[发明专利]无线通信系统及其数据传输方法以及用户单元

说明书

本发明涉及通信，特别是涉及一个无线通信系统中用于传送数据的一种改进的方法和设备。

过去的十年中，对于可处理数据通信的无线网络的需求有了巨大的增长。在话音业务中，比如GSM(全球移动系统)蜂窝业务，使用电路交换通信是因为用户对于口头对话的时间很敏感，与话音业务不同，在数据通信中通过利用分组交换及混合通信可达到更高的效率。因此，可以预期，通过使用所提议的业务如GPRS(GSM分组无线电业务)，对于短业务可以达到比传统的电路交换无线技术高得多的通过量。

然而，随着对无线业务需求的增长，也会产生对数据业务的更高通过率的需求，至少对某些用户是这样。对此需求的一种解决办法是使用数据业务的“服务质量”(QOS)分级。通过给某一特定的数据消息指定一个高QOS级或优先级，需要快速端对端传递数据的用户可以在低QOS数据之前传递它们的数据。另一方面，那些不想支付高QOS价格并可以容忍较长端对端延迟的用户，则可给它们的数据业务指定一个低QOS级。

在实现上述无线通信业务的两个关键问题是：获得接入无线信道的延迟，及由于无线信道的有限带宽造成的有限通过量。第一个问题的产生，是由于对任意指定的基站业务区域，只有有限数目的信道(或者在TDMA(时分多址)系统中，如GSM，子信道/时隙集)可利用。任何接入中的延迟就意味着子信道能用于实际数据传输的时间减少。而且，当系统趋于峰值负载时，很有可能比系统能容纳的多得多的移动台(MS，或更一般的用户单元)试图获得接入。

为了减少这一接入延迟，人们提出了一些用于无线系统的中速接入控制(MAC)协议，它包括ALOHA，时隙ALOHA，预定ALOHA，CSMA(载波检测多址)，DSMA(数字检测多址)，PRMA(分组预定多址)和QCRA(排队邻近预定ALOHA)。然而所有这些协议都有一个局限性，即它们在一段连续时间内为一移动台分配单一信道(或在TDMA系统中，一个连续子信道，即一系列时隙)，直到数据传输完成。因此，任何新用户，即使它有较高的优先级，也须等待直到当前用户消息的终止。另外，无法推迟一个低优先级消息，该消息可能是正等待发出或者仅仅部分地发出，这是因为那些未得到分配的用户当信道下次变为可用时需要再一次竞争接入信道。

第二个问题，有限的通过量，在TDMA系统中是特别明显。例如，在当今的GSM系统中，带纠错的分组数据的最大通过量是9.6kbps，而不带纠错的通过量更高，这是因为给定标准化比特率270.833kbps以及每个八时隙周期.577ms(毫秒)，对于一个脉冲串，只有约33kbps的原始传输率是可能的。为了改进这一通过量，一个建议是允许使用多个子信道(如每一帧有2个或更多的时隙)，从而有效地成倍增加通过率。该方法的一个缺点是环境因素，比如衰落经常比一个时隙的时间还长，虽然大多数移动用户的衰落会在一帧的周期内结束。在先前的方法中，一个给定的衰落只会破坏一个时隙段内的数据，而在所提出的方法中，一个衰落可破坏2个或更多的时隙段内的一行数据。这又使得任何纠错编码都无法成功地恢复所收到分组的可能性增加，从而导致ARQ(自动重复请求)的增加以及通过量的全面下降。

因此，需要一种用于无线系统中数据通信的改进方法，来解决这些以及相关的问题。

图1是依据本发明的第一和第二实施例的无线通信系统的方框图；

图2是显示依据本发明的第一实施例的MAC层分组分段和交错的图表；

图3示出MAC层子信道的结构图；

图4示出依据本发明的第二实施例的多帧结构图；

图5示出依据本发明的第二实施例的子信道接入和分配；

图6示出依据本发明的第二实施例的接入和数据传送的通信联系；

图7示出图1的无线通信系统中不同的功能实体间的通信联系；

图8是一状态图，示出图1的无线通信系统中用户接入的过渡状态；

图9示出依据本发明的第二实施例的上行线路多帧结构；以及

图10是一表格，示出用于本发明的第二实施例的接入控制参数。