專利名稱：無線電通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運行具有隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及這樣的一種系統(tǒng)和用于這樣一種系統(tǒng)的主站和副站。雖然本說明書描述一種系統(tǒng)是特別參照新出現(xiàn)的通用移動遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)(UMTS)，可以理解，這樣的技術(shù)同樣適用于其他的移動無線電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨機(jī)接入信道是無線電通信系統(tǒng)中使移動站(MS)能夠發(fā)送短消息到基站(BS)的一種標(biāo)準(zhǔn)的部件。應(yīng)用過程包括當(dāng)MS接通時發(fā)信號給BS，當(dāng)MS未被呼叫占用時發(fā)送數(shù)據(jù)分組到BS，并請求BS分配資源供MS使用。
為了實現(xiàn)隨機(jī)接入信道已經(jīng)提出各種各樣的方法。圖2中示出一個在UMTS(寬頻帶碼分多址(CDMA)頻分雙工模式)中使用的例子。MS通過發(fā)送由消息分組(MSG)104隨后的前導(dǎo)(P)102接入上行信道。當(dāng)BS接收到前導(dǎo)102時可開始處理消息分組104。一旦BS接收到消息104，就在下行信道上發(fā)送確認(rèn)(ACK)106，對MS指明消息104已被收到并被正確地解碼。典型情況下前導(dǎo)102可持續(xù)1ms，隨后是0．25ms時間間隔，接著是10ms的消息104。
利用這種方法的一個問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，使得前導(dǎo)102和消息104在為消息104正確解碼所需的功率水平上被BS接收。如果MS在太高的功率水平發(fā)送，它的信號可淹沒在BS接收的其他信號，而如果在太低的功率水平發(fā)送，它的信號可能根本未被BS接收到。
在此MS通過測量在下行信道上從BS接收到的功率并利用此測量結(jié)果估計在上行信道中的路徑損失來確定發(fā)送功率。然而，這樣一種方法不是非?？煽康?。兩個問題是，在BS上所需要的接收功率不是恒定的，而是隨無線電信道條件和MS的速率而變化的，并且上行和下行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，在等待一個補(bǔ)償周期以后，重復(fù)嘗試。這種方案的缺點是可能需要幾次重發(fā)，引起較大延時的可能。
圖3中示出一種改進(jìn)的方案，MS首先在降低的功率水平上發(fā)送前導(dǎo)102。如果BS將前導(dǎo)正確地接入并解碼，就發(fā)送前導(dǎo)確認(rèn)(A)204。在圖3所示的例子中，在第一前導(dǎo)被發(fā)送以后，在分配給它的時隙202中(典型情況下可為1ms長)沒有確認(rèn)返回。因而MS在較高的功率水平上發(fā)送另一個前導(dǎo)102。在時隙202中再次未接收到確認(rèn)，那末MS在更高的功率上發(fā)送另一個前導(dǎo)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(能量／每位／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，并可能浪費系統(tǒng)的上行容量。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是為隨機(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，提供一種運行具有使副站能夠發(fā)送消息到主站的隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(tǒng)的方法，該方法包括副站在隨機(jī)接入信道上發(fā)送用簽名編碼的前導(dǎo)到主站并接著發(fā)送消息，其特征在于主站在成功地接收前導(dǎo)以后發(fā)送包括功率控制信息的控制信道，根據(jù)此副站調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種無線通信系統(tǒng)，包括一個主站，一個副站和用于將消息從副站發(fā)送到主站的隨機(jī)接入信道。副站具有用于在隨機(jī)接入信道上發(fā)送用簽名編碼的前導(dǎo)的裝置，其特征在于主站具有在成功接收前導(dǎo)以后發(fā)送包括功率控制信息的控制信道的裝置，副站具有根據(jù)接收控制信道調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)輸出功率的裝置。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種主站，用于在具有將消息從副站傳送到主站的隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(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)送的用簽名編碼的前導(dǎo)的裝置，和用于確定從副站接收到的發(fā)送功率的裝置，其特征在于提供了在成功接收前導(dǎo)以后發(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，包括用于在具有隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(tǒng)中發(fā)送消息到主站，副站具有用于在隨機(jī)接入信道上發(fā)送用簽名編碼的前導(dǎo)的裝置，其特征在于副站具有根據(jù)由主站發(fā)送的控制信道的調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)輸出功率的裝置。
隨圖簡述現(xiàn)在將通過舉例的方法，參考附圖描述本發(fā)明的實施方案，其中

圖1是依據(jù)本發(fā)明的一種無線電通信系統(tǒng)的方框簡圖；圖2用作說明，如上所述的一種沒有功率控制的基本隨機(jī)接入信道方案；圖3用作說明，如上所述的一種具有前導(dǎo)功率斜升和快速確認(rèn)的隨機(jī)接入信道方案；圖4用作說明一種具有依據(jù)本發(fā)明的功率控制的基本隨機(jī)接入信道方案；圖5用作說明一種帶有前導(dǎo)功率斜升的隨機(jī)接入信道方案，具有依據(jù)本發(fā)明的功率控制；和圖6用作說明一種帶有前導(dǎo)功率斜升的隨機(jī)接入信道方案，具有確認(rèn)和依據(jù)本發(fā)明的功率控制。
在附圖中相同的參考數(shù)字被用于表明相應(yīng)的特征。
實施本發(fā)明的模式圖1所示的系統(tǒng)包括一個主站(BS)50和多個副站(MS)60。BS50包括微控制器(μc)52，連到無線電傳輸裝置56的發(fā)送接收機(jī)裝置54，和用于連到PSTN或私人網(wǎng)絡(luò)的連接裝置58。每個MS60包括微控制器(μc)62，連到無線電傳輸裝置66的發(fā)送接收機(jī)裝置64，和用于改變發(fā)送功率水平的功率控制裝置68，從BS50到MS60的通信發(fā)生在下行信道72，而從MS60到BS50的通信發(fā)生在上行信道74。
用作應(yīng)用本發(fā)明的一個例子的UMTS系統(tǒng)使用CDMA系統(tǒng)來分配到基站和移動站的傳送信道。在下行信道72許多信道化碼被用于區(qū)分供不同用戶的傳輸，和附加的擾頻碼被用于區(qū)分正在發(fā)送的BS50。因此，為了對消息解碼，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，在上行信道74，信道化碼被用于選擇MS60要發(fā)送的信道和對MS60特定的擾頻碼。在前導(dǎo)期間，MS60發(fā)送一個簽名，它是一種隨機(jī)選取的特定的碼序列。
圖4中示出本發(fā)明的一種基本的實現(xiàn)方法。MS60通過發(fā)送由消息包104隨后的前導(dǎo)102，用圖2所示相同的方法接入上行信道74。消息104可被規(guī)定為具有固定的長度，或者若是可變長度，可包括長度指示信息。當(dāng)BS50檢測前導(dǎo)102時，在下行信道上發(fā)送物理控制信道(PCCH)302。PCCH包括功率控制信息，向MS60指明是否它應(yīng)該提升或降低它的發(fā)送功率水平，并在消息104的持續(xù)時間內(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。對于前導(dǎo)簽名來說碼也應(yīng)該是特定的，以便對來自不同移動站的請求作出響應(yīng)時在下行信道72上的沖突最少。預(yù)分配可能導(dǎo)致碼的不足。
對這個問題的一種解決辦法是在用于主下行傳輸?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系統(tǒng)容量具有可以忽略的影響，因為無論位速率還是占空因數(shù)都很低。
在前導(dǎo)和消息之間的時間間隔應(yīng)該足夠長，以保證控制信道可在消息104開始或在消息104開始以前被建立，由此使它無誤差被接收的機(jī)會最大。這種時間對于BS50的處理時間和傳播延時來說是允許的，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傳輸(已經(jīng)具有PCCH)上也是可能的，這將允許對下行控制信道302進(jìn)行功率控制，雖然實際上這可能是不必要的，因為位速率低。
圖5示出一種在采用前導(dǎo)功率斜升的系統(tǒng)中使用的另一實施方案。這種方案的優(yōu)點是消息104的功率水平在可以對控制信道302中的功率控制信息作出響應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以前，它的初始功率水平是接近正確的。像由BS50確認(rèn)前導(dǎo)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，例如指明系統(tǒng)被占用或接入已被拒絕。
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的開始由BS50指明接收到前導(dǎo)102。然后控制信道502的中斷被用于指明上行傳輸已被破壞。使得MS60在試圖再次發(fā)送以前終止發(fā)送消息104。這樣一種用于指明上行發(fā)送破壞的方法也可獨立地或與以上描述過的任何其他方案組合使用。
通過閱讀本公開內(nèi)容，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說雖然可作其他的修改。這樣的修改包含在無線電通信系統(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)充在此已描述過的特征中。
在本說明書和權(quán)利要求中，在一個元件前的“一”并不排斥存在多個這樣的要素。而且，字“包括”并不排斥在已列舉的以外的元件或步驟。
工業(yè)可用性本發(fā)明可用于無線電通信系統(tǒng)范疇，例如UMTS。
權(quán)利要求
1．一種運行具有用于使副站能夠發(fā)送消息到主站的隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(tǒng)的方法，該方法包括副站在隨機(jī)接入信道上發(fā)送用簽名編碼的前導(dǎo)到主站并相繼發(fā)送消息，其特征在于主站在成功接收前導(dǎo)以后發(fā)送包括功率控制信息的控制信道，根據(jù)此副站調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)的輸出功率。
2．如在權(quán)利要求1的方法，其特征在于主站通過參考前導(dǎo)的簽名為控制信道選擇信道化碼。
3．如權(quán)利要求2的方法，其特征在于對應(yīng)于前導(dǎo)簽名的信道化碼是預(yù)先確定的。
4．如權(quán)利要求1至3的任一項的方法，其特征在于主站為控制信道選擇與若干其他下行傳輸所用的不同的擾頻碼。
5．如權(quán)利要求1至4的任一項的方法，其特征在于副站以不斷增長的功率水平在預(yù)先規(guī)定的間隔上發(fā)送相繼的前導(dǎo)，直到從主站接收到確認(rèn)為止，在確認(rèn)以后發(fā)送消息。
6．如權(quán)利要求5的方法，其特征在于由主站發(fā)送的控制信道構(gòu)成所需要的確認(rèn)。
7．如權(quán)利要求5的方法，其特征在于由主站中斷控制信道指明消息已在受破壞的狀態(tài)中接收到。
8．一種無線電通信系統(tǒng)，包括主站，副站和用于將消息從副站發(fā)送到主站的隨機(jī)接入信道，副站具有用于在隨機(jī)接入信道上發(fā)送用簽名編碼的前導(dǎo)的裝置，其特征在于主站具有用于在成功接收前導(dǎo)以后發(fā)送包括功率控制信息的控制信道的裝置，和副站具有用于對接收控制信道作為響應(yīng)調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)輸出功率的裝置。
9．一種在具有用于將消息從副站發(fā)送到主站的隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(tǒng)中使用的主站，主站具有用于在隨機(jī)接入信道上接收由副站發(fā)送的用簽名編碼的前導(dǎo)的裝置和用于確定從副站接收到的發(fā)送功率的裝置，其特征在于提供用于在成功接收前導(dǎo)以后發(fā)送控制信道的裝置，控制信道包括功率控制信息，供副站改變其發(fā)射機(jī)的輸出功率。
10．如權(quán)利要求9的主站，其特征在于提供用于通過參考前導(dǎo)的簽名為控制信道選擇信道化碼的裝置。
11．如權(quán)利要求9或10的主站，其特征在于提供用于在成功接收前導(dǎo)以后發(fā)送確認(rèn)的裝置。
12．如權(quán)利要求11的主站，其特征在于提供用于啟動發(fā)送控制信道以提供所需的確認(rèn)的裝置。
13．如權(quán)利要求11的主站，其特征在于提供用于中斷發(fā)送控制信道以指明至少部分消息已在被破壞的狀態(tài)中接收到的裝置。
14．一種在具有用于發(fā)送消息到主站的隨機(jī)接入信道的無線電通信系統(tǒng)中使用的副站，副站具有在隨機(jī)接入信道上發(fā)送用簽名編碼的前導(dǎo)的裝置，其特征在于副站具有用于對接收的由主站發(fā)送的控制信道作出響應(yīng)調(diào)節(jié)其發(fā)射機(jī)輸出功率的裝置。
15．如權(quán)利要求14的副站，其特征在于提供用于以不斷增長的功率水平和在預(yù)先規(guī)定的間隔上發(fā)送相繼的前導(dǎo)的裝置，以便從主站接收確認(rèn)，和在接收確認(rèn)以后發(fā)送消息。
全文摘要
一種運行無線電通信系統(tǒng)的方法利用隨機(jī)接入信道,使副站能夠發(fā)送消息到主站。副站發(fā)送前導(dǎo)(102)到主站。在成功接收前導(dǎo)以后,主站發(fā)送包括功率控制信息的控制信道(502),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充分的功率上發(fā)送,使消息(104)被主站成功地接收,同時使由發(fā)送產(chǎn)生的干擾為最小。
文檔編號H04W72/04GK1292174SQ99803381
公開日2001年4月18日 申請日期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 申請人:皇家菲利浦電子有限公司