為用戶提供基於負載和幹擾的按需分配服務的碼分多址系統的製作方法
2023-06-09 18:54:11
專利名稱：為用戶提供基於負載和幹擾的按需分配服務的碼分多址系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及碼分多址系統，具體地講是涉及根據系統的負載和幹擾為用戶分配數據速率的CDMA系統。
用於蜂窩語音通信的碼分多址(CDMA)的優點已眾所周知。與諸如時分多址(TDMA)或頻分多址(FDMA)的正交系統相比，可以大大簡化在單元之間和單元內的頻率規化或正交性協調。其原因是，在TDMA或FDMA中重用約束必須考慮最壞情況下(或百分之九十五)的幹擾，而在CDMA中的重用所依據的是從大量低功率用戶得到的平均幹擾。由於這種幹擾的平均特性，CDMA簡單地把語音活動因子和天線分區轉換成容量增益。而且，RAKE接收器決定擴展頻譜信號的多路徑部件並把它轉換成分集增益。
儘管有這些優點，但傳統的CDMA系統具有非常有限的單位用戶吞吐量並且不適於「按需分配帶寬」的區域網(LAN)等的應用。事實上，當前的CDMA標準以電路模式進行操作，並假定用戶均勻分布，而且把用戶限制到只佔系統容量一小部分的速率上。如上所述，CDMA依賴於來自大量低速率(語音或電路模式數據)用戶的幹擾的平均影響。CDMA更多地依賴複雜的功率控制以保證相鄰單元的所有用戶的平均幹擾只佔來自一個單元內的用戶的幹擾的一小部分。在均勻系統中有缺陷的功率控制對系統性能有直接的影響。
而且即使有了最佳功率控制，在具有混合業務的系統中的高速率用戶會導致大量的相鄰單元幹擾變化，這種變化會嚴重降低系統容量。這個問題有礙於在蜂窩系統中提供高數據速率服務。
本發明的基於負載和幹擾的按需分配技術保護語音(和其它高優先權或延遲敏感)等時傳輸用戶並在系統負載允許時協調高數據速率用戶的峰值數據速率需求。更具體地講，本發明的方法和裝置提供了一個具有多個單元的碼分多址系統，其中各單元均具有一個基站和多個移動站，該系統的工作方式是為發出請求的移動站分配更高的數據速率。起初系統從一個移動站接收一個數據突發請求(data burst request)，該移動站在請求數據速率的一個第一單元中具有一個已建立的超出分配給上述移動站的基本數據速率B的高突發速率數據呼叫。數據突發請求包括用於第一單元的一個基站和與第一單元相鄰的至少一個單元的導頻強度信息(例如，IS-95的導頻測量報告消息)。假定已知第一單元中的負載水平，一個訪問控制器使用接收的導頻強度確定是否同意為發出請求的移動站提供更高的數據速率。如果同意提供，則從訪問控制器向發出請求的移動站發送一個數據突發分配響應。有一個功能允許訪問控制器比較接收的導頻強度和一個臨界值(例如一個幹擾水平指示器)。當接收的導頻強度和臨界值之間滿足預定關係時，數據突發分配響應指示已同意為發出請求的移動站提供更高的數據速率。當存在多個相鄰單元(這裡也稱作鄰近單元)時，在從多個相鄰單元的所有基站接收的導頻強度不超過臨界值的情況下增加的數據速率就是所請求的第一數據速率。
另一個功能則使用一系列的閥值，各閥值均與一個不同的允許數據速率相關。利用接收的導頻強度信息，可以確定一個滿足所有相鄰單元幹擾規定的數據速率。根據另一個功能，使用平均相鄰單元負載而不是閥值，以及導頻強度信息來確定被分配給請求更高數據速率的用戶的合適的增加的數據速率。
在附圖中，
圖1說明了可以使用本發明的當前領域的CDMA系統；圖2說明了有關圖1的CDMA系統的說明性移動站的模塊圖；圖3說明了有關圖1的CDMA系統的說明性基站的模塊圖；圖4說明了基站如何根據本發明為移動用戶提供基於負載和幹擾的按需分配服務的流圖；圖5說明了有關交換機訪問控制器如何在單元之間協調軟切換的流圖；圖6說明了有關本發明的自主訪問控制功能的流圖；圖7說明了有關增強自主訪問控制功能的流圖；圖8說明了有關相鄰單元協調訪問控制功能的流圖；圖9說明了有關數據速率的說明性圖例，該數據速率作為相對於基站遠程功能被允許提供給一個用戶；圖10說明了有關針對數據速率倍數m的接收導頻強度測量的說明性圖例。
為了縮減在服務混合業務的蜂窩CDMA系統中的潛在大幹擾變化，本發明包括考慮信道負載和幹擾的自主和/或協同網絡訪問控制。本發明動態地給用戶分配更高的數據速率並同時根據服務需求調整各用戶的服務質量(QOS)。通過允許用戶在多個信道上同時進行發送或通過使用諸如可變擴展增益，可變信道編碼速率，可變信段速率等其它方式改變調製方式(Walsh調製，編碼調製，BPSK，QPSK…)可以為用戶分配更高的數據速率。在由Richard D.Gitlin和Chih-Lin I申請，於1995年8月15日發布的題為「提供可變數據速率訪問的碼分多址系統」的美國專利5,442,625中描述了一種可以實現這種方式的方案，該方案是具有動態按需分配的多重編碼CDMA(MC-CDMA)。通過在信道上用一個目標幀出錯率(FER)和信噪比(Eb/No)進行功率控制可以調整QOS。在本發明中，網絡在進行速率分配和QOS判定中使用一種考慮信道負載，幹擾和軟切換的控制策略，以保證語音用戶所期望的優先權。這樣動態、分組類的按需分配訪問使得具有不同的服務用戶能夠按照所期望的速率和QOS需求來訪問信道。
上述自主網絡訪問控制在這裡是指在無線CDMA網絡中提供動態按需分配突發訪問的基於負載和幹擾的按需分配(LIDA)。LIDA可以保護語音(和其它高優先權或延遲敏感)等時傳輸用戶，並在信道負載允許的情況下允許高數據速率用戶進行峰值速率訪問。在最佳類型QOS的保證下，高數據速率服務非常適合於常見的LAN型和廣域網WAN型的計算機應用(包括基於移動IP的服務(C.Perkins，「IP移動支持」，Internet Engineering Task Force，1995年3月21日)和CDPD(「蜂窩數字分組數據系統規範版本1.1」，CDPDForum，Inc.，1995年1月19日))，但不太適於具有嚴格實時約束的高速率應用。
在下面描述中，所有圖中各項或模塊均具有一個與之相關的參考表示，其中第一位數指示第一次出現該項的圖例(例如110在圖1中出現)。
參照圖1，描述一個當前領域的多重編碼(MC)CDMA系統。這個說明性的MC-CDMA系統包括一個由單元100，110，120，130，140，150和160構成的規則六邊形網格，其中每個單元包括多個移動站(例如MS1.1-MS1.N)，這些移動站使得多個用戶(1-N)能夠同在一個單元站點內與其對應的基站BS1通信。單元站點120包括基站BS2和移動站MS2.1-MS2.J。
可以在諸如BS1-BS2的各個基站中實現將在下面段落中描述的本發明的LIDA控制。在本發明的一個實施例中，訪問控制器190被用來在鄰近基站之間(例如在BS1和BS2之間)提供協調訪問控制(圖1)。在這樣一個方案中，訪問控制器190與所有基站通信以控制高於基本速率的數據速率和突髮長度的分配。儘管在單獨的位置上給出了訪問控制器190，但該訪問控制器可以和一個基站或中心交換機在一起。
無線距離是從一個基站發送的信號在發送到一個移動站時產生的實際無線損耗。在移動站接收的導頻功率Pi為P/zi，其中P為從各基站發送導頻功率而zi是實際「無線距離」。由於單元100中的移動站MS1.1接近單元120，基站BS2的接收導頻的功率電平增加並超過閥值Tadd，而移動站則進入「軟切換」。在軟切換期間，移動站與基站BS1和BS2通信。在本發明中把針對突發訪問控制的導頻測量的使用加以擴展。
參照圖2，其中所給出一個有關移動站MS1.1的說明性模塊圖包括一個發送器站250和一個接收器站260。在前面引用的美國專利5,442,625中描述了移動站的說明性例子。發送器站250包括一個以第一數據位速率接收來自用戶1的數字信息(或數據信號)的卷積編碼器201。卷積編碼器201的輸出被連到交錯器202和Walsh調製器203，所有這些在當前領域中都是眾所周知的。串到並(S/P)站281被連到Walsh調製器203的輸出並把用戶的輸入數字信息流轉換成M基本數據速率串行信息流。下面把MC-CDMA用作提供更高的數據速率的說明性方法。
串到並站281把用戶的串行數字信息輸入轉換成M數據流(M為≤Mmax的整數)，其中該輸入最多可以是基本源速率B的Mmax倍(Mmax·B≥信道速率)。S/P站281的輸出連至編碼擴展器204，224和244，這些編碼擴展器把各M數據流相應擴展成使用對於用戶1是唯一的編碼C1，C2和CM的信道位速率。混合器254混合編碼擴展器204，224和244的輸出。輸出信號混合器254與編碼器205和206相連。在編碼器205中，用一個相同碼AI對來自混合器254的信號進行進一步編碼。類似地，編碼器206還使用一個正交相位碼AQ對來自混合器254的信號編碼。碼AI和AQ對於圖1的所有移動站是公共的。
編碼器205的輸出被用來在調製器208中調製載波信號Cosωct。編碼器206的輸出被用來在調製器209中調製載波信號Sinωct。在某些應用中，可以使用一個中繼站來提供更好的頻譜整形。調製器208和209的輸出是在混合器210中被混合併通過天線211無線發送到一個基站(如圖1的BS1)的無線頻率信號。
一個基站(如BS1)在一個不同的載波頻率上進行發送，而該載波頻率被在其單元站點100內的移動站MS1.1-MS1.N接收並解碼。在說明性的例子中，移動站MS1.1的接收器260包括一個解調載波頻率以獲得一個信道位速率信號的解調器(圖中未給出)，其中使用編碼AI和AQ對信道位速率信號解碼並使用相關的編碼序列C1對其進行解擴展以獲得被輸出給用戶1的信息數據信號。
諸如BS1的基站以和移動站MS1.1的接收器260類似的方式接收，解碼並解擴展用戶1的信息數據信號。類似地，除了用戶N具有一個唯一的編碼CN以便與用戶1相區別之外，由移動站MS1.N表示的其它移動站以和移動站MS1.1類似的方式進行操作。在移動站MS1.N中，同相編碼和正交編碼AI，AQ以及載波頻率fe分別與用於移動站MS1.1的相同。
參照圖3，其中給出一個有關基站MS1的說明性模塊圖。調製載波信號在天線301被接收並在處理器303的控制下被MC-CDMA接收器302處理。接收器302以和前面描述的圖2的移動站MS1.1的MC-CDMA接收器260類似的方式進行操作。類似地，MC-CDMA發送器305通過天線311發送並以和前面描述的發送250類似的方式進行操作。
在駐留於存儲器304的程序控制下的處理器303控制MC-CDMA接收器302的操作，而MC-CDMA發送器305完成常見的基站功能並可以為單元100完成某些或所有根據本發明的基於負載和幹擾的按需分配(LIDA)功能。圖4-9說明了這種LIDA功能，而下面段落將描述該功能。但這裡不討論與理解本發明無關的由基站BS1完成的功能。
幹擾計算繼續參照圖1，首先研究由一個高速率數據用戶(使用多重編碼)帶來的單元內和單元外幹擾。結果表明需要使按需分配與網絡控制算法LIDA相配合。允許以達到基本速率M倍的速率進行突發訪問的LIDA算法的過程通常以下述內容為基礎·在單元及其相鄰單元中的負載信息；·由移動站提供的導頻強度測量；·在相鄰單元之間的突發速率，突髮長度和突發起始時間的協調。
可以通過LIDA來管理在能夠進行高位速率突發模式操作的數據用戶和高優先權語音用戶之間的系統資源協調。下面給出具有不同複雜度的LIDA算法。為了簡化描述，這裡描述針對具有單獨一個數據用戶的系統的控制過程。用於多個數據用戶的過程與此非常類似。這裡給出的控制機制有必要在CDMA上提供一種共享突發模式訪問機制，並且在這裡把該控制機制申請成一個新發明。
在下面的描述中，假定圖1的CDMA蜂窩系統具有功率控制並只包括處於各移動站MS1.1-MS1.N，MS2.1-MS2.J之中的語音用戶。考慮單元站點100當只為語音用戶提供服務時，各個單元內的幹擾源在基站BS1處產生同樣的幹擾，所以顯得只有一個用戶，而在規則六邊形網格蜂窩系統110-160中從所有單元匯集的平均單元外幹擾源(如MS2.1)看上去象有γ個用戶。假定路徑損耗指數為4，γ大約為0.5。在每單元有N個語音用戶的系統中，各基站處的總幹擾為Io＝αN(1+γ)(1)其中α為語音佔空因子(speech activity factor)。在後續討論中把具有容量為每單元N個用戶的僅語音的系統中的額定幹擾Io用作參照QOS。
現在研究一下在只有一個數據用戶在時間『t』處以M倍於基本速率(依賴於參照系統配置，9.6kbps或14.4kbps)的速率進行發送的情況下的單元內幹擾。假定語音佔空因子α大約為0.4，在理想的功率控制下，在其單元內一個有效的數據用戶等價於2.5M(＝M/α)個語音用戶。如果M＝4，則數據用戶佔用等價於10個語音用戶的資源，即這樣一個數據的「等價負載」為10。在具有每單元15-25語音用戶的常見容量的情況下，很容易發現單個高速率數據用戶對單元容量有較大的影響。(顯然，一個移動站數據用戶的佔空因子會影響其平均需求；而高數據速率突發的按需分配必須考慮在其高數據速率傳輸期間由數據用戶產生的最大幹擾。)下面考慮對單元外幹擾的影響。在語音用戶均勻分布在單元110-160的僅語音的系統中，多數單元外幹擾來自於其它的在單元邊界111-161附近的單元(如MS2.1)。由於路徑損耗指數較大，距離邊界更遠的用戶(如MS2.N)產生較少的單元外幹擾。由於高數據速率用戶(如MS1.1)以M/α倍於語音用戶平均數據速率的速率進行發送並沿接近邊界121的路徑101移動，對BS1的單元內幹擾保持在M/α附近，而由高速率數據用戶產生的對BS2的單元外幹擾則快速超過針對語音系統所計算出的程度。然而，為了保持所需的服務質量(QOS)，必須控制各單元處的總幹擾使之不大於Io。
為了對上述討論加以量化，假定每單元有Nv個語音用戶和在主單元中有一個有效的(正在發送的)高速率數據用戶，那麼可以表述在主單元和最接近的相鄰單元中的總幹擾如下Id(r)＝αNv(1+γ)+Mγd(r)(2)其中『r』為從活躍高速率數據用戶到其主單元站點之間的距離。由於該單元進行功率控制並且針對其接近的相鄰單元有γd(r)＝1，那麼對於主單元則有γd(r)≈(2R-r)4/r4。針對高速率數據用戶的訪問控制機制在主單元和被接近的相鄰單元中必須滿足下面約束Id(r)≤Io(3)為了滿足幹擾約束，這裡要嘗試把語音用戶數Nv，或數據用戶使用的基本數據速率B的倍數M作為『r』的函數來調整。在下面章節將詳細描述有關問題和策略。
利用導頻強度測量的幹擾控制在前面的描述中，因一個數據用戶造成的單元外幹擾是(2R-r)/r的函數。訪問控制器根據有關移動站到單元站點的距離確定所允許的Nv和M的值。當把『r』用作控制變量時存在兩個問題。第一個問題是不能精確確定移動站到單元站點的距離。更重要的是儘管前面根據距離『r』來討論單元外幹擾，但實際的幹擾更加依賴於除距離之外的盲區衰減條件。所以基於地理距離的控制既不是最佳的也不是可行的。本發明使用了一種基於無線距離並利用導頻強度測量來解決兩個問題的控制。這種方案可以容易地成為CDMA系統的一個整體部分。
在當前的CDMA系統中，以下述方式實現支持移動的軟切換。基站為移動站提供一個相鄰導頻列表。移動站周期性地測量在其相鄰列表上的導頻強度並把它發向單元站點。如果移動站未連接到的基站的導頻強度大於一個閥值Tadd，則基站為移動站初始化一個軟切換。本發明擴展了利用導頻強度測量進行軟切換判定的概念並把它用於高數據速率用戶的訪問控制。
參照圖4，這裡描述圖1的具有所述的LIDA能力(此後稱為LIDA)的CDMA系統。在步驟401，一個移動站產生一個請求高數據速率突發模式服務選項的呼叫。在步驟403，移動站和基站協商最高數據機速率和針對移動站的最大突髮長度。
如步驟405所示，各用戶被分配一個被確定為特定於用戶的PN序列的唯一初級編碼，即C1。當用戶靜止時407，利用其初級編碼維護一個速率(第八速率)(子速率)很低的信令信道。這個子速率信道有助於維護同步和粗調功率控制。其中用戶是與一個基站「相連」還是在多個單元中進行軟切換這樣的情況也得到維護。由於在第八速率幀期間的傳輸是間歇的，則同步和功率控制在靜止階段很長的情況下是不充分的。
因而，任何在一段較長的靜止階段407之後的來自移動站的傳輸均有可能丟失。通過要求移動站在「長」靜止階段結束時發送一個(或更多個)基本速率幀的同步突發409可以克服這個問題。在為接收器提供進行同步的時間和功率控制反饋的同步突發後面，移動站通過基本速率(B)信道利用信令消息發送針對數據突發傳輸的請求411。可選地，除了在步驟407，409的同步突發之外，可以要求移動站多次發送請求411。
來自移動站的訪問請求411包括所請求的數據速率和突髮長度。由系統確定移動站可以請求的最大突髮長度(並選擇用來最優協調用戶之間的共享訪問)。另外，為了向基站提供幹擾信息，來自移動站的訪問請求包括諸如PMRM的導頻強度信息(針對在其相鄰列表中的單元的基站，MS1.1會包括有關單元110-160的基站的導頻強度測量)。(注意，把導頻強度測量包括在訪問請求中對於用於處理軟切換的報告是獨立(另外)的。)從移動站(如MS1.1)接收的導頻長度測量向基站(如BS1)指示移動站會在相鄰基站(如BS2)產生的幹擾水平。這種幹擾測量考慮到了距離損耗和盲區衰減，因而也是一種對到達相鄰基站的距離的測量，該測量將在步驟413中被用來進行訪問控制判定。
確切地講，在盲區衰減出現時，根據在K.S.Gilhousen等人的，題為「關於蜂窩CDMA系統的容量」(IEEETrans.Veh.Technol，Vol.VT-40，No.2，1991年5月，303-312頁)的書中描述的等式1可以改進在僅語音的基本系統的單元站點處的平均幹擾。這裡把該等式表示成I0s=N(1+s),]]>其中γs是在出現盲區衰減時的平均單元外幹擾。類似地，在一個集成語音和數據的系統中，針對相鄰單元中的一個數據用戶的幹擾因子是ds(z1,z2)=z1/z2,]]>其中z1和Z2分別是移動站到達主單元和相鄰單元的路徑損耗。注意由於功率控制在主單元的情況下ds(z1,z2)=1]]>。路徑損耗(無線距離)z1和z2包括距離損耗部分和盲區衰減部分。幹擾約束變成Ids(z1,z2)=Nv(1+s)+Mds(z1,z2)----(4)]]>I0s]]>其中值z1和z2從導頻強度測量中導出。
如圖5中所述，通過一個位於由圖1的190表示的基站(或在軟切換的情況下的基站中的一個)或一個單獨位置處的訪問控制器來完成步驟413。在步驟415中，這種分配被發送給移動站。如果調度表比閥值L要長，則移動站被告知此後在步驟415中重試(重試延遲)。基站根據在該基站處的負載狀況選擇該參數的值。當移動站接收到在數據突發分配消息415中的延遲參數時，它在以分配數據速率，步驟421，啟動其分配突髮長度傳輸，步驟417之前初始化一個這樣的延遲。在一個可選的實施例中，可以要求移動站等待一個顯式的BEGIN消息以開始高數據速率傳輸。
參照圖1，4和5描述訪問控制器在從單元100中的基站BS1和單元120中的相鄰基站BS2進行軟切換期間如何協調一個移動站(如MS1.1)的突發訪問。以上述方式進行步驟409，411和415。圖5說明了被發向訪問控制器的一個突發接受消息501，該控制器完成在軟切換期間所需的處理步驟413。在以後參照圖6，7和8的段落中將更為詳細地描述這些處理步驟。在進行處理後，訪問控制器向兩個基站發送一個數據突發分配命令，步驟503，而這兩個基站則向發出請求的移動站發送數據突發分配消息415。
自主訪問控制參照圖6，這裡描述本發明的自主訪問控制功能。如前面步驟411中所述，移動站在訪問請求中提供導頻強度測量(如PMRM)。如果主單元的負載狀況非常接近一個預定負載水平，步驟600，則在步驟600a發送一個重試延遲命令。如果主單元的負載狀況允許一個突發訪問，但移動站處於一個軟切換中，步驟601，則訪問控制器把移動站限制到基本數據速率B(即倍數m＝1)上。允許m倍於基本速率B的一個數據的突發分配消息在步驟605被發送給發出請求的移動站。如果主單元負載狀況允許進行突發訪問並且移動站不處於軟切換狀態，則進行步驟607。在步驟607確定針對所有相鄰基站『i』的基站導頻強度測量。在相鄰表中為所有基站『i』構成導頻強度測量P/zi(411的PMRM)，其中P為基站的已知傳輸功率水平，而zi為路徑損耗或無線距離。如果P/z低於一個高速率數據訪問閥值Thra，這指示移動站不會對相鄰基站產生過分的幹擾，並且允許(步驟609)移動站發送一個速率，該速率是所請求的倍數M或最大倍數MR的最小值。如前面引用的專利所述，在CDMA系統中移動站和基站可以利用子編碼連鎖在本地產生進行倍速傳輸所需的M編碼。在步驟605，訪問控制器向發出請求的移動站發送突發分配消息。
這裡以這樣的方式選擇閥值Thra，即使得在任何相鄰基站處接收的來自發出請求的移動站的總幹擾低於Io。注意為了適應高速率數據用戶，系統可以限制語音用戶數Nv使之小於在僅語音的系統中所允許的最大數。在提高Thra和減少Nv，每單元用戶數之間存在一種折衷。
如果確定允許發出請求的移動站以高速率進行發送，則基站可調整突發傳輸。由於負載和幹擾狀況會隨著時間改變，對是否允許的判定只在依賴於系統負載，盲區衰減動態變化和用戶移動性的時間段Q中有效。該時間Q對應於L幀持續時間。基站檢查其調度突發表並在該表比L幀短時把發了被發出請求的移動站加到該表中。
如果在步驟607確定相鄰基站導頻強度(P/z)中的任何一個高於閥值Thra，則在步驟603隻允許移動站以基本速率B進行發送。這裡將不允許發出請求的移動站進行高速率訪問直到發現所有的相鄰基站導頻強度低於Thra。注意軟切換判定是分別進行的。軟切換的增加和取消閥值Tadd和Tdrop通常不大於高速率數據訪問閥值Thra。如步驟601中所述，處於軟切換的移動站只被允許以基本速率B(即m＝1)進行發送。任何以基本速率B進行的發送不需要按需授權。
這種自主訪問控制因其簡單化是富有吸引力的，但其中仍有某些限制。例如，移動站在覆蓋區域的主要部分中會處於軟切換狀態。以下將給出即使是在軟切換期間也能夠允許高速率訪問的方案。
增強自主訪問控制參照圖7，這裡描述增強自主訪問控制功能。前面描述的自主訪問控制只允許兩種數據速率選擇，主要是基本速率(m＝1，步驟603)和高速率，其中高速率是所請求的速率M或系統最大速率MR(步驟609)的最小值。增強自主訪問控制功能產生多個閥值，這些閥值增加高速率數據用戶的覆蓋區域使得可以分配高出基本速率B兩倍，三倍，...(甚至是非整數倍數)的速率。這樣請求更高數據速率的用戶通常在其集中位於其單元內時被分配一個更高的數據速率，並且在它們接近一個單元邊界時被分配一個較低的數據速率。
在步驟700和700a，以和在步驟600和600a中類似的方式檢查主單元的負載狀況。如果移動站(如MS1.1)處於軟切換狀態，則以和步驟603和605類似的方式進行步驟703和705。但如果移動站不處於軟切換狀態，訪問控制器利用步驟707選擇一個數據速率。在步驟707中，根據由移動站MS1.1在步驟411報告的導頻強度測量集確定來自相鄰單元中的所有基站『i』的最大引導長度P/zi。如圖10所示訪問控制器將最大導頻強度和閥值集(Tm，m＝0，1，…MR)相比較，其中Tm＞Tm+1。各閥值Tm對應於一個不同的允許數據速率倍數m。為了保持一致，To＝P而TMa＝Thra。如步驟703所示，如果任何相鄰基站的導頻強度P/z均不低於閥值T1，則移動站MS1.1的基站BS1隻允許其以基本速率B(m＝1)進行訪問。如果最大導頻強度P/z介於Tm和Tm-1之間，則以圖10所示的方式選擇數據速率倍數m以便在任何相鄰單元的基站處的幹擾低於Io。在步驟709中，訪問控制器選擇數據速率倍數m使之不大於系統限定值MR和所請求的倍數M。在步驟705，突發分配消息503包括速率倍數m。如前所述，基站檢查其調度突發表，在該表比L幀短的情況下把移動站增加到其請求表中，並且向移動站發送分配消息415。如果調度表比閥值L長，則在消息415中告知移動站在此後重試。
另外，如果在步驟707中任何相鄰基站的導頻強度均大於閥值T1，則意味著來自移動站MS1.1的高速率傳輸會在相鄰單元中導致額外的幹擾。因而移動站被限制到如步驟703所示的基本速率(m＝1)。
本發明使得一個集中定位或定位於一個或多個諸如BS1的基站中的訪問控制器能夠自主確定對應於『m』倍基本速率B的最大『m』值，其中移動站MS1.1以『m』倍於基本速率B的速率進行發送，而這個『m』值滿足下面的幹擾約束Nv(1+s)+mds(z1,z2)I0s-----(5)]]>其中對於主單元ds(z1,z2)=1]]>。定義閥值Tm以滿足針對位速率倍數m＝1，2，…，直到MR的等式5。而且只允許處於軟切換狀態的移動站以基本速率(m＝1)進行發送；其中在涉及軟切換的單元之間不需要額外的協商。
與圖6的單閥值方案相比，圖7的增強方案只需增加一點額外的複雜度。
參照圖9，其中給出了一個圖例，該圖例說明在具有25個語音用戶的單元中的一個移動用戶允許的數據速率是如何隨到達基站的距離的函數變化的，假定有21個用戶處於軟切換狀態。圖9說明這些臨界值901-904彼此相當接近並且在噪聲導頻強度測量中可能無法彼此區分；而且根據來自基站的標準距離從m倍於基本速率B的速率的可接受幹擾(902-904)到基本速率B的可接受幹擾(901)的下降是相當快速的。
相鄰協調訪問控制參照圖8，這裡描述相鄰單元協調訪問控制功能。上述兩種方案均不考慮相鄰單元中正在發生的負載。如下面段落中所述，可以利用相鄰單元中的輕負載以允許進行更高速率的訪問並仍然滿足幹擾約束Is0。
當移動站MS1.1與單獨一個基站BS1相連時，基站BS1已知，步驟802，相鄰單元的負載有助於針對一個高數據速率訪問請求411進行速率分配判定。在步驟803，基站計算平均負載
。在步驟805，不使用固定閥值，基站BS1通過確定滿足下面針對所有相鄰基站及其本身的不等式的最小『m』來進行速率分配判定(Nvi+N-vs)+mds(zl,zi)I0s----(6)]]>其中
是相鄰單元中每單元語音用戶平均數，Nvi是單元『i』中的語音呼叫數而zi是數據用戶到單元『i』的基站的「無線距離」，其中『i』是相鄰單元列表的索引。主單元對應於i＝1。實際上，對於各個相鄰單元，值Nvi應被看作是「等價負載」語音呼叫。通過選擇滿足針對所有的相鄰單元『i』的等式6(步驟805)的最小『m』，可以保證允許以『m』倍於基本速率B的速率進行突發訪問不會在任何相鄰單元上造成額外的幹擾。在這種情況下，唯一需要的通信是相鄰單元周期性地提供對其當前負載的更新，步驟802。在步驟807中，倍數『m』被選成mi，M和MR的最小值。在步驟809，如果移動站不處於軟切換狀態並且如果調度表比L幀要短，則在步驟811為移動站提供速率分配和突發參數；否則在步驟811告知移動站重試。
當在步驟809移動站處於軟切換狀態時，所有的相連基站均接收訪問請求(包括導頻強度測量)。最簡單的策略是讓移動站在其處於軟切換狀態時只以基本速率(不帶訪問控制)進行發送。為了在軟切換中允許更高的數據速率，在相鄰基站之間有必要進行更為複雜的協調。各基站進行與步驟805中類似的計算以確定最大允許速率『m』，最大允許突髮長度和最早啟動時間。但不是把這種分配發送給移動站，而是在步驟813中把該信息傳遞給位於「初級」基站或中心交換機處的訪問控制器(圖1的190)。控制器190比較由各基站作出的分配並選擇速率分配和由軟切換單元建議的突髮長度中的最小值和最近的建議啟動時間。該控制器接著創建分配消息(圖5的503)並把它發送給處於軟切換狀態的移動站(圖5的步驟415)。如果基站中的任何一個指出其調度表較長並且移動站必須重試，則在步驟415向移動站發送一個重試消息。注意，由於控制器190必須選擇由不同單元允許的速率的最小值和最近的啟動時間，必須小心避免影響在軟切換所涉及的單元中的信道利用率。
當本發明被實現為具有LIDA的MC-CDMA系統時，其中具有下述特性·在最少改變IS-95無線接口和IS-99數據標準的前提下提供高訪問帶寬的數據服務(對於基於IS-99的CDMA和相關標準可高達56kbps)。
·如前面引用的專利所述，本發明更適合用於子編碼連鎖。
·每次突發訪問的高帶寬按需分配是以負載和信道狀況為依據的。
·網絡中的訪問控制保證語音和其它高優先權用戶的優先權。
·在每個連接上把使基於發送器的編碼用於專用接收器。
·為了使用ARQ進行重複傳輸以減少Eb/No需求並增加容量，犧牲了(某些)前向糾錯(FEC)。
雖然上述控制方案提供了利用MC-CDMA的高速率訪問，但所提供的控制方案LIDA是透明的，並且同樣可應用於任何實現通過CDMA進行的高數據速率訪問的物理層中。
前面的描述只是為了說明本發明的原理的應用。在不偏離本發明的宗旨和範圍的前提下本領域的技術人員可以實現其它的方案和方法。
權利要求
1.在一個包括多個單元並且各單元具有一個基站和多個移動站的碼分多址系統中，一個為移動站分配帶寬的方法包括下述步驟在第一單元的一個基站處接收來自上述第一單元的移動站的數據脈衝串請求，請求超過分配給該移動站的基本數據速率B的第一數據速率，上述數據突發請求包括針對上述第一單元的基站和與上述第一單元相鄰的至少一個單元的一個基站的導頻強度信息；在一個訪問控制器處，利用接收的導頻強度信息確定一個被增加的數據速率，在不對上述第一單元和上述至少一個相鄰單元產生額外幹擾的情況下該速率被分配給上述請求移動站；從訪問控制器向上述發出請求的移動站發送數據突發分配響應以指示已被分配給上述請求移動站的增加的數據速率。
2.如權利要求1所述的方法，其中訪問控制器比較接收的導頻強度信息和一個閥值，並且在接收的導頻強度和該閥值之間滿足一個預定的關係時把增加的數據速率分配給上述請求移動站。
3.如權利要求2所述的方法，其中向處於多個與上述第一單元相鄰的單元中的基站提供導頻強度信息，並且當從多個相鄰單元中的任何一個基站接收並由上述請示移動站報告的導頻強度不超過閥值時給予第一數據速率。
4.如權利要求1所述的方法，其中突發請求包括數據突髮長度信息，並且數據突發分配響應包括一個向規定請求移動站允許的數據突髮長度的數據突髮長度參數。
5.如權利要求4所述的方法，其中上述基站包括的步驟有確定被請求的突髮長度信息是否被允許，並且在允許時在數據突發分配響應中包括一個允許數據突髮長度參數。
6.如權利要求1所述的方法，其中數據突發分配響應包括指示請求移動站應在此後重試其請求的重試延遲信息。
7.如權利要求1所述的方法，其中數據突發分配響應包括指示發出請求的移動站應當把其發送延遲一段時間的啟動延遲信息，延遲的時間可從啟動延遲信息中得到。
8.如權利要求1所述的方法，其中還包括的步驟有在基站處檢查一個調度數據突發列表，其中數據突發分配響應包括當該表長於一個預定長度時的一個之後重試消息和當該表短於一個預定長度時的一個數據突發允許消息。
9.如權利要求2所述的方法，其中閥值是一個低於軟切換增加(Tadd)和降低(Tdrop)閥值的高速率訪問閥值(Thra)。
10.如權利要求2所述的方法，其中閥值是一個與增加(Tadd)和降低(Tdrop)閥值之間具有預定關係的高速率訪問閥值(Thra)。
11.如權利要求2所述的方法，其中還包括的步驟有當任何接收的導頻強度信息高於閥值時向上述發出請求的移動站發送一個數據突發分配響應，在接收的導頻強度信息小於閥值時數據突發分配響應在發出請求的移動站處啟用，該速率低於允許的數據速率的數據傳輸速率。
12.如權利要求2所述的方法，其中數據突發分配響應在導頻強度信息超過閥值時指示第一數據速率被拒絕。
13.如權利要求1所述的方法，其中訪問控制器位於包括第一單元的一個或多個基站之中。
14.如權利要求1所述的方法，其中訪問控制器不在任何一個基站之中。
15.如權利要求1所述的方法，其中一組閥值與多個數據突發速率相關，而訪問控制器把從上述至少一個相鄰單元接收的導頻強度與該組臨界值相比較以確定一個給予上述發出請求的移動站的數據速率。
16.如權利要求15所述的方法，其中該組閥值均具有一個與之相關的數據突發速率，而訪問控制器把從上述至少一個相鄰單元接收的導頻長度的最大值與該組閥值相比較以確定一個給予上述發出請求的移動站的數據速率。
17.如權利要求1所述的方法，其中還包括的步驟有在訪問控制器處接收一個相鄰單元負載更新消息，該消息指示在上述至少一個相鄰單元處的負載測量信息；在訪問控制器處，利用接收的導頻強度信息和負載測量信息確定一個被提高的數據速率，在不對上述第一單元和上述至少一個相鄰單元產生額外幹擾的情況下該速率被分配給上述發出請求的移動站；從訪問控制器向上述發出請求的移動站發送數據突發分配響應以指示提高後的數據速率已被給予上述發出請求的移動站。
18.如權利要求17所述的方法，其中還包括的步驟有在訪問控制器處，計算滿足下述針對所有相鄰基站『i』的不等式的最小『m』，(Nvi+N-vs)+mds(zl,zi)I0s]]>，其中
是等價於相鄰每單元語音用戶的平均負載，Nvi是等價於在單元『i』中的語音呼叫的負載，而zi是數據用戶到單元『i』的無線距離，該無線距離可從導頻測量中導出，其中ds(zl,zi)=zi/zl]]>；從訪問控制器向上述發出請求的移動站發送一個數據突發分配響應以指示一個數據速率mB已被給予發出請求的移動站。
19.如權利要求17所述的方法，其中當一個移動站與在多個單元中的一個以上的基站通信時，在訪問控制器處，利用從一個以上的基站接收的導頻強度信息和負載測量信息確定一個被提高的數據速率，在不對多個單元和任何與多個單元相鄰的單元產生額外幹擾的情況下該速率被分配給上述發出請求的移動站；從訪問控制器向上述發出請求的移動站發送數據突發分配響應以指示已被給予上述發出請求的移動站的提高後的數據速率。
20.如權利要求19所述的方法，其中訪問控制器確定各基站允許使用的被提高的數據速率，從中選出最小數據速率並向上述發出請求的移動站發送所選的最小數據速率。
21.一個包括多個單元並且各單元具有一個基站和多個移動站的碼分多址系統，該系統包括在第一單元的一個基站處接收來自請求超過分配給移動站的基本數據速率B的第一數據速率的上述第一單元的該移動站的數據突發請求的接收裝置，上述數據突發請求包括針對上述第一單元的基站和與上述第一單元相鄰的至少一個單元的一個基站的導頻強度信息；一個訪問控制器，該控制器利用接收的導頻強度信息確定一個在不對上述第一單元和上述至少一個相鄰單元產生額外幹擾的情況下要給予上述發出請求的移動站的增加的數據速率並向上述發出請求的移動站發送指示提高後的數據速率已被給予上述發出請求的移動站的數據突發分配響應。
22.如權利要求21所述的碼分多址系統，其中訪問控制器比較接收的導頻強度信息和一個閥值，並且在接收的導頻強度和該臨界值之間滿足一個預定的關係時把提高的數據速率給予上述發出請求的移動站。
23.如權利要求21所述的碼分多址系統，其中一組臨界值與多個數據突發速率相關，而訪問控制器把從上述至少一個相鄰單元接收的導頻強度與該組臨界值相比較以確定一個被給予上述發出請求的移動站的數據速率。
24.如權利要求21所述的碼分多址系統，其中訪問控制器接收一個指示在上述至少一個相鄰單元處的負載測量信息的相鄰單元負載更新消息，利用接收的導頻強度信息和負載測量信息確定一個在不對上述第一單元和上述至少一個相鄰單元產生額外幹擾的情況下可給予上述發出請求的移動站的被提高的數據速率，並向上述發出請求的移動站發送數據突發分配響應以指示提高後的數據速率已被給予上述發出請求的移動站。
25.如權利要求21所述的碼分多址系統，其中訪問控制器計算滿足下述對所有相鄰基站『i』的不等式的最小『m』，(Nvi+N-vs)+mds(zl,zi)I0s]]>，其中
是等價於相鄰每單元語音用戶的平均負載，Nvi是等價於在單元『i』中的語音呼叫的負載，而zi是數據用戶到單元『i』的無線距離，該無線距離可從導頻測量中導出，其中ds(zl,zi)=zi/zl]]>；從訪問控制器向上述發出請求的移動站發送一個數據突發分配響應以指示一個數據速率mB已被給予發出請求的移動站。
全文摘要
一個碼分多址系統提供了一種為發出請求的移動站分配更高的數據速率的方法。一個請求超過基本數據速率的移動站發送所接收的針對其基站和相鄰單元中的基站的導頻強度數據。接收的導頻強度數據被用來確定被分配給發出請求的移動站的更高的數據速率。一個功能在接收的導頻強度數據與一個已建立的臨界值之間滿足預定關係時分配一個更高的數據速率。另一個功能則利用一系列臨界水平，每個水平對均與一個不同的允許數據速率相關。還有一個功能利用平均相鄰單元容量負載和接收導頻強度數據以確定被分配給請求更高數據速率的用戶的一個合適的更高的數據速率。
文檔編號H04B1/69GK1154614SQ9611271
公開日1997年7月16日 申請日期1996年10月4日 優先權日1996年10月4日
發明者易麒麟(音譯), 塞義夫·南達 申請人:美國電報電話公司