CN1394022A - 在码分多址移动通信系统中的调度呼叫发生和建立 - Google Patents

在码分多址移动通信系统中的调度呼叫发生和建立 Download PDF

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Abstract

在CDMA无线通信系统(200)中，可以在两个CDMA移动站(202，226)之间或者在另一个移动站和所述CDMA移动站之间，或者在CDMA移动站和位于所述无线系统外的计算机(236)之间建立调度呼叫。为了降低通常与在CDMA系统中建立的呼叫相关的延迟，除了电话技术交换(118)，还提供调度处理网络(128，144)。调度呼叫和呼叫建立请求从包括基站(204，206)的所述无线接入网(110)路由到所述调度处理网络。一旦进行调度呼叫请求，当所述调度处理网络开始建立用于始发移动通信设备的业务信道时，也寻呼所述目标，并且响应所述请求时，建立业务信道。与所述目标和始发通信设备的无线链路的同时建立显著降低了调度呼叫建立时间。

Description

在码分多址移动通信系统中的调度呼叫发生和建立
发明领域
本发明一般涉及移动通信系统，尤其是涉及对调度呼叫使用码分多址(CDMA)空中接口的移动通信系统。
发明背景
最初，调度呼叫用于群无线系统(fleet radio system)中，在此群无线系统中，中央调度器将与在诸如中继操作中的远程移动无线设备和公共安全无线系统进行通信。如今，这种方式已经演变为两个或更多个用户间的呼叫类型，其中通信本质上基本处于单工或半双工方式，且呼叫是在固定设备网络的一部分中进行的。在小企业甚至家庭成员中，这种呼叫类型变得极普遍。此领域现在的调度系统的一个例子为Nextel通信公司运行的系统，且其使用摩托罗拉公司制造的iDEN移动电话和基础设备。实际上，所谓的这些系统的“专用呼叫”特征已经成为关键的市场因素。
通常，专用呼叫指两个用户间的调度呼叫。第一用户知道第二用户的专用标识，并使用其来进行对第二用户的调度呼叫。调度呼叫的优点是其它用户可以用来进行通信的速度和调度呼叫的“呼叫者有权先讲”的特点。也就是，当第一用户发起对第二用户的调度呼叫时，通信系统迅速地建立呼叫，并且将消息发送到第一用户的无线装置或移动通信设备。当接收到消息时，第一用户的无线装置产生声音警报以使第一用户知道何时开始对话。第二用户的无线装置接收到语音信号，并且随着第二用户必须采取任何行动时将其进行播放，以使第二用户能够听到。与在两个无线装置间建立移动电话呼叫相比，一个用户与另一个用户进行通信信息的速度显著地小。
目前，商业上可提供的调度业务是用时分多址(TDMA)空中接口来完成的。TDMA方案将每一个无线装置分配给频率和中继时间帧中的特定时隙。虽然与仅是频分多址(FDMA)系统相比，TDMA在给定频率中获得较大的业务容量，码分多址(CDMA)系统的甚至允许更大的容量然而，CDMA系统在执行调度呼叫时出现了重大的问题。
在CDMA系统中，几个移动通信设备在相同的频率上同时进行通信，但是使用不同的伪随机码来定义不同的信道。CDMA系统通过外延管理每一个信道获得较大的容量，尤其是管理移动通信设备进行发射的功率，使得其它移动通信设备不会淹没或者破坏它们的信号。然而，CDMA空中接口中的功率管理严重地引起呼叫建立中的延迟，这已经成为在设计能够迅速地建立呼叫的CDMA系统中的禁止因素，但这是实现调度呼叫必不可少的。在目前提供的CDMA系统中的另一个延迟来源为使用标准的电话交换，其要求首先在移动通信设备和固定设备网络间建立呼叫，然后其将此呼叫交换到被呼叫的、在主叫方可以讲话前必须回答呼叫的用户。如果主叫方正在呼叫另一个CDMA服务用户，则必须在目标用户间建立链路，并且这一般在已经建立到固定设备网络的链路的主叫方间的链路后完成。这种延迟导致需要用来进行调度呼叫的不可接受的很多的时间。因此，需要一种方法和系统，其便于在使用CDMA空中接口的系统中建立快速呼叫，使得可执行调度呼叫。
附图简要说明
图1为根据本发明的通信系统的系统方框图；
图2为根据本发明的通信系统的系统方框图，并且说明固定设备网络的各相关方面；
图3为根据本发明的用于在CDMA系统中建立调度呼叫的方法的流程图；
图4为用于启动对CDMA移动通信设备的调度呼叫的方法的流程图。
具体实施方式
尽管说明书和权利要求书限定了被认为具有新颖性的本发明的特征，相信结合附图考虑下述说明可更好地理解本发明，附图中使用相同的附图标记。我们认为对现有技术的简要说明是很有用的。
在本发明通过同时在源端移动站和固定设备网络之间以及目标和固定设备网络之间建立呼叫连接，大大地并且显著地减少了在建立通常与CDMA系统相联系的呼叫通路中的延迟。而且，为了进一步减少延迟，可以根据使用如分组网络会话而不是传统电话电路网络会话的重发射的协议来实现在源端移动站和固定设备网络之间建立的链路。
参见图1，图中给出根据本发明的通信系统的系统方框图100。移动通信设备102通过CDMA空中接口106与固定设备网络104进行通信。固定设备网络包括多个基站如基站108，其为CDMA收发机站或BTS。众所周知，基站在其邻近处建立服务区域，处于服务区域中的移动通信设备可以用基站通过空中接口访问固定设备网络。基站为无线接入网(RAN)110的一部分，该接入网进一步包括选择分配单元(SDU)112，代码转换机(XC)114，和移动管理器(MM)116。SDU负责管理众所周知的软切换的链路层分集。正如在此将要介绍的，SDU根据信息的性质将其路由到所示固定设备网络的其它部分。代码转换机114将来自空中接口使用的编码形式的语音信息和数据转换为标准电话脉冲码调制(PCM)，反之亦然。移动管理器116控制到空中接口106的访问，也解释从移动通信设备102接收到的信令信息，以及将来自移动交换中心(MSC)118的信令转换为移动通信设备要求的形式。正如本领域技术人员所知，RAN110可以连接到MSC118。MSC在系统内交换电话呼叫，并且将电话呼叫交换到公用交换电话网(PSTN)120。MM116将信令发送到MSC，而电话业务则在代码转换机114和MSC之间发送。MSC以常规方式使用本地位置注册器122。对于数据连接如互联网接入，分组数据服务节点(PDSN)124可连接到RAN。PDSN在该系统和公共数据网126如互联网之间提供访问和网关/代理/防火墙功能，使得移动通信设备可以访问在PDN上的内容并且进行如电子邮件的其它业务。
调度应用系统(DAS)128使调度呼叫更便利。DAS包括调度应用处理器(DAP)130，监督网关(SG)132，调度访问控制器(DAC)134，分组复制器(APD)136，和路由器138。DAS很象目前在一些通信系统中使用的调度代理处理器。DAP130控制所有调度呼叫，包括调度呼叫的建立，寻呼移动通信设备等。SG给控制接口提供执行规则代理机构，用于合理地拦截调度呼叫语音业务。DAC通过地面网络或专用网络140将调度业务路由到其它调度网络或DAS。连接到地面网络140的HLR142对服务的给定用户的预约信息(subscriptioninformation)提供单点通信。DAP与HLR进行通信以获得在调度呼叫处理期间使用的这些预约信息。
RAN110和DAS128之间为调度应用网关(DAG)144。DAG包括可操作地连接到调度代理(DA)148的调度访问位置注册器(D-VLR)或调度位置注册器146。DAG也包括无线数据代理(WDA)150。DA148作为协议转换器，并且将CDMA消息传送转换为DAP消息传送，使得在调度呼叫建立期间和调度呼叫本身期间，通过CDMA空中接口经MM116发送的消息能够传送到DAP130上。DA也使用D-VLR来将调度寻呼请求映射到正确的CDMA位置区域，使得这些消息能够路由到正确的位置。
现在参见图2，图中图示了根据本发明的通信系统的系统方框图200，并且说明固定设备网络的各相关方面。此图中示出的装置基本上与图1中示出并且说明的、具有相同名称的装置相同。由于有多个相同名称的装置的实例，这里将使用不同的附图标记。CDMA移动通信设备202的用户希望对一目标进行调度呼叫，该目标可为另一个CDMA移动通信设备、TDMA移动通信设备、或者运行例如虚拟移动通信设备应用软件的计算机。由于移动通信设备202发起调度呼叫，其被认为是源端移动通信设备202。源端移动通信设备开始工作，将调度呼叫源消息经CDMA信道从该移动通信设备发射到固定设备网络。调度呼叫源消息包括目标标识，例如专用呼叫标识。接收所述消息的固定设备网络的第一部分为收发基站(BTS)204。BTS将该消息发送到基站控制器(BSC)206，BSC206检测出现的调度呼叫请求，并且通过IP网络208将该消息发送到调度代理(DA)210。此DA与图1所示的、与附图标记148相关的DA相同。DA通过IP网络或网络208、212将呼叫请求路由到调度应用系统(DAS)214。DAS与图1中具有附图标记128的DAS相同，其负责建立和控制调度呼叫。然后DAS将寻呼请求经IP网络212、216发送到合适的调度代理218。如图2所示，此DA可以不同于DA218，也可以与将所述请求发送到DAS的DA210相同。当接收到所述寻呼请求时，DA218访问D-VLR220以确定将寻呼发送到其上的合适的服务站点。然后，DA218将所述寻呼路由到目标BTS，该BTS接着将寻呼路由到特定的目标BTS集如目标BTS224，该目标BTS通过广播控制信道广播所述寻呼和所述目标移动通信设备标识，其中在广播控制信道中，目标移动通信设备226检测所述寻呼。
因此，到目前为止可以相当好地路由已描述的调度请求。然而，假设这里建立的调度呼叫为CDMA到CDMA的呼叫，则情况很不一样。当BSC开始将调度呼叫请求传送到DA210上时，它立即开始为此呼叫分配通信资源。具体而言，将CDMA移动通信设备分配给业务信道和电报，以便于将该分配发送到源端移动通信设备。类似地，当所述目标移动通信设备响应所述寻呼时，目标BSC222同时开始在呼叫的目标端建立寻呼。通过使用调度设备如DAS和DA、但不使用CDMA MSC来建立调度呼叫，在建立调度呼叫中的主要延迟处于在服务小区的呼叫建立之中。常规的呼叫建立是顺序完成的。根据本发明，在呼叫两端同时完成呼叫建立。
在空中接口建立的信道与分组数据信道相似，相同点在于遵循重发射协议。由于调度呼叫处于单工或半双工呼叫，由重发射语音数据分组产生的延迟将由于在某一时刻仅有一个人在讲话而很不明显。BSC在发射前可以缓冲几个语音帧。而且，当通话者暂停或者在会话中无语期间，这利用了不连续发射(DTX)工作方式。在无线网络中使用重发射协议的主要优点在于以增加延迟为代价提高了网络系统的容量。由于半双工通信的固有特性，很难检测这种增加的延迟。
一旦建立了信道，并且目标移动通信设备已经表明其已准备好，则DAS 214中的DAP 130将消息发送到源端移动通信设备以开始呼叫。语音信息从源端移动通信设备传送到BTS，然后传送到BSC。与BSC 206相关的分组控制功能(PCF)确保按顺序接收和发送分组，从根本上控制源端移动通信设备202和BTS之间的无线链路的重发射性能。PCF将分组发送到PDSN 228，PDSN 228添加可寻址头部信息，使得可通过网络发射分组。如果目标通信设备位于固定设备网络的不同区域，如所示的移动通信设备226，则PDSN通过网络将语音分组发送到第二PDSN 230。第二PDSN去掉头部可寻址信息，并将所述语音分组发送到存储分组的目标BSC/PCF 222，然后将其发射到目标移动通信设备226。
除了另一个CDMA移动通信设备，目标设备可以是例如TDMA移动通信设备或者连接到互联网的个人计算机。目前，TDMA调度系统广为应用，运行公共TDMA调度通信系统的经营者想要增加CDMA服务，并且拥有内部系统调度通信。根据本发明，通过提供到TDMA调度系统232的网络连接，可达到此目的。TDMA系统使用相同的调度部件，因此其很容易与CDMA系统接口。
在本发明的另一个实施例中，在源端CDMA移动通信设备202和连接到互联网或其它公共数据网234的个人计算机236之间进行调度呼叫。在建立此呼叫过程中，计算机必须运行虚拟移动通信设备客户应用软件以检测和接收调度呼叫。这种应用软件目前应用于因特网上的电话呼叫，而用于调度应用软件的修改为例程改换。当正在建立用于始发移动通信设备的业务信道时，DAS利用PDSN 228来建立到计算机的呼叫通路。连接计算机最常用的方式为利用客户应用程序登录的代理服务器，和瞬间消息传送的客户应用程序的方式差不多。当目标为计算机时，在因特网上建立呼叫通路和建立用于始发CDMA移动通信设备的业务信道同时进行。
现在参见图3，图示了根据本发明的在CDMA系统中建立调度呼叫的方法的流程图300。在流程开始处302，CDMA移动通信设备进行注册以获得服务，并且准备好进行调度呼叫，也就是说移动通信设备的用户已选择将要呼叫的用户。通常，一旦选择要呼叫用户，用户在移动通信设备上按下按钮并保持，该按钮称之为“按键通话”按钮或PTT按钮。然而，由于必须首先建立呼叫，用户必须等到移动通信设备给出何时开始通话的指示，而这需等到通信设备从DAP接收到通话允许消息才会进行。一旦按下按键，移动通信设备发射调度呼叫源消息(304)。BSC接收到并且识别出这是调度呼叫源消息(306)。作为响应，同时发生两件事。接收到调度呼叫源消息的BSC开始将移动通信设备分配和指定给业务信道(308)。这一过程导致在移动通信设备和固定设备网络之间建立业务信道。当进行此过程时，调度代理将消息发送到DAS，具体是发送到DAS的DAP组件。DAS立即寻呼目标(312)。该寻呼可需要几秒钟，因为调度代理必须访问D-VLR，确定目标位于那一个小区或多个小区，然后将消息发送到那些小区。在另一个实施例中，对于诸如对计算机进行调度呼叫，DAS必须等待经过因特网或者其它公共数据网发送的所述寻呼。
假设目标正在运行，它将接收到所述寻呼并且给出响应(314)。一旦目标进行响应，如果目标为移动通信设备，必须分配并且指定通信资源，使得目标可在业务信道上运行。一旦建立起目标呼叫通路，DAS中的DAP将通话允许消息发送到始发移动通信设备(316)，然后，始发移动通信设备的用户可以开始讲话。这个过程需要长达8-10秒的时间。
为了保证始发移动通信设备的用户能够开始讲话且目标能够接收和播放话音信号，始发移动通信设备等待警报如通话允许消息，以产生一事件来通知用户可以开始讲话，从而确保了目标准备好接收发射。典型地，所述事件为声音警报，通常称为“蜂鸣声”。当听到蜂鸣声时，用户开始讲话。当然，可结合使用其它事件或者代替声音警报，诸如在移动通信设备的显示屏上显示图标，或者闪光等等。
在试图建立调度呼叫中可能会出现一些冲突，诸如目标已经参与调度呼叫，或者目前不能注册以获得服务。在CDMA系统中，定时尤为重要，因为与TDMA系统相比，有更多的相关信道要建立。特别地，必须控制功率电平使得移动通信设备的信号不与其它信号相互干扰。本发明以多种方式解决此问题。
现在参见图4，图示了对CDMA移动通信设备开始调度呼叫的方法的流程图400。在流程开始处402，始发移动通信设备的用户已按下始发通信设备的PTT按钮或者发起调度呼叫。如上所述，一旦始发移动通信设备发射调度呼叫源消息，服务于移动通信设备的BSC可以立即开始在始发移动通信设备和基站之间建立信道。同时，BSC正忙于分配和指定资源，并且发信号给始发移动通信设备，DAP寻呼目标移动通信设备(404)。如果移动通信设备可用，它用合适的消息传送，和包括导频功率测量值响应寻呼。导频功率测量值包括目标移动通信设备可从服务小区周围中检测到的所有导频信号的测量值。目标移动通信设备也可例如通过发出声音警报信号来警告目标用户有调度呼叫即将来临。如果导频功率高于预定的阈值，表明无线链路充分可靠，固定设备可进行几件事中之一来通知始发移动通信设备目标已经准备好。第一选择是排队蜂鸣声，直到在始发移动通信设备和固定设备网之间的业务信道建立以后。第二选择是延迟业务信道分配，直到蜂鸣声到达始发移动通信设备，并且允许用户当建立业务信道时开始讲话，将话音信息存储在始发移动通信设备，直到建立业务信道。一旦建立业务信道，可以高速率将缓冲的话音发射到它缓冲和播放的目标移动通信设备。第二选择具有在目标移动通信设备处快速建立缓冲区的优点。第三选择是在预期从目标移动通信设备接收到寻呼响应中将业务信道分配发送到始发移动通信设备。这涉及到在预期蜂鸣声通知到达前大约150毫秒将业务信道分配消息发送到始发通信设备。在固定设备中，如果寻呼响应从目标返回，并且目标已经不处于忙，则固定设备将进行将空数据发送到目标通信设备。然而，如果寻呼响应没有返回或者目标移动通信设备处于呼叫的忙状态，则该呼叫建立将停止。
固定设备使用导频功率测量值来确定是否存在目标移动通信设备能够建立可靠的信道的最大可能性。在一些情况下，固定设备可将目标指定给两个不同的小区，这是软切换状态。
因此，本发明提供了一种通过码分多址(CDMA)空中接口从移动通信设备发起调度呼叫的方法，包括通过CDMA信道将来自移动通信设备的调度呼叫源消息发射到固定设备网络，所述调度呼叫源消息包含目标标识；然后，响应所述的发射，在移动通信设备和固定设备网络之间建立业务信道，并在目标和固定网络之间建立呼叫通路。建立业务信道和在目标和固定设备网络之间建立呼叫通路是同时进行的。本发明的一方面在于：在移动通信设备和固定设备网络之间的业务信道包括建立一通信链路，该通信链路根据重发射协议建立以允许通过业务信道重发射数据分组。
在目标和固定设备网络之间建立呼叫通路包括将调度呼叫源消息从一个基站路由到固定设备网络的调度代理组件中。固定设备网络在调度代理处进行确定目标的网络位置，并且用接入的调度呼叫消息寻呼位于网络位置处的目标。不论是通过公共数据网连接到固定设备网络的另一个移动通信设备还是计算机的目标，均由目标响应接入调度呼叫消息。由于有服务于不同区域的多个调度代理，将调度呼叫源消息从一个基站路由到调度代理组件，包括将调度呼叫源消息从基站路由到第一调度代理或第二调度代理。服务于始发移动通信设备的基站的调度代理典型地位于加入该基站的移动交换中心内。由于第二调度代理服务于不同的区域，其典型地不位于移动交换中心内。在一个实施例中，一旦在它们各自的业务信道上建立起两个移动通信设备，固定设备网络尤其是DAP将通话允许消息发送到移动通信设备。
本发明还提供一种通过码分多址(CDMA)空中接口建立对目标移动通信设备的调度呼叫的方法。在调度呼叫建立的过程中，目标CDMA移动通信设备从固定设备网络接收寻呼通知，该寻呼通知包括调度通知。目标CDMA移动通信设备通过发射包括导频功率测量值的寻呼响应来进行响应。如果导频功率测量值指出功率电平高于预选的阈值，固定设备网络尤其是服务于目标移动通信设备小区的BSC开始建立与目标CDMA移动通信设备的业务信道。典型地，目标CDMA移动通信设备没有参与呼叫，而是处于空闲模式。移动通信设备以周期性的时间间隔“唤醒”，并扫描位于目标移动通信设备的临近区域的至少一个服务小区、最好是其能够检测到所有的服务小区的导频信号。目标移动通信设备开始确定最强的导频信号和对应于最强的导频信号的服务小区。然后目标移动通信设备开始扫描对应于最强的导频信号的服务小区的寻呼信道以搜索寻呼消息。当固定设备网络在始发设备和固定设备网络之间建立呼叫通路时，同时执行在目标移动通信设备处的所有这些活动。在此情况下，始发设备可以是另一个移动通信设备或位于无线系统外的设备如计算机。
而且，本发明特别提供了一种在始发码分多址(CDMA)移动通信设备和目标CDMA移动通信设备之间建立调度呼叫的方法。当始发CDMA移动通信设备的用户按下调度通话或PTT按钮或等价物时，始发CDMA移动通信设备通过CDMA内部控制信道将调度呼叫源消息发射到固定设备网络。调度呼叫源消息包含对应于目标CDMA移动通信设备的目标标识。作为响应，固定设备网络开始在始发CDMA移动通信设备和固定设备网络之间建立业务信道。固定设备网络也寻呼目标CDMA移动通信设备。为了降低调度呼叫延迟，同时执行业务信道的建立和寻呼目标CDMA移动通信设备。如果目标CDMA移动通信设备可用，其接收到寻呼，并且发射包括导频功率测量值的寻呼响应。导频功率测量值是可用的，因为移动通信设备已经进行了测量以确定监视哪一个服务小区寻呼信道。固定设备网络响应发射所述的寻呼响应，从其本身将通话允许消息发射到始发CDMA移动通信设备。典型地，通过对通话允许消息排队进行发射通话允许消息，并在建立业务信道后发送通话允许消息，但是，根据另一个实施例，在建立业务信道之前，可以通过广播控制信道或专用控制信道将通话允许消息发送到始发CDMA移动通信设备。然后始发CDMA移动通信设备开始告知始发CDMA移动通信设备的用户开始通话，并且，在始发CDMA移动通信设备和固定设备网络之间的业务信道建立之前，移动通信设备缓冲该话音。一旦建立起业务信道，移动通信设备通过固定设备网络开始将已缓冲的话音发射到目标CDMA移动通信设备。除了给目标移动通信设备提供话音缓冲区，可以以高速率的数字形式发射话音以降低延迟。
尽管已举例和描述了本发明的优选实施例，很显然，本发明并不受此限制。在没有背离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，对于本领域普通的技术人员来说，可以想到许多的修改、改变、变化、替换和等同替换。

Claims (10)

1.一种通过码分多址空中接口从移动通信设备发出调度呼叫的方法，包括：
通过CDMA信道将来自所述移动通信设备的调度呼叫源消息发射到固定设备网络，所述调度呼叫源消息包含目标标识；
响应所述发射，在所述移动通信设备和所述固定设备网络之间建立业务信道；
在所述目标和所述固定网络设备之间建立呼叫通路；和
其中，在所述目标和所述固定设备网络之间建立所述业务信道和建立所述呼叫通路是同时进行的。
2.根据权利要求1的发出调度呼叫的方法，其中，在所述移动通信设备和所述固定设备网络之间建立所述业务信道包括根据重发射协议建立通信链路以允许通过所述业务信道重发射数据分组。
3.根据权利要求1的发出调度呼叫的方法，其中，在所述目标和所述固定设备网络之间建立所述呼叫通路包括在第二移动通信设备和固定设备网络之间建立所述呼叫通路。
4.根据权利要求3的发出调度呼叫的方法，其中，在所述第二移动通信设备和所述固定设备网络之间建立所述呼叫通路包括通过CDMA空中接口在移动通信设备和固定设备网络之间建立所述呼叫通路。
5.根据权利要求3的发出调度呼叫的方法，其中，在所述第二移动通信设备和所述固定设备网络之间建立所述呼叫通路包括通过时分多址空中接口在移动通信设备和固定设备网络之间建立所述呼叫通路。
6.根据权利要求1的发出调度呼叫的方法，其中，在所述目标和所述固定设备网络之间建立所述呼叫通路包括通过分组网络在个人计算机和固定设备网络之间建立所述呼叫通路。
7.根据权利要求1的发出调度呼叫的方法，其中，在所述目标和所述固定设备网络之间建立所述呼叫通路包括：
将所述调度呼叫源消息从基站路由到固定设备网络的调度代理组件中；
在调度代理处确定所述目标的网络位置；
用接入的调度呼叫消息寻呼在所述网络位置处的目标；和
所述目标响应所述接入的调度呼叫消息。
8.根据权利要求7的发出调度呼叫的方法，其中，将所述调度呼叫源消息从基站路由到调度代理组件中的步骤包括步骤：将所述调度呼叫源消息从基站路由到第一调度代理或第二调度代理中。
9.根据权利要求8的发出调度呼叫的方法，其中所述第一调度代理位于移动交换中心内。
10.根据权利要求9的发出调度呼叫的方法，其中所述第二调度代理不在移动交换中心内。
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