專利名稱：高速率分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
本申請是申請日為1998年11月3日、申請?zhí)枮?8810951.4、與本申請相同發(fā)明名稱的發(fā)明專利申請的分案申請。
背景技術：
I.發(fā)明領域本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信。尤其，本發(fā)明涉及一種新穎且經(jīng)改進的用于高速率分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置。
II.現(xiàn)有技術的描述要求現(xiàn)代的通信系統(tǒng)支持多種應用。一種如此的通信系統(tǒng)是碼分多址(CDMA)系統(tǒng)，它符合“用于雙模式寬帶擴散頻譜蜂窩系統(tǒng)的TIA/EIA/IS-95移動站-基站兼容標準”，此后稱之為IS-95標準。CDMA系統(tǒng)允許在地面鏈路上進行用戶之間的話音和數(shù)據(jù)通信。在題為“使用衛(wèi)星或地面轉發(fā)器的擴展頻譜多址通信系統(tǒng)”的美國專利第4,901,307號中，和在題為“在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生波形的系統(tǒng)和方法”的美國專利第5,103,459號中揭示了CDMA技術在多址通信系統(tǒng)中的使用，兩個專利都轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。
在本說明書中，基站指的是各移動站用來通信的硬件。根據(jù)使用術語的范圍，小區(qū)指的是硬件或地理覆蓋區(qū)。扇區(qū)是小區(qū)的一部分。因為CDMA系統(tǒng)的扇區(qū)具有小區(qū)的屬性，以術語小區(qū)說明的教材可以不費力地擴展到扇區(qū)。
在CDMA系統(tǒng)中，通過一個或多個基站進行用戶之間的通信。通過在反向鏈路上把數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，在一個移動站上的第一用戶與在第二個移動站上的第二用戶通信。基站接收數(shù)據(jù)并可以選定路由把數(shù)據(jù)送到另一個基站。在同一個基站，或第二基站，的正向鏈路上把數(shù)據(jù)發(fā)送到第二移動站。正向鏈路指的是從基站到移動站的傳輸而反向鏈路指的是從移動站到基站的傳輸。在IS-95系統(tǒng)中，對正向鏈路和反向鏈路分配獨立的頻率。
在通信期間，移動站至少和一個基站通信。在軟越區(qū)切換期間，CDMA移動站可以同時和多個基站通信。軟越區(qū)切換是在斷開前一個基站的鏈路之前與一個新基站建立鏈路的過程。軟越區(qū)切換使丟失呼叫的概率降至最低。在題為“在CDMA電話系統(tǒng)中對移動站有幫助的軟越區(qū)切換”的美國專利第5,267,261號中揭示了在軟越區(qū)切換期間通過一個以上的基站和移動站通信的方法和系統(tǒng)，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。軟越區(qū)切換是在多個扇區(qū)上發(fā)生通信的過程，由同一個基站對所述多個扇區(qū)服務。在1996年11月11日提交的題為“共同基站的扇區(qū)之間進行軟越區(qū)切換的方法和裝置”的未定美國專利申請第08/763,498號詳細地說明了軟越區(qū)切換過程，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。
對無線數(shù)據(jù)應用發(fā)生的增長的要求，使對極有效的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的需求變得日益重要。IS-95標準能夠在正向和反向鏈路上傳輸話務數(shù)據(jù)和話音數(shù)據(jù)。在題為“傳輸數(shù)據(jù)格式化的方法和裝置”的美國專利第5,504,773號中詳細地說明了在固定大小的代碼信道幀中傳輸話務數(shù)據(jù)的方法，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。根據(jù)IS-95標準，將話務數(shù)據(jù)或話音數(shù)據(jù)劃分成代碼信道幀，所述幀的寬度為20毫秒，具有高達14.4Kbps的數(shù)據(jù)速率。
在話音服務和數(shù)據(jù)服務之間的值得注意的差異是事實上前者施加精確的和固定的延遲要求。典型地，總的語言幀的一路延遲必須小于100毫秒。對比之下，數(shù)據(jù)延遲可以成為用于優(yōu)化數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的效率的可變參數(shù)。特別，可以應用更有效的誤差校正代碼技術，該技術比話音服務能容忍的延遲還要求顯著地更大的延遲。在1996年11月6日提交的，題為“對經(jīng)卷積編碼的代碼字解碼的軟判定輸出解碼器”的美國專利第08/743,688號中揭示了用于數(shù)據(jù)的一個有效的編碼方案，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。
在話音服務和數(shù)據(jù)服務之間的另一個值得注意的差異是對于所有的用戶，前者要求固定的和共同的服務等級(GOS)。典型地，對于數(shù)字系統(tǒng)提供話音服務，這就翻譯成對所有用戶的固定的和相等的傳輸速率，和對語言幀的誤差率的最大可容忍值。對比之下，對于數(shù)據(jù)服務，從用戶到用戶可以有不同的GOS，而且可以是一個優(yōu)化成增加數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的總效率的參數(shù)。數(shù)據(jù)通信的GOS一般作為在傳輸預定的數(shù)據(jù)量中引起的總延遲來確定，此后稱之為數(shù)據(jù)分組。
在話音服務和數(shù)據(jù)服務之間尚有另一個值得注意的差異是前者要求可靠的通信鏈路，在示例CDMA通信系統(tǒng)中，通過軟越區(qū)切換來提供這種可靠的通信鏈路。軟越區(qū)切換造成來自兩個或多個基站的冗余傳輸以提高可靠性。然而，數(shù)據(jù)傳輸不需要這個另外的可靠性，因為可以再發(fā)送接收到的有差錯的數(shù)據(jù)分組。對于數(shù)據(jù)服務，可以更有效地使用用于支持軟越區(qū)切換的發(fā)送功率以發(fā)送另外的數(shù)據(jù)。
測量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質量和有效度的參數(shù)是發(fā)送數(shù)據(jù)分組所需要的傳輸延遲和系統(tǒng)的平均通過率。在數(shù)據(jù)通信中，傳輸延遲沒有相同的脈沖，不象它在話音通信中那樣，但是它是測量通信系統(tǒng)質量的一個重要的量度。平均通過率是通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力的效率的測量。
眾所周知，在蜂窩系統(tǒng)中，任何給定用戶的信號對噪聲和干擾比C/I是在覆蓋區(qū)內的用戶位置的函數(shù)。為了保持服務的給定水平，將TDMA和FDMA系統(tǒng)分類到頻率再使用的類型，即，在每個基站中，不是使用所有的頻率信道和/或時隙。在CDMA系統(tǒng)中，在系統(tǒng)的每個小區(qū)中再使用相同的頻率分配，因而改善了總效率。任何給定的用戶的移動站得到的C/I確定從基站到用戶移動站的這個特定鏈路可以支持的信息速率。給出用于傳輸?shù)奶囟ǖ恼{制和糾錯方法，這是本發(fā)明搜尋來優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，在需要的C/I電平上得到所給定的性能水平。為了用六邊形小區(qū)輪廓使蜂窩系統(tǒng)理想化，并在每個小區(qū)中應用共同的頻率，可以計算在理想小區(qū)內所得到的C/I的分布。
通過任何給定的用戶得到的C/I是路徑損耗的函數(shù)，對于地面蜂窩系統(tǒng)，它以r3到r5而增加，其中r是到輻射源的距離。此外，由于在無線電波路徑中的人為的和自然的障礙物，路徑損耗受到隨機變量的支配。一般使這些隨機變量模塊化，作為具有8dB標準偏差的對數(shù)正態(tài)陰影隨機過程。對于具有全向的基站天線，理想的六邊形蜂窩輪廓所得到的C/I分布結果為r4傳播定律，而且?guī)в?dB標準偏差的陰影過程如

圖10所示。
僅在這樣的情況下才能得到所得到的C/I分布，即如果在時間的任何瞬時和任何位置，由最佳基站對移動站提供服務(將得到最大C/I值的基站定義為最佳基站，而不管對于每個基站的物理位置)。由于如上所述的路徑損耗的隨機特性，具有最大C/I值的信號可以是這樣的一個信號，該信號離移動站的的距離不是最小物理距離。與之對比，如果僅通過最小距離的基站通信，則基本上可以降低C/I。因此在所有時間里，移動站對最佳服務基站來回地通信是最有利的，因而得到最佳C/I值。也可以觀察到，在上述理想模塊中和如圖10所示，所得到的C/I值的范圍是這樣的，致使最大和最小值之間的差可以大至10,000。在實際的實施中，一般將范圍限制在約1∶100或20dB。由于保持下列關系式，因此對于對移動站服務的基站可能帶有最多變化因子100的信息位速率。Rb=W(C/I)(Eb/Io)′----(1)]]>其中，Rb表示對特定移動站的信息速率，W是由擴頻信號占據(jù)的總帶寬，Eb/Io是得到給定性能水平所要求的在干擾密度上的每位能量。例如，如果擴頻信號占據(jù)1.2288MHz的帶寬W，并且可靠的通信要求平均Eb/Io等于3dB，則對最佳基站得到3dB的C/I值的移動站能夠以高達1.2288Mbps的數(shù)據(jù)速率進行通信。另一方面，如果移動站經(jīng)受來自鄰近基站的相當大的干擾，而且只能得到-7dB的C/I，則在速率大于122.88Kbps時不能支持可靠的通信。因此，設計成能優(yōu)化平均通過量的通信系統(tǒng)將試圖從最佳服務基站對每個遠程用戶進行服務，并處于能可靠地支持遠程用戶的最高數(shù)據(jù)速率Rb上。本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)利用上面談到的特性并優(yōu)化從CDMA基站到移動站的數(shù)據(jù)通過量。
發(fā)明概要本發(fā)明是一種新型的和改進的方法和裝置，用于在CDMA系統(tǒng)中的高速率分組數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明通過提供在正向和反向鏈路上傳輸數(shù)據(jù)的手段而改善了CDMA系統(tǒng)的效率。每個移動站和一個或多個基站通信，并在與基站通信的持續(xù)期中監(jiān)視控制信道?；究梢允褂每刂菩诺酪园l(fā)送少量的數(shù)據(jù)、對指定移動站尋址的尋呼消息、和對所有移動站的廣播消息。尋呼消息通知移動站，基站要向移動站發(fā)送大量的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一個目的是改善在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的正向和反向鏈路容量的應用。在接收到來自一個或多個基站的尋呼消息時，移動站測量在每個時隙上的正向鏈路信號(例如正向鏈路導頻信號)的信號對噪聲和干擾比(C/I)并使用一組參數(shù)尋址最佳基站，所述參數(shù)可以包括現(xiàn)在的和以前的C/I測量。在示例實施例中，在每個時隙上，移動站在一個專用的數(shù)據(jù)請求(DRC)信道上對選定基站發(fā)送一個以最高數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)恼埱?，所測量的C/I能可靠地支持所述的最高數(shù)據(jù)速率。選定基站在數(shù)據(jù)分組中發(fā)送數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)速率不超過在DRC信道上從移動站接收到的數(shù)據(jù)速率。通過在每個時隙上從最佳基站發(fā)送，得到改進的通過量和傳輸延遲。
本發(fā)明的另一個目的是通過從選定基站在一個或多個時隙的持續(xù)期內在峰值發(fā)射功率上以移動站請求的數(shù)據(jù)速率向移動站發(fā)送，來改進性能。在示例CDMA通信系統(tǒng)中，基站工作于偏離可得到的發(fā)送功率的預定的滿功率(例如3dB)，以對使用中的變量計數(shù)。因此，平均發(fā)送功率是峰值功率的一半。然而，在本發(fā)明中，由于安排高速數(shù)據(jù)傳輸和一般不分享功率(例如，在傳輸中間)，就不需要從可得到的發(fā)送功率偏離。
本發(fā)明尚有另一個目的是通過允許基站以可變數(shù)目的時隙向每個移動站發(fā)送數(shù)據(jù)分組來增強效率。從時隙到時隙從不同的基站發(fā)送的能力使本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)能快速地適應在工作環(huán)境中的變化。此外，在本發(fā)明中有可能在不鄰接的時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)分組，因為在數(shù)據(jù)分組內中使用順序號來識別數(shù)據(jù)單元。
本發(fā)明尚有另一個目的是通過尋址到指定移動站的數(shù)據(jù)分組從中央控制器正向傳送到所有基站，來增加靈活性，所述所有基站是激活組移動站的成員。在本發(fā)明中，在每個時隙上，可以從在激活組移動站中的任何基站發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸。由于每個基站包括一個包含待發(fā)送到移動站的數(shù)據(jù)的隊列，可以以最小的處理延遲來使有效的正向鏈路傳輸發(fā)生。
本發(fā)明尚有另一個目的是對接收到的有差錯的數(shù)據(jù)單元提供再發(fā)送的機構。在示例實施例中，每個數(shù)據(jù)分組包括數(shù)據(jù)單元的預定數(shù)，每個數(shù)據(jù)單元由一個序列號來識別。在一個或多個數(shù)據(jù)單元不正確接收時，移動站在反向鏈路數(shù)據(jù)信道上發(fā)送否定確認(NACK)，指示用于從基站再發(fā)送的丟失數(shù)據(jù)單元的序列號。基站接收NACK消息并能再發(fā)送接收到的有差錯的數(shù)據(jù)單元。
本發(fā)明尚有另一個目的是根據(jù)在1997年1月29日提交的，題為“在無線通信系統(tǒng)中用于進行軟越區(qū)切換的方法和裝置”的美國專利申請第08/790,497號中描述的過程，使移動站選擇用于通信的最佳候選基站，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。在示例實施例中，如果所接收的導頻信號在預定的增加門限以上，則可以將基站增加到移動站的激活組中，如果導頻信號在預定的降低門限以下，則將基站從移動站的激活組中除去。在另一個實施例中，如果基站的附加的能量(例如由到頻信號測量到的)和已經(jīng)在激活組中的基站的能量超過預定的門限，則可以將基站增加到激活組中。使用該另一個實施例，不將這樣的基站增加到激活組中，即該基站發(fā)送的能量包括在移動站處接收到的總能量的很少的量。
本發(fā)明尚有另一個目的是移動站用如此的方法在DRC信道上發(fā)送數(shù)據(jù)速率請求，以致只有在與移動站通信的基站中間的選定基站才能分辨DRC消息，因此保證在任何給定的時隙上的正向鏈路發(fā)送都是來自選定基站。在示例實施例中，向與移動站通信的每個基站指派一個唯一的沃爾什代碼。移動站以相應于選定基站的沃爾什代碼覆蓋DRC消息?？梢杂闷渌a來覆蓋DRC消息，雖然一般應用正交代碼而且最好是沃爾什代碼。
附圖簡述在下面當結合附圖進行詳細描述時，本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)點將更為明了，在所有的附圖中，用相同的標記作相應的識別，其中，圖1是本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的圖，同包括多個小區(qū)、多個基站和多個移動站。
圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的子系統(tǒng)的示例方框圖；圖3A-3B是本發(fā)明的示例正向鏈路結構的方框圖；圖4A是本發(fā)明的示例正向鏈路幀結構的圖；圖4B-4C分別是示例正向話務信道和功率控制信道的圖；圖4D是本發(fā)明的穿孔分組的圖；圖4E-4G分別是兩個示例數(shù)據(jù)分組格式和控制信道容器的圖；圖5是示例時序圖，示出在正向鏈路上的高速率分組傳輸；圖6是本發(fā)明的示例反向鏈路結構的方框圖7A是本發(fā)明的示例反向鏈路幀結構的圖；圖7B是示例反向鏈路訪問信道的圖；圖8是示例時序圖，示出在反向鏈路上的高速率分組傳輸；圖9是示例狀態(tài)圖，示出移動站的工作工作狀態(tài)得到變化；圖10是在理想的六邊形蜂窩輪廓中的C/I分布的積累分布函數(shù)(CDF)的圖。
較佳實施例的詳述根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的示例實施例，從一個基站到一個移動站，發(fā)生以最大數(shù)據(jù)速率或接近于最大數(shù)據(jù)速率的正向鏈路數(shù)據(jù)傳輸(見圖1)，可以通過正向鏈路和系統(tǒng)支持所述最大數(shù)據(jù)速率?？梢詮囊粋€移動站到一個或多個基站發(fā)生反向鏈路數(shù)據(jù)通信。對于正向鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)速率的計算將在下面詳細地說明。將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)分組，在一個或多個時隙上發(fā)送每個數(shù)據(jù)分組。在每個時隙上，基站可以把數(shù)據(jù)傳輸引導到任何一個與基站通信的移動站。
起初，使用預定的訪問過程，移動站建立與基站的通信。在該連接狀態(tài)中，移動站可以從基站接收數(shù)據(jù)和控制消息，并能對基站發(fā)送數(shù)據(jù)和控制消息。然后移動站監(jiān)視來自在移動站的激活組中的基站的，用于傳輸?shù)恼蜴溌贰＜せ罱M包括一系列與移動站通信的基站。特別地，當在移動站處接收到時，移動站測量來自在激活組中的基站的正向鏈路導頻的信號對噪聲和干擾比(C/I)。如果接收到的導頻信號在預定的增加門限之上或預定的降低門限之下，則移動站向基站報告該情況。來自基站的接著的消息指導移動站分別將基站增加到它的激活組中或從它的激活組中除去。下面說明移動站的各種工作狀態(tài)。
如果沒有數(shù)據(jù)可以發(fā)送，則移動站返回空閑狀態(tài)并停止向各基站傳輸數(shù)據(jù)速率信息。當移動站處于空閑狀態(tài)時，移動站對于來自一個或多個在激活組中的基站的控制信道監(jiān)視尋呼消息。
如果有待發(fā)送到移動站的數(shù)據(jù)，則由中央控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到在激活組中的所有基站并存儲在每個基站的隊列中。然后由一個或多個基站將尋呼消息發(fā)送到在相應的控制信道上的移動站。即使移動站在基站之間轉換時，為了保證接收，基站可能同時在幾個基站上發(fā)送所有這種尋呼消息。移動站對在一個或多個控制信道上的信號進行解調和解碼以接收尋呼消息。
對尋呼消息解碼，并對于每個時隙，直到完成數(shù)據(jù)傳輸，移動站測量在移動站處接收到的，來自在激活組中的基站的正向鏈路信號的C/I。可以通過測量相應的導頻信號得到正向鏈路信號的C/I。然后移動站根據(jù)一組參數(shù)選擇最佳基站。該組參數(shù)可以包括現(xiàn)在的和以前的C/I測量值和位誤碼率或分組出錯率。例如，可以根據(jù)最大C/I測量值選擇最佳基站。然后移動站識別最佳基站并在數(shù)據(jù)請求信道(此后稱之為DRC信道)上向選定基站發(fā)送數(shù)據(jù)請求消息(此后稱之為DRC消息)。DRC消息可以包括所請求的數(shù)據(jù)速率或，另一方面，包括正向鏈路信道的質量的指示(例如，C/I測量值本身、位誤碼率或分組出錯率)。在示例實施例中，通過沃爾什代碼的使用，移動站可以將DRC消息的發(fā)送引導到指定的基站，所述沃爾什代碼是唯一地定義基站的。DRC消息碼元與唯一的沃爾什代碼進行異或。由于在移動站的激活組中的每個基站由唯一的沃爾什代碼定義，只有選定基站可以對DRC消息正確地解碼，選定基站用正確的沃爾什代碼完成與移動站所完成的相同的異或操作?；臼褂脕碜悦總€移動站的速率控制信息，有效地以最高可能速率發(fā)送正向鏈路數(shù)據(jù)。
在每個時隙上，基站可以選擇任何經(jīng)尋呼的移動站進行數(shù)據(jù)傳輸。然后根據(jù)接收到的來自移動站的最近的DRC消息值，基站確定數(shù)據(jù)速率，在該數(shù)據(jù)速率上將數(shù)據(jù)發(fā)送到選定移動站。此外，通過使用對一個特定的移動站是唯一的擴展代碼，基站唯一地確定到該移動站的傳輸。在示例實施例中，該擴展代碼是長偽噪聲代碼(PN)，它由IS-95標準定義。
數(shù)據(jù)分組要趨向的移動站接收數(shù)據(jù)傳輸并對數(shù)據(jù)分組進行解碼。每個數(shù)據(jù)分組包括多個數(shù)據(jù)單元。在示例實施例中，數(shù)據(jù)單元包括8個信息位，不過可以定義不同的數(shù)據(jù)位大小而且也在本發(fā)明的范圍之內。在示例實施例中，每個數(shù)據(jù)單元與一個序列號有關，并且移動站能夠識別丟失的傳輸或復制的傳輸。在這種過程中，移動站通過反向鏈路數(shù)據(jù)信道通信有關丟失數(shù)據(jù)單元的序列號。然后，接收到來自移動站的數(shù)據(jù)消息的基站控制器向所有基站指示與該特定的移動站正在進行通信，而所述移動站沒有接收到數(shù)據(jù)單元。然后基站規(guī)劃這種數(shù)據(jù)單元的再發(fā)送。
在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的每個移動站能夠與在反向鏈路上的多個基站通信。在示例實施例中，由于幾個原因，本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在反向鏈路上支持軟越區(qū)切換或較軟越區(qū)切換。首先，軟越區(qū)切換不消耗在反向鏈路上的附加的容量而是如此地允許移動站以最小的功率電平發(fā)送數(shù)據(jù)致使至少一個基站能對數(shù)據(jù)可靠地解碼。第二，由多個基站接收反向鏈路信號增加傳輸?shù)目煽啃远鴥H要求在基站處的附加的硬件。
在示例實施例中，由移動站的速率請求確定本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的正向鏈路容量。通過使用定向天線和自適應空間濾波器可以得到在正向鏈路容量中的附加增益。在1995年12月20日提交的，題為“在多用戶通信系統(tǒng)中確定傳輸數(shù)據(jù)速率的方法和裝置”的未定的美國專利申請第08/575,049號中和在1997年9月8日提交的，題為“提供正交點波束、扇區(qū)和皮蜂窩區(qū)(舊稱微微蜂窩區(qū))的方法和裝置”的美國專利申請第08/925,521號中揭示了提供定向傳輸?shù)囊环N示例方法和裝置，兩個專利都轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。
I.系統(tǒng)說明參考附圖，圖1表示本發(fā)明的示例數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，它包括多個小區(qū)2a-2g。由相應的基站4對每個小區(qū)2進行服務。各移動站6遍布于整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中。在示例實施例中，在每個時隙上，每個移動站6最多和一個在正向鏈路上的基站4通信，但是根據(jù)移動站6是否處于軟越區(qū)切換，在反向鏈路上，它可以和一個或多個基站4通信。例如，在時隙n上，基站4a只對移動站6a發(fā)送數(shù)據(jù)，基站4b只對移動站6b發(fā)送數(shù)據(jù)，以及基站4c只對移動站6c發(fā)送數(shù)據(jù)。在圖1中，帶箭頭的實線表示基站4到移動站6的數(shù)據(jù)傳輸。帶箭頭的虛線表示移動站6正在接收來自基站4的導頻信號，但是沒有數(shù)據(jù)傳輸。為了簡單起見，在圖1中未示出反向鏈路通信。
如圖1所示，在任何給定的時刻，每個基站4最好對一個移動站6發(fā)送數(shù)據(jù)。移動站6，特別是位于接近小區(qū)邊界的移動站6，可以從多個基站4接收到導頻信號。如果導頻信號在預定的門限值之上，則移動站6可以請求把基站4加到移動站6的激活組中。在示例實施例中，移動站6可以接收來自激活組的零個或一個成員的數(shù)據(jù)傳輸。
在圖2中示出說明本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本子系統(tǒng)的方框圖。基站控制器10與分組網(wǎng)絡接口24、PSTN 30、和在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的所有基站4(為了簡單起見，僅示出一個基站4)連接?；究刂破?0協(xié)調在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的移動站6和連接到分組網(wǎng)絡接口24和PSTN 30的其它用戶之間的通信。PSTN 30通過標準電話網(wǎng)絡(在圖2中未示出)與用戶連接。
基站控制器10包括許多選擇器單元14，雖然為了簡單起見在圖2中僅示出一個。指派一個選擇器單元14控制一個或多個基站4和一個移動站6之間的通信。如果未曾對移動站6指派選擇器單元14，則通知呼叫控制處理器16，必須呼叫移動站6。然后呼叫控制處理器16引導基站4呼叫移動站6。
數(shù)據(jù)源20包括待發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源20將數(shù)據(jù)提供給分組網(wǎng)絡接口24。分組網(wǎng)絡接口24接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過路由送到選擇器單元14。選擇器單元14將數(shù)據(jù)發(fā)送到與移動站6通信的每個基站4。每個基站4保留數(shù)據(jù)隊列40，所述隊列包含待發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)。
在示例實施例中，在正向鏈路上，數(shù)據(jù)分組涉及與數(shù)據(jù)速率無關的預定的數(shù)據(jù)量。用其它控制和代碼位對數(shù)據(jù)分組格式化并進行編碼。如果在多個沃爾什信道上發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸，則將經(jīng)編碼的分組多路分解成在沃爾什信道上發(fā)送的每個流的平行流。
從數(shù)據(jù)隊列40到信道單元42按數(shù)據(jù)分組發(fā)送數(shù)據(jù)。對于每個數(shù)據(jù)分組，信道單元42插入必需的控制字段。數(shù)據(jù)分組、控制字段、幀校驗序列位、和代碼尾位包括經(jīng)格式化的分組。然后信道單元42對一個或多個經(jīng)格式化的分組進行編碼并交錯(或重新排序)在經(jīng)編碼的分組內的碼元。其次，用擾頻序列對經(jīng)交錯的分組進行擾頻，以沃爾什代碼覆蓋并用長PN代碼和短PNI和PNQ代碼擴展。通過在RF單元44內的發(fā)射機調制、濾波和放大，擴展數(shù)據(jù)是正交的。在正向鏈路上通過天線46在空中發(fā)送正向鏈路信號。
在移動站6處，通過天線60接收正向鏈路信號并按路由送到在前端62中的接收機。接收機對信號濾波、放大、正交解調和量化。將數(shù)字化信號提供給解調器(DEMOD)64，所述數(shù)字化信號在那里以長PN代碼和短PNI和PNQ代碼去擴展、以沃爾什代碼去覆蓋和用相同的擾頻序列解擾頻。將經(jīng)解調的數(shù)據(jù)提供給解碼器66，它完成和在基站4中進行的相反的信號處理功能，特別是去交錯、解碼和幀校驗功能。將經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)宿68。如上所述，硬件支持在正向鏈路上的數(shù)據(jù)、消息、話音、視頻和其它通信的傳輸。
可以通過許多實施來完成系統(tǒng)控制和調度功能。信道調度程序48的位置根據(jù)要求中心式的還是分布式的控制/調度處理。例如，對于分布式的處理，可以將信道調度程序放置在每個基站4內。反之，對于中心式處理，可以將信道調度程序放置在基站控制器10內并可以設計成能協(xié)調多個基站4的數(shù)據(jù)傳輸?？梢栽O想上述功能的其它的實施，所述其它實施在本發(fā)明的范圍內。
如圖1所示，移動站6遍布于整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)并可以和正向鏈路上的零個或一個基站4通信。在示例實施例中，信道調度程序48協(xié)調一個基站4的正向鏈路數(shù)據(jù)傳輸。在示例實施例中，信道調度程序48連接到基站4內的數(shù)據(jù)隊列40和信道單元42，并接收來自移動站6的隊列大小和DRC消息，所述隊列大小指示發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)量。信道調度程序48如此地調度高速率數(shù)據(jù)傳輸，致使最大數(shù)據(jù)通過量和最小傳輸延遲的系統(tǒng)目標得以最優(yōu)化。
在示例實施例中，部分地根據(jù)通信鏈路的質量調度數(shù)據(jù)傳輸。在1996年9月11日提交的，題為“提供在蜂窩環(huán)境中的高速數(shù)據(jù)通信的方法和裝置”的美國專利申請第08/741,320號揭示了根據(jù)鏈路質量選擇傳輸速率的示例通信系統(tǒng)，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)通信的調度可以根據(jù)附加的考慮，諸如用戶的GOS、隊列大小、數(shù)據(jù)類型、已經(jīng)經(jīng)歷的延遲量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`差率。在1997年2月11日提交的，題為“用于正向鏈路速率調度的方法和裝置”的美國專利申請第08/798,951號中，和在1997年8月20日提交的，題為“用于反向鏈路速率調度的方法和裝置”的美國專利申請第08/914,928號中詳細地說明了這些考慮，該兩個專利都轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此?？梢钥紤]在調度數(shù)據(jù)傳輸中的其它因素，所述其它因素在本發(fā)明的范圍內。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)支持在反向鏈路上的數(shù)據(jù)和消息傳輸。在移動站6內，控制器76通過將數(shù)據(jù)或消息由路由送到編碼器72處理數(shù)據(jù)或消息傳輸。可以在微控制器、微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)芯片或經(jīng)編程完成上述功能的ASIC中來實現(xiàn)控制器76。
在示例實施例中，編碼器72對消息編碼，所述消息符合在上述美國專利第5,504,773號中說明的空白和猝發(fā)(Blank and Burst)信令數(shù)據(jù)格式。然后編碼器72產(chǎn)生和添加一組CRC位，添加一組代碼尾位，對數(shù)據(jù)編碼和添加位，以及對在經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)內的碼元再排序。將經(jīng)交錯的數(shù)據(jù)提供給調整器(MOD)74。
在許多實施例中可以實現(xiàn)調整器74。在示例實施例中(見圖6)，以沃爾什代碼覆蓋數(shù)據(jù)，用長PN代碼擴展并進一步用短PN代碼擴展。將經(jīng)擴展的數(shù)據(jù)提供給在前端62內的發(fā)射機。發(fā)射機通過天線46，在反向鏈路52上，調制、濾波、放大和發(fā)送在空中的反向鏈路信號。
在示例實施例中，移動站6根據(jù)長PN代碼擴展反向鏈路數(shù)據(jù)。根據(jù)公共長PN序列的瞬時偏移定義每個反向鏈路信道。在兩個不同的偏移處，對調制序列的結果不進行相關。根據(jù)移動站6的唯一的數(shù)字識別符來確定移動站6的偏移，這在IS-95移動站6的示例實施例中是移動站特定的識別號。因此，每個移動站在根據(jù)它的唯一的電子串號確定的一個不相關反向鏈路信道上發(fā)送。
在基站4處，通過天線46接收反向鏈路信號并提供給RF單元44。RF單元44對該信號濾波、放大、解調和量化并將數(shù)字化的信號提供給信道單元42。信道單元42用短PN代碼和長PN代碼對數(shù)字化信號去擴展。信道單元42還完成沃爾什代碼去覆蓋和導頻和DRC錄取。然后信道單元42對經(jīng)解調的數(shù)據(jù)再排序，對去交錯的數(shù)據(jù)解碼和完成CRC校驗功能。將經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)或消息，提供給選擇器單元14。選擇器單元14選定路由將數(shù)據(jù)和消息送到合適的目的地。信道單元42還可以將質量指示符轉送到選擇器單元14以指示所接收的數(shù)據(jù)分組的情況。
在示例實施例中，移動站6可以處于3種操作狀態(tài)中的一種。在圖9中示出一示例狀態(tài)圖，表示移動站6的各種操作狀態(tài)之間的變化。在訪問狀態(tài)902，移動站6發(fā)送訪問探針并等待基站4的信道指派。信道指派包括資源分配，諸如功率控制信道和頻率分配。如果呼叫移動站6并警告有輸入數(shù)據(jù)傳輸，或如果移動站6在反向鏈路上發(fā)送數(shù)據(jù)，則移動站6從訪問狀態(tài)902變化到連接狀態(tài)904。在連接狀態(tài)904中，移動站6交換(例如發(fā)送或接收)數(shù)據(jù)并完成切換操作。在釋放過程完成時，移動站6從連接狀態(tài)904變化到空閑狀態(tài)906。在被拒絕和基站4連接時，移動站6也可以從訪問狀態(tài)902變化到空閑狀態(tài)906。在空閑狀態(tài)906中，通過在正向控制信道上接收消息和對消息解碼，移動站6收聽額外開銷和尋呼消息，并完成空閑切換過程。通過使過程開始，移動站6可以變化到訪問狀態(tài)902。圖9所示的狀態(tài)圖僅是作為說明而示出的示例狀態(tài)定義。也可以應用其它狀態(tài)圖，所述其它狀態(tài)圖在本發(fā)明的范圍之內。
II.正向鏈路數(shù)據(jù)傳輸在示例實施例中，移動站6和基站4之間的通信的開始和CDMA系統(tǒng)所用的方法相似。在完成呼叫設置之后，移動站6為尋呼信息而監(jiān)視控制信道。在連接狀態(tài)時，移動站6在反向鏈路上開始導頻信號的傳輸。
在圖15中示出本發(fā)明的正向鏈路高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠鞒虉D。如果基站4有數(shù)據(jù)要發(fā)送到移動站6，在塊502處，基站4在控制信道上對移動站6尋址發(fā)送尋呼消息。根據(jù)移動站6的切換狀態(tài)，可以從一個或多個基站4發(fā)送尋呼消息。在尋呼消息的接收時，在塊504處，移動站6開始C/I測量過程。從下述方法的一種或其組合計算正向鏈路信號的C/I。然后在塊506處，移動站6根據(jù)最佳的C/I測量值選擇所請求的數(shù)據(jù)速率并在DRC信道上發(fā)送DRC消息。
在相同的時隙內，在塊508處，基站4接收DRC消息。如果可以得到數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱粋€時隙，則在塊510處基站4以所請求的數(shù)據(jù)速率向移動站6發(fā)送數(shù)據(jù)。如果可得到下一個時隙，在塊514處，基站4發(fā)送余留的分組并在塊516處，移動站6接收數(shù)據(jù)傳輸。
在本發(fā)明中，移動站6可以同時和一個或多個基站4通信。由移動站采取的動作是根據(jù)移動站6是或不是在軟越區(qū)切換中。下面分別討論這兩種情況。
III.無軟越區(qū)切換情況在無軟越區(qū)切換的情況下，移動站6與一個基站4通信。參考圖2，將對特定的移動站6指定的數(shù)據(jù)提供給選擇器單元14，已經(jīng)指派該選擇器單元控制與所述移動站6的通信。選擇器單元14把數(shù)據(jù)轉送給在基站4內的數(shù)據(jù)隊列40?；?使數(shù)據(jù)排隊并在控制信道上發(fā)送尋呼消息。然后基站4在反向鏈路DRC信道上監(jiān)視來自移動站6的DRC消息，基站4可以再發(fā)送尋呼消息，直到檢測到DRC消息。在預定次數(shù)的再發(fā)送嘗試之后，基站4可以終止該過程或再—開始對移動站的一個呼叫。
在示例實施例中，移動站6將以DRC消息形式的所請求數(shù)據(jù)速率發(fā)送到在DRC信道上的基站4。在另一個實施例中，移動站6把正向鏈路信道的質量的指示(例如，C/I測量值)發(fā)送到基站4。在示例實施例中，基站4用軟判定對3位DRC消息解碼。在示例實施例中，在每個時隙的前半個時間內發(fā)送DRC消息。然后基站4以剩余的半個時隙對DRC消息解碼，并組成用于在接連著的下一個時隙的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布?，如果所述移動?可以得到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑摃r隙。如果不可得到接連著的下一個時隙，基站4等待下一個可得到的時隙并對DRC信道監(jiān)視新的DRC消息。
在第一實施例中，基站4在所請求的數(shù)據(jù)速率上發(fā)送。該實施例使移動站6具有重要的選擇數(shù)據(jù)速率的判定的性能?？偸窃谒埱蟮乃俾噬习l(fā)送有這樣的優(yōu)點，即移動站6知道要期望哪個數(shù)據(jù)速率。因此，移動站6僅對根據(jù)所請求的數(shù)據(jù)速率的話務信道解調和解碼?；?不需要向移動站6發(fā)送指示基站4正在使用哪個數(shù)據(jù)速率的消息。
在第一實施例中，在接收尋呼消息之后，移動站6連續(xù)地嘗試以所請求的數(shù)據(jù)速率對數(shù)據(jù)進行解調。移動站6解調正向話務信道并向解碼器提供軟判定碼元。解碼器對碼元解碼并完成在經(jīng)解碼的分組上的幀校驗，以確定是否正確地接收分組。如果接收到的分組有差錯，或如果分組是要引導到另一個移動站6的，則幀校驗將指示分組誤差。在第一實施例的另一方面，移動站6在時隙到時隙的基礎上解調數(shù)據(jù)。在示例實施例中，移動站6能夠確定對它引導的數(shù)據(jù)傳輸是否根據(jù)結合在每個發(fā)送數(shù)據(jù)分組內的前置碼，如下所述。因此，如果移動站6確定這是對另一個移動站6引導的傳輸，則它能夠終止解碼過程。在每種情況下，移動站6將否定確認(NACK)消息發(fā)送到基站4以確認數(shù)據(jù)單元的不正確接收。當接收NACK時，再發(fā)送接收到的有差錯的數(shù)據(jù)單元。
可以用與在CDMA系統(tǒng)中傳輸誤差指示位(EIB)相同的方法來實現(xiàn)NACK消息的傳輸。在題為“格式化傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置”的美國專利申請第5,568,483號揭示了EIB傳輸?shù)膶崿F(xiàn)和使用，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。另一方面，可以用消息發(fā)送NACK。
在第二實施例中，基站4用來自移動站6的輸入確定數(shù)據(jù)速率。移動站6完成C/I測量并向基站4發(fā)送鏈路質量的指示(例如，C/I測量值)?；?可以根據(jù)基站4可用的資源(諸如隊列大小和可用的發(fā)射功率)來調節(jié)所請求的數(shù)據(jù)速率?？梢詫⒔?jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率在經(jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率上在數(shù)據(jù)傳輸之前或與數(shù)據(jù)傳輸一起，或能夠包含在數(shù)據(jù)分組的編碼中而發(fā)送到移動站6。在第一種情況下，移動站6在數(shù)據(jù)傳輸之前接收到經(jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率，移動站6以第一實施例所述的方法對所接收的分組解調和解碼。在第二種情況下，將經(jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)傳輸同時發(fā)送到移動站6，移動站6可以解調正向話務信道并存儲經(jīng)解調的數(shù)據(jù)。當接收經(jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率時，移動站6根據(jù)經(jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率對數(shù)據(jù)解碼。以及在第三種情況下，使經(jīng)調節(jié)的數(shù)據(jù)速率包含在經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)分組中，移動站6對所有選用的速率解碼并歸納地確定用于選擇經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)的發(fā)送速率。在1996年10月18日提交的，題為“在可變速率通信系統(tǒng)中用于確定接收數(shù)據(jù)速率的方法和裝置”的美國專利申請第08/730,863號和在1997年8月8日提交的，題也為“在可變速率通信系統(tǒng)中用于確定接收數(shù)據(jù)速率的方法和裝置”的美國專利申請第08/908,866號中詳細地說明了完成速率確定的方法和裝置，兩個專利都轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。在上述的所有情況下，如上所述，如果幀校驗的結果是否定的，則移動站6發(fā)送NACK消息。
除了另行指出，此后根據(jù)第一實施例進行討論，在第一實施例中，移動站6向基站4發(fā)送指示所請求數(shù)據(jù)速率的DRC消息。然而，這里說明的發(fā)明概念同樣地可應用于第二實施例，在第二實施例中，移動站6向基站發(fā)送鏈路質量的指示。
IV.越區(qū)切換情況在越區(qū)切換情況中，移動站6在反向鏈路上與多個基站4通信。在示例實施例中，從一個基站4發(fā)生在正向鏈路上對特定移動站6的數(shù)據(jù)傳輸。然而，移動站6可以同時接收來自多個基站4的導頻信號。如果基站4的C/I測量值超過預定的門限，則將基站4增加到移動站6的激活組中。在軟越區(qū)切換方向消息期間，新基站4指派移動站6到在下面說明的反向功率控制(RPC)沃爾什信道。在軟越區(qū)切換中的每個基站4與移動站6監(jiān)視反向鏈路傳輸并在它們相應的RPC沃爾什信道上發(fā)送RPC位。
參考圖2，控制與移動站6通信而指派的選擇器單元14將數(shù)據(jù)轉送到在移動站6的激活組中的所有基站4。接收到來自選擇器單元14的數(shù)據(jù)的所有基站4在它們相應的控制信道上向移動站6發(fā)送尋呼消息。當移動站6處于連接狀態(tài)時，移動站6完成兩種功能。第一，移動站6根據(jù)一組參數(shù)(它可以是最佳C/I測量值)選擇最佳基站4。然后，移動站6選擇相應于C/I測量值的數(shù)據(jù)速率并向選定基站4發(fā)送DRC消息。通過指派給特定基站4的沃爾什覆蓋來覆蓋DRC消息，移動站6可以引導將DRC消息傳輸?shù)教囟ɑ?。第二，移動站6試圖根據(jù)在每個接著的時隙上的所請求的數(shù)據(jù)速率來解調正向鏈路信號。
在發(fā)送尋呼消息之后，在激活組中的所有基站4為來自移動站6的DRC消息而監(jiān)視DRC信道。再有，因為用沃爾什代碼覆蓋DRC消息，以相同的沃爾什覆蓋指派的選定基站4能夠對DRC消息去覆蓋。當接收DRC消息時，選定基站4在下一個可用的時隙上把數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站6。
在示例實施例中，基站4向移動站6發(fā)送分組形式的數(shù)據(jù)，它包括在所請求的數(shù)據(jù)速率上的多個數(shù)據(jù)單元。如果移動站6不正確地接收數(shù)據(jù)單元，則在反向鏈路上向在激活組中的所有基站4發(fā)送NACK消息。在示例實施例中，基站4對NACK消息解調和解碼并將它轉送到選擇器單元14以供處理。在處理NACK消息時，使用如上所述的過程再發(fā)送數(shù)據(jù)單元。在示例實施例中，選擇器單元14將接收到的來自所有基站4的NACK信號結合到一個NACK消息并將NACK消息發(fā)送到在激活組中的所有的基站4。
在示例實施例中，移動站6可以檢查最佳C/I測量值的變化并在每個時隙上動態(tài)地請求從不同的基站4的數(shù)據(jù)傳輸，以改善效率。在示例實施例中，由于在任何給定的時隙上僅從一個基站4發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸，在激活組中的其它基站4并不知道已經(jīng)把什么數(shù)據(jù)單元(如果有的話)發(fā)送到移動站6。在示例實施例中，發(fā)送基站4把數(shù)據(jù)傳輸通知選擇器單元14。然后，選擇器單元14向在激活組中的所有基站發(fā)送消息。在示例實施例中，認為所發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)由移動站6正確地接收。因此，如果移動站6向在激活組中的不同的基站4請求數(shù)據(jù)傳輸，則新基站4發(fā)送剩余的數(shù)據(jù)單元。在示例實施例中，新基站4根據(jù)來自選擇器單元14的最新傳輸更新而發(fā)送。另一方面，新基站4選擇下一個數(shù)據(jù)單元，使用根據(jù)來自選擇器單元14的度量(諸如平均傳輸速率和優(yōu)先更新)的預測方案來發(fā)送。這些機構使在不同的時隙上多個基站4對相同數(shù)據(jù)的重復再發(fā)射(造成效率的損失)減至最小。如果接收到的優(yōu)先發(fā)送有差錯，則基站4可以在序列之外再發(fā)送這些數(shù)據(jù)單元，因為每個數(shù)據(jù)單元是由如下所述的唯一的序列號識別的。在示例實施例中，如果產(chǎn)生了(例如，作為一個基站4到另一個基站4之間的越區(qū)切換的結果)一個空洞(或非發(fā)送的數(shù)據(jù)單元)，則將丟失的數(shù)據(jù)考慮為有差錯的接收。移動站6發(fā)送相應于丟失數(shù)據(jù)單元的NACK消息并再發(fā)送這些數(shù)據(jù)單元。
在示例實施例中，在激活組中的每個基站4保留一個獨立的數(shù)據(jù)隊列40，所述隊列包含待發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)。除了再發(fā)送的接收到有差錯的數(shù)據(jù)單元和信令消息之外，選定基站4以順序的次序發(fā)送存在于它的數(shù)據(jù)隊列40中的數(shù)據(jù)。在示例實施例中，在發(fā)送之后，將所發(fā)送的數(shù)據(jù)單元從隊列40中刪除。
V.正向鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠渌紤]本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的一個重要的考慮是C/I估計值的正確度，該值的用途是為了將來傳輸而選擇數(shù)據(jù)速率。在示例實施例中，當基站4發(fā)送導頻信號時，在時間間隔期間，在導頻信號上完成C/I測量。在示例實施例中，由于在該導頻時間間隔期間只發(fā)送導頻信號，多路徑和干擾的影響最小。
在本發(fā)明的其它實施中，與IS-95系統(tǒng)相似，在正交代碼信道上連續(xù)地發(fā)送導頻信號，多路徑和干擾的影響會使C/I測量值失真。相似地，當在數(shù)據(jù)傳輸上完成C/I測量值代替導頻信號時，多路徑和干擾也會使C/I測量值變壞。在這兩種情況中，當一個基站4向一個移動站6發(fā)送時，移動站6能夠正確地測量正向鏈路信號的C/I，因為不存在其它干擾信號。然而，當移動站6在軟越區(qū)切換中并從多個基站4接收導頻信號時，移動站6不能分辨基站4是否正在發(fā)送數(shù)據(jù)。在最壞的情況下，移動站6可以在第一時隙上測量高C/I，當沒有基站4正在向任何移動站6發(fā)送數(shù)據(jù)時，并在第二時隙上接收數(shù)據(jù)傳輸，當所有基站4正在相同的時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)。當所有基站4空閑時，在第一時隙上的C/I測量值在第二時隙上給出正向鏈路信號質量的虛警指示，因為數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)已經(jīng)改變狀態(tài)。事實上，在第二時隙上的真實C/I可能降低到一點，在該點不可能在所請求的數(shù)據(jù)速率上可靠地解碼。
當由移動站6根據(jù)最大干擾估計C/I時，存在相反的極端情況。然而，僅當選定基站正在發(fā)送時，才發(fā)生實際的傳輸。在這種情況下，C/I估計和選定數(shù)據(jù)速率是保守的，發(fā)生傳輸?shù)乃俾时饶軌蚩煽康亟獯a的速率要低，因此降低了傳輸效率。
在實施中，在連續(xù)導頻信號或話務信號上完成C/I測量，通過三個實施例，根據(jù)在第一時隙上的C/I測量值，在第二時隙上的C/I預測可以更為正確。在第一實施例中，控制來自基站4的數(shù)據(jù)傳輸，以致在接連的時隙上，基站4不是經(jīng)常地在發(fā)送和空閑狀態(tài)之間轉換。這可以通過在將實際數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿诱?去之前，使足夠的數(shù)據(jù)列隊(例如，信息位的預定數(shù))而得到。
在第二實施例中，每個基站4發(fā)送一個正向激活位(此后稱之為FAC位)，它表示在下一個半幀中是否將發(fā)生傳輸。下面將詳細地說明FAC位的使用。移動站6考慮所接收到的來自每個基站4的FAC位而完成C/I測量。
在第三實施例中，它相應于把鏈路質量指示發(fā)送到基站4的方案并且使用了中央調度方案，通過信道調度程序48，可以得到指示在每個時隙上哪個基站4發(fā)送數(shù)據(jù)的調度信息。信道調度程序48接收來自移動站6的C/I測量值并能根據(jù)它對于在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中來自每個基站4的數(shù)據(jù)傳輸存在或不存在的知識來調節(jié)C/I測量值。例如，移動站6能測量當沒有鄰近的基站正在發(fā)送時，在第一時隙上的C/I。將所測量的C/I提供給信道調度程序48。信道調度程序48知道在第一時隙上鄰近的基站4沒有發(fā)送，因此信道調度程序48沒有進行調度。在第二時隙上調度數(shù)據(jù)傳輸時，信道調度程序48知道是否有一個或多個基站4將發(fā)送數(shù)據(jù)。信道調度程序48可以考慮由于鄰近的基站4的數(shù)據(jù)傳輸而使移動站6將在第二時隙中接收到的附加的干擾，調節(jié)在第一時隙上測量的C/I。另一方面，如果當鄰近的基站4正在發(fā)送時在第一時隙上測量C/I，而在第二時隙上這些基站都不發(fā)送，則信道調度程序48可以考慮附加的信息而調節(jié)C/I測量值。
另一個重要的考慮是使冗余再發(fā)送降到最小。冗余再發(fā)送是在連續(xù)的時隙上允許移動站6從不同的基站4選擇數(shù)據(jù)傳輸所造成的結果。如果移動站6對這些基站4測量到幾乎相等的C/I，則在接連的時隙上，最佳C/I測量值可以在兩個或多個基站4之間轉換?？赡苡捎谠贑/I測量中的偏離和/或在信道條件中的變化而觸發(fā)轉換。在接連的時隙上，不同基站4的數(shù)據(jù)傳輸可以造成效率的損失。
可以通過使用滯后來解決轉換的問題?？梢杂眯盘栯娖椒桨?、時序方案、或信號電平和時序的組合來實現(xiàn)滯后。在示例信號電平方案中，不選擇在激活組中的不同的基站4的較佳C/I測量值，除非它至少超過當前正在發(fā)送的基站4的C/I測量值一個滯后量。作為例子，假設在第一時隙上，滯后是10dB，第一基站4的C/I測量值是3.5dB，以及第二基站4的C/I測量值是3.0dB。在下一個時隙上，不選擇第二基站4，除非它的C/I測量值至少比第一基站4的C/I測量值高1.0dB。因此，如果在下一個時隙上，第一基站4的C/I測量值仍是3.5dB，則不選擇第二基站4，除非它的C/I測量值至少是4.5dB。
在示例時序方案中，對于預定數(shù)目的時隙，基站4將數(shù)據(jù)分組發(fā)送到移動站6。在預定數(shù)目的時隙內，不允許移動站6選擇不同的發(fā)送基站4。移動站6不斷地在每個時隙上測量當前在發(fā)送的基站4的C/I，并根據(jù)C/I測量值選擇數(shù)據(jù)速率。
尚有另一個重要的考慮是數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省⒖紙D4E和4F，每個數(shù)據(jù)分組格式410和430包括數(shù)據(jù)和額外開銷位。在示例實施例中，額外開銷位的數(shù)目對所有數(shù)據(jù)速率都固定。在最高數(shù)據(jù)速率上，相對于分組大小的額外開銷的百分比較小，效率較高。在較低數(shù)據(jù)速率上，額外開銷位可以包括分組的較大百分比?？梢酝ㄟ^對移動站6發(fā)送可變長度數(shù)據(jù)分組來改進在較低數(shù)據(jù)速率上的效率不高。可以將可變長度數(shù)據(jù)分組分開在多個時隙上發(fā)送。最好，在接連的時隙上將可變長度數(shù)據(jù)分組發(fā)送到移動站6以簡化處理。引導本發(fā)明對各種支持的數(shù)據(jù)速率使用各種分組大小，以改進總的傳輸效率。
VI.正向鏈路結構在示例實施例中，在任何給定的時隙上，基站4以基站4可得到的最大功率和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)支持的最大數(shù)據(jù)速率向單個移動站6發(fā)送?？梢灾С值淖畲髷?shù)據(jù)速率是動態(tài)的并與移動站6測量到的正向鏈路信號的C/I有關。最好，在任何給定的時隙上基站4僅對一個移動站6發(fā)送。
為了便于數(shù)據(jù)傳輸，正向鏈路包括4個時間多路復用的信道導頻信道、功率控制信道、控制信道和話務信道。在下面說明這些信道的每一個的功能和實施。在示例實施例中，話務和功率控制信道的每一個包括一定數(shù)目的正交擴展沃爾什信道。在本發(fā)明中，使用話務信道將話務數(shù)據(jù)和尋呼消息發(fā)送到移動站6。當用于發(fā)送尋呼消息時，在本說明中還把話務信道稱為控制信道。
在示例實施例中，選擇正向鏈路的帶寬為1.2288MHz。該帶寬選擇允許使用現(xiàn)有的，為符合IS-95標準的CDMA系統(tǒng)設計的硬件元件。然而，可以采用本發(fā)明的系統(tǒng)用于不同的帶寬以改進容量和/或符合系統(tǒng)的要求。例如，可以應用5MHz的帶寬以增加容量。此外，正向鏈路和反向鏈路的帶寬可以不同(例如，在正向鏈路上5MHz帶寬和反向鏈路上1.2288MHz帶寬)以按要求更接近地配合鏈路容量。
在示例實施例中，短的PNI和PNQ代碼是相同長度215PN代碼，它們是由IS-95標準指定的。在1.2288MHz的籌元(chip)速率上，短PN序列每26.67毫秒重復一次(26.67毫秒＝215/1.2288×106)。在示例實施例中，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)內的所有基站4使用相同的短PN代碼。然而，由基本短PN序列的唯一的偏移來識別每個基站4。在示例實施例中，偏移以64籌元為增量?？梢詰闷渌鼛捄蚉N代碼，它們都在本發(fā)明的范圍內。
VII.正向鏈路話務信道在圖3A中示出本發(fā)明的示例正向鏈路結構的方框圖。將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)分組并提供給CRC編碼器112。對每個數(shù)據(jù)分組，CRC編碼器112產(chǎn)生幀校驗位(例如，CRC奇偶位)并插入代碼尾位。來自CRC編碼器112的經(jīng)格式化的分組包括在下面說明的數(shù)據(jù)、幀校驗和代碼尾位以及其它額外開銷位。將經(jīng)格式化的分組提供給編碼器114，在示例實施例中，編碼器114根據(jù)在上述的美國專利申請第08/743,688號中所揭示的編碼格式對分組進行編碼。也可以使用其它的編碼格式，它們都在本發(fā)明的范圍內。將來自編碼器114的經(jīng)編碼的分組提供給交錯器116，它對在分組中的代碼碼元重新排序。將經(jīng)交錯的分組提供給穿孔單元118，它以下述的方法把分組的一部分除去。將穿孔分組提供給乘法器120，它用來自擾頻器122的擾頻序列對數(shù)據(jù)擾頻。在下面詳細地說明穿孔單元118和擾頻器122。從乘法器120的輸出包括加擾分組。
將加擾分組提供給可變速率控制器130，它將分組進行多路分解，分解成κ平行同相和正交信道，其中κ和數(shù)據(jù)速率有關。在示例實施例中，首先將加擾分組進行多路分解，分解成同相(I)和正交(Q)流。在示例實施例中，I流包括偶指數(shù)碼元而Q流包括奇指數(shù)碼元。對每個流進一步進行多路分解，分解成κ平行信道，致使每個信道的碼元速率對所有數(shù)據(jù)速率固定。將每個流的κ信道提供給沃爾什覆蓋單元132，它用沃爾什函數(shù)覆蓋每個信道以提供正交信道。將正交信道數(shù)據(jù)提供給增益單元134，它對數(shù)據(jù)定標，以對所有數(shù)據(jù)速率保持不變的每籌元總能量(因而不變的輸出功率)。將來自增益單元134的經(jīng)定標的數(shù)據(jù)提供給多路復用器(MUX)160，它用前置碼對數(shù)據(jù)進行多路復用。下面詳細地討論前置碼。將來自MUX 160的輸出提供給多路復用器(MUX)162，它對話務數(shù)據(jù)、功率控制位和導頻數(shù)據(jù)進行多路復用。MUX 162的輸出包括I沃爾什信道和Q沃爾什信道。
在圖3B中示出用于調制數(shù)據(jù)的示例調整器的方框圖。將I沃爾什信道和Q沃爾什信道分別提供給加法器212a和212b，它們使各κ沃爾什信道相加，分別提供信號Isum和Qsum′。將Isum和Qsum信號提供給復數(shù)乘法器214，復數(shù)乘法器還接收分別來自乘法器236a和236b的PN_I和PN_QX信號，并根據(jù)下面的等式使兩個復數(shù)輸入相乘(Imult+jQmult)＝(Isum+jQsum)·(PN_I+jPN_Q)＝(Isum·PN_I-jQsum·PN_Q)+j(Isum·PN_Q+jQsum·PN_I)(2)其中，Imult和Qmult是從復數(shù)乘法器214的輸出而j是復數(shù)表示。將Imult和Qmult信號分別提供給濾波器216a和216b，它們對信號濾波。將經(jīng)濾波器216a和216b濾波的信號分別提供給乘法器218a和218b，它們使信號分別和同相正弦COS(wCt)和正交正弦SIN(wCt)相乘。將I調制的信號和Q調制的信號提供給加法器220，它使信號相加以提供正向經(jīng)調制的波形S(t)。
在示例實施例中，用長PN代碼和短PN代碼使數(shù)據(jù)分組擴展。長PN代碼對分組進行擾頻，致使只有對其指派分組的移動站6才能對分組解擾頻。在示例實施例中，用短PN代碼而不是長PN代碼擴展導頻和功率控制位和控制信道分組，以允許所有移動站6接收這些位。由長代碼產(chǎn)生器232產(chǎn)生長PN序列并提供給多路復用器(MUX)234。長PN屏蔽確定長PN序列的偏移，并將其唯一地指派給目標移動站6。在傳輸數(shù)據(jù)部分期間，從MUX 234輸出長PN序列，否則輸出零(例如，在導頻和功率控制部分期間)。將來自MUX 234的經(jīng)選通的長PN序列和來自短代碼產(chǎn)生器238的短PNI和PNQ序列分別提供給乘法器236a和236b，它們使兩組序列相乘以分別形成PN_I和PN_Q信號。將PN_I和PN_Q信號提供給復數(shù)乘法器214。
示于圖3A和3B的示例話務信道的方框圖是多種支持在正向鏈路上的數(shù)據(jù)編碼和調制的結構之一。其它結構，諸如在CDMA系統(tǒng)中用于正向鏈路話務信道的結構，它符合IS-95標準，也可以應用它并在本發(fā)明的范圍內。
在示例實施例中，預先確定由基站4支持的數(shù)據(jù)速率，并對每個支持數(shù)據(jù)速率指派一個唯一的速率指數(shù)。移動站6根據(jù)C/I測量值選擇支持數(shù)據(jù)速率之一。由于需要把所請求的數(shù)據(jù)速率發(fā)送到基站4以引導該基站4在所請求的數(shù)據(jù)速率上發(fā)送數(shù)據(jù)，在支持數(shù)據(jù)速率的數(shù)和需要識別所請求的數(shù)據(jù)速率的位數(shù)之間要作出權衡。在示例實施例中，支持數(shù)據(jù)速率的數(shù)是7，使用3位速率指數(shù)來識別所請求的數(shù)據(jù)速率。表1示出支持數(shù)據(jù)速率的示例定義。可以設想支持數(shù)據(jù)速率的不同的定義，它們在本發(fā)明的范圍內。
在示例實施例中，最小數(shù)據(jù)速率是38.4Kbps以及最大數(shù)據(jù)速率是2.4576Mbps。根據(jù)在系統(tǒng)中的最壞情況C/I測量值、系統(tǒng)的處理增益、誤差校正代碼的設計和所要求的性能水平選擇最小數(shù)據(jù)速率。在示例實施例中，如此地選擇支持數(shù)據(jù)速率致使接連的支持數(shù)據(jù)速率之間的差是3dB。這3dB的增量是在幾個因素之間的折中，這些因素包括移動站6可以得到的C/I測量值的正確度、根據(jù)C/I測量值量化數(shù)據(jù)速率而造成的損耗(或效率低)、以及從移動站6到基站4發(fā)送所請求的數(shù)據(jù)速率所需要的的位數(shù)(或位速率)。更多的支持數(shù)據(jù)速率需要更多的位來識別所請求的數(shù)據(jù)速率，但是允許更有效地使用正向鏈路，因為在計算的最大數(shù)據(jù)速率和支持數(shù)據(jù)速率之間的量化誤差較小。引導本發(fā)明使用任何數(shù)目的支持數(shù)據(jù)速率和與表1所列出的不同的數(shù)據(jù)速率。
表1 話務信道參數(shù)
注(1)16-QAM(正交調幅)調制在圖4A中示出本發(fā)明的正向鏈路幀結構的示例圖。將話務信道傳輸分成幀，在示例實施例中，把這些幀定義為短PN序列的長度或26.67毫秒。每個幀可以攜帶對所有移動站6尋址的控制信道信息(控制信道幀)，對特定話務信道尋址的話務數(shù)據(jù)或可以是空的(空閑幀)。通過發(fā)送基站4執(zhí)行的調度程序來確定每個幀的內容。在示例實施例中，每個幀包括16個時隙，每個時隙的持續(xù)時間是1.667毫秒。1.667毫秒的時隙足夠使移動站6完成正向鏈路信號的C/I測量。1.667毫秒的時隙還表示有效分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖銐虻臅r間量。在示例實施例中，每個時隙進一步分成4個四分之一時隙。
在本發(fā)明中，如表1所示，在一個或多個時隙上發(fā)送每個數(shù)據(jù)分組。在示例實施例中，每個正向鏈路數(shù)據(jù)分組包括1024或2048位，因此，發(fā)送每個數(shù)據(jù)分組所需要的時隙數(shù)和數(shù)據(jù)速率和范圍有關，從38.4Kbps速率的16個時隙到1.2288Mbps速率和更高的1個時隙。
在圖4B中示出本發(fā)明的正向鏈路時隙結構的示例圖。在示例實施例中，每個時隙包括4個時間多路復用信道(話務信道、控制信道、導頻信道就功率控制信道)中的3個。在示例實施例中，在每個時隙中位于相同位置的兩個導頻和功率控制猝發(fā)(burst)中發(fā)送導頻和功率控制信道。下面詳細地說明導頻和功率控制猝發(fā)。
在示例實施例中，對交錯器116提供的交錯分組穿孔，以容納導頻和功率控制猝發(fā)。在示例實施例中，每個經(jīng)交錯的分組包括4096個代碼碼元并且對前面的512個代碼碼元穿孔，如圖4D所示。使剩余的代碼碼元按時間歪斜以與話務信道傳輸時間間隔對準。
在施加正交沃爾什覆蓋之前，對穿孔代碼碼元擾頻使數(shù)據(jù)隨機化。隨機化限制了對經(jīng)調制波形S(t)的峰值-平均值包絡?？梢杂眉夹g中已知的方法，用線性反饋移位寄存器產(chǎn)生擾頻序列。在示例實施例中，在每個時隙的起始處，以LC狀態(tài)裝載擾頻器122。在示例實施例中，擾頻器122的時鐘和交錯器116的時鐘同步，但是在導頻和功率控制期間停止。
在示例實施例中，在固定的1.2288Mcps的籌元速率上，用16位沃爾什覆蓋正交地擴展正向沃爾什信道(用于話務信道和功率控制信道)。如表1所示，每個同相和正交信號的平行正交信道數(shù)κ是數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。在示例實施例中，對于較低數(shù)據(jù)速率，選擇同相和正交沃爾什覆蓋為正交組以使對解調器相位估計誤差的串話最小。例如，對于16沃爾什信道，對于同相信號的示例沃爾什分配是W0到W7，對于正交信號是W8到W15。
在示例實施例中，對于1.2288Mbps或更低的數(shù)據(jù)速率使用QPSK調制。對于QPSK調制，每個沃爾什信道包括1位。在示例實施例中，在2.4576Mbps的最高數(shù)據(jù)速率上，使用16-QAM并將經(jīng)擾頻的數(shù)據(jù)多路分解成32個每個2位寬的平行流，16個平行流用于同相信號以及16個平行流用于正交信號。在示例實施例中，映象的QAM調制輸入(0、1、3、2)分別到調制值(+3、+1、-1、-3)?？梢栽O想諸如m-陣列相移鍵控PSK之類的其它調制方案，它們都在本發(fā)明的范圍內。
在調制之前，對同相和正交沃爾什信道定標，以保持與數(shù)據(jù)速率無關的恒定的總傳輸功率。將增益設置歸一化到等效于未調制的BPSK的單位基準。在表2中示出作為沃爾什信道的數(shù)目(或數(shù)據(jù)速率)的函數(shù)的歸一化信道增益G。在表2中還列出每沃爾什信道(同相或正交)的平均功率，致使總的歸一化功率等于一個單位。注意實際上16-QAM的信道增益計數(shù)，對于QPSK，每沃爾什籌元的歸一化能量是1，對于16-QAM是5。
表2 話務信道正交信道增益 在本發(fā)明中，將一個前置碼(preamble)穿插到每個話務幀中以幫助移動站6與每個可變速率傳輸?shù)牡谝粫r隙同步。在示例實施例中，前置碼是一個全零序列，對于話務幀，它以長PN代碼擴展，但是對于控制信道幀，它不以長PN代碼擴展。在示例實施例中，前置碼是未調制的BPSK，它與沃爾什覆蓋W1正交地擴展。單個正交信道的使用使峰值—平均值包絡最小。另外，使用非零沃爾什覆蓋W1可以將錯誤的導頻檢測降至最低，因為對于話務幀，導頻以活爾什覆蓋W0擴展，并且導頻和前置碼不以長PN碼擴展。
在分組開始時，將前置碼多路復用到話務信道中，復用時期是數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。前置碼的長度是如此的，致使當虛警檢測的概率最小時，對于所有數(shù)據(jù)速率，前置碼額外開銷約為常數(shù)。在表3中示出作為數(shù)據(jù)速率的函數(shù)的前置碼的一覽表。
表3 前置碼參數(shù)
VIII.正向鏈路話務幀格式在示例實施例中，通過附加的幀校驗位、代碼尾位和其它控制字段對每個數(shù)據(jù)分組格式化。在本說明中，將8位組定義為8個信息位以及一個數(shù)據(jù)單元是一個單個的8位組并包括8個信息位。
在示例實施例中，正向鏈路支持示于圖4E和4F中的兩個數(shù)據(jù)分組格式。分組格式410包括5個字段以及分組格式430包括9個字段。當待發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)分組包括足夠的數(shù)據(jù)能完全地填充在數(shù)據(jù)字段418字段所有可得到的8位組中時，使用分組格式410。如果待發(fā)送的數(shù)據(jù)量小于在數(shù)據(jù)字段418中可得到的8位組，則使用分組格式430。將全零填充不用的8位組并指定為填充(PADDING)字段446。
在示例實施例中，幀校驗序列(FCS)字段412和432包括CRC奇偶位，所述奇偶位根據(jù)預定的產(chǎn)生器多項式由CRC產(chǎn)生器112(見圖3A)產(chǎn)生。在示例實施例中，CRC多項式是g(x)＝x16+x12+x5+1，不過可以用其它的多項式并且也在本發(fā)明的范圍內。在示例實施例中，在FMT、SEQ、LEN、DATA和PADDING字段上計算CRC位。這提供在所有位上的誤差校驗，除了在正向鏈路的話務信道上發(fā)送的TAIL(尾)字段420和428中的代碼尾位。在另一個實施例中，值在DATA字段上計算CRC位。在示例實施例中，F(xiàn)CS字段412和432包括16 CRC奇偶位，不過也可以用其它CRC產(chǎn)生器提供的不同的奇偶位數(shù)并在本發(fā)明的范圍內。雖然本發(fā)明的FCS字段412和432已經(jīng)在CRC奇偶位的上下文中說明但是可以使用其它幀校驗序列并且它們也在本發(fā)明的范圍內。例如，可以對分組計算校驗總和并在FCS字段中提供。
在示例實施例中，幀格式(FMT)字段414和434包括一個控制位，該控制位指示數(shù)據(jù)幀只包括一個數(shù)據(jù)8位組(分組格式410)，還是包括數(shù)據(jù)和填充8位組和零或更多的信息(分組格式430)。在示例實施例中，F(xiàn)MT字段414的低值相應于分組格式410。另一方面，F(xiàn)MT字段434的高值相應于分組格式430。
序列號(SEQ)字段416和442分別識別在數(shù)據(jù)字段418和444中的第一數(shù)據(jù)單元。序列號允許數(shù)據(jù)不按順序而發(fā)送到移動站6，例如用于再發(fā)送已經(jīng)接收到的有差錯的分組。數(shù)據(jù)單元級的序列號的分配消除了對用于再發(fā)送的幀粉碎協(xié)議的需要。序列號還允許移動站6檢測復制數(shù)據(jù)單元。在接收FMT、SEQ和LEN字段時，移動站6能夠確定在每個時隙上已經(jīng)接收哪些數(shù)據(jù)單元而沒有使用特殊的信令消息。
表示序列號而分配的位數(shù)是根據(jù)在一個時隙中可以發(fā)送的最大數(shù)據(jù)單元數(shù)和最壞情況的數(shù)據(jù)再發(fā)送延遲。在示例實施例中，由24位序列號來定義每個數(shù)據(jù)位。在2.4576Mbps數(shù)據(jù)速率上，在每個時隙上能發(fā)送的最大數(shù)據(jù)單元數(shù)約為256。需要8位來識別每個數(shù)據(jù)單元。此外，可以計算較壞情況數(shù)據(jù)再發(fā)送延遲小于500毫秒。再發(fā)送延遲包括移動站6用于NACK消息所需要的時間，數(shù)據(jù)的再發(fā)送所需要的時間，和由較壞情況猝發(fā)誤差造成的再發(fā)送嘗試次數(shù)所需要的時間。因此，24位允許移動站6確定地識別接收到的數(shù)據(jù)單元而沒有任何的混淆。根據(jù)DATA字段418的大小和再發(fā)送延遲，可以增加或減少在SEQ字段416和442中的位數(shù)。對SEQ字段416和442使用不同的位數(shù)是在本發(fā)明的范圍之內的。
當基站4發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)少于DATA字段418中可得到的空間時，少于分組格式430。分組格式430允許基站4向移動站6發(fā)送任何數(shù)目的數(shù)據(jù)單元，多達可得到的最大數(shù)據(jù)單元數(shù)目。在示例實施例中，F(xiàn)MT字段434的高值指示基站4正在發(fā)送分組格式430。在分組格式430內，LEN字段440包括在該分組中正在發(fā)送的數(shù)據(jù)單元數(shù)目的值。在示例實施例中，LEN字段440的長度是8位，因為DATA字段444的范圍可以從0到255的8位組。
DATA字段418和444包括待發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)。在示例實施例中，對于分組格式410，每個數(shù)據(jù)分組包括1024位，其中992個是數(shù)據(jù)位。然而，可以使用可變長度數(shù)據(jù)分組以增加信息位的數(shù)目，這也在本發(fā)明的范圍內。對于分組格式430，由LEN字段440確定DATA字段444的大小。
在示例實施例中，可以用分組格式430發(fā)送零個或多個信令消息。信令長度(SIG LEN)字段436包括8位組的，接連的信令消息的長度。在示例實施例中，SIG LEN字段436的長度是8位。SIGNALING字段438包括信令消息。在示例實施例中，每個信令消息包括一個消息識別(MESSAGE ID)字段、一個消息長度(LEN)字段和消息有效負荷，如下所述。
PADDING(填充)字段446包括填充8位組，在示例實施例中，將它設置成0×00(hex)。使用PADDING字段446因為基站4要發(fā)送到移動站6的數(shù)據(jù)8位組可能少于在DATA字段418中可得到的8位組數(shù)。當發(fā)生這種情況時，PADDING字段446包含足夠的填充8位組以填充不用的數(shù)據(jù)字段。PADDING字段446是長度可變的并根據(jù)DATA字段444的長度而變。
分組格式410和430的最后的字段分別是尾字段420和448。尾字段420和448包括零(0×0)代碼尾位，在每個數(shù)據(jù)分組的結束處，使用零代碼尾位強迫編碼器114(見圖3A)進入已知的狀態(tài)。代碼尾位允許編碼器114如此簡明地劃分分組，致使在編碼處理中僅使用來自一個分組的位。代碼尾位還允許在移動站6內的解碼器在解碼處理期間確定分組邊界。在尾字段420和448中的位數(shù)與編碼器114的設計有關。在示例實施例中，尾字段420和448有足夠的長度以強迫編碼器114進入已知的狀態(tài)。
上述兩種分組格式是示例格式，可以使用它們以促進設計和信令消息的傳輸?？梢越⒏鞣N其它的分組格式以符合特殊的通信系統(tǒng)的需要。還有，可以將通信系統(tǒng)設計成能容納兩個以上的，如上所述的分組格式。
IX.正向鏈路控制信道幀在本發(fā)明中，也使用話務信道來發(fā)送從基站4到移動站6的消息。所發(fā)送的消息類型包括(1)越區(qū)切換方向消息，(2)尋呼消息(例如，尋呼一個移動站6，對于該移動站6，有數(shù)據(jù)在隊列中)，(3)用于特定移動站6的短數(shù)據(jù)分組，以及(4)用于反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁CK或NACK消息(在后面說明)。在控制信道上還可以發(fā)送其它類型的消息，這也在本發(fā)明的范圍內。當呼叫設置階段完成時，移動站6為尋呼消息而監(jiān)視控制信道，并開始反向鏈路導頻信號的傳輸。
在示例實施例中，如圖4A所示，控制信道和在話務信道上的話務數(shù)據(jù)是時間多路復用的。移動站6通過檢測前置碼來識別控制消息，已經(jīng)用預定的PN代碼覆蓋所述的前置碼。在示例實施例中，在固定速率上發(fā)送控制消息，所述固定速率是移動站6在捕獲期間確定的。在較佳實施例中，控制信道的數(shù)據(jù)速率是76.8Kbps。
控制信道在控制信道容器中發(fā)送消息。在圖4G中示出示例控制信道容器的圖。在示例實施例中，每個容器包括前置碼462、控制負荷、和CRC奇偶位474?？刂曝摵砂ㄒ粋€或多個消息以及，如果需要的話，包括填充位472。每個消息包括消息識別符(MSG ID)464、消息長度(LEN)466、任選地址(ADDR)468(例如，如果將消息引導到特定的移動站6)、和消息負荷470。在示例實施例中，將消息對準到8位組邊界。示于圖4G的示例控制信道容器包括打算用于所有移動站6的兩個廣播消息和一個在特定的移動站6處引導的消息。MSG ID字段464確定消息是否需要地址字段(例如，它是廣播還是特定的消息)。
X.正向鏈路導頻信道在本發(fā)明中，正向鏈路導頻信道提供一個導頻信號，移動站6使用該信號進行初始捕獲、相位恢復、時序恢復和比例組合。這些使用和符合IS-95的CDMA通信系統(tǒng)相似。在示例實施例中，移動站6還使用導頻信號進行C/I測量。
圖3A示出本發(fā)明的正向鏈路導頻信道的示例方框圖。導頻數(shù)據(jù)包括一個提供給乘法器156的全0(或全1)序列。乘法器156用沃爾什代碼W0覆蓋導頻數(shù)據(jù)。由于沃爾什代碼W0是全0序列，乘法器156的輸出是導頻數(shù)據(jù)。導頻數(shù)據(jù)通過MUX 162進行時間多路復用并提供給I沃爾什信道，該信道在復數(shù)乘法器214(見圖3B)內通過短PNI代碼擴展。在示例實施例中，不用長PN代碼擴展導頻數(shù)據(jù)，在導頻猝發(fā)期間，MUX 234不選通導頻信號，以允許由所有的移動站6接收。因此，導頻信號是一個未調制的BPSK信號。
在圖4B中示出導頻信號的示意圖。在示例實施例中，每個時隙包括兩個導頻猝發(fā)306a和306b，它們在時隙的第一和第三個四分之一的結束處發(fā)生。在示例實施例中，每個導頻猝發(fā)306的持續(xù)期是64籌元(TP＝64chips)。在不存在話務數(shù)據(jù)或控制信道數(shù)據(jù)時，基站4僅發(fā)送導頻和功率控制猝發(fā)，造成在1200Hz的周期率上猝發(fā)不連續(xù)的波形。在表4中列出導頻調制參數(shù)。
XI.反向鏈路功率控制在本發(fā)明中，使用正向鏈路功率控制信道來發(fā)送功率控制命令，使用所述命令來控制來自遠程站6的反向鏈路傳輸?shù)陌l(fā)射功率。在反向鏈路上，每個正在發(fā)射的移動站6對在網(wǎng)絡中的所有其它移動站6起到干擾源的作用。為了使在反向鏈路上的干擾最小和容量最大，通過兩個功率控制環(huán)來控制每個移動站6的發(fā)射功率。在示例實施例中，功率控制環(huán)和CDMA系統(tǒng)中所用的相似，這詳細地揭示于題為“在CDMA蜂窩移動電話系統(tǒng)中控制傳輸功率的方法和裝置”的美國專利申請第5,056,109號中，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。也可以設想其它的功率控制機構，并且這在本發(fā)明的范圍內。
第一功率控制環(huán)如此地調節(jié)移動站6的發(fā)射功率致使反向鏈路信號保持在設置電平上。測量信號的質量，作為在基站4處接收到的反向鏈路信號的能量-每位-對-噪聲-加-干擾比Eb/Io。稱設置電平為Eb/Io設置點。第二功率控制環(huán)如此地調節(jié)設置點致使保持所要求的性能電平(由幀誤差率(FER)測量)。在反向鏈路上的功率控制是嚴格的，因為每個移動站6的發(fā)射功率是通信系統(tǒng)中其它移動站6的干擾。反向鏈路發(fā)射功率的最小化減少了干擾并增加了反向鏈路容量。
在第一功率控制環(huán)內，在基站4處測量反向鏈路信號的Eb/Io。然后基站4將所測量到的Eb/Io與設置點比較。如果所測量到的Eb/Io大于設置點，則基站4向移動站6發(fā)送功率控制消息以增加發(fā)射功率。在示例實施例中，用一個功率控制位來實施功率控制消息。在示例實施例中，功率控制位的高值命令移動站6增加它的發(fā)射功率，而低值命令移動站6降低它的發(fā)射功率。
在本發(fā)明中，與每個基站4在通信的所有移動站6的功率控制位都是在功率控制信道上發(fā)送的。在示例實施例中，功率控制信道包括多達32個正交信道，用16位沃爾什覆蓋對它們擴展。在周期性的時間間隔上，每個沃爾什信道發(fā)送一個反向功率控制(RPC)位或一個FAC位。向每個激活的移動站6分配一個RPC指數(shù)，它確定沃爾什覆蓋和QPSK調制相位(例如，同相或正交)，用于為該移動站6指定的RPC位流的傳輸。在示例實施例中，0的RPC指數(shù)對于FAC位是反向。
在圖3A中示出功率控制信道的示例方框圖。將RPC位提供給碼元轉發(fā)器150，它對每RPC位轉發(fā)預定的次數(shù)。將經(jīng)轉發(fā)的RPC位提供給沃爾什覆蓋單元152，它用相應于RPC指數(shù)的沃爾什覆蓋把位覆蓋。將經(jīng)覆蓋的位提供給增益單元154，它在調制之前先對位定標以致保持恒定的總發(fā)射功率。在示例實施例中，使RPC沃爾什信道歸一化以致總RPC信道功率等于可得到的總發(fā)射功率。在保持對所有激活的移動站6可靠地RPC傳輸?shù)耐瑫r，為了有效地應用基站的總發(fā)射功率，可以使沃爾什信道的增益作為時間的函數(shù)而變化。在示例實施例中，將不激活的移動站6的沃爾什信道增益設置成零。使用正向鏈路質量測量值的估計(來自移動站6的相應的DRC信道)，使RPC沃爾什信道的自動化功率控制成為可能。將來自增益單元154的經(jīng)定標的RPC位提供給MUX162。
在示例實施例中，分別將0到15的RPC指數(shù)分配給沃爾什覆蓋W0到W15，并在時隙內的第一導頻猝發(fā)的周圍發(fā)送(在圖4C中的RPC猝發(fā)304)。分別將16到31的RPC指數(shù)分配給沃爾什覆蓋W0到W15，并在時隙內的第二導頻猝發(fā)的周圍發(fā)送(在圖4C中的RPC猝發(fā)308)。在示例實施例中，用在同相信號上調制的偶沃爾什覆蓋(例如W0、W2、W4、等)和在正交信號上調制的奇沃爾什覆蓋(例如W1、W3、W5、等)對RPC位進行BPSK調制。為了減小峰值-平均值包絡，最好平衡同相和正交功率。此外，為了減小由于解調器相位估計誤差造成的串話，最好將正交覆蓋分配給同相和正交信號。
在示例實施例中，在每個時隙中，可以在31個RPC沃爾什信道上發(fā)送多達31個RPC位。在示例實施例中，在時隙的第一個一半上發(fā)送15個RPC位，并在時隙的第二個一半上發(fā)送16個RPC位。加法器212(見圖3B)組合這些RPC位，功率控制位的組合波形如圖4C所示。
在圖4B中示出功率控制信道的時序圖。在示例實施例中，RPC位速率是600，或每時隙一個RPC位。使每個RPC位在兩個RPC猝發(fā)(例如RPC猝發(fā)304a和304b)上進行時間多路復用并發(fā)送，如圖4B和4C所示。在示例實施例中，每個RPC猝發(fā)的寬度(TPC＝32籌元)是32個PN籌元(或2個沃爾什碼元)，RPC位的總寬度是64個PN籌元(或4個沃爾什碼元)。通過改變碼元重復次數(shù)可以得到其它的RPC位速率。例如，通過在RPC猝發(fā)304a和304b上發(fā)送第一組31個RPC位和在RPC猝發(fā)308a和308b上發(fā)送第二組32個RPC位可以得到1200bps(同時支持多達63個移動站6或增加功率控制速率)的RPC位速率。在該情況下，使用在同相和正交信號中的所有沃爾什覆蓋。在表4中概括了用于RPC位的調制參數(shù)。
表4 導頻和功率控制調制參數(shù)
因為與每個基站4通信的移動站6的數(shù)目可能小于可得到的RPC沃爾什信道的數(shù)目，功率控制信道具有猝發(fā)的特性。在這種情況下，通過增益單元154對增益的恰當?shù)恼{節(jié)使某些RPC沃爾什信道設置為零。
在示例實施例中，將RPC位發(fā)送到移動站6，不經(jīng)過編碼或交錯以減小處理延遲。此外，功率控制位的錯誤接收對本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)不是有害的，因為在下一個時隙中，功率控制環(huán)路可以校正該誤差。
在本發(fā)明中，移動站6可以與在反向鏈路上的多個基站4處于軟越區(qū)切換中。在上述的美國專利第5,056,109號中揭示了用于在軟越區(qū)切換中的移動站6的反向功率控制的方法和裝置。在軟越區(qū)切換中的移動站6對在激活組中的每個基站4監(jiān)視RPC沃爾什信道，并根據(jù)上述的美國專利第5,056,109號中揭示的方法組合RPC位。在第一實施例中，移動站6執(zhí)行下降功率命令的邏輯或。如果所接收的RPC位中的任何一位命令移動站6降低發(fā)射功率，則移動站6降低發(fā)射功率。在第二實施例中，在軟越區(qū)切換中的移動站6在作出硬判定之前可以組合RPC位的軟判定。可以設想另外的實施例來處理所接收的RPC位，它們都在本發(fā)明的范圍內。
在本發(fā)明中，F(xiàn)AC位向移動站6指示與導頻信道有關的話務信道是否將在下一個半幀上發(fā)送。通過廣播對干擾活動的認識，F(xiàn)AC位的使用改進了移動站6的C/I估計，因而改進了數(shù)據(jù)速率請求。在示例實施例中，F(xiàn)AC位僅在半幀的邊界上改變并在8個連續(xù)的時隙中重復，造成75bps的位速率。FAC位的參數(shù)列出在表4中。
使用FAC位，移動站6可以計算C/I測量值如下(CI)i=CiI-Σj≠i(1-αj)Cj----(3)]]>其中(C/I)i是第i個正向鏈路信號的C/I測量值，Ci是第i個正向鏈路信號的總的接收功率，Cj是第j個正向鏈路信號的接收功率，I是如果所有基站4都在發(fā)送的總干擾，αj是第j個正向鏈路信號的FAC位，根據(jù)FAC位，可以是0或1。
XII.反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸在本發(fā)明中，反向鏈路支持可變速率數(shù)據(jù)傳輸。可變速率提供靈活性并且允許移動站6根據(jù)待發(fā)送到基站4的數(shù)據(jù)量以數(shù)種數(shù)據(jù)速率中的一種來發(fā)送。在示例實施例中，移動站6可以在任何時間用較低的數(shù)據(jù)速率發(fā)送。在示例實施例中，在較高數(shù)據(jù)速率的傳輸需要基站4的準許。該實施使反向鏈路傳輸延遲最小同時提供反向鏈路資源的有效的利用。
在圖8中示出本發(fā)明的反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虉D的示例說明。起初，在塊802處，如上述美國專利第5,289,527號所述，在時隙n上，移動站6執(zhí)行訪問探針，以在反向鏈路上建立較低速率數(shù)據(jù)信道。在塊804處，在同一個時隙中，基站4對訪問探針進行解調并在塊804處接收訪問消息。在塊806處，基站4準許對于數(shù)據(jù)信道的請求，在時隙n+2上，發(fā)送準許并在控制信道上指派RPC指數(shù)。在塊808處，在時隙n+2上，移動站接收準許并受到基站4的功率控制。在時隙n+3處開始，移動站6開始發(fā)送導頻信號并立即訪問在反向鏈路上的較低速率數(shù)據(jù)信道。
如果移動站6有話務數(shù)據(jù)并要求高速率數(shù)據(jù)信道，則移動站6可以在塊810處啟動請求。在塊812處，在時隙n+3上，基站4接收高速數(shù)據(jù)請求。在塊814處，在時隙n+5上，基站4在控制信道上發(fā)送準許。在塊816處，在時隙n+5上，移動站6接收準許并在塊818處，在時隙n+6上開始在反向鏈路上的高速數(shù)據(jù)傳輸。
XIII.反向鏈路結構在本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在某幾個方面，反向鏈路傳輸和正向鏈路傳輸不同。在正向鏈路上，數(shù)據(jù)傳輸一般發(fā)生于從一個基站4到一個移動站6。然而，在反向鏈路上，每個基站4可以同時接收來自多個移動站6的數(shù)據(jù)傳輸。在示例實施例中，根據(jù)待發(fā)送到基站4的數(shù)據(jù)量，每個移動站6可以在數(shù)個數(shù)據(jù)速率中的一個速率上發(fā)送。該系統(tǒng)設計反映了數(shù)據(jù)通信的不對稱特征。
在示例實施例中，在反向鏈路上的時基單元和在正向鏈路上的時基單元相同。在示例實施例中，正向鏈路和反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生在持續(xù)期為1.667毫秒的時隙上。然而，由于在反向鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸一般發(fā)生在較低的數(shù)據(jù)速率上，因此可以使用較長的時基單元以改善效率。
在示例實施例中，反向鏈路支持兩個信道導頻/DRC信道和數(shù)據(jù)信道。在下面說明這些信道的每一個的功能和實施。使用導頻/DRC信道發(fā)送導頻信號和DRC消息和使用數(shù)據(jù)信道發(fā)送話務數(shù)據(jù)。
在圖7A中示出本發(fā)明的示例反向鏈路幀結構的圖。在示例實施例中，反向鏈路幀結構和圖4A所示的正向鏈路幀結構相似。然而，在反向鏈路上，同時在同相和正交信道上發(fā)送導頻/DRC設計和話務數(shù)據(jù)。
在示例實施例中，當任何時候移動站6正在接收高速數(shù)據(jù)傳輸時，移動站6在每個時隙上，在導頻DRC信道上發(fā)送DRC消息。另一方面，當移動站6不在接收高速數(shù)據(jù)傳輸時，在導頻/DRC信道上，整個時隙包含導頻信號。接收基站4把導頻信號用于多個功能作為對初始捕獲的幫助，作為導頻/DRC和數(shù)據(jù)信道的相位基準和作為閉環(huán)反向鏈路功率控制的源。
在示例實施例中，選擇反向鏈路的帶寬選擇為1.2288MHz。該帶寬選擇允許使用為符合IS-95標準的CDMA系統(tǒng)設計的現(xiàn)有的硬件。然而，可以應用其它的帶寬以增加容量和/或符合系統(tǒng)的要求。在示例實施例中，使用和IS-95標準中所指定的相同的長PN代碼和短PNI和PNQ代碼來擴展反向鏈路信號。在示例實施例中，使用QPSK調制來發(fā)送反向鏈路信道。另一方面，可以用OQPSK調制使調制信號的峰值-平均值幅度變化最小，這樣可以得到改進性能的結果?？梢栽O想不同的系統(tǒng)帶寬、PN代碼和調制方案的使用，這些都在本發(fā)明的范圍內。
在示例實施例中，如此地控制在導頻/DRC信道和數(shù)據(jù)信道上的反向鏈路傳輸?shù)陌l(fā)射功率，致使在基站4處測量的反向鏈路信號的Eb/Io保持在預定的Eb/Io設置點上，如前面的美國專利第5,506,109號所述。如上所述，由與移動站6通信的基站4保持功率控制并把命令作為RPC發(fā)送。
XIV.反向鏈路數(shù)據(jù)信道在圖6中示出本發(fā)明的示例反向鏈路結構的方框圖。將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)分組并提供給編碼器612。對于每個數(shù)據(jù)分組，編碼器612產(chǎn)生CRC奇偶位、插入代碼尾位和對數(shù)據(jù)編碼。在示例實施例中，編碼器612根據(jù)在前述的美國專利申請第08/743,688號中所揭示的編碼格式，對分組編碼。也可以使用其它的編碼格式，這也在本發(fā)明的范圍內。將來自編碼器612的經(jīng)編碼的分組提供給塊交錯器614，它將分組中的代碼碼元重新排序。將經(jīng)交錯的分組提供給乘法器616，它用沃爾什覆蓋覆蓋數(shù)據(jù)并將經(jīng)覆蓋的數(shù)據(jù)提供給增益單元618。增益單元618對數(shù)據(jù)定標以保持和數(shù)據(jù)速率無關的恒定的能量—每位Eb。將來自增益單元618的經(jīng)定標的數(shù)據(jù)提供給乘法器650b和650d，它們分別用PN_Q和PN_I序列使數(shù)據(jù)擴展。將來自乘法器650b和650d的經(jīng)擴展的數(shù)據(jù)分別提供給濾波器652b和652d，它們對數(shù)據(jù)濾波。將來自濾波器652a和652b的經(jīng)濾波的信號提供給加法器654a和將自濾波器652c和652d的經(jīng)濾波的信號提供給加法器654b。加法器654將來自數(shù)據(jù)信道的信號和來自導頻/DRC信道的信號相加。加法器654a和654b的輸出分別包括IOUT和QOUT，它們分別用同相正弦COS(wCt)和正交正弦SIN(wCt)調制(如同在正向鏈路中)，并相加(圖6中未示出)。在示例實施例中，在正弦的兩個同相和正交相位上發(fā)送話務數(shù)據(jù)。
在示例實施例中，用長PN代碼和短PN代碼擴展數(shù)據(jù)。長PN代碼對數(shù)據(jù)擾頻致使正在接收的基站4能識別正在發(fā)送的移動站6。短PN代碼在系統(tǒng)頻帶上擴展信號。由長代碼產(chǎn)生器642產(chǎn)生長PN序列并提供給乘法器646。由短代碼產(chǎn)生器644產(chǎn)生短PNI和PNQ序列，也分別提供給乘法器646a和646b，使兩組序列相乘以分別形成PN_I和PN_Q信號。時序/控制電路640提供定時基準。
圖6所示的數(shù)據(jù)信道結構的示例方框圖是許多支持在反向鏈路上的數(shù)據(jù)編碼和調制的結構中的一個。對于高速率數(shù)據(jù)傳輸，可以使用與正向鏈路所使用的相似的，應用多個正交信道的的一種結構。也可以設想其它的結構，諸如在符合IS-95標準的CDMA系統(tǒng)中的反向鏈路話務信道用的結構，這種結構也在本發(fā)明的范圍內。
在示例實施例中，反向鏈路數(shù)據(jù)信道支持四種列于表5中的數(shù)據(jù)速率?？梢灾С至硗獾臄?shù)據(jù)速率和不同的數(shù)據(jù)速率，并且這也在本發(fā)明的范圍內。在示例實施例中，用于反向鏈路的分組大小與數(shù)據(jù)速率有關，如表5所示。如上述美國專利申請第08/743,688號所述，可以得到對于較大的分組大小的經(jīng)改進的解碼器性能。因此，可以應用與表5所列出的不同的分組大小來改進性能，而且也在本發(fā)明的范圍內。此外，有關與數(shù)據(jù)速率無關的參數(shù)可以制定分組大小。
表5 導頻和功率控制調制參數(shù)
如表5所示，反向鏈路支持多個數(shù)據(jù)速率。在示例實施例中，對于每個在基站4注冊的移動站6分配9.6Kbps的最低速率。在示例實施例中，移動站6可以在任何時隙上，在最低速率信道上發(fā)送數(shù)據(jù)而不需請求基站4的準許。在示例實施例中，根據(jù)一組系統(tǒng)參數(shù)(諸如系統(tǒng)負荷、公平性和總的通過量)，選定基站4準許在較高數(shù)據(jù)速率上的數(shù)據(jù)傳輸。在上述美國專利申請第08/798,951號中詳細地說明用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠{度機構。
XV.反向鏈路導頻/DRC信道在圖6這示出導頻/DRC信道的示例方框圖。將DRC消息提供給DRC編碼器626，它根據(jù)預定的編碼格式對消息編碼。由于DRC消息的誤差概率必須足夠的低，DRC消息的編碼是重要的，因為不正確的正向鏈路數(shù)據(jù)速率確定會沖擊系統(tǒng)的通過量性能。在示例實施例中，DRC編碼器626是速率(8、4)CRC塊編碼器，它將3位DRC消息編碼成8位代碼字。將經(jīng)編碼的DRC消息提供給乘法器628，它用沃爾什代碼覆蓋消息，所述沃爾什代碼唯一地識別將DRC消息導向的目標基站4。將經(jīng)覆蓋的DRC消息提供給多路復用器(MUX)630，它用導頻數(shù)據(jù)對消息進行多路復用。將DRC消息和導頻數(shù)據(jù)提供給乘法器650a和650c，它們分別用PN_I和PN_Q信號使數(shù)據(jù)擴展。因此，在正弦的兩個同相和正交相位上發(fā)送導頻和DRC消息。
在示例實施例中，將DRC消息發(fā)送到選定基站4。這是通過將DRC消息用沃爾什代碼覆蓋而獲得的，所述沃爾什代碼識別選定基站4。在示例實施例中，沃爾什代碼的長度是128個籌元。在技術領域中眾知128-籌元沃爾什代碼的由來。對每個和移動站6通信的基站4指派一個唯一的沃爾什代碼。每個基站4用指派給它的沃爾什代碼對在DRC信道上的信號去覆蓋。選定基站4能夠對DRC消息去覆蓋并將數(shù)據(jù)發(fā)送到在正向鏈路上的請求移動站6作為響應。其它基站能夠確定所請求的數(shù)據(jù)速率不是導向它們的，因為對這些基站4指派不同的沃爾什代碼。
在示例實施例中，對所有在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的基站4，反向鏈路短PN代碼是相同的，而且在短PN序列中沒有區(qū)分不同基站4的偏移。本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)支持在反向鏈路上的軟越區(qū)切換。使用沒有偏移的相同的短PN代碼允許多個基站4在軟越區(qū)切換期間從移動站6接收相同的反向鏈路傳輸。短PN代碼提供頻譜擴展但是不允許用于基站4的識別。
在示例實施例中，DRC消息載有移動站6請求的數(shù)據(jù)速率。在另一個實施例中，DRC消息載有正向鏈路質量的指示(例如，移動站6測量的C/I信息)。移動站6可以同時接收來自一個或多個基站4的正向鏈路導頻信號并完成在每個所接收的導頻信號上的C/I測量。然后移動站6根據(jù)一組可能包括當前和以前的C/I測量值的參數(shù)，選擇最佳基站4。在數(shù)個實施例中的一個實施例中，將速率控制信息格式化成DRC消息，可以將該消息傳送到基站4。
在第一實施例中，移動站6根據(jù)所請求的數(shù)據(jù)速率發(fā)送DRC消息。所請求的數(shù)據(jù)速率是支持數(shù)據(jù)速率的最高速率，它對于在移動站6測量的C/I上產(chǎn)生滿意的性能。移動站6首先從C/I測量值計算產(chǎn)生滿意性能的最大數(shù)據(jù)速率。然后將最大數(shù)據(jù)速率量化成支持數(shù)據(jù)速率之一，并指定為請求數(shù)據(jù)速率。將相應于請求數(shù)據(jù)速率的指數(shù)發(fā)送到選定基站4。在表1中示出支持數(shù)據(jù)速率的示例組和相應的數(shù)據(jù)速率指數(shù)。
在第二實施例中，移動站6向選定基站4發(fā)送正向鏈路質量的指示，移動站6發(fā)送表示C/I測量值的量化值的C/I指數(shù)。可以使C/I測量值映象為一個表并與C/I指數(shù)相關。使用更多位來表示C/I指數(shù)使C/I測量值的量化更精細。還有，映象可以是線性的或預補償?shù)摹τ诰€性映象，在C/I指數(shù)中的每個增量表示相應于在C/I測量值中的增加。對于預補償映象，在C/I指數(shù)中的每個增量表示在C/I測量值中的不同的增加。作為例子，可以使用預補償映象來量化C/I測量值使之和如圖10所示的C/I分布的積累分布函數(shù)(CDF)曲線相匹配。
可以設想從移動站6向基站4傳送速率控制信息的其它實施例，它們也在本發(fā)明的范圍內。此外，使用不同的位數(shù)來表示速率控制信息也在本發(fā)明的范圍內。為了簡單起見，使用DRC消息來傳送所請求的數(shù)據(jù)速率，貫穿大部分的說明，是以第一實施例的前后關系來說明本發(fā)明的。
在示例實施例中，在正向鏈路導頻信號上，可以以CDMA系統(tǒng)所用的相似的方法進行C/I測量。在1996年9月27日提交的，題為“在擴頻系統(tǒng)中測量鏈路質量的方法和裝置”的美國專利申請第08/722,763號中揭示了進行C/I測量的方法和裝置，該專利轉讓給本發(fā)明的受讓人并通過參照引用于此。概括地說，可以用短PN代碼對接收到的信號去擴展而得到在導頻信號上的C/I測量。如果在C/I測量的時間和實際數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間之間信道條件改變，則在導頻信號上的C/I測量可能包含不正確度。在本發(fā)明中，當確定所請求的數(shù)據(jù)速率時，F(xiàn)AC位的使用允許移動站6考慮正向鏈路的活動。
在另一個實施例中，可以在正向鏈路話務信道上進行C/I測量。首先用長PN代碼和短PN代碼使話務信道信號去擴展并用沃爾什代碼去覆蓋。在數(shù)據(jù)信道信號上的C/I測量可以更正確，因為分配較大百分比的發(fā)射功率用于數(shù)據(jù)傳輸。也可以設想移動站6接收到的正向鏈路信號的C/I測量的其它的方法，其它方法也在本發(fā)明的范圍內。
在示例實施例中，在時隙的第一個一半中發(fā)送DRC消息(見圖7A)。對于1.667毫秒的示例時隙，DRC消息包括第一個1024籌元或0.83毫秒的時隙?；?用剩余的1024籌元的時間進行對消息的解調和解碼。在時隙的較早的一部分中的DRC消息傳輸允許基站4在相同的時隙中進行對DRC消息的解碼，并且可能在緊接著的時隙中以所請求的數(shù)據(jù)速率來發(fā)送數(shù)據(jù)。短處理延遲允許本發(fā)明的通信系統(tǒng)快速地適應操作環(huán)境中的變化。
在另一個實施例中，通過絕對基準和相對基準的使用將所請求的數(shù)據(jù)速率傳送到基站4。在該實施例中，絕對基準包括周期性地發(fā)送所請求的數(shù)據(jù)速率。絕對基準允許基站4確定移動站6請求的正確的數(shù)據(jù)速率。對于絕對基準傳輸之間的每個時隙，移動站6向基站4發(fā)送相對基準，它指示用于將到來的時隙的所請求的數(shù)據(jù)速率是較高于、較低于還是相同于前一個時隙所請求的數(shù)據(jù)速率。移動站6周期性地發(fā)送絕對基準。數(shù)據(jù)速率指數(shù)的周期性地發(fā)送允許所請求的數(shù)據(jù)速率設置在已知狀態(tài)并保證不積累相對基準的錯誤接收。絕對基準和相對基準的使用可以降低到基站6的DRC消息的傳輸速率?？梢栽O想發(fā)送所請求的數(shù)據(jù)速率的其它協(xié)議，它們也在本發(fā)明的范圍內。
XVI.反向鏈路訪問信道在注冊階段期間，移動站6使用訪問信道向基站4發(fā)送消息。在示例實施例中，使用開縫的結構來實現(xiàn)訪問信道，移動站6隨機地訪問每個縫。在示例實施例中，用DRC信道對訪問信道進行時間多路復用。
在示例實施例中，訪問信道在訪問信道容器中發(fā)送消息。在示例實施例中，訪問信道幀格式和IS-95標準指定的相同，除了以26.67毫秒的定時代替IS-95標準指定的20毫秒幀。在圖7B中示出示例訪問信道容器。在示例實施例中，每個訪問信道容器712包括前置碼722、一個或多個消息容器724和填充位726。每個消息容器724包括消息長度(MSG LEN)字段732、消息主體734和CRC奇偶位736。
XVII.反向鏈路NACK(不確認)信道在本發(fā)明中，移動站6在數(shù)據(jù)信道上發(fā)送NACK消息。移動站6對接收到的有差錯的每個分組產(chǎn)生NACK信息。在示例實施例中，可以用在上述美國專利第5,504,773號中所揭示的空白和猝發(fā)信令數(shù)據(jù)格式來發(fā)送NACK消息。
雖然已經(jīng)以NACK協(xié)議的前后關系來說明本發(fā)明，但是可以設想ACK協(xié)議的應用，并且這也在本發(fā)明的范圍內。
提供了較佳實施例的上述說明，使任何熟悉本技術領域的人員能制造或使用本發(fā)明。對于熟悉本領域的人員來說，這些實施例的變更是顯而易見的，不使用創(chuàng)造本領就可以把這里確定的一般原理應用于其它的實施例。因此，不打算把本發(fā)明限于這里所示出的實施例，而是要和符合于這里所揭示的原理和新穎特征的最寬廣的范圍相一致。
權利要求
1.一種信號的數(shù)據(jù)速率控制方法，其中所述信號是在一個時間幀期間通過無線電信道從第一實體傳輸?shù)降诙嶓w的，其特征在于，所述方法包括以下步驟第一實體接收表示所述信道之質量測量的信息；和第一實體在所述時間幀期間以基于接收信息的數(shù)據(jù)速率發(fā)射所述信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信息的步驟包括接收一載波干擾比。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述信道包括從第一實體向第二實體傳輸?shù)恼蜴溌芬约皬牡诙嶓w向第一實體傳輸?shù)姆聪蜴溌?，并且所述載波干擾比是正向鏈路的載波干擾比。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信息的步驟包括接收基于前一時間幀期間信道之質量測量的信息。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，接收載波干擾比的步驟包含接收來自第二實體的測量。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，第一實體是基礎設備，第二實體是移動站。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)接收信息選擇數(shù)據(jù)速率的步驟。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述選擇步驟包括從一組預定的數(shù)據(jù)速率中選擇所述數(shù)據(jù)速率。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述選擇步驟包括選擇對應于所述數(shù)據(jù)速率的信道編碼結構。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述選擇步驟包括選擇對應于所述數(shù)據(jù)速率的分組格式。
11.如權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括確定將在所述時間幀期間傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)量，所述用戶數(shù)據(jù)量對應于所述數(shù)據(jù)速率。
12.一種在無線電信道上向移動站發(fā)射信號的基礎設備，其特征在于，包括用于從移動站接收表示無線電信道之質量測量的信息的裝置；和用于在一時間幀期間以基于接收信息的數(shù)據(jù)速率發(fā)射信號的裝置。
13.如權利要求12所述的基礎設備，其特征在于，所述接收裝置包括用于接收無線電信道之載波干擾比的裝置。
14.如權利要求13所述的基礎設備，其特征在于，所述無線電信道包括從基礎設備向移動站傳輸?shù)恼蜴溌芬约皬囊苿诱鞠蚧A設備傳輸?shù)姆聪蜴溌?，并且所述載波干擾比是正向鏈路的載波干擾比。
15.如權利要求12所述的基礎設備，其特征在于，所述接收裝置包括用于接收基于前一時間幀期間無線電信道之質量測量的信息的裝置。
16.如權利要求12所述的基礎設備，其特征在于，還包括用于選擇數(shù)據(jù)速率的選擇裝置。
17.如權利要求16所述的基礎設備，其特征在于，所述選擇裝置包括用于從一組預定的數(shù)據(jù)速率中選擇所述數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率選擇裝置。
18.如權利要求16所述的基礎設備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)速率選擇裝置包括用于選擇對應于所述數(shù)據(jù)速率的信道編碼結構的裝置。
19.如權利要求16所述的基礎設備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)速率選擇裝置包括用于選擇對應于所述數(shù)據(jù)速率的分組格式的裝置。
20.如權利要求16所述的基礎設備，其特征在于，還包括用于確定將在所述時間幀內發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)量的裝置，所述用戶數(shù)據(jù)量對應于所述數(shù)據(jù)速率。
21.一種在無線電信道上向移動站發(fā)射信號的基礎設備，其特征在于，包括接收機，用于從移動站接收表示無線電信道之質量測量的信息；和發(fā)射機，它與接收機耦連，用于在一時間幀期間以基于接收信息的數(shù)據(jù)速率發(fā)射所述信號。
22.如權利要求21所述的基礎設備，其特征在于，所述質量測量是無線電信道的載波干擾比。
23.如權利要求22所述的基礎設備，其特征在于，所述無線電信道包括從基礎設備向移動站傳輸?shù)恼蜴溌芬约皬囊苿诱鞠蚧A設備傳輸?shù)姆聪蜴溌?，并且所述載波干擾比是正向鏈路的載波干擾比。
24.如權利要求21所述的基礎設備，其特征在于，所述信息基于前一時間幀期間無線電信道的質量測量。
25.如權利要求21所述的基礎設備，其特征在于，還包括一選擇單元，它與接收機和發(fā)射機耦連，用于根據(jù)接收信息選擇所述數(shù)據(jù)速率。
26.如權利要求25所述的基礎設備，其特征在于，所述選擇單元被構造成從一組預定的數(shù)據(jù)速率中選擇所述數(shù)據(jù)速率。
27.如權利要求25所述的基礎設備，其特征在于，所述選擇單元被構造成選擇一個用于在所述時間幀期間發(fā)射所述信號的信道編碼結構，該選定的信道編碼結構對應于所述數(shù)據(jù)速率。
28.如權利要求25所述的基礎設備，其特征在于，所述選擇單元被構造成選擇一個用于在所述時間幀期間發(fā)射信號的分組格式，該選定的分組格式對應于所述數(shù)據(jù)速率。
29.如權利要求25所述的基礎設備，其特征在于，所述選擇單元被構造成確定將在所述時間幀期間在信號內發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)量，該選定的用戶數(shù)據(jù)量對應于所述數(shù)據(jù)速率。
30.一種用于請求信號數(shù)據(jù)速率的方法，其中所述信號是在一時間幀期間由第二實體通過無線電信道向第一實體發(fā)射并由第一實體接收的，其特征在于，包括以下步驟第一實體發(fā)射表示在前一時間幀期間無線電信道之質量測量的信息；以及第一實體在所述時間幀期間以一數(shù)據(jù)速率接收信號，所述數(shù)據(jù)速率基于質量測量。
31.如權利要求30所述的方法，其特征在于，還包括測量無線電信道的載波干擾比，其中表示質量測量的信息基于測得的載波干擾比。
32.如權利要求30所述的方法，其特征在于，第一實體是移動站，并且所述接收步驟包括從基礎設備接收。
33.如權利要求30所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射步驟包括發(fā)射表示所需數(shù)據(jù)速率的信息。
34.如權利要求30所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射步驟包括表示無線電信道之載波干擾比的信息。
35.如權利要求34所述的方法，其特征在于，無線電信道包括從第一實體向第二實體傳輸?shù)姆聪蜴溌芬约皬牡诙嶓w向第一實體傳輸?shù)恼蜴溌?，并且所述載波干擾比是正向鏈路的載波干擾比。
36.如權利要求34所述的方法，其特征在于，所述接收步驟包括接收具有一分組格式的分組，所述分組格式對應于所述數(shù)據(jù)速率。
37.如權利要求34所述的方法，其特征在于，所述接收步驟包括接收具有一分組格式的分組，所述分組格式對應于所述數(shù)據(jù)速率并且包括預定量的編碼位。
38.如權利要求34所述的方法，其特征在于，所述接收步驟包括接收具有一分組格式的分組，所述分組格式對應于所述數(shù)據(jù)速率并且包括預定量的用戶數(shù)據(jù)位。
39.一種通過無線電信道接收來自基礎設備的信號的移動站，其特征在于，包括用于向基礎設備發(fā)射表示在前一時間幀期間無線電信道之質量測量的信息的裝置；和用于在后一時間幀期間以一數(shù)據(jù)速率接收來自基礎設備的所述信號的裝置，所述數(shù)據(jù)速率基于質量測量。
40.如權利要求39所述的移動站，其特征在于，還包括用于測量無線電信道之載波干擾比的裝置，以便獲得表示質量測量的信息。
41.如權利要求39所述的移動站，其特征在于，所述發(fā)射裝置包括用于發(fā)射表示所需數(shù)據(jù)速率的信息的裝置。
42.如權利要求39所述的移動站，其特征在于，所述發(fā)射裝置包括用于發(fā)射表示無線電信道之載波干擾比的信息的裝置。
43.如權利要求42所述的移動站，其特征在于，所述無線電信道包括從基礎設備向移動站傳輸?shù)恼蜴溌芬约皬囊苿诱鞠蚧A設備傳輸?shù)姆聪蜴溌?，所述載波干擾比是正向鏈路的載波干擾比。
44.如權利要求42所述的移動站，其特征在于，所述接收裝置包括用于確定接收信號之分組格式的裝置，所述分組格式對應于所述數(shù)據(jù)速率。
45.如權利要求42所述的移動站，其特征在于，所述接收裝置包括用于確定信道編碼結構以便對信號解碼的裝置，所述信道編碼結構對應于所述數(shù)據(jù)速率。
46.一種通過無線電信道從基礎設備接收信號的移動站，其特征在于，包括發(fā)射機，用于向基礎設備發(fā)射表示在前一時間幀期間無線電信道之質量測量的信息；和接收機，用于在后一時間幀期間以一數(shù)據(jù)速率接收來自基礎設備的所述信號，所述數(shù)據(jù)速率基于質量測量。
47.如權利要求46所述的移動站，其特征在于，表示質量測量的所述信息包含表示所需數(shù)據(jù)速率的信息。
48.如權利要求46所述的移動站，其特征在于，表示質量測量的所述信息包含表示無線電信道之載波干擾比的信息。
49.如權利要求48所述的移動站，其特征在于，所述無線電信道包括從基礎設備向移動站傳輸?shù)恼蜴溌芬约皬囊苿诱鞠蚧A設備傳輸?shù)姆聪蜴溌?，并且所述載波干擾比是正向鏈路的載波干擾比。
50.如權利要求48所述的移動站，其特征在于，所述信號內一分組的分組格式對應于所述數(shù)據(jù)速率。
51.如權利要求50所述的移動站，其特征在于，所述分組內存在的用戶數(shù)據(jù)量是根據(jù)接收信號的數(shù)據(jù)速率預定的。
52.如權利要求48所述的移動站，其特征在于，所述接收機被構造成用一信道編碼結構從所述信號中解碼出信號，所述信道編碼結構對應于所述數(shù)據(jù)速率。
53.如權利要求48所述的移動站，其特征在于，所述接收機被構造成用一信道編碼結構從所述信號中解碼出信息，所述信道編碼結構是根據(jù)所述數(shù)據(jù)速率預定的。
全文摘要
在一種可以用可變速率傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,高速率分組數(shù)據(jù)傳輸改進了正向鏈路的應用,并降低了傳輸延遲。在正向鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸是時間多路復用的,并且在每個時隙上,基站以正向鏈路支持的最高數(shù)據(jù)速率向移動站發(fā)送。由在移動站處測量到的正向鏈路信號的最大C/I測量值確定數(shù)據(jù)速率。在確定接收到的數(shù)據(jù)分組有差錯時,移動站將NACK消息發(fā)送回基站。NACK消息導致再發(fā)送接收到的有差錯的數(shù)據(jù)分組。通過使用序列號來識別數(shù)據(jù)分組內的每個數(shù)據(jù)單元,發(fā)送數(shù)據(jù)分組可以不按順序。
文檔編號H04W40/16GK1381997SQ0210601
公開日2002年11月27日 申請日期1998年11月3日 優(yōu)先權日1997年11月3日
發(fā)明者R·帕多瓦尼, N·T·辛德伍沙雅那, C·E·惠特利·三世, P·E·本德, P·J·布萊克, M·格羅伯, J·K·欣德林 申請人:夸爾柯姆股份有限公司