专利名称：为用户提供基于负载和干扰的按需分配服务的码分多址系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及码分多址系统，具体地讲是涉及根据系统的负载和干扰为用户分配数据速率的CDMA系统。
用于蜂窝语音通信的码分多址(CDMA)的优点已众所周知。与诸如时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA)的正交系统相比，可以大大简化在单元之间和单元内的频率规化或正交性协调。其原因是，在TDMA或FDMA中重用约束必须考虑最坏情况下(或百分之九十五)的干扰，而在CDMA中的重用所依据的是从大量低功率用户得到的平均干扰。由于这种干扰的平均特性，CDMA简单地把语音活动因子和天线分区转换成容量增益。而且，RAKE接收器决定扩展频谱信号的多路径部件并把它转换成分集增益。
尽管有这些优点，但传统的CDMA系统具有非常有限的单位用户吞吐量并且不适于“按需分配带宽”的局域网(LAN)等的应用。事实上，当前的CDMA标准以电路模式进行操作，并假定用户均匀分布，而且把用户限制到只占系统容量一小部分的速率上。如上所述，CDMA依赖于来自大量低速率(语音或电路模式数据)用户的干扰的平均影响。CDMA更多地依赖复杂的功率控制以保证相邻单元的所有用户的平均干扰只占来自一个单元内的用户的干扰的一小部分。在均匀系统中有缺陷的功率控制对系统性能有直接的影响。
而且即使有了最佳功率控制，在具有混合业务的系统中的高速率用户会导致大量的相邻单元干扰变化，这种变化会严重降低系统容量。这个问题有碍于在蜂窝系统中提供高数据速率服务。
本发明的基于负载和干扰的按需分配技术保护语音(和其它高优先权或延迟敏感)等时传输用户并在系统负载允许时协调高数据速率用户的峰值数据速率需求。更具体地讲，本发明的方法和装置提供了一个具有多个单元的码分多址系统，其中各单元均具有一个基站和多个移动站，该系统的工作方式是为发出请求的移动站分配更高的数据速率。起初系统从一个移动站接收一个数据突发请求(data burst request)，该移动站在请求数据速率的一个第一单元中具有一个已建立的超出分配给上述移动站的基本数据速率B的高突发速率数据呼叫。数据突发请求包括用于第一单元的一个基站和与第一单元相邻的至少一个单元的导频强度信息(例如，IS-95的导频测量报告消息)。假定已知第一单元中的负载水平，一个访问控制器使用接收的导频强度确定是否同意为发出请求的移动站提供更高的数据速率。如果同意提供，则从访问控制器向发出请求的移动站发送一个数据突发分配响应。有一个功能允许访问控制器比较接收的导频强度和一个临界值(例如一个干扰水平指示器)。当接收的导频强度和临界值之间满足预定关系时，数据突发分配响应指示已同意为发出请求的移动站提供更高的数据速率。当存在多个相邻单元(这里也称作邻近单元)时，在从多个相邻单元的所有基站接收的导频强度不超过临界值的情况下增加的数据速率就是所请求的第一数据速率。
另一个功能则使用一系列的阀值，各阀值均与一个不同的允许数据速率相关。利用接收的导频强度信息，可以确定一个满足所有相邻单元干扰规定的数据速率。根据另一个功能，使用平均相邻单元负载而不是阀值，以及导频强度信息来确定被分配给请求更高数据速率的用户的合适的增加的数据速率。
在附图中，
图1说明了可以使用本发明的当前领域的CDMA系统；图2说明了有关图1的CDMA系统的说明性移动站的模块图；图3说明了有关图1的CDMA系统的说明性基站的模块图；图4说明了基站如何根据本发明为移动用户提供基于负载和干扰的按需分配服务的流图；图5说明了有关交换机访问控制器如何在单元之间协调软切换的流图；图6说明了有关本发明的自主访问控制功能的流图；图7说明了有关增强自主访问控制功能的流图；图8说明了有关相邻单元协调访问控制功能的流图；图9说明了有关数据速率的说明性图例，该数据速率作为相对于基站远程功能被允许提供给一个用户；图10说明了有关针对数据速率倍数m的接收导频强度测量的说明性图例。
为了缩减在服务混合业务的蜂窝CDMA系统中的潜在大干扰变化，本发明包括考虑信道负载和干扰的自主和/或协同网络访问控制。本发明动态地给用户分配更高的数据速率并同时根据服务需求调整各用户的服务质量(QOS)。通过允许用户在多个信道上同时进行发送或通过使用诸如可变扩展增益，可变信道编码速率，可变信段速率等其它方式改变调制方式(Walsh调制，编码调制，BPSK，QPSK…)可以为用户分配更高的数据速率。在由Richard D.Gitlin和Chih-Lin I申请，于1995年8月15日发布的题为“提供可变数据速率访问的码分多址系统”的美国专利5,442,625中描述了一种可以实现这种方式的方案，该方案是具有动态按需分配的多重编码CDMA(MC-CDMA)。通过在信道上用一个目标帧出错率(FER)和信噪比(Eb/No)进行功率控制可以调整QOS。在本发明中，网络在进行速率分配和QOS判定中使用一种考虑信道负载，干扰和软切换的控制策略，以保证语音用户所期望的优先权。这样动态、分组类的按需分配访问使得具有不同的服务用户能够按照所期望的速率和QOS需求来访问信道。
上述自主网络访问控制在这里是指在无线CDMA网络中提供动态按需分配突发访问的基于负载和干扰的按需分配(LIDA)。LIDA可以保护语音(和其它高优先权或延迟敏感)等时传输用户，并在信道负载允许的情况下允许高数据速率用户进行峰值速率访问。在最佳类型QOS的保证下，高数据速率服务非常适合于常见的LAN型和广域网WAN型的计算机应用(包括基于移动IP的服务(C.Perkins，“IP移动支持”，Internet Engineering Task Force，1995年3月21日)和CDPD(“蜂窝数字分组数据系统规范版本1.1”，CDPDForum，Inc.，1995年1月19日))，但不太适于具有严格实时约束的高速率应用。
在下面描述中，所有图中各项或模块均具有一个与之相关的参考表示，其中第一位数指示第一次出现该项的图例(例如110在图1中出现)。
参照图1，描述一个当前领域的多重编码(MC)CDMA系统。这个说明性的MC-CDMA系统包括一个由单元100，110，120，130，140，150和160构成的规则六边形网格，其中每个单元包括多个移动站(例如MS1.1-MS1.N)，这些移动站使得多个用户(1-N)能够同在一个单元站点内与其对应的基站BS1通信。单元站点120包括基站BS2和移动站MS2.1-MS2.J。
可以在诸如BS1-BS2的各个基站中实现将在下面段落中描述的本发明的LIDA控制。在本发明的一个实施例中，访问控制器190被用来在邻近基站之间(例如在BS1和BS2之间)提供协调访问控制(图1)。在这样一个方案中，访问控制器190与所有基站通信以控制高于基本速率的数据速率和突发长度的分配。尽管在单独的位置上给出了访问控制器190，但该访问控制器可以和一个基站或中心交换机在一起。
无线距离是从一个基站发送的信号在发送到一个移动站时产生的实际无线损耗。在移动站接收的导频功率Pi为P/zi，其中P为从各基站发送导频功率而zi是实际“无线距离”。由于单元100中的移动站MS1.1接近单元120，基站BS2的接收导频的功率电平增加并超过阀值Tadd，而移动站则进入“软切换”。在软切换期间，移动站与基站BS1和BS2通信。在本发明中把针对突发访问控制的导频测量的使用加以扩展。
参照图2，其中所给出一个有关移动站MS1.1的说明性模块图包括一个发送器站250和一个接收器站260。在前面引用的美国专利5,442,625中描述了移动站的说明性例子。发送器站250包括一个以第一数据位速率接收来自用户1的数字信息(或数据信号)的卷积编码器201。卷积编码器201的输出被连到交错器202和Walsh调制器203，所有这些在当前领域中都是众所周知的。串到并(S/P)站281被连到Walsh调制器203的输出并把用户的输入数字信息流转换成M基本数据速率串行信息流。下面把MC-CDMA用作提供更高的数据速率的说明性方法。
串到并站281把用户的串行数字信息输入转换成M数据流(M为≤Mmax的整数)，其中该输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的输出连至编码扩展器204，224和244，这些编码扩展器把各M数据流相应扩展成使用对于用户1是唯一的编码C1，C2和CM的信道位速率。混合器254混合编码扩展器204，224和244的输出。输出信号混合器254与编码器205和206相连。在编码器205中，用一个相同码AI对来自混合器254的信号进行进一步编码。类似地，编码器206还使用一个正交相位码AQ对来自混合器254的信号编码。码AI和AQ对于图1的所有移动站是公共的。
编码器205的输出被用来在调制器208中调制载波信号Cosωct。编码器206的输出被用来在调制器209中调制载波信号Sinωct。在某些应用中，可以使用一个中继站来提供更好的频谱整形。调制器208和209的输出是在混合器210中被混合并通过天线211无线发送到一个基站(如图1的BS1)的无线频率信号。
一个基站(如BS1)在一个不同的载波频率上进行发送，而该载波频率被在其单元站点100内的移动站MS1.1-MS1.N接收并解码。在说明性的例子中，移动站MS1.1的接收器260包括一个解调载波频率以获得一个信道位速率信号的解调器(图中未给出)，其中使用编码AI和AQ对信道位速率信号解码并使用相关的编码序列C1对其进行解扩展以获得被输出给用户1的信息数据信号。
诸如BS1的基站以和移动站MS1.1的接收器260类似的方式接收，解码并解扩展用户1的信息数据信号。类似地，除了用户N具有一个唯一的编码CN以便与用户1相区别之外，由移动站MS1.N表示的其它移动站以和移动站MS1.1类似的方式进行操作。在移动站MS1.N中，同相编码和正交编码AI，AQ以及载波频率fe分别与用于移动站MS1.1的相同。
参照图3，其中给出一个有关基站MS1的说明性模块图。调制载波信号在天线301被接收并在处理器303的控制下被MC-CDMA接收器302处理。接收器302以和前面描述的图2的移动站MS1.1的MC-CDMA接收器260类似的方式进行操作。类似地，MC-CDMA发送器305通过天线311发送并以和前面描述的发送250类似的方式进行操作。
在驻留于存储器304的程序控制下的处理器303控制MC-CDMA接收器302的操作，而MC-CDMA发送器305完成常见的基站功能并可以为单元100完成某些或所有根据本发明的基于负载和干扰的按需分配(LIDA)功能。图4-9说明了这种LIDA功能，而下面段落将描述该功能。但这里不讨论与理解本发明无关的由基站BS1完成的功能。
干扰计算继续参照图1，首先研究由一个高速率数据用户(使用多重编码)带来的单元内和单元外干扰。结果表明需要使按需分配与网络控制算法LIDA相配合。允许以达到基本速率M倍的速率进行突发访问的LIDA算法的过程通常以下述内容为基础·在单元及其相邻单元中的负载信息；·由移动站提供的导频强度测量；·在相邻单元之间的突发速率，突发长度和突发起始时间的协调。
可以通过LIDA来管理在能够进行高位速率突发模式操作的数据用户和高优先权语音用户之间的系统资源协调。下面给出具有不同复杂度的LIDA算法。为了简化描述，这里描述针对具有单独一个数据用户的系统的控制过程。用于多个数据用户的过程与此非常类似。这里给出的控制机制有必要在CDMA上提供一种共享突发模式访问机制，并且在这里把该控制机制申请成一个新发明。
在下面的描述中，假定图1的CDMA蜂窝系统具有功率控制并只包括处于各移动站MS1.1-MS1.N，MS2.1-MS2.J之中的语音用户。考虑单元站点100当只为语音用户提供服务时，各个单元内的干扰源在基站BS1处产生同样的干扰，所以显得只有一个用户，而在规则六边形网格蜂窝系统110-160中从所有单元汇集的平均单元外干扰源(如MS2.1)看上去象有γ个用户。假定路径损耗指数为4，γ大约为0.5。在每单元有N个语音用户的系统中，各基站处的总干扰为Io＝αN(1+γ)(1)其中α为语音占空因子(speech activity factor)。在后续讨论中把具有容量为每单元N个用户的仅语音的系统中的额定干扰Io用作参照QOS。
现在研究一下在只有一个数据用户在时间‘t’处以M倍于基本速率(依赖于参照系统配置，9.6kbps或14.4kbps)的速率进行发送的情况下的单元内干扰。假定语音占空因子α大约为0.4，在理想的功率控制下，在其单元内一个有效的数据用户等价于2.5M(＝M/α)个语音用户。如果M＝4，则数据用户占用等价于10个语音用户的资源，即这样一个数据的“等价负载”为10。在具有每单元15-25语音用户的常见容量的情况下，很容易发现单个高速率数据用户对单元容量有较大的影响。(显然，一个移动站数据用户的占空因子会影响其平均需求；而高数据速率突发的按需分配必须考虑在其高数据速率传输期间由数据用户产生的最大干扰。)下面考虑对单元外干扰的影响。在语音用户均匀分布在单元110-160的仅语音的系统中，多数单元外干扰来自于其它的在单元边界111-161附近的单元(如MS2.1)。由于路径损耗指数较大，距离边界更远的用户(如MS2.N)产生较少的单元外干扰。由于高数据速率用户(如MS1.1)以M/α倍于语音用户平均数据速率的速率进行发送并沿接近边界121的路径101移动，对BS1的单元内干扰保持在M/α附近，而由高速率数据用户产生的对BS2的单元外干扰则快速超过针对语音系统所计算出的程度。然而，为了保持所需的服务质量(QOS)，必须控制各单元处的总干扰使之不大于Io。
为了对上述讨论加以量化，假定每单元有Nv个语音用户和在主单元中有一个有效的(正在发送的)高速率数据用户，那么可以表述在主单元和最接近的相邻单元中的总干扰如下Id(r)＝αNv(1+γ)+Mγd(r)(2)其中‘r’为从活跃高速率数据用户到其主单元站点之间的距离。由于该单元进行功率控制并且针对其接近的相邻单元有γd(r)＝1，那么对于主单元则有γd(r)≈(2R-r)4/r4。针对高速率数据用户的访问控制机制在主单元和被接近的相邻单元中必须满足下面约束Id(r)≤Io(3)为了满足干扰约束，这里要尝试把语音用户数Nv，或数据用户使用的基本数据速率B的倍数M作为‘r’的函数来调整。在下面章节将详细描述有关问题和策略。
利用导频强度测量的干扰控制在前面的描述中，因一个数据用户造成的单元外干扰是(2R-r)/r的函数。访问控制器根据有关移动站到单元站点的距离确定所允许的Nv和M的值。当把‘r’用作控制变量时存在两个问题。第一个问题是不能精确确定移动站到单元站点的距离。更重要的是尽管前面根据距离‘r’来讨论单元外干扰，但实际的干扰更加依赖于除距离之外的盲区衰减条件。所以基于地理距离的控制既不是最佳的也不是可行的。本发明使用了一种基于无线距离并利用导频强度测量来解决两个问题的控制。这种方案可以容易地成为CDMA系统的一个整体部分。
在当前的CDMA系统中，以下述方式实现支持移动的软切换。基站为移动站提供一个相邻导频列表。移动站周期性地测量在其相邻列表上的导频强度并把它发向单元站点。如果移动站未连接到的基站的导频强度大于一个阀值Tadd，则基站为移动站初始化一个软切换。本发明扩展了利用导频强度测量进行软切换判定的概念并把它用于高数据速率用户的访问控制。
参照图4，这里描述图1的具有所述的LIDA能力(此后称为LIDA)的CDMA系统。在步骤401，一个移动站产生一个请求高数据速率突发模式服务选项的呼叫。在步骤403，移动站和基站协商最高调制解调器速率和针对移动站的最大突发长度。
如步骤405所示，各用户被分配一个被确定为特定于用户的PN序列的唯一初级编码，即C1。当用户静止时407，利用其初级编码维护一个速率(第八速率)(子速率)很低的信令信道。这个子速率信道有助于维护同步和粗调功率控制。其中用户是与一个基站“相连”还是在多个单元中进行软切换这样的情况也得到维护。由于在第八速率帧期间的传输是间歇的，则同步和功率控制在静止阶段很长的情况下是不充分的。
因而，任何在一段较长的静止阶段407之后的来自移动站的传输均有可能丢失。通过要求移动站在“长”静止阶段结束时发送一个(或更多个)基本速率帧的同步突发409可以克服这个问题。在为接收器提供进行同步的时间和功率控制反馈的同步突发后面，移动站通过基本速率(B)信道利用信令消息发送针对数据突发传输的请求411。可选地，除了在步骤407，409的同步突发之外，可以要求移动站多次发送请求411。
来自移动站的访问请求411包括所请求的数据速率和突发长度。由系统确定移动站可以请求的最大突发长度(并选择用来最优协调用户之间的共享访问)。另外，为了向基站提供干扰信息，来自移动站的访问请求包括诸如PMRM的导频强度信息(针对在其相邻列表中的单元的基站，MS1.1会包括有关单元110-160的基站的导频强度测量)。(注意，把导频强度测量包括在访问请求中对于用于处理软切换的报告是独立(另外)的。)从移动站(如MS1.1)接收的导频长度测量向基站(如BS1)指示移动站会在相邻基站(如BS2)产生的干扰水平。这种干扰测量考虑到了距离损耗和盲区衰减，因而也是一种对到达相邻基站的距离的测量，该测量将在步骤413中被用来进行访问控制判定。
确切地讲，在盲区衰减出现时，根据在K.S.Gilhousen等人的，题为“关于蜂窝CDMA系统的容量”(IEEETrans.Veh.Technol，Vol.VT-40，No.2，1991年5月，303-312页)的书中描述的等式1可以改进在仅语音的基本系统的单元站点处的平均干扰。这里把该等式表示成I0s=αN(1+γs),]]>其中γs是在出现盲区衰减时的平均单元外干扰。类似地，在一个集成语音和数据的系统中，针对相邻单元中的一个数据用户的干扰因子是γds(z1,z2)=z1/z2,]]>其中z1和Z2分别是移动站到达主单元和相邻单元的路径损耗。注意由于功率控制在主单元的情况下γds(z1,z2)=1]]>。路径损耗(无线距离)z1和z2包括距离损耗部分和盲区衰减部分。干扰约束变成Ids(z1,z2)=αNv(1+γs)+Mγds(z1,z2)----(4)]]>≤I0s]]>其中值z1和z2从导频强度测量中导出。
如图5中所述，通过一个位于由图1的190表示的基站(或在软切换的情况下的基站中的一个)或一个单独位置处的访问控制器来完成步骤413。在步骤415中，这种分配被发送给移动站。如果调度表比阀值L要长，则移动站被告知此后在步骤415中重试(重试延迟)。基站根据在该基站处的负载状况选择该参数的值。当移动站接收到在数据突发分配消息415中的延迟参数时，它在以分配数据速率，步骤421，启动其分配突发长度传输，步骤417之前初始化一个这样的延迟。在一个可选的实施例中，可以要求移动站等待一个显式的BEGIN消息以开始高数据速率传输。
参照图1，4和5描述访问控制器在从单元100中的基站BS1和单元120中的相邻基站BS2进行软切换期间如何协调一个移动站(如MS1.1)的突发访问。以上述方式进行步骤409，411和415。图5说明了被发向访问控制器的一个突发接受消息501，该控制器完成在软切换期间所需的处理步骤413。在以后参照图6，7和8的段落中将更为详细地描述这些处理步骤。在进行处理后，访问控制器向两个基站发送一个数据突发分配命令，步骤503，而这两个基站则向发出请求的移动站发送数据突发分配消息415。
自主访问控制参照图6，这里描述本发明的自主访问控制功能。如前面步骤411中所述，移动站在访问请求中提供导频强度测量(如PMRM)。如果主单元的负载状况非常接近一个预定负载水平，步骤600，则在步骤600a发送一个重试延迟命令。如果主单元的负载状况允许一个突发访问，但移动站处于一个软切换中，步骤601，则访问控制器把移动站限制到基本数据速率B(即倍数m＝1)上。允许m倍于基本速率B的一个数据的突发分配消息在步骤605被发送给发出请求的移动站。如果主单元负载状况允许进行突发访问并且移动站不处于软切换状态，则进行步骤607。在步骤607确定针对所有相邻基站‘i’的基站导频强度测量。在相邻表中为所有基站‘i’构成导频强度测量P/zi(411的PMRM)，其中P为基站的已知传输功率水平，而zi为路径损耗或无线距离。如果P/z低于一个高速率数据访问阀值Thra，这指示移动站不会对相邻基站产生过分的干扰，并且允许(步骤609)移动站发送一个速率，该速率是所请求的倍数M或最大倍数MR的最小值。如前面引用的专利所述，在CDMA系统中移动站和基站可以利用子编码连锁在本地产生进行倍速传输所需的M编码。在步骤605，访问控制器向发出请求的移动站发送突发分配消息。
这里以这样的方式选择阀值Thra，即使得在任何相邻基站处接收的来自发出请求的移动站的总干扰低于Io。注意为了适应高速率数据用户，系统可以限制语音用户数Nv使之小于在仅语音的系统中所允许的最大数。在提高Thra和减少Nv，每单元用户数之间存在一种折衷。
如果确定允许发出请求的移动站以高速率进行发送，则基站可调整突发传输。由于负载和干扰状况会随着时间改变，对是否允许的判定只在依赖于系统负载，盲区衰减动态变化和用户移动性的时间段Q中有效。该时间Q对应于L帧持续时间。基站检查其调度突发表并在该表比L帧短时把发了被发出请求的移动站加到该表中。
如果在步骤607确定相邻基站导频强度(P/z)中的任何一个高于阀值Thra，则在步骤603只允许移动站以基本速率B进行发送。这里将不允许发出请求的移动站进行高速率访问直到发现所有的相邻基站导频强度低于Thra。注意软切换判定是分别进行的。软切换的增加和取消阀值Tadd和Tdrop通常不大于高速率数据访问阀值Thra。如步骤601中所述，处于软切换的移动站只被允许以基本速率B(即m＝1)进行发送。任何以基本速率B进行的发送不需要按需授权。
这种自主访问控制因其简单化是富有吸引力的，但其中仍有某些限制。例如，移动站在覆盖区域的主要部分中会处于软切换状态。以下将给出即使是在软切换期间也能够允许高速率访问的方案。
增强自主访问控制参照图7，这里描述增强自主访问控制功能。前面描述的自主访问控制只允许两种数据速率选择，主要是基本速率(m＝1，步骤603)和高速率，其中高速率是所请求的速率M或系统最大速率MR(步骤609)的最小值。增强自主访问控制功能产生多个阀值，这些阀值增加高速率数据用户的覆盖区域使得可以分配高出基本速率B两倍，三倍，...(甚至是非整数倍数)的速率。这样请求更高数据速率的用户通常在其集中位于其单元内时被分配一个更高的数据速率，并且在它们接近一个单元边界时被分配一个较低的数据速率。
在步骤700和700a，以和在步骤600和600a中类似的方式检查主单元的负载状况。如果移动站(如MS1.1)处于软切换状态，则以和步骤603和605类似的方式进行步骤703和705。但如果移动站不处于软切换状态，访问控制器利用步骤707选择一个数据速率。在步骤707中，根据由移动站MS1.1在步骤411报告的导频强度测量集确定来自相邻单元中的所有基站‘i’的最大引导长度P/zi。如图10所示访问控制器将最大导频强度和阀值集(Tm，m＝0，1，…MR)相比较，其中Tm＞Tm+1。各阀值Tm对应于一个不同的允许数据速率倍数m。为了保持一致，To＝P而TMa＝Thra。如步骤703所示，如果任何相邻基站的导频强度P/z均不低于阀值T1，则移动站MS1.1的基站BS1只允许其以基本速率B(m＝1)进行访问。如果最大导频强度P/z介于Tm和Tm-1之间，则以图10所示的方式选择数据速率倍数m以便在任何相邻单元的基站处的干扰低于Io。在步骤709中，访问控制器选择数据速率倍数m使之不大于系统限定值MR和所请求的倍数M。在步骤705，突发分配消息503包括速率倍数m。如前所述，基站检查其调度突发表，在该表比L帧短的情况下把移动站增加到其请求表中，并且向移动站发送分配消息415。如果调度表比阀值L长，则在消息415中告知移动站在此后重试。
另外，如果在步骤707中任何相邻基站的导频强度均大于阀值T1，则意味着来自移动站MS1.1的高速率传输会在相邻单元中导致额外的干扰。因而移动站被限制到如步骤703所示的基本速率(m＝1)。
本发明使得一个集中定位或定位于一个或多个诸如BS1的基站中的访问控制器能够自主确定对应于‘m’倍基本速率B的最大‘m’值，其中移动站MS1.1以‘m’倍于基本速率B的速率进行发送，而这个‘m’值满足下面的干扰约束αNv(1+γs)+mγds(z1,z2)≤I0s-----(5)]]>其中对于主单元γds(z1,z2)=1]]>。定义阀值Tm以满足针对位速率倍数m＝1，2，…，直到MR的等式5。而且只允许处于软切换状态的移动站以基本速率(m＝1)进行发送；其中在涉及软切换的单元之间不需要额外的协商。
与图6的单阀值方案相比，图7的增强方案只需增加一点额外的复杂度。
参照图9，其中给出了一个图例，该图例说明在具有25个语音用户的单元中的一个移动用户允许的数据速率是如何随到达基站的距离的函数变化的，假定有21个用户处于软切换状态。图9说明这些临界值901-904彼此相当接近并且在噪声导频强度测量中可能无法彼此区分；而且根据来自基站的标准距离从m倍于基本速率B的速率的可接受干扰(902-904)到基本速率B的可接受干扰(901)的下降是相当快速的。
相邻协调访问控制参照图8，这里描述相邻单元协调访问控制功能。上述两种方案均不考虑相邻单元中正在发生的负载。如下面段落中所述，可以利用相邻单元中的轻负载以允许进行更高速率的访问并仍然满足干扰约束Is0。
当移动站MS1.1与单独一个基站BS1相连时，基站BS1已知，步骤802，相邻单元的负载有助于针对一个高数据速率访问请求411进行速率分配判定。在步骤803，基站计算平均负载
。在步骤805，不使用固定阀值，基站BS1通过确定满足下面针对所有相邻基站及其本身的不等式的最小‘m’来进行速率分配判定α(Nvi+N-vγs)+mγds(zl,zi)≤I0s----(6)]]>其中
是相邻单元中每单元语音用户平均数，Nvi是单元‘i’中的语音呼叫数而zi是数据用户到单元‘i’的基站的“无线距离”，其中‘i’是相邻单元列表的索引。主单元对应于i＝1。实际上，对于各个相邻单元，值Nvi应被看作是“等价负载”语音呼叫。通过选择满足针对所有的相邻单元‘i’的等式6(步骤805)的最小‘m’，可以保证允许以‘m’倍于基本速率B的速率进行突发访问不会在任何相邻单元上造成额外的干扰。在这种情况下，唯一需要的通信是相邻单元周期性地提供对其当前负载的更新，步骤802。在步骤807中，倍数‘m’被选成mi，M和MR的最小值。在步骤809，如果移动站不处于软切换状态并且如果调度表比L帧要短，则在步骤811为移动站提供速率分配和突发参数；否则在步骤811告知移动站重试。
当在步骤809移动站处于软切换状态时，所有的相连基站均接收访问请求(包括导频强度测量)。最简单的策略是让移动站在其处于软切换状态时只以基本速率(不带访问控制)进行发送。为了在软切换中允许更高的数据速率，在相邻基站之间有必要进行更为复杂的协调。各基站进行与步骤805中类似的计算以确定最大允许速率‘m’，最大允许突发长度和最早启动时间。但不是把这种分配发送给移动站，而是在步骤813中把该信息传递给位于“初级”基站或中心交换机处的访问控制器(图1的190)。控制器190比较由各基站作出的分配并选择速率分配和由软切换单元建议的突发长度中的最小值和最近的建议启动时间。该控制器接着创建分配消息(图5的503)并把它发送给处于软切换状态的移动站(图5的步骤415)。如果基站中的任何一个指出其调度表较长并且移动站必须重试，则在步骤415向移动站发送一个重试消息。注意，由于控制器190必须选择由不同单元允许的速率的最小值和最近的启动时间，必须小心避免影响在软切换所涉及的单元中的信道利用率。
当本发明被实现为具有LIDA的MC-CDMA系统时，其中具有下述特性·在最少改变IS-95无线接口和IS-99数据标准的前提下提供高访问带宽的数据服务(对于基于IS-99的CDMA和相关标准可高达56kbps)。
·如前面引用的专利所述，本发明更适合用于子编码连锁。
·每次突发访问的高带宽按需分配是以负载和信道状况为依据的。
·网络中的访问控制保证语音和其它高优先权用户的优先权。
·在每个连接上把使基于发送器的编码用于专用接收器。
·为了使用ARQ进行重复传输以减少Eb/No需求并增加容量，牺牲了(某些)前向纠错(FEC)。
虽然上述控制方案提供了利用MC-CDMA的高速率访问，但所提供的控制方案LIDA是透明的，并且同样可应用于任何实现通过CDMA进行的高数据速率访问的物理层中。
前面的描述只是为了说明本发明的原理的应用。在不偏离本发明的宗旨和范围的前提下本领域的技术人员可以实现其它的方案和方法。
权利要求
1.在一个包括多个单元并且各单元具有一个基站和多个移动站的码分多址系统中，一个为移动站分配带宽的方法包括下述步骤在第一单元的一个基站处接收来自上述第一单元的移动站的数据脉冲串请求，请求超过分配给该移动站的基本数据速率B的第一数据速率，上述数据突发请求包括针对上述第一单元的基站和与上述第一单元相邻的至少一个单元的一个基站的导频强度信息；在一个访问控制器处，利用接收的导频强度信息确定一个被增加的数据速率，在不对上述第一单元和上述至少一个相邻单元产生额外干扰的情况下该速率被分配给上述请求移动站；从访问控制器向上述发出请求的移动站发送数据突发分配响应以指示已被分配给上述请求移动站的增加的数据速率。
2.如权利要求1所述的方法，其中访问控制器比较接收的导频强度信息和一个阀值，并且在接收的导频强度和该阀值之间满足一个预定的关系时把增加的数据速率分配给上述请求移动站。
3.如权利要求2所述的方法，其中向处于多个与上述第一单元相邻的单元中的基站提供导频强度信息，并且当从多个相邻单元中的任何一个基站接收并由上述请示移动站报告的导频强度不超过阀值时给予第一数据速率。
4.如权利要求1所述的方法，其中突发请求包括数据突发长度信息，并且数据突发分配响应包括一个向规定请求移动站允许的数据突发长度的数据突发长度参数。
5.如权利要求4所述的方法，其中上述基站包括的步骤有确定被请求的突发长度信息是否被允许，并且在允许时在数据突发分配响应中包括一个允许数据突发长度参数。
6.如权利要求1所述的方法，其中数据突发分配响应包括指示请求移动站应在此后重试其请求的重试延迟信息。
7.如权利要求1所述的方法，其中数据突发分配响应包括指示发出请求的移动站应当把其发送延迟一段时间的启动延迟信息，延迟的时间可从启动延迟信息中得到。
8.如权利要求1所述的方法，其中还包括的步骤有在基站处检查一个调度数据突发列表，其中数据突发分配响应包括当该表长于一个预定长度时的一个之后重试消息和当该表短于一个预定长度时的一个数据突发允许消息。
9.如权利要求2所述的方法，其中阀值是一个低于软切换增加(Tadd)和降低(Tdrop)阀值的高速率访问阀值(Thra)。
10.如权利要求2所述的方法，其中阀值是一个与增加(Tadd)和降低(Tdrop)阀值之间具有预定关系的高速率访问阀值(Thra)。
11.如权利要求2所述的方法，其中还包括的步骤有当任何接收的导频强度信息高于阀值时向上述发出请求的移动站发送一个数据突发分配响应，在接收的导频强度信息小于阀值时数据突发分配响应在发出请求的移动站处启用，该速率低于允许的数据速率的数据传输速率。
12.如权利要求2所述的方法，其中数据突发分配响应在导频强度信息超过阀值时指示第一数据速率被拒绝。
13.如权利要求1所述的方法，其中访问控制器位于包括第一单元的一个或多个基站之中。
14.如权利要求1所述的方法，其中访问控制器不在任何一个基站之中。
15.如权利要求1所述的方法，其中一组阀值与多个数据突发速率相关，而访问控制器把从上述至少一个相邻单元接收的导频强度与该组临界值相比较以确定一个给予上述发出请求的移动站的数据速率。
16.如权利要求15所述的方法，其中该组阀值均具有一个与之相关的数据突发速率，而访问控制器把从上述至少一个相邻单元接收的导频长度的最大值与该组阀值相比较以确定一个给予上述发出请求的移动站的数据速率。
17.如权利要求1所述的方法，其中还包括的步骤有在访问控制器处接收一个相邻单元负载更新消息，该消息指示在上述至少一个相邻单元处的负载测量信息；在访问控制器处，利用接收的导频强度信息和负载测量信息确定一个被提高的数据速率，在不对上述第一单元和上述至少一个相邻单元产生额外干扰的情况下该速率被分配给上述发出请求的移动站；从访问控制器向上述发出请求的移动站发送数据突发分配响应以指示提高后的数据速率已被给予上述发出请求的移动站。
18.如权利要求17所述的方法，其中还包括的步骤有在访问控制器处，计算满足下述针对所有相邻基站‘i’的不等式的最小‘m’，α(Nvi+N-vγs)+mγds(zl,zi)≤I0s]]>，其中
是等价于相邻每单元语音用户的平均负载，Nvi是等价于在单元‘i’中的语音呼叫的负载，而zi是数据用户到单元‘i’的无线距离，该无线距离可从导频测量中导出，其中γds(zl,zi)=zi/zl]]>；从访问控制器向上述发出请求的移动站发送一个数据突发分配响应以指示一个数据速率mB已被给予发出请求的移动站。
19.如权利要求17所述的方法，其中当一个移动站与在多个单元中的一个以上的基站通信时，在访问控制器处，利用从一个以上的基站接收的导频强度信息和负载测量信息确定一个被提高的数据速率，在不对多个单元和任何与多个单元相邻的单元产生额外干扰的情况下该速率被分配给上述发出请求的移动站；从访问控制器向上述发出请求的移动站发送数据突发分配响应以指示已被给予上述发出请求的移动站的提高后的数据速率。
20.如权利要求19所述的方法，其中访问控制器确定各基站允许使用的被提高的数据速率，从中选出最小数据速率并向上述发出请求的移动站发送所选的最小数据速率。
21.一个包括多个单元并且各单元具有一个基站和多个移动站的码分多址系统，该系统包括在第一单元的一个基站处接收来自请求超过分配给移动站的基本数据速率B的第一数据速率的上述第一单元的该移动站的数据突发请求的接收装置，上述数据突发请求包括针对上述第一单元的基站和与上述第一单元相邻的至少一个单元的一个基站的导频强度信息；一个访问控制器，该控制器利用接收的导频强度信息确定一个在不对上述第一单元和上述至少一个相邻单元产生额外干扰的情况下要给予上述发出请求的移动站的增加的数据速率并向上述发出请求的移动站发送指示提高后的数据速率已被给予上述发出请求的移动站的数据突发分配响应。
22.如权利要求21所述的码分多址系统，其中访问控制器比较接收的导频强度信息和一个阀值，并且在接收的导频强度和该临界值之间满足一个预定的关系时把提高的数据速率给予上述发出请求的移动站。
23.如权利要求21所述的码分多址系统，其中一组临界值与多个数据突发速率相关，而访问控制器把从上述至少一个相邻单元接收的导频强度与该组临界值相比较以确定一个被给予上述发出请求的移动站的数据速率。
24.如权利要求21所述的码分多址系统，其中访问控制器接收一个指示在上述至少一个相邻单元处的负载测量信息的相邻单元负载更新消息，利用接收的导频强度信息和负载测量信息确定一个在不对上述第一单元和上述至少一个相邻单元产生额外干扰的情况下可给予上述发出请求的移动站的被提高的数据速率，并向上述发出请求的移动站发送数据突发分配响应以指示提高后的数据速率已被给予上述发出请求的移动站。
25.如权利要求21所述的码分多址系统，其中访问控制器计算满足下述对所有相邻基站‘i’的不等式的最小‘m’，α(Nvi+N-vγs)+mγds(zl,zi)I0s]]>，其中
是等价于相邻每单元语音用户的平均负载，Nvi是等价于在单元‘i’中的语音呼叫的负载，而zi是数据用户到单元‘i’的无线距离，该无线距离可从导频测量中导出，其中γds(zl,zi)=zi/zl]]>；从访问控制器向上述发出请求的移动站发送一个数据突发分配响应以指示一个数据速率mB已被给予发出请求的移动站。
全文摘要
一个码分多址系统提供了一种为发出请求的移动站分配更高的数据速率的方法。一个请求超过基本数据速率的移动站发送所接收的针对其基站和相邻单元中的基站的导频强度数据。接收的导频强度数据被用来确定被分配给发出请求的移动站的更高的数据速率。一个功能在接收的导频强度数据与一个已建立的临界值之间满足预定关系时分配一个更高的数据速率。另一个功能则利用一系列临界水平，每个水平对均与一个不同的允许数据速率相关。还有一个功能利用平均相邻单元容量负载和接收导频强度数据以确定被分配给请求更高数据速率的用户的一个合适的更高的数据速率。
文档编号H04B1/69GK1154614SQ9611271
公开日1997年7月16日 申请日期1996年10月4日 优先权日1996年10月4日
发明者易麒麟(音译), 塞义夫·南达 申请人:美国电报电话公司