將內容無線傳送給用戶的通信系統的製作方法
2023-05-27 16:16:51 1
專利名稱：將內容無線傳送給用戶的通信系統的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及通信系統領域，具體地說涉及通過無線信道發送內容。
背景技術：
傳送語音和數據消息的通信系統被廣泛地應用在電話和無線通信系統中。例如，歐洲電信標準協會(ETSI)已經規定了移動通信的全球標準(GSM)，其利用時分多址來通過無線射頻(RF)信道傳送控制、語音和數據信息。在美國，電信行業協會(TIA)已經公布了諸如IS-136的多種過渡標準，它們定義了能夠將語音和數據發射到用戶的各種版本的高級數字行動電話服務(D-AMPS)和高級模擬行動電話服務(A-AMPS)。
通用分組無線服務(GPRS)是一種非語音增值服務，其允許通過GSM和IS-136系統發送和接收信息。GPRS補充了當今的GSM的電路交換數據和短消息服務(SMS)，理論上速度可達171.2千比特/秒(kbps)，同時利用8個時隙。由於GPRS的頻譜效率的緣故，不太需要安裝只在尖峰時間使用的備用容量。因此，GPRS使網絡操作者以動態和靈活的方式最大化地使用他們的網絡資源，同時讓用戶訪問資源和收益。
GPRS包括將基於分組的空中接口覆蓋在現有的電路交換GSM網絡上，從而給末端用戶一個選擇來使用基於分組數據服務。利用GPRS，在發射之前，信息被劃分成獨立的但是相關的「分組」，並且在接收端進行重組裝。由於GPRS的分組交換配置，僅當末端用戶實際發送或接收數據時，使用無線資源。除了在固定時間內將無線信道用於末端用戶，可用的無線資源可以在幾個通信設備之間同時共享，從而允許大量的GPRS用戶共享在單個小區內的相同帶寬。實際支持的用戶取決於使用的應用和傳輸的數據量。
對於實時應用來說大的立即性是很重要的。由於無線覆蓋的影響，GPRS也便於瞬間連接，從而當需要時立即發送或接收信息。GPRS也便於在GSM網絡上不預先可用的新的應用，由於電路交換數據速度(9.6kbps)和短消息服務長度(160字符)的限制。例如，通過允許在現有網際網路和GPRS激活網絡(GPRS-enabled network)之間交互工作，GPRS支持移動網際功能。這樣，在今天的固定網絡上使用的任何服務，例如，文件傳輸協議(FTP)、網頁瀏覽、聊天、電子郵件、遠程登錄，也可以在GPRS激活網絡上可用。
全球資訊網正在變成主要的通信接口，讓用戶訪問娛樂和信息收集的網際網路，內部網訪問公司信息且連接同事，並且外部網訪問客戶和供應者。因此，網頁瀏覽和提供網頁內容是用於GPRS的兩個重要的應用。由於GPRS使用與網際網路相同的協議，GPRS網絡可以被視為具有被視為移動主機的GPRS激活的通信設備的網際網路的子網。這意味著每一個GPRS激活的通信設備可以具有自己的IP位址，並因此而可被尋址到。
眾所周知，通過無線信道將由數據分組組成的內容發射到通信設備。然而，常規的系統將裁剪的內容發送到具有已知功能的通信設備。換言之，通信的內容特徵被設計成適於每一個通信設備的功能。隨著通信設備的廣泛接受，製造商提供了在各種平臺上的、具有不同的處理和顯示功能程度的設備。結果，不能容易地將內容設計成支持通信設備的所有提供的功能等級。因此，根據功能等級，無法將內容的所有特徵提供給所有的末端用戶。例如，通信設備不能支持接入內容數據的功能或者不能以接入的數據速率來處理數據。
當代表圖形內容(例如，移動圖形內容)的數據分組被以發送方定義的速率發送到通信設備時，基本的通信設備可能不具有處理能力來適當地將內容提供給末端用戶。甚至更高級的通信設備也可能不能以要求的數據速率來與發送方進行通信，因為它靠近發送方。在任何情況下，不知道各個通信設備的能力的發送方被強迫發射數據分組，而不考慮相關的分組內容是否被適當地提供給末端用戶。以隨機數據速率發射複雜數據的不確定性導致結束一些末端用戶的數據傳輸的錯誤，由於錯誤導致重新傳輸，所以產生的錯誤也導致顯著低效地使用寶貴的無線寬帶。
因此，存在一種需要最優地使用無線帶寬來適當地將在無線信道上傳送的內容提供給末端用戶。
附圖簡要說明
圖1說明了在其中有利地使用本發明的通信系統的方框圖。
圖2說明用在圖1的通信系統中的GPRS協議棧。
圖3說明用在圖1的通信系統中的GPRS空中接口的方框圖。
圖4說明用在圖1的通信系統中基站的初始的數據傳輸的序列圖。
圖5說明用在圖1的通信系統中通信設備的初始的數據傳輸的序列圖。
圖6說明根據本發明的通信設備的電方框圖。
圖7說明根據本發明的傳送內容的方法的流程圖。
圖8說明根據本發明的傳送內容的數據分組方框圖。
具體實施例方式本發明涉及通過一個或多個無線信道給通信設備提供內容的通信系統。在本發明的示例實施例中，無線信道支持在諸如GPRS的規定的無線分組數據傳輸協議的分組數據。同樣，象通過諸如GSM或IS-13空中接口或支持分組數據傳輸的任何空中接口的空中接口來傳輸數據分組一樣，內容可以被發送到通信設備。
通信系統從通信設備接收接近(proximity)信息和功能等級信息。功能等級信息可以(例如)與通信設備的處理或者內容顯示能力相關。接近信息可(例如)對應於來自在通信系統基站處的通信設備的接收的信號強度。或者，可以根據對應定義的位置系統的坐標，從通信設備發射接近信息。根據接近信息和功能等級信息，系統確定最佳的數據速率和內容格式，用於與通信設備通信內容。利用最佳的數據速率和內容格式，內容被通過無線信道發射到通信設備，從而使空中時間(air time)最優化。
同樣，系統可以調整被發射的數據分組量，以根據通信設備的功能等級信息來表示內容。例如，如果內容的功能等級大於通信設備的功能等級，可減少發送的數據分組的數量。
根據本發明的多個詳細特徵中的一個，數據分組可以與定義了內容格式的的控制信息一起被發送。內容格式規定了如何在通信設備上提供或顯示內容。例如，如果內容能夠包括由對應圖形圖像的數據分組數量構成的圖形內容，圖形內容與控制信息一起被發射，該控制信息包括圖形圖像、每一個圖形圖像的尺寸、圖形顯示速度、每一個圖形圖像的屏幕尺寸格式和圖形內容的功能等級中的至少一個。類似地，音頻或者其它的任何類型的內容可以與相應的控制信息一起發送。根據定義了內容格式的控制信息，在通信設備處確定如何將內容提供給用戶。
可以在通信系統級或者通信設備級處確定將內容提供給用戶的方式。例如，接收到功能等級信息時，通信系統可以確定如何將內容提供給用戶。通信系統可以將表示內容的數據分組數量調整到可以由通信設備處理的級別。或者，通信系統可以將所有的內容數據分組發射到通信設備，這裡，設備將僅僅使用與它的功能等級相當的數據分組數量來將內容提供給用戶。
根據本發明的通信設備包括發射器，其將接近信息和功能等級信息(例如，處理或顯示能力)發射到通信系統。如上所述，接近信息可以基於從通信設備發射並且在通信系統處接收到的通信信號，從而接收到的信號強度包括接近信息。另外，接近信息可以基於諸如在通信設備中的GPS接收機的位置接收機。通信設備也包括一個接收機，該接收機接收根據接近和功能等級信息來發射的一個或多個內容數據分組。數據分組和由控制器處理的控制信息一起被接收，以在通信設備處提供或顯示內容數據分組。當圖形內容的功能等級大於通信設備的功能等級時，可以(例如)象在通信設備處顯示靜止圖像一樣顯示包括多個圖形圖像數據分組的移動圖形內容。
參見圖1，示出了有利地包括本發明的通信系統10的方框圖。通信系統的一個例子是GSM通信系統，其為多個通信設備12提供無線語音和數據通信能力。在歐洲電信標準協會(ETSI)文件ETS 300573，ETS 300 574和ETS 300578中介紹了GSM通信系統10的運行模式。因此，僅僅描述通信系統10的運行到必要的程度，以使本領域普通技術人員實施和使用本發明。儘管以GSM系統介紹了本發明，本領與普通技術人員將理解，也可以使用其它各種通信系統，諸如個人數字蜂窩(PDC)、高級數字行動電話服務(D-AMPS)、或者通用移動電信標準(UMTS)、或者碼分多址(CDMA)標準。同樣，本發明的移動分組數據服務可以基於其它的標準，諸如蜂窩數字分組數據(CDPD)或UMTS分組數據。
通信系統10被設計為分層網絡，該網絡具有多層以管理呼叫和傳輸語音和分組數據。利用分配的上行鏈路和下行鏈路RF信道集，在通信系統10內工作的多個通信設備12利用形成邏輯通信信道的分配的時隙來參與呼叫。在較高的層次級，移動服務交換中心(MSC)26組(僅僅示出了一個)負責將呼叫從始發站路由到目的地。具體地說，它們負責建立、控制和結束呼叫並且廣播文字消息。
在較低的層次級，每一個MSC 26連接到基站子系統(BSS)22組(僅僅示出了一個)。BSS 22的主要功能是無線資源管理。例如，根據在通信設備12處的報告接收到的信號強度，BSS 22確定是否發起切換。在GSM標準下，BSS 22利用所知道的A-接口的標準接口來與MSC 26進行通信。在較低的層次級，每一個BSS 22控制收發基站(BTS)24組。每一個BTS 24包括多個收發器(TRX)，它們利用上行鏈路和下行鏈路RF信道來服務特定的公共地理區域。因此，BTS24主要提供RF鏈路，以向/從位於它們指定的小區中的通信設備12發射和接收數據脈衝。
在示例的實施例中，由GPRS定義的標準提供通信系統10的移動數據消息服務。除了其它的節點之外，配置在通信系統10中的GPRS網絡利用現有的GSM節點以支持分組交換，並且與諸如網際網路16、X-25網絡18和專用網絡20的現有分組數據網絡交互工作。這樣，諸如由移動圖像構成的圖像內容的各種類型的內容被傳送到通信設備12。除了處理語音服務之外，通信設備12也被配置以處理GPRS提供的移動分組數據服務。這種通信設備12的例子包括智慧型電話，個人數字助理(PDA)，或者諸如用或不用蜂窩電話來工作的膝上型或者掌上型計算機的可攜式計算機。
儘管MSC 26最著名的是語音業務，攜帶各種類型內容的GPRS分組被從BSS 22發送到服務GPRS支持節點(SGSN)28。SGSN 28是位於GSM基礎設施內的節點，其向/從通信設備12發射/接收分組數據，同時監視在覆蓋的服務區域內的通信設備12。SGSN 28經過幹線網32與網關GPRS支持節點(GGSN)30通信，GGSN 20是維持與諸如網際網路16、X.25網絡18或專用網20的其它網絡連接的系統。GPRS網絡14可以利用多個服務節點，但是只要求一個網關節點來連接諸如網際網路16的外部網絡。
通信設備12經SGSN 28將數據分組發送到GGSN 30，GGSN將分組數據轉換以通過所希望的網絡進行傳輸。如上所述，所希望的網絡可以是網際網路16，X.25網絡18或專用網絡20。例如，表示來自尋址到通信設備12的網際網路16的網頁內容和圖像的數據分組波GGSN30接收，被發送到SGSN 28，然後被發送到通信設備12。為了在相互之間傳送IP或X.25分組，GGSN 30利用稱為GPRS隧道協議(GTP)的特定協議來封裝這些分組，GTP在標準TCP/IP協議上工作。
MSC 26和SGSN 28與對應的本地位置寄存器(HLR)34和訪問者位置寄存器(VLR)36相關，它們維持使用者/用戶信息以進行漫遊和記帳。驗證中心(AUC)38提供了當進行語音和數據呼叫時的驗證功能。正如虛線所示，VLR 36和HLR 34和AUC 38不需要與MSC 26或SGSN 28的位置物理相關，因為網絡完全連接到所有相關的器件和節點。通常，MSC 26也連接到公共交換電話網(PSTN)，以在固定的陸地用戶和移動用戶之間提供連接。
參見圖2，示出了在通信系統10和通信設備12之間傳送數據分組的通信協議棧40。其中，通信協議棧40包括加密和壓縮數據分組段的網絡從屬控制協議(SNDCP)層；將下面空中或者無線接口連接到SGSN 20的邏輯鏈路控制(LLC)層；支持糾錯的無線連路控制(RLC)層；支持時隙ALOHA方案的介質訪問控制(MAC)層；進行分幀和對分組進行編碼，並且管理物理介質錯誤的物理鏈路子層(PLL)；和調製和解調在射頻信道上發射的分組的射頻層(RFL)。SGSN 28和GGSN 30的細節對用戶來說是都看不見的並且是無關的，該用戶只是遇到僅對無線發生的直接的IP或X.25連接。如上所述，將GSM/GPRS實現中的射頻信道劃分成包括8個時隙的重複幀。在無線接口42處，通信協議棧40中的IP/X.25分組被轉換成在用於有線網絡中的協議棧44內的相應的IP/X.25分組。
參見圖3，示出的圖說明了用於通信系統10的空中接口。如圖所示，通信信道包括具有規定的載波頻率的射頻(RF)信道。在通信系統10中，RF信道(上行鏈路或下行鏈路)被劃分成重複的時間幀，在這些時間幀期間發送語音和數據。可以是超級幀或者超文本幀的每一個幀被進一步劃分成攜帶信息分組的時隙或邏輯信道。在邏輯信道被指定為業務信道(TCH)期間發射語音。經過在信令信道上發射的信息來處理支持系統中的所有管理的、包括啟動、切換、和結束的所有信令功能，信令信道可以是專用的或者相關的信令信道。專用信令信道的一些功能如下- 廣播控制信道(BCCH)，其在下行鏈路RF信道的第一時隙(時隙0)中被發射，給通信設備提供關於BTS的信息，諸如BTS標識。
- 獨立專用控制信道(SDCCH)，其在臨近BCCH的時隙中被發射，被用於註冊、位置更新、驗證和呼叫建立。
- 只作為下行鏈路的尋呼信道，用於向移動單元通知網絡信令要求，例如當通信設備被呼叫時。
- 只作為下行鏈路信道的訪問許可信道，被用於響應訪問請求，為隨後的信令分配專用的控制信道。
相關的信令信道的一些功能描述如下- 慢速相關的控制信道(SCCH)，用於傳送控制信號和與多個業務信道相關的監視信號，包括傳輸對應比特錯誤測量的RX-QUAL參數和對應在移動單元處接收到的信號強度測量的RX-LEV參數。
- 快速相關的控制信道(FACCH)，為諸如切換的控制要求竊取(Steal)分配用於相關的業務信道的時隙。
參見圖4，序列圖說明了根據本發明的基站始發數據傳輸46。在數據傳輸中，基站系統22(BSS)將分組尋呼請求發送到通信設備12以發起數據傳輸46過程。作為響應，BSS 22分配並且發射分組信道分配到通信設備12。響應於通信設備12發送分組尋呼響應和接收分組資源分配，BSS 22發射與分組數據相關的內容和非內容，並且繼續各種確認和檢錯以根據本發明將內容提供給用戶。
參見圖5，序列圖說明了根據本發明的基站始發數據傳輸48。在通信設備始發數據傳輸48過程中，通信設備12將分組尋呼請求發送到BSS 22，請求傳輸頻率信道和時隙。一旦通信設備12接收到分組頻率信道分配，通信設備12發送稱為通信資源分配請求的分組資源請求到BSS 22。然後，BSS 22分配資源給通信設備12，資源可以(例如)對應多個分配的時隙。然後，通信設備12發射和接收分組數據，並且繼續各種確認和檢錯，其根據本發明完成內容通信。
參見圖6，示出了包含本發明的一個通信設備12的方框圖。通信設備12支持數據服務和語音服務。利用數據服務，可以通過(例如)RF信道將網頁內容提供給通信設備。在本發明的優選實施例中，通信設備12是可攜式雙向設備，其工作在發射和接收模式以通過一個或多個RF信道來傳送語音數據50和內容與非內容分組數據52。在一個示例實施例中，通信設備12可以工作在圖1的通信系統10之中，通信系統10利用GSM/GPRS協議在覆蓋區域內提供語音和數據服務。如上所述，通信設備12可以應用在廣泛的通信系統10中，包括基於GSM和IS-136標準的系統。利用這些系統中的任何一個，用戶可以利用本發明的通信設備12來建立語音和數據服務。
通信設備12在控制器54的控制下運行，在規定的通信協議之下，控制器54提供了雙工數據通信。在本發明的示例實施例中，對控制器54進行編程以在被劃分成重複的時間幀的射頻信道之下提供雙工通信服務。根據GSM協議，例如，每一個時間幀被劃分成8個時隙。
在發射模式中，通信設備12包括產生對應用戶語音的的語音信號的麥克56。語音信號被轉換成語音數據58。例如，根據從用戶接口62接收到的用戶輸入，在控制器54的控制下的通信設備12也產生分組數據60。發射數據基帶處理器64處理在通信設備12處始發出的語音數據58和分組數據60。根據規定的調製技術，調製器66調製基帶處理的語音數據58和分組數據60以產生調製的信號。功率放大器68放大調製的信號以產生在規定頻率或頻譜上的放大後的調製信號。通過TX/RX接口72、經天線70將放大的通信信號輻射，TX/RX接口72有利於在控制器54的控制下的雙工數據通信。天線70可以是本領域中公知的任何一種天線，例如，單極天線，偶極天線，陣列偶極天線，微波傳輸帶天線，和等離子體(plasma)天線。
在接收模式中，通信設備12在天線70處接收電磁輻射。在天線70處接收到的電磁信號被利用調製器74來解調，並且被通過TR/RX接口72連接到基帶處理器76。利用接收數據基帶處理器76，將通信信號分段成內容分組數據60和語音數據58。語音數據58被恰當地路由到揚聲器78以將通信信號轉換成可聽聲。內容分組數據60被路由到緩衝器80，緩衝器80管理分組數據60。然後，可以將內容分組數據60加載到用於用戶交互作用的用戶接口62上，以(例如)在顯示設備上將圖像提供給用戶。通信設備12也可以包括接近傳感器或者位置接收器82，其將接近信息(例如，通信設備12的坐標)提供給控制器54。應當理解，數據處理和控制功能可以被包括到公知的DSP中，該DSP被編程以(例如)執行基帶處理和其它功能。
參見圖8，示出了根據本發明的、傳送內容的方法的流程圖。該方法包括從通信設備接收接近和功能等級信息(方框710)。如上所述，功能等級信息可包括(例如)在通信設備處的數據處理和/或顯示等級功能。通信設備可以提供基於發射的信號的接近信息，在BSS 22處的接收信號強度與它的接近度相關。另外，控制器54可導致以數據分組的形式來傳輸接近信息，該數據分組與從接近傳感器或位置接收器82接收到的數據相關。本發明的方法也包括根據接近和功能等級信息來確定最佳的數據速率和內容格式，以傳送內容到通信設備，方框712。該方法利用最佳的數據速率和內容格式來向通信設備傳送內容，並且在通信設備處提供內容，方框714。與在此使用的一樣，內容可以包括廣的範圍，包括但不限於圖形、視頻、音頻、多媒體、文本內容或它們的任何組合。
功能和/或接近信息可以嵌入在協議規範中，不論在網絡中的位置如何，該協議規範使用戶最佳地分配在具有不同功能的設備中。例如，GPRS規定了QoS(服務質量)，可以使用QoS來確定根據本發明的最佳數據速率。也就是，可以根據接近信息來選擇提供最佳數據速率的合適的QoS，以將內容提供給通信設備的用戶。
參見圖10，示出了用於由5個單獨的圖形圖像組成的圖形內容的數據流的框圖。如圖所示，在由圖形數據分組810表示的每一個圖形圖像形成了圖形內容。例如，圖形內容可以對應於移動圖形廣告，其與指出內容格式的合適的控制信息812一起被發送。內容格式定義將各個圖形分組提供給用戶的方式。例如，內容格式可定義圖像是如何相互同步以形成運動圖形圖像。每一個圖像數據被適當地格式化有頭部814和尾部816。定義了內容格式的控制信息812可包括圖形圖像數目、每一個圖形圖像的大小、圖形顯示速度、每一個圖形圖像的屏幕大小格式、和圖形內容的功能等級中的一個或多個。
在數據速率是可接受的且設備功能等級是適當的場合，用於包含5個單獨的圖像數據分組810和控制信息812的完整數據流的內容格式被發送到通信設備以將圖像內容提供給用戶。然而，當支持的數據速率不足夠，例如當通信設備遠離BTS且可行的數據速率較低時，將減少傳送的圖形分組數量。例如，只有一個圖像數據分組810和適當的控制信息812一起被發射給通信設備，已將圖形內容顯示為靜止圖像。在圖形內容具有較高的功能等級且設備具有基本的功能等級的情況下，例如，當通信設備僅可以顯示靜止圖像而由於顯示或處理的限制而不能適應運動圖像時，減少傳送的圖像分組數量以適應設備功能。
從上面的介紹可知，本發明允許通信設備不論功能或接近如何，以一些格式來接收內容，不論設備的能力或者位置如何，提供最適宜的用戶體驗。本發明也可以通過增加無誤接收消息的概率來維持在最佳水平的空中時間容量。
權利要求
1.一種通過無線信道將內容發射到通信設備的通信系統，其包括接收器，其接收與通信設備相關的接近和功能等級信息；控制器，其根據接近信息來確定最佳的數據速率，且根據所述功能等級信息來確定最佳的內容格式以通過所述無線信道發送所述內容；和發射器，其使用最佳數據速率和內容格式來通過所述無線信道將發射所述內容。
2.根據權利要求1的通信系統，其中所述內容包括被按照規定的無線分組數據傳輸標準來發送的數據分組中的一個或多個分組。
3.根據權利要求2的通信系統，其中，數據分組被與控制信息一起發送，所述控制信息定義了所述最佳內容格式以在所述通信設備處提供所述內容。
4.根據權利要求3的通信系統，其中，根據所述通信設備的功能等級來調整按照所述最佳內容格式傳送的數據分組數量。
5.根據權利要求2的通信系統，其中，所述內容包括圖形內容。
6.根據權利要求5的通信系統，其中，所述圖形內容包括對應圖形圖像的數據分組數量。
7.根據權利要求6的通信系統，其中，所述圖形內容與控制信息一起被發送，所述控制信息包括圖形圖像數量、每一個圖形圖像大小、圖形顯示速度、每一個圖形圖像的屏幕大小格式和所述圖形內容功能等級中的至少一個。
8.根據權利要求6的通信系統，其中，當所述圖形內容的功能等級信息大於所述通信設備的功能等級信息時，減少表示被發送的圖形圖像的數據分組數量。
9.一種通信設備，其包括發射器，其將接近和功能等級信息發射到通信系統；接收器，其根據所述接近信息和功能等級信息來從所述通信系統接收表示內容的數據分組中的一個或多個，其中所述一個或多個數據分組與定義了如何在所述通信設備處提供所述內容的控制信息一起被接收；和控制器，其基於接收的所述控制信息，所述控制信在所述通信設備處被提供所述內容。
10.一種通過無線信道向通信設備發送內容的方法，其包括如下步驟從所述通信設備接收接近和功能等級信息；根據所述接近信息確定最佳的數據速率；根據所述功能等級信息確定內容格式；和利用所述最佳數據速率和內容格式、向所述通信設備發送所述內容。
全文摘要
本發明公開了一種通過一個或多個無線信道給通信設備(12)提供內容的通信系統(10)，所述無線信道在諸如GPRS的規定的無線分組數據傳輸協議下支持分組數據通信。所述通信系統(10)從所述通信設備(12)接收接近和功能等級信息。根據所述接近和功能等級信息，通信系統(10)確定最佳數據速率和最佳內容格式，以向通信設備(12)傳送內容。利用最佳的數據速率和內容格式，通過無線信道將內容發送到通信設備(12)，從而優化了空中時間，且不論通信設備能力或位置如何而提供了最好的用戶體驗。
文檔編號G06F13/00GK1535540SQ01817551
公開日2004年10月6日 申請日期2001年10月29日 優先權日2000年10月30日
發明者芬巴M·奧卡羅爾, 芬巴M 奧卡羅爾 申請人:摩託羅拉公司