CN1494350A - 一种重新建立用户连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重新建立用户连接的方法，适用于无线分组数据通信系统中，当用户需要重新建立连接时，该用户移动台将自身的用户信息发送给基站，基站根据所收到的信息与该用户建立连接，该方法还包括：移动台以上行同步方式在上行同步时间段向基站发送选定的上行同步信号；基站收到后对该移动台的上行同步和功率进行单步调整，如果在规定时间内完成调整，则向移动台发送同步调整完成信号，移动台收到同步调整完成信号后，按调整结果在上行业务时间段发送自身的用户信息；否则基站结束信号调整，移动台也停止上行发射。该方法可加快用户重连接时的速度，同时避免上行突发数据之间及上行突发数据与已有上行数据业务之间的传输干扰和信号干扰。

Description

一种重新建立用户连接的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的用户连接技术，更确切地说是涉及无线分组通信系统中的一种重新建立用户连接的方法。

背景技术

无线通信满足了人们随时随地保持相互联系的要求，极大地方便了人们的工作和生活，在近几年得到了迅猛的发展。目前，移动电话用户的数目已经接近并将很快超过固定电话用户，而且将在几年内达到饱和，这说明现在及未来对无线业务的需求都会很大，与此同时，Internet用户的迅速增长也预示了对包括无线Internet在内的无线数据业务的需求将越来越大。然而，与有线通信不同，无线通信的可用频谱资源是有限的，其无线传输的频率越高，随着传播距离的增加，信号的衰落就越大，同时，受诸如雨水之类的天气影响也就越明显。而无线通信使用的频段越高，其服务半径越小，服务成本也就越高。由此可见，提高频谱效率对于无线通信来说很重要，因此，如何提高频谱效率是无线通信中一个很重要的研究课题。

在无线通信中，直达波的接收功率与其接收距离的平方成反比，由此可见，随着距离的增加，其接收功率的损耗就越大，而如果是非直达波，则接收功率的损耗会更大，无线通信的一个小区内不同地点的用户接收信号的信噪比不同，主要就是因为信号功率的这种衰减现象，而由于信噪比不同，所能实现的频谱效率也不一样。一般来说，在使用同等带宽的情况下，与无线通信基站的距离越近，能够实现的通信速率就越高，其频谱效率也就越高。无线语音业务要求不论该用户处于小区内的什么地点，都必须能够为用户保持一定的通信速率，而分组数据业务却允许在一定时间内可以暂时不为某用户提供数据服务，即断开该用户与基站的连接，等到该用户信道条件有改善时，再为该用户分配无线通信资源，所以，相对于无线语音业务，纯无线分组数据通信系统存在显著提高无线频谱效率的可能。

与采用电路连接的通信系统不同，分组数据通信系统采用的是虚拟线路连接，当用户没有数据需要传输时，其分配的通信资源可以释放以用于其他用户的数据传输。同时，为保证能够给用户提供很好的服务，分组数据通信系统需要保证已经释放资源的用户能够快速重新建立连接。用户在重新建立连接时，一般需要向基站发送一些用户信息，经基站或相关设备完成对用户的确认后，才能重新获得无线通信资源。

目前，纯无线分组数据通信系统的一个具体实例是CDMA20001xEV/DO系统，CDMA2000 1xEV/DO系统通过采用时分方式为小区内不同用户提供数据业务，该方法明显提高了下行分组数据传输的效率。该系统在下行传输方面，完全取消了功率控制的方法，而改为通过链路自适应技术，根据不同用户的信道条件实现自适应调整，以不同的数据速率为用户提供满意的数据业务。为了避免资源的浪费，CDMA2000 1xEV/DO系统对上行的实时控制仅仅依靠很少的几个比特信息实现。

参见图1，图中显示了CDMA2000 1xEV/DO系统的一个下行时隙结构，包括两个1/2时隙，每个1/2时隙占用1024码片，依次由数据、媒体接入控制(MAC)、导频、媒体接入控制(MAC)和数据几部分组成。导频前后的MAC部分采用64扩频，可以同时支持64个用户的实时控制信令。如果采用四相相移键控(QPSK)调制方式，则在一个时隙内这些码片资源可支持两个可以重复传输四次的比特信令。

而在上行方面，CDMA2000 1xEV/DO系统仍然需要支持用户突发的短数据传输，该突发的短数据通常指用户信息。当用户需要重新建立连接时，就要先将自己的相关用户信息发给基站，通知基站本用户需要重新建立连接。此处所述的重新建立连接是指已经完成过注册过程、在基站中存有其注册信息的当前用户移动台要重新与基站进行通信。但是，由于用户不知道当前应该采用的上行发射时刻和所需发射功率，则用户会向基站发送一个上行发射试探序列，以确定上行发射时刻和功率。该方法中所采用的用户上行发射试探序列结构如图2所示，包括前置导频和数据包两部分，其中，前置导频用于提醒基站本用户要发送上行数据；数据包又进一步由导频和数据组成，该导频为用于信道估计的导频信号，数据即为实际的用户信息。如果基站成功接收该上行发射试探序列，则向用户的移动台发射基站的确认信息，移动台接收到基站的确认信息后停止发射上行试探序列；如果用户没有接收到基站的确认信息，则会提高整个上行发射信号的发射功率，继续进行试探，直到其接收到基站的确认信息，或试探的次数超过某个预先设定的数值为止。

但是，所采用的这种传输上行发射试探序列的方法很容易造成移动台发射功率的浪费，因为在收到基站的确认信息之前，用户可能需要多次重发短数据信息，这些信息不仅包括功率试探的导频，而且包括用户信息数据。此外，由于不同用户的上行发射难以协调，因此当多个用户同时向基站发送上行发射试探序列时，不仅会造成这些用户信号之间的干扰，而且可能对已经建立连接的用户的上行数据业务形成突发干扰，使得所有用户信息都不能被基站正常接收。可见，系统通过上述方法来重新建立用户连接，其服务质量就必然会存在一些缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种重新建立用户连接的方法，以加快用户重新建立连接时的速度，同时避免上行突发数据之间以及上行突发数据与已有上行数据业务之间的传输干扰和信号干扰。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种重新建立用户连接的方法，适用于无线分组数据通信系统中，当用户移动台需要重新建立连接时，该用户移动台将自身的用户信息发送给基站，基站根据所收到的信息与该用户移动台建立连接，关键在于该方法还包括以下步骤：

a.将上行发射周期划分为上行同步时间段和上行业务时间段，并设定信号调整时间和信号调整成功条件；其中，信号调整成功条件是指将上行同步和功率调整到允许的误差范围；

b.用户移动台以上行同步发射方式在步骤a所述的上行同步时间段中向基站发送选定的上行同步信号序列；

c.基站收到用户移动台所发的上行同步信号序列后，判断是否超过信号调整时间，如果是，则判断信号调整是否满足信号调整成功条件，如果不满足，则向当前用户移动台发送单步调整信令后，结束对当前移动台上行同步和功率的调整，进入步骤f，如果满足，则向当前用户移动台发送同步调整完成信号，进入步骤e；如果未超时，则判断信号调整是否满足信号调整成功条件，如果不满足，则以至少一个信令比特对该用户移动台发射的上行同步和功率进行单步调整，进入步骤d；如果满足，则基站向当前用户移动台发送同步调整完成信号，进入步骤e；

d.用户移动台根据接收的上行同步和功率单步调整信令，调整自身的上行发射同步和功率参数，然后返回步骤b；

e.用户移动台收到基站的同步调整完成信号后，将自身的用户信息按照调整好的上行同步和功率在上行业务时间段中发送给基站；

f.用户移动台在预先设定的时间内未收到同步调整完成信号，则停止上行发射。

该方法进一步包括：用户移动台在连接关闭时间内根据当前收到的下行信号对其上行同步和功率设置进行开环自适应调整。

上述方法中，用户移动台利用一个信令比特调整该用户的上行同步时刻，同时用另一信令比特调整该用户的发射功率。

步骤b所述用户移动台向基站发送的上行同步信号序列中只包括用于提醒基站有移动台主动发送信号的导频信号。

步骤b所述用户移动台向基站发送选定的上行同步信号序列由基站根据当前服务的用户数目确定，并通过广播方式通知每个用户移动台当前可选择的信号序列及其数目，再由用户移动台从中选定一个信号序列发送；或由基站与用户移动台双方约定。

所述用户移动台上行同步和功率调整的步长由基站以广播方式通知每个用户移动台，所有用户移动台采用相同的调整步长；或由基站以广播方式分别通知不同的用户，每个用户采用不同的调整步长；或由基站和每个用户移动台分别约定。

由上述方案可见，本发明方法采用上行同步发射方法，可以保证所有用户信号同步到达基站，便于基站采用联合检测方法提高接收性能，同时防止了上行突发数据之间的传输干扰；在上行发射周期中分配一段专门用于上行发射试探序列的上行同步时间段，实现了与其他用户上行业务数据信息传输的时分复用；本发明充分利用需要重新建立连接的用户具有开环自适应调整上行同步和功率的能力，利用当前用户的先验信息，以实现通过较少的下行控制开销实现用户连接的快速重新建立，提高了用户连接的效率，从而提高了整个系统的性能。

附图说明

图1为CDMA2000 1xEV/DO系统下行时隙的结构示意图；

图2为CDMA2000 1xEV/DO系统上行发射试探序列的结构示意图；

图3为本发明中上行发射周期的构成示意图；

图4为本发明方法实现的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

首先，在无线分组数据通信系统中采用上行同步发射的方法来发射用户信号，并基于上行同步发射，在上行通信资源中周期性地分配一段时间作为上行同步时间段，以专门用于未建立连接状态的用户发射上行试探信号。

具体地说，是在上行发射周期中以时分复用方式划分出专门用于用户发射上行同步序列的上行同步时间段，如图3所示。由于未建立连接的用户通过该上行同步时间段发射上行试探信号；而对于已经建立连接的用户，因为其在建立连接时已经完成了上行的同步和功率的调整，所以其只在上行业务时间段中发射业务数据，如此，发射上行试探信号的时段可以避开其他用户传输上行业务数据信息的时间，能够实现二者的时分复用，因此其相互之间没有干扰，从而可以保证正常上行数据业务的稳定性。

而且，由于采用上行同步发射，所有已经建立连接的用户的用户信号均能够集中在上行业务时间段内同步到达基站，从而便于基站采用联合检测的方法来提高接收性能。

上行发射可以采用时分双工系统，也可以采用频分双工系统，图3所示的上行发射周期可以是时分双工系统一帧内的所有上行发射时隙，也可以是频分双工系统中上行发射的一帧。

对于已经建立连接的用户，因为其已经完成了上行的同步和功率的调整，所以不论采用哪种系统，都是在上行业务时间段中发射业务数据，而由于采用上行同步发射，所以所有的用户信号均能够集中在上行业务时间段内同步到达基站，从而便于基站采用联合检测的方法来提高接收性能。

在无线纯分组数据通信系统中，参见图4所示，实现本发明的方法具体包括以下几个步骤：

1)系统将上行发射周期划分为上行同步时间段，该上行同步时间段的设定原则是保证基站能够在该时间内完成对用户上行同步和功率的调整。

2)用户移动台在上行同步时间段中以上行同步发射方式向基站发送选定的上行同步信号序列，以保证基站在上行同步时间段内接收到该用户的信号序列。该上行同步信号序列中只包括用于提醒基站有移动台主动发送信号的导频信号，不包括需要通过身份确认的用户信息，避免用户移动台功率的浪费。此次发射用户可以根据先验信息确定一个上行发射时刻和发射功率，也可以任意估计一个上行发射时刻和发射功率。

具体地说，对于需要重新建立连接的用户，由于该用户在原来连接状态时已经完成了上行同步的步骤，用户本身就知道其进行上行通信时所需的大致上行发射时刻以及所采用的发射功率，即用户具有上行同步和功率的先验信息。而且，在连接关闭的时间内，这些用户可以监控基站的下行广播或者下行导频信号，根据收到下行信号的提前量修改上行发射的延迟时间，同时根据下行信号平均接收功率的减少而增加上行发射功率，不断在实现对其上行发射时刻和功率设置的开环自适应调整，所谓开环调整就是指移动台根据收到的下行信号，自己对上行同步和功率设置进行调整的过程，不需要基站的参与。因此，对于这类用户其可以根据开环自适应调整后的上行同步和功率设置，在上行同步时间段向基站发射上行同步信号序列，该上行同步信号序列即为用户选定的信号序列。用户选择信号序列是基站首先根据当前服务的用户数目确定用户可以选择的信号序列及数目，该序列仅与分配的上行同步时间段的长度以及需要服务的用户数目有关；然后用户对基站所确定的信号序列作选择，可以是通过基站广播的通知选定，还可以是采用双方约定的方法选定，而不需要通过广播通知。

而对于尚未建立连接但在基站保存有其注册信息的用户，该用户移动台可任意估计一个上行发射时刻和发射功率，然后在上行同步时间段内按估计的上行同步和功率发射选定的信号序列，以避免对上行业务时间段内的用户信号的干扰，该选定信号序列由系统规定，比如：从64扩频码中选择一个。用户估计出上行发射的同步时间以及功率，然后发射上行信号，以保证其信号到达基站的时间在上行同步时间段之内，同时保证其功率也满足相应的要求。在频分双工系统中，用户是根据基站在广播中通知用户上行发射周期的开始时间和下行发射的某个参考时刻之间的时延来估计上行发射的同步时间和功率，而在时分双工系统中，用户根据帧的结构来进行估计。

3)基站收到该用户移动台的上行同步信号序列后，根据该上行同步信号序列检测当前用户移动台的上行同步及功率误差，并利用少量的控制信令对用户的上行同步及功率进行微调。其中，控制信令可以为图1中的一个64扩频的MAC信令，其中一个比特的下行信令用于调整用户移动台的上行同步，另一个比特的下行信令用于调整用户移动台的上行发射功率。由于用户在经过开环自适应调整之后上行同步与功率的偏差已经较小，因此基站可以通过较少的控制信令开销在短时间内迅速将其偏差调整到允许的误差范围之内。

所述进行微调的过程实际进一步包括：

a)为限制微调过程，系统要预先设定一个时间作为调整结束的条件。当然，系统还可以设定调整次数；或是要将上行同步和功率调整到某个允许的误差范围内，以此作为调整结束的辅助条件，比如作为提前结束调整的条件。

b)基站根据收到的上行同步信号序列检测出当前用户移动台的上行同步及功率误差，并判断当前调整是否已满足调整结束条件，如果是，则向用户移动台发送同步调整完成信号，然后结束调整过程；否则，直接将如何进行调整的控制信令发给当前用户移动台。

c)用户根据基站的控制信令作上行同步和功率的调整，在调整之后重新发射上行同步信号序列给基站，然后返回步骤b。

4)如果在预先设定的时间内，用户检测到基站发出的控制信令变成了约定的调整成功信令，则说明用户上行同步和功率的调整已经完成，用户开始以调整后的上行同步和功率发射重新连接的相关用户信息。即按照调整好的上行同步和功率将自身的用户信息在上行业务时间段中发给基站；基站正确接收到相关用户信息后，即通过相关设备完成用户身份验证，并发射下行信号确认用户信息，从而完成用户重新连接的建立。如果在预先设定的时间内，用户没有收到基站的调整成功信令，则用户移动台停止本次上行发射过程，重新开始新的上行发射的试探与调整。

下面以频分双工系统为例，对本发明方法作进一步的说明。

图3的上行发射周期在本实施例中为频分双工系统的一帧。如果是需要重新建立连接的用户，由于其一直保持上行同步，则其需要调整的上行同步和功率偏差均较小，则基站可以通过下行的少量控制信令在N帧内完成对该用户上行同步及功率的调整，即：需要重新建立连接的用户根据当前所知的先验信息向基站发送导频信号，基站收到后对该用户的上行发射进行单步调整，即：发送控制信令给用户，用户按控制信令进行调整后，再根据调整后的上行同步和功率设置发导频信号给基站，基站再进行判定，如此往复，用N帧完成此过程。其中，N帧为预先设定的用于基站调整用户上行同步及功率的时间段，其下行的少量控制信令为图1中MAC数据的一个64扩频信令。

如果采用QPSK调制方式，在一个时隙内MAC数据可以支持两个比特信令重复传输4次，这两个比特信令中的一个用于调整用户的同步是提前还是延迟一个单位时间，另一个比特则用于调整用户的功率提高或降低一个固定分贝(dB)数值，即发射时刻和功率的调整只分别占有一个比特。由于采用64扩频，这些MAC数据可以同时实现64个用户上行同步及功率的调整。

在CDMA2000 1xEV/DO系统中，MAC数据需要对已连接用户进行实时控制，在本实施例中，基站可以根据当前需提供服务的用户数目来保留可变数目的MAC频分资源，以用于实现需要重新连接的用户的上行同步和功率的调整。在N帧之内基站一直与用户进行上行同步与功率的调整，用户在第N帧到达时，如果发现基站为其保留的MAC信令变成了约定的调整成功信令DTX，即基站没有发射相应的MAC信令，而是发射了DTX，例如：基站对该用户不发射任何信号，则意味着用户完成了上行同步和功率的调整，因而用户在随后的上行业务时间段内向基站发射重新连接的用户相关信息，以完成用户重新连接的建立，而如果基站下行发射了相应的MAC信令，则说明用户需要重新向进行上行同步和功率的调整。换句话说就是，基站在上行同步和功率调整过程结束时，会向用户移动台发送一条同步调整完成信息，以通知用户在下一个上行发射周期中可利用上行业务时间段发送真正的用户信息了。如果基站未发同步调整完成信息，则用户结束本次连接建立过程，并可在其他时间继续新的调整过程。

本发明的方法也可以用于刚刚打开的用户，但是由于这种情况下的用户没有足够的信息，所以对其上行发射时刻和功率的估计误差较大，因此采用本方法需要调整的时间可能较长。

本发明方法可以减少用户上行随机接入时对正在服务的用户信号的干扰，并易于利用联合检测方法提高上行接收性能，同时对于在本小区建立过连接的用户，应用本发明方法可以在付出少量控制信令的前提下，实现用户的快速重新建立连接。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种重新建立用户连接的方法，适用于无线分组数据通信系统中，当用户移动台需要重新建立连接时，该用户移动台将自身的用户信息发送给基站，基站根据所收到的信息与该用户移动台建立连接，其特征在于该方法还包括以下步骤：

a.将上行发射周期划分为上行同步时间段和上行业务时间段，并设定信号调整时间和信号调整成功条件；

b.用户移动台以上行同步发射方式在步骤a所述的上行同步时间段中向基站发送选定的上行同步信号序列；

c.基站收到用户移动台所发的上行同步信号序列后，判断是否超过信号调整时间，如果是，则判断信号调整是否满足信号调整成功条件，如果不满足，则向当前用户移动台发送单步调整信令后，结束对当前移动台上行同步和功率的调整，进入步骤f，如果满足，则向当前用户移动台发送同步调整完成信号，进入步骤e；如果未超时，则判断信号调整是否满足信号调整成功条件，如果不满足，则以至少一个信令比特对该用户移动台发射的上行同步和功率进行单步调整，进入步骤d；如果满足，则基站向当前用户移动台发送同步调整完成信号，进入步骤e；

d.用户移动台根据接收的上行同步和功率单步调整信令，调整自身的上行发射同步和功率参数，然后返回步骤b；

e.用户移动台收到基站的同步调整完成信号后，将自身的用户信息按照调整好的上行同步和功率在上行业务时间段中发送给基站；

f.用户移动台在预先设定的时间内未收到同步调整完成信号，则停止上行发射。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法进一步包括：用户移动台在连接关闭时间内根据当前收到的下行信号对其上行同步和功率设置进行开环自适应调整。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用户移动台利用一个信令比特调整该用户的上行同步时刻，同时用另一信令比特调整该用户的发射功率。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b所述用户移动台向基站发送的上行同步信号序列中只包括用于提醒基站有移动台主动发送信号的导频信号。

5、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤b所述用户移动台向基站发送选定的上行同步信号序列由基站根据当前服务的用户数目确定，并通过广播方式通知每个用户移动台当前可选择的信号序列及其数目，再由用户移动台从中选定一个信号序列发送。

6、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤b所述用户移动台向基站发送选定的上行同步信号序列由基站与用户移动台双方约定。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用户移动台上行同步和功率调整的步长由基站以广播方式通知每个用户移动台，所有用户移动台采用相同的调整步长。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用户移动台上行同步和功率调整的步长由基站以广播方式分别通知不同的用户，每个用户采用不同的调整步长。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用户移动台上行同步和功率调整的步长由基站和每个用户移动台分别约定。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a所述的信号调整成功条件是指将上行同步和功率调整到允许的误差范围。

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