CN1549485A

CN1549485A - 码分多址系统支持集群业务的信道共享方法

Info

Publication number: CN1549485A
Application number: CNA031365213A
Authority: CN
Inventors: 吴勇锋
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: CN100483982C

Abstract

本发明公开了一种码分多址系统支持集群业务的信道共享方法，包括以下步骤：基站对调度组内其它终端进行寻呼，然后建立前向共享信道，并向终端发送信道指配消息以指示终端建立反向业务信道，调度组内所有终端通过配置的多个反向接入信道发送反向抢占请求消息，调度组内的调度台根据终端的优先级确定唯一可在反向业务通道进行集群业务的终端，该终端通过反向业务信道进行集群业务，业务内容通过前向共享信道向调度组内所有终端广播；终端通话完毕后，保持在空闲状态，同时监测公共控制信道和前向共享信道，释放其占用反向信道资源，保留反向业务信道，等待其他终端通话，或者重新发起下一次集群业务。

Description

码分多址系统支持集群业务的信道共享方法

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，具体地说，涉及码分多址系统中支持集群业务的信道共享方法。

背景技术

在公众移动通信网络中，蜂窝系统提供基本的点对点双工语音通话体制，而提供集群业务如专业调度、对讲功能的按键通话(PTT，push to talk)集群系统以专网的形式存在，两种体制的业务提供能力和方式有着较大差别，致使上述两种不同业务需求的终端需加入两种不同的网络，携带两种不同的终端，这给终端带来不便。

目前基于蜂窝网络提供集群业务方法有会议电话方式和基于分组数据的VoIP(voice over IP)方式。其中，会议电话系统的信道使用情况如表1所示，信道类型包括前向导频信道(F-PICH)、前向寻呼信道(F-PCH，ForwardPaging Channel)、前向基本业务信道(F-FCH，Forward Fundamental Channel)、反向接入信道(R-ACH，Reverse Access Channel)、反向基本业务信道(R-FCH，Reverse Fundamental Channel)。

信道类型	会议电话使用信道情况	Walsh码(前向信道)
信道类型	会议电话使用信道情况	Walsh码(前向信道)	F-PICH	1	W₀ ⁶⁴
F-PCH	1～7，一般仅配置一个F-PCH	W₁ ⁶⁴～W₇ ⁶⁴	F-PICH	1	W₀ ⁶⁴
F-PCH	1～7，一般仅配置一个F-PCH	W₁ ⁶⁴～W₇ ⁶⁴	F-FCH	n(n＝1～61)，n为小区内所有终端数，每个终端都有各自的前向基本业务信道	W_n ⁶⁴(n＝1～63，RC3/RC5)W_n ¹²⁸(n＝1～127，RC4/RC6)
R-ACH	寻呼信道数×(1～32)，一般情况下每扇区仅配置一个F-PCH，反向一个R-ACH	/	F-FCH	n(n＝1～61)，n为小区内所有终端数，每个终端都有各自的前向基本业务信道	W_n ⁶⁴(n＝1～63，RC3/RC5)W_n ¹²⁸(n＝1～127，RC4/RC6)

R-FCH

n(n＝1～61)，n为小区内所有终端数，每个终端都有各自的反向业务信道(与前向基本业务信道成对出现)

/

表1

从表1可见，会议电话系统对空中接口信道无优化，没有利用空中接口信道的特性，并且没有利用无线传输的广播特点和集群业务的半双工特性，无线资源使用率较低；终端的接续时间较长，不能实现快速接入。

基于分组数据的VoIP(voice over IP)方式的信道使用情况可分为两类，一类是使用基本业务信道，终端发送分组语音数据包和接收前向广播使用各自独立的F-FCH和R-FCH，类似于会议电话系统的信道使用，如果小区存在多个终端，将大量占用基本业务信道，且所支持的终端数因Walsh资源有限而受到限制；或者用业务信道短消息的方式传输打包成IP包的语音数据。另一类是使用公共控制信道，如终端可通过R-ACH以短消息的方式发送打包成IP包的语音数据，基站通过F-PCH广播IP语音包。因此基于分组数据的VoIP方式对终端要求支持VoIP，接续过程比较复杂，需实现快速接入(Instant Access)信令协议。并且服务质量(QoS)难以保证。

综上所述，会议电话方式和基于分组数据的VoIP方式均属于在蜂窝系统中应用层的应用，仍利用蜂窝系统中原有的信道直接传输终端信息，没有对空中信道进行改造，因此存在对无线资源利用率较低、服务质量难以保证、接续过程复杂等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在码分多址系统中支持集群业务的信道共享方法，以在不改变利用码分多址系统的空中信道结构的情况下，提供适合集群业务的物理信道支持。

本发明通过以下技术方案实现：

一种码分多址系统支持集群业务的信道共享方法，该方法包括以下步骤：

如果终端首次发起集群业务，则基站对调度组内其它终端进行寻呼，然后建立前向共享信道，该前向共享信道为调度组内所有终端共享，并向终端发送信道指配消息以指示终端建立反向业务信道，调度组内唯一一终端通过反向业务信道进行集群业务，业务内容通过前向共享信道向调度组内所有终端广播；

如果已建立调度组，或终端重新发起下一次集群业务，或调度组的前向共享信道正发送广播消息，则调度组内所有终端通过配置的多个反向接入信道发送反向抢占请求消息，调度组内的调度台根据终端的优先级确定唯一可在反向业务通道进行集群业务的终端，该终端通过反向业务信道进行集群业务，业务内容通过前向共享信道向调度组内所有终端广播；

终端通话完毕后，保持在空闲状态，同时监测公共控制信道和前向共享信道，释放其使用的反向空中链路，保留反向业务信道资源，等待其他终端通话，或者重新发起下一次集群业务。

该方法进一步包括，调度组内所有终端抢占反向接入信道的同时，基站检测反向接入信道消息，判断调度组的终端是否已经成功申请到反向资源，或者是否已有终端正在发送反向业务，如果是，则基站在本调度组的前向共享业务信道上周期性地广播禁止接入信息，终端收到禁止接入消息后，终止发送接入试探序列或反向抢占请求消息。

该方法进一步包括，如果没有出现接入拥塞和/或反向无终端接入，基站在本调度组的前向共享业务信道上周期性地发送允许接入信息。

该方法进一步包括，如果终端在空闲状态下作越区切换，则终端上报发生小区切换事件，基站根据新小区情况决定是否建立前向共享信道，如果新小区的前向共享信道与原小区的前向共享信道内容相同，则终端沿用原前向共享信道，如果新小区的前向共享信道与原小区的前向共享信道内容不相同，则通知终端开始监听新小区的前向共享信道及公共信道。

该方法进一步包括抢占接入后，基站发送针对此终端的反向业务信道建立消息，终端根据接入信道的功率进行开环估计，设置反向业务信道初始增益为开环估计值，在原分配好的反向业务信道上进行通话。

所述信道指配消息是通过公共控制信道或前向共享信道发送的。

所述前向共享信道的发射功率设定为一给定值。

所述前向共享信道用Walsh码标识，同一调度组的所有终端使用一个唯一的Walsh码，不同调度组之间以不同的Walsh码来区分。

所述Walsh码使用特定的长码掩码进行加扰。

所述反向业务信道采用长码掩码。

在通话过程中所述反向业务信道使用反向功率控制。

所述反向接入信道提供给一个调度小组，或一个扇区内的多个调度组，或者所有调度组。

所述反向接入信道使用时隙ALOHA接入协议接收终端的接入消息。

所述释放其使用的反向空中链路步骤进一步包括暂时关闭反向导频信道的发射，设置反向业务信道增益为0。

所述的集群业务包括语音业务和/或数据业务。

本发明通过信道共享的方式实现了在码分多址系统中支持集群业务，能与原CDMA业务共存，通过合理配置系统资源可将集群业务对原CDMA系统的影响降到最小，充分利用了空中信道资源，提供了多用户组的组呼、群呼功能的信道支持，也适用于点对点的半双工私密通话，并还具有以下优点：

1、利用已有公共信道和专有业务信道，对信道结构无改造；

2、由于反向业务信道使用特定的长码掩码，可以实现不同调度组之间的保密；

3、反向多终端发送抢占/接入请求，调度台根据终端等级和优先级控制终端的接入；

4、前向调度和强拆：前向信道广播由调度台控制，可以实现强拆、强插功能；

5、越区切换机制保证了终端业务的移动性和连续有效性，无论反向是否通话或空闲状态均可以支持。

附图说明

图1为调度组进行组呼的呼叫流程；

图2为同一调度组不同终端的通话抢占流程；

图3为前向共享信道的长码掩码结构；

图4为反向业务信道的长码掩码结构。

具体实施方式

本发明在CDMA系统支持集群业务的信道共享方法，利用无线接口的广播特性，在不对已有信道结构进行调整的情况下，实现集群业务的主要功能，如TDM方式、非对称业务(半双工、单工)、前向信道共享、反向多信道接入抢占等。

本发明通过特殊的前向基本业务信道影射为前向共享业务信道；反向接入信道影射为反向通用接入抢占信道；反向基本业务信道影射为反向业务信道；以及承载于CDMA物理信道的逻辑信道影射为前向广播拥塞/禁止接入信息信道来提供适合集群业务的物理信道支持，下面以组呼及集群业务中的PTT通话业务为例，以一个调度小组来说明。

当在CDMA系统支持PTT业务的小区/扇区中初始建立PTT业务时，即终端首次发起PTT业务时，其流程如图1所示，图1为调度组进行组呼的呼叫流程。具体过程如下：

首先，步骤100，支持PTT业务的扇区/小区基站在前向OverheadMessage中增加一条PTT业务参数消息，向调度组内所有终端发送PTT业务参数消息，以广播本小区的PTT支持能力。

接着，步骤101，当任一终端发起组呼/群呼时，终端向基站发送组呼/群呼消息，该终端可以是调度台，也可以是其它终端；基站收到该消息后向调度台转发，并对该组内其他终端进行寻呼，上述组呼/群呼消息可通过寻呼信道的广播寻呼消息发送。

其次，步骤102，基站建立前向共享信道，该信道为特殊F-FCH，用以传输可被调度组内多个终端接收的广播信息；基站根据收到组呼/群呼的终端选择加入或不加入调度组情况以及终端的参数，通过公共控制信道如F-PCH或者前向共享信道发送信道指配，指示此终端建立反向业务信道并发送反向业务数据，以提供终端的反向业务数据，该反向业务信道为TDM方式，在任何时刻一个调度组反向仅有一个终端进行通话。

上述前向共享信道中，使用Walsh码资源标识前向共享信道，该Walsh码资源与语音终端相同，Walsh码的分配由基站系统的具体策略确定，一个调度小组的所有终端使用一个唯一的Walsh码，不同调度组之间以不同的Walsh码来区分。为具有一定的保密作用，Walsh码使用特定的长码掩码进行加扰，长码掩码的构成如图3所示；长码掩码的使用由基站系统和终端约定，该长码掩码是唯一的；小组的长码掩码通过指配或加密方式分别通知本调度组内的所有终端，例如，长码掩码可以通过空口经过加密(密文)传输，或者根据随机参数通过加密算法计算得到。由于PTT业务半双工/单工特点以及照顾小区覆盖范围内不同位置处的终端都能收到前向广播，前向共享业务信道无闭环功控，前向共享信道的发射功率固定在某一个给定值，发射功率设定大小保证小区覆盖边缘终端能可靠的接收。

反向业务信道的长码掩码既可以使用CDMA协议定义的电子串号(ESN)/可移动终端标识模块(R-UIMID)，也可以使用本调度小组前向共享信道的长码掩码，或者由基站通过加密字段分配给终端，也可以根据加密算法计算得到，原理与CDMA系统的私有长码掩码加密相同。反向业务信道的长码掩码格式如图4所示，通话过程中反向业务信道使用反向功控，反向功控子信道由前向共享信道承载。

然后，步骤103，当终端按键申请通话，调度台确认后，终端在反向业务信道通话，并且通话内容通过调度台交换后在前向共享信道广播。调度台可对前向共享信道进行控制，以避免某一终端长期占用资源，实现强拆、强插的功能。

最后，步骤104，当终端第一次通话完毕，保持在空闲(Idle)状态，同时监测公共控制信道和前向共享信道，并设置反向业务信道增益Gain＝0，同时暂时关闭R-PICH的发射，保留反向业务信道，等待其他终端通话或者重新发起新的短暂通话。下次通话时，通过接入信道进行抢占接入，基站发送针对此终端的反向业务信道建立消息，终端根据接入信道的功率进行开环估计，设置反向业务信道初始增益为开环估计值，在原分配好的反向业务信道上进行通话。基站侧始终保持建立调度组的R-FCH信道资源，但只有在终端分配了反向业务信道时才开始捕获和解调；不同终端每次通话时信道参数需作相应改变。

如果在支持PTT业务的小区/扇区已建立调度组，或者同一调度组的前向共享信道已在发送广播信息，或者终端发起下一次通话请求，终端通过接入信道进行抢占接入，如图2所示，图2为同一调度组不同终端的通话抢占流程。具体过程如下：

步骤200，在已经建立PTT调度组的小区内，调度组的前向共享信道已建立，Overhead Message消息通过前向寻呼信道广播小区的调度组信息，终端申请加入期望的调度组，调度台和终端以单向鉴权或双向鉴权的方式验证调度组和终端的有效性，并通过基站在前向寻呼信道上发送调度组的信道参数等信息(包括前向共享信道参数)；或者调度组的前向共享信道在发送广播信息；

步骤201，多个终端通过配置的多个R-ACH接入信道发送反向抢占请求消息，同调度组终端或者扇区内所有终端抢占反向接入抢占信道以发送请求消息，其接入抢占的过程与码分多址系统的接入过程完全相同，在接入抢占过程中，一方面，终端反向业务信道发射时需要最后一个接入试探的发射功率来作为开环功率估计的一个因子；另一方面，基站根据接入过程中的搜索参数可设置反向业务信道的初始搜索/捕获参数。调度台通过前向公共控制信道发送接入信道消息的确认消息。

多个R-ACH可提供给一个调度小组，或一个扇区内的多个调度组，或者所有调度组。由于PTT业务单位终端爱尔兰(Erlang)比较高，通常大于蜂窝终端，多个终端同时按PTT键以申请反向通话时可能出现接入信道的拥塞，而且也导致系统反向干扰突发性增大，因此R-ACH信道使用随机接入协议：时隙ALOHA接收终端的接入消息。一般情况下，蜂窝每扇区仅配置一个F-PCH，一个R-ACH(与F-PCH对应)，而在本发明中，这些R-ACH可对应于同一个F-PCH；或者配置多个F-PCH，配置数量遵从协议规定，数量1到7个(包括必须配置的Walsh F-PCH)，对应于每一F-PCH可配置1到32条R-ACH。通过配置多个R-ACH，或者同时增加前向寻呼信道数并配置1个或多个对应的R-ACH信道，终端和蜂窝终端可以随机地选择任一R-ACH接入，从而一定程度上提高接入成功率，降低接入时延。

步骤202，调度台根据终端的优先级等信息确定某一终端可在反向业务通道通话，并通过前向寻呼信道或者前向共享信道发送前向信道指配消息，以建立反向业务通道和发送反向业务数据；同时建立前向广播拥塞/禁止接入逻辑信道，承载于码分多址物理信道上如F-FCH或公共信道上，通过该逻辑信道基站不断检测反向接入信道消息，如果某一调度组的终端已经成功申请到反向资源(可以进行通话)，或者已有终端正在发送反向终端语音，基站将在本调度组的前向共享业务信道上周期性地广播禁止接入消息或者禁止接入指示比特，以阻止其他终端反复发送抢占消息；终端收到禁止接入消息或指示比特后，将不再尝试发送接入试探请求，正在发送接入试探序列的终端将立即终止发送接入试探，以适当地减少反向链路的干扰。发送指示消息的周期可取80ms、160ms、320ms、640ms、1.28s或者其他定义值。在没有出现接入拥塞和/或反向无终端接入时，在此前向共享信道可以同样周期发送允许接入标志，如用“1”表示禁止接入，“0”表示允许接入，也可以不发送允许接入标志以降低开销。

步骤203，当终端按键申请通话，调度台确认后，终端在反向业务信道通话，并且通话内容通过调度台交换后在前向共享信道广播；

步骤204，当终端第一次通话完毕，保持在空闲(Idle)状态，同时监测公共控制信道和前向共享信道，并设置反向业务信道增益Gain＝0，同时暂时关闭R-PICH的发射，保留反向业务信道，等待其他终端通话，或者重新发起新的短暂通话。下次通话时，通过接入信道进行抢占接入，基站发送针对此终端的反向业务信道建立消息，终端根据接入信道的功率进行开环估计，设置反向业务信道初始增益为开环估计值，在原分配好的反向业务信道上进行通话。基站侧始终保持建立调度组的R-FCH信道资源，但只有在分配了反向业务信道时才开始捕获和解调；不同终端每次通话时信道参数需作相应改变。

本发明信道使用情况如表2所示。

信道类型	帧的大小(ms)	数据速率(bps)	每个扇区的信道数	Walsh码(前向通道)	备注
信道类型	帧的大小(ms)	数据速率(bps)	每个扇区的信道数	Walsh码(前向通道)	备注	F-PICH	/	/	1	W₀ ⁶⁴	扩谱速率1；公共信道
F-PCH	20	96004800	1～7	W₁ ⁶⁴～W₇ ⁶⁴	扩谱速率1；公共信道	F-PICH	/	/	1	W₀ ⁶⁴	扩谱速率1；公共信道
F-PCH	20	96004800	1～7	W₁ ⁶⁴～W₇ ⁶⁴	扩谱速率1；公共信道	F-FCH	20	960048002400...	0～(N-1)(每调度组一个前向基本业务信道)	W_n ⁶⁴(n＝1～63，RC3/RC5)W_n ¹²⁸(n＝1～127，RC4/RC6)	扩谱速率1；专用信道
R-ACH	20	4800	寻呼信道数*(1～32)(每扇区多个R-ACH)	/	扩谱速率1；RC1/RC2...公共信道	F-FCH	20	960048002400...	0～(N-1)(每调度组一个前向基本业务信道)	W_n ⁶⁴(n＝1～63，RC3/RC5)W_n ¹²⁸(n＝1～127，RC4/RC6)	扩谱速率1；专用信道

R-FCH

20

960048002400...

F-FCH数(每调度组一个反向业务信道(基站))

/

扩谱速率1；RC1/RC2...专用信道，每调度组任一时刻最多存在一个反向业务信道

表2

在终端进行切换时，如果是处于反向通话过程中的终端的越区切换，其切换过程与CDMA系统的软切换流程相同，以保证通话质量和连续性；如果是非通话中终端作越区切换，即终端反向无通话，处于空闲状态，监听前向共享业务信道，则跨小区切换机制为：终端上报发生小区切换事件，基站根据新小区情况决定是否建立前向共享信道，如果新小区的前向共享信道与原小区的前向共享信道内容相同，则终端沿用原前向共享信道，如果新小区的前向共享信道与原小区的前向共享信道内容不相同，则通知终端开始监听新小区的前向共享信道及公共信道。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管实施例中是以语音通话业务来说明的，本发明的信道不限于承载普通语音业务数据和信令，还可以传输终端和系统协商好的其他业务种类数据，如分组数据等，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种码分多址系统支持集群业务的信道共享方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

如果终端首次发起集群业务，则基站对调度组内其它终端进行寻呼，然后建立前向共享信道，该前向共享信道为调度组内所有终端共享，并向终端发送信道指配消息以指示终端建立反向业务信道，调度组内唯一一终端通过反向业务信道进行集群业务，业务信息通过前向共享信道向调度组内所有终端广播；

如果已建立调度组，或终端重新发起下一次集群业务，或调度组的前向共享信道正发送广播消息，则调度组内所有终端通过配置的多个反向接入信道发送反向抢占请求消息，调度组内的调度台根据终端的优先级确定唯一可在反向业务通道进行集群业务的终端，该终端通过反向业务信道进行集群业务，业务信息通过前向共享信道向调度组内所有终端广播；

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，调度组内所有终端抢占反向接入信道的同时，基站检测反向接入信道消息，判断调度组的终端是否已经成功申请到反向资源，或者是否已有终端正在发送反向业务，如果是，则基站在本调度组的前向共享业务信道上周期性地广播禁止接入信息，终端收到禁止接入消息后，终止发送接入试探序列或反向抢占请求消息。

3、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，如果没有出现接入拥塞和/或反向无终端接入，基站在本调度组的前向共享业务信道上周期性地发送允许接入信息。

4、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，如果终端在空闲状态下作越区切换，则终端上报发生小区切换事件，基站根据新小区情况决定是否建立前向共享信道，如果新小区的前向共享信道与原小区的前向共享信道内容相同，则终端沿用原前向共享信道，如果新小区的前向共享信道与原小区的前向共享信道内容不相同，则通知终端开始监听新小区的前向共享信道及公共信道。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括抢占接入后，基站发送针对此终端的反向业务信道建立消息，终端根据反向接入信道的功率进行开环估计，设置反向业务信道初始增益为开环估计值，在原分配好的反向业务信道上进行通话。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道指配消息是通过公共控制信道或前向共享信道发送的。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前向共享信道的发射功率设定为一给定值。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前向共享信道用Walsh码标识，同一调度组的所有终端使用一个唯一的Walsh码，不同调度组之间以不同的Walsh码来区分。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Walsh码使用特定的长码掩码进行加扰。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向业务信道采用长码掩码。

11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通话过程中所述反向业务信道使用反向功率控制。

12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向接入信道提供给一个调度小组，或一个扇区内的多个调度组，或者所有调度组。

13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向接入信道使用时隙ALOHA接入协议接收终端的接入消息。

14、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述释放其使用的反向空中链路步骤进一步包括，暂时关闭反向导频信道的发射，设置反向业务信道增益为0。

15、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的集群业务可以是语音集群业务和/或数据集群业务。