專利名稱：一種進(jìn)行無線通信的方法和系統(tǒng)的制作方法
本申請是申請日為1998年6月24日申請?zhí)枮榈?8806417.0號發(fā)明名稱為“一種進(jìn)行無線通信的方法和系統(tǒng)”的中國專利申請的分案申請。
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種進(jìn)行無線通信的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明適用于在碼分多址(CDMA)無線通信系統(tǒng)中傳送話音和數(shù)據(jù)。
II.相關(guān)領(lǐng)域的描述無線通信系統(tǒng)一種使用手段是采用了現(xiàn)有RF帶寬的效率。在某些情況下，效率定義為在給定的RF帶寬上可以承受的數(shù)據(jù)傳輸速率。在其他的一些例子中，效率是以可以同時采用給定的帶寬進(jìn)行的總通信數(shù)(例如電話呼叫)來表征的。不管采用的是哪一種手段，提高效率通常都使無線通信系統(tǒng)的利用率提高。
一例特別有效的，并且因此是特別有用的無線通信系統(tǒng)見

圖1所示，它是一個按照“電信工業(yè)協(xié)會(TIA，Telecommunication Industry Association)”采用的IS-95空中接口標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的無線蜂窩電話系統(tǒng)的高度簡化的圖。IS-95標(biāo)準(zhǔn)及其衍生形式如IS-95-A等(本文中統(tǒng)稱為IS-95標(biāo)準(zhǔn))定義了一組實(shí)施蜂窩電話系統(tǒng)的碼分多址(CDMA)信號處理技術(shù)。大體按照IS-95標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)見標(biāo)題為“在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號波形的系統(tǒng)和方法(System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMACellular Telephone System)”的美國專利5,103,459，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人在此引述共參考。
按照IS-95標(biāo)準(zhǔn)，用戶單元10a-c(通常是蜂窩電話)采用CDMA調(diào)制的RF信號，通過與一個或多個基站12的接口進(jìn)行電話呼叫以及其他的通信。每一個接口由從基站12發(fā)送到用戶單元10的前向鏈路信號以及從用戶單元10發(fā)送到基站12的反向鏈路信號組成。
基站控制器(BSC)14具有進(jìn)行移動通信的多種功能，包括在兩個基站12之間協(xié)調(diào)(orchestrating)用戶單元10的切換。移動交換中心(MSC)16提供所有使得能夠與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)18通信的呼叫處理和路由選擇功能。
采用如IS-95標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CDMA調(diào)制技術(shù)使得在任一特定的RF信號處理期間，每一個RF信號以背景噪聲的形式出現(xiàn)。使其他的信號以背景噪聲的形式出現(xiàn)允許在同一RF帶寬內(nèi)進(jìn)行多個RF信號的傳輸。在同一RF帶寬上傳送多個信號提高了蜂窩電話系統(tǒng)的頻率再利用，因此也提高了整體容量。
為了進(jìn)一步提高整體系統(tǒng)容量，IS-95根據(jù)話務(wù)量的變化，改變信號的平均發(fā)射功率。平均發(fā)射功率或者通過減小發(fā)送占空比，或者通過實(shí)際發(fā)射功率的減小，以20毫秒為增量變化。通過根據(jù)話務(wù)量改變平均發(fā)射功率，來減小RF信號進(jìn)行通信的平均總功率。
然而，由于話務(wù)量基本上是隨機(jī)的，符合IS-95標(biāo)準(zhǔn)的基站的總的發(fā)射功率根據(jù)話務(wù)量的變化隨時間而變。所以，當(dāng)話務(wù)量較低的時候，或者只有幾個通話在進(jìn)行的時候，基站將遠(yuǎn)小于其最大速率的速率下發(fā)送數(shù)據(jù)，而使有價值的帶寬沒有得到利用。
另外，用話務(wù)量來改變發(fā)射功率產(chǎn)生了對將在任一特定的時刻使用的總發(fā)射功率的不確定的程度?？紤]到這種不確定性，符合IS-95的基站通常在低于最大速率的速率下進(jìn)行發(fā)射，以建立起處理突發(fā)增加的話務(wù)量的反向發(fā)射功率。然而，保持這一反向發(fā)射功率也使得平均傳輸速率低于基站能夠達(dá)到的最大傳輸速率。
在任何一種情況下，在低于最大速率的平均速率下進(jìn)行發(fā)送是人們不希望的，因為它沒有能夠盡可能地利用現(xiàn)有的RF帶寬。為了提高CDMA無線通信系統(tǒng)的利用率，本發(fā)明旨在使平均數(shù)據(jù)傳輸速率更接近等于基站12的最大傳輸容量，因此，旨在提高利用所分配的RF帶寬的效率。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種在碼分多址(CDMA)無線通信系統(tǒng)中傳送話音和數(shù)據(jù)的新方法和裝置。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，基站在話音發(fā)射功率下發(fā)送話音信息，而在數(shù)據(jù)發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)，而該數(shù)據(jù)發(fā)射功率等于最大發(fā)射功率減去話音發(fā)射功率。在本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例中，每一個基站以20毫秒的時間間隔向基站控制器報告話音發(fā)射功率。基站控制器通過計算現(xiàn)有的數(shù)據(jù)發(fā)射容量，并通過將數(shù)據(jù)傳送到每一個等于現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)射容量的基站，來對此作出響應(yīng)。每一個基站隨后在當(dāng)前話音發(fā)射功率下發(fā)送所有的話音數(shù)據(jù)，并且在當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)。如果所接收的數(shù)據(jù)量超過了當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)射功率所提供的容量，那么就不發(fā)送某些數(shù)據(jù)。隨后，如果不發(fā)送數(shù)據(jù)，基站就通知基站控制器，并且基站控制器嘗試在以后的時間里重新發(fā)送數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用具有最大發(fā)射功率Pmax的基站進(jìn)行無線通信的方法，它包含下述步驟a)傳送在話音發(fā)射功率Pvoice下接收的話音幀；以及b)在小于Pmax-Pvoice的數(shù)據(jù)發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種進(jìn)行無線通信的系統(tǒng)，它包含傳送一組數(shù)據(jù)幀和一組話音幀的基站控制器；以及傳送所述一組話音幀以及在有附加容量時傳送至少一部分所述數(shù)據(jù)幀的基站。
按照本發(fā)明的再一個方面，提供了一種進(jìn)行無線通信的系統(tǒng)，它包含產(chǎn)生一組數(shù)據(jù)幀和一組話音幀的裝置；以及傳送所述一組話音幀并且在有附加容量時傳送至少一部分所述數(shù)據(jù)幀的裝置。
附圖簡述讀者在結(jié)合附圖閱讀了下文中本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述以后，讀者將會清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖中，相同的標(biāo)號所表示的意義相同。
圖1是蜂窩電話系統(tǒng)的方框圖；圖2是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)的方框圖；以及圖3是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)的操作的流程圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖2是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)的一部分的方框圖，它包括基站控制器(BSC)34、一對基站32和一組用戶30。用戶單元通過建立起與基站32的雙向RF鏈路進(jìn)行電話呼叫。雙向鏈路由從每一個基站32發(fā)射的前向鏈路信號以及從每一個用戶單元30發(fā)射的反向鏈路信號組成。
在本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例中，前向和反向鏈路信號是按照IS-95空中接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，它需要采用CDMA信號處理技術(shù)。CDMA信號處理使得多個擴(kuò)展譜RF信號能夠通過采用一組偽隨機(jī)噪聲(PN)碼的調(diào)制和解調(diào)在同一RF頻率范圍內(nèi)被傳送。
每一個基站32通過產(chǎn)生一組前向鏈路信號與多個用戶單元30進(jìn)行通信。(術(shù)語“前向鏈路信號”也用來描述一組從基站32發(fā)送的前向鏈路信號，然而，為了對本發(fā)明進(jìn)行描述，前向鏈路信號是指用于單個業(yè)務(wù)信道的前向鏈路傳輸。)另外，每一個基站32從一組用戶單元30接收一組反向鏈路信號。
能夠同時由基站32傳送的前向鏈路信號的數(shù)量通常受限于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃而設(shè)置的特定基站32的最大發(fā)射功率容量(Pmax)、產(chǎn)生的多徑數(shù)量或預(yù)定的極限。反向鏈路信號的數(shù)目通常受限于基站32對特定的反向鏈路信號進(jìn)行恰當(dāng)處理所需的位能量與噪聲之比(Eb/N0)。
IS-95也需要以與幀對應(yīng)的20毫秒的增量內(nèi)在前向和反向鏈路信號內(nèi)傳送數(shù)據(jù)。在BSC34和基站32內(nèi)，圖示中的各個子系統(tǒng)通過利用包(packet)交換幀以及控制信息，如信令消息。包中含有一個地址，該地址表示指向子系統(tǒng)的地址，從而它們可以由CDMA互聯(lián)子系統(tǒng)(CIS)40恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行路由選擇。管理系統(tǒng)44通過也是用用戶數(shù)據(jù)庫46中存儲的信息用包傳送的信令消息，控制組成BSC34的其他系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作。
按照IS-95標(biāo)準(zhǔn)，用戶單元30可以進(jìn)入如圖2所示的軟切換，從而同時與兩個或多個相應(yīng)的基站32建立起兩條或多條雙向RF鏈路。軟切換使得用戶單元30能夠從一個基站32的覆蓋區(qū)移動到另一個基站32的覆蓋區(qū)，同時在所有的時間內(nèi)保持至少一條雙向鏈路。軟切換與硬切換相對應(yīng)，硬切換時，第一個雙向接口在第二個雙向接口建立起來之前斷開。
為了進(jìn)行軟切換，選擇器組42中的一組選擇器(未圖示)執(zhí)行各個功能，包括執(zhí)行用來進(jìn)行軟切換的呼叫分配和呼叫選擇功能，以及跟蹤在任一給定的時刻用戶單元30進(jìn)行接口的一個或多個基站32。選擇器最好由一組在一個或多個微處理器上運(yùn)行的一組軟件指令組成。
呼叫分配包含在軟切換中產(chǎn)生指向用戶單元30的每一個幀的復(fù)制(通常是從MSC16接收的)，以及將幀的一個復(fù)制傳送到與用戶單元30接口的每一個基站32。所以，幀的一個復(fù)制是從每一個基站32傳送的。
呼叫選擇包含在軟切換期間從與用戶單元30接口的一組基站32接收一組幀，并根據(jù)完整性或幀的質(zhì)量選擇一個用于進(jìn)一步處理的幀。選擇的幀通常被傳送到MSC16，用于引入PSTN 18。
在對一組話音電話呼叫和數(shù)據(jù)通信的處理期間，基站32最好從BSC34接收兩種類型的幀含有話音信息的幀(話音幀)和含有數(shù)據(jù)信息的幀(數(shù)據(jù)幀)。每一基站32通過傳送在總發(fā)射功率Pvoice下接收的所有話音幀，以及在小于或等于Pmax-Pvoice。的總發(fā)射功率Pdata下傳送一組數(shù)據(jù)幀，對兩種類型的幀作出響應(yīng)。
除了話音幀以外通過傳送數(shù)據(jù)幀，基站發(fā)射的平均功率相對于只傳送話音幀的基站來說是提高了。特別是，基站32在任意給定時刻在更接近于其最大發(fā)射功率Pmax的進(jìn)行發(fā)射。這提高了平均發(fā)射功率，因此也提高了基站32發(fā)射的總的信息量。提高了傳送的總的信息量接著又提高了基站32利用已有的RF帶寬的效率。另外，通過在小于或等于Pmax-Pvoice的發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)幀，在不干擾已經(jīng)進(jìn)行的一組話音通信的情況下，提高了基站32的平均發(fā)射功率。
圖3是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，在話音和數(shù)據(jù)幀的處理期間BSC 34和基站32所執(zhí)行的步驟的流程圖。處理過程在步驟70出開始，并且在步驟72處，選擇器組42內(nèi)的一組選擇器通知基站32，何時通過利用傳送到用戶單元30的信令消息具有排隊等待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀從MSC 16接收，并指向用戶單元30。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，通過用每一個幀中所包含的一個或多個狀態(tài)位，從話音數(shù)據(jù)文件中區(qū)別出數(shù)據(jù)幀。
在時間T0處，每一基站32從選擇器處接收一組信令消息，并計算等于具有排隊等待傳送數(shù)據(jù)幀的選擇器數(shù)的值N。另外，每一個基站32計算等于用來發(fā)送一個數(shù)據(jù)位的平均能量的值Ebx，以及等于在時刻T0用來發(fā)送所有正被處理的話音幀的發(fā)射功率的值P(T0)voice。
在步驟74處，每一個基站將值N、Ebx和P(T0)voice發(fā)送到具有排隊等待傳送的數(shù)據(jù)幀的每一個選擇器。在步驟76處，每一個選擇器計算一組值B(1)bs…B(n)bs的最小值的值Bmin，這里，對于基站32，B(n)bs＝(Pmax-P(T0)voice)/(N·Ebx)，n用來進(jìn)行相關(guān)的電話呼叫。即，如果電話呼叫中所包含的用戶單元處在包含兩個基站32的軟切換狀態(tài)下，則計算兩個值B(1)bs和B(2)bs，將B(1)bs和B(2)bs中的較小者設(shè)置為Bmin。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，將B(1)bs和B(2)bs中的較大者設(shè)置為Bmin。
在已經(jīng)計算了Bmin以后，選擇器將具有Bmin的數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到呼叫中所包含的每一個基站32。
在步驟77，這一步驟出現(xiàn)在時間T0以后的時刻T1，每一基站32從選擇器接收一組數(shù)據(jù)幀和一組話音幀，并計算等于發(fā)送所接收的數(shù)據(jù)幀所必須的功率的值P(T1)data，以及等于發(fā)送所接收的話音幀所必須的功率的值P(T1)voice。在步驟78處，用P(T1)data和P(T1)voice，每一基站判斷P(T1)data+P(T1)voice是小于還是等于基站32的最大發(fā)射功率Pmax。即，每一個基站32判斷是否有P(T1)data+P(T1)voice＜＝Pmax。如果有，則在步驟80處將所有的數(shù)據(jù)幀與話音幀一起發(fā)送，并且隨后基站32回到步驟72。盡管最好采用Pmax，但本發(fā)明中也可以采用其他小于Pmax的閾值。
如果基站在步驟78處判斷P(T1)data+P(T1)voice大于最大發(fā)射功率Pmax，則基站32在步驟82處發(fā)送具有(Pmax-P(T1)voice)/Ebx數(shù)據(jù)位的隨機(jī)選擇的一組數(shù)據(jù)幀。隨后，在步驟84處，基站32通知沒有傳送的數(shù)據(jù)幀的選擇器。隨后，這些選擇器可以在以后的時間里嘗試再傳送這些數(shù)據(jù)幀中所包含的數(shù)據(jù)。
通常情況下，由于在時間T0用來發(fā)送數(shù)據(jù)幀的發(fā)射功率與在時刻T1必要的話音幀發(fā)射功率略有不同，所以基站32接收的大多數(shù)或全部的數(shù)據(jù)幀將在T1處傳送。所以，如果有發(fā)送數(shù)據(jù)的要求存在，基站32平均起來將在更接近最大功率電平下進(jìn)行發(fā)送。這就使得蜂窩電話系統(tǒng)能夠更有效地利用現(xiàn)有的RF帶寬。
當(dāng)在時刻T1發(fā)送所有話音幀所必須的發(fā)射功率相對于時刻T0所必須的發(fā)射功率增加時，本發(fā)明將限制數(shù)據(jù)幀的傳送，使得能夠利用Pmax功率，并且使得能夠進(jìn)行所有話音幀的傳送。這就確保了正在進(jìn)行所有電話呼叫能夠繼續(xù)進(jìn)行而不中斷，同時使最大數(shù)量的數(shù)據(jù)幀能夠在給定的基站32的最大發(fā)射功率Pmax下發(fā)送。
至此，我們已經(jīng)描述了在碼分多址(CDMA)無線通信系統(tǒng)中傳送話音和數(shù)據(jù)的一種新的和改進(jìn)的方法和裝置。前述較佳實(shí)施例的描述使得本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。很明顯，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以對這些實(shí)施例作各種修正，并且可以在沒有發(fā)明人的幫助下，將所描述的基本原理應(yīng)用于其他的實(shí)施例。因此，本發(fā)明并非僅限于所描述的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)從最大的范圍來理解本發(fā)明的原理和所揭示的新特征。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行具有發(fā)射功率閾值(Pmax)的無線通信的裝置，它包含a)用于從基站控制器接收一組話音幀和一組數(shù)據(jù)幀的裝置，其中要以當(dāng)時的話音發(fā)送功率(Pvoice)傳送所述一組話音幀；b)用于計算傳送所有所述一組數(shù)據(jù)幀所必需的功率值(Pdata)的裝置；以及c)用于傳送所述一組話音幀的裝置，其中，所述用于傳送的裝置進(jìn)一步被構(gòu)造為(i)如果所述功率值小于或等于Pmax-Pvoice，傳送所有所述數(shù)據(jù)幀；以及(ii)如果所述功率值大于Pmax-Pvoice，則傳送一部分所述數(shù)據(jù)幀，以使所述一部分?jǐn)?shù)據(jù)幀的發(fā)射功率實(shí)質(zhì)上為Pmax-Pvoice。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用于傳送的裝置被構(gòu)造為，當(dāng)傳送所述話音幀時，使所述話音發(fā)射功率(Pvoice)小于所述發(fā)射功率閾值(Pmax)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述用于傳送的裝置進(jìn)一步被構(gòu)造為將所述話音發(fā)射功率(Pvoice)和所述發(fā)射功率閾值(Pmax)之間的差值通知所述基站控制器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述用于傳送的裝置進(jìn)一步被構(gòu)造為將未被傳送的一部分所述一組數(shù)據(jù)幀通知所述基站控制器。
全文摘要
一種在碼分多址(CDMA)無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行如話音和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)臒o線通信的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個典型的實(shí)施例中，基站(12)在話音發(fā)射功率下發(fā)送話音信息，在等于最大發(fā)射功率減去話音發(fā)射功率的發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一種典型的實(shí)施例中，每一基站(12)以20毫秒的間隔向基站控制器(14)報告話音發(fā)射功率。通過計算現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)射容量并通過將數(shù)據(jù)傳遞到等于現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)射容量的每一個基站(12)，基站控制器(14)對此作出響應(yīng)。隨后，每一基站(12)在當(dāng)前話音發(fā)射功率下發(fā)送所有的話音數(shù)據(jù)，在當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸功率下發(fā)送數(shù)據(jù)。如果所接收的數(shù)據(jù)量超過當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)射功率所提供的容量，則不傳送某些數(shù)據(jù)。如果不傳送數(shù)據(jù)，則基站(12)通知基站控制器(14)，并且基站控制器嘗試在以后的時間內(nèi)再傳送數(shù)據(jù)。
文檔編號H04B7/26GK101030797SQ20071008974
公開日2007年9月5日 申請日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月24日
發(fā)明者F·P·安東尼奧 申請人:高通股份有限公司