專(zhuān)利名稱(chēng)：一種進(jìn)行無(wú)線通信的方法和系統(tǒng)的制作方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為1998年6月24日申請(qǐng)?zhí)枮榈?8806417.0號(hào)發(fā)明名稱(chēng)為“一種進(jìn)行無(wú)線通信的方法和系統(tǒng)”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種進(jìn)行無(wú)線通信的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明適用于在碼分多址(CDMA)無(wú)線通信系統(tǒng)中傳送話音和數(shù)據(jù)。
II.相關(guān)領(lǐng)域的描述無(wú)線通信系統(tǒng)一種使用手段是采用了現(xiàn)有RF帶寬的效率。在某些情況下，效率定義為在給定的RF帶寬上可以承受的數(shù)據(jù)傳輸速率。在其他的一些例子中，效率是以可以同時(shí)采用給定的帶寬進(jìn)行的總通信數(shù)(例如電話呼叫)來(lái)表征的。不管采用的是哪一種手段，提高效率通常都使無(wú)線通信系統(tǒng)的利用率提高。
一例特別有效的，并且因此是特別有用的無(wú)線通信系統(tǒng)見(jiàn)

圖1所示，它是一個(gè)按照“電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA，Telecommunication Industry Association)”采用的IS-95空中接口標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的無(wú)線蜂窩電話系統(tǒng)的高度簡(jiǎn)化的圖。IS-95標(biāo)準(zhǔn)及其衍生形式如IS-95-A等(本文中統(tǒng)稱(chēng)為IS-95標(biāo)準(zhǔn))定義了一組實(shí)施蜂窩電話系統(tǒng)的碼分多址(CDMA)信號(hào)處理技術(shù)。大體按照IS-95標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)見(jiàn)標(biāo)題為“在CDMA蜂窩電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號(hào)波形的系統(tǒng)和方法(System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMACellular Telephone System)”的美國(guó)專(zhuān)利5,103,459，該專(zhuān)利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人在此引述共參考。
按照IS-95標(biāo)準(zhǔn)，用戶單元10a-c(通常是蜂窩電話)采用CDMA調(diào)制的RF信號(hào)，通過(guò)與一個(gè)或多個(gè)基站12的接口進(jìn)行電話呼叫以及其他的通信。每一個(gè)接口由從基站12發(fā)送到用戶單元10的前向鏈路信號(hào)以及從用戶單元10發(fā)送到基站12的反向鏈路信號(hào)組成。
基站控制器(BSC)14具有進(jìn)行移動(dòng)通信的多種功能，包括在兩個(gè)基站12之間協(xié)調(diào)(orchestrating)用戶單元10的切換。移動(dòng)交換中心(MSC)16提供所有使得能夠與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)18通信的呼叫處理和路由選擇功能。
采用如IS-95標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CDMA調(diào)制技術(shù)使得在任一特定的RF信號(hào)處理期間，每一個(gè)RF信號(hào)以背景噪聲的形式出現(xiàn)。使其他的信號(hào)以背景噪聲的形式出現(xiàn)允許在同一RF帶寬內(nèi)進(jìn)行多個(gè)RF信號(hào)的傳輸。在同一RF帶寬上傳送多個(gè)信號(hào)提高了蜂窩電話系統(tǒng)的頻率再利用，因此也提高了整體容量。
為了進(jìn)一步提高整體系統(tǒng)容量，IS-95根據(jù)話務(wù)量的變化，改變信號(hào)的平均發(fā)射功率。平均發(fā)射功率或者通過(guò)減小發(fā)送占空比，或者通過(guò)實(shí)際發(fā)射功率的減小，以20毫秒為增量變化。通過(guò)根據(jù)話務(wù)量改變平均發(fā)射功率，來(lái)減小RF信號(hào)進(jìn)行通信的平均總功率。
然而，由于話務(wù)量基本上是隨機(jī)的，符合IS-95標(biāo)準(zhǔn)的基站的總的發(fā)射功率根據(jù)話務(wù)量的變化隨時(shí)間而變。所以，當(dāng)話務(wù)量較低的時(shí)候，或者只有幾個(gè)通話在進(jìn)行的時(shí)候，基站將遠(yuǎn)小于其最大速率的速率下發(fā)送數(shù)據(jù)，而使有價(jià)值的帶寬沒(méi)有得到利用。
另外，用話務(wù)量來(lái)改變發(fā)射功率產(chǎn)生了對(duì)將在任一特定的時(shí)刻使用的總發(fā)射功率的不確定的程度。考慮到這種不確定性，符合IS-95的基站通常在低于最大速率的速率下進(jìn)行發(fā)射，以建立起處理突發(fā)增加的話務(wù)量的反向發(fā)射功率。然而，保持這一反向發(fā)射功率也使得平均傳輸速率低于基站能夠達(dá)到的最大傳輸速率。
在任何一種情況下，在低于最大速率的平均速率下進(jìn)行發(fā)送是人們不希望的，因?yàn)樗鼪](méi)有能夠盡可能地利用現(xiàn)有的RF帶寬。為了提高CDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的利用率，本發(fā)明旨在使平均數(shù)據(jù)傳輸速率更接近等于基站12的最大傳輸容量，因此，旨在提高利用所分配的RF帶寬的效率。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種在碼分多址(CDMA)無(wú)線通信系統(tǒng)中傳送話音和數(shù)據(jù)的新方法和裝置。在本發(fā)明的典型實(shí)施例中，基站在話音發(fā)射功率下發(fā)送話音信息，而在數(shù)據(jù)發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)，而該數(shù)據(jù)發(fā)射功率等于最大發(fā)射功率減去話音發(fā)射功率。在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，每一個(gè)基站以20毫秒的時(shí)間間隔向基站控制器報(bào)告話音發(fā)射功率。基站控制器通過(guò)計(jì)算現(xiàn)有的數(shù)據(jù)發(fā)射容量，并通過(guò)將數(shù)據(jù)傳送到每一個(gè)等于現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)射容量的基站，來(lái)對(duì)此作出響應(yīng)。每一個(gè)基站隨后在當(dāng)前話音發(fā)射功率下發(fā)送所有的話音數(shù)據(jù)，并且在當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)。如果所接收的數(shù)據(jù)量超過(guò)了當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)射功率所提供的容量，那么就不發(fā)送某些數(shù)據(jù)。隨后，如果不發(fā)送數(shù)據(jù)，基站就通知基站控制器，并且基站控制器嘗試在以后的時(shí)間里重新發(fā)送數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用具有最大發(fā)射功率Pmax的基站進(jìn)行無(wú)線通信的方法，它包含下述步驟a)傳送在話音發(fā)射功率Pvoice下接收的話音幀；以及b)在小于Pmax-Pvoice的數(shù)據(jù)發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種進(jìn)行無(wú)線通信的系統(tǒng)，它包含傳送一組數(shù)據(jù)幀和一組話音幀的基站控制器；以及傳送所述一組話音幀以及在有附加容量時(shí)傳送至少一部分所述數(shù)據(jù)幀的基站。
按照本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種進(jìn)行無(wú)線通信的系統(tǒng)，它包含產(chǎn)生一組數(shù)據(jù)幀和一組話音幀的裝置；以及傳送所述一組話音幀并且在有附加容量時(shí)傳送至少一部分所述數(shù)據(jù)幀的裝置。
附圖簡(jiǎn)述讀者在結(jié)合附圖閱讀了下文中本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述以后，讀者將會(huì)清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖中，相同的標(biāo)號(hào)所表示的意義相同。
圖1是蜂窩電話系統(tǒng)的方框圖；圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)的方框圖；以及圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)的操作的流程圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的蜂窩電話系統(tǒng)的一部分的方框圖，它包括基站控制器(BSC)34、一對(duì)基站32和一組用戶30。用戶單元通過(guò)建立起與基站32的雙向RF鏈路進(jìn)行電話呼叫。雙向鏈路由從每一個(gè)基站32發(fā)射的前向鏈路信號(hào)以及從每一個(gè)用戶單元30發(fā)射的反向鏈路信號(hào)組成。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，前向和反向鏈路信號(hào)是按照IS-95空中接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，它需要采用CDMA信號(hào)處理技術(shù)。CDMA信號(hào)處理使得多個(gè)擴(kuò)展譜RF信號(hào)能夠通過(guò)采用一組偽隨機(jī)噪聲(PN)碼的調(diào)制和解調(diào)在同一RF頻率范圍內(nèi)被傳送。
每一個(gè)基站32通過(guò)產(chǎn)生一組前向鏈路信號(hào)與多個(gè)用戶單元30進(jìn)行通信。(術(shù)語(yǔ)“前向鏈路信號(hào)”也用來(lái)描述一組從基站32發(fā)送的前向鏈路信號(hào)，然而，為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，前向鏈路信號(hào)是指用于單個(gè)業(yè)務(wù)信道的前向鏈路傳輸。)另外，每一個(gè)基站32從一組用戶單元30接收一組反向鏈路信號(hào)。
能夠同時(shí)由基站32傳送的前向鏈路信號(hào)的數(shù)量通常受限于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃而設(shè)置的特定基站32的最大發(fā)射功率容量(Pmax)、產(chǎn)生的多徑數(shù)量或預(yù)定的極限。反向鏈路信號(hào)的數(shù)目通常受限于基站32對(duì)特定的反向鏈路信號(hào)進(jìn)行恰當(dāng)處理所需的位能量與噪聲之比(Eb/N0)。
IS-95也需要以與幀對(duì)應(yīng)的20毫秒的增量?jī)?nèi)在前向和反向鏈路信號(hào)內(nèi)傳送數(shù)據(jù)。在BSC34和基站32內(nèi)，圖示中的各個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)利用包(packet)交換幀以及控制信息，如信令消息。包中含有一個(gè)地址，該地址表示指向子系統(tǒng)的地址，從而它們可以由CDMA互聯(lián)子系統(tǒng)(CIS)40恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行路由選擇。管理系統(tǒng)44通過(guò)也是用用戶數(shù)據(jù)庫(kù)46中存儲(chǔ)的信息用包傳送的信令消息，控制組成BSC34的其他系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作。
按照IS-95標(biāo)準(zhǔn)，用戶單元30可以進(jìn)入如圖2所示的軟切換，從而同時(shí)與兩個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的基站32建立起兩條或多條雙向RF鏈路。軟切換使得用戶單元30能夠從一個(gè)基站32的覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站32的覆蓋區(qū)，同時(shí)在所有的時(shí)間內(nèi)保持至少一條雙向鏈路。軟切換與硬切換相對(duì)應(yīng)，硬切換時(shí)，第一個(gè)雙向接口在第二個(gè)雙向接口建立起來(lái)之前斷開(kāi)。
為了進(jìn)行軟切換，選擇器組42中的一組選擇器(未圖示)執(zhí)行各個(gè)功能，包括執(zhí)行用來(lái)進(jìn)行軟切換的呼叫分配和呼叫選擇功能，以及跟蹤在任一給定的時(shí)刻用戶單元30進(jìn)行接口的一個(gè)或多個(gè)基站32。選擇器最好由一組在一個(gè)或多個(gè)微處理器上運(yùn)行的一組軟件指令組成。
呼叫分配包含在軟切換中產(chǎn)生指向用戶單元30的每一個(gè)幀的復(fù)制(通常是從MSC16接收的)，以及將幀的一個(gè)復(fù)制傳送到與用戶單元30接口的每一個(gè)基站32。所以，幀的一個(gè)復(fù)制是從每一個(gè)基站32傳送的。
呼叫選擇包含在軟切換期間從與用戶單元30接口的一組基站32接收一組幀，并根據(jù)完整性或幀的質(zhì)量選擇一個(gè)用于進(jìn)一步處理的幀。選擇的幀通常被傳送到MSC16，用于引入PSTN 18。
在對(duì)一組話音電話呼叫和數(shù)據(jù)通信的處理期間，基站32最好從BSC34接收兩種類(lèi)型的幀含有話音信息的幀(話音幀)和含有數(shù)據(jù)信息的幀(數(shù)據(jù)幀)。每一基站32通過(guò)傳送在總發(fā)射功率Pvoice下接收的所有話音幀，以及在小于或等于Pmax-Pvoice。的總發(fā)射功率Pdata下傳送一組數(shù)據(jù)幀，對(duì)兩種類(lèi)型的幀作出響應(yīng)。
除了話音幀以外通過(guò)傳送數(shù)據(jù)幀，基站發(fā)射的平均功率相對(duì)于只傳送話音幀的基站來(lái)說(shuō)是提高了。特別是，基站32在任意給定時(shí)刻在更接近于其最大發(fā)射功率Pmax的進(jìn)行發(fā)射。這提高了平均發(fā)射功率，因此也提高了基站32發(fā)射的總的信息量。提高了傳送的總的信息量接著又提高了基站32利用已有的RF帶寬的效率。另外，通過(guò)在小于或等于Pmax-Pvoice的發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)幀，在不干擾已經(jīng)進(jìn)行的一組話音通信的情況下，提高了基站32的平均發(fā)射功率。
圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在話音和數(shù)據(jù)幀的處理期間BSC 34和基站32所執(zhí)行的步驟的流程圖。處理過(guò)程在步驟70出開(kāi)始，并且在步驟72處，選擇器組42內(nèi)的一組選擇器通知基站32，何時(shí)通過(guò)利用傳送到用戶單元30的信令消息具有排隊(duì)等待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀從MSC 16接收，并指向用戶單元30。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)用每一個(gè)幀中所包含的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)位，從話音數(shù)據(jù)文件中區(qū)別出數(shù)據(jù)幀。
在時(shí)間T0處，每一基站32從選擇器處接收一組信令消息，并計(jì)算等于具有排隊(duì)等待傳送數(shù)據(jù)幀的選擇器數(shù)的值N。另外，每一個(gè)基站32計(jì)算等于用來(lái)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)位的平均能量的值Ebx，以及等于在時(shí)刻T0用來(lái)發(fā)送所有正被處理的話音幀的發(fā)射功率的值P(T0)voice。
在步驟74處，每一個(gè)基站將值N、Ebx和P(T0)voice發(fā)送到具有排隊(duì)等待傳送的數(shù)據(jù)幀的每一個(gè)選擇器。在步驟76處，每一個(gè)選擇器計(jì)算一組值B(1)bs…B(n)bs的最小值的值Bmin，這里，對(duì)于基站32，B(n)bs＝(Pmax-P(T0)voice)/(N·Ebx)，n用來(lái)進(jìn)行相關(guān)的電話呼叫。即，如果電話呼叫中所包含的用戶單元處在包含兩個(gè)基站32的軟切換狀態(tài)下，則計(jì)算兩個(gè)值B(1)bs和B(2)bs，將B(1)bs和B(2)bs中的較小者設(shè)置為Bmin。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，將B(1)bs和B(2)bs中的較大者設(shè)置為Bmin。
在已經(jīng)計(jì)算了Bmin以后，選擇器將具有Bmin的數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到呼叫中所包含的每一個(gè)基站32。
在步驟77，這一步驟出現(xiàn)在時(shí)間T0以后的時(shí)刻T1，每一基站32從選擇器接收一組數(shù)據(jù)幀和一組話音幀，并計(jì)算等于發(fā)送所接收的數(shù)據(jù)幀所必須的功率的值P(T1)data，以及等于發(fā)送所接收的話音幀所必須的功率的值P(T1)voice。在步驟78處，用P(T1)data和P(T1)voice，每一基站判斷P(T1)data+P(T1)voice是小于還是等于基站32的最大發(fā)射功率Pmax。即，每一個(gè)基站32判斷是否有P(T1)data+P(T1)voice＜＝Pmax。如果有，則在步驟80處將所有的數(shù)據(jù)幀與話音幀一起發(fā)送，并且隨后基站32回到步驟72。盡管最好采用Pmax，但本發(fā)明中也可以采用其他小于Pmax的閾值。
如果基站在步驟78處判斷P(T1)data+P(T1)voice大于最大發(fā)射功率Pmax，則基站32在步驟82處發(fā)送具有(Pmax-P(T1)voice)/Ebx數(shù)據(jù)位的隨機(jī)選擇的一組數(shù)據(jù)幀。隨后，在步驟84處，基站32通知沒(méi)有傳送的數(shù)據(jù)幀的選擇器。隨后，這些選擇器可以在以后的時(shí)間里嘗試再傳送這些數(shù)據(jù)幀中所包含的數(shù)據(jù)。
通常情況下，由于在時(shí)間T0用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的發(fā)射功率與在時(shí)刻T1必要的話音幀發(fā)射功率略有不同，所以基站32接收的大多數(shù)或全部的數(shù)據(jù)幀將在T1處傳送。所以，如果有發(fā)送數(shù)據(jù)的要求存在，基站32平均起來(lái)將在更接近最大功率電平下進(jìn)行發(fā)送。這就使得蜂窩電話系統(tǒng)能夠更有效地利用現(xiàn)有的RF帶寬。
當(dāng)在時(shí)刻T1發(fā)送所有話音幀所必須的發(fā)射功率相對(duì)于時(shí)刻T0所必須的發(fā)射功率增加時(shí)，本發(fā)明將限制數(shù)據(jù)幀的傳送，使得能夠利用Pmax功率，并且使得能夠進(jìn)行所有話音幀的傳送。這就確保了正在進(jìn)行所有電話呼叫能夠繼續(xù)進(jìn)行而不中斷，同時(shí)使最大數(shù)量的數(shù)據(jù)幀能夠在給定的基站32的最大發(fā)射功率Pmax下發(fā)送。
至此，我們已經(jīng)描述了在碼分多址(CDMA)無(wú)線通信系統(tǒng)中傳送話音和數(shù)據(jù)的一種新的和改進(jìn)的方法和裝置。前述較佳實(shí)施例的描述使得本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。很明顯，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以對(duì)這些實(shí)施例作各種修正，并且可以在沒(méi)有發(fā)明人的幫助下，將所描述的基本原理應(yīng)用于其他的實(shí)施例。因此，本發(fā)明并非僅限于所描述的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)從最大的范圍來(lái)理解本發(fā)明的原理和所揭示的新特征。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行具有發(fā)射功率閾值(Pmax)的無(wú)線通信的裝置，它包含a)用于從基站控制器接收一組話音幀和一組數(shù)據(jù)幀的裝置，其中要以當(dāng)時(shí)的話音發(fā)送功率(Pvoice)傳送所述一組話音幀；b)用于計(jì)算傳送所有所述一組數(shù)據(jù)幀所必需的功率值(Pdata)的裝置；以及c)用于傳送所述一組話音幀的裝置，其中，所述用于傳送的裝置進(jìn)一步被構(gòu)造為(i)如果所述功率值小于或等于Pmax-Pvoice，傳送所有所述數(shù)據(jù)幀；以及(ii)如果所述功率值大于Pmax-Pvoice，則傳送一部分所述數(shù)據(jù)幀，以使所述一部分?jǐn)?shù)據(jù)幀的發(fā)射功率實(shí)質(zhì)上為Pmax-Pvoice。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述用于傳送的裝置被構(gòu)造為，當(dāng)傳送所述話音幀時(shí)，使所述話音發(fā)射功率(Pvoice)小于所述發(fā)射功率閾值(Pmax)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述用于傳送的裝置進(jìn)一步被構(gòu)造為將所述話音發(fā)射功率(Pvoice)和所述發(fā)射功率閾值(Pmax)之間的差值通知所述基站控制器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述用于傳送的裝置進(jìn)一步被構(gòu)造為將未被傳送的一部分所述一組數(shù)據(jù)幀通知所述基站控制器。
全文摘要
一種在碼分多址(CDMA)無(wú)線通信系統(tǒng)中進(jìn)行如話音和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)臒o(wú)線通信的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)典型的實(shí)施例中，基站(12)在話音發(fā)射功率下發(fā)送話音信息，在等于最大發(fā)射功率減去話音發(fā)射功率的發(fā)射功率下發(fā)送數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一種典型的實(shí)施例中，每一基站(12)以20毫秒的間隔向基站控制器(14)報(bào)告話音發(fā)射功率。通過(guò)計(jì)算現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)射容量并通過(guò)將數(shù)據(jù)傳遞到等于現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)射容量的每一個(gè)基站(12)，基站控制器(14)對(duì)此作出響應(yīng)。隨后，每一基站(12)在當(dāng)前話音發(fā)射功率下發(fā)送所有的話音數(shù)據(jù)，在當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸功率下發(fā)送數(shù)據(jù)。如果所接收的數(shù)據(jù)量超過(guò)當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)射功率所提供的容量，則不傳送某些數(shù)據(jù)。如果不傳送數(shù)據(jù)，則基站(12)通知基站控制器(14)，并且基站控制器嘗試在以后的時(shí)間內(nèi)再傳送數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101030797SQ20071008974
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月24日
發(fā)明者F·P·安東尼奧 申請(qǐng)人:高通股份有限公司