專利名稱：基于碼分多址擴(kuò)頻技術(shù)的分組數(shù)據(jù)傳輸方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，具體涉及一種用于寬帶碼分多址CDMA通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
就在10年前，無線通信工業(yè)還把碼分多址CDMA作為一種有爭議的技術(shù)。相反，當(dāng)電信工業(yè)聯(lián)合會(huì)TIA在1993年發(fā)布了IS-95標(biāo)準(zhǔn)后，CDMA已經(jīng)迅速變成電信工業(yè)的優(yōu)先選擇。至今為止，在全世界已經(jīng)建立了成千上萬的CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)，總的用戶數(shù)已超過了3千萬。同時(shí)下一代IMT-2000系統(tǒng)的很多無線通信技術(shù)RTT提案都選擇了CDMA作為它們的空中接口技術(shù)。
典型的傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)是用于傳輸語音的。相反，最近也提出要在CDMA系統(tǒng)中傳輸其它類型的信號，包括高速數(shù)據(jù)信號。第三代CDMA蜂窩通信系統(tǒng)通常被稱為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)UMTS，包括張平/等編著北京郵電大學(xué)出版社出版的《第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)-WCDMA》中介紹的WCDMA和楊大成/等編著北京郵電大學(xué)出版社出版的《CDMA2000技術(shù)》中介紹的CDMA2000，在提供傳統(tǒng)的語音通信能力的基礎(chǔ)上，將提供高速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。
在這些CDMA系統(tǒng)中，分組數(shù)據(jù)的傳輸使用以下兩種方式采用《3G TS25.201 3GPP物理層標(biāo)準(zhǔn)》和《3GPP2 C.S0002 3GPP2物理層標(biāo)準(zhǔn)》提供的電路交換的方式分配專用數(shù)據(jù)信道傳送分組數(shù)據(jù)、采用《3GPP2 C.S00243GPP2高速分組數(shù)據(jù)空中接口標(biāo)準(zhǔn)》提供的隨機(jī)接入或載波偵聽的方式多個(gè)移動(dòng)終端競爭公共數(shù)據(jù)信道傳送分組數(shù)據(jù)。這兩種方式傳送分組數(shù)據(jù)的效率都很低。
采用分配專用數(shù)據(jù)信道傳送分組數(shù)據(jù)時(shí)，對每個(gè)移動(dòng)終端都預(yù)分配無線資源，移動(dòng)終端將長時(shí)間獨(dú)占數(shù)據(jù)信道。然而分組數(shù)據(jù)傳輸總是突發(fā)地，僅占用很短的周期，因此這種傳輸方式將浪費(fèi)大部分時(shí)間的無線資源。
采用隨機(jī)接入或載波偵聽的方式傳送分組數(shù)據(jù)時(shí)，由于基站并不知道移動(dòng)終端的信息，移動(dòng)終端需要競爭公共的碼資源，發(fā)送分組數(shù)據(jù)給基站。當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)終端選擇了同一個(gè)碼資源，兩者的分組數(shù)劇將會(huì)發(fā)生碰撞。由于碰撞的存在，系統(tǒng)的接入效率很低。特別是當(dāng)需要傳送的分組數(shù)據(jù)流量很大時(shí)，系統(tǒng)的性能會(huì)急劇惡化，甚至無法傳送任何分組數(shù)據(jù)給基站。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服采用電路交換方式、隨機(jī)接入或載波偵聽方式進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，帶來的資源浪費(fèi)和傳輸效率低下的問題，提供了一種基于碼分多址擴(kuò)頻技術(shù)的分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及其方法。
該方法基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的原理，在基站的協(xié)調(diào)下，將多個(gè)移動(dòng)終端的分組數(shù)據(jù)報(bào)文復(fù)用到系統(tǒng)的多條公共數(shù)據(jù)信道上進(jìn)行發(fā)送。只有當(dāng)移動(dòng)終端存在分組數(shù)據(jù)要求發(fā)送時(shí)，才需要占用無線資源，和其他移動(dòng)終端的分組數(shù)據(jù)報(bào)文一起被復(fù)用到系統(tǒng)的公共數(shù)據(jù)信道上。當(dāng)移動(dòng)終端沒有分組數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，將不會(huì)占用任何無線資源。這就避免了采用電路交換方式時(shí)當(dāng)移動(dòng)終端長時(shí)間沒有數(shù)據(jù)時(shí)仍然占用無線資源的弊端，提高了系統(tǒng)資源的利用率。
同時(shí)每個(gè)移動(dòng)終端都采用唯一的媒體接入控制層即MAC層地址，在公共數(shù)據(jù)信道上標(biāo)識自己的分組數(shù)據(jù)報(bào)文。每個(gè)移動(dòng)終端都將該MAC地址通知給基站，并由基站協(xié)調(diào)各個(gè)移動(dòng)終端在公共數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)發(fā)送。這種由基站進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法，避免了移動(dòng)終端采用公共的碼資源進(jìn)行競爭接入時(shí)導(dǎo)致的分組數(shù)據(jù)碰撞，從而提高了分組數(shù)據(jù)的傳輸效率。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基于碼分多址擴(kuò)頻技術(shù)的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，該通信系統(tǒng)由兩種類型的分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備組成基站收發(fā)信機(jī)和移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)，基站和移動(dòng)終端通過上行信道和下行信道進(jìn)行分組數(shù)據(jù)交換，下行信道由同步信道、下行導(dǎo)頻信道、功控和信道分配指示信道、下行控制信道、下行PDU傳輸信道組成，上行信道由隨機(jī)接入信道、上行導(dǎo)頻信道、傳輸質(zhì)量控制信道、上行控制信道、上行PDU傳輸信道組成，在基站傳輸分組PDU數(shù)據(jù)給移動(dòng)終端時(shí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的原理，動(dòng)態(tài)分配給每個(gè)移動(dòng)終端的下行數(shù)據(jù)信道；移動(dòng)站通過上行控制信道發(fā)送信道申請信息，基站分配上行數(shù)據(jù)信道，并通過信道分配指示信道發(fā)送分配結(jié)果給移動(dòng)終端，移動(dòng)終端然后使用分配的上行數(shù)據(jù)信道發(fā)送分組PDU數(shù)據(jù)給基站；將分組數(shù)據(jù)分割為多個(gè)PDU片斷，所有用戶在共享的信道上發(fā)送PDU片斷；數(shù)據(jù)報(bào)文使用MAC層地址進(jìn)行用戶區(qū)別。
基站發(fā)送的下行信道包括基站發(fā)送同步信道，用于移動(dòng)終端進(jìn)行小區(qū)搜索和切換；基站發(fā)送導(dǎo)頻信道，用于信道估計(jì)和下行接收機(jī)的跟蹤；基站發(fā)送功控和信道分配指示信道，用于控制上行傳輸功率和指示分配給每個(gè)移動(dòng)終端的上行數(shù)據(jù)信道；基站發(fā)送控制信道，用于傳送尋呼等實(shí)時(shí)控制信息給移動(dòng)終端；基站在PDU傳輸信道上發(fā)送PDU片斷，該P(yáng)DU傳輸信道將被所有移動(dòng)終端共享，根據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的原理，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。
移動(dòng)站發(fā)送的上行信道包括使用時(shí)隙ALOHA算法，在隨機(jī)接入信道上發(fā)送短消息、接入消息和其他控制消息；移動(dòng)終端發(fā)送導(dǎo)頻信道，用于信道估計(jì)和上行接收機(jī)的跟蹤；移動(dòng)終端發(fā)送傳輸質(zhì)量控制信道，用于控制下行數(shù)據(jù)信道的傳輸質(zhì)量；移動(dòng)終端發(fā)送控制信道，用于發(fā)送信道申請等實(shí)時(shí)控制信息給基站；移動(dòng)終端在PDU傳輸信道上發(fā)送PDU片斷，該P(yáng)DU傳輸信道由基站進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。
下行數(shù)據(jù)信道由所有移動(dòng)終端進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用的過程，包括移動(dòng)終端根據(jù)在下行導(dǎo)頻信道上所測量的信噪比，計(jì)算得到下行數(shù)據(jù)信道的傳輸質(zhì)量控制信息，并將該傳輸質(zhì)量控制信息發(fā)送給基站；基站根據(jù)收到的傳輸質(zhì)量控制信息，計(jì)算每個(gè)移動(dòng)終端下行數(shù)據(jù)信道的傳輸功率，并給所有移動(dòng)終端分配下行數(shù)據(jù)信道；將分配結(jié)果通知無線鏈路接入控制RLAC層，并由RLAC層在已分配的下行數(shù)據(jù)信道上發(fā)送PDU片斷。
基站給每個(gè)移動(dòng)終端分配上行信道的過程，包括移動(dòng)站計(jì)算要發(fā)送的PDU片斷個(gè)數(shù)，向基站發(fā)送上行數(shù)據(jù)信道申請消息；基站刷新移動(dòng)站申請的PDU片斷個(gè)數(shù)，并給所有的移動(dòng)終端分配上行數(shù)據(jù)信道；向移動(dòng)終端指示已分配的上行數(shù)據(jù)信道。
對所有數(shù)據(jù)信道上的數(shù)字信號進(jìn)行處理；對傳輸信號使用小區(qū)指定擾碼進(jìn)行復(fù)擾，以便區(qū)分不同小區(qū)的信號；用于控制移動(dòng)終端的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，每個(gè)移動(dòng)終端可以處于以下三種狀態(tài)空閑狀態(tài)、競爭隨機(jī)接入狀態(tài)、控制接入狀態(tài)，在不同的條件下，移動(dòng)終端可以在不同的狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
一種基于碼分多址擴(kuò)頻技術(shù)的分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，包括基站收發(fā)信機(jī)，該收發(fā)信機(jī)能將同步信道、導(dǎo)頻信道、功控和信道分配指示信道、控制信道和PDU傳輸信道上的所有信號進(jìn)行累加，將累加后的結(jié)果送到PN復(fù)擾、QPSK調(diào)制和射頻單元后，發(fā)送出去；移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)，該收發(fā)信機(jī)能將隨機(jī)接入信道、導(dǎo)頻信道，傳輸質(zhì)量控制信道、控制信道和PDU傳輸信道上的所有信號進(jìn)行累加，將累加后的結(jié)果送到PN復(fù)擾、QPSK調(diào)制和射頻單元后，發(fā)送出去。
由于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了上下行數(shù)據(jù)信道由所有移動(dòng)終端共享，實(shí)時(shí)地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，當(dāng)移動(dòng)終端處于突發(fā)數(shù)據(jù)間的空閑周期時(shí)，釋放所占用的無線資源供其它移動(dòng)終端使用，當(dāng)移動(dòng)終端處于突發(fā)數(shù)據(jù)周期時(shí)，重新獲取無線資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此就避免了傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)中給移動(dòng)終端分配獨(dú)占的數(shù)據(jù)信道時(shí)，當(dāng)移動(dòng)終端處于突發(fā)數(shù)據(jù)間的空閑周期時(shí)，仍然占用系統(tǒng)無線資源的弊端，從而極大地提高了系統(tǒng)無線資源的使用效率。同時(shí)移動(dòng)站的數(shù)據(jù)發(fā)送由基站統(tǒng)一協(xié)調(diào)，避免了采用隨機(jī)接入方式由于碰撞帶來的分組數(shù)據(jù)傳送的低效率。


圖1是基站發(fā)射機(jī)和移動(dòng)終端接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是移動(dòng)終端發(fā)射機(jī)和基站接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
圖3是下行數(shù)據(jù)信道結(jié)構(gòu)圖。
圖4是上行數(shù)據(jù)信道結(jié)構(gòu)圖。
圖5是移動(dòng)終端的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
圖6是下行分組數(shù)據(jù)信道分配操作和數(shù)據(jù)流傳輸控制的流程圖。
圖7是多用戶接入過程的流程圖。
圖8是上行分組數(shù)據(jù)信道分配操作和數(shù)據(jù)流傳輸控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
為了滿足在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中傳送分組數(shù)據(jù)，而不長時(shí)間占用數(shù)據(jù)信道，額外增加整個(gè)系統(tǒng)干擾的需求，一種CDMA系統(tǒng)的方法和設(shè)備被提出。在本發(fā)明中每個(gè)移動(dòng)終端有兩個(gè)主要狀態(tài)空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)。激活狀態(tài)又可分為競爭隨機(jī)接入狀態(tài)和控制接入狀態(tài)等兩種子狀態(tài)。在特定條件下，每種狀態(tài)都能轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)。在空閑狀態(tài)下的移動(dòng)終端只占用很少的信道資源。它只監(jiān)控從基站來的廣播消息，該消息有公共的MAC地址和公共的消息長度。一旦它從上層的應(yīng)用程序中獲得了分組數(shù)據(jù)傳輸指示，或從基站獲得接收指示，移動(dòng)終端從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)到激活狀態(tài)。在激活狀態(tài)周期內(nèi)，移動(dòng)終端占用較多的信道資源。但移動(dòng)終端所占用的信道資源的數(shù)量不是固定的，將根據(jù)傳輸流量和激活用戶數(shù)目動(dòng)態(tài)分配。
本發(fā)明包括以下設(shè)備和方法1)在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕景l(fā)射設(shè)備2)在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕窘邮赵O(shè)備3)在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿?dòng)終端發(fā)射設(shè)備4)在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中進(jìn)行分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿?dòng)終端接收設(shè)備5)控制移動(dòng)終端狀態(tài)轉(zhuǎn)換所使用的方法6)當(dāng)大量分組數(shù)據(jù)從基站傳送到移動(dòng)終端時(shí)，分配下行信道資源所使用的方法7)當(dāng)大量分組數(shù)據(jù)從多個(gè)移動(dòng)終端傳送到基站時(shí)，分配上行信道資源所使用的方法圖1是對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的基站發(fā)射機(jī)和移動(dòng)終端接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖?；?00由基站控制器101、多個(gè)移動(dòng)終端115(圖中只畫出了一個(gè))、多個(gè)PDU(分組數(shù)據(jù)單元)傳輸信道107、同步信道104、導(dǎo)頻信道105、功控和信道分配指示信道106、控制信道108、PDU緩沖區(qū)102、傳輸控制器電路103、2個(gè)加法器116、PN復(fù)擾109、小區(qū)指定擾碼110、QPSK調(diào)制器111和基站射頻單元112等。如圖所示，基站100是通過下行通信信號113與移動(dòng)終端115進(jìn)行通信的，移動(dòng)終端115是通過上行通信信號114與基站100進(jìn)行通信的。在基站100中的網(wǎng)絡(luò)部件將通過對處理器、內(nèi)存和指令集的合理配置以完成以上功能。
對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，同步信道104用于傳送系統(tǒng)同步信息給所有與基站100進(jìn)行通信的移動(dòng)終端115。同步信息由時(shí)隙同步信息和幀同步信息組成。
導(dǎo)頻信道105類似于現(xiàn)有的CDMA導(dǎo)頻信道，被用于所有與基站100進(jìn)行通信的移動(dòng)終端115，以作為信道估計(jì)和相關(guān)解調(diào)。
功控和信道分配指示信道106是一個(gè)公共控制信道。該信道有兩個(gè)功能一個(gè)功能是類似于現(xiàn)有CDMA系統(tǒng)的功率控制功能，另一個(gè)功能當(dāng)移動(dòng)終端傳送分組數(shù)據(jù)時(shí)，用于通知移動(dòng)終端，基站已經(jīng)給它分配了哪些信道資源。
PDU傳輸信道107被用于實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)終端115的高速數(shù)據(jù)通信服務(wù)。對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，PDU傳輸信道107的數(shù)據(jù)速率被允許隨著要傳送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)、系統(tǒng)干擾、放大器功率輸出等的變化而變化。所有PDU傳輸信道107都被設(shè)計(jì)為廣播數(shù)據(jù)信道，而被所有移動(dòng)終端115所共享?；?00可以根據(jù)傳輸流量和服務(wù)類型動(dòng)態(tài)地分配PDU傳輸信道107給移動(dòng)終端115。
控制信道108被用于傳送尋呼等實(shí)時(shí)控制消息給移動(dòng)終端115。當(dāng)移動(dòng)終端115處于空閑模式時(shí)，基站100將通過控制信道108發(fā)送尋呼消息給移動(dòng)終端115，以啟動(dòng)移動(dòng)終端115的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程。
以上所描述的各個(gè)信道上的數(shù)據(jù)序列在累加器116中進(jìn)行累加，然后在PN復(fù)擾109中使用一對小區(qū)指定的擾碼110進(jìn)行擴(kuò)頻，以產(chǎn)生I路和Q路信道擴(kuò)頻碼。I路和Q路信道擴(kuò)頻碼序列隨后在調(diào)制器110中進(jìn)行QPSK調(diào)制，最后該數(shù)據(jù)通過基站112發(fā)射出去，完成了整個(gè)信道數(shù)據(jù)比特的傳輸過程。
圖2是對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的移動(dòng)終端發(fā)射機(jī)和基站接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖。移動(dòng)終端200由移動(dòng)終端控制器201、基站215、多個(gè)PDU傳輸信道207、隨機(jī)接入信道204、導(dǎo)頻信道205、傳輸質(zhì)量控制信道206、控制信道208、PDU緩沖區(qū)202、傳輸控制電路203、信道復(fù)用216、2個(gè)累加器217、PN復(fù)擾209、小區(qū)指定擾碼210、QPSK調(diào)制器211和射頻單元212所組成。移動(dòng)終端200通過上行通信信號213與基站215通信，基站215通過下行通信信號214與移動(dòng)終端200通信。在通信系統(tǒng)200中的網(wǎng)絡(luò)部件將通過對處理器、內(nèi)存和指令集的合理配置完成以上功能。
對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，隨機(jī)接入信道204被移動(dòng)終端200用于完成與基站215的初始通信過程。隨機(jī)接入信道204使用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議。
導(dǎo)頻信道205類似于現(xiàn)有的CDMA導(dǎo)頻信道，被用于輔助基站215檢測移動(dòng)終端200的傳輸。
傳輸質(zhì)量控制信道206用于控制基站215的下行傳輸質(zhì)量。導(dǎo)頻信道205和傳輸質(zhì)量控制信道206在信道復(fù)用216中進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。移動(dòng)終端通過檢測下行信號的信噪比，通過傳輸質(zhì)量控制信道206傳送傳輸質(zhì)量控制信息給基站，由基站調(diào)節(jié)給每個(gè)用戶的下行發(fā)射功率，以保證每個(gè)用戶的下行傳輸質(zhì)量要求。
控制信道208被用于傳送信道申請消息等實(shí)時(shí)控制消息給基站215。當(dāng)移動(dòng)終端200需要傳送分組數(shù)據(jù)時(shí)，它在控制信道上發(fā)送信道資源申請消息給基站215，等待基站215的響應(yīng)。
PDU傳輸信道207用于實(shí)現(xiàn)與基站215的高速數(shù)據(jù)率的通信服務(wù)。PDU傳輸信道的數(shù)據(jù)率是可變的?；?15根據(jù)移動(dòng)終端200的傳輸流量和服務(wù)優(yōu)先級分配PDU傳輸信道207。在功控和信道分配指示信道106上基站215傳輸信道分配消息給移動(dòng)終端200。
以上描述的各個(gè)信道的數(shù)據(jù)序列在累加器217中進(jìn)行累加，然后在PN復(fù)擾209中使用一對小區(qū)指定的擾碼210進(jìn)行擴(kuò)頻，以產(chǎn)生I路和Q路信道擴(kuò)頻碼。I路和Q路信道擴(kuò)頻碼序列隨后在調(diào)制器210中進(jìn)行QPSK調(diào)制，最后該數(shù)據(jù)通過射頻單元212發(fā)射出去，完成了整個(gè)信道數(shù)據(jù)比特的傳輸過程。
一共有5種類型的下行數(shù)據(jù)信道同步信道104、導(dǎo)頻信道105、功控和信道分配指示信道106、控制信道108和PDU傳輸信道107。圖3顯示了這些下行數(shù)據(jù)信道的信道結(jié)構(gòu)，下面我們將詳細(xì)地描述它們。
對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，移動(dòng)終端115首先與接收信號功率最強(qiáng)的基站100進(jìn)行同步。為了輔助移動(dòng)終端115進(jìn)行同步，基站100在同步信道104上連續(xù)廣播同步控制信息。對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，同步控制信息由主同步碼和次同步碼組成。主同步碼用于時(shí)隙同步，次同步碼用于幀同步。同步信道104包括信號點(diǎn)映射301、加法器302、信道增益303等。信號點(diǎn)映射301將主同步碼和次同步碼的二進(jìn)制序列映射為1和-1的二值序列。然后這二值序列在加法器302進(jìn)行相加。輸出的結(jié)果在信道增益303中進(jìn)行增益控制，以便以恒定的功率等級發(fā)射出去。
導(dǎo)頻信道105傳送導(dǎo)頻信號，供基站100覆蓋區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)終端115進(jìn)行相位參考。導(dǎo)頻信號是一個(gè)未編碼、擴(kuò)頻的信號。移動(dòng)終端使用導(dǎo)頻信號進(jìn)行信道估計(jì)和相關(guān)解調(diào)。導(dǎo)頻信道105由信道碼擴(kuò)展304、信號點(diǎn)映射301和信道增益303組成。全0的導(dǎo)頻信號序列使用指定的序號為零的信道碼進(jìn)行正交擴(kuò)展。擴(kuò)展后的導(dǎo)頻信號被送到信號點(diǎn)映射301和信道增益303中。信號點(diǎn)映射301和信道增益303的工作原理類似于同步信道104。
功控和信道分配指示信道106是一個(gè)公共的下行控制信道?；?00將在該信道上傳送兩種類型的控制信息。功控信息用于移動(dòng)終端115調(diào)整它的功率等級。信道分配指示信道用于通知移動(dòng)終端，分配給他們使用的信道資源。所有的控制信息都是未編碼、擴(kuò)頻的信號。功控和信道分配指示信道106包括塊重復(fù)305、信道碼擴(kuò)展304、信號點(diǎn)映射301和信道增益303等。塊重復(fù)305被用于提供一個(gè)固定的傳輸速率。信道碼擴(kuò)展304、信號點(diǎn)映射301和信道增益303的工作原理與同步信道104和導(dǎo)頻信道105是相同的。
下行PDU傳輸信道107是一種在基站100和移動(dòng)終端115之間傳送分組數(shù)據(jù)的物理信道。對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在基站100上共有28條下行PDU傳輸信道107。在基站100上所有移動(dòng)終端115共享所有這些PDU傳輸信道107?；緦⒏鶕?jù)每個(gè)移動(dòng)終端的傳輸流量和服務(wù)類型動(dòng)態(tài)分配給每個(gè)移動(dòng)終端使用的PDU傳輸信道數(shù)目。PDU傳輸信道107由增加幀質(zhì)量指示306、增加8比特編碼尾比特307、卷積編碼器308、符號重復(fù)309、塊交織310、增加24比特的信道指示碼311、長碼生成器312、模2累加器313、信道碼擴(kuò)展304、信號點(diǎn)映射301和信道增益303等組成。增加幀質(zhì)量指示306通過在每個(gè)PDU傳輸塊上增加循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)來提供錯(cuò)誤檢測。根據(jù)PDU的長度，CRC的長度可選擇32或16比特。卷積編碼器308使用一種編碼算法可以以固定的編碼速率將輸入比特編碼為數(shù)據(jù)符號。卷積編碼器308所使用的編碼算法可以在數(shù)據(jù)符號數(shù)據(jù)比特的轉(zhuǎn)換過程中，實(shí)現(xiàn)最大似然率子序列解碼。增加8比特編碼尾比特307用于在下一個(gè)編碼周期之前，重置卷積編碼器的狀態(tài)為全零。然后使用符號重復(fù)309將編碼后的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行重復(fù)，輸入到塊交織310中。塊交織310在符號級別上對輸入數(shù)據(jù)符號進(jìn)行交織，交織后的數(shù)據(jù)符號將以同樣的數(shù)據(jù)符號率進(jìn)行輸出。在增加24比特的信道指示碼311中，將交織后的數(shù)據(jù)符號的頭部加上24比特的信道指示碼。為了隨機(jī)化數(shù)據(jù)符號，長碼生成器312產(chǎn)生了一個(gè)最大長度的循環(huán)移位序列(有時(shí)成為PN序列)，然后用該循環(huán)移位序列與輸入的數(shù)據(jù)符號序列進(jìn)行模2加。在數(shù)據(jù)加擾后，數(shù)據(jù)符號依次被送入信道碼擴(kuò)展304、信號點(diǎn)映射301和信道增益303。
控制信道108用于傳送尋呼等實(shí)時(shí)控制信息給移動(dòng)終端115?？刂菩诺烙稍黾訋|(zhì)量指示306、增加8比特編碼尾比特307、卷積編碼器308、塊交織310、信道碼擴(kuò)展304、信號點(diǎn)映射301和信道增益303等組成。所有這些功能塊的工作原理與下行PDU傳輸信道107是相同的。
如圖4所示，共有5種類型的上行數(shù)據(jù)信道隨機(jī)接入信道204，導(dǎo)頻信道205，傳輸質(zhì)量控制信道206、控制信道208和PDU傳輸信道207等。
隨機(jī)接入信道204被移動(dòng)終端用于初始化與基站215之間的通信過程，或響應(yīng)基站的尋呼消息。隨機(jī)接入信道通常使用一種隨機(jī)接入?yún)f(xié)議，傳送經(jīng)過編碼、交織、擴(kuò)頻的信號。一個(gè)接入序列通常由一系列的接入前綴序列和其后的接入消息幀所組成。隨機(jī)接入信道204由卷積編碼器401、塊交織402、信道碼擴(kuò)展403、信號點(diǎn)映射404和信道增益405等組成。
導(dǎo)頻信道205傳送未編碼、擴(kuò)頻的信號，以輔助基站檢測移動(dòng)終端200的傳輸。當(dāng)移動(dòng)終端在上行信道如隨機(jī)接入信道204、傳輸質(zhì)量控制信道206、控制信道208和PDU傳輸信道207上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)頻信道205也將同時(shí)發(fā)送。導(dǎo)頻信道205包括信道碼擴(kuò)展403、信號點(diǎn)映射404和信道增益405等。
傳輸質(zhì)量控制信道206是一個(gè)上行的控制信道，用于實(shí)時(shí)傳送傳輸質(zhì)量控制信息給基站215，以校正基站的傳輸功率等級，以保證發(fā)送給移動(dòng)終端的下行傳輸質(zhì)量。傳輸質(zhì)量控制信道206與導(dǎo)頻信道205進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。傳輸質(zhì)量控制信道206由塊重復(fù)406、信道碼擴(kuò)展403、信號點(diǎn)映射404和信道增益405等組成。
上行PDU傳輸信道207用于移動(dòng)終端傳送分組數(shù)據(jù)報(bào)文給基站215?；驹谙滦泄睾托诺婪峙渲甘拘诺?06中通知移動(dòng)終端可使用的上行PDU傳輸信道207的數(shù)目。PDU傳輸信道207由增加幀質(zhì)量指示407、增加8比特編碼尾比特408、卷積編碼器401、符號重復(fù)409、塊交織402、增加24比特的信道指示碼410、長碼生成器411、模2累加器412、信道碼擴(kuò)展403、信號點(diǎn)映射404和信道增益405等組成。所有這些功能塊都類似于下行PDU傳輸信道107。
控制信道208用于傳送信道申請消息等實(shí)時(shí)控制消息給基站215。當(dāng)移動(dòng)終端200需要傳送分組數(shù)據(jù)時(shí)，它在控制信道上發(fā)送信道資源申請消息給基站215。控制信道由增加幀質(zhì)量指示407、增加8比特編碼尾比特408、卷積編碼器401、塊交織402、信道碼擴(kuò)展403、信號點(diǎn)映射404和信道增益405等組成。
對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，移動(dòng)終端包括以下幾個(gè)主要狀態(tài)空閑狀態(tài)503、競爭隨機(jī)接入狀態(tài)504、控制接入狀態(tài)505等。圖5是對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，移動(dòng)終端的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
移動(dòng)終端開機(jī)后，在得到了開機(jī)指示501后，將進(jìn)入初始化進(jìn)程502。
在初始化進(jìn)程502中，移動(dòng)終端200首先試圖搜索基站100的導(dǎo)頻信道105。如果移動(dòng)終端捕獲了導(dǎo)頻信道105，它將接收和處理同步信道104上消息，以獲取系統(tǒng)配置和定時(shí)信息。當(dāng)移動(dòng)終端200在隨機(jī)接入信道上，完成了與基站100的初始化注冊、位置注冊、認(rèn)證鑒權(quán)后，將轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)503。
在空閑狀態(tài)503中，移動(dòng)終端并不從下行PDU傳輸信道107上接收任何分組數(shù)據(jù)，而只監(jiān)控下行導(dǎo)頻信道105和下行控制信道108，以便從基站100獲得廣播信息。在該狀態(tài)下，基站100與移動(dòng)終端200沒有PPP連接，但基站100將保留移動(dòng)終端200的注冊、位置及狀態(tài)信息。移動(dòng)終端200可以接收輸入的呼叫(終止于移動(dòng)終端的呼叫)和發(fā)起呼叫(起始于移動(dòng)終端的呼叫)。當(dāng)移動(dòng)終端200發(fā)起一個(gè)接入請求或接收一個(gè)下行尋呼消息時(shí)，移動(dòng)終端將進(jìn)入競爭隨機(jī)接入狀態(tài)504。
在進(jìn)入競爭隨機(jī)接入狀態(tài)504后，移動(dòng)終端200初始化一個(gè)隨機(jī)接入狀態(tài)定時(shí)器TRA。在競爭隨機(jī)接入狀態(tài)504中，基站100將保持與移動(dòng)終端200的PPP連接。移動(dòng)終端200可以在隨機(jī)接入信道204上發(fā)送消息給基站100，同時(shí)接收基站100的下行導(dǎo)頻信道105、下行控制信道108、下行PDU傳輸信道107上的信息。在該狀態(tài)下，基站100將持續(xù)監(jiān)控移動(dòng)終端200的位置和狀態(tài)信息。定時(shí)器TRA監(jiān)控移動(dòng)終端200的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)移動(dòng)終端200進(jìn)行傳輸時(shí)，該定時(shí)器都將被重置。如果定時(shí)器TRA超時(shí)，移動(dòng)終端200已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要傳輸，移動(dòng)終端200將釋放所占用的無線資源，返回空閑狀態(tài)503。當(dāng)移動(dòng)終端200接收到高層的狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制信令后，將在隨機(jī)接入信道204上向基站100發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)換請求消息。如果移動(dòng)終端200接收到基站100的狀態(tài)轉(zhuǎn)換應(yīng)答消息，移動(dòng)終端200將建立數(shù)據(jù)和控制邏輯連接、物理連接，并進(jìn)入控制接入狀態(tài)505。
在控制接入狀態(tài)505，移動(dòng)終端200將通過上行PDU傳輸信道207和下行PDU傳輸信道107與基站100進(jìn)行通信。當(dāng)移動(dòng)終端200每次傳輸分組數(shù)據(jù)時(shí)，都將重置控制定時(shí)器TCA。如果該定時(shí)器超時(shí)，移動(dòng)終端200已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要傳輸，移動(dòng)終端200將返回競爭隨機(jī)接入狀態(tài)504。
不管移動(dòng)終端200當(dāng)前處于哪一個(gè)狀態(tài)，一旦它接收到關(guān)機(jī)消息，都將調(diào)用關(guān)機(jī)進(jìn)程506。
圖6是對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，下行分組數(shù)據(jù)信道分配操作和數(shù)據(jù)流傳輸控制的流程圖。對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，基站100和移動(dòng)終端200將進(jìn)行閉環(huán)數(shù)據(jù)流控制。邏輯流將從步驟601開始。在該步驟，移動(dòng)終端200從基站100接收下行數(shù)據(jù)，測量下行導(dǎo)頻信道的信噪比。根據(jù)測量的信噪比，移動(dòng)終端將計(jì)算一個(gè)參數(shù)，用于評估下行數(shù)據(jù)信道的傳輸質(zhì)量。對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該參數(shù)被稱為傳輸質(zhì)量控制指示信息。移動(dòng)終端200然后在上行傳輸質(zhì)量控制信道206上，傳送該傳輸質(zhì)量控制指示信息給基站100。在步驟602，基站100接收傳輸質(zhì)量控制指示信息，并根據(jù)收到的傳輸質(zhì)量控制指示信息，計(jì)算每個(gè)移動(dòng)終端200的下行數(shù)據(jù)信道的傳輸功率。在步驟603，基站將根據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)信道的傳輸功率和基站總的傳輸功率門限值，計(jì)算下行數(shù)據(jù)信道的總數(shù)。在步驟604，基站100將為所有移動(dòng)終端200分配下行數(shù)據(jù)信道，并通知RLAC(無線鏈路控制)層。接著，在步驟605，基站100將在步驟604中已經(jīng)分配的下行數(shù)據(jù)信道上，發(fā)送PDU片斷給移動(dòng)終端200。在步驟606，移動(dòng)終端將在下行數(shù)據(jù)信道上，根據(jù)MAC(媒體接入控制)地址接收送給自己的PDU片斷。在完成了以上過程中，邏輯流將重新回到步驟601，進(jìn)行下一次數(shù)據(jù)流控制過程。
圖7是對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，多用戶接入過程的流程圖。
正如以上所討論的，移動(dòng)終端200將在隨機(jī)接入信道204上進(jìn)行隨機(jī)接入過程。隨機(jī)接入邏輯流開始于步驟701，在該步驟，移動(dòng)終端200從高層接收到一個(gè)接入請求，開始接入嘗試。在步驟702，當(dāng)接入?yún)?shù)ACCESS_NUM(當(dāng)前接入總次數(shù))大于系統(tǒng)最大接入次數(shù)，則移動(dòng)終端200不響應(yīng)接入請求，隨機(jī)接入過程失敗，進(jìn)入步驟710。否則如果在步驟702檢測到接入?yún)?shù)ACCESS_NUM(當(dāng)前接入總次數(shù))不大于系統(tǒng)最大接入次數(shù)，則邏輯流轉(zhuǎn)入步驟703，在該步驟，移動(dòng)終端200將隨機(jī)選擇一個(gè)接入前綴和接入時(shí)隙。在下一個(gè)步驟704，移動(dòng)終端200將在隨機(jī)接入信道204上已選擇的接入時(shí)隙，發(fā)送已選擇的接入前綴給基站100。如果在步驟705，移動(dòng)終端200未接收到接入前綴應(yīng)答消息，邏輯流將返回步驟702，否則邏輯流將進(jìn)入步驟706。在步驟706，移動(dòng)終端將隨機(jī)選擇一個(gè)碰撞檢測前綴和另一個(gè)接入時(shí)隙。在步驟707，移動(dòng)終端200將在隨機(jī)接入信道204上已選擇的接入時(shí)隙，發(fā)送已選擇的碰撞檢測前綴，等待基站100的應(yīng)答消息。如果在步驟708中，移動(dòng)終端200未接收到碰撞檢測前綴的接收應(yīng)答，邏輯流將返回步驟702。否則將轉(zhuǎn)入步驟709，在該步驟，移動(dòng)終端200將傳送接入消息給移動(dòng)終端200，這意味著隨機(jī)接入過程已完成，進(jìn)入步驟710。
圖8是對應(yīng)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上行分組數(shù)據(jù)信道分配操作和數(shù)據(jù)流傳輸控制的流程圖。邏輯流起始于801。移動(dòng)終端200首先計(jì)算需要發(fā)送給基站100的PDU片斷總數(shù)，然后在上行控制信道208上發(fā)送上行信道申請消息給基站100。在步驟802，基站100從移動(dòng)終端200接收到申請消息后，將刷新移動(dòng)終端申請的PDU片斷數(shù)目。接著在步驟803，基站100將根據(jù)能夠使用的無線資源、服務(wù)流量和類型給所有移動(dòng)終端分配上行數(shù)據(jù)信道。在基站100已經(jīng)給移動(dòng)終端分配上行數(shù)據(jù)信道后，它將在下行功控和信道分配指示信道106上，發(fā)送信道分配指示消息給移動(dòng)終端200。在步驟804，移動(dòng)終端200接收到信道分配指示消息，將在該指示消息所分配的上行數(shù)據(jù)信道上，發(fā)送PDU片斷給基站100。
以上結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明做了說明，應(yīng)指出，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不偏離由所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于碼分多址擴(kuò)頻技術(shù)的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，該通信系統(tǒng)由兩種類型的分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備組成基站收發(fā)信機(jī)和移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)，基站和移動(dòng)終端通過上行信道和下行信道進(jìn)行分組數(shù)據(jù)交換，下行信道由同步信道、下行導(dǎo)頻信道、功控和信道分配指示信道、下行控制信道、下行PDU傳輸信道組成，上行信道由隨機(jī)接入信道、上行導(dǎo)頻信道、傳輸質(zhì)量控制信道、上行控制信道、上行PDU傳輸信道組成，在基站傳輸分組PDU數(shù)據(jù)給移動(dòng)終端時(shí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的原理，動(dòng)態(tài)分配給每個(gè)移動(dòng)終端的下行數(shù)據(jù)信道；移動(dòng)站通過上行控制信道發(fā)送信道申請信息，基站分配上行數(shù)據(jù)信道，并通過信道分配指示信道發(fā)送分配結(jié)果給移動(dòng)終端，移動(dòng)終端然后使用分配的上行數(shù)據(jù)信道發(fā)送分組PDU數(shù)據(jù)給基站；將分組數(shù)據(jù)分割為多個(gè)PDU片斷，所有用戶在共享的信道上發(fā)送PDU片斷；數(shù)據(jù)報(bào)文使用MAC層地址進(jìn)行用戶區(qū)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，基站發(fā)送的下行信道包括基站發(fā)送同步信道，用于移動(dòng)終端進(jìn)行小區(qū)搜索和切換；基站發(fā)送導(dǎo)頻信道，用于信道估計(jì)和下行接收機(jī)的跟蹤；基站發(fā)送功控和信道分配指示信道，用于控制上行傳輸功率和指示分配給每個(gè)移動(dòng)終端的上行數(shù)據(jù)信道；基站發(fā)送控制信道，用于傳送尋呼等實(shí)時(shí)控制信息給移動(dòng)終端；基站在PDU傳輸信道上發(fā)送PDU片斷，該P(yáng)DU傳輸信道將被所有移動(dòng)終端共享，根據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的原理，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。
3.權(quán)利要求1所述的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，移動(dòng)站發(fā)送的上行信道包括使用時(shí)隙ALOHA算法，在隨機(jī)接入信道上發(fā)送短消息、接入消息和其他控制消息；移動(dòng)終端發(fā)送導(dǎo)頻信道，用于信道估計(jì)和上行接收機(jī)的跟蹤；移動(dòng)終端發(fā)送傳輸質(zhì)量控制信道，用于控制下行數(shù)據(jù)信道的傳輸質(zhì)量；移動(dòng)終端發(fā)送控制信道，用于發(fā)送信道申請等實(shí)時(shí)控制信息給基站；移動(dòng)終端在PDU傳輸信道上發(fā)送PDU片斷，該P(yáng)DU傳輸信道由基站進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，下行數(shù)據(jù)信道由所有移動(dòng)終端進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用的過程，包括移動(dòng)終端根據(jù)在下行導(dǎo)頻信道上所測量的信噪比，計(jì)算得到下行數(shù)據(jù)信道的傳輸質(zhì)量控制信息，并將該傳輸質(zhì)量控制信息發(fā)送給基站；基站根據(jù)收到的傳輸質(zhì)量控制信息，計(jì)算每個(gè)移動(dòng)終端下行數(shù)據(jù)信道的傳輸功率，并給所有移動(dòng)終端分配下行數(shù)據(jù)信道；將分配結(jié)果通知無線鏈路接入控制RLAC層，并由RLAC層在已分配的下行數(shù)據(jù)信道上發(fā)送PDU片斷。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，基站給每個(gè)移動(dòng)終端分配上行信道的過程，包括移動(dòng)站計(jì)算要發(fā)送的PDU片斷個(gè)數(shù)，向基站發(fā)送上行數(shù)據(jù)信道申請消息；基站刷新移動(dòng)站申請的PDU片斷個(gè)數(shù)，并給所有的移動(dòng)終端分配上行數(shù)據(jù)信道；向移動(dòng)終端指示已分配的上行數(shù)據(jù)信道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分組數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于對所有數(shù)據(jù)信道上的數(shù)字信號進(jìn)行處理；對傳輸信號使用小區(qū)指定擾碼進(jìn)行復(fù)擾，以便區(qū)分不同小區(qū)的信號；用于控制移動(dòng)終端的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，每個(gè)移動(dòng)終端可以處于以下三種狀態(tài)空閑狀態(tài)、競爭隨機(jī)接入狀態(tài)、控制接入狀態(tài)，在不同的條件下，移動(dòng)終端可以在不同的狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
7.一種基于碼分多址擴(kuò)頻技術(shù)的分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，包括基站收發(fā)信機(jī)，該收發(fā)信機(jī)能將同步信道、導(dǎo)頻信道、功控和信道分配指示信道、控制信道和PDU傳輸信道上的所有信號進(jìn)行累加，將累加后的結(jié)果送到PN復(fù)擾、QPSK調(diào)制和射頻單元后，發(fā)送出去；移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)，該收發(fā)信機(jī)能將隨機(jī)接入信道、導(dǎo)頻信道，傳輸質(zhì)量控制信道、控制信道和PDU傳輸信道上的所有信號進(jìn)行累加，將累加后的結(jié)果送到PN復(fù)擾、QPSK調(diào)制和射頻單元后，發(fā)送出去。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于寬帶碼分多址CDMA通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和方法。該通信系統(tǒng)由兩種類型的分組數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備組成:基站收發(fā)信機(jī)和移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī),基站和移動(dòng)終端通過上行信道和下行信道進(jìn)行分組數(shù)據(jù)交換。在本發(fā)明中,所有移動(dòng)終端共享數(shù)據(jù)信道?；靖鶕?jù)移動(dòng)終端的傳輸流量和服務(wù)質(zhì)量控制所有移動(dòng)終端對下行數(shù)據(jù)信道的統(tǒng)計(jì)復(fù)用。上行數(shù)據(jù)信道的統(tǒng)計(jì)復(fù)用依賴于各個(gè)移動(dòng)終端的傳輸狀況和服務(wù)類型,由基站統(tǒng)一協(xié)調(diào)后進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分配。本發(fā)明有效地避免了分配獨(dú)占的數(shù)據(jù)信道時(shí)帶來的對無線資源的浪費(fèi),避免了采用隨機(jī)接入方式的低效率,極大地提高了系統(tǒng)無線資源的利用率,增加了系統(tǒng)容量。
文檔編號H04W72/12GK1375955SQ0211578
公開日2002年10月23日 申請日期2002年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月28日
發(fā)明者鄭亮, 周宗儀, 付偉, 劉建, 朱光喜 申請人:武漢漢網(wǎng)高技術(shù)有限公司