СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СОТОВОЙ СИСТЕМЕ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2001 года по МПК H04B7/26 H04Q7/38 

Изобретение относится к способу и устройству для передачи данных в сотовой системе радиосвязи. Далее изобретение относится к соответствующей базовой станции и мобильной станции.

В системе мобильной радиосвязи подлежащая обслуживанию площадь обычно разделена на большое количество радиосот. В этих радиосотах соответственно предусмотрены базовые станции, через которые в соответствующей соте могут быть созданы соединения между телефонной сетью общего пользования и абонентскими станциями отдельных абонентов, например, мобильными станциями. Подобной системой мобильной радиосвязи является, например, стандартизованная Европейским институтом стандартизации по электросвязи Глобальная система для связи с подвижными объектами (GSM=Global System for Mobile Communication). Подобная система описана, например, в брошюре "D 900 Mobile Communication System" SYD, Сименс АГ, 1992. Подобной системой является DCS 1800/PCN.

В представленной на фиг. 5 системе мобильной радиосвязи радиообласть разделена в соответствии с GSM-стандартом на множество сот Z, из которых на фиг. 5 показаны только соты Z1 - Z7. В соте Z служба связи от и к мобильной станции MS предоставляется базовой приемо-передающей станцией BTS (BTS = Base Tranceiver Station), которая является частью центральной станции. На фиг. 5 представлены только приданные в соответствие сотам Z1 - Z3 базовые станции BTS1 - BTS3. Одна или множество базовых станций BTS соединены с базовым блоком управления BTSC (BTSC = Base Station Controller), из которых на фиг. 5 показаны лишь базовые блоки управления BTSC1 и BTSC2. Базовые блоки управления BTSC выполняют локальные функции коммутации вызова, контроля и обслуживания. Они содержат, в частности, блоки управления ВСЕ (ВСЕ = Base Station Control Equipment). Множество базовых блоков управления BTSC соединены с устройством коммутации SSS (SSS = Switchig Sub System), которое со своей стороны связано с коммутируемой телефонной сетью общего пользования PSTN (PSTN = Public Switched Telefone Network), которая может быть выполнена в виде цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN), в виде мобильной сети радиосвязи или в виде другой телефонной сети или сети данных.

В случае, если абонент хочет связаться посредством мобильной станции MS в соте Z1 с другим абонентом, через базовую станцию BTS1 с базовым блоком управления BTSC1 выполняется заданный протокол, который установлен, например, в выше названном стандарте GSM. Если соединение между мобильной станцией MS и базовым блоком управления BTSC1 установлено, через устройство коммутации SSS создается соединение с телефонной сетью общего пользования PSTN. Этой сетью тогда достигается другой абонент, который в свою очередь снабжен мобильной станцией.

В стандарте GSM передачу сигналов производят обычно по так называемому способу множественного доступа с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access). В этом способе данные, которые также могут представлять собой переведенную в цифровую форму речь, передают через канальные промежутки TDMA- цикла.

Во время передачи мобильная станция наблюдает условия радиополя соседних базовых станций, чтобы на основе этих измерений можно было, при необходимости, производить передачу мобильной станции к другой базовой станции при смене радиосот (Handover).

Для достижения высоких скоростей передачи данных при передаче между мобильной станцией и сетью, для одного и того же соединения можно использовать несколько канальных интервалов TDMA-цикла, однако за счет этого сокращается продолжительность времени, в течение которого мобильная станция может наблюдать соседние базовые станции. Если, например, для соединения используют все канальные интервалы TDMA-цикла, наблюдение соседних базовых станций становится вообще не возможным. Однако для обеспечения наблюдения, было бы возможно предусмотреть в мобильной станции для контроля соседних базовых станций второй приемник, который служит, в частности, для наблюдения соседних базовых станций. Подобное решение однако имеет недостаток, что оно требует сравнительно высоких дополнительных затрат и, кроме того, увеличивает мобильную станцию относительно ее объема.

Из EP 662 778 A2 известен способ асинхронной передачи (АТМ = Asynchrone Transfer Mode) для передачи данных жестко заданных пакетов данных в мобильной радиосвязи. Контроль соседних сот в сотовой системе в этой известной передаче не упоминается.

Далее в WO 91-2436 A1 описано, что в сотовой системе мобильной радиосвязи в каждой базовой станции предусмотрены средства, которые распознают временные паузы передачи между базовой станцией и мобильной станцией и во время этих пауз вызывают сигнализации с мобильной станцией.

В основе изобретения лежит задача указания способа и устройства, посредством которых простым образом и экономично устанавливают соединение на многих канальных интервалах и, однако, избегают применения второго приемника в мобильной станции.

Согласно изобретению эта задача для способа решается признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения. Устройство, базовая станция и мобильная станция для осуществления способа указаны в пунктах 8, 9 или, соответственно, 10 формулы изобретения. Формы дальнейшего развития изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Пример осуществления изобретения описывается в последующем более подробно с помощью чертежей, на которых показано:
фиг. 1 - схематическое представление подлежащих передаче данных,
фиг. 2 - структура цикла канальных интервалов,
фиг. 3 - структура цикла, образованного из многих циклов канальных интервалов,
фиг. 4 - трехмерное схематическое представление данных, одновременно передаваемых через многие канальные интервалы цикла канальных интервалов, причем при передаче кратковременно снижают скорость передачи данных,
фиг. 5 - блок-схема системы мобильной радиосвязи.

Представление на фиг. 1 показывает схематично подлежащий передаче пакет данных DP на воздушном интерфейсе между мобильной станцией и базовой станцией. Этот пакет данных DP разделяют на сегменты пакета данных DPS1-DPSn, продолжительность передачи которых составляет, например, 30 с или меньше и которые разделены друг от друга паузами P, например 1 с. Эти сегменты пакета данных DPS передают посредством соответствующего протокола передачи, например, так называемого измененного протокола радиосвязи RLP (Radio Link Protokol), одновременно на одной частоте через множество, например, до восьми канальных интервалов TDMA-цикла.

На фиг. 2 представлена структура по стандарту GSM цикла канальных интервалов (TDMA-цикл) Т с восемью канальными интервалами TNO - TN7, причем продолжительность цикла канальных интервалов составляет 4,615 мс. Каждый канальный интервал имеет продолжительность около 0,577 мс или, соответственно, 156,25 бит. Физическое содержание одного канального интервала обозначают как группа (Burst). В этой системе существуют четыре различных типа групп:
1. Нормальная группа (Normal Burst): эту группу используют для передачи данных, речевой или контрольной информации.

2. Группа коррекции частоты (Frequency Correction Burst): Эту группу используют для синхронизации частоты мобильной станции.

3. Группа синхронизации (Synchronisation Burst): Эту группу используют для цикловой синхронизации мобильной станции.

4. Группа доступа (Access Burst): Эту группу используют для первичного доступа к мобильной станции и при дальнейшей передаче мобильной станции.

Нормальная группа TN с продолжительностью 0,577 мс представлена увеличено на фиг. 2. Она содержит 144 зашифрованных или незашифрованных информационных бит, в зависимости от того, включена или выключена функция шифрования. Эти группы разделены на две подгруппы D1 и D2, каждая соответственно с 57 битами. В середине нормальной группы находится имеющая длину 26 бит установочная последовательность (Training Sequence) TSC, которая служит для измерения канала и/или оценки импульсного ответа канала передачи. По обе стороны от установочной последовательности TSC находится по управляющему биту СВ, который показывает, содержит ли нормальная группа данные или контрольную информацию. Нормальная группа начинается и заканчивается соответственно тремя определенными дополнительными битами (Tail Bits) ТВ. Нормальная группа замыкается защитным интервалом (Guard Period) GP в 8,25 бит.

Каналы данных связи в стандарте GSM расположены в сверхцикле TF, состоящем из 26 циклов канальных интервалов (26-frame-multiframe), расположенных как представлено на фиг. 3. В двенадцати следующих друг за другом циклах канальных интервалов Т, а именно в циклах канальных интервалов 0-11 циклах канальных интервалов 13-24 передают данные, речь в цифровой форме или контрольную информацию. Цикл канальных интервалов 12 служит для передачи управляющих информаций А, например, параметров для адаптивного регулирования мощности соответствующей мобильной станции, частот соседних сот и т.д. и специфичных для сот информаций. В цикле канальных интервалов 25 не передают никаких данных.

Представленный на фиг. 3 цикл TF соответствует продолжительности 120 мс. В 24 из 26 циклов канальных интервалов Т можно таким образом передавать полезную информацию. Так как в каждом канальном интервале TN можно передавать 114 бит (нормальная группа), во время цикла длиной 120 мс таким образом передают 114 • 24 = 2736 информационных бит. Это соответствует брутто-скорости передачи данных в 22,8 кбит/с.

Из 51 таких циклов TF для передачи полезной информации образуют сверхцикл с продолжительностью 6,12 с и 2048 подобных сверхциклов образуют гиперцикл с продолжительностью 3 часа 28 минут 53 секунды 760 миллисекунд.

Если циклы Т по причинам наглядности представлены не рядом друг с другом, а графически друг после друга, то получается представление согласно фиг. 4. Там по оси времени n1 представлены канальные интервалы TN цикла канальных интервалов Т, а по другой оси времени n2 представлены один за другим следующие друг за другом циклы канальных интервалов Т.

Если данные сегментов пакета данных DPS передают не через один канальный интервал TN цикла канальных интервалов Т, а одновременно через несколько канальных интервалов TN цикла канальных интервалов Т на той же самой частоте, скорость передачи данных соответственно повышается. При представлении, например, предположено, что передача происходит одновременно через пять канальных интервалов TN0 - TN3, что наглядно показано штриховкой слева внизу направо наверху. На фиг. 4 представлено только направление связи базовой станции BTS к мобильной станции MS (downlink). Передачи в обоих направлениях смещены друг относительно друга на три канальных интервала TN. Если теперь для одного соединения используют соответственно только один канальный интервал TN, то остается достаточно времени для наблюдения базовых станций соседних сот. Если, однако, передача данных происходит параллельно в нескольких канальных интервалах TN, то времени для наблюдения соседних сот не остается.

В случае, если продолжительность передачи каждого сегмента пакета данных DPS с высокой скоростью передачи ограничена во времени, можно использовать представленные на фиг. 1 временные интервалы P между передачами следующих друг за другом сегментов пакета данных DPS для наблюдения соседних сот. Построение и уничтожение соединения при посылке данных к мобильной станции MS с целью управления по основному каналу и для избежания во время передачи данных переключений мобильной станции на другую базовую станцию при смене радиосот является в любом случае целесообразным.

Продолжительность представленных на фиг. 1 сегментов пакета данных DPS составляет, например 30 с. Таким образом обеспечивается, что самое позднее через, например 30 с происходит наблюдение соседней соты. Это соответствует продолжительности, после которой согласно стандарту GSM производят смену сот (Cell- Reselection), если мобильная станция MS находится в режиме работы экономии батарей или в режиме холостого хода. Поведение и достижимость мобильной станции MS не подвергается за счет этого отрицательному воздействию. Кроме того, нетто-скорость передачи данных уменьшается только незначительно. Важным только является, в частности, что указанным образом не требуется второго приемника на мобильной станции MS.

Вместо наблюдения всех соседних базовых станций BTS после соответственно одного сегмента пакета данных DPS с продолжительностью 30 с можно контролировать одну за другой также соседние базовые станции BTS после соответственно короткого промежутка времени в временном интервале Р. Также и тогда обеспечено, что после заданной продолжительности все соседние базовые станции BTS радиотехнически контролируются.

В случае представления на фиг. 4 во время длящегося соединения кратковременно уменьшают скорость передачи данных. Циклы канальных интервалов, в которых это происходит, отмечены штриховкой слева внизу направо наверху. Для этого количество канальных интервалов TN, которое используют для передачи данных, кратковременно уменьшают. Например, передачу данных уменьшают во время одного или нескольких циклов канальных интервалов Т.

Таким образом в распоряжении имеется достаточно времени для получения измеренных значений.

В случае представления на фиг. 4 для нормальной передачи данных предусмотрены, например, пять канальных интервалов TN. Если должен производиться контроль соседних сот, количество канальных интервалов TN во время временного интервала уменьшают, например, до двух, так что передачу ведут только еще на канальных интервалах TN0 и TN1. Снижение количества используемых для передачи канальных интервалов TN может при этом происходить по жестко согласованной схеме, причем тогда согласованную схему передают, например, через сигнализацию. Уменьшение можно также производить мобильной станцией MS по требованию. В этом случае может требоваться защитный протокол, который детектирует потерю данных, не принятых вследствие контроля соседней ячейки, и требует, при необходимости, их повторения. Поэтому данные обычно передают в блоках данных, которые со своей стороны могут снова распределяться (например, за счет так называемого разложения Interleaving).

Для контроля соседних сот предпочтительно выбирают канальные интервалы, которые можно использовать для передачи групп одного блока. Таким образом уменьшают число искаженных блоков. В случае жестко согласованной схемы подобные меры предосторожности не требуются, так как передающая и приемная сторона знают соответственно с самого начала, в какое время мобильная станция MS в определенных канальных интервалах TN не готова к приему.

Передача может быть скомбинирована с динамическим распределением нагрузки, при котором подлежащие передаче блоки данных таким образом распределяют на относящихся к различным каналам канальных интервалах TN, что через каналы с высоким качеством передачи, меньшим числом повторений и тем самым более высокой пропускной способностью данных передают больше блоков данных, чем через каналы с низким качеством передачи и меньшей пропускной способностью данных. Канал, канальные интервалы TN которого используют для контроля соседних ячеек, в случае согласованной схемы обладает с самого начала известной пропускной способностью данных и в случае контроля по требованию появляется как канал с низким качеством передачи и тем самым также с малой пропускной способностью данных.

Механизм распределения нагрузки, который, например, может представлять собой протокол связи, измененный для передач через множество канальных интервалов, распределяет подлежащие передаче данные в соответствии с возможной пропускной способностью на принадлежащие соединению каналы связи.

Изобретение относится к области передачи данных в сотовой системе радиосвязи. Способ передачи данных в сотовой системе радиосвязи между базовой станцией, предусмотренной в соте, и мобильной станцией в канальных интервалах цикла временного уплотнения в соответствии со способом временного уплотнения каналов характеризуется тем, что радиотехнически контролируют базовые станции в соседних сотах, предусматривают заданный временной интервал, во время которого передачу производят посредством уменьшенного количества канальных интервалов, а после истечения этого заданного временного интервала продолжают передачу данных с первоначальной скоростью передачи данных. Достигаемый технический результат - установление соединения на многих канальных интервалах без применения второго приемника в мобильной станции. 6 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ передачи данных в сотовой системе радиосвязи между базовой станцией, предусмотренной в соте, и мобильной станцией в канальных интервалах цикла временного уплотнения в соответствии со способом временного уплотнения каналов, при котором во время передачи данных радиотехнически контролируют базовые станции в соседних сотах, отличающийся тем, что после заданной положительности во время передачи данных предусматривают заданный временной интервал, во время которого передачу производят посредством уменьшенного количества канальных интервалов, в течение упомянутого заданного временного интервала радиотехнически контролируют базовые станции соседних сот и после истечения этого заданного временного интервала продолжают передачу данных с первоначальной скоростью передачи данных. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутое уменьшенное количество канальных интервалов, посредством которого производят передачу в упомянутом заданном временном интервале, выбирают меньшим, чем количество канальных интервалов передачи от мобильных станций и к мобильным станциям с первоначальной скоростью передачи данных. 3. Способ по п.,1 или 2, отличающийся тем, что в течение каждого временного интервала радиотехнически контролируют все базовые станции в соседних сотах. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в течение следующих друг за другом временных интервалов последовательно контролируют радиотехнически базовые станции в соседних сотах. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что количество канальных интервалов, используемых для передачи данных с высокой скоростью передачи данных, устанавливают по схеме, согласованной между базовой станцией и мобильной станцией. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что упомянутую согласованную схему передают посредством сигнализации. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что уменьшение количества канальных интервалов в течение временного интервала осуществляют по требованию от мобильной станции.

Приоритет по пунктам:
04.01.96 - по пп.1, 3 и 4;
29.11.96 - по пп.2 и 5 - 7.