專利名稱：根據(jù)請(qǐng)求選擇性地分配帶寬的碼分多址通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般涉及無(wú)線通信系統(tǒng)。更具體地，本申請(qǐng)涉及無(wú)線數(shù)字碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基站和多個(gè)用戶并根據(jù)用戶單元請(qǐng)求或希望與用戶單元建立通信的實(shí)體的請(qǐng)求選擇性地分配帶寬。
背景技術(shù)：
隨無(wú)線通信系統(tǒng)容量和可靠性的提高，電信工業(yè)對(duì)無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用已顯著地增長(zhǎng)。曾經(jīng)僅看作是一種發(fā)送話音通信的方便方法的數(shù)字無(wú)線通信系統(tǒng)現(xiàn)在是提供所有形式的通信傳輸所必需的，所述通信包括簡(jiǎn)易老式電話業(yè)務(wù)(POTS)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、可變比特率(VBR)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)、專線業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。盡管傳輸上述所有類型的業(yè)務(wù)在技術(shù)上是可行的，但是高數(shù)據(jù)速率通信所需的大量帶寬已使這些業(yè)務(wù)中的多種業(yè)務(wù)變得不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)橐蠼尤霟o(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)的用戶數(shù)目已經(jīng)增加，對(duì)于每種通信依靠寬帶寬已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)。
分配給無(wú)線通信系統(tǒng)用于公用的有限帶寬已逐漸升值。因?yàn)椴豢赡転楝F(xiàn)有應(yīng)用分配支持用戶增加的額外帶寬，電信軟硬件和軟件中的許多新發(fā)展已致力于使用更窄的帶寬而增加數(shù)據(jù)傳輸速率。
因此，需要一種更有效地使用所分配帶寬并支持與常規(guī)有線網(wǎng)絡(luò)相同的高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種CDMA無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用最窄帶寬為特定應(yīng)用提供所有類型的話音和數(shù)據(jù)通信。該系統(tǒng)根據(jù)用戶請(qǐng)求有效地分配ISDN帶寬。根據(jù)用戶初始化，系統(tǒng)建立信道并生成必需的擴(kuò)展碼以支持用戶單元所需的最高容量信道。然而，在用戶單元實(shí)際請(qǐng)求之前系統(tǒng)并不閑置部分通信帶寬。因?yàn)樵趤?lái)自該特定用戶單元的任一呼叫開始時(shí)執(zhí)行呼叫建立，包括擴(kuò)展碼的分配，用戶單元可快速地獲得支持特定應(yīng)用所需的部分頻譜。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線數(shù)字?jǐn)U頻通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地使用擴(kuò)頻帶寬，支持包括POTS和ISDN的多種電話業(yè)務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種無(wú)線數(shù)字CDMA通信系統(tǒng)，其包含基站與至少一用戶單元，以藉由使用在基站與用戶單元之間的多個(gè)通信信道支持多個(gè)通信速率，該系統(tǒng)包含至少一基站，所述基站包含處理第一通信以傳送到所述至少一用戶單元的第一裝置，所述第一裝置包含用以決定需要用來(lái)支持所述第一通信的第一數(shù)據(jù)速率的第一裝置；分配足夠數(shù)目的通信信道以在該第一數(shù)據(jù)速率下傳送到所述至少一用戶單元的裝置，該分配裝置響應(yīng)所述第一決定裝置；以及監(jiān)控所述第一決定裝置并且動(dòng)態(tài)地增加或裁減通信信道以改變所份配的通信信道數(shù)目的裝置；以及至少一用戶單元，包含用于接收具有所述第一數(shù)據(jù)速率的第一通信的裝置；處理第二通信以傳送到所述基站的第二裝置，所述第二裝置包含用以決定需要用來(lái)支持所述第二通信的第二數(shù)據(jù)速率的第二裝置；分配足夠數(shù)目的通信信道以在該第二數(shù)據(jù)速率下傳送到所述至少一個(gè)基站的裝置，該第二分配裝置響應(yīng)所述第二決定裝置；以及監(jiān)控所述第二決定裝置并且動(dòng)態(tài)地增加或裁減通信信道以改變所分配的通信信道數(shù)目的裝置；其中該第二數(shù)據(jù)通信速率高于所述第一數(shù)據(jù)通信速率，從而所述基站具有接收具有該第二數(shù)據(jù)速率的該第二通信的裝置。
在理解下述優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明之后，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的碼分多址擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的方框圖；圖2A是本發(fā)明用戶單元與ISDN終端之間接口的方框圖；圖2B是本發(fā)明用戶單元與POTS終端之間接口的方框圖；圖2C是本發(fā)明用戶單元與分組終端之間接口的方框圖；圖2D是本發(fā)明用戶單元與寬帶連接之間接口的方框圖；圖2E是本發(fā)明用戶單元與專線終端之間接口的方框圖；圖2F是本發(fā)明用戶單元與ISDN和POTS網(wǎng)絡(luò)之間接口的方框圖；圖2G是本發(fā)明用戶單元與寬帶和分組網(wǎng)絡(luò)之間接口的方框圖；圖2H是本發(fā)明用戶單元與專線網(wǎng)絡(luò)之間接口的方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明用戶單元的方框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明RCS的方框圖；圖5是為ISDN業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)分配帶寬的程序流程圖；圖6A和6B是為POTS業(yè)務(wù)在用戶單元和RCS之間建立承載信道的流程圖；圖7表示用戶單元和RCS之間通信的分層協(xié)議；圖8A圖示由用戶單元始發(fā)的簡(jiǎn)化載體轉(zhuǎn)換方法；圖8B圖示由RCS始發(fā)的簡(jiǎn)化載體轉(zhuǎn)換方法；和圖9A和圖9B是為ISDN業(yè)務(wù)在用戶單元和RCS之間建立承載信道的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將參見(jiàn)

優(yōu)選實(shí)施例，在全部附圖中同一標(biāo)號(hào)表示同一部件。
本發(fā)明的系統(tǒng)使用一個(gè)或多個(gè)基站與至少一個(gè)遠(yuǎn)程用戶單元之間的無(wú)線電鏈路提供本地環(huán)路電話業(yè)務(wù)。在示范實(shí)施例中，該無(wú)線電鏈路被描述成用于一個(gè)固定用戶單元(FSU)與一個(gè)基站間的通信，但該系統(tǒng)可同樣適用于包括多個(gè)基站的系統(tǒng)，所述基站具有到固定用戶單元和移動(dòng)用戶單元(MSUs)的無(wú)線電鏈路。因此，固定和移動(dòng)用戶單元在此將稱作用戶單元。
參見(jiàn)圖1，基站101向本地交換機(jī)103或任何其它電話網(wǎng)交換接口例如用戶交換機(jī)(PBX)提供呼叫連接，并包括至少一個(gè)無(wú)線電載波站(RCS)104、105、…、110。一個(gè)或多個(gè)RCS 104、105、110通過(guò)鏈路131、132、137、138、139連接到無(wú)線電分配單元(RDU)102，RDU 102通過(guò)經(jīng)電話公司鏈路141、142、150發(fā)送和接收呼叫建立、控制和信息信號(hào)與本地交換機(jī)103對(duì)接。用戶單元116、119通過(guò)無(wú)線電鏈路161、162、163、164、165與RCS 104通信?？蛇x地，本發(fā)明的另一實(shí)施例包括若干用戶單元和功能類似于RCS 104的“主用戶單元”。這樣一種實(shí)施例可以有也可以沒(méi)有到本地電話網(wǎng)的連接。
無(wú)線電鏈路161至165在CDS1800標(biāo)準(zhǔn)(1.71-1.785GHz和1.805-1.880GHz)、US-PCS標(biāo)準(zhǔn)(1.85-1.99GHz)和CEPT標(biāo)準(zhǔn)(2.0-2.7GHz)的頻帶內(nèi)工作。雖然在所述實(shí)施例中使用這些頻帶，但本發(fā)明可同樣適用于包括整個(gè)UHF和SHF頻帶和從2.7GHz到5GHz頻帶的所有射頻頻帶。發(fā)射和接收帶寬分別是開始于7GHz的3.5MHz的倍數(shù)和開始于10MHz的5MHz的倍數(shù)。所述系統(tǒng)包括7、10、10.5、14和15MHz的帶寬。在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，上行鏈路和下行鏈路之間的最小防護(hù)頻帶是20MHz，并希望至少是信號(hào)帶寬的三倍。雙工間隔在50到175MHz之間，所述發(fā)明使用50、75、80、95和175MHz。也可以使用其它頻率。
雖然該系統(tǒng)可以使用以一載波為中心的不同擴(kuò)頻帶寬用于發(fā)射和接收擴(kuò)頻信道，但本發(fā)明很容易擴(kuò)展到使用多個(gè)擴(kuò)頻帶寬用于發(fā)射信道和多個(gè)擴(kuò)頻帶寬用于接收信道的系統(tǒng)。可選地，可以使用同一擴(kuò)頻帶寬用于發(fā)射和接收信道，其中上行鏈路和下行鏈路將占用同一頻帶。本發(fā)明也很容易擴(kuò)展到多個(gè)CDMA頻帶，每個(gè)頻帶傳送各不相同的一組消息、上行鏈路、下行鏈路或上行和下行鏈路。
使用四相相移鍵控(QPSK)調(diào)制和奈奎斯特(Nyquist)脈沖整形在無(wú)線電鏈路161至165上傳輸擴(kuò)展二進(jìn)制碼元信息。然而，也可以使用其它調(diào)制技術(shù)，包括但并不僅限于偏置QPSK最小頻移鍵控(MSK)、高斯相移鍵控(GPSK)和M進(jìn)制相移鍵控(MPSK)。
無(wú)線電鏈路161至165結(jié)合寬帶碼分多址(B-CDMATM)技術(shù)作為上行鏈路和下行鏈路方向上的傳輸模式。在多址系統(tǒng)中使用的CDMA(也稱作擴(kuò)頻)通信技術(shù)是公知的，并由Donald Schilling在標(biāo)題為同步擴(kuò)頻通信系統(tǒng)和方法的美國(guó)專利US 5,228,056中描述。所述系統(tǒng)使用直接序列擴(kuò)展技術(shù)。CDMA調(diào)制器生成可以是偽噪聲序列的擴(kuò)頻擴(kuò)展碼序列，并使用擴(kuò)展碼序列為同相(I)和正交(Q)信道執(zhí)行QPSK信號(hào)的復(fù)數(shù)直接序列調(diào)制。生成導(dǎo)頻信號(hào)，即未用數(shù)據(jù)調(diào)制的擴(kuò)展碼，并與調(diào)制信號(hào)一起發(fā)送。導(dǎo)頻信號(hào)用于同步、載波相位恢復(fù)并用于估計(jì)無(wú)線電信道的脈沖響應(yīng)。每個(gè)用戶單元111-118包括編碼生成器和至少一個(gè)CDMA調(diào)制器和解調(diào)器，兩者共同組成CDMA調(diào)制解調(diào)器。每個(gè)RCS 104、105、110具有至少一個(gè)編碼生成器加足夠的CDMA調(diào)制器和解調(diào)器用于用戶單元使用中的所有邏輯信道。
CDMA解調(diào)器使用合理處理來(lái)解擴(kuò)信號(hào)以降低或消除多徑傳播效應(yīng)。無(wú)線電鏈路支持?jǐn)?shù)據(jù)速率為8、16、32、64、128和144kb/s的多條業(yè)務(wù)信道。與業(yè)務(wù)信道連接的物理信道以64k碼元/秒的速率工作?？梢灾С制渌臄?shù)據(jù)速率并且可以使用向前糾錯(cuò)(FEC)編碼。對(duì)于所述實(shí)施例，使用1/2編碼速率和約束長(zhǎng)度為7的FEC。根據(jù)所用的編碼生成技術(shù)可以使用其它速率和約束長(zhǎng)度。
再次參見(jiàn)圖1，RCS 104通過(guò)多條RF鏈路或例如1.533Mb/s DS1、2.048Mb/s E1的地面鏈路131、132、137或HDSL格式與RDU 102對(duì)接以接收和發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。雖然這些是典型的電話公司標(biāo)準(zhǔn)接口，但本發(fā)明并不僅限于這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式。示范的RCS線路接口(圖1中未示)將線路編碼(例如HDB3、B8ZS、AMI)譯碼并提取或生成幀信息，執(zhí)行報(bào)警和業(yè)務(wù)信令功能以及信道專用環(huán)回和奇偶校檢功能。這為RCS 104、105、110提供用于處理的64kb/s PCM編碼或32kb/s ADPCM編碼電話業(yè)務(wù)信道或ISDN信道，下文將作更詳細(xì)的說(shuō)明。根據(jù)序列生成技術(shù)可以使用其它話音壓縮技術(shù)。
本發(fā)明的系統(tǒng)還為POTS業(yè)務(wù)和ISDN業(yè)務(wù)支持RCS 104和用戶單元111之間的載體速率修改。用戶單元111-118可以與圖2A-2E中所示的電話單元170、本地交換機(jī)(PBX)171、數(shù)據(jù)終端172、ISDN接口173或其它類型的設(shè)備對(duì)接。來(lái)自電話單元170的輸入可包括話音、話音頻帶數(shù)據(jù)和信令。雖然本發(fā)明可適用于多個(gè)用戶單元111-118和多個(gè)RCS 104-110之間的通信，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)下文將參考一個(gè)特定用戶單元和RCS。如果輸入用戶單元的信號(hào)不是數(shù)字的，用戶單元111將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字序列以傳輸給RCS 104。用戶單元使用諸如ADPCM技術(shù)以32kb/s或更低的速率將話音數(shù)據(jù)編碼。RCS 104檢測(cè)速率高于4.8kb/s的話音頻帶數(shù)據(jù)或傳真數(shù)據(jù)以修改業(yè)務(wù)信道載體速率用于未編碼傳輸。在傳輸之前可執(zhí)行信號(hào)的A律、u律壓擴(kuò)或者不執(zhí)行。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)例如空閑標(biāo)志刪除也可以用于節(jié)省容量和最小化干擾。
為下行鏈路和上行鏈路方向使用不同的閉環(huán)功率控制方法控制RCS 104和用戶單元111之間無(wú)線電接口的發(fā)射功率電平。自動(dòng)前向功率控制(AFPC)方法確定下行鏈路發(fā)射功率電平和自動(dòng)反向功率控制(ARPC)方法確定上行鏈路發(fā)射功率電平。用戶單元111和RCS 104用于傳輸功率控制信息的邏輯控制信道以至少16kHz的更新速率工作。其它實(shí)施例可使用更快或更慢的更新速率，例如64kHz。這些算法確保用戶發(fā)射功率保持在可接收的誤碼率(BER)，維持最小系統(tǒng)功率以節(jié)省功率并使用戶單元111的功率電平保持在與RCS 104所接收的近似相等的電平上。
在用戶單元111的待用模式中本系統(tǒng)還使用可選的維護(hù)功率控制方法。當(dāng)用戶單元111待用或關(guān)機(jī)以節(jié)省功率時(shí)，有時(shí)響應(yīng)來(lái)自RCS104的維護(hù)功率控制信號(hào)用戶單元111啟動(dòng)以調(diào)整其初始發(fā)射功率電平設(shè)置。由RCS 104通過(guò)測(cè)量用戶單元111的接收功率電平和本系統(tǒng)的功率電平并計(jì)算必需的初始發(fā)射功率來(lái)確定維護(hù)功率控制信號(hào)。該方法縮短了用戶單元111獲取信道以開始通信的時(shí)間，并在閉環(huán)功率控制降低發(fā)射功率之前的初始傳輸過(guò)程中防止用戶單元111的發(fā)射功率電平變得太高而干擾其它信道。
RCS 104從諸如但并不僅限于E1、T1或HDSL接口的接口線路獲取時(shí)鐘同步。RCS 104還可使用振蕩器生成自己的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，該振蕩器可以由全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)調(diào)整。RCS 104生成可由遠(yuǎn)程用戶單元111獲取的全局導(dǎo)頻編碼。RCS 104的所有傳輸信道與全局導(dǎo)頻信道同步。在RCS 104中用于邏輯通信信道的編碼生成器(圖1中未示)的擴(kuò)展碼相位也與全局導(dǎo)頻信道的擴(kuò)展碼相位同步。類似地，接收RCS104全局導(dǎo)頻編碼的所有用戶單元111-118使它們的編碼生成器的擴(kuò)展和解擴(kuò)編碼相位與全局導(dǎo)頻編碼同步。
典型地，現(xiàn)有技術(shù)的信道被看作通信路徑，該通信路徑是接口的一部分并可與接口的其它路徑相區(qū)別，而不考慮其內(nèi)容。然而，對(duì)于CDMA通信，各通信路徑由它們的內(nèi)容來(lái)區(qū)別。本發(fā)明的所有邏輯信道和子信道被映射成公共的64千碼元每秒(ksym/s)的QPSK數(shù)據(jù)流。使一些信道與相關(guān)導(dǎo)頻碼同步，該導(dǎo)頻碼由全局導(dǎo)頻碼生成并執(zhí)行與其類似的功能。系統(tǒng)導(dǎo)頻信號(hào)不被看作邏輯信道。
在RCS 104和用戶單元111之間的RF通信鏈路上使用若干邏輯通信信道。每條邏輯通信信道或者具有一個(gè)固定的預(yù)定擴(kuò)展碼或者具有一個(gè)動(dòng)態(tài)分配的擴(kuò)展碼。對(duì)于預(yù)定和分配的擴(kuò)展碼，編碼相位都與全局導(dǎo)頻編碼同步。
擴(kuò)展碼由用于生成編碼的種子(seed)指定。在RDU中有許多“主種子”，一部分組成全局主種子，其余的組成分配主種子。RDU 102根據(jù)需要將這些主種子分配給RCS 104。全局主種子生成所有由RCS104在一個(gè)小區(qū)內(nèi)使用的全局信道編碼。而分配主種子用于生成二級(jí)分配種子。一個(gè)主分配種子生成五十七(57)個(gè)二級(jí)分配種子。每個(gè)二級(jí)分配種子被輸入RCS 104和用戶單元111中的編碼生成器以生成一組分配信道編碼從而支持每條通信鏈路。在優(yōu)選實(shí)施例中，分配每個(gè)RCS104一個(gè)用于生成全局信道編碼的全局主種子和兩個(gè)主分配種子。因此，RCS 104和它的相應(yīng)用戶單元111-118可最多生成114個(gè)二級(jí)分配種子。由RCS 104分配每個(gè)二級(jí)分配種子以生成用于工作鏈路的編碼，從而允許足夠的編碼用于多達(dá)114個(gè)同時(shí)的通信鏈路。
邏輯通信信道被劃分成兩組1)全局信道；和2)分配信道。全局信道組包括或者從RCS 104向所有用戶單元111-118傳輸或者從任一用戶單元111-118向RCS 104傳輸而不考慮用戶單元111-118標(biāo)識(shí)的信道。分配信道組中的信道是專用于RCS 104和特定用戶單元111之間通信的信道。
就全局信道組而言，全局信道組提供1)廣播控制邏輯信道，提供一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)用于向所有用戶單元111-118廣播消息和向用戶單元111-118尋呼消息；和2)接入控制邏輯信道，在全局信道上提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)用于用戶單元111-118接入系統(tǒng)并獲取分配信道。本發(fā)明的RCS104具有一條廣播控制邏輯信道和多條接入控制邏輯信道。本發(fā)明的用戶單元111-118具有至少一條廣播控制邏輯信道和至少一條接入控制邏輯信道。
由RCS 104控制的全局邏輯信道是廣播關(guān)于當(dāng)前哪條業(yè)務(wù)信道和哪條接入信道可用的快速改變信息的快速?gòu)V播信道(FBCCH)，和廣播慢速改變系統(tǒng)信息和尋呼消息的慢速?gòu)V播信道(SBCCH)。
用戶單元111使用接入信道(AXCH)開始與RCS 104通信并接入分配信道。每條AXCH配有從RCS 104到用戶單元111的控制信道(CTCH)。RCS 104使用CTCH確認(rèn)并應(yīng)答用戶單元111的接入請(qǐng)求。與AXCH一起同步傳輸短接入導(dǎo)頻(SAXPT)和長(zhǎng)接入導(dǎo)頻(LAXPT)以初始化接入并向RCS 104提供時(shí)間和相位基準(zhǔn)。當(dāng)用戶單元111提高發(fā)射功率以初始化接入RCS 104時(shí)由其發(fā)射SAXPT。因?yàn)镾AXPT是相對(duì)較短的編碼，它允許RCS 104快速檢測(cè)用戶單元111并避免用戶單元111的功率過(guò)高。在1998年12月25日公開的標(biāo)題為“使用短碼在CDMA系統(tǒng)中控制初始化功率升高的方法”的美國(guó)專利US 5,841,768中更加詳細(xì)地描述了關(guān)于使用SAXPT升高發(fā)射功率的更多細(xì)節(jié)。在RCS 104檢測(cè)到SAXPT之前，用戶單元111并不發(fā)射任何其它信號(hào)。一旦檢測(cè)到SAXPT，用戶單元111開始發(fā)射向RCS 104提供時(shí)間和相位基準(zhǔn)并允許RCS 104確定信道脈沖響應(yīng)的LAXPT。
就分配信道組而言，該組包括控制RCS 104和用戶單元111之間單條通信鏈路的邏輯信道。當(dāng)形成分配信道組時(shí)，建立一對(duì)用于每條上行和下行連接的功率控制邏輯消息信道并根據(jù)連接類型建立一對(duì)或多對(duì)業(yè)務(wù)信道。載體控制功能執(zhí)行所需的前向差錯(cuò)控制、載體速率修改和加密功能。
當(dāng)建立通信鏈路時(shí)每個(gè)用戶單元111-118具有至少一個(gè)分配信道組，并且每個(gè)RCS 104-110具有多個(gè)分配信道組，每組逐漸用于每條通信鏈路。一旦成功建立通信鏈路即為該通信鏈路建立邏輯信道的分配信道組。該分配信道組包括發(fā)送中的加密、FEC編碼和多路復(fù)用和接收中的解密、FEC解碼和多路分解。
每個(gè)分配信道組提供一組面向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)的通信鏈路并在指定RCS 104和指定用戶單元111之間雙向工作。為通信鏈路形成的分配信道組可控制與單條通信鏈路相關(guān)的RF通信信道上的多個(gè)載體。多個(gè)載體用于傳送分布式數(shù)據(jù)例如但并不限于ISDN。分配信道組可為載體速率修改功能提供雙重業(yè)務(wù)信道以加速轉(zhuǎn)換到用于高速傳真和調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)的64kb/s PCM。
根據(jù)成功通信鏈路形成并包括在分配信道組中的分配邏輯信道專用于信令信道傳號(hào)線(OW)，APC信道和一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)信道(TRCH)，該業(yè)務(wù)信道是根據(jù)所支持業(yè)務(wù)的8、16、32或64kb/s的載體。對(duì)于話音業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)信道上可支持中等速率編碼語(yǔ)音ADPCM和PCM。對(duì)于ISDN型業(yè)務(wù)，兩條64kb/sTRCH形成B信道且一條16kb/sTRCH形成D信道?？蛇x地，APC子信道可獨(dú)立在自己的CDMA信道上調(diào)制，或者與業(yè)務(wù)信道或OW信道時(shí)分復(fù)用。
本發(fā)明的每個(gè)用戶單元111-118最多可支持三條同時(shí)業(yè)務(wù)信道。用戶單元最好用作POTS用戶單元112或ISDN用戶單元115。雖然根據(jù)本發(fā)明POTS用戶單元112并不支持ISDN業(yè)務(wù)，但可為任一種業(yè)務(wù)類型動(dòng)態(tài)分配帶寬資源。例如，POTS用戶單元112可建立一條附加POTS線路并將其拆除，或者ISDN用戶單元115可動(dòng)態(tài)增加B信道傳送載體或?qū)⑺鼈儾鸪?duì)于POTS業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)帶寬分配，當(dāng)前32kb/sADPCM業(yè)務(wù)將載體類型從32kb/s修改成64kb/s未編碼數(shù)據(jù)以支持傳真?zhèn)鬏?。由RCS 104通過(guò)監(jiān)測(cè)2100Hz應(yīng)答音的出現(xiàn)確定傳真呼叫的出現(xiàn)。
對(duì)于ISDN業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)帶寬分配，RCS 104監(jiān)測(cè)ISDN D信道消息以確定何時(shí)請(qǐng)求B信道和何時(shí)將其拆除。一旦RCS 104確定需要改變承載信道分配，RCS 104初始化動(dòng)態(tài)載體分配過(guò)程，下文將更詳細(xì)地說(shuō)明該過(guò)程。TRCH的三種邏輯信道到用戶數(shù)據(jù)的映射如表一所示

表一業(yè)務(wù)類型到三種可用TRCH信道的映射根據(jù)本發(fā)明制造的用戶單元200一般如圖3所示。用戶單元200包括接收機(jī)部分202和發(fā)射機(jī)部分204。天線206從RCS 104接收信號(hào)，該信號(hào)由帶通濾波器208濾波，帶通濾波器208具有兩倍于碼片速率的帶寬和等于擴(kuò)頻系統(tǒng)帶寬中心頻率的中心頻率。由混頻器210使用恒定頻率(Fc)本地振蕩器將濾波器208的輸出下變頻成基帶信號(hào)。然后通過(guò)在PN接收機(jī)生成器214中向混頻器212為每條邏輯信道施加一個(gè)PN序列擴(kuò)頻解碼混頻器210的輸出。混頻器212的輸出被輸入編譯碼器218，該編譯碼器218與通信實(shí)體220對(duì)接。
來(lái)自通信實(shí)體220例如圖2A-2E所示裝置的基帶信號(hào)由編譯碼器218脈沖編碼調(diào)制。優(yōu)選使用32kb/s自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。PCM信號(hào)被施加給PN發(fā)射機(jī)生成器224中的混頻器222?；祛l器222為每條邏輯信道使PCM數(shù)據(jù)信號(hào)與PN序列相乘?；祛l器222的輸出施加給低通濾波器226，其截止頻率等于系統(tǒng)碼片速率。然后濾波器226的輸出施加給混頻器228并被合適地上變頻，如施加給其它終端的載頻Fc所確定。然后上變頻后的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器230到驅(qū)動(dòng)天線234的寬帶RF放大器232。盡管圖示兩個(gè)天線206、234，優(yōu)選實(shí)施例包括用于發(fā)射和接收的雙工器和單個(gè)天線。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)236控制采集處理以及接收機(jī)和發(fā)射機(jī)PN生成器214、224。
根據(jù)本發(fā)明制造的包括多個(gè)RCS 104、105、110的基站101如圖4所示。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，只圖示一個(gè)RCS 104?；?01包括接收機(jī)部分302和發(fā)射機(jī)部分304。天線306從用戶單元接收信號(hào)，該信號(hào)由帶通濾波器308濾波，帶通濾波器308具有兩倍于碼片速率的帶寬和等于擴(kuò)頻系統(tǒng)帶寬中心頻率的中心頻率?；祛l器310使用恒定頻率(Fc)本地振蕩器將濾波器308的輸出下變頻成基帶信號(hào)。然后通過(guò)在PN接收機(jī)生成器314中向混頻器312施加一個(gè)PN序列在每個(gè)調(diào)制解調(diào)器擴(kuò)頻解碼混頻器310的輸出。然后混頻器316的輸出被發(fā)送給RDU 318。
從RDU 318接收基帶信號(hào)。優(yōu)選使用32kb/s ADPCM信號(hào)。ADPCM或PCM信號(hào)在PN發(fā)射機(jī)生成器324中施加給混頻器322?；祛l器322使ADPCM或PCM數(shù)據(jù)信號(hào)與PN序列相乘。混頻器322的輸出施加給低通濾波器326，其截止頻率等于系統(tǒng)碼片速率。然后濾波器326的輸出施加給混頻器328并被合適地上變頻，如施加給其它終端的載頻Fc所確定的。然后上變頻后的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器330到驅(qū)動(dòng)天線334的寬帶RF放大器332。盡管圖示兩個(gè)天線306、334，優(yōu)選實(shí)施例包括用于發(fā)射和接收的雙工器和一個(gè)天線。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)336控制采集處理以及接收機(jī)和發(fā)射機(jī)生成器314、324。
該系統(tǒng)在RCS 104和多個(gè)用戶單元111-118之間提供無(wú)線鏈路。為了盡可能地節(jié)約帶寬，該系統(tǒng)選擇性地分配支持特定通信所需傳輸速率所需要的帶寬。這樣，系統(tǒng)確保有效地使用帶寬。例如，重新參見(jiàn)表一，通過(guò)32kb/s的自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)信道可有效地傳送話音通信。然而，高速傳真或數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器信號(hào)需要至少64k/bsPCM信號(hào)以可靠地傳輸通信。另外，雖然用戶單元已經(jīng)為ISDN業(yè)務(wù)付費(fèi)，該業(yè)務(wù)包括兩條64kb/s的B信道和一條16kb/s的信道，但很少一直使用全部ISDN容量。多種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率也可由始發(fā)和終接節(jié)點(diǎn)使用。
該始發(fā)和終接節(jié)點(diǎn)可包括計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、自動(dòng)呼叫和應(yīng)答裝置、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或這些設(shè)備的任一組合。為了數(shù)據(jù)的強(qiáng)壯通信，在任何數(shù)據(jù)傳輸之前必須確保通信系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到通信節(jié)點(diǎn)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率。該系統(tǒng)必須能夠有效地分配帶寬并根據(jù)用戶請(qǐng)求在這些數(shù)據(jù)通信速率之間動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換。從低速率(支持話音通信)到高速率(支持編碼數(shù)據(jù)通信)傳輸速率的修改確保在通信信道上可靠快速地傳輸數(shù)據(jù)。另外，如果即將分配ISDN D信道并且需要一個(gè)或兩個(gè)B信道，該系統(tǒng)必須確保啟動(dòng)編碼生成器以支持該通信。
對(duì)于POTS，存在兩種或者修改承載信道(TRCH信道)或者增加或拆除一條新承載信道的基本情況。第一，將承載信道從32kb/s的編碼ADPCM型修改為64kb/s非編碼的PCM業(yè)務(wù)以支持傳真?zhèn)鬏敗５诙?，?dāng)在進(jìn)行OA&M呼叫(內(nèi)務(wù)、管理和維護(hù))用戶摘機(jī)時(shí)，或當(dāng)在進(jìn)行POTS呼叫開始OA&M呼叫時(shí)，增加或拆除一條新承載信道。當(dāng)在進(jìn)行OA&M無(wú)聲呼叫時(shí)，用戶單元112可以通過(guò)監(jiān)測(cè)用戶單元112和通信裝置170(掛機(jī)/摘機(jī)傳感器)之間A/B接口上的變化確定用戶在開始一個(gè)新POTS呼叫。關(guān)于為POTS動(dòng)態(tài)分配帶寬的更多細(xì)節(jié)可在于1998年8月25日公開的標(biāo)題為“碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)”的美國(guó)專利US5,799,010中發(fā)現(xiàn)。
對(duì)于ISDN業(yè)務(wù)，動(dòng)態(tài)帶寬分配是指根據(jù)需要在D、D和B或D和2B承載信道配置中選擇性地分配D和B信道并在它們空閑時(shí)予以拆除。ISDN D信道傳送控制消息并且當(dāng)ISDN呼叫還在進(jìn)行時(shí)不能被拆除。因此，用于ISDN業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)帶寬分配僅涉及B信道的增加和拆除。
參見(jiàn)圖5將更詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明用于為ISDN業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)分配帶寬的過(guò)程400。當(dāng)開始一個(gè)ISDN呼叫時(shí)，首先建立D信道(步驟402)。通過(guò)信道D上的消息從主叫ISDN裝置到被叫ISDN裝置傳遞特定應(yīng)用所需的帶寬(步驟404)。這些消息以HDLC格式并且RCS 104通過(guò)HDSL接口監(jiān)測(cè)這些消息(步驟406)。一旦RCS 104確定需要多少條B信道(步驟408)，它開始在空中接口上建立這些承載信道(步驟410)。在ISDN呼叫過(guò)程中RCS繼續(xù)在D信道上監(jiān)測(cè)HDLC消息并確定是否將接入或斷開附加B信道。如果附加B信道應(yīng)當(dāng)被接入或斷開，RCS 104開始在空中接口上建立或拆除承載信道(步驟414)。
將參見(jiàn)圖6A和6B描述表示承載信道建立簡(jiǎn)化過(guò)程600的流程圖。在發(fā)送SAXPT(步驟604)時(shí)用戶單元111快速提高其發(fā)射功率(步驟602)。當(dāng)RCS 104檢測(cè)到SAXPT(步驟606)時(shí)，它在FBCCH上將業(yè)務(wù)指示比特置為“紅”(步驟608)以通知用戶單元111它已經(jīng)被檢測(cè)。RCS104發(fā)送FBCCH(步驟610)。用戶單元111監(jiān)測(cè)FBCCH(步驟612)并且當(dāng)它發(fā)現(xiàn)FBCCH上的“業(yè)務(wù)指示”變紅時(shí)停止快速升高(步驟614)。然后在發(fā)送LAXPT時(shí)(步驟618)用戶單元111開始慢速提高其發(fā)射功率(步驟616)。當(dāng)RCS獲得LAXPT時(shí)(步驟620)，它在CTCH上通過(guò)SYNC-OK消息通知用戶單元111(步驟622)。這完成了接入過(guò)程的發(fā)射功率提高部分。
在用戶單元111在CTCH上接收到SYNC-OK消息后(步驟624)，它在AXCH上發(fā)送接入請(qǐng)求消息(步驟626)。一旦接收到該請(qǐng)求(步驟628)，RCS 104用CTCH上包括分配編碼種子的消息確認(rèn)AXCH消息的接收(步驟630)。用戶單元111在AXCH上檢測(cè)并確認(rèn)傳送分配編碼種子的載體確認(rèn)消息(步驟632和634)，RCS 104檢測(cè)該確認(rèn)(步驟636)。現(xiàn)在已協(xié)商編碼轉(zhuǎn)換，用戶單元111和RCS 104同時(shí)轉(zhuǎn)換以使用該分配編碼(步驟638和640)?，F(xiàn)在建立了承載信道。
圖7表示用戶單元111和RCS 104之間通信的分層協(xié)議并與開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模型相對(duì)應(yīng)。物理(PHL)層執(zhí)行下述功能1)生成CDMA編碼；2)使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同步；3)為媒體訪問(wèn)控制(MAC)層提供載體；4)在由MAC指定的CDMA編碼上并以MAC指定的功率電平擴(kuò)展和傳輸比特；5)測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度以允許自動(dòng)功率控制；和6)生成并傳輸導(dǎo)頻信號(hào)。MAC層執(zhí)行下述功能1)為前向糾錯(cuò)(FEC)編碼和解碼；2)分配CDMA編碼；3)加密和解密；4)提供被合適加密和糾錯(cuò)的載體；5)成幀、檢錯(cuò)和區(qū)別MAC對(duì)等消息和數(shù)據(jù)；6)鏈路控制(DLC)幀；和7)處理自動(dòng)功率控制信息。數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC)在協(xié)議堆棧的高層之間提供無(wú)差錯(cuò)鏈路。
如圖8A所示，用戶單元111和RCS 104之間的信令涉及該協(xié)議的MAC和DLC層。一旦如上所述為POTS業(yè)務(wù)建立承載信道，該業(yè)務(wù)可用并保持不變直到它被拆除或者直到在同時(shí)進(jìn)行OA&M呼叫或POTS呼叫的情況下被修改以支持傳真?zhèn)鬏敾虻诙艚?。?dāng)正在進(jìn)行一個(gè)OA&M呼叫并且用戶單元111開始一個(gè)POTS業(yè)務(wù)呼叫，進(jìn)入圖8A所示的過(guò)程。該圖表示由用戶單元111發(fā)起的簡(jiǎn)化載體轉(zhuǎn)換方法。消息在用戶單元111的數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC)、媒體訪問(wèn)控制層(MAC)和RCS 104中的相應(yīng)層之間傳送。首先，用戶單元111的DLC層向用戶單元111的MAC層發(fā)出一個(gè)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，該MAC層將該轉(zhuǎn)換請(qǐng)求提交給RCS 104的MAC層。RCS 104在MAC層上向用戶單元111發(fā)送一個(gè)確認(rèn)并向RCS 104的DLC層發(fā)送一個(gè)轉(zhuǎn)換指示。在用戶單元111中，在MAC層上從RCS104發(fā)出的轉(zhuǎn)換確認(rèn)被發(fā)送給用戶單元111的DLC層。
當(dāng)正在進(jìn)行一個(gè)POTS業(yè)務(wù)呼叫并且RCS104向同一用戶單元111發(fā)出一個(gè)OA&M呼叫時(shí)，進(jìn)入圖8B所示的過(guò)程。該圖表示由RCS 104發(fā)起的簡(jiǎn)化載體轉(zhuǎn)換方法。RCS 104在MAC層上向用戶單元111始發(fā)一個(gè)轉(zhuǎn)換指示消息。然后用戶單元111通過(guò)DLC層中繼該消息。
將參見(jiàn)圖9A和9B說(shuō)明為ISDN建立承載信道。步驟902-940與圖6A和6B中的相應(yīng)步驟602-640相同。然而，在用戶單元111和RCS104都轉(zhuǎn)換到分配編碼(步驟938和940)之后需要若干附加步驟。一旦用戶單元111和RCS 104轉(zhuǎn)換到分配編碼(步驟938和940)ISDN D信道變得可用。在這里用戶單元111和ISDN裝置之間的S/T接口已經(jīng)是可用的。RCS 104開始監(jiān)測(cè)HDLC格式的D信道消息(步驟942)。一旦檢測(cè)到特定應(yīng)用需要一個(gè)或多個(gè)B信道(步驟944)，RCS 104開始在空中接口上建立這些承載信道。然后根據(jù)圖5所示的過(guò)程繼續(xù)處理。用于該過(guò)程的MAC和DLC消息流與圖8B中相同。
通過(guò)相同的消息流接入或斷開用于POTS和ISDN的承載信道。由D信道消息相應(yīng)字段中的值指示承載信道是接入還是斷開。因此圖8B中的流程圖應(yīng)用于動(dòng)態(tài)接入承載信道以及動(dòng)態(tài)斷開承載信道。
雖然已經(jīng)通過(guò)詳細(xì)參考某些特定實(shí)施例描述本發(fā)明，這些細(xì)節(jié)將是指導(dǎo)性而非限制性的。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯，在不脫離在此教導(dǎo)中所公開的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可在工作模式和結(jié)構(gòu)中進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線數(shù)字CDMA通信系統(tǒng)，其包含基站與至少一用戶單元，以藉由使用在基站與用戶單元之間的多個(gè)通信信道支持多個(gè)通信速率，該系統(tǒng)包含至少一基站，所述基站包含處理第一通信以傳送到所述至少一用戶單元的第一裝置，所述第一裝置包含用以決定需要用來(lái)支持所述第一通信的第一數(shù)據(jù)速率的第一裝置；分配足夠數(shù)目的通信信道以在該第一數(shù)據(jù)速率下傳送到所述至少一用戶單元的裝置，該分配裝置響應(yīng)所述第一決定裝置；以及監(jiān)控所述第一決定裝置并且動(dòng)態(tài)地增加或裁減通信信道以改變所份配的通信信道數(shù)目的裝置；以及至少一用戶單元，包含用于接收具有所述第一數(shù)據(jù)速率的第一通信的裝置；處理第二通信以傳送到所述基站的第二裝置，所述第二裝置包含用以決定需要用來(lái)支持所述第二通信的第二數(shù)據(jù)速率的第二裝置；分配足夠數(shù)目的通信信道以在該第二數(shù)據(jù)速率下傳送到所述至少一個(gè)基站的裝置，該第二分配裝置響應(yīng)所述第二決定裝置；以及監(jiān)控所述第二決定裝置并且動(dòng)態(tài)地增加或裁減通信信道以改變所分配的通信信道數(shù)目的裝置；其中該第二數(shù)據(jù)通信速率高于所述第一數(shù)據(jù)通信速率，從而所述基站具有接收具有該第二數(shù)據(jù)速率的該第二通信的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中所述建立裝置建立了第一數(shù)據(jù)速率的D個(gè)信道以及第二數(shù)據(jù)速率的B個(gè)信道，其中該第二數(shù)據(jù)速率大于該第一數(shù)據(jù)速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中所述第一數(shù)據(jù)速率為16kb/s而所述第二數(shù)據(jù)速率為64kb/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中一組分配的信道編碼是分配來(lái)決定所述的數(shù)據(jù)速率，所述的方配裝置分配信道，并且增加及縮減所分配的信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中所述的用戶單元更包含監(jiān)控一回傳通信以及決定一想要的回傳數(shù)據(jù)速率的裝置；根據(jù)所想要的回傳數(shù)據(jù)速率為所述的回傳通信分配足夠的信道數(shù)目的裝置，使得所分配的回傳信道的總數(shù)據(jù)速率至少相當(dāng)于所想要的回傳數(shù)據(jù)速率而且不大于所想要的回傳數(shù)據(jù)速率加上一預(yù)定的速率；以及在所述分配回傳信道內(nèi)用以傳送該回傳通信的裝置；以及所述基站包含用以在所述分配回傳信道中接收該回傳通信的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中所述第一速率為16kb/s而所述第二數(shù)據(jù)速率為64kb/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中所述通信以及回傳通信為ISDN通信；每一分配裝置分配一單一D信道以及足夠數(shù)目的B信道；而且所述的預(yù)定速率相當(dāng)于所述的第二數(shù)據(jù)速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線數(shù)字碼分多址系統(tǒng)，其中所述的基站為一個(gè)包含下列特征的基站物理層產(chǎn)生CDMA編碼，在所述基站與所述用戶單元之間同步化，提供載體，在CDMA編碼中擴(kuò)展以及傳送比特，測(cè)量所接收的信號(hào)強(qiáng)度以允許自動(dòng)功率控制，并且產(chǎn)生導(dǎo)頻信號(hào)的傳送；媒體訪問(wèn)控制層，為前向糾錯(cuò)編碼和譯碼，分配CDMA編碼，加密和解密通信信號(hào)，加密并糾錯(cuò)由物理層提供的載體，成幀、檢錯(cuò)并區(qū)別媒體訪問(wèn)控制對(duì)等信息和數(shù)據(jù)，鏈路控制幀并處理自動(dòng)控制信息；以及數(shù)據(jù)鏈路控制層，在各層之間提供無(wú)差錯(cuò)鏈路，其中數(shù)據(jù)鏈路控制層根據(jù)通過(guò)經(jīng)物理層為通信信道所決定的所需最小數(shù)據(jù)速率開始改變信道的分配。
9.一種用于在CDMA系統(tǒng)中分配頻寬及動(dòng)態(tài)地切換在基站與至少一用戶單元之間的不同帶寬的方法，該方法包含a)建立使用至少一信道以初始數(shù)據(jù)速率的傳送；b)連續(xù)地監(jiān)控以及維持通信并且決定所想要的調(diào)整數(shù)據(jù)速率以支持該通信；以及c)根據(jù)所述的調(diào)整數(shù)據(jù)速率以分配該通信足夠的信道數(shù)目。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中步驟b)與步驟c)在傳送所述的通信期間不斷的重復(fù)，以決定在該通信期間新調(diào)整的數(shù)據(jù)速率以及新的信道分配。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述通信站建立數(shù)據(jù)速率為16kb/s的D信道以及數(shù)據(jù)速率為64kb/s的B信道。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述的通信信道包含建立第一數(shù)據(jù)速率的D信道以及第二數(shù)據(jù)速率的B信道，其中該第二數(shù)據(jù)速率大于該第一數(shù)據(jù)速率，而且所述的分配包含分配一單一D信道以及使用該第二數(shù)據(jù)速率作為其預(yù)定速率的足夠數(shù)目的B信道。
全文摘要
一種CDMA無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng)，使用最小帶寬為特定應(yīng)用提供所有類型的話音和數(shù)據(jù)通信。該系統(tǒng)根據(jù)用戶請(qǐng)求有效地分配ISDN帶寬。根據(jù)用戶初始化，系統(tǒng)建立信道并生成必需的擴(kuò)展碼以支持用戶單元所需的最高容量信道。不預(yù)留部分通信頻譜帶寬直到用戶單元實(shí)際請(qǐng)求。因?yàn)樵趤?lái)自用戶單元的呼叫開始時(shí)執(zhí)行呼叫建立，包括擴(kuò)展碼的分配，用戶單元可快速地獲得支持特定應(yīng)用所需的部分頻譜。
文檔編號(hào)H04W74/00GK1905385SQ200610099950
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期1998年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月16日
發(fā)明者法蒂赫M·厄茲魯特克 申請(qǐng)人:交互數(shù)字技術(shù)公司