專利名稱：在無(wú)線電通信系統(tǒng)中使用的主站和副站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)行具有隨機(jī)接入信道的無(wú)線電通信系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及這樣的一種系統(tǒng)和用于在這樣一種系統(tǒng)中使用的主站和副站。雖然本說(shuō)明書特別參照正在出現(xiàn)的通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)描述了一種系統(tǒng)，但將理解這樣的技術(shù)同樣可適用于在其他的移動(dòng)無(wú)線電系統(tǒng)中使用。
背景技術(shù)：
隨機(jī)接入信道是無(wú)線電通信系統(tǒng)中使移動(dòng)站(MS)能夠發(fā)送短消息到基站(BS)的一種標(biāo)準(zhǔn)部件。應(yīng)用包括當(dāng)MS被接通時(shí)發(fā)信號(hào)給BS，當(dāng)MS未進(jìn)行呼叫時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)分組到BS，和請(qǐng)求BS分配資源供MS使用。
為了實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入信道已經(jīng)提出各種各樣的方法。圖2中示出一個(gè)在UMTS(寬帶碼分多址(CDMA)頻分雙工模式)中使用的例子。MS通過(guò)發(fā)送由消息分組(MSG)104隨后的前置碼(preamble)(P)102接入上行鏈路信道。BS在它接收到前置碼102時(shí)能夠開(kāi)始處理消息分組104。一旦BS接收到消息104，它就在下行鏈路信道上發(fā)送確認(rèn)(ACK)106，以便向MS表明消息104已被正確接收和解碼。典型地，前置碼102可持續(xù)1ms，隨后是0.25ms時(shí)間間隔，接著是10m的消息104。
利用這種方法的一個(gè)問(wèn)題是缺乏任何功率控制。理想情況下，MS的發(fā)送功率應(yīng)該這樣選取，以使得前置碼102和消息104在消息104的正確解碼所需要的功率電平上被BS接收。如果MS在太高的功率電平發(fā)送，其信號(hào)可以淹沒(méi)(swamp)在BS上接收的其他信號(hào)，而如果它在太低的功率電平上發(fā)送，其信號(hào)可能根本未被BS接收到。
在此MS通過(guò)測(cè)量在下行鏈路信道上從BS接收到的功率并利用此測(cè)量結(jié)果估計(jì)在上行鏈路信道中的路徑損失來(lái)確定發(fā)送的功率。然而，這樣一種方法不是非常可靠的。兩個(gè)問(wèn)題是，在BS上所需要的接收功率不是恒定的，而是隨著無(wú)線電信道條件和MS的速率而變化的，并且上行鏈路和下行鏈路信道并不一定是互易的。
如果消息104未被BS正確地接收到，不發(fā)送確認(rèn)106。MS從缺少確認(rèn)106確定，它的接入嘗試已經(jīng)失敗，在等待一個(gè)補(bǔ)償周期以后，重復(fù)嘗試。這種方案的缺點(diǎn)是可能需要幾次重發(fā)，引起較大延時(shí)的可能。
圖3中示出一種改進(jìn)的方案，MS首先在降低的功率電平上發(fā)送前置碼102。如果BS將前置碼正確地接入并解碼，就發(fā)送前置碼確認(rèn)(A)204。在圖3所示的例子中，在第一前置碼被發(fā)送以后，在分配給它的時(shí)隙202中(典型情況下可為1ms長(zhǎng))沒(méi)有確認(rèn)返回。因而MS在較高的功率電平上發(fā)送另一個(gè)前置碼102。在時(shí)隙202中再次未接收到確認(rèn)，那么MS在更高的功率上發(fā)送另一個(gè)前置碼102。這次被BS接收到并被解碼，并發(fā)送確認(rèn)204。接收到確認(rèn)204后，MS能夠發(fā)送消息104。
然而，這種改進(jìn)的方案仍然沒(méi)有為消息104提供閉環(huán)功率控制，這就意味著它將比正常的數(shù)據(jù)傳輸需要較高的Eb/No(每比特能量/噪聲密度)。因此，MS需要使用更多的平均發(fā)射機(jī)功率，比通常的情況產(chǎn)生更多的干擾，并可能浪費(fèi)系統(tǒng)的上行鏈路容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是為隨機(jī)接入信道提供閉環(huán)功率控制。
依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供運(yùn)行無(wú)線電通信系統(tǒng)的一種方法，所述無(wú)線電通信系統(tǒng)具有用于使副站能夠發(fā)送消息到主站的隨機(jī)接入信道，所述方法包括所述副站在所述隨機(jī)接入信道上發(fā)送利用簽名(signature)編碼的前置碼到主站并隨后發(fā)送所述消息，其特征在于，主站在成功地接收前置碼之后發(fā)送包括功率控制信息的控制信道，副站為響應(yīng)此而調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率。
具體地，本發(fā)明提供運(yùn)行無(wú)線電通信系統(tǒng)的一種方法，所述無(wú)線電通信系統(tǒng)具有用于使副站能夠發(fā)送消息到主站的隨機(jī)接入信道，所述方法包括所述副站在所述隨機(jī)接入信道上發(fā)送利用簽名編碼的前置碼并隨后發(fā)送所述消息；所述主站在成功接收所述前置碼之后發(fā)送包括功率控制信息的控制信號(hào)；和所述副站為響應(yīng)接收所述控制信號(hào)而調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率，其特征在于，所述主站為傳送所述控制信號(hào)的信道選擇所述前置碼的簽名特有的信道化碼。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種無(wú)線電通信系統(tǒng)，包括主站、副站和用于從副站至主站的消息傳輸?shù)碾S機(jī)接入信道，副站具有用于在隨機(jī)接入信道上發(fā)送利用簽名編碼的前置碼的裝置，其特征在于，主站具有用于在成功接收前置碼之后發(fā)送包括功率控制信息的控制信道的裝置，而副站具有用于為響應(yīng)控制信道的接收而調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率的裝置。
具體地，本發(fā)明提供一種無(wú)線電通信系統(tǒng)，包括主站、副站和隨機(jī)接入信道，所述隨機(jī)接入信道用于從副站至主站的消息傳輸，所述副站具有用于在所述隨機(jī)接入信道上發(fā)送利用簽名編碼的前置碼的裝置和用于隨后發(fā)送所述消息的裝置，而所述主站具有用于在成功接收所述前置碼之后發(fā)送包括功率控制信息的控制信號(hào)的裝置，所述副站還具有用于為響應(yīng)所述控制信號(hào)的接收而調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率的裝置，其特征在于，所述主站還具有用于為傳送所述控制信號(hào)的信道選擇所述前置碼的簽名特有的信道化碼的裝置。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種主站，用于在具有用于從副站到主站的消息傳輸?shù)碾S機(jī)接入信道的無(wú)線電通信系統(tǒng)中使用，主站具有用于在隨機(jī)接入信道上接收由副站發(fā)送的利用簽名編碼的前置碼的裝置和用于確定從副站接收到的發(fā)送功率的裝置，其特征在于，提供在成功接收前置碼之后發(fā)送控制信道的裝置，該控制信道包括用于副站改變其發(fā)射機(jī)輸出功率的功率控制信息。
依據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種副站，用于在具有用于發(fā)送消息至主站的的隨機(jī)接入信道的無(wú)線電通信系統(tǒng)中使用，副站具有用于在隨機(jī)接入信道上發(fā)送利用簽名編碼的前置碼的裝置，其特征在于，副站具有用于為響應(yīng)接收到由主站發(fā)送的控制信道而調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率的裝置。


現(xiàn)在將通過(guò)舉例的方法，參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中圖1是依據(jù)本發(fā)明的一種無(wú)線電通信系統(tǒng)的方框簡(jiǎn)圖；圖2用作說(shuō)明如上所述的一種沒(méi)有功率控制的基本隨機(jī)接入信道方案；圖3用作說(shuō)明如上所述的一種具有前置功率斜升(ramping)和快速確認(rèn)的隨機(jī)接入信道方案；圖4用作說(shuō)明一種具有依據(jù)本發(fā)明的功率控制的基本隨機(jī)接入信道方案；圖5用作說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的一種帶有前置功率斜升的隨機(jī)接入信道方案，具有功率控制；和圖6用作說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的一種帶有前置功率斜升的隨機(jī)接入信道方案，具有確認(rèn)和功率控制。
在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)用于表明相應(yīng)的特征。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的系統(tǒng)包括一個(gè)主站(BS)50和多個(gè)副站(MS)60。BS50包括微控制器(μc)52、連接到無(wú)線電傳輸裝置56的收發(fā)信機(jī)裝置54和用于連接到PSTN或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)的連接裝置58。每個(gè)MS60包括微控制器(μc)62、連接到無(wú)線電傳輸裝置66的收發(fā)信機(jī)裝置64和用于改變發(fā)送功率電平的功率控制裝置68，從BS50到MS60的通信發(fā)生在下行鏈路信道72上，而從MS60到BS50的通信發(fā)生在上行鏈路信道74上。
用作本發(fā)明應(yīng)用的一個(gè)例子的UMTS系統(tǒng)使用CDMA系統(tǒng)來(lái)分配傳輸信道給基站和移動(dòng)站。在下行鏈路信道72上，許多信道化碼(channnelisation code)被用于區(qū)分預(yù)定用于不同用戶的傳輸，和附加的擾頻碼被用于區(qū)分正在發(fā)送的BS50。因此，為了解碼預(yù)定給它的消息，MS60必須既知道用于BS50發(fā)送數(shù)據(jù)的碼，又知道用于其信道的碼。
同樣，在上行鏈路信道74上，信道化碼被用于選擇MS60要在其上發(fā)送的信道和MS60特定的擾頻碼。在前置碼期間，MS60發(fā)送一個(gè)簽名，它是隨機(jī)選取的特定的碼序列。
圖4中示出本發(fā)明的一種基本的實(shí)現(xiàn)方法。MS60通過(guò)發(fā)送由消息包104隨后的前置碼102，用圖2所示相同的方法接入上行鏈路信道74。消息104可被規(guī)定為具有固定的長(zhǎng)度，或者若是可變長(zhǎng)度，可包括長(zhǎng)度指示信息。當(dāng)BS50檢測(cè)前置碼102時(shí)，在下行鏈路信道上發(fā)送物理控制信道(PCCH)302。PCCH包括功率控制信息，向MS60表明是否它應(yīng)該提升或降低它的發(fā)送功率電平，并在消息104的持續(xù)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行。
MS60必須提前知道為控制信道302所用的信道化碼，以便功率控制信息可被解調(diào)，這要求它是預(yù)分配的。對(duì)于前置簽名來(lái)說(shuō)碼也應(yīng)該是特定的，以便對(duì)來(lái)自不同移動(dòng)站的請(qǐng)求作出響應(yīng)時(shí)在下行鏈路信道72上的沖突最少。預(yù)分配可能導(dǎo)致碼短缺。
對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一種解決辦法是在用于主下行鏈路傳輸?shù)目刂菩诺?02上采用不同的擾頻碼。由BS50使用這樣一種副擾頻碼將對(duì)系統(tǒng)容量具有可以忽略的影響，因?yàn)闊o(wú)論位速率還是占空因數(shù)都很低。
在前置碼和消息之間的時(shí)間間隔應(yīng)該足夠長(zhǎng)，以保證控制信道可在消息104開(kāi)始或在消息104開(kāi)始以前被建立，由此使它無(wú)誤差被接收的機(jī)會(huì)最大。這種時(shí)間對(duì)于BS50的處理時(shí)間和傳播延時(shí)來(lái)說(shuō)是允許的，例如，為了允許在最大約38km(大大大于典型的2km)的半徑的蜂窩內(nèi)使用，此間隔至少應(yīng)該是250μs。
將功率控制信息加到上行鏈路傳輸(已經(jīng)具有PCCH)上也是可能的，這將允許對(duì)下行鏈路控制信道302進(jìn)行功率控制，雖然實(shí)際上這可能是不必要的，因?yàn)槲凰俾实汀?br> 圖5示出一種在采用前置功率斜升的系統(tǒng)中使用的另一實(shí)施方案。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是消息104的功率電平在可以對(duì)控制信道302中的功率控制信息作出響應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以前，它的初始功率電平是接近正確的。像由BS50確認(rèn)前置碼102的正確接收它的主要功能一樣，確認(rèn)204可執(zhí)行其他功能，例如表明此系統(tǒng)忙或該接入已被拒絕。
圖6示出這種方案的修改，其中確認(rèn)和功率控制的功能被組合在一個(gè)單一的控制信道502中。在這樣一種系統(tǒng)中，控制信道502的開(kāi)始表示由BS50接收到前置碼102?？刂菩诺?02的中斷則能夠用于表示上行鏈路傳輸已被破壞。使得MS60在試圖再次發(fā)送消息104之前終止發(fā)送消息104。這樣一種用于表明上行鏈路傳輸破壞的方法也可獨(dú)立地或與以上描述過(guò)的任何其他方案組合使用。
通過(guò)閱讀本公開(kāi)內(nèi)容，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)雖然可作其他的修改。這樣的修改包含在無(wú)線電通信系統(tǒng)及其組成部件中已經(jīng)知道的其他特征，它們可被用于替代或補(bǔ)充在此已描述過(guò)的特征。
在本說(shuō)明書和權(quán)利要求中，在一個(gè)元件前的“一”并不排斥存在多個(gè)這樣的要素。而且，字“包括”并不排斥在已列舉的以外的元件或步驟的存在。
工業(yè)可用性本發(fā)明可用于無(wú)線電通信系統(tǒng)范疇，例如UMTS。
權(quán)利要求
1.用于在無(wú)線電通信系統(tǒng)中使用的一種主站，所述無(wú)線電通信系統(tǒng)具有用于將消息從副站發(fā)送到主站的隨機(jī)接入信道，所述主站具有用于在隨機(jī)接入信道上接收由副站發(fā)送的利用簽名編碼的前置碼的裝置，用于確定從副站接收到的發(fā)送功率的裝置，和用于在成功接收前置碼之后發(fā)送包括用于副站改變其發(fā)射機(jī)的輸出功率的功率控制信息的控制信號(hào)的裝置，其特征在于，用于為傳送控制信號(hào)的信道選擇前置碼的簽名特有的信道化碼的裝置。
2.如權(quán)利要求1的主站，其特征在于，用于在成功接收前置碼之后發(fā)送確認(rèn)的裝置。
3.如權(quán)利要求2的主站，其特征在于，用于開(kāi)始發(fā)送控制信號(hào)以提供所需確認(rèn)的裝置。
4.如權(quán)利要求1-3之中任一項(xiàng)權(quán)利要求的主站，其特征在于，用于中斷控制信號(hào)的傳輸以表示消息的至少一部分已經(jīng)在遭破壞的狀態(tài)中被接收的裝置。
5.用于在無(wú)線電通信系統(tǒng)中使用的一種副站，所述無(wú)線電通信系統(tǒng)具有用于發(fā)送消息到主站的隨機(jī)接入信道，所述副站具有用于在隨機(jī)接入信道上發(fā)送利用簽名編碼的前置碼的裝置，用于隨后發(fā)送消息的裝置，和用于調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率以響應(yīng)接收到由主站發(fā)送的控制信號(hào)的裝置，其特征在于，用于利用前置碼的簽名特有的信道化碼來(lái)解碼控制信號(hào)的裝置。
6.如權(quán)利要求5的副站，其特征在于，用于以不斷增長(zhǎng)的功率電平并在預(yù)先規(guī)定的間隔上發(fā)送一系列前置碼的裝置，以便從主站接收確認(rèn)，并在接收到確認(rèn)之后發(fā)送消息。
7.如權(quán)利要求5或6的副站，其特征在于，用于終止消息的傳輸以響應(yīng)控制信號(hào)的中斷的裝置。
全文摘要
一種運(yùn)行無(wú)線電通信系統(tǒng)的方法利用隨機(jī)接入信道來(lái)使副站能夠發(fā)送消息到主站。副站發(fā)送前置碼(102)到主站。在成功接收前置碼之后，主站發(fā)送包括功率控制信息的控制信道(502)，以命令副站調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率。這種方法保證副站在足夠的功率上發(fā)送，以使消息(104)被主站成功地接收，同時(shí)使此傳輸所產(chǎn)生的干擾為最小。
文檔編號(hào)H04W72/04GK1561012SQ20041006380
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期1999年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月28日
發(fā)明者T·J·穆斯利, B·亨特, T J 穆斯利 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司