CN1188960C - 无线电通信系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

一种运行无线电通信系统的方法利用随机接入信道来使副站能够发送消息到主站。副站发送前置码(102)到主站。在成功接收前置码之后，主站发送包括功率控制信息的控制信道(502)，以命令副站调节其发射机的输出功率。这种方法保证副站在足够的功率上发送，以使消息(104)被主站成功地接收，同时使此发送所产生的干扰为最小。

Description

无线电通信系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种运行具有随机接入信道的无线电通信系统的方法。本发明还涉及这样的一种系统和用于在这样一种系统中使用的主站和副站。虽然本说明书特别参照正在出现的通用移动电信系统(UMTS)描述了一种系统，但将理解这样的技术同样可适用于在其他的移动无线电系统中使用。
背景技术
随机接入信道是无线电通信系统中使移动站(MS)能够发送短消息到基站(BS)的一种标准部件。应用包括当MS被接通时发信号给BS，当MS未进行呼叫时发送数据分组到BS，和请求BS分配资源供MS使用。
为了实现随机接入信道已经提出各种各样的方法。图2中示出一个在UMTS(宽带码分多址(CDMA)频分双工模式)中使用的例子。MS通过发送由消息分组(MSG)104随后的前置码(preamble)(P)102接入上行链路信道。BS在它接收到前置码102时能够开始处理消息分组104。一旦BS接收到消息104，它就在下行链路信道上发送确认(ACK)106，以便向MS表明：消息104已被正确接收和解码。典型地，前置码102可持续1ms，随后是0.25ms时间间隔，接着是10m的消息104。
利用这种方法的一个问题是缺乏任何功率控制。理想情况下，MS的发送功率应该这样选取，以使得前置码102和消息104在消息104的正确解码所需要的功率电平上被BS接收。如果MS在太高的功率电平发送，其信号可以淹没(swamp)在BS上接收的其他信号，而如果它在太低的功率电平上发送，其信号可能根本未被BS接收到。
在此MS通过测量在下行链路信道上从BS接收到的功率并利用此测量结果估计在上行链路信道中的路径损失来确定发送的功率。然而，这样一种方法不是非常可靠的。两个问题是，在BS上所需要的接收功率不是恒定的，而是随着无线电信道条件和MS的速率而变化的，并且上行链路和下行链路信道并不一定是互易的。
如果消息104未被BS正确地接收到，不发送确认106。MS从缺少确认106确定，它的接入尝试已经失败，在等待一个补偿周期以后，重复尝试。这种方案的缺点是可能需要几次重发，引起较大延时的可能。
图3中示出一种改进的方案，MS首先在降低的功率电平上发送前置码102。如果BS将前置码正确地接入并解码，就发送前置码确认(A)204。在图3所示的例子中，在第一前置码被发送以后，在分配给它的时隙202中(典型情况下可为1ms长)没有确认返回。因而MS在较高的功率电平上发送另一个前置码102。在时隙202中再次未接收到确认，那么MS在更高的功率上发送另一个前置码102。这次被BS接收到并被解码，并发送确认204。接收到确认204后，MS能够发送消息104。
然而，这种改进的方案仍然没有为消息104提供闭环功率控制，这就意味着它将比正常的数据传输需要较高的Eb/No(每比特能量/噪声密度)。因此，MS需要使用更多的平均发射机功率，比通常的情况产生更多的干扰，并可能浪费系统的上行链路容量。
发明内容
本发明的一个目的是为随机接入信道提供闭环功率控制。
依据本发明的第一方面，提供运行无线电通信系统的一种方法，所述无线电通信系统具有用于使副站能够发送消息到主站的随机接入信道，所述方法包括：所述副站在所述随机接入信道上发送利用签名(signature)编码的前置码到主站并随后发送所述消息，其特征在于，主站在成功地接收前置码之后发送包括功率控制信息的控制信道，副站为响应此而调节其发射机的输出功率。
具体地，本发明提供运行无线电通信系统的一种方法，所述无线电通信系统具有用于使副站能够发送消息到主站的随机接入信道，所述方法包括：所述副站在所述随机接入信道上发送利用签名编码的前置码并随后发送所述消息；所述主站在成功接收所述前置码之后发送包括功率控制信息的控制信号；和所述副站为响应接收所述控制信号而调节其发射机的输出功率，其特征在于，所述主站为传送所述控制信号的信道选择所述前置码的签名特有的信道化码。
依据本发明的第二方面，提供一种无线电通信系统，包括主站、副站和用于从副站至主站的消息传输的随机接入信道，副站具有用于在随机接入信道上发送利用签名编码的前置码的装置，其特征在于，主站具有用于在成功接收前置码之后发送包括功率控制信息的控制信道的装置，而副站具有用于为响应控制信道的接收而调节其发射机的输出功率的装置。
具体地，本发明提供一种无线电通信系统，包括主站、副站和随机接入信道，所述随机接入信道用于从副站至主站的消息传输，所述副站具有用于在所述随机接入信道上发送利用签名编码的前置码的装置和用于随后发送所述消息的装置，而所述主站具有用于在成功接收所述前置码之后发送包括功率控制信息的控制信号的装置，所述副站还具有用于为响应所述控制信号的接收而调节其发射机的输出功率的装置，其特征在于，所述主站还具有用于为传送所述控制信号的信道选择所述前置码的签名特有的信道化码的装置。
依据本发明的第三方面，提供一种主站，用于在具有用于从副站到主站的消息传输的随机接入信道的无线电通信系统中使用，主站具有用于在随机接入信道上接收由副站发送的利用签名编码的前置码的装置和用于确定从副站接收到的发送功率的装置，其特征在于，提供在成功接收前置码之后发送控制信道的装置，该控制信道包括用于副站改变其发射机输出功率的功率控制信息。
依据本发明的第四方面，提供一种副站，用于在具有用于至主站的消息传输的随机接入信道的无线电通信系统中使用，副站具有用于在随机接入信道上发送利用签名编码的前置码的装置，其特征在于，副站具有用于为响应接收由主站发送的控制信道而调节其发射机的输出功率的装置。
附图说明
现在将通过举例的方法，参考附图描述本发明的实施方案，其中：
图1是依据本发明的一种无线电通信系统的方框简图；
图2用作说明如上所述的一种没有功率控制的基本随机接入信道方案；
图3用作说明如上所述的一种具有前置功率斜升(ramping)和快速确认的随机接入信道方案；
图4用作说明一种具有依据本发明的功率控制的基本随机接入信道方案；
图5用作说明依据本发明的一种带有前置功率斜升的随机接入信道方案，具有功率控制；和
图6用作说明依据本发明的一种带有前置功率斜升的随机接入信道方案，具有确认和功率控制。
在附图中，相同的标号用于表明相应的特征。
具体实施方式
图1所示的系统包括一个主站(BS)50和多个副站(MS)60。BS50包括微控制器(μc)52、连接到无线电传输装置56的收发信机装置54和用于连接到PSTN或专用网络的连接装置58。每个MS60包括微控制器(μc)62、连接到无线电传输装置66的收发信机装置64和用于改变发送功率电平的功率控制装置68，从BS50到MS60的通信发生在下行链路信道72上，而从MS60到BS50的通信发生在上行链路信道74上。
用作本发明应用的一个例子的UMTS系统使用CDMA系统来分配传输信道给基站和移动站。在下行链路信道72上，许多信道化码(channnelisation code)被用于区分预定用于不同用户的传输，和附加的扰频码被用于区分正在发送的BS50。因此，为了解码预定给它的消息，MS60必须既知道用于BS50发送数据的码，又知道用于其信道的码。
同样，在上行链路信道74上，信道化码被用于选择MS60要在其上发送的信道和MS60特定的扰频码。在前置码期间，MS60发送一个签名，它是随机选取的特定的码序列。
图4中示出本发明的一种基本的实现方法。MS60通过发送由消息包104随后的前置码102，用图2所示相同的方法接入上行链路信道74。消息104可被规定为具有固定的长度，或者若是可变长度，可包括长度指示信息。当BS50检测前置码102时，在下行链路信道上发送物理控制信道(PCCH)302。PCCH包括功率控制信息，向MS60表明是否它应该提升或降低它的发送功率电平，并在消息104的持续时间内继续进行。
MS60必须提前知道为控制信道302所用的信道化码，以便功率控制信息可被解调，这要求它是预分配的。对于前置签名来说码也应该是特定的，以便对来自不同移动站的请求作出响应时在下行链路信道72上的冲突最少。预分配可能导致码短缺。
对这个问题的一种解决办法是在用于主下行链路传输的控制信道302上采用不同的扰频码。由BS50使用这样一种副扰频码将对系统容量具有可以忽略的影响，因为无论位速率还是占空因数都很低。
在前置码和消息之间的时间间隔应该足够长，以保证控制信道可在消息104开始或在消息104开始以前被建立，由此使它无误差被接收的机会最大。这种时间对于BS50的处理时间和传播延时来说是允许的，例如，为了允许在最大约38km(大大大于典型的2km)的半径的蜂窝内使用，此间隔至少应该是250μs。
将功率控制信息加到上行链路传输(已经具有PCCH)上也是可能的，这将允许对下行链路控制信道302进行功率控制，虽然实际上这可能是不必要的，因为位速率低。
图5示出一种在采用前置功率斜升的系统中使用的另一实施方案。这种方案的优点是消息104的功率电平在可以对控制信道302中的功率控制信息作出响应进行调节以前，它的初始功率电平是接近正确的。像由BS50确认前置码102的正确接收它的主要功能一样，确认204可执行其他功能，例如表明此系统忙或该接入已被拒绝。
图6示出这种方案的修改，其中确认和功率控制的功能被组合在一个单一的控制信道502中。在这样一种系统中，控制信道502的开始表示由BS50接收到前置码102。控制信道502的中断则能够用于表示上行链路传输已被破坏。使得MS60在试图再次发送消息104之前终止发送消息104。这样一种用于表明上行链路传输破坏的方法也可独立地或与以上描述过的任何其他方案组合使用。
通过阅读本公开内容，对于本领域的技术人员来说虽然可作其他的修改。这样的修改包含在无线电通信系统及其组成部件中已经知道的其他特征，它们可被用于替代或补充在此已描述过的特征。
在本说明书和权利要求中，在一个元件前的“一”并不排斥存在多个这样的要素。而且，字“包括”并不排斥在已列举的以外的元件或步骤的存在。
工业可用性
本发明可用于无线电通信系统范畴，例如UMTS。

Claims (6)

1.运行无线电通信系统的一种方法，所述无线电通信系统具有用于使副站能够发送消息到主站的随机接入信道，所述方法包括：
所述副站在所述随机接入信道上发送利用签名编码的前置码并随后发送所述消息；
所述主站在成功接收所述前置码之后发送包括功率控制信息的控制信号；和
所述副站为响应接收所述控制信号而调节其发射机的输出功率，
其特征在于，所述主站为传送所述控制信号的信道选择所述前置码的签名特有的信道化码。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述主站为所述控制信号选择与用于一些其他下行链路传输不同的扰频码。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于，所述副站以不断增加的功率电平并在预先规定的间隔上发送一系列的前置码，直至从所述主站接收到确认，在所述确认之后发送所述消息。
4.如权利要求3的方法，其特征在于，由所述主站传输所述控制信号构成所需要的确认。
5.如权利要求1或2的方法，其特征在于，由所述主站中断传送所述控制信号的信道表明所述消息已在遭破坏的状态中被接收。
6.一种无线电通信系统，包括主站、副站和随机接入信道，所述随机接入信道用于从副站至主站的消息传输，所述副站具有用于在所述随机接入信道上发送利用签名编码的前置码的装置和用于随后发送所述消息的装置，而所述主站具有用于在成功接收所述前置码之后发送包括功率控制信息的控制信号的装置，所述副站还具有用于为响应所述控制信号的接收而调节其发射机的输出功率的装置，其特征在于，所述主站还具有用于为传送所述控制信号的信道选择所述前置码的签名特有的信道化码的装置。
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