專利名稱：通信系統(tǒng)中減少移動站之間的信息沖突的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩狀電話系統(tǒng)，尤其涉及在實(shí)質(zhì)上具有多徑傳播環(huán)境中或在大量移動電話單元試圖訪問一個基站條件下提高蜂窩狀電話系統(tǒng)的可靠性的系統(tǒng)。
許多通信系統(tǒng)具有需隨機(jī)訪問一個或多個接收機(jī)的多個發(fā)射機(jī)。一種局域網(wǎng)(LAN)就是這種多址訪問系統(tǒng)的一個例子。蜂窩狀電話系統(tǒng)是另一個例子。在任一這種系統(tǒng)中，當(dāng)幾個發(fā)射機(jī)試圖同時發(fā)射時，信息可能相互干擾或沖突。一個接收機(jī)不能在卷入這種沖突的信息之間進(jìn)行識別。
在伯特塞克斯(Bertsekas)等人著由普倫蒂斯-霍爾(Prentice-Hall)出版商在1987年于恩格爾伍德峭壁(EnglewoodCliffs)出版的“數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)”一書第四章中描述了兩個稱為“阿樂哈”和“開槽的“阿樂哈”協(xié)議的這種多址訪問協(xié)議。在阿樂哈協(xié)議中，每個發(fā)射機(jī)在任何時刻可發(fā)送一個信息。當(dāng)發(fā)現(xiàn)被發(fā)送的信息已沖突時，發(fā)射機(jī)等待一個隨機(jī)延時并重新發(fā)送此信息。在開槽阿樂哈(SlottedAloha)中，所有信息放入一個預(yù)定長度的時間間隙(也稱“時隙”)中。當(dāng)發(fā)現(xiàn)被發(fā)送信息已碰撞時，該發(fā)射機(jī)延時一隨機(jī)的時隙數(shù)，然后重新發(fā)送該信息。在這兩種方法中都引入一個隨機(jī)延時來防止各發(fā)射機(jī)同時重新發(fā)送。
碼分多址訪問(DMA)調(diào)制的應(yīng)用是簡化存在大量系統(tǒng)用戶的通信的幾種技術(shù)之一。在美國專利No.5056031題為“在CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中用于控制發(fā)射功率的方法和裝置”和美國專利No.5103459題為“在CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中產(chǎn)生信號波形的系統(tǒng)和方法”中揭示了CDMA技術(shù)在蜂窩狀電話系統(tǒng)中的應(yīng)用，這兩個專利都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，且這里結(jié)合它們作為參考。
在上述專利中，揭示了多址訪問技術(shù)，這里，大量的每個具有一個收發(fā)信兩用機(jī)的移動站使用CDMA擴(kuò)展頻譜通信信號通過也稱為網(wǎng)格點(diǎn)(Cell-sites)的各基站進(jìn)行通信。各基站連接到一移動電話交換局(MTSO)，它然后依次連接到公用交換電話網(wǎng)(PSTN)。
應(yīng)用CDMA擴(kuò)展頻譜技術(shù)，由于同一頻帶共用于所有各站、所以使能與一個基站同時通信的移動站的數(shù)量增加到最大。每個移動站具有一個唯一地與該移動站用來擴(kuò)展(Spread)它的發(fā)送信號相關(guān)聯(lián)的偽噪聲(PN)碼。在上述參考專利中，這種PN碼稱為“長PN碼”。一旦呼叫已啟動，即基站已選中對應(yīng)于發(fā)送移動站的長PN碼、則該基站能接收并反擴(kuò)展(de-spread)由該移動站發(fā)送的信號。同樣，該移動站能接收并反擴(kuò)展由該基站發(fā)送的信號。在某些系統(tǒng)中，信號也可用一個“導(dǎo)頻”PN碼調(diào)制。
然而，對于某些傳輸類型，應(yīng)用一個公共PN長碼而不是每個移動站一個獨(dú)特的長碼更為有利。通過移動站發(fā)送試圖啟動呼叫的信息是這種傳輸?shù)囊粋€例子。希望啟動呼叫的某個移動站能使用一個對應(yīng)的公共PN碼在一個公共的“選址信道”上發(fā)送這樣的請求?；灸芡ㄟ^反擴(kuò)展使用這種PN碼的信號來監(jiān)視該選址信道。選址信道的應(yīng)用是由于諸如那些啟動呼叫的信息與聲音傳輸相比是相當(dāng)短的，而且與各移動站用它們的單獨(dú)PN長碼與之聯(lián)系的大量“話務(wù)信息”相比，一個接收機(jī)能更容易監(jiān)視相當(dāng)少的幾個選址信道。
移動站使用選址信道不僅能啟動呼叫，而且能在除了已啟動呼叫期間外的某個時候發(fā)送任何信息到基站。例如，移動站可使用該選址信道來回答基站在一個“尋址信道”上建立的輸入呼叫。
根據(jù)上面討論的任何情況，多個移動站可在選址信道上同時發(fā)送。當(dāng)兩個移動站同時發(fā)射且不存在多路徑時，這種發(fā)送通過一個在時間上等于每個移動站與基站之間的距離的兩倍之差的延遲錯開到達(dá)基站。在大多數(shù)運(yùn)行情況下，大量移動站不大可能與基站之間的距離會剛好相等。然而，若兩個或更多個站在同一距離上、同時發(fā)送的信息將會沖突。在大多數(shù)情況下，由于諸發(fā)送到達(dá)基站時間差超過一個PN時間屑(Chip)(以下簡稱“時屑”)，所以該基站能在諸發(fā)送之間作出區(qū)別。
某些運(yùn)行情況趨于產(chǎn)生沖突，當(dāng)大量移動站同時接近網(wǎng)格邊緣，即產(chǎn)生對移動站失控狀況時，可能會出現(xiàn)沖突。由于各移動站當(dāng)處于網(wǎng)格邊緣時實(shí)質(zhì)上離基站距離相同，所以選址信道發(fā)送同時到達(dá)基站。
大量的移動用戶由于其它原因諸如隨著自然災(zāi)害的出現(xiàn)而可能企圖同時啟動呼叫。多個移動站在選址信道上同時發(fā)送可能超過了基站中處理機(jī)的最大吞吐量。
選址信道沖突的可能性隨移動站的數(shù)量和隨多徑反射的增加而增加。因?yàn)殡m然兩個發(fā)送的主信號可通過多于一個“時屑”(Chip)的辦法在時間上被錯開，而發(fā)送的多徑成份不可能做到，從而構(gòu)成了多徑問題。而且正如在美國待批專利No.5109309題為“CDMA蜂窩狀移動電話系統(tǒng)中的分集式接收機(jī)”中所討論，一個基站分集式接收機(jī)可有組合所接收到的多徑分量以改進(jìn)信息質(zhì)量的多個相關(guān)器。然而，可能存在于多徑分量之間的不確定性會減低分集式接收機(jī)的技術(shù)效果。這些問題和缺點(diǎn)明顯地存在于已有技術(shù)之中，而本發(fā)明以下述方式解決它們。
本發(fā)明減小了多個同時工作的擴(kuò)展頻譜發(fā)射機(jī)之間的干擾，并改進(jìn)了在可用的接收機(jī)資源之間的傳送分配。本發(fā)明通?？蓱?yīng)用于具有試圖與某個接收機(jī)作未經(jīng)協(xié)調(diào)通信的多個發(fā)射機(jī)的任何通信系統(tǒng)，包括局域網(wǎng)。在本發(fā)明一用于說明的實(shí)施例中，各發(fā)射機(jī)是在選址信道上發(fā)射的各移動站，而接收機(jī)是在CDMA蜂窩狀通信網(wǎng)絡(luò)中的某個基站。
每個移動站對它的選址信道傳輸使用一個或多個隨機(jī)方式。這種隨機(jī)方式具有分離傳輸減少沖突的效果。第一個隨機(jī)方式通過把隨機(jī)時間延遲加給每個信號來分離各選址信道的信號，而第二個隨機(jī)方式通過隨機(jī)地改變每個信號的直接順序擴(kuò)展(thedirectsequencespreading)來分離它們。
在第一種隨機(jī)方式中，稱為“PN隨機(jī)化”、移動站把它的選址信道的發(fā)送延時一個大于或等于一個“時屑”(Chip)而大大小于自身信息的長度的小量。相比之下，使用開槽阿樂哈協(xié)議的無擴(kuò)展頻譜的通信系統(tǒng)，遇到?jīng)_突一般必須等待至接收到一個發(fā)送的確認(rèn)。如果發(fā)生沖突，一般通過沒有收到確認(rèn)而檢測到，則移動站必須在再發(fā)射之前等待通常為幾個時間槽(Slots)的隨機(jī)延時。由于本發(fā)明涉及擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)，所以通過上述距離差尤其是通過添加一般大大小于一個時間槽(Slot)間隔的PN隨機(jī)延時使沖突自然地減少。
雖然真隨機(jī)化是理想的，但是應(yīng)用偽隨機(jī)法以便基站能獲得移動站使用的延時值，這樣需要對發(fā)送進(jìn)行解調(diào)。使用一種單獨(dú)與那移動站相聯(lián)系的編號提供給它的混列算法可偽隨機(jī)地產(chǎn)生PN隨機(jī)延時。這種輸入的編號可以是該站的電子序列編號(ESN)。用于計(jì)算PN隨機(jī)延時的偽隨機(jī)方法的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于，知道由移動站增加的延時量的基站能更迅速獲得該移動站其后在話務(wù)信道上發(fā)送的信號。
PN隨機(jī)法可從涉及多個移動站在網(wǎng)格的邊緣即與基站等距離上同時發(fā)射的上下文中得到理解。在這樣的上下文中，PN隨機(jī)法通過隨機(jī)量增加了從每個移動站到基站的有效距離。
多徑效應(yīng)在很大程度上增加了某站區(qū)別由不同的移動站同時發(fā)送的信號的困難。小的PN隨機(jī)延時不足以分離多徑分量，另外，它們可由基站的分集式接收機(jī)來利用以改進(jìn)多徑環(huán)境中的接收。
第二種隨機(jī)法，稱為“信道隨機(jī)化”，它可用于改進(jìn)在這樣的多徑環(huán)境中的傳輸質(zhì)量。正如在上述參考專利和待批申請中所討論的，CDMA發(fā)射機(jī)用一個PN碼播發(fā)它的信號而CDMA接收機(jī)用該P(yáng)N碼的區(qū)域復(fù)制品對所接收的信號進(jìn)行解調(diào)。在信道隨機(jī)化中，移動站隨機(jī)地改變它用以播發(fā)選址信道信號的PN碼。有效地改變PN碼可產(chǎn)生更多的選址信道?；居幸粋€對應(yīng)于每個可能的選址信道的接收機(jī)。即使出現(xiàn)多徑情況，該基站能夠區(qū)別在不同選址信道上的同時發(fā)送。
當(dāng)使用信道隨機(jī)時，基站可向移動站發(fā)送一個表示它能接收的選址信道的最大數(shù)，即不同的PN碼的最大數(shù)。基站在系統(tǒng)信息或在基站和一移動站之間的“額外開銷”(overhead)的周期通信期間向移動站發(fā)射這最大選址信道參數(shù)。
如果基站接收大于它具有的選址信道的發(fā)送數(shù)，則基站不可能在同時發(fā)送之間進(jìn)行區(qū)分。由于這個原因，除了PN隨機(jī)和信道隨機(jī)之外移動站還可使用稱為“補(bǔ)償隨機(jī)”(“backoffrandomization”)的第三個隨機(jī)和稱之為“持久”(persistence)的第四個隨機(jī)。
由移動站欲與基站通信而在一個選址信道上的每個發(fā)送稱為“探頭”(Probe)。如果基站成功地識別并接收到該探頭，則它發(fā)射一個確認(rèn)給該移動站。如果移動站沒有收到對于它的探頭的確認(rèn)經(jīng)過一預(yù)定的暫停期間后，它將發(fā)射另一探頭。這種探頭的預(yù)定數(shù)稱為“選址探頭序列”。如果移動站收不到該序列中任何探頭的確認(rèn)，則整個選址探頭序列可多次重復(fù)。
在補(bǔ)償隨機(jī)中，移動站在連續(xù)的探頭之間插入一個隨機(jī)延時。在某個探頭開始之前，移動站產(chǎn)生一個在預(yù)定范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)并將探頭延時一個與該隨機(jī)數(shù)成比例的量。
在持久隨機(jī)中，移動站在每個選址探頭序列之前插入一個隨機(jī)延時。在一個選址探頭序列開始之前，移動站將一個隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)與一個預(yù)定的持久參數(shù)進(jìn)行比較。持久參數(shù)是一個用于決定選址探頭序列是否會出現(xiàn)的概率。如果隨機(jī)數(shù)是在由持久參數(shù)決定的數(shù)字范圍內(nèi)，則移動站開始選址探頭序列。如果使用持久，則移動站在預(yù)定的間隔上執(zhí)行測試直至測試通過或直至探頭被確認(rèn)為止。
最后，如果移動站在一個預(yù)定的選址探頭序列號內(nèi)沒有收到對任何探頭的確認(rèn)、則它可放棄這種努力。
在蜂窩狀電話系統(tǒng)中，移動站使用選址信道將任何非話音信息發(fā)送到基站。當(dāng)移動站用戶啟動一個呼叫時，移動站可例如請求與基站進(jìn)行通信。移動站也可在選址信道上響應(yīng)來自基站的發(fā)送以確認(rèn)輸入呼叫。在后一種情況下，基站能在尋呼信道上安排它的發(fā)送以便更有效地處理來自移動站的響應(yīng)，它們可望在某時間周期中出現(xiàn)。由于基站能控制這種情況，所以移動站不要求使用持久來發(fā)送響應(yīng)。
通過以基站接收所必須的最小功率，來發(fā)送它們的信號，使移動站可進(jìn)一步減小相互間的干擾。移動站以一個稍低于它估計(jì)為傳送到基站所需的功率電平發(fā)送它的第一個探頭。這種保守的估計(jì)可以是一個預(yù)定的值，或根據(jù)所測得的移動站已經(jīng)或正在接收的來自基站的信號功率電平進(jìn)行計(jì)算取得。一個推薦的實(shí)施方法是采用移動站測量來自基站的接收功率。該接收功率是基站的發(fā)射功率乘以通道損失。然后移動站使用這一測量，加一個固定的校正值，加上調(diào)整系數(shù)，定下起始發(fā)射功率。這些調(diào)整系數(shù)可由基站發(fā)送到移動站。某些系數(shù)相應(yīng)于基站的輻射功率。因?yàn)閺囊苿诱局粱镜耐ǖ罁p失基本上相同于從基站至移動站的通道損失，所以如果基站已提供適當(dāng)?shù)男Ｕ禂?shù)，基站所接收到的信號應(yīng)該具有合適的電平。在以此最小功率電平發(fā)送了第一個選址探頭后，移動站對位于每個選址探頭序列內(nèi)的各后繼探頭以預(yù)定的遞增量增加它們的功率。
下面參閱說明、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)會變得更為清楚。
為了更完整理解本發(fā)明，現(xiàn)在我們來參閱下面對附圖所示實(shí)施例所進(jìn)行的詳細(xì)描述。其中

圖1為顯示通過基站接收機(jī)上的單一相關(guān)器(correlator)再擴(kuò)展的兩擴(kuò)展頻譜信號的時序圖;
圖2類似于圖1并表明信號上的多徑效應(yīng)的圖;
圖3為顯示通過基站接收機(jī)上的分離的相關(guān)器再擴(kuò)展的兩擴(kuò)展頻譜信號的時序圖;
圖4表明多個選址探頭的時序圖;
圖5表明移動站選址信道發(fā)射機(jī)一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖;和圖6a和圖6b表明本發(fā)明隨機(jī)方法的流程圖。
圖1中，兩選址信道信號10和12在接收機(jī)上再擴(kuò)展(未圖示)，它們產(chǎn)生各自的相關(guān)尖峰信號14和16。信號12在信號10之后不久到達(dá)，這是因?yàn)槔缧盘?2發(fā)射的發(fā)射機(jī)離接收機(jī)比信號10發(fā)射的發(fā)射機(jī)離該接收機(jī)更遠(yuǎn)。信號10和12可以是CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)(未圖示)的直達(dá)序列擴(kuò)展頻譜信號。在這樣的一個實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)是移動站的選址信道發(fā)射機(jī)而接收機(jī)是基站的選址信道的接收機(jī)。
如果信號10和12到達(dá)基站接收機(jī)的時間差小于它們用以調(diào)制的PN碼的一個“時屑”(Chip)，則接收機(jī)有可能不能在信號10和12之間進(jìn)行區(qū)分。在圖1中表明了如當(dāng)兩個移動站相隔小于120米和選址信道具有“時屑”速率為1.2288MHz時的實(shí)際情況。當(dāng)接收機(jī)不能區(qū)分信號時就認(rèn)為出現(xiàn)沖突。
每個移動站使用“PN隨機(jī)”來減小它所發(fā)射的信號和其它移動站在同一選址信道上的那些發(fā)射信號之間的沖突概率。在PN隨機(jī)<p>圖11表示透過與圖10的特定孔列相鄰的一個孔列的電子束能量。比較圖10和圖11，可見透過相鄰孔列的能量的最大值出現(xiàn)在不同的垂直位置上。
對于給定的蔭罩結(jié)構(gòu)周期Ty，莫爾效應(yīng)是電視信號的周期Ts及其相位φ的函數(shù)。減小莫爾效應(yīng)的目標(biāo)可以通過尋找Ts值使穿過蔭罩和透過每個蔭罩孔的能量與電視信號相位無關(guān)而達(dá)到。在這種情況下，電視信號掃描線相對于蔭罩孔的位置對穿過或透過的能量沒有任何影響。
為了計(jì)算穿過每個單個蔭罩孔的能量，必須考慮下列函數(shù)在區(qū)間Ty上的積分。
通過使用E(Ws，φ)對φ的微分，從以下方程可求得使能量為最小的Ws值
因?yàn)榉匠?中微分項(xiàng)仍是相位φ的函數(shù)，只有當(dāng)其自變量的系數(shù)只是零時上式才可能為零。這個自變量的系數(shù)是由｜XM(K)｜｜sin(Wsn+φ)｜乘積結(jié)果給定的。但是，｜sin(Wsn+φ)｜只有當(dāng)頻率fs正好等于 (Ws)/(2π) 時，或等于1或等于0。因而，在｜XM(K)｜接收。然而，如果多徑相關(guān)尖峰信號32在相關(guān)尖峰信號26的一個“時屑”內(nèi)被接收，或如果多徑相關(guān)尖峰信號30在相關(guān)尖峰信號28的一個“時屑”內(nèi)被接收，則接收機(jī)不可能區(qū)別信號22和24。如果尖峰信號26、28、30和32出現(xiàn)得相互非常近，則接收機(jī)不能確定哪一個尖峰與哪一個信號相關(guān)聯(lián)而且因此不能組合它們。然而，如果添加一個或更多個“時屑”的延時例如給信號24，那未信號24會朝圖2的右方移位且相關(guān)的尖峰32將不會與相關(guān)的尖峰26交錯?；痉旨浇邮諜C(jī)能夠認(rèn)為相互靠近出現(xiàn)的多徑分量，如尖峰26和30，是與同一被發(fā)射信號22相關(guān)聯(lián)的，因此能組合它們。同樣，基站能認(rèn)為尖峰28和32是與信號24相關(guān)聯(lián)而組合它們。由于多徑延時一般小于一個“時屑”，所以上述設(shè)定是有效的。
在圖3中，兩個選址信道信號34和36用兩個分開的接收機(jī)相關(guān)器(未圖示)再擴(kuò)展，兩個移動站發(fā)射機(jī)(未圖示)使用“信道隨機(jī)”以不同的PN碼調(diào)制它們各自信號34和36，由此需要基站接收機(jī)使用不同的相關(guān)器去解調(diào)它們。雖然信號34和36共享同一頻帶，但由于它們用不同的PN碼調(diào)制，所以認(rèn)為它們占有不同的選址信道。接收機(jī)使用對應(yīng)于第一選址信道的PN碼去再擴(kuò)展信號34并產(chǎn)生相關(guān)尖峰38，但信號36作為噪聲出現(xiàn)于接收機(jī)。這種允許接收機(jī)即使在出現(xiàn)多徑效應(yīng)下也能區(qū)別信號34和36的特性在擴(kuò)展頻譜通信中是眾所周知的。對于基站接收機(jī)能夠與其它選址信道同時接收的每個選址信道，該基站必須具有一個使用與那選址信道相對應(yīng)的PN碼的接收機(jī)。
在信道隨機(jī)中，發(fā)射機(jī)隨機(jī)地選取一個預(yù)定距離ACC_CHAN的選址信道。在系統(tǒng)初始化期間或在運(yùn)行期間的其它時間上基站可把這一ACC_CHAN提供給移動站。雖然可供移動站選取的選址信道的數(shù)量受限于硬件考慮和系統(tǒng)容量，但最大數(shù)最好為32。
即使使用了PN隨機(jī)和信道隨機(jī)，但如果一個以上的發(fā)射機(jī)選取同一選址信道且在該信道上在同一時刻發(fā)射一信息，則仍可發(fā)生信息沖突。發(fā)射機(jī)可使用“補(bǔ)償隨機(jī)(backoffrandomization)”和“持久(persistence)”在時間上進(jìn)一步擴(kuò)展信息以減少沖突。由后者隨機(jī)產(chǎn)生的延時比PN隨機(jī)產(chǎn)生的延時大得多。后者的方法及PN隨機(jī)和信道隨機(jī)，下面結(jié)合圖4所示時序、圖5所示系統(tǒng)、和圖6a和圖6b所示流程圖加以討論。
在圖5中，移動站處理器100執(zhí)行圖6a中所示的以步驟102開始的各步驟以試圖與基站(未圖示)通信。每當(dāng)移動站(未圖示)必須送信息給基站時，可以啟動該過程。例如，某用戶啟動一個必須發(fā)送到基站的電話呼叫。移動站通過發(fā)射一個或多個“選址探頭”104、106、108、110、112、114、116、118和120到基站來著手通信。一個選址探頭由一個信息組成并具有一個“時間段(slot)”的最大持續(xù)時間。一個時間段是一個上述CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中基站和移動站同步所需的預(yù)定的系統(tǒng)時間間隔。雖然實(shí)際的時間段的長度并不關(guān)鍵，但為了將選址探頭的隨機(jī)量和持續(xù)時間與上面討論的PN隨機(jī)量進(jìn)行比較，該時間段可為60ms的數(shù)量級。因此，PN隨機(jī)延時只占一個時間段的極小部分。
在選址努力中，移動站持續(xù)發(fā)射選址探頭直到一個這樣的探頭被基站確認(rèn)為止。于是，如果發(fā)生一個沖突，則信息得不到確認(rèn)，且移動站著手另一個探頭。一個預(yù)定的選址探頭數(shù)稱為“選址探頭序列”。在圖4中，選址探頭序列122由選址探頭104、106和108組成;選址探頭序列124由選址探頭110、112和114組成;而選址探頭序列126由選址探頭116、118和120組成。
呼叫啟動產(chǎn)生啟動信號128，它提供給處理器100。在步驟130上，處理器100設(shè)置探頭計(jì)數(shù)PROBE為0，并設(shè)置選址探頭序列計(jì)數(shù)SEQ為0。在步驟132上，處理器100計(jì)算上述散列函數(shù)以獲得PN隨機(jī)延時RN。處理器100把對應(yīng)于RN的延時信號134提供給定時信號發(fā)生器136。處理器100將信息數(shù)據(jù)138提供給編碼器140，在那里數(shù)據(jù)138如上述參考美國專利中所述獲得編碼。被編碼的信息數(shù)據(jù)142用PN長碼序列發(fā)生器146產(chǎn)生的PN長碼144進(jìn)行調(diào)制。如上所討論，所產(chǎn)生的特定的PN長碼144對應(yīng)于使用的選址信道。這種調(diào)制描述在上述參考的美國專利中。雖然異或功能152表明為完成調(diào)制而設(shè)，但是在通信技術(shù)中任何已知等價結(jié)構(gòu)，如多路調(diào)制器也可使用。最后，響應(yīng)延時信號134，定時信號發(fā)生器136向這些構(gòu)件提供定時信號156、158和160，其最終延時了所發(fā)射的信號164。
在步驟162，處理器100判斷移動站還是在著手響應(yīng)來自基站的通信還是它正在著手啟動一個與基站通信的請求。由用戶啟動的一個呼叫是請求意圖而不是響應(yīng)意圖的例子。如果按圖4需要一個請求，則處理器100進(jìn)入步驟166。然而，如果需要一個響應(yīng)，則移動站將在步驟168執(zhí)行一個補(bǔ)償隨機(jī)。在補(bǔ)償隨機(jī)中，處理器100產(chǎn)生一個范圍在0到BKOFF+1內(nèi)的隨機(jī)數(shù)RS，這里BKOFF是個預(yù)定的參數(shù)。然后，在步驟170，處理器100在進(jìn)入步驟166之前將等待RS時間段，處理器100由于它收到來自定時信號發(fā)生器136的時間段計(jì)數(shù)信號172所以能計(jì)數(shù)要延時的時間段。
在步驟166，處理器100執(zhí)行如上討論的請求/響應(yīng)測試。如果需要請求，則處理器100執(zhí)行一個持久測試，它在連續(xù)的選址探頭序列之間引入一個或多個時間段的隨機(jī)延時。在持久測試中，處理器100在步驟174在一個時間段的開始產(chǎn)生一個隨機(jī)概率RP。一個預(yù)定參數(shù)P表示下一個選址探頭序列將被執(zhí)行的概率。在步驟176，處理器100比較P與RP。如果RP小于P，則持久測試通過且處理器100進(jìn)入步驟178。如果持久測試失敗，則處理器100在下一個時間段開始前立即重復(fù)測試。如果處理器100判定在步驟166是需要響應(yīng)而不是請求，則它進(jìn)入步驟178。在響應(yīng)意圖期間不必持久測試，由于這不象請求意圖，基站能安排它的需要響應(yīng)的通信，使得多個移動站不可能同時響應(yīng)。
在圖4的表示請求意圖的例子中，處理器100在時間180上在開始一個時間段上開始步驟174。由于移動站正試圖一次請求，它執(zhí)行持久測試。該測試失敗且在時間182上，在時間段開始前立即再執(zhí)行測試。在作此第二次努力上，測試通過且處理器100進(jìn)入步驟178。
處理器100在步驟178執(zhí)行信道隨機(jī)。它產(chǎn)生一個從0至ACC_CHAN范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)RA，它是表示選址信道最大數(shù)的一個預(yù)定參數(shù)。RA對應(yīng)于選址信道，在該信道上將發(fā)射選址探頭序列122。處理器100把選址信道選擇信號183提供給PN碼序列發(fā)生器146。
在步驟184，處理器100將發(fā)射功率信號186初始化到預(yù)定的起始電平INIT_PWR上，它被提供到圖5中的功率發(fā)射機(jī)188。在CDMA蜂窩狀通信系統(tǒng)或任何擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)中，使背景噪聲最低化是很重要的，它主要由許多發(fā)射機(jī)的組合信號確定。一個低電平的背景噪聲能使接收機(jī)從該噪聲中更容易提取所需要的擴(kuò)展頻譜信號。為了使噪聲最低化，本發(fā)明使每個移動站發(fā)射的功率最小化。INIT_PWR設(shè)置在低于基站接收該信息一般所需的電平以下的值上。處理器100優(yōu)先地使用先前或當(dāng)前從基站所收到的信號的測得功率電平估算出INIT_PWR。雖然移動站的接收機(jī)部分未顯示，但它在一或更多篇上述參考的美國專利中有描述。
在圖6b的步驟190中，處理器100使系統(tǒng)選址狀態(tài)計(jì)時器(未圖示)無效，該狀態(tài)計(jì)時器用來給處理器100提供這樣一個指示，即移動站在一個預(yù)定的暫停期間一直沒有收到它所期望的來自基站的信息。這種計(jì)時器在選址期間必須無效。
在步驟192中，在選中的選址信道RA上，在選址探頭104中發(fā)射信息。如圖4中所示，PN隨機(jī)進(jìn)一步將選址探頭104的起始延時到時間194，它在時間182之后出現(xiàn)RN個“時屑”(Chip)。該延時大大小于一個60ms的時間段，為了清楚起見，在圖4中它被夸大了。選址探頭104的高度表示它的相對功率電平。選址探頭104的發(fā)送末尾在時間196上，處理器100起動一個內(nèi)部確認(rèn)暫停計(jì)時器TA。一個預(yù)定的暫停參數(shù)ACC_TMO表明處理器100為等待給探頭104的確認(rèn)必須化的時間長度。如果處理器100在暫停期間內(nèi)收到確認(rèn)信號198，則它進(jìn)到步驟200并中止選址信道請求意圖。然后它可以執(zhí)行其它的不屬于本發(fā)明主題的動作。當(dāng)時間周期ACC_TMO過去而處理器100沒有接收到確認(rèn)時，它進(jìn)到步驟202。在圖4中，計(jì)時器TA在時刻204終止。
在步驟206上處理器100增加它內(nèi)部探頭計(jì)數(shù)器的值PROBE。在步驟208上，它將PROBE與預(yù)定參數(shù)NUM_STEP比較，該參數(shù)表明若沒有收到確認(rèn)時在每個選址探頭序列中要執(zhí)行的選址探頭數(shù)。在圖4中，由于選址探頭序列122由三個選址探頭104、106和108組成，所以NUM_STEP為3。由此，處理器100進(jìn)入步驟210。
在步驟210中，處理器100開始探頭補(bǔ)償隨機(jī)。探頭補(bǔ)償隨機(jī)類似于上述補(bǔ)償隨機(jī)，其差別在于探頭補(bǔ)償隨機(jī)是在一個選址探頭序列的連續(xù)選址探頭之間進(jìn)行的，而補(bǔ)償隨機(jī)是在每個選址探頭序列之前進(jìn)行的。PROBE_BKOFF的值可以或不可以相等于BKOFF的值。在步驟210中，處理器100產(chǎn)生從0到預(yù)定參數(shù)的PROBE_BKOFF+1范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)RT。在步驟212中，處理器100等待RT個時間段。例如在圖4中，RT為“2”且處理器100等待2個時間段直到在時間214上開始的時間段為止。
在步驟216中，處理器100把發(fā)射功率信號186變到使功率發(fā)射機(jī)188增加發(fā)射功率的分貝(dB)數(shù)等于0.5倍的預(yù)定參數(shù)的PWR_STEP的數(shù)量。然后處理器100進(jìn)入步驟190并在時刻214開始的時間段之后的RN個“時屑”(Chip)的時間218上，在同一信道上用增加的功率電平發(fā)送選址探頭106。處理器100在從時刻220到時刻222的暫停期間內(nèi)沒有接收到確認(rèn)。它產(chǎn)生一個RT為1的探頭補(bǔ)償并在步驟212上等待一個時間段直到在時刻224時間段開始為止。在時刻224開始的時間段之后的RN個“時屑”(Chip)的時間226上，選址探頭108用進(jìn)一步增加的功率電平在同一信道上發(fā)射。由于到時刻230暫停期間結(jié)束時一直沒有收到來自基站的確認(rèn)和各NUM_STEP探頭已發(fā)送，所以處理器100進(jìn)入步驟232。
在步驟232中，處理器100使系統(tǒng)選址狀態(tài)計(jì)時器(未圖示)計(jì)時并進(jìn)入步驟234。完成選址探頭122的發(fā)送后，處理器100增加它內(nèi)部選址探頭序列計(jì)數(shù)器的值SEQ。在步驟236中，處理器100將SEQ與MAX_REQ_SEQ或MAX_RSP_SEQ進(jìn)行比較，前者為表明在請求努力夭折之前要執(zhí)行的選址探頭序列的最大數(shù)的預(yù)定參數(shù)，而后者為表明在響應(yīng)努力夭折之前要執(zhí)行的選址探頭序列的最大數(shù)的預(yù)定參數(shù)。如果這些最大數(shù)之一達(dá)到，則處理器100進(jìn)入步驟238。然后它可執(zhí)行其它不屬本發(fā)明主題的動作。
如果在步驟236測試表明附加探頭序列被執(zhí)行，則處理器100進(jìn)入步驟240，在這里它執(zhí)行一個上面參照步驟168和170所述的補(bǔ)償隨機(jī)。例如在圖4中，處理器100在時刻230產(chǎn)生一個等于1的隨機(jī)數(shù)RS且在步驟242等待一個時間段直到在時刻248上開始的時間段為止。然后處理器100回到步驟166(圖6a)開始選址探頭序列124。
處理器100以類同于產(chǎn)生選址探頭序列122的步驟執(zhí)行產(chǎn)生選址探頭序列124的步驟。如果，如在本實(shí)施例中，需要一個請求努力，則處理器100在時刻248開始的時間段之前立即在步驟174執(zhí)行持久測試。測試失敗，則在時刻250開始的時間段之前立即重復(fù)測試。這第二個測試失敗，則在時刻252開始的時間段之前立刻重復(fù)測試。這第三個測試通過，則處理器100進(jìn)入步驟178。
處理器100在步驟178執(zhí)行信道隨機(jī)。由于處理器100在每個選址探頭序列開始時隨機(jī)選中某個選址通道，所以選址探頭序列124要發(fā)射的選址信道可以與選址探頭序列122已發(fā)送的選址信道不相同。在步驟184中，處理器100使發(fā)射功率信號186初始化，且在步驟190(圖6b)中，處理器100使系統(tǒng)選址狀態(tài)計(jì)時器無效。
在步驟192中，選址探頭110由PN隨機(jī)從時刻252開始的時間段進(jìn)一步延時到時刻254發(fā)送信息。處理器100在暫停周期于時刻258已經(jīng)過而沒有收到確認(rèn)信號198之后進(jìn)入步驟202。
在步驟210的探頭補(bǔ)償隨機(jī)中，處理器100產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)RT為3并且處理器100在步驟212等待3個時間段直到在時刻260開始的時間段為止。在步驟192中，處理器100增加信號164的功率并且用增加的功率電平在時刻260開始的時間段后的RN個時屑的時間262上發(fā)射選址探頭112。
由于在暫停期于時刻266結(jié)束之前處理器100沒有收到確認(rèn)信號，所以處理器100通過上述各步驟進(jìn)入到一個第三時期。它產(chǎn)生兩個時間段的探頭補(bǔ)償且一直等待到時刻268為止。選址探頭114在時刻268之后的RN個“時屑”的時間270上發(fā)射。直到時刻274的暫停期終止沒有收到確認(rèn)的選址探頭114的發(fā)送完成了選址探頭序列124，并且處理器100在步驟234增加SEQ。然后，處理器100在步驟240產(chǎn)生一個補(bǔ)償隨機(jī)為1。處理器100在步驟242等待一個時間段直到在時刻276開始的時間段為止。然后，處理器100回到步驟166開始選址探頭序列126。
如果需要一個請求努力，則處理器100在步驟174執(zhí)行持久測試。在圖4所示實(shí)施例中，在時刻284開始的時間段之前、持久測試在通過之前失敗三次。在選址探頭序列126中，如上所述，選址探頭116在時刻286發(fā)射，選址探頭118在時刻294發(fā)射，而選址探頭120在時刻302發(fā)射。
在移動站發(fā)射選址探頭304之后和暫停計(jì)時器已達(dá)ACC_TMO之前，處理器100在時刻306接收到來自基站的確認(rèn)信號198。為了響應(yīng)確認(rèn)信號198，處理器100進(jìn)入步驟200并停止請求努力。
雖然圖4解釋了一個請求努力，但響應(yīng)努力也是類同的。在一個響應(yīng)努力中，在選址探頭104之前不用執(zhí)行持久測試。而是，在選址探頭104之前在步驟168和170中的補(bǔ)償隨機(jī)會產(chǎn)生一個補(bǔ)償延時。同樣，在選址探頭序列122和124之間及序列124和126之間也不用執(zhí)行持久測試。
很明顯，鑒于上述教導(dǎo)，對于本技術(shù)領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員是很容易實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它種種實(shí)施例和修改的。因此本發(fā)明將只用下面的權(quán)利要求書加以限制。該權(quán)利要求書包括了結(jié)合上述說明和附圖研究時的全部這種其它實(shí)施例和修改。
權(quán)利要求
1.一種在通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射信息之間減少沖突的延時裝置，其特征在于，所述延時裝置具有一獨(dú)特的識別碼，所述延時裝置包含提供信息的處理器裝置；提供延時以響應(yīng)所述識別碼的編碼器；用所述延時延時所述信息的定時信號發(fā)生器；和發(fā)射所述延時信息到一接收機(jī)的一發(fā)射機(jī)。
2.如權(quán)利要求1中所述的延時裝置，其特征在于，作為直達(dá)序列的擴(kuò)展頻譜信號的所述經(jīng)發(fā)射的延時信息，使用具有“時屑”速率的PN碼序列進(jìn)行擴(kuò)展;和所述延時等于或大于一個“時屑”。
3.如權(quán)利要求2所述的延時裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包含隨機(jī)數(shù)發(fā)生裝置;和用于從一所述的PN碼序列的預(yù)定組中隨機(jī)地選擇所述PN碼序列以響應(yīng)從所述隨機(jī)數(shù)發(fā)生器所收到的一隨機(jī)數(shù)的PN碼序列發(fā)生器。
4.如權(quán)利要求3所述的延時裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包含提供一個確認(rèn)指示以響應(yīng)來自所述接收機(jī)的確認(rèn)的檢測器;用于測量所述信息發(fā)送和所述確認(rèn)指示之間的時間和用于若所述時間超過一個預(yù)定的暫停參數(shù)時提供一暫停信號的計(jì)時器;和也用于提供一附加信息以響應(yīng)所述暫停信號的所述處理器裝置。
5.在權(quán)利要求4中所述延時裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含用于對所述連續(xù)信息計(jì)數(shù)的探頭計(jì)數(shù)器，所述探頭計(jì)數(shù)器當(dāng)其達(dá)予定的最大探頭數(shù)時就復(fù)位;用于增加每個所述連續(xù)信息的功率與所述發(fā)射機(jī)相連的功率控制器，當(dāng)所述探頭計(jì)數(shù)器復(fù)位時所述功率為預(yù)定的最小值。
6.如權(quán)利要求5所述延時裝置，其特征在于，所述功率控制器用一預(yù)定的增量增加每個所述連續(xù)信息的所述功率。
7.如權(quán)利要求6所述延時裝置，其特征在于，所述處理器裝置在所述連續(xù)信息之間插入一補(bǔ)償延時以響應(yīng)所述暫停信號，所述補(bǔ)償延時對應(yīng)于一第二隨機(jī)數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的延時裝置，其特征在于，當(dāng)所述探頭計(jì)數(shù)器復(fù)位和一第三隨機(jī)數(shù)在一預(yù)定的持久范圍內(nèi)時，所述處理器裝置不提供所述信息。
9.一種在具有多個發(fā)射機(jī)和至少一個接收機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)中減少信息之間沖突的方法，每個所述發(fā)射機(jī)具有一獨(dú)特的識別碼，該方法包含的重復(fù)步驟為產(chǎn)生信息;用對應(yīng)于所述識別碼的延時延遲所述信息;和發(fā)射所述延遲信息，所述發(fā)射信息具有一功率電平。
10.如權(quán)利要求9所述減少信息之間沖突的方法，其特征在于，所述直達(dá)序列的擴(kuò)展頻譜信號的經(jīng)發(fā)射的延遲信息是用具有一個“時屑”速率的PN碼序列進(jìn)行擴(kuò)展的;和所述延時等于或大于一個“時屑”。
11.如權(quán)利要求10所述減少信息之間沖突的方法，其特征在于，在所述發(fā)射步驟之前進(jìn)一步包含步驟從一組預(yù)定的PN碼序列中隨機(jī)地選取一PN碼序列;和用所選PN碼序列調(diào)制所述延遲信息。
12.如權(quán)利要求11所述減少信息之間沖突的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含步驟為在一預(yù)定的暫停期間從所述接收機(jī)監(jiān)視確認(rèn)信號。
13.如權(quán)利要求12所述減少信息之間沖突的方法，其特征在于，在所述發(fā)射步驟之前，進(jìn)一步包含步驟為產(chǎn)生一個第一隨機(jī)數(shù);和從一預(yù)定范圍選取一補(bǔ)償時間周期以響應(yīng)所述第一隨機(jī)數(shù);等待所述補(bǔ)償時間周期。
14.如權(quán)利要求13所述減少信息之間沖突的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含步驟為用預(yù)定的功率增量增加所述功率電平;增加一個探頭數(shù);將所述探頭數(shù)與一預(yù)定的探頭序列長度進(jìn)行比較;和當(dāng)所述探頭數(shù)等于所述預(yù)定的探頭序列長度時將所述功率電平設(shè)置到預(yù)定的起始電平。
15.如權(quán)利要求14所述減少信息之間沖突的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含步驟為重復(fù)地產(chǎn)生一第二隨機(jī)數(shù)并將它與一預(yù)定的持久參數(shù)作比較直到所述第二隨機(jī)數(shù)落入對應(yīng)于所述預(yù)定持久參數(shù)的范圍內(nèi)為止。
全文摘要
由多個擴(kuò)展頻譜發(fā)射機(jī)同時發(fā)射的信息之間的沖突通過在可用接收機(jī)資源上分配各發(fā)送而被減少。在一CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中，各發(fā)射機(jī)可以為移動站而接收機(jī)可以為墓站。每個移動站使用一個或多個隨機(jī)方法去分配它的發(fā)送。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中采用了四種隨機(jī)方式，這些隨機(jī)方式具有分離發(fā)送減少沖突的效果。另一方面，通過使發(fā)射功率最低化減低噪聲。移動站對每個探頭序列中的連續(xù)的探頭功率進(jìn)行增量。每個探頭序列的第一探頭以預(yù)定的電平發(fā)射。
文檔編號H04L12/28GK1077069SQ93102620
公開日1993年10月6日 申請日期1993年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月5日
發(fā)明者林賽A·韋弗；Jr. 羅伯托·帕多瓦尼 愛德華德G·蒂德曼；Jr. 申請人:夸爾柯姆股份有限公司