專利名稱：具有由多個接入分組構(gòu)成的隨機接入請求的無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到包含隨機接入信道的無線通信系統(tǒng)，該信道用于傳輸輔助站對主站的接入請求，并且還涉及到系統(tǒng)內(nèi)使用的主站和輔助站，以及系統(tǒng)的操作方法。盡管在此特別參考新興的通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)來描述本說明書，但是應(yīng)該理解到這種技術(shù)也同樣可以適用于其它移動無線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)通常要求能夠在移動臺(MS)和基站(BS)之間交換信令消息。下行信令(從BS到MS)通常由基站的物理廣播信道發(fā)送，對其覆蓋區(qū)域內(nèi)的任一MS進行尋址。由于只有一個發(fā)射機(BS)使用廣播信道，所以不存在接入問題。
與此相反，上行信令(從MS到BS)則要求考慮得更仔細(xì)。如果MS已經(jīng)分配有上行信道用于語音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則信令可以通過馱背運輸方式(piggy-backing)進行傳送，其中信令消息可以被附加在由MS發(fā)送給BS的數(shù)據(jù)分組之上。然而如果MS沒有分配上行信道，則該馱背運輸方式是不可行的。在這種情況下，可以使用快速上行信令機制來實現(xiàn)新鏈接信道的建立或重建。
在許多系統(tǒng)(例如那些按全球移動通信系統(tǒng)(GSM)標(biāo)準(zhǔn)和建議的UMTS標(biāo)準(zhǔn)進行操作的系統(tǒng))中，快速上行信令傳送可以通過使用縫隙式ALOHA或類似協(xié)議提供隨機接入信道來啟動。那些希望向其BS請求特定業(yè)務(wù)或發(fā)送短消息的MS要通過隨機接入信道發(fā)送接入請求，該請求中包括用于標(biāo)識MS的信息以及與被請求業(yè)務(wù)或消息相關(guān)的數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)信息通常被認(rèn)為是負(fù)荷信息)。如果BS成功地接收到了接入請求，則它會向MS發(fā)送一條確認(rèn)消息。如果要求進一步協(xié)商才能建立被請求的業(yè)務(wù)，則該協(xié)商通常在確認(rèn)中注明的新建立的信道中進行。
本發(fā)明涉及按時分多址(TDMA)協(xié)議方式操作的隨機接入信道的實施，其中的傳輸要求占用預(yù)定長度的時隙。MS選擇這樣的一個時隙用于發(fā)送其接入請求。該方案的實施過程中所要考慮的主要問題是需要保證有足夠的容量用于預(yù)定的業(yè)務(wù)負(fù)載。實施該有效方案過程中所存在的特定問題是對隨機接入信道來說存在有若干個不同的用戶，每一個用戶都要向BS發(fā)送不同數(shù)量的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)。如果為滿足所有可能的應(yīng)用而令時隙長度足夠長，則隨機接入信道的容量就會被減小到令人不能接受的程度。另一方面，如果時隙長度的設(shè)置能夠保證提供足夠的信道容量，則那些需要較大量(多于接入請求所能容納的數(shù)量)有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)啟動會變得不必要的復(fù)雜。
在類似UMTS的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，接入分組的容量要受到最小可用擴頻系數(shù)的限制。此外，該擴頻系數(shù)可以對最大通信范圍加以限制。這就意味著在規(guī)模較大的小區(qū)中(或者至少當(dāng)一個MS接近小區(qū)邊界時)，最大容量會被減小。
發(fā)明的公開本發(fā)明的一個目的在于解決使得隨機接入信道容量最大化的問題。
根據(jù)本發(fā)明第一個方面，提供一個包含主站和多個輔助站在內(nèi)的無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有用于傳輸輔助站向主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包含擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中一個需要發(fā)送包含著多于單個接入分組格式所能容納的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入請求的輔助站具有用于把數(shù)據(jù)分割成為多個部分并且用于發(fā)送含有多個接入分組的接入請求的裝置，其中每一個分組包括有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的一部分，并且在主站中包括用于判定接收到的接入請求包含多個接入分組的裝置，以及用于把多個接入分組組合成為有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了工作于無線通信系統(tǒng)內(nèi)的主站，該系統(tǒng)擁有用于傳輸輔助站向主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包括擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，并且主站還提供了用于判定接收到的接入請求包含多個接入分組并且用于把多個接入分組組合成為有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了工作于無線通信系統(tǒng)內(nèi)的輔助站，該系統(tǒng)擁有用于傳輸輔助站向主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包括擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中輔助站包括響應(yīng)對輔助站需要發(fā)送一個包含著多于單個接入分組所能容納的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入請求進行的判定、用于把數(shù)據(jù)分割成為多個部分并且用于傳輸包括多個接入分組的接入請求的裝置，其中每一個分組包括有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供無線通信系統(tǒng)的一種操作方法，該系統(tǒng)包括一個主站和多個輔助站，并且擁有用于傳輸輔助站對主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包含擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中一個需要發(fā)送包含著多于單個接入分組格式所能容納的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入請求的輔助站把數(shù)據(jù)分割成為多個部分并且發(fā)送包含多接入分組的接入請求，其中每一個接入分組包括負(fù)荷數(shù)據(jù)的一部分，而且主站判定接收到的接入請求包含多個接入分組并且把多個接入分組組合成有效負(fù)荷數(shù)據(jù)。
附圖簡述現(xiàn)在要參考附圖，通過實例的方法來描述本發(fā)明的實施例，其中

圖1是無線通信系統(tǒng)的模塊框圖；圖2說明一種可用的接入分組格式；以及圖3根據(jù)本發(fā)明，用于說明在隨機接入信道中的傳輸方法的流程圖。
實施本發(fā)明的方式參考圖1，無線通信系統(tǒng)包含主站(BS)100和多個輔助站(MS)110。BS100包括微處理器(uC)102、與無線傳輸裝置106相連的收發(fā)機裝置104、以及用于連接PSTN或其它適合的網(wǎng)絡(luò)的連接裝置108。每一個MS110包括一個微處理器(uC)112以及與無線傳輸裝置116相連的收發(fā)機裝置114。從BS100到MS110的通信通過下行信道122進行，而從MS110到BS100的通信需要占用上行信道124。
本發(fā)明考慮用于傳輸來自MS110的接入請求的隨機接入上行信道124。盡管在此所描述的技術(shù)同樣適用于其它采用TDMA隨機接入信道(無論是否采用CDMA和TDD技術(shù))的系統(tǒng)，但是隨后的實施例還是參考采用碼分多址(CDMA)技術(shù)的時分雙工(TDD)UMTS系統(tǒng)來描述。例如，即使UMTS的FDD與TDD模式的幀結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)有所不同，但類似的技術(shù)也可以適用于頻分雙工(FDD)UMTS系統(tǒng)。
本發(fā)明特別考慮這樣的系統(tǒng)其中由MS110傳送的接入請求包含要在預(yù)定時間長度的時隙內(nèi)發(fā)送的預(yù)定格式的接入分組。這種系統(tǒng)的一個實例就是UMTS的TDD模式中的隨機接入信道。圖2中給出該系統(tǒng)的接入分組格式。該接入分組的總時間長度為312.5us(1280個碼片)，占據(jù)了系統(tǒng)內(nèi)總時隙的時間長度的一半。接入分組200包括336個碼片的第一數(shù)據(jù)段(DAT1)202、512個碼片的中間同步(mid-amble)段(MID)204、336個碼片的第二數(shù)據(jù)段(DAT2)206，以及96個碼片的保護間隔(G)。
接入分組200使用由MS110隨機選擇的多個可用擴頻碼之一來編碼，這樣就使得幾個接入請求可以被同時傳輸。中間同步段204的目的在于使BS100獲得精確的信道估計(即使在最差的信道條件下)，從而可以無差錯地接收包含在數(shù)據(jù)段202和206內(nèi)的有效負(fù)荷。中間同步段204還能夠允許對同時傳輸?shù)?、但使用不同擴頻碼的接入分組200進行聯(lián)合檢測。
在擴頻系數(shù)為16時，每一個數(shù)據(jù)段202和206可以容納21個符號(如果采用QPSK(四相移相鍵控)調(diào)制，則可以包含42個比特)。一個公知的問題在于該數(shù)據(jù)容量不能滿足MS110的初始接入的要求。然而其它類型的接入請求只要求較小的有效負(fù)荷?？梢钥紤]各種可能性來提高有效負(fù)荷●可以把中間同步204的大小減小到256個碼片。然而這樣做會造成具有比較大的時延擴展的信道性能的惡化，而且有效負(fù)荷增加256個碼片(16個符號)也是不夠用的。
●可以減小數(shù)據(jù)段202和206的擴頻系數(shù)，例如從16減小到8。這樣就可以使有效負(fù)荷的規(guī)模加倍，但是這樣會減小同時傳輸?shù)慕尤胝埱蟮淖畲髷?shù)量，因此會減小隨機接入信道的總?cè)萘俊?br> ●接入分組200的長度可以被加倍，從而占據(jù)整個時隙。然而這樣會減小可用時隙的個數(shù)，因此提高了沖突概率，并且減小了隨機接入信道的總?cè)萘俊?br> 在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，如果有效負(fù)荷大于單個接入分組200所能容納的數(shù)據(jù)量，則可以通過允許MS110把其有效負(fù)荷數(shù)據(jù)傳輸分割成為多個接入分組200來解決該問題。在大多數(shù)接入請求只要求傳輸單個接入分組200的情況下，與上述其它可能的解決方案相比，這種系統(tǒng)具備很大的優(yōu)勢。
該系統(tǒng)可以限制組成接入請求的接入分組200的個數(shù)，例如限制成兩個(如果可以提供足夠的有效負(fù)荷容量的話)。為簡單起見，該系統(tǒng)可以要求發(fā)送多個接入分組200，而在它們之間要求具有特定的關(guān)系。例如可以要求接入分組在連續(xù)的時隙中傳輸，或者各個分組之間有預(yù)定數(shù)量的時隙，而且還可以要求MS110對每一個接入分組200都使用相同的擴頻碼?；蛘呖梢砸笸瑫r傳輸多個接入分組200，它們各自采用不同的擴頻碼。
接入分組200的數(shù)據(jù)段202和206需要包含某些信令，用于標(biāo)識該接入分組200本身就是完整的接入請求或者是組成多個接入分組200的接入請求的一部分，由BS100對其中的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)進行組合?？梢詫Χ鄠€接入分組中的每一個使用相同的擴頻碼來實現(xiàn)這種標(biāo)識。
在多個接入分組200中的每一個有效負(fù)荷數(shù)據(jù)格式不需要是相同的。例如，第一接入分組200可以包含信令信息、標(biāo)識發(fā)送MS110身份的信息、以及所有被發(fā)送的接入分組的總數(shù)量。接入分組200之一可以包含用于整個有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的循環(huán)冗余校驗(CRC)或其它數(shù)據(jù)完整性校驗措施。為改善差錯性能，可以在多個接入分組200之間對完整的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)進行交織。
根據(jù)本發(fā)明，圖3以流程圖的形式給出在隨機接入信道中的傳輸方法。該方法從步驟302開始，此時MS110需要向BS100請求新業(yè)務(wù)或者向BS100發(fā)送短消息。在步驟304，該MS110判定要求傳輸多少有效負(fù)荷數(shù)據(jù)，并且因此判定容納該數(shù)據(jù)所需要的接入分組200的個數(shù)N。然后在步驟306，MS110生成適當(dāng)數(shù)量的接入分組200，選擇一個擴頻碼去對其進行編碼，并且通過隨機接入信道向BS100發(fā)送這些數(shù)據(jù)。
然后在步驟308，MS110等待BS100例如通過通用下行信令信道發(fā)送對請求的確認(rèn)消息。如果在預(yù)定的時間內(nèi)沒有接收到確認(rèn)消息，則MS110重新發(fā)送這N個接入分組200。在步驟310，該方法以連續(xù)接收到確認(rèn)消息作為結(jié)束，在此之前，為啟動被請求業(yè)務(wù)或處理消息，MS110和BS100有必要采用所需要的措施。
BS100能夠為每一個接入分組200發(fā)送一個獨立的確認(rèn)消息，這樣如果由MS110發(fā)送的一個或多個接入分組發(fā)生錯誤，則只要求重新發(fā)送那些錯誤的分組。然而對于BS100來說更簡單的方法是為整個的接入請求而發(fā)送單一確認(rèn)消息，并且這樣可以還可以為更高層的協(xié)議(它不用考慮傳輸特定接入請求所需要的接入分組數(shù)量)提供一致的接口。
通過閱讀本描述，很明顯對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說可以做出其它的修改。這種修改可能包括無線通信系統(tǒng)內(nèi)已知的其它特性及其部件，它們可用來代替或附加于在此描述的上述特性。
在本規(guī)定和權(quán)利要求中，單詞“一個”或“一”并不排除多個這種元素的存在。而且，單詞“包含”并不排除其它未被列出的元素或步驟的出現(xiàn)。
工業(yè)適用性本發(fā)明適用于多種無線通信系統(tǒng)，例如UMTS。
權(quán)利要求
1．無線通信系統(tǒng)，包含一個主站和多個輔助站，該系統(tǒng)擁有用于傳輸從輔助站到主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包含擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中一個需要發(fā)送包含著多于單個接入分組格式所能容納的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入請求的輔助站具有用于把數(shù)據(jù)分割成為多個部分并且用于發(fā)送包含多接入分組的接入請求的裝置，其中每一個接入分組包括有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的一部分，并且在主站中包含用于判定該接收到的接入請求包含多接入分組的裝置，以及用于把多個接入分組組合形成有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的裝置。
2．工作在無線通信系統(tǒng)內(nèi)的主站，該系統(tǒng)內(nèi)包括用于傳輸輔助站向主站的接入請求的隨機接入信道，其中接入請求包括擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中主站提供了用于判定接收到的接入請求包含多個接入分組并且用于把多個接入分組組合成為有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的裝置。
3．權(quán)利要求2中的主站，其特征在于提供了用于傳輸有關(guān)多接入分組的單一確認(rèn)消息的裝置。
4．工作在無線通信系統(tǒng)內(nèi)的輔助站，該系統(tǒng)內(nèi)包括用于傳輸輔助站向主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包括擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中輔助站包括響應(yīng)對輔助站需要發(fā)送一個包含著多于單接入分組格式所能容納的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入請求進行的判定、用于把數(shù)據(jù)分割成為多個部分并且用于傳輸包括多個接入分組的接入請求的裝置，其中每一個分組包括有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的一部分。
5．對無線通信系統(tǒng)進行操作的方法，該系統(tǒng)包括一個主站和多個輔助站，并且擁有用于傳輸輔助站向主站的接入請求的隨機接入信道，該接入請求包含擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組，其中一個需要發(fā)送包含著多于單接入分組格式所能容納的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入請求的輔助站把數(shù)據(jù)分割成為多個部分并且發(fā)送包含多接入分組的接入請求，其中每一個分組包括負(fù)荷數(shù)據(jù)的一部分，而且主站判定接收到的接入請求包含多個接入分組并且把多個接入分組組合成有效負(fù)荷數(shù)據(jù)。
6．權(quán)利要求5中的方法，其特征在于多個接入分組中除第一個分組外的每一個分組的傳輸時間都與多個接入分組當(dāng)中的第一分組進行傳輸?shù)臅r間有預(yù)定的關(guān)系。
7．權(quán)利要求6中的方法，其特征在于多個接入分組以連續(xù)序列的方式被傳送。
8．權(quán)利要求5到7中任一項的方法，其特征在于要在多個接入分組范圍內(nèi)對有效負(fù)荷數(shù)據(jù)進行交織。
9．權(quán)利要求5到8中任一項的方法，其特征在于信令信息僅僅被包含在多個接入分組中的一個分組當(dāng)中。
10．權(quán)利要求5到9中任一項的方法，其特征在于數(shù)據(jù)完整性校驗僅僅被包含在多個接入分組中的一個分組當(dāng)中。
11．權(quán)利要求5到10中任一項的方法，其特征在于主站發(fā)送關(guān)于多個接入分組的單一確認(rèn)消息。
12．權(quán)利要求5到11中任一項的方法，其特征在于該系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)。
13．權(quán)利要求12中的方法，其特征在于多個接入分組采用相同的擴頻碼來編碼。
14．權(quán)利要求12中的方法，其特征在于多個接入分組采用不同的擴頻碼來編碼，并且同時被發(fā)送。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng),其中輔助站(110)可以通過使用時分多址協(xié)議的隨機接入信道向主站(100)請求業(yè)務(wù)。一個接入請求包括一個擁有預(yù)定最大數(shù)據(jù)容量的接入分組(200)。如果輔助站要求發(fā)送接入請求,該請求內(nèi)包含的有效負(fù)荷數(shù)據(jù)(202、206)多于單個接入分組所能容納的數(shù)據(jù)數(shù)量,則該數(shù)據(jù)要被分割成為多個部分,每一部分在單獨的接入分組中被傳輸。主站對多個接入分組(200)進行組合以形成接入請求,并且向輔助站發(fā)送確認(rèn)消息。
文檔編號H04B1/707GK1304622SQ00800794
公開日2001年7月18日 申請日期2000年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月7日
發(fā)明者T·J·穆斯利 申請人:皇家菲利浦電子有限公司