專(zhuān)利名稱(chēng)：用于cdma蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是申請(qǐng)人于1996年3月22日申請(qǐng)的、申請(qǐng)?zhí)枮?5190662.3、發(fā)明名稱(chēng)為“數(shù)據(jù)傳輸方法和基站以及用戶(hù)終端”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案。
本發(fā)明涉及CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，該網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)小區(qū)中至少有一個(gè)基站，該基站在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備相通信，用戶(hù)的信號(hào)被劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)。
CDMA(碼分多址)是基于擴(kuò)展頻譜技術(shù)的一種多路接入方法，除了先前應(yīng)用FDMA(頻分多址)和TDMA(時(shí)分多址)之外，CDMA最近已在蜂窩無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中投入應(yīng)用。與先有方法相比較，CDMA有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如頻譜效率高、頻率規(guī)劃簡(jiǎn)便、話(huà)務(wù)容量大等。
在CDMA方法中，一個(gè)用戶(hù)的窄帶數(shù)據(jù)信號(hào)與一個(gè)具有比該數(shù)據(jù)信號(hào)寬得多的頻帶的擴(kuò)展碼相乘，得到頻帶相當(dāng)寬的一個(gè)業(yè)務(wù)信道。在熟知的蜂窩網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)中所用的業(yè)務(wù)信道的帶寬，例如包括有1.25MHz、10MHz和25MHz。這里所用的乘法使數(shù)據(jù)信號(hào)在將被用的整個(gè)頻帶上擴(kuò)展。所有用戶(hù)可同時(shí)在同一頻帶，也即同一業(yè)務(wù)信道上進(jìn)行傳輸。在一個(gè)基站與一個(gè)用戶(hù)終端之間的每一通信連接上應(yīng)用了不同的擴(kuò)展碼，接收機(jī)根據(jù)每一通信連接中的擴(kuò)展碼，可以區(qū)分開(kāi)諸多用戶(hù)各自的信號(hào)。
常規(guī)的CDMA接收機(jī)中的相關(guān)器與一個(gè)所需信號(hào)同步，相關(guān)器根據(jù)包含在所需信號(hào)中的擴(kuò)展碼來(lái)識(shí)別出該信號(hào)。在接收機(jī)中，借助于使用與在傳輸步驟中相同的擴(kuò)展碼與該數(shù)據(jù)信號(hào)相乘，可將它恢復(fù)到原來(lái)的頻帶上。理想地，在傳輸步驟中與某種其它擴(kuò)展碼相乘的信號(hào)并不與接收機(jī)中所用的擴(kuò)展碼有相關(guān)性，并且不會(huì)恢復(fù)到窄頻帶上。因此，從所需信號(hào)的角度看，這類(lèi)信號(hào)呈現(xiàn)為噪聲。如果可能，系統(tǒng)的擴(kuò)展碼應(yīng)這樣地選擇，即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)小區(qū)的擴(kuò)展碼互不相關(guān)，也就是它們互相正交。
美國(guó)專(zhuān)利4,901,307中公開(kāi)了一種CDMA系統(tǒng)，利用這一相關(guān)的多路接入方法，比之以前的方法，該系統(tǒng)可達(dá)到較高的業(yè)務(wù)容量。
在FDMA和TDMA兩種多路接入方法中，每個(gè)用戶(hù)指配了一個(gè)規(guī)定的業(yè)務(wù)信道，其他用戶(hù)不能在此信道上通信。在FDMA中，業(yè)務(wù)信道是一個(gè)規(guī)定的窄頻帶；在TDMA中，業(yè)務(wù)信道是在給定頻帶內(nèi)的一個(gè)規(guī)定的時(shí)隙。因此，原則上，這些系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)容量可以被簡(jiǎn)單地定義為可預(yù)應(yīng)用的各個(gè)信道的總和，它適用于以頻率或是以時(shí)隙規(guī)定的信道。如果所有的頻率或是時(shí)隙都被占用，則新的用戶(hù)不能得到服務(wù)，直到舊的用戶(hù)之一斷開(kāi)了該連接時(shí)為止。
在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶(hù)是在同一個(gè)較寬的頻帶內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)?。利用用?hù)連接的擴(kuò)展碼特征被提供給用戶(hù)的業(yè)務(wù)信道；如上所述，根據(jù)這個(gè)擴(kuò)展碼，可以將各用戶(hù)的傳輸與其他通信連接的傳輸區(qū)別開(kāi)。由于通常有大量的擴(kuò)展碼被應(yīng)用，所以不象FDMA和TDMA系統(tǒng)那樣，CDMA系統(tǒng)沒(méi)有容量的絕對(duì)界限。CDMA是一種“干擾限制”系統(tǒng)，其中用戶(hù)的數(shù)量由他們所允許相互產(chǎn)生的干擾量來(lái)限制。實(shí)際上，由于用戶(hù)的擴(kuò)展并不完全正交，特別是在與相鄰小區(qū)中使用的擴(kuò)展碼相比較時(shí)尤甚，所以同時(shí)的用戶(hù)會(huì)在一定程度上相互干擾。這種相互干擾稱(chēng)為“多址干擾”。當(dāng)用戶(hù)數(shù)量增加時(shí)，相互干擾也增加，在達(dá)到一定數(shù)量的用戶(hù)時(shí)，干擾大得會(huì)使連接的質(zhì)量變差。在此系統(tǒng)中，可以限定一個(gè)必須不被超過(guò)的干擾電平，借此，限制了同時(shí)用戶(hù)的數(shù)量，也即限制了系統(tǒng)的容量。然而，這個(gè)數(shù)量也可以暫時(shí)地超過(guò)，也就是說(shuō)連接質(zhì)量的某種情況可以為容量而犧牲。
在一個(gè)典型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，在基站與用戶(hù)終端之間的信號(hào)是在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的各個(gè)路徑上傳播。這種多徑傳播主要是由于信號(hào)在周?chē)矬w表面上的反射造成的。由于不同的路徑有不同的傳播延時(shí)，所以通過(guò)不同路徑傳播的信號(hào)將在不同的時(shí)間上到達(dá)接收機(jī)。CDMA與常規(guī)的FDMA和TDMA的差別在于，在接收信號(hào)中利用了多徑傳播。在CDMA中普遍使用的接收機(jī)是RAKE(瑞克)接收機(jī)，它包含一個(gè)或多個(gè)RAKE分支。每個(gè)分支是一個(gè)獨(dú)立的接收機(jī)單元，能對(duì)一個(gè)接收的信號(hào)分量組裝和解調(diào)。每個(gè)RAKE分支可以調(diào)整到與經(jīng)由一條不同路徑傳播的一個(gè)信號(hào)分量相同步，在常規(guī)的CDMA接收機(jī)中，接收機(jī)分支的信號(hào)按照一種有利的方式(例如相干地)組合，以得到一個(gè)質(zhì)量好的信號(hào)。在基站和終端設(shè)備的接收機(jī)內(nèi)均可利用多徑傳播。就終端設(shè)備而論，由接收機(jī)分支接收的信號(hào)分量可以(在宏分集時(shí))從一個(gè)或多個(gè)基站發(fā)送出來(lái)。利用多徑傳播的、上述類(lèi)型的CDMA系統(tǒng)業(yè)已在美國(guó)專(zhuān)利5,101,501和5,109,390中公開(kāi)。
國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO92/00693(在這里引用來(lái)作為參考)公開(kāi)了一種CDMA系統(tǒng)，其中使用了話(huà)音活動(dòng)性檢測(cè)來(lái)增加業(yè)務(wù)容量。眾所周知，講話(huà)者暫停不僅在句子和詞組之間，而且在詞組內(nèi)也有暫停。詞組之間的暫?？赡苎永m(xù)幾秒，而一個(gè)詞組內(nèi)的暫停只持續(xù)幾十毫秒。一些測(cè)量結(jié)果表明，在人說(shuō)話(huà)時(shí)，他實(shí)際上只在5/8的時(shí)間內(nèi)發(fā)出聲音，而話(huà)音活動(dòng)性系數(shù)為3/8。話(huà)音活動(dòng)性系數(shù)實(shí)質(zhì)上依賴(lài)于測(cè)量精度，也即區(qū)分一個(gè)暫停到怎樣短的程度。
該專(zhuān)利申請(qǐng)講述了一種系統(tǒng)，其中，由用戶(hù)傳輸?shù)男盘?hào)被劃分成時(shí)間域內(nèi)的一些突發(fā)，突發(fā)組合起來(lái)便成為話(huà)音活動(dòng)性。因此，在暫停期間不產(chǎn)生傳輸信號(hào)(也即突發(fā))。由用戶(hù)發(fā)出的傳輸并不是連續(xù)的信令而是包含有暫停，所以，當(dāng)說(shuō)話(huà)人作出暫停時(shí)，沒(méi)有突發(fā)傳輸出去。因此，在多用戶(hù)系統(tǒng)中，同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)挠脩?hù)的數(shù)目是隨著話(huà)音活動(dòng)性而不斷地變化的。例如，如果有N個(gè)呼叫在同時(shí)進(jìn)行，又話(huà)音活動(dòng)性為3/8，則可以認(rèn)為，有3/8×N個(gè)發(fā)射機(jī)同時(shí)處于傳輸狀態(tài)中。
在先有技術(shù)的系統(tǒng)中，由用戶(hù)同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)的數(shù)目是隨話(huà)音活動(dòng)性而變化的。在這里存在同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)目小于系統(tǒng)的容量的時(shí)刻，也就是說(shuō)，信道未有效地應(yīng)用。還存在同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)目大于信道容量的時(shí)刻。在后一種情況下，用戶(hù)通信連接質(zhì)量將比系統(tǒng)中規(guī)定的要低，而質(zhì)量的測(cè)量例如可以用比率誤差率來(lái)獲得。
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)，其中同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)目可以精確地控制并且被盡可能地維持到接近最佳的信道容量，以達(dá)到在高質(zhì)量的通信連接所具有的高業(yè)務(wù)容量。
本發(fā)明提供了一種用以在CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的方法，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)至少具有一個(gè)基站(BTS)，該基站在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備(MS)通信，用戶(hù)的信號(hào)被劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)，其特征在于基站監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)；基站向終端設(shè)備發(fā)送出關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息；每時(shí)間單位內(nèi)將在終端設(shè)備與基站之間傳輸?shù)耐话l(fā)數(shù)目，根據(jù)突發(fā)的延時(shí)狀態(tài)和基站上計(jì)算出的負(fù)載狀態(tài)信息來(lái)控制；其中要傳輸?shù)耐话l(fā)在傳輸之前存儲(chǔ)在終端設(shè)備(MS)內(nèi)的緩存器中；每時(shí)間單位內(nèi)由終端設(shè)備向基站(BTS)傳輸?shù)耐话l(fā)的數(shù)目取決于緩存器中存儲(chǔ)的突發(fā)的數(shù)目。
本發(fā)明還涉及CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)中至少有一個(gè)基站，該基站在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備進(jìn)行通信，用戶(hù)的信號(hào)被劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)。本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方法的特征在于基站對(duì)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；基站要與各個(gè)的終端設(shè)備通信并向它們發(fā)送的每一個(gè)突發(fā)，在進(jìn)行傳輸之前先存儲(chǔ)于基站上它們自己的緩存器內(nèi)；每一時(shí)間單位內(nèi)由基站向諸終端設(shè)備傳輸?shù)耐话l(fā)的數(shù)目取決于諸緩存器內(nèi)存儲(chǔ)的突發(fā)的數(shù)目。
本發(fā)明還提供了一種在CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的基站，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)中至少有一個(gè)基站，該基站在某一個(gè)業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備進(jìn)行通信，該基站中包含有這樣的裝置，它將向終端設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào)劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)。本發(fā)明的基站的特征在于，該基站中包含用以監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)信道負(fù)載情況的裝置；用以向終端設(shè)備傳輸關(guān)于負(fù)載情況信息的裝置；用以在緩存器內(nèi)存儲(chǔ)突發(fā)的裝置；以及根據(jù)業(yè)務(wù)信道容量和緩存器中存儲(chǔ)的突發(fā)數(shù)目，用以對(duì)傳輸?shù)浇K端設(shè)備的突發(fā)進(jìn)行控制的裝置。
本發(fā)明還提供了一種用于CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)中至少具有一個(gè)基站(BTS)，該基站在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備(MS)通信，該終端設(shè)備包括用于將傳送到基站的信號(hào)劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)的裝置，其特征在于，該終端設(shè)備還包括根據(jù)業(yè)務(wù)信道的瞬時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載以及突發(fā)的延時(shí)狀態(tài)，控制每一時(shí)間單位內(nèi)將被傳送到基站的突發(fā)數(shù)目的裝置；用于將突發(fā)存儲(chǔ)到緩存器的裝置；根據(jù)緩存器中存儲(chǔ)的突發(fā)數(shù)目，控制每一時(shí)間單位內(nèi)將被傳送到基站的突發(fā)數(shù)目的裝置。
在本發(fā)明的方法中，基站監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載情況，關(guān)于負(fù)載情況的信息被傳輸?shù)接脩?hù)終端上，用戶(hù)終端利用它來(lái)控制要傳輸?shù)男盘?hào)脈沖的數(shù)目。利用這個(gè)方法可將信道的負(fù)載最佳地維持得接近于所希望的信道容量，也就是說(shuō)，可以盡可能好地維持業(yè)務(wù)信道容量而并不對(duì)通信連接的質(zhì)量作出折衷。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，基站向終端設(shè)備發(fā)送出信息，指明當(dāng)前的信道負(fù)載是低于、等于還是高于信道容量。終端設(shè)備將要傳輸?shù)男盘?hào)突發(fā)存儲(chǔ)在緩存器中。根據(jù)緩存器中當(dāng)前的突發(fā)數(shù)目、這些突發(fā)的延時(shí)情況和基站上傳輸出的負(fù)載情況信息，終端設(shè)備對(duì)每一時(shí)間單位內(nèi)要傳輸?shù)耐话l(fā)數(shù)目進(jìn)行控制。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，終端設(shè)備在傳輸突發(fā)中應(yīng)用了CSMA(載波檢測(cè)多址)協(xié)議。
參照以下附圖示意的例子較詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1示出使用本發(fā)明方法的蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)；圖2概略示出在基站內(nèi)本發(fā)明方法的操作情況；圖3概略示出在用戶(hù)終端內(nèi)本發(fā)明方法的操作情況；圖4a和圖4b示出在傳輸前和傳輸后基站的緩存器中的一種可能狀態(tài)；圖5示出按照本發(fā)明的基站的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6示出按照本發(fā)明的用戶(hù)終端的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖1示出一個(gè)CDMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中使應(yīng)用了本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方法。該蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)小區(qū)內(nèi)至少包含一個(gè)基站(BTS)，它在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備(MS)相通信。該業(yè)務(wù)信道具有寬的頻帶可供全部終端設(shè)備使用，以向該基站送出它們的傳輸；在相反方向的傳輸上，也即從基站傳輸?shù)浇K端設(shè)備時(shí)，具有類(lèi)似的頻帶，基站在其中將數(shù)據(jù)傳輸給位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的諸終端設(shè)備。
本發(fā)明的方法中，業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)連續(xù)被監(jiān)測(cè)，并根據(jù)這個(gè)信息來(lái)控制用戶(hù)的終端的傳輸，以使業(yè)務(wù)信道的負(fù)載盡可能地接近信道容量。影響傳輸?shù)牧硪粋€(gè)參數(shù)是要傳輸?shù)耐话l(fā)的延時(shí)。對(duì)終端設(shè)備的傳輸出突發(fā)，是在基站上根據(jù)信道容量和突發(fā)發(fā)生進(jìn)行控制的。
在基站對(duì)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖2的概略圖示意了在基站上本方法的操作情況?；疽话惆蠳個(gè)匹配濾波器20-23，其中每一個(gè)對(duì)來(lái)自用戶(hù)終端的N個(gè)同時(shí)信號(hào)進(jìn)行同步地接收和解調(diào)。假定N個(gè)終端設(shè)備中只有n個(gè)在同時(shí)起作用，也即n個(gè)終端設(shè)備在向基站傳輸信號(hào)。在基站，匹配濾波器后面跟隨檢測(cè)器24-27，它們對(duì)匹配濾波器的輸出進(jìn)行檢測(cè)，亦即檢測(cè)濾波器的輸出中是否含有接收到的信號(hào)。根據(jù)在濾波器的輸出端上是否有接收的信號(hào)出現(xiàn)，檢測(cè)器的輸出將為數(shù)值“1”或“0”。在加法器28中這些數(shù)值的相加，可產(chǎn)生出關(guān)于有效傳輸數(shù)目n的信息。
實(shí)際上，此種檢測(cè)可以這樣實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)匹配濾波器的輸出信號(hào)求平方，將這個(gè)數(shù)值與應(yīng)用CFAR(恒定虛警率)算法得到的一個(gè)閾值進(jìn)行比較。在一個(gè)比特間隔期間，在匹配濾波器輸出端檢測(cè)到的峰值的數(shù)目與一個(gè)業(yè)務(wù)信道上傳輸?shù)姆纸M數(shù)目n相對(duì)應(yīng)。還可將諸多匹配濾波平方輸出相加在一起，對(duì)之進(jìn)行軟統(tǒng)計(jì)判決，并將如此得到的結(jié)果與預(yù)置閾值或計(jì)算出的閾值相比較。
為了確保正確的負(fù)載狀態(tài)信息，可以應(yīng)用稱(chēng)為“二維分組檢測(cè)”的一種專(zhuān)門(mén)方法。在擴(kuò)展頻譜傳輸中，一個(gè)直接序列信號(hào)內(nèi)的相關(guān)峰值之間的時(shí)間間隔Tc是已知的，為一個(gè)常數(shù)。當(dāng)在匹配濾波器的輸出端已檢測(cè)到第一個(gè)相關(guān)峰值時(shí)，則在時(shí)間間隔Tc之后到來(lái)的第二個(gè)相關(guān)峰值便能用來(lái)確保該第一個(gè)觀(guān)測(cè)是正確的。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，關(guān)于業(yè)務(wù)信道的負(fù)載信息可以按照允許/禁止/復(fù)位信號(hào)的形式作為MFSK-調(diào)制的信令信息來(lái)傳輸給終端設(shè)備。將該業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)與信道容量C相比較，如果該信道的當(dāng)前負(fù)載n高于C，則提供給終端設(shè)備一個(gè)復(fù)位信號(hào)。類(lèi)似地，如果該信道的當(dāng)前負(fù)載n低于C，則提供給終端設(shè)備一個(gè)允許信號(hào)。如果負(fù)載量等于信道容量，則提供給終端設(shè)備一個(gè)禁止信號(hào)。這個(gè)負(fù)載信息是連續(xù)地傳輸?shù)模允姑總€(gè)用戶(hù)終端在每一時(shí)刻接入該信息。
根據(jù)需要有怎樣精確的控制以及終端設(shè)備中使用什么種類(lèi)的控制方法，可以利用一個(gè)二級(jí)或者高于三級(jí)的信號(hào)將負(fù)載狀態(tài)通知終端設(shè)備。
關(guān)于業(yè)務(wù)信道的負(fù)載信息，并不需作為MFSK調(diào)制的信號(hào)發(fā)送給終端設(shè)備；例如，作為一個(gè)寬帶導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行傳輸，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)添加上額外的信息并使用一個(gè)全部用戶(hù)所共用的信令信道進(jìn)行傳輸。
諸多終端設(shè)備按常規(guī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時(shí)接收由基站傳輸出的負(fù)載信息信號(hào)。在終端設(shè)備中，CDMA使用了自適應(yīng)干擾消除方法，依靠這種方法使得傳輸過(guò)來(lái)的窄帶MFSK信號(hào)從接收的寬帶信號(hào)中消除掉了。為此，該負(fù)載信息的傳輸并不削弱實(shí)際的通信連接的質(zhì)量。利用干擾消除方法還能夠消除作為寬帶信號(hào)被傳輸?shù)呢?fù)載信號(hào)的影響。
按照本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，基站估計(jì)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)向上、向下的變化，據(jù)此，控制終端設(shè)備的傳輸。這使快速響應(yīng)業(yè)務(wù)信道的變化成為可能。
圖3概略地示出了在用戶(hù)終端內(nèi)本發(fā)明方法的操作情況。在終端設(shè)備中，要傳輸?shù)男盘?hào)被劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)30，并存儲(chǔ)在緩存器31中，以供傳輸。終端設(shè)備接收來(lái)自基站的關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息，例如允許/禁止/復(fù)位信號(hào)32?？深A(yù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)窩量的充分利用需要精細(xì)的最佳化。用戶(hù)終端在將信號(hào)突發(fā)傳輸給業(yè)務(wù)信道時(shí)，利用了上述的允許/禁止/復(fù)位信號(hào)中包含的信息和關(guān)于緩存器狀態(tài)的信息。
按照本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在用戶(hù)終端內(nèi)應(yīng)用一個(gè)基于CSMA(載波檢測(cè)多址)的協(xié)議來(lái)控制傳輸。下面，通過(guò)一個(gè)例子公開(kāi)一種可替代的協(xié)議。
當(dāng)一個(gè)終端設(shè)備的緩存器內(nèi)有突發(fā)準(zhǔn)備用于傳輸時(shí)，該終端就針對(duì)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)檢查從基站接收的信號(hào)。如果該信道的負(fù)載高于或等于信道容量，也就是基站已經(jīng)傳輸了一個(gè)禁止或復(fù)位信號(hào)，則在一個(gè)由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器計(jì)算的延時(shí)之后，發(fā)送突發(fā)作為一個(gè)新的嘗試。如果信道的負(fù)載低于信道容量，也就是基站已經(jīng)傳輸一個(gè)允許信號(hào)，則可立即傳輸該突發(fā)。如果用戶(hù)終端內(nèi)突發(fā)的延時(shí)超過(guò)了一個(gè)預(yù)定值，則若必需的話(huà)可以傳輸該突發(fā)，而與基站所傳輸?shù)慕剐盘?hào)無(wú)關(guān)。從文獻(xiàn)中可看到各種CSMA協(xié)議。它們之中的許多可應(yīng)用于本發(fā)明的方法，但必須記住本發(fā)明的一些特性；例如，在爭(zhēng)用時(shí)，不需要再傳輸該突發(fā)，因?yàn)橥话l(fā)的傳輸同時(shí)發(fā)生時(shí)并不受到破壞，只是使所有用戶(hù)的比特誤差率破壞。CSMA協(xié)議在如下的Kleinrock和Tobagi的文章中較詳細(xì)地討論了“Packet Switching in Radio ChannelsPartI-Carrier Sense Multiple Access Modes and Their Troughput DelayCharacteristics”，IEEE Transactions on Communications Vol.COM-23，No.12，pp.1400-1416，December 1975。
對(duì)于用于傳輸信息的信道，話(huà)音信息和其它的數(shù)據(jù)信息具有不同的特性和不同的要求。話(huà)音傳輸中對(duì)于延時(shí)的要求十分嚴(yán)格。一方面，數(shù)據(jù)比話(huà)音能容忍長(zhǎng)得多的延時(shí)，另一方面，數(shù)據(jù)本質(zhì)上是突發(fā)性的。不同的數(shù)據(jù)還會(huì)有不同的特性，諸如延時(shí)容差、優(yōu)先權(quán)差別和突發(fā)性等?？梢詰?yīng)用本發(fā)明的方法以對(duì)于這樣不同類(lèi)型的信息采用不同的協(xié)議。因此，盡管不同類(lèi)型的傳輸都在此蜂窩網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送，卻能最佳地應(yīng)用該蜂窩網(wǎng)絡(luò)的容量。例如，對(duì)于具有不同優(yōu)先權(quán)、不同突發(fā)形式和容許最大延時(shí)的各種傳輸，可應(yīng)用不同的協(xié)議。
在下例中假定基站應(yīng)用如上所述的允許/禁止/復(fù)位信號(hào)來(lái)向終端設(shè)備發(fā)送關(guān)于信道負(fù)載狀態(tài)的信息，又假定終端設(shè)備發(fā)送話(huà)音或突發(fā)性的、容忍延時(shí)的數(shù)據(jù)信息。
如果終端設(shè)備傳輸話(huà)音，則突發(fā)時(shí)段Tp劃分成每一個(gè)長(zhǎng)度為T(mén)s的M個(gè)時(shí)隙，Ts大于從終端設(shè)備到達(dá)基站并返回(MS-BTS-MS)所需的傳播延時(shí)。如果基站傳輸出的信號(hào)是一個(gè)允許信號(hào)，則突發(fā)以一個(gè)預(yù)設(shè)定的pv概率進(jìn)行傳輸。對(duì)于1-pv的概率，在一個(gè)Ts時(shí)間之后作出一次新的嘗試。如果在作出新的判決的時(shí)刻檢測(cè)到一個(gè)禁止信號(hào)，則在進(jìn)行新的嘗試之前將傳輸信號(hào)延時(shí)一個(gè)整個(gè)比特時(shí)間。如果終端設(shè)備中突發(fā)的延時(shí)長(zhǎng)于由一個(gè)預(yù)定值指明的時(shí)間，則若需要的話(huà)可以立即傳輸該突發(fā)。因此，能避免傳輸延時(shí)容差低的信息。
如果終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，則采用上述的另一種類(lèi)型的協(xié)議，但所用的傳輸概率pd低于話(huà)音方面所用的概率pv。如果在傳輸期間檢測(cè)到來(lái)自基站的一個(gè)復(fù)位信號(hào)，則中斷此傳輸。
上文描述了一種可能的協(xié)議的例子。終端設(shè)備所使用的協(xié)議中還可考慮到由緩存器導(dǎo)致的延時(shí)，并估計(jì)到對(duì)以后的突發(fā)作出判決進(jìn)行傳輸時(shí)的延時(shí)。如果該延時(shí)并不是至關(guān)重要的，且信道“忙”，則終端設(shè)備不進(jìn)行傳輸。如果延時(shí)是至關(guān)重要的，則突發(fā)被拒斥，或不管信道的負(fù)載而進(jìn)行傳輸。
上文說(shuō)明了在控制一個(gè)傳輸中終端設(shè)備所應(yīng)用的協(xié)議。本發(fā)明的方法中，基站以終端設(shè)備那樣同樣的方式根據(jù)緩存器的狀態(tài)來(lái)控制它的傳輸。
基站將每一個(gè)通信連接的信號(hào)傳輸劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)，并將諸多突發(fā)存儲(chǔ)入該通信連接內(nèi)的各個(gè)緩存器中。此方法示例于圖4a中，它表明9個(gè)用戶(hù)例子的情況下基站內(nèi)緩存器的狀態(tài)。不同的通信連接中緩存器內(nèi)有不同數(shù)目的突發(fā)等待著傳輸。按照本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，基站所采用的協(xié)議會(huì)使各個(gè)緩存器內(nèi)保持突發(fā)數(shù)目相等。圖4a的例子中，用戶(hù)1在緩存器內(nèi)有4個(gè)突發(fā)，用戶(hù)2有2個(gè)突發(fā)，用戶(hù)3有6個(gè)突發(fā)，等等。新的突發(fā)添加到緩存器中的右手側(cè)，并從左手側(cè)傳輸出去。假設(shè)業(yè)務(wù)信道的容量C為6，也即該基站同時(shí)能發(fā)送出6個(gè)突發(fā)。當(dāng)該基站試圖在不同的緩存器中保持突發(fā)數(shù)目相等時(shí)，在下一個(gè)時(shí)隙期間基站將從左開(kāi)始發(fā)送出圖4a中的6個(gè)突發(fā)，使得在傳輸出之后諸緩存器的狀態(tài)如圖4b中所示。
圖5示出CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中本發(fā)明基站的結(jié)構(gòu)方框圖。在基站的接收機(jī)側(cè)，該基站包含天線(xiàn)50，依靠它將接收到的信號(hào)，通過(guò)射頻電路部分51饋送到許多匹配濾波器或相關(guān)器52a-52c，上述每一個(gè)電路同步地接收和解調(diào)來(lái)自用戶(hù)終端的同時(shí)信號(hào)。匹配濾波器輸出的信號(hào)施加到一個(gè)組合器54上，組合器54以有利的方式將同一個(gè)用戶(hù)的不同信號(hào)分量組合在一起。本發(fā)明的基站中還包含有連接于匹配濾波器輸出端的裝置53a-53c和55，用以監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載。例如，裝置53a-53c可被實(shí)施得可以以這樣方式工作，亦即它們?cè)谝粋€(gè)給定的時(shí)刻檢測(cè)匹配濾波器的每一個(gè)是否正接收一個(gè)信號(hào)。所得到的檢測(cè)結(jié)果可以在裝置55中相加，以獲得起作用的終端設(shè)備的數(shù)目。當(dāng)然，這里必須考慮到，可能多個(gè)匹配濾波器與通過(guò)不同路徑傳播的同一個(gè)終端設(shè)備的傳輸分量相同步。實(shí)際上，基站的裝置53a-53c、54和55可以按許多方式來(lái)實(shí)施，還可將它們集成在同一部件中。
在基站的發(fā)射機(jī)側(cè)，基站包含用以由要傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行調(diào)制和用以將信號(hào)劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)的裝置58；用以將每一個(gè)通信連接的突發(fā)存儲(chǔ)入專(zhuān)門(mén)用于該通信連接的緩存器中的裝置57；以及用以根據(jù)緩存器中存儲(chǔ)的突發(fā)的數(shù)目，對(duì)通過(guò)射頻部分58傳輸?shù)浇K端設(shè)備的突發(fā)進(jìn)行控制的裝置56。裝置56和57用于向用戶(hù)終端發(fā)送關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息。
當(dāng)然，基站還包含其它部件，諸如A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和濾波器等，但由于它們與本發(fā)明的基本構(gòu)思無(wú)關(guān)，故為了簡(jiǎn)明清楚起見(jiàn)，在說(shuō)明書(shū)和附圖中未詳細(xì)說(shuō)明它們。
圖6示出了在CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)中的本發(fā)明用戶(hù)終端的結(jié)構(gòu)方框圖。在接收機(jī)側(cè)，用戶(hù)終端包含一個(gè)天線(xiàn)60，依靠它將接收到的信號(hào)通過(guò)射頻部分61饋送到A/D轉(zhuǎn)換器62上。轉(zhuǎn)換出的信號(hào)施加給匹配濾波器64a-64d，其中每個(gè)濾波器同步于經(jīng)由不同路徑傳播來(lái)的不同信號(hào)分量上。轉(zhuǎn)換出的信號(hào)還施加給搜索器相關(guān)器63，它用于采集設(shè)有所需擴(kuò)展碼的信號(hào)分量。匹配濾波輸出的信號(hào)施加到裝置65上，它以有利的方式將接收到的諸信號(hào)分量相組合，并檢測(cè)此信號(hào)。組合器65輸出的信號(hào)施加到信道解碼器66上，解碼器66的輸出通過(guò)話(huà)音譯碼器67施加給揚(yáng)聲器68。本發(fā)明的終端設(shè)備中還包含用以接收從基站傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息的裝置64a-64d。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的終端設(shè)備還包含用以從接收到的信號(hào)中消除業(yè)務(wù)負(fù)載信息的影響的裝置65。
在發(fā)射機(jī)側(cè)，用戶(hù)終端中包含一個(gè)話(huà)筒69，它輸出的信號(hào)通過(guò)話(huà)音編碼器70和信道編碼器71饋送到擴(kuò)展碼電路72。該終端設(shè)備還包含將傳輸?shù)男盘?hào)被劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)的裝置74，在裝置74中突發(fā)保存存儲(chǔ)在緩存器中供傳輸使用。該終端設(shè)備還包含用以控制上述電路部分工作的裝置73，并根據(jù)從基站得到的業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)來(lái)調(diào)整每時(shí)間單位內(nèi)要傳輸?shù)耐话l(fā)的數(shù)目。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的終端設(shè)備包含有在控制突發(fā)的傳輸時(shí)能考慮到緩存器中突發(fā)數(shù)目的裝置73。
當(dāng)然，用戶(hù)終端還包含其它部件，諸如濾波器等，但由于它們與本發(fā)明的基本構(gòu)思無(wú)關(guān)，故為了簡(jiǎn)明清楚起見(jiàn)，在說(shuō)明書(shū)和附圖中未說(shuō)明它們。
雖然，上文參照附圖示明的實(shí)例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明并不受限于這一些，在所附的權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明的概念的范圍內(nèi)，可以用許多種方式對(duì)本發(fā)明作出修改。
權(quán)利要求
1.一種用于CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)中至少具有一個(gè)基站(BTS)，該基站在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備(MS)通信，該終端設(shè)備包括用于將傳送到基站的信號(hào)劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)的裝置，其特征在于，該終端設(shè)備還包括根據(jù)業(yè)務(wù)信道的瞬時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載以及突發(fā)的延時(shí)狀態(tài)，控制每一時(shí)間單位內(nèi)將被傳送到基站的突發(fā)數(shù)目的裝置；用于將突發(fā)存儲(chǔ)到緩存器的裝置；根據(jù)緩存器中存儲(chǔ)的突發(fā)數(shù)目，控制每一時(shí)間單位內(nèi)將被傳送到基站的突發(fā)數(shù)目的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的終端設(shè)備，其特征在于，還包括用于接收從基站傳送的關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息的裝置，用于從接收的信號(hào)中消除負(fù)載狀態(tài)信息的裝置。
全文摘要
一種用于CDMA蜂窩無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備,該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)中至少具有一個(gè)基站,該基站在規(guī)定的業(yè)務(wù)信道上與位于其覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端設(shè)備通信,該終端設(shè)備包括:用于將傳送到基站的信號(hào)劃分成時(shí)間域內(nèi)的突發(fā)的裝置;根據(jù)業(yè)務(wù)信道的瞬時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載以及突發(fā)的延時(shí)狀態(tài),控制每一時(shí)間單位內(nèi)將被傳送到基站的突發(fā)數(shù)目的裝置;用于將突發(fā)存儲(chǔ)到緩存器的裝置;根據(jù)緩存器中存儲(chǔ)的突發(fā)數(shù)目,控制每一時(shí)間單位內(nèi)將被傳送到基站的突發(fā)數(shù)目的裝置。
文檔編號(hào)H04J13/00GK1381961SQ0113393
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期1995年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月20日
發(fā)明者塞弗·格里斯克, 依爾卡·凱思奇特洛, 佩蒂·萊潘恩, 泰洛·奧簡(jiǎn)佩拉, 朱哈·萊佩里, 卡里·里奇南 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司, 諾基亞移動(dòng)電話(huà)有限公司