CN1606257B - 确定无线系统的反向公共信令信道上的传输速率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定无线系统的反向公共信令信道上的传输速率的方法。响应于与信道RF条件相关的至少一个移动终端测量度量，移动终端选择反向公共信令信道的传输速率。向移动终端提供信息，以便确定移动终端应该在哪一速率上发射，其中，信息采用一个或多个测量度量与之比较的至少一个门限电平的形式。

Description

确定无线系统的反向公共信令信道上的传输速率的方法
技术领域
本发明涉及无线电信。
背景技术
在现有的2G无线系统中，在基站覆盖范围内在被移动终端使用的反向接入信道(R-ACH)上发射的消息用于向网络提供存在的指示符、用于移动性管理和用于当一个呼叫要被发出时向网络指示，根据适用的IS-95标准，所述消息是处于4800bps的固定数据速率上。在由IS2000标准支持的新的3G无线系统(例如CDMA2000)中，可以支持使用反向增强型接入信道(R-EACH)的各种速率(例如，9600bps，19200bps和38400bps)。根据适用于这些新系统的标准，基站在被发射给基站覆盖区域内所有工作中的移动终端的开销消息中通知它支持哪些速率以及消息的最大允许发射时间。移动终端使用关于支持什么速率和消息的最大发射时间的所述接收信息、以及它发射的消息的尺寸，来确定哪一速率是可能的，然后使用所述速率。如果一个以上速率是可能的，那么移动终端使用移动终端生产商已经合并到他们的移动终端中的任何算法来从可能的速率中选择一个速率。利用此方案，在选择移动终端应该使用哪一速率来与基站通信的这个方面，基站没有给移动终端任何指导，并且基站没有办法影响速率的选择。
选择最高数据速率对于把信道延迟最小化是有利的，因为在9600bps花费100ms的一则消息可能在38400bps只花费25ms，所以对于信道上的每则消息节省了75ms。对于公共信道延迟很重要的那些应用，例如像即按即讲(push-to-talk)那样的实时应用，则这个延迟降低很重要。可是，鉴于它可能很显然总是选择支持的最高速率用来发射，实际上很明显获得相同的性能(即帧差错率[FER])，所以移动终端将需要以较高的功率电平发射。由于移动终端有一个固定的最大允许输出功率电平，所以最高数据速率不可能总是用于在R-EACH上发射的″最佳″数据速率。另外，移动终端在选择一个速率方面可能或多或少比服务提供者想的过分一些。例如，如果移动终端发射的消息是用于接入无线系统的一个探测信号(probe)，并且移动终端选择非常高的一个传输速率，则当移动终端尝试使基站识别并确认接入请求之时，在增加的功率电平上一个或多个附加探测信号将被移动终端发射。结果，这可能会对延迟有一个有害影响。因此，为了移动终端适当地运转，将不得不在选择传输速率方面非常保守，或者如果它选择非常高的一个速率，将遭受可能需要发射多个探测信号直到其中一个被识别的延迟衰落效应。另一方面，通过以较高速率进行发射而可能获得的延迟利益被保守地运转以及选择一个比能够把消息成功发射给基站的速率更低的一个速率而丢失。
因此，需要在无线系统中动态确定反向公共信令信道上的最佳传输速率。
发明内容
根据本发明的一个实施例，响应于与信道的RF条件相关的至少一个移动终端测量度量，移动终端选择反向公共信令信道(R-CSCH，包含IS2000R-EACH的一个通用术语)的传输速率。在本发明的一个实施例中，向移动终端提供信息，以便确定移动终端应该在哪一速率上发射，其中，信息采用一个或多个测量度量与之比较的至少一个门限电平的形式。这些度量是RF信道的测量，它们可能是干扰受限的和/或功率受限的。前者中，信道的容量和数据速率被信道上的干扰所限制，这通常是在市区网络上的情况。后者中，信道的容量和数据速率被RF链路预算所限制，这通常是在具有大的小区覆盖区的乡村网络上的情况。市区建筑物内的覆盖范围通常既受干扰限制又受功率限制。
在本发明的一个实施例中，移动终端使用所提供的门限电平用于与来自基站的接收导频强度相比较以便从基站支持的传输速率中控制并选择一个适当的传输速率。导频强度度量是信噪度量，它在RF信道是干扰受限的时候最有用。对于支持三个速率的实施例，两个门限电平被提供给移动终端用于控制速率的选择，所述速率是移动终端测量的导频强度的函数。在本发明的一个实施例中，一个再探测信号门限偏移也被提供给移动终端，在响应于前一探测信号从基站中接收确认失败之后，当第二或更多探测信号被发射时，所述偏移被用来偏移一个或多个导频信号强度门限电平。
在本发明的一个实施例中，一个或多个门限电平被提供给移动终端用于与移动终端接收的测量功率谱密度进行比较。功率谱密度度量，它是包括信号和干扰的绝对测量值，它在RF信道是功率受限的时候最有用。在一个实施例中，可以向移动终端提供一个或多个导频强度门限电平以及一个或多个功率谱密度门限电平，移动终端选择满足两个比较条件的最大速率作为传输速率。
在本发明的一个实施例中，一个或多个导频强度门限电平、再探测信号偏移值和/或一个或多个接收功率谱密度门限电平在诸如增强型接入参数消息之类的开销消息中被发射，所述消息被基站连续地广播给它覆盖区域内的移动终端。可替代地，此类门限电平可以根据服务提供者的规范而被编程到移动终端的软件中，或者被无线网络外部地编程到移动终端的软件中。
从结合附加的权利要求和在此附上的附图阅读的如下详细说明中，这些以及其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
参考附图，本发明将从阅读非限制实施例的如下说明中变得更好理解，在下面附图中：
图1示出了一个无线通信系统，其中，多个移动终端正在与一个基站通信或者尝试与之建立通信；
图2示出了通过把测量的导频强度与两个导频强度门限进行比较来从三个支持的速率中确定传输速率的示例；
图3示出了通过把接收功率谱密度与两个功率谱密度门限进行比较来从三个支持的速率中确定传输速率的示例；
图4示出了被一个门限偏移修改的图2的示例；
图5示出了发射给移动终端的EAPM消息的示例，其包括一个包含门限的字段，所述门限要被移动终端使用来确定传输速率；和
图6示出了适当的导频强度和功率谱密度门限以及图5的EAPM消息内的偏移门限信息。
具体实施方式
参考图1，无线通信系统100被示出，其中基站101连接到移动交换中心(MSC)102。在某些实施例中，基站控制器(BSC)可以连接在基站101和MSC102之间。其它基站(未示出)也将连接到MSC102。MSC102接着连接到有线线路POTS电话网103。多个移动终端104通过基站101可以接入无线网络100，并且接着接入有线线路POTS电话网103——只要它们在那个基站的覆盖范围110内。每次移动终端104之一尝试接入网络时，它都以接入探测信号的形式在反向公共信令信道上做出一个接入请求。如果无线网络识别所述接入探测信号，则基站101发送一个确认下行链路给移动终端104并且移动终端停止再次发射接入探测信号。如果移动终端没有接收到来自基站对探测信号的确认，则它通常将以更高的功率电平发射另一接入探测信号，并继续以不断增加的功率电平发送探测信号直到从基站接收到一个确认为止或者一个预定最大数量的接入探测信号已经被发射为止。从基站接收对在探测信号的第一序列中所发射的任何接入探测信号的响应失败后，在一段时间之后，移动终端将开始再一次发射另一探测信号序列，这一序列从最低功率电平开始并且在所述序列内逐个探测信号地增加。此过程继续直到最后从基站接收到确认或者没有接收到确认但已经发射最大数量的序列为止，在此情况下，呼叫被抛弃。
除了向无线网络指示它希望发出一个呼叫之外，基站101的覆盖范围110内的每个移动终端104使用R-CSCH用于指示它存在于覆盖范围110内，以及用于其它移动性管理功能。正如先前指出的，在例如由CDMA2000标准支持的新3G无线系统中，R-EACH支持9600bps、19200bps和38400bps的速率。
发明者已经认识到被移动终端104用来确定它发射回基站101所需的信号功率的与RF信道条件相关的度量还可以被用来选择R-CSCH上的传输速率。通过把移动终端104处一个或多个这些测量的与信道条件相关的度量与一个或多个门限电平进行比较，移动终端可以为R-CSCH确定一个传输速率，在此门限电平被选择以区别″良好的″RF信道条件(其中应该选择一个较高的传输速率)和″不良的″信道条件(其中应该选择一个较低的传输速率)，在此干扰和其它限制是在确定此类信道条件中所使用的因素。例如，一个RF信道可能是干扰受限的，或者换言之，信道的容量和数据速率受到信道上的干扰限制。这通常是业务电平较高的市区网络中的情况。可替代地，RF信道可能是功率受限的，或者换言之，信道的容量和数据速率受到RF链路预算的限制。这通常是具有大的小区覆盖区的乡村网络中的情况。市区建筑物内的覆盖范围通常既受干扰限制又受功率限制。
移动终端使用导频强度度量Ec/Io来确定与哪一基站通话，并且导频强度度量Ec/Io是信噪度量，它在RF信道是干扰受限的时候最有用。这个导频强度测量值提供信道的RF干扰测量值，一个高测量值表示比低测量值较小的RF干扰。在所述实施例中，移动终端测量的导频强度测量值被用来确定在低干扰环境中是否以较高速率发射，或者在一个较高干扰环境中是否以较低速率发射，其中，其它发射移动终端在反向信道上可能会妨碍主移动终端发射信号被基站成功接收。
功率谱密度度量Io，它是包括信号和干扰两者的一个绝对测量值，它在RF信道是功率受限的时候最有用。一个低测量接收功率谱密度表示移动终端104可能达到基站101的覆盖范围110的边缘，在边缘处信道衰减很高，并且在此移动终端发射的信号更可能被基站成功接收——如果以一个较低的而不是较高的速率发射它的话。
在本发明的一个实施例中，每个移动终端104测量导频强度Ec/Io和/或接收功率频谱密度Io，并把那些测量度量中的一个或者两个与一个或多个相关门限电平进行比较以便确定R-CSCH上的传输速率。特别地，基站101支持例如按照CDMA2000标准操作的三个不同传输速率，第一导频强度门限电平定义表示良好信道条件的导频强度测量区域和表示不良信道条件的导频强度测量区域之间的边界，其中对于良好信道条件选择最高传输速率，而对于不良信道条件选择第二高的传输速率。第二导频强度门限电平定义表示不良信道条件的导频强度测量区域和表示更不良信道条件的导频强度测量区域之间的边界，其中对于更不良信道条件选择最低传输速率。因此可以选择基于移动终端所测量的导频强度的″最佳″传输速率。类似地，基于移动终端所测量的功率谱密度，两个功率谱密度门限电平被用来定义边界，从中可以选择基于所测量功率谱密度的″最佳″传输速率。这些度量中一个或两个可用来从基站支持的传输速率中选择R-CSCH上的传输速率。如图2所示，对于导频强度度量，-7dB和-10dB的门限电平是对于38400bps、19200bps和9600bps传输速率而分别定义导频强度区域201、202和203的示例。例如，如果Ec/Io被移动终端测量为-9.5dB，那么选择19200bps的传输速率。如果Ec/Io被测量为比-7dB更高，这表示良好的RF条件(例如，一个低业务负载或者移动终端离基站较近)，那么选择38400bps的最高数据速率。类似地，如果Ec/Io被测量为低于-10db，这表示移动终端104在高干扰范围中，那么选择9600bps的最低数据速率。
正如所指出的，移动终端104所测量的接收功率谱密度Io可以独立被使用或者结合所测量的Ec/Io而被使用，以便确定R-CSCH的传输速率。如果被独立使用，例如如图3所示，则-85dBm和-90dBm的门限电平定义了三个功率谱密度区域：1)区域301，在此Io被测量为大于-85dBm；2)区域302，在此Io被测量为在-90和-85dBm之间；和3)区域303，在此Io被测量为低于-90dBm。如果被使用作为传输速率选择中的唯一度量，当所测量的接收功率谱密度落入区域301(接收功率最强)中时，这表示移动终端104在覆盖范围110内可能最靠近基站101，那么移动终端选择38400bps的最高传输速率。当所测量的接收功率谱密度落在区域302内时，那么移动终端选择中间速率19200bps作为传输速率。类似地，如果接收信号功率谱密度落入区域303(信号强度最弱)中，表示移动终端104可能在覆盖范围110的边缘，那么移动终端选择最低传输速率9600bps。
当导频强度度量和接收功率谱密度度量一起被移动终端使用来选择传输速率时，区域301表示可以选择三个传输速率任何一个的区域，区域302表示可以选择19200bps和9600bps的区域，而区域303表示只能选择9600bps的区域。因此，如果所测量的导频强度落入图2的区域202中，则表示应该选择19200bps速率，而接收功率谱密度落在区域301内，则表示三个速率的任何一个都可以被选择，那么移动终端104选择19200bps速率，它是满足两个比较条件的最大传输速率。
除了使用与导频强度度量相关的门限来从38400bps、19200bps和9600bps中选择适当的R-CSCH传输速率之外，还可以提供一个偏移给每个移动终端104，用于在再探测信号一个接入尝试的时候使用。当响应于在R-CSCH上发射的初始探测信号，移动终端104无法接收来自基站101的确认时，这个偏移被用来修改两个导频强度门限电平。因此，举个例子，如果那个偏移是+1dB，并且如图2所示的门限电平最初是-7dB和-10dB，则对于第一次再探测信号尝试，它们分别被修改为-6dB和-9dB，如图4所示。如果所测量的导频强度保持在相同的-9.5dB，与上述图2示例中的一样，那么当它与已经被偏移修改过的门限电平相比时，现在被用于发射再探测信号的所选传输速率将是9600bps而不是先前用于发射初始探测信号的19200bps。
在上述实施例中，每个移动终端104使用于与所测量的一个或多个度量进行比较的门限电平，以及(可选地)再探测信号偏移，在增强型接入参数消息(EAPM)中被基站101发射，所述消息被基站在广播控制信道(BCCH)上广播给覆盖范围110内的所有移动终端104。在CDMA2000系统中，移动终端不能在R-EACH上发射，除非它已经接收到来自那个基站的EAPM。图5示出了EAPM500的一个示例，它包括信息长度字段501，消息ID字段502，包含功率相关参数的字段503，包含基站101为R-CSCH所支持的速率的字段504，以及包含与反向信道操作相关的参数的字段505。EAPM501还包括循环冗余校验(CRC)字段506。图6示出了包括在EAPM的字段505内的反向信道相关参数。这些参数包括分别用于提供Ec/Io和Io的19200bps门限电平的字段601和602、分别用于提供Ec/Io和Io的门限电平38400bps的字段603和604，以及用于提供再探测信号偏移的字段605。
有利地，当一个以上速率可能都是可接受的时候，服务提供者能够向覆盖范围110中的移动终端104提供指导。通过向移动终端104动态地提供那些门限，则服务提供者能够控制移动终端使用的速率选择算法。另外，每个基站101可以独立地选择合适于它的覆盖范围以及合适于它支持的传输速率的门限。
虽然已经描述了由基站101提供给移动终端104的门限，但是门限可以根据服务提供者的规范被编程到移动终端中。这些门限可以被固定编码到移动终端软件中，或者可以通过网络被外部地编程到移动终端软件中。虽然上述实施例已经考虑了在具有用于在三个支持的R-CSCH传输速率之中选择的两个门限中的系统，但是本发明还可以被使用于具有任意个支持的速率、具有为用于确定速率的每个度量定义传输速率之间边界的适当数量门限的系统中。另外，本发明可以被使用在传输速率在最大和最小值之间连续可调的系统中。在后一种情况中，作为一个或多个信道相关测量度量的函数，例如接收导频强度和/或接收功率谱密度，移动终端可以直接确定R-CSCH上的适当传输速率。
虽然参考说明实施例已经描述了特定的发明，但是这个说明书不意指以限制的理解来解释。不言而喻，正如附加到此的权利要求中所述，虽然本发明已经被描述，但是在参考这个说明书后说明实施例的各种修改以及本发明的附加实施例对本领域普通技术人员将是显而易见的，而没有偏离本发明的精神。因此，方法、系统和它的以及所述方法和系统的各个部分可以在不同的位置被实现，比如无线单元，基站，基站控制器和/或移动交换中心。而且，正如本领域普通技术人员受益于本公开文件应该理解的那样，实现和使用所述系统所需的处理电路可以被实现在特定应用的集成电路、软件驱动的处理电路、固件、可编程逻辑设备、硬件、独立组件或上面组件的布置中。本领域技术人员应该承认，可以对本发明进行这些以及各种其它修改、配置和方法而不必严格遵循在此说明和描述的可仿效应用，并且没有偏离本发明的精神和范围。因此意欲将用附加的权利要求来覆盖落在本发明实际范围内的任何此类修改和实施例。

Claims (10)

1.一种用在无线通信系统(100)中的移动终端(104)处的方法，在所述无线通信系统(100)中移动终端与基站(101)通信，所述方法的特征在于如下步骤：
测量至少一个信道相关度量，其中，所述至少一个信道相关度量是移动终端所测量的导频强度和/或移动终端所测量的功率谱密度，其中该测量发生在通过在从移动终端至基站的反向公共信令信道上传送接入探测信号来尝试接入网络之前；
将所测量的至少一个信道相关度量和与所述至少一个信道相关度量相关联的至少一个预定门限电平进行比较，所述至少一个预定门限电平是在传送接入探测信号之前确定的；
基于所测量的至少一个信道相关度量和所述至少一个门限电平的比较来选择所述反向公共信令信道上的传输速率，其中，从在反向公共信令信道上由基站所支持的多个可能的传输速率中进行所述选择。
2.权利要求1的方法，其中：信道相关度量是移动终端所测量的导频强度，并且所述相关联的门限电平是至少一个导频强度门限电平。
3.权利要求1的方法，其中：信道相关度量是移动终端所测量的功率谱密度，并且所述相关联的门限电平是至少一个功率谱密度门限电平。
4.权利要求1的方法，其中：基于移动终端所测量的导频信号强度和功率谱密度两者的信道相关度量，选择传输速率，所述相关联的门限电平是至少一个导频强度门限电平和至少一个功率谱密度门限电平。
5.权利要求1的方法，其中：所述至少一个门限电平是从基站动态接收的。
6.权利要求1的方法，其中，所述至少一个门限电平是存储在移动终端中的。
7.一种用在无线通信系统(100)中的基站(101)处的方法，在所述无线通信系统(100)中移动终端(104)与基站通信，所述方法的特征在于如下步骤：
传送与至少一个信道相关度量相关联的至少一个门限电平，用于由移动终端后续在从反向公共信令信道上由基站所支持的多个传输速率中选择反向公共信令信道上的传输速率的过程中使用，其中该传送发生在移动终端通过在反向公共信令信道上传送接入探测信号来尝试接入网络之前；
由移动终端根据至少一个门限电平与移动终端在通过传送接入探测信号尝试接入网络之前所测量的至少一个信道相关度量的比较来进行所述选择，其中，所述至少一个信道相关度量是移动终端所测量的导频强度和/或移动终端所测量的功率谱密度。
8.权利要求7的方法，其中：信道相关度量是移动终端所测量的导频强度，并且所述相关联的门限电平是至少一个导频强度门限电平。
9.权利要求7的方法，其中：信道相关度量是移动终端所测量的功率谱密度，并且所述相关联的门限电平是至少一个功率谱密度门限电平。
10.权利要求7的方法，其中：信道相关度量是移动终端所测量的导频强度和功率谱密度两者，并且所述相关联的门限电平是至少一个导频强度门限电平和至少一个功率谱密度门限电平。
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