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CN1148102C - 无线电通信系统 - Google Patents

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CN1148102C CNB008045534A CN00804553A CN1148102C CN 1148102 C CN1148102 C CN 1148102C CN B008045534 A CNB008045534 A CN B008045534A CN 00804553 A CN00804553 A CN 00804553A CN 1148102 C CN1148102 C CN 1148102C
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Abstract

一种无线电通信系统，具有随机接入信道，用于在副站并未被呼叫占用时从副站发送数据到主站。想要利用随机接入信道资源的副站发送利用与所需的资源相对应的特征编码的前置信号。在回答中，主站可以发送与接收到的前置信号相对应的肯定确认(ACK)，以指明一个信道是可用的，或者此主站能够发送否定的确认(NACK)，以指明该资源是不可用的。将第一组特征用于对ACK编码，将第二组特征用于对NACK编码。这两组特征具有这样的性质，即，在一个组中没有一个特征是另一组中的一个特征的反量，从而避免同时发送具有互为反量的特征的ACK和NACK的可能性。

Description

无线电通信系统
技术领域
本发明涉及一种无线电通信系统，具有一个用于从副站传送数据到主站的随机接入信道，还涉及在这样一种系统中使用的主站和副站以及操作这样一种系统的方法。虽然本说明书通过具体参考新兴的通用移动远程通信系统(UMTS)描述一种系统，可以理解所描述的技术同样适用于其他的移动无线电系统。在这份说明书中，术语随机接入信道是指进行随机接入传送的逻辑信道，典型情况下由许多不同的物理信道组成。
背景技术
随机接入信道是使移动站(MS)能够发送短消息到基站(BS)的一种无线电通信系统的标准部件。应用内容包括当MS被接通时发信号到BS、当MS可能未在进行呼叫时发送数据分组到该BS、并请求BS分配资源供MS使用。
在移动站实际上未在进行呼叫时移动站经常要求发送数据分组到BS的一种系统中，提供一种与标准随机接入信道具有类似的特性，但要发送小和中等规模的分组从MS到BS的一种随机接入分组信道是有利的。
在为UMTS所开发的这样一种方案的实施方案中，有许多随机接入分组信道可为MS所用。有许多为请求资源所分配的识别特征，每个特征或者对应于一个预先确定的位速率(BS将试图对它分配给一个适当的信道)，或者对应于一个具有预先规定的位速率的特定的信道。一个希望接入一个分组信道的MS发送接入请求，该接入请求利用随机地从对应于所需要的资源的那些特征中选取的一个特征进行编码，该接入请求是利用分时隙的ALOHA方案在所规定的时隙中被发送的。然后MS监听以下三个可能的回答之一：
1.对应于所选特征的肯定确认(ACK)，表示MS应该进行到争用分辨阶段(保证只有一个MS得到对所选信道的接入)；
2.没有利用所选特征编码的回答，在这种情况下，MS在下一个可用时隙中在较高功率水平上进行另一次接入尝试(除非它已经达到最大功率水平或最多的重试次数)；或
3.对应于所选特征的否定确认(NACK)，表示MS未被接受和不应该在退避周期到期以前继续尝试接入。NACK通常被规定为肯定的ACK的反量。
在本方案的一种变型中，MS请求位速率而不是一个特定的信道，对应于每个单独的被拒绝接入的特征的NACK未被发送。代替的是选择一个表示一种位速率的特征。因此一个单一的NACK可被用于表示一种特定的位速率不可用，因而与发出几个信道缺乏可用性的信号相比较，既减少功率消耗又降低干扰水平。
BS可以希望广播用对应于成功请求的特征进行编码的ACK，而同时广播NACK到与分配给该成功请求的信道请求相同位速率的其他特征。利用这种方法的一个问题是可能要求它发送对应于相同特征的一个ACK和一个NACK。这需要发送一个信号和它的准确的反量，互相抵消并导致无信息发送。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于随机接入信道的改进的确认方案。
依据本发明的第一方面，在此提供一种无线电通信系统，具有随机接入信道，用于从副站发送数据到主站，该副站具有用于请求接入随机接入信道资源的装置，该主站具有用于在应答中发送利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中的至少一种信号的装置，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，并且将可用于对所述确认信号与拒绝信号进行编码的特征以这样一种方式来分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
依据本发明的第二方面，在此提供一种在具有随机接入信道的无线电通信系统中使用的主站，该随机接入信道用于从副站发送数据到主站，其中提供用于从副站接收用于接入随机接入信道资源的请求以及用于在应答中发送利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中至少一种信号的装置，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，并且将可用于对所述确认信号与拒绝信号进行编码的特征以这样一种方式分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
依据本发明的第三方面，在此提供一种在具有用于发送数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统中使用的副站，其中提供用于请求接入随机接入信道资源以及用于从主站接收利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中的至少一种信号的装置，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，并且将可用于对所述确认信号和拒绝信号进行编码的特征以这样的一种方式分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
依据本发明的第四方面，在此提供一种操作具有用于从副站发送数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统的方法，该方法包括至少一个副站请求接入随机接入信道资源以及该主站在应答中发送利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中的至少一种信号，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，将可用于对所述确认信号与拒绝信号进行编码的特征以这样一种方式分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
附图说明
现在参考附图通过举例的方法，描述本发明的实施方案：
图1是一种无线电通信系统的方框简图；
图2用作说明一种基本的随机接入分组信道的方案；
图3是示出16种前置信号特征的一种可能集的表；
图4示出一种具有包括信道可用性消息的增强的，随机接入分组信道方案；
图5是用作说明依据本发明的一种方法的流程图，用于确认对于一个随机接入分组信道的接入尝试。
在附图中，相同的标号用于表示对应的特征。
具体实施方式
参考图1，一种无线电通信系统包括一个主站(BS)100和多个副站(MS)110。BS100包括微控制器(μc)102，连到天线装置106的发送接收机装置(TX/RX)104，用于改变发送功率水平的功率控制装置(PC)107，和用于连到PSTN或其他适当的网络的连接装置108。每个MS110包括一个微控制器(μc)112，连到天线装置116的发送接收机装置(TX/RX)114，和用于改变发送功率水平的功率控制装置(PC)118。从BS100到MS110的通信发生在下行信道122，而从MS110到BS100的通信发生在上行信道124。
用于在频分双工系统中工作的一种随机接入分组信道的基本方案示于图2中，上行信道124画在下行信道122的上面。在接入阶段中，MS110首先在一个特定的接入时隙中以低功率电平发送前置信号(P)202，该前置信号利用与所要求的信道对应的特征进行编码。
特征是一种信号，通过它的扰频码和由一个专门的位序列调制的信道化码来表征。通过规定一组相互正交的用于调制的位序列可以得到一组相互正交的特征。这样一组的一个例子被示于图3中，该组包括16个特征P0到P15每个特征Pi包括16个复数符号S，每个符号或者是A或者是-A，其中A＝1+j。通过交换A和-A得到每个特征的反量。特征和它们的反量全都是互相正交的，除了一个特征与它的反量不正交外。
通过改变扰频码或信道化码(也就是，物理信道)，或者利用不同的互相正交的位序列组可以得到不同的特征组。另一种方案是，可以用这样的一种方法规定较大的特征组，使得具有低的互相关，而不是严格的正交。虽然本技术说明涉及16个特征的组，不同的实施方案可以使用具有不同数目特征的组。
在这个基本方案中，用于对接入前置信号202编码的前置信号特征的选择确定由MS110所要求的物理信道。在本方案的一种实施方案中，MS110随机地，利用它的相应的特征选择一个信道。然而，每个特征对应于一个预先确定的可用的位速率组是优选的。这就避免MS110被请求的一个信道拒绝接入的问题，当其他的适当的信道可用时，该信道在使用中。如果有多于一个特征对应于所要求的位速率，MS110选择其中之一，或者随机地或者用预先确定的方式。
如果BS100正确地接收和解码前置信号，它可以发送一个与接收到的前置信号对应的前置信号确认(A)206。除非BS100希望MS110在下一个可用的时隙中再次尝试接入，否则就发送此前置信号确认。在图2中所示的例子中，在第一前置信号202被发送以后没有在分配给它的时隙204(典型情况下可能是1ms长)中返回确认。因而MS110在更高的功率水平上发送另一个前置信号202。再次没有在时隙204中接收到确认。所以MS110在还要高的功率上发送又一个前置信号202。由BS100接收到并解码该前置信号，基站发送确认206，从而完成接入阶段。
同时通知MS110，它的前置信号202已被接收到，确认206可以是一种肯定的确认(ACK)，以表示所请求的信道是空闲的并且MS110应该进行到争用分辨阶段，或者此确认206可以是一种否定的确认(NACK)，以表示对于MS110来说接入被拒绝。一个单一的NACK可方便地用于指明，与一个特定的位速率对应的一组信道不可用。例如，如果BS100接收到用不同的特征编码的三个前置信号，每个请求接入960Kbps(每秒千位)的信道，但只有一个这样的信道是可用的，BS100发送与前置信号之一对应的ACK，并也广播NACK，指明其他的接入尝试已经失败。广播与一个特定的位速率对应的NACK也有优点，它对可能即将请求这样一个位速率的任何其他的MS110指明这是不可用的。对应于一组信道的NACK的进一步利用是如果大量的接入前置信号202被发送，BS100不能对此服务(由于缺少适当信道以外的理由)，BS100可以广播与这组信道对应的NACK，阻止每个MS110在下个时隙中在较高功率上重发接入前置信号202。
BS100将为每个接入时隙只发送一个确认，不管究竟多少前置信号202被发送。选择的一个基础可以是确认用最高功率接收到的前置信号202。如果多于一个前置信号202被发送，但每个前置信号被用不同的特征编码，则每个MS110将知道是否它的前置信号202被正确地接收到。然而，多于一个MS110选择相同的特征，因此相信它的前置信号202已被接收到是可能的。如果每一个这样的移动站110开始发送它的数据，结果将是相互冲突，没有数据可能被正确地接收。
为了减少发生这种情况的机会，争用分辨阶段可以跟随在指明所请求的资源是空闲的确认发送之后。发送利用对应于由BS100肯定确认的特征编码的前置信号202的每个MS110现在发送一个进一步的争用分辨前置信号(CP)208。这个前置信号208利用从另一组16个可能的特征中随机地选取的一个特征进行编码。这组可以与用于接入前置信号202的组不同(或者通过改变调制位序列组、扰频码或信道化码)，或者另一种方案是，此特征组可在接入和争用分辨阶段之间被共同使用。然后BS100发出与所选的，例如，用最高功率接收到的前置信号208对应的争用分辨确认，并也发出信道分配信息，使MS110能够发送它的数据。因此，如果多于一个MS110选择相同的接入前置信号202，相同的争用分辨前置信号208也被选取的机会是少的。
如上所述的包括接入和争用分辨阶段的接入程序是一种形式的带有冲突检测的数字侦听多路访问(Digital Sense Multiple Accesswith Collision Detection)(DSMA-CD)。在争用分辨阶段以后，BS100开始发送物理控制信道(PCCH)212，包括功率控制信息，如必要的话，命令MS110调节它的发送功率，MS110在所分配的分组信道上发送一个或多个数据分组(PKT)214，通常是在不同的物理信道上发送到用于前置信号发送的信道。PCCH212可以同时开始发送数据214，或者可以充分领先地进行在数据传输以前要建立的闭环功率控制。
一种修改的方案示于图4中，其中BS100也发送一个可用性(AV)消息402，使MS110能够确定在请求接入以前是否它所需的信道或位速率是可用的。这样一种方案通过避免MS110进行不可能成功的接入尝试而减少干扰。引入这样的一种方案的一种无线电通信系统被较详细地公开在我们的共同未决的英国专利申请9921548.5(我们的参考号为PHB34 390)中。
如上所讨论的那样，BS100通过在它发送ACK给一个或多个MS110的同时广播NACK(指明一种位速率不可用)能够提高效率并减少系统中的干扰。然而，在已知系统中，用于编码ACK的特征是与用于对正在被确认的接入前置信号202编码的特征相同的，而用于对NACK编码的特征被选取成是被选作表示信道组的一个特征的反量。在这样的已知系统中，用一个特定的特征编码的ACK可以在与用该特征的反量编码的NACK相同时间被发送，结果两种发送抵消。这样一种结果导致延时和额外的干扰(因为每个发送接入前置信号202，应该接收到确认204的MS110将在较高的功率水平上重发它的前置信号202)。
在一种依据本发明制成的系统中，这样一个问题是通过修改用于对ACK编码的特征，使得不再必定与用于对前置信号202编码的特征相同来避免。例如，在具有16个特征P0到P15可用的系统中，代替分配所有的16个特征给ACK，分配8个特征和它们的反量。因此，在对接入前置信号202编码的特征和对ACK编码的特征之间一种可能的映象是：
    前置信号特征     ACK特征
    P0     P0
    P1     P1
    P2     P2
    P3     P3
    P4     P4
    P5     P5
    P6     P6
    P7     P7
    P8     -P0
    P9     -P1
    P10     -P2
    P11     -P3
    P12     -P4
    P13     -P5
    P14     -P6
    P15     -P7
其余的特征，或者它们的反量(但并不是两者)，可被分配供对应于一个特定的位速率的NACK使用。例如，在一种UMTS实施方案中，有七种可能的位速率，依据以下的方案可以具有对应的NACK特征：
数据速率(Kbps) NACK特征
 15  P8
 30  P9
 60  P10
 120  P11
 240  P12
 480  P13
 960  P14
以上所描述的特征分配方案是有效的和克服了特征抵消的问题，因为用于发送NACK的特征的反量决不用于发送ACK。很明显，依据本发明的另一种可选的分配方案的范围可容易被确定，每个具有这种性质。
一种概括说明依据本发明用于根据MS110的接入尝试提供ACK和NACK的方法的流程图被示于图5中。在502，本方法开始，BS100监听由具有在随机接入分组信道上发送数据的MS110所发送的一个或多个接入前置信号202。在504，BS100接收来自一个MS110的接入前置信号202并在506确定是否提供所请求的位速率的一个信道可被分配。如果是的，在508，BS100发送用上述的所选的特征编码的ACK，然后，在510进行接入步骤的其余部分，在此以后本方法返回到步骤504，接收和处理又一个接入前置信号202。如果没有适当的信道可被分配，BS100在512发送用如上述所选的特征编码的NACK和返回到步骤504，接入和处理又一个接入前置信号202。
图5的流程图只示出一个单一的接入前置信号202的处理。如果几个前置信号202被同时接收到，每个的处理可以平行地进行，BS100确定所发送的ACK和NACK的组合，对接收到的整个组的前置信号202和信道的可用性作出响应。
和如以上所描述的在FDD系统中的应用相同，本发明可被应用在其他类型的通信系统中。例如，如果上行传输发生在与下行传输不同的时隙中，它可被用于时分多址(TDMA)系统中。
以上所描述的实施方案涉及分组传输。然而，相同的原理可以同样良好地应用到一种这样的系统，其中电路是为数据传输建立的。
从阅读本公开材料，对于本领域的技术人员来说其他的修改将是明显的。这样的修改可以包含在无线电通信系统和其部件的设计，制造和使用中已知的其他特征，这些特征可被用来代替或添加到在此已被描述过的特征中。虽然在这份申请中将权利要求已表达为特征的特定组，但应该理解，本申请的公开内容的范围也包括在此或者明显地或者隐含地或者任何概括地被公开的任何新的特点或任何新的特点的组合，不管是否它涉及到与在任何权利要求中的相同的发明，不管是否它减轻了任何或全部的与本发明解决的相同的技术问题。由此本申请人指出在本申请或由此导出的任何进一步的申请的进行期间，将新的权利要求书可表达为这些特征和/或特征的组合。
在本说明书和权利要求中，在部件前面的“一个”或“一种”并不排斥存在多个这样的部件。而词“包括”并不排斥存在所列举的以外的其他部件或步骤。
本发明适用于无线电通信系统的范畴，例如UMTS。

Claims (10)

1.一种无线电通信系统，具有随机接入信道，用于从副站发送数据到主站，该副站具有用于请求接入随机接入信道资源的装置，该主站具有用于在应答中发送利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中的至少一种信号的装置，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，并且将可用于对所述确认信号与拒绝信号进行编码的特征以这样一种方式来分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
2.如权利要求1的无线电通信系统，其特征在于，该随机接入信道用于发送数据分组。
3.一种在具有随机接入信道的无线电通信系统中使用的主站，该随机接入信道用于从副站发送数据到主站，其中提供用于从副站接收用于接入随机接入信道资源的请求以及用于在应答中发送利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中至少一种信号的装置，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，并且将可用于对所述确认信号与拒绝信号进行编码的特征以这样一种方式分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
4.如权利要求3的主站，其特征在于，该第一组特征包括多个特征及其反量。
5.如权利要求3或4的主站，其特征在于，该第二组特征并不都包括一个特征和此特征的反量。
6.一种在具有用于发送数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统中使用的副站，其中提供用于请求接入随机接入信道资源以及用于从主站接收利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中的至少一种信号的装置，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，并且将可用于对所述确认信号和拒绝信号进行编码的特征以这样的一种方式分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
7.如权利要求6的副站，其特征在于，用于请求接入随机接入信道资源的装置包括用于发送利用对应于该资源的特征进行编码的信号的装置。
8.一种操作具有用于从副站发送数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统的方法，该方法包括至少一个副站请求接入随机接入信道资源以及该主站在应答中发送利用第一特征进行编码的确认信号和利用第二特征进行编码的拒绝信号之中的至少一种信号，这两种信号能够在基本相同的时间上被发送，将可用于对所述确认信号与拒绝信号进行编码的特征以这样一种方式分成第一组和第二组，使得没有任何一个组包含的特征是另一组中的一个特征的反量，从第一组中选取第一特征，而从第二组中选取第二特征。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，该资源包括支持一个特定位速率的任何信道。
10.如权利要求8或9的方法，其特征在于，该第一组特征包括多个特征和这些特征的反量，而第二组特征并不都包括一个特征和此特征的反量。
CNB008045534A 1999-11-03 2000-10-13 无线电通信系统 Expired - Lifetime CN1148102C (zh)

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