專利名稱：無線電通信系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有用于從輔助站到主站的數據傳輸的隨機接入信道的無線電通信系統，還涉及在這種系統中使用的主站和輔助站以及運行這種系統的方法。雖然本技術說明具體參照呈現的通用移動電信系統(UMTS)描述一個系統，但應當看到，所描述的技術同樣可應用于其它移動無線系統。在本技術說明書中，術語隨機接入信道是指借以進行隨機接入傳輸的邏輯信道，它一般包含多個不同的物理信道。
背景技術：
隨機接入信道是無線電通信系統的通常部分，它使得移動臺(MS)能夠發送短消息到基站(BS)。應用項包括當MS被接通時發信令到BS，當MS沒有在進行呼叫時發送分組數據到BS，以及請求BS分配資源給MS使用。
在其中移動臺實際上沒有在進行呼叫時常常需要發送數據分組到BS的系統中，有利地提供具有與標準隨機接入信道相同的特征的、但打算從MS傳輸小的和中等尺寸的分組到BS的、隨機接入分組信道。
在為UMTS開發的這樣的方案的一個實施例中，有多個隨機接入分組信道可提供給MS。將由MS發送的接入到分組信道的請求用隨機選擇的簽名編碼，這相應于分組信道資源。如果有適當的信道可提供使用，則BS把它分配給該請求的MS。
發明概要本發明的目的是提供具有改進的資源利用的隨機接入信道。
按照本發明的第一方面，提供具有用于從輔助站傳輸數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統，該主站具有用于應答來自輔助站的、對于接入到隨機接入信道資源的請求的裝置，該請求包括用相應于資源的簽名編碼的信號的發送，其中該主站具有用于周期地通知輔助站關于隨機接入信道資源的可提供性的裝置，以及主站和輔助站具有用于把可提供的資源動態地重新分配給被分配給不可提供的資源的簽名的裝置。
按照本發明的第二方面，提供在具有用于從輔助站傳輸數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統中使用的主站，該主站具有用于應答來自輔助站的、對于接入到隨機接入信道資源的請求的裝置，該請求包括用相應于資源的簽名編碼的信號的發送，其中提供了用于周期地通知輔助站關于隨機接入信道資源的可提供性以及用于把可提供的資源動態地重新分配給被分配了當前不可供使用的資源的簽名的裝置。
按照本發明的第三方面，提供在具有用于發送數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統中使用的輔助站，該輔助站具有用于通過發送用相應于資源的簽名被編碼的信號而請求接入到隨機接入信道資源的裝置，其中提供了用于從由主站周期地發送的信號確定隨機接入信道資源的可提供性以及用于把可提供的資源動態地重新分配給被分配給當前不可供使用的資源的簽名的裝置。
按照本發明的第四方面，提供運行具有用于發送數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統的方法，方法包括輔助站通過發送用相應于資源的簽名被編碼的信號而請求接入到隨機接入信道資源，其特征在于，主站周期地通知輔助站關于隨機接入信道資源的可提供性以及主站和輔助站把可提供的資源動態地重新分配給被分配給當前不可供使用的資源的簽名。
附圖簡述現在將參照附圖，通過例子來描述本發明的實施例，其中
圖1是無線電通信系統的示意方框圖；圖2顯示基本隨機接入分組信道方案；圖3是顯示一個可能的組的16個前同步信號的簽名的表；圖4顯示具有分組信道可提供性消息的增強的隨機接入分組信道方案；以及圖5是按照本發明的動態重新分配接入前同步信號簽名的方法的表；在附圖中，相同的參考數字被使用來表示相應的特性。
實現本發明的模式參照圖1，無線電通信系統包括主站(BS)100和多個輔助站(MS)110。BS100包括微控制器(μC)102，收發信機裝置(Tx/Rx)104，被連接到天線裝置106，功率控制裝置(PC)107，用于改變發射功率電平，和連接裝置108，用于連接到PSTN或其它適當的網絡。每個MS110包括微控制器(μC)112，收發信機裝置(Tx/Rx)114，被連接到天線裝置116，和功率控制裝置(PC)118，用于改變發射功率電平。從BS100到MS110的通信在下行鏈路信道122上進行，而從MS110到BS100的通信在上行鏈路信道124上進行。
圖2上顯示運行在頻分復用系統中的隨機接入分組信道資源的基本方案，上行鏈路信道124被畫在下行鏈路信道122的上方。在接入階段，MS110首先在特定的接入時隙中以低的功率電平發送用從一組16個可能的簽名中隨機地選擇的簽名被編碼的前同步信號(P)202。
簽名是一個具有它的擾頻碼和由特定的比特序列調制的信道化代碼的特征的信號。互相正交的簽名組可以通過規定一組互相正交的比特序列用于調制而被得到。這樣的一組的例子是如圖3所示，該組包括16個簽名P1到P16。每個簽名P1包括16個復數符號S，每個符號是A或-A，其中A＝1+j。每個簽名的倒置可通過交換A和-A而得到。簽名和它們的倒置都是互相正交的。
不同組的簽名可以通過改變擾頻碼或信道化碼(即，物理信道)，或通過使用不同的互相正交的比特序列組而得到。替換地，較大的組的簽名可以這樣規定，以使得具有低的互相關，而不是嚴格的正交性。雖然本技術說明是指16個簽名的組，但不同的實施方案可以使用具有不同的數目的簽名的組。
在這個基本方案中，用于編碼接入前同步信號202的前同步信號簽名的選擇確定MS110請求的物理信道，每個前同步信號簽名相應于有限數目的上行鏈路和下行鏈路信道。如果BS100接收和周期地譯碼前同步信號，則它發送前同步信號應答(A)206。在圖2所示的例子中，在第一前同步信號202被發送后，在分配給它的時隙204中(典型地是1ms的長度)沒有應答返回。所以，MS110以較高的功率電平發送另一個前同步信號202。在時隙204中再次沒有接收到應答，所以MS110以更高的功率發送另一個前同步信號202。這由BS100接收和譯碼，BS100發送一個應答206，由此完成接入階段。
除了通知MS110關于其前同步信號202已被接收以外，應答206可以是肯定的，通知MS110請求的信道是空閑的，或可以是否定的，通知MS110信道正在使用以及接入被拒絕。否定的應答(NACK)可以由BS100指示倒置簽名的相位(相對于每個參考或導引信號)。替換地，由BS100用于應答所使用的某些簽名也可被用作為NACK。
BS100對于每個接入時隙將只發送一個應答，雖然發送了許多前同步信號202。用于選擇的一個基礎是應答以最高的功率接收的前同步信號202。如果一個以上的前同步信號202被發送，但每個前同步信號用不同的簽名被編碼，則每個MS110就知道它的前同步信號是否被正確地接收。然而，有可能一個以上的MS110選擇相同的簽名，所以相信它的前同步信號202已被接收。如果每個這些移動臺110開始發送它的數據，則結果將是沖突的，多半沒有數據被正確地接收。
為了減小這種事件發生的機會，在表示請求的信道是空閑的應答206傳輸以后跟隨一個內容分辨階段。發送以相應于由BS100應答的的那個簽名編碼的前同步信號202的每個MS110現在發送另一個內容分辨前同步信號(CP)208。這個前同步信號208用從另一個組的16個可能的簽名中隨機選擇的簽名被編碼。這個組可以不同于在接入前同步信號202中使用的組(或通過改變調制比特序列的組，擾頻碼，或信道化碼)，或替換地，這組簽名可以在接入階段和內容分辨階段之間共享。BS100然后發出內容分辨應答(CA)210，相應于以最高功率接收的選擇的前同步信號208，該應答210使得MS110能夠發送它的數據。所以，如果一個以上的MS110選擇同一個接入前同步信號202，則同一個內容分辨前同步信號208也被選擇的機會是很小的。
在這個內容分辨階段以后，BS100開始發送物理控制信道(PCCH)212，它包括功率控制信息，指令MS110調節它的發射功率，如有必要的話，以及MS110在分配的分組信道上發送一個或多個分組(PKT)214，它通常是在與前同步信號傳輸所使用的信道不同的物理信道上。PCCH212可以與數據214的傳輸同時開始，或可以在它前面，以便足以在數據傳輸之前建立閉環功率控制。
上述的基本方案的問題是，MS110可能被拒絕接入到相應于它的選擇的前同步信號前面的分組信道，即使其它的適當的信道是可供使用的。這多半使得MS110將化費很大的時間等待一個信道成為可提供的，特別是當業務負載很高時。
這個問題的一個解決辦法是BS100通知分組信道資源的可提供性。圖4上顯示了在我們的共同待決的UK專利申請9921548.5(我們的參考號PHB34390)中更詳細地揭示的一個這樣的方案，與本發明的方案的組合。在這個組合方案中，BS100重復地廣播分組信道可提供性(AV)消息402，它通知MS110關于當前可供使用的資源。每幀廣播AV消息402一次，是下行鏈路附加開銷與延時之間的合理的折衷，因為最大傳輸延時將由發送數據分組化費的時間，典型地幾個幀，占主要部分。
這個和其它類似的方案通過使得MS110能夠選擇相應于已知是可供使用的資源的簽名，而解決關于MS110可能被拒絕接入到相應于它的選擇的前同步信號前面的分組信道的問題。然而，如果不是所有的可能的分組信道是可供使用的，則有一些簽名被分配以不能被使用的資源。
關于接入前同步信號簽名的分組信道資源的分配的基本信息，由BS100廣播給在它的覆蓋區域中所有的移動臺110。在按照本發明的系統中，被預先分配以當前不能提供使用的簽名(如由BS100通過AV消息402通知的)被臨時重新供可提供的資源使用。這種重新分配以預定的方式完成。所以，不需要附加的信令，因為MS110可以從由BS100廣播的資源可提供性信息和簽名到資源的映射，確定接入前同步信號簽名到資源的當前映射。在這個系統的變例中，BS100可以通知由MS110對于簽名重新分配所使用的方法，或可以通知對該方法的修改。
用于簽名的動態重新分配的一個可能的方法是以預定的次序(例如，遞減數字次序)組合未使用的簽名。以及一次一個地分配它們給可提供的資源，從最低的比特速率開始，逐步建立。如果空閑的簽名數大于可提供的資源，則處理過程環繞式進行。
考慮圖3所示的一組16個接入前同步信號簽名的例子。圖5的表上顯示按照本發明的、用于動態重新分配簽名的方法的應用的五個例子。在表的第一列上，每個例子E被標記以1到5。簽名P到比特速率B(以kbps計)的廣播的分配被顯示在第二和第三列，其中整數1不是簽名P1等等。簽名P到比特速率B的動態的分配被顯示在第四和第五列。
在例1中，簽名的廣播的分配把兩個或三個簽名以遞減數字次序分配給每個比特速率。然而，AV消息402表示三個最高的比特速率(480，960和1920kbps)是不能提供的，所以MS110可確定簽名10到16是未使用的。這些未使用的簽名的第一個簽名10所以被分配給最低的比特速率，60kbps，把簽名11分配給120kbps，以及把簽名12分配給240kbps。然后，處理過程環繞，把簽名13分配給60kbps，把簽名14分配給120kbps，以及把簽名15分配給240kbps。最后，處理過程再次環繞式進行，把簽名13分配給60kbps，此后，沒有未使用的簽名，以及處理過程終結。
圖5所示的其它的例子以類似的方式得出。應當指出，如圖5所示，有可能BS100不分配所有可提供的簽名(在本例中，是簽名1到4和9到12)。所以，雖然它們是未使用的，但這些簽名不提供用于動態重新分配。
將會看到，有一系列用于分配未使用的(但可提供的)簽名給資源的替換的方法，全部屬于本發明的范圍。
按照本發明的系統比起具有分組信道的已知系統具有多個優點。通過確保所有的可提供的簽名被分配給可提供資源，減小了沖突的概率(當兩個移動臺110希望接入同一個資源和選擇同一個前同步信號簽名時)。這提供MS110請求分組信道的減小的延時，以及可提供的資源的更有效的分配。
本方法對于附加信令沒有加上要求，因為重新分配可以從廣播的信息被確定。而且，沒有要求特定的MS110實施上述的方案，因為沒有重新分配可提供的、被分配給比特速率的簽名。
在本發明背后的原理是已知為(暫時)未使用的，或不能使用的簽名可以以預定的方式被動態地重新分配給其它使用，以便減小沖突概率。這個原理可被應用于其它上下文。例如，我們的共同待決的UK專利申請0000293.1(我們的參考號PHGB000003)揭示了一個系統，其中分組信道的分配由BS100結合內容分辨應答210被通知。在這樣的系統中，如果通過AV消息402或某些替換的裝置已知某些信道當前是不可提供的，則被分配來通知這些不可提供的信道的分配的簽名可被重新分配給內容分辨前同步信號208。
除了把不同的簽名使用于不同的資源之間的差別以外，按照本發明的系統也可分配不同的時隙用于與不同的資源有關的接入試圖。而且，雖然在上述的實施例中可供使用的資源是具有不同的數據速率的分組信道，但其它實施例可以具有不同的可提供的資源。一個例子是具有不同的業務類別的信道，一個或多個簽名被分配給每個業務類別。
除了它在上述的FDD系統中的應用以外，本發明可被應用于其它類型的通信系統。例如，它可被使用于時分多址(TDMA)系統，只要上行鏈路傳輸發生在與下行鏈路傳輸不同的時隙。
上述的實施例涉及分組傳輸。然而，相同的原理可以同樣地很好地應用于其中建立用于數據傳輸的電路的系統。
通過閱讀本揭示內容，其它的修改對于本領域技術人員來說是很明顯的。這樣的修改可包括在無線電通信系統及其部件的設計、制造和使用方面已知的其它特性，以及它們可被使用，而不用或除了這里已描述的特性以外。雖然在本申請中對特性的特定的組合提出了權利要求，但應當看到，本專利申請的揭示內容的范圍也包括這里明顯地或隱含地揭示的任何精巧的特性或特性的任何精巧的組合，或任何一般化，它是否涉及與任何權利要求現在要求的相同的發明，以及它是否緩和與本發明相同的全部或任何的技術問題。由此，本申請人指出，在本專利申請實行期間，或在由此得出的任何進一步的專利申請實行期間，對于這樣的特性和特性的組合提出新的權利要求。
在本技術說明和權利要求中，在元件前面的詞組“一個”并不排除存在多個這樣的元件。而且，詞組“包括”并不排除存在除了所列出的以外的其它元件或步驟。
工業可應用性本發明可應用于一系列無線電通信系統，例如，UMTS。
權利要求
1.一種具有用于從輔助站傳輸數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統，該主站具有用于應答來自輔助站的、對于接入到隨機接入信道資源的請求的裝置，該請求包括發送用相應于資源的簽名被編碼的信號，其中主站具有用于周期地通知輔助站關于隨機接入信道資源的可提供性的裝置，以及主站和輔助站具有用于把可提供的資源動態地重新分配給被分配給不可提供的資源的簽名的裝置。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，隨機接入信道適用于以分組形式傳輸數據。
3.一種在具有用于從輔助站傳輸數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統中使用的主站，該主站具有用于應答來自輔助站的、對于接入到隨機接入信道資源的請求的裝置，該請求包括發送用相應于資源的簽名被編碼的信號，其中提供了用于周期地通知輔助站關于隨機接入信道資源的可提供性以及用于把可提供的資源動態地重新分配給被分配給當前不可供使用的資源的簽名的裝置。
4.如權利要求3所述的主站，其特征在于，提供了用于通知輔助站關于哪個方法要被使用于簽名的重新分配的裝置。
5.一種在具有用于發送數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統中使用的輔助站，該輔助站具有用于通過發送用相應于資源的簽名被編碼的信號而請求接入到隨機接入信道資源的裝置，其中提供了用于從由主站周期地發送的信號確定隨機接入信道資源的可提供性以及用于把可提供的資源動態地重新分配給被分配給當前不可供使用的資源的簽名的裝置。
6.如權利要求5所述的輔助站，其特征在于，提供了用于從由主站發送的信號確定哪個方法要被使用于簽名的重新分配的裝置。
7.一種用于運行具有用于發送數據到主站的隨機接入信道的無線電通信系統的方法，該方法包括輔助站通過發送用相應于資源的簽名被編碼的信號而請求接入到隨機接入信道資源，其特征在于，主站周期地通知輔助站關于隨機接入信道資源的可提供性以及主站和輔助站把可提供的資源動態地重新分配給被分配給當前不可供使用的資源的簽名。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，這些資源是具有不同的數據速率的信道。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，這些資源是具有不同的業務類別的信道。
10.如權利要求7到9中的任一項所述的方法，其特征在于，主站和輔助站分配一個次序給相應于不可提供的資源的簽名，以及又以這個次序分配簽名給可提供的資源。
11.如權利要求7到10中的任一項所述的方法，其特征在于，主站通知輔助站關于哪個方法要被用于簽名的重新分配。
12.如權利要求7到10中的任一項所述的方法，其特征在于，預定的基本方法被使用于簽名的重新分配以及主站通知輔助站關于對方法的修改。
全文摘要
無線電通信系統具有用于從輔助站到主站的數據(214)的傳輸的隨機接入信道。這樣的信道被輔助站用來把數據(214)發送到主站,而實際上不進行呼叫。請求接入的輔助站選擇一個簽名,相應于需要用來編碼接入前同步信號(202)的資源。根據由主站廣播的資源可提供性消息(402),可以知道某些資源是不可提供的。在這種情況下,主站和輔助站把相應于不可提供的資源的簽名動態地重新分配給可提供的資源,由此,減小在請求同一個資源的不同的輔助站之間的沖突的概率。
文檔編號H04L12/56GK1363161SQ00802173
公開日2002年8月7日 申請日期2000年7月26日 優先權日1999年8月6日
發明者T·J·穆斯利, B·亨特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司