СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ПОВЫШЕННОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к сотовым системам связи и, в частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству, которые предназначены для обеспечения расширенных функциональных возможностей нисходящей линии связи в системе передачи пакетных данных.

Предшествующий уровень техники

Общая служба пакетной передачи данных по радиоканалу (GPRS) глобальной системы мобильной связи (GSM) и развитие GSM c увеличенной скоростью передачи данных (EDGE) предназначены для того, чтобы предоставить потребителю услуг возможность посылать и принимать данные в режиме сквозной передачи пакетов без использования ресурсов сети в режиме коммутации каналов. GPRS, EDGE и услуги пакетной радиосвязи третьего поколения (3G) обеспечивают эффективное использование ресурсов радиоаппаратуры и сети, когда характеристики передачи данных: i) основаны на пакетном режиме передачи; ii) являются прерывистыми и непериодическими; iii) возможны часто и с малыми передачами данных, например, содержащими менее 500 октетов; или iv) возможны нечасто и с большими передачами данных, например, содержащими более нескольких сотен килобайт. Пользовательские приложения могут включать в себя браузеры Интернет (Internet), электронную почту, и т.п. Сеть (GERAN) радиодоступа GPRS/EDGE представляет собой путь миграции, происходящей в реальном времени, от GPRS/EDGE к беспроводным системам третьего поколения.

В общем случае предполагается, что наибольшая часть трафика данных приложений Интернет происходит по нисходящей линии связи, что означает, что большая часть трафика данных приложений передается из сети в пользовательское приложение. Это предположение основано как на предполагаемом поведении пользователя, поскольку наибольшее количество пользователей работают с приложениями, которые требуют приема значительно больших объемов информации из сети по сравнению с объемом информации, которое требуется передавать в сеть, так и на собственных свойствах многих приложений как таковых. Например, доступ к странице информации по всемирной паутине (www) требует очень короткой передачи адресной последовательности по восходящей линии связи, т.е. из пользовательского приложения в сеть, с последующим приемом данных по нисходящей линии связи, т.е. из сети в пользовательское приложение, причем упомянутая передача может на несколько порядков превосходить передачу, которая обусловила передачу по нисходящей линии связи. Поэтому известные системы, основывающиеся на пакетном режиме передачи, были сконструированы для поддержки большего потока информации по нисходящей линии связи и для изоляции выделения ресурсов восходящей линии связи от выделения ресурсов нисходящей линии связи. Это построение систем, основанных на пакетном режиме передачи, отличается, например, от построения способов коммутации каналов, для которых характерна тенденция к построению в качестве двунаправленного виртуального канала, распределяющего выделенные ресурсы, которые на протяжении сеанса можно использовать только время от времени.

В документе the 3^rd Generation Parthership Project; Technical Specification Group GERAN; Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+); Multiplexing and multiple access on the radio path (Release 4); GSM specification 3GPP TS 45.002, version 4.1.1 (2000-11), Annex B определено, что называется «классами мобильных станций» применительно к функциональным возможностям работы с группой слотов (временных элементов мультиплексируемого канала, выделенных для передачи одному подканалу) в мобильных станциях GPRS/EDGE. Класс мобильной станции задает некоторые параметры поведения, которому должна соответствовать мобильная станция в отношении ее работы в пакетном режиме, режиме коммутации каналов или как в пакетном режиме, так и в режиме коммутации каналов. Классы мобильных станций могут также быть назначены, изменены, подвержены ограничениям, таким как обусловленные опциями изготовителя и ограничениями, накладываемыми аппаратурой. Например, конкретное приложение может обладать возможностью выдавать команду на изменение класса мобильной станции для аппаратуры абонента, используемой в данный момент. Следовательно, к классам мобильных станций следует относиться как к «эффективным» классам, поскольку сеть или пользователь может осуществлять некоторое управление в отношении идентификационных данных класса мобильной станции. Кроме того, мобильные станции охарактеризованы путем разделения на мобильные станции типа 1 и мобильные станции типа 2. Мобильные станции типа 1 - это те мобильные станции, от которых не требуется передавать и принимать одновременно. Мобильные станции типа 2 - это те мобильные станции, от которых требуется передавать и принимать одновременно (т.е. работать в полнодуплексном режиме). Кроме того, мобильные станции типа 1 подразделены на мобильные станции типа 1, работающие в полудуплексном режиме, и мобильные станции типа 1, работающие в неполном дуплексном режиме. Мобильные станции типа 1, работающие в полудуплексном режиме, поддерживают изменение количества поддерживаемых временных слотов в зависимости от кадра, допуская наличие до восьми временных слотов приема для некоторых кадров. Такой режим работы в настоящее время не развертывается ни на базовых станциях, ни на мобильных станциях ввиду сложности соответствующего ему программного обеспечения, а также малого выигрыша в эффективной пропускной способности на практике: когда используют скачкообразную перестройку частоты, доступными оказываются лишь семь временных слотов приема. Кроме того, важным является количество кадров, зарезервированных для восходящей линии связи или измерения мощности. Мобильные станции типа 1, работающие в неполном дуплексном режиме, поддерживают только постоянное количество временных слотов восходящей линии связи и нисходящей линии связи, независимо от кадра.

Помимо этого, услуги мобильной станции характеризуются классами услуг. Например, к одному такому классу мобильных станций относится мобильная станция класса А, которая поддерживает одновременное подключение, мониторинг, активацию, инициирование и поток трафика как для услуг речевой связи в режиме коммутации каналов, так и для услуг передачи данных в режиме коммутации пакетов. Одна из проблем, связанных с обеспечением мобильной станции, обладающей возможностями класса А, является то, что необходимы два приемника и два передатчика наряду с блоком объединения/дуплексером, интерфейсом для обычной карты модуля идентификации абонента (SIM-карты) и, возможно, некоторым дополнительным процессором вызовов, в зависимости от количества внедренных приложений пользовательского уровня, которые должны сосуществовать в процессе функционирования услуг речевой связи в режиме коммутации каналов и передачи данных в режиме коммутации пакетов. Это ставит перед изготовителями мобильных станций задачу разработки полностью новой архитектуры для такой аппаратуры, что приводит к повышенной стоимости отдельного устройства. С другой стороны, мобильная станция класса В охарактеризована как поддерживающая только одновременное подключение, мониторинг и активацию как для услуг речевой связи в режиме коммутации каналов, так и для услуг передачи данных в режиме коммутации пакетов, тогда как инициирование и поток трафика возможны для одного из упомянутых вариантов услуг на взаимоисключающей основе. И, наконец, мобильная станция класса С охарактеризована как поддерживающая только неодновременное подключение, т.е. взаимоисключающее подключение, либо к услугам речевой связи в режиме коммутации каналов, либо к услугам передачи данных в режиме коммутации пакетов, и это самый дешевый вариант мобильной станции, потому что в этой мобильной станции нужны лишь одна схема приемника и лишь одна схема передатчика. В результате, мобильная станция класса С обычно имеет возможность передачи или приема в любой конкретный период времени в системе GPRS.

В общем случае, пользователи хотят получить наилучшие рабочие характеристики при наименьших затратах. В вышеуказанном примере мобильная станция класса С типа 1, работающая в неполном дуплексном режиме, обеспечивает наименьшие затраты благодаря необходимости реализации единственного приемопередатчика. Рабочие характеристики мобильной станции определяются способностью передавать наибольший возможный объем данных. В кадре множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) в системе GSM имеются восемь временных слотов, доступных для передачи и приема. В «Приложении В» (Annex B) к документу 3GGP TS 34.002 указано, что в рамках существующего стандарта GPRS максимальная загрузка временных слотов для мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме, имеет место для класса 12 работы с группами слотов, в котором можно использовать до четырех слотов для передачи или приема на протяжении каждого кадра TDMA.

На фиг.1 изображено существующее ограничение передачи и приема 4-мя слотами для класса 12 работы с группами слотов. Класс 12 работы с группами слотов демонстрируется потому, что он в настоящее время обеспечивает максимальную пропускную способность при передаче информации среди классов работы с группами слотов для мобильных станций типа 1, работающих в неполном дуплексном режиме и использующих кадр TDMA, состоящий из восьми временных слотов. Однако нижеследующее пояснение применимо и к классам 1-11 работы с группами слотов. Проиллюстрированы временные слоты нисходящей линии связи (НЛС, DL) или временные слоты приема в кадре TDMA из восьми слотов, временные слоты восходящей линии связи (ВЛС, UL) или временные слоты передачи, а также временной слот измерения, в котором мобильная станция проводит измерение соседних сотовых ячеек в соответствии с требованиями системы GPRS/EDGE. В частности, мобильная станция измеряет относительную мощность, принимаемую с несущей С0 соседних сотовых ячеек, чтобы ранжировать их, начиная с той, которая характеризуется наибольшей мощностью, в целях запуска повторного выбора сотовых ячеек или осуществления эстафетной передачи обслуживания.

Класс 12 работы с группами слотов обеспечивает максимум четыре временных слота передачи или приема и, в связи с этим, один временной слот для приема или передачи, соответственно. Остальные временные слоты в кадре TDMA из восьми слотов являются временными буферами для согласования изменения работы приемопередатчика между режимами восходящей линии связи и нисходящей линии связи и измерениями мощности в соседних сотовых ячейках. Остальные временные слоты буферизуют переключение частоты передачи и приема и задержки на настройку.

В типичном приложении существует потребность в максимизации количества временных слотов приема, поскольку мобильная станция будет главным образом получать информацию по нисходящей линии связи, например, из Интернет, а не передавать информацию по восходящей линии связи. На фиг.1 изображен максимум, составляющий четыре временных слота приема (для обозначения используемых временных слотов используется перекрестная штриховка), используемые согласно существующему стандарту GPRS, выпуск 4. В общем случае необходимо, чтобы временные слоты нисходящей линии связи или восходящей линии связи были смежными внутри кадра TDMA. Кроме того, мобильная станция также должна осуществлять измерение соседних сотовых ячеек, что требует дополнительных изменений частоты приемопередатчика мобильной станции. Например, класс 12 работы с группами слотов предусматривает единственный временной слот Ttb для согласования мобильной станции с изменениями частоты и настройкой, выполняемыми базовой станцией, а также два временных слота Tra для проведения измерений соседних сотовых ячеек, изменения частоты и настройки для подготовки приемника к загрузке следующего кадра по нисходящей линии связи. Соответственно (это не показано), два временных слота Tta можно использовать для проведения измерений соседних сотовых ячеек и подготовки передатчика, а один временной слот Trb можно использовать для подготовки приемника к загрузке следующего кадра по нисходящей линии связи.

В результате, только половина (четыре временных слота) имеющегося кадра TDMA используется при желательном действии, связанном с загрузкой информации на мобильную станцию класса С типа 1, работающую в неполном дуплексном режиме. Конечно, следует признать, что это есть упрощение, так как существующая методика управления доступом к среде для GPRS по выделенному каналу предусматривает и многие другие этапы настройки линии связи, как известно в данной области техники, такие как обеспечение адресации, назначения, подтверждения, коммутации каналов, коммутации пакетов, повторного выбора сотовых ячеек, задания усиления, передачи команд и т.п.

Поэтому существует потребность в способе и устройстве для увеличения загрузки временных слотов в мобильной станции низкой стоимости. Было бы также выгодно разработать это усовершенствование с обеспечением «прозрачной» работы мобильной станции.

Перечень фигур чертежей

Настоящее изобретение конкретно изложено в прилагаемой формуле изобретения. Однако более полное представление о настоящем изобретении можно получить, рассматривая подробное описание и формулу изобретения в связи с чертежами и учитывая, что на всех чертежах одинаковые ссылочные символы относятся к подобным элементам, при этом:

фиг.1 - графическое представление групп временных слотов для мобильной станции GPRS/EDGE типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме в классе 12 работы с группами слотов, в соответствии с существующим стандартом;

фиг.2 - графическое представление первого варианта осуществления группирования временных слотов для мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме в расширенном классе работы с группами слотов, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 - графическое представление предпочтительного варианта осуществления группирования временных слотов для мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме в расширенном классе работы с группами слотов, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 - графическое представление временной диаграммы для Tta в предпочтительном варианте осуществления по фиг.3;

фиг.5 - графическое представление второго варианта осуществления группирования временных слотов для мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме в расширенном классе работы с группами слотов, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.6 - графическое представление второго варианта осуществления группирования временных слотов для мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме в расширенном классе работы с группами слотов, в соответствии с настоящим изобретением; и

фиг.7 - упрощенная условная схема мобильной станции GPRS/EDGE типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме, в системе радиосвязи, в соответствии с настоящим изобретением.

Приводимые примеры иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления изобретения в одной его форме, и эти примеры никоим образом не следует считать носящими ограничительный характер.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Настоящее изобретение представляет собой вариант мобильной станции GPRS/EDGE типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме, которая максимизирует загрузку временных слотов передачи и приема данных GPRS/EDGE во время режимов неодновременной передачи и приема по каналу трафика. Однако реализация настоящего изобретения может принести выгоды и другим системам связи, работа которых основана на пакетном режиме или не основана на пакетном режиме. Максимизация загрузки прозрачна для мобильной станции, поскольку для реализации настоящего изобретения не требуются никакие модификации мобильной станции, за исключением планирования ассоциированных классов работы с группами слотов. Хотя предлагаемое усовершенствование применимо главным образом к загрузке данными, в соответствии с принципами настоящего изобретения можно также максимизировать загрузку временных слотов речевой информацией или совместно с речевой информацией и данными.

Как показано на фиг.7, система связи 100 включает в себя мобильную станцию 10, такую как портативный телефон, например, для приема и передачи как речи в режиме коммутации каналов, так и данных в режиме коммутации пакетов по каналу трафика (ВЛС и НЛС) в подсистему 18 базовой станции. Предпочтительно, это реализуется при функционировании в системе GPRS/EDGE. Когда данные передаются из подсистемы 18 базовой станции на мобильную станцию 10, такую передачу обычно называют передачей по нисходящей линии связи, тогда как данные, передаваемые из мобильной станции 10 в подсистему 18 базовой станции, обычно называют передачей по восходящей линии связи. Следует понять, что система 100 содержит множество как мобильных станций, так и подсистем базовых станций. Например, базовая станция 20 представляет, по меньшей мере, одну соседнюю сотовую ячейку в системе. Мобильная станция 10 периодически измеряет мощность соседних сотовых ячеек 20, как это в общем случае требуется в соответствии со стандартом GPRS/EDGE. В соответствии с этим стандартом GPRS/EDGE, информация при передаче по ВЛС и передаче по НЛС посылается в пределах временных слотов кадра TDMA как части большей группы кадров, что поясняется со ссылкой на фиг.1. Вместе с тем, как поясняется ниже, настоящее изобретение обеспечивает увеличенную загрузку временных слотов по сравнению с тем, что представлено на фиг.1.

Современный стандарт GPRS ограничивает класс работы с группами слотов мобильной станции типа 1 класса С (не допускается прием и передача одновременно) максимум четырьмя временными слотами нисходящей линии связи. Настоящее изобретение расширяет возможности мобильной станции от четырех до шести временных слотов нисходящей линии связи, т.е. на 50% увеличивает номинальные функциональные возможности пропускания информации. В устройстве GPRS это увеличивает пропускную способность с 85 кбит/с до 127 кбит/с. В случае устройства EGDE это увеличивает пропускную способность со 197 кбит/с до 295 кбит/с. Соответственно, настоящее изобретение может быть применено для достижения повышенной пропускной способности восходящей линии связи, если это потребуется. Настоящее изобретение также обеспечивает удвоенный объем данных, когда речевой вызов и вызов передачи данных осуществляются одновременно как в режиме сдвоенной передачи. При увеличении функциональных возможностей работы с группами слотов в сумме до шести или семи временных слотов (пять или шесть временных слотов приема плюс один временной слот передачи), лишь один или два слота остаются для обеспечения настройки с целью переключения и настройки приемопередатчика. Из фиг.1 также очевидно, что в настоящее время три временных слота используются для переключения и настройки, а два временных слота при этом заняты для измерения соседних сотовых ячеек. Это максимальное значение - два временных слота - задано ввиду технологических ограничений, т.е. потребности на протяжении двух слотов (приблизительно 1000 мкс) осуществлять переключение частоты приемопередатчика, его настройку и измерение мощности соседних сотовых ячеек. Однако эта технология обеспечивает постоянное совершенствование для уменьшения времени, необходимого для настройки приемопередатчика и измерения мощности соседних сотовых ячеек. Даже при этих условиях, чтобы обеспечить нисходящую линию связи с шестью временными слотами, доступное время настройки уменьшается примерно до половины временного слота ввиду неопределенности расстояния между базовой станцией и мобильной станцией. Однако настоящее изобретение обеспечивает эффективное использование, по меньшей мере, этого половинного временного слота, как будет пояснено ниже.

На фиг.2 продемонстрирована проблема, связанная с привязкой существующей методологии к обеспечению шести временных слотов нисходящей линии связи и одного временного слота восходящей линии связи, а также к обеспечению измерения соседних сотовых ячеек. В настоящее время, максимальная пропускная способность для мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме, задается его способностью осуществлять измерения соседних сотовых ячеек. Хотя половинный временной слот достаточен для проведения измерения соседней сотовой ячейки и настройки восходящей линии связи, это не оставляет времени для настройки нисходящей линии связи в конце временного слота номер семь нисходящей линии связи перед следующим кадром нисходящей линии связи. Аналогично, измерение соседней сотовой ячейки можно осуществить в пределах временного слота номер четыре восходящей линии связи (временного слота номер семь нисходящей линии связи). Однако передача по восходящей линии связи должна была бы выполняться в слоте номер три восходящей линии связи, сразу же после временного слота номер пять нисходящей линии связи, не оставляя времени для настройки и переключения. В основном, остается слишком мало времени для обеспечения настройки и переключения приемопередатчика между частотами ВЛС и НЛС и на осуществление измерения соседних сотовых ячеек.

На фиг.2 показано, что в таком случае потребовалось бы почти мгновенное переключение между режимом восходящей линии связи и нисходящей линии связи, и оно могло бы иметь место исключительно в течение защитного периода между временными слотами в кадре, составляющего всего 8,25 битов (приблизительно 30 мкс). Однако этот защитный период уже используется для регулировок синхронизации. Следовательно, существующую методологию нельзя приспособить для обеспечения шести временных слотов нисходящей линии связи (или восходящей линии связи) на кадр.

В настоящее время для учета различий в расстоянии между базовой станцией и мобильной станцией используется синхронизирующее опережение. Синхронизирующее опережение гарантирует, что базовая станция принимает пакетные сигналы от мобильной станции во временном слоте, выделенном ей на стороне базовой станции. Рассматривая восемь временных слотов, TS(1)-TS(8), на заданной частоте, отмечаем, что если передача по нисходящей линии связи приходится на слот TS(i), то передача по восходящей линии связи для той же самой мобильной станции принимается базовой станцией в слоте TS(i+3). Это ключевой момент в согласовании работы всех мобильных станций в сотовой ячейке на восходящей линии связи. Если этого не происходит, то имеют место взаимные помехи между пакетными сигналами восходящей линии связи в последовательных временных слотах. Если мобильная станция находится очень близко к базовой станции, то нет задержки распространения, и синхронизирующее опережение, запрашиваемое базовой станцией для этой мобильной станции, равно нулю. Тогда мобильная станция может передавать информационный пакетный сигнал точно во временном слоте TS(i+3), и этот пакетный сигнал одновременно прибудет на базовую станцию. Однако если базовая станция путем измерения устанавливает, что пакетные сигналы от мобильной станции сдвигаются во времени, т.е. немного задерживаются, она запросит ненулевое синхронизирующее опережение для мобильной станции, так что мобильная станция будет посылать пакетные сигналы с опережением. Например, используя биты GSM, а также предполагая синхронизирующее опережение равным четырем битам и зная, что один бит GSM длится 3,69 мкс, можно обеспечить синхронизирующее опережение примерно 15 мкс по сравнению с собственной шкалой времени мобильной станции, которая синхронизирована с принимаемыми пакетными сигналами от базовой станции. В результате, задержка распространения компенсируется, а посылки принимаются базовой станцией точно во временном слоте TS(i+3). Диапазон значений синхронизирующего опережения, ta_диапазон, простирается от нуля до 63 битов. Как пояснялось выше, это позволяет мобильной станции использовать временное опережение для опережения посылок пакетов по восходящей линии связи максимум на 63·3,69 мкс, что соответствует радиусу сотовой ячейки до 35 км, а это значительно больше, чем типичный радиус сотовой ячейки.

Настоящее изобретение вводит смещение синхронизирующего опережения (ta_смещение) по принципу «от ячейки к ячейке», чтобы сдвинуть окно восходящей линии связи и увеличить временной промежуток настройки за счет следующего окна нисходящей линии связи. Иными словами, сдвиг вносят в группу кадров восходящей линии связи. Смещение синхронизирующего опережения прибавляется к синхронизирующему опережению от базовой станции, что делает сдвиг прозрачным для мобильной станции. В предпочтительном варианте, это лучше всего применять к сотовым ячейкам малых и средних размеров, в типичном случае имеющим радиус менее 18 км, чтобы минимизировать вероятность задержки распространения, вызывающей наложение временных слотов восходящей линии связи и нисходящей линии связи. Смещение опережения применяется ко всем мобильным станциям в некоторой заданной сотовой ячейке и управляется базовой станцией этой сотовой ячейки или связанным с ней контроллером базовых станций. Сотовая ячейка с функциональными возможностями смещения синхронизирующего опережения преимущественно будет способна пользоваться преимуществами новых функциональных возможностей работы с группами слотов в соответствии с настоящим изобретением без какой-либо модификации базовых протоколов GSM/GPRS/EDGE. Например, процедуры установления синхронизирующего опережения, стандартизованные в настоящее время, остаются неизменными.

На фиг.3 показано применение смещения синхронизирующего опережения и его влияние на работу мобильной станции в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на чертеже, настоящее изобретение обеспечивает шесть временных слотов (TS 0-5) нисходящей линии связи и один временной слот (TS 4) восходящей линии связи в пределах кадра TDMA. Возможность иметь выделение шести временных слотов для нисходящей линии связи в случае мобильной станции типа 1, работающей в неполном дуплексном режиме, значительно увеличивает максимальную пропускную способность данных нисходящей линии связи по сравнению с существующим стандартом. Следует отметить, что с тем же успехом в настоящем изобретении можно использовать меньшее количество временных слотов нисходящей линии связи, либо пять или шесть временных слотов восходящей линии связи (и один временной слот нисходящей линии связи), и что шесть слотов НЛС и один слот ВЛС используются здесь исключительно в качестве примера. Чтобы вместить измерение соседнего канала и связь по восходящей линии связи в пределы окна длительностью два временных слота, настоящее изобретение вводит смещение синхронизирующего опережения. Это смещение синхронизирующего опережения соответствует сдвигу временных слотов между восходящей линией связи и нисходящей линией связи на базовой станции. Его можно также рассматривать как смещение нисходящей линии связи или восходящей линии связи. Однако на мобильной станции это синхронизирующее опережение оказывает влияние на положение во времени посылок пакетов по восходящей линии связи по сравнению с временной шкалой мобильной станции, и именно поэтому такое смещение рассматривается как смещение восходящей линии связи.

На фиг.4 изображено подробное представление временных слотов номер шесть и семь нисходящей линии связи, показанных на фиг.3. Задержку, задаваемую смещением синхронизирующего опережения, мобильная станция использует для обеспечения достаточного времени для переключения между режимами восходящей линии связи и нисходящей линии связи и для обеспечения рабочей характеристики (параметра Tta) измерения соседней сотовой ячейки между нисходящей линией связи и восходящей линией связи. Расширенные функциональные возможности работы с группами слотов согласно настоящему изобретению поддерживаются с ограничением, согласно которому возможный диапазон синхронизирующего опережения уменьшается с существующих стандартных значений, составляющих от 0 до 63 битов, до диапазона от значения ta_смещения до значения ta_смещение+ta_диапазон, где значение ta_смещение+ta_диапазон должно по-прежнему находиться в пределах максимального синхронизирующего опережения, составляющего 63 бита. Новые параметры, ta_смещение и ta_диапазон, предпочтительно имеют заранее определенное значение, как это имеет место в настоящем изобретении. В альтернативном варианте значения для ta_смещения и ta_диапазона могут посылаться мобильной станцией на базовую станцию или определяться отдельно базовой станцией.

На практике, если ta_смещение задают равным минимальному значению синхронизирующего опережения, достаточному для мобильной станции для переключения между частотами восходящей линии связи и нисходящей линии связи, то диапазон для синхронизирующего опережения в сотовой ячейке, ta_диапазон, составляет менее 63 битов, поскольку ta_диапазон+ta_смещение ≤ 63 битов. Если предполагается, что переключение с частоты нисходящей линии связи на частоту для измерения соседней сотовой ячейки и с частоты для измерения соседней сотовой ячейки на частоту восходящей линии связи занимает одно и то же количество времени, т.е. что все длительности переключения и настройки равны значению ta_смещения, то получаемое в результате время переключения, настройки и измерения составляет:

3·ta_смещение+ta_диапазон+окно_измерения=156,25 битов, поскольку в пределах одного временного слота длительностью 577 мкс имеется 156,25 битов (1 бит = 3,69 мкс).

Ta_смещение влияет только на базовую станцию, поскольку соответствует опережению восходящей линии связи, для всех мобильных станций, по сравнению с нисходящей линией связи. Следовательно, пакетные сигналы восходящей линии связи будут приниматься базовой станцией в момент времени TS(i+3)-ta_смещение. В случае, когда мобильная станция находится очень близко к базовой станции, вместо посылки нуля в команде синхронизирующего опережения, базовая станция будет посылать ta_смещение, которое применяется мобильной станцией. В случае если мобильная станция находится далеко от базовой станции, то зная, что максимальное значение синхронизирующего опережения ограничено величиной 63 бита и что пакет должен прибыть на базовую станцию в момент времени TS(i+3)-ta_смещение, определяем, что максимальная задержка распространения составляет (63-ta_смещение). Если ta_смещение составляет 31 бит, то максимальный радиус ячейки составляет (35 км)·(63-31)/63=18 км. Иными словами, если посмотреть на ситуацию с точки зрения базовой станции, то ее возможности посылки команды синхронизирующего опережения ограничены диапазоном от ta_смещение до 63 битов. Максимальное синхронизирующее опережение всегда составляет 63 бита GSM, но максимальный радиус ячейки зависит от смещения синхронизирующего опережения.

Некоторые возможные значения параметров синхронизации приведены в нижеследующей таблице 1 и учитывают задержку распространения в пределах ячейки.

Следует отметить, что при усовершенствованных технологиях можно уменьшить времена настройки приемопередатчиков и окно измерения соседних ячеек (например, 32 бита). Длительность окна измерения является функцией количества битов GSM, необходимых контроллеру мобильной станции для вычисления среднего уровня мощности. Это усреднение должно быть достаточно длительным, чтобы избавиться от эффектов шума и быстрого замирания. Использование 64 битов является достаточным, но можно с успехом использовать и меньшее количество битов, например, 32 бита.

Чтобы стандартизировать рабочие характеристики, предпочтительно использовать только одно из набора значений, приведенных в таблице 1. Средний набор значений представляет собой приемлемый компромисс, поскольку радиус сотовой ячейки (18 км) уменьшается лишь на 2 км по сравнению с типичным максимальным радиусом сотовой ячейки, а мобильная станция имеет 100 мкс на переключение с одной частоты на другую. Измерения соседних сотовых ячеек осуществляются на 32 битах для поддержания приемлемой точности. Другим решением могло бы быть использование таблицы значений, например, таких как значения из таблицы 1, или подходящего алгоритма выдачи значений таким образом, чтобы оператор имел при этом возможность определять различные варианты поведения в зависимости от размера сотовой ячейки. Это решение сложнее, потому что мобильной станции понадобилось бы указывать свои функциональные возможности в отношении ta_смещения в зависимости от имеющихся собственных рабочих характеристик. В любом случае, настоящее изобретение определяет новый базовый порядок работы базовой станции с помощью систематического ta_смещения (которое означает, что тракт передачи и тракт приема сдвинуты) и максимального ta_диапазона. В результате, когда контроллер базовых станций передает информацию связанной с ним системе контроллера базовых станций (например, службам определения местоположения), базовая станция должна исключить влияние ta_смещения.

Вышеописанное решение также обеспечивает новый расширенный класс работы с группами слотов между пятью временными слотами связи (классы с 8-го по 12-й работы с группами слотов) и семью временными слотами связи (как описано выше). На фиг.5 и 6 представлено сравнение поведения настоящего изобретения в случае пяти временных слотов нисходящей линии связи и одного временного слота восходящей линии связи (т.е. шести временных слотов связи). Как показано на фиг.5, время на проведение измерений соседних сотовых ячеек находится в пределах длительности одного временного слота, что довольно мало для двух переключений частоты и одного окна измерения и применимо только в пределах ограниченного размера ячейки, тогда как время на переключение с нисходящей линии связи на восходящую линию связи (временной слот 5 нисходящей линии связи) является довольно продолжительным. Когда используется решение, описанное выше применительно к настоящему изобретению, время между этими двумя фазами более сбалансировано, уменьшая ограничения на размеры сотовых ячеек, как показано в предпочтительном варианте осуществления по фиг.6.

Поэтому предлагается определить два типа расширенных классов работы с группами слотов, поддерживающих шесть временных слотов, в зависимости от технологии мобильной станции. При одном типе используется вариант осуществления по фиг.5, т.е. когда мобильная станция способна проводить измерения соседних сотовых ячеек в пределах одного временного слота (577 мкс). В случае второго определения используется механизм ta_смещения согласно настоящему изобретению для увеличения времени, доступного для измерений соседних сотовых ячеек, как в предпочтительном варианте осуществления по фиг.6. На практике новые расширенные классы работы с группами слотов вводятся таким образом, что кодирование имеет полную обратную совместимость с уже существующими классами работы с группами слотов в сети (описанными в документе 3^rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network; Mobile radio interface layer 3 specification; Core Network Protocols - Stage 3, (Release 4), 3GPP TS 24.008, версия 4.2.0 (2001-03), раздел 10.5.5.12).

Мобильная станция типа 1, работающая в неполном дуплексном режиме, поддерживающая расширенные классы работы с группами слотов, в соответствии с настоящим изобретением будет задавать класс работы с группами слотов как обычно (от 1-го до 12-го), а потом будет добавлять к нему расширение, чтобы указать его расширенные функциональные возможности работы с группами слотов. Это предложенное расширение называется «Расширенный класс работы с группами слотов», что представлено в виде кода в третьей

Структура команд для расширенных классов работы с группами слотов снизу строке таблицы 2.

Вышеизложенная структура дает одно значение из таблицы 3 в зависимости от расширенного класса.

где значение Tx для (а) равно значению Тх из соответствующего класса работы с группами слотов, а для (b) используется смещение синхронизирующего опережения величиной 31 бит.

Решение, получаемое посредством настоящего изобретения, обеспечивает многие преимущества. Во-первых, воздействие со стороны системы минимально. Например, со стороны мобильной станции может понадобиться лишь указание поддерживаемого нового расширенного класса работы с группами слотов и способность спланировать передачу по восходящей линии связи и нисходящей линии связи, а также измерить мощности в соседних сотовых ячейках. Никакого другого воздействия нет, вследствие чего процедура синхронизирующего опережения используется как обычно, так что сдвиг группы кадров восходящей линии связи прозрачен для мобильной станции. Соответственно, базовой станции нужно поддерживать новый расширенный класс работы с группами слотов. Помимо этого, базовой станции нужно сдвинуть группу кадров восходящей линии связи относительно нисходящей линии связи на ta_смещение. Кроме того, алгоритм синхронизирующего опережения должен прибавлять константу ta_смещение к каждой команде синхронизирующего опережения, посылаемой на мобильную станцию, и удалять ее из всех значений синхронизирующего опережения, принимаемых от мобильной станции. Еще одним преимуществом является прямая и обратная совместимость, т.е. это решение полностью совместимо с существующими мобильными станциями, а изготовляемые мобильные станции можно наделять новыми признаками до реализации предлагаемого решения в сети. Дополнительным преимуществом является увеличение пропускной способности. Для вызова по нисходящей линии связи, связанного исключительно с передачей данных (при котором пропускная способность нисходящей линии связи максимизирована), существующий класс 12 работы с группами слотов обеспечивает четыре временных слота приема и один временной слот передачи на кадр. Наличие расширенных функциональных возможностей работы с группами слотов согласно настоящему изобретению увеличивает пропускную способность нисходящей линии связи до шести временных слотов приема и одного временного слота передачи на кадр, что приводит к 50%-ному увеличению передачи данных по нисходящей линии связи. В случае вызова передачи данных и речи по нисходящей линии связи (при котором пропускная способность нисходящей линии связи максимизирована), существующий класс 12 работы с группами слотов обеспечивает три временных слота приема (2 - для данных и 1 - для речи) и два временных слота передачи на кадр. Наличие расширенных функциональных возможностей работы с группами слотов согласно настоящему изобретению увеличивает пропускную способность нисходящей линии связи до пяти временных слотов приема (4 - для данных и 1 - для речи) и двух временных слотов передачи на кадр, что приводит к 100%-ному увеличению передачи данных по нисходящей линии связи.

На практике кадры данных GPRS/EDGE направляются уровнем управления доступа к среде (уровнем МАС), который организует передачу пакетной информации на физический уровень и прием пакетной информации от физического уровня, как известно в данной области техники, наряду с назначением временных слотов для речи с необязательной возможностью выбора одного или более слотов для передачи данных в соответствии с классом работы с группами слотов, соответствующим мобильной станции. Если один или более временных слотов передачи данных связаны с временным слотом, в котором передача речи чередуется с передачей данных, то сведения о режиме МАС для каждого временного слота будут выдаваться базовой станцией для информирования мобильной станции о том, каким образом она должна определять момент передачи.

Можно также использовать дополнительный режим управления доступом к среде (МАС) GPRS, посредством которого данные GPRS «направляются в виде потока» в радиоинтерфейс и из него в режиме коммутации каналов. С помощью этого способа направления потока данных GPRS/EDGE в канал, работающий в режиме коммутации пакетов, и из этого канала, можно посылать и принимать данные в том же временном слоте передачи речи в режиме коммутации каналов, что и информацию в режиме коммутации каналов. Хотя уровень управления доступом к среде должен работать в режиме коммутации каналов, выше уровня управления доступом к среде будет сохраняться режим пакетной передачи данных.

Также обеспечивается исправление ошибок для борьбы с периодическими ошибками, являющимися результатом наличия канала с замиранием, и это также позволяет отрабатывать некоторые аспекты установления и прерывания передачи информации в соответствии с требованиями GPRS/EDGE.

Следует отметить, что не выдвигается требование выделения временных слотов, жестко привязанных к передаче данных, одной мобильной станции, хотя эти временные слоты и логически привязаны к такой передаче. Следовательно, в направлении нисходящей линии связи базовая станция может назначать блоки разным мобильным станциям, которые распознают свои собственные адреса.

Еще один вариант осуществления настоящего изобретения включает способ повышения интенсивности передачи информации в системе связи. Первый этап способа включает в себя обеспечение базовой станции и мобильной станции, которая не осуществляет прием и передачу одновременно. Базовая станция и мобильная станция работают в рамках пропускной способности, обусловленной расширенными функциональными возможностями работы с группами слотов, с использованием кадра из восьми временных слотов, в соответствии с настоящим изобретением. Следующий этап включает в себя обеспечение смещения синхронизирующего опережения между временными слотами восходящей линии связи и нисходящей линии связи для обеспечения достаточного времени для переключения частоты и настройки между операциями передачи по нисходящей линии связи, передачи по восходящей линии связи и измерения соседних сотовых ячеек. Следующий этап включает в себя переключение частоты и настройку между операциями передачи по нисходящей линии связи, передачу по восходящей линии связи и измерения соседних сотовых ячеек таким образом, что все операции переключения частоты и настройки завершаются в пределах суммарного накапливаемого периода, составляющего два или менее временных слота в кадре. Предпочтительно, этап передачи информации предусматривает завершение всех операций переключения частоты и настройки в пределах суммарного периода, составляющего один временной слот, т.е. все операции переключения, настройки и измерения соседних сотовых ячеек завершаются в пределах совокупного суммарного накопленного времени, составляющего один временной слот. Следующий этап включает в себя передачу информации между базовой станцией и мобильной станцией с использованием остающихся доступных временных слотов в кадре. В случае кадра TDMA из восьми временных слотов настоящее изобретение может обеспечить до шести непрерывных временных слотов для отправления информации, например, данных по нисходящей (или восходящей) линии связи.

В заключение отметим, что настоящее изобретение обеспечивает расширенные классы работы с группами слотов для стандарта GPSE/EDGE с целью увеличения пропускной способности и улучшения рабочих характеристик мобильных станций типа 1, работающих в неполном дуплексном режиме. Кроме того, эти новые расширенные классы работы с группами слотов являются необязательными для базовой станции и мобильной станции, обеспечивая тем самым совместимость и минимизируя воздействие на мобильную станцию и на базовую станцию. Выигрыш в пропускной способности составляет 50% для однонаправленного вызова, связанного исключительно с передачей данных, и до 100%, если параллельно устанавливается речевой вызов. Если включены временной слот для передачи речи и один или более временных слотов для передачи данных, то система связи может использовать любые из способов, рассмотренных выше, для доступа к соединению соответствующей восходящей линии связи или нисходящей линии связи. Настоящее изобретение может быть применено к любой системе связи, использующей временные слоты восходящей линии связи и нисходящей линии связи, а не ограничивается системой GPRS/EDGE или другими системами, основанными на пакетном режиме.

В соответствии с настоящим изобретением упрощенная версия расширенных классов работы с группами слотов для мобильных станций типа 1, работающих в неполном дуплексном режиме, позволяет операторам предлагать повышенные скорости передачи для услуг передачи речи и данных стандарта GPRS/EDGE с помощью аппаратуры относительно низкой стоимости, имеющей единственный приемник/передатчик. Это усовершенствование совместимо с мобильными станциями современной конфигурации и может быть прозрачным для них.

Хотя проиллюстрирован и описан конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, возможны его модификации. Поэтому следует считать прилагаемую формулу изобретения охватывающей все такие изменения и модификации, которые находятся в рамках широкого объема изобретения.