專利名稱：移動電信系統(tǒng)中的隨機(jī)訪問的制作方法
本申請是Esmailzadeh等人的美國專利申請No.08/847,655的繼續(xù)部分并且要求其優(yōu)先權(quán)，美國專利申請No.08/847,655的申請日為1997年4月30日并且在此處將其全部結(jié)合。
本申請還與普通轉(zhuǎn)讓的申請日為1996年10月18日的美國專利申請No.08/733,501的主題相關(guān)。
本發(fā)明通常涉及移動電信領(lǐng)域，并且特別是涉及一種用于處理多個隨機(jī)訪問移動始發(fā)呼叫的方法。
我們需要下一代移動通信系統(tǒng)以分組和信道電路交換的方式提供包括數(shù)字話音、視頻以及數(shù)據(jù)在內(nèi)的電信業(yè)務(wù)的一個寬范圍的選擇。結(jié)果，期望進(jìn)行的呼叫次數(shù)顯著地增加，其將導(dǎo)致在隨機(jī)訪問信道(RACH)上的業(yè)務(wù)密度更高。不幸的是，此更高的業(yè)務(wù)密度還將導(dǎo)致增加沖撞(collision)和訪問失敗。因此，新一代的移動通信系統(tǒng)將不得不使用更快更靈活的隨機(jī)訪問處理，以便增加它們的訪問成功率并減少它們的訪問請求的處理次數(shù)。
在大多數(shù)的移動通信系統(tǒng)中，例如，被稱為“碼分測試”(CODIT)的歐洲聯(lián)合發(fā)展中，一個移動臺通過首先確定RACH可供使用可以獲得對一個基站的訪問。然后，移動臺利用增加功率電平來發(fā)射一系列訪問請求報頭(例如，單個1023片符號)，直到該基站檢測到該訪問請求為止。在響應(yīng)中，基站通過一個下行鏈路信道啟動控制移動臺的發(fā)射功率的過程。一旦介于移動臺和基站之間的最初的“握手”已經(jīng)完成，則移動用戶發(fā)射一個隨機(jī)訪問消息。
更具體是在一個基于CODIT的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，移動臺將通過使用一個“功率斜坡(power ramping)”處理(其增加每個連續(xù)發(fā)射的報頭碼元的功率電平)來嘗試訪問基站接收機(jī)。一旦檢測到一訪問請求報頭，基站就激活一閉環(huán)功率控制電路，其功能是控制移動臺的發(fā)射功率電平以便把來自移動臺的接收信號功率保持在一個期望的電平上。該移動臺然后發(fā)射它特定的訪問請求數(shù)據(jù)?；镜慕邮諜C(jī)利用一個匹配濾波器“解擴(kuò)”該接收的(擴(kuò)頻)信號，并且分集-合并該解擴(kuò)信號以便利用天線分集。
在一IS-95 CDMA系統(tǒng)中，使用一個類似的隨機(jī)訪問技術(shù)?？墒?，CODIT與IS-95處理之間的主要區(qū)別是IS-95的移動臺發(fā)射的不僅僅是報頭而是一個完整的隨機(jī)訪問分組。如果該基站不確認(rèn)該訪問請求，則IS-95移動臺以一個更高的功率電平重發(fā)該訪問請求分組。此過程一直繼續(xù)直到基站確認(rèn)該訪問請求為止。
在使用跟蹤ALOHA(S-ALOHA)隨機(jī)訪問方案的一個移動通信系統(tǒng)中，例如在如上所述的美國專利申請No.08/733,501(在下文中，稱為“‘501申請”)中所披露的方法，一個移動臺產(chǎn)生并發(fā)射一個隨機(jī)訪問分組。闡明這樣的隨機(jī)訪問分組的一個幀結(jié)構(gòu)的圖如

圖1所示-該隨機(jī)訪問分組(“訪問請求數(shù)據(jù)幀”)包括報頭和數(shù)據(jù)字段部分。報頭包括一個唯一特征標(biāo)(比特)模式，其為長度為“L”個符號。該特征標(biāo)模式是從一組模式中隨機(jī)選擇的，所說的一組模式彼此正交，但其不一定必須彼此正交。注意，雖然如圖1所示的隨機(jī)訪問請求分組在此描述為包括一具有特征標(biāo)字段的報頭，但是這一點說明是典型的并且僅僅是為了說明的目的而不是作為一個限制。同樣地，可以按照一個不同的方式發(fā)射該唯一特征標(biāo)模式(例如，不是在報頭內(nèi)，而是結(jié)合入控制信道中，與數(shù)據(jù)字段平行等等。)。同樣地，此唯一特征標(biāo)模式特征的使用，正如‘501申請中所述的和所要求的一樣，提供比現(xiàn)有隨機(jī)訪問方案明顯更高的一個吞吐率。
如′501申請中所述，隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段包括某些隨機(jī)訪問信息，包括移動(用戶)身份信息，所需要的服務(wù)號碼(要提供的服務(wù)號碼)，所需要的發(fā)射時間(完成一則消息所需要的時間)，短分組數(shù)據(jù)消息(以便增加傳輸效率)，以及一錯誤檢測冗余字段(周期的冗余碼)。鑒于′501申請中所詳細(xì)說明的原因，選擇一個比數(shù)據(jù)字段部分的擴(kuò)展比更長的報頭擴(kuò)展比(擴(kuò)頻調(diào)制)?？墒?，其中不見得是如此的那些情形是可以想象的。
在下一可用的時隙開始的時候通過移動臺發(fā)射該隨機(jī)訪問分組(例如，如圖1所示的分組)。一種可用在移動臺中以便產(chǎn)生并發(fā)射圖1所述的隨機(jī)訪問分組的裝置的方框圖如圖2所示。本質(zhì)上，如圖2所示，分別地產(chǎn)生并擴(kuò)展隨機(jī)訪問分組的報頭和數(shù)據(jù)字段(利用各自的擴(kuò)展碼)然后通過移動臺進(jìn)行復(fù)合并發(fā)射。
接下來，通過移動臺發(fā)射的隨機(jī)訪問分組在具有基于匹配濾波器的接收機(jī)的目標(biāo)基站處被接收并解調(diào)。圖3是基站的隨機(jī)訪問接收機(jī)的檢測部分(對于一個天線)的方框圖，其功能主要是估計所接收的信號射線(rays)的時限。只在報頭周期期間使用的匹配濾波器被調(diào)諧到報頭的擴(kuò)展碼。匹配濾波器用于檢測隨機(jī)訪問請求的存在，以及對隨機(jī)訪問分組的報頭部分進(jìn)行解擴(kuò)并將其饋送到累加器單元。累加器(特征標(biāo)1-1)是用于′501申請的隨機(jī)訪問方法中以便在報頭的(M)符號周期期間在匹配濾波器的輸出處對信號求和的唯一一個特征，以便增加接收的信干(S/I)功率比。由于每個收到的報頭包括一個唯一特征標(biāo)模式，所以利用多個累加器(1-1)來實現(xiàn)累加操作，其中每個累加器被調(diào)諧到要接收的可能的特征標(biāo)模式之一上。
圖4是在如圖3所示的隨機(jī)訪問檢測器部分中可用于I信道的一累加器的簡單的方框圖。一個類似的累加器可用于Q信道。關(guān)于圖3和4，累加器(特征標(biāo)1-1)的輸出耦合到峰值檢波單元。在報頭周期結(jié)束時，每個峰值檢波單元對于每個信號峰值搜索超過一個預(yù)確定檢測閾值的它們各自的匹配濾波器的輸出。每個峰值檢波單元然后登記(檢測并存儲)那些峰值信號每一個的電平和相對相位，從而確定可用在接收機(jī)中解調(diào)的顯著的信號射線的數(shù)目。同時，估計每個峰值的時限并將其用于設(shè)置接收機(jī)的“Rake”參數(shù)(Rake接收機(jī)部分1-1)。圖5是可用于解調(diào)隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段部分的隨機(jī)訪問解調(diào)器的方框圖。本質(zhì)上，隨機(jī)訪問解調(diào)器部分對接收數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼并檢查傳輸差錯。
很顯然，雖然參照圖1-5在上面描述的隨機(jī)訪問裝置和方法具有勝過現(xiàn)有隨機(jī)訪問方案的很多優(yōu)點，但是剩下來需要解決的許多問題仍然存在。例如，在報頭或者數(shù)據(jù)字段處理級期間，如果在所有網(wǎng)孔中的移動臺都使用相同的擴(kuò)展碼的話，則大量的分組沖撞可能發(fā)生。作為一個推論，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的一格外數(shù)目的隨機(jī)訪問請求將不得不被重發(fā)。而且，使用如上所述的隨機(jī)訪問裝置和方法，由于在下一時隙開始的時候發(fā)射該隨機(jī)訪問請求，對于報頭接收級之后的完整周期來說，匹配濾波器匹配濾波器是空閑的，所以基站的匹配濾波器接收機(jī)不能像它可能的那樣被有效地利用。另外，利用如上所述的方案所使用的隨機(jī)訪問分組的長度是固定的，所以短數(shù)據(jù)分組的尺寸被剩余分組的使用范圍所限制。由于所有這些原因，需要一種更靈活的隨機(jī)訪問請求程序來解決這些問題。正如關(guān)于圖6-8在下面所描述的一樣，U.S.專利申請No.08/847,655(在下文中，稱為“‘655申請”)成功地解決了上述的問題。
然而，需要解決的其它隨機(jī)訪問問題仍然存在。例如，圖9是闡明兩個或更多個隨機(jī)訪問請求在它們同時到達(dá)一個基站接收機(jī)處時怎么可能沖撞的時序圖。為了使在重發(fā)期間發(fā)生的沖撞數(shù)目最小化，可以從一個相對長的時間間隔(0,□d)內(nèi)隨機(jī)選擇移動臺的超時周期(在重發(fā)一個請求之前逝去的時間)，在此，□d是最大可允許的時延。在重發(fā)之間使用一個相對長的時間間隔減少了沖撞的概率?？墒?，等待一個成功的隨機(jī)訪問傳輸所遭遇的平均延遲可能相當(dāng)變長。而且，雖然在如上所述的專利申請中的隨機(jī)訪問方法的使用更勝過現(xiàn)有方法，但是當(dāng)包含相同的特征標(biāo)模式的兩個或更多個隨機(jī)訪問要求同時到達(dá)基站接收機(jī)時隨機(jī)訪問沖撞仍然可能發(fā)生。然而，正如關(guān)于圖10在下面詳細(xì)描述的一樣，本發(fā)明成功地解決了這些和其他有關(guān)隨機(jī)訪問的問題。
因此，本發(fā)明的一個目的是更有效地利用隨機(jī)訪問信道。
本發(fā)明的另外一個目的是每一匹配濾波器能夠比傳統(tǒng)裝置接收一個明顯更大數(shù)目的隨機(jī)訪問請求。
本發(fā)明的另外一個目的是減小隨機(jī)訪問請求之間的沖撞概率同時使它們的損耗最小化。
本發(fā)明的另外一個目的是能夠選擇隨機(jī)訪問請求分組中的一個數(shù)據(jù)字段的長度以便允許在選擇一個短分組字段的長度時增加靈活性。
本發(fā)明的另外一個目的是提供可用于快速建立長數(shù)據(jù)或語音電話的隨機(jī)訪問分組。
本發(fā)明的另外一個目的是在從鄰近的部分/網(wǎng)孔中產(chǎn)生的隨機(jī)訪問嘗試之間保持低電平互相關(guān)。
本發(fā)明的另外一個目的是顯著地縮短由隨機(jī)訪問請求沖撞或者到達(dá)基站接收機(jī)處的錯誤的隨機(jī)訪問請求所引起的隨機(jī)訪問延遲。
本發(fā)明的另外一個目的是顯著地減小了介于隨機(jī)訪問重發(fā)之間的時間間隔并從而增加了吞吐率。
按照′655申請中描述并要求的發(fā)明，通過向網(wǎng)孔中的每個扇區(qū)分配一個唯一報頭擴(kuò)展碼和一個唯一長碼可實現(xiàn)前述的及其他的目的，該長碼連接一個與隨機(jī)選擇的特征標(biāo)相關(guān)的短擴(kuò)展碼，并且被用于擴(kuò)展一個隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)部分。為長碼所選擇的周期在持續(xù)時間中可能相對長些(例如，長達(dá)數(shù)小時或者數(shù)天的長度)。而且，傳輸時隙的寬度設(shè)置等于報頭的長度。因此，可以定時移動臺的隨機(jī)訪問請求以便啟動時隙的開始，并且在報頭周期期間可以通過基站的隨機(jī)訪問接收機(jī)中的匹配濾波器檢測該請求。在報頭后面的時隙中發(fā)射移動臺的隨機(jī)訪問請求的數(shù)據(jù)字段并且在基站處通過rake接收機(jī)接收。然而，報頭周期后，匹配濾波器仍然能夠接收其它隨機(jī)訪問請求的報頭。因此，可以連續(xù)地并且更有效地利用匹配濾波器，相比較于現(xiàn)有的隨機(jī)訪問方案可以處理的一個顯著更大數(shù)目的隨機(jī)訪問請求。同樣地，使用該方法的隨機(jī)訪問系統(tǒng)的通信吞吐量和效率本質(zhì)上比現(xiàn)有的隨機(jī)系統(tǒng)的吞吐量和效率更高。
另外，數(shù)據(jù)字段的長度不被限制。隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段部分的連接擴(kuò)展的方法允許用戶產(chǎn)生如其所期望的那么長的一個分組。而且，因為擴(kuò)展模式和/或它的相位都是唯一的，所以所連接的擴(kuò)展去掉了將與其它的隨機(jī)訪問請求分組沖撞的結(jié)果分組的危險。
按照本發(fā)明，當(dāng)沖撞已經(jīng)發(fā)生時通過對于隨機(jī)訪問重發(fā)隨機(jī)地選擇新的特征標(biāo)的一個方法來實現(xiàn)前述的和其它目的。同樣地，代替僅僅在時域之上，本發(fā)明使在特征標(biāo)域之上的隨機(jī)訪問請求的重發(fā)隨機(jī)化。因此，本發(fā)明顯著地縮短了由在基站接收機(jī)處隨機(jī)訪問請求的沖撞或者錯誤到達(dá)所引起的隨機(jī)訪問延遲，同時顯著地減少了隨機(jī)訪問重發(fā)之間的時間間隔。相比較于現(xiàn)有的隨機(jī)訪問方法來說，本發(fā)明因此增加了隨機(jī)訪問系統(tǒng)吞吐率。
當(dāng)結(jié)合附圖對下列詳細(xì)的說明進(jìn)行參考時可以對本發(fā)明的方法和裝置有一個更完整的理解，附圖中圖1是闡明一個隨機(jī)訪問分組的幀結(jié)構(gòu)的圖；圖2是可用在移動臺中以便產(chǎn)生并發(fā)射圖1所述的隨機(jī)訪問分組的一種裝置的方框圖；圖3是基站的隨機(jī)訪問接收機(jī)的檢測部分(對于一個天線)的方框圖，其功能主要估計所接收的信號射線(rays)的時限；圖4是在如圖3所示的隨機(jī)訪問檢測器部分中可用于I信道的一累加器的簡單的方框圖；圖5是可用于解調(diào)隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段部分的隨機(jī)訪問解調(diào)器的方框圖；圖6是一個蜂窩通信系統(tǒng)的相關(guān)部分的方框圖，其可用于實現(xiàn)′655申請中所描述和要求的發(fā)明方法；圖7是按照在′655申請中所描述和要求的發(fā)明的優(yōu)選實施例，闡明可以通過不同的移動臺發(fā)射的多個隨機(jī)訪問請求分組的構(gòu)造和時限的圖表；圖8是一種裝置的簡易方框圖，根據(jù)在′655申請中所描述和要求的發(fā)明的優(yōu)選實施例，該裝置可用于實現(xiàn)用一個移動臺來產(chǎn)生并發(fā)射諸如圖7中所示的隨機(jī)訪問分組之類的一個隨機(jī)訪問分組的方法；圖9是闡明兩個或更多個隨機(jī)訪問請求在它們同時到達(dá)一個基站接收機(jī)處時怎么可能沖撞的時序圖；和圖10是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，闡明對于重發(fā)如何可以通過隨機(jī)選擇特征標(biāo)來顯著地減少隨機(jī)訪問沖撞和延遲。
通過參考附圖的圖1-10可最好地理解本發(fā)明的優(yōu)選實施例及其優(yōu)點，同樣的數(shù)字被用于各個附圖的同樣的和相應(yīng)的部分。
本質(zhì)上，按照在′655申請中所描述和要求的發(fā)明，該方法向網(wǎng)孔中的每個扇區(qū)分配一個報頭擴(kuò)展碼，以及一個唯一長碼，該長碼與數(shù)據(jù)字段的(相關(guān)于特征標(biāo))短擴(kuò)展碼連接。為長碼所選擇的周期在持續(xù)時間中可能相對長些(例如，長達(dá)數(shù)小時或者數(shù)天的長度)。因此，可以說隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段是在一個專用信道中發(fā)射，因為沒有兩個消息可以具有相同的擴(kuò)展序列和相位除非它們已經(jīng)選擇了相同的特征標(biāo)并且已經(jīng)同時發(fā)射了它們的報頭。這樣導(dǎo)致分組沖撞，并且反映這些隨機(jī)訪問嘗試失敗。然而，正如在下面關(guān)于圖10詳細(xì)描述的一樣，這個問題通過本發(fā)明解決，很明顯，向部分/網(wǎng)孔分配唯一擴(kuò)展碼和長碼的這種方法在鄰近的扇區(qū)或網(wǎng)孔中的多個訪問隨機(jī)嘗試之間提供沖撞的一個顯著低概率。
還是按照在′655申請中所描述和要求的發(fā)明，該方法把傳輸時隙的寬度設(shè)置等于報頭的長度(實際上要減去一個預(yù)定義保護(hù)時間)。因此，可以定時移動臺的隨機(jī)訪問請求以便啟動時隙的開始，并且在報頭周期期間可以通過基站的隨機(jī)訪問接收機(jī)中的匹配濾波器檢測該請求。在繼報頭之后的時隙中發(fā)射移動臺的隨機(jī)訪問請求的數(shù)據(jù)字段并且在基站處通過rake接收機(jī)將其接收。然而，利用本方法，在報頭周期之后，使匹配濾波器能夠接收由其他移動臺做出的其它隨機(jī)訪問請求的報頭。因此，按照′655申請中所描述和要求的發(fā)明，可以連續(xù)且有效地利用匹配濾波器，并且相比較于現(xiàn)有的隨機(jī)訪問方案，可以處理一個顯著大數(shù)目的隨機(jī)訪問請求。同樣地，使用該方法的隨機(jī)訪問系統(tǒng)的通信吞吐量和效率比現(xiàn)有的隨機(jī)訪問系統(tǒng)的吞吐量和效率更高。
而且，按照′655申請中所描述和要求的發(fā)明，數(shù)據(jù)字段的長度不被限制。換言之，隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段部分的連接擴(kuò)展的方法允許用戶產(chǎn)生如其所期望的那么長的一個分組。而且，在使用這個連接擴(kuò)展方法中，結(jié)果分組將與其它隨機(jī)訪問請求分組沖撞的危險較少。
按照本發(fā)明，提供一種在移動電信系統(tǒng)中用于處理隨機(jī)訪問請求的方法，當(dāng)沖撞已經(jīng)發(fā)生時該方法為重發(fā)而隨機(jī)地選擇新的特征標(biāo)。同樣地，代替僅僅在時域之上，本發(fā)明使在特征標(biāo)域之上的隨機(jī)訪問的重發(fā)隨機(jī)化。因此，本發(fā)明顯著地縮短了由在基站接收機(jī)處隨機(jī)訪問請求的沖撞或者錯誤到達(dá)所引起的重發(fā)延遲，同時顯著地減少了隨機(jī)訪問重發(fā)之間的時間間隔。
現(xiàn)在參見描述′655申請中的發(fā)明的圖6，表示了一個蜂窩通信系統(tǒng)10的相關(guān)的部分，其可用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法。系統(tǒng)10包括一個基站發(fā)射/接收天線12和發(fā)射機(jī)/接收機(jī)部分14，以及多個移動臺16和18。雖然僅僅表示了兩個移動臺，但是圖6僅僅是用于說明的目的，本發(fā)明可以被認(rèn)為包括兩個以上的移動臺。在產(chǎn)生和發(fā)射一訪問請求幀之前，一個移動臺(例如，16)獲得同步，或者與一個目標(biāo)基站接收機(jī)(14)同步。該移動臺然后從基站的廣播/導(dǎo)頻信道信息中確定每個時隙的開始時間。該移動臺同時從廣播/導(dǎo)頻信道信息中重現(xiàn)正在處理的時隙的數(shù)目，其被基站用于標(biāo)記它具有時隙數(shù)目的確認(rèn)(ACK)消息應(yīng)答以便確保合適的移動臺接收該確認(rèn)。在隨機(jī)訪問環(huán)境中用于把移動臺與基站同步的更多細(xì)節(jié)可以在′501申請中找到。
目標(biāo)基站還要把每個唯一隨機(jī)訪問擴(kuò)展碼和與基站收發(fā)信機(jī)定義的每一扇區(qū)和/或網(wǎng)孔相關(guān)的長碼傳送到請求的移動臺(組)(例如，通過下行鏈路廣播信道)。例如，這些唯一擴(kuò)展碼和長碼可以是金色碼(Gold codes)或者Kasami碼。移動臺把該擴(kuò)展碼和長碼信息存儲在一個記憶存儲區(qū)(沒有明確地表示)中，它由移動臺重現(xiàn)并使用以便擴(kuò)展所產(chǎn)生的隨機(jī)訪問請求分組的報頭和數(shù)據(jù)字段。最后，基站還要把與報頭相關(guān)的特征標(biāo)模式傳送到請求的移動臺(組)(例如，以一種適當(dāng)?shù)膹V播信息的形式)，它可用于幫助區(qū)別不同的扇區(qū)和/或網(wǎng)孔。
例如，正如′501申請中所描述和要求的，為了使基站接收機(jī)能夠更有效地區(qū)別多個隨機(jī)訪問請求，使用一個前置比特或者符號模式。每個請求的移動臺可以發(fā)射L個不同的前置比特或者符號模式(“特征標(biāo)”)之一。所使用的不同的特征標(biāo)模式彼此正交，但是不需要一定彼此正交。在基站接收機(jī)處，L個累加器的每一個都被調(diào)諧來從接收機(jī)的匹配濾波器的輸出中檢測一個被耦合的特定的特征標(biāo)。在被接收的信號中的這個特征標(biāo)報頭由基站接收機(jī)使用來有效地區(qū)別移動臺做出的不同的多個訪問嘗試的同步。
圖7是按照在′655申請中所描述和要求的發(fā)明的優(yōu)選實施例，闡明可以通過不同的移動臺發(fā)射的多個隨機(jī)訪問請求分組的構(gòu)造和時限的圖表。
雖然為了說明的目的僅僅表示了三個隨機(jī)訪問請求分組，但是該發(fā)明沒有意指那么限制而是可以包括三個以上的這樣的分組的發(fā)射和接收。本質(zhì)上，對于所表示的每一隨機(jī)訪問請求分組，與本方法一起使用的S-ALOHA程序僅僅應(yīng)用到隨機(jī)訪問請求過程的報頭部分。
把每個報頭(20,22和24)的長度設(shè)置等于時隙(n,n+1,…,n+i)的寬度減去一個預(yù)定義保護(hù)時間以便使時隙之間潛在的干擾最小化。例如，實際上，可使用一種一個符號的保護(hù)時間。同時，正如所表示的，根據(jù)所期望的應(yīng)用，隨機(jī)訪問請求分組(20,22和24)的數(shù)據(jù)字段部分的長度可以不同，其提供給移動臺在發(fā)射不同長度的數(shù)據(jù)字段時的靈活性。
為了避免在一個單元的兩個不同的扇區(qū)中由移動臺進(jìn)行的任何兩個隨機(jī)訪問嘗試之間的沖撞，或者在相鄰的網(wǎng)孔中由移動臺進(jìn)行的兩個隨機(jī)訪問嘗試之間的沖撞，可使用下面的擴(kuò)展方法。正如早先所描述的，產(chǎn)生隨機(jī)訪問要求的移動臺，每一個都使用網(wǎng)孔扇區(qū)特定的擴(kuò)展碼(例如，從各自的內(nèi)存儲器區(qū)中重現(xiàn))產(chǎn)生唯一報頭。實際上，對于分開一個足夠的距離的其他網(wǎng)孔可以再使用這些碼。
圖8是一種裝置的簡易方框圖，根據(jù)在′655申請中所描述和要求的發(fā)明的優(yōu)選實施例，該裝置可用于實現(xiàn)用一個移動臺使用來產(chǎn)生并發(fā)射諸如圖7中所示的隨機(jī)訪問分組之類的一個隨機(jī)訪問分組的方法。在一個實施例中，在一臺位于移動臺中的微處理器(未明確地表示)的控制之下可以實現(xiàn)該方法。隨機(jī)訪問分組產(chǎn)生裝置100包括信號混合器104，其利用網(wǎng)孔-扇區(qū)所包括的一個特定的報頭擴(kuò)展碼(例如，也是從內(nèi)存儲器區(qū)中重現(xiàn))來擴(kuò)展一個“特征標(biāo)i”102(例如，從移動臺18中的內(nèi)存儲器區(qū)中重現(xiàn))以便形成要發(fā)射的隨機(jī)訪問分組的網(wǎng)孔-扇區(qū)特定的報頭。利用一個數(shù)據(jù)字段產(chǎn)生器110來產(chǎn)生要發(fā)射的隨機(jī)訪問分組的數(shù)據(jù)字段?；旌掀?14利用與“特征標(biāo)i”相關(guān)的一個唯一短擴(kuò)展碼(112)擴(kuò)展所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)字段。然后利用一個連接碼對隨機(jī)訪問分組的結(jié)果數(shù)據(jù)字段進(jìn)行擴(kuò)展，該連接碼例如可以由與特征標(biāo)相關(guān)的短碼(112)與扇區(qū)特定的長擴(kuò)展碼116(例如，從內(nèi)存儲器區(qū)中重現(xiàn))的模2加來構(gòu)造。在移動臺處可以自如地選擇要發(fā)射的隨機(jī)訪問分組的結(jié)果數(shù)據(jù)字段(120)的長度(例如，幾小時或幾天長)。在移動臺處結(jié)果數(shù)據(jù)字段(120)的長度可以不同，它提供一種有效并快速的辦法來建立長數(shù)據(jù)或者語音呼叫。
圖10是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，闡明對于重發(fā)如何可以通過隨機(jī)選擇特征標(biāo)來顯著地減少隨機(jī)訪問沖撞和延遲。在這個典型的實施例中，在始發(fā)的移動臺已經(jīng)確定了先前發(fā)射的隨機(jī)訪問嘗試失敗之后立刻利用一新的特征標(biāo)重發(fā)一個隨機(jī)訪問請求分組。例如，正如在上面關(guān)于圖1-8所描述的那樣，每個請求移動臺已經(jīng)從目標(biāo)基站收到(例如，以一種適當(dāng)?shù)膹V播信息的形式)并儲存(在本地存儲器中)了與要發(fā)射的隨機(jī)訪問請求分組的報頭相關(guān)的多個特征標(biāo)模式。這些特征標(biāo)模式(比特或者符號)可以彼此正交，并且由基站接收機(jī)使用來區(qū)別由移動臺做出的不同的隨機(jī)訪問嘗試。該請求的移動臺隨機(jī)選擇(例如，利用一臺內(nèi)部微處理器)一個特征標(biāo)并且發(fā)射具有該所選擇的特征標(biāo)的隨機(jī)訪問請求分組，該所選擇的特征標(biāo)包括在該分組的報頭中。正如圖10所說明的，四個移動臺的每一個已經(jīng)發(fā)射隨機(jī)訪問請求分組(RA1,RA2,RA3,RA4)。這些隨機(jī)訪問請求分組其中的三個(RA1,RA2,RA3)在基站接收機(jī)處已經(jīng)同時地到達(dá)。而且，這三個移動臺全部都已選擇了同一特征標(biāo)。因此，這三個隨機(jī)訪問請求分組的始發(fā)的移動臺將不接收來自目標(biāo)基站的表示一個成功訪問嘗試的一種確認(rèn)(ACK)消息(對于這個例子，由于沖撞，所以目標(biāo)基站沒有收到并檢測這些分組)。因此，按照本發(fā)明，每一重發(fā)移動臺再一次選擇一個隨機(jī)特征標(biāo)。用這種方式，減小了沖撞將再一次發(fā)生的概率(在統(tǒng)計上，每個移動臺選擇一個不同的特征標(biāo)并重發(fā)具有包括在報頭中的第二個選定的特征標(biāo)的初始的隨機(jī)訪問請求分組，例如，RA1′,RA2′,RA3 ′)。
如圖10所示，可以假定對于重發(fā)的分組(例如，RA～′,RA2′)的兩個由始發(fā)的移動臺接收已經(jīng)了一個隨機(jī)訪問嘗試確認(rèn)消息，但是對于第三個重發(fā)(RA3′)始發(fā)的移動臺沒有接收任何確認(rèn)消息。對于這個例子，因為第三個重發(fā)的分組和第四個隨機(jī)訪問請求分組(RA4)使用相同的特征標(biāo)，所以由于第三重發(fā)的分組(RA3′)與第四個隨機(jī)訪問請求分組(RA4)的沖撞，目標(biāo)基站沒有收到并檢測第三個重發(fā)的分組(RA3′)。因此，始發(fā)的移動臺為這兩個隨機(jī)訪問請求分組(RA3′,RA4)的每一個從各自儲存的多個特征標(biāo)每個中隨機(jī)選擇另外一個特征標(biāo)，并重發(fā)該具有包括在報頭中的新的特征標(biāo)的初始請求(例如，RA3″,RA4′)。然后或者在目標(biāo)基站處成功地接收并因此確認(rèn)這些隨機(jī)訪問請求，或者繼續(xù)隨機(jī)選擇新的特征標(biāo)的重發(fā)過程。
很顯然，如圖10所示，可以把對于一個特定的移動臺的重發(fā)之間的超時持續(xù)時間(τd)減少到該特定的移動臺確定被發(fā)射的隨機(jī)訪問嘗試失敗所需要的最短時間。同樣地，對于每個始發(fā)的移動臺，重發(fā)之間的超時持續(xù)時間(τd)可以不同。相應(yīng)地，代替僅僅在時域之上，本發(fā)明使在特征標(biāo)域之上的移動臺的隨機(jī)訪問的重發(fā)隨機(jī)化。
因此，本發(fā)明顯著地縮短了在基站接收機(jī)處由沖撞或者錯誤到達(dá)所引起的隨機(jī)訪問延遲，同時顯著地減少了隨機(jī)訪問重發(fā)之間的時間間隔，其增加了隨機(jī)訪問系統(tǒng)的吞吐率。
在本發(fā)明的另外一個實施例中，再一次使移動臺的隨機(jī)訪問重發(fā)在特征標(biāo)域之上隨機(jī)化(與上面的實施例一樣)。然而，在這個典型的實施例中，僅僅當(dāng)重發(fā)隨機(jī)訪問請求分組時移動臺才嘗試獲得訪問確定。例如，在移動臺中(由一臺本地的微處理器)執(zhí)行的一種算法可以確定重發(fā)之間的逝去時間(τd)，同時考慮某些性能系數(shù)，諸如功率控制，信道狀態(tài)，基站處的干擾電平，被請求的服務(wù)類型，優(yōu)先級等等之類的。同樣地，按照操作的條件，一個移動臺的超時周期可以改變。
仍然在本發(fā)明的另外一個實施例中，在特征標(biāo)域和時域之上都使移動臺的隨機(jī)訪問重發(fā)隨機(jī)化。因此，發(fā)射之間的最大超時周期(τd)比在前的超時周期更短。換言之，可以從目標(biāo)基站提供的可用的特征標(biāo)組中隨意地選擇隨機(jī)訪問請求傳輸?shù)奶卣鳂?biāo)，并且可以從時間間隔{0,τd}中隨意地選擇超時延遲(τd)。因此，超時周期(τd)可以比在前的超時周期更加短。最好，這個典型的實施例適合基站的可用的特征標(biāo)組相對小的那些情況中(即，相對少數(shù)的特征標(biāo)可供使用)。
在附圖中已經(jīng)說明并在前面的詳細(xì)說明中描述了本發(fā)明的方法和裝置的一個優(yōu)選實施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限制為所披露的該實施例，而是在不偏離由下列權(quán)利要求闡明并規(guī)定的本發(fā)明的精神的情況下，能夠有很多的重新配置、修改和替代。
權(quán)利要求
1一種在移動通信系統(tǒng)中用于處理隨機(jī)訪問請求的方法，包括步驟移動臺發(fā)射一個由基站接收的第一隨機(jī)訪問請求；所述移動臺確定所述第一隨機(jī)訪問請求是否已經(jīng)被所述基站接收；以及如果所述移動臺確定所述第一隨機(jī)訪問請求沒有被接收，則從多個特征標(biāo)碼中隨機(jī)選擇一個特征標(biāo)碼，把所述選定的特征標(biāo)碼與所述第一隨機(jī)訪問請求的特征標(biāo)字段關(guān)聯(lián)，并重發(fā)具有包括所述選定的特征標(biāo)碼的所述特征標(biāo)字段的所述第一隨機(jī)訪問請求。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選定的特征標(biāo)碼與所述多個特征標(biāo)碼的至少一個正交。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定步驟包括為來自所述基站的一確認(rèn)消息等待一個預(yù)確定時間的步驟。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)確定時間包括一個預(yù)確定超時時間間隔。
5．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)確定時間由至少一個網(wǎng)絡(luò)性能系數(shù)確定。
6．如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)確定時間由所述移動臺隨機(jī)選擇。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)確定時間從一個超時時間間隔{0,Td}中隨機(jī)選擇。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特征標(biāo)字段包括一個報頭。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述移動通信系統(tǒng)包括一個擴(kuò)頻移動通信系統(tǒng)。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述移動通信系統(tǒng)包括一個碼分多址移動通信系統(tǒng)。
11．一種在移動通信系統(tǒng)中用于處理隨機(jī)訪問請求的系統(tǒng)，包括一個基站；和一個通過無線空中接口耦合到所述基站的移動站，所述移動臺包括用于發(fā)射由所述基站接收的第一隨機(jī)訪問請求的裝置；用于確定所述第一隨機(jī)訪問請求是否已經(jīng)被所述基站接收的裝置；和如果所述移動臺確定所述第一隨機(jī)訪問請求沒有被接收，用于從多個特征標(biāo)碼中隨機(jī)選擇一個特征標(biāo)碼，把所述選定的特征標(biāo)碼與所述第一隨機(jī)訪問請求的特征標(biāo)字段關(guān)聯(lián)，并重發(fā)具有包括所述選定的特征碼的所述特征字段的所述第一隨機(jī)訪問請求的裝置。
12．如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述選定的特征標(biāo)碼與所述多個特征標(biāo)碼的至少一個正交。
13．如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，用于確定的所述裝置包括用于為來自所述基站的一確認(rèn)消息等待一個預(yù)確定時間的裝置。
14．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)確定時間包括一個預(yù)確定超時時間間隔。
15．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)確定時間由至少一個網(wǎng)絡(luò)性能系數(shù)確定。
16．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)確定時間由所述移動臺隨機(jī)選擇。
17．如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)確定時間從一個超時時間間隔{O,Td}中隨機(jī)選擇。
18．如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述特征標(biāo)字段包括一個報頭。
19．如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述移動通信系統(tǒng)包括一個擴(kuò)頻移動通信系統(tǒng)。
20．如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述移動通信系統(tǒng)包括一個碼分多址移動通信系統(tǒng)。
全文摘要
披露了一種在移動電信系統(tǒng)(10)中用于處理移動始發(fā)的隨機(jī)訪問請求(RA1,RA2,RA3)的方法，如果沖撞已經(jīng)發(fā)生，其隨機(jī)選擇用于重發(fā)的新的特征標(biāo)(102)。同樣地，代替僅僅在時域之上，使隨機(jī)訪問的重發(fā)(RA1,RA2,RA3)在特征標(biāo)域之上隨機(jī)化。因此，所披露的本發(fā)明顯著地縮短了在基站接收機(jī)(14)處由隨機(jī)訪問請求的沖撞或者錯誤到達(dá)所引起的隨機(jī)訪問延遲，同時顯著地減少了隨機(jī)訪問重發(fā)之間的時間間隔(Td)。
文檔編號H04B1/707GK1317215SQ9981057
公開日2001年10月10日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月4日
發(fā)明者R·埃斯邁爾扎德, K·亞馬爾, C·羅波爾 申請人:艾利森電話股份有限公司