CN1230083A - 利用蜂窝系统的信道的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在蜂窝系统中信息从基站(100,400)发送到终端(101,500)。在该基站与该终端之间规定一条寻呼信道(110),以便发送用于建立下行链路连接的请求,和一条广播控制信道(108,109),以便发送有关该基站的网孔的一般信息。当该寻呼信道(110)的信息传输容量高于必须发送,有关建立下行链路连接的请求的信息总量时,在该寻呼信道(110)上发送有关该基站的网孔的一般信息。

Description

利用蜂窝系统的信道的方法和设备
本发明一般地涉及在蜂窝系统的基站与终端之间的信道上的通信安排。更具体地说，本发明涉及有效的利用包含在信道中的通信容量。
根据CCITT(国际电话电报咨询委员会)的正式定义，“信道”是接口的识别部分。在蜂窝系统中，基站与终端之间的无线电接口包含几个信道。这些信道的下行链路寻呼信道、广播控制信道和网孔广播信道是有关本发明的基本信道。在下面叙述GSM系统(全球移动通信系统)中这些信道的已知实施例，以便清楚本发明背景。
在GSM系统中，无线电接口划分为带宽为200KHz的频段，在时间方向中分为具有0.577ms长的时隙，而且信息在这些时隙中作为脉冲串发送。一定信道的定义代表可发送属于所述信道的信息的那些时隙的指示。寻呼信道(PCH)和接入许可信道(AGCH)建立一个PAGCH实体，其中PCH和AGCH的比例将随时间变化。广播控制信道(BCCH)是它自己的信道。由BCCH和PAGCH使用的时隙定义如下：在该网孔的所谓公共控制信道(CCCH)频率有51个连续帧，每帧由8个连续时隙构成，和从每个帧中占用第一时隙。以这样方式得到的时隙从0到51编号。如果使用所谓的全速率PAGCH，则时隙2至5属于BCCH，而时隙6至9,12至15,16至19,22至25,26至29,32至35,36至39,42至45和46至49属于PAGCH。三分之一速率的PAGCH只包括时隙6至9,12至15和16至19。
网孔广播信道(CBCH)可与BCCH和PAGCH一起设置在相同的频率上，或者在另一个频率，或者它甚至可使用跳频。它被定义使得在检查具有总长度约为2秒的8个51帧的连续期间时，在这个期间CBCH包括由4个时隙构成的4个组。关于由PAGCH使用的时隙，由CBCH使用的时隙被定位，使得在属于CBCH的时隙中发送的脉冲串和属于寻呼消息并且在属于PAGCH的时隙中发送的脉冲串之间总是有至少一定最小长度的时间差，使得终端可接收通过CBCH发送的脉冲串和寻呼消息。例如在1992年Palaiseau,ISBN2-9507190-0-7由作者MichelMouly,Marie-Bernadette Pautet出版的书籍“GSM移动通信系统”中详细地叙述由BCCH,PAGCH和CBCH使用的时隙的安排。
在一定的网孔中所有终端不接收在PAGCH上发送的所有寻呼消息，但是这些终端已划分为所谓的寻呼组，而且发送给这些组的寻呼消息在该PAGCH内有一定的时间表。当终端处于空闲模式时，其接收机总是激活，而当其寻呼组具有预定的寻呼消息传输时间时调谐到CCCH频率。此外终端的接收机总是激活，而且在BCCH和CBCH期间调谐到CCCH频率。
当终端的接收机接通时它消耗能量。接收机应该在尽可能小的时间接通，使得终端的电池的充电可延持更长。
本发明的目的是提供一种方法，利用这种方法终端的接收机在空闲模式时与现有技术相比可减少电功率消耗。本发明的一个目的还提供使用本发明方法的设备。
达到了本发明的目的可使得通常在广播控制信道上和在网孔广播信道上发送的信息在该寻呼信道的未占用部分发出。
根据本发明的方法可应用于蜂窝系统中，在基站与终端之间规定了发送用于建立下行链路连接的请求的寻呼信道，和发送连接基站的网孔的一般信息的广播控制信道。根据本发明的方法的特征在于：当寻呼信道的数据传输容量高于数据的总数时，在该寻呼信道上发送连接该基站的网孔的一般信息，该数据是必须被发送的，它有关建立下行链路连接的请求。
本发明还涉及蜂窝系统基站，其特征在于它包括用于在寻呼信道上发送有关该基站的网孔的一般信息的装置。
另外本发明涉及蜂窝系统终端，其特征在于它包括用于在寻呼信道上接收有关该基站的网孔的一般信息的装置。
寻呼信道包括一些时隙(更一般地讲：在一定频率上的一定时间期间)，在这些时隙期间终端必须在接收模式，而不管实际上基站是否有要发送的寻呼消息。根据本发明，基站可在寻呼信道的那些部分发送其它信息，否则由于低数量的要发送的寻呼消息可能未占用。其它信息最好是通常在广播控制信道上和/或在网孔广播信道上发送的信息。当终端在寻呼信道上接收属于广播控制信道和/或网孔广播信道的信息时，则它必须再在合适的广播控制信道和/或在网孔广播信道上接收相同的信息，但是在其它信道的传输时间它可关断其接收机，而且它可节省功率。
基站中功率节省不如在终端中那么主要，因此基站可在该寻呼信道的未占用部分和在广播控制信道和/或在网孔广播信道上很好地发送同一信息。
下面参见作为例子提供的优选实施例和附图更详细地叙述本发明，其中：
图1表示本发明的原理，
图2表示本身已知的寻呼消息的结构，
图3表示寻呼消息如何在寻呼信道放置，
图4表示根据本发明的蜂窝系统的基站；和
图5表示根据本发明的蜂窝系统的终端。
在图1中，方框100一般代表蜂窝系统的固定部分或“网络”，而方框101代表终端。网络100包含一个功能部分102，它产生GSM系统称为BCCH数据的传输控制数据。同样地网络100有一个功能部分103，它产生广播传输数据或CBCH数据，和一个功能部分104，它产生寻呼消息或PCH数据。在终端101中有一个系统参数存储器105，它存储接收的BCCH数据。另外终端101具有用于该广播传输的提供(Presentation)部分106，它提供CBCH信息消息给终端的用户，和一个寻呼消息处理部件107，它检查是否有一个接收的寻呼消息预定给这个终端，而如果是这样，则它在该终端中开始用于建立由来话呼叫要求的连接的功能。网络100和终端101利用三个信道108,109和110连接，它符合所讨论的蜂窝系统的技术规范。在GSM系统中，BCCH信道108,CBCH信道109和PCH信道110由一些时隙构成，根据该定义这些时隙在CCCH频率上周期地重复，如在上面现有技术的叙述中所述的。
在网络100中，总是从每个功能部分102,103和104到对应的信道108,109和110直接连接，使得由每个功能部分102,103和104产生的数据在属于那个部分的信道中发送。在另一方面，还有从产生BCCH数据和CBCH数据的功能部分102和103到PCH信道110的连接，但是这些连接是有条件的：只在有未占用空间时或在由PCH部分104产生的寻呼消息不占用在PCH信道110上的所有空间时，BCCH数据和/或CBCH数据才在PCH信道上发送。
在终端101中有从PCH信道110到寻呼消息处理部分107的连接。另外有从PCH信道110到系统参数存储器105和到广播传输提供部分106的有条件连接，因此预定给这些信道和在PCH信道上接收的数据可传送给正确的地址。从BCCH信道108到系统参数存储器和从CBCH信道109到广播传输提供部分106的连接也是有条件的，或者只在方框105和106没有通过PCH信道110接收要求的数据时才使用它们。
图2表示如在GSM系统标准No.GSM04.08中定义的寻呼消息。寻呼消息200的第一字段是具有一个八位组或8比特长度的所谓伪长度字段201。字段201中的伪长度值代表寻呼消息的第一字段201与最后字段202之间的其它字段203的长度之和，以八位组表示。其它字段203对本发明不是主要的，而且它们的总长度或伪长度的值可在5和22个八位组之间变化。最后字段202是所谓的备用八位组字段，而且其长度是以最后字段和字段201中的伪长度值之和必须为22个八位组的事实确定。换句话说，备用八位组字段202的长度可以是包括这些值的0和17个八位组之间的任何整数个八位组。
上述字段长度特别与所谓的第1类寻呼消息有关。标准的GSM04.08还定义第2和第3类寻呼消息，这两类消息就有关长度和字段使用不同于第1类寻呼消息。但是，它们也包括能以下面叙述的本发明的实施例的方式使用的备用八位组字段。
GSM标准04.08中备用八位组字段202的留作未来系统的扩展之用。本发明就是一个这样的扩展。根据现有技术，基站可根据图2发送寻呼消息，在字段203中该消息包含实际数据的五个八位组，而在字段202中它包含7个填充比特的八位组，即未占用的空间。根据本发明的第一实施例，字段202中未占用的空间可通过在它中间发送这样的数据加以利用，它通常可在BCCH信道或在CBCH信道上发送。
如果一定寻呼消息的备用八位组字段202包含属于其它信道的信息，则包含这个事实的识别符必须指明在所述寻呼消息中，使得终端可知道它的情况。建立识别符的一个可能性是使用包含在字段203中的消息类型字段，但是在图中没有特别表示具有一个八位组长度的消息类型字段。利用8比特能够明确地定义不同类型的消息，但是在撰写本专利申请之际，标准的GSM04.08只保留少于100个值的消息类型字段以指示一定类型的消息(例如值00100001代表第1类寻呼消息，值00100010代表第2类寻呼消息，值00100100代表第3类寻呼消息，而值00100111代表对寻呼消息的应答)。未保留的消息类型字段的值可被保留用于指示其备用八位组字段包含信息的寻呼消息，通常它们属于BCCH信道。另外未保留的消息类型字段的值可保留用于代表其备用八位组字段包含信息的寻呼消息，通常它们可属于CBCH信道。
定义用以指示备用八位组字段包含属于其它信道的信息的寻呼消息识别符的另一个可能性是使用包括在字段201中的额外容量。寻呼消息的最大伪长度是22个八位组，使得字段201的最大值是代表十进制数22的二进制数00010110。因此在现有技术寻呼消息的字段201中的三个最高有效位总是零。为了以根据本发明的方式使用它们，例如如果备用八位组字段包含通常可属于BCCH信道的信息，则字段201的最高有效位为1，而如果备用八位组字段包含通常可属于CBCH信道的信息，则字段201的第二最高有效位是1。
图3示意地表示属于寻呼信道的时隙301，和例如在GSM系统的全速率PAGCH信道中，在51个连续帧中有36个这样的时隙。下行链路寻呼消息数和作为对来自终端的上行链路寻呼消息的应答发送的容量分配消息数将取决于用户间互相呼叫有多频繁而变化。在静止期间，可能发生36个时隙中只有很少时隙包含寻呼消息或者容量分配消息。这些“占用”的时隙在图中以灰时隙表示。甚至可发生使用51帧的几个帧，使得基站根本不发送任何寻呼消息或容量分配消息。则时隙301的主要部分是未占用时隙，在图中表示为白色时隙。根据本发明的另一个实施例，基站可在这些未占用时隙中发送消息，这些消息类似于根据现有技术在BCCH和CBCH信道上发送的消息。这个实施例可替代使用图2中所示的备用八位组字段，或者可同时地使用这两个实施例。使用未占用时隙与使用备用八位组字段相对有优点，不需要定义分开识别的新消息，但是能够使用本身已知的现有技术的消息，这些消息只是在与现有技术系统不同的信道上发送。
图4示意表示蜂窝系统的基站400，该基站以本身已知的方式经过双工通信链路401与网络的其它部分通信。基站400包括并行传输部分402，以便在不同频率上进行同时传输。发射机部分402之一是网孔的公共控制频率或CCCH频率的发射机部分，而402部分则包括BCCH部分403,CBCH部分404和PCH部分405以及定时部分406，它控制它们的互相定时和用于定时接收来自基站的公共控制部件407的同步信息。根据与相应的各自的信道相关的技术规范，每个部分403、404和405产生消息。每个部分403、404和405利用定时部分406确定的顺序在它的顺序转换到射频部分408，它执行要求的调制和上变换，以便变换发送的消息为CCCH频率信号，该信号提供给发射天线409。对于根据本发明第一实施例的操作，有从BCCH部分403和从CBCH部分404到PCH部分的连接，使得通常在BCCH或CBCH上发送的信息可放在PCH部分产生的寻呼消息的备用八位组。本发明的第二实施例要求编程定时部分406，使得它在PCH部分405不包含在所有PCH时隙中发送的寻呼消息时能够连接BCCH部分403或CBCH部分404到射频部分408。从PCH部分405到定时部分406，可能有一个连接，通过该连接，PCH部分可指示何时在PCH中有额外的空间。此外，BCCH部分403和CBCH部分404可连续地提供数据给PCH部分405，因而如果在PCH中没有发送这些数据的足够空间，则PCH部分405只忽略这些数据。当然基站可包含多个其它部分，在图4中没有表示这些部分。
图5示意地表示蜂窝系统终端500，该图表示终端部分的天线501，射频部分502，信道解码与多路分解部分503，显然驱动器504与显示器505,D/A变换器506与扬声器507和控制部件508。射频部分502包含一个接收机，其活动性和接收频率可由控制部件508控制。信道解码与多路分解部分503经过D/A变换器506传送在呼叫期间接收的话音信号给扬声器507和传送所有数据信号给控制部件508，在CBCH信道上接收的文本消息还经过显示驱动器504提供给显示器505。在BCCH信道上发送的系统参数由控制部件508存储在存储器509中。在现有技术操作中，控制部分508总是在BCCH、CBCH或PCH信道又发送时转换在射频部分502中的接收器在一定的CCCH频率上接收。除了本网孔的BCCH信道外，终端通过也接收其它相邻网孔的BCCH信道可为网孔再选择作准备。当然终端可包含图5中未示出的多个其它部分，所提供的实施例不限于关于本发明：实际上以其它方式也可实现相同的操作。
为使终端500能够以根据本发明的方式操作，必须编程控制部件508，使得它检测何时在PCH信道上接收的数据代表常规寻呼消息和何时在PCH信道上接收的数据是这样一种通常可在BCCH和CBCH信道上接收的数据。此外在控制部件508中必须编程一些准则，在此准则的基础上控制部件可找出通常在BCCH和/或CBCH信道上发送的数据在PCH信道上被足够地接收，而且因此在BCCH或CBCH信道的接收期间不需要在该接收器转换。这类的编程是本领域技术人员已知的技术。当定义准则时，例如能够利用信道定义的循环特性。考虑一定的周期，在此周期之后以相同的方式重复BCCH,CBCH和PCH信道的相互时间表，控制部件508可检验属于BCCH和/或CBCH信道的数据是否在前一个相应的周期期间在PCH信道上接收的。如果是，在本周期期间不需要接收来自那些信道的数据，在前一周期期间该数据属于那些信道并且在PCH信道上接收。在接收PCH信道时的每个周期期间，控制部件508检验它是否包含属于其它信道的数据。
可以看到，本发明的优点在于：在空闲模式期间，要求终端的接收器在多达短20％的一个期间接通，并因此相应地该终端可在它的电池必须再充电之前的较长时间接通。根据本发明的操作可通过编程该基站和终端进行安排以便以新的方式工作，而且不必要求触及他们本身现有的部件的实现，这就制造技术而言这是有利的。而且那些并不支持本发明的操作的终端仍然是完全可用的，即使基站编程得以本发明的方式工作：根据本发明的终端只是忽略在PCH信道上接收的这样消息，它们不识别为预定给它们的寻呼消息。相应地，根据本发明的终端也可在现有技术基站的网孔中使用，因为当终端不在PCH信道上接收属于BCCH或CBCH信道的信息时，则它根据现有技术在它们自己的信道上接收信息。
在上面我们叙述了本发明如何主要用于GSM系统。但是，很明显，本发明不限于任何一定的系统，而是它可应用在所有这些蜂窝系统：在寻呼信道上至少周期地有未占用的空间，而且属于其它信道的信息与该寻呼信道并行地发送。其它蜂窝系统的例子是GSM扩展DCS1800与DCS1900(在1800/1900MHz的数字通信系统)，PDC(个人数字蜂窝)，IS-54和IS-96(临时标准54/96)，和第三代建议的未来蜂窝系统UMTS(通用移动通信系统)。在本专利申请中信道名称只是示例的。

Claims (9)

1．在蜂窝无线电系统中从基站(100,400)到终端(101,500)发送信息的方法，在该系统中该基站与该终端之间的寻呼信道(110)被定义用于发送建立下行链路连接的请求，和广播信道(108,109)被定义用于发送有关该基站的网孔的一般信息，其特征在于：当该寻呼信道(110)的信息传输容量高于必须发送的、有关建立下行链路连接的请求的信息总量时，有关该基站的网孔的一般信息在该寻呼信道(110)上发送。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于：当该寻呼信道的信息传输容量高于必须发送的、有关建立下行链路连接的请求的信息总量时，有关该基站的网孔的一般信息在该寻呼信道(110)上发送而不在广播信道(108,109)上发送。
3．根据权利要求1的方法，其特征在于：当该寻呼信道的信息传输容量高于必须发送的、有关建立下行链路连接的请求的信息总量时，有关该基站的网孔的一般信息除了在广播信道(108,109)之外还在该寻呼信道(110)上发送。
4．根据权利要求1的方法，其特征在于：有关该基站的网孔的一般信息是在建立下行链路连接请求的其它未占用部分(202)中，该请求在该寻呼信道上发送。
5．根据权利要求1的方法，其特征在于：除了用于建立下行链路连接的请求之外，有关该基站的网孔的一般信息在该寻呼信道上发送的其它消息中在该寻呼信道上发送。
6．根据权利要求1的方法，其特征在于：
所述蜂窝系统是下列之一：GSM,DCS1800,DCS1900；
所述寻呼信道是下列之一：PCH,PAGCH；和
所述广播控制信道是下列之一：BCCH,CBCH。
7．一种蜂窝系统的基站(400)，而该基站包括装置：
用于在具有一定数据传输容量的寻呼信道上发送(405,408)建立下行链路连接的请求，和
在该广播控制信道上发送(403,404,408)有关该基站的网孔的一般信息，
其特征在于它包括用于在该寻呼信道上发送有关该基站的网孔的一般信息的装置(403,404,408)。
8．一种蜂窝系统的终端(500)，而该终端包括装置：
用于在具有一定信息传输容量的该寻呼信道上接收(502,503,508)建立下行链路连接的请求，和
用于在该广播控制信道上接收(502,503,508,504,505,509)有关该基站的网孔的信息，
其特征在于它包括在该寻呼信道上接收有关该基站的网孔的一般信息的装置(502,503,508,509)。
9．根据权利要求8的终端，其特征在于它包括一个控制部件(508)和在该寻呼信道上以预定的间隔在该寻呼信道上接收信息的装置，而
a)安排该控制部件(508)检验自从前一时间在该寻呼信道上收到
  有关该基站的网孔的消息以来是否已经过去了比一定的预定时间
  更长的时间期间，
b)作为对步骤a)的否定结果的响应，安排该控制部件(508)暂时
  地防止在该广播控制信道上接收信息。
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