CN1292174A - 无线电通信系统 - 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,使副站能够发送消息到主站。副站发送前导(102)到主站。在成功接收前导以后,主站发送包括功率控制信息的控制信道(502),命令副站调节其发射机的输出功率。这种方法保证副站在充分的功率上发送,使消息(104)被主站成功地接收,同时使由发送产生的干扰为最小。

Description

无线电通信系统
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这样一种系统的主站和副站。虽然本说明书描述一种系统是特别参照新出现的通用移动远程通信系统(UMTS)，可以理解，这样的技术同样适用于其他的移动无线电系统。
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)的一种标准的部件。应用过程包括当MS接通时发信号给BS，当MS未被呼叫占用时发送数据分组到BS，并请求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(宽频带码分多址(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随后的前导(P)102接入上行信道。当BS接收到前导102时可开始处理消息分组104。一旦BS接收到消息104，就在下行信道上发送确认(ACK)106，对MS指明消息104已被收到并被正确地解码。典型情况下前导102可持续1ms，随后是0．25ms时间间隔，接着是10ms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，使得前导102和消息104在为消息104正确解码所需的功率水平上被BS接收。如果MS在太高的功率水平发送，它的信号可淹没在BS接收的其他信号，而如果在太低的功率水平发送，它的信号可能根本未被BS接收到。
在此MS通过测量在下行信道上从BS接收到的功率并利用此测量结果估计在上行信道中的路径损失来确定发送功率。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，而是随无线电信道条件和MS的速率而变化的，并且上行和下行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首先在降低的功率水平上发送前导102。如果BS将前导正确地接入并解码，就发送前导确认(A)204。在图3所示的例子中，在第一前导被发送以后，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在较高的功率水平上发送另一个前导102。在时隙202中再次未接收到确认，那末MS在更高的功率上发送另一个前导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(能量／每位／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容量。
发明概述
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，提供一种运行具有使副站能够发送消息到主站的随机接入信道的无线电通信系统的方法，该方法包括副站在随机接入信道上发送用签名编码的前导到主站并接着发送消息，其特征在于主站在成功地接收前导以后发送包括功率控制信息的控制信道，根据此副站调节其发射机的输出功率。
依据本发明的第二方面，提供一种无线通信系统，包括一个主站，一个副站和用于将消息从副站发送到主站的随机接入信道。副站具有用于在随机接入信道上发送用签名编码的前导的装置，其特征在于主站具有在成功接收前导以后发送包括功率控制信息的控制信道的装置，副站具有根据接收控制信道调节其发射机输出功率的装置。
依据本发明的第三方面，提供一种主站，用于在具有将消息从副站传送到主站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用签名编码的前导的装置，和用于确定从副站接收到的发送功率的装置，其特征在于提供了在成功接收前导以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，包括用于在具有随机接入信道的无线电通信系统中发送消息到主站，副站具有用于在随机接入信道上发送用签名编码的前导的装置，其特征在于副站具有根据由主站发送的控制信道的调节其发射机输出功率的装置。
随图简述
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导功率斜升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用作说明一种带有前导功率斜升的随机接入信道方案，具有依据本发明的功率控制；和
图6用作说明一种带有前导功率斜升的随机接入信道方案，具有确认和依据本发明的功率控制。
在附图中相同的参考数字被用于表明相应的特征。
实施本发明的模式
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，连到无线电传输装置56的发送接收机装置54，和用于连到PSTN或私人网络的连接装置58。每个MS60包括微控制器(μc)62，连到无线电传输装置66的发送接收机装置64，和用于改变发送功率水平的功率控制装置68，从BS50到MS60的通信发生在下行信道72，而从MS60到BS50的通信发生在上行信道74。
用作应用本发明的一个例子的UMTS系统使用CDMA系统来分配到基站和移动站的传送信道。在下行信道72许多信道化码被用于区分供不同用户的传输，和附加的扰频码被用于区分正在发送的BS50。因此，为了对消息解码，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，在上行信道74，信道化码被用于选择MS60要发送的信道和对MS60特定的扰频码。在前导期间，MS60发送一个签名，它是一种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随后的前导102，用图2所示相同的方法接入上行信道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检测前导102时，在下行信道上发送物理控制信道(PCCH)302。PCCH包括功率控制信息，向MS60指明是否它应该提升或降低它的发送功率水平，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。对于前导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信道72上的冲突最少。预分配可能导致码的不足。
对这个问题的一种解决办法是在用于主下行传输的控制信道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。
在前导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传输(已经具有PCCH)上也是可能的，这将允许对下行控制信道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示出一种在采用前导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的功率水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，它的初始功率水平是接近正确的。像由BS50确认前导102的正确接收它的主要功能一样，确认204可执行其他功能，例如指明系统被占用或接入已被拒绝。
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的开始由BS50指明接收到前导102。然后控制信道502的中断被用于指明上行传输已被破坏。使得MS60在试图再次发送以前终止发送消息104。这样一种用于指明上行发送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中。
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。
工业可用性
本发明可用于无线电通信系统范畴，例如UMTS。

Claims (15)

1．一种运行具有用于使副站能够发送消息到主站的随机接入信道的无线电通信系统的方法，该方法包括副站在随机接入信道上发送用签名编码的前导到主站并相继发送消息，其特征在于主站在成功接收前导以后发送包括功率控制信息的控制信道，根据此副站调节其发射机的输出功率。
2．如在权利要求1的方法，其特征在于主站通过参考前导的签名为控制信道选择信道化码。
3．如权利要求2的方法，其特征在于对应于前导签名的信道化码是预先确定的。
4．如权利要求1至3的任一项的方法，其特征在于主站为控制信道选择与若干其他下行传输所用的不同的扰频码。
5．如权利要求1至4的任一项的方法，其特征在于副站以不断增长的功率水平在预先规定的间隔上发送相继的前导，直到从主站接收到确认为止，在确认以后发送消息。
6．如权利要求5的方法，其特征在于由主站发送的控制信道构成所需要的确认。
7．如权利要求5的方法，其特征在于由主站中断控制信道指明消息已在受破坏的状态中接收到。
8．一种无线电通信系统，包括主站，副站和用于将消息从副站发送到主站的随机接入信道，副站具有用于在随机接入信道上发送用签名编码的前导的装置，其特征在于主站具有用于在成功接收前导以后发送包括功率控制信息的控制信道的装置，和副站具有用于对接收控制信道作为响应调节其发射机输出功率的装置。
9．一种在具有用于将消息从副站发送到主站的随机接入信道的无线电通信系统中使用的主站，主站具有用于在随机接入信道上接收由副站发送的用签名编码的前导的装置和用于确定从副站接收到的发送功率的装置，其特征在于提供用于在成功接收前导以后发送控制信道的装置，控制信道包括功率控制信息，供副站改变其发射机的输出功率。
10．如权利要求9的主站，其特征在于提供用于通过参考前导的签名为控制信道选择信道化码的装置。
11．如权利要求9或10的主站，其特征在于提供用于在成功接收前导以后发送确认的装置。
12．如权利要求11的主站，其特征在于提供用于启动发送控制信道以提供所需的确认的装置。
13．如权利要求11的主站，其特征在于提供用于中断发送控制信道以指明至少部分消息已在被破坏的状态中接收到的装置。
14．一种在具有用于发送消息到主站的随机接入信道的无线电通信系统中使用的副站，副站具有在随机接入信道上发送用签名编码的前导的装置，其特征在于副站具有用于对接收的由主站发送的控制信道作出响应调节其发射机输出功率的装置。
15．如权利要求14的副站，其特征在于提供用于以不断增长的功率水平和在预先规定的间隔上发送相继的前导的装置，以便从主站接收确认，和在接收确认以后发送消息。
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