CN1394017A - 在宽带通信系统中分配通信资源的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

响应接收到通信资源访问请求，分配包括通信信道在内的通信资源(320)，其中，当经通信信道接收到的消息正在解调的时候，接收访问请求(步骤502)。响应接收到访问请求，产生并发射通信信道的访问许可(步骤503)，该访问许可允许访问请求源使用通信信道。

Description

在宽带通信系统中分配通信资源的方法和设备
发明领域
本发明一般涉及蜂窝通信系统，特别涉及宽带通信系统中通信资源的分配。
发明背景
众所周知，无线通信系统有很多类型，包括地面移动无线装置，蜂窝无线电话系统和个人通信系统。每个通信系统中，数据通过数据资源在发射通信设备和接收通信设备之间发射，所述数据资源包括在物理资源中工作的通信信道，一般是频率带宽。由于带宽有限和设备昂贵，因此已经开发出很多方案在相同的频率带宽条件下使多个不同的用户多路复用。
目前下一代码分多址(CDMA)蜂窝式通信系统就是这样的通信系统，一般称为宽带码分多址(WCDMA)。在WCDMA通信系统中，所有的移动站和基站在相同的频带内同时发射数据，因此从移动站或者基站接收到的信号分别包括从移动站或者基站接收到的多个频率和时间重叠的编码信号。接收信号包括的每一个编码信号在相同无线频率下同时发射，只有通过该编码信号的特定正交码(即通信信道)才能区分开来。
现有技术的典型的WCDMA系统100如图1所示。在目前的WCDMA随机存取信道(RACH)标准即欧洲电信标准学会技术规范(ETSI TS)3GPP规定的TS25.215和TS25.321中，移动站(MS)102请求第一通信信道即反向链路业务信道104，为此通过第二通信信道即反向业务链路控制信道106发射一系列报头到包括基站108的无线基础设施。MS 102调整一系列报头中的每一个报头的功率电平(powerlevel)，使得发射的每一个报头跟一系列报头中的其他发射的报头功率电平不同。反之，基站108通过确认接收到的报头在适当的功率电平从而给予MS 102访问通信信道104的许可。一旦从基站108接收到报头确认(‘ACK’)，MS 102通过通信信道104发射消息到基站。接着，只要MS 102没有接收到报头的确认信息，MS 102继续发射报头到基站108。
通过MS 102改变报头的功率电平，并且基站108只确认已适当调整功率的报头，MS 102和基站108能够确定用于通信的合适功率电平。因此报头起到功率控制和访问请求的作用。然而，只要基站中的解调器110忙于解调经通信信道104接收到的信号，基站108就不会确认报头。相反，当基站接收到已适当调整功率的访问请求并且通信信道不可用的时候，基站发射NAK到MS 102。作为接收到NAK后的响应，MS 302后退一随机的时间周期，然后重复发射一系列连续递增的通信资源访问请求的过程。
例如，图2是现有技术的分配通信资源典型过程示例过程的时序图200。图2包括分别对应于MS 102、基站108、和解调器110的多个时间线214-216，每个时间线分割成多个时间单元218，每个时间单元的持续时间是1.33微秒，这是CDMA通信系统中典型的访问时隙长度或者报头的发射长度。
如图2描述的那样，当解调器110解调第一条信息212时，MS 102发射第一报头202。当基站108接收报头的时候，如果报头202在合适的功率电平上但解调器110处于忙的状态，基站不确认报头(假设报头202在合适的功率电平上)，相反，基站发射NAK 203到MS102。作为接收到NAK后的响应，MS 102后退一随机的时间周期，然后重复发射一系列连续递增的报头204，206，208的过程。当基站108接收到第二适当调整过水平的报头208时，解调器110完成解调消息212。由于此时解调器110可用于解调新的消息，基站108将ACK 210发射回到MS 102。当接收到ACK 210时，MS 102将消息214发射到基站108，基站108将消息传送到解调器110以进行解调。
因为直到提供解调器110以解调新的消息，基站108才确认已适当调整功率的报头，因此解调器在时间段220内是空闲的，等待基站接收新的功率适当调整的报头208、基站确认新的报头、作为收到确认消息后的响应通过MS发射消息和基站接收该消息。这段浪费的空闲时间减少了通信信道104的吞吐量和系统100的用户容量。并且，重复发射报头消耗了控制信道106的容量。
因此需要存在一种通信资源分配的方法和设备，该方法和设备能够减少解调器的空闲时间，增加通信信道的吞吐量和宽带通信系统的容量。
附图简介
图1是现有技术的通信系统的方框图。
图2是现有技术的分配通信资源典型过程的时序图。
图3是按照本发明实施例的通信系统方框图。
图4是按照本发明实施例分配通信资源典型过程的时序图。
图5是按照本发明实施例在宽带通信系统中分配通信资源的方法的逻辑流程图。
具体实施方式
为了满足能够减少解调器的空闲时间，并且增加通信信道的吞吐量和宽带通信系统的容量的信道资源分配的方法和设备的需要，响应接收到的通信资源访问请求，分配一种包括通信信道的通信资源，其中所述访问请求是在通过通信信道接收到的信息正在解调时被接收。接收到请求后的响应是：产生并传送通信信道的访问许可，该许可给予要访问请求的资源使用通信信道的权利。
一般而论，本发明的一个实施例包括一种用于在宽带通信系统中分配通信资源的方法，这里的通信资源包括通信信道。该方法包括如下步骤：当经过通信信道接收的数据正在解调时，接受通信资源访问请求；作为接收访问请求的响应，发射允许访问通信信道的许可。
本发明的另一个实施例包括一种用于在宽带通信系统中分配通信资源的设备，其中所述通信资源包括通信信道。该设备包括检测接收通信资源访问请求的访问请求检测器，该设备还包括与访问请求检测器连接的解调器，所述解调器能够解调经通信信道接收到的信息。该设备进一步一种用于响应接收通信资源访问请求，生成访问通信信道和解调器的许可的装置，其中，当解调器忙于解调接收到的信息的时候，接收通信资源访问请求。
本发明的另一个实施例包括一种能够在宽带通信系统中运行的通信设备。该通信设备包括用于接收通信资源访问请求的接收器，和与接收器连接的访问请求检测器，该访问请求检测器检测通信资源访问请求的接收。该通信设备进一步包括与访问请求检测器连接的解调器，该解调器能够解调经通信信道接收到的消息，和一种用于响应通信资源访问请求，产生访问所述解调器的许可的装置，其中，当解调器正忙于解调接收到的信息的时候，接所述收通信资源访问请求。该通信设备进一步包括调制器，用于调制到射频信号的访问许可以产生调制过的访问许可，和发射已调制的访问许可的发射器。
参照图3-5可以充分地理解本发明。图3是按照本发明实施例的通信系统300方框图。通信系统300包括至少一个移动站(MS)302和将通信服务提供给MS的基站306。MS 302和基站306在系统300中都能够作为发射通信设备或者接收通信设备进行运行。基站306包括接收器308，发射器310，访问请求检测器312，还包括与接收器连接的报头检测特定用途集成电路(ASIC)，和与接收器和检测器连接的解调器314，与发射器连接的调制器306，与每个解调器，调制器和访问请求检测器连接的处理器318。解调器314基于调制方案如正交幅度调制(QAM)方案、二进制相移键控(BPSK)调制方案或正交相移键控(QPSK)调制方案对由基站306接收的信号进行解调，以产生解调信号。调制器316执行与解调器314的功能相反的功能，基于调制方案调制处理器318接收到的数据流，以产生调制信号。在本发明的其他实例中，处理器318可包括一个或多个访问请求检测器312、解调器314和调制器316。
通信系统300优选地包括扩频通信系统如宽带码分多址系统(WCDMA)。射频(RF)通信资源320包括一频率带宽，该频率带宽包括多个通信信道322，324(图中示出两个)。多个通信信道322、324的每个通信信道322、324由正交码序列(优选地为Walsh码)覆盖，所述正交码序列与频率带宽中发射的所有正交码序列正交。系统300中的发射通信设备通过用适当的正交码序列覆盖信息并且用伪噪声(PN)序列对覆盖的信息进行扩频，以产生谱扩频信号来发射信息。扩频信号按照调制方案如正交幅度调制(QAM)方案、二进制相移键控(BPSK)调制方案，或正交相移键控(QPSK)调制方案进行调制以产生调制信号，该调制信号发射到接收通信设备中。反之，接收通信设备接收到调制信号，并根据发射通信设备采用的调制方案解调信号，以产生一解调信号。为了恢复发射的信息，使用用来对发射的信号扩品的PN序列对解调的信号进行解扩，并且使用分配有正交码序列的信道来进行解覆盖。
当MS 302要访问通信资源320的通信信道322(优选的是反向链路业务信道)的时候，所述MS通过通信资源的通信信道324(优选的是反向连接控制信道)向基站304发射一系列的通信资源访问请求(优选地为报头)。为了预约资源而将报头发射到基站的过程在现行的ETSI TS 3GPP规范TS25.213中进行了介绍，这里包含了该规范。MS 302调整(一般是增加)一系列访问请求中的每个访问请求的功率电平，直到从基站306接收到‘ACK’或者‘NAK’为止。一般地，一系列访问请求中的每个访问请求与前一个访问请求相隔最小为三个或者四个时隙单元，这里每个访问时隙单元是1.33毫秒(ms)的持续时间，这是CDMA通信系统中典型的报头长度。
当访问请求达到了适当的功率电平的时，基站306通过将一确认信息发射给MS 302来确认访问请求。优选地，确认信息是经前向链路控制信道326发射的。然而本领域的一般技术人员认识到，有很多发射确认信息的方法。当MS 302接收到确认信息的时候，MS 302知道，刚刚发射的访问请求处在一个适合于发射信息的功率电平上。确认信息也起到基站306访问许可的作用，因为MS 302在接收到确认信息时还知道，授权MS使用通信信道322，即允许MS访问通信信道322，自然还有解调器314。
通过将一系列访问请求发射到基站306，这里每个访问请求的功率电平与其他访问请求的功率电平不同，并通过接收经适当功率调整过的访问请求，MS 302和基站306能够确定适当功率电平，用于接下来的MS发射。而且，通过确认访问请求，基站306通知MS 302表明MS 102可以使用业务信道322和解调器314。
在现有技术的通信系统100中，当解调器110正忙于解调由通信信道接收过来的消息，并且接收到经适当功率调整过的报头，基站108发射NAK。也就是说只要解调器110忙于解调接收的信息，基站108就不会确认报头，这便导致过多的解调器空闲时间。为了减少解调器空闲时间，增加系统容量，即使解调器314处于解调接收到的消息过程中，通信系统300中的基站306也要能够确认访问请求。
当基站306接收到已适当调整功率的访问请求时，基站(优选的是访问请求检测器312)检测到已接收到一个访问请求。然后，访问请求检测器312与处理器318通信，以确定是否可以已使用解调器解调新的消息。如果解调器314忙于解调接收到的信息如用户信息数据，则基站306(优选的是处理器318)确定直到所述解调器可用的时的剩余的时间。另外，基站306，优选地为处理器318或者访问请求检测器312，或者解调器314，在接收到被解调的消息时或者在此之后的任何时间，可以确定直到解调器314可用之前的剩余时间。
ETSI TS 3GPP规范TS25.213(这里引用了该规范)中指出，消息是以帧的形式发射的。帧的长度是已知的并且固定不变，或者帧的长度变化对于发射通信设备或者接收通信设备都是已知的。根据基站开始接收消息的时间，和进一步根据消息的已知长度，基站306，优选地，处理器318，或者访问请求检测器312，或者解调器314，确定解调器，已经完成解调接收到的消息并开始解调新的消息的时间。
作为接受访问请求的响应，并且基于到解调器可用之前确定的剩余时间量，基站306，优选地为处理器318，或者访问请求检测器312，产生访问许可并通过调制器316和发射器310把该访问许可传送给MS302。访问许可优选的是访问请求的确认(ACK)，并且在可使解调器314的空闲时间最小的时间传送该访问许可。优选地，在解调器314可用的时间之前的时间区间”T”内，基站306有时发射访问许可。时间区间T是基于由到解调器314可用前的确定剩余时间，和由MS 302要求用来接收访问许可、处理访问许可和响应访问许可发射消息所花费的时间长短确定的。MS 302接收访问许可、处理访问许可和响应访问许可发射消息所花费的时间长短可以是预先确定和编程进基站306的、或者由基站306通过与MS 302之间的信令确定。在基于解调器314的预计可用的时间，而不是在解调器的真正的可用时间之前等待考虑访问请求，基站306能够协调接受MS 302的新消息和预计解调器空闲之间的关系，从而使解调器的空闲时间最少。
例如，图4是按照本发明实施例分配通信资源的典型过程的时序图。时序图400假设有理想的信道条件和零传播延迟。图4是用来说明本发明的原理，而不是以任何方式来限制本发明。图4包括各自对应于MS 302，基站306和解调器314的多个时间线410-412，每个时间线可以细分为多个时间单元414。优选地，每个时间单元为1.33毫妙(ms)的持续时间，这是CDMA通信系统中访问时隙或者报头发射时间长度。
正如图4所描述的，当解调器314正在解调第一消息404的时候，MS 302发射经适当调整功率的通信资源访问请求402(优选的是报头)。作为接收到访问请求402的响应，基站306确定解调器314完成解调第一消息的时间t2。然而，如下所述，在本发明的其他实例中，时间t2和/或一个或者多个时间区间“T”和时间t1，t3和t5可以在基站306接收第一消息404时或者在这之后的任意时间确定。
根据基站接收第一消息404的已知的时间和第一条消息的已知的长度，基站306确定时间t2。根据时间t2，基站306确定解调器314可用于解调第二条消息408的时间t5。基站306进一步确定一个时间区间“T”420，时间区间420对应于在通过基站306向MS 302传送通信信道322的访问许可和该基站响应访问许可从MS 302接收第二消息408这两个过程之间的预计经历时间。时间区间“T”420的确定最好是根据MS 302接收访问许可(优选的是ACK)、处理ACK、和响应接收到ACK后发射第二信息408所花费的时间。
根据已经确定的时间t5和时间区间“T”，基站306确定与基站允许访问MS 302以在通信信道322中发射消息的最早时间对应的时间t1。即使当解调器314忙于解调已接收到的消息的时候，接收到访问许可，基站306也能在确定的时间t1或在此后的任意时间里，响应已适当调整功率的访问请求，将访问许可传送给MS 302。例如，如图4所示，即使接收到访问许可时，解调器314忙于解调信息404，基站306也根据访问请求402的接收，在时间t3发射访问许可406。并且基站306最好这样确定时间t3，致使MS 302能够接收访问许可，并且在时间t4发射第二消息408，使得解调器314的空闲时间(即，时间t2和时间t5之间的时间差)最少。
考虑到完成解调较早接收到的信息404之前接收到的访问请求402，相对于现有技术的系统，通信系统300能够减少调制较早已经接收到的信息和解调后来接收到的信息之间的空闲时间。基站306根据接收到的消息404的长度确定什么时候解调器314准备好解调接下来的消息。根据已经确定下来的准备时间和已知的MS 302访问许可处理时间，基站306将访问许可发射给MS 302，所述基站从MS 302已接收到合适的访问请求402。对访问许可406的发射时间进行设计，使得基站306的解调器314的空闲时间最小。通过减小空闲时间，相对于现有技术，由于通信系统300空闲的不装载信息的时间减少了，因此通信系统300可在增加用户容量的情况下运行，通信信道322可在增加通过量的情况下运行。
图5是根据本发明的一实施例的一种用于在宽带通信系统中分配通信资源方法的逻辑流程图，其中所述通信资源包括通信信道。该方法开始后(步骤501)，经通信信道接收到的数据正在解调时，通信设备接收通信资源访问请求(优选地为报头)(步骤502)。响应接收所述访问请求，通信设备将访问许可(优选的是确认信息)发射到通信信道(步骤503)，且逻辑流程结束(步骤504)。访问许可允许访问请求源使用通信信道。通信设备传送访问许可可以在解调数据完成之前、解调数据完成时、或者是解调数据完成以后进行。
优选地，发射访问通信信道的许可的步骤(504)包括以下步骤。通信设备确定解调器可用的时间，并根据解调器可用的时间确定发射访问许可到通信信道的时间。然后根据接收到的请求和传送给访问通信信道许可的时间，通信设备发射访问许可。
在本发明的其它实施例中，发射访问许可到通信信道的步骤(504)进一步包括如下的一个或者多个步骤：通信设备可以确定解调器完成解调接收到的消息时间，然后根据解调器完成解调收到的消息的确定的时间，确定解调器可用时间。通信设备还可以确定在解调器的可用时间和发射访问许可的时间之间的时间区间，然后根据确定的时间间隔确定能够发射访问许可的时间。
总之，本发明提供一种分配通信资源的方法和设备。这里的通信资源在响应接收到的通信资源访问请求时包括通信信道。这里，当通过通信信道接收到的信息解调后，接收访问请求。作为接收到访问请求的响应，产生和发射访问许可到通信信道，该访问许可允许访问请求源使用通信信道。
尽管本发明是根据具体的实施例展开和描述的，本领域的普通技术人员明白，本发明可以有多种变化形式和替换的等效物，这些变化形式并不背离本发明的本质和范围。另外，为了使特定的情形和条件适用于本发明而不背离本发明的本质和范围，本发明需要做很多修改。因此，本发明并不局限于这里的实施例，但是本发明包括落在附加的权利要求中的所有实施例。

Claims (10)

1.在宽带通信系统中，一种用于分配包括通信信道的通信资源的方法，该方法包括以下步骤：
在通过通信信道接收到的数据被解调时，接收通信资源访问请求；和
响应接收所述通信资源访问请求，发射所述访问通信信道的许可。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在完成解调数据之前发射所述访问许可。
3.根据权利要求1所述的方法，其中发射访问通信信道许可包括以下步骤：
确定解调器可用的时间
根据解调器可用的时间，确定发射所述访问通信信道许可的时间；和
根据接收到的请求和能够发射访问通信信道许可的时间，发射访问许可。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，发射访问通信信道许可的步骤进一步包括确定解调器完成解调已接收到的消息的时间的步骤。
5.一种用于在宽带通信系统中分配通信资源的装置，其中，所述通信资源包括通信信道，该装置包括：
访问请求检测器，检测通信资源访问请求的接收；
解调器，能够解调经通信信道收到的消息；
用于响应接收通信资源访问请求以产生通信信道和解调器的访问许可的装置；
其中，当解调器忙于解调已经接收到的信息时，接收通信资源访问请求。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，在完成解调所述消息之前，产生访问许可。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述用于产生访问通信信道许可的装置包括：
确定解调器可用时间的装置；
根据已确定的解调器可用的时间，确定发射访问通信信道许可的时间的装置；
根据接收到的通信资源访问请求和已确定的发射访问许可的时间，产生访问许可的装置。
8.一种能够在宽带通信系统中运行的通信设备，该通信设备包括：
接收器，接收通信资源访问请求；
与所述接收器连接的访问请求检测器，检测所述通信资源访问请求的接收；
与所述接收器连接的解调器，能够解调经通信信道接收到的消息；
响应接收到所述通信资源访问请求产生访问解调器许可的装置；
调制器，在射频信号中调制访问许可，产生调制过的访问许可。
发射器，发射所述已调制的访问许可；和
其中，当所述解调器忙于解调已经接收到的消息的时，接收通信资源访问请求。
9.根据权利要求8所述的通信设备，其中当解调器忙于解调已经接收到的消息的时，产生访问许可。
10.根据权利要求8所述的通信设备，其中产生访问所述通信信道许可的的装置包括：
确定解调器可用的时间的装置；
根据已确定的解调器可用的时间、确定发射访问通信信道许可的时间的装置；和
根据已确定的发射访问许可的时间和已接收到的通信资源访问请求、产生访问许可的装置。
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