接入突发的传送之后将开始读取下一P1 FPCCH时隙(21.8毫秒)的PCCF标志符，以确定基站对其初始突发的接收状态。与图.4不同，图.9描述的是被按照IS-136的全速率DCCH使用的子信道。比较图.4和图.9，显然可以看出在IS-136中发射三个突发(由箭头表示)的时间是图.4的两倍。在双倍和三倍PCCH中也可以获得同样的好处。
应当指出在任何给定FPCCH时隙中传送的PCCF信息与其中携带的第三层信息完全无关，因为PCCF标志符占用的带宽完全不同于为PBCCH、PPCH或PARCH分配的带宽。
为了保持完整性，下面将提供对一个无线通信系统中一些单元的简单描述。图.10表示一个示范蜂窝移动无线电话系统的方框图，其中包括一个示范基站110和移动台120。基站包括一个与MSC 140连接的控制和处理单元130，MSC 140又与PSTN(未示出)连接。正如上面提到的美国专利申请和Wejke等人的美国专利第5,175,867号“蜂窝通信系统中的相邻辅助切换”以及1992年10月27日提交的美国专利申请第07/967,027“多模式信号处理”所描述，这种蜂窝无线电话系统的基本部分在该领域内是已知的，上述两份文献也被结合在本申请中作为参考。
基站110通过话音信道收发机150处理若干话音信道，该收发机受控制和处理单元130的控制。另外，每个基站包括一个可以处理一条以上控制信道的控制信道收发机160。控制信道收发机160受控制和处理单元130的控制。控制信道收发机160在基站或小区的控制信道上向锁定在该控制信道上的移动台广播控制信息。应当理解收发机150和160可以作为单个设备(例如与共享同一无线载波频率的DCC、DTC和PCCH一起使用的话音和控制收发机170)的形式实现。
移动台120在其话音和控制信道收发机170处接收在控制信道上广播的信息。然后，处理单元180分析收到的控制信道信息，该信息包括移动台可锁定的备选小区特性，处理单元由此确定移动台锁定到哪一个小区上。有利的是，正如包含在本申请中作为参考的Raith等人的美国专利第5,353,332号“用于在无线电话系统中进行通信控制的方法和装置”所述，收到的控制信道信息不但包括与对应小区有关的绝对信息，还包括与该控制信道对应的小区邻近的其它小区的相对信息。
因此，本发明提供了对本领域的技术人员来说显然具有许多优点和好处的分组数据操作方式。例如，根据本发明的PEQ编码方案可在现有IS-136物理层区域的框架内工作(即不需要新的区域，现有反馈功能在很大程度上得到保留)。而且，现有IS-136物理层的BRI区域被释放，可重新分配给所需要的其它功能。
本发明的示范实施例还允许争用接入方案(例如时隙ALOHA或CSMA)在同一TDMA信道的上行链路上与复用特性同时工作。另外，本发明向同一TDMA信道上的所有分组数据系统用户提供与负载无关的相同时延应用(即通过平等地复用所有用户得到相同的吞吐时延)
本发明还为基站提供了快速检测和有效地从一个可疑的子信道强占情况中恢复的机制(即上行链路分组数据的有效传送)。
本领域的技术人员应当理解，本发明可以通过不脱离其核心或基本特点的其它指定形式来实施。因此，目前公开的实施例无论如何都应被视为描述性而不是限制性的。发明的范围由所附的权利要求而不是前面的描述确定，在其等效意义和区域之内的所有改动都被认为已包含在其中。

Claims (24)

1.在一个通信系统的子信道上发射分组数据信息的方法，包括步骤：
准予第一通信系统设备接入子信道，使得对子信道具有绝对所有权的所述第一通信设备在子信道上发射第一个分组数据突发；
响应所述第一个分组数据突发，所述通信系统发射指示所述第一通信设备对所述子信道的所有权已被挂起的第一反馈信息；以及
在所述第一通信设备对子信道的所有权被挂起时，准予第二通信设备接入该子信道，使得所述第二通信设备发射第二个分组数据信息的突发。
2.权利要求1的方法还包括步骤：
所述通信系统响应所述第二个分组数据信息突发而发射第二反馈信息。
3.权利要求2的方法，还包括步骤：
所述第一通信设备监测所述第二反馈信息，并在所述第二反馈信息为第一值时恢复对所述子信道的所有权。
4.权利要求2的方法，还包括步骤：
所述第二通信设备监测所述第二反馈信息，并在所述第二反馈信息为第一值时放弃对所述子信道的所有权。
5.权利要求3的方法，其中所述第二反馈信息包括一个其所述第一值等于NO_INT的部分回波限定符区域或其所述第一值等于PE_INT的部分回波限定符区域和一个指示所述第一通信设备标识的CPE。
6.权利要求4的方法，其中所述第二反馈信息包括一个其所述第一值等于NO_INT、SO_INT和WA_INT之一的部分回波限定符区域。
7.权利要求2的方法，还包括步骤：
所述第一通信设备监测所述第二反馈信息，并在所述第二反馈信息为第二值时放弃对所述子信道的所有权。
8.权利要求2的方法，还包括步骤：
所述第二通信设备监测所述第二反馈信息，并在所述第二反馈信息为第一值时接受对所述子信道的所有权。
9.权利要求7的方法，其中所述第二反馈信息包括一个所述第二值等于WA_INT或PE_INT之一的部分回波限定符区域和一个没有指示所述第一通信设备标识的CPE。
10.权利要求8的方法，其中所述第二反馈信息包括一个所述第一值等于PE_INT的部分回波限定符区域。
11.权利要求2的方法，还包括步骤：
所述第一通信设备监测所述第二反馈信息，并在所述第二反馈信息为第三值时继续挂起对所述子信道的所有权。
12.权利要求11的方法，其中所述第二反馈信息包括一个所述第三值等于SO_INT的部分回波限定符区域。
13.权利要求1的方法，其中所述发射所述第一反馈信息的步骤还包括步骤：
发射一条中断消息，指示所述第一通信设备对所述子信道的所有权被挂起，以便提供一次争用载波检测多址接入机会。
14.权利要求13的方法，其中所述第一反馈信息包括所述第一值等于SO_INT的部分回波限定符区域。
15.在分组数据通信系统中提供反馈消息的方法，包括步骤：
通过子信道从一个通信设备向所述分组数据通信系统发射一个分组数据信息突发；以及
响应所述分组数据信息突发，从所述分组数据通信系统向所述通信设备发射反馈信息，所述反馈信息包括一个具有以下可选项的部分回波限定符区域：
(1)指示保持所述通信设备对所述子信道所有权的第一值；
(2)指示把所述通信设备对所述子信道的所有权重新分配给另一通信设备的第二值；
(3)指示挂起所述通信设备对所述子信道所有权的第三值；以及
(4)指示所述通信设备应检查其对所述子信道所有权的第四值。
16.权利要求15的方法，其中所述第一值是一个NO_INT值。
17.权利要求15的方法，其中所述第二值是一个PE_INT值。
18.权利要求15的方法，其中所述第三值是一个SO_INT值。
19.权利要求15的方法，其中所述第四值是一个WA_INT值。
20.权利要求15的方法，其中所述子信道包括一个TDMA时隙的逻辑划分。
21.权利要求15的方法，其中所述第二发射步骤还包括步骤：
在所述部分回波限定符区域内包含所述第三值，以为另一通信设备提供一个争用接入机会。
22.权利要求15的方法，其中所述第二发射步骤还包括步骤：
当至少有一台未为其分配所述子信道的通信设备在所述子信道上发射信息时，在所述部分回波限定符区域内包含所述第四值。
23.发射分组数据的方法，包括步骤：
在基站接受子信道上的分组数据突发；
对所述突发进行循环冗余校验(CRC)；
确定与所述CRC对应的移动台标识是错误的；以及
发射反馈信息，命令一个未为其分配子信道的移动台放弃对所述子信道的所有权。
24.权利要求23的方法，其中所述发射步骤还包括步骤：
把所述反馈信息中的接收/未接收区域置为未接收；
把所述反馈信息中的部分回波限定符区域置为指示所述子信道被重新分配的值；以及
把所述反馈信息中的部分回波区域置为与所述子信道的预期用户对应的值。
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