CN1484925A

CN1484925A - 在无线电通信系统的不同单元之间传输数据的方法和为此建立的基站系统和无线电通信系统

Info

Publication number: CN1484925A
Application number: CNA018215769A
Authority: CN
Inventors: C・巴尔; C·巴尔; 克; J·辛格; T·施塔克
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2004-03-24
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: WO2002054805A1; CN1227929C

Abstract

为了在无线电通信系统的不同单元，例如基站(BTS`)与基站控制器(BSC`)，之间传输数据，把不同信道中传输的数据汇集成一个数据分组(DB1)，在两个单元之间传输。该数据分组(DB1)含有标题信息(KI)。并且对对每个信道还传输至少关于相应信道中的数据传输有用数据的信息的控制信息(KSI1、KSI2、KSI3)。此外，所述数据分组(DB1)还含有在相应信道中传输的有用数据。

Description

在无线电通信系统的不同单元之间传输数据的方法和为此建立的基站系统和无线电通信系统

无线电通信系统的作用是利用电磁波通过无线电接口在发射无线电台与接收无线电台之间传输数据。无线电通信系统的一个例子是公知的GSM移动无线电网络，其中为了传输用户信号相应地设有由窄带频率范围和时隙构成的信道。因为可以用频率和时间把信道中的一个用户信号与其余的用户信号分开，接收的无线电站能够检测出该用户信号的数据。此外在新的无线电通信系统，例如UMTS系统中，还通过不同的扩频码区分各个用户。

借助于图1所示的方框图说明的公知的GSM移动无线网，包含多个相互连成网络的移动交换台MSC，以及产生接入固定网络PSTN的通路。此外，这些移动交换台MSC各与一个基站控制器BSC连接。每个基站控制器BSC又能够连接到至少一个基站BTS并且对所连接到基站BTS的无线电技术资源进行管理。这样一种基站是经过接口也称空气接口或者说陆地接口建立对移动站MS的信息连接的无线电台。为了传输分组数据，基站控制器BSC还与分组数据业务节点(业务GPRS支持节点)SGSN连接，所述分组数据业务节点SGSN产生对固定数据网PDN的接入通路。操作和维护中心OMC实现移动无线电网络或者其部分的控制功能和维护功能。这种结构的功能性也可以传输到其中可应用本发明的其它的无线电通信系统中。基站、基站控制器、移动交换台、操作和维护中心、分组数据业务节点及类似物常称为无线电通信系统的单元。

为了通过无线电通信系统的空气接口传输数据，把数据分配成无线电块，所述的无线电块各有信令数据和有用数据。信令数据一般地汇编在有用数据本身前面的标题信息(信头)中。在目前的GSM系统中，在无线电通信系统的单元之间，例如在所谓的Abi接口上的基站和基站控制器之间，每个空气接口上的时隙交换全部20ms320位长的帧，即所谓的16kbps帧，该帧包含带内发送的控制信息以及无线电块的信令数据和有用数据。其中，所述数据既可以是语音数据也可以是分组数据。在语音数据的情况下称为所谓的320位长的TRAU帧，而在分组数据的情况下称为所谓的PCU帧。

在现代无线电通信系统，例如GPRS或者EGPRS中，为在空气接口上传输数据构成的无线电块含有许多信令数据和有用数据，以致于单个的16kbps时隙不足以传输这些数据量。在此情况下，必须动态地按需要结合多个16kbps时隙。

如果在无线电通信系统的两个单元之间，例如一个基站和一个基站控制器之间传输不同长度的分组数据，就必须在这两个单元之间的接口上总是预备最长的数据分组的容量。例如，如果向空气接口上的一个并且在这同一个分组数据信道PDCH上用多路复用运行，把按EGPRS MCS7、...、MCS9编码、并且在陆地接口上要求四或五个16kbps时帧的数据，同时地与按GPRS CS1/CS2或者EGPRS MCS1/MCS2编码、并且只要求一个16kbps时帧的数据一起传输，就必须为这两个用户的信道各保留五个16kbps时隙。在按照MCS1/MCS2编码的数据情况，就要传输四个空时帧。从而浪费陆地接口的传输容量。此外无线电块，例如GPRS CS1、...CS4和EGPRS MCS1...MCS9理想地适应空气接口的传输状态，但是不太适应陆地接口的nx16kbps的间隔。在此往往必频用备用位填充TRAU帧及PCU帧。

此外在线路交换的语音信道的情况下还必须传输TRAU帧，即使在空气接口上通话间歇(DTX＝不连续传输)的情况下没有传输信息。由此，同样地浪费陆地接口上的传输容量。

改善陆地接口上的容量利用率的方案例如在于，代替基于PCM24/30的每个空气接口上的信道具有固定的或动态分配的nx16kbps时帧的时分复用接口，采用所谓的基于IP(因特网协议)的分组数据接口。其中把当前的320位大小的TRAU帧或PCU帧的有用数据嵌入到IP分组中，后者还设有所谓的IP信头。如果确实必须传输IP分组时，在该接口上，用整个的传输容量仅在移动无线电网络的单元之间传输IP分组，就是说在通信间歇的情况下不传输特定信道的数据。

IP方法的缺点是，带有IP/UDP/RTP/PPP信头的分组信头约520位大小。从而，该方法效率不高，因为在语音数据时有用数据对分组信头的份额只有约270位/520位＝52％，在GPRS CS1分组数据的情况下，只有约(160位有用数据(有效载荷)+24位RLC信头)/520位＝35％。从而损失所有上述的优点，例如通过静态增益得到的优点。即使只需要80位而不是520位的折衷的分组信头，还是有大的开销，这急剧地降低了理论上可达到的增益。

因此本发明旨在提出一种在无线电通信系统的不同单元之间传输数据的方法，其中可以较好地充分利用在不同的单元之间的全部容量。此外，还要提出在其中运行根据本发明的方法的基站系统和无线电通信系统。

这个问题通过权利要求1所述的方法，以及权利要求19所述的基站系统和权利要求20所述的无线电通信系统解决。本发明的其它扩展由从属权利要求给出。

为了在无线电通信系统的不同单元之间传输数据，把在空气接口上的不同信道中传输的数据汇集成较大的公共的数据分组。该数据分组在无线电通信系统的两个不同的单元之间传输。该数据分组含有标题信息。该数据分组还含有对每个信道的数据附加的信道控制信息。所述的信道控制信息含有至少关于相应信道中的数据是否含有有用数据的信息。此外，信道控制信息可以含有关于目标信道的说明，例如发射机/接收机(收发信机TRX)号码、时隙号码、时帧号码以及关于有用数据方式和长度的说明，例如GPRS/EGPRS数据、语音、HSCSD/ECSD、编码器格式等等。该数据分组还含有相应信道中传输的有用数据。

该方法的优点是可以只传输实际存在的有用数据。如果一个信道的数据不含有有用数据，就把它通过所属的信道控制信息中的信息传输。它不要求传输附加的空帧。在数据分组中为各个信道所设的位置在此是不同的并且适应在各个信道中传输数据的需要。由此充分地利用不同单元之间的传输容量。这样，一个数据分组仅在所有的信道没有要传输无线电分组时才不需要被发送。对此的概率却不是很大，从而上述的方法也有利于保持在基站与基站控制器之间的同步。

该方法的另一个优点在于，明显地提高了信头的大小与有用数据的比例，因为只一次地传输标题信息并且在此同时对多个信道适用。

其中标题信息可以使用标准格式，尤其是IP信头，不论是压缩还是不压缩，或者是帧中继信头、ATM信头，或者也可以使用专用格式。

在本发明的范围内的是，所述方法用于在无线电通信系统的不同单元之间传输数据，尤其是在基站和基站控制器之间、基站控制器与代码转换单元(代码转换和数率适配单元)之间、代码转换单元与移动交换台之间或者基站控制器与分组数据业务节点之间的传输数据。在GSM通信系统中这相应于接口A_BIS、A_SUB、A以及G_B。

因为在该方法中只传输有用数据，数据分组得到可变的长度，视有多少在空气接口上的信道传输当前的无线电块。数据分组的长度也取决于每个空气接口上的信道的的有用数据的总数，就是说，直接取决于在信道上运行的业务。A_BIS接口、A_SUB接口、A接口以及G_B接口的带宽在此可以调节得较小。调节出的带宽相应于传输容量的平均值。因为对于组合在该数据分组中信道相应只传输一个标题信息(信头)，与公知的方法比较，标题信息所要求的容量减少了，在公知的方法中信头要与每个小的数据分组一起传输。在本方法中同时伴随传输必要的信令。在本方法中时间长度控制(时间谐调、同步)对于其数据汇集在数据分组中的信道同时进行。

在GPRS/EGPRS分组数据信道中通过分组控制单元简化了传输容量的分配，因为有不同的编码方式并且从而有不同无线电块长度的用户可以被共同传输。由此，在连接时编码方式的转变(链路适配)也可以较容易。唯有分组长度发生改变。因此在基站控制器中的资源管理在把用户分配到空气接口上的信道时不必再考虑其业务方式，甚或也不必考虑其当前的编码方式及在陆地接口上nx16kps时隙的可支配性。

为了进一步提高容量，在本发明的范畴内，标题信息含有对所有信道适用的，其数据汇集在数据分组中，信息。这种信息尤其可以是接收单元的(目标)地址甚或可以是发送单元的发送地址。其中发送单元和接收单元完全可以是基站或基站控制器的子单元，例如发射/接收机(收发信机TRX)、分组数据控制器(PCU)等等，也可以是基站或者基站控制器本身。另外，只有对在其中数据含有有用数据的信道的信道控制信息才含有至少一个适用于在相应信道中分配数据的信息。

此外，只在其中数据含有有用数据的信道的信道控制信息内设有关于有用数据方式及业务方式的信息，对于有效利用容量是有利的。附加地可以含有关于后续的每信道有用数据的长度的长度信息，但是这种信息也可能已经编码在有用数据方式中了。

如果按其中为传输数据提供多个频率窗口的频分复用方法进行数据传输，就在本发明的范畴内，把分配到不同的频率窗口中的信道的数据汇集到所述数据分组中。在此情况下，对于其中含有有用数据的信道在控制信息中设有关于分配给该信道的频率窗口的信息是适当的。

如果按其中为每个信道分配时帧的一个时隙的时分复用方法进行数据传输，就在本发明的范畴内，把分配了序列时隙的信道的数据汇集到所述的数据分组中。在此情况下，对于其中含有有用数据的信道，在其信道控制信息中设有关于分配给该信道的时隙的信息是有利的。此外在标题信息中设有关于用以控制各个信道中的数据发送时间点的时帧的信息是适当的。

如果按其中为数据传输提供多个频率窗口，并且其中在每个频率窗口中为每个信道各分配时帧的一个时隙的频分复用兼时分复用方法例如GSM进行数据传输，就在本发明的范畴内，把不同的频率窗口中分配到同一个时隙的信道的数据汇集到所述的数据分组中。尤其是对于具有多个发射/接收机(收发信机(TRX)的GSM基站，同一时间把不同的发射/接收机(收发信机(TRX)的相同时隙在空气接口上发射/接收是有利的，因为同时地传输所有这些与该数据分组的时间位置对应的数据。

对于只有一个发射/接收机(收发信机TRX)的GXM基站，在一个数据分组中把多个信道的有用数据在连续序列的时隙中传输是有利的。

如果按其中为每个信道各分配一个扩频码的CDMA方法进行数据传输，就在本发明的范畴内，把分配了不同的扩频码的信道的数据汇集到所述的数据分组中。在混合的TDMA和CDMA方法例如TD-CDMA中，把具有不同扩频码然而是同一个TDMA时隙的信道的有用数据在同一个数据分组中传输。

标题信息和信道控制信息让接收的单元能够对其信息再分配数据。如果还含有帧号码，接收单元还能够准确地知道发送/接收的时间点。其中，所述数据既可以涉及语音数据也可以涉及分组数据。从而语音数据和分组数据既可以用标准格式，例如TRAU帧、IP分组或者帧中继分组，也可以用专用格式提供。

图1示出公知的GSM移动无线电系统，由一或多个基站、基站控制器、移动交换台、分组数据业务节点和用户台组成。

图2示出一种移动无线电系统的部分，其中基站与基站控制器之间的数据传输按本发明所述的方法进行。

移动无线电系统含有基站BTS｀(见图2)，所述基站BTS｀包含三个载波频率单元CU1、CU2、CU3及发射/接收机(收发信机TRX，图中未示)和分组接口PI1。载波频单元CU1、CU2、CU3各自连接分组接口PI1。此外，该无线电通信系统还包含基站控制器BSC｀，该基站控制器BSC｀同样地具有分组接口PI2和分组数据控制单元PCU。分组控制单元PCU可以完全地也可以部分地在基站BTS｀中实施。基站控制器BSC｀通过接口A_SUB连接代码转换单元TRAU。另外基站控制器BSC｀通过接口Gb连接分组业务节点SGSN｀。在此分组数据业务节点SGSN｀还与分组控制单元PCU直接连接。在在基站BTA｀实施或者部分实施PCU的情况下分组数据业务节点SGSN｀连接在基站控制器BSC｀上或者连接在基站BTS｀的分组控制单元PCU上。

基站BTS｀和基站控制器BSC｀通过传输线路段S连接。该连接也称作A_BIS接口。传输线路段S例如构成为在其中以16kbps进行传输的PCM24/30线路。

无线电通信系统中按时分和频分复用的方法进行数据传输。为了在基站和基站控制器之间传输数据，把在不同信道中传输并且以无线电块的形式提供的语音数据、分组数据及信令数据，在分组接口PI1及PI2中每n个无线电块汇集成一个数据分组DBn。例如把通过载波频率单元CU1、CU2和CU3分别在时隙TN0中传输的数据这样地汇集：使标题信息KI含有基站BTS｀的地址、帧号码、和时隙号码也就是TN0。基站BTS｀的地址需要约65个字节，帧号码需要约3个字节，而时隙号码需要约3个字节。另外每个信道i的数据分组各含有一个信道控制信息KSIi，从中可知道在相应的信道中是否传输有用数据，这里i＝1、2、3。如果在信道内传输有用数据，信道控制信息就还含有位置要求约5比特的载波频率单元Cui的号码和位置要求约5比特的的有关有用数据方式的信息。有用数据方式例如可以指示这是涉及GSM、AMR语音和编码方式、HSCSD9.6kbps或14.4kbps、ECSD和编码方式、GPRS和编码方式、EGPRS和编码方式还是涉及不连续的传输。最后所述的数据分组含有相应的信道中传输的有用数据Ndi。有用数据位的总数及Ndi的长度自动地由有用数据方式得出，然而也可以通过信道控制信息显示地说明。

从标题信息KI中的时帧说明得出从基站到移动台的空气接口上的发送时间点。

标题信息KI例如相应于IP信头或者帧中继信头被格式化。

在传输线路段S上相继地传输数据分组DPn。为此必须在传输线路段S上保留至少与中等的每20ms分组长度相称的容量。在如果传输线路S涉及PCM24/30线路，必须分配相应于16kbps的时帧的总数。在其中一个信道上不传输有用数据的无线电块中，在一定程度上因为在这种GSM时隙没有启动信道，或者因为在启动的信道上因不连续的传输(DTX)不传输语音，因此数据分组的长度缩短。相反，如果同时在所有的信道上传播最长的编码方式，就会出现必须传输很长数据分组。一个小区中关于所有的用户、信道和提供的业务的统计算出决定传输线路段S的容量的平均分组大小。作为PCM24/30线路以外的选择，传输线路段S还可以用玻璃纤维连接、定向无线电线路或卫星线路或者电力线载波通信实现。

图2中举例地示出4个无线电块的数据分组DP1、DP2、DP3、DP4。第一个数据分组DP1含有标题信息KI、第一信道的信道控制信息KSI1、第一信道的有用数据ND1、第二信道的信道控制信息KSI2、第二信道的有用数据ND2以及第三信道的信道控制信息KSI3。

第二个数据分组DP2含有标题信息KI、第一信道的信道控制信息KSI1、第一信道的有用数据ND1、第二信道的信道控制信息KSI2、第二信道的有用数据NK2以及第三信道的信道控制信息KSI3和第三信道的有用数据ND3。第三信道的有用数据ND3占据的位置小于第一信道的有用数据ND1占据的位置，因为例如对相同用户已经发生了编码方式的变换，或者两个有不同的编码方式的用户复用同一个信道。

第三个数据分组DP3含有标题信息KI、第一信道的信道控制信息KSI1、第一信道的有用数据ND1、第二信道的信道控制信息KSI2、第二信道的有用数据ND2、第三信道的信道控制信息KSI3以及第三信道的有用数据。第二信道不含有用数据。第三信道的有用数据ND3占据的位置比第一信道的有用数据ND1占据的位置大。

第四个数据分组DP4含有标题信息KI、第一信道的信道控制信息KSI1、第一信道的有用数据ND1、第二信道的信道控制信息KSI2、第二信道的有用数据ND2以及第三信道的信道控制信息KSI3。第三信道不含有用数据。

在数据传输时汇集同一载波频率所属的信道的数据的情况下、从分配三个不同时隙的信道中把数据汇集到所述数据分组中。其中，标题信息还是至少含有基站BTS｀的地址、用于标识发送时间点的时帧号码以及载波频率单元的号码。各个分配给不同的时隙的信道的信道控制信息还是相应地含有在相应信道中是否传输有用数据的信息。如果传输有用数据，就还含有分配给该信道的时隙号码和有用数据方式的信息。此外数据分组还含有要传输的有用数据其中在分组中相继地安排信道控制信息，以及在有的情况下，含有在相应信道中的有用数据。

本发明另一个优选实施例提出，不把第n个信道的信头控制信息相应地放在相应信道的有用数据前，而是直接地接着标题KI后面传输然后再接着传输相应的有用数据。

Claims

1.在无线电通信系统的不同单元之间传输数据的方法，

-其中，把在不同信道中传输的数据汇集成数据分组，在两个不同的单元之间传输所述数据分组，

-其中，所述数据分组含有标题信息，

-其中所述数据分组含有对每个信道的信道控制信息，所述的信道控制信息含有至少关于相应信道中的数据是否包含有用数据的信息，

-其中，所述的数据分组含有在相应信道中传输的有用数据。

2.如权利要求1所述的方法，

-其中，所述标题信息含有对所有信道适用的信息，该信息的数据汇集在所述数据分组中，

-其中，所述信道控制信息对于其中数据含有有用数据的信道，含有至少一个适用于把数据分配到相应信道的信息。

3.如权利要求1或2所述的方法，

其中，标题信息含有关于接口上发送和接收时间点的信息。

4.如权利要求1至3之一所述的方法，

其中，所述标题信息含有所述数据分组的时间位置控制(时间协调)用的信息。

5.如权利要求1至4之一所述的方法，

-其中，对于其中数据含有有用数据的信道，其信道控制信息含有关于有用数据方式或业务的信息。

6.如权利要求1至5之一所述的方法，

其中，对于其中数据含有有用数据的信道，其信道控制信息含有关于后续的有用数据总位数的信息。

7.如权利要求1至6之一所述的方法，

其中，所述标题信息含有接收的单元或者发射的单元的地址。

8.如权利要求1至7之一所述的方法，

-其中数据传输按频分复用方法进行，其中为所述传输提供多个频率窗口，

-其中把分配给不同频率窗口的信道的数据汇集到所述的数据分组中。

9.如权利要求8所述的方法，

-其中，对于其中数据含有有用数据的信道，其信道控制信息含有关于分配给信道的频率窗口的信息。

10.如权利要求1至9之一所述的方法，

-其中数据传输按时分复用方法进行，其中给每个信道分配一个时帧的一个时隙，

-其中把分配相互顺序的时隙的信道的数据汇集到所述的数据分组中。

11.如权利要求1至9之一所述的方法，

-其中数据传输按频分和时分复用方法进行，其中为传输提供多个频率窗口，并且其中在每个频率窗口中给所述信道分配一个时帧的一个时隙，

-其中把在不同频率窗口中分配给同一个时隙的信道的数据汇集到所述的数据分组中。

12.如权利要求1至9之一所述的方法，

-其中把在相同频率窗口中分配给不同时隙的信道的数据汇集到所述的数据分组中。

13.如权利要求10至12之一所述的方法，

-其中，对于其中数据含有有用数据的信道，其信道控制信息含有关于分配给信道的时隙的信息

-其中标题信息含有关于时帧的信息，利用该时帧控制各个信道中数据的发送时间点。

14.如权利要求1至13之一所述的方法，

-其中数据传输按CDMA方法进行，其中给每个信道分配一个扩频码，

-其中把分配了不同扩频码的信道的数据汇集到所述的数据分组中。

15.如权利要求1至14之一所述的方法，

-其中数据传输按CDMA-TDMA混合方法进行，其中给每个信道分配一个时隙以及一个扩频码，

-其中把分配了相同扩频码并且拥有不同时隙的信道的数据汇集到所述的数据分组中。

16.如权利要求1至15之一所述的方法，其中所述数据分组含语音数据、线路交换数据或者分组数据。

17.如以上权利要求之一所述的方法，其中，标题信息包含压缩或者不压缩的IP信头、UDP信头，RTD信头、PPP信头、帧中继信头、ATM信头，或者这些信头的组合。

18.如权利要求1至17之一所述的方法，其中，在其间进行数据传输的单元是基站和基站控制器、基站控制器和代码转换单元(代码转换和数率适配单元)、代码转换单元和移动交换台或者基站控制器和分组数据业务节点。

19.具有基站和基站控制器的基站系统，

其中，基站和/或基站控制器和/或代码转换单元和/或移动交换台和/或分组数据业务节点含有操纵权利要求1至18之一所述方法的分组接口。

20.无线电通信系统，具有基站、基站控制器、代码转换单元(代码转换和数率适配单元)、移动交换台和/或分组数据业务节点，将该系统构建为，其中在基站和基站控制器之间、基站控制器与代码转换单元之间、代码转换单元与移动交换台之间和/或基站控制器与分组数据业务节点之间接口中的的至少一个接口操纵按照权利要求1至18之一所述方法的流程。