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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Kommunikationsverfahren
in einem Mobilkommunikationssystem und insbesondere auf ein Verfahren
zum Kommunizieren von Paketdaten zwischen einer Basisstation und
einer Mobilstation, das die Kanalzugriffserfolgswahrscheinlichkeit
maximiert und die Kanalzugriffsfehlwahrscheinlichkeit minimiert und
die Senderate dynamisch ändert.
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2. Beschreibung der einschlägigen Technik
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Das
konventionelle Mobilkommunikationssystem verwendet einen Kanalzugriff
einer Versatzperiode und eine Kanalzuweisungsmitteilung, die in einen
Funkrahmen (Funkframe) zwecks einer wahlfreien Zugriffsverzögerung ladbar
ist. Auf dem zugewiesenen Signalkanal wird Dienstqualitätsinformation,
die für
die Lieferung des Multimediadienstes benötigt wird, ausgetauscht, und
ein Verkehrskanal wird zur Unterbringung desselben zugewiesen.
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1 zeigt
die Struktur eines Rundsende-(Broadcast-)Kanals (BCCH), auf dem
eine Basisstation Systeminformation bereitstellt. Diese Systeminformation
wird durch Mobilstationen verwendet, die in einem konventionellen
Mobilkommunikationssystem von der Basisstation Zugang anfordern.
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Der
BCCH enthält
ein Funkrahmenpaar, wobei jeder Funkrahmen eine Dauer von 10 ms
hat. BI identifiziert einen Funkrahmen, TX POWER gibt einen Sendeleistungspegel
an, und SFN repräsentiert eine
Oberrahmennummer. 72 Funkrahmen sind in einem Oberrahmen gruppiert
und für
die Berechnung der Phase eines Rückwärts-Langcodes
verwendet. UP INTERFERENCE bezeichnet den Umfang von Rückwärtsinterferenz,
W gibt den Start, die Fortsetzung und das Ende eines oberen Rahmens
für jede Rahmeneinheit
einer physikalischen Schicht an, CRC wird zur Erfassung von Fehlern
in jedem MAC-(Medium Access Control = Mediumzugriffsteuerung)-Unterschichtrahmen
verwendet, und TA sind Endbits für
die Faltungscodierung.
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2 zeigt
den Aufbau einer konventionellen Random-Access-Kanalrahmenstruktur.
Dieser Kanal wird von Mobilstationen verwendet, um die Zuweisung
eines fest zugeordneten Verkehrskanals anzufordern oder eine geringe
Menge an Benutzerpaketdaten zu senden.
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Gemäß 2 bezeichnet
D ein Leerbit, das U/C-Feld gibt an, ob das Signal eine Anforderung
für eine
fest zugeordnete Verkehrskanalzuweisung oder die Sendung kleiner
Benutzerpaketdaten ist, TN ist ein Beendigungsknoten, der angibt,
ob die entsprechenden Daten in einem Basistranceiversystem oder in
einer Basissteuereinheit zu verarbeiten sind, S ist eine Sequenznummer,
die für
die Bestimmung verwendet wird, ob Eingangsrahmendaten bereits empfangen
worden sind, und PID ist ein Funkrufidentifizierer (ID), der eine
Mobilstation kennzeichnet.
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3 zeigt
die Struktur eines Vorwärts-Zugriffskanalrahmens
(forward access channel frame), auf dem eine Basisstation eine Antwortmitteilung
an eine Mobilstation auf Zugriff durch die Mobilstation im konventionellen
Mobilkommunikationssystem sendet. In 3 ist PID
die ID der Mobilstation, deren Zugriffsanforderung in der Basisstation
empfangen wird.
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4 zeigt
eine konventionelle Zugriffsprozedur einer Mobilstation, die die
in den 1, 2 und 3 gezeigten
Kanäle
verwendet.
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Gemäß 4 synchronisiert
die Mobilstation ihre Zeitlage mit einer Basisstation, beschafft
den Versatz des Random-Access-Kanals (RACH), auf den zugegriffen
werden soll, und versucht, Signalverkehr zu senden. Wenn keine andere
Mobilstation versucht, mit dem selben Versatz zu senden, empfängt dann
die Basisstation die Daten auf dem Random-Access-Kanal und sendet
eine Bestätigung
auf dem nächsten
Vorwärts-Zugriffskanal
(FACH). Wenn die Mobilstation während
vorbestimmter Zeit keine Bestätigung
empfangen hat, versucht eine Mobilstation den Zugriff im 16. Schlitz
erneut.
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Das
Mobilkommunikationssystem der nächsten
Generation sollte eine wirksame Ausführung des wahlfreien Zugriffs
durch die Mobilstation sicherstellen. Um dies zu tun, muss das Mobilkommunikationssystem
die Zeit minimieren, die für
den Empfang einer Bestätigung
einer Zugriffsanforderung benötigt wird,
indem die Zugriffseinheitszeit reduziert wird, beispielsweise ein
Zeitschlitz oder ein Funkrahmen, und die Menge an während eines
Zugriffs gesendeter Information. Ein Beispiel ist ein MAC-Protokoll,
wie beispielsweise DAS++(Dynamic Slot Assignment = dynamische Schlitzzuweisung)
durch das ein Kanalzugriff in Minischlitzen versucht wird. Weiter
ist es notwendig, so viele Random-Access-Kanäle wie möglich zu unterstützen, um
die Konkurrenz zu minimieren, die durch gleichzeitigen Zugriff von
mehreren Mobilstationen verursacht wird.
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Der
Kanalzugriffsmechanismus im MAC-Protokoll für Funk-Multimediadienste muss
daher eine erfolgreiche Kanalzugriffsrate steigern, indem zu dem
konventionellen konkurrenz-basierten Sendeschema ein Reservierungsschema
hinzugefügt
wird.
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Weiterhin
sollten zur wirksamen Unterstützung
der verschiedenen Dienstqualitäts-(Quality
of Service = QoS)-Parameter, die für Multimediaverkehr erforderlich
sind, Funkkanäle
dynamisch verwaltet werden. D. h., eine Vielzahl an Verkehr sollte
unterstützt
werden, wie CBR (Constant Bit Rate = konstante Bitrate), RT-VBR
(Real Time-Variable Bit Rate = echte zeitvariable Bitrate), VBR
und ABR (Available Bit Rate = verfügbare Bitrate) über ATM
(Asynchronous Transfer Mode = asynchroner Transfermodus)-Netzwerk.
Da dynamisch variierter Verkehr, wie beispielsweise VBR, in Echtzeit
unterstützt
werden sollte, muss eine MAC-Unterschicht wirksam Funkresourcen
ohne Signalisierungsoverhead verwalten.
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Das
konventionelle Mobilkommunikationssystem kann Multimediaverkehr
nicht mit einer Senderate unterstützen, die in Echtzeit variiert
wird, weil Signalverkehr zusätzlich
zwischen Schicht-3-Einheiten
ausgetauscht werden sollte, wenn ein Kanal während eines Dienstes zusätzlich zuzuweisen
ist.
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Ein
Kanalzugriffsmechanismus in einem MAC-Protokoll für Funk-Multimediadienst
sollte sowohl konkurrenz-basierte Sendung als auch reservierung-basierte
Sendung unterstützen.
Das konventionelle Mobilkommunikationssystem verwendet einen Schlitz-ALOHA-Mechanismus
zur Ausführung von
Kanalzugriff. Eine Mobilstation fordert konkurrierend die Zuweisung
eines Random-Access-Kanals an, und eine Basisstation weist den Kanal
zu, wenn die Basisstation den Zugriff bestätigt. In diesem Falle wird
die Zugriffsdurchführung
zum Unterstützen
von Funk-Multimediadienst
durch die Anzahl der Random-Access-Kanäle und die Anzahl der gesendeten Signalmitteilungen
bestimmt. Um die Verzögerung
in der Random-Acces-Sendung zu verringern, verwendet das konventionelle
Mobilkommunikationssystem einen Kanalzugriff einer Versatzperiode
und eine Kanalzuweisungsmitteilung, die ein einzelner Funkrahmen
aufnehmen kann. Auf dem zugewiesenen Signalkanal wird Information über die
QoS ausgetauscht, die zur Bereitstellung des Multimediadienstes
erforderlich ist, und ein fest zugeordneter Verkehrskanal, der ihn
aufnehmen kann, wird zugewiesen. Es ist jedoch ein zusätzlicher
Austausch von Signalmitteilungen erforderlich, um einen neuen Kanal in
einem Leitungsmodusdienst auf einem fest zugeordneten Verkehrskanal
im konventionellen Mobilkommunikationssystem zuzuweisen. Diese Kanalzuweisungs-
und -auflösungsprozedur
ist in Echtzeit schwierig auszuführen,
weil sie durch eine Schicht-3-Funktionseinheit, wie beispielsweise
Radio Bearer Control (RBC) ausgeführt wird.
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WO 96/37079 beschreibt
einen Random-Access-Kommunicationskanal für Datendienste. Ein entsprechendes
digitales Kommunikationssystem hat eine Vorwärtsverbindung und eine Rückwärtsverbindung
und ein System zum Übertragen
eines Datenpakets. Ein Kommunikationstransceiver sendet das Datenpaket
auf einem Random-Access-Kanal über
die Rückwärtsverbindung
und empfängt
digitale Information von der Vorwärtsverbindung. Eine Basisstation
empfängt
das Datenpaket auf dem Random-Access-Kanal von der Rückwärtsverbindung und
sendet digitale Information über
die Vorwärtsverbindung.
Die mehreren Transceiver teilen sich den Random-Access-Kanal.
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Die
digitale Kommunikation schließt
einen Rundsende-(Broadcast)Kanal zum Übertragen von Funkruf- und
Steuermitteilungen über
die Vorwärtsverbindung
ein. Die digitale Information ist mit den Funkruf- und Steuermitteilungen
auf dem Rundsendekanal verschachtelt.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Zuweisen
eines Kanals unter Berücksichtigung
der Dienstqualität
und das Minimieren von Zugriffsstreitigkeiten in einer MAC-Unterschicht
zu minimieren, um Multimediadienst zu unterstützen, der zahlreiche Verkehrseigenschaften
aufweist, in einem Mobilkommunikationssystem, das einen Paketdatendienst
liefert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum dynamischen Steuern einer Senderate entsprechend der Menge an
Sendedaten während
eines Dienstes eines Mobilkommunikationssystem, das einen Paketdatendienst
liefert anzugeben.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Senden
von Statusinformation anzugeben, die für den wahlfreien Zugriff auf
einen speziellen Kanal durch eine Basisstation in ein Mobilkommunikationssystem
erforderlich ist.
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Es
ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum dynamischen Steuern der Senderate in Abhängigkeit
von der während
einer Datensendung in einem Mobilkommunikationssystem gesendeten
Datenmenge anzugeben.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
offenbart.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die
im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, besser
hervor.
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1 zeigt
die Struktur eines Rundsendekanalrahmens (Broadcast Channel Frame),
auf dem eine Basisstation Systeminformation an alle Mobilstationen
innerhalb einer Zelle liefert;
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2 zeigt
die Rahmenstruktur eines Random-Access-Kanals, auf dem eine Mobilstation
entsprechend dem Stand der Technik auf eine Basisstation zugreift;
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3 zeigt
die Rahmenstruktur eines Vorwärtszugriffskanals,
auf dem eine Basisstation eine Mobilstation innerhalb einer Zelle
anruft oder eine Bestätigung
für einen
mobilen Zugriff an die Mobilstation gemäß dem Stand der Technik sendet;
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4 zeigt
eine bekannte Prozedur zum Anfordern von Zugriff zu einer Basisstation
durch eine Mobilstation;
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5 zeigt
die Rahmenstruktur eines Rundsendekanals, auf dem eine Basisstation
Kanalcodeinformation sowie Systeminformation an alle Mobilstationen
innerhalb einer Zelle gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liefet;
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6 zeigt
die Rahmenstruktur eines Random-Access-Kanal auf dem eine Mobilstation
versucht, zuzugreifen oder einen intermittierenden Dienst gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu senden;
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7 zeigt
die Rahmenstruktur eines Datensendekanals für das Hinzufügen/Auflösen eines
Kanals während
eines Dienstes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt
eine Zugriffskanalbestimmungsprozedur, in der eine Mobilstation
bestimmt, ob ein Zugriffsversuch auf der Grundlage von Information über den
Zustand eines Rundsendekanals und der Zugriffswahrscheinlichkeit
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden soll;
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9 zeigt
eine Mobilkanalzugriffsprozedur gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 zeigt
eine Mobildatensendeprozedur nach einem erfolgreichen Zugriffsversuch
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt
einen Basisstationsbetrieb zum Bereitstellen von Systeminformation
und von Information über
einen verfügbaren
Kanal auf einem Rundsendekanal, zum Anzeigen von Rufinformation und
des Erfolgs eines Mobilzugriffs auf einem Vorwärtszugriffskanal und zum Bestimmen,
ob ein Kanal auf dem Datensendekanal hinzuzufügen oder aufzulösen ist,
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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12 zeigt
eine Mobil-Random-Access-Prozedur auf Empfang von Information über einen
verfügbaren
Kanalcode auf einem Rundsendekanal gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung
werden allgemein bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im
Detail beschrieben, weil sie die Erfindung in unnötigem Detail
verdecken würden.
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Eine
unten beschriebene Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung bietet einen wirksameren Multimediadienst
durch Sendung von Information über
Kanalzustand, Steuerung der Mobilzugriffswahrscheinlichkeit und
dynamische Kanalverwaltung in einem Paketdatendienst eines CDMA-Mobilkommunikationssystems.
D. h., in einem Paketdatendienst der MAC-Unterschicht eines Mobilkommunikationssystems
werden eine Vielzahl Multimediadienste durch eine Basisstation wirksam
bereitgestellt, die Kanalinformation auf einem Rundsendekanal sendet
und die Zugriffswahrscheinlichkeit steuert.
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Bevor
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, ist anzumerken, dass
die Hardware der Basisstation und der Mobilstation die gleiche ist,
wie der einer Basisstation und einer Mobilstation in allgemein bekannten
Mobilkommunikationssystemen, und ihre Beschreibung wird daher weggelassen.
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Systeminformation,
die Nummer eines Codes, auf den wahlfrei zugegriffen werden kann,
und eine Ruf-ID werden auf einem BCCH gesendet. 5 zeigt
die Rahmenstruktur eines BCCH gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Felder eines BCCH-Rahmens sind wie
folgt.
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Die
Felder A/D und AR werden durch das MAC-Protokoll zum dynamischen
Ausführen
der Zuweisung und im Auflösen
eines zusätzlichen
Kanals gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet.
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CI
(Channel Indicator = Kanalindikator) gibt an, ob der 10 ms-BCCH-Funkrahmen
Information über
BCCH1, BCCH2 oder den PCH (Paging Channel = Rufkanal) in einem Breitband-CDMA-System enthält. Ohne
PID für
das Rufen einer Mobilstation im BCCH-Rahmen ist der CI gleich 00
oder 01. Es wird angenommen, dass wenn der CI gleich 00 ist, BCCH1-Infomation
geliefert wird, wenn der CI gleich 01 ist, BCCH2-Information geliefert
wird, und wenn der CI gleich 1X ist, PCH-Information geliefert wird.
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TX
POWER stellt den Pegel der Sendeleistung einer Sendeendstation dar.
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SFN
ist die Nummer eines Systemrahmens zur Verwendung bei der Berechnung
der Phase eines Rückwärts-Langcodes
und zum Synchronisieren eines Oberrahmens.
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UIP
(Uplink interference Power = Uplink-Interferenzleistung) stellt
ein Maß der
Interferenz für
jeden Sektor auf der letzten Rückwärtsverbindung
dar.
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W
bezeichnet Aufbau und Abbau, d. h. den Start, die Fortsetzung und
die Beendigung eines Rückwärtsrahmens.
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BCCH_DATA
enthält
Systemparamterinformation.
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PU
(Paged User = Gerufener Benutzer) gibt die Zahl von Mobilstationen
an, die in einem entsprechenden Rahmen durch eine Basisstation gerufen werden.
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PID
identifiziert einen Ruf oder eine Mobilstation.
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STATUS
INFO ist Statusinformation, die angibt, ob verfügbare Verkehrskanäle 0 bis
255 einer entsprechenden Basisstation in Gebrauch sind, oder nicht.
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PAD
wird dazu verwendet, die Länge
eines MAC-Rahmens auf einen konstanten Wert zu halten.
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CRC
wird jeder MAC-Unterschicht hinzugefügt, um Fehler zu ermitteln,
und es wird in einem Oberschicht-Wiederholungssendungsprotokoll
auf der Grundlage der Fehlererfassung bestimmt, ob Daten erneut
ausgesendet werden sollen.
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TA
gibt Endbits für
die Faltungscodierung an.
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Die
Mobilstation empfängt
einen BCCH-Rahmen, wie in 5 gezeigt,
von der Basisstation, überwacht
Information über
einen verfügbaren
Kanal und fordert die Zuweisung eines fest zugeordneten Kanals für Verkehrssendung
auf einem verfügbaren Random-Access-Kanal.
Außerdem
kann die Mobilstation einen intermittierenden Datendienst unterstützen, indem
Benutzerdaten in einer Random-Access-Prozedur gesendet werden. 6 zeigt
die Rahmenstruktur eines Random-Access-Kanals, der den wahlfreien
Zugriff und den intermittierenden Dienst unterstützt.
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Bezugnehmend
auf 6, wenn die Mobilstation einen wahlfreien Zugriff
versucht, zeichnet sie in einem U/C-(User Traffic/Control Traffic)-Feld
auf, ob die Sendedaten Benutzerinformation oder Steuerinformation
sind. Sie zeichnet auch Information über die Beendigungsidentifizierung
in einer Basisstation, Information, die angibt, ob ein MAC SDU fortfährt, und
die Rahmennummer auf, um wiederholten Empfang eines Rahmens zu verhindern.
Wenn Steuerinformation, wie beispielsweise eine Kanalzuweisungsanforderung,
zu senden ist, sollten ein NR-(Necessary Rate = notwendige Rate)-Feld
und ein AR-(Additional Rate = zusätzliche Rate)-Feld zusätzlich gesetzt werden.
Die Senderate eines Kanals, der an eine Mobilstation für die Datensendung
an eine Basisstation zugewiesen werden wollte, ist auf 16 Kbps Einheiten in
dem NR-Feld eingestellt. In dem AR-Feld sollte die Senderate eines
Kanals, der für
variable Bandzuweisung zusätzlich
zugewiesen werden kann, eingestellt sein. Wenn die Mobilstation
das NR und AR auf 0 s setzt, was impliziert, dass sie nur einen
16 Kbps-Kanal anfordert, wird eine zusätzliche Kanalzuweisung nicht
in Betracht gezogen.
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Im
Falle der Sendung intermittierender Daten, wird das U/C-(User Traffic/Control
Traffic)-Feld auf Benutzerdaten gesetzt, und die Felder NR(Necessary
Rate) und AR (Additional Rate) werden nicht benutzt. Das C/R (Command
Response)-Feld wird als eine ID verwendet, um zu bestimmen, ob von
der Basisstation an die Mobilstation gesendete Steuerinformation
eine Bestätigung
einer Mobilanforderung oder ein neuer Befehl ist. Wenn die Steuerinformation
eine Bestätigung
ist, dann ist die NR identisch mit dem Wert, der von der Mobilstation
verlangt wurde, und die AR wird auf einen Wert gesetzt, der durch
die Basisstation zusätzlich
zugewiesen werden kann.
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Auf
Empfang einer Bestätigung
der Kanalzuweisung von der Basisstation sendet die Mobilstation Daten
auf dem entsprechenden Kanal. Wenn sie für Multimediadienst sind, sollte
variable Bitsendung unterstützt
werden. Um dies entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung zu
tun, wird ein MAC-Protokoll für
Zuweisung und Auflösung
eines zusätzlichen
Kanals durch Verwendung der Felder A/D (Add/Drop = füge hinzu/löse auf)
und AR (AdditionalRate) dynamisch ausgeführt. 7 zeigt
eine Rahmenstruktur für
Datensendung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wenn
eine Senderate in Bezug auf ein augenblicklich zugewiesenes Kanalband
zu ändern
ist, wird ein Kanalband, das durch das AR-Feld angegeben ist, zusätzlich zugewiesen
oder aufgelöst.
In diesem Falle werden die Felder C/R (Command/Response = Befehl/Antwort)
und SN (Sequence Number = Sequenzzahl) dazu verwendet, Zuweisung
und Auflösung
eines Kanals zwischen der Basisstation und der Mobilstation zu bestätigen.
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In
Bezug auf die 5, 6 und 8 wird
eine Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation
in einem Mobilkommunikationssystem beschrieben.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das eine Kanalzuweisungsbestimmungsprozedur in
einer Mobilstation gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Gemäß 8 zählt auf
Empfang eines wie in 5 konfigurierten BCCH-Rahmens
im Schritt 111 eine Mobilstation N verfügbare Zugriffskanalcodes durch
Analysierung der STATUS INFO des BCCH. Nachdem die Mobilstation
einen der N verfügbaren Zugriffskanalcodes
im Schritt 114 wählt,
berechnet sie eine Zugriffswahrscheinlichkeit P im Schritt 115. Die
Wahrscheinlichkeit wird berechnet durch P = 1 – N/Gesamtzahl der Kanäle. Die
Mobilstation versucht dann einen Kanalzugriff im Schritt 117,
und wenn der Kanalzugriff erfolgreich ist, sendet sie im Schritt 119 eine
Kanalzugriffsanforderung mit einem designierten Code.
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Zunächst passt
sich die Mobilstation selbst an die Systemsituation an, indem sie
in einem aktiven Zustand fortlaufend Rundsendeinformation von der Basisstation
empfängt.
Die auf dem BCCH durch die Basisstation gesendete Information enthält einen Systemparameter,
PID und STATUS INFO. Die Mobilstation wendet dann den Systemparameter
im Systembetrieb an. Wenn hier die Rahmendaten des BCCH das PID
der Mobilstation enthalten, was impliziert, dass die Mobilstation
vom Netzwerk gerufen ist, versucht die Mobilstation einen Kanalzugriff.
Wenn die Mobilstation eine Kanalzuweisung zum Rufen anfordert, werden
die NR- und AR-Felder
der Mobilstation, die ein angefordertes zugewiesenes Band und ein
zusätzliches
zuge wiesenes Band anzeigen, jeweils auf 0 gesetzt, weil die Mobilstation
kein Band zum Ausführen
von Verkehr kennt.
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Die
Mobilstation erhält
daher die Anzahl verfügbarer
Codes und Codewerte auf der Grundlage der STATUS INFO des BCCH,
die von der Basisstation empfangen werden, und wählt beliebig einen der verfügbaren Codes.
Wenn ein Kanalzugriff auf Rufveranlassung verlangt wird, bestimmt
die Mobilstation, ob zugegriffen werden soll, oder nicht, durch Berechnen
einer Zugriffswahrscheinlichkeit. Wenn der Zugriff durch die Zugriffswahrscheinlichkeit
zurückgewiesen
wird, wiederholt die Mobilstation die Kanalcodewahlprozedur auf
einem BCCH.
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9 ist
eine Ansicht, die einen Mobilkanalzugriffsvorgang gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Gemäß 9 ermittelt
auf Empfang von Rahmendaten auf einem BCCH in einem Kanalzugriffsbereitschaftszustand
im Schritt 200 die Mobilstation im Schritt 211 die
Orte und Anzahl und verfügbarer
Codes aus den BCCH-Rahmendaten und bestimmt im Schritt 213,
ob Rufdaten oder Sendedaten für
die Mobilstation vorliegen. Bei Anwesenheit der Rufdaten (d. h.,
die ID der Mobilstation ist durch das PID des BCCH-Rahmen bezeichnet,
wie in 5 gezeigt), stellt die Mobilstation die Felder
NR und AR eines Zugriffskanalrahmens, wie in 6 gezeigt,
im Schritt 215 auf 0, baut den Zugriffskanalrahmen für Sendung
auf und aktiviert einen Bestätigungswartezeitgeber
zum Zählen
der Empfangszeit einer Bestätigung
von der Basisstation im Schritt 217. Die Mobilstation ermittelt
dann, ob innerhalb der Zeitgeberfolge eine Bestätigung von der Basisstation
empfangen worden ist, in den Schritten 219 und 221,
und wenn die Bestätigung
innerhalb der Zeitgeberfolge nicht empfangen worden ist, kehrt der
Ablauf zum Schritt 211 zurück. Ansonsten bestimmt die
Mobilstation eine Senderate für
einen Kanal im Schritt 235 und geht zum Schritt 250 für die Datensendung über.
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Wenn
im Schritt 213 zu sendende Daten vorliegen, berechnet die
Mobilstation im Schritt 223 die Kanalanforderungen für Verkehr
und bestimmt NR- und AR-Werte eines Zugriffskanalrahmens, wie in 6 gezeigt.
Im Schritt 225 berechnet die Mobilstation eine Zugriffswahrscheinlichkeit
und ermittelt im Schritt 227, ob ein Zugriff erlaubt ist,
oder nicht. Wenn der Zugriff erlaubt ist, baut die Mobilstation
einen Zugriffskanalrahmen auf, wie in 6 gezeigt,
sendet den Zugriffskanalrahmen und aktiviert einen Bestätigungszeitgeber
im Schritt 229. In den Schritten 231 und 233 bestimmt
die Mobilstation, ob innerhalb des Ablaufs des Bestätigungswartezeitgebers
die Bestätigung
empfangen worden ist. Wenn die Bestätigung innerhalb der Zeitperiode
nicht empfangen worden ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 211 zurück. Andernfalls
bestimmt die Mobilstation im Schritt 235 eine Kanalsenderate
und geht zum Schritt 250 über.
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Wie
oben beschrieben, sendet für
den Kanalgriff die Mobilstation eine Kanalzuweisungsanforderung,
aktiviert einen Bestätigungswartezeitgeber und
wartet auf eine Bestätigung.
Wenn die Mobilstation vor dem Ablauf des Zeitgebers keine Bestätigung empfängt, wird
die Kanalzuweisungsanforderung wiederholt. Ansonsten bestimmt die
Mobilstation eine Senderate durch einen entsprechenden Code und führt die
Datensendung aus.
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10 ist
ein Flussdiagramm, das eine Datensendeprozedur in einer Mobilstation
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Gemäß 10 wird
im Schritt 300 in einen Datensendezustand eingetreten.
Die Mobilstation ermittelt im schritt 311, ob Daten empfangen
worden sind. Auf Empfang von Daten ermittelt die Mobilstation im
Schritt 313, ob eine Anforderung zur Änderung einer Senderate vorliegt.
Auf eine Anforderung zur Änderung
der Senderate setzt im Schritt 315 die Mobilstation die
Senderate auf einen vorbestimmten Wert. Wenn im Schritt 311 keine
Datenrahmen empfangen worden sind, oder wenn im Schritt 313 keine Anforderung
zur Änderung
einer Senderate vorliegt, und ferner nach dem Schritt 315 prüft die Mobilstation im
Schritt 317 den Zustand der Verkehrswarteschlange. Im Schritt 319 ermittelt
die Mobilstation auf der Grundlage des Zustandes der Verkehrswarteschlange,
ob ein Kanal zusätzlich
zugewiesen oder aufgelöst
werden sollte. Wenn es notwendig ist, einen Kanal zusätzlich zuzuweisen
oder aufzulösen,
setzt die Mobilstation den Wert von A/D und AR des Datensenderahmens,
wie in 7 gezeigt, und bezeichnet, im Schritt 321 einen
Befehl in einem C/R-Feld. Ansonsten setzt die Mobilstation die Werte
von A/D und AR des Datensenderahmens im Schritt 323 jeweils
auf 0. Die Mobilstation baut dann im Schritt 325 einen
Datensenderahmen auf, wie in 7 gezeigt. Nach
Abschluss von Datensendung/Empfang im Schritt 327 tritt
die Mobilstation in einen Kanalzugriffsbereitschaftszustand im Schritt 350 ein.
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Wie
oben beschrieben, wird eine Warteschlangensteuerung in Abhängigkeit
von der Verkehrscharakteristik ausgeführt, um zahlreiche Verkehrscharakteristika
zu unterstützen,
wie CBR, RT-VBR, VBR und ABR. Die Größe der Sendewarteschlange wird
entsprechend der Senderate eines Kanals eingestellt. Wenn die Pufferwarteschlange
von VBR- und ABR-Verkehr eine vorbestimmte Größe überschreiten, wird eine Anforderung
für eine
zusätzliche
Kanalzuweisung abgegeben. Die Werte der Felder A/D, AR und C/R werden
dann gesetzt, und Datenrahmen werden gesendet. Wenn keine Notwendigkeit
für eine
zusätzliche
Kanalzuweisung vorhanden ist, werden A/D und AR jeweils auf 0 gesetzt,
so dass die Senderate nicht verändert
wird.
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11 ist
ein Flussdiagramm, das einen Vorgang des Rufens, der Kanalzuweisung
und der Sendung in einer Basisstation auf Mobilstationsanforderung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Gemäß 11 wird
im Schritt 400 die Basisstation in einen aktiven Zustand
versetzt. Die Basisstation initialisiert die Funkquellen-Verwaltungstabelle
und die Kanalzustandsinformation im Schritt 411. Im Schritt 413 wartet
die Mobilstation auf die Erzeugung einer an eine Mobilstation zu
sendende Mitteilung, oder auf den Empfang eines Signals oder von Daten.
Die Basisstation sendet auch Systeminformation und Kanalzustandsinformation,
die wie in 5 gezeigt aufgebaut ist, auf
einem BCCH in Intervallen von 10 ms im Schritt 413. Nach
dem Senden des BCCH-Rahmens analysiert die Basisstation einen benötigten Befehl
im Schritt 415. Wenn der Befehl im Schritt 415 eine
Rufanforderung ist, schreibt die Basisstation die ID der entsprechenden
Mobilstation in das PID-Feld des BCCH-Rahmens und erhöht den Wert
des PU-Feldes im Schritt 417. Der Ablauf kehrt dann zum
Schritt 413 zurück.
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Wenn
der Befehl im Schritt 415 eine Kanalzuweisungsanforderung
ist, ermittelt die Basisstation im Schritt 419, ob die
Kanalzuweisungsanforderung von einer Mobilstation abgegeben wurde.
Wenn dieses der Fall ist, weist die Basisstation im Schritt 412 die
vom Netzwerk verlangte Funkquelle zu. Wenn die Kanalzuweisungsanforderung
im Schritt 419 von der Basisstation autonom erzeugt wird,
oder nach Schritt 421, ermittelt die Basisstation im Schritt 423,
ob der angeforderte Kanal verfügbar
ist. Wenn er nicht verfügbar
ist, kennzeichnet im Schritt 425 die Basisstation die angeforderte
Funkquellenbasis auf der verfügbaren
Quelle und ermittelt im Schritt 427, ob die gekennzeichnete
Funkquelle untergebracht werden kann. Wenn der im Schritt 423 angeforderte
Kanal oder die gekennzeichnete Funkquelle im Schritt 427 untergebracht
werden kann, setzt die Basisstation die Werte von NA und AR und
aktualisiert die Funkquellentabelle im Schritt 429, sendet
eine Kanalzuweisungsantwortmitteilung im Schritt 431 und
kehrt zum Schritt 413 zurück, wo der Kanalzuweisungsanforderungsbetrieb
endet.
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Wenn
der geforderte Befehl im Schritt 415 eine Sendeanforderung
ist, ermittelt die Basisstation im Schritt 433, ob eine
Senderate zu ändern
ist. Wenn keine Notwendigkeit für
die Änderung
der Senderate besteht, sendet die Basisstation im Schritt 443 Daten
in einem Funkrahmen und kehrt zum Schritt 413 zurück. Wenn
jedoch eine Änderung
der Senderate notwendig ist, ermittelt die Basisstation im Schritt 435,
ob es notwendig ist, die Senderate durch Bezugnahme auf eine Datenwarteschlange
zu ändern,
prüft im
Schritt 437 die Senderate auf der Grundlage einer verfügbaren Quelle,
aktualisiert im Schritt 439 die Funkquellenverwaltungstabelle,
sendet im Schritt 441 Daten in einem Funkrahmen und kehrt
zum Schritt 413 zurück.
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Um
eine Hochgeschwindigkeitssendung des Funkkanals zu unterstützen, werden
mehrere Codes, die eine Grundsenderate unterstützen, in Kombination zugewiesen,
um eine Sendung auszuführen.
In diesem Falle ist der für
die Sendung wirklich verwendete Code der gleiche, wie der für den Mobilkanalzugriff,
und soweit ein zusätzlich
zugewiesenes Band betroffen ist, wird der Zustand verfügbarer Codes
in einer Funkquellentabelle durch die zugewiesene Größe geändert, so
dass die Sendekapazität
eingestellt wird. Die Basisstation sendet Systemparameter, Rufinformation
und Kanalzustandsinformation an eine Mobilstation auf einem BCCH
in Intervallen von 10 ms. Für
das Rufen der Mobilstation schreibt die Basisstation die PID der
entsprechenden Mobilstation in den BCCH, aktiviert einen Bestätigungswartezeitgeber
und wartet auf eine Kanalzuweisungsanforderung von der Mobilstation.
Wenn der Zeitgeber abläuft,
ruft die Basisstation die Mobilstation erneut.
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Auf
Empfang der Kanalzuweisungsanforderung von der Mobilstation ermittelt
die Basisstation, ob die Mobilstation, die die Anforderung abgegeben hat,
die Gerufene ist. Wenn der Kanalzuweisungsanforderungsbefehl eine
Antwort auf die Rufmitteilung ist, weist die Basisstation eine Funkquelle
zu, die die vom Netzwerk verlangte QoS befriedigt. Wenn jedoch die
Anforderung keine Antwort auf den Ruf ist, ermittelt die Basisstation,
ob die von der Mobilstation angeforderte Funkquelle verfügbar ist.
Wenn die Funkquellenanforderung ausreichend untergebracht werden
kann, stellt die Basisstation den Umfang der angeforderten Funkquelle
ein, weist einen Kanal zu und sendet die zugewiesene Funkquelle
an die Mobilstation. Wenn die Funkquellenanforderung nicht ausreichend
untergebracht werden kann, missachtet die Basisstation die Kanalzuweisungsanforderung der
Mobilstation und unternimmt nichts.
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In
einem Datensendezustand kann die Basisstation die Rate eines Sendekanals
unter Bezugnahme auf eine Sendewarteschlange auf eine Mobilanforderung
zur Änderung
einer Senderate neu einstellen. Die Senderate wird durch Einstellen
der Kanalbandzuweisungen auf der Grundlage einer Funkquellentabelle
geändert.
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12 zeigt
einen wahlfreien Zugriff und eine Datensendung zwischen einer Basisstation
und einer Mobilstation gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 12 sendet
fortlaufend die Basisstation Information über den Echtzeitzustand von
Kanalcodes auf einem BCCH. Auf Empfang des BCCH von der Basisstation
versucht die Mobilstation, auf der Grundlage von Information über eine
gerufene Mobilstation und eine Kanalzustandsinformation auf einen
Kanal zuzugreifen. Auf Empfang einer Kanalzugriffsanforderungsmitteilung
sendet die Basisstation eine Bestätigung an die Mobilstation,
und dann beginnt die Mobilstation Daten zu senden.
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Der
BCCH enthält
signifikante Parameter, die sich auf den Systembetrieb beziehen,
und die Mobilstation ermittelt, ob sie gerufen ist, indem die PID
des BCCH analysiert wird. Die STATUS INFO des BCCH gibt an, ob einer
der 256 Kanäle
verfügbar ist.
Wenn die Mobilstation verfügbare
Codes ermittelt, wählt
sie einen der verfügbaren
Codes nach einer willkürlichen
Verzögerung,
sendet eine Kanalzuweisungsanforderung und beginnt einen wahlfreien Zugriff.
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Auf
Empfang einer Kanalzuweisungsanforderungsmitteilung auf einem Random-Access-Kanal von
der Mobilstation extrahiert die Basisstation Dateninformation durch
Decodierung. Wenn hier ausreichend verfügbare Kanäle vorhanden sind und die Mobilkanalanforderung
untergebracht werden kann, sendet die Basisstation Steuerinformation über die Vorwärtsverbindung
in einer nächsten
Schlitzperiode an die Mobilstation. Die Vorwärtsverbindungsteuerinformation
enthält
Information, der eine Kanalzuweisung zugeordnet ist. Weiterhin setzt
die Basisstation STATUS INFO des BCCH-Rahmens, um anzuzeigen, dass
der zugewiesene Code in Gebrauch ist. Wenn die Basisstation die
Mobilkanalzuweisungsanforderung nicht unterbringen kann, missachtet
die Basisstation die Kanalzuweisungsanforderung der Mobilstation
und hält
STATUS INFO des BCCH-Rahmens aufrecht, um darzustellen, dass der
angeforderte Kanal verfügbar
ist.
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Auf
Empfang einer Bestätigung
der Kanalzuweisung von der Basisstation bestimmt die Mobilstation
die Rate eines entsprechenden Kanals in Übereinstimmung mit einer Kanalsenderate,
die in der Bestätigung
enthalten ist. Wenn die Mobilstation die Bestätigung innerhalb einer vorbestimmten
Zeit nicht empfängt,
betrachtet die Mobilstation dies als das Auftreten einer Konkurrenz
und versucht einen Kanalzugriff nach einer wahlfreien Verzögerung erneut. Bei
dem neuen Versuch eines Kanalzugriffs sendet die Mobilstation Datenrahmen
unter Verwendung des gleichen Codewerts, der in dem wahlfreien Zugriff verwendet
wurde. Da während
einer Datenrahmensendung ein Sendekanal zusätzlich zugewiesen oder aufgelöst werden
kann, wenn die Basisstation und die Mobilstation so wollen, können Kanäle dynamisch
verwaltet werden.
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Eine
Beschreibung von Multimediadienstablauf in einer MAC-Unterschicht
eines Mobilkommunikationssystems wird nachfolgend gegeben.
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Zunächst sollte
jede Mobilstation Charakteristika und Anforderungen zahlreicher
in einem Multimediadienst verwendeter Verkehrsklassen befriedigen.
Multimediaverkehr wird bei CBR, RT-VBR, VBR und ABR ausgeführt. Während der
CBR- und RT-VBR-Verkehr Zellenverlust und Fehler bei oder unter
einem vorbestimmten Pegel erlauben, ist es weniger tolerant für Verzögerungen.
Da der VBR während
eines Dienstes in Zuweisung einer Bandbreite festgelegt ist, sollte
er eine Spitzenrate befriedigen. Außerdem sollte der RT-VBR eine
mittlere Rate sicherstellen. Der ABR ist frei von Verzögerungsgrenzen,
erlaubt aber keinen Verkehrsverlust oder Fehler.
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Entsprechend
den Eigenschaften des Verkehrs wird 8 Kbps PCM-Codierung für Sprache
angenommen und VBR-Paketdaten-Sendung mit 2,4 Kbps wird im ABR-Verkehr
angenommen. Eine Senderate in einer Hochgeschwindigkeitsperiode
ist viermal größer als
die in einer Niedriggeschwindigkeitsperiode im RT-VBR- oder VBR-Verkehr.
Bewegte Bilder werden mit einem Mittel von 8 Kbps im RT-VBR- oder
VBR-Verkehr gesendet. Eine Anforderung für eine Kanalzuweisung durch
jede Mobilstation wird in einem Funkrahmen von 10 ms Dauer gesendet,
und es wird angenommen, dass die zur Verarbeitung einer Mitteilung
erforderliche Zeit, beispielsweise zur Mitteilungserzeugung, Codierung,
Decodierung und Funkquellenverwaltung 2,5 ms oder weniger ist.
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Um
die Sendeeffizienz in einer Kanalumgebung zu analysieren, in der
Sprache und Daten in der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung koexistieren, werden Sprachverkehr und
Daten in CBR-Verkehr bzw. ABR-Verkehr umgesetzt. Hier wird angenommen,
dass eine Mobilstation Sprache oder Datendienst unterstützt und
die Anzahl Mobilstationen, die Datendienst unterstützen, die
gleiche wie die von Mobilstationen ist, die Sprachservice unterstützen.
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Datensendung
kann auf zweierlei Art betrachtet werden: Sendung auf einem Verkehrskanal und
Sendung auf einem Paketkanal. Wenn Daten mit begrenzten Kanälen gesendet
werden, die von Datenmobilstationen und Sprachmobilstationen geteilt werden,
ist die Benutzungseffizienz eines Kanals für Datendienst besser in einem
Paketschema als in einem Linienschema. Im Falle, dass eine Datenmobilstation
Daten auf einem Paketkanal sendet, können mehr verfügbare Kanäle gegenüber CBR-Verkehr zugewiesen
werden. Wenn die Anzahl der Mobilstationen zunimmt, ergibt sich
daher eine gute Leistung bezüglich
Blockierungsrate des Sprachverkehrs. Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gibt einen Mechanismus zum Anwenden einer Mobilzugriffswahrscheinlichkeit
und einer Rundsendestatusinformation eines Rückwärtskanals für Paketsendung an, wobei von
den Vorteilen der Paketsendung Gebrach gemacht wird. Die Blockierrate
des Sprachverkehrs bei zunehmender Anzahl Mobilstationen ist daher
bei der vorliegenden Erfindung relativ niedrig.
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Zweitens,
soweit die Zeitverzögerung
eines Datenrahmens in der gleichen Umgebung getroffen ist, zeigt
die Datensendung im Linienschema eine geringere Kanaleffizienz als
im Paketschema. Wenn die Anzahl Mobilstationen zunimmt, steigt daher
die mittlere Verzögerung
des Datenverkehrs schnell. Aufgrund der Zunahme der Mobilstationen,
wenn die Verkehrsdichte auf einem Kanal annähernd 1 ist, ist bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Leistung gut. Der Grund hierfür ist, dass
konkurrenz-verursachte Zugriffswiederholungsversuche in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum NTT-Verfahren in einer
Kanalzugriffsprozedur zur Datensendung vermindert sind.
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Drittens,
die vorliegende Erfindung ist besser für Echtzeitverkehr mit variablem
Band, wie beispielsweise bewegte Bilder, geeignet als NTT DoCoMo
W-CDMA. Ein Kanal sollte in der Weise zugewiesen werden, dass eine
Spitzenrate unterstützt
wird, wenn VBR-Verkehr gesendet wird. Um dieses zu tun, verursacht
dieses Verfahren Ineffizienz während
Perioden, die keine Burstperioden sind, obgleich ein Kanalband auf
der Grundlage einer Spitzendatenrate zugewiesen werden kann. Dementsprechend
wird ein Band auf der Grundlage einer mittleren Senderate bei der
VBR-Sendung zugewiesen, und ein Band wird zusätzlich für die Burstsendung zugewiesen. Zum
Zwecke der zusätzlichen
Bandzuweisung in W-CDMA wird eine Anforderung zur Zuweisung eines
zusätzlichen
Bandes zu einem augenblicklichen Kanal auf einem Signalisierungskanal
gesendet, und die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erlaubt es, ein Band zusätzlich zuzuweisen,
indem ein entsprechendes Feld während
einer Verkehrssendung eingestellt wird.
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Viertens,
die vorliegende Erfindung zeigt eine bessere Leistung als W-CDMA
hinsichtlich der CBR-Blockierrate, RT-VBR-Verarbeitungsrate und ABR-Verzögerung.
Diese sind durch Rufblockierung verursacht, die beim Mobilkanalzugriff
auftritt. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Konkurrenzwahrscheinlichkeit
minimiert, indem zugelassen wird, alle verfügbaren Kanäle als Zugriffskanäle zu verwenden,
und durch eine Zugriffswahrscheinlichkeit einer Mobilstation, wenn
die Anzahl verfügbarer
Kanäle
abnimmt. Die Blockierwahrscheinlichkeit von CBR-Verkehr ist daher
relativ gering. Außerdem
wird Echtzeitsendung sichergestellt, indem die Menge an zu sendendem
ABR-Verkehr so eingestellt wird, dass ein gewisser Leistungspegel von
RT-VBR-Verkehr erreicht wird, indem eine Prioritätsplanung durchgeführt wird.
Eine Umwandlung von Kanälen
für anderen
Gebrauch stellt eine hervorragende Leistung sicher, weil dies Echtzeitanforderung
in Bezug auf RT-VBR-Verkehr befriedigen kann. Weiterhin kann eine
schnelle Zunahme der ABR-Verkehrsverzögerung verhindert werden, indem ABR-Verkehr während einer
RT-VBR-Nicht-Burstperiode gesendet wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung informiert eine Basisstation eine Mobilstation über die
Kanalzustandsinformation, die für
einen Mobilzugriff erforderlich ist, auf einem BCCH im voraus in
einem Mobilkommunikationssystem, das Paketdatenservice bietet. Daher
ist die Wahrscheinlichkeit einer Zugriffskonkurrenz vermindert.
Außerdem
wird ein Verfahren angegeben, in dem Verkehrskanäle bereitgestellt werden können, um
verschiedene Verkehrstypen zu befriedigen.
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Außerdem wird
ein Mechanismus angegeben, in dem eine Datensenderate während des Dienstes
geändert
werden kann, so dass die QoS von Multimediadienst mit verschiedensten
Verkehrseigenschaften befriedigt werden kann.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen
derselben gezeigt und beschrieben worden ist, versteht der Fachmann
doch, dass zahlreiche Änderungen
in Form und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist.