專利名稱：數(shù)據(jù)傳輸方法和基站以及用戶終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，該網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)網(wǎng)孔中至少有一個(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，用戶的信號在本方法中被劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串。
CDMA(碼分多址)是基于擴(kuò)展頻譜技術(shù)的一種多址聯(lián)接方法，除了先前應(yīng)用的FDMA(頻分多址)和TDMA(時(shí)分多址)之外，CDMA最近已在蜂窩無線電系統(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)劃簡便、話務(wù)容量大、等。
在CDMA方法中，一個(gè)用戶的窄帶數(shù)據(jù)信號與一個(gè)具有比該數(shù)據(jù)信號寬得多的頻帶的擴(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)信號在\用的整個(gè)頻帶上擴(kuò)展。所有用戶可同時(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)分開諸多用戶各自的信號。
常規(guī)的CDMA接收機(jī)中的相關(guān)器與一個(gè)所需信號同步，相關(guān)器根據(jù)包含在所需信號中的擴(kuò)展碼來識別出該信號。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)信號相乘可將它恢復(fù)到原來的頻帶上。在理想上，在傳輸步驟中被某種其它擴(kuò)展碼相乘的信號并不與接收機(jī)中所用的擴(kuò)展碼有相關(guān)性，而不會恢復(fù)到窄頻帶上。因此，從所需信號的角度看，這類信號呈現(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)網(wǎng)孔的擴(kuò)展碼互不相關(guān)，也就是它們互相正交。
美國專利4,901,307中敘述了一種CDMA系統(tǒng)，利用這一有關(guān)的多址聯(lián)接方法，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兩種多址聯(lián)接方法中，每個(gè)用戶指配有一個(gè)規(guī)定的業(yè)務(wù)信道，其他用戶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，在原理上，這些系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)容量可以簡單地規(guī)定為可預(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，則新的用戶不能得到服務(wù)，直到舊的用戶之一拆斷了該連接時(shí)為止。
在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶是在同一個(gè)較寬的頻帶內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)?。利用用戶的連接擴(kuò)展碼特征提供用戶的業(yè)務(wù)信道；如上所述，根據(jù)這個(gè)擴(kuò)展碼，可以將各用戶的傳輸與其他通信連接的傳輸區(qū)別開。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)沒有容量的絕對界限。CDMA是一種“干擾限制”系統(tǒng)，其中用戶的數(shù)量由他們所允許相互產(chǎn)生的干擾量來限制。實(shí)際上，由于用戶的擴(kuò)展碼并不完全正交，特別是在與相鄰網(wǎng)孔中使用的擴(kuò)展碼相比較時(shí)尤甚，所以同時(shí)的用戶會在一定程度上相互干擾。這種相互干擾稱為“多址干擾”。當(dāng)用戶數(shù)量增加時(shí)，相互干擾也增加，在達(dá)到一定數(shù)量的用戶時(shí)，干擾大得會使連接的質(zhì)量變差。在此系統(tǒng)中，可以限定一個(gè)必須不被超過的干擾電平，借此，限制了同時(shí)用戶的數(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，也就是說連接質(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，在基站與用戶終端之間的信號是在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的各種路徑上傳播。這種多徑傳播主要是由于信號在周圍物體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)，所以通過不同路徑傳播的信號將在不同的時(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，能對一個(gè)接收的信號分量組裝(assembling)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。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)分支接收的信號分量可以從一個(gè)(在宏分集時(shí))或多個(gè)基站發(fā)送出來。利用多徑傳播的、上述類型的CDMA系統(tǒng)在美國專利5,101,501和5,109,390中敘述了。
國際專利申請WO92/00693(在這里引用來作為參考)敘述了一種CDMA系統(tǒng)，其中使用了話音活動性檢測來增加業(yè)務(wù)容量。眾所周知，講話者停歇不僅在句子和詞組之間，而且在詞組內(nèi)也有停歇。詞組之間的停歇可能延續(xù)幾秒，而一個(gè)詞組內(nèi)的停歇只持續(xù)幾十毫秒。一些測量結(jié)果表明，在人說話時(shí)，他實(shí)際上只在5/8的時(shí)間內(nèi)發(fā)出聲音，而話音活動性系數(shù)為3/8。話音活動性系數(shù)實(shí)質(zhì)上依賴于測量精度，也即區(qū)分一個(gè)停歇到怎樣短的程度。
該WO專利申請講述了一種系統(tǒng)，其中，由用戶傳輸?shù)男盘柋粍澐殖蓵r(shí)間域內(nèi)的一些脈沖串，脈沖串組合起來便成為話音活動性。因此，在停歇期間不產(chǎn)生傳輸信號(也即脈沖串)。由用戶發(fā)出的傳輸并不是連續(xù)的信令而是包含有停歇，所以，當(dāng)說話人作出停歇時(shí)，沒有脈沖串傳輸出去。因此，在多用戶系統(tǒng)中，同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)挠脩舻臄?shù)目是隨著話音活動性而不斷地變化的。例如，如果有N個(gè)呼叫在同時(shí)進(jìn)行，又話音活動性為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，由用戶同時(shí)傳輸?shù)男盘柕臄?shù)目是隨話音活動性而變化的。在這里存在同時(shí)傳輸?shù)男盘枖?shù)目小于系統(tǒng)的容量的時(shí)刻，也就是說，信道未有效地應(yīng)用。還存在同時(shí)傳輸?shù)男盘枖?shù)目大于信道容量的時(shí)刻。在后一種情況下，用戶通信連接的質(zhì)量將比系統(tǒng)中規(guī)定的要低，而質(zhì)量的測量例如可以用比率誤差特來獲得。
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)，其中同時(shí)傳輸?shù)男盘枖?shù)目可以精確地控制，能維持盡可能地接近最佳的信道容量，以達(dá)到在高質(zhì)量的通信連接下有高的業(yè)務(wù)容量。
實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的是利用本文公開的該種類型的數(shù)據(jù)傳輸方法，本方法的特征在于基站對業(yè)務(wù)信道的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測；基站向終端設(shè)備發(fā)送關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載情況的信息；每一時(shí)間單元內(nèi)在終端設(shè)備與基站之間要傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目，是根據(jù)脈沖串的延時(shí)情況和基站上計(jì)算出的負(fù)載情況信息而受到控制的。
本發(fā)明還涉及CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸方法，網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔中至少有一個(gè)基站，它在規(guī)定的話務(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，用戶的信號在本方法中被劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串。本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方法的特征在于基站對業(yè)務(wù)信道的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測；基站要與各別的終端設(shè)備通信而向它們發(fā)送的每一個(gè)脈沖串，在進(jìn)行傳輸之前先存儲于基站上它們自己的緩存器內(nèi)；每一時(shí)間單元內(nèi)由基站向諸終端設(shè)備傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目取決于諸緩存器內(nèi)存儲的脈沖串的數(shù)目。
本發(fā)明還涉及在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的基站，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔中至少有一個(gè)基站，它在某一個(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，該基站中包含有一種電路裝置，它將向終端設(shè)備傳輸?shù)男盘杽澐殖蓵r(shí)間域內(nèi)的脈沖串。本發(fā)明的基站的特征在于該基站中包含用以監(jiān)測業(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)存儲脈沖串的裝置；以及根據(jù)業(yè)務(wù)信道容量和緩存器中存儲的脈沖串?dāng)?shù)目，用以對傳輸?shù)浇K端設(shè)備的脈沖串進(jìn)行控制的裝置。
本發(fā)明又涉及在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的用戶終端，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔中至少有一個(gè)基站，它在某一個(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，而終端設(shè)置中包含有一種用以將向基站傳輸?shù)男盘杽澐殖蓵r(shí)間域內(nèi)的脈沖串的裝置。本發(fā)明的終端設(shè)備的特征在于，包含有一種能根據(jù)業(yè)務(wù)信道的瞬時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載情況和脈沖串的延時(shí)情況對每一時(shí)間單元內(nèi)要向基站傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目進(jìn)行控制的裝置。
在本發(fā)明的方法中，基站監(jiān)測業(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)接脩艚K端上，用戶終端利用它來控制要傳輸?shù)男盘柮}沖串的數(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，可以盡可能好地維持業(yè)務(wù)信道容量而并不對通信連接的質(zhì)量作出權(quán)衡。
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)男盘柮}沖串存儲在緩存器中。根據(jù)緩存器中當(dāng)前的脈沖串?dāng)?shù)目、這些脈沖串的延時(shí)情況和基站上傳輸出的負(fù)載情況信息，終端設(shè)備對每一時(shí)間單元內(nèi)要傳輸?shù)拿}沖串?dāng)?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)備在傳輸脈沖串中應(yīng)用了CSMA(載波辨識多址)協(xié)議。
參照以下附圖示明的例子較詳細(xì)地說明本發(fā)明。


圖1示出使用本發(fā)明方法的蜂窩無線電網(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。該蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)網(wǎng)孔內(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)地被監(jiān)測，并根據(jù)這個(gè)信息來控制用戶的終端的傳輸，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)拿}沖串的延時(shí)。對終端設(shè)備的傳輸出脈沖串，是在基站上根據(jù)信道容量和脈沖串發(fā)生進(jìn)行控制的。
在基站對業(yè)務(wù)信道的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測。圖2的概略圖示明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)對用戶終端來的N個(gè)同時(shí)的信號進(jìn)行同步的接收和解調(diào)。假定N個(gè)終端設(shè)備中只有幾個(gè)在同時(shí)起作用，也即幾個(gè)在向基站傳輸信號。在基站，匹配濾波器后面跟隨有檢測器24—27，它們對匹配濾波器的輸出進(jìn)行檢測，亦即檢測濾波器的輸出中是否含有接收到的信號。根據(jù)在濾波器的輸出端上是否有接收的信號出現(xiàn)，檢測器的輸出將為數(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，此種檢測可以這樣實(shí)現(xiàn)，例如對匹配濾波器的輸出信號求平方，將這個(gè)數(shù)值與應(yīng)用CFAR(恒定誤警率)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相對應(yīng)。還可將諸多匹配濾波器的平方輸出相加在一起，對之進(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)用稱為“二維分組檢測”的一種專門方法。在擴(kuò)展頻譜傳輸中，一個(gè)直接序列信號內(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到第一個(gè)相關(guān)峰值時(shí)，則在時(shí)間間隔Tc之后到來的第二個(gè)相關(guān)峰值便能用來確保該第一個(gè)觀測是正確的。
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)位信號的形式作為MFSK—調(diào)制的信令信息來傳輸給終端設(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。類似地，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。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。這個(gè)負(fù)載信息是連續(xù)地傳輸?shù)?，以使每個(gè)用戶終端在每一時(shí)刻接入該信息。
根據(jù)需要有怎樣精確的控制和終端設(shè)備中使用什么種類的控制方法，利用一個(gè)二電平或者高于三電平的信號將負(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)制的信號發(fā)送給終端設(shè)備；例如，作為一個(gè)寬帶引導(dǎo)信號進(jìn)行傳輸，通過對數(shù)據(jù)信號添加上額外的信息并使用一個(gè)全部用戶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。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來的窄帶MFSK信號從接收的寬帶信號中消除掉了。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掉作為寬帶信號來傳輸?shù)呢?fù)載信息信號的影響。
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概略示出在用戶終端內(nèi)本發(fā)明方法的操作情況。在終端設(shè)備中，要傳輸?shù)男盘柋粍澐殖蓵r(shí)間域內(nèi)的脈沖串30，并存儲在緩存器31中，以供傳輸。終端設(shè)備接收從基站來的關(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32?？深A(yù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)容量的充分利用需要精細(xì)的最佳化。用戶終端在將信號脈沖串傳輸給業(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)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在用戶終端內(nèi)應(yīng)用CSMA為基礎(chǔ)的(載波檢測多址訪問)協(xié)議來控制傳輸。下面，通過一個(gè)例子敘述一種可替代的協(xié)議。
當(dāng)一個(gè)終端設(shè)備的緩存器內(nèi)有脈沖串準(zhǔn)備用于傳輸時(shí)，該終端就針對業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)檢查從基站接收的信號。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)傳輸著一個(gè)禁止或復(fù)位信號，則在延時(shí)一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器計(jì)算的一個(gè)延時(shí)后作一個(gè)新的嘗試，來發(fā)送該脈沖串。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，則可立即傳輸該脈沖串。如果用戶終端內(nèi)脈沖串的延時(shí)超過了一個(gè)預(yù)定值，則若必需的話可以傳輸該脈沖串，而與基站所傳輸?shù)慕剐盘枱o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)明的方法中，但必須記住本發(fā)明的一些特性；例如，在碰撞時(shí)，不需要再傳輸該脈沖串，因?yàn)槊}沖串的傳輸同時(shí)發(fā)生時(shí)并不受到破壞只是使所有用戶的比特誤差率變壞。CSMA協(xié)議在如下的Klein-rock和Tobagi的文章中較詳細(xì)地討論了“Packet Switching inRadio ChannelsPart I—Carrier Sense Multiple Access Modesand Their Throughput Delay Characteristics″，IEEE Transactionson Communications Vol.COM—23，No.12，pp.1400—1416，December 1975。
對于用于傳輸信息的信道，話音信息和其它的數(shù)據(jù)信息具有不同的特性和不同的要求。話音傳輸中對于延時(shí)的要求十分嚴(yán)格。一方面，數(shù)據(jù)比話音能容忍長得多的延時(shí)，另一方面，數(shù)據(jù)本質(zhì)上是短脈沖式的。不同的數(shù)據(jù)還會有不同的特性，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)明的方法以對于這樣不同類型的信息采用不同的協(xié)議。因此，盡管不同類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，對于具有不同優(yōu)先權(quán)、不同脈沖串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)位信號來向終端設(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)備傳輸話音，則脈沖串時(shí)段Tp劃分成每一個(gè)長度為Ts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是一個(gè)允許信號，則脈沖串以一個(gè)預(yù)設(shè)定的pv概率進(jìn)行傳輸。對于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)刻檢測到一個(gè)禁止信號，則在進(jìn)行新的嘗試之前將傳輸信號延時(shí)一整個(gè)比特時(shí)間。如果終端設(shè)備中脈沖串的延時(shí)長于由一個(gè)預(yù)定值指明的時(shí)間，則若需要的話可以立即傳輸該脈沖串。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型的協(xié)議，但所用的傳輸概率pd低于話音方面所用的概率pv。如果在傳輸期間檢測到來自基站的一個(gè)復(fù)位信號，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)到對以后的脈沖串作出判決進(jìn)行傳輸時(shí)的延時(shí)。如果該延時(shí)并不是苛刻的，且信道“忙”，則終端設(shè)備不進(jìn)行傳輸。如果延時(shí)是苛刻的，則脈沖串被拒斥，或不管信道的負(fù)載而進(jìn)行傳輸。
上文說明了在控制一個(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)來控制它的傳輸。
基站將每一個(gè)通信連接的信號傳輸劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串，并將諸多脈沖串存儲入該通信連接內(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)目的脈沖串等待著傳輸。按照本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如果有可能，基站所采用的協(xié)議會使各個(gè)緩存器內(nèi)保持脈沖串?dāng)?shù)目相等。圖4a的例子中，用戶1在緩存器內(nèi)有4個(gè)脈沖串，用戶2有2個(gè)脈沖串，用戶3有6個(gè)脈沖串，等等。新的脈沖串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)脈沖串。當(dāng)該基站試圖在不同的緩存器中保持脈沖串?dāng)?shù)目相等時(shí)，在下一個(gè)時(shí)隙期間基站將從左開始發(fā)送出圖4a中的6個(gè)脈沖串，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蜂窩無線電網(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50，依靠它將接收到的信號，通過射頻電路部分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)來自用戶終端的同時(shí)的信號。匹配濾波器輸出的信號施加到一個(gè)組合器54上，組合器54以有利的方式將同一個(gè)用戶的不同信號分量組合在一起。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)測業(yè)務(wù)信道的負(fù)載。裝置53a—53c可被實(shí)施得例如可以以這樣方式工作，亦即它們在一個(gè)給定的時(shí)刻檢測匹配濾波器的每一個(gè)是否正接收一個(gè)信號。所得到的檢測結(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，可能有幾個(gè)匹配濾波器與通過不同路徑傳播過來的同一個(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可以按許多方式來實(shí)施，還可將它們綜合在同一部件中。
在基站的發(fā)射機(jī)側(cè)，基站包含用以由要傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行調(diào)制和用以將該信號劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串的裝置58；用以將每一個(gè)通信連接的脈沖串存儲入專門用于該通信連接的緩存器中的裝置57；以及用以根據(jù)緩存器中存儲的脈沖串的數(shù)目對通過射頻部分58傳輸往終端設(shè)備的脈沖串進(jìn)行控制的裝置56。裝置56和57用于向用戶終端發(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)思無關(guān)，故為了簡明清楚起見，在說明書和附圖中未詳細(xì)說明它們。
圖6示出CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中本發(fā)明用戶終端的結(jié)構(gòu)方框圖。在接收機(jī)側(cè)，用戶終端包含一個(gè)天線60，依靠它將接收到的信號通過射頻部分61饋送到A/D轉(zhuǎn)換器62上。轉(zhuǎn)換出的信號施加給匹配濾波器64a—64d，其中每個(gè)濾波器同步于經(jīng)由不同路徑傳播來的不同信號分量上。轉(zhuǎn)換出的信號還施加給搜索器相關(guān)器63，它用于采集設(shè)有所需擴(kuò)展碼的信號分量。匹配濾波器輸出的信號施加到裝置65上，它以有利的方式將接收到的諸信號分量相組合，并檢測此信號。組合器65輸出的信號施加到信道解碼器66上，解碼器66的輸出通過話音譯碼器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過來的業(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)，用戶終端中包含一個(gè)話筒69，它輸出的信號通過話音編碼器70和信道編碼器71饋送到擴(kuò)展碼電路72。該終端設(shè)備還包含待傳輸?shù)男盘柋粍澐殖蓵r(shí)間域內(nèi)的脈沖串的裝置74，在裝置74中脈沖串保存好存儲在緩存器中，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)來調(diào)整每時(shí)間單元內(nèi)要傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的終端設(shè)備包含有在控制脈沖串的傳輸時(shí)能考慮到緩存器中脈沖串?dāng)?shù)目的裝置73。
當(dāng)然，用戶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)思無關(guān)，故為了簡明清楚起見，在說明書和附圖中未說明它們。
雖然，上文參照附圖示明的實(shí)例說明了本發(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)利要求書中公開的本發(fā)明的概念的范圍內(nèi)，可以用許多種方式對本發(fā)明作出修改。
權(quán)利要求
1.一種用以在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ摼W(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔至少具有一個(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，用戶的信號在本方法中被劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串，本方法其特征在于基站監(jiān)測業(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)間單元內(nèi)在終端設(shè)備與基站之間待傳輸?shù)拿}沖串?dāng)?shù)目根據(jù)脈沖串的延時(shí)狀態(tài)和基站上計(jì)算出的負(fù)載狀態(tài)信息而被控制的。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，基站(BTS)通過計(jì)數(shù)對當(dāng)前正傳輸終端設(shè)備的數(shù)目來監(jiān)測業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于，基站(BTS)向終端設(shè)備(MS)發(fā)送信息，指明當(dāng)前正傳輸終端設(shè)備的數(shù)目是小于、等于還是大于業(yè)務(wù)信道的最佳容量。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，基站(BTS)應(yīng)用一個(gè)MFSK調(diào)制的信號向終端設(shè)備(MS)發(fā)送關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過對傳輸往終端設(shè)備的數(shù)據(jù)信號添加上關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的額外信息，基站(BTS)向終端設(shè)備(MS)發(fā)送關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，基站(BTS)應(yīng)用一個(gè)寬帶引導(dǎo)信道向終端設(shè)備(MS)發(fā)送關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，基站監(jiān)測(BTS)業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)，并估計(jì)該負(fù)載狀態(tài)的變化；根據(jù)脈沖串的延時(shí)狀態(tài)和在基站上計(jì)算出的負(fù)載狀態(tài)估值，對每時(shí)間單元內(nèi)在終端設(shè)備(MS)與基站之間要傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目進(jìn)行控制。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，要傳輸?shù)拿}沖串在傳輸之前存儲在終端設(shè)備(MS)內(nèi)的緩存器中；每時(shí)間單元內(nèi)由終端設(shè)備向基站(BTS)傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目取決于緩存器中存儲的脈沖串的數(shù)目。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，每時(shí)間單元內(nèi)由終端設(shè)備(MS)向基站(BTS)傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目取決于終端設(shè)備傳輸?shù)氖鞘裁搭愋偷男畔ⅰ?br> 10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于，每時(shí)間單元內(nèi)由終端設(shè)備(MS)向基站(BTS)傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目取決于要傳輸?shù)男畔⒌难訒r(shí)容差、優(yōu)先權(quán)和突發(fā)性。
11.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，終端設(shè)備(MS)向基站(BTS)傳輸脈沖串中應(yīng)用了一種CSMA協(xié)議。
12.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在不同的瞬間脈沖串的長度可以變化。
13.一種用以在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔中具有至少一個(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，用戶的信號在本方法中被劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串，本方法其特征在于基站(BTS)對監(jiān)測業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)；對于與該基站(BTS)相通信的個(gè)別的終端設(shè)備(MS)發(fā)送的每一個(gè)脈沖串在傳輸之前先存儲在基站上它們自己的緩存器內(nèi)；每時(shí)間單元內(nèi)由基站向終端設(shè)備傳輸?shù)拿}沖串的數(shù)目取決于緩存器中存儲的脈沖串的數(shù)目。
14.權(quán)利要求13的方法，其特征在于，如果有可能，基站(BTS)使不同通信連接的緩存器內(nèi)脈沖串的數(shù)目相等。
15.一種用在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中的基站，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔具有至少一個(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，基站包含用以將要傳輸?shù)浇K端設(shè)備的信號劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串的裝置(58)，該基站其特征在于，含有用以監(jiān)測業(yè)務(wù)信道的負(fù)載的裝置(53a—53c，55)；用以向終端設(shè)備傳輸關(guān)于負(fù)載狀態(tài)的信息裝置(56，57)；用以將脈沖串存儲入緩存器內(nèi)的裝置(57)，用以根據(jù)業(yè)務(wù)信道容量和緩存器中存儲的脈沖串?dāng)?shù)目對傳輸往終端設(shè)備的脈沖串進(jìn)行控制的裝置(56)。
16.權(quán)利要求15的基站，其特征在于，通過計(jì)數(shù)對當(dāng)前正傳輸終端設(shè)備的數(shù)目，基站上的裝置(53a—53c)監(jiān)測業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)。
17.一種在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中使用的終端設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔具有至少一個(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，終端設(shè)備包含用以將傳輸往基站的信號劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串的裝置(74)，該終端設(shè)備其特征在于，包含根據(jù)業(yè)務(wù)信道的瞬時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載和脈沖串的延時(shí)狀態(tài)控制每時(shí)間單元內(nèi)要傳輸往基站的脈沖串?dāng)?shù)目的裝置(73)。
18.權(quán)利要求17的終端設(shè)備，其特征在于，包含用以將脈沖串存儲入緩存器中裝置(74)；用以根據(jù)緩存器中存儲的脈沖串?dāng)?shù)目控制每時(shí)間單元內(nèi)傳輸往基站的脈沖串?dāng)?shù)目的裝置(73)。
19.權(quán)利要求17的終端設(shè)備，其特征在于，包含用以接收由基站傳輸來的關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息的裝置(64a—64d)；用以從接收到的信號中消除掉負(fù)載狀態(tài)信息的裝置(65)。
全文摘要
在CDMA蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中使用一種基站、用戶終端和數(shù)據(jù)傳輸方法，該網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)孔具有至少一個(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，用戶的信號被劃分成時(shí)間域內(nèi)的脈沖串。為做到高的業(yè)務(wù)容量和高質(zhì)量的通信連接，由基站監(jiān)測業(yè)務(wù)信道的負(fù)載狀態(tài)，并向終端設(shè)備傳輸出關(guān)于業(yè)務(wù)信道負(fù)載狀態(tài)的信息。根據(jù)脈沖串的延時(shí)和負(fù)載狀態(tài)的信息，對每時(shí)間單元內(nèi)終端設(shè)備與基站之間傳輸?shù)拿}沖串?dāng)?shù)目進(jìn)行控制。
文檔編號H04B7/26GK1130972SQ95190662
公開日1996年9月11日 申請日期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·奧簡佩拉, 朱哈·萊佩里, 卡里·里奇南 申請人:諾基亞電信公司, 諾基亞移動電話有限公司