CN1720758A - 传输过程的自适应控制 - Google Patents

Abstract

公开了涉及通信的系统和技术。该系统和技术涉及支持基站和多个用户之间的通信，该通信是通过如下步骤来进行的，即通过在各个用户中的一个和基站之间建立开销信道，并响应于具有与由各个用户造成的基站上的负荷相关的阈值的消息，在开销信道上将数据从各个用户中的所述一个用户发送到基站。重点在于，提供本摘要来遵循以下规定，即要求一个使检索者或读者能快速地获知本技术公开的主题的摘要。应该理解，本摘要不是被用来对权利要求的范围或意义进行解释或限制。

Description

传输过程的自适应控制

技术领域

本发明一般涉及通信，尤为具体地涉及传输过程的自适应控制。

背景技术

无线通信系统被设计成能够允许多用户共享共同的通信媒介。一种此类的无线通信系统是码分多址(CDMA)系统。CDMA系统是一种基于扩频通信的调制和多路接入方案。在CDMA通信系统中，大量的信号共享同一频谱，并且结果是使得用户容量得以增加。这是通过利用不同的码来发送每个信号而实现的，该码对载波进行调制，并由此在整个频谱上对信号进行扩频。通过使用相应的码对所期望的信号进行解扩的解调器，可在接收机中将所发送的信号分离出来。其码不匹配的非期望信号只对噪声有贡献。

近年来，无线通信设备已经被用于接入各种基于分组的网络，比如因特网等。常见的例子是与蜂窝电话连接的膝上计算机，该蜂窝电话可通过无线CDMA网络接入因特网。在这些和类似的应用中，无线CDMA网络中的无线通信设备可以经由空中业务信道与无线电网络(radio network)建立并保持网络连接。一旦建立起网络连接，即使在空闲期间空中业务信道被拆除，通常也会保持该网络连接。通过保持该网络连接，可以节省下一旦分组传送重新开始用于重建网络连接另外所需的带宽。在空中业务信道不存在时存在的网络连接被称为休眠连接。

当网络连接处于休眠时，各种开销信道可以被用来确定何时分组准备好在无线通信设备和基于分组的网络之间进行传送。当数据准备好被传送时，可以在无线通信设备和无线电网络之间建立新的空中业务信道。然而，新的空中业务信道趋向于消耗宝贵的无线资源，而这些无线资源需要用来支持比如功率控制、越区切换和信道分配之类的各种功能。短数据突发，由于数据不是连续的，而不需要这些功能，并且通常在预定的时间周期内该短数据突发只发送一次。因此，如果使用现有的开销信道来实现短数据突发通信，而不必在无线通信设备和无线电网络之间建立空中业务信道，这将是非常有利的。

发明内容

在本发明的一个方面中，在基站和多个用户之间进行通信的方法包括在多个用户中的一个和基站之间建立开销信道，并且响应于具有阈值的消息，在该开销信道上将数据从多个用户中的所述一个用户发送到基站，其中该阈值与由用户在基站上造成的负荷相关。

在本发明的另一个方面中，一种能够与基站进行通信的设备包括开销信道发生器以及控制器，该控制器被配置成响应于具有与基站上的负荷相关的阈值的消息，将数据耦合到该开销信道发生器。

在本发明的又一个方面中，无线电网络包括消息发生器和发射器，所述消息发生器被配置成根据由多个用户在基站上造成的负荷来产生消息，所述发射器被配置来将该消息发送到各个用户，以控制是否在开销信道上将数据从每个用户发送到基站。

在本发明的再一个方面，计算机可读媒质包含可由计算机程序执行的指令程序，该程序执行基站和多个用户之间进行通信的方法，所述方法包括在多个用户中的一个和基站之间建立开销信道，并且响应于具有阈值的消息，将数据耦合到该开销信道，其中该阈值与由用户在基站上造成的负荷相关。

在本发明的又一个方面，一种能够与基站进行通信的设备包括用于产生开销信道的装置，以及用于响应于具有与基站上的负荷相关的阈值的消息，将数据耦合到该开销信道的装置。

在本发明的另一个方面，无线电网络包括用于根据基站上的负荷来产生消息的装置，以及用于将该消息发送到多个用户，以控制是否在开销信道上将数据从每个用户发送到基站的装置。

应该理解的是，根据以下详细描述，对于本领域的技术人员来说，本发明的其他实施例将是显而易见的，其中以举例说明的方式，仅仅显示和描述了本发明的典型实施例。正如所意识到的，本发明能够具有其他和不同的实施例，并且能够在各个其他方面对本发明的几个细节进行修改，所有这些都不背离本发明的精神和范围。因此，附图和详细描述被认为本质上是说明性的，而不是限制性的。

附图说明

在附图中，以例示的方式，而不是以限制性的方式来说明本发明的各个方面，其中：

图1是能够向用户提供通过CDMA无线网络接入基于分组的网络的典型通信系统的总体方框图；

图2是说明用于实现自适应阈值来控制反向链路通信的典型无线电网络的基本子系统的简化功能框图；和

图3是典型用户设备的功能框图。

发明详述

以下结合附图所做的详细描述意在作为对本发明的典型实施例的描述，而不是表示实现本发明的惟一实施例。在整个说明书中使用的术语“典型示例”意味着“作为实例、示例或举例说明”，并且不应该必须被解释为较之其他实施例更为优选或有利。详细描述包括旨在提供对本发明的完全理解的具体细节。然而，在没有这些具体细节的情况下也可实现本发明，这一点对于本领域的技术人员来说是显而易见的。在一些示例中，为了避免使本发明的概念模糊，以框图形式示出公知的结构和设备。

在一种通信系统的典型实施例中，用户设备(subscriber station)可以在现有开销信道上利用短数据突发来接入网络，而不需要建立空中业务信道。术语“用户设备”这里被用来表示用于通过无线媒质与无线电网络进行通信的任何设备，包括但不限于蜂窝电话、个人数字助理、寻呼机、调制解调器、计算机、硬件、软件或其任意组合。出于解释的目的，将在CDMA系统的环境中描述用户设备。然而，如同本领域技术人员所能理解的那样，在整个本公开中描述的创造性概念同样适用于各种其他通信环境。

图1是能够向用户提供通过CDMA无线网络接入基于分组的网络102的典型通信系统100的总体方框图。CDMA无线网络包括用于将一个或多个用户设备连接到基于分组的网络102的任意数目的无线电网络。无线电网络可以被定义为基站和一个或多个基站控制器的集合。为了便于解释，只示出一个无线电网络104。无线电网络104可连接到分组数据服务节点(PDSN)106。PDSN 106可用于建立、保持和终止与用户设备108的网络连接。分组控制功能(PCF)110可用于将一个或多个无线电网络连接到PDSN 106。可选地，PCF可以被集成到每个无线电网络中。对于以上两种方式中任一种方式，PCF 110可用于提供各种功能，包括监控无线电网络104以确定网络连接是否处于休眠，以及当空中业务信道被拆除或当无线电网络资源不足以支持来自PDSN 106的分组流时，对来自PDSN 106的分组进行缓存。

用户设备108通过首先利用接入过程与无线电网络104中的一个或多个基站建立空中业务信道来接入基于分组的网络102。接入过程包括由用户设备108获得前向链路导频信号。前向链路指的是从无线电网络104到用户设备108的传输。一旦用户设备108获得导频信号，用户设备108就可以接入同步信道以获得广播系统信息。然后，用户设备108利用一组信令消息在接入信道上向无线电网络104发起呼叫。响应于该信令消息，在用户设备108和无线电网络104之间建立起空中业务信道以提供向基于分组的网络102的接入。

一旦建立起空中业务信道，就可以与PCF 110协商逻辑资源连接，以建立无线电网络104和PDSN 106之间的连接。然后可以利用本领域熟知的方法在用户设备108和PDSN 106之间建立数据链接。作为例子，点到点协议(PPP)可以用于配置数据链路来支持一种或多种网络层协议，该网络层协议包括但不限于因特网协议(IP)。一旦网络层协议已经被配置，就可以在网络连接上传送数据分组。

在许多应用中，比如网页浏览，可以以突发的方式在空中业务信道上发送数据分组。首先，当下载网页时，在空中业务信道上可发送大量数据分组，紧跟着当用户设备108阅读下载网页的内容时传输中止。在该传输中止期间，空中业务信道保持空闲和利用不足。在支持休眠网络连接的无线通信系统中，在传输中止期间空中业务信道可能被拆除，并且可由其他用户设备使用。一旦网页被下载到用户设备108，通过在反向链路上发送数据分组可实现用户发起的网络通信。反向链路指的是从用户设备108到无线电网络104的传输。通过建立新的空中业务信道来传送数据分组或通过在接入信道上以一个或多个短数据突发来发送数据分组，可实现反向链路通信。

当网络连接处于休眠时，在接入信道上的短数据突发可以提供一种非常有效的方式来发送少量的数据分组。然而，当数据分组的数目很大时，专用的空中信道可能是一种更好的方案。尽管建立空中业务信道花费的时间要长于在接入信道上发送短数据突发的时间，但毕竟建立空中业务信道更加有效。接入信道由多个用户设备所共享，但在接入信道上传输大量的数据分组将导致接入信道延迟，这将对许多用户设备的性能产生影响。用户设备108上的阈值可用于确定是否应该建立新的空中业务信道来支持反向链路通信。如果数据分组的数目小于该阈值，那么可以使用在接入信道上的短数据突发。相反，如果数据分组的数目超过该阈值，那么接入信道可以用来将一组信令消息发送到无线电网络104，以建立新的空中业务信道。

阈值可以是固定的或自适应的。通过不仅考虑待发送的数据分组的数目，而且考虑在无线电网络104中的服务基站上的负荷，自适应的阈值可以提供改善的性能。可以由任意数目的负荷分量来确定基站上的负荷。例如，接入信道上的负荷可以被用来适应性调节该阈值。在接入信道拥塞时，将阈值向下调整以鼓励用户设备108使用空中业务信道来支持反向链路通信，并避免进一步地增加拥塞。另一方面，如果接入信道负荷较轻，那么将阈值向上调整以鼓励用户设备108使用接入信道来支持反向链路通信。

可用于适应性调节该阈值的另一负荷分量是由基站使用的用来支持与其他用户通信的空中业务信道的数目。由于空中业务信道是有限资源，当空中业务信道处于高需求时，可将阈值向上调整以鼓励用户设备108使用接入信道来支持反向链路通信。相反，当对空中业务信道的需求较低时，可将阈值向下调整以鼓励用户设备108建立新的空中业务信道来支持反向链路通信。

在无线通信系统的至少一个实施例中，可以基于作为接入信道上的负荷和空中业务信道数目的函数的算法来计算自适应阈值，其中，该空中业务信道的数目为由基站使用的用以支持与其他用户通信的空中业务信道的数目。在另一实施例中，该算法还可以基于其他负荷分量，或者单独地，或者与接入信道上的负荷和/或空中业务信道的数目组合在一起。用来计算阈值的专用算法可根据整个设计标准和通信系统的性能参数而变化，并且根据由本公开所得到的启示，本领域的技术人员可利用经验地、数学地或者通过其他方法来容易地确定该算法。

图2是说明用于实现自适应阈值以控制反向链路通信的典型无线电网路的基本子系统的简化功能框图。利用单个基站控制器(BSC)202可配置无线电网路104来提供在PDSN(未示出)和部署于整个地理区域中的所有基站之间的接口。为了解释方便，只示出一个基站204。如同本领域技术人员所能理解到的那样，无线电网络104可被配置成通过具有多个BSC的网络来扩展其地理触及范围，其中多个BSC中的每一个支持一个或多个基站。该地理区域通常被细分为称作蜂窝小区的较小区域。每个基站可以被配置成服务于在其蜂窝区域中的所有用户设备。

每个用户设备可以使用接入信道来向基站204请求空中业务信道。利用固定的沃尔什码分配对由请求用户设备产生的一组信令消息进行扩频，并将其发送到基站204，其中该固定沃尔什码分配对于接入信道的所有用户设备是共同的。被称为伪随机噪声(PN)码的编码的外层可以用于识别请求用户设备和接收基站。

在基站端，天线206可以被用来耦合从所有用户设备到接收器208的反向链路传输。接收器208可以提供对反向链路传输的放大、滤波以及将反向链路传输下变频到基带信号。基带信号可以被提供到解调器210，在解调器210中，基带信号被解扩以恢复来自请求用户设备的信令消息。这包括对基带信号与PN码进行相关性处理，以分离出每个用户设备的反向链路传输。然后，通过对反向链路传输与接入信道的沃尔什码分配的相关性处理，来恢复每个用户设备的信令消息。然后，将该信令消息提供给BSC 202，以用于将空中业务信道分配给各个用户设备。

BSC 202可以配置有滤波器212，滤波器212将信令消息从接入信道上的短数据突发中分离出来。然后将信令消息提供给信道分配模块214，该信道分配模块214基于所述信令消息来分配用于基站204的空中业务信道。空中业务信道分配214a可以被提供给开销消息发生器216，在开销消息发生器216中，空中业务信道分配214a被格式化为开销消息。信道分配模块214还可以被用来产生第一信号214b，第一信号214b表示基站204的空中业务信道分配的当前数目。将第一信号214b与表示接入信道上的负荷的第二信号220a一起提供给阈值发生器218。第二信号220a可以由从基站204监视接入信道的负荷模块220产生。

可以利用根据信号214b和220a计算阈值的算法来实现阈值发生器218。用于计算阈值的具体算法可以根据下述因素的变化而变化，比如具体应用、整个设计标准、性能参数、和/或其他相关因素。一个典型算法可以用一个数学表达式来实现，该数学表达式表示为：对于接入信道上的恒定负荷，该阈值直接与所分配的空中业务信道的数目成正比。所述数学表达式还可以表示为：对于恒定数目的空中业务信道，该阈值与接入信道上的负荷成反比例变化。该数学表达式可以由本领域的技术人员得到。而且，当接入信道上的负荷和空中业务信道的数目同时变化时，本领域技术人员可以修改所述典型算法来对传输性能进行优化。

阈值可以被提供给开销消息发生器216，以被格式化为开销消息。然后将开销消息提供给基站204以在寻呼信道上传输。寻呼信道发生器222可以提供利用对每个用户设备惟一的长PN码进行编码、交织和加扰。然后可以使用正交(orthogonal)调制器224来利用分配的沃尔什码对寻呼信道进行扩频。可选择地，来自BSC 202的开销消息可以在具有惟一沃尔什码分配的自身开销信道上发送。对于以上两种方式中的任一种方式，正交调制器224的输出可以利用信道合并器226来与所有其他基站前向链路信道合并在一起，且由正交(quadrature)调制器228来利用短PN码进行扩频。所述短PN码被用来识别基站。发射器230可以被用来对正交调制器228的输出进行滤波、放大并将该输出上变频到载波频率，然后将其经由天线206在从基站204到用户设备108的前向链路上进行传输。

图3是典型用户设备的功能框图。天线302被用于耦合从基站到接收器304的前向链路传输。接收器302可以提供对前向链路传输的放大、滤波并将前向链路传输下变频到基带信号。来自接收器304的基带信号可以被耦合到解调器306以恢复用户设备的寻呼信道。解调器306可以被配置来提供利用短PN码进行正交解调和利用分配的寻呼信道的沃尔什码进行解扩。阈值308a可以被耦合到控制器308，该阈值对所有用户设备都是共同的。

利用用户设备108和PDSN(未示出)之间的休眠网络连接，用户可以通过用数据装载缓冲器310来发起网络通信。比较器312可以被用于将缓冲器310中的数据量与来自解调器306的阈值进行比较。如果比较器312确定缓冲器310中的数据量小于该阈值，那么就由资源管理器314将缓冲器310中的数据以短数据突发的方式释放到接入信道上。相反，如果比较器312确定缓冲器310中的数据量大于来自解调器306的阈值，那么资源管理器314就可以被用来产生一组在接入信道上传输的信令消息，以向基站请求空中业务信道。在任何情况下，接入信道发生器316可以被用于在利用固定沃尔什码分配对控制器输出进行扩频之前，对控制器的输出进行编码，其中该固定沃尔什码分配对接入信道的所有用户设备都是共同的。可以利用信道合并器318将接入信道发生器316的输出与其他开销和业务信道合并在一起，并且将接入信道发生器316的输出提供给正交(quadrature)调制器320，以用于利用短PN码进行扩频。发射器322可以被用来对正交(orthogonal)调制器320的输出进行放大、滤波并将该输出上变频到载波频率，然后将其经由天线302在反向链路上进行传输。

在用户设备请求空中业务信道的情况下，基站可以在寻呼信道上将空中业务分配发回给用户设备。如同前面详细描述的那样，可以通过天线302将寻呼信道路由到接收器304，并由解调器306对该寻呼信道进行恢复。然而，不同于对所有用户设备都是共同的阈值308a，对每个用户设备来说，空中业务信道分配都是惟一的，并且由此应该利用合适的长PN码来对空中业务信道进行解扰。然后，将解扰后的寻呼信道308b提供给资源管理器314。如果资源管理器314确定空中业务分配已经形成，那么它将激活空中业务信道发生器324并将沃尔什信道分配给该空中业务信道。

一旦空中业务信道已经被分配，那么资源管理器314可将数据从缓冲器310耦合到空中业务信道发生器324。在利用分配给空中业务信道的沃尔什码对数据进行扩频之前，空中业务信道发生器324对来自缓冲器310的数据进行编码和交织。然后将空中业务信道发生器324的输出与其他业务和开销信道合并，并利用短PN码对该输出进行正交调制、对其进行放大和滤波，且将该输出上变频到载波频率，以用于在反向链路上传输。

可以利用一个通用处理器，数字信号处理器(DSP)，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程的逻辑器件，分立门或者晶体管逻辑，分立硬件系统，或者它们之中的任意组合来实现或执行结合这里公开的实施例描述的各种示例性的逻辑框图，模块和电路。一个通用处理器可能是一个微处理器，但是在另一种情况中，处理器可能是任何常规的处理器，控制器，微控制器，或者状态机。一个处理器也可能被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合，多个微处理器的组合，一个或者更多结合DSP核心的微处理器，或者任何其他此种结构。

结合这里公开的实施例描述的方法或者算法可直接体现为硬件，由处理器执行的软件模块，或者这二者的组合。一个软件模块可能存在于RAM存储器，闪存，ROM存储器，EPROM存储器，EEPROM存储器，寄存器，硬盘，移动磁盘，CD-ROM，或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种典型存储媒质与处理器耦合，使得处理器能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质可能与处理器集成。处理器和寄存器可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户终端中。在一个替换实例中，处理器和存储媒质可以作为用户终端中的分立组件存在。

提供所述公开的实施例的上述描述可使得本领域的技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域的技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围的基础上应用于其他实施例。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而是与符合这里公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。

Claims (8)

1、一种在无线通信系统中进行通信的方法，包括：

建立开销信道；

接收表示系统负荷的消息；

将该负荷与一个阈值进行比较；以及

如果该负荷小于该阈值，则在该开销信道上发送短数据突发消息。

2、如权利要求1所述的方法，其中建立所述开销信道包括向所述开销信道分配码。

3、如权利要求2所述的方法，其中所述码包括沃尔什码。

4、如权利要求2所述的方法，其中在所述开销信道上发送所述短数据突发消息包括利用所述码对所述数据进行扩频。

5、如权利要求1所述的方法，还包括：

如果所述负荷大于所述阈值，则在业务信道上发送所述短数据突发消息。

6、如权利要求1所述的方法，其中所述开销信道包括用于请求空中业务信道的接入信道。

7、如权利要求1所述的方法，其中所述基站上的负荷包括由所述基站建立来与所述用户进行通信的空中业务信道的数目。

8、如权利要求1所述的方法，其中所述开销信道对所述用户中的每一个都是共同的。

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