專利名稱：用于建立移動臺余裕空間的系統(tǒng)、方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線通信技術(shù)，更具體涉及在變化的信道狀態(tài)下的無線傳輸?shù)墓β士刂啤?br> 背景技術(shù)：
電子通信，特別是無線通信，在變化的信道狀態(tài)下發(fā)生。為了在未知和變化的信道狀態(tài)(condition)下保持語音或數(shù)據(jù)連接，許多無線通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)使用余量(margin)。通過保證如果信道被某些臨時惡劣信道衰減而不利地影響，通信質(zhì)量不降級到可接收的水平之下，該余量預(yù)留在通信期間衰落和其他通常不利的信道狀態(tài)的空間。因此，余量提供在不利信道狀態(tài)下的某些保證。
較高的余量導(dǎo)致在變化的信道狀態(tài)期間的較高強(qiáng)度級，但代價是較低的可達(dá)到數(shù)據(jù)率。相反地，較低余量導(dǎo)致較高的可達(dá)到數(shù)據(jù)率，但代價是在變化的信道狀態(tài)下增加的脆弱性。
在許多無線通信系統(tǒng)環(huán)境中，使用余?？臻g(headroom)來提供余量。余?？臻g是發(fā)射機(jī)最大功率和特定數(shù)據(jù)率所需的傳輸功率級之間的差。當(dāng)移動臺欲建立通信信道并且在它的緩沖器內(nèi)具有數(shù)據(jù)時，移動臺確定其最大傳輸功率，減去余?？臻g，并使用剩余的可用發(fā)射功率來確定最大數(shù)據(jù)率。因此，最大數(shù)據(jù)率具有內(nèi)建的余量以提供對變化的信道狀態(tài)的某些保護(hù)。迄今為止，余裕空間已成為建立為解決信道狀態(tài)中的許多(但不是全部)通常不利變化的恒定值。一個不利地變化的信道狀態(tài)的通用模型是Rayleigh衰落模型。
盡管有信道變化多于Rayleigh衰落模型所預(yù)測的情況，通常信道狀態(tài)不像Rayleigh衰落模型那樣惡劣地變化。在例如Rician信道狀態(tài)的更加良性的信道狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)余?？臻g是過度的。換句話說，即使余?？臻g較低，通過更加良性的信道狀態(tài)的傳輸不會超過最大比特誤差率。
過量的余?？臻g導(dǎo)致其他問題中的較低可達(dá)到數(shù)據(jù)率和相應(yīng)地較低電池漏電(drain)。在另一方面，不適宜的余裕空間導(dǎo)致在變化信道狀態(tài)下的較低的強(qiáng)度級。因此，有對于減少過量余?？臻g的情況以獲得更高數(shù)據(jù)率，同時保持在變化的信道狀態(tài)下可接受的比特誤差率的傳輸功率控制的要求。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，當(dāng)認(rèn)真考慮下文附圖和詳細(xì)說明書時，本公開的各個方面、特性和優(yōu)勢將更加清楚。


圖1示出根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的簡化的無線通信系統(tǒng)和示例分組通信傳輸。
圖2示出根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的由移動臺使用的用于調(diào)節(jié)余裕空間的流程圖。
圖3示出根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的由基站使用的用于分配余裕空間的流程圖。
具體實(shí)施例方式
通過確定通信信道變化狀態(tài)并基于該通信信道變化狀態(tài)建立余?？臻g值，用于建立在無線通信系統(tǒng)中操作的移動臺的余?？臻g的系統(tǒng)、方法和裝置?？梢酝ㄟ^確定移動臺中的電池狀態(tài)是否與低電池電平相關(guān)并且增加余?？臻g以減小最大數(shù)據(jù)率，來進(jìn)一步修改余?？臻g值。余?？臻g的改變允許數(shù)據(jù)率適合于特定信道變化狀態(tài)和電池狀態(tài)。
圖1示出根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的簡化的無線通信系統(tǒng)100和分組通信傳輸。該第一優(yōu)選實(shí)施例說明操作于CDMA2000無線通信系統(tǒng)中的移動臺110和基站190之間的數(shù)據(jù)流的建立和傳輸。其他無線通信系統(tǒng)使用相似數(shù)據(jù)傳輸建立協(xié)議，以及可將在本說明書中描述的原理施用到其他無線通信系統(tǒng)。當(dāng)移動臺110在其緩沖器內(nèi)具有要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，移動臺110將數(shù)據(jù)傳輸請求130發(fā)送到它的服務(wù)基站190。在該第一優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸請求的內(nèi)容包括移動臺的可用發(fā)射功率。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸請求還包括在其緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)總量。替換實(shí)施例可包括移動臺將在相反鏈接上發(fā)送的最大數(shù)據(jù)率，并可包括例如在其緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)總量、其增加率以及余?？臻g值的相關(guān)參數(shù)。
在接收并解碼數(shù)據(jù)傳輸請求130之后，基站190將請求準(zhǔn)許140發(fā)送到移動臺110，該請求準(zhǔn)許包括信道分配、移動臺的數(shù)據(jù)率分配或關(guān)于數(shù)據(jù)率的其他參數(shù)，并可選地包括移動臺的余?？臻g分配。
接下來，移動臺110以特定數(shù)據(jù)率在所分配信道上將數(shù)據(jù)傳輸150發(fā)送到基站190。在數(shù)據(jù)傳輸150期間，移動臺檢測導(dǎo)致其從當(dāng)前傳輸數(shù)據(jù)率請求變化的環(huán)境的改變。如果是這樣，移動臺發(fā)送速率調(diào)整請求160。在第一優(yōu)選實(shí)施例中，該速率調(diào)整請求使用在CDMA2000的數(shù)據(jù)率控制模式中所使用的移動狀態(tài)指示位(MSIB)的形式。
圖2示出根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的由移動臺所使用的調(diào)整余裕空間的流程圖200。圖1所示的移動臺110能夠?qū)崿F(xiàn)該流程圖200。在步驟210中，移動臺接收在其緩沖器中將要發(fā)送的數(shù)據(jù)。在這點(diǎn)上，在步驟220將余?？臻g值(Ph)設(shè)置為默認(rèn)值。在第一優(yōu)選實(shí)施例中，該默認(rèn)值是從服務(wù)基站接收的最新余?？臻g分配。如果服務(wù)基站不提供余?？臻g分配，移動臺默認(rèn)值將是由網(wǎng)絡(luò)所特定的預(yù)設(shè)值，例如5dB，該網(wǎng)絡(luò)說明大多數(shù)衰落信道狀態(tài)。
在步驟230，移動臺檢測其通信信道變化狀態(tài)。使用移動窗口的主導(dǎo)頻(pilot)功率變化的測量可以用來估計(jì)變化的信道狀態(tài)位于惡劣(比Rayleigh衰落信道要惡劣)到良性(高K因數(shù)Rician衰落信道)的頻譜上的何處。替換的和額外的信道測量包括使用可變窗口大小的主導(dǎo)頻功率變化、衰落周期和衰落深度的估計(jì)、適應(yīng)的(adaptive)測量間隔內(nèi)的峰值對平均估計(jì)、以及關(guān)于信道變化的其他測量。
步驟240確定實(shí)際狀態(tài)是否為良性。如果信道狀態(tài)是良性的，在步驟245，基于所檢測的通信信道變化狀態(tài)修改余?？臻gPh。此外，調(diào)度間隔的持續(xù)時間能夠影響余裕空間。例如，在具有信道變化較大危險(xiǎn)的較長傳輸時間上調(diào)度，需要更高的余?？臻g?？梢允褂霉?、查找表或矩陣、或者其他已知方法來實(shí)現(xiàn)余?？臻g修改，以將至少一個輸入映射到輸出。在該第一優(yōu)選實(shí)施例中，將余?？臻gPh初始地設(shè)置為在步驟220中來自基站的最新余?？臻g分配，并且由于良性信道狀態(tài)的任何修改減小余?？臻gPh的值。盡管這樣，可以將余裕空間值初始化為最高允許值例如5dB，并基于所檢測的信道狀態(tài)減小余裕空間。或者，可將余?？臻g值初始化地設(shè)置為中間值，基于所檢測到的信道狀態(tài)，具有將余?？臻g向上或向下的修改。
一旦修改了余?？臻g，或者如果由于信道狀態(tài)不是良性的而沒有修改余裕空間，步驟250檢測移動臺的電池狀態(tài)。相比于較小的余?？臻g值，較大的余?？臻g值導(dǎo)致減小的最大數(shù)據(jù)率。然而，如果在步驟260確定電池低，可有利地增加余裕空間Ph以施加較低的數(shù)據(jù)率。由于增大的余?？臻g不影響功率控制的范圍，所發(fā)送信號的質(zhì)量將是足夠的，同時移動臺保持較低平均功率，并因此產(chǎn)生功率節(jié)省。該節(jié)省可以例如用于擴(kuò)展移動臺語音呼叫的持續(xù)時間。因此，步驟265基于所檢測的電池狀態(tài)修改余?？臻g值。
在修改余?？臻g值之后，或者由于電池不為低而沒有修改余?？臻g，步驟270發(fā)送具有適宜值的請求。在第一優(yōu)選實(shí)施例CDMA2000系統(tǒng)中，該請求使用如上參照圖1說明的數(shù)據(jù)傳輸請求或速率調(diào)整請求的形式。在數(shù)據(jù)傳輸請求中，移動臺包括可用發(fā)射功率和其緩沖器中的數(shù)據(jù)量。某些CDMA2000版本期望數(shù)據(jù)傳輸請求包括移動臺的最大數(shù)據(jù)率，而不是它的可用傳輸功率和在它的緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)量。在這種情況下，移動臺應(yīng)從其最大傳輸功率中減去余?？臻g，以得到可用傳輸功率值。該可用傳輸功率值映射到包括在數(shù)據(jù)傳輸請求中的最大數(shù)據(jù)率。另一個替換可以是發(fā)送最大傳輸功率、余?？臻g、緩沖器中的數(shù)據(jù)量、及其增長率。
如果該請求是速率調(diào)整請求，如由例如CDMA2000速率控制模式的某些操作模式所支持的那樣，移動臺基于修改的余?？臻g值和如上所述的其他參數(shù)計(jì)算期望的傳輸速率，并且比較該期望速率和其當(dāng)前傳輸速率。如果期望速率不同于當(dāng)前速率，移動臺將通過例如發(fā)送指示位(MSIB)作為其速率調(diào)整請求來通知基站。
不論請求中的信息如何，移動臺能夠在各種預(yù)設(shè)條件下修改其余?？臻g，例如良性的信道狀態(tài)或低電池狀態(tài)。在良性信道狀態(tài)下的余裕空間的減小允許更高的峰值數(shù)據(jù)率，這促進(jìn)了改進(jìn)的性能。另一方面，在低電池狀態(tài)期間的增加的余裕空間提供了較低的峰值數(shù)據(jù)率，這延長了電池壽命。
如果移動臺期望發(fā)送兩個或更多數(shù)據(jù)流(或同時保持語音和數(shù)據(jù)連接)，增加的自由度允許移動臺有意地在一個數(shù)據(jù)流上增加余?？臻g，以降低該數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級。這將導(dǎo)致例如用更長的時間從移動臺發(fā)送文本消息，但是允許以最佳數(shù)據(jù)率發(fā)送數(shù)字圖片。
移動臺，或基站，或者移動臺和基站能夠調(diào)節(jié)余?？臻g。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的由基站使用的用來調(diào)節(jié)余?？臻g的流程圖300。在步驟310，基站從移動臺接收數(shù)據(jù)傳輸請求，該數(shù)據(jù)傳輸請求包括移動臺的可用發(fā)射功率和優(yōu)選地在移動臺的緩沖器中的數(shù)據(jù)量。可選地，該請求可包括在移動臺緩沖器中的數(shù)據(jù)量加上它的最大發(fā)射功率和余?？臻g，其可以用來計(jì)算移動臺的可用發(fā)射功率。在移動臺的緩沖器中的數(shù)據(jù)量的增長率也是有用的。
在步驟320，基站估計(jì)通信信道變化狀態(tài)。內(nèi)環(huán)功率控制位流的校驗(yàn)用來確定變化的信道狀態(tài)位于包括惡劣(比Rayleigh衰落信道要惡劣)和良性(高K因數(shù)Rician衰落信道)的頻譜的何處。其他能夠影響信道狀態(tài)的確定的測量包括從移動臺的導(dǎo)頻信道的測量。
步驟330基于所估計(jì)的通信信道變化狀態(tài)建立移動臺的余裕空間。如果信道狀態(tài)是良性的，余?？臻gPh小于如果信道狀態(tài)是惡劣的。此外，調(diào)度間隔的持續(xù)時間會影響余?？臻g。例如，較長的調(diào)度間隔產(chǎn)生較長的傳輸時間，這意味著導(dǎo)致更高余?？臻g的信道變化的更大危險(xiǎn)?？墒褂霉?、查找表或矩陣來，或者其他已知方法來建立余裕空間，以將至少一個輸入映射到輸出。一旦建立余?？臻g，在步驟340將余?？臻g發(fā)送到移動臺。在特定的實(shí)現(xiàn)中，不支持或不期望將余裕空間發(fā)送到移動臺。因此，步驟340是可選的。
來到步驟350，在步驟310基站接收數(shù)據(jù)傳輸請求之后，基站直接地或間接地從在請求分組中的信息獲得移動臺的可用發(fā)射功率。在步驟360，基站基于余?？臻g(在步驟330中建立)和移動臺的可用發(fā)射功率確定移動臺的數(shù)據(jù)率。在步驟370，基站接收反向鏈路容量，并且基站發(fā)送包括在步驟380的移動臺數(shù)據(jù)率分配的請求準(zhǔn)許。該請求準(zhǔn)予還可以包括所建立的余?？臻g值。
根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例，基站和移動臺都參與余裕空間調(diào)節(jié)。基站的請求準(zhǔn)許140(在圖1中)根據(jù)由基站190確定的余?？臻g將某數(shù)據(jù)率指定給移動臺110。移動臺的余裕空間確定用于速率控制模式，在該速率控制模式中基于可調(diào)節(jié)的余?？臻g值和其他參數(shù)計(jì)算期望的傳輸速率，并比較該期望速率和它的當(dāng)前速率。如果期望速率大于當(dāng)前速率，例如，移動臺將通過在它的速率調(diào)節(jié)請求160中發(fā)送指示位(MSIB)來通知基站。
在第二替換實(shí)施例中，移動臺和基站使用略微不同的方法來參與余?？臻g調(diào)節(jié)。在數(shù)據(jù)傳輸請求130(在圖1中)之前，基站190已經(jīng)將余?？臻g值指定給移動臺。因此，在步驟220將余裕空間值設(shè)定為默認(rèn)值僅僅是將余?？臻g值設(shè)置為由基站分配的最新余?？臻g值。在步驟330中(在圖3中)基站還更新并改善余?？臻g值，并將該余?？臻g分配發(fā)送到移動臺。在移動臺和基站之間的這種循環(huán)可以在數(shù)據(jù)傳輸設(shè)定協(xié)議之外發(fā)生，并且可以將余?？臻g調(diào)節(jié)循環(huán)應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中的其他信令協(xié)議。
第三替換實(shí)施例允許移動臺調(diào)節(jié)它的余?？臻g而沒有基站的參與。流程圖200(在圖2中)使得移動臺通過將它的余?？臻g值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)值，例如有5dB，而不是由基站分配的值，來獨(dú)立地調(diào)節(jié)它的余裕空間。優(yōu)選地，由網(wǎng)絡(luò)指定標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)值，并且在呼叫建立期間通過層3消息將該標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)值存儲在移動臺中。
在第四替換實(shí)施例中，如果將移動臺配備為接受余?？臻g分配(并不是所有的移動臺都這樣配備)，基站可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)余裕空間。
因此，用于余?？臻g調(diào)節(jié)的方法和裝置提供了適應(yīng)于變化的信道狀態(tài)、來自移動臺的特定數(shù)據(jù)流、以及移動臺電池電平的余量和相關(guān)數(shù)據(jù)率。當(dāng)信道狀態(tài)是有利的時，該余量更加有效地控制功率以促進(jìn)更快的數(shù)據(jù)率，并且當(dāng)電池電平是低的時，增加電池壽命。
盡管本公開包括當(dāng)前被認(rèn)為是優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容并且以由發(fā)明人建立其所有權(quán)的方式描述了本發(fā)明的最佳模式，并且使得本領(lǐng)域技術(shù)人員使用本發(fā)明，在此應(yīng)理解并意識到有許多在此公開的優(yōu)選實(shí)施例的等同，并且可以做出各種改進(jìn)和變化而不背離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)，本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)不被優(yōu)選實(shí)施例所限制而是由所附權(quán)利要求，包括在本發(fā)明的審查期間所做出的任何修改和發(fā)布的權(quán)利要求的所有等同所限定。
還應(yīng)理解，例如第一和第二，上和下等關(guān)系術(shù)語的使用僅僅用于從其他實(shí)體、項(xiàng)目或操作中分辨其中一個，而不一定需要或指示在這些實(shí)體、項(xiàng)目或操作之間任何實(shí)際的這種關(guān)系或順序?？墒褂没蛞攒浖绦蚧蛑噶顏韺?shí)現(xiàn)許多創(chuàng)造性的功能和創(chuàng)造性的原理。期望本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，盡管可能有相當(dāng)?shù)呐陀衫缱銐虻臅r間、當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的考慮所啟發(fā)的許多設(shè)計(jì)選擇，在此公開的概念和原理的引導(dǎo)下，將能夠用最少的經(jīng)驗(yàn)而容易地生成這種軟件指令和程序。因此，如果有的話，這種軟件的說明將被限制為簡潔的方面，并且最小化使根據(jù)本發(fā)明的原理和概念模糊的危險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于建立在無線通信系統(tǒng)中操作的移動臺的余?？臻g的方法，包括步驟確定通信信道變化狀態(tài)；以及基于通信信道變化狀態(tài)建立余裕空間值。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中移動臺執(zhí)行確定和建立的步驟。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中移動臺基于余?？臻g值確定最大數(shù)據(jù)率并將該最大數(shù)據(jù)率發(fā)送到基站。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中移動臺基于余?？臻g值確定最大數(shù)據(jù)率并將速率調(diào)節(jié)請求發(fā)送到基站。
5.如權(quán)利要求2的方法，還包括步驟檢測移動臺的電池狀態(tài)；以及基于電池狀態(tài)修改余?？臻g值。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中基于電池狀態(tài)修改余?？臻g值的步驟包括確定電池狀態(tài)是否與低電池電平相關(guān)；以及如果電池狀態(tài)與低電池電平相關(guān)，增加余?？臻g值。
7.如權(quán)利要求2的方法，其中確定通信信道變化狀態(tài)的步驟包括測量主導(dǎo)頻功率的變化。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中基站執(zhí)行確定和建立的步驟。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中確定通信信道變化狀態(tài)的步驟包括校驗(yàn)內(nèi)環(huán)功率控制位流。
10.如權(quán)利要求8的方法，還包括步驟將余?？臻g值發(fā)送到移動臺。
11.如權(quán)利要求8的方法，還包括步驟使用余?？臻g值確定移動臺的數(shù)據(jù)率分配并將該數(shù)據(jù)率分配發(fā)送到移動臺。
12.一種移動臺，包括用于確定通信信道變化狀態(tài)的裝置；以及用于基于通信信道變化狀態(tài)建立余裕空間值的裝置。
13.如權(quán)利要求12的移動臺，還包括用于基于余?？臻g值確定最大數(shù)據(jù)率的裝置；以及用于將最大數(shù)據(jù)率發(fā)送到基站的裝置。
14.如權(quán)利要求12的移動臺，還包括用于基于余裕空間值確定最大數(shù)據(jù)率的裝置；以及用于將速率調(diào)節(jié)請求發(fā)送到基站的裝置。
15.如權(quán)利要求12的移動臺，還包括用于檢測移動臺的電池狀態(tài)的裝置；以及用于基于電池狀態(tài)修改余?？臻g值的裝置。
16.一種無線通信系統(tǒng)，包括基站；至少一個移動臺；用于檢測通信信道變化狀態(tài)的裝置；以及用于基于通信信道變化狀態(tài)建立余?？臻g值的裝置。
17.如權(quán)利要求16的無線通信系統(tǒng)，還包括用于基于余?？臻g值確定數(shù)據(jù)率的裝置。
18.如權(quán)利要求17的無線通信系統(tǒng)，還包括用于在基站和所述至少一個移動臺之間發(fā)送數(shù)據(jù)率的裝置。
19.如權(quán)利要求16的無線通信系統(tǒng)，還包括用于確定所述至少一個移動臺的電池狀態(tài)的裝置；以及用于基于電池狀態(tài)修改余?？臻g值的裝置。
20.如權(quán)利要求19的無線通信系統(tǒng)，還包括用于基于余裕空間值確定數(shù)據(jù)率的裝置；以及用于在所述至少一個移動臺和基站之間發(fā)送數(shù)據(jù)率的裝置。
全文摘要
用于通過確定(230)通信信道變化狀態(tài)和基于該通信信道變化狀態(tài)建立(245)余?？臻g值，建立操作于無線通信系統(tǒng)的移動臺的余?？臻g的系統(tǒng)、方法和裝置?？赏ㄟ^確定(260)移動臺的電池狀態(tài)是否與低電池電平相關(guān)，進(jìn)一步修改余?？臻g值，并增加(265)余?？臻g值以減小最大數(shù)據(jù)率。修改余?？臻g允許數(shù)據(jù)率適合于特定信道變化狀態(tài)和電池狀態(tài)。
文檔編號H04B1/38GK1871789SQ200480026577
公開日2006年11月29日 申請日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者約翰·D·理德, 畢皓 申請人:摩托羅拉公司(在特拉華州注冊的公司)