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CN1196368C - 在数字蜂窝通信系统中快速分配话务信道的方法 - Google Patents

在数字蜂窝通信系统中快速分配话务信道的方法 Download PDF

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CN1196368C CNB998134988A CN99813498A CN1196368C CN 1196368 C CN1196368 C CN 1196368C CN B998134988 A CNB998134988 A CN B998134988A CN 99813498 A CN99813498 A CN 99813498A CN 1196368 C CN1196368 C CN 1196368C
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Abstract

一种用于在宽区域高速分组数据蜂窝通信系统中快速将话务信道分配给多个移动站(102)的方法和装置。移动站(102)在随机所选接入信道上将接入探测发送到所选基站以启动话务信道分配。接入探测(208)包括导频先导序列、话务信道请求和导频/数据请求信道(DRC)。导频先导序列允许所选基站容易地检测接入探测传输。话务信道请求(204)包括识别移动站的数据。在发送话务信道请求(204)之后，移动站(102)立即开始在前向和反向通信链路上与所述基站(104)进行通信。所选基站(104)立即监督移动站(102)的传输功率。移动站(102)在一组可用功率控制子信道中进行通信。

Description

在数字蜂窝通信系统中快速分配话务信道的方法
发明背景
本发明涉及数字无线通信系统，具体地说，涉及用于在数字无线通信系统中快速分配话务信道的方法。
相关技术的描述
无线通信系统便于在多个用户移动无线站或“移动站”以及固定网络基础结构之间的双向通信。一般，移动站通过多个固定基站与固定网络基础结构进行通信。示例系统包括诸如时分多址(TDMA)系统、码分多址(CDMA)系统和频分多址(FDMA)系统的的移动蜂窝电话系统。这些数字无线通信系统的目的是按照要求提供在移动站和基站之间的通信信道，以便将移动站用户与固定网络基础结构(通常是有线系统)连接。
移动站一般运用双工技术与基站进行通信，其中双工技术允许以两个方向交换信息。在CDMA通信系统中，将从基站到移动站的传输称为“前向链路”传输。从移动站到基站的传输称为“反向链路”传输。由电信工业协会在1995年5月颁布的TIA规定(名为“用于双模式宽带扩展频谱蜂窝系统的移动站-基站兼容性标准”，TIA/EIA/IS-95-A)描述了对于示例现有技术的CDMA系统的基本无线电系统参数和呼叫处理过程，下面将上述规定称为“IS-95”。
运用根据IS-95进行的CDMA通信系统可获得语音和数据服务。然而，不利的是，数据呼叫使用与语音呼叫相同的空中链路(airlink)协议、话务信道、物理层、信令方法、呼叫处理方法和空中链路协议。虽然现有技术呼叫处理方法和信令方法对语音服务是有效和有用的，但是它们对于数据服务却是无效的，特别是在数据服务包括持续时间很短的呼叫的时候。如下面详细所述，运用现有技术呼叫处理方法建立或“设置(setup)”平均语音话务信道需要2至3秒时间。虽然该设置时间对于一般持续时间在100至300秒之间的语音呼叫而言是可接受的，但是它对于持续时间只有几秒或更短的数据呼叫是不可接受的。因此，在CDMA通信系统中需要一种先进的分配数据话务信道的技术。通过检查CDMA呼叫流程(call flow)例子，在现有技术系统中话务信道分配延迟的原因是显而易见的。因此，现在描述现有技术CDMA呼叫流程例子。
CDMA呼叫流程例子
表1示出如IS-95提出的简单呼叫流程例子。表1运用下列约定(convention)：
●没有差错地接收所有消息。
●未示出消息接收(除了在越区切换例子中)。
●未示出确认。
●未示出任选鉴定过程。
●未示出任选专用长码过渡(optional private long code transition)。
移动站                                     基站
●检测用户启动呼叫●发送始发消息●设置话务信道●接收N5m连续有效帧●开始发送话务信道先导序列(preamble)●开始发送空话务信道数据●根据服务选项1开始处理基本服务 >    接入信道    ><    寻呼信道    <<  前向话务信道  <<  前向话务信道  <>  反向话务信道  ><  前向话务信道  <<  前向话务信道  < ●设置话务信道●开始发送空话务信道数据●发送信道分配消息●获取反向话务信道●发送基站确认命令(order)●发送服务选项相应命令
可选项●发送始发连续消息 可选项
可选项●在音频路径中采用回铃 可选项●发送带有信息消息的告警(回铃音调)
可选项●从音频路径中去除回铃(用户对话) 可选项●发送带有信息消息的告警(音调关闭)(用户对话)
表1.简单呼叫流程例子-移动站始发
表1示出其中移动站始发呼叫的简单的呼叫流程例子。基站遵循类似的过程始发呼叫。运用接入信道从移动站向基站发送消息。运用寻呼信道从基站向移动站发送消息。如表1所示，移动站首先检测用户启动的呼叫，然后通过CDMA接入信道发送“始发(origination)”消息。接入信道是分时隙的随机接入信道。移动站在接入信道上运用随机接入过程发送。在接入参数消息中，由基站提供随机接入过程的多个参数。将发送一个消息和接收(或接收失败)对于该消息的确认的整个过程称为“接入尝试”。在该接入尝试中的每个传输都被称为“接入探测(probe)”。在接入尝试中，将接入探测组成接入探测序列。每个接入探测序列包括固定数量的接入探测。在相对于标称开环功率电平的特定功率电平下发送每个接入探测序列的第一接入探测。每个后来的接入探测在以高于前一接入探测一个特定量的功率电平下发送。
在正常CDMA操作中，当移动站用户启动电话呼叫时，移动站把接入探测发送到基站。如果基站适当地接收接入探测，那么移动站应接收来自基站返回的确认。一旦移动站接收确认，那么基站命令移动站等待并停止进一步将接入探测发送到基站。这是必须的，因为接入探测对通信信道产生干扰。因此，移动站等待直至基站分配一话务信道给它。于是，基站将对话务信道的请求和关于移动站的信息发送到基站控制器(BSC)。BSC执行几重管理功能，可包括鉴定移动站。于是，BSC检查可用资源池(pool)并将一个单元分配给请求的移动站。
如表1所示，基站通过寻呼信道发送信道分配消息来通知移动站话务信道分配。一旦移动站接收到来自基站的它的信道分配，它就将它的接收和发送频率，以及其它相关参数改成是分配的话务信道。于是，移动站通过建立或“设置”话务信道，尝试在所分配的话务信道上启动通信。如果话务信道启动成功，那么移动站获得话务信道。于是，移动站开始在反向话务信道上发送先导序列以允许基站获得移动站。如表1所示，基站获得反向话务信道并且如果适当获得反向话务信道的话将基站确认命令发送到移动站。此时，移动站和基站开始协商服务。然而，如果协商过程成功，那么通信开始而且电话对话继续。如果移动站接收多于一个基站，那么它可要求其它基站分配附加话务信道。
如表1所示的现有技术话务信道分配过程需要相对较长时间来执行。例如，自基站通过接入信道接收来自移动站的话务信道请求起，一般在分配话务信道和将基站确认命令发送到移动站之前需要2至3秒的时间。如上所述，对于语音服务，该服务延迟是可接受的，其中一般语音呼叫的持续时间是在100至300秒之间。然而，该服务延迟对于数据服务而言是不可接受的，其中在数据服务中，数据呼叫的持续时间一般只有几秒或更少。此外，话务信道的分配利用极少的系统资源，诸如，特定基站硬件、有线数量的代码信道和传输带宽(即使在没有发送任何数据时也需要跟踪和功率控制)。因此，为了改进系统容量和吞吐量，无论何时用户终端处于休止状态，都需要快速去分配话务信道。即，无论何时用户终端和基站不再有信息交换，都需要快速去分配与移动站相关的话务信道而且当有更多的数据要发送时，需要快速再分配话务信道。
除了延迟对用户的服务(无论服务上基于语音或数据)，与分配话务信道相关的延迟还在提供用户终端(一般是蜂窝电话)的功率控制方面进一步产生延迟。由于用户终端的传输功率可较大幅度的变化，所以尽快控制用户终端的功率以避免不需要的共信道干扰变得十分重要，其中上述干扰可减小系统容量并导致话务信道的丢失。因此，需要它们减小与话务信道的分配相关的延迟并尽快监督用户终端。本发明提供一种方法和装置，它们通过在无线通信系统中快速将话务信道分配给移动站来满足这些需求。本发明还提供快速和有效控制请求移动站的传输功率的机理。
发明概述
本发明是一种在无线高速分组数据通信系统中快速分配话务信道的新颖的方法和装置。该方法和装置运用接入探测，它包括导频先导序列、话务信道请求和导频/数据请求信道(DRC)字段。无论移动站何时启动话务信道分配请求，都通过反向链路接入信道把该接入探测发送到所选基站。移动站随机选择接入信道。运用等于接入信道覆盖码的长码覆盖掩蔽接入探测。当在所选接入信道上发送时，所有移动站运用相同的接入信道覆盖。移动站发送一系列功率增加的接入探测，直至接入尝试成功或终止。移动站监测前向链路控制信道和反向链路话务信道，同时它把接入探测发送到基站。
接入探测的导频先导序列允许所选基站容易地检测接入探测发送。根据本发明的方法和装置，移动站在发送导频先导序列之后立即发送话务信道请求。话务信道请求包括识别对基站请求的移动站的数据。一般，该识别数据包括MSI，在移动站向无线分组数据系统登记时预先将MSI分配给它。除了发送它的MSI之外，移动站还发送识别信号强度并识别其接收信号强度超出预定门限的所有其它基站的数据。在移动站发送话务信道请求之后，它运用反向链路话务信道立即开始向所选基站发送有用数据。在一个实施例中，移动站向它所接收到的最佳基站(即，具有移动站所接收到的最强信号的基站)发送导频/DRC字段。DRC包括话务信道数据速率信息，并由移动站用来请求它能够可靠解调的最大数据速率。移动站在由接入探测尾部(tail)定义的期间内继续发送导频/DRC字段。
移动站在发送接入探测之后立即在话务信道(由它的MSI识别)上开始通信，而不是等待基站鉴别并向移动站分配话务信道。本质上，话务信道被预先分配给移动站。除了在无线分组数据通信系统中加速进行话务信道的分配之外，本方法和装置还允许基站在发送接入探测之后立即监督移动站的发送功率电平。在一个实施例中，移动站从一组可用功率控制子信道中进行选择。当移动站开始在反向通信链路上发送数据时，它运用所选功率控制子信道。随后，基站将移动站的MSI与所选功率控制子信道相关。之后，移动站监测前向信道并确定它的MSI是否与它前面所选的功率控制子信道相关。
通过使能移动站进行快速功率电平监督，可由恶意的或不受控制的移动站导致的潜在干扰被大大减小了。此外，通过加速话务信道分配过程，本发明的方法和装置有利于持续时间短的数据呼叫、增加系统容量和吞吐量以及减小与休止移动站相关的系统成本。本发明的另一个实施例减小了信道选择过程的随机性并减小了冲突的概率。根据该另一个实施例，基站通过前向链路控制信道广告(advertise)可用话务信道(以及可用功率控制子信道)的标识(identity)。根据该实施例，移动站从基站是广告的可用信道表中选出可用信道(和相关功率控制子信道)，而不是根据它的MSI随机选择话务信道。在选择可用信道和功率控制子信道之后，移动站运用在第一实施例中所述的接入探测启动信道分配过程。描述另一个实施例，其中基站(而不是移动站)启动话务信道请求。当基站具有用于所选移动站识别的数据时，采用该实施例。根据该实施例，无论基站何时具有用于当前没有被连接到基站的特定移动站识别的数据，基站控制器都指挥在所选移动站的寻呼半径内的所有基站通过前向链路将“寻呼”消息发送到移动站。基站用移动站的MSI识别指向特定移动站的寻呼消息。移动站继续监测控制信道并响应向它的相关MSI提出的寻呼。当移动站检测到向它提出的寻呼(即，包含它的MSI的寻呼)，它运用上述方法之一完成话务信道分配过程。
在又一个实施例中，基站通过在前向链路控制信道上广告所选移动站的标识和相关功率控制子信道，启动话务信道分配。移动站连续监测前向链路控制信道并检测包含它的相关MSI的寻呼。当移动站识别它的寻呼时，它发送上述话务信道请求。然而，移动站还立即开始监测在寻呼消息中识别的功率控制子信道。
在下面的附图和描述中提出了本发明的较佳和另一个实施例的细节。一旦已知本发明的细节，其它许多变化对于熟悉本技术领域的人员而言是显而易见的。
附图描述
图1是本发明所采用的示例无线分组数据通信系统的方框图。
图2示出用于实践本发明的快速话务信道分配方法和装置的接入探测的例子。
在各附图中，相同标号作相应表示。
本发明的详细描述
在该描述中，所示的较佳实施例和其它例子只是用于示例，而非对本发明的限制。
被采用以运用本发明的快速话务信道分配方法和装置的示例宽区域高速 分组数据通信系统
本发明的方法和装置意在高速蜂窝/个人通信系统(PCS)CDMA系统中使用，其中上述CDMA系统为固定和移动终端提供宽区域高速分组数据连接。图1示出这种示例分组数据通信系统的方框图。如图1所示，蜂窝/PCS分组数据通信系统100至少包括一个移动站102、一个基站104和带有某一类型的数据路由器(如图1所示的网间协议(IP)路由器106)的接口。移动站102一般包括终端设备(TE)框108和移动终端(MT)框110。TE框108包括提供到操作者的接口的装置。一般，TE108包括便携式接收机装置、个人数字助理(assistant)(PDA)、掌上计算装置，等。MT框110包括调制器/解调器(调制解调器)，能够将数据调制(和解调)成与蜂窝/PCS CDMA系统100使用的空中接口兼容的射频信号。一般运用PCMCIA兼容卡、外部调制解调器或在TE框108内的模块实施MT框110。
如图1所示，移动站102通过空中接口或空中链路112与基站104进行通信。基站104一般至少包括一个网络访问点或基站收发机子系统(BTS)114和一个无线电链路协议(RLP)和信令管理器(RSM)116。BTS114提供在多个射频(RF)移动站102和固定(一般是有线)数据通信网之间的通信接口。RSM116执行信令和无线电链路协议管理功能。此外，RSM将数据路由器(例如，如图1所示的IP路由器106)提供的用户地址映射到移动站标识符，反之亦然。一些系统每个基站104只包括一个RSM116；其它系统对于每个BTS114可包括一个RSM116。移动站102、基站104和IP路由器106所执行的操作和功能的更详细描述超出了本发明的范围。
分组数据通信系统100运用附加和与现有IS-95系统所用的那些信道分立的RF信道(即，不同的RF信道)。RF信道支持在多个移动站102和多个基站104之间的空中链路112上的分组数据传输。话务信道一般包括功率空中子信道(Pi)和信道标识符(Wi)。信道标识符用来识别从移动站i始发的传输以及目的地到移动站i的传输。在分组数据通信系统100中的所有基站104最好以短脉冲连续(burst-continuous)方法将导频、控制信道和反向链路功率控制信息发送到移动站102。基站104最好用控制信道以将系统范围的参数广播或“广告”到移动站102。此外，控制信道可用来向还未分配有话务信道的移动站提供数据，或作为将话务信道用于数据通信的变通方法。移动站102连续监测前向链路控制信道。
结合与现有的IS-95相符的CDMA通信系统或与之独立地有选择地采用图1的分组数据通信系统100。当与现有IS-95系统独立地采用时(或当采用之处没有任何IS-95系统存在的位置时)，系统100不与由IS-95系统提供的基础语音服务交互动作。相反，当结合现有IS-95系统采用时，控制信道携带与IS-95系统相关的信息以支持从系统100到IS-95系统的越区切换。此外，在系统100控制信道上携带的信息有利于在IS-95系统和图1的分组数据通信系统100之间的信息交换。例如，除了其它消息，还支持从IS-95系统到图1的系统100的移动终端(mobile-terminated)短消息服务(SMS)的传递和呼叫传递通知。
系统100前向链路在某些重要方面与IS-95前向链路不同。例如，整个系统100前向链路在任何给定时刻都专用于单个移动站102。即，在任何给定时刻，允许基站104在前向信道上发送到在一对一通信链路中的移动站102，从而向移动站提供所有可用的前向链路容量。相反，在IS-95系统中，基站可发送到多个移动站，而且移动站可接收来自多于一个基站的传输。在系统100中，在前向链路上用到的传输速率对应于在反向链路上移动站所要求的传输速率。
由基站104在系统100的前向链路上发送的导频信道还与在IS-95前向链路上发送的那些不同。在IS-95通信系统中，基站连续发送导频信道，它包含未调制、直接序列扩展频谱信号。IS-95导频信道允许移动站获得前向信道的定时、为相干解调提供相位基准并提供用于在基站之间确定信号强度比较的装置以确定何时执行越区切换操作。相反，在系统100中用到的导频信道包括嵌入在前向链路话务流中的短脉冲传输。移动站102连续监测和测量基站104发送的导频信道的相对强度。
移动站最好向发送最强导频信道信号的基站登记。在上电之后或在进入新的小区之后，移动站102向基站104发送登记消息，其中基站194向移动站102发送最强导频信号。移动站102运用在它向基站104发送的第一登记消息中的随机产生识别号来识别它本身。当它接收来自移动站102的登记消息时，基站104把系统产生的移动站标识符(MSI)分配给移动站。基站104通过前向链路控制信道把MSI发送到在MSI分配消息中的移动站102。基站和移动站用MSI识别在任何后来消息中(包括话务信道请求)的移动站。
在本方法和装置的一个实施例中，移动站通过运用在空中链路112的反向通信链路把接入探测发送到基站，来启动与基站的通信。当移动站向基站请求话务信道分配，移动站随机选择接入信道。由于移动站运用在接入信道上的随机访问发送，所以接入信道最好支持用于冲突检测和解决的机理。移动站用接入信道来向所选基站发送话务信道。除了便于话务信道请求，还在登记过程期间采用接入信道来将登记消息从移动站发送到所选基站。还可用接入信道来携带短消息。
移动站启动话务信道分配
在本方法和装置的一个实施例中，移动站通过向所述基站发送增加功率的接入探测请求分配数据话务信道，直至接入尝试成功或接入尝试终止。根据本方法和装置，移动站发送具有如图2所示的格式的一系列接入探测。以增加的功率电平发送在该系列中的每个探测200，直至确认包含在该探测中的消息或该系列过去。移动站一般监测前向链路控制信道和前向链路话务信道(在已向移动站分配MSI的情况下)，同时在接入信道上发送接入探测。
如图2所示，接入探测200包括导频先导序列202、话务信道请求204和导频/数据请求信道(DRC)字段“或探测尾部”206。用长码覆盖208来覆盖或掩蔽移动站的传输。长码覆盖最好包括接入信道覆盖210和移动站标识符(MSI)覆盖212。长码覆盖208在任何给定时刻内确定移动站所用的通信信道。例如，当它用接入信道覆盖210覆盖它的传输时，移动站就在接入信道上发送。类似地，当它用MSI覆盖212覆盖它的传输时，移动站在由它的MSI识别的话务信道上发送。注意，当在所选接入信道上发送时，所有移动站都用相同的接入信道覆盖210。
导频先导序列202允许所选基站容易地检测接入探测传输。该导频是基站可容易检测到的已知的数据系列。在一种模式的操作中，当将移动站连接到基站并发送数据时(即，当移动站处于“连接”状态时)，移动站连续把导频信道发送到基站。在该状态下，基站用导频信道来跟踪移动站并控制它的功率传输。此外，基站将导频信道用作相位基准以相干解调由移动站发送的数据。
根据本方法和装置，在发送导频先导序列202之后，移动站立即发送话务信道请求消息204。话务信道请求204包括识别到基站的移动站的数据。当请求话务信道时，移动站应预先有基站所分配的MSI(作为先前登记操作的结果)，并因此移动站最好包括它的MSI作为一部分话务信道请求204。如果没有预先获得MSI，那么移动站应在启动话务信道请求之前，首先向基站登记。在登记过程中，移动站用随机尝试的号码代替MSI。在获得来自基站的MSI之后，移动站在接下来的传输中，用MSI来识别它自己。除了发送它的标识符之外，移动站还发送数据(在话务信道请求204中)来识别信号强度和其接收信号强度超出预定门限的所有其它基站的标识。
在本发明的一个实施例中，话务信道请求包括交互动作标识符、基准导频、导频强度指示符和定时器状态字段。话务标识符识别在请求移动站和所选基站之间的每个交互动作。移动站将交互动作标识符设为所选号码并在与交互动作相关的其它消息中运用该号码。移动站将基站导频设为导频信道的伪号码(PN)序列偏置，移动站用该导频信道来导出与零偏置导频PN序列相关的它的时间基准(基准导频)。移动站根据基站所接收到的导频信道的强度，将导频强度指示符设为计算值。在一个实施例中，对于至多k个多路径分量(其中k是可由移动站同时解调的多路径分量的最大数量)，将强度估计计算为每“码片”(“Ec”)接收导频能量与整个接收频谱密度(“Io”)(信号和噪声能量)之比的和。移动站设定定时器状态字段，并指示与导频信道相对应的导频取消定时器(pilot droptimer)是否已到时。
根据本发明的方法和装置，在发送话务信道请求204之后，移动站就立即开始用反向链路话务信道(表示为Wi(即，它的MSI所识别的))来发送什么是到基站的有效反向链路话务数据。移动站在由它的MSI识别的反向链路话务信道上发送探测尾部206。探测尾部206包括导频信道信息和数据请求信道(DRC)信息。移动站最好将它的DRC发送到它可接收的“最佳”基站(即，具有移动站所接收的最强信号的基站)。移动站用DRC来请求具有移动站能够可靠解调的最大数据速率的数据信道。移动站必须发送导频/DRC信道以允许所选基站跟踪它并控制移动站的发送功率。移动站在探测尾部206定义的时间期限内继续发送导频/DRC信道。该时间期限是由基站在前向链路控制信道上广告的参数。
有利的是，移动站无需等待接收话务信道分配，如它在现有技术CDMA系统中必须做到的那样。而是，根据本发明的方法和装置，在发送它的接入探测200之后，移动站立即开始运用由它的MIS识别的反向链路话务信道。移动站立即开始在反向链路上发送导频和DRC信息。此外，移动站可通过前向链路立即开始获得数据，而无需等待基站鉴别和确认话务信道请求，如现有技术呼叫处理方法所要求的那样。实质上，话务信道是运用本方法和装置“预先分配的”。
当基站接收接入探测200时，它在前向链路话务信道上以在先前由移动站发送的DRC消息中定义的速率发送话务信道分配消息。在把第一话务信道分配发送到移动站之前，基站可完成话务信道对移动站所要求的所有基站的分配(包括所有所需资源的分配)。另一方面，特别是在话务信道分配过程需要超出探测尾部206所限定的期限的情况下，基站可向移动站发送第一话务信道分配，从而分配给它被接入基站所用到的功率控制子信道。从而，一旦资源分配处理完成之后，基站就通过发送附加话务信道分配消息，可完成话务信道分配处理。需要完成话务信道分配处理的唯一附加参数是功率控制子信道的标识。
在一个实施例中，基站在话务信道分配消息中规定分配给所有话务信道的参数用于该特定移动站的服务。例如，在一个实施例中，话务信道分配消息包括交互动作标识符、信道记录包括32比特号码来识别分配给移动站的信道)和一次或多次发生的导频伪随机号(“PilotPN”)字段以及功率控制位字段。交互动作标识符识别在移动站和基站之间的每次交互动作。基站将交互动作标识符设为所需号码并在于交互动作相关的其它消息(例如，话务信道请求消息和登记消息)中使用该号码。信道记录包括由移动站使用的系统信道RF频率和相关CDMA系统类型。pilotPN字段包含基站的PN偏置，其中移动站可与上述基站进行通信以交换后来的话务信道传输。与PN偏置相关的基站在后来的话务数据交换中，将功率控制比特发送到移动站。此外，移动站用pilotPN字段识别允许它将它的DRC信道发送到的基站。该字段还通知控制信道的移动站和移动站将监视的前向话务信道。基站设定功率控制比特字段以指定分配给移动站的功率控制子信道号。
如参照现有技术CDMA系统所述，由于移动站在广范围的发送功率电平内发送移动站，所以有利的是，使得基站在移动站尝试接入系统之后尽快监督移动站。通过在信道分配过程中尽快监督移动站，基站将移动站的发送功率限制到足以关闭反向链路的电平，但不会更大。从而减小或消除在未受控制发送功率电平下发送的恶意移动站所致的潜在干扰。
在设计与本发明一起使用的CDMA系统100中，基站用功率控制子信道控制移动站的发送功率。功率控制子信道包括在前向链路上发送的信息比特。基站根据反向链路信号质量的测量，连续将“上/下”功率控制比特发送到移动站。如果反向链路信号质量在目标门限之上/之下，那么发送“下”/“上”比特而且移动站沿着控制比特所指示的方向调节它的发送功率一离散量。于是，功率控制子信道用于通知移动站增加或减小它的发射机功率。在考虑与本发明一起使用的系统中，移动站可用数量有限的功率控制子信道组。例如，在一个示例系统中，只有三十二个功率控制信道可用。
为了在发送接入探测之后立即让移动站开始在反向链路上发送数据，移动站必须从一个可用功率控制组中选择。根据本发明的一个实施例，基站在前向链路上广告某一范围的可用功率控制组。移动站随机选择可用功率控制组之一并在接入探测中请求所选的组。之后，移动站用所选功率控制组开始在反向信道上发送数据。一当移动站选择功率控制子信道，基站立即从可用功率控制子信道表中去除所选子信道。与在呼叫始发之间的平均时间相比，检测功率控制组选择并从可用功率控制子信道表中去除所选组所需的时间很短。因此，两个移动站将随机选择相同功率控制子信道的机会很小。然而，如果两个基站选择相同的功率控制比特，呼叫将以呼叫建立失败终止，而且移动站将重新启动呼叫处理序列。
在移动站选择功率控制子信道之后，基站将移动站的MSI与所需功率控制子信道相关。在前向链路上发送MSI和功率控制子信道相关性，以由移动站证实。移动站检测MSI是否与在信道分配过程中预先选择的功率控制子信道相匹配。如果找到正确的匹配，那么移动站继续呼叫以将数据与基站进行交换。然而，如果发觉不正确的匹配，而且它所选择的功率控制子信道错误地与其它一些MSI相关，那么移动站将终止呼叫并尝试重新启动呼叫。
于是，本发明是提供的一个优点是一旦移动站访问CDMA系统100，基站就立即开始控制移动站的发送功率的能力。移动站在由它的MSI识别的话务信道上发送。于是，移动站一开始在话务信道上发送数据，基站就立即监督移动站。
如上所述，本发明通过允许移动站在它发送接入探测之后允许移动站快速获得话务信道来改进话务信道分配过程。在信道分配速度方面的改进部分是因为分组数据CDMA系统100管理移动站的MSI的方法。此外，运用本发明的方法和装置不要求反向链路捕获。
与上述现有技术方法相反，本发明的方法和装置所用的MSI是随机产生的号码，其中当移动站向该系统登记并打开点到点连接时，无线分组数据系统将该号码分配给移动站。MSI允许系统在不同用户之间进行区分。然而，本发明是用到的MSI允许无线分组数据系统在不用它的实际识别号(例如，它的ESN)的情况下寻址移动站。与移动站的ESN相比，MSI是简单的临时标识符，系统用它来与移动站进行通信。在一个实施例中，在每个会话开始时随机产生MSI，而且当会话结束时去分配它。在该实施例中，由于MSI包括相对较大号的数目(例如，32比特)，所以导致可接受的低冲突速率。导致发送呼叫建立失败的发送冲突的机率很低(当随机分配给两个移动站相同的MSI时)。然而，由于MSI是大数量，所以呼叫建立失败速率保持可接受的低水平。
在前向链路上用MSI识别用于特定移动站的前向链路话务数据。将数据先导序列作为前向链路数据的前端。每个先导序列覆盖有适当的MSI，而且在前向链路上发送覆盖数据。移动站监视前向信道，它寻找覆盖有它的相关MSI的数据。当找到匹配的MSI时，移动站去覆盖相关数据。
本发明所提供的另一个优点是增加系统容量。由于本发明加快信道分配过程，所以移动站可按照需要间歇地用通信系统或用于持续时间短的业务会话以容纳持续时间短的数据交换。运用本发明，无论何时它们不发送数据(例如，当移动站处于休止状态时)移动站可与空中链路断开或“撕下(tear down)”空中链路。相反，在现有技术的CDMA系统中，由于与信道分配过程相关的附加开销，移动站被迫保持空中链路，即使是在它们不与基站交换数据的时候。通过允许移动站更加频繁地释放空中链路，可释放先前的资源并使它们可用于其它活动的移动站。于是，运用本发明可增加系统容量。移动站和基站可保持在链路任一侧的状态，而且当没有数据要发送时，撕下空中链路。本发明通过加速信道分配过程而便于持续时间短的数据交换。
根据本发明，移动站要求在探测尾部206(图2)所定义的时间期限内捕获话务信道、而不是要求在2到3秒来捕获话务信道(如现有系统那样)。如参照图2所述，基站通过前向链路控制信道广告探测尾部周期。在本发明的一个实施例中，该时间周期只包括少量的短26毫秒间隔。例如，如图2所示的探测尾部206包括4个26毫秒间隔，或者大约0.11秒。于是，在如图2所示的实施例中，移动站在大约十分之一秒内捕获话务信道。这代表具有明显优于现有技术的信道分配速度优势。
此外，在系统的短时间周期内，将功率控制子信道分配给移动站。如上所述，在信道分配处理中尽早允许基站控制移动站的发送功率是十分有利的。运用参照图2所述的本发明的方法，基站在发送接入探测之后大约0.11秒内监督移动站。再次，这大大优于现有技术。
有利的是，本发明允许基站用话务信道，而不是控制信道来将话务信道分配消息发送到请求移动站。在考虑与本发明一起使用的系统中，话务信道以高于控制信道的速率进行操作。因此，以高于以前运用现有技术系统可获得的速率，将话务信道分配消息发送到移动站，(即容量优势)。
基站广告可用话务信道
如上所述，由于移动站随机选择话务信道，而且由于移动站还随机选择可用功率控制子信道，所以存在相对较少的冲突机率。即，一个以上移动站将随机选择相同话务信道或相同功率控制子信道的机率很小。然而，在无线通信系统不能忍受冲突的情况下，本发明的另一个实施例可用来减小信道选择过程的随机性，从而减小或消除冲突率。根据这另一个实施例，基站用控制信道来广告可用话务信道的标识。
根据该实施例，在控制信道使广告可用话务信道作为信道标识符或相关功率控制子信道对。例如，在一个实施例中，基站发送多个可用信道对(标为(Wi，Pi)，其中Wi表示可用话务信道的标识，而Pi表示相关功率控制子信道的标识。话务信道请求和分配过程类似于参照图所述的，除了移动站根据它的MSI从基站广告的可用信道表中选择信道对，而不是根据它的MSI随机选择话务信道。基站检测该选择并从可用信道表中去除所选对。
在选择可用信道对(Wi，Pi)之后，移动站以参照图2所述的方法，在接入信道上发送接入探测。基站确定是否多于一个基站要求相同的话务信道对。如果多于一个移动站尝试用相同的话务信道对，那么基站释放一个或多个移动站，然后移动站重启动呼叫。剩余信道分配过程如参照图2所述的那样继续进行。
该另一个实施例减小运用全部随机信道(和功率控制子信道)选择过程可能发生的潜在的冲突。根据该实施例，为移动站分配从移动站开始运用话务信道那刻开始可用的功率控制子信道(定义为Pi)。于是，基站一接收到话务信道请求，它就可立即运用所选功率控制子信道来监督移动站(即，控制它的发送功率)。如上所述，多于一个移动站将从可用的那些子信道中选择相同功率控制子信道。然而，由于基站检测该选择并在不启动呼叫所需的时间更短的帧内从被广告的表中去除所选对，所以冲突的机率很小。然而，在冲突的情况下，呼叫将以呼叫建立识别而终止。由于冲突很少发生，所以运用本发明呼叫建立失败率低到接受程度。例如，运用本发明的实施例，只有当等距离移动站同时选择相同的可用话务信道对(Wi，Pi)时才发生冲突。有效的是，该实施例有利地安设多个接入信道，它们可携带话务信道请求消息。
基站启动话务信道分配
在本发明的方法和装置的另一个实施例中，基站(不是移动站)启动数据呼叫和后来的话务信道分配。当向基站呈现需要发送到特定移动站的数据时(例如，互联网提供者发送与特定移动站相关的数据)，会发生这种情况。根据本实施例无论何时基站呈现有用于发送到移动站的数据，基站都启动话务信道分配过程，其中当前上述移动站尚没有被连接到基站(即，移动站处于“空闲”状态)。当把数据发送到特定移动站时，基站控制器指挥在移动站的寻呼半径内的所有基站(即，当前最有可能定位的基站)在前向链路控制信道上发送“寻呼”消息。寻呼消息运用移动站的MSI广告移动站的标识。在控制信道上，在初始传输中发送寻呼消息(称为“封装(capsule)”)。移动站连续监视控制信道并响应于寻址到它的相关MSI的寻呼。一旦移动站接收它的寻呼消息时，它最好用上述两个发明话务信道分配方法之一来启动话务信道请求。
快速基站启动话务信道分配
在本方法和装置的另一个实施例中，基站通过在控制信道上广告目的地移动站的标识(运用移动站的MSI作为标识符)以及相关功率控制子信道来启动话务信道分配。如上所述，无论何时向请求发送到特定移动站的基站呈现数据，基站都启动话务信道分配。类似于上述另一个实施例，在目的地移动站的寻呼半径内的所有基站都通过控制信道将寻呼消息发送到移动站。然而，根据另一个实施例，基站不仅广告在控制信道寻呼消息中的移动站的MSI，而且还广告相关功率控制子信道。移动站连续监测前向链路控制信道，而且后来识别与它的MSI相关的寻呼消息。
当移动站检测它的寻呼消息和它的相关功率控制子信道，它在它的MSI定义的反向链路话务信道上把话务信道请求(以参照本发明的话务信道分配方法和装置所述的方法)发送到基站。移动站立即开始监测在寻呼消息中定义的前向链路功率控制子信道。有利的是，基站可立即开始用分配的功率控制子信道来控制所需移动站的传输功率。
本发明的快速信道分配方法最好在移动站和基站中的微处理器或其它数据处理装置上执行。移动站与上述基站合作来在无线分组通信系统中快速和有效地要求和分配话务信道。运用任何方便或所需的顺序装置(诸如，状态机、当前状态-下一状态分立逻辑或现场可编程门阵列装置)可实施本发明的方法和装置。上述快速信道分配方法可以硬件(例如，“硬连线(hardwired)”)实施或以可编程装置实施。
总之，本方法和装置包括用于将话务信道快速分配给在无线高速分组数据通信系统中的请求移动站的装置。本方法和装置允许移动站在将话务信道请求发送到所选基站之后立即或尽快开始使用所需反向话务信道。根据本发明，移动站在随机所选接入信道上把接入探测发送到所选基站。接入探测包括导频先导序列、话务信道请求和导频/DRC字段。导频先导序列允许基站容易地检测从移动站的接入探测发送。话务信道请求包括识别到基站的移动站的数据。移动站在基站广告的探测位置参数定义的周期内发送导频/DRC字段。有利的是，与现有技术分配技术相比，在较短时间周期内向移动站分配话务信道。此外，立即向移动站分配功率控制子信道。
迄今为止，本发明有利地减小与话务信道请求和分配过程相关的延迟。本发明提高了系统容量、释放了有价值的系统资源、使能早期移动站的功率监督并有利于在无线分组数据蜂窝通信系统中使用持续时间短的数据交互动作。通过减小与呼叫建立过程相关的时间量，本发明减小了与休止移动站相关的系统成本。本发明在蜂窝/PCS CDMA系统中特别有用，其中上述系统为固定和移动终端提供宽范围高速分组数据连接。然而它还可用于要求快速分配话务信道给移动站的任何宽带无线数据通信系统。
已描述了本发明的大量实施例。然而，应理解，可进行各种变化而不偏离本发明的构思和范围。例如，虽然在图2中示出接入探测的一个实施例，但是本发明可利用多种接入探测格式。例如，导频先导序列的持续时间、话务信道请求和导频/DRC字段可在如图2所示的持续时间方面变化。移动站可在超出如图2所示的26毫秒帧的持续时间内发送导频先导序列。类似地，在另一个实施例中，在发送其它一些反向链路数据之后，可发送话务信道请求。此外，本发明可用系统产生的不同参数来识别移动站。例如，本发明可用移动站序号、类似与已知互联网域名的通用移动站名、通用移动站名的散列函数和类似于在IS-95中用到的通用移动站标识符。
因此，应理解，本发明并不限于特定所示的实施例，而仅根据所附权利要求书限定的范围。

Claims (25)

1.一种用于建立通信链路的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)随机选择一反向信道，用于将话务信道请求从一请求移动站发送到一选定基站；
b)利用步骤(a)选定的所述反向信道的一个选定接入信道，把话务信道请求发送到所述选定基站，其中发送话务信道请求包括发送一导频先导序列，以便检测所述话务信道请求；
所述选定基站广告一组可用功率控制子信道，并且所述请求移动站选择所述可用功率控制子信道之一，用于随后与所述选定基站进行通信。
2.如权利要求1所述的用于建立通信链路的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在发送所述话务信道请求之后，用所述选定的反向信道和对应相关的前向信道两者，与所述选定基站进行通信。
3.如权利要求1所述的用于建立通信链路的方法，其特征在于，所述发送步骤(b)包括在所述选定的反向信道的一个接入信道上，把接入探测发送到所述选定基站。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接入探测包括导频先导序列、话务信道请求和导频/数据请求信道(DRC)字段。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述导频先导序列包括一个已知的、所述选定基站容易检测到的数据序列。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述话务信道请求包括交互动作标识符、基准导频、导频强度指示符和定时器状态字段。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述DRC包括话务信道数据速率信息，所述请求移动站用所述话务信道数据速率信息请求来自所述选定基站的、所述请求移动站能够可靠解调的最大数据速率。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述移动站在接入探测尾部定义的一时间周期内，连续发送所述导频/DRC字段。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述选定基站在对应相关的前向信道上广告由所述探测尾部定义的所述时间周期。
10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：接收由所述选定基站在对应相关的前向信道上发送的话务信道分配消息。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在由所述请求移动站确定并在所述DRC字段中定义的数据速率下，发送所述话务信分配消息。
12.如权利要求3所述的方法，其特征在于，运用一长码覆盖掩蔽所述接入探测，其中所述长码覆盖包含一接入信道覆盖和一移动站标识符(MSI)覆盖码。
13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述请求移动站发送功率增加的接入探测序列，直至所述话务信道请求尝试成功或所述话务信道请求尝试终止。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述话务信道请求包括识别数据，用于识别对所述选定基站的所述请求移动站。
15.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述识别数据包括在一登记过程中先前分配给所述请求移动站的移动站标识符(MSI)。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线数据通信系统包括高速CDMA系统。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述高速CDMA系统提供在多个基站和多个移动站之间的分组数据连接性。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述请求移动站把所述话务信道请求发送到正在将最强接收导频信号发送到所述请求移动站的基站。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选定基站广告一个由可用功率话务信道和对应相关的可用功率控制子信道组成的列表，并且所述请求移动站选择所述可用话务信道和子信道之一，用于随后与所述选定基站进行通信。
20.一种在具有多个基站和多个移动站的无线数据通信系统中在一个移动站和一个基站之间建立通信链路的方法，其中通过前向无线电信道进行从基站到移动站的传输，通过反向无线电信道进行从移动站到基站的传输，每个反向信道具有一对一的对应相关的前向信道，并且每个前向信道包括一控制信道和多个前向话务信道，每个反向信道包括至少一个接入信道和多个反向话务信道，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
a)指引在一选定移动站的寻呼半径内的所有基站，通过所述控制信道将寻呼消息发送到所述选定移动站；
b)监测由所述选定移动站接收到的所述控制信道寻呼消息；
c)检测是否有一寻呼消息寻址到所述选定移动站；
d)选择一反向话务信道，用于无论何时在步骤(c)中所述选定移动站检测到寻址到它的寻呼消息，都发送一话务信道请求；
e)利用在步骤d)中选定的所述反向话务信道，把话务信道请求发送到一选定基站；和
f)利用所述选定的反向话务信道和对应相关的前向话务信道两者，与所述选定基站进行通信。
21.如权利要求20所述的用于建立通信链路的方法，其特征在于，在发送所述话务信道请求的步骤(e)之后，立即发生所述通信步骤(f)。
22.如权利要求20所述的用于建立通信链路的方法，其特征在于，所述发送步骤(e)包括下述步骤：利用所述选定反向信道的一个接入信道，将接入探测发送到所述选定基站。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述接入探测包括导频先导序列、话务信道请求和导频/数据请求信道(DRC)字段。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述选定基站广告一组可用功率控制子信道，而且所述选定移动站选择所述可用功率控制子信道之一，用于随后与所述选定基站进行通信。
25.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述选定基站广告一个由可用话务信道和对应相关的可用功率控制子信道组成的列表，所述选定移动站选择所述可用话务信道和子信道之一，用于随后与所述选定基站进行通信。
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