CN1139214C - 移动通讯系统中发射接入信道的前置码的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种移动台装置和方法，包括：前置码产生器，用于产生反向接入信道消息发射间隔之前前置码间隔期间间歇发射的前置码信号；以及发射机，用于扩频和调制从前置码产生器接收的前置码信号以及将其发射至基站。

Description

移动通讯系统中发射接入信道的 前置码的装置和方法
本发明领域
本发明涉及移动通讯系统，具体地说，涉及CDMA(码分多址)移动通讯系统中发射接入信道的前置码的装置和方法。
现有技术说明
术语“接入信道”在此指发射方向接收方请求建立信道链接所发射的所有信道。即，接入信道指其上在发射消息之前先发射前置码之类信号的所有信道。在此，接入信道不限于现有技术移动通讯系统所定义的传统的接入信道。例如，接入信道包括反向接入信道(R-ACH)，反向公共控制信道(R-CCCH)，和反向专用接入信道(R-DACH)。
为了精确接收发射方信号，接收方必须与发射方传送的信号同步。该同步取得是非常重要的，其决定了CDMA通信系统的能力。
在移动通讯系统中，在移动台通电的开始时刻，移动台按照特定的同步取得过程取得与从基站接收信号的同步。移动台通过同步跟踪过程保持同步，该同步跟踪过程一直持续到移动台关电，这样其可在任何时间恢复与基站的通讯。在同步获取过程中，移动台使用导频信号之类的参考信号。该参考信号被发射至小区内不确定的由基站控制的移动台。因参考信号被发射至一不确定的移动台，该基站可在系统工作期间连续发射参考信号。因为参考信号在基站和移动台之间按照某些调度事先安排，移动台可以每当加电时通过跟踪参考信号和获得与其的同步从基站接收信号。
相反，在基站的同步取得过程在移动台加电时不开始。原因是移动台阻止不必要的信号发射和仅在存在要发射的消息或数据时建立发射链接，借此最小化移动台的功率消耗和减少对基站的干扰。该链接建立过程包括同步获取过程，该过程中，基站获得与从移动台接收信号的同步。
对于不同的同步获取，移动台发射图2所示的前置码PA至基站以在发送信息或数据前获得确定的时间间隔。术语“前置码”在此指事先在基站和移动台之间调度的信号。在大多数移动通讯系统中，前置码发射间隔的开始由固定的系统参数决定，或可以在移动台中基于系统中可视信息确定的可用发射时间选择。在此，在移动台加电之后获得的基站信号中获得可视信息。移动台接收机在系统的可视信息所估计的所有前置码发射间隔的开始检测前置码，以及获得同步。检测到前置码时，基站执行同步获取和同步跟踪过程以接收前置码之后的消息。
图1是按照现有技术的移动台的接入信道发射机的方框图。
按照图1，前置码产生器120如图2的标号210所指示产生前置码。放大器122将前置码间隔中的反向导频信号(R-PICH)的发射功率提高到高于接入信道消息(消息囊)间隔中的反向导频信号的发射功率。选择器124用于选择前置码间隔和消息发射间隔。选择器124在前置码间隔的开始选择放大器122的输出以及在前置码间隔的结尾选择非放大信号。选择器124的操作为每一接入信道执行一次。但是，在放大器124将前置码间隔和消息发射间隔中的放大增益从“Gp”转换成“1”时不必分别使用选择器124。即放大器122在前置码的开始设置增益为“Gp”以及在前置码的结尾设置增益为“1”。放大器122的增益在一个接入信道间隔中仅执行一次。混频器110将正交码(+1，-1，+1，-1)和发射符号相乘以用于接入信道，以将接入信道区别于反向信道。该接入信道在前置码间隔中不发射，但是在消息囊间隔开始时，即前置码间隔结束时，发射至基站。放大器130确定消息囊间隔中的反向导频信道到接入信道的发射功率比。复数扩频器140扩频用于反向导频信道的信号，用于接入信道和PNi(Pseudo-random Noise in-phase伪随机噪声同相)和PNq(Pseudo-random Noise quadrature phase伪随机噪声正交相位)序列的信号。在复数扩频器140扩频的信号中，实信号被施加于滤波器150以及虚信号施加于滤波器152。滤波器150和152是脉冲形成滤波器，用于发射信号。放大器160和162放大滤波器150和152的输出至可通过天线发射的强度。混频器170和172将放大器160和162的输出信号与载波相乘并将其转换成射频(RF)频带信号。π/2相位转换器180保持I(同相)信道相乘的载波和Q(正交相位)信道相乘的载波之间的相位差在90度。组合器190组合混频器170和172的输出以及输出组合的信号至天线。
下面参照图2说明现有技术的移动台的接入信道上发射的信号结构的一个例子。
参照图2，移动台发射前置码210至基站以先于消息囊间隔获得确定的时间段(例如，N*1.25ms)。移动台然后发射其发射功率低于标号280所指示强度的反向导频信道。前置码和反向导频信道可以从一致序列产生器产生或从不同序列产生器发生。反向导频信道用于反向链接信道估计或同步跟踪过程，以及可以包括前向导频信息。前置码210以高于反向导频信道所用的发射功率发射的原因是有益于基站前置码的检测和同步获取。即，前置码210的高发射功率用于增加检测概率和减少错误概率和假警报概率。消息囊280包括要发射至基站的反向信道消息和数据。
现有技术的接入信道发射方法的问题是前置码发射间隔相对较长和以较高发射功率发射前置码，尽管无发射消息，因此增加了对反向链接信道的干扰。因此，需要最小化反向链接信道的干扰和增加前置码检测概率的方法。
本发明概述
本发明的一个目的是提供一种CDMA通信系统中发射接入信道的前置码的装置和方法，其中移动台间歇地发射前置码至基站，以此减少对反向链接信道的干扰和功耗。
本发明的另一目的是提供一种CDMA通信系统中传递接入信道的前置码的装置和方法，其中前置码和接入信道消息的发射按照在接入信道上间歇发射前置码中移动台是否从基站接收前置码检测信息来确定。
为达到本发明的上述目的，移动台装置包括一前置码产生器，用于产生反向接入信道消息发射间隔之前前置码间隔期间间歇发射的前置码信号；以及一发射机，用于扩频和调制从前置码产生器接收的前置码信号以及将其发射至基站。
附图说明
以下结合附图详细说明后，本发明的目的和优点将更加明显。
图1是现有技术的移动台的接入信道发射机的方框图；
图2是现有技术的接入信道的信号发射方框图；
图3是按照本发明实施例的移动台的接入信道发射机的方框图；
图4是按照本发明实施例的接入信道的信号发射方框图；
图5是按照本发明另一实施例的接入信道的信号发射方框图；
图6是按照本发明再一实施例的接入信道的信号发射方框图；
图7是按照本发明再一实施例的接入信道的信号发射方框图；
图8是按照本发明再一实施例的接入信道的信号发射方框图；
图9是按照本发明再一实施例的接入信道的信号发射方框图；
图10是按照本发明再一实施例的接入信道的信号发射方框图；
图11是按照本发明再一实施例的接入信道的信号发射方框图。
优选实施例详细说明
本发明面向CDMA移动通讯系统。其优选实施例仅用于举例说明，而不是用于限制本发明的范围。
在下面的说明中，相同的部件以相同的标号指示，公知的功能和结构不再详细说明以突出本发明的说明。
下面参照图3说明按照本发明实施例的移动台中的接入信道发射机。
参照图3，前置码产生器320中的前置码发射控制器326和选通单元328用于间歇发射前置码。该选通过程的参数作为系统参数给定，按照该参数，移动台间歇发射前置码。系统参数包括选通位置，选通时段，和选通周期等。在前置码间隔中，选择器124选择放大器122的输出以及前置码发射控制器326按照选通参数开/关选通单元328。当选通单元328接通时，发射前置码，当选通单元328关断时，不发射前置码。与前置码不被选通的现有技术方法相比，前置码可以以较高的发射功率发射。发射功率的增加可以是将一由开路功率控制计算的系统参数加入到原始发射功率中。在前置码间隔的结束以及同时在消息囊间隔开始时，选择器124选择放大器122的低输出，以选择反向导频信道。与此同时，前置码发射控制器326保持选通单元328处于“接通”状态，直至接入信道的结束，以此进行反向导频信道的连续发射。
在前置码间隔中的前置码的发射之后，前置码发射控制器326按照从基站接收的前置码检测信息控制选通单元328以及中断不必要的前置码的发射。为最小化前置码检测信息的延迟，基站发射前置码检测信息至移动台，而不使用信道编码或使用具有最小延迟的信道编码，如块编码。从基站接收前置码检测信息后，移动台中的前置码发射控制器326控制选通单元328以中断在间隔的剩余部分调度的前置码的发射。当前置码检测信息接收失败后，前置码发射控制器326继续发射在该间隔的剩余部分调度的前置码以及检查是否接收了前置码检测信息。上述过程一直重复到前置码间隔的结束。
混频器110将正交码(+1，-1，+1，-1)与发射符号相乘以用于接入信道以将接入信道与反向链接信道区别。接入信道在消息囊间隔开始时，即在前置码间隔结束时被发射，以及在前置码间隔中被中断。放大器130确定消息囊间隔中的反向导频信道对接入信道的发射功率比。复数扩频器140接收反向导频信道的信号，接入信道信号和PNi和PNq序列以产生复数扩频信号。在复数扩频器140中扩频的信号中，实信号被施加至滤波器150和虚信号被施加至滤波器152。滤波器150和152是发射信号的脉中形成滤波器。放大器160和162放大滤波器150和152的输出至可通过天线发射的强度。混频器170和172将放大器160和162的输出信号与载波相乘以将其转换成射频信号。π/2相位转换器180保持用I(同相)信道相乘的载波和Q(正交相位)信道相乘的载波之间的相位差在90度。组合器190组合混频器170和172输出以及输出组合的信号至天线。
参照图4至12说明按照本发明实施例的接入信道上信号发射的举例。
图4是前置码间隔的前部期间发射前置码信号的方法的方框图。参照图4，在整个前置码间隔(T41+T42)中，前置码发射间隔是T41和前置码非发射间隔是T42。该前置码被以发射功率412发射，该功率比传统的前置码发射功率410高ΔP。假定前置码间隔的结构与传统前置码发射方法中的结构相同。虽然考虑了发射功率增量ΔP，仍可以通过控制T41对T42的比值分配一个相对较低的能量给前置码间隔，以此减小对反向链接信道的干扰。基站在移动台发射前置码时估计的时间间隔的基础上在包括前置码的发射间隔T41的间隔中检测前置码。如现有技术中惯用方法，使用相关器和匹配滤波器执行前置码检测。在采用相关器的情况下，前置码可以被实时检测或在存储器中存储了在估计间隔T41周围接收的信号后检测。
图5是在前置码间隔的前部和后部期间发射前置码信号的方法的说明图。参照图5，在整个前置码间隔期间(T51*2+T52)，前置码发射间隔是T51以及前置码非发射间隔是T52。在前置码发射间隔T51以及前置码非发射间隔T52之后，前置码正好在消息囊间隔开始之前再次以T51发射。该前置码以高于传统前置码发射功率510(520)ΔP的发射功率512(522)发射。假定前置码间隔的结构与传统前置码发射方法中的结构相同。虽然考虑了发射功率增量ΔP，仍可以通过控制T51对T52的比值分配一个相对较低的能量给前置码间隔，以此减小对反向链接信道的干扰。基站在移动台发射前置码时估计的时间间隔的基础上在包括前置码的发射间隔T51的间隔中检测前置码。以此方式，如上述图4所述，可以获得前置码检测和同步。
图6是以间歇方式周期发射前置码的方法方框图。参见图6，在前置码间隔中，前置码发射间隔是T61和前置码非发射间隔是T62。前置码发射间隔T61和前置码非发射间隔T62被周期性重复直到前置码间隔结尾。前置码可以正好在消息囊间隔开始前再次以T61发射。前置码间隔由(T61+T62)*N+T61或(T61+T62)*N给定，其中N是等于或大子零的整数。在此，前置码的发射功率612(622，632，642)比传统前置码发射功率610(620，630，640)高ΔP。假定前置码间隔的结构与传统前置码发射方法中的结构相同。虽然考虑了发射功率增量ΔP，仍可以通过控制T61对T62的比值分配一个相对较低的能量给前置码间隔，以此减小对反向链接信道的干扰。基站在移动台发射前置码寸估计的时间间隔的基础上在包括前置码的发射间隔T61的间隔中检测前置码。以此方式，如上述图4所述，可以获得前置码检测和同步。
如上所述，作为对所有的接入信道的前置码发射的一个扩展的概念，以下的两个方法中将引入反馈的概念。
在第一种方法中，基站在前置码间隔固定的系统中检测前置码和获得同步。基站发送与前置码检测和同步获取有关的信息至移动台以防止移动台在前置码间隔的剩余部分中发射不必要的前置码。从基站接收同步获取信息失败后，移动台按给定系统参数增加的发射功率在前置码间隔的剩余部分内的前置码发射间隔期间发射前置码。如果直到前置码间隔结尾也没有从基站接收同步获取信息，移动台确定在移动台没有获得同步，以及不发射接入信道消息至基站。
在第二种方法中，基站在前置码间隔变化的系统中检测前置码和获得同步。从基站接收同步获取信息后，移动台缩短前置码间隔以及发射接入信道消息至基站。在前置码间隔可变的系统中，最大前置码间隔由系统参数确定。在系统参数确定的前置码间隔中接收同步获取信息失败后，在前置码间隔的剩余部分内前置码发射间隔期间，移动台以系统参数所增加的发射功率发射前置码至基站。如果直到前置码间隔结尾也没有从基站接收同步获取信息，移动台确定在移动台没有获得同步，以及不发射接入信道消息至基站。
下面，将说明引入反馈概念后以间歇方式周期发射前置码的情况。
图6到8说明间歇发射前置码的方法。图6说明了前置码发射中未引入反馈概念。图7和图8分别说明了固定前置码间隔和可变前置码间隔中前置码发射中引入反馈概念的情况。在图6到8中，前置码间隔中的前置码发射间隔和前置码非发射间隔对于所有移动台是共同的，以及由系统参数确定。
参照图7，在前置码间隔中，前置码发射间隔是T71以及前置码非发射间隔是T72。前置码发射间隔T71以及前置码非发射间隔T72被重复。在前置码发射期间，移动台周期地检查是否从基站收到同步获取信息。然后，基站检测包括前置码发射间隔T71的间隔中的前置码，以及检测到前置码后，发送同步获取信息至移动台。如所示，移动台在发射间隔T71发送前置码。当在非发射间隔T72中没有从基站接收到同步获取信息时，移动台在下一前置码发射间隔T71发送前置码至基站。然而，当在前置码非发射间隔T72中从基站接收到同步获取信息时，移动台在前置码间隔的剩余部分不再发射前置码。在此，移动台以个别的前置码发射间隔按高于传统前置码发射功率710(720)ΔP的发射功率发射前置码到基站。
参照图8，在前置码间隔中，前置码发射间隔是T81以及前置码非发射间隔是T82。前置码发射间隔T81以及前置码非发射间隔T82被重复。在此，前置码以个别的前置码间隔按高于前一前置码发射功率ΔX的发射功率发射到基站。在周期的前置码发射期间，移动台检查是否从基站收到同步获取信息。然后，基站检测包括前置码发射间隔T81的估计间隔中的前置码，以及检测到前置码后，发送同步获取信息至移动台。如所示，移动台在发射间隔T81发送前置码。若在前置码非发射间隔T82中没有从基站接收到同步获取信息，移动台在下一前置码发射间隔T81发送前置码至基站。若在非发射间隔T82中从基站接收到同步获取信息，移动台在前置码间隔的剩余部分不再发射前置码以及在下一发射间隔中发送接入信道消息。图8a说明移动台发射四个前置码，以及在接收到同步获取信号后，在下一发射间隔发送接入信道消息A-ACH，R-CCCH或R-DACH。图8b说明移动台发射两个前置码，以及接收到同步获取信号后，在下一发射间隔发送接入信道消息A-ACH，R-CCCH或R-DACH。
下面说明前置码间隔期间专用于指定移动台的前置码发射间隔中发射前置码信号的情况。
图9说明了前置码发射中未引入反馈概念。图10和图11分别说明了固定前置码间隔和可变前置码间隔中前置码发射中引入反馈概念的情况。在此，相应地移动台以其自身的专用前置码发射间隔发射前置码至基站。这样便可以减小反向链路信道的干扰，否则在请求连接到基站的同时会由不同的移动台造成干扰。
参照图9，在前置码间隔中，前置码发射间隔P1，P3，P7，P10，P14和P16被分配给移动台A。移动台A在发射间隔P1，P3，P7，P10，P14和P16中发射前置码。移动台B在发射间隔P2，P5，P7，P9，P12和P15中发射前置码。由于两个移动台发射前置码可能增加间隔P7中的干扰，但是在其它间隔中减少了对其它信道的干扰。即，可以减少前置码发射的峰值到平均值的比。
参考图10，移动台A在专用于其自身的发射间隔P1，P3，P7，P10，P14和P16发射前置码信号，以及检查是否从基站收到同步获取信息。如所示，移动台A在间隔P1发射前置码信号以及在间隔P2检查是否从基站收到同步获取信号。接收同步获取信息失败后，移动台A在间隔P3发射前置码信号以及在下一前置码非发射间隔P4，P5，P6中检测是否从基站收到同步获取信息。接收到同步获取信息后，移动台A在前置码发射间隔结尾不再发射前置码而发送接入信道消息。
另外，参照图11，移动台与图10所示的相同方式以专用的前置码发射间隔发射前置码信号。然而，接收到同步获取信息后，移动台在下一前置码发射间隔中中断前置码发射以及同时发送接入信道消息至基站。在此，每次移动台发射前置码信号时，前置码发射功率增加ΔX。其目的是有利于在基站的同步获取。发射功率增量ΔX作为系统参数给定。另外，为达到图11的同样效果，以前置码间隔中固定的个别的前置码发射间隔发射前置码，且其前置码间隔的开始是变化的。
如上所述，本发明比现有技术的前置码发射方法具有以下优点。首先，在接入信道到基站的发射期间，移动台间歇发射前置码以防止移动台过分使用发射功率进行前置码检测和同步获取。因此当等待时间增加时减少了移动台的不必要的功率消耗以及防止了反向链接信道的质量的降低。第二，在前置码间隔固定的系统中，基站发送前置码检测和同步获取信息至移动台，这样移动台暂停到基站的前置码发射。因此减小了反向链接信道的干扰和移动台的发射功率，因此，增加了移动台的等待时间。第三，在前置码间隔变化的系统中，基站发射前置码检测和同步获取信息至移动台以可变地缩短前置码间隔，以及使消息发射时间提前。因而使得移动台中断前置码发射以及减小了反向链接信道干扰和发射功率。这样可以增加移动台的等待时间。
以上按照实施例说明了本发明，但应当理解，在不脱离后附权利要求书所定义的本发明的实质和范围内，本领域技术人员还可对本发明作各种修改和替代。

Claims (23)

1.一种移动台装置包括：
前置码产生器，其配置为用于产生反向接入信道消息发射间隔之前前置码间隔期间间歇发射的前置码信号；以及
发射机，用于扩频和调制从前置码产生器接收的前置码信号以及将其发射至基站。
2.如权利要求1所述的移动台装置，其中前置码产生器包括：
产生器，用于产生反向导频信号；
放大器，用于放大从产生器接收到反向导频信号至预定的强度；以及
选通控制器，用于间歇地发射放大器放大的反向导频信号。
3.如权利要求1所述的移动台装置，其中前置码间隔包括前置码发射间隔和前置码非发射间隔的重复周期，以及其中前置码产生器在前置码发射间隔期间产生前置码信号。
4.如权利要求3所述的移动台装置，其中前置码产生器恰好在接入信道消息发射间隔之前的前置码发射间隔中产生前置码信号，前置码发射在前置码间隔结束部分提供。
5.如权利要求3所述的移动台装置，其中前置码产生器使用按预定电平增加的发射功率产生前置码信号。
6.如权利要求3所述的移动台装置，其中前置码产生器在从基站接收到同步获取信息时中断前置码信号的产生。
7.如权利要求3所述的移动台装置，其中移动台缩短前置码间隔以及从基站接收到同步获取信息时，间歇地发射接入信道消息。
8.如权利要求6所述的移动台装置，其中同步获取信息是非编码数据。
9.如权利要求3所述的移动台装置，其中前置码产生器在下一前置码发射间隔期间，在前置码非发射间隔中接收同步获取信息失败时，按照以预定电平增加的发射功率产生前置码信号。
10.如权利要求1所述的移动台装置，其中前置码产生器在前置码间隔中的预定部分产生前置码信号。
11.如权利要求1所述的移动台装置，其中前置码产生器在前置码间隔的预定开始和结束部分产生前置码信号。
12.如权利要求3所述的移动台装置，其中移动台在专门分配给移动台的前置码发射间隔期间产生前置码信号。
13.一种移动台的发射方法，包括步骤：
产生在反向接入信道消息发射间隔之前的前置码间隔期间间歇发射的前置码信号；以及
扩频和调制从前置码产生器接收的前置码信号以及发射其至基站。
14.如权利要求13所述的方法，其中前置码信号产生步骤包括子步骤：
产生反向导频信号；
放大反向导频信号至预定强度；以及
间歇地发射放大的反向导频信号。
15.如权利要求13所述的方法，其中前置码间隔包括前置码发射间隔和前置码非发射间隔的重复周期，在前置码发射间隔期间产生前置码信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中恰好在接入信道消息发射间隔之前的前置码发射间隔中产生前置码信号，前置码发射在前置码间隔结束部分提供。
17.如权利要求15所述的方法，其中使用按预定电平增加的发射功率产生前置码信号。
18.如权利要求15所述的方法，其中从基站接收到同步获取信息时停止前置码信号的产生。
19.如权利要求15所述的方法，其中移动台缩短前置码间隔以及从基站接收到同步获取信息时，间歇地发射接入信道消息。
20.如权利要求18所述的方法，其中同步获取信息是非编码数据。
21.如权利要求15所述的方法，其中在下一前置码发射间隔期间，在前置码非发射间隔中接收同步获取信息失败时，按照以预定电平增加的发射功率产生前置码信号。
22.如权利要求13所述的方法，其中在前置码间隔中的预定部分产生前置码信号。
23.如权利要求15所述的方法，其中在专门分配给指定移动台的前置码发射间隔期间产生前置码信号。
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