專利名稱：自適應(yīng)速率功率控制cdma系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CDMA電信系統(tǒng)，尤其涉及使用自適應(yīng)速率的功率控制系統(tǒng)的CDMA電信系統(tǒng)。
在開環(huán)功率控制中，移動(dòng)單元測(cè)量來自基站的傳輸信號(hào)被接收的電平，并且將此電平與基站傳輸信號(hào)的電平(此電平是已知的)進(jìn)行比較，以獲得對(duì)路徑信號(hào)損失的估計(jì)。然后基于假設(shè)其被傳輸?shù)男盘?hào)將經(jīng)歷和基站相同的路徑損失，移動(dòng)單元對(duì)自身的傳輸電平進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
閉環(huán)功率控制包括基站，該基站確定來自每個(gè)移動(dòng)單元的實(shí)際接收信號(hào)強(qiáng)度，并指示每個(gè)移動(dòng)單元相應(yīng)提高或降低其傳輸功率。在IS-95系統(tǒng)中，補(bǔ)償當(dāng)移動(dòng)單元移動(dòng)時(shí)所經(jīng)歷的快衰落以及上行和下行信道的頻率分離等，這種功率調(diào)整每秒執(zhí)行800次，通過將傳輸?shù)揭苿?dòng)單元的信號(hào)鑿孔(puncturing)以包含功率控制信號(hào)，功率控制信號(hào)被插入從基站到移動(dòng)單元的數(shù)據(jù)信道。
盡管IS-95系統(tǒng)及類似系統(tǒng)與移動(dòng)單元一起工作得相當(dāng)好，但是從執(zhí)行功率控制特別是閉環(huán)功率控制所要求的計(jì)算復(fù)雜性和從傳送閉環(huán)功率控制信號(hào)所要求的帶寬數(shù)量來看，其是昂貴的功率控制系統(tǒng)。在后一情況下，鑿孔(puncturing)降低了基站和移動(dòng)單元之間的有效數(shù)據(jù)傳輸速率和/或增加了信號(hào)的誤碼概率。
因此，需要克服上述缺陷的功率控制方法和功率控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了設(shè)置CDMA系統(tǒng)中的功率控制速率的方法，包括以下步驟(i)用戶站向基站報(bào)告接收電平的指示情況(indication)，該接收電平在用戶站被經(jīng)歷用于來自所述基站的傳輸；(ii)所述基站檢查所述被報(bào)告的接收電平的預(yù)選數(shù)目，以確定在所述電平中的變化；
(iii)所述基站將所述確定的變化與預(yù)定義值進(jìn)行比較，并且如果所述功率控制速率大于預(yù)定義的最小速率且所述確定的變化小于所述預(yù)定義值，指示所述用戶站降低其功率控制速率；以及(iv)如果所述確定的變化超過所述預(yù)定義值大于預(yù)選數(shù)量，所述基站指示所述用戶站提高其功率控制速率。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了適應(yīng)性地設(shè)置基站和用戶站之間交換功率控制信息的速率的方法，包括以下步驟(i)所述用戶站向基站報(bào)告電平的指示情況，在此電平其已經(jīng)接收來自所述基站的傳輸；(ii)所述基站接收所述指示電平并確定選定數(shù)目的所述指示電平之間的變化量；(iii)如果所述變化量大于第一預(yù)定義值，所述基站指示所述用戶站提高其執(zhí)行步驟(i)的速率并重新開始步驟(i)的方法；(iv)如果所述變化量小于第二預(yù)定義值，所述基站指示所述用戶站降低其執(zhí)行步驟(i)的速率并重新開始步驟(i)的方法；以及(v)如果所述變化數(shù)量小于所述第一預(yù)定義值但大于第二預(yù)定義值，重新開始步驟(i)的方法。
本發(fā)明提供了用于CDMA電信系統(tǒng)的新穎的功率控制系統(tǒng)，其中可以根據(jù)需要適應(yīng)性地改變功率更新速率；并且最新的功率控制信息是可用于通過控制信道以一種有效的方式建立站與站之間的專用信道。
附圖簡(jiǎn)要說明下面僅通過例子并參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線數(shù)字用戶線路(wDSL)系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的wDSL系統(tǒng)中的下行傳輸容量的應(yīng)用結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的wDSL系統(tǒng)中的上行傳輸容量的應(yīng)用結(jié)構(gòu)；圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制信道的幀結(jié)構(gòu)；圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的控制信道的幀結(jié)構(gòu)；圖4c示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的控制信道的幀結(jié)構(gòu)；圖4d示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的控制信道的幀結(jié)構(gòu)；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適應(yīng)性地改變功率控制速率的過程的流程圖。
發(fā)明詳述CDMA電信系統(tǒng)通常如圖1中的20所示。系統(tǒng)20是無線數(shù)字用戶線(wDSL)系統(tǒng)，其中一個(gè)或更多基站24與多個(gè)用戶站28a，28b，...，28n通信。每一用戶站28可被連接至一個(gè)或更多諸如傳統(tǒng)的電話機(jī)、傳真機(jī)等的電話裝置32，和/或一個(gè)或更多諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)裝置等的數(shù)據(jù)裝置36，或諸如防盜警報(bào)器38等的其他裝置，這些裝置都需要至位于別處的裝置或系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接。諸如藍(lán)牙收發(fā)器等的本地?zé)o線電裝置40可被提供以允許用戶站28與附近的數(shù)據(jù)裝置和/或裝備有補(bǔ)充的無線電收發(fā)器的電話裝置之間的無線通信，或諸如以太網(wǎng)絡(luò)適配器等的其他接入技術(shù)可被提供以允許家庭或辦公連網(wǎng)(networking)。
用戶站28通過通信鏈路42與基站24通信，在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，該通信鏈路是使用CDMA作為多址聯(lián)接技術(shù)(multipleaccess technology)的無線電鏈路?；?4被一個(gè)或更多回程44連接至其他基站和/或諸如公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)和互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，該回程44可以是T1、T3、OC3、微波或適宜作為回程和適當(dāng)網(wǎng)關(guān)的其它鏈路。
在系統(tǒng)20中，用戶站28可以是移動(dòng)單元，例如能接收語(yǔ)音和/或數(shù)據(jù)的蜂窩電話手機(jī)，但更優(yōu)選是固定或漫游接入設(shè)備，如wDSL站。在該優(yōu)選實(shí)施例中，在正常使用時(shí)，用戶站28不是在移動(dòng)的交通工具中使用或被步行者使用，并且當(dāng)在使用時(shí)用戶站被保持(maintain)在某個(gè)單一位置(固定的)，或用于漫游使用，即-只有在使用之間，用戶站28才能從一個(gè)固定位置移動(dòng)到另一固定位置。
本發(fā)明人確定，不同于主要用來傳輸語(yǔ)音的移動(dòng)系統(tǒng)，如基于IS-95的系統(tǒng)或被提議的(proposed)系統(tǒng)如CDMA 2000，3GPP等，在如系統(tǒng)20一樣的wDSL系統(tǒng)中，在具有控制信道方面有顯著的優(yōu)勢(shì)，該控制信道允許即使當(dāng)在用戶站28和基站24之間沒有分配專用(語(yǔ)音或數(shù)據(jù))連接時(shí)，也可以在用戶站28和基站24之間交換至少一組想要的控制信號(hào)。
雖然主要傳輸語(yǔ)音的現(xiàn)有移動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)具有移動(dòng)單元能收聽到的尋呼和其他控制信道，但當(dāng)沒有建立或不存在專用連接時(shí)，移動(dòng)單元不會(huì)與基站通信。本發(fā)明提供了以下優(yōu)點(diǎn)，將在以下詳述，包括但不僅限于此在基站24和用戶站28之間更快速地建立專用通信信道；有效的開環(huán)和閉環(huán)功率控制；以及在基站24和用戶站28之間的低數(shù)據(jù)速率或低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的有效傳輸?shù)取?br> 從而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，構(gòu)造無線電鏈路42以提供公用控制信道和用戶信道。圖2示出了在無線電鏈路42的下行方向中傳輸容量分配的結(jié)構(gòu)70。如本文所用，術(shù)語(yǔ)傳輸容量規(guī)定為包括遠(yuǎn)程通信裝置將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮掌鞯哪芰?。取決于所使用的多址聯(lián)接技術(shù)，傳輸容量可包括頻率、代碼空間等。
下行結(jié)構(gòu)70具有Tdowntot的總傳輸容量，并且下行共用控制信道包括導(dǎo)頻信道80、主同步信道84、輔同步信道88、以及廣播配置(configuration)信道92，例如，其中的每個(gè)都與被建議的可執(zhí)行這些功能的3GPP信道類似。下行結(jié)構(gòu)70也包括用戶信道，如可以將數(shù)據(jù)包從基站24廣播到系統(tǒng)20中具有相應(yīng)地址的用戶站28的共享數(shù)據(jù)信道96，以及根據(jù)需要被分配用于用戶站28和基站24之間的通信的多個(gè)專用信道100，其中QoS連接需求比共享信道96所需滿足的更嚴(yán)格。專用信道100是雙向的，因此也出現(xiàn)在無線電信道42的上行信道102中，將參考圖3在下文中討論。下行結(jié)構(gòu)70中的最終用戶信道為雙向控制信道104。
結(jié)構(gòu)102包括上述專用信道100，一個(gè)或更多控制信道104和隨機(jī)接入信道(random access channel)108，當(dāng)其在系統(tǒng)20內(nèi)被通電(power on)時(shí)，其被用戶站28使用，以與基站24及系統(tǒng)20將其本身初始化。隨機(jī)接入信道108采用類似于Aloha的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議。
如本文所用，術(shù)語(yǔ)雙向規(guī)定為包括將上行信道與下行信道關(guān)聯(lián)(associate)以允許用戶站28和基站24之間的雙向通信的任何合適的方法。例子包括時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)，后者是使用于諸如基于GSM和IS-95的系統(tǒng)等的PCS電話系統(tǒng)中的技術(shù)。因此，圖2中的專用下行信道100和圖3中的上行信道100關(guān)聯(lián)，并且這兩個(gè)信道一起被稱為雙向信道。
對(duì)于控制信道104，這些雙向信道還可以包括在不同方向上的不同數(shù)量的傳輸容量。例如，用戶站28可以在雙向控制信道104的下行部分具有的傳輸容量是分配給其在雙向控制信道104的上行部分的傳輸容量的2倍。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，圖2和圖3并非按比例尺制圖，并且例如，共享信道96通常將具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于(如接近一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多)分配給主同步信道84和輔同步信道88的傳輸容量，同樣可以設(shè)想的是，在本發(fā)明的許多實(shí)施例中，根據(jù)需要，通過分配或釋放傳輸容量以建立或解除專用信道100，將可調(diào)整分配給共享信道96的無線電鏈路42的傳輸容量的數(shù)量以滿足網(wǎng)絡(luò)需求。當(dāng)需要很少的專用信道100時(shí)，未被使用的傳輸容量被分配給共享信道96以增加其容量，反之亦然。
當(dāng)系統(tǒng)20中的用戶站28被激活時(shí)，系統(tǒng)20建立控制信道104，根據(jù)需要，控制信道104的一部分被分配給每一正在運(yùn)行的用戶站28，以同系統(tǒng)20中的相應(yīng)基站24通信(例如，當(dāng)用戶站28被加電時(shí)作為操作次序中的功率的一部分，至基站24的無線電鏈路42失敗后，從一個(gè)基站24至另一個(gè)基站的用戶站28切斷后或在用戶站28從低功率/睡眠狀態(tài)出來后，當(dāng)用戶站28再次和基站24通信時(shí)，作為操作的重新獲得次序的一部分)。
正如下面要進(jìn)一步討論的，一旦控制信道104的一部分被分配給用戶站28后，其將在系統(tǒng)20的正常操作過程中被維持，直至基站24和用戶站28之間建立了專用信道100。當(dāng)上述專用信道100在用戶站28和基站24之間建立時(shí)，其將執(zhí)行由控制信道104執(zhí)行的控制信號(hào)或其他信號(hào)的傳輸，因此用戶站28可以釋放分配給其的控制信道104資源。一旦專用信道100從用戶站28被釋放，控制信道104的一部分就被重新分配給用戶站28，以便控制信號(hào)和/或其他信號(hào)的傳輸不被中斷。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，無線電鏈路42的傳輸容量(帶寬、代碼空間等)是有限的，并且由于每一個(gè)基站24要同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶站28，因此傳輸容量必須被精心管理。從而，控制信道104應(yīng)設(shè)計(jì)得能夠?qū)λ峙涞膫鬏斎萘窟M(jìn)行有效的利用。
特別地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)具有十毫秒的幀長(zhǎng)度和十五個(gè)時(shí)隙的控制信道104，這類似于3GPP文獻(xiàn)，3GTS25.211 V3.1.1(Dec’99)中描述的DDCH的結(jié)構(gòu)，并可從3GPP組織的網(wǎng)站www.3gpp.org得到。在本發(fā)明的實(shí)施例中，CDMA被用作多址聯(lián)接技術(shù)，并應(yīng)用五百一十二個(gè)固定的擴(kuò)頻因子(fixedspreading factor)，只要沒有專用信道100被分配給該用戶站28，每一用戶站28被分配控制信道104中的一個(gè)時(shí)隙或一個(gè)時(shí)隙的一部分。例如，這就允許一個(gè)控制信道104服務(wù)十五個(gè)用戶站28，每一用戶站28被提供了十五個(gè)可用時(shí)隙中的一個(gè)。同樣，如果在系統(tǒng)20中有三百個(gè)沒有分配專用信道100的用戶站28，則總共有二十個(gè)控制信道104可被采用以給每一用戶分配一個(gè)時(shí)隙。
正如下面將更詳細(xì)地討論的，當(dāng)用戶站28想要和/或要求附加的傳輸容量時(shí)，還可能分配控制信道104中多于一個(gè)的時(shí)隙給用戶站28。例如，這可以被應(yīng)用于允許通過控制信道104傳輸大量的低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)，如固件(firmware)升級(jí)到用戶站28。還可能分配控制信道104中少于一個(gè)的時(shí)隙給用戶站28。換言之，一個(gè)時(shí)隙可以在各個(gè)用戶站28之間共享，例如，允許第一用戶站28在奇數(shù)幀上的時(shí)隙中傳輸和第二用戶站28在偶數(shù)幀上的相同時(shí)隙中傳輸，或利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它共享技術(shù)。
顯而易見，通過使用時(shí)隙結(jié)構(gòu)(slotted structure)，由于幀中的時(shí)隙“共享”一個(gè)調(diào)制解調(diào)器(modem)，從而減小了基站24中的調(diào)制解調(diào)器需求。特別地，只需一個(gè)調(diào)制解調(diào)器就可以處理一個(gè)幀，甚至十五個(gè)或更多的用戶站28都可以通過該幀通信。
盡管用戶信道104不是隨機(jī)接入的，可以設(shè)想的是，一個(gè)或更多時(shí)隙，優(yōu)選相鄰，可以作為隨機(jī)接入時(shí)隙被指定給系統(tǒng)20中的全部用戶站28或其子集，這樣就允許控制信道104包括可配置數(shù)量的專用傳輸容量和隨機(jī)接入傳輸容量。這些選擇中的每個(gè)將在以下作更加詳細(xì)的討論。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用了用于類似于3GPP DDCH信道的控制信道104的信道設(shè)計(jì)，一個(gè)時(shí)隙是兩千五百六十個(gè)碼片(chip)(碼片速率為每秒3.84×106個(gè)碼片)，因此，當(dāng)擴(kuò)頻因子為五百一十二個(gè)時(shí)，一個(gè)時(shí)隙允許傳輸五個(gè)碼元。采用QPSK調(diào)制方案，這五個(gè)碼元可供傳輸大約十比特的信息之用。這些比特通常將包括一些糾錯(cuò)碼，用來更好地保證由控制信道104傳輸?shù)男畔⒈３挚山邮艿牡驼`碼率。
在下行方向，控制信道104的時(shí)隙結(jié)構(gòu)對(duì)于基站24來說實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)簡(jiǎn)單。然而，顯而易見地是，在上行方向時(shí)隙傳輸時(shí)限(slottransmission timing)的協(xié)調(diào)必須在多個(gè)用戶站28之間實(shí)現(xiàn)，該多用戶站28可位于相對(duì)分散的地理區(qū)域內(nèi)，比如，用戶站28安置在距離基站24幾百英尺到十英里或更遠(yuǎn)的任何地方。
確保上行控制信道104可以處理用戶站28的變化的時(shí)隙傳輸時(shí)限的一種方法是提供保護(hù)時(shí)間(guard times)，正如時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)通常所使用的。假設(shè)用戶站28和基站24之間的最大距離為十英里，并且假設(shè)碼片速率為每秒3.84×106個(gè)碼片，則預(yù)期傳輸路徑延遲的最大值將等于大約400碼片。因此，可在每個(gè)時(shí)隙的開始提供合適的防護(hù)頻帶(guard band)(如500個(gè)碼片)，這會(huì)造成控制信道104的傳輸容量下減少約20％(500/2560)、或傳輸碼元從5個(gè)減少到4個(gè)或每個(gè)時(shí)隙8比特。
在基于CDMA的系統(tǒng)中的另一選擇是使用控制信道104數(shù)目的兩倍以提供防護(hù)頻帶，并且在一個(gè)控制信道104中僅使用幀中的偶數(shù)時(shí)隙，第二控制信道104僅使用幀中的奇數(shù)時(shí)隙。這樣的配置可以以增加一些等待時(shí)間(平均大約1幀)、需要在基站24的附加的接收器為代價(jià)避免在上述例子中遭受的20％的傳輸容量損失。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，未被使用的時(shí)隙不會(huì)對(duì)系統(tǒng)20的傳輸容量有不利影響，因?yàn)槲幢皇褂玫臅r(shí)隙在CDMA系統(tǒng)中不干涉，因而不利用傳輸容量。
而另一種選擇是確定用戶站28和基站24之間的傳輸路徑延遲。如上所述，用戶站28在固定或漫游的配置(configuration)下工作，因此將不會(huì)受制于在其位置中的快速變化和/或通常情況下其所經(jīng)歷的傳輸路徑。從而，用于每一用戶站28的傳輸路徑延遲由諸如下面所述的方法等的適當(dāng)方法和應(yīng)用于每一用戶站28的時(shí)鐘的相應(yīng)的偏移(offset)確定，以使系統(tǒng)20中的時(shí)隙傳輸時(shí)限同步和減少或消除保護(hù)時(shí)間的需要。
測(cè)定用戶站28和基站24之間的傳輸路徑延遲的一種方法是，測(cè)定它們之間的往返延遲并將該總延遲分為兩半。起始站(originating station)可以以適當(dāng)?shù)拈g隔將定時(shí)信號(hào)(timing signal)傳輸至接收站，該始發(fā)站是感興趣的用戶站28或基站24，該接收站是另一基站24或用戶站28。接收站將通過傳送定時(shí)信號(hào)響應(yīng)始發(fā)站，允許始發(fā)站測(cè)定基站24和用戶站28之間的往返傳輸延遲。然后該往返傳輸延遲可被始發(fā)站分為兩半，傳輸至用戶站28(如果基站是始發(fā)站)，并可被用戶站28作為偏移量使用以為其傳輸路徑延遲適當(dāng)校正其時(shí)隙傳輸時(shí)限。可以設(shè)想，以這種方式，防護(hù)頻帶的需求可以被減少或消除，代價(jià)只是需要傳輸間斷時(shí)間信號(hào)的傳輸容量和需要確定來自此處的傳輸路徑延遲的處理功率。
以上對(duì)上行信道102和下行信道70的結(jié)構(gòu)作了全面的描述，下面將對(duì)控制信道104的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行和一些用途作更加詳細(xì)的描述。
圖4a示出了控制信道104的時(shí)隙幀的一個(gè)配置(configuration)，在圖中時(shí)間t從左至右逐漸增大，其中幀124中的每一時(shí)隙1201至1205被分配給用戶站281至2815的不同的被表明的用戶站。圖4b示出了控制信道104的另一配置，其中一些用戶站具有分配給其的多于一個(gè)的時(shí)隙120。特別地，幀124中的時(shí)隙1201和1202被分配給用戶站281，時(shí)隙1203、1204和1205被分配給用戶站282，且時(shí)隙1206至12015中的一個(gè)被分配給用戶站283至2812的每個(gè)。
圖4c示出了控制信道104的另一配置，其中一些時(shí)隙120被多于一個(gè)的用戶站28共享。特別地，時(shí)隙1201被分配給用戶站281和282共享使用，時(shí)隙1202被分配給用戶站283和284共享使用，等等，且時(shí)隙2811至2820中的每個(gè)都有唯一地分配給其的時(shí)隙。顯而易見地，任何時(shí)隙可以被分配給一個(gè)、兩個(gè)或更多用戶站28，且這些共享時(shí)隙通過合適的共享機(jī)制被用戶站28使用，例如被使用在定義的循環(huán)基礎(chǔ)上的時(shí)隙的每一用戶站28使用(第一用戶站28使用第一幀124中的時(shí)隙120，第二用戶站28使用第二幀124中的時(shí)隙120，等等)。
圖4d示出了控制信道104的另一配置，其中一個(gè)或更多時(shí)隙120(示例中的時(shí)隙1201、1202和1203)被指定為隨機(jī)接入時(shí)隙，能通過使用諸如Aloha協(xié)議等的適當(dāng)隨機(jī)接入?yún)f(xié)議被用戶站28使用。同樣示出的是，剩余時(shí)隙1204至12015能夠被分配給一個(gè)或更多用戶站28。
由上述顯而易見地是，當(dāng)在用戶站28和基站24之間提供相對(duì)低的數(shù)據(jù)速率連接時(shí)，控制信道104可供有效使用系統(tǒng)20中的傳輸容量之用。當(dāng)用戶站28正常運(yùn)行且其中沒有專用信道100分配給其時(shí)，通過控制信道104會(huì)保持用戶站28和基站24之間的連接。當(dāng)專用信道100被分配給用戶站28時(shí)，用戶站28將釋放分配給其的控制信道104的時(shí)隙120，不管是專有分配還是共享分配，并且專用信道100除了承載用于被分配給用戶站28的專用信道100的數(shù)據(jù)外，還將承載先前由時(shí)隙120承載的數(shù)據(jù)。
如果用戶站28已被分配通常與其它用戶站28共享的一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙(如圖4d中的時(shí)隙1201、1202和1203等)，系統(tǒng)20可以讓用戶站28釋放其對(duì)這些隨機(jī)接入時(shí)隙的使用或當(dāng)用戶站28被分配專用信道100時(shí)僅僅停止對(duì)其的使用，雖然目前前者是優(yōu)選的?？梢栽O(shè)想的是，在用戶站28的接入受限于隨機(jī)接入時(shí)隙120的情況下，系統(tǒng)20將試圖確保只是預(yù)定義數(shù)目的用戶站28被分配給一組隨機(jī)接入時(shí)隙。這樣，如果用戶站28釋放其對(duì)這些時(shí)隙的接入，系統(tǒng)20可以將隨機(jī)接入那些時(shí)隙的能力分配給另一用戶站28。
當(dāng)用戶站28不再需要專用信道100時(shí)，優(yōu)選在釋放專用信道之前，控制信道104中的時(shí)隙120或時(shí)隙120的一部分，或一個(gè)或更多隨機(jī)接入時(shí)隙被分配給用戶站28。分配給用戶站28的時(shí)隙120可以不同于先前分配給該用戶站28的時(shí)隙120。
控制信道104可以多種方式使用于系統(tǒng)20內(nèi)。例如，控制信道104可以承載一組控制信號(hào)，包括閉環(huán)功率控制信號(hào)以及用于在共享數(shù)據(jù)信道96上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的ACKs和NACKs。其它相對(duì)低的速率和/或低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)和/或輪詢數(shù)據(jù)(polled data)，如防盜警報(bào)狀態(tài)或其他數(shù)據(jù)或信息，也可以此方式傳輸，并且這是一個(gè)由于這些數(shù)據(jù)可以非常低的平均數(shù)據(jù)速率傳輸，所以幀124中的時(shí)隙120可被多于一個(gè)的用戶站共享的實(shí)例。
例如，可以設(shè)想的是，用于用戶站28的相對(duì)較小的軟件或固件的升級(jí)可以通過控制信道104完成，并且這是一個(gè)實(shí)例，當(dāng)需要這樣的升級(jí)時(shí)，幀124中多于一個(gè)的時(shí)隙120可以被分配給將提高平均數(shù)據(jù)傳輸速率的用戶站28?？梢栽O(shè)想的是，用戶站28可以在輪換(rotating)的基礎(chǔ)上得到上述升級(jí)，第一用戶站28被分配幀124中的兩個(gè)或更多時(shí)隙120，直到其升級(jí)數(shù)據(jù)的傳輸完成。此時(shí)分配給第一用戶站28的附加時(shí)隙120可被分配給下一個(gè)將被升級(jí)的用戶站28。以這種方式，隨著時(shí)間的推移，每一個(gè)用戶站28都可被升級(jí)，而不會(huì)給網(wǎng)絡(luò)資源增加過度負(fù)擔(dān)。
用于控制信道104的一個(gè)重要的可能用途是功率控制。眾所周知，諸如IS-95蜂窩系統(tǒng)等的基于CDMA的電信系統(tǒng)的運(yùn)行，主要取決于系統(tǒng)控制基站和移動(dòng)站的傳輸功率的能力。來自小區(qū)(cell)中移動(dòng)單元的傳輸對(duì)其小區(qū)內(nèi)部其它移動(dòng)單元的傳輸起干擾作用，且來自基站的傳輸對(duì)來自鄰近小區(qū)的基站的傳輸起干擾作用。為了以有效方式獲得多址聯(lián)接(multiple access)，每一移動(dòng)用戶的信號(hào)可在基站以能夠獲得用于連接的約定服務(wù)質(zhì)量的最低功率電平(power level)被接收，每一基站可以它能承受的最低傳輸功率進(jìn)行傳輸。
這樣，控制CDMA系統(tǒng)內(nèi)的傳輸功率是對(duì)系統(tǒng)的帶寬和資源獲得有效利用的重要因素。IS-95和其它系統(tǒng)使用了兩種功率控制技術(shù)(1)開環(huán)功率控制；以及(2)閉環(huán)功率控制。
在開環(huán)功率控制中，移動(dòng)單元測(cè)量來自基站的傳輸信號(hào)被接收的電平，并將此電平與基站傳輸信號(hào)的電平(對(duì)于移動(dòng)單元是已知的)進(jìn)行比較，以得到路徑信號(hào)損失的估算。假設(shè)從移動(dòng)單元至基站的路徑將受到相同的損失，移動(dòng)單元就適當(dāng)調(diào)整自己的傳輸電平。
閉環(huán)功率控制用于補(bǔ)償快衰落和在FDD實(shí)現(xiàn)(implementation)中上行信道和下行信道之間造成的路徑損失差異等。閉環(huán)功率控制包括基站，該基站確定從每一移動(dòng)單元實(shí)際接收的信噪比(SNR)，并指示每一移動(dòng)單元相應(yīng)增加或減少其傳輸功率。在IS-95系統(tǒng)中，這種功率調(diào)整每秒執(zhí)行800次，且通過將傳輸至移動(dòng)單元的信號(hào)鑿孔以包含功率控制信號(hào)，功率控制信號(hào)被插入從基站至移動(dòng)單元的數(shù)據(jù)信道。
盡管IS-95系統(tǒng)及類似系統(tǒng)與移動(dòng)單元一起工作得相當(dāng)好，但是從要求執(zhí)行功率控制特別是閉環(huán)功率控制的計(jì)算復(fù)雜性和從要求傳送閉環(huán)功率控制信號(hào)的帶寬(傳輸容量)的數(shù)量來看，其是很昂貴的功率控制系統(tǒng)。在后一情況下，由功率控制比特的傳輸引起的鑿孔(puncturing)減少了基站和移動(dòng)單元之間的有效數(shù)據(jù)速率和/或增加信號(hào)的誤碼概率。
在系統(tǒng)20中，當(dāng)基站24和用戶站28之間沒有建立專用信道時(shí)，包括例如以在用戶站28經(jīng)歷的SNR表示的接收電平的開環(huán)和閉環(huán)功率控制信息，經(jīng)過控制信道104被傳輸。其的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)基站24和用戶站28在正常運(yùn)行期間通過控制信道104持續(xù)通信時(shí)(當(dāng)沒有分配專用信道100時(shí))，功率控制信號(hào)基于進(jìn)行的基礎(chǔ)(on an on-going base)在系統(tǒng)20內(nèi)被交換。因此，當(dāng)專用信道100被分配給用戶站28時(shí)，基站24和用戶站28已經(jīng)可得到相關(guān)的功率控制信息，且功率校正通信可以立即開始。這就允許快速建立專用信道100，且在該建立過程中對(duì)小區(qū)(cell)中的其他用戶站28造成較小的干擾。相反，在采用隨機(jī)接入信道(RACH)用于建立連接的IS-95系統(tǒng)及類似系統(tǒng)中，沒有功率控制信息最初可用于連接，且在CDMA系統(tǒng)中建立連接期間會(huì)造成當(dāng)前的顯著干擾和/或延遲。
系統(tǒng)20中的控制信道104的另一優(yōu)點(diǎn)是功率控制速率是自適應(yīng)的。特別地，當(dāng)用戶站28是固定或漫游單元時(shí)，它們通常不受快衰落或其它快速變化的路徑損失和可適用于移動(dòng)單元的功率控制結(jié)果(issue)的影響。因此，本發(fā)明人已經(jīng)確定，CDMA電信系統(tǒng)中的功率控制，例如沒有移動(dòng)單元的系統(tǒng)20，可以使用可根據(jù)需要設(shè)置更新速率的功率控制機(jī)制。
特別地，自適應(yīng)功率控制是指以適于在每一用戶站28所經(jīng)歷的條件(condition)的更新速率運(yùn)行的功率控制。當(dāng)沒有分配專用信道100給用戶站28時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸不頻繁時(shí)功率控制經(jīng)常以非常低的速率和/或以相對(duì)低的速率被執(zhí)行，并且用戶站28以低速率報(bào)告其的SNR。當(dāng)專用信道100被分配給用戶站28時(shí)，如果必要，執(zhí)行和經(jīng)歷功率控制和被報(bào)告的SNR’s的速率可以被相應(yīng)提高，以滿足專用信道的更高的數(shù)據(jù)速率和/或更高的重要性要求。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，功率控制被適應(yīng)性地執(zhí)行，其中，速率根據(jù)在用戶站28的條件變化的速率隨著時(shí)間而變化。特別地，如果沒有專用信道100被建立到用戶站28，則基站24檢查來自用戶站28的被報(bào)告的SNR’s，合適的功率控制更新速率被選擇并發(fā)送到用戶站28。
例如，當(dāng)專用信道100被分配給用戶站100時(shí)，可以使用每秒800次的功率控制更新速率。當(dāng)專用信道100被釋放時(shí)，基站24可以檢查由用戶站28報(bào)告的最后20個(gè)SNR電平，并且如果通過20個(gè)報(bào)告電平，SNR’s的變化不超過一個(gè)預(yù)選值(如1db)，此后稱其為“δ”(delta)，那么基站可以通過控制信道104通知用戶站28將功率更新速度變?yōu)橐话?，即每?00次。接著重復(fù)該過程，且在進(jìn)行的基礎(chǔ)上執(zhí)行，基站24檢查來自用戶站28的下一個(gè)20(較低速率)的被報(bào)告的SNR’s。
如果還沒有超過預(yù)選擇的δ值，基站24可以再次降低速率并通過控制信道104通知用戶站28。這一過程可以重復(fù)進(jìn)行直至功率控制達(dá)到某一預(yù)定最小速率，如每秒4次，此后過程仍重復(fù)但是速率不會(huì)降到低于該最小速率。
如果，在一次重復(fù)中，在20個(gè)被報(bào)告的SNR’s內(nèi)超過了δ值，基站就可以確定超過該δ值多少。如果超過該δ值的數(shù)量大于預(yù)選值(如0.5db)，此后稱其為“ε”(epsilon)，基站24可以指示用戶站28提高其功率更新速率，并且如前所述重復(fù)該過程，且基站24考慮下20個(gè)被報(bào)告的SNR’s。另一方面，如果超過預(yù)選擇的δ值小于預(yù)選擇的ε，基站24可以保持相同的功率更新速率。
當(dāng)專用信道100被分配給用戶站28時(shí)，基站24可以繼續(xù)監(jiān)測(cè)20個(gè)被報(bào)告的SNR’s，并相應(yīng)調(diào)整功率更新速率，或在本優(yōu)選實(shí)施例中，作為專用信道100的分配過程的一部分，基站24立即指示用戶站28將其功率更新速率提高至合適速率，如每秒800次更新。
還可以設(shè)想的是，即使當(dāng)專用信道100被分配給用戶站28時(shí)，該用戶站28是固定的或漫游的，可使用自適應(yīng)(adaptive)速率的功率控制。在這種情況下，當(dāng)專用信道100被分配給用戶站28時(shí)，如上所述，也執(zhí)行檢查預(yù)選數(shù)目的被報(bào)告的SNR電平并調(diào)整功率控制速率的過程。
圖5示出了上述過程的流程圖。在步驟200，接收和檢查由用戶站報(bào)告的被選數(shù)目的SNR電平。在步驟204，確定這些SNR電平中的變化。在步驟208，確定這些變化是否超過了所選電平。可設(shè)想確定該變化的多種方法。例如，變化可以是數(shù)量的平均值，通過該值每個(gè)SNR在周期的開始從SNR變化，或者可以是任何被報(bào)告SNR值的最大值超過其它任何報(bào)告值的最小值的數(shù)值，或可以是一個(gè)周期中所有報(bào)告值之間的差的總和，等等。選擇適當(dāng)?shù)淖兓瓌t對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域人員是顯而易見的。如果該變化并未超過所選電平，則在步驟212確定功率控制速率是否已經(jīng)是預(yù)定義的最小速率。如果功率控制速率已經(jīng)是預(yù)定義的最小速率，則過程在步驟200重新開始。在步驟212，如果確定功率控制速率不是預(yù)定義的最小速率，則在步驟216降低功率控制速率，其中基站通知用戶站應(yīng)降低其功率控制速率。
在步驟208，如果變化確實(shí)超過了被選數(shù)量，則過程繼續(xù)到步驟220，其中確定超出被選數(shù)量的數(shù)量是否大于所定義的變化值。如果沒有超出變化值，則過程在步驟200重新開始。在步驟220，如果確定該數(shù)量確實(shí)超出了變化值，則通過基站通知用戶站相應(yīng)提高其功率控制速率，在步驟224提高功率控制速率。
可以設(shè)想的是，當(dāng)用戶站和基站之間的通信失敗時(shí)，用戶站以缺省速率開始功率控制，該速率將是適當(dāng)選擇以使通信能夠重新建立的速率。例如，當(dāng)與基站的通信失敗時(shí)，已經(jīng)以每秒100次的功率控制速率運(yùn)行的用戶站，則就可以開始以每秒800次的功率控制速率運(yùn)行，直至重新建立連接。
根據(jù)本發(fā)明，還可以設(shè)想其它的功率速率適應(yīng)技術(shù)。例如，可以定義一組合適的功率控制速率(即-每秒1500、每秒800、每秒400、每秒150以及每秒20)，并且過程可以考慮被報(bào)告的SNR電平以確定此組功率控制速率中哪個(gè)是合適的。在這個(gè)例子中，基站對(duì)用戶站改變其功率控制速率的指示僅指示此組中的哪個(gè)速率應(yīng)被使用，并且這可被非常有效地傳輸，例如-一組八個(gè)速率中的成員(member)可以用三個(gè)比特表示。
本發(fā)明提供了一種用于CDMA電信系統(tǒng)的新穎的功率控制系統(tǒng)，其中，功率控制更新速率可以根據(jù)需要被適應(yīng)性地改變，并且最新的功率控制信息可用于通過控制信道，以有效的方式在站與站之間建立專用信道。
上面描述的本發(fā)明的實(shí)施例確定為本發(fā)明的例子，且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離所附權(quán)利要求中完全限定的本發(fā)明范圍的情況下對(duì)其作出修改或改變。
權(quán)利要求
1.用于在CDMA電信系統(tǒng)中設(shè)置功率控制速率的方法，包括以下步驟(i)用戶站向基站報(bào)告接收電平的指示情況，所述接收電平在用戶站被經(jīng)歷用于來自所述基站的傳輸；(ii)所述基站檢查所述被報(bào)告的接收電平的預(yù)選數(shù)目以確定所述電平中的變化；(iii)所述基站將所述確定的變化與預(yù)定義值進(jìn)行比較，如果所述功率控制速率大于預(yù)定義的最小速率且所述確定的變化小于所述預(yù)定義值，指示所述用戶站降低其功率控制速率；以及(iv)如果所述確定的變化超出所述預(yù)定義值的數(shù)量大于預(yù)選數(shù)量，所述基站指示所述用戶站提高其功率控制速率。
2.適應(yīng)性地設(shè)置基站和用戶站之間交換功率控制信息的速率的方法，包括以下步驟(i)所述用戶站向所述基站報(bào)告電平的指示情況，在所述電平其已經(jīng)接收來自所述基站的傳輸；(ii)所述基站接收所述指示電平并確定選定數(shù)目的所述指示電平之間的變化量；(iii)如果所述變化量超過第一預(yù)定義值，所述基站指示所述用戶站提高其執(zhí)行步驟(i)的速率，并重新開始步驟(i)的所述方法；(iv)如果所述變化量小于第二預(yù)定義值，所述基站指示所述用戶站降低其執(zhí)行步驟(i)的速率，并重新開始步驟(i)的所述方法；以及(v)如果所述變化量小于所述第一預(yù)定義值但大于所述第二預(yù)定義值，重新開始步驟(i)的所述方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述用戶站通過控制信道向所述基站報(bào)告，并且所述用戶站被分配了所述控制信道的一些傳輸容量足夠報(bào)告所述指示情況。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將所述控制信道的所述傳輸容量安排在時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)中，并且分配所述幀中的時(shí)隙的一部分給所述用戶站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果所述基站和所述用戶站之間的通信失敗，所述用戶站立即以比所述通信失敗之前所使用的速率更高的速率開始執(zhí)行步驟(i)。
全文摘要
用于CDMA電信系統(tǒng)的新穎的功率控制系統(tǒng)和方法，可以允許根據(jù)需要在正在進(jìn)行的基礎(chǔ)上適應(yīng)性地改變功率控制更新速率。最新的功率控制信息還可用于經(jīng)過控制信道以一種有效的方式在站與站之間建立專用信道。在一個(gè)實(shí)施例中，用戶站向基站報(bào)告的預(yù)選數(shù)量的SNR電平被考慮，并且如果這些電平的變化小于預(yù)選的較低量，則降低功率控制信息(包括被報(bào)告的SNR電平)的速率。如果該變化大于預(yù)選的較高量，則可以提高功率控制速率。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1439200SQ01812004
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者弗蘭克·文黑斯瓦克 申請(qǐng)人:索馬網(wǎng)絡(luò)公司