CN1137598C - 扩频cdma通信系统内的信道分配 - Google Patents

Abstract

选定的用户设备在一个选定的公共分组信道时隙内发送特征标记。响应于接收的发送特征标记，基站从与由选定的特征标记和选定的时隙定义的接入机会有关的多个代码中选择当前未使用的代码，如果有的话。基站发送包括选定的代码标识符在内的确认信号。选定的用户设备接收该确认信号。选定的用户设备与基站利用选定的代码进行通信。

Description

扩频CDMA通信系统内的信道分配

背景技术

本发明一般地涉及无线码分多址通信系统内的资源分配。更具体地说，本发明涉及响应于用户设备的接入请求对上行链路信道和下行链路信道进行分配。

图1示出了无线扩频码分多址(CDMA)通信系统18。基站20与其工作区内的用户设备(UE)22至26通信。在扩频CDMA系统18中，通过同一个扩频带宽，在UE 22至26与基站20之间传输数据信号。利用唯一片码序列对共享带宽内的各数据信号进行扩频。收到此数据信号后，利用片码序列的拷贝恢复特定数据信号。

由于利用它们的片码序列(代码)来区分信号，所以利用不同代码可以建立独立的专用通信信道。通过下行链路信道发送从基站20到UE 22至26的信号，通过上行链路信道传输从UE 22至26到基站20的信号。为了利用UE 22至26对下行链路传输过程进行相关检测，在基站的工作范围内，将导频信号传输给所有UE 22至26。UE 22至26根据导频信号对其接收机进行调节从而进行数据接收。

在许多CDMA系统中，公共分组信道(CPCH)用于进行下行链路传输。CPCH能够传送不同UE 22至26输出的数据分组。利用其代码来识别各分组。为了利用基站20进行检测，分组具有将其与其它分组区分开的前置码。通常，CPCH用于以高速率传送非频繁通信的数据。

图2示出了CPCH接入方案28。CPCH接入方案28被时分为具有时隙30至34的多个间隔，例如第三代移动通信系统(IMT-2000)建议的8个时隙。为时隙30至34指定一组预定特征标记36至40从而允许不止一个UE 22至26利用同一时隙30至34。在特定时隙内使用的特定特征标记被称为接入机会66至82。例如，对于IMT-2000建议书中的8个时隙中的每个时隙，可以从16个特征标记中选择一个，获得128个接入机会。为各特征标记36至40预分配虚拟信道。虚拟信道只为上行链路和下行链路定义运行参数，即上行链路扩展系数和下行链路唯一代码。

在确认指示信道(AICH)，从基站20到各UE 22至26的广播是各虚拟信道的可用性。UE 22至26对AICH进行监视以确定各虚拟信道的可用性。根据UE 22至26要求的运行参数以及虚拟信道的可用性，UE确定选定的接入机会。识别特定接入机会后，如果对应的下行链路仍然可用，则基站20发送确认消息(ACK)。在IMT-2000建议书中，ACK简单重复与接入试呼有关的特征标记36至40。如果下行链路信道不可用，则发送否定确认(NAK)。

收到对应的确认后，根据用于发送UE分组的接入机会66至82，UE 22至26确定正确代码以恢复通过下行链路信道进行通信。存储在UE 22至26内的或通过基站广播信道传输的均是对各接入机会66至82分配的代码列表。此方案明显增加了分组冲突概率和不希望看到的分组延迟。

在某些情况下，不希望对AICH进行监视。在特定时间，有些UE22至26会以“睡眠”模式运行。在“睡眠”模式下，UE 22至26只在需要发送数据时运行。在“睡眠”模式期间对AICH进行监视既缩短了电池寿命又使第一分组传输过程产生延迟。此外，当UE 22至26位于两个基站的工作区之间的边界上时，对多个AICH进行监视会进一步加剧这些缺陷。

监视还产生其它问题。它会进一步使UE接收电路系统更加复杂，使得UE 22至26更昂贵。

监视过程会导致不能完全优化利用CPCH。当信道被占用时，AICH监视过程提供信息。根据最坏情况最大分组长度来推断信道变为空闲的时间。如果分组不是最大长度，则信道空闲，同时等待UE 22至26进行传输。相反，如果在此系统内不进行监视，则得不到信道可用性信息。UE 22至26可以随机选择由于引起冲突而增加分组延迟的占用虚拟信道。因此，  UE 22至26的等待时间最好比最大分组长度短并希望提供一些其它减少冲突的机制。

降低冲突概率的一种技术是增加代码数量，例如增加到128个不同代码。在IMT-2000的建议书中，128个序列代表大约基站20的可用序列的一半。因此，此解决方案不理想。此外，由于对AICH进行监视会提高UE接收机电路的复杂程度并增加其成本。所以不理想。因此，希望利用另一种方法来分配虚拟信道。

WO9849857公开了一种用于从移动站到基站传输随机接入分组的系统。在重复帧的时隙内前导特征标记被加到将要被移动站发送的各个分组。特征标记是与唯一长扩展码连接的短扩展码。基站接收包括前导码的分组。前导码有助于分组数据的恢复。

TIA/EIA-95-B，“移动站-基站系统”公开了一种在码分多址系统中的信道分配方法。信道分配消息被发送到移动站。该消息表示有关信道的信息，例如它的扩展码。因此，需要另一种分配虚拟信道的方法。

发明内容

在选定的一个公共分组信道时隙内，选定的用户设备发送特征标记。响应于接收的发送特征标记，基站从与选定的特征标记和选定的时隙定义的接入机会有关的多个代码中选择当前未使用的代码，如果有的话。基站发送包括选定的代码的标识符在内的确认信号。选定的用户设备接收确认信号。选定的用户设备与基站利用选定的代码进行通信。

附图的简要说明

图1示出了典型无线扩频CDMA通信系统；

图2示出了公共分组信道接入方案；

图3示出了虚拟信道的分配；

图4示出了现有技术和虚拟信道分配的冲突概率随要求变化的曲线；

图5示出了简化的基站和用户设备；

图6示出了标识符发射机电路；

图7示出了标识符接收机电路；

图8示出了格雷(Golay)序列分配表；

图9示出了用于检测图8所示的格雷(Golay)序列的检测电路；

图10示出了具有两个时隙的物理信道的系统的分配表。

优选实施例的详细说明

以下将参考附图对优选实施例进行说明，附图中相同的参考编号表示相同的单元。图3示出了虚拟信道分配方案。利用诸如上行链路扩展系数和下行链路代码之类的运行参数来定义各虚拟信道48至64。此外，不对虚拟信道48至64进行分配，而是利用相同的原理对利用其下行链路代码定义的物理信道进行分配。

为了减少所使用的物理信道数并增加各信道的功率电平，例如通过利用两个时隙复用各物理信道。采用两个时隙可以提高信道的有效数据速率，例如，从8Kbps提高到16Kbps。在此系统中，虚拟信道48至64还对将哪个复用信号分配到UE 22至26进行定义。

不是象现有技术那样对各特征标记36至40分配一个虚拟信道，而是对接入机会的各组群116至120分配一组虚拟信道42至46。组群可以含有一组内的所有信道或含有2个或3个信道。一个可能的虚拟信道组群可以对上行链路中具有相同数据速率的所有虚拟信道进行分组。对于具有相同上行链路数据速率的各组，UE 22至26从具有UE要求的上行链路数据速率的各组中选择接入机会。根据接入机会的特征标记36至40可以产生另一个组群。根据选定的接入请求和UE优先等级，将分配给与接入试呼有关的组群116至120的多个虚拟信道48至64中的一个用于UE，如果有的话。一旦分配了虚拟信道，则不能再进行分配，直到特定UE的事务处理过程完成。此外，将为UE 22至26分配具有适当数据速率的基站20的接收电路。

在现有技术的系统中，根据接入机会66至82，UE 22至26确定为下行链路分配哪个信道。虚拟信道分配过程优先与ACK一起发送信道标识符84至88，该信道标识符84-88表示选择为组群116至120分配哪个信道组42至46。当所有虚拟信道在同一组群内时，标识符84至88表示选定的虚拟信道。如果在信道组42至46中没有信道可用，则发送没有可用信道(NAK)的标识符。由于可以为特定接入试呼潜在地分配不止一个虚拟信道，所以降低了UE冲突的概率。

图4示出了冲突概率(冲突)随UE 22至26请求接入次数(要求)变化的曲线。如图所示，不管要求是多少，每个组群采用2个或3个虚拟信道(2状态/AP或3状态/AP)的冲突都比现有技术(AICH监测)少。

图5示出了在实现信道分配过程中使用的简化基站20和UE 22。UE 22具有控制器144，用于确定进行上行链路通信和进行下行链路通信的代码。UE发射机140将诸如接入机会和上行链路分组信号的通知发送到基站20。UE接收机142接收诸如ACK消息、NAK消息以及下行链路信号的通知。

基站20具有控制器134，用于确定进行上行链路通信和进行下行链路通信的代码并用于确定信道可用性。基站发射机136将诸如ACK消息、NAK消息以及下行链路信号的通知发送到UE 22。基站接收机138接收诸如接入机会和上行链路分组信号的通知。

用于发送标识符的技术将附加位添附到ACK或改变ACK的相位以表示选定的标识符。对于利用单个虚拟信道组群的系统，附加位用于标识选定的虚拟信道。图6和图7示出了通过对ACK进行移相用于发送标识符的电路。该电路至多可以发送没有NAK标识符的4信道标识符或具有NAK标识符的3信道标识符。在图6所示的发射机电路92内，序列发生器94产生ACK序列。该序列本身与前置码接入机会有关并且对于接入试呼是唯一的。可以将几个这种序列同时发送到几个用户。ACK序列通过混频器96，混频器96将此信号乘以+1或-1。然后，混频信号通过另一个混频器98，混频器98将此信号与同相载波(cos wt)或正交载波(sin wt)混频。经过两个混频器96和98后，发送的ACK处于0°、90°、180°或270°的4个相位中的一个相位。每个标识符84至88被分别预分配给一个相位。

图7所示的接收机电路14用于确定图6所示的发射机电路92发送的ACK的相位。混频器100将ACK与同相载波混频，混频器102将ACK与正交载波混频。利用序列相关器104、106，使各混频信号与ACK序列的拷贝相关。通过用-1乘以相关信号，混频器108、混频器110分别对同相相关信号和正交相关信号进行求反。将两个相关信号和两个求反信号送到标识符电路112。标识符电路112确定相关信号的4个相位中哪个具有最高振幅。由于从基站开始的下行链路传输过程被同步并且知道其相位，所以根据ACK相位，标识符电路112可以确定发送哪个标识符84至88。存储在UE 22至26内的表或者通过基站广播信道传输的表被用于确定与标识符84至88和UE的接入请求组群116至120有关的虚拟信道48至64。利用确定的虚拟信道48至64，在UE 22至26恢复利用选定的下行链路信道代码通过基站20发送的传输码。

用于发送标识符84至88的另一种技术是利用ACK和冲突排解信号(CR)。在基站20检测到在UE 22至26之间发生冲突后，在许多扩频系统中，基站20将CR直接发送到冲突的UE。CR具有与特定UE 22有关的序列，供UE 22检测。通过倒置ACK和CR，将标识符84至88发送到特定UE 22。倒置的ACK表示NAK。通过倒置CR，可以为+CR分配一个虚拟信道，而为-CR分配另一个虚拟信道。因此，利用ACK和CR，可以发送表示NAK或两个信道中之一的标识符。此外，利用具有多个状态的CR(例如3个状态)，可以为CR分配多个信道中的一个。

另一方面，还可以利用格雷序列与信号一起发送标识符。利用诸如X和Y的短序列构建格雷序列。通过倒置短序列并改变它们的顺序，可以构建图8中的表122所列的许多唯一长序列。为了减小表122的大小，仅列出一半可能序列。通过对各序列进行求反，可以产生另一个唯一格雷序列。如图8所示，对各UE 22至26分配唯一格雷序列组，例如4个。例如，为用户0分配4个序列，即前两个序列以及这些序列的负序列。通过在收到后为各格雷序列分配虚拟信道，进行接收的UE 22至26确定下行链路传输的代码。

图9示出了格雷序列检测器。格雷相关器123对收到的信号进行相关处理，并利用交织器124对收到的信号进行交织以检测短码。长码内两个分配的序列的短码的排列被示为特征标记0和特征标记1。利用混频器125、混频器126，将特征标记与检测到的短码混频。加法器127、加法器128与混频器以及延迟装置129、延迟装置130相连。延迟装置129、延迟装置130接收加法器127、加法器128的输出并将它们反馈到这两个加法器127和加法器128从而与下一个短序列相关。加法器127和加法器128的输出分别用于确定接收信号的格雷序列。

图10示出了对物理信道复用的、采用两个时隙的系统的分配方案。在表132内，为16个不同特征标记的各特征标记分配下行链路代码和两个时隙中的一个。利用发送的标识符表示选定的时隙。

Claims (22)

1.一种在扩频码分多址通信系统(18)内在多个用户设备(22，24，26)中选定的用户设备(22，24，26)与基站(20)之间传输数据的方法，该系统(18)具有由预定代码组(48-64)定义的公共分组信道(28)，该公共分组信道具有多个接入机会(66-82)，利用时隙(34-40)和特征标记(36-40)来定义各接入机会，选定的用户设备在选定的一个公共分组信道时隙(30-34)内传输特征标记(36-40)，该方法包括：

基站(20)响应于接收的用户设备发送的发送特征标记(36-40)，基于选定的特征标记(36-40)和选定的时隙(30-34)定义的接入机会(66-82)有关的代码，如果有的话，选择当前未使用的代码(48-64)

从基站(20)发送选定的代码(48-64)的标识符；

在选定的用户设备(22-26)接收标识符；以及

利用选定的代码，在选定的用户设备(22-26)与基站(20)之间通信数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将标识符与确认信号一起传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用确认信号和冲突排解信号发送标识符。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，标识符表示待从用户设备(22-26)发送到基站(20)的通信的上行链路扩展系数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从一组16个特征标记中选择发送的特征标记(36-40)并从一组8个时隙中选择一个选定的时隙(30-34)。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果没有与接入机会(116-120)有关的代码，则发送否定确认信号，表示没有代码可用。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选定的代码(48-64)用于定义进行下行链路通信的下行链路物理信道。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，下行链路物理信道被时分复用为多个时隙并且标识符表示用于在基站(20)与选定的用户设备(22-26)之间进行下行链路通信的一个选定的时隙。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用从确认信号的一组相位中选定的一个相位来表示确认信号标识符。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将确认信号标识符是附加的附加位。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于利用从一组(122)格雷序列内选定的一个格雷序列表示确认信号标识符。

12.一种用于无线扩频码分多址通信系统的基站(20)，该基站包括：

接收机(176)，用于通过公共分组信道接收接入机会(66-82)和分组数据，利用预定代码组(48-64)定义公共分组信道，并且公共分组信道具有多个接入机会(66-82)，利用时隙(30-34)和特征标记(38-40)来定义各接入机会(66-82)，其特征在于，

代码选择控制器(134)，与所述接收机(138)相连，并基于与接收的接入机会(66-82)有关的代码，选择当前未使用的代码，即响应于在一个所述时隙(30-34)内从用户设备(22-26)接收的特征标记，基于接收的特征标记(36-40)和所述一个时隙定义的接入机会(116-120)，如果有的话，选择当前未使用的代码；以及

发射机(136)，与所述控制器(134)相连，用于将选择可用代码的标识符发送到用户设备(22-26)，这样所述发射机(136)将利用所述选定的代码编码的通信发送到用户设备(22-26)。

13.根据权利要求12所述的基站，其特征在于，还包括：

序列发生器(94)，用于产生接收的接入机会特征标记的拷贝；

第一混频器(96)，用于选择性地响应于代码选择过程倒置特征标记拷贝；以及

第二混频器(98)，用于选择性地响应于代码选择过程将选择性倒置的特征标记与同相载波或正交载波混频以产生标识符。

14.一种具有基站(20)和多个用户设备(22-26)的无线扩频码分多址通信系统(18)，该系统(18)利用公共分组信道进行通信，由预定代码组(48-64)定义公共分组信道，并且公共分组信道具有多个接入机会(66-82)，利用时隙(30-34)和特征标记(36-40)定义各接入机会(66-82)，该系统包括：多个用户设备(22-26)，各用户设备具有：用于在选定的一个公共分组信道时隙(30-34)内发送特征标记(36-40)的装置(136)；其特征在于：

多个用户设备(22-26)中的每一个，还包括：

用于接收标识符的装置(142)，该标识符表示选定的代码；以及

用于利用选定的代码与基站进行通信的装置(140)；以及

基站，该基站具有：

用于响应于接收的所发送的特征标记，基于与由选定的特征标记(36-40)和选定的时隙(30-34)定义的接入机会(116-120)有关的代码，选择当前未使用的代码，如果有的话，确定选定的代码的装置(134)；以及

用于发送选定的代码的标识符的装置(136)；以及

用于利用选定的代码与用户设备进行通信的装置(136)。

15.根据权利要求14所述的系统(18)，其特征在于，标识符表示待从用户设备(22-26)发送到基站(20)的通信的上行链路扩展系数。

16.根据权利要求14所述的系统(18)，其特征在于，从一组16个特征标记中选择发送的特征标记(36-40)并从一组8个时隙中选择一个选定的时隙(30-34)。

17.根据权利要求14所述的系统(18)，其特征在于，基站(20)进一步包括，如果没有与接入机会(116-120)有关的代码可用，用于发送表示没有代码可用的否定确认信号的装置(134，136)。

18.根据权利要求14所述的系统(18)，其特征在于，选定的代码(48-64)用于定义进行下行链路通信的下行链路物理信道。

19.根据权利要求18所述的系统(18)，其中下行链路物理信道被时分复用为时隙，并且标识符表示用于在基站(20)与用户设备(22-26)之间进行下行链路通信的一个选定的时隙。

20.根据权利要求14所述的系统(18)，其特征在于，利用确认信号的一组相位中的一个选定的相位表示标识符。

21.根据权利要求14所述的系统(18)，其中将标识符是附加到确认信号的附加位。

22.根据权利要求14所述的系统(18)，其中利用一组格雷序列中的一个选择格雷序列表示标识符。

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