监控无线通信系统中潜在选通信号的方法和装置

摘要

一种无线通信系统中监控潜在选通信道的方法和装置。移动站(4)保存连续差帧的计数器COUNT1(224)和连续好帧的计数器COUNT2(226)。COUNT1(224)和COUNT2(226)在呼叫开始时被设定为零。对于接收的每帧，移动站(4)确定是好帧、差帧还是空帧。如果接收的帧是好帧，COUNT1(224)被重置为零而COUNT2(226)以1递增。如果接收的帧是差帧，COUNT1(224)以1递增而COUNT2(226)被重置为零。如果接收的帧是空帧，COUNT1(224)和COUNT2(226)保持不变。如果COUNT1(224)达到阈值TH1，则移动站(4)使其发射机不工作。随后，如果COUNT2(226)达到阈值TH2，则移动站(4)使发射机重新激活。

说明书

本申请是2000年6月22日提交的、申请号为00809366.0、发明名称为《监控无线通信系统中潜在选通信号的方法和装置》的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通信。特别是，本发明涉及监控潜在选通信道性能的新型改进方法和装置。

背景技术

电信工业协会在名为“双模式宽带谱蜂窝系统的移动站-基站兼容标准”的暂行标准IS-95A(以下称为IS-95)中提出了一种码分多址(CDMA)通信系统的标准。在IS-95系统中，移动站借助开环和闭环功率控制方法的组合对其发射能量进行控制。在开环功率控制中，移动站测量来自服务基站的所接收前向链路信号能量并且根据该测量调整反向链路发射能量。在闭环功率控制中，服务基站测量移动站的发射能量并根据测量向基站发射一系列的提高/降低命令，移动站作出响应，调整其发射。在题为“Method and Apparatus for controllingtransmission power in a CDMA cellular mobile telephone system”的美国专利No.5,056,109中详细描述了既得益于闭环又得益于开环功率控制的功率控制系统，该专利已经转让给了本发明的受让人并且通过引用包含在本文中。

在IS-95中，需要移动站在呼叫期间监视前向业务信道的性能。当移动站接收了连续12个(N_2m)差帧时，需要移动站使其发射机停止以不阻塞反向链路。随后，如果移动站接收了连续两个(N_3m)好帧时，应重新激活其发射机。移动站还保存一衰减定时器。当移动站在呼叫开始处激活其发射机时，首先激活衰减定时器，并且无论何时只要在前向业务信道上接收到连续两个(N_3m)好帧就重置5秒(N_5m)。如果衰减定时器到期，则移动站使其发射机失效并且声明前向业务信道丢失且终止呼叫。

国际电信联盟最近请求将所提出的提高无线通信信道上高速和高质量语音服务的方法提交讨论。电信工业协会发布了这些建议中的第一个，名为“cdma2000 ITU-R RTT候选提议”(以下称为cdma2000)。在cdma2000中，与IS-95中前向话务信道等同的是前向基本信道(F-FCH)和前向专用控制信道(F-DCCH)。这些信道上发送的数据帧可以是20毫秒或5毫秒持续时间。对于F-FCH，以CDMA系统时间开始为基准，每20毫秒间隔发送一帧(20或5毫秒)。对于F-DCCH，可以断断续续地发送，因此数据帧不一定以CDMA系统时间为基准每20毫秒发送。

利用码分多址(CDMA)调制技术是若干易于实现大量系统用户通信的技术中的一种。本领域内公知的还有诸如时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)之类的其他多址通信系统技术。但是与这些多址通信系统的调制技术相比，CDMA的扩展频谱调制技术具有明显的优势。在题为“Spread spectrum multiple accesscommunication system using satellite or terrestrial repeaters”的美国专利No.4,901,307中揭示了在多址通信系统中CDMA技术的使用，该专利已经转让给了本发明的受让人，并且作为参考包含在本文中。在题为“System andmethod for generating signal waveforms in a CDMA cellular telephonesystem”的美国专利No.5,103,459中进一步揭示了在多址通信系统中CDMA技术的使用，该专利已经转让给了本发明的受让人，并且通过引用包含在本文中。

由于作为宽带信号的固有特性，CDMA通过将信号能量在宽带上的扩展提供了一种频率分集形式。因此频率的选择性衰减仅影响一小部分CDMA信号带宽。通过提供多条信号路径获得了空间或路径分集，这些信号路径经历从移动用户经过两个或更多小区站点的同时链路。而且通过充分利用经过扩展谱处理的多径环境可以获得路径分集，为此允许对一个以不同传播延迟到达的信号分开进行接收和处理。在题为“Method and system for providing a soft handoffin communication in a CDMA cellular telephone system”的美国专利No.5,101,501和题为“Diversity Receiver in a CDMA cellular telephonesystem”的美国专利No.5,109,390中示出了路径分集的例子，二专利都已经转让给了本发明的受让人，并且通过引用包含在本文中。

在利用四相移相键控调制格式提供数据的通信系统中，通过叉乘QPSK信号的I和Q分量可以获得非常有用的信息。在已知两个分量相对相位的情况下，可以确定移动站相对基站的速度。在题为“Pilot carrier dot productcircuit”的美国专利No.5,506,865中揭示了确定QPSK调制通信系统中I和Q分量叉乘的电路，该专利已经转让给了本发明的受让人，并且通过引用包含在本文中。

对于能够高速率发送数字信息的无线通信系统的需求日益增多。一种从远程站向中央基站发送高速率数字数据的方法是允许远程站利用CDMA的扩展谱技术发送数据。所提出的一种方法是允许远程站利用一小组正交信道发送信息，在题为“High data rate CDMA wireless communication system”的共同待批美国专利No.08/886,604中详细描述该方法，此专利已经转让给了本发明的受让人，并且通过引用包含在本文中。

当F-DCCH处于断续发送(DTX)模式下时，由于移动站现在必须判断接收的帧是好帧、坏帧或空帧(即无发送)，所以需要新的监视F-DCCH方法。

发明内容

本发明为监控无线通信系统中潜在选通信道的新型改进的方法和装置。

第一种方法是简单地忽略空帧但以潜在不同的阈值来扩充IS-95中所用的方法。移动站保存连续差帧的计数器CNT1和连续好帧的计数器CNT2。COUNT1和COUNT2在呼叫开始时被设定为零。对于接收的每帧，移动站确定是好帧、差帧还是空帧。如果接收的帧是好帧，COUNT1被重置为零而COUNT2以1递增。如果接收的帧是差帧，COUNT1以1递增而COUNT2被重置为零。如果接收的帧是空帧，COUNT1和COUNT2保持不变。如果COUNT1达到阈值TH1，则移动站使其发射机不工作。随后，如果COUNT2达到阈值TH2，则移动站使发射机重新激活。无论何时只要COUNT2大于或等于TH3，则移动站将其衰减定时器重置为X秒。

在第二示意性实施例中，如果此时F-DCCH上没有发射数据帧，则基站周期性地发送“监控帧”(例如在以CDMA系统时间开始为基准的每N秒间隔开始处)。监控帧以已经为基站与移动站商定的最低数据率发送。移动站随后按照类似IS-95中定义的方式，以各种阈值的潜在不同值对按预设时序发送的帧进行F-DCCH监控。除了这些周期性帧以外，移动站还可以包括其他为监控目的接收的非空帧。

在第三示意性实施例中，无论何时只要连续空帧数量超过阈值，或者当给定间隔内(连续或不连续的)空帧数量超过某一阈值时，基站发送“监控帧”。这确保移动站拥有一些非空帧以不时进行监控。

在第四示意性实施例中，当检测到的连续空帧数量超过阈值时，移动站发送报文请求来自基站的回应(例如回应可以简单地就是确认)。这确保移动站将接收据此完成监控的非空帧。

在第五示意性实施例中，当给定间隔内检测到的空帧(连续或不连续)数量超过阈值时，移动站发送报文请求来自基站的回应(例如回应可以简单地就是确认)。这确保移动站将获得非空帧以不时进行监控。

在第六示意性实施例中，移动站利用接收到的激活组中导频信号的导频强度(Ec/Io)完成F-DCCH监控。如果累计激活组导频Ec/Io在预设阈值之上，则移动站认为数据(如果在该帧内传送)被正确接收，因此是好帧。否则，移动站认为该帧为差帧。随后可以在同一阈值或修改阈值下使用与IS-95中定义类似的监控规则(连同上述好帧和坏帧的定义)。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的特征、目标和优点将更为清楚，附图中相同的部分用相同的标号表示，其中：

图1为表示无线通信系统单元的示意图；

图2为本发明基站的框图；以及

图3为本发明移动站的框图。

具体实施方式

在图1中，基站2向移动站4发送前向链路信号6。移动站4向基站2发送反向链路信号8。在示意性实施例中，前向链路信号6和反向链路信号8为电信工业协会向国际电信联盟(ITU)提交的候选提议中期待的码分多址(CDMA)通信信号，该提议名为“The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission”并且已经在名为“Proposed Ballot Text for cdma2000 Physical Layer”的暂行标准草稿中作了进一步的精饰。

参见图2，它更为详细地示出了在前向链路信号6上发送F-DCCH和接收反向链路信号8所需的单元。在F-DCCH上发送的报文由F-DCHH报文生成器(DCCH MSG GEN)100生成。这些报文可包括速率调度报文、转换方向报文和响应报文(以下作进一步描述)。如前所述，F-DCCH为DTX信道，当有报文要发送时F-DCCH被发送而当其上没有报文要发送时则其不被发送。

该报文被提供给F-DCCH处理单元102。F-DCCH处理单元102完成必要的F-DCCH报文(当存在时)预处理和编码并且信道化在前向链路信号6的F-DCCH上发送的报文。F-DCCH报文被提供给CRC和尾比特生成器104。CRC和尾比特生成器104作出响应，根据F-DCCH报文中的比特生成一组循环冗余校验(CRC)比特并且将CRC比特附属在F-DCCH报文上。CRC和尾比特生成器104随后附属一系列的尾比特以清除接收机上译码器的存储器并且向编码器106提供最终的分组。

在示意性实施例中，编码器106为卷积编码器。卷积编码器的设计和实施是本领域内公知的。本领域内的技术人员将会明白，本发明同样可用于诸如分组编码器和高效(Turbo)编码器之类的其他编码器。编码后的码元被提供给交织器108。为了在F-DCCH报文的发送中提供时间分集，交织器108按照预先设定的方式对码元重新排序。无线通信系统内的差错一般以突方式发生。译码器在处理不以突发方式发生的差错时具有明显的处理优势。交织运算有助于将出错的突发差错分散到分组内以改进接收机处译码器的性能。

交织后的码元被提供给功率控制插入(puncturing)单元109。插入单元109接收反向链路功率控制比特并将功率控制比特插入交织的码元流。功率控制比特被发送至移动站4并且被用来调整反向链路信号8的发射能量。

来自插入单元109的码元被提供给向两个不同的处理路径交替输出码元的去多路复用器110。去多路复用器110的第一输出被提供给扩展单元112A而去多路复用器110的下一输出被提供给扩展器112B，依此类推。扩展器112根据正交扩展函数W_DCCH扩展去多路复用码元。正交扩展是本领域内公知的并且在前述美国专利No.5,103,459中揭示了扩展器112的较佳实施例。扩展信号被提供给复PN扩展器116。

除了专用控制信道以外，在示意性的实施例中，基站2发射导频信道以使移动站4能够相干地解调接收到的F-DCCH，移动站也可称为远程站。导频码元一般是全1序列，被提供给扩展单元114。导频码元根据与扩展序列W_DCCH正交的正交扩展序列W_pilot进行扩展。

来自扩展单元112和114的扩展信号被提供给复PN扩展器116。复PN扩展器116根据两个伪噪声(PN)序列PN_I和PN_Q扩展来自扩展器112和114的信号。复PN扩展是本领域内公知的并且在cdma2000候选提议、IS＝2000规程草稿和前述共同待批的美国专利申请No.08/856,428中有详细描述。复PN扩展信号被提供给发射机(TMTR)118。发射机118上变频、放大和滤波经天线120作为前向链路信号6发送的扩展信号。在示意性实施例中，发射机118根据QPSK调制格式对信号进行调制。

参见图3，前向链路信号6在天线200处接收并且经去多路复用器202提供给接收机(RCVR)204。接收机204下变频、放大和滤波前向链路信号6。按照示意性的实施例，接收机204根据QPSK解调格式对前向链路信号6进行解调并且向复PN解扩展器206输出同相和正交相信号。复PN解扩展器206根据用来扩展信号(PN₁和PN_Q)的两个伪噪声序列解扩展接收到的信号。

复PN解扩展信号被提供给导频滤波器208。导频滤波器208根据正交扩展序列W_pilot解扩展信号。解扩展导频码元被提供给Ec/Io计算器214和点积电路216。

复PN解扩展信号还被提供给解调器210。解调器210根据正交扩展码W_DCCH解调PN解扩展信号。解扩展信号随后被提供给点积电路216。点积电路216计算F-DCCH与导频信道的点积。由于导频信道和专用控制信道经过同一传播路径，所以它们将经历相同的相移。通过计算导频与DCCH信道点积，其结果是移去了信道诱发相位不确定性的标量值组。前述美国专利No.5,506,865中详细描述了点积电路216的较佳实现方式。

来自点积电路216的最终解调码元被提供给去交织器/译码器218和空帧检测器220。去交织器/译码器218去交织和译码F-DCCH报文并且向DCCH控制处理器222提供指示差帧声明的报文或信号估计。有多种检测差帧的方法。第一种是确定远程站4本地生成的循环冗余比特是否与译码的CRC比特一致。第二种是通过将接收到的编码码元与一组根据译码比特本地生成的重新编码码元进行比较来计算接收到的码元的码元误码率。

来自点积电路216的解调码元还被提供给空帧检测器220。在示意性的实施例中，空帧检测器220计算解调码元的信噪比并将测得的信噪比与阈值进行比较。如果信噪比低于阈值，则声明空帧。值得指出的是，还有其他方法来确定空帧，这些方法都属于本发明的范围。在1998年9月9日提交的题为“Energybased communication rate detection system and method”的共同待批美国专利申请No.09/150,493中揭示了检测空帧的方法和装置，该申请已经转让给了本发明的受让人并且通过引用包含在本文中。

非空的数据帧被提供给DCCH控制处理器222，该处理器提取插入的功率控制命令并且向发射机232发送调整反向链路信号8发送能量的信号作为响应。该功率控制命令流的丢失导致无法控制反向链路信号8的功率并且可能使反向链路阻塞。

在本发明的第一实施例中，DCCH控制处理器222从译码器218或检测器220接收表示帧是好、坏或空的指示。在呼叫开始时两个计数器(CNT1)224和(CNT2)226被初始化为零。如果接收到的帧为好帧，则计数器224被重置为零并且计数器226以1递增。如果接收的帧被声明为差帧，则计数器224递增并且计数器226被重置为零。如果帧被声明为空的，则计数器224和226的值保持不变。如果计数器224的值达到阈值TH1，则DCCH控制处理器222向发射机232发送使其无效的信号(即关闭输出功率)。随后，如果计数器226的值达到阈值TH2，则DCCH控制处理器222向发射机222发送重新激活发射机的信号。

在第二示意性实施例中，如果此时在F-DCCH上没有数据帧发送，则基站2每N秒间隔发送一帧，此处称为监控帧。在较佳实施例中，监控帧包含移动站已知的预定义比特并且被以基站2与移动站4已经商定的最低数据速率发送。

参见图2，定时器134跟踪N秒间隔并且在间隔期满时向控制处理器132发送信号。控制处理器132确定是否有报文发送并且如果没有报文要发送，则向报文生成器100提供信号以生成监控帧。监控帧如上述其他DCCH报文那样在F-DCCH信道上发送。移动站随后按照类似IS-95中定义的方式，以各种阈值的潜在不同值对按预设时序发送的帧进行F-DCCH监控。除了这些周期性帧以外，移动站还可以包括其他为监控目的接收的非空帧。要注意到根据图2中计数器130的计数值周期性地产生监控帧。

在第三示意性实施例中，无论何时只要连续空帧数量超过阈值，基站就发送此处称为监控帧的帧。在较佳实施例中，监控帧包含移动站已知的预定义比特并且以基站2与移动站4已经商定的最低数据速率发送。

参见图2，控制处理器132根据来自报文生成器100的信号跟踪连续空帧的数量。当连续空帧的数量超过阈值时，控制处理器发送向报文生成器100发布监控帧的信号以生成监控帧。监控帧如上述其他F-DCCH报文那样在F-DCCH信道上发送。移动站4随后按照类似IS-95中定义的方式，以各种阈值的潜在不同值对所有非空帧进行F-DCCH监控。

在第四示意性实施例中，当检测到的连续空帧数量超过阈值时，移动站4发送报文请求来自基站2的回应(例如回应可以简单地就是确认)。参见图3，控制处理器222从空帧检测器220接收帧是否为空的指示。在该实施例中，计数器224跟踪连续空帧的数量并且当检测到差帧或好帧时重置。当连续空帧的计数超过阈值时，控制处理器222向报文生成器(MSG GEN)228发送信号，报文生成器作出响应，生成请求报文。请求报文在编码器228内编码，在调制器230内调制，并上变频、放大和滤波为反向链路信号8的预先设定信道。请求报文可以是任何在标准中已经定义的已有报文，它不引发除了发送确认以外的任何基站动作。例如功率测量报告报文。请求报文也可以是引发基站2在F-DCCH上发送监控帧的特殊报文。

参见图2，请求报文在天线8上接收并且提供给下变频、放大和滤波反向链路信号8并将反向信号提供给解调器126的接收机124。解调器126解调信号而译码器128对提供请求报文给控制处理器132的解调码元进行译码。控制处理器132作出响应，确定报文是否在F-DCCH发送队列中和是否不发送请求报文生成器100生成F-DCCH上发送报文的信号。在示意性实施例中，生成器100生成的报文仅仅为对来自移动站4请求报文的接收确认。

在第五示意性实施例中，当预先设定数量接收帧内检测到的空帧数量(不管空帧是连续的还是不连续的)超过阈值时，移动站4发送报文请求来自基站2的回应。参见图3，控制处理器222从空帧检测器220接收帧是否为空的指示。计数器224以移动累加器方式跟踪空帧的数量。当预先设定数量的接收帧内的空帧数量超过阈值时，控制处理器向报文生成器(MSG GEN)228发送信号，报文生成器作出响应，生成请求报文。请求报文在编码器229内编码，在调制器230中调制，并且上变频、放大和滤波为反向链路信号8的预先设定的信道。

参见图2，请求报文在天线122上接收并且提供给下变频、放大和滤波反向链路信号8并将反向信号提供给解调器126的接收机124。解调器126解调信号而译码器128对提供请求报文给控制处理器132的解调码元进行译码。控制处理器132作出响应，确定报文是否在F-DCCH发送队列中和如果不在队列中则发送请求报文生成器100生成在F-DCCH上发送报文的信号。在示意性实施例中，生成器100生成的报文仅仅为对请求报文的接收确认。

在第六示意性实施例中，移动站4利用活动组中导频信号的导频强度(Ec/Io)完成F-DCCH监控。如果累计的活动组导频Ec/Io在预设阈值之上，则移动站4认为数据(如果在该帧内传送)被正确接收，因此是好帧。否则，移动站4认为该帧为差帧。随后可以在同一阈值或修改阈值下使用与IS-95中定义类似的监控规则(连同上述好帧和坏帧的定义)。

参见图3，接收到的导频码元的信噪比(Ec/Io)在Ec/Io计算器214中计算。前向链路信号6的导频信号的Ec/Io值与移动站4活动组内来自其他基站的导频信号的Ec/Io值组合以提供累计Ec/Io。基站的活动组是当前与移动站4通信的基站组。累计的导频信号Ec/Io被提供给控制处理器222，控制处理器将累计的Ec/Io与阈值进行比较。如果累计的Ec/Io超过阈值，则声明为好帧，而如果累计的Ec/Io小于阈值，则声明为坏帧。这使得移动站4能够无需对帧译码就推断出接收到的非空帧是好帧还是坏帧。根据这些计数，移动站4将如上所述使发射机232有效或失效。

虽然已说明各种方式的设备和方法，但本发明的真正精神和范围不受其限制，而仅受以下权利要求书及其等效内容约束。本发明要求这些权利及其等效内容。