专利名称：无线电通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有用于从辅助站到主站的数据传输的随机接入信道的无线电通信系统，还涉及在这种系统中使用的主站和辅助站以及运行这种系统的方法。虽然本技术说明具体参照呈现的通用移动电信系统(UMTS)描述一个系统，但应当看到，所描述的技术同样可应用于其它移动无线系统。在本技术说明书中，术语随机接入信道是指借以进行随机接入传输的逻辑信道，它一般包含多个不同的物理信道。
背景技术：
随机接入信道是无线电通信系统的通常部分，它使得移动台(MS)能够发送短消息到基站(BS)。应用项包括当MS被接通时发信令到BS，当MS没有在进行呼叫时发送分组数据到BS，以及请求BS分配资源给MS使用。
在其中移动台实际上没有在进行呼叫时常常需要发送数据分组到BS的系统中，有利地提供具有与标准随机接入信道相同的特征的、但打算从MS传输小的和中等尺寸的分组到BS的、随机接入分组信道。
在为UMTS开发的这样的方案的一个实施例中，有多个随机接入分组信道可提供给MS。将由MS发送的接入到分组信道的请求用随机选择的签名编码，这相应于分组信道资源。如果有适当的信道可提供使用，则BS把它分配给该请求的MS。
发明概要本发明的目的是提供具有改进的资源利用的随机接入信道。
按照本发明的第一方面，提供具有用于从辅助站传输数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统，该主站具有用于应答来自辅助站的、对于接入到随机接入信道资源的请求的装置，该请求包括用相应于资源的签名编码的信号的发送，其中该主站具有用于周期地通知辅助站关于随机接入信道资源的可提供性的装置，以及主站和辅助站具有用于把可提供的资源动态地重新分配给被分配给不可提供的资源的签名的装置。
按照本发明的第二方面，提供在具有用于从辅助站传输数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统中使用的主站，该主站具有用于应答来自辅助站的、对于接入到随机接入信道资源的请求的装置，该请求包括用相应于资源的签名编码的信号的发送，其中提供了用于周期地通知辅助站关于随机接入信道资源的可提供性以及用于把可提供的资源动态地重新分配给被分配了当前不可供使用的资源的签名的装置。
按照本发明的第三方面，提供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辅助站，该辅助站具有用于通过发送用相应于资源的签名被编码的信号而请求接入到随机接入信道资源的装置，其中提供了用于从由主站周期地发送的信号确定随机接入信道资源的可提供性以及用于把可提供的资源动态地重新分配给被分配给当前不可供使用的资源的签名的装置。
按照本发明的第四方面，提供运行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的方法，方法包括辅助站通过发送用相应于资源的签名被编码的信号而请求接入到随机接入信道资源，其特征在于，主站周期地通知辅助站关于随机接入信道资源的可提供性以及主站和辅助站把可提供的资源动态地重新分配给被分配给当前不可供使用的资源的签名。
附图简述现在将参照附图，通过例子来描述本发明的实施例，其中
图1是无线电通信系统的示意方框图；图2显示基本随机接入分组信道方案；图3是显示一个可能的组的16个前同步信号的签名的表；图4显示具有分组信道可提供性消息的增强的随机接入分组信道方案；以及图5是按照本发明的动态重新分配接入前同步信号签名的方法的表；在附图中，相同的参考数字被使用来表示相应的特性。
实现本发明的模式参照图1，无线电通信系统包括主站(BS)100和多个辅助站(MS)110。BS100包括微控制器(μC)102，收发信机装置(Tx/Rx)104，被连接到天线装置106，功率控制装置(PC)107，用于改变发射功率电平，和连接装置108，用于连接到PSTN或其它适当的网络。每个MS110包括微控制器(μC)112，收发信机装置(Tx/Rx)114，被连接到天线装置116，和功率控制装置(PC)118，用于改变发射功率电平。从BS100到MS110的通信在下行链路信道122上进行，而从MS110到BS100的通信在上行链路信道124上进行。
图2上显示运行在频分复用系统中的随机接入分组信道资源的基本方案，上行链路信道124被画在下行链路信道122的上方。在接入阶段，MS110首先在特定的接入时隙中以低的功率电平发送用从一组16个可能的签名中随机地选择的签名被编码的前同步信号(P)202。
签名是一个具有它的扰频码和由特定的比特序列调制的信道化代码的特征的信号。互相正交的签名组可以通过规定一组互相正交的比特序列用于调制而被得到。这样的一组的例子是如图3所示，该组包括16个签名P1到P16。每个签名P1包括16个复数符号S，每个符号是A或-A，其中A＝1+j。每个签名的倒置可通过交换A和-A而得到。签名和它们的倒置都是互相正交的。
不同组的签名可以通过改变扰频码或信道化码(即，物理信道)，或通过使用不同的互相正交的比特序列组而得到。替换地，较大的组的签名可以这样规定，以使得具有低的互相关，而不是严格的正交性。虽然本技术说明是指16个签名的组，但不同的实施方案可以使用具有不同的数目的签名的组。
在这个基本方案中，用于编码接入前同步信号202的前同步信号签名的选择确定MS110请求的物理信道，每个前同步信号签名相应于有限数目的上行链路和下行链路信道。如果BS100接收和周期地译码前同步信号，则它发送前同步信号应答(A)206。在图2所示的例子中，在第一前同步信号202被发送后，在分配给它的时隙204中(典型地是1ms的长度)没有应答返回。所以，MS110以较高的功率电平发送另一个前同步信号202。在时隙204中再次没有接收到应答，所以MS110以更高的功率发送另一个前同步信号202。这由BS100接收和译码，BS100发送一个应答206，由此完成接入阶段。
除了通知MS110关于其前同步信号202已被接收以外，应答206可以是肯定的，通知MS110请求的信道是空闲的，或可以是否定的，通知MS110信道正在使用以及接入被拒绝。否定的应答(NACK)可以由BS100指示倒置签名的相位(相对于每个参考或导引信号)。替换地，由BS100用于应答所使用的某些签名也可被用作为NACK。
BS100对于每个接入时隙将只发送一个应答，虽然发送了许多前同步信号202。用于选择的一个基础是应答以最高的功率接收的前同步信号202。如果一个以上的前同步信号202被发送，但每个前同步信号用不同的签名被编码，则每个MS110就知道它的前同步信号是否被正确地接收。然而，有可能一个以上的MS110选择相同的签名，所以相信它的前同步信号202已被接收。如果每个这些移动台110开始发送它的数据，则结果将是冲突的，多半没有数据被正确地接收。
为了减小这种事件发生的机会，在表示请求的信道是空闲的应答206传输以后跟随一个内容分辨阶段。发送以相应于由BS100应答的的那个签名编码的前同步信号202的每个MS110现在发送另一个内容分辨前同步信号(CP)208。这个前同步信号208用从另一个组的16个可能的签名中随机选择的签名被编码。这个组可以不同于在接入前同步信号202中使用的组(或通过改变调制比特序列的组，扰频码，或信道化码)，或替换地，这组签名可以在接入阶段和内容分辨阶段之间共享。BS100然后发出内容分辨应答(CA)210，相应于以最高功率接收的选择的前同步信号208，该应答210使得MS110能够发送它的数据。所以，如果一个以上的MS110选择同一个接入前同步信号202，则同一个内容分辨前同步信号208也被选择的机会是很小的。
在这个内容分辨阶段以后，BS100开始发送物理控制信道(PCCH)212，它包括功率控制信息，指令MS110调节它的发射功率，如有必要的话，以及MS110在分配的分组信道上发送一个或多个分组(PKT)214，它通常是在与前同步信号传输所使用的信道不同的物理信道上。PCCH212可以与数据214的传输同时开始，或可以在它前面，以便足以在数据传输之前建立闭环功率控制。
上述的基本方案的问题是，MS110可能被拒绝接入到相应于它的选择的前同步信号前面的分组信道，即使其它的适当的信道是可供使用的。这多半使得MS110将化费很大的时间等待一个信道成为可提供的，特别是当业务负载很高时。
这个问题的一个解决办法是BS100通知分组信道资源的可提供性。图4上显示了在我们的共同待决的UK专利申请9921548.5(我们的参考号PHB34390)中更详细地揭示的一个这样的方案，与本发明的方案的组合。在这个组合方案中，BS100重复地广播分组信道可提供性(AV)消息402，它通知MS110关于当前可供使用的资源。每帧广播AV消息402一次，是下行链路附加开销与延时之间的合理的折衷，因为最大传输延时将由发送数据分组化费的时间，典型地几个帧，占主要部分。
这个和其它类似的方案通过使得MS110能够选择相应于已知是可供使用的资源的签名，而解决关于MS110可能被拒绝接入到相应于它的选择的前同步信号前面的分组信道的问题。然而，如果不是所有的可能的分组信道是可供使用的，则有一些签名被分配以不能被使用的资源。
关于接入前同步信号签名的分组信道资源的分配的基本信息，由BS100广播给在它的覆盖区域中所有的移动台110。在按照本发明的系统中，被预先分配以当前不能提供使用的签名(如由BS100通过AV消息402通知的)被临时重新供可提供的资源使用。这种重新分配以预定的方式完成。所以，不需要附加的信令，因为MS110可以从由BS100广播的资源可提供性信息和签名到资源的映射，确定接入前同步信号签名到资源的当前映射。在这个系统的变例中，BS100可以通知由MS110对于签名重新分配所使用的方法，或可以通知对该方法的修改。
用于签名的动态重新分配的一个可能的方法是以预定的次序(例如，递减数字次序)组合未使用的签名。以及一次一个地分配它们给可提供的资源，从最低的比特速率开始，逐步建立。如果空闲的签名数大于可提供的资源，则处理过程环绕式进行。
考虑图3所示的一组16个接入前同步信号签名的例子。图5的表上显示按照本发明的、用于动态重新分配签名的方法的应用的五个例子。在表的第一列上，每个例子E被标记以1到5。签名P到比特速率B(以kbps计)的广播的分配被显示在第二和第三列，其中整数1不是签名P1等等。签名P到比特速率B的动态的分配被显示在第四和第五列。
在例1中，签名的广播的分配把两个或三个签名以递减数字次序分配给每个比特速率。然而，AV消息402表示三个最高的比特速率(480，960和1920kbps)是不能提供的，所以MS110可确定签名10到16是未使用的。这些未使用的签名的第一个签名10所以被分配给最低的比特速率，60kbps，把签名11分配给120kbps，以及把签名12分配给240kbps。然后，处理过程环绕，把签名13分配给60kbps，把签名14分配给120kbps，以及把签名15分配给240kbps。最后，处理过程再次环绕式进行，把签名13分配给60kbps，此后，没有未使用的签名，以及处理过程终结。
图5所示的其它的例子以类似的方式得出。应当指出，如图5所示，有可能BS100不分配所有可提供的签名(在本例中，是签名1到4和9到12)。所以，虽然它们是未使用的，但这些签名不提供用于动态重新分配。
将会看到，有一系列用于分配未使用的(但可提供的)签名给资源的替换的方法，全部属于本发明的范围。
按照本发明的系统比起具有分组信道的已知系统具有多个优点。通过确保所有的可提供的签名被分配给可提供资源，减小了冲突的概率(当两个移动台110希望接入同一个资源和选择同一个前同步信号签名时)。这提供MS110请求分组信道的减小的延时，以及可提供的资源的更有效的分配。
本方法对于附加信令没有加上要求，因为重新分配可以从广播的信息被确定。而且，没有要求特定的MS110实施上述的方案，因为没有重新分配可提供的、被分配给比特速率的签名。
在本发明背后的原理是已知为(暂时)未使用的，或不能使用的签名可以以预定的方式被动态地重新分配给其它使用，以便减小冲突概率。这个原理可被应用于其它上下文。例如，我们的共同待决的UK专利申请0000293.1(我们的参考号PHGB000003)揭示了一个系统，其中分组信道的分配由BS100结合内容分辨应答210被通知。在这样的系统中，如果通过AV消息402或某些替换的装置已知某些信道当前是不可提供的，则被分配来通知这些不可提供的信道的分配的签名可被重新分配给内容分辨前同步信号208。
除了把不同的签名使用于不同的资源之间的差别以外，按照本发明的系统也可分配不同的时隙用于与不同的资源有关的接入试图。而且，虽然在上述的实施例中可供使用的资源是具有不同的数据速率的分组信道，但其它实施例可以具有不同的可提供的资源。一个例子是具有不同的业务类别的信道，一个或多个签名被分配给每个业务类别。
除了它在上述的FDD系统中的应用以外，本发明可被应用于其它类型的通信系统。例如，它可被使用于时分多址(TDMA)系统，只要上行链路传输发生在与下行链路传输不同的时隙。
上述的实施例涉及分组传输。然而，相同的原理可以同样地很好地应用于其中建立用于数据传输的电路的系统。
通过阅读本揭示内容，其它的修改对于本领域技术人员来说是很明显的。这样的修改可包括在无线电通信系统及其部件的设计、制造和使用方面已知的其它特性，以及它们可被使用，而不用或除了这里已描述的特性以外。虽然在本申请中对特性的特定的组合提出了权利要求，但应当看到，本专利申请的揭示内容的范围也包括这里明显地或隐含地揭示的任何精巧的特性或特性的任何精巧的组合，或任何一般化，它是否涉及与任何权利要求现在要求的相同的发明，以及它是否缓和与本发明相同的全部或任何的技术问题。由此，本申请人指出，在本专利申请实行期间，或在由此得出的任何进一步的专利申请实行期间，对于这样的特性和特性的组合提出新的权利要求。
在本技术说明和权利要求中，在元件前面的词组“一个”并不排除存在多个这样的元件。而且，词组“包括”并不排除存在除了所列出的以外的其它元件或步骤。
工业可应用性本发明可应用于一系列无线电通信系统，例如，UMTS。
权利要求
1.一种具有用于从辅助站传输数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统，该主站具有用于应答来自辅助站的、对于接入到随机接入信道资源的请求的装置，该请求包括发送用相应于资源的签名被编码的信号，其中主站具有用于周期地通知辅助站关于随机接入信道资源的可提供性的装置，以及主站和辅助站具有用于把可提供的资源动态地重新分配给被分配给不可提供的资源的签名的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，随机接入信道适用于以分组形式传输数据。
3.一种在具有用于从辅助站传输数据到主站的随机接入信道的无线电通信系统中使用的主站，该主站具有用于应答来自辅助站的、对于接入到随机接入信道资源的请求的装置，该请求包括发送用相应于资源的签名被编码的信号，其中提供了用于周期地通知辅助站关于随机接入信道资源的可提供性以及用于把可提供的资源动态地重新分配给被分配给当前不可供使用的资源的签名的装置。
4.如权利要求3所述的主站，其特征在于，提供了用于通知辅助站关于哪个方法要被使用于签名的重新分配的装置。
5.一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辅助站，该辅助站具有用于通过发送用相应于资源的签名被编码的信号而请求接入到随机接入信道资源的装置，其中提供了用于从由主站周期地发送的信号确定随机接入信道资源的可提供性以及用于把可提供的资源动态地重新分配给被分配给当前不可供使用的资源的签名的装置。
6.如权利要求5所述的辅助站，其特征在于，提供了用于从由主站发送的信号确定哪个方法要被使用于签名的重新分配的装置。
7.一种用于运行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的方法，该方法包括辅助站通过发送用相应于资源的签名被编码的信号而请求接入到随机接入信道资源，其特征在于，主站周期地通知辅助站关于随机接入信道资源的可提供性以及主站和辅助站把可提供的资源动态地重新分配给被分配给当前不可供使用的资源的签名。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，这些资源是具有不同的数据速率的信道。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，这些资源是具有不同的业务类别的信道。
10.如权利要求7到9中的任一项所述的方法，其特征在于，主站和辅助站分配一个次序给相应于不可提供的资源的签名，以及又以这个次序分配签名给可提供的资源。
11.如权利要求7到10中的任一项所述的方法，其特征在于，主站通知辅助站关于哪个方法要被用于签名的重新分配。
12.如权利要求7到10中的任一项所述的方法，其特征在于，预定的基本方法被使用于签名的重新分配以及主站通知辅助站关于对方法的修改。
全文摘要
无线电通信系统具有用于从辅助站到主站的数据(214)的传输的随机接入信道。这样的信道被辅助站用来把数据(214)发送到主站,而实际上不进行呼叫。请求接入的辅助站选择一个签名,相应于需要用来编码接入前同步信号(202)的资源。根据由主站广播的资源可提供性消息(402),可以知道某些资源是不可提供的。在这种情况下,主站和辅助站把相应于不可提供的资源的签名动态地重新分配给可提供的资源,由此,减小在请求同一个资源的不同的辅助站之间的冲突的概率。
文档编号H04L12/56GK1363161SQ00802173
公开日2002年8月7日 申请日期2000年7月26日 优先权日1999年8月6日
发明者T·J·穆斯利, B·亨特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司