[发明专利]用于接入通信系统的方法与装置

说明书

本申请是美国专利申请系列号08/495,385(1995年6月28日归档)以及08/522,649(1995年9月1日归档)的继续申请，以上两项连同本申请一起，共同授予摩托罗拉公司。

本发明涉及通信领域，特别是在无线电通信系统中的接口信息处理器(imp)和远程通信数据。

最近10年来，对于能处理数据通信的无线电网络的需求已经呈现出巨大的增长。在例如全球通移动通信系统(GSM)蜂窝服务这类话音业务中，由于用户对口头对话的定时同步的敏感性，所以采用了电路交换通信。与话音服务方式不同，借助于使用分组交换以及混合通信的数据通信系统，可以获得更高的效率。因此，可以预测，对于较短的通信业务，通过采用所提出的例如全球通分组无线电服务(GPRS)那样的服务，与传统的电路交换无线电技术相比，在通信的吞吐量方面将得到显著的增长。

然而，伴随着对无线电服务的日益增长的需要，也产生了对数据通信更快的吞吐率的需求，至少对某些用户来说是如此。对于这种需求，一种已经提出的解决方案就是将“服务质量”(QoS)等级应用于数据通信。通过将一种高的QoS等级或优先权分配给一个特定的数据消息，那些需求在端点与端点之间快速地传输数据的用户们将在较低QoS等级的数据之前传输他们的数据。另一方面，对那些不希望支付较高的QoS资费而且能容忍较长的端点到端点之间的延时的用户们来说，可以把一个较低的QoS等级分配给他们的数据业务。

在实施这种类型的无线电数据通信服务中，一个关键问题就是在获得对无线电信道的接入时所经历的延时。之所以产生这个问题，是由于对任何给定的基站服务区域来说，可用的信道的数目[或者在像全球通那样的时分多址(TDMA)系统中，则为子信道/时隙的组数]都是有限的。在接入过程中的任何延时都意味着诸子信道用于实际数据传输时间的减少。而且，当系统接近峰值负荷时，很可能会有更多的移动站(MS，或者更一般地说，用户单元)作出接入尝试，这就超出了系统的容纳能力。

为了减小接入延时，在其它的无线电系统中已经提出了若干介质接入控制(MAC)协议，包括无竞争系统，以及众所周知的像ALOHA、时隙ALOHA、预约ALOHA、载波检测多址接入(CSMA)、数字检测多址接入(DSMA)、分组预约多址接入(PRMA)、以及队列邻接预约Aloha(QCRA)那样的竞争系统。已经提出了使用控制算法以改变接入概率(的方法)对这样的系统加以改进。例如，有人提出了伪贝叶斯控制技术，利用该技术，基于在每个给定的时间周期内接入尝试次数去改变时隙ALOHA系统。使用这样一种技术，基站周期性地广播一个数值p＝β/V，其中β为常数，V为当前已经就绪的通信单元的数目[例如，意味着当时(例如，一个突发周期)有数据等待发送的那些通信单元]的估算值。一个准备就绪的用户在任何有效接入的突发周期内以概率p发出接入请求。

标准的现有技术方案中的一个问题是，任何给定的接入方案都均等地施加于所有单元。即使在分配通信信道时使用了某些QoS方案，在较高(通信)负荷下对系统进行接入仍然要显著地占用较长的时间，这就给高优先权的通信带来不希望有的延时。

因此，在无线电数据通信系统中需要有一种能解决这些和相关问题的改进的方法。

图1为根据本发明第1和第2实施例的无线电通信系统的方框图；

图2为说明图1的无线电通信系统各功能实体之间消息传递情况的图；

图3为说明图1的无线电通信系统在用户单元接入时诸过渡状态的状态图；

图4为说明用于本发明第1实施例的诸接入控制参数的一份表格；

图5为说明用于本发明第1实施例的一种上行链路多帧通信信道结构的图；

图6为说明用于本发明第2实施例的一种GPRS接入信道结构的图。

借助于根据本发明的改进方法和装置，使上述这些问题及其他问题得以解决。本发明当前的一个优选实施例是一个通过对不同优先级别的用户使用不同的接入概率以控制接入的系统。典型地，这开始于由一个服务中的基站在响应像每一个QoS等级的当前接入尝试率那样的已知系统参数时所确定的接入概率(例如，对应于两类不同的用户，分别为Phi和Plo)。代表这些接入概率的数值，例如，通过使用系统广播信道或控制信道，被发送到(诸)用户单元。然后，每一个用户通信单元将使用这些数值以决定何时去接入一种通信资源，例如，一个上行链路信道。正如将在下文中更充分地说明的那样，在计算这些数值时，人们可以使用，例如，一种暂时的或一种按比例的优先级别分配。作为这种基于竞争的优先级别方案的结果，较高优先级别诸单元将得到快速的接入，因此提高了总的吞吐量。