同步無線接入協議方法和裝置的製作方法
2024-02-16 09:59:15
專利名稱：同步無線接入協議方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統。特別是本發明涉及用於包括無線本地環路、蜂窩電話、個人通信服務和無線數據網絡的無線通信網絡的同步碼分多址(CDMA)通信系統。
CDMA無線通信系統允許多個遠程終端使用調製到共載頻上的多個代碼信道與基站通信。CDMA系統有幾個優於如時分多址(TDMA)或頻分多址(FDMA)之類的其它無線方案的優點。CDMA系統的信道容量可以更高並且在多徑衰落方面有所改善。然而，使用頻分雙工(FDD)提供雙向無線通信的系統在上行鏈路和下行鏈路通信頻率上遇到不同的多徑環境。智能天線系統可通過向CDMA″編碼增益″提供附加強度來改善基站與遠程終端之間的通信。通過向對應的遠程終端定向每個下行鏈路信號從而減小把準備給另一個遠程終端的信號在一個遠程終端作為幹擾信號接收來提供附加強度。上行鏈路和下行鏈路的不同多徑環境阻礙了基於智能天線的通信系統的優化。因此，需要一種為上行鏈路和下行鏈路通信二者提供共用頻率的智能天線CDMA通信系統。另外還需要能改善遠程終端的空間估算以改進智能天線的定向特性的通信系統。
同步CDMA系統提供優於異步CDMA系統的改進編碼增益。然而，同步信號可使用顯著的帶寬或在基站或遠程終端中需要複雜的處理，從而增加了通信系統的費用。因此，需要一種在上行鏈路和下行鏈路通信信道上都提供同步CDMA通信而不使通信系統明顯增加費用或帶寬的通信系統。
在典型的通信系統中，可由許多遠程終端接收基站信號，而僅有很少幾個遠程終端與基站傳送信息。然而，在初始呼叫時，希望儘可能快地在遠程終端與基站之間建立鏈路。因此，需要一種提供在遠程終端和基站之間快速建立通信鏈路的CDMA通信系統。試圖同時建立鏈路的兩個遠程終端可能在基站造成爭用幹擾，因此，需要一種從該爭用有效地恢復尋址的通信系統。此外，在通信鏈路建立期間，應對遠程終端的同步和功率等中提供大的粗調。然而，一旦建立了鏈路，如果對同步和功率控制使用更小的精調將減小額外開銷。然而，一旦建立鏈路，較大的粗調(course)信號使用的信道容量比需要的多，並因此浪費了信道容量。因此，需要一種一旦建立鏈路，減小用於與遠程終端同步的信道容量的通信系統。
本發明的目的包括提供上述需求。
圖1是根據本發明操作的通信系統的方框圖。
圖2示出根據本發明的基站的方框圖。
圖3示出根據本發明操作的遠程終端的方框圖。
圖4示出根據本發明的協議格式。
圖5示出根據本發明在建立和維護通信鏈路中基站與遠程終端之間的通信。
圖6至10示出根據本發明的基站與遠程終端操作的詳細流程圖。
圖11說明了根據本發明用於選擇幾個並行的同步1信號之一的相對定時和功率等級。
圖12和13示出根據本發明的基站操作的各種廣域和定向輻射圖。
圖1示出根據本發明操作的通信系統的方框圖。多個遠程終端10、20、和30以無線方式耦合到基站50，基站50與公共交換電話網(PSTN)60和目的地70對接。可在PSTN60和包括基站50的多個基站之間設置基站控制器(未示出)，以協調多個基站的操作。在一種典型應用中，在目的地的用戶與遠程終端的用戶從事全雙工話音通信。在其它實施例中，目的地或遠程終端可在計算機之間傳送如傳真或數據機信息之類的數字信息。另外，PSTN本身可以是如象雙音多頻(DTMF)信號這樣的控制信號之類由遠程終端產生的某些信息的目的地。
基站和遠程終端之間的無線接口使用同步碼分多址協議(S-CDMA)。在S-CDMA系統中，將多個並行代碼信道調製到共載頻上。本發明的通信系統採用時分雙工(TDD)，將載頻分成用於藉助下行鏈路時隙(DTS)的下行鏈路通信(基站到遠程終端)和用於藉助上行鏈路時隙(UTS)的上行鏈路通信(遠程終端到基站)的時隙。本發明的通信系統因TDD而利用下行鏈路和上行鏈路的相同RF傳播路徑以實現改進的智能天線射束，形成用於從基站中包括的天線陣列產生定向輻射圖的基站。雖然優選實施例是根據TDD CDMA系統描述的，本發明不限於此。在此，本發明也可應用於頻分雙工(FDD)和/或時分多址(TDMA)和/或其它系統。
圖2示出根據本發明的基站50的方框圖。由DTS聲碼器和控制數據處理器100從目的地通過PSTN接收信息供DTS幀使用。對於由基站支持的每個代碼信道，其中包括至少一個聲碼器，以使話音信號數位化。聲碼器是本領域中熟知的，並且最好使用ITU建議G.729的8Kbps固定速率聲碼器。本發明中用於上行鏈路和下行鏈路通信的所有聲碼器最好是相同類型。在其它實施例中，可以使用可變速率或使話音數位化的其它方法和給出從PSTN接收的信號的時間變化表示。另外還包括如下文更詳細描述的用於在DTS接入信道和DTS業務信道二者中產生和發射控制數據的控制數據發生器。另外還包括用於檢測經PSTN接收的DTMF或其它控制音，並產生表示其頻率的信號的音調檢測器102。然後用表示該音調頻率分量的數字控制信號代替該音調。通過該方法，可在遠程終端重新產生一個或多個控制音調的更好表現，而不會由聲碼器引入失真。在其它實施例中，可用其它信號檢測器代替檢測器102，以便檢測傳真或計算機數據機信號的出現並重新產生其數字表示。
從遠程終端10-30接收和解調UTS幀中的信息並提供給UTS聲碼器和控制數據發生器106。然後，通過PSTN60使轉換的信息供目的地使用。對於由基站支持的每個代碼信道，其中包括至少一個聲碼器，以使話音信號數位化。另外，如下文更詳細描述的，還包括用於響應在UTS接入信道和UTS業務信道二者中接收的控制數據的控制數據轉換器。另外還包括音調發生器108，用於產生在遠程終端發出的DTMF或其它控制信號，和為PSTN生成表示其頻率的信號。通過該方法，可重新產生更好表現的一個或多個控制音調並發送或通過PSTN而不會引入任何聲碼器失真。
控制器110控制和協調基站50的部件的操作，並包括訓練信號發生器112，同步1處理器114，同步2處理器116，幀編號發生器118，UTS和DTS接入信道處理器120，和UTS和DTS業務信道處理器122。下面更詳細地描述這些部件的工作。
代碼信道選擇器130把來自DTS聲碼器的信息和控制數據100引導到至少N+1個調製器132-138，以便供基站的至少N+1個代碼信道使用。示出了接入信道引導到調製器1，132。業務信道引導到其餘的調製器134-138。調製器132-138以CDMA領域的技術人員熟知的方式用唯一的正交擴展碼調製每個信道。每個調製器的輸出耦合到對應的射束形成器142-148，調製器為天線陣列160的每個部件調製每個信道的功率和相位並調製到共載頻上的代碼信道上。射束形成器142-148的陣列為每個代碼信道產生唯一的輻射圖，以使信號指向每個對應的遠程終端。這樣具有減少一個遠程終端的DTS幀擾亂另一個遠程終端的DTS的幹擾的優點。幹擾的降低明顯改善了通信系統的強度和每個遠程終端接收的信號質量。對每個射束形成器142-148的輸出同時進行組合和脈衝整形，以便由組合器和脈衝整形器150對發射的信號頻譜整形。組合器和脈衝整形器150為天線1，163組合和整形射束形成器142-148的輸出並將它們耦合到發射放大器1，153。同樣，組合器和脈衝整形器150為天線2，165組合和整形射束形成器142-148的輸出並將它們耦合到發射放大器2，155。同樣，組合器和脈衝整形器150為天線N，167組合和整形射束形成器142-148的輸出並將它們耦合到發射放大器N，157。應指出，射束形成器142為接入信道發射廣域輻射圖和定向輻射圖，在此描述其目的。
耦合到對應的N個天線163-167的N個接收機173-177接收和解調來自遠程終端的UTS幀中的信息。至少有N+1個空間估算、解調和射束形成器182-188用於處理在天線陣160的N個信道中的每一個信道上接收的CDMA代碼信道。解調包括使用預定正交P/N碼對來自每個天線的每個接收的代碼信道去擴展。空間估算、解調和射束形成器1，182用於接收UTS接入信道，空間估算、解調和射束形成器2至N+1用於接收UTS業務信道。空間估算、解調和射束形成器182-188分析UTS幀期間在每個天線上接收的每個代碼信道的功率和相位。然後，將處理後的信息供對應的射束形成器142-148使用，以便在DTS幀中產生定向輻射圖。1996年12月6日提交的題為″S-CDMA智能天線系統″並轉讓給本發明受讓人的待審美國專利申請SN08/768100中詳細描述了射束形成的另一種方法，在此引入該申請作為參考。每個空間估算、解調和射束形成器的輸出經代碼信道選擇器199耦合到UTS聲碼器和控制數據106，以便與PSTN60通信。
在優選實施例中，N＝8，因此有8個單元發射機153-157；天線陣160的天線163-167；和接收機173-174。另外，至少是N+1＝32，因此有32個單元調製器132-138，射束形成器142-148，空間估算、解調和射束形成器182-188可供包括一個接入信道和31個業務信道的32個CDMA代碼信道使用。
在優選實施例中，由在包括設備100至150和182至199的一系列數位訊號處理器(DSP)上運行的軟體實施基站中的大部分處理。
圖3示出根據本發明操作的遠程終端的方框圖。用戶輸入裝置200允許遠程終端10的用戶經話筒202輸入話音信號和經鍵盤204輸入撥號電話號碼。用戶輸入裝置也可從數據設備接收信號，例如傳真或計算機數據機信號。用戶輸入裝置200耦合到用於使遠程終端發射UTS幀的UTS處理器210。話筒202耦合到用於產生時間可變話音信號的數字表示的聲碼器212。鍵盤204耦合到用於產生與從用戶觸發鍵盤204得到的DTMF音對應的頻域控制音的數字表示的控制數據裝置214。控制數據裝置214也可接收和處理傳真和計算機數據機信號。另外，處理同步偏移216的數據，和產生同步1和同步2，218和219。然後由調製器220調製UTS幀，調製器220根據P/N碼222在代碼信道上擴展UTS幀。調製器220將代碼信道調製到由其它遠程終端的UTS幀同時使用的共載頻上。然後，發射機224以功率控制器226設定的功率等級放大調製器的輸出。此後，將發射機224的輸出耦合到與基站50無線通信的天線230。
由天線230和接收機232接收DTS幀，接收機232可包括自動調節接收機增益的增益控制裝置。然後，解調器234對接收的信號解擴，以便根據P/N236恢復所需的代碼信道。同樣由接收機232和解調器234確定接收信號的功率。然後由處理來自基站的控制數據242的DTS處理器240處理解調的DTS幀，業務信息提供給經揚聲器250產生音頻輸出的聲碼器244，可由與在所希望目的地的另一個用戶話音通信的用戶來辨別揚聲器產生的音頻輸出。控制數據裝置242也可提供傳真或計算機調製信號。DTS處理器還具有一個音調發生器246，用於在揚聲器250上產生與按下的鍵盤204或在DTS幀中接收的控制數據對應的音調。遠程終端10還包括一個具有唯一分配給遠程終端的個人標識(PID)，和在DTS幀中包括的信號中分配給遠程終端的幀編號的控制器260。UTS處理器210，調製器220，P/N222，功率控制器226，解調器234，P/N236，DTS處理器250和控制器260最好基本由通過遠程終端內的DSP運行的軟體來實施。
圖4示出根據本發明的協議格式。引線300表示分成時隙的4個幀302-308。下行鏈路時隙(DTS)幀302和306用於從基站到遠程終端的通信，上行鏈路時隙(UTS)幀304和308用於從遠程終端到基站的通信。在引線300的幀內是調製到啟動TDD CDMA通信系統的共載頻上的並行代碼信道。
每個UTS和DTS幀最好大致為5mS的持續時間，並由採用差分正交相移鍵控(DQPSK)以每個碼元兩比特調製的64個數字碼元組成。作為替換，可採用其它幀持續時間和如FSK或QAM之類的碼元調製。用P/N碼片序列擴展每個碼元，在每個代碼信道上採用的碼片序列最好是32比特的正交碼。
引線310示出幀306的DTS接入信道的協議格式。採用預定的擴展碼或P/N序列調製接入信道310。保護時間欄位312允許RF傳播在基站與遠程終端之間延遲並且最好是5個碼元的持續時間。基站在保護時間欄位期間不發射。提供培訓信號欄位314以允許遠程終端在UTS幀中與培訓信號同步。培訓信號的RF功率最好比接入信道其餘碼元的高15dB並且持續時間是4碼元。基準欄位316是一個具有預定值的碼元並可用來簡化DQPSK解調，預定值最好是″11″。幀編號欄位318是識別每一幀的信號。最好是有32幀，幀編號的範圍是從0到31，幀編號欄位的持續時間為3個碼元。同步偏移欄位320提供定時信息供遠程終端在UTS幀的發射中使用。即使遠程終端處在與基站不同的距離因而具有不同的傳播延遲，同步偏移信號基本上能夠在基站使從與該基站通信的所有遠程終端到達的所有UTS幀同步。同步偏移欄位320的持續時間最好是五個半碼元，允許以每步幅1/16的碼片周期調節+/-1024個步幅。功率控制欄位322在鏈路捕獲期間為遠程終端的發射機提供粗功率調節。這樣允許基站調節從每個遠程終端接收的UTS幀的功率。功率控制欄位322最好是3碼元，允許以每步幅1dB調節+/-32個步幅。B/I欄位324，即忙/空閒欄位表示業務代碼信道對試圖開始與基站通信的遠程終端的可用性。其持續時間最好是半個碼元。循環冗餘碼(CRC)欄位326確保前面的欄位318、320、322和324的有效性並且其長度最好是3個碼元。控制信號欄位328用來向遠程終端傳送信息。該信息包括具有與分配給遠程終端的唯一的個人標識(PID)對應的信息，以便傳送從PSTN發出的呼叫的鏈路接入尋呼信號和對應的鏈路授權信號。其它信號包括基站標識、使用的信道、有關相鄰基站的信息、以及可能對遠程終端的用戶有用的如時間和天氣信息之類的信息。控制信號欄位328的持續時間最好是36個碼元。最後，保留預留欄位329以便將來定義。
引線330示出了幀306的DTS業務信道的協議格式。在一個DTS幀內最好是有多達31個並行的正交調製業務信道加具有共載頻的並行接入信道310。保護時間332對應於接入信道的保護時間312。空時隙334對應於培訓信號314的出現。在空欄位334期間不調製業務信道330而將培訓信號314調製到接入信道上。這樣具有允許遠程終端在其DTS業務信道上接收信息之前在DTS接入信道上與培訓信號同步的優點。基準信號336是具有預定值的一個碼元並可用來簡化DQPSK解調。基準信號336的值是預定的並且最好是″11″。控制信號(CS)欄位338包含一部分完整的控制信號並且其持續時間最好是4個碼元。同步偏移欄位340是接入信道的同步偏移欄位320的簡化版本。接入信道允許對遠程終端的同步進行粗調，而業務信道允許對同步進行精調。精調欄位340具有允許在其它欄位中使用更多信息的優點，並且在遠程終端正在接收業務信道時減少可進行的同步調節量。同步偏移欄位340的持續時間最好是1碼元，允許不改變同步，或+1、-1或-2的超前步幅，其中一個步幅是一個碼片的1/16。功率控制欄位342是接入信道的功率控制欄位322的簡化版本。功率控制欄位342的持續時間最好是2碼元，允許不改變同步，或在發射功率調節中多達+7個步幅，多達-8個步幅，其中一個步幅是1dB。簡化版本具有允許在業務信道的其它欄位中使用更多信息的優點，並且當遠程終端正在接收業務信道時減少可進行的調節量。因此，接入信道允許對遠程終端的同步偏移和發射功率進行一次粗調，而業務信道具有允許基本上每10毫秒一次更頻繁地精調同步和發射功率和使大小更小以改善到遠程終端的信息通過量這兩個優點。雖然所給出的粗同步偏移320和功率控制322欄位的步調大小與精同步偏移340和功率控制342欄位的步調大小相同，其它實施例可相對粗調來減小精同步偏移和功率控制欄位的步調大小，以提高系統的精度。
SW欄位344表示CRC欄位346後的信息結構，該信息可以是由基站中的聲碼器產生的業務信號，或是幾種控制信號中的任何一種。SW欄位是1個碼元，表明或是業務碼元或是DTMF還是如呼叫終止或蜂窩過區切換信息之類的其它控制信息包括在控制信號中。循環冗預碼(CRC)欄位346確保前面的欄位338-344的有效性並且最好是1個碼元。當SW欄位344表明業務碼元跟隨CRC346時，業務碼元欄位348跟隨並包括遠程終端中的聲碼器使用的信息以產生音頻信號。業務碼元欄位348的長度最好是43個碼元。預留欄位350用於將來定義。當SW欄位344表明控制信號跟隨CRC346時，控制信號欄位352跟隨並包括前面描述的信息類型。控制信號欄位352的長度最好是36個碼元。預留欄位354最好用於將來定義。應指出，當SW表示發射業務碼元348時，可以將已在控制信號352中發送的信息交替地分布在9個DTS幀中的9個並行的CS欄位338中。
因此，圖4的引線310和330示出了圖1的無線通信系統中的數據協議格式，該數據協議格式用於在調製到共載頻上的多個並行代碼信道310和330上從圖2的基站50向多個遠程終端10、20和30傳送。該數據協議格式包括調製到該多個代碼信道中的第一代碼信道上的接入信道310，接入信道包括同步部分314和在所述同步部分之後的控制部分316-329。調製到該多個代碼信道中的第二個代碼信道上的業務信道330包括與所述同步部分同時出現的空白部分334和與所述控制部分同時出現的業務部分336-350或336-354。
引線360示出幀308的UTS接入信道的協議格式。在UTS幀中，遠程終端發射由基站接收的信號。在UTS接入信道上發射時使用預定的擴展碼。保護時間362所具有的功能與根據保護時間312描述的相同。同步1欄位364供試圖與基站建立通信的遠程終端使用，並且最好是長度為3碼元的預定碼型。在同步1，364之後是空時隙366，試圖接入基站的遠程終端的發射機在此關閉。此後，基準信號368包括具有預定值的一個碼元並可用來簡化DQPSK解調，預定值最好是″11″。控制信號370包括來自試圖接入基站的遠程終端的信息。該信息包括鏈路請求信號，遠程終端的PID和在遠程終端發出的呼叫的優先權。優先權的實例是該呼叫是高優先權的″911″還是正常優先權的呼叫。控制信號欄位370的持續時間最好是36個碼元。預留欄位372用於將來定義。
引線380示出幀308的UTS業務信道的協議格式。最好有由多達31個遠程終端發射的多達31個並行的正交調製的業務信道加上在該基站接收的UTS幀內具有共載頻的的並行接入信道360。保護時間382在功能上對應於DTS接入信道的保護時間312。空時隙384對應於同步1欄位364的出現。在空欄位384期間不調製業務信道380，而可將同步1信號364發射到接入信道上。這樣具有允許基站與仍未從基站接收同步偏移和功率控制信號的遠程終端的同步1信號同步的優點。在同步1欄位期間不出現並行業務信道能使基站更準確地對遠程終端進行功率控制、同步偏移和空間估算。此外，遠程終端可嘗試在任何UTS幀上建立鏈路，以便允許在基站和遠程終端之間更快地建立鏈路。此後，同步2欄位386能使所選擇的遠程終端發射同步信號。最好是按幀編號，更準確地說按表示用於在基站分配的代碼信道上傳送的幀編號和擴展碼二者的索引來選擇在該欄位中發射的遠程終端。因此，即使有多達31個遠程終端可以在用於UTS業務的31個代碼信道上通信，在同步2欄位期間只有一個遠程終端正在發射。在其它實施例中，多個遠程終端可以在單個UTS幀中同時向公共基站發射同步2信號。例如，如果64個代碼信道的索引中只有五個最高有效位可用來選擇用於在同步2欄位中發射的幀，可將64個代碼信道合併到32個幀協議中。在該實例中，代碼索引為2和34的遠程終端將在幀2中發射同步2，而具有代碼索引0、1、3至31，和33至63的遠程終端在幀2中不發射同步2。基準信號是具有預定值的一個碼元並可用來簡化DQPSK解調，預定值最好是″11″。控制信號(CS)欄位390包含完整的控制信號部分並且其持續時間最好是2個碼元。與DTS幀的SW欄位344相似，UTS幀的SW欄位392表明CRC394之後的信息是包含業務碼元395還是包含控制信號397，其功能相似並且優選與DTS業務信號348和控制信號352對應的大小，在UTS業務信道上出現業務信號395的情況下，則根據欄位392和395計算CRC。預留欄位396和399預留給將來定義。
引線360和380示出圖1的無線通信系統中的數據協議格式，該數據協議格式用於在調製到共載頻上的多個並行代碼信道360和380上從多個遠程終端10、20和30向基站50傳送。該數據協議格式包括調製到該多個代碼信道中的第一代碼信道上的接入信道360，接入信道包括第一同步部分、同步1欄位364、在所述第一同步部分之後的第一空白部分、空欄位366、和在所述第一空白部分之後的控制部分、欄位370。此外，將業務信道380調製到該多個代碼信道中的第二代碼信道上。業務信道380包括第二空白部分、與所述第一同步部分同時出現的空欄位384、同步1欄位364。業務信道380還包括第二同步部分、與所述第一空白部分同時出現的同步2欄位386、空欄位366。業務信道380還包括業務部分、與控制部分同時出現的欄位395或欄位397、控制信號欄位370。
圖4示出在第一代碼信道上為遠程終端提供粗同步信號320和322以及在第二代碼信道上為該遠程終端提供精同步信號340和342。
圖3和4示出具有多個幀304和308的通信系統，幀304和308用於在具有多個並行代碼信道的共載頻上從多個遠程終端向基站通信。每一幀具有與同步1364和空欄位384對應的第一部分，與同步2386和空欄位366對應的第二部分，和包括信號370、395和397的第三部分。遠程終端包括用於控制遠程終端在接收接入信道360時以接入模式操作而在接收業務信道380時以業務模式操作的控制器260；響應所述控制器用於產生第一同步信號的第一同步發生器218；響應所述控制器用於產生第二同步信號的第二同步發生器219；響應所述控制器用於產生調製的信息信號的數據調製器220；和耦合到所述第一同步發生器、所述第二同步發生器和所述數據調製器，用於響應所述控制器來產生表示第一和第二同步信號以及信息信號的射頻調製發射信號的發射機224，其中，在接入模式，所述控制器在第一部分中啟動所述發射機和所述第一同步發生器，在第二部分中阻斷髮射機，和在第一幀期間在第三部分中啟動所述數據調製器和所述發射機，在業務模式中，所述控制器在第一時隙中阻斷所述發射機，在第二部分中啟動所述發射機和所述第二同步發生器，在第一幀之後的第二幀期間在第三部分中啟動所述發射機和所述數據調製器。
圖5示出了在基站和遠程終端之間建立通信和維護通信鏈路的示意圖。通常，當呼叫從耦合到PSTN的目的地通過基站50發出時，基站在鏈路400在DTS接入信道上發射鏈路接入信號，或向預定的遠程終端10發送尋呼。基站具有射束形成能力，但可能沒有有關當前位置或用於與遠程終端10通信的優化定向射束的信息。因此以廣域或基本上全向模式發射鏈路接入信號。遠程終端在UTS接入信道上通過鏈路請求信號在402響應。作為替換，如果在遠程終端發出呼叫，該處理在鏈路請求信號402開始。遠程終端使用培訓信號的功率估算初始同步偏移和功率控制等級，以便在402發射鏈路請求信號。基站使用鏈路請求對遠程終端的方向進行空間估算，然後在404在DTS接入信道上發射鏈路授權信號。鏈路授權信號的方向性是基站根據空間估算進行的射束形成的結果。作為替換，可以全向發射鏈路授權信號。作為替換，基站使用接收的鏈路請求信號確定適當的粗同步偏移和功率控制信號。該信息還在鏈路授權信號中與可使用的業務信道索引一起傳送到遠程終端。此後，遠程終端在406通過鏈路初始信號在UTS幀中響應可供使用的業務信道。此後，在408和410，在通信期間在DTS和UTS幀中在基站和遠程終端之間傳送業務信息。另外，基站監測來自遠程終端的UTS發送以便調節DTS代碼信道的方向性以及遠程終端的同步偏移和功率控制信號。
圖6至10示出了根據本發明的基站和遠程終端操作的詳細流程圖。在表示UTS幀中處理的圖6開始，在步驟500，基站以預定的廣域輻射圖在接入信道上發射培訓信號，以使基站覆蓋的區域中的所有遠程終端可接收培訓信號。在步驟502由遠程終端接收培訓信號，其中遠程終端測量培訓信號的接收功率，以及在接入信道上使用培訓信號來同步該信息的其餘部分。然後，在步驟504，以廣域模式發射DTS幀的接入信道的剩餘部分。遠程終端在步驟506接收接入信道信息的剩餘部分。通過確定是否接收了與遠程終端的PID匹配的PID在步驟508檢驗尋呼。該尋呼也可以從前一次試圖建立鏈路起待定，該鏈路是未經授權的。如果沒有尋呼，步驟510查看是否在遠程終端，通常由遠程終端的用戶發出呼叫。該尋呼也可以從前一次試圖建立鏈路起待定，該鏈路是未經授權的。如果沒有，遠程終端返回到步驟502用於下一個DTS幀。如果在步驟510發出呼叫，步驟502檢驗所發出的呼叫是否是高優先權呼叫，例如″911″呼叫。如果不是，步驟514檢驗B/I欄位是否表示可供使用的代碼信道。如果不是，步驟516在試圖建立通信鏈路前調用幀的隨機延遲。如果在步驟508尋呼，或在步驟512或514發出呼叫，步驟518則使用步驟502的接收功率設定發射同步偏移和功率控制。由於接收功率的衰減與遠程終端到基站的距離基本成正比，可確定適當的同步偏移，以使遠程終端在接入信道上發射的信息可按基本正確的功率等級和定時到達基站，以使基站也可在業務信道上維護與其它遠程終端的CDMA通信。作為替換，可使用從基站接收的同步偏移和功率控制的優先設定。如果遠程終端具有一個基本不變的位置或該優先設定是最近接收的，該優先設定則是有利的。
遠程終端的處理通過圖6的連接符″D″繼續到圖7的連接符″D″，表明在UTS幀中處理，在步驟520，以步驟518確定的設定在接入信道上發射同步1信號。然後，在步驟522，基站通過連接符″C″從步驟504繼續，以檢驗任何接收的同步1信號。如果沒接收到，或是因為遠程終端超出範圍或因為從步驟510或516返回到步驟502而沒有發射同步1信號，基站則通過連接符″A″返回到步驟500，以便繼續在DTS幀上產生接入信道。在步驟524，遠程終端針對同步2欄位關閉發射機的電源，然後在步驟526接通發射機的電源，以便在UTS接入信道上發射鏈路請求信號。鏈路請求信號可以包括遠程終端的PID和在該遠程終端發出的呼叫的任何優先權。同時，基站處理接收的同步1欄位並在步驟528確定是否有多於一個遠程終端發射了同步1信號。如果是這樣，步驟530選擇一個最佳的同步1以便進一步處理。圖10和11更詳細地定義了步驟530。然後，在步驟532，確定是否正確接收了在步驟526發送的鏈路請求信號。如果正確接收，基站在步驟534進行空間特徵符號估算，確定同步偏移和功率控制的粗調和確定可使用的業務信道。如果未正確接收，在步驟536部分地檢測鏈路請求，根據接收的信號進行粗同步偏移和功率控制。該步驟很可能作為多於一個遠程終端試圖與基站建立通信情況下的鏈路請求衝突的結果來執行。部分檢測是在步驟520選擇的同步1的結果，但在步驟532對不良信號質量進行有誤差的CRC，或其它檢測。
應指出，在例如用戶撥出″911″之類的高優先權呼叫的情況下，本發明提供了在通信系統中的遠程終端和基站之間建立通信的方法，用於在基站和多個基站之間通信，該方法包括步驟在步驟510，從表示請求的遠程終端的用戶接收呼叫信號，以便在遠程終端和基站之間發出通信；在步驟512，確定呼叫信號的優先權；在步驟526，響應具有第一優先權的呼叫信號發射第一優先權鏈路請求信號；或在步驟514確定基站是否具有可供使用的信道並響應具有第二優先權的呼叫產生信道可用信號；在步驟526根據所述的可用信道確定來發射第二優先權鏈路請求信號。
從步驟534起，基站的處理通過連接符″E″繼續到圖8，表示後續DTS幀中的處理，步驟540再次發射培訓信號。遠程終端從步驟526通過連接符″G″繼續到步驟542，以便在接入信道上再次接收培訓信號。然後，在步驟544，基站在接入信道上發射定向鏈路授權信號，該方向是根據步驟534的空間估算確定的。作為替換，鏈路授權信號可以是全向的。鏈路授權信號包括幀、B/I和具有遠程終端的PID的控制信號，粗同步偏移和功率控制信號以及遠程終端使用的業務信道的索引。在步驟545，如果由遠程終端接收的PID與分配給遠程終端的PID匹配，該遠程終端則使用粗同步移位和功率控制信號以及由基站傳送的信道。遠程終端在步驟548進入業務模式。
一個例外是當沒有可使用的業務信道時處理在遠程終端發出的優先呼叫的過程。然後，步驟544發射鏈路授權信號但提供與接入信道對應的信道索引，索引最好是零。在步驟544，遠程終端據此識別索引零並在臨時DTS幀中保持對接入信道的監測，直到基站向可供使用的業務信道發射分配給該遠程終端的鏈路授權信號。在臨時DTS幀中，基站可以主動終止低優先權呼叫，以使業務信道可供優先呼叫使用。確定低優先權呼叫的方法包括針對呼叫長度按優先順序排列呼叫，和把較低的優先權指定給較長的呼叫。或是根據分配給遠程終端或通過業務信道耦合的目的地的預定優先權，或是傳送的信息種類，傳真信息可具有最高優先權，話音具有較低的優先權，無聲時間長的小容量話音具有最低的優先權。
作為替換，在步驟542，基站的處理通過圖7的連接符″F″繼續到再次發射由遠程終端處理的培訓信號550。此後，在步驟554，由於在步驟536部分地檢測鏈路請求，基站繼續以包括幀和B/I信息的廣域模式發射接入信道，發送無″鏈路授權″信號的控制信號，這表明是部分檢測，並根據在步驟530選擇的同步1信號發送粗同步偏移和功率控制。在步驟545，由遠程終端接收步驟554的接入信道信號。如果由步驟554或步驟544在步驟545接收的發射具有另一個遠程終端的PID，遠程終端繼續到步驟556以確定是否發送了鏈路授權信號。如果沒有，發射從步驟554開始，遠程終端在步驟518建立通信的下一次嘗試中使用步驟554的粗同步偏移和功率控制信號。應指出，在步驟536使用功率控制是任選的而不是必須的，替換實施例可以沒有功率控制估算，這種情況下，遠程終端不根據步驟536進行功率調節。如果在步驟544接收到不是預定給該遠程終端的鏈路授權，則忽略同步偏移和功率控制信息，並且鏈路建立在步驟508或510的下一次執行中保持待定。從步驟556或558起，通過連接符″B″再次執行步驟502以便再一次嘗試在遠程終端和基站之間進行建立通信之前，在步驟560將幀延遲隨機數量。基站從步驟544或554通過連接符″A″返回到步驟500，以便繼續產生DTS接入信道。
圖9示出基站和遠程終端在業務信道上通信的操作。步驟600-614表示DTS幀，步驟620-630表示UTS幀。在步驟600，基站在接入信道上發射培訓信號，在步驟602，遠程終端在接入信道上接收培訓信號。步驟600對應步驟500和540，而步驟602對應步驟502和542。然後，基站在步驟604啟動業務信道和對應的射束形成。此後，在步驟606發射幀編號、精同步偏移和功率控制。在步驟608，遠程終端從處理接入信道切換到處理分配給遠程終端的業務信道。在步驟610，接收精同步偏移和功率控制並準備在下一個UTS發送中使用。此後，在步驟612，基站發射業務信息或控制信息，在步驟614由遠程終端接收和處理。
遠程終端在步驟620從步驟548的接入模式進行業務模式。在步驟620，構成遠程終端在第一UTS幀發送鏈路初始信號。從步驟614或620起，遠程終端在步驟622在同步1期間關閉發射機電源。這樣具有允許遠程終端在步驟520的同步1期間在任何UTS幀中嘗試接入基站，而不在業務信道幹擾其它遠程終端。步驟624檢驗當前UTS幀的幀編號否對應於表示由基站分配給遠程終端的幀編號的信號。來自基站的鏈路授權信號中的索引信號最好表示在業務模式中使用的代碼信道和幀編號。如果不匹配，遠程終端在同步2期間使發射機保持關閉。如果匹配，遠程終端則接通發射機並發射同步2信號。該方法確保一次只有一個遠程終端發射同步2信號。由於在同步2期間明顯減少了來自其它遠程終端發射的幹擾，在步驟626，這樣具有在同步2期間由基站啟動改善的空間估算、同步偏移和功率控制的優點。然後，遠程終端在步驟628發射對應的業務或控制信息。由基站在步驟630接收和處理。在步驟630。雖然帶有一些來自步驟628在其它業務信道上同時發射的其它遠程終端的幹擾，基站還更新空間特徵符號、同步偏移和功率控制。此後，基站通過連接符″J″返回步驟600，而遠程終端通過連接符″K″返回步驟602以便通過DTS幀再次開始。
應指出的一個優點是，減少同步2信號的幹擾也有助於通過在UTS幀與基站失去同步的遠程終端解決問題。但對於同步2信號，如果UTS業務信號的定時超出特定的檢測範圍，實際上，當信號具有正確的功率但同步偏移不正確時，基站在步驟606能測量到業務信號功率較低。據此，基站可能錯誤地向遠程終端發信號以便增加發射功率。所增加的功率增加了對從其它遠程終端接收的發射的幹擾，這種情況下，基站可能向其它遠程終端發信號以便同樣增加其發射功率。最後，這樣帶來了一種不希望的情況，即遠程終端以過量的功率發射。根據本發明的同步2發射控制在測量每個遠程終端時通過減小幹擾來幫助解決該問題。此外，由於僅處理了31個接入信道中的一個，可使用附加的DSP資源在處理由多個遠程終端在步驟628發送的接入或控制信息時提高檢測超出可使用的同步範圍之外的遠程終端的能力。
圖4和6至9示出具有多個幀304和308的通信系統，這些幀用於在具有多個並行代碼信道的共載波上從多個遠程終端向基站通信，每一幀具有與用於第一同步的同步1364和空384對應的第一部分，用於與同步2 386和空366對應的第二同步的第二部分，和與用於從遠程終端向基站傳送信息的信號370、395和397對應的第三部分。遠程終端中的方法包括步驟通過在步驟520啟動發射機和在第一部分期間傳送第一通信信號，在第二部分期間在步驟524阻斷髮射機，和在步驟526啟動發射機和在第三部分中傳送包括該遠程終端唯一的識別信號的信息來通過基站獲取CDMA通信信道；在步驟544，響應來自授權CDMA通信信道的基站的信號，通過在第一部分期間在步驟622阻斷髮射機，在步驟624啟動發射機和在第二部分期間傳送第二同步信號，和在步驟628啟動發射機和在第三部分期間傳送消息信息來維護通信信道。
圖4和6至9示出具有多個幀304和308的通信系統，這些幀用於在具有共載頻的多個並行代碼信道上從多個遠程終端向基站傳送業務信息，每一幀具有與同步1364和同步2386對應的第一和第二部分。在基站改進每個遠程終端的空間特徵信號估算的方法包括步驟在步驟544和606，在第一幀的第一部分中啟動由第一遠程終端發射通信信號；在第一幀的第一部分中抑制由第二遠程終端發射同步信號，例如第二遠程終端同時執行步驟622而第一遠程終端執行步驟520；在步驟534，在第一幀的第一部分期間估算第一遠程終端的空間特徵信號。
圖10示出表示步驟530選擇優化同步1接收的流程圖。圖11說明了用於根據本發明選擇幾個並行的同步1信號之一的相對定時和功率電平。在步驟650，對接收的所有同步1信號進行檢驗，相對於接收的功率和接收定時測量接收的每個同步1信號。圖11示出接收的不同功率電平和定時的四個同步1信號702、704、706和708。矩形700表示功率/時間區域，所希望的同步1信號在區域之上。同步1信號702在所希望的時間-T和+T並內在所希望的電平P之上，並且在步驟652由圖11的步驟650選擇。如果信號702未出現，由於沒有其它信號在矩形700之上，由於信號704具有最高功率，因此在步驟654選擇信號704。如果信號702和704未出現，由於信號706具有最好功率，因此在步驟654選擇信號706。如果信號702、704和706都沒出現，那麼在步驟654選擇信號708。選擇之後，可使用選擇信號的定時偏差進一步處理由所選的遠程終端在步驟525發送的鏈路請求信號。如果出現了信號702，同步偏移信號則具有由箭頭710表示的幅度，箭頭710將接收信號的定時放置在最佳定時，功率控制信號將具有由箭頭712表示的幅度，箭頭712把接收信號的功率放置在確定的最佳功率。應指出，可採用相似的方法確定由基站接收的每個業務信道的同步偏移和幅度。
圖12和13示出根據本發明的基站操作的不同廣域和定向輻射圖。圖12示出與遠程終端10、20和30通信的基站50的天線陣。在DTS幀中，天線陣發射輻射圖與圓周900對應的廣域培訓信號。此後，廣域鏈路通過與遠程終端10對應的PID接入帶有尋呼信號的信號。在廣域鏈路的發射接入信號900的同時，基站向遠程終端2、20發射定向業務信號910，以便於在遠程終端2的用戶和目的地之間通話。有利的是，在圖12的DTS幀中，基站同時發射廣域接入信道和定向業務信道。
圖12示出在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上從基站向多個遠程終端傳送信息的通信系統，基站具有用於有選擇地定向代碼信道發射的天線陣50。一種方法包括步驟廣域發射調製到多個代碼信道中的第一個代碼信道上的接入信號900，和定向發射調製到多個代碼信道中中第二個代碼信道上的業務信號910。
圖13示出在後續DTS幀中與遠程終端10、20和30通信的基站50的天線陣。天線陣在接入信道上發射輻射圖與圓周900對應的廣域培訓信號。此後，在接入信道上向遠程終端10發射定向鏈路授權信號920。在發射定向信號920的同時，基站向遠程終端2發射定向業務信號910。因此，在圖14的DTS幀中，基站在接入信道的第一部分期間同時發射廣域培訓信號和在接入信道的第二部分期間從廣域切換到定向鏈路授權信號。
因此，所提供的內容包括為上行鏈路和下行鏈路通信提供共用頻率和能夠改善遠程終端的空間估算以便改善智能天線的定向特性的智能CDMA通信系統。該通信系統在上行鏈路和下行鏈路通信信道上提供同步CDMA通信，而不使通信系統增加明顯的費用和帶寬。CDMA通信系統在遠程終端和基站之間提供快速建立的通信鏈路並從衝突有效地恢復尋址。此外，該通信系統減少了一旦建立鏈路用於與遠程終端同步的信道容量。
權利要求
1.在具有多個幀的通信系統中，這些幀用於在具有多個並行代碼信道的共用載波上從多個遠程終端向一個基站通信，該多個幀中的每一幀具有第一部分、第二部分、和第三部分，遠程終端包括控制器，用於控制遠程終端在接入模式和業務模式中操作；響應所述控制器的第一同步發生器，用於產生第一同步信號；響應所述控制器的第二同步發生器，用於產生第二同步信號；響應所述控制器的數據調製器，用於產生調製信息信號；和耦合到所述第一同步發生器、所述第二同步發生器和所述數據調製器的發射機，用於響應所述控制器來產生表示第一和第二同步信號以及信息信號的射頻調製發射信號，其中，在接入模式中，所述控制器在第一部分中啟動所述發射機和所述第一同步發生器，在第二部分中阻斷所述發射機，和在該多個幀中的第一幀期間在第三部分中啟動所述數據調製器和所述發射機，和在業務模式中，所述控制器在第一部分中阻斷所述發射機，在第二部分中啟動所述發射機和所述第二同步發生器，和在該多個幀中第一幀之後的第二幀期間在第三部分中啟動所述發射機和所述數據調製器。
2.根據權利要求1所述的遠程終端，進一步包括響應所述控制器的接收機，用於從基站接收基站信息信號，其中所述控制器根據基站信息信號中包括的鏈路授權信號從接入模式切換到業務模式。
3.根據權利要求2所述的遠程終端，進一步包括響應所述控制器並耦合到所述發射機的用戶信息輸入裝置，用於從遠程終端的用戶接收信息和用於據此來產生用戶信息信號，其中所述數據調製器響應捕獲模式產生唯一識別該遠程終端的調製信息信號，和響應業務模式產生表示用戶信息信號的調製信息信號。
4.根據權利要求2所述的遠程終端，其中所述接收機產生表示從基站接收的培訓信號的功率等級的接收功率信號，並進一步包括響應所述控制器並耦合到所述接收機和所述第一同步發生器的同步偏移調節裝置，用於根據接收的功率信號通過第一部分調節第一同步信號的發射定時。
5.根據權利要求2所述的遠程終端，其中基站信息信號包括唯一識別作為定期重複幀的集合之一的每一幀的幀編號信號，其中在接入模式期間，如果第一幀的幀編號信號與預定值不匹配，所述控制器抑制所述發射機。
6.根據權利要求5所述的遠程終端，其中所述控制器進一步包括唯一分配給該遠程終端的個人識別信號，其中預定值是個人識別信號的函數。
7.根據權利要求5所述的遠程終端，其中預定值是在業務模式操作之前由遠程終端從基站接收的信號的函數。
8.根據權利要求2所述的遠程終端，其中基站信息信號包括唯一識別作為定期重複幀的集合之一的每一幀的幀編號信號，其中在業務模式期間，如果第二幀的幀編號信號與預定值不匹配，所述控制器抑制所述發射機。
9.根據權利要求8所述的遠程終端，其中預定值是根據基站信息信號內接收的索引信號選擇的多個預定值中的一個。
10.根據權利要求1所述的遠程終端，其中所述發射機進一步包括擴展碼調製器，用於增加耦合到所述發射機的信號的帶寬，其中所述擴展碼調製器分別在接入和業務模式期間根據第一和第二擴展碼信號擴展發射的信號，其中預定第一擴展碼信號，和根據基站信息信號內接收的索引信號選擇第二擴展碼信號。
11.在具有多個幀的通信系統中，這些幀用於在具有多個並行代碼信道的共用載波上從多個遠程終端向一個基站通信，該多個幀中的每一幀具有用於第一同步的第一部分，用於第二同步的第二部分，和用於從該多個遠程終端向基站傳送信息的第三部分，遠程終端中的方法包括步驟通過下面的步驟利用基站捕獲多個代碼信道中的第一代碼信道，在第一部分期間啟動遠程終端內的發射機和發射第一同步信號，在第二部分期間阻斷髮射機，和在第三部分期間啟動發射機並發射包括該遠程終端唯一的識別信號的接入信息；和根據來自授權第一代碼信道的基站的信號，通過下面的步驟維護第一代碼信道，在第一部分期間阻斷髮射機，在第二部分期間啟動發射機並發射第二同步信號，和在第三部分期間啟動發射機並發射消息信息。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括步驟確定從基站接收的同步信號的接收功率等級；和所述捕獲步驟進一步包括根據接收的功率等級來偏移接入信息的同步定時的步驟，和所述維護步驟進一步包括根據從基站接收的並尋址到該遠程終端的同步偏移信號來偏移消息信息的同步定時的步驟。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述捕獲步驟進一步包括根據接收的功率等級來調節發射機的功率輸出的步驟，和所述維護同步的步驟進一步包括根據從基站接收的並尋址到該遠程終端的功率控制信號來調節發射機的功率輸出等級的步驟。
14.在具有多個幀的通信系統中，該多個幀用於在具有共載頻的多個並行代碼信道上從多個遠程終端向一個基站傳送業務信息，該多個幀中的每一幀具有第一和第二部分，在基站中，改善該多個遠程終端中的每一個遠程終端的空間特徵信號估算的方法包括步驟在該多個幀的第一幀的第一部分中啟動該多個遠程終端中的第一遠程終端發射第一同步信號；在第一幀的第一部分中抑制該多個遠程終端中的第二遠程終端發射第二同步信號；和根據第一幀的第一部分的接收，估算該第一遠程終端的第一空間特徵信號。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括步驟在該多個幀的第二幀的第一部分中抑制第一遠程終端發射第一同步信號；在第二幀的第一部分中啟動第二遠程終端發射第二同步信號；和根據第二幀的第一部分的接收，估算該第二遠程終端的第二空間特徵信號。
16.根據權利要求14所述的方法，進一步包括步驟發射識別第一幀的幀識別信號，其中所述啟動發射的步驟響應具有第一索引值的第一遠程終端出現，該第一索引值與幀識別信號具有一致性，和所述抑制發射的步驟響應具有第二索引值的第二遠程終端出現，該第二索引值與幀識別信號不具有一致性。
17.在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上用於從基站向多個遠程終端傳送信息的通信系統中，該基站具有天線陣，該天線陣具有用於有選擇地定向該多個代碼信道中的每一個信道的發射的多個元件，一種方法包括步驟廣域發射調製到該多個代碼信道中的第一代碼信道上的接入信道，和定向發射調製到該多個代碼信道中的第二代碼信道上的至少一個業務信道。
18.根據權利要求17所述的通信系統，其中基站包括耦合到天線陣的N個發射機，用於利用可變的輻射圖發射該多個代碼信道中的每一個，其中所述廣域發射步驟進一步包括使用基本上不定向的輻射圖發射接入信道的步驟；和所述定向發射步驟進一步包括發射至少N個業務信道的步驟，每個業務信道具有唯一的方向，接入信道加N個業務信道藉此產生由N個發射機通過天線陣發射的至少N+1個唯一的輻射圖。
19.根據權利要求17所述的通信系統，其中天線陣包括N個輻射元件，根據可變的輻射圖發射該多個代碼信道中的每一個代碼信道，其中所述廣域發射步驟進一步包括使用基本上不定向的輻射圖發射接入信道的步驟；和所述定向發射步驟進一步包括發射至少N個業務信道的步驟，每個業務信道具有唯一的方向，接入信道加N個業務信道藉此產生由天線陣的N個元件發射的至少N+1個唯一的輻射圖。
20.根據權利要求17所述的方法，其中所述定向發射步驟進一步包括步驟從遠程終端接收通信信號；測量天線陣的多個元件中的每一個元件的通信信號的信號相位和信號功率；和根據所述測量步驟將該遠程終端的業務信號的發射功率和發射相位調製到天線陣的多個元件的每一個元件上。
21.根據權利要求17所述的方法，其中在多個幀中傳送信息，該多個幀中的每一幀具有第一和第二部分，和所述廣域發射接入信道的步驟包括在該多個幀的第一幀的第一部分期間發射培訓信號的步驟，和所述定向發射至少一個業務信道的步驟包括在第一幀的第一部分期間抑制業務信道發射和在第一幀的第二部分期間啟動業務信道發射的步驟。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述廣域發射接入信道的步驟進一步包括在第一幀的第二部分期間發射接入信息的步驟。
23.根據權利要求17所述的方法，用於建立到該多個遠程終端中所選擇的遠程終端的鏈路，其中所述廣域發射步驟進一步包括步驟在接入信道上廣域發射唯一定址到所選遠程終端的尋呼信號；和響應從所選擇的遠程終端接收的鏈路請求信號在接入信道上定向發射唯一定址到所選遠程終端的鏈路授權信號。
24.根據權利要求23所述的方法，其中響應尋呼信號由所選擇的遠程終端產生鏈路請求信號，鏈路授權信號進一步包括業務信道分配信號，所述定向發射步驟進一步包括響應所述定向發射鏈路授權信號的步驟向所選擇的遠程終端定向發射業務信號的步驟。
25.根據權利要求23所述的方法，其中在具有第一和第二部分的多個幀中傳送信息，所述發射接入信道的步驟包括步驟在該多個幀中的第一幀的第一部分期間廣域發射培訓信號；在第一幀的第二部分期間廣域發射尋呼信號；在該多個幀中的第二幀的第一部分期間廣域發射培訓信號；和在第二幀的第二部分期間定向發射鏈路授權信號。
26.在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上從基站向多個遠程終端傳送信息的通信系統中，基站具有耦合到天線陣的射束形成裝置，用於有選擇地定向發射該多個代碼信道中的每一個代碼信道，射束形成裝置包括廣域射束形成器，用於通過基本上不定向的輻射圖發射調製到該多個代碼信道中的第一代碼信道上的接入信道，和定向射束形成器，用於定向發射調製到該多個代碼信道中的第二代碼信道上的業務信道。
27.根據權利要求26所述的通信系統，進一步包括耦合到所述廣域射束形成器和所述定向射束形成器的組合器，用於同時組合接入信道和業務信道。
28.根據權利要求26所述的通信系統，其中天線陣包括耦合到所述廣域射束形成器和所述定向射束形成器的N個輻射元件，其中所述定向射束形成器進一步包括至少N個射束形成器，用於使用N個基本上不同的輻射圖發射至少N個業務信道，至少N個業務信道加該接入信道由此產生具有基本上不同的輻射圖的至少N+1個代碼信道。
29.根據權利要求26所述的通信系統，進一步包括N個具有耦合的所述廣域和所述定向射束形成器的輸入端和天線陣的發射機；其中所述定向射束形成器進一步包括至少N個射束形成器，用於使用至少N個基本上不同的輻射圖發射至少N個業務信道，至少N個業務信道加該接入信道由此產生具有基本上不同的輻射圖的至少N+1個代碼信道。
30.根據權利要求29所述的通信系統，其中天線陣包括N個對應地耦合到所述N個發射機中的每一個的輻射元件；基站進一步包括N個單一地耦合到所述N個輻射元件中的每一個元件的接收機；所述定向射束形成裝置進一步包括耦合到N個接收機中的每一個的空間估算裝置，用於確定至少N+1個接收的代碼信道的接收輻射圖，其中根據至少N+1個接收的代碼信道確定至少N+1個基本不同的輻射圖。
31.根據權利要求30所述的通信系統，其中所述定向射束形成器測量天線陣的所述N個輻射元件中的每個元件對至少N個業務信道中的每一個傳送的信號相位和信號功率；和所述射束形成裝置響應所述空間估算裝置通過調製發射功率和發射相位來產生至少N+1種輻射圖。
32.根據權利要求31所述的基站，進一步包括耦合到所述廣域射束形成器和所述定向射束形成器的控制定時裝置，用於在多個幀中發射接入信道和至少N個業務信道，該多個幀中的每一幀具有第一和第二部分，其中所述控制定時裝置在第一和第二部分中啟動所述廣域射束形成器，在第一部分中阻斷所述定向射束形成器和在第二部分中啟動所述定向射束形成器。
33.在具有多個幀的無線通信系統中，這些幀用於在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上從多個遠程終端向一個基站通信，該多個幀中的每一幀具有第一、第二和第三部分，基站中的方法包括步驟在該多個幀中的第一幀的第一部分期間在該多個代碼信道中的第一代碼信道上從該多個遠程終端中的第一遠程終端接收並處理接入同步信號；在第一幀的第二部分期間在該多個代碼信道中的第二代碼信道上從該多個遠程終端中的第二遠程終端接收並處理業務同步信號；和根據接入同步信號，在第一幀的第三部分期間在第一代碼信道上接收並處理包括唯一識別第一遠程終端的個人識別信號的接入信息信號；和根據業務同步信號，在第一幀的第三部分中在第二代碼信道上從第二遠程終端接收並處理業務信息信號。
34.根據權利要求33所述的方法，其中所述接收和處理接入信息信號的步驟進一步包括步驟確定能否檢測到接入信息信號；和據此產生一個部分檢測信號；和所述接收和處理接入同步信號的步驟進一步包括步驟根據接入同步信號來確定與第一遠程終端有關的同步信號和功率信號；將同步信號與基準同步信號比較；據此產生同步偏移信號；將功率信號與功率閾值比較；和據此產生功率控制信號，其中，通信系統進一步包括第二批多個幀，用於在調製到共載頻上的第二批多個並行代碼信道上從基站向該多個遠程終端通信，該方法進一步包括步驟響應部分檢測信號，在該多個第二幀之一中在該第二批多個代碼信道中的第一代碼信道上發射同步偏移信號和功率控制信號。
35.根據權利要求34所述的方法，其中所述接收和處理接入同步信號的步驟包括步驟從該多個遠程終端中的若干個遠程終端接收和處理若干個接入同步信號；和所述確定同步信號和功率信號的步驟包括為該若干個接入信號中的每一個確定各自的同步信號和功率信號；和根據預定限度內的第一遠程終端的同步信號和功率信號或檢測的功率等級信號為最高功率等級的第一遠程終端的功率信號來選擇第一遠程終端的接入同步信號，和其中所述產生同步偏移信號和產生功率控制信號的步驟進一步響應所述選擇步驟。
36.根據權利要求34所述的方法，其中第二批多個幀中的每一幀具有第一和第二部分，其中所述發射步驟進一步包括步驟在第二部分期間在第三代碼信道上發射同步偏移信號和功率控制信號；在第二部分中在第四代碼信道發射預定給該第四代碼信道上的第二遠程終端的業務信號；在第一部分中在第二代碼信道上發射培訓信號；和在第三部分期間抑制第四代碼信道發射。
37.在具有調製到共載頻上的多個並行代碼信道的通信系統中使一個遠程終端與一個基站同步的方法，包括步驟在該多個代碼信道的第一代碼信道上為該遠程終端提供粗同步信號；和在該多個代碼信道的第二代碼信道上為該遠程終端提供精同步信號。
38.根據權利要求37所述的方法，其中粗同步信號能使遠程終端進行比精同步信號更大幅度的定時調節。
39.根據權利要求37所述的方法，其中粗同步信號能使遠程終端進行比精同步信號更大幅度的發射功率調節。
40.根據權利要求37所述的方法，其中所述第一代碼信道是用預定的正交碼調製的，第二代碼信道是用預定正交碼和由第一代碼信道中的信號表示的正交碼調製的。
41.在用於使一個基站和至少一個遠程終端之間能夠在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上進行通信的無線通信系統中，基站中用於使一個遠程終端與該基站同步的裝置包括接入信道接收機，用於在第一時間在第一代碼信道上接收鏈路請求信號；接入定時器，用於將第一時間與基準時間比較並產生第一差值信號；接入信道發生器，用於產生具有預定大小的第一和第二欄位的鏈路授權信號，和用於在第一欄位中包括表示該遠程終端的識別信號，和用於在第二欄位中包括具有與第一差值信號對應的值的第一同步偏移信號；接入信道調製器，用於在第一預定代碼信道上調製和發射鏈路授權信號；業務信道接收機，用於在第二時間從該遠程終端接收業務信號；業務定時器，用於將第二時間與基準時間比較並產生第二基準信號；業務信道發生器，用於產生具有預定大小的第三和第四欄位的發射業務信號，和用於在第三欄位中包括該業務發射信號，和用於在第四欄位中包括具有與第二差值信號對應的值的第二同步偏移信號，其中第四欄位比第二欄位小；和業務信道調製器，用於在表示遠程終端的代碼信道上調製和發射該發射業務信號。
42.根據權利要求41所述的基站，進一步包括耦合到所述接入信道接收機的接入信道功率確定裝置，用於確定鏈路請求信號的接收功率，並據此產生鏈路請求功率信號；接入功率調製器，用於確定鏈路請求功率信號和預定功率信號之間的差值，並據此產生第一功率偏移信號，和其中由所述接入信道發生器產生的鏈路授權信號進一步產生預定大小的第五欄位，並用於包括表示第一功率偏移信號的接入功率偏移信號，並進一步包括耦合到所述業務信道接收機的業務信道功率確定裝置，用於確定業務信號的接收功率，並據此產生業務功率信號；業務功率調製器，用於確定業務功率信號和預定功率信號之間的差值，並據此產生第二功率偏移信號，和其中由所述業務信道發生器產生的業務信號進一步產生預定大小的第六欄位，並用於包括表示第二功率偏移信號的業務功率偏移信號，其中第六欄位比第五欄位小。
43.一種在具有調製到共載頻上的多個代碼信道的通信系統中在遠程終端中與基站同步的方法，包括步驟響應在該多個代碼信道的第一代碼信道上接收的定址到該遠程終端的粗同步偏移信號來建立該遠程終端的同步；和響應在該多個代碼信道的第二代碼信道上接收的定址到該遠程終端的精同步偏移信號來改善所述建立中的同步。
44.根據權利要求43所述的方法，進一步包括步驟響應在第一代碼信道上接收的不定址培訓信號在所述建立步驟前初始化該遠程終端的同步；其中所述建立步驟調節所述初始化步驟的同步。
45.根據權利要求44所述的方法，其中所述初始化步驟進一步包括步驟測量培訓信號的接收功率；和據此調節發射事件的定時。
46.根據權利要求45所述的方法，進一步包括步驟根據所述測量步驟調節發射機的功率輸出。
47.根據權利要求43所述的方法，進一步包括步驟根據在與第一代碼信道不同的代碼信道上在先建立的同步，在所述建立步驟前初始化該遠程終端的同步；其中所述建立步驟調節所述初始化步驟的同步。
48.根據權利要求43所述的方法，其中粗同步信號包括粗同步偏移信號和粗功率控制信號，所述建立步驟進一步包括步驟根據粗同步偏移信號調節發射事件的定時；根據粗功率控制信號調節發射機的功率輸出；其中精同步信號包括精同步偏移信號和精功率控制信號，所述改善步驟進一步包括步驟根據精同步偏移信號調節發射事件的定時；根據精功率控制信號調節發射機的功率輸出，其中在所述建立步驟的事件定時和功率輸出的最大調節量大於在所述維護步驟的事件定時和功率輸出的最大調節量。
49.在無線通信系統中，一種用於在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上從多個遠程終端向一個基站通信的數據協議格式，該數據協議格式包括調製到該多個代碼信道中的第一代碼信道上的接入信道，包括第一同步部分；接在所述第一同步部分後的第一空白部分；和接在所述第一空白部分後的控制部分，和調製到該多個代碼信道中的第二代碼信道上的業務信道，包括與所述第一同步部分同時出現的第二空白部分；與所述第一空白部分同時出現的第二同步部分；和與所述控制部分同時出現的業務部分。
50.根據權利要求49所述的無線通信系統，進一步包括用於接收和處理數據協議格式的基站。
51.根據權利要求49所述的無線通信系統，進一步包括用於產生和發射數據協議格式的遠程終端。
52.一種無線通信系統，用於在調製到共載頻上的多個並行代碼信道上從一個基站向多個遠程終端通信的數據協議格式，該數據協議格式包括調製到該多個代碼信道中的第一代碼信道上的接入信道，該接入信道包括同步部分；接在所述同步部分後的控制部分；和調製到該多個代碼信道中的第二代碼信道上的業務信道，該業務信道包括與所述同步部分同時出現的空白部分；與所述控制部分同時出現的業務部分。
53.根據權利要求52所述的協議格式，其中所述控制部分進一步包括用於調節遠程終端的定時的第一同步信號；和所述業務部分包括用於進一步調節遠程終端的定時的第二同步信號，其中第一同步信號為遠程終端的定時提供的調節量比第二同步信號提供的調節量大。
54.根據權利要求52所述的協議格式，其中所述控制部分進一步包括用於調節遠程終端的發射功率的第一功率調節信號；和所述業務部分包括用於進一步調節遠程終端的發射功率的第二功率調節信號，其中第一功率調節信號為遠程終端的發射功率提供的調節量比第二功率調節信號提供的調節量大。
55.根據權利要求52所述的無線通信系統，進一步包括用於產生和發射數據協議格式的基站。
56.根據權利要求52所述的無線通信系統，進一步包括用於接收和處理數據協議格式的遠程終端。
57.一種在通信系統中在一個遠程終端與一個基站之間建立通信以便在該基站與多個遠程終端之間通信的方法，包括步驟從表示請求的遠程終端的用戶接收呼叫信號，以便開始在該遠程終端與該基站之間通信；確定該呼叫信號的優先權；根據具有第一優先權的呼叫信號；或根據具有第二優先權的呼叫信號發射第一優先鏈路請求信號；確定該基站是否有可供使用的信道，和根據具有第二優先權的呼叫信號產生信道可供使用的信號；和根據所述可供使用信道的確定結果發射第二優先權鏈路請求信號。
58.根據權利要求57所述的方法，其中所述確定優先權的步驟進一步包括步驟接收由遠程終端的用戶輸入的電話號碼信號；根據與預定優先權信號匹配的電話號碼信號分配第一優先權；和根據不與預定優先權信號匹配的電話號碼信號分配第二優先權。
59.根據權利要求58所述的方法，其中預定優先權信號表示″911″緊急電話號碼。
全文摘要
一種無線通信系統具有能在時分雙工(TDD)頻率上進行同步碼分多址(CDMA)通信的協議,並提供智能天線系統作為系統的集成部件。該協議具有在定向代碼信道上從基站提供所有遠程終端的同步和尋呼和同時在定向業務信道上提供業務信號的下行鏈路時隙(DTS)。該協議具有能由遠程終端進行快速鏈路請求,以及能由基站改善遠程終端的空間估算,同步和功率控制的上行鏈路時隙(DTS)。
文檔編號H04J13/02GK1270722SQ98809167
公開日2000年10月18日 申請日期1998年8月6日 優先權日1997年8月8日
發明者徐廣涵, 顧渝聰, 陳衛, 陳英, 王沛偉, 李世鶴 申請人:奇維爾電訊公司