CN1190977C - 通信系统中提供分离的正向专用和共享控制信道的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在扩频通信中提供单独的正向专用和共享控制信道(17，18)。正向专用控制信道(18)被用于传送持续的控制信息，当需要传送和发射数据给移动站(14)相关的其它间断控制信息时才指向共享控制信道(17)。专用控制信道只使用于必要的持续的控制信息，同时只在需要时才指向共享控制信道，这使得能够更有效地利用系统资源。

Description

通信系统中提供分离的正向专用 和共享控制信道的装置和方法
本申请要求2000年4月17日申请的美国临时申请No.60/197,588的权益。
发明领域
本发明涉及一种在通信系统中(更具体地说，是在码分多址(CDMA)通信系统的正向链路中)提供单独的专用和共享控制信道的装置以及方法。
发明背景
通常，在通信系统中，比如CDMA中，特别是CDMA的发展技术如WCDMA中，专用信道既需要用于传送数据又用于系统控制。在此类系统的正向链路内，单个信道被用于传送要被发射的信息而被发射的信息的特性在另外一个分离的正向控制信道上被传送。这些信道的每一个占用有限的可用Walsh码组中的一个Walsh码。为了保持系统不受Walsh码限制，节约Walsh码资源很重要。为每个用户分配这些专用信道通常需要在待用和工作状态之间迅速切换以便释放Walsh码资源。由此迅速切换而引起的问题包括：可用比特太少、用户太少、功率太多、反向链路自动重复请求(ARQ)太多、延迟、或者对于层3信息(例如，移动站在有效和保留状态之间的切换)和ARQ，过多地依赖于共享信道(SHCH 16)之类的数据信道。共享信道SHCH 16是在工作状态时用于向用户传送数据分组的正向信道，并且通过使用80％以上的可用Walsh码资源就可以达到很高的峰值数据速率。可是，因为支持所要求的有效载荷和SHCH 16上发送的编码比特所需要的扩展因数相对较小，所以在传统系统中Walsh码资源是有限的。因此，一个较大的扩展因数是提供较小功率以及支持更多用户的关键，如果可以更有效地分配比特的话，这将是可能的。
换言之，希望对于专用信道使用尽可能少的Walsh码资源，因此，需要使用更大的扩展因数(一个相对大的Walsh码，比如对于CDMA2OOO或者WCDMA为256)。所使用的Walsh码资源越小，则可以支持的专用信道数越大，这帮助减轻了对迅速切换的需要性。对于一个给定的帧周期，用一个大扩展因数难以支持许多比特，帧周期通常很小(例如3.33ms)以便匹配象SHCH 16这样的数据信道的帧周期，并且使空中发射和调度最优化。使用较小的扩展因数不仅使用更多Walsh码资源，而且对于一个给定的可靠性等级需要更多发射功率，并且减少系统容量。同时通过使用诸如8PSK之类的高阶调制可用一个大扩展因数获得更多比特，但是，同样，其代价是更高的发射功率。
因此需要一种方法和装置，其在扩频通信系统中提供更有效的比特和Walsh码资源分配。
发明内容
为了更有效地利用Walsh码资源，可把控制和层3信息分为在每一帧时间间隔中要求被发送的数据，而不论移动用户是否计划通过诸如共享信道(SHCH 16)之类的数据信道来接收数据，以及只需要在SHCH为那个用户所预定时或者在层3信息需要被发送时才发送的附加数据。因此，为总是需要发送的数据提供一组专用控制信道、而为不经常发送的附加数据提供较小组的共享控制信道，这样做得到的效率更高。
依据这种把信息分为不同信道的方案，专用控制信道被始终发射给不在静止状态中的给定用户。如果在诸如SHCH 16之类的数据信道上接收数据，并且需要正确地解码信息并利用它，或者需要发送层3信息，因此在任一情况中，需要更多比特，这时把共享的专用信道分配给用户。通常，对于一个给定的帧时间间隔只有少数的用户(例如，＜3)将同时被预定或者将需要层3信息，因此，与专用控制信道相比只需要一个较小数量的共享控制信道。在此说明书中，专用控制信道将被称为专用指针信道(DPTRCH 18)。
因此，本发明是针对这样一种方法和装置，其提供单独的指针信道和共享控制信道来代替传统系统中所使用的单个控制信道。因此，可以采取一种统计的方法，其允许必需持续的控制信息和其它信息通过专用控制信道发射，而间断的其它信息可以在共享信道资源中发射。这种把控制信息统计地划分为多个信道可以更有效地使用Walsh码资源和在低的功率水平上提供足够的比特而不过分地依赖于共享信道SHCH 16。专用指针控制信道DPTRCH 18被用来连续地传送信息，包括扩频通信系统的正向链路部分中的移动单元是不是需要接收关于诸如通过共享控制信道SHCCH 17来访问的共享信道SHCH 16之类的数据信道的信息。因此，当要通过数据信道(这里是共享信道SHCH 16)发送信息时，专用指针控制信道DPTRCH 18被用来指向共享控制信道SHCCH 17，从而使共享信道资源只能在需要时使用，因此其效率更高。
为此，本发明提供了一种在通信系统中提供控制信息的方法，该方法包括如下步骤：提供第一持续控制信道，其传送第一组控制信息给该通信系统中的至少一个组件；和提供第二专用控制信道，其基于第一组控制信息，选择性地向该通信系统中的至少一个组件传送第二组控制信息。
为此，本发明提供了一种在通信系统中提供控制信息的装置，该装置包括：第一持续控制信道发射机，用于发射第一组控制信息给通信系统中的至少一个组件；和第二专用控制信道发射机，用于基于第一组控制信息来选择性地发射第二组控制信息给该通信系统中所述的至少一个组件。
附图说明
图1显示的是根据一个优选实施例，结合了使用单独的专用和共享控制信道的方法和装置的通信系统；
图2说明了根据本发明优选实施例的在分配格式中的专用指针信道的帧格式；
图3说明了根据本发明优选实施例的在空格式中的专用指针信道的帧格式；
图4说明了根据本发明实施例的共享控制信道的帧格式；以及
图5说明了根据本发明实施例提供单独的专用和共享控制信道的示意图。
最佳实施方式
参考图1-5可以更完整理解本发明。附图1说明了一个通信系统，其总体标示为10，它包括基站12和移动单元14。在从基站12到移动单元14的正向链路内，是共享信道SHCH 16、共享控制信道SHCCH 17和专用指针控制信道DPTRCH 18。然而，在本系统中，只有专用指针控制信道DPTRCH 18是持续的，它只允许那些在工作状态中的移动单元使用更多的可用Walsh码，所述工作状态中的移动单元需要通过共享控制信道SHCCH 17和正向链路信道SHCH 16进一步地控制。专用指针控制信道DPTRCH 18被用来指向补充专用指针控制信道DPTRCH 18的有效载荷的一组共享控制信道SHCCH 17以便在共享数据信道SHCH 16上传送分配。
图2说明了在分配格式中一个典型的专用指针控制信道DPTRCH帧20(即，当该帧被用于传送关于共享控制信道SHCCH 17的信息时)。在此帧20内为若干信息字段，其被用来传送对于保持基站12的小区中的用户所必不可少的信息，不论是在待用或者控制保持状态中。第一字段是指示符或指针字段22，其传送需要发射的共享控制信道SHCCH 17上的信息或这个字段所指向的特定共享控制信道SHCCH 17的Walsh码分配。指针字段22可以是传送为共享信道分配的各种共享信道Walsh码数量所需要的任意长度。在一个优选实施例中，这个指针字段被设置为3比特，这能够传送共享信道SHCCH 17的最多8个不同状态。
在专用指针控制信道帧20内的下一字段是保留链路控制24，其被用来传送诸如包含在保留链路控制字段24中的字段30中所示的消息序列长度之类的信息。保留链路控制字段24也可以包含反向链路调度消息(未示出)。另外的信息可以包括混合的自动重复请求HARQ，如该保留链路控制24的字段32所示。在本发明的一个替换实施例中，保留链路控制24可以包含起始Walsh码、调制编码方案(MCS)和ARQ信息。
专用指针控制信道帧20还包含用于正向纠错的循环冗余校验CRC信息，如帧20中的字段26所示。另外，该帧包含调整CDMA系统的反向链路功率的功率控制比特信息27以及标记该帧结束的尾部28。
根据一个优选实施例，专用指针控制信道帧20通常为5毫秒长。可是，帧的时间长度不限于这个数量，而是可以修改以适于使用该帧的任何特定的通信系统。同样地，在专用指针控制信道帧20中，字段和比特宽度也可以被修改。
图3说明了“空”格式中的专用指针控制信道DPTRCH帧34，换言之，不需要在相应的共享控制信道SHCCH 17上发射信息。类似于分配格式20，空帧34包含指针字段35、CRC字段37、功率控制比特字段38和尾部39。不同于分配格式，空帧格式只发送保留字段36，其包含CDMA系统中反向链路的反向链路调度消息。
图4说明了一个共享控制信道SHCCH，其被整体标示为40。共享控制信道帧40包括分配字段42，该分配字段42有各种非周期的或间断的信息，比如共享信道SHCH 16解调所需要的信息，或者作为层3信令信息中的自动重复请求ARQ反馈的一个传送。如图所示，共享控制信道帧40的分配字段42包括字段48-50，其可以包括用于指示使用于正向共享信道SHCH 16中的特定调制编码方案MCS的字段48；起始Walsh码49和增益信息50。类似于专用指针控制帧，共享控制信道帧40也包括循环冗余校验CRC字段44和尾部信息字段46。与先前结合图2讨论的替换实施例相关，分配字段42可以替换为包含增益信息、ARQ信息和层3信令信息，而专用指针信道帧传送有关起始Walsh码的信息、MCS以及ARQ信息。专用指针控制信道帧20和共享控制信道帧40字段分配的其它组合也是可能的。另外，该方案的进一步改善是可轻易看得见的，比如SHCCH 17的附加电平以及用户接收并使用的码的联合编码(纠错或者错误检测)。
在本系统中，为了确保有足够数量的Walsh码可以用于正向共享信道，专用指针信道DPTRCH 18和共享控制信道SHCCH被分配给不与该正向共享信道SHCH 16的码相重叠的一个Walsh码树的一部分。例如，对于长度为16的Walsh码，专用指针信道DPTRCH 18和共享控制信道SHCCH 17被分配给不与长度为16的码2-15相重叠的一个Walsh码树的一部分。在一个优选实施例中，在工作状态中的移动用户保持唯一的专用指针信道DPTRCH 18，其被分配长度为512的Walsh码。
图5说明了用于生成各自的专用指针控制信道DPTRCH 18和共享控制信道SHCCH 17的装置。专用指针控制信道发生器60包括卷积编码器64，其从发射机(例如，基站)  接收所输入的控制数据。卷积编码器64以一个特定的编码率(例如，R＝1/2速率设置)编码该数据。编码数据然后被发送给交织器66，其按照许多已知的交织方案来交织该数据。在数据被交织之后，M-ary调制器68按照诸如QPSK或8PSK之类的许多已知调制方案来调制该数据。调制数据然后被发送给复用器70，其把调制数据与功率控制比特信息进行复用。功率控制比特包括在专用指针控制信道DPTRCH 18中，因为此信息为基站12小区内的每一用户所需要，而与该移动站是在工作或控制保持状态(工作状态是发送数据而由移动站接收，而控制保持状态是没有数据被发送给移动站)无关。从复用器70中输出的多用复用数据BDVUR然后由乘法器72与Walsh码Wn相乘并输出，从而以特定的码片速率Rc进行发射。优选地，按照IS95标准，码片速率等于1.2288每秒(Mcps)兆码片，或者按照WCDMA等于3.84Mcps。
另外，本领域技术人员可以理解，可以使用开关部件(未示出)或其它的等同装置来防止发射控制数据。发射当移动站处于控制保持状态时，阻止控制数据B发射，并且在专用指针控制信道帧的时帧内没有数据通过共享信道SHCH 16被发射到移动站14。因此，生成只有必要的功率控制比特信息的“空”帧。
共享控制信道发生器62包含与专用指针控制信道发生器60类似的部件，包括卷积编码器74和交织器76以及M-ary调制器78。可是，共享信道控制发生器62不需要复用器，因为功率控制比特信息只通过专用指针控制信道DPTRCH 18发送。因此，来自调制器78的调制控制数据BSCH由乘法器80与Walsh码Wn相乘，从而在正向链路上发射。当然，如果控制数据发送到其上的移动单元是在控制保持状态中，则没有控制数据BSCH通过共享控制信道发生器62发射。
如上所述，使用专用指针信道DPTRCH 18可以在扩频通信系统中更有效地分配系统资源，其中专用指针信道DPTRCH 18只发送重要的持续控制信息，并只在需要发送间断的控制信息时才指向共享控制信道SHCCH 17所载送的间断控制信息。另外，本领域技术人员应该理解，本方法和装置可以用在为了有效分配资源而发送诸如控制信息之类的系统开销信息的其它通信系统中。
为了示例的目的，用本优选实施例说明了本发明。然而，应该理解，本领域普通技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下广泛地实施本发明。

Claims (10)

1.一种在通信系统中提供控制信息的方法，该方法包括如下步骤：
提供第一持续控制信道，其传送第一组控制信息给该通信系统中的至少一个组件；和
提供第二专用控制信道，其基于第一组控制信息，选择性地向该通信系统中的至少一个组件传送第二组控制信息。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在数据信道上发射数据给所述的至少一个组件；并且
其中，第一组控制信息包括指示值，所述的指示值被该通信系统用来表示在第二控制信道上的第二组控制信息被发送给所述至少一个组件，从而识别第二控制信道并且表示在数据信道上的数据被发射给所述的至少一个组件。
3.如权利要求2所述的方法，其中，第二控制信道是基于所述指示值而从多个组合的共享控制信道中选择的一个共享控制信道。
4.如权利要求1所述的方法，其中，第一组控制信息包括指示值，所述的指示值被该通信系统使用来指示在第二控制信道上的第二组控制信息没有被发射给所述的至少一个组件。
5.一种在通信系统中提供控制信息的装置，该装置包括：
第一持续控制信道发射机，用于发射第一组控制信息给通信系统中的至少一个组件；和
第二专用控制信道发射机，用于基于第一组控制信息来选择性地发射第二组控制信息给该通信系统中所述的至少一个组件。
6.如权利要求5所述的装置，其中，第一组控制信息包括指示值，所述的指示值被该通信系统用来指示第二组控制信息被发射给所述的至少一个组件，并且用于识别所述第二控制信道。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述第二控制信道是基于该指示值而从多个组合的共享控制信道中选择的一个共享控制信道。
8.如权利要求5所述的装置，还包括：
数据信道发射机，用于通过数据信道发射数据给所述的至少一个组件；并且
其中，第一组控制信息包括指示值，所述的指示值被该通信系统使用来表示在第二控制信道上的第二组控制信息被发送给所述的至少一个组件，从而识别第二控制信道，并且表示在数据信道上的数据被发射给所述的至少一个组件。
9.如权利要求5所述的装置，其中，所述第一控制信道发射机包括：用于接收控制数据的输入端；连接到该输入端的编码器，其用于编码控制数据；交织器，用于交织该编码的控制数据；调制器，用于按照规定的调制方案来调制该交织编码控制数据并输出调制控制数据；复用器，用于把调制控制数据与至少功率控制信息进行复用，该复用器输出复用控制数据；和乘法器，用于把Walsh数与该复用控制数据相乘。
10.如权利要求5所述的装置，其中，所述第二控制信道发射机包括：用于接收控制数据的输入端；连接到该输入端的编码器，用于编码控制数据；交织器，用于交织该编码控制数据；调制器，用于按照规定的调制方案来调制该交织编码控制数据并输出调制控制数据；和乘法器，用于把Walsh数与该调制控制数据相乘。
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