CN1301436A - 移动电信系统中的随机接入 - Google Patents

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Abstract

公开了带有单独的前同步信号和数据部分的上行链路公共物理信道(随机接入信道)的帧结构。前同步信号被基站使用来检测移动台正在尝试的随机接入请求。信道的数据部分包括用户数据以及在接收数据部分期间提供用于信道估计的能量的导引信号。保护时间(TG)最好被插入到帧的前同步信号和数据部分之间,这使得能够在空闲时间间隔期间进行数据检测。这样,用于公共物理(随机接入)上行链路信道和专用物理(业务)上行链路信道的帧结构是可兼容的。

Description

移动电信系统中的随机接入
                      发明背景
发明技术领域
本发明总的涉及移动电信领域，具体地，涉及在码分多址(CDMA)或宽带CDMA(WCDMA)系统中用于处理多个随机接入呼叫的方法和系统。
相关技术描述
对于诸如IMT-2000和通用移动电信系统(UMTS)的下一代移动通信系统，直接序列-CDMA(DS-CDMA)方法已被提出使用于美国、欧洲和日本。在这方面，类似的WCDMA系统正被考虑使用于欧洲和日本，但多少有点不同的DS-CDMA概念正被考虑使用于美国。
将会要求这些下一代系统以分组和信道电路交换模式来提供电信业务(包括数字话音、视频和数据)的广泛选择。因此，正在进行的呼叫的数目预料会大大地增加，这将导致在随机接入信道(RACH)上出现高得多的业务密度。不幸地是，这种更高的业务密度也将导致冲突和接入失败的增加。因此，新一代的移动通信系统将不得不使用更快和更灵活的随机接入程序，以便提高它们接入的成功率，以及减少它们的接入请求处理时间。换句话说，由于分组交换业务将会有很大增长，所以对于在那些系统中能更快和更有效的接入将有很高的要求。
提出的WCDMA方法包括在公共信道和专用信道上发送分组的两种不同方式。然而，使用任何一种传输方案都对更快和更有效的随机接入有很高的要求。例如，序列号为No.08/733,501和08/847,655的共同转让的美国专利申请，以及序列号为No.60/063,024的美国临时申请都描述了这样的随机接入方法，这些方法可在移动台(MS)能够在公共信道和专用信道上发送分组的情况下被使用于基于分组的业务。对于公共信道的情形，分组被包括在正被发送的随机接入请求中。对于专用信道的情形，正被发送的随机接入请求包括对于可在其上发送相关分组的专用信道的请求。
上述的专利申请公开了时隙ALOHA(S-ALOHA)的随机接入方法。通过使用这种方法，公共传输媒体可被多个用户共享。实际上，传输媒体被划分成多个接入时隙，该接入时隙的特征在于相对于接收的帧边界有时间偏移。每个用户(MS)随机选择一个接入时隙，然后在那个接入时隙中发送它的消息信息。然而，这种方法的缺点在于，接入时隙没有被分配给用户，这会导致在不同用户的传输之间发生冲突。
例如，通过使用上述专利申请中的S-ALOHA随机接入方法，MS产生和发送随机接入请求。图1上显示了说明用于这样的随机接入请求的帧结构的图。所显示的帧结构被使用于上述的头两个专利申请。正如所显示的，随机接入请求包括一个前同步信号和数据区部分。前同步信号部分主要被用作振铃功能。数据部分包括请求和/或数据分组。为了降低来自选择同一个接入时隙的不同MS的请求间发生冲突的风险，每个MS的请求的前同步信号都包含唯一的签名(比特)图案。MS随机选择所使用的签名图案(优选地，从有限的签名图案组中)，这进一步降低了冲突的风险。
在S-ALOHA随机接入系统中典型地使用以下的程序。首先，MS被与基站同步。MS“监听”广播信道，在该信道上例如网络会广播：随机接入代码、广播信道的发射功率电平和在该基站处测量的干扰信号电平。接着，MS估计下行链路路径损耗，并且连同已知的基站干扰信号电平和发射功率电平来估计要使用的发射功率电平。然后，MS选择接入时隙和签名图案，以及在选定的时隙上和用选定的签名图案发送其随机接入请求。MS等待来自基站的对于接入请求的应答。如果MS在预定的(暂停时间的)时间间隔内没有接收到来自基站的应答，则MS选择新的接入时隙和签名图案，以及发送新的随机接入请求。
参照图1，前同步信号部分用不同的签名图案进行调制，以及用基站唯一的扩频码扩频。签名图案被使用来区分不同的同时随机接入请求，以及还被用来确定对请求的数据部分要使用的扩频/扰频码。因此，如前所述，来自使用相同的接入时隙但有不同的签名图案的两个不同的MS的请求可被区分。另外，导引符号可被插入到请求的数据部分，以便于实行相干检测。请求的前同步信号部分也可被使用于相干检测，但如果数据部分相对较长的话，信道估计必须相应地被更新。
图2显示了在上述的第三个专利申请中描述的随机接入请求的帧结构。通过使用所示的帧结构，数据部分在信道的I支路上发送，以及前同步信号/导引信号在Q支路上发送。这个帧结构被使用来使得随机接入信道与所使用的其它专用上行链路信道相兼容，对于WCDMA方法而言专用上行链路信道是被I/Q复用的。在任何情况下，数据和导引符号是进行时间复用、或是I/Q复用、还是代码复用(它可以在其它的方法中通过对I/Q复用的信号进行复数扰频而被执行)都无关紧要。
按照功率控制命令速率，一个帧被划分成在专用数据信道上的多个时隙。这些时隙被称为帧时隙。在所提出的WCDMA系统中，每帧有16个这样的帧时隙。在随机接入方案中，一个帧也被再分成多个接入时隙，但目的是提高随机接入过程的吞吐量效率。接入时隙规定一个时间间隔，在此间隔期间MS可开始发送其随机接入请求。通过使用在上述的头两个专利申请中描述的随机接入方法，随机接入请求可以例如在连续的接入时隙中被发送，如图3所示。
图3所示的随机接入请求的数据部分被用长码(与该数据部分一样长)扰码。因此，接入时隙加保护时间可以等于N个帧时隙。优选地，来自不同接入时隙的前同步信号不应当重叠，因为那样在基站中将会需要太多的前同步信号检测器，以及对于随机接入检测过程将增加干扰(由于使用相同的扩频码)。然而，对于在上述的第三个专利申请中使用的帧结构，因为使用了更长的前同步信号，以及不同接入时隙中不同的接入请求的前同步信号不应当重叠，所以随机接入信道的吞吐量效率可能降低。
基站的随机接入接收机包括两个部分，其中第一部分检测前同步信号，以及第二部分检测请求的数据部分。检测前同步信号的部分包括匹配滤波器，它与签名中所使用的扩频码相匹配。匹配滤波器的输出信号的调制通过与预期的签名符号(重新调制)相乘而被去除，以便于区分来自使用不同签名的不同MS的随机接入请求。
当随机接入请求被登记在基站接收机的前同步信号检测器部分时，多个RAKE分支装置被分配来检测该请求的数据部分。另外，前同步信号检测器部分把请求的数据部分的帧定时，连同在数据部分使用的扩频码以及信道响应的初始估值耦合到RAKE接收机。RAKE接收机检测来自数据部分的数据，以及基站处理数据并应答MS的随机接入请求。
上述专利申请的方法的问题是所使用的随机接入信道与在提出的WCDMA方法中使用的其它的上行链路信道不兼容。因此，需要开发新的硬件以用于随机接入信道的数据部分。
上述第三个专利申请的方法的问题是：虽然它避免了上行链路信道兼容问题，但它需要很大的附加缓存量。这种方法的另一个问题是随机接入请求消息的处理速率将被减小，因为来自不同的接入时隙的前同步信号不应当重叠，以及这种方法中的前同步信号相对较长。
第三种随机接入方法(在第三个专利申请中描述的)的问题(在其它方法中不存在的)在于，如果请求的数据部分长于一个接入时隙，则在帧定时的检测中可能存在模糊度。在这种情况下，每个接入时隙中的导引信号可以载送一个在每个接入时隙中都是相同的签名，或签名可能在接入时隙之间改变。这样，在数据传输期间，可能有许多次检测到签名。然而，基站在每个时隙都要接收一个定时信号，所以在确定精确的帧定时方面有一个问题。虽然这个问题可以用现有的装置解决，但这样的解决办法相当复杂。
这种方法的另一个问题是在随机接入检测过程中，必须缓存完整的接入时隙用于以后的数据检测，直至随机接入请求已通过对同时发送的签名图案进行译码而被检测为止。这个步骤要花费一个接入时隙来完成，因此需要最大的存储一个完整的接入时隙的缓存量。
在其它两种方法中(以及在本发明的方法中)所使用的数据部分检测期间也需要附加的缓存，因为必须根据连续发送的导引信号(以上的方法三)或周期地插入的导引符号(以上的方法一)来进行信道估值。换句话说，信道估值必须与每个接收的数据符号一起并行地被提供。所需要的缓存仅仅是它要花费来计算与数据符号有关的信道估值(即在同一时间内所发送的)的那么长。
发明概要
按照本发明的优选实施例，上行链路公共物理信道(随机接入信道)的帧结构带有单独的前同步信号和数据部分。前同步信号被基站使用来检测MS正在尝试的随机接入请求。信道的数据部分包括用户数据，以及在接收数据部分期间提供用于信道估计的能量的导引符号。保护时间间隔最好被插入到帧的前同步信号部分中，这使得能够在开始实际数据检测处理以前进行某些数据检测。因此，可使得数据的缓存最小化。
本发明的一个重要的技术优点在于，公共物理上行链路信道上的帧结构与专用物理上行链路信道上的帧结构相兼容。
本发明的另一个重要的技术优点在于，随机接入请求的每个部分只必须完成一个功能，因此可以针对各个任务而被最佳地设计。
本发明的再一个重要的技术优点在于，同一类型的代码分配方案可被使用于随机接入请求和专用上行链路信道的数据部分。
本发明的又一个重要的技术优点在于，所有必要的后处理，例如签名译码，可以在保护时段完成。因此，用于随机接入请求检测的硬件设计可被简化，随机接入请求处理延时可被最小化。
本发明的再一个重要的技术优点在于，同一种接收机硬件可被使用于译码公共物理上行链路信道和惯用的专用物理上行链路信道的数据部分，这统一了硬件设计和降低了硬件成本。
本发明的又一个重要的技术优点在于，RAKE接收机库或RAKE分支装置可被分配用于公共物理信道(随机接入数据分组)和专用物理信道(业务信道)，或被其共享，这使得所需要的硬件量最小化。
本发明的再一个重要的技术优点在于，因为随机接入请求的前同步信号和数据部分的功能是单独的，所以缓存器的容量需求可被最小化。
本发明的再一个重要的技术优点在于，随机接入请求速率比起其它随机接入方法来说可以被增加。具体地，上述的第三种随机接入方法的随机接入请求速率在使用相同的硬件量的情况下将低于本发明的随机接入请求速率。
本发明的又一个重要的技术优点在于，以不同的速率发送随机接入消息的能力可以以非常灵活的方式来实现。
                        附图简述
结合附图并参照以下的详细描述将更全面地了解本发明的方法和设备，其中：
图1是显示现有的用于随机接入请求的信道帧结构的图；
图2是显示第二种现有的用于随机接入请求的信道帧结构的图；
图3是显示现有的用于在连续接入时隙中作出随机接入请求的信道帧结构的图；
图4是显示按照本发明的优选实施例的、在WCDMA移动通信系统中用于随机接入信道的I/Q复用帧结构的图；
图5是显示按照本发明的优选实施例的、用于要被MS发送的随机接入请求的数据部分的信道化代码分配的例子的码树图；
图6是按照本发明的优选实施例的、在WCDMA基站接收机中分配(用于对检测的随机接入请求的数据部分进行解扩的)RAKE接收机部件时使用的示例性系统的简化方框图；
图7是显示可被使用来实施图6所示的随机接入检测器单元功能的示例随机接入检测器单元的相关细节的方框图；
图8是显示可被使用来实施图6所示的搜索器单元功能的示例搜索器单元的相关细节的方框图；以及
图9是显示可被使用来实施图6所示的RAKE分支装置功能的示例RAKE分支装置的相关细节的方框图。
                      附图详述
通过参考附图1-9可以最好地了解本发明的优选实施例及其优点。相同的数字被使用于各个附图的相同的和相应的部件。
基本地，按照本发明的优选实施例，上行链路公共物理信道(随机接入信道)的帧结构带有单独的前同步信号和数据部分。前同步信号被基站使用来检测MS正在尝试的随机接入请求。信道的数据部分包括用户数据、速率信息和在检测数据部分期间提供用于信道估计的能量的导引符号。保护时间间隔最好被插入到帧的前同步信号和数据部分之间，这使得能够在数据到达以前进行前同步信号检测(需要较少的缓存)。这样，用于公共物理(随机接入)上行链路信道和专用物理(业务)上行链路信道的帧结构是可兼容的。
具体地，图4是显示按照本发明的优选实施例的、在WCDMA移动通信系统中用于随机接入信道的帧结构的图。底部一组带箭头的线代表现有的帧结构的时序，它在这里被提供是用于比较的目的。图4所示的帧结构的前同步信号部分可以针对随机接入检测和签名检测被最佳地设计。这样，基站可以连续地“监听”这样发送的前同步信号。为了在由不同的MS发送的同时的随机接入请求之间进行区分，随机接入请求的每个前同步信号被唯一的签名图案调制，这些签名图案是由发送请求的各个MS随机选择的。随机接入请求中这样的签名调制的前同步信号的例子在上述的头两个专利申请中被描述，这两个专利申请在此被全文引用以供参考。
这样，用于每个前同步信号的签名图案由MS从多个正交码中随机选择。对于本实施例，这些正交码中的每个都有2Nsig个符号的长度，以及被用已知的基站-唯一的扩频码(即，先前通过基站的广播信道提供的扩频码号)进行扩频。参量Nsig是已检测的签名图案的阶数。每个这样的符号都被用长度为SF的同一个码序列进行扩频，其中“SF”表示代码的扩频因子。典型地，前同步信号的最终的长度(例如，SF*2Nsig/Rchip，其中Rchip是码片速率或扩频序列的速率)小于现有的系统中N帧时隙的长度N*TTs。因此，按照本发明，保护时间间隔TG可以通过在从前同步信号的结尾到下一个帧时隙的开始间的时间内中断MS的发射功率而被产生。新的帧的时间(或长度)因此在图4上被表示为TPA(前同步信号的时间或长度)加TG(保护时间间隔的长度)加TD(帧的数据部分的时间或长度)。这种新的随机接入帧结构和方法的使用可以减小MS的发射功率(例如，即使轻微地，通过在随机接入请求的前同步信号和数据部分之间的时间间隔内中断传输)，以及随机接入请求的时序可被精确地对准到现有系统的帧时隙方案的时序。
此外，按照优选实施例，在保护时间间隔TG期间，签名检测处理可在基站接收机处进行(例如，通过使用快速沃尔什-哈达玛(Walsh-Hadamard)变换)，以及基站可更快地确定是否已作出随机接入请求。随后，如下面详细描述的，可供使用的RAKE接收机或RAKE分支装置(例如，根据应当使用多少条延时路径)可以被分配，以及在保护时间间隔TG期间，来自签名检测处理的起始值可被输送到选定的RAKE单元，这在时序上要提前于现有的系统。
用于随机接入请求检测的这样的保护时间间隔的使用例子是其中前同步信号是16个符号长以及用256码片长的正交戈尔德码进行扩频。在运行于4.096Mchips/sec(兆码片/秒)的系统中，前同步信号将是1毫秒长。在提出的WCDMA系统中，每10毫秒有16个帧时隙。理论上，保护时间间隔TG在本例中可以是0.25毫秒长。
按照本发明的优选实施例，图4所示的新的上行链路公共物理信道的数据传输部分可以独立于随机接入前同步信号的需要而进行设计。例如，为了达到统一的硬件设计，最好在公共物理信道和专用物理信道(即，典型地用于数据业务的信道)上使用同一种数据和控制(例如，导引和速率信息)结构。这样，按照本发明的新的帧结构，导引符号可以按照专用物理信道上行链路扩频方案进行扩频，这样不需要任何签名调制。因此(例如，与上述的第三个专利申请相比较)，本发明在选择导引区和附加公共数据的长度(例如，速率指示符或RI区)方面提供了大得多的自由度。此外，参照图4，被发送的导引符号可以与数据进行I/Q-码复用，或交替地进行时间复用或码复用。
图5是显示按照本发明的优选实施例的、用于要被MS发送的随机接入请求的数据部分的信道化码分配的例子的码树图。为了说明如何对随机接入请求的数据部分完成扩频和扰码，所示的例子显示16个不同的签名图案可以如何被使用于数据部分。对于所显示的例子，被使用于随机接入请求的前同步信号的签名图案指向在包括长度为16的信道化代码的码树中的16个节点中的一个节点。在所选择的节点的下面所显示的子树可被使用来扩频该请求的数据部分。
例如，参照图5，如果MS用在子树下部的具有扩频因子256的信道化代码(例如，用于签名16)来扩频控制部分(例如，在Q支路上的导引信号)，则对于数据部分(例如，对于I支路)，MS可以使用在子树上部的具有从32到256的扩频因子的任何信道化代码。当然，也存在其它替换例。另外，为了改进互相关，发送的请求的数据部分也可用具有与数据部分相同的长度的扰频码(以及，例如可以是复数码)进行扰频。
按照本发明，随机接入请求的数据部分的尺寸是可变的。与针对随机接入信道上不同随机接入请求速率而提出的WCDMA系统的需要有关的问题通过本帧结构被解决，这种帧结构允许对于请求的数据部分(导致每个请求有不同的数据量)和在时间上具有不同长度的数据区(也导致每个请求有不同的数据量)使用不同的扩频因子。
例如，在随机接入信道上为随机接入请求使用不同速率可被说明如下。所使用的不同组的签名可指向用于数据部分的不同的扩频因子和/或长度。通过使得基站广播要被指定给一定的数据速率的预定数目的签名，基站可把签名和数据速率的组合调整到所进行的业务请求的实际条件。
作为另一个例子，MS可在随机接入请求的控制部分的开始包括一个RI区。请求的控制部分具有已知的(到基站的)扩频因子(从而，也有代码)，所以可以容易地在基站处被检测。这样，具有不同长度和扩频因子的不同的随机接入请求的数据部分仍可以容易地在基站处被检测。
作为在WCDMA系统中有利地使用随机接入请求的可变尺寸数据部分的再一个例子，RI可以在请求的完全控制部分上被扩频(例如，通过使用类似于在现有的专用上行链路信道中使用的扩频方法)。然而，这种方法可以需要有附加缓存以用于请求的数据部分。替换地，RI区可被包括在请求的数据区的开始，它可被使用于数据部分的不同的长度(在时间上)。
另一个例子是盲速率检测的形式。在检测可变长度数据部分时，可以在一定的长度上执行循环冗余检验(CRC)。此后，只对于下一个可能的时间上的长度继续进行编码。在基站处，不同扩频因子的检测通过开始检测观察的最小扩频因子而完成，如果CRC结果不正确，则开始检测下一个较大的扩频因子等等。
这样，对于上面提到的各种变化中的每一种，最好都有一个要从中选择的相对较小的不同速率组，以便使信令的额外开销和/或接收机的复杂度最小，最好还有可被分成系统中其它上行链路信道的帧时隙长度的数据区长度。
图6是按照本发明的优选实施例的、在WCDMA基站接收机中分配(用于对检测的随机接入请求的数据部分进行解扩的)RAKE接收机部件时使用的示例性系统(100)的简化方框图。实际上，所显示的随机接入检测功能可检测签名图案、估计路径延时，并且如果想要的话也提供信道估值。所显示的示例性系统100包括随机接入检测单元102，以及至少一个搜索器单元104。如图6所示的接收机结构不带随机接入检测单元102，则它可以是用于常规的业务信道的接收机。随机接入检测单元102的功能是检测/找出尽可能多的接入请求。这个检测过程(和搜索过程)提供例如路径延时信息。在RAKE接收机单元108中通过使用来自随机接入检测单元102的路径延时信息来执行随机接入请求的数据部分的检测。一个或多个搜索单元104被并行地连接到随机接入检测单元102。这样，随机接入检测单元102可被看作为起到专门类型的搜索器的作用。一个或多个搜索器单元104的主要功能是检测在使用的业务信道上的所有的传播延时。但是，随机接入检测单元102和一个或多个搜索器单元104都提供被使用于RAKE接收机单元108的路径延时信息。
随机接入检测单元102和一个或多个搜索器单元104的输出被耦合到控制单元106。控制单元106利用了路径延时信息、信道估值和签名信息，以便于将检测的数据部分信息分配给适当的RAKE接收机单元部件108a-108n用于扩频。控制单元106的输出把控制信号耦合到RAKE接收机单元108，它包括检测的签名图案的阶数Nsig,Nsig被使用来分配随后要被输入到RAKE接收机单元的数据部分的数据速率。来自控制单元106的控制信号也包括路径延时估值，τv,τv被使用来设置RAKE接收机单元108中的正确的延时，以便对在RAKE接收机单元的输入端处的数据部分解扩。信道估值参量 h ^ 是从控制单元耦合的，它被用作为RAKE接收机单元108中的起始信道估值。
按照本发明，在随机接入请求的前同步信号与数据部分之间使用保护时间间隔TG可以使得系统100能够在空闲时间间隔期间完成所有上述的后处理。因此，因缓存进入的接收数据而提出的硬件需求可被最小化。而且，通过使用结构实际相同的接收的公共和专用物理信道请求的数据部分而简化了基站接收机的设计。这种新的随机接入方案的优点是在上面参照图5描述的。
如前所述，随机接入检测单元102可以起到专门的搜索器的作用。一个或多个搜索器104和随机接入检测单元102提供路径延时信息供RAKE接收机108使用。因此，按照本发明，如果所有的上行链路数据信道使用实际上相同的随机接入请求的数据部分的方案，则每个RAKE接收机部件(或RAKE分支装置)108a-108n都可被控制单元106分配来解调在一个传播路径上接收的信息。因此，一组RAKE部件可在运行的随机接入模式下被共享用于专用物理信道(传统的上行链路数据)，和用于在公共物理信道上的数据分组传输。所以按照由本发明实施的随机接入方案，所需要的RAKE部件的数目可被最小化。
图7是显示可被使用来实施图6所示的随机接入检测器单元功能的示例随机接入检测器单元(202)的相关细节的方框图。有利地，基带(BB)信号处理方案被使用，它包括在射频前端的复数下变频。复数下变频是通过把接收信号与正弦和余弦载波(同一个频率的两个载波)混频而完成的。示例的随机接入检测器单元202可被使用于基站的随机接入接收机的I支路(用于一个天线)。类似的随机接入检测器单元可被使用于Q支路。这样，复数信号流由所显示的双线箭头表示。
随机接入检测器单元202包括匹配滤波器204。只在前同步信号期间被使用的匹配滤波器被调节到前同步信号的扩频码(它由基站提供给MS)。匹配滤波器204被使用来检测随机接入请求的存在，对随机接入分组的前同步信号部分进行解扩，以及把作为结果的信号耦合到累加器。累加器包括多个累加器部分，每个累加器部分包括块累积和转储模块206i-n(其中i=1到n)以及相关的签名发生器部分208i-n。每个接收的前同步信号包括唯一的签名图案，以及每个累加器部分(i-n)被调节到要被接收的可能的签名图案之一。因此，不同的接收的随机接入请求可以通过用想要的签名符号(来自签名发生器部分208i-n)重新调制代码-匹配滤波器204的输出以及在块累积和转储模块206i-n中相干累加重新调制的信号来进行分离。
每个累加器部分(块累积和转储模块206i-n)的输出被耦合到各个峰值检测单元210i-n。在前同步信号时间间隔的结尾处，每个峰值检测单元210i-n从其各个累加器(模块206i-n)的输出信号中搜索超过预定的检测门限的每个信号峰值。每个峰值检测单元210i-n然后测量各个峰值信号在时间，τi-τM，(即，在前同步信号的“M”符号时段上)中的位置。如果该峰值的绝对值超过预定的门限，则相关的时间位置(延时)值，τi-τM，被输出到控制单元106和信道估值单元212i。信道估值器可被使用来提供用于在RAKE分支装置108a-n的信道估值器中的低通滤波器的初始值，它被分配来解调随机接入请求的以后的数据部分。这些初始值， h ^ i - h ^ n ，是在测量的时间位置τi-τM处从块累积和转储模块206取得的。这样，在每个延时位置处的累加的结果(复数峰值)被输出到控制单元106，以便用来选择RAKE分支装置108a-n。每个信道估值单元(累加器分支)212i-n的输出相应于各个签名图案，Si-Sn。
图8是显示可被使用来实施图6所示的搜索器单元104功能的示例搜索器单元(304)的相关细节的方框图。示例的搜索器单元304包括代码匹配滤波器306，它与被使用的专用数据信道的导引序列相匹配。因为输入的复数信号的频率偏移，所以从匹配滤波器306输出的复数信号的绝对值平方(308)被(逐个符号地)非相干累加到累积和转储单元310。路径选择单元312通过把每个峰值与预定的门限值进行比较而搜索来自累积和转储单元310的输出(延时功率谱或DPS)中的最大峰值。与最大峰值信号值有关的路径延时，τi-τk，被输出到控制单元106，以便用来选择RAKE分支装置108a-n。
图9是显示可被使用来实施图6所示的RAKE分支装置108a-n功能的示例RAKE分支装置(4081-n)的相关细节的方框图。RAKE接收机单元108包括多个RAKE分支装置108a-n(例如408a-n)。每个分支408a-n被分配以各自的路径延时(τi)。每个业务信道/用户需要一个RAKE接收机单元108(408)。不同的延时，τi，通过使用被控制的可变延时缓存器410而被补偿。τi的初始设置通过控制单元106(图6)和跟踪控制单元412从图7的随机接入检测器单元202提供。τi的实际值通过控制单元106(图6)和跟踪控制单元412从图8的搜索器单元304提供，或由延时估值单元415估值。对于后一种任选项，延时估值单元415可由已知的早-迟延时鉴别器(延时锁相环技术)使用来自码发生器413和延时缓存器410的输入来实施，以便计算非相干延时。接收的(输入)信号通过所使用的原先的扩频码的共轭复数(416)解扩(413)和逐个符号地被相干累加(418)。每个接收的符号用共轭复数信道估值 h ^ * ( τ i ) 加权。
信道估值由信道估值器单元414以类似的方式来进行计算，但这是基于输入的导引信道。来自信道估值累积和转储单元420的相干累加的解扩频导引码被传送到低通滤波器422。RAKE分支装置单元输出(108a-n)的实部(424)被组合以形成软的判决值，它作为RAKE接收机108的输出。这样，分配的(每个控制单元106的)RAKE分支装置的数目就取决于由搜索器单元104选择的有效路径延时的数目。
虽然已在附图中显示和在以上的详细描述中说明了本发明的方法和设备的优选实施例，但应该理解，本发明并不限制于所公开的实施例，在不背离如以下的权利要求所阐述和定义的本发明的精神的前提下，能够进行多种重新安排、修改和替换。

Claims (56)

1．用于移动通信系统中的随机接入信道的帧结构，包括：
前同步信号，它包括至少一个签名；以及
包括控制组成部分和数据组成部分的数据部分，所述至少一个签名指示用于扩频所述控制组成部分和所述数据组成部分的多个代码。
2．权利要求1的帧结构，其特征在于，其中所述多个代码包括用于扩频所述控制组成部分的第一代码，和用于扩频所述数据组成部分的至少第二代码。
3．权利要求2的帧结构，其特征在于，其中所述第一代码和所述至少第二代码互相正交。
4．权利要求1的帧结构，其特征在于，其中所述多个代码包括用于扩频所述数据组成部分的第二种多个代码，每个所述第二种多个代码与多个扩频因子相联系。
5．权利要求1的帧结构，其特征在于，其中所述多个代码包括用于扩频所述数据组成部分的第二种多个代码，每个所述第二种多个代码与各自的扩频因子相联系。
6．权利要求2的帧结构，其特征在于，其中每个所述第一代码和所述至少第二代码都与码树的子树相联系。
7．权利要求5的帧结构，其特征在于，其中每个所述第二种多个代码都与码树的子树的同一个分支相联系。
8．用于移动通信系统中的随机接入信道的帧结构，包括：
前同步信号；
数据部分；以及
在所述前同步信号与所述数据部分之间的保护部分。
9．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述前同步信号用预先选定的签名图案进行调制。
10．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述前同步信号用从多个正交码中随机选择的签名图案进行调制。
11．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中移动通信系统包括CDMA系统。
12．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括用户数据和至少一个导引符号。
13．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括用户数据，但没有导引符号。
14．权利要求13的帧结构，其特征在于，其中所述用户数据在I支路或Q支路上被发送。
15．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中签名检测和RAKE接收机的分配在与所述保护部分有关的时间间隔内进行。
16．权利要求12的帧结构，其特征在于，其中所述至少一个导引符号在I支路或Q支路上被发送。
17．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括速率指示符。
18．权利要求17的帧结构，其特征在于，其中所述速率指示符与预定的传输数据速率和至少一个预先选定的多个签名图案相联系。
19．权利要求17的帧结构，其特征在于，其中所述速率指示符被包括在随机接入信道的控制部分中。
20．权利要求19的帧结构，其特征在于，其中所述速率指示符被包括在所述控制部分的开始。
21．权利要求19的帧结构，其特征在于，其中所述速率指示符在所述控制部分上被扩频。
22．权利要求17的帧结构，其特征在于，其中所述速率指示符与可变长度数据部分相联系。
23．权利要求17的帧结构，其特征在于，其中所述速率指示符与预定长度数据部分相联系。
24．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中用于随机接入信道的传输速率与预定的扩频因子相联系。
25．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述数据部分用与预定的移动台有关的预定的代码进行扩频。
26．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述数据部分用与多个移动台有关的预定的代码进行扩频。
27．权利要求26的帧结构，其特征在于，其中所述随机接入信道的控制部分用第一扩频码进行扩频，以及所述数据部分用第二扩频码进行扩频，所述第一扩频码与所述第二扩频码正交。
28．权利要求27的帧结构，其特征在于，其中每个所述第一和第二扩频码都与码树的子树相联系。
29．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中随机接入信道的数据部分在结构上实际与移动通信系统中的专用物理信道相同。
30．权利要求8的帧结构，其特征在于，其中所述保护部分等于零。
31．用于在CDMA系统中检测随机接入请求的系统，包括：
随机接入检测器单元；
至少一个搜索器单元，所述系统的输入被耦合到所述随机接入检测器单元和所述至少一个搜索器单元；
控制单元，所述随机接入检测器单元和所述至少一个搜索器单元的输出被耦合到所述控制单元；以及
RAKE接收机单元，所述控制单元的输出和所述系统的输入被耦合到所述RAKE接收机单元。
32．权利要求31的系统，其特征在于，其中所述RAKE接收机单元包括多个RAKE部件。
33．权利要求31的系统，其特征在于，其中所述控制单元的所述输出包括控制信号，该控制信号包括检测的签名图案的阶数、估计的路径延时和估计的信道值。
34．用于在CDMA系统中检测随机接入请求的方法，包括：
检测在随机接入信道上的随机接入请求；
搜索与所述随机接入信道有关的业务信道上的传播延时；
把所述检测步骤和所述搜索步骤的结果耦合到控制单元；以及
响应于所述耦合步骤，所述控制单元分配至少一个RAKE接收机部件去解调所述随机接入请求。
35．权利要求34的方法，其特征在于，其中分配步骤包括把控制信号耦合到所述至少一个RAKE接收机部件，该控制信号包括检测的签名图案的阶数、估计的路径延时和估计的信道值。
36．在随机接入信道上从移动终端发送到移动通信系统的随机接入帧结构，所述随机接入帧结构包括：
前同步信号；
数据部分；以及
在所述前同步信号与所述数据部分之间的保护部分，所述保护部分使得能够中断在移动终端与移动通信系统之间的传输。
37．权利要求36的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述保护部分还使得随机接入帧结构的时序能够与移动通信系统的帧时隙方案相对准。
38．权利要求36的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述前同步信号被I/Q复用。
39．权利要求36的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括用户数据和至少一个导引符号。
40．权利要求36的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括与预定的传输速率和至少一个预先选定的多个签名图案有关的速率指示符。
41．权利要求36的随机接入帧结构，其特征在于，其中随机接入信道的控制部分用第一扩频码进行扩频，以及所述数据部分用第二扩频码进行扩频，所述第一扩频码与所述第二扩频码正交。
42．在随机接入信道上从移动终端发送到移动通信系统的随机接入帧结构，所述随机接入帧结构包括：
用预先选定的签名图案调制的I/Q复用的前同步信号；
数据部分；以及
在所述I/Q复用的前同步信号与所述数据部分之间的保护部分，所述保护部分使得在所述数据部分到达以前能够由移动通信系统检测所述I/Q复用的前同步信号，因此需要较少的缓存和使得随机接入延时最小化。
43．权利要求42的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述数据部分在结构上实际与移动通信系统中专用物理上行链路信道相同，其中用于随机接入信道和专用物理上行链路信道的帧结构是兼容的。
44．一种移动通信系统，包括：
用于在随机接入信道上发送随机接入帧结构的移动终端；以及
用于接收随机接入帧结构的基站，所述随机接入帧结构还包括：
前同步信号；
数据部分；以及
在所述前同步信号与所述数据部分之间的保护部分，所述保护部分使得在所述移动终端与所述基站之间的传输能够中断。
45．权利要求44的移动通信系统，其特征在于，其中所述保护部分还使得随机接入帧结构的时序能够与移动通信系统的帧时隙方案相对准。
46．权利要求44的移动通信系统，其特征在于，其中所述保护部分使得在所述数据部分到达以前能够由所述基站检测所述前同步信号，因此需要较少的缓存和使得随机接入延时最小化。
47．权利要求44的移动通信系统，其特征在于，其中所述前同步信号被I/Q复用。
48．权利要求47的移动通信系统，其特征在于，其中所述I/Q复用的前同步信号使得移动通信系统内的随机接入方案和上行链路信道方案的帧结构能够达到兼容。
49．权利要求44的移动通信系统，其特征在于，其中所述数据部分包括与预定的传输速率和至少一个预先选定的多个签名图案有关的速率指示符。
50．权利要求44的移动通信系统，其特征在于，其中随机接入信道的控制部分用第一扩频码进行扩频，以及所述数据部分用第二扩频码进行扩频，所述第一扩频码与所述第二扩频码正交。
51．在随机接入信道上从移动终端发送到移动通信系统的随机接入帧结构，所述随机接入帧结构包括：
前同步信号；
数据部分；以及
 在所述前同步信号与所述数据部分之间的保护部分，其中在与所述保护部分相应的时间间隔期间，在移动终端与移动通信系统之间没有传输出现。
52．权利要求51的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述保护部分还使得随机接入帧结构的时序能够与移动通信系统的帧时隙方案相对准。
53．权利要求51的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述前同步信号被I/Q复用。
54．权利要求51的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括用户数据和至少一个导引符号。
55．权利要求51的随机接入帧结构，其特征在于，其中所述数据部分包括与预定的传输速率和至少一个预先选定的多个签名图案有关的速率指示符。
56．权利要求51的移动通信系统，其特征在于，其中随机接入信道的控制部分用第一扩频码进行扩频，以及所述数据部分用第二扩频码进行扩频，所述第一扩频码与所述第二扩频码正交。
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