专利名称：在cdma蜂窝无线系统中发送和接收功率控制消息的方法
技术领域：
本发明涉及CDMA蜂窝无线系统中的传输方法，该蜂窝无线系统包括在每个单元中至少有一个基站与它覆盖区内的移动站通信，在该系统中基站可通过功率控制消息调节移动台的发射功率。
CDMA是一种多址方法，除以前的FDMA和TDMA方法外，它基于扩谱技术，并已逐渐应用于蜂窝无线系统。CDMA与现有的方法相比有几点优势，例如谱效率和频率分配的简单化。
在CDMA方法中，将用户的窄带数据信号乘以比数据信号频带宽得多的扩展码得到一个相当宽的频带。在已知的测试系统中，已使用了如1.25MHz、10MHz和25MHz的带宽，这样数据信号就扩展到所用的整个频带。所有的用户可同时使用相同的频率进行发射。基站与移动台间每个连接使用一个分离的扩展码，这样在接收机中各用户的信号就可根据每个用户的扩展码彼此区分。
接收机中的相关器与有用的信号同步，基于扩展码进行识别。数据信号在接收机中通过再次乘以与发射阶段相同扩展码恢复为原始带宽。乘以其它扩展码的信号在理想情况下是不相关的，不能恢复成窄带信号。因此，相对于有用信号，它们以噪声出现。系统的扩展码最好这样选择，即它们彼此正交，也就是互不相关。
在典型的移动电话环境中，基站和移动台间信号沿着发射机和接收机间的几条路径传播。这种多径传播主要是由于周围表面的信号反射引起的。沿不同路径传播的信号由于它们不同的传输延迟，到达接收机的时间不同。CDMA与常规的FDMA和TDMA的不同之处在于多径传播可用于信号的接收，通常用于CDMA系统的接收机是所谓rake接收机，它包括一个或多个rake分支。每个分支是一个独立的接收单元，其功能是构成和解调一个接收的信号分量。每个rake分支可与沿单独路径传播的信号分量同步，在常规的CDMA接收机中，接收机分支的信号最好被相关或非相关组合，从而得到优质的信号。
为了保证CDMA系统的有效操作，在移动台和基站的连接要用功率控制。如果基站15相同的信号强度从其区域中的所有移动接收信号，基站的容量就能最大化。移动台可测量从基站接收的信号的强度，并基于该信息调节发射功率。这种功率控制方法叫做“开环功率控制”。基站也可测量从移动台接收的信号的强度，并发送功率控制消息给移动台，基于这些消息调节它们的发射功率。这种功率控制方法叫做“闭环功率控制”。这些方法可同时使用。
从基站到移动台的闭环功率控制所需的功率控制消息可以两种方式发送到移动台，一个业务信道的帧结构的一部分可永久地保留用于从基站到移动台(即下行链路)的传输方向中的功率控制消息。该方法增加了系统所需的带宽。需要时也可使用另一种方法，用功率控制消息所需的位代替用户的数据位。在这种情况下，带宽不增加，但当用功率控制消息替换数据位时，用户连接的质量会有所下降。
从移动台到基站(即，上行链路方向)没有功率控制消息沿传输方向发送。这样，如果帧结构与在下行链路方向中的相同，在上行链路方向就会留出来使用的数据传输带宽，因此，在常规的系统中，在不同的传输方向，帧结构的设计是不同的。然而，由于在发射机和接收机中相似帧结构的相似的时序和同步要求，同类的帧结构将是很有用的。
本发明的目的是在两个传输方向使用相似的帧结构，这样系统的带宽就能被充分利用。
这是用前述的数据传输方法来实现的，其特征在于在从基站到移动台和从移动台到基站的两个传输方向，是使用相似的帧结构在业务信道上进行传输的，当基站利用业务信道的帧结构位向移动台发送功率控制消息时，移动台以业务信道的其它传输方向的相应的位向基站发送一个预定位模型。
在根据本发明的方法中，预定的位模型在上行链路方向是在基站在下行链路方向发送功率控制信的位位置发送的。这使有效利用带宽成为可能，因为由移动台发送的预定位位置使基站的接收质量较好。
在CDMA蜂窝无线系统中，可能在下行链路方向使用所谓导频信道。导频信道是未调制数据的信号，用特定的扩展码发送，但不包含任何数据信息。导频信号是使用实际业务信道所处的相同的频带发送的。导频信号是所有用户熟知的业务信道，用于例如功率测量和相于相位基准的产生。
根据本发明的设置，能使相干检测也在上行链路方向进行。这在以前是不可能的，因为不能产生相位基准。设置的这种导频信通只可能在下行链路方向。相位基准的产生可使用移动台发送的以前已知的位模型，这样相干检测就是可能的了。相干检测将信/噪比改善了大约3dB，在CDMA蜂窝系统中，可直接看到容量几乎增加了一倍。
以下将结合附图，详细描述本发明，其中图1示出了可使用本发明的蜂窝网，图2示出了下行链路方向中的部分位被永久保留用于功率控制消息的帧结构，图3a示出了设有功率控制消息的帧结构，图3b示出了下行链路方向的部分数据位被功率控制消息代替的帧结构。
图1示出了应用根据本发明的方法的CDMA蜂窝网络系统的部分原理图。基站10与其区域中的移动台11、12通信。基站用功率控制消息调节移动台的发射功率，功率控制消息在业务信道13、14上发送到每个移动台。
在业务信道上使用预定的连环帧结构。具有一定长度的帧构成要发送的数据位、被编码的帧，经调制后发送。除数据位以外，还有其它的信息位，如训练序列、功率控制位或信令位也可在一帧中发射。帧结构的构成取决于要发送信息的性质。例如，当建立连接时，使用包括用户信息的连接建立帧，而当连接已建立，使用多数位为数据位的业务帧。
在本发明的第一个实施例中，下行链路方向的帧结构中的某一部分被永久保留用于传输功率控制消息。帧结构可以是图2所示的那种。帧20的多数位21用于数据传输，但是位22的一部分保留用于功率控制消息位。在根据本发明的方法中，在上行和下行链路传输方向使用了相似的帧结构。因为在上行链路方向不需功率控制消息，基站已知的预定位模型可在留给它们的空间中发送。
根据本发明的优选实施例，可在基站中使用这些已知的位产生接收信号的相位基准。利用所产生的相位基准，接收信号可被相干检测，在CDMA网络中，可使容量增大一倍。
根据本发明的另一个优选实施例，可在基站中使用已知的位进行接收信号的功率测量，得到比以前更好的功率控制。功率控制的精确性也可增加CDMA网络的容量，但不如相干检测那样明显。
在本发明的另一个实施例中，在下行链路方向的帧结构中没有特定的部分被永久保留，用于功率控制消息的传输，但在需要时，可用功率控制位替换一部分数据位。因此，系统所需的带宽小于以前的实施例，但缺点是要损失数据位。图3a示出了在下行和上行链路方向中的帧，其中没有发射功率控制消息。当基站需要发送功率控制消息的频带时，用功率控制消息位替换该帧的一部分数据位。图3b示出了这种情况。该帧结构上理论上类似于以前的实施例。该帧包括数据位31和功率控制位32。移动台必需通过信令或其它方式被告知一部分数据位被功率控制消息代替。在上行链路方向，帧结构相应地变成与图3b类似。数据位被基站已知的预定位模型而不是功率控制消息代替。现在可以上述方式在基站中使用该已知的位模型。
虽然以上结合
了本发明，但虽然本发明不限于此，它可在所附权利要求限定的范围内进行各种变化。
权利要求
1.CDMA蜂窝无线系统中的一种数据传输方法，所述系统包括在每个单元中至少有一个基站(10)与其覆盖区内的移动台(11、12)通信，在该系统中，基站(10)通过功率控制消息调节其区域内的移动台(11、12)的发射功率，其特征在于在从基站(10)到移动台(11、12)和从移动台(11、12)到基站(10)的传输方向，业务信道上的传输是用相似的帧结构进行的，当基站(10)用业务信道的帧结构位向移动台(11、12)发送功率控制消息时，移动台(11、12)在业务信道的其它传输方向的相应位发送一个预定的位模型给基站(10)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于传输基站(10)的功率控制消息和移动台(11、12)的相应的预定位模型的位为此目的被从帧结构中永久保留。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于用于传输基站(10)的功率控制消息和移动台(11、12)的相应的预定位模型的位通过用要发送的消息或位模型替代用户的部分数据位从帧结构中被暂时保留。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于在基站(10)中用移动台(11、12)发送的预定位模型产生相干相位基准，
5.根据权利要求1的方法，其特征在于在基站(10)用移动台(11、12)发送的预定位模型进行功率测量。
全文摘要
本发明涉及CDMA蜂窝无线系统中的数据传输方法，所述系统包括在每个单元中至少一个基站与其区域内的移动台通信，通过功率控制消息调节移动台的发射功率。为在基站进行相干控制，根据本发明的方法，在上行和下行两个方向用相似的帧结构在业务信道上传输。当基站用业务信道的帧结构位向移动台发送功率控制消息时，移动台在业务信道的其它传输方向的相应位向基站发送预定的位模型。
文档编号H04B7/005GK1122175SQ95190024
公开日1996年5月8日 申请日期1995年1月11日 优先权日1994年1月12日
发明者伊尔基亚·凯斯基特罗, 凯里·赖金恩, 特罗·奥简佩拉 申请人:诺基亚电信公司, 诺基亚移动电话有限公司