專利名稱：Cdma移動通信系統(tǒng)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動通信系統(tǒng)及其通信方法，尤其涉及基于預(yù)留(reservation)的移動通信系統(tǒng)，移動終端設(shè)備，以及使用碼分多址(CDMA)的通信方法。
通常，在一個(gè)頻分多址(FDMA)方案中，采用預(yù)留接入控制的移動通信系統(tǒng)如IEEE通信雜志，無線信道中的包交換“三部分輪詢和(動態(tài))分信道預(yù)留多址”(Part3-Polling and(Dynamic)Split-Channel Reservation Multiple Access)，COM-24，8，(1976)，pp.832-845(此后叫“現(xiàn)有技術(shù)出版物1”)。
在預(yù)留接入控制中，有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的每個(gè)終端通過預(yù)留包預(yù)留一條到基站的業(yè)務(wù)信道?；驹谡{(diào)度好要分配給這些終端的業(yè)務(wù)信道和傳輸時(shí)間(時(shí)隙)后，通過應(yīng)答包通知每個(gè)移動終端使用所分配信道上的傳輸時(shí)間。根據(jù)這種預(yù)留接入控制，基本上可避免業(yè)務(wù)信道上的包沖突。
作為預(yù)留控制通信系統(tǒng)的另一種實(shí)例，JP-A-6-311160(對應(yīng)的美國專利申請系列號為08/230773)(此后叫作“現(xiàn)有技術(shù)出版物2)提出了一種基于時(shí)分多址方案的通信系統(tǒng)。
然而，在使用預(yù)留接入控制的FDMA和TDMA方案的移動通信系統(tǒng)中，如現(xiàn)有技術(shù)出版物1和2所提出的那樣，由于不同的移動終端異步地通過一個(gè)預(yù)留信道發(fā)送預(yù)留包，所以大量的預(yù)留包就極有可能發(fā)生沖突。這樣，由于包沖突而導(dǎo)致的預(yù)留包的不停的重發(fā)就成為整個(gè)系統(tǒng)吞吐量下降的一個(gè)主要原因。
同時(shí)，作為FPLMTS(未來公用陸地移動電信系統(tǒng)Future PublicLand Mobile TeleCommunication System)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，碼分多址方案是很有希望的。例如，在JP-A-7-38496(相應(yīng)的美國專利申請系列號為08/375679(此后叫作“現(xiàn)有技術(shù)出版物3”)中提出了一種CDMA移動通信系統(tǒng)，然而，現(xiàn)有技術(shù)出版物3未提供任何解決在預(yù)留接入控制中吞吐量下降的問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種采用預(yù)留接入控制的移動通信系統(tǒng)和通信方法以達(dá)到高的吞吐量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種解決了預(yù)留包沖突問題的CD-MA移動終端設(shè)備和基站以實(shí)現(xiàn)高的吞吐量。
為實(shí)現(xiàn)上面的目的，在一個(gè)本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)中，無線信道包括許多用于從移動終端到基站傳輸上行數(shù)據(jù)的，以及用于從基站到移動終端傳輸下行數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)信道，一條用于將各表示一個(gè)業(yè)務(wù)信道分配請求的預(yù)留包從一個(gè)移動終端傳到基站的預(yù)留信道，和一條用于傳輸表示允許一條業(yè)務(wù)信道的應(yīng)答包的應(yīng)答信道，通過業(yè)務(wù)信道，數(shù)據(jù)在基站和移動終端之間傳輸，在其中的預(yù)留、應(yīng)答和業(yè)務(wù)信道上根據(jù)CDMA方案使用擴(kuò)頻技術(shù)。該移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)在于有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的移動終端在任意時(shí)間上給預(yù)留信道發(fā)送一個(gè)預(yù)留包，基站通過應(yīng)答信道發(fā)送一個(gè)應(yīng)答包，給發(fā)請求的移動終端指定一條業(yè)務(wù)信道和一個(gè)時(shí)隙，每個(gè)移動終端通過由應(yīng)答包所指定業(yè)務(wù)信道上的時(shí)隙發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。
更詳細(xì)地說，給每個(gè)預(yù)留、應(yīng)答和業(yè)務(wù)信道分配一個(gè)唯一的擴(kuò)頻碼，例如，偽噪聲(PN)。特別是給預(yù)留信道分配了一個(gè)比分配給其它的應(yīng)答和業(yè)務(wù)信道短的擴(kuò)頻碼?；疽罁?jù)匹配濾波器來識別從大量移動終端來的在時(shí)間上部分重疊的大量預(yù)留包信號，并對每個(gè)包上的位信號進(jìn)行接收處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，基站依據(jù)接收到的移動終端的預(yù)留包，根據(jù)調(diào)度控制給每個(gè)移動終端分配一條業(yè)務(wù)信道上的一個(gè)時(shí)隙，并通過應(yīng)答包將分配結(jié)果通知每個(gè)移動終端。
而且，為了調(diào)整同時(shí)通信的包的總數(shù)量，基站周期性地發(fā)送表示業(yè)務(wù)狀況的忙音信號，這樣每個(gè)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的移動終端就可以根據(jù)忙音信號來進(jìn)行預(yù)留包發(fā)送的控制?；蛘?，也可在無線電信道中提供多個(gè)應(yīng)答信道使每個(gè)移動終端都分配有一條接收忙音信號用的應(yīng)答信道。
根據(jù)本發(fā)明，在業(yè)務(wù)信道中規(guī)定了時(shí)隙，這樣就保證每個(gè)移動終端都只在基站所指定的特定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。另一方面，預(yù)留信道中沒有規(guī)定時(shí)隙，因此每個(gè)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的移動終端可在任意時(shí)間上發(fā)送一個(gè)預(yù)留包，這樣就方便了每個(gè)移動終端中發(fā)送預(yù)留包的操作。
而且，每個(gè)移動終端都進(jìn)行頻譜擴(kuò)展或給預(yù)留包乘一個(gè)擴(kuò)頻碼以生成一個(gè)擴(kuò)頻的預(yù)留包，這里擴(kuò)頻碼的周期比通過業(yè)務(wù)信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包所用的擴(kuò)頻碼的周期短，而基站通過使用匹配濾波器來接收預(yù)留包。
在這種情況下，即使有兩個(gè)或多個(gè)在時(shí)間軸上有部分重疊的用同一擴(kuò)頻碼相乘的經(jīng)頻譜擴(kuò)展的控制包，只要不同包的擴(kuò)頻碼在時(shí)間上有一個(gè)或多個(gè)片碼的偏移，匹配濾波器就能識別出接收到的包。因此，即使有很多移動終端各自在任意時(shí)間上生成預(yù)留包，由于包之間沖突而引起的接收失效出現(xiàn)的可能性也極小。
參照附圖，可以從下面的詳細(xì)描述中知道本發(fā)明前述的和另外的目的、優(yōu)點(diǎn)、工作方式以及新穎特征。


圖1示出了一個(gè)采用本發(fā)明的移動通信網(wǎng)的一種舉例結(jié)構(gòu)；圖2A是一個(gè)解釋在根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中呼叫建立過程協(xié)議的示意圖；圖2B是一個(gè)解釋在根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的信息傳輸協(xié)議的示意圖；圖3是一個(gè)解釋傳統(tǒng)天線通信系統(tǒng)中的信道接入控制的示意圖；圖4是一個(gè)解釋根據(jù)本發(fā)明采用CDMA方案的無線通信系統(tǒng)中的信道接入控制；圖5A說明了預(yù)留包的格式；圖5B說明了應(yīng)答包的格式；圖5C說明了信息傳輸包的格式；圖6是說明基站結(jié)構(gòu)的方塊圖7是說明基站中CDMA收發(fā)信機(jī)50結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖8A是說明匹配濾波器70結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖8B是用來解釋匹配濾波器是如何處理接收到的預(yù)留包的示意圖；圖9是說明包分離電路80結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖10是說明基站中包控制器90結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖11是說明移動終端結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖12是說明移動終端中CDMA收發(fā)機(jī)110結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖13是說明移動終端中包控制器130結(jié)構(gòu)的方塊圖；以及圖14A和14B是用來解釋忙音控制的示意圖；圖1示出了一個(gè)使用本發(fā)明的移動通信網(wǎng)的一種舉例結(jié)構(gòu)。
所示的移動通信網(wǎng)包括含固定終端如電話機(jī)3等類似設(shè)備的公共網(wǎng)1；和與公共網(wǎng)1連接并含有很多基站4(4a，4b，…)的移動通信網(wǎng)2，其中每個(gè)基站4通過無線信道6與位于其服務(wù)區(qū)(蜂窩區(qū))內(nèi)的移動終端(無線終端)5(5a，5b，…)通信。在無線信道上使用CD-MA包傳輸，因?yàn)樗m于傳輸數(shù)據(jù)、聲音和圖象信號混合的多媒體信息。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的呼叫建立過程的協(xié)議。
呼叫建立過程包括兩個(gè)不同的操作步驟一個(gè)操作步驟是給服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動終端初始分配本地ID(本地地址)，另一個(gè)操作步驟是給每個(gè)移動終端分配一個(gè)鏈路號以與另一個(gè)目標(biāo)終端通信。本地ID是一個(gè)地址號，它的長度比初始分配給每一終端的唯一地址的長度短。這種本地ID的使用可減少包的長度。鏈路號的作用與本地ID相似。
呼叫建立過程統(tǒng)一包括上述分配本地ID的操作步驟和分配鏈路號的操作步驟。具體地說，該過程包括下列步驟終端通過預(yù)留信道7給基站發(fā)送一個(gè)用于建立呼叫的控制包(預(yù)留包)10a；基站通過應(yīng)答信道8給終端發(fā)送一個(gè)控制包(應(yīng)答包)11a；基站通過業(yè)務(wù)信道給終端發(fā)送一個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包12a。
表示源的地址信息放在控制包10a中，而且，要接收數(shù)據(jù)包12a的終端的地址和接收數(shù)據(jù)包12a要用的業(yè)務(wù)信道9上的時(shí)隙都在控制包11a中指定，這樣由控制包11a所指定的終端就可在業(yè)務(wù)信道9上指定的時(shí)隙內(nèi)接收到由基站發(fā)送的包括位置登記信息(本地ID號)和鏈路信息(鏈路號)的呼叫建立數(shù)據(jù)包12a。
應(yīng)該注意的是假如控制包11a有足夠的長度，本地登記信息或鏈路信息可以通過控制包11a來傳送而不必用呼叫建立數(shù)據(jù)包12a來發(fā)送。
預(yù)留信道7、應(yīng)答信道8、業(yè)務(wù)信道9可以通過所用的用于擴(kuò)頻的PN碼來區(qū)分?？梢酝ㄟ^提供大量的PN碼來形成大量用于傳輸數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)信道9。
例如，可以在基站上建立一張表示每一信道上各時(shí)隙使用狀況的管理表，這樣基站在調(diào)度數(shù)據(jù)包12a的傳輸時(shí)隙時(shí)就可以通過查詢管理表來減少終端的等待時(shí)間。
圖2B示出了傳輸用戶信息(此后簡稱為“數(shù)據(jù)”)的協(xié)議。
有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的終端(發(fā)送終端)采用預(yù)留信道7的PN碼發(fā)送一個(gè)控制包(預(yù)留包)10b，請求分配一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)包的時(shí)隙?；卷憫?yīng)請求，采用應(yīng)答信道8的PN碼給請求發(fā)送終端傳輸一個(gè)控制包(應(yīng)答包)8b，并借此給請求發(fā)送終端指定一條業(yè)務(wù)信道9i和一個(gè)時(shí)隙。請求發(fā)送終端收到應(yīng)答包116后，在業(yè)務(wù)信道9i上的指定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包12b。
基站一旦收到數(shù)據(jù)包12b，就確認(rèn)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，并且當(dāng)目標(biāo)終端(接收終端)是位于基站的服務(wù)區(qū)內(nèi)時(shí)，基站將使用應(yīng)答信道8的PN碼發(fā)送一個(gè)控制包13，用于指定接收終端以及接收終端為接收數(shù)據(jù)包12b所要用的業(yè)務(wù)信道9j和時(shí)隙。然后，基站把接收到的從請求發(fā)送終端來的數(shù)據(jù)包12b在指定的時(shí)隙內(nèi)以數(shù)據(jù)包14的形式發(fā)送出去。接收終端在控制包13所指定的業(yè)務(wù)信道9j上的指定時(shí)隙內(nèi)接收由基站發(fā)送的數(shù)據(jù)包14。
根據(jù)上述的信息傳輸協(xié)議，從發(fā)送終端到基站的上行方向的數(shù)據(jù)傳送需要預(yù)留包，而從基站到接收終端的下行方向的數(shù)據(jù)傳送不需要預(yù)留包。
基站在數(shù)據(jù)包的發(fā)送/接收操作中用導(dǎo)頻信號給每一移動終端提供參考時(shí)間，導(dǎo)頻信號通過與數(shù)據(jù)包14并行傳輸?shù)膶?dǎo)頻信道發(fā)送。由于每個(gè)移動終端可在相同的延遲時(shí)間下接收從基站發(fā)送的數(shù)據(jù)包14和導(dǎo)頻信號，因此，當(dāng)它接收數(shù)據(jù)包14時(shí)，通過根據(jù)導(dǎo)頻信號來確定接收時(shí)間間隙，很容易獲取同步。
圖3示出了一種傳統(tǒng)FDMA無線系統(tǒng)中的預(yù)留接入控制。
如參照附圖2A所述，預(yù)留接入控制是這樣一種控制方法，該方法在數(shù)據(jù)包的傳輸前先發(fā)送一個(gè)預(yù)留包，并且數(shù)據(jù)包是在預(yù)留建立后才發(fā)送。為實(shí)現(xiàn)這種控制，在業(yè)務(wù)信道9外提供了預(yù)留信道7和應(yīng)答信道8。這些信道除根據(jù)如圖3所示的頻分多址(參考現(xiàn)有技術(shù)1)來劃分外還可根據(jù)時(shí)分多址(參考現(xiàn)有技術(shù)2)來劃分。
在圖3中，橫座標(biāo)表示時(shí)間軸21。當(dāng)無線電終端通過預(yù)留信道7給基站發(fā)送一個(gè)預(yù)留包時(shí)，基站在業(yè)務(wù)信道上安排時(shí)間間隙，并通過應(yīng)答信道8把表示預(yù)留結(jié)果的應(yīng)答包發(fā)送給無線終端。
在傳統(tǒng)的預(yù)留接入控制中，如果多個(gè)無線終端同時(shí)向預(yù)留信道7發(fā)送預(yù)留包，預(yù)留包可能因互相沖突而損壞，如圖3中的22a，22b所示，從而導(dǎo)致基站不能收到預(yù)留包。如果無線終端在發(fā)送預(yù)留包后未在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)收到返回的應(yīng)答包，那么無線終端將認(rèn)為它的預(yù)留包已與預(yù)留信道上另外的預(yù)留包發(fā)生了沖突。在這種情況下，無線終端將再次發(fā)送預(yù)留包(如23a，23b所示)。這樣，采用傳統(tǒng)預(yù)留控制的無線通信系統(tǒng)的吞吐量就由于如上所述的包沖突而受到限制。
圖4示出了一種根據(jù)本發(fā)明的預(yù)留CDMA無線通信系統(tǒng)中的接入控制。
本發(fā)明將CDMA包傳輸應(yīng)用到預(yù)留信道上以允許大量無線終端在任意時(shí)間內(nèi)各自發(fā)送預(yù)留包。
在圖4所示的預(yù)留信道7中，縱軸表示發(fā)送終端25。圖4表示發(fā)送終端25已發(fā)送了在時(shí)間軸21上部分重疊的預(yù)留包的情況。
在CDMA方案中，擴(kuò)頻通過用擴(kuò)頻碼(正交碼或PN碼)來替代所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的每個(gè)符號(位“1”和“0”)來實(shí)現(xiàn)，其中的擴(kuò)頻碼由具有唯一圖形的許多片碼組成。例如，在直接序列擴(kuò)頻中，大量的發(fā)送終端用相同的PN(偽噪聲)序列來調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)，并用相同的載頻來發(fā)送擴(kuò)頻數(shù)據(jù)。在這種情況下，如果數(shù)據(jù)中不同的符號間有一個(gè)或多個(gè)片碼的時(shí)間差，接收端能逐個(gè)識別每個(gè)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
如果大量的預(yù)留包正好完全在同一時(shí)間上發(fā)生，包之間將發(fā)生沖突，這樣目標(biāo)將收不到預(yù)留包。然而，大量預(yù)留包正好完全在同一時(shí)間上傳輸?shù)那闆r通常極少發(fā)生。在擴(kuò)頻中，即使兩個(gè)包在時(shí)間上有重疊，只要包之間時(shí)間上的差別等于或大于一個(gè)片碼，如圖4中的26a，26b所示，沖突就可以避免，這樣就消除了預(yù)留包所需的重發(fā)。因此，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)留控制方案與傳統(tǒng)的預(yù)留控制通信系統(tǒng)相比顯著地提高了吞吐量。
在本發(fā)明中，每個(gè)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的無線終端在任意時(shí)間上給預(yù)留信道發(fā)送一個(gè)預(yù)留包，并在業(yè)務(wù)信道上的某一個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)信道和時(shí)隙都由通過應(yīng)答信道收到的應(yīng)答包指定。
原則上數(shù)據(jù)包以時(shí)隙為單位發(fā)送。當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)很長，需要大量的傳輸時(shí)隙時(shí)，數(shù)據(jù)被分為許多數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包占用一個(gè)時(shí)隙。然而，為了減少預(yù)留過程的總開銷，單個(gè)預(yù)留包可預(yù)留許多時(shí)隙，這樣基站就可以根據(jù)該預(yù)留包，通過為不同時(shí)隙產(chǎn)生的單個(gè)或多個(gè)應(yīng)答包給一個(gè)傳輸終端分配許多連續(xù)或間歇的時(shí)隙。
雖然本發(fā)明允許移動終端在任意時(shí)間上傳輸預(yù)留包，但移動終端必須同步地按預(yù)定恒長的時(shí)隙來發(fā)送和接收應(yīng)答包以及數(shù)據(jù)包。
如圖4所示，應(yīng)答信道8和各個(gè)業(yè)務(wù)信道9分別被劃分成具有固定長度的時(shí)隙，并用一個(gè)導(dǎo)頻信號來匹配定時(shí)，這樣就便于每個(gè)無線終端和基站之間的擴(kuò)頻碼的快速同步。更具體地說，基站用一個(gè)有合適周期的擴(kuò)頻碼(PN序列)來擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(參考信號)，并在一個(gè)公共信道(導(dǎo)頻信道)上連續(xù)地發(fā)送擴(kuò)頻的導(dǎo)頻信號。每個(gè)無線電終端用只有導(dǎo)頻信道才有的PN序列對擴(kuò)頻的導(dǎo)頻信號解擴(kuò)，并基于所得的導(dǎo)頻信號產(chǎn)生同步信號，并在應(yīng)答信道以及每個(gè)業(yè)務(wù)信道上設(shè)定與基站同步的時(shí)隙。
應(yīng)該注意的是由于導(dǎo)頻信號是用于擴(kuò)頻碼的同步，因此導(dǎo)頻信號可以包含任何內(nèi)容。這樣，就可以用例如應(yīng)答信道而不是專用的導(dǎo)頻信道來傳輸導(dǎo)頻信號。
圖5A-5C示出了用于根據(jù)本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)中的包的格式。
如圖5A所示，預(yù)留包包括用于同步捕獲的前同步信號31a；表示包類型的預(yù)留類型32a(用于識別位置登記(location registration)包，鏈路獲取(secure)包，或業(yè)務(wù)信道預(yù)留包的識別碼)；源地址33(假如位置已登記，使用本地ID)；目標(biāo)地址34(假如鏈路已被獲取，則使用鏈路號)；想要預(yù)留的發(fā)送包(時(shí)隙)的數(shù)目35；和一個(gè)錯(cuò)誤檢測用的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼36a，它們以上述順序排列。在用于位置登記或鏈路獲取的呼叫建立過程中發(fā)送包的數(shù)目35不需要。
如圖5B所示，應(yīng)答包包括目標(biāo)地址34；表示包類型的應(yīng)答類型326(用于識別位置登記包，鏈路獲取包，上行的信息傳輸包或下行的信息傳輸包)；表示業(yè)務(wù)信道所用的擴(kuò)展碼的PN類型37；表示所分配的傳輸時(shí)間(時(shí)隙)的定時(shí)信息38；和CRC碼36b，它們以所述順序排列。
應(yīng)該注意的是，本發(fā)明中的應(yīng)答包不需要前同步信號。這是因?yàn)槊總€(gè)無線終端可通過接收導(dǎo)頻信號并基于導(dǎo)頻信號為應(yīng)答信道上的每個(gè)時(shí)隙建立同步來獲取應(yīng)答包，如上所述。
如圖5C所示，傳輸信息的數(shù)據(jù)包包括前同步信號31b；包類型(用于識別位置登記包，鏈路獲取包，上行信息傳輸包，或下行信息傳輸包)32c；源地址33(如果位置已登記，使用本地ID)；目標(biāo)地址34(如果鏈路已獲取，使用鏈路號)；數(shù)據(jù)39(信息傳輸信道或應(yīng)答信道的PN碼，發(fā)送或接收時(shí)間，和傳輸信息)；和CRC碼36C，它們以所述順序排列。
由于應(yīng)答信道和用于信息傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信道分別被劃分為包，即使包的類型不同，也最好把各個(gè)包的大小統(tǒng)一成固定長度。為了這一目的，可在每個(gè)包的前端插入偽比特以調(diào)整后續(xù)各域的起始位置。在下行數(shù)據(jù)包中，前同步信號31b可以如應(yīng)答包中一樣被省略。
圖6示出了基站4的原理結(jié)構(gòu)。
基站4包括天線41；CDMA收發(fā)機(jī)50；包控制器90；與連接基站4和移動通信網(wǎng)2的控制器(BSC 43)相連的BSC接口42。
圖7詳細(xì)地示出了基站中CDMA收發(fā)器50的結(jié)構(gòu)。CDMA收發(fā)器50包括用于調(diào)制和解調(diào)基帶信號以及用于發(fā)送和接收射頻信號的射頻接收模塊52和射頻發(fā)送模塊53。
參照圖7，從基站發(fā)送到無線電終端的控制包(應(yīng)答包)信號通過應(yīng)答信道的信號線45a被輸入到一個(gè)編碼器58a，并用例如卷積碼或類似碼進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。編碼后的應(yīng)答包信號在一個(gè)乘法器56a中與一個(gè)從正交碼發(fā)生器59輸出的應(yīng)答信道的正交碼進(jìn)行相乘以產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)頻的應(yīng)答包信號，該應(yīng)答包信號接著被輸入到一個(gè)加法器60。
與應(yīng)答包信號相似，分別輸入到相應(yīng)于各業(yè)務(wù)信道的大量信號線中的數(shù)據(jù)包信號在編碼器58b中被編碼，并在乘法器56b中與分別相應(yīng)于各業(yè)務(wù)信道的正交碼相乘以產(chǎn)生擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)包信號，該數(shù)據(jù)包信號接著被送到加法器60。輸入到信號線45c中的導(dǎo)頻信號同樣在編碼器58c中被編碼，在乘法器中與一個(gè)導(dǎo)頻信道獨(dú)有的正交碼相乘以產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)頻的導(dǎo)頻信號，該信號接著被送到加法器60。
加法器60的輸出在乘法器56中與一個(gè)從PN發(fā)生器57a輸出的每個(gè)基站獨(dú)有的PN碼相乘以產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)譜的信號，該信號接著被送到射頻發(fā)送模塊53。
另一方面，接收到的信號經(jīng)射頻接收模塊52處理后輸入到預(yù)留信道的匹配濾波器70a以及輸入到分別相應(yīng)于各業(yè)務(wù)信道的大量匹配濾波器70b-70b′。
匹配濾波器用預(yù)留信道獨(dú)有的PN碼對接收到的信號解擴(kuò)。解擴(kuò)后的信號在包分離電路80中被分離成許多位數(shù)據(jù)鏈89，每一個(gè)鏈都相應(yīng)于一個(gè)預(yù)留包。在這種情況下，如后面將參照圖8和9描述的一樣，如果用于解擴(kuò)的PN序列的周期選擇得與匹配濾波器的抽頭相等，那么可以把匹配濾波器的輸出直接用作解擴(kuò)的結(jié)果而不需作進(jìn)一步處理，這樣就實(shí)現(xiàn)了快速同步。每個(gè)預(yù)留包的相應(yīng)位數(shù)據(jù)鏈在包分離電路中從其它的位數(shù)據(jù)鏈中分離出來后，都要在解碼器55a中進(jìn)行解碼并糾錯(cuò)(例如用Viterbi解碼法或類似解碼)，接著被送入包控制器90。
匹配波濾波器70b-70b′用于捕獲在不同業(yè)務(wù)信道上接收到的信號的PN序列的初始同步。一旦同步被捕獲，每個(gè)PN發(fā)生器57b，57b′給每個(gè)信道產(chǎn)生一個(gè)與捕獲的PN序列同步的PN序列。接收到的信號在乘法器56，56′中與相應(yīng)于各信道的由PN發(fā)生器57，57b產(chǎn)生的PN序列相乘以進(jìn)行解擴(kuò)。解擴(kuò)后信號在累加器54，54′中對每個(gè)符號長度累加。累加結(jié)果經(jīng)解碼器55，55′解碼后作為各業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)包信號被送入包控制器90。
圖8A示出了匹配濾波器70a的原理。匹配濾波器70a包括許多級連的延遲器71，每個(gè)元件的延遲時(shí)間T都等于PN序列的一個(gè)片碼寬度；在第一級延遲器的輸入端和各延遲器的輸出端安排有多個(gè)抽頭；以及多個(gè)系數(shù)乘法器72，每個(gè)抽頭一個(gè)。匹配濾波器70a的結(jié)構(gòu)保證了在每個(gè)片碼時(shí)間內(nèi)接到的輸入信號在延遲時(shí)間T內(nèi)能從一個(gè)抽頭傳播到下一個(gè)抽頭。
在預(yù)留信道的匹配濾波器70a中，每個(gè)延遲元件71的延遲時(shí)間與預(yù)留信道的PN序列的片碼寬度相等，并且抽頭的個(gè)數(shù)等于PN序列一個(gè)周期內(nèi)的片碼數(shù)目，這樣當(dāng)輸入信號最前面的片碼到達(dá)最右邊的抽頭時(shí)，一個(gè)周期長度的PN序列同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)抽頭上。因此，預(yù)留信道的PN序列a1-an的各個(gè)片碼值(“1”or“-1”)被預(yù)先設(shè)置在各系數(shù)乘法器72中作為系數(shù)，并在累加器73中計(jì)算出各抽頭的輸出乘以各系數(shù)后的結(jié)果的總和。假如累加結(jié)果作為接收到的信號和預(yù)留信道的PN序列之間的相關(guān)值輸出，那么當(dāng)每個(gè)片碼時(shí)間內(nèi)的相關(guān)值的變化出現(xiàn)峰值時(shí)，同步就被捕獲了。而且累加器73的輸出值這時(shí)也表示通過解擴(kuò)接收信號而產(chǎn)生的解調(diào)值。
在本發(fā)明中，匹配濾波器70a的抽頭數(shù)目等于擴(kuò)頻碼的長度，因此匹配濾波器70a的輸出79a包含預(yù)留包一個(gè)比特部分的信息(符號碼)。而且，具有更少片碼數(shù)目的短碼型PN序列被用作預(yù)留信道的擴(kuò)展碼以減少匹配濾波器所需的抽頭數(shù)目，這樣就方便了同步的捕獲。
圖8B示出了當(dāng)兩個(gè)預(yù)留包A，B在時(shí)間軸上部分重疊時(shí)所產(chǎn)生的匹配濾波器70a的輸出信號。
匹配濾波器70a的輸出信號79a包括累加器70a產(chǎn)生的許多正峰值(表示碼位“1”)和許多負(fù)峰值(表示位碼“0”)。從匹配濾波器70a的輸出中檢測出等于或大于預(yù)定閾值的峰值并從第一個(gè)被檢測到的峰值開始(同步捕獲時(shí)間)將它們分成以與PN序列周期相匹配的時(shí)間間隔出現(xiàn)的信號組，這樣就可以識別出屬于預(yù)留包A的位數(shù)據(jù)鏈78和屬于預(yù)留包B的位數(shù)據(jù)鏈76。
在所示例子中，第一次出現(xiàn)的峰值76-1被定義為起點(diǎn)，并從匹配濾波器70a的輸出中抽取出以等于PN周期75的時(shí)間間隔出現(xiàn)的信號值(“1”或“-1”)76-2，76-3，76-4，…以再生預(yù)留包A的位數(shù)據(jù)鏈76。而且，與位數(shù)據(jù)鏈76不同步出現(xiàn)的峰值77-1也被定為起點(diǎn)，并且信號值(“1′或“-1”)77-2，77-3，77-4，…以等于PN周期75的時(shí)間間隔從匹配濾波器70a的輸出被抽取出來以再生預(yù)留包B的位數(shù)據(jù)鏈77。根據(jù)同樣原理，即使有三個(gè)或更多的預(yù)留包在時(shí)間部分重疊的情況下傳輸，只要各包之間的相位差超過一個(gè)或多個(gè)片碼，就可以識別出每個(gè)包的位信號。
圖9示出了包分離電路80的一種舉例的結(jié)構(gòu)。
匹配濾波器70a的輸出信號79a被送入一個(gè)絕對值電路(ABS)81，該電路的輸出在一個(gè)比較器83a中與從閾值電路82來的預(yù)設(shè)閾值比較。當(dāng)絕對值電路81的輸出比閾值大時(shí)，比較器83a的輸出為ON(“1”態(tài))并且被輸入到AND電路84a。由于AND電路84a也被施加了初始值為OFF(“0”態(tài))的反相信號作為另外輸入信號，AND電路84被比較器83a的ON輸出打開，這樣它的輸出為ON(“1”態(tài))。AND電路84a的ON輸出被輸入到AND電路84b和84d。
在AND電路84b的另一個(gè)輸入端上被施加了一個(gè)定時(shí)器85a輸出信號的反相值。在初始狀態(tài)下，定時(shí)器85a的輸出為OFF態(tài)(“0”態(tài))，因此當(dāng)AND電路84a的輸出為ON時(shí)AND電路84b的輸出也為ON。AND電路84b的ON輸出作為使能信號被輸入到定時(shí)寄存器86a，這樣定時(shí)寄存器86a就被設(shè)成了記錄在計(jì)數(shù)器87中的值，計(jì)數(shù)器87以等于PN碼的片碼周期的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)并在間隔等于符號長度時(shí)恢復(fù)初始值。計(jì)數(shù)器87在同步被捕獲時(shí)輸出一個(gè)表示片碼位置的值，如前面參照圖8B所述。
AND電路84b的ON輸出導(dǎo)致定時(shí)器85a啟動以控制AND電路84b和84d的另外輸入端。定時(shí)器85a在相應(yīng)一個(gè)預(yù)留包的時(shí)間周期內(nèi)保持其輸出為ON態(tài)。這就允許在定時(shí)器85a上所設(shè)的時(shí)間結(jié)束前維持AND門85d為開以及維持AND門84b為關(guān)，從而防止在第一定時(shí)寄存器86a中設(shè)上另外的計(jì)數(shù)值。
假如在定時(shí)器85a上所設(shè)的時(shí)間結(jié)束前又從匹配濾波器70a上輸出了下一個(gè)峰值，AND電路84a的ON輸出通過一對維持打開的AND電路84d和84b′輸入到第二定時(shí)寄存器86b的使能端。從而將計(jì)數(shù)器87的輸出值設(shè)到第二寄存器86b中。這時(shí)，與第二定時(shí)寄存器86b協(xié)同工作的定時(shí)器85b被啟動并進(jìn)行與定時(shí)器85a相似的操作以在一個(gè)包周期結(jié)束前禁止在第二定時(shí)寄存器86中被設(shè)上另外的值并打開下一級中的一對AND門以將后續(xù)產(chǎn)生的使能信號送入第三定時(shí)寄存器86c。
在該實(shí)施例中，由于包分離電路80配有四個(gè)定時(shí)寄存器86a-86d，通過以相似的方式重復(fù)前述的操作，可以將多個(gè)時(shí)間上有重疊的預(yù)留包中的四個(gè)的同步捕獲時(shí)間以所產(chǎn)生的順序存在寄存器86a-86d中。
設(shè)定在時(shí)間寄存器86a中的同步捕獲時(shí)間的值在比較器83d中與計(jì)數(shù)器87的輸出值進(jìn)行比較。只要計(jì)數(shù)值與設(shè)定在時(shí)間寄存器86a中的同步捕獲時(shí)間值相同，比較器83b的輸出為ON。
比較器83b的ON輸出通過當(dāng)定時(shí)器85a處于ON態(tài)時(shí)保持打開的AND電路84c輸入到數(shù)據(jù)寄存器87a的使能端。從而，在同步捕獲時(shí)間時(shí)數(shù)據(jù)寄存器87a被施加了匹配濾波器80a的輸出。其余的定時(shí)寄存器86b-86d也以與前述相似的方式工作以將匹配濾波器70a的輸出作為預(yù)留包分別存入數(shù)據(jù)寄存器87b-87d中。
由于數(shù)據(jù)寄存器87a-87d的數(shù)據(jù)是根據(jù)各預(yù)留包的同步捕獲時(shí)間來施加，這些數(shù)據(jù)寄存器87a-87d中的內(nèi)容在時(shí)鐘發(fā)生器88產(chǎn)生的具有位周期的時(shí)鐘同步下，分別被送到輸出寄存器88a-88d。表示各預(yù)留包內(nèi)容的數(shù)據(jù)又接著從輸出寄存器88a-88d被送到如圖7所示的解碼器55a。
圖10示出基站4中包控制器90的舉例結(jié)構(gòu)。
從預(yù)留信道接收到的數(shù)據(jù)(預(yù)留包的內(nèi)容)被送入數(shù)字信號處理器(DSP)91，并由DSP 91的預(yù)留包處理例行程序92進(jìn)行處理。接著，由上行調(diào)度控制例行程序93對業(yè)務(wù)信道和時(shí)隙進(jìn)行分配(調(diào)度)。
由上行調(diào)度控制例行程序93確定的業(yè)務(wù)信道(PN型)和時(shí)隙(定時(shí)信息)與作為應(yīng)答包目的地的預(yù)留包的源地址一起被送入應(yīng)答包構(gòu)造單元97。應(yīng)答包構(gòu)造單元97產(chǎn)生一個(gè)包括上述信息的應(yīng)答包并把它送入應(yīng)答信道信號線45a。這樣，就可以根據(jù)基站的調(diào)度來控制從每個(gè)移動終端來的上行數(shù)據(jù)包的發(fā)送操作。
從各業(yè)信道接收到的數(shù)據(jù)通過信號線44b，44b′被輸入到根據(jù)各業(yè)務(wù)信道安排的接收處理單元96b，96b′，并作為接收到的數(shù)據(jù)包通過信號線46被送到BSC接口42。
另一方面，從BSC接口輸出到信號線47上的下行數(shù)據(jù)包，在發(fā)送緩沖器99，99′中暫存后，在由DSP91的下行調(diào)度控制例行程序95執(zhí)行的調(diào)度控制下被發(fā)送。更具體地說，根據(jù)下行調(diào)度，由應(yīng)答包構(gòu)造單元97構(gòu)造的應(yīng)答包首先從應(yīng)答信道被發(fā)送，接著由業(yè)務(wù)包構(gòu)造單元98a，98a′產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包在由下行調(diào)度確定的業(yè)務(wù)信道的預(yù)定時(shí)隙上被發(fā)送。
在實(shí)施例中，為了在業(yè)務(wù)信道忙時(shí)限制移動終端發(fā)送預(yù)留包，DSP 91的忙音值計(jì)算例行程序94根據(jù)通過預(yù)留信道接收到的預(yù)留包數(shù)目以及上行調(diào)度控制例行程序93已知的業(yè)務(wù)信道利用狀況產(chǎn)生忙音信息，并通過應(yīng)答信道45a將忙音信息通知各移動終端。
圖11示出了無線終端5的結(jié)構(gòu)。
無線終端5包括天線100；與天線100相連的CDMA收發(fā)器110；與CDMA收發(fā)器相連的包控制器130；和與包控制器130相連的數(shù)據(jù)處理單元。
數(shù)據(jù)處理單元包括微處理器(MPU)101；數(shù)據(jù)和程序存儲器102；和許多過通I/O接口103與內(nèi)部總線相連的輸入/輸出裝置。輸入/輸出裝置可以是照相機(jī)104a，揚(yáng)聲器104b，顯示器104c，鍵盤104d等。
圖12詳細(xì)地示出了無線終端中CDMA收發(fā)器110的結(jié)構(gòu)。
CDMA收發(fā)器110包括射頻接收模塊112和射頻發(fā)送模塊113。這些模塊負(fù)責(zé)基帶信號的調(diào)制或解調(diào)以及射頻的接收處理或發(fā)送處理。
在一個(gè)發(fā)射器電路中，輸入到預(yù)留信道信號線106a的預(yù)留包信號在編碼器120a中進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，然后在乘法器114a與PN發(fā)生器121a產(chǎn)生的唯一PN預(yù)列(短碼)相乘以產(chǎn)生一個(gè)頻譜擴(kuò)展的預(yù)留包信號，該信號接著被送入射頻發(fā)送模塊113。
另一方面，輸入到業(yè)務(wù)信道信號線106b上的數(shù)據(jù)包在編碼器120b中進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，并在乘法器114b中與PN發(fā)生器121b產(chǎn)生的PN序列(長碼)相乘以產(chǎn)生一個(gè)頻譜擴(kuò)展的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包接著被送入射頻發(fā)送模塊113。數(shù)據(jù)包的頻譜擴(kuò)展用基站指定的PN序列來完成，它通過由包控制器130輸出到信號線106c上的控制信號來識別并與接收器電路中PN發(fā)生器119提供的參考時(shí)間105c同步。
在接收器電路中，接收到的信號從射頻接收模塊112輸出后被輸入到乘法器114c中，乘法器114c將所接收的信號與PN發(fā)生器119產(chǎn)生的唯一對應(yīng)基站的PN碼相乘以解擴(kuò)所接收的信號。乘法器114c的輸出被并行輸入到分別對應(yīng)應(yīng)答信道、業(yè)務(wù)信道和導(dǎo)頻信道的乘法器114d，114e和114f，并與正交碼發(fā)生器117產(chǎn)生的唯一對應(yīng)各信道的正交碼相乘。
在應(yīng)答信道線105a和業(yè)務(wù)信道線105b上，從乘法器114d，114e輸出的信號分別被輸入到累加器115d，115e，以產(chǎn)生每個(gè)符號長度的累加值用于解擴(kuò)乘法器114d，114e的輸出信號。累加器115d，115e的輸出信號分別被送到解碼器116d，116e中進(jìn)行糾錯(cuò)，然后分別通過信號線105d，105e送到包控制器130上。
在導(dǎo)頻信道線122上，從累加器115f輸出的導(dǎo)頻信號被輸入到同步跟蹤DLL(延遲鎖相環(huán))電路118。PN發(fā)生器119被強(qiáng)制產(chǎn)生一個(gè)與DLL電路的輸出同步的PN序列。需要注意的是應(yīng)答信道線105a和業(yè)務(wù)信道線105b上的解碼器116d，116e與從累加器115f輸出的導(dǎo)頻信號同步工作。
圖13示出了無線終端中包控制器130的舉例結(jié)構(gòu)。
通過應(yīng)答信道的信號線105a接收到的數(shù)據(jù)被送入DSP 131并被控制例行程序132進(jìn)行處理。應(yīng)答包的內(nèi)容被輸入到上行調(diào)度控制例行程序134和下行調(diào)度控制例行程序135上，而通過應(yīng)答信道收到的忙音信號被加到忙音計(jì)算例行程序133上。
通過業(yè)務(wù)信道的信號線105b接收到的數(shù)據(jù)被接收處理電路136接收，接收處理電路136被從下行調(diào)度控制例行程序135來的控制信號和參考時(shí)間信號105c所控制。通過應(yīng)答包被基站指定的特定時(shí)隙內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)作為接收信息被送到信號線107上。
另一方面，從無線終端來的數(shù)據(jù)在發(fā)送緩沖器138中暫存后被業(yè)務(wù)包構(gòu)造單元139根據(jù)從上行調(diào)度控制例行程序134來的指令取走，并被作為數(shù)據(jù)包送到業(yè)務(wù)信道信號線106b上。
當(dāng)從基站收到應(yīng)答包后，上行調(diào)度控制例行程序134產(chǎn)生一個(gè)用于指定業(yè)務(wù)包傳送所用的業(yè)務(wù)信道(PN序列)的信號106并在基站所指定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)出一個(gè)送指令給業(yè)務(wù)包構(gòu)造單元139的數(shù)據(jù)包。業(yè)務(wù)包構(gòu)造單元139根據(jù)從控制例行程序134收到的指令數(shù)據(jù)包，從傳輸緩沖器138中讀取傳輸數(shù)據(jù)，并把圖5C所示的數(shù)據(jù)包在根據(jù)參考時(shí)間信號105c而預(yù)定的輸出時(shí)間上送到業(yè)務(wù)信道信號線106b上。
忙音值計(jì)算例行程序133從通過應(yīng)答信道接收到的忙音信號中計(jì)算出表示業(yè)務(wù)狀況的忙音值，并把該忙音值通知給上行調(diào)度控制例行程序134。
上行調(diào)度控制例行程序134根據(jù)業(yè)務(wù)狀況控制預(yù)留包的產(chǎn)生。例如，假如忙音信號沒有指示要限制積累在傳輸緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)的傳輸，那么預(yù)留包構(gòu)造單元137可在任意時(shí)間開始將預(yù)留包送到預(yù)留信道信號線106a。相反，如果忙音信號指示限制數(shù)據(jù)的傳輸，那么在業(yè)務(wù)狀況改善前，預(yù)留包的傳輸將被限制。
如上所述，在該實(shí)施例中，預(yù)留信道中使用了CDMA方案，從而即使各移動終端在任意時(shí)間內(nèi)發(fā)送預(yù)留包，也可減少由于預(yù)留包的沖突導(dǎo)致的預(yù)留包的重發(fā)的可能性，而且，加了一個(gè)忙音信號，在業(yè)務(wù)信道或預(yù)留信道過載時(shí)用來限制移動終端發(fā)送新的包。
CDMA存在這樣一個(gè)問題，如果有多個(gè)包在時(shí)間部分重疊的條件下產(chǎn)生，好么包信號之間作為噪聲互相影響，從而當(dāng)大量的包同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，接收端由于所有的包都淹沒在噪聲中而無法將它們識別出來。如上所述，在本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)中包括一條預(yù)留信道，一條應(yīng)答信道和多個(gè)業(yè)務(wù)信道；基站可通過調(diào)度函數(shù)來控制應(yīng)答包和數(shù)據(jù)包的總數(shù)目，但基站不能直接控制預(yù)留包，因?yàn)樗鼈兪菑母饕苿咏K端自動發(fā)送的。
如上所述，允許無線終端參照從基站來的忙音信號來自動控制預(yù)留包的傳輸可有效地避免預(yù)留包的集中，這樣可以平穩(wěn)地控制每個(gè)終端中的發(fā)送。
忙音信號可以通過專用的信道來傳輸，也可以利用應(yīng)答信道上周期出現(xiàn)的空時(shí)間帶來傳輸。
如圖2所示，應(yīng)答信道按照導(dǎo)頻信號被劃分為多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的長度取決于業(yè)務(wù)信道上數(shù)據(jù)包的長度。由于應(yīng)答包只包括少量信息，所以它的長度可比數(shù)據(jù)包的短。例如，假設(shè)時(shí)隙長度(數(shù)據(jù)包長度)是512位，應(yīng)答包長度是42位，那么在業(yè)務(wù)信道的一個(gè)時(shí)隙周期內(nèi)通過應(yīng)答信道可傳輸12個(gè)應(yīng)答包，并在時(shí)隙末尾留下8位空時(shí)間帶。因此可以利用時(shí)隙內(nèi)的空時(shí)間帶通過應(yīng)答信道來傳輸忙音信號。
接下來，將參照附圖14A和14B來描述通過應(yīng)答信道上的空時(shí)間帶來傳輸忙音信號的預(yù)留包限制方法。
在圖14B中，“t－1”，“t”和“t＋1”表示應(yīng)答信道上的時(shí)隙號，脈沖信號表示忙音信號143。忙音信號利用應(yīng)答信道上每一時(shí)隙內(nèi)留下的空時(shí)間帶被周期性地發(fā)送。
圖14A示出了在時(shí)間部分重疊的條件下無線終端在每一時(shí)隙內(nèi)發(fā)出的包的總數(shù)目與允許發(fā)送的包的數(shù)目T之間的關(guān)系。面積148表示在時(shí)隙“t－1”內(nèi)發(fā)送的預(yù)留包的數(shù)目，面積149表示在時(shí)隙“t－1”內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)目。
下面將描述在時(shí)隙“t－1”內(nèi)由基站產(chǎn)生的忙音信號，假設(shè)在時(shí)隙“t”內(nèi)所發(fā)送的數(shù)包的數(shù)目為I(t)，所發(fā)送的預(yù)留包的數(shù)目為R(t)，有發(fā)送請求的預(yù)留包數(shù)目為R(t)′，以及預(yù)留包的傳輸概率為P(t)。另外，當(dāng)預(yù)留包的長度被數(shù)據(jù)包的長度歸一化時(shí)R(t)′和R(t)被定義為預(yù)留包的數(shù)目。
首先，假設(shè)下式(1)成立R(t)′=R(t-1)P(t-1)----(1)]]>假設(shè)基站服務(wù)區(qū)內(nèi)所有無線終端的在時(shí)隙“t”內(nèi)的發(fā)送請求的預(yù)留包數(shù)等于在前一時(shí)隙“t－1”內(nèi)有發(fā)送請求的預(yù)留包數(shù)R(t－1)′，公式1通過把基站實(shí)際收到的預(yù)留包的個(gè)數(shù)R(t－1)代替R(t－1)′而得到。對基站來說，時(shí)隙“t”內(nèi)要分配的數(shù)據(jù)包的數(shù)目I(t)可以從基于先前從移動終端5接收到的預(yù)留包和通過移動通信網(wǎng)2從其它基站所接收到的數(shù)據(jù)包而進(jìn)行的業(yè)務(wù)信道的調(diào)度結(jié)果中得知。
這樣，R(t)′的值可用公式(1)估計(jì)，并且當(dāng)在時(shí)隙“t”內(nèi)請求發(fā)送的預(yù)留包數(shù)R(t)′和數(shù)據(jù)包的數(shù)目I(t)超過容限值T時(shí)，如式2所示，用忙音信號限制預(yù)留包的發(fā)送I(t)＋R(t)′≥T……(2)在這種情況下，忙音信號控制預(yù)留包的傳輸，以至于服務(wù)區(qū)內(nèi)無線終端預(yù)留包的發(fā)送概率P(t)受到業(yè)務(wù)信道上業(yè)務(wù)量的限制，如下式(3)所示，這就使預(yù)留包數(shù)目和數(shù)據(jù)包數(shù)目的和基本上等于容限值T。由于實(shí)際從無線終端發(fā)送的預(yù)留包的數(shù)目只能從概率來確定，因此最好將容限值T設(shè)在一個(gè)稍低的水平上以允許一定的裕量。
P(t)={T-I(t)}R(t)′---(3)]]>另一方面，假如估計(jì)出時(shí)隙“t”內(nèi)包的總數(shù)滿足下式(4)，由忙音信號來控制包的傳輸，使傳輸概率P(t)滿足式(5)，這樣就允許無線終端自由地發(fā)送預(yù)留包。
I(t)＋R(t)′＜T…(4)P(t)＝1.0…(5)基站在時(shí)隙“t－1”內(nèi)可以將式(3)或(4)表示的發(fā)送概率的信息作為忙音信號通知各無線電終端。
從前面的描述可清楚看出，本發(fā)明在預(yù)留包接入控制型移動通信系統(tǒng)中采用了CDMA，這樣即使允許終端在任意時(shí)間上發(fā)送預(yù)留包，也可以降低由于沖突而導(dǎo)致的預(yù)留包重發(fā)的可能性，從而提高了吞吐量。
例如，根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)留包中使用了較短的擴(kuò)展碼，并且在基站端用匹配濾波器來捕獲同步，因此，即使多個(gè)移動終端互不同步地發(fā)送預(yù)留包，基站也能高速地識別出各預(yù)留包。而且，在每個(gè)包上所設(shè)的終端地址信息使用了比原始地址號短的簡寫本地地址(自身地址)或鏈路號(目標(biāo)地址)，因此提高了傳輸效率。另外，由于允許每個(gè)終端都可以根據(jù)基站來的忙音信號控制預(yù)留包的發(fā)送，因此就可以避免在同一信道上有過多的預(yù)留包同時(shí)通信，這樣就保證了良好的通信環(huán)境。
人們應(yīng)該理解上面描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明原理的舉例說明，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多變化而不脫離本發(fā)明的思想和范圍。因此我們把這樣的變化都?xì)w入到了權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種碼分多址(CDMA)移動通信系統(tǒng)中的通信方法，其中基站和大量移動站之間的無線信道包括用于把從移動終端來的上行數(shù)據(jù)包發(fā)送到基站以及把從基站來的下行數(shù)據(jù)包發(fā)送到移動終端的大量業(yè)務(wù)信道；用于把預(yù)留包從移動終端發(fā)送到基站的預(yù)留信道，每個(gè)預(yù)留包表示從一個(gè)終端來的一條業(yè)務(wù)信道分配請求；用于把應(yīng)答包從基站傳送到移動終端的應(yīng)答信道，每個(gè)應(yīng)答包表示分配了一條業(yè)務(wù)信道，通過業(yè)務(wù)信道可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；所述的預(yù)留、應(yīng)答和業(yè)務(wù)信道分別被分配了唯一的擴(kuò)頻碼，所述的方法包括以下步驟在任意時(shí)間上把一個(gè)預(yù)留包從一個(gè)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的移動終端發(fā)送到預(yù)留信道上；把一個(gè)應(yīng)答包從基站發(fā)送到所述應(yīng)答信道上以給每個(gè)已發(fā)送了所述預(yù)留包的移動終端指定一條可用的業(yè)務(wù)信道和一個(gè)時(shí)隙；以及在所述應(yīng)答包所指定的業(yè)務(wù)信道上的指定時(shí)隙內(nèi)從已發(fā)送所述預(yù)留包的移動終端上發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中所述每個(gè)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的移動終端使用一個(gè)預(yù)留信道獨(dú)有的擴(kuò)頻碼對所述每一預(yù)留包進(jìn)行頻譜擴(kuò)展，該擴(kuò)頻碼比用來擴(kuò)展要在所述業(yè)務(wù)信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的擴(kuò)頻碼的周期短；以及所述基站用一個(gè)已設(shè)定了所述預(yù)留信道獨(dú)有的所述擴(kuò)頻碼的匹配濾波器來處理接收到的信號，所述基站利用所述擴(kuò)頻碼的周期性來把所述匹配濾波器的輸出分離成相應(yīng)各預(yù)留包的多個(gè)信號鏈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的通信方法，進(jìn)一步包括步驟從所述基站給所述每一移動終端一個(gè)比分配給每一移動終端的唯一地址信息短的本地地址；其中所述基站在所述應(yīng)答包的目標(biāo)地址域中設(shè)定一個(gè)本地地址并發(fā)送所述應(yīng)答包；以及所述每一移動終端接收在目標(biāo)地址域中包括一個(gè)給各移動終端的本地地址的包。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的通信方法，進(jìn)一步包括步驟所述基站給所述每一移動終端一個(gè)比每一移動終端獨(dú)有的地址信息短的鏈路號；其中所述每一移動終端將一個(gè)包括作為目標(biāo)地址的所述鏈路號的數(shù)據(jù)包發(fā)送到業(yè)務(wù)信道上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的通信方法，進(jìn)一步包括步驟從所述基站通過所述應(yīng)答信道或忙音信息專用信道周期性地發(fā)送表示服務(wù)區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)狀況的忙音信息；其中每個(gè)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的移動終端根據(jù)所述忙音信號控制預(yù)留包的發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的通信方法，其中所述基站基于前一固定周期內(nèi)接收到的預(yù)留包的數(shù)目估算出在下一固定周期內(nèi)要產(chǎn)生的預(yù)留包的數(shù)目，并基于所述的估算值和要在該下一固定周期內(nèi)安排發(fā)送的包的數(shù)目產(chǎn)生所述忙音信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的通信方法，其中所述每一移動終端通過單個(gè)預(yù)留包來請求發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的通信方法，其中所述基站使用一個(gè)控制包來給移動終端一個(gè)本地地址以指定一條應(yīng)答信道，該移動終端通過該應(yīng)答信道來完成接收操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的通信方法，其中所述基站通過導(dǎo)頻信道或通過所述的應(yīng)答信道連續(xù)地發(fā)送包括同步信號分量的導(dǎo)頻信號，這樣每個(gè)移動終端就可以基于所述接收到的導(dǎo)頻信號識別出所述業(yè)務(wù)信道上的一個(gè)時(shí)隙。
10.無線通信系統(tǒng)中的一種通信方法，其中基站和多個(gè)無線終端通過一條預(yù)留信道通信，應(yīng)答信道和多個(gè)業(yè)務(wù)信道根據(jù)碼分多址(CDMA)方案在無線信道中通信，所述的方法包括下列步驟所述各無線終端互不同步地發(fā)送預(yù)留包到所述預(yù)留信道上請求數(shù)據(jù)發(fā)送；把通過所述預(yù)留包信道接收到的、在時(shí)間軸上部分重疊的預(yù)留包信號對應(yīng)各預(yù)留包分離出來并對預(yù)留包進(jìn)行接收處理后，所述基站通過所述應(yīng)答信道給每個(gè)收到的預(yù)留包的無線終端將發(fā)送一個(gè)應(yīng)答包以指定一條可用的業(yè)務(wù)信道和一個(gè)時(shí)隙；以及所述每個(gè)無線終端在所述應(yīng)答包所指定的業(yè)務(wù)信道上的指定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的通信方法，進(jìn)一步包括下列步驟在所述基站通過所述應(yīng)答信道給一個(gè)由從所述業(yè)務(wù)信道接收到的數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址所標(biāo)識的無線終端發(fā)送所述業(yè)務(wù)包以指定所述無線終端接收用的業(yè)務(wù)信道和時(shí)隙后，在所述指定業(yè)務(wù)信道上的所述指定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送所述收到的數(shù)據(jù)包；以及作為所述應(yīng)答包目標(biāo)的無線終端在由所述應(yīng)答包指定的所述業(yè)務(wù)信道上的所述指定時(shí)隙內(nèi)接收數(shù)據(jù)包。
12.一種用于通過無線信道與基站通信的無線終端設(shè)備包括用于與所述基站異步地向所述基站發(fā)送經(jīng)預(yù)留信道獨(dú)有的擴(kuò)頻碼處理過的預(yù)留包的裝置；用于與所述基站同步地接收由所述基站在預(yù)定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的、經(jīng)應(yīng)答信道獨(dú)有的擴(kuò)頻碼處理過的應(yīng)答包的裝置；以及用于在所述應(yīng)答包指定的所述特定業(yè)務(wù)信道上的預(yù)定時(shí)隙上發(fā)送和接收經(jīng)一條特定業(yè)務(wù)信道獨(dú)有的擴(kuò)頻碼處理過的數(shù)據(jù)包的裝置。
13.一種基站，用于通過一條預(yù)留信道、一條應(yīng)答信道和多個(gè)業(yè)務(wù)信道，采用擴(kuò)頻包來與各自具有唯一地址的多個(gè)無線終端通信，其中每條所述信道與一個(gè)唯一的擴(kuò)頻碼相對應(yīng)，該基站包括通過所述預(yù)留信道接收由大量無線終端互不同步地發(fā)送的、各自用于請求一條業(yè)務(wù)信道接入的預(yù)留包信號，并把所述預(yù)留包信號分離成單個(gè)預(yù)留包以進(jìn)行接收處理的裝置；用于通過所述應(yīng)答信道給發(fā)出所述預(yù)留包的無線終端發(fā)送一個(gè)應(yīng)答包以指定一條可用的業(yè)務(wù)信道和一個(gè)時(shí)隙的裝置；以及用于在一條業(yè)務(wù)信道上的各時(shí)隙內(nèi)接收一個(gè)由無線終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包或給無線終端發(fā)送數(shù)據(jù)包的裝置。
14.一種移動通信系統(tǒng)包括基站和多個(gè)移動終端，基站與多個(gè)移動終端之間的無線信道，包括許多用于從移動終端向上傳輸數(shù)據(jù)包到基站以及用于從基站向下傳輸數(shù)據(jù)包到移動終端的業(yè)務(wù)信道，用于將請求分配業(yè)務(wù)信道的預(yù)留包從一個(gè)移動終端傳到基站的預(yù)留信道，和用于傳輸指定業(yè)務(wù)信道的應(yīng)答包的應(yīng)答信道，通過該業(yè)務(wù)信道，數(shù)據(jù)在基站和移動終端之間傳輸，每一條所述的預(yù)留、應(yīng)答和業(yè)務(wù)信道根據(jù)CDMA方案都被分配了唯一的護(hù)頻碼，其中所述每一無線終端包括用于當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送請求時(shí)在任意時(shí)間上將一個(gè)預(yù)留包發(fā)送到所述預(yù)留信道上的第一裝置，用于通過所述應(yīng)答信道在一個(gè)由從基站發(fā)送來的應(yīng)答包指定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的第二裝置；以及，所述基站包括用于把通過所述應(yīng)答信道接收到的、在時(shí)間軸上有部分重疊的大量預(yù)留包信號分離成預(yù)留包并對所接收預(yù)留包進(jìn)行接收處理的第三裝置，用于通過所述應(yīng)答信道給每個(gè)發(fā)出預(yù)留包的無線終端源發(fā)送一個(gè)應(yīng)答包以指定一條可用的業(yè)務(wù)信道和時(shí)隙的第四裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的移動通信系統(tǒng)，其中所述每個(gè)移動終端的所述第一裝置采用的用來擴(kuò)展所述每個(gè)預(yù)留包的“預(yù)留信道獨(dú)有的擴(kuò)頻碼”的周期比所述第二裝置采用的用來擴(kuò)展通過業(yè)務(wù)信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的擴(kuò)頻碼的周期短；以及所述基站的所述第三裝置用一個(gè)已設(shè)定了預(yù)留信道獨(dú)有的所述擴(kuò)頻碼的匹配濾波器處理接收到的信號，并利用所述擴(kuò)頻碼的周期性把所述匹配濾波器的輸出分離成許多與所述包對應(yīng)的信號鏈。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的移動通信系統(tǒng)，其中所述基站包括用于通過所述應(yīng)答控制信道或通過一條忙音信號專用信道周期性地發(fā)送表示服務(wù)區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)狀況的忙音信號的裝置；以及所述每個(gè)移動終端包括用于根據(jù)所述忙音信號控制預(yù)留包發(fā)送的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的移動通信系統(tǒng)，其中所述基站包括用于基于前一固定時(shí)間周期內(nèi)收到的預(yù)留包的數(shù)量估算下一固定時(shí)間周期內(nèi)可能產(chǎn)生的預(yù)留包的數(shù)量的裝置；以及基于所述估算值以及下一固定時(shí)間周期內(nèi)安排發(fā)送的包的數(shù)量而產(chǎn)生所述忙音信息。
全文摘要
包含一個(gè)基站和多個(gè)無線終端的無線通信系統(tǒng)，其中每個(gè)有發(fā)送請求的無線終端通過一條基于CDMA方案的預(yù)留信道向上發(fā)送一個(gè)預(yù)留包，并且基站通過一個(gè)發(fā)送到應(yīng)答信道上的應(yīng)答包給每個(gè)請求預(yù)留的無線終端分配一條業(yè)務(wù)信道和一個(gè)時(shí)隙。在預(yù)留信道上使用了一個(gè)與匹配濾波器對應(yīng)的短擴(kuò)頻碼。
文檔編號H04B7/26GK1144445SQ96109419
公開日1997年3月5日 申請日期1996年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月10日
發(fā)明者增井裕也, 大越康雄, 矢野隆, 土居信數(shù) 申請人:株式會社日立制作所