一種進行無線通信的方法和系統的製作方法
2023-06-07 05:47:31 3
專利名稱：一種進行無線通信的方法和系統的製作方法
背景技術：
I.發明領域本發明涉及一種進行無線通信的方法和系統。本發明適用於在碼分多址(CDMA)無線通信系統中傳送話音和數據。
II.相關領域的描述無線通信系統一種使用手段是採用了現有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據傳輸速率。在其他的一些例子中，效率是以可以同時採用給定的帶寬進行的總通信數(例如電話呼叫)來表徵的。不管採用的是哪一種手段，提高效率通常都使無線通信系統的利用率提高。
一例特別有效的，並且因此是特別有用的無線通信系統見
圖1所示，它是一個按照「電信工業協會(TIA，Telecommunication IndustryAssociation)」採用的IS-95空中接口標準構成的無線蜂窩電話系統的高度簡化的圖。IS-95標準及其衍生形式如IS-95-A等(本文中統稱為IS-95標準)定義了一組實施蜂窩電話系統的碼分多址(CDMA)信號處理技術。大體按照IS-95標準構成的蜂窩電話系統見標題為「在CDMA蜂窩電話系統中產生信號波形的系統和方法(System and Method for Generating SignalWaveforms in a CDMA Cellular Telephone System)」的美國專利5,103,459，該專利已轉讓給本發明受讓人在此引述共參考。
按照IS-95標準，用戶單元10a-c(通常是蜂窩電話)採用CDMA調製的RF信號，通過與一個或多個基站12的接口進行電話呼叫以及其他的通信。每一個接口由從基站12發送到用戶單元10的前向鏈路信號以及從用戶單元10發送到基站12的反向鏈路信號組成。
基站控制器(BSC)14具有進行移動通信的多種功能，包括在兩個基站12之間協調(orchestrating)用戶單元10的切換。移動交換中心(MSC)16提供所有使得能夠與公共交換電話網(PSTN)18通信的呼叫處理和路由選擇功能。
採用如IS-95標準規定的CDMA調製技術使得在任一特定的RF信號處理期間，每一個RF信號以背景噪聲的形式出現。使其他的信號以背景噪聲的形式出現允許在同一RF帶寬內進行多個RF信號的傳輸。在同一RF帶寬上傳送多個信號提高了蜂窩電話系統的頻率再利用，因此也提高了整體容量。
為了進一步提高整體系統容量，IS-95根據話務量的變化，改變信號的平均發射功率。平均發射功率或者通過減小發送佔空比，或者通過實際發射功率的減小，以20毫秒為增量變化。通過根據話務量改變平均發射功率，來減小RF信號進行通信的平均總功率。
然而，由於話務量基本上是隨機的，符合IS-95標準的基站的總的發射功率根據話務量的變化隨時間而變。所以，當話務量較低的時候，或者只有幾個通話在進行的時候，基站將遠小於其最大速率的速率下發送數據，而使有價值的帶寬沒有得到利用。
另外，用話務量來改變發射功率產生了對將在任一特定的時刻使用的總發射功率的不確定的程度。考慮到這種不確定性，符合IS-95的基站通常在低於最大速率的速率下進行發射，以建立起處理突發增加的話務量的反向發射功率。然而，保持這一反向發射功率也使得平均傳輸速率低於基站能夠達到的最大傳輸速率。
在任何一種情況下，在低於最大速率的平均速率下進行發送是人們不希望的，因為它沒有能夠儘可能地利用現有的RF帶寬。為了提高CDMA無線通信系統的利用率，本發明旨在使平均數據傳輸速率更接近等於基站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。
發明概述本發明的目的是提供一種在碼分多址(CDMA)無線通信系統中傳送話音和數據的新方法和裝置。在本發明的典型實施例中，基站在話音發射功率下發送話音信息，而在數據發射功率下發送數據，而該數據發射功率等於最大發射功率減去話音發射功率。在本發明的一個較佳實施例中，每一個基站以20毫秒的時間間隔向基站控制器報告話音發射功率。基站控制器通過計算現有的數據發射容量，並通過將數據傳送到每一個等於現有數據發射容量的基站，來對此作出響應。每一個基站隨後在當前話音發射功率下發送所有的話音數據，並且在當前數據發射功率下發送數據。如果所接收的數據量超過了當前數據發射功率所提供的容量，那麼就不發送某些數據。隨後，如果不發送數據，基站就通知基站控制器，並且基站控制器嘗試在以後的時間裡重新發送數據。
按照本發明的一個方面，提供了一種用具有最大發射功率Pmax的基站進行無線通信的方法，它包含下述步驟a)傳送在話音發射功率Pvoice下接收的話音幀；以及b)在小於Pmax-Pvoice的數據發射功率下發送數據幀。
按照本發明的另一個方面，提供了一種進行無線通信的系統，它包含傳送一組數據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傳送至少一部分所述數據幀的基站。
按照本發明的再一個方面，提供了一種進行無線通信的系統，它包含產生一組數據幀和一組話音幀的裝置；以及傳送所述一組話音幀並且在有附加容量時傳送至少一部分所述數據幀的裝置。
附圖簡述讀者在結合附圖閱讀了下文中本發明實施例的詳細描述以後，讀者將會清楚地理解本發明的特徵和優點。圖中，相同的標號所表示的意義相同。
圖1是蜂窩電話系統的方框圖；圖2是按照本發明的一個實施例構成的蜂窩電話系統的方框圖；以及圖3是按照本發明的一個實施例構成的蜂窩電話系統的操作的流程圖。
較佳實施例的詳細描述圖2是按照本發明的一個實施例構成的蜂窩電話系統的一部分的方框圖，它包括基站控制器(BSC)34、一對基站32和一組用戶30。用戶單元通過建立起與基站32的雙向RF鏈路進行電話呼叫。雙向鏈路由從每一個基站32發射的前向鏈路信號以及從每一個用戶單元30發射的反向鏈路信號組成。
在本發明的一個較佳實施例中，前向和反向鏈路信號是按照IS-95空中接口標準進行處理，它需要採用CDMA信號處理技術。CDMA信號處理使得多個擴展譜RF信號能夠通過採用一組偽隨機噪聲(PN)碼的調製和解調在同一RF頻率範圍內被傳送。
每一個基站32通過產生一組前向鏈路信號與多個用戶單元30進行通信。(術語「前向鏈路信號」也用來描述一組從基站32發送的前向鏈路信號，然而，為了對本發明進行描述，前向鏈路信號是指用於單個業務信道的前向鏈路傳輸。)另外，每一個基站32從一組用戶單元30接收一組反向鏈路信號。
能夠同時由基站32傳送的前向鏈路信號的數量通常受限於根據網絡規劃而設置的特定基站32的最大發射功率容量(Pmax)、產生的多徑數量或預定的極限。反向鏈路信號的數目通常受限於基站32對特定的反向鏈路信號進行恰當處理所需的位能量與噪聲之比(Eb/N0)。
IS-95也需要以與幀對應的20毫秒的增量內在前向和反向鏈路信號內傳送數據。在BSC34和基站32內，圖示中的各個子系統通過利用包(packet)交換幀以及控制信息，如信令消息。包中含有一個地址，該地址表示指向子系統的地址，從而它們可以由CDMA互聯子系統(CIS)40恰當地進行路由選擇。管理系統44通過也是用用戶資料庫46中存儲的信息用包傳送的信令消息，控制組成BSC34的其他系統的結構和操作。
按照IS-95標準，用戶單元30可以進入如圖2所示的軟切換，從而同時與兩個或多個相應的基站32建立起兩條或多條雙向RF鏈路。軟切換使得用戶單元30能夠從一個基站32的覆蓋區移動到另一個基站32的覆蓋區，同時在所有的時間內保持至少一條雙向鏈路。軟切換與硬切換相對應，硬切換時，第一個雙向接口在第二個雙向接口建立起來之前斷開。
為了進行軟切換，選擇器組42中的一組選擇器(未圖示)執行各個功能，包括執行用來進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刻用戶單元30進行接口的一個或多個基站32。選擇器最好由一組在一個或多個微處理器上運行的一組軟體指令組成。
呼叫分配包含在軟切換中產生指向用戶單元30的每一個幀的複製(通常是從MSC16接收的)，以及將幀的一個複製傳送到與用戶單元30接口的每一個基站32。所以，幀的一個複製是從每一個基站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，並根據完整性或幀的質量選擇一個用於進一步處理的幀。選擇的幀通常被傳送到MSC16，用於引入PSTN18。
在對一組話音電話呼叫和數據通信的處理期間，基站32最好從BSC34接收兩種類型的幀含有話音信息的幀(話音幀)和含有數據信息的幀(數據幀)。每一基站32通過傳送在總發射功率Pvoice下接收的所有話音幀，以及在小於或等於Pmax-Pvoice的總發射功率Pdata下傳送一組數據幀，對兩種類型的幀作出響應。
除了話音幀以外通過傳送數據幀，基站發射的平均功率相對於只傳送話音幀的基站來說是提高了。特別是，基站32在任意給定時刻在更接近於其最大發射功率Pmax的進行發射。這提高了平均發射功率，因此也提高了基站32發射的總的信息量。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，通過在小於或等於Pmax-Pvoice的發射功率下發送數據幀，在不幹擾已經進行的一組話音通信的情況下，提高了基站32的平均發射功率。
圖3是按照本發明的一個實施例，在話音和數據幀的處理期間BSC34和基站32所執行的步驟的流程圖。處理過程在步驟70出開始，並且在步驟72處，選擇器組42內的一組選擇器通知基站32，何時通過利用傳送到用戶單元30的信令消息具有排隊等待傳輸的數據。數據幀從MSC16接收，並指向用戶單元30。在本發明的一個實施例中，通過用每一個幀中所包含的一個或多個狀態位，從話音數據文件中區別出數據幀。
在時間T0處，每一基站32從選擇器處接收一組信令消息，並計算等於具有排隊等待傳送數據幀的選擇器數的值N。另外，每一個基站32計算等於用來發送一個數據位的平均能量的值Ebx，以及等於在時刻T0用來發送所有正被處理的話音幀的發射功率的值P(T0)voice。
在步驟74處，每一個基站將值N、Ebx和P(T0)voice發送到具有排隊等待傳送的數據幀的每一個選擇器。在步驟76處，每一個選擇器計算一組值B(1)bs…B(n)bs的最小值的值Bmin，這裡，對於基站32，B(n)bs＝(Pmax-P(T0)voice)/(N·Ebx)，n用來進行相關的電話呼叫。即，如果電話呼叫中所包含的用戶單元處在包含兩個基站32的軟切換狀態下，則計算兩個值B(1)bs和B(2)bs，將B(1)bs和B(2)bs中的較小者設置為Bmin。在本發明的另一個實施例中，將B(1)bs和B(2)bs中的較大者設置為Bmin。
在已經計算了Bmin以後，選擇器將具有Bmin的數據位的數據幀發送到呼叫中所包含的每一個基站32。
在步驟77，這一步驟出現在時間T0以後的時刻T1，每一基站32從選擇器接收一組數據幀和一組話音幀，並計算等於發送所接收的數據幀所必須的功率的值P(T1)data，以及等於發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是小於還是等於基站32的最大發射功率Pmax。即，每一個基站32判斷是否有P(T1)data+P(T1)voice＜＝Pmax。如果有，則在步驟80處將所有的數據幀與話音幀一起發送，並且隨後基站32回到步驟72。儘管最好採用Pmax，但本發明中也可以採用其他小於Pmax的閾值。
如果基站在步驟78處判斷P(T1)data+P(T1)voice大於最大發射功率Pmax，則基站32在步驟82處發送具有(Pmax-P(T1)voice)/Ebx數據位的隨機選擇的一組數據幀。隨後，在步驟84處，基站32通知沒有傳送的數據幀的選擇器。隨後，這些選擇器可以在以後的時間裡嘗試再傳送這些數據幀中所包含的數據。
通常情況下，由於在時間T0用來發送數據幀的發射功率與在時刻T1必要的話音幀發射功率略有不同，所以基站32接收的大多數或全部的數據幀將在T1處傳送。所以，如果有發送數據的要求存在，基站32平均起來將在更接近最大功率電平下進行發送。這就使得蜂窩電話系統能夠更有效地利用現有的RF帶寬。
當在時刻T1發送所有話音幀所必須的發射功率相對於時刻T0所必須的發射功率增加時，本發明將限制數據幀的傳送，使得能夠利用Pmax功率，並且使得能夠進行所有話音幀的傳送。這就確保了正在進行所有電話呼叫能夠繼續進行而不中斷，同時使最大數量的數據幀能夠在給定的基站32的最大發射功率Pmax下發送。
至此，我們已經描述了在碼分多址(CDMA)無線通信系統中傳送話音和數據的一種新的和改進的方法和裝置。前述較佳實施例的描述使得本領域中的技術人員能夠製造和使用本發明。很明顯，本領域中的技術人員可以對這些實施例作各種修正，並且可以在沒有發明人的幫助下，將所描述的基本原理應用於其他的實施例。因此，本發明並非僅限於所描述的實施例，而應當從最大的範圍來理解本發明的原理和所揭示的新特徵。
權利要求
1.一種採用具有最大發射功率Pmax的基站進行無線通信的方法，其特徵在於，它包含下述步驟a)傳送在話音發射功率Pvoice下接收的話音幀；以及b)在小於Pmax-Pvoice的數據發射功率下傳送數據幀。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟b)由下述步驟組成b.1)接收一組數據幀；b.2)計算發送所有的所述一組數據幀所必須的功率值；b.3)如果所述功率值小於Pmax-Pvoice，則傳送所有的所述數據幀；以及b.4)如果所述功率值大於Pmax-Pvoice，則傳送一部分所述數據幀。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，它還包含下述步驟確定排隊幀的數量；用所述排隊幀的數量確定可用的每一幀中位的數量，並確定可用的發射功率和每位能量值；以及提供所述排隊幀的數量，每一個具有所述可用的每幀位數。
4.一種進行無線通信的系統，其特徵在於，它包含傳送一組數據幀和一組話音幀的基站控制器；以及當存在附加容量的時候，傳送所述一組話音幀和傳送至少一部分所述數據幀的基站。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，如果具有附加的發射功率並且同時所述話音幀正被傳送，則存在所述附加容量。
6.如權利要求4或5所述的系統，其特徵在於，所述基站還用來向所述基站控制器指示第一時間附加容量，而所述基站控制器用來將所述一組數據幀設置成數據量具有等於所述第一時間附加容量的數據量。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述基站在第二時間附加容量小於發送所有所述一組數據幀所必須的發射功率值的情況下發送一部分所述一組話音幀。
8.如權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述基站將不傳送的一部分所述一組話音幀通知所述基站控制器。
9.一種進行無線通信的系統，其特徵在於，它包含產生一組數據幀和一組話音幀的裝置；以及傳送所述一組話音幀和如果存在附加容量則傳送至少一部分所述數據幀的裝置。
10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，如果具有附加的發射功率並且同時所述話音幀正被傳送，則存在所述附加容量。
11.如權利要求9或10所述的系統，其特徵在於，所述用來傳送的裝置還用來向用來產生的所述裝置指示第一時間附加容量，並且所述用來產生的裝置還用來將所述一組數據幀設置成具有等於所述第一時間附加容量的數據量。
12.如權利要求9、10或11所述的系統，其特徵在於，如果第二時間附加容量小於發送所有所述一組數據幀所必須的發射功率值時，所述用來傳送的裝置發送一部分所述一組話音幀。
13.如權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述用來傳送的裝置將不傳送的一部分所述一組話音幀通知所述用來產生的裝置。
14.如權利要求9至13任一條所述的系統，其特徵在於，所述用來傳送的裝置和所述用來產生的裝置通過無線連接而耦合。
全文摘要
一種在碼分多址(CDMA)無線通信系統中進行如話音和數據的傳輸的無線通信的方法和系統。在本發明的一個典型的實施例中,基站(12)在話音發射功率下發送話音信息,在等於最大發射功率減去話音發射功率的發射功率下發送數據。在本發明的一種典型的實施例中,每一基站(12)以20毫秒的間隔向基站控制器(14)報告話音發射功率。通過計算現有數據發射容量並通過將數據傳遞到等於現有數據發射容量的每一個基站(12),基站控制器(14)對此作出響應。隨後,每一基站(12)在當前話音發射功率下發送所有的話音數據,在當前數據傳輸功率下發送數據。如果所接收的數據量超過當前數據發射功率所提供的容量,則不傳送某些數據。如果不傳送數據,則基站(12)通知基站控制器(14),並且基站控制器嘗試在以後的時間內再傳送數據。
文檔編號H04B7/005GK1261478SQ98806417
公開日2000年7月26日 申請日期1998年6月24日 優先權日1997年6月24日
發明者F·P·安東尼奧 申請人:誇爾柯姆股份有限公司