專利名稱：無線通信系統(tǒng)中均衡傳播時延和優(yōu)化功率電平的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線移動電話領域，更具體地說，涉及一種在接入移動站的網(wǎng)絡服務過程期間優(yōu)化“幀同步”和“功率電平”參數(shù)的方法。
背景技術：
在最近十年中，無線移動電話系統(tǒng)經(jīng)歷了持續(xù)的技術革新，逐漸放棄了以模擬調制所發(fā)射的載波為特征的第一代系統(tǒng)，并用以數(shù)字調制、將基帶信號轉換為數(shù)字信號的大量數(shù)字信號處理(DSP)為特征的第二代系統(tǒng)替代。現(xiàn)在對于無線移動系統(tǒng)來說，采用更為先進設計的無線移動系統(tǒng)的時機已經(jīng)成熟，即所謂的第三代系統(tǒng)，其與前兩代的區(qū)別主要是所服務的用戶以不同的方式接入物理信道。具體地說，該不同的接入模式基于碼分技術，即碼分多址(CDMA)技術。這些系統(tǒng)的設計使得在軍事領域已經(jīng)成熟的對保全發(fā)送信息的安全的傳輸可行性研究得以應用，并確保了對進行破壞目的而生成的噪聲(干擾)具有一定的抗擾能力。這些目的的實現(xiàn)得益于相對于基帶頻譜人為地擴展傳輸載波的調制頻譜。因此該技術稱為擴頻，并且其特征在于多路復用與具有高速率(碼片速率)的偽噪聲類型的碼序列(碼片)一起被發(fā)送的信號的每一個具有低碼元速率的碼元(symbol)，其目的是擴展在較寬的頻譜上發(fā)送的信息，從而僅讓那些適時授權接收的人接入。為了達到該效果，擴頻接收器解調所收到的信號，并通過在解調的信號和在調制器中使用的碼序列的局部拷貝之間施加暫時的相關來重構初始數(shù)據(jù)。從解調信號的碼元和準確的碼序列之間的數(shù)學相關中，在接收器中獲得以峰值輸出的初始信號，從而與噪聲和干擾區(qū)分開來。在民用環(huán)境下，更準確地說，在無線移動電話區(qū)段，應該在某種程度上正視與前面的軍事目標相比對擴頻調制的不同應用。具體的應用在于，允許在由不同的擴展碼區(qū)分的各個用戶之間同時共享單個物理信道。公知為縮寫CDMA(碼分多址)的相關技術采用互逆正交擴展碼序列，即忽略組間相關。這就是得以區(qū)分進入傳輸帶的各個用戶的原因在于，在以其自身的碼序列作為特征的信道上，作為相關結果的其它信道的信號將呈現(xiàn)為噪聲。相對于傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)，擴頻技術提供了對于瑞利選擇性衰減(Rayleigh selective fading)更大的不靈敏性的額外優(yōu)點，瑞利選擇性衰減是一種由于沿著所發(fā)送信號的空中路徑多次反射造成的現(xiàn)象，這是因為涉及強烈衰減的頻譜比例只是有效信號所占據(jù)的總頻譜的很小一部分。
發(fā)明目的在上述的第三代蜂窩系統(tǒng)中，一個基本的參數(shù)是移動站(MS)接入基站(BS)的功率電平。優(yōu)化該參數(shù)的原因在于使移動站以滿足期望的質量所需的最小功率到達網(wǎng)絡，從而可以優(yōu)化系統(tǒng)的容量并節(jié)省移動站的功率。對于那些同樣基于諸如時分雙工(TDD)-時分多址(TDMA)之類的接入技術的模式，比如3GPP(第三代合作計劃)框架中規(guī)定的TDD UTRAN模式(UMTS地面無線接入網(wǎng)絡)、或CWTS(中國無線電通信標準)提出的模式TD-SCDMA，另一個基本的參數(shù)是MS和BS之間的幀同步。優(yōu)化該參數(shù)的原因在于恢復由于MS和BS之間的距離引起的傳播時延，從而減少屬于相同時隙(TS)的用戶之間、以及鄰近的TS的用戶之間相互干擾。
在網(wǎng)絡接入處理過程中以及在專用信道上第一次發(fā)送時，“功率電平”和“幀同步”參數(shù)的優(yōu)化特別嚴格，這是由于不存在閉環(huán)控制機制這一事實，使用點對點連接的另一情況就存在閉環(huán)控制機制。另外，在接入期間，使用共享的無線電資源存在沖突的問題，即，那些不同的用戶同時接入相同的無線電資源的事件。優(yōu)化該參數(shù)在于使發(fā)生概率最小，同樣也得以優(yōu)化系統(tǒng)的容量和質量。

發(fā)明內容
在此敘述的本發(fā)明提出一種基于在TD-SCDMA中已經(jīng)限定的物理信道和控制包(分組，burst)的網(wǎng)絡接入處理過程，其允許獲得在接入處理過程中和在專用信道上第一次發(fā)送時使用的“幀同步”和“功率電平”參數(shù)值，與此同時使共享無線電資源發(fā)生沖突的可能性最小化。
為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明使用適于將網(wǎng)絡接入處理過程劃分為不同的臨時分開的步驟的方法。
幀周期(frame timing)和功率電平按照下述方式獲得。
在第一步中，MS使用簽名分組(signature burst)，在TD-SCDMA中稱作上行鏈路引導同步(UpPTS)，以便獲取正確的幀周期和正確的功率電平，使用它們接入公用信道或隨機接入信道(RACH)，以便向網(wǎng)絡發(fā)送其接入請求；在第二步中，MS證實并設置幀周期和功率電平參數(shù)，在已經(jīng)由網(wǎng)絡指定的專用信道上發(fā)送之前再次發(fā)送簽名分組。
使沖突最小化以下述方式實現(xiàn)。
在第一步中，將時隙限定在移動站能夠預期從網(wǎng)絡接收對其簽名分組的應答的時隙之內；該措施得以優(yōu)化在由位于同一基站的電磁覆蓋區(qū)域中的移動站共享的簽名分組層面上的沖突。此外，如果應答消息包含MS向網(wǎng)絡發(fā)送其接入請求的RACH物理信道的指示，則可以極大地降低在該共享的無線電資源上發(fā)生沖突的可能性。
可能碰巧在特別強的干擾的情況下，MS不能解碼來自網(wǎng)絡的應答消息，并由此不能知道已經(jīng)為其指定了特定的RACH信道。在這種情況下，網(wǎng)絡將為實際上處于沒有接入網(wǎng)絡狀態(tài)的用戶保留一共享的、即寶貴的資源。該狀態(tài)可以通過固定時間瞬間或最大時間來解除，在該時間內網(wǎng)絡等待所預定的資源被占用，在此時間之外該資源對于小區(qū)(cell)內的用戶將變得再次可用。
作為該構思的擴展，如果為某些服務(例如緊急呼叫和/或越區(qū)請求)確立可以僅在多幀的某些幀(例如，偶數(shù)幀)內發(fā)送簽名分組，從而對于其它所有的服務允許使用增補幀，那么則可以進一步降低使用簽名分組時發(fā)生沖突的可能性，并相應地改善所提供服務的質量(例如，改善成功越區(qū)的可能性)。
如果如下所述，則可以獲得在此描述的構思的進一步的優(yōu)點。
在更新“幀同步”和“功率電平”參數(shù)的處理過程的第一步期間，網(wǎng)絡在其對接入請求的應答中發(fā)出記錄在將由移動站使用的RACH接入信道上的干擾電平(或者適宜發(fā)送的功率電平)的信號。MS將使用該值限定在RACH信道上發(fā)送的功率電平；在“幀同步”和“功率電平”參數(shù)更新處理過程的第二步期間，網(wǎng)絡在其對簽名分組的應答中發(fā)出記錄在指定給移動站的專用信道上的干擾電平(或者適宜發(fā)送的功率電平)的信號。MS將使用該參數(shù)限定第一次接入專用信道的功率電平。
本發(fā)明特別，但不是唯一地，適用于TD-SCDMA模式。本發(fā)明的創(chuàng)新特征可以從所附的權利要求1中推知，而具體的實施例可以從所附的權利要求2至16中推知。


圖1示出包括至少一個基站BS和至少一個移動站MS的蜂窩系統(tǒng)。
具體實施例方式
本發(fā)明包括在移動站接入網(wǎng)絡服務的處理過程期間、用于優(yōu)化“幀同步”和“功率電平”參數(shù)的兩個步驟。
第一步主要是，恢復BS和MS之間良好的幀同步，以及由BS指示MS能夠以較低概率與小區(qū)的其它用戶沖突或干擾來發(fā)送其接入請求的物理公用接入信道。
第二步是，在MS開始使用更新的周期和功率值在網(wǎng)絡所指定的專用資源上發(fā)送之前，更新上述參數(shù)。
應注意，簽名分組與相關字(correlation word)類似，除了攜載允許網(wǎng)絡計算收到的信號的周期和功率電平并相應地進行校正的信號之外，不攜載任何信息或高等級的消息。在CDMA系統(tǒng)中，特別是在TD-SCDMA模式中，具有極好的自動和交叉相關特性的簽名分組可以由多個移動站并行發(fā)送，并被網(wǎng)絡正確地解碼。其次，網(wǎng)絡可以通過使用例如碼分類型的多個物理信道、或者通過使用容納多個應答消息的單一資源同時應答多個請求。
所提出的本方法的主要步驟如下。
AMS使用根據(jù)CDMA系統(tǒng)中公知的開環(huán)處理過程計算的功率電平，向網(wǎng)絡發(fā)送簽名分組(根據(jù)CWTS采納的用于TD-SCDMA模式的碼元，為UpPTS)；幀周期取自小區(qū)同步處理過程。MS在發(fā)送簽名分組的N幀內等待接收來自網(wǎng)絡的確認消息。
可能會出現(xiàn)下述三種情況。
B.1網(wǎng)絡在收到簽名分組的N幀內應答確認消息，其中包含與移動站使用的簽名相同的簽名、幀周期的校正、下次向網(wǎng)絡發(fā)送時使用的功率電平、和/或在將被使用的物理信道上的干擾電平、以及用于發(fā)送網(wǎng)絡服務接入請求消息的RACH物理信道的結構(以時隙/頻率/編碼的形式)，這是在為此目的在小區(qū)中已經(jīng)配置多個物理信道的情況下。RACH結構參數(shù)可以明確地通過信令發(fā)送，或者從移動站中隱含提取，例如由于將被使用的RACH信道和經(jīng)由其移動站已經(jīng)從網(wǎng)絡收到對簽名分組的確認消息的信道之間的關聯(lián)是事先知道的。
B.2網(wǎng)絡在收到簽名分組的N幀內應答拒絕消息，其中包含與移動站使用的簽名相同的簽名，以及在某些情況下，表明在小區(qū)中配置的公用接入信道的占用程度的指示，從中MS可以在嘗試新接入之前獲取延遲時間。
B.3在預期的時間間隔內，沒有來自網(wǎng)絡的涉及移動站所使用的簽名的應答。
C.在B.1的情況下，MS盡快或者在從網(wǎng)絡收到應答消息之后正好M幀的時候(所選的策略取決于在系統(tǒng)中建立的規(guī)則，這必須使移動站事先知道)在指示給其的RACH物理信道上、使用從網(wǎng)絡配置的參數(shù)中獲得的同步和功率值來發(fā)送其接入請求。然后等待(一直到預定的最大時間)從網(wǎng)絡接收專用信道的指定。此時，可能存在兩種情況。
C.1網(wǎng)絡通過指定專用的物理信道對接入請求肯定地進行應答。
C.2 MS在預定的最大延遲時間內沒有收到對其請求的應答。
D.1在C.1的情況下，MS立即將自己設置為在專用信道上的接收模式，并盡快地、也就是說在指定專用信道之后的K幀在專用資源上發(fā)送之前再次發(fā)送簽名分組，以便更新無線電參數(shù)。MS在X幀內等待來自網(wǎng)絡的應答，并且在該時間間隔之后立即將其自己設置為在專用信道上的發(fā)送模式發(fā)送將以任意速率進行，即使在沒有出現(xiàn)來自網(wǎng)絡的應答的情況下。參數(shù)“K”和“X”由網(wǎng)絡配置以便優(yōu)化沖突幾率。為了使該“幀同步”和“功率電平”參數(shù)更新處理過程更為有效，參數(shù)K和X的值必須要低。
D.2在C.2的情況下，MS再次從點A開始。
E.如果在B.2的情況下，則MS再次從點A開始，使用可利用的由網(wǎng)絡所發(fā)令的接入信道的占用值，以獲取在下次接入嘗試之前的延遲時間。
F.如果在B.3的情況下，則MS再次從點A開始。
本發(fā)明進一步的目的和優(yōu)點可以從所附的權利要求中變得更加清楚。
權利要求
1.在基于碼分多址或CDMA、以及時分雙工-時分多址或TDD-TDMA技術、并包括至少一個基站(BS)和至少一個移動站(MS)的第三代移動蜂窩系統(tǒng)中，一種用于在公用信道上的移動站接入網(wǎng)絡服務中均衡傳播時延和優(yōu)化功率電平的方法，其中對于以幀和多幀組織的信號的傳輸做出規(guī)定，并包含稱作簽名分組的相關字用于使網(wǎng)絡計算所收到的信號的周期(timing)和功率電平，其特征在于，它包括在移動站(MS)接入網(wǎng)絡服務的處理過程期間的用于優(yōu)化“幀同步”和“功率電平”的多個臨時分開的步驟。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，包括兩個臨時分開的步驟，具體為在第一步中，所述至少一個移動站(MS)使用簽名分組以便獲取正確的幀周期和正確的功率電平，使用它們接入公用信道以便向網(wǎng)絡發(fā)送其接入請求；在第二步中，所述至少一個移動站(MS)檢驗并設置幀周期和功率電平參數(shù)，在已經(jīng)由網(wǎng)絡指定的專用資源上發(fā)送之前再次發(fā)送簽名分組。
3.根據(jù)前面的權利要求所述的方法，其特征在于，在所述第一步中，限定了時間間隔，在其中移動站必須等待來自網(wǎng)絡的對其簽名分組的應答。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，來自網(wǎng)絡的應答消息還包含物理信道的指示，在該物理信道上移動站必須向網(wǎng)絡發(fā)送其接入請求。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，固定時間瞬間，或最大時間，在其中網(wǎng)絡等待預定的物理信道被占用，在此時間之外該物理信道對于小區(qū)內的其它用戶將變得再次可用。
6.根據(jù)前面的權利要求所述的方法，其特征在于，對于預定的服務和多個多幀的預定幀，可以發(fā)送簽名分組，而對于所有其它的服務，只允許使用增補幀。
7.根據(jù)前面的權利要求所述的方法，其特征在于在“幀同步”和“功率電平”參數(shù)更新處理過程的第一步期間，網(wǎng)絡在其對接入請求的應答中發(fā)出記錄在指定給移動站使用的接入信道上的干擾電平、或者適宜發(fā)送的功率電平的信號，MS將使用該值限定在接入信道上發(fā)送的功率電平；在“幀同步”和“功率電平”參數(shù)更新處理過程的第二步期間，網(wǎng)絡在其對簽名分組的應答中發(fā)出記錄在指定給移動站的專用信道上的干擾電平的信號，MS將使用該參數(shù)限定第一次接入專用信道的功率電平。
8.根據(jù)前面的權利要求所述的方法，其特征在于，包括按順序執(zhí)行下述操作步驟移動站(MS)使用根據(jù)開環(huán)處理過程計算的功率電平，向網(wǎng)絡發(fā)送簽名分組；幀周期從小區(qū)同步處理過程中獲?。灰苿诱?MS)在發(fā)送簽名分組后的N幀內等待接收來自網(wǎng)絡的確認消息。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，如果網(wǎng)絡在收到簽名分組后的N幀內應答包含與移動站使用的簽名相同的簽名的確認消息，則移動站(MS)盡快或者在從網(wǎng)絡收到應答消息之后正好M幀的時候-所選的策略取決于在系統(tǒng)中建立的規(guī)則，這必須使移動站事先知道-在指示給其的物理信道上、使用從網(wǎng)絡配置的參數(shù)中獲得的同步和功率值來發(fā)送其接入請求，并且最后等待、從網(wǎng)絡接收專用信道的指定，一直到預定的最大時間。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，如果網(wǎng)絡通過指定專用的物理信道對接入請求肯定地進行應答，則移動站(MS)可以立即將自己設置為在專用信道上的接收模式，并盡快地、也就是說在指定專用信道之后的K幀在專用資源上發(fā)送之前再次發(fā)送簽名分組，以便更新無線電參數(shù)。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，移動站(MS)在X幀內等待來自網(wǎng)絡的應答，并且在該時間間隔之后立即將其自己設置為在專用信道上的發(fā)送模式。
12.根據(jù)權利要求9至11所述的方法，其特征在于，為了使該“幀同步”和“功率電平”參數(shù)更新處理過程更為有效，參數(shù)K和X的值必須要低。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，如果移動站(MS)在最大的預定延遲時間內，沒有收到對其請求的應答，則移動站(MS)根據(jù)先前規(guī)定的重新開始其操作程序，也就是移動站(MS)使用根據(jù)開環(huán)處理過程計算的功率電平，向網(wǎng)絡發(fā)送簽名分組；幀周期從小區(qū)同步處理過程中獲??；移動站(MS)在發(fā)送簽名分組后的N幀內等待接收來自網(wǎng)絡的確認消息。
14.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，如果網(wǎng)絡在收到簽名分組后的N幀內應答拒絕消息，其中包含與移動站使用的簽名相同的簽名，以及在某些情況下，表明在小區(qū)中配置的公用接入信道的占用程度的指示，從中MS可以獲取在嘗試新接入之前的延遲時間，則移動站(MS)根據(jù)先前規(guī)定的重新開始其操作程序，也就是移動站(MS)使用根據(jù)開環(huán)處理過程計算的功率電平，向網(wǎng)絡發(fā)送簽名分組；幀周期從小區(qū)同步處理過程中獲取；移動站(MS)在發(fā)送簽名分組后的N幀內等待接收來自網(wǎng)絡的確認消息。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，移動站(MS)根據(jù)先前規(guī)定的重新開始其操作程序，使用由網(wǎng)絡所發(fā)令的接入信道占用值，用于獲取在下次接入嘗試之前的延遲時間。
16.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，如果在預期的時間間隔內，沒有來自網(wǎng)絡的涉及移動站所使用的簽名的應答，則移動站(MS)根據(jù)先前規(guī)定的重新開始其操作程序，也就是移動站(MS)使用根據(jù)開環(huán)處理過程計算的功率電平，向網(wǎng)絡發(fā)送簽名分組；幀周期從小區(qū)同步處理過程中獲?。灰苿诱?MS)在發(fā)送簽名分組后的N幀內等待接收來自網(wǎng)絡的確認消息。
全文摘要
在基于碼多路復用(碼分多址或CDMA)以及TDD－TDMA類型的時分(時分雙工－時分多址)接入技術、并包括至少一個基站(BS)和至少一個移動站(MS)的第三代移動蜂窩系統(tǒng)中，一種用于在公用信道上的移動站接入網(wǎng)絡服務中均衡傳播時延和優(yōu)化功率電平的方法。該方法的特征在于包括在移動站(MS)接入網(wǎng)絡服務的處理過程期間、用于優(yōu)化“幀同步”和“功率電平”參數(shù)的多個臨時分開的步驟。
文檔編號H04J13/00GK1421076SQ00815103
公開日2003年5月28日 申請日期2000年3月24日 優(yōu)先權日1999年11月3日
發(fā)明者羅塞拉·德貝尼迪蒂斯 申請人:西門子信息通訊網(wǎng)絡公司