ПРОИЗВОЛЬНЫЙ ДОСТУП В СИСТЕМЕ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2004 года по МПК H04B7/26 H04Q7/38 

Данная заявка является частичным продолжением с испрашиванием приоритета патентной заявки США № 08/847655 на имя Esmailzadeh et al. от 30 апреля 1997 и полностью включена в настоящее описание.

Данная заявка связана также по сущности заявленного изобретения с переданной в открытое пользование патентной заявкой США №08/733501 от 18 октября 1996 года.

Область техники

Настоящее изобретение относится к области мобильной связи, более конкретно, к способу обработки множества вызовов, инициированных мобильными источниками произвольного доступа.

Предшествующий уровень техники

Следующее поколение систем мобильной связи потребует обеспечить широкий выбор услуг связи, включая цифровые речевые сигналы, видео и данные в пакетном режиме и режиме коммутации каналов. В результате этого ожидается, что число осуществляемых вызовов значительно возрастет, что приведет к гораздо более высокой плотности трафика в каналах произвольного доступа (КПД). К сожалению, эта более высокая плотность трафика приведет также к увеличению конфликтов и отказов в доступе. Вследствие этого новое поколение систем мобильной связи должно будет использовать намного более быстрые и гибкие процедуры произвольного доступа, чтобы повысить скорости успешного доступа и снизить время обработки запросов на доступ.

В большинстве систем мобильной связи, таких, к примеру, как совместно разработанная европейская система CODIT (макетная модель с кодовым разделением), мобильная станция может предоставлять доступ к базовой станции, вначале определяя, что КПД доступен для использования. Затем мобильная станция передает последовательность преамбул запроса на доступ (например, отдельные символы из 1023 элементов) с повышенными уровнями мощности до тех пор, пока базовая станция не обнаружит запрос на доступ. В ответ на это базовая станция начинает процесс управления передаваемой мощностью мобильной станции по каналу нисходящей (прямой) линии связи. Когда начальная процедура установления связи между мобильной станцией и базовой станцией завершена, мобильный пользователь передает сообщение произвольного доступа.

Более конкретно, в системах множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) на основе CODIT мобильная станция пытается получить доступ к приемнику базовой станции с использованием процесса "наращивания мощности", который увеличивает уровень мощности каждого последующего передаваемого символа преамбулы. Как только преамбула запроса на доступ обнаружена, базовая станция активирует замкнутую схему управления мощностью, которая обеспечивает управление уровнем передаваемой мощности мобильной станции, чтобы поддерживать мощность принимаемого от мобильной станции сигнала на желательном уровне. Мобильная станция после этого передает конкретные данные произвольного доступа. Приемник базовой станции "сжимает" принятые сигналы (с расширенным спектром) с помощью согласованного фильтра, объединяет с разнесением сжатые сигналы для получения преимуществ от разнесения антенн.

В системе МДКР стандарта IS-95 используется аналогичный метод произвольного доступа. Однако основное различие между процессами в CODIT и IS-95 состоит в том, что мобильная станция IS-95 передает полный пакет произвольного доступа вместо одной лишь преамбулы. Если базовая станция не подтверждает запрос на доступ, мобильная станция IS-95 вновь передает пакет запроса на доступ на более высоком уровне мощности. Этот процесс продолжается до тех пор, пока базовая станция не подтвердит запрос на доступ.

В мобильной связи системе, использующей сегментированную схему произвольного доступа ALOHA (S-ALOHA), такую как способ, рассмотренный в вышеописанной патентной заявке США № 08/733501 (здесь и далее - "заявка '501"), мобильная станция генерирует и передает пакет произвольного доступа. Диаграмма, иллюстрирующая структуру кадра для такого пакета произвольного доступа, показана на фиг.1. Пакет произвольного доступа ("кадр данных произвольного доступа") содержит преамбулу и часть поля данных. Преамбула содержит уникальную сигнатурную (битовую) комбинацию длиной в "L" символов. Сигнатурная комбинация случайным образом выбирается из набора комбинаций, которые являются - хотя это и не обязательно - ортогональными друг другу. Отметим, что, хотя показанный на фиг.1 пакет запроса произвольного доступа описан здесь как содержащий преамбулу с сигнатурным полем, данное описание приведено для примера только для целей иллюстрации, но не в качестве ограничения. Как таковые, уникальные сигнатурные комбинации могут передаваться различными способами (например, не в преамбуле, встроенными в канал управления, параллельно с полем данных, и т.п.). По существу, использование свойств уникальных сигнатурных комбинаций, как описано и заявлено в заявке '501, обеспечивает значительно более высокую производительность, нежели существующие схемы произвольного доступа.

Как описано в заявке '501, поле данных пакета произвольного доступа включает в себя определенную информацию произвольного доступа, в том числе информацию идентификации мобильной станции (пользователя), номер требуемой услуги (номер предоставляемых услуг), требуемое эфирное время (время, необходимое для завершения посылки), короткое сообщение пакетных данных (для повышения эффективности передачи) и поле избыточности для обнаружения ошибок (циклический избыточный код). По причинам, исследованным в заявке '501, коэффициент расширения (модуляция с расширением спектра) преамбулы выбирается так, чтобы превышать коэффициент расширения части поля данных. Однако можно предвидеть ситуации, в которых это не является необходимым.

Пакет произвольного доступа (например, такой как пакет, показанный на фиг.1) передается мобильной станцией в начале следующего доступного интервала. Блок-схема устройства, которое можно использовать в мобильной станции для генерирования и передачи проиллюстрированных на фиг.1 пакетов произвольного доступа, показана на фиг.2. По существу, как проиллюстрировано на фиг.2, преамбула и поле данных пакета произвольного доступа генерируются и расширяются порознь (соответствующими расширяющими кодами), а затем мультиплексируются и передаются мобильной станцией.

Вслед за этим переданный мобильной станцией пакет произвольного доступа принимается и демодулируется на целевой базовой станции приемником на основе согласованных фильтров. Фиг.3 представляет собой блок-схему секции обнаружения (для одной антенны) приемника произвольного доступа в базовой станции, который в первую очередь предназначен для оценки хронирования принятых сигнальных лучей. Согласованный фильтр, который используется только в периоде преамбулы, настраивается на код расширения преамбулы. Этот согласованный фильтр используется для обнаружения наличия запроса произвольного доступа, обеспечивает сжатие преамбульной части пакета произвольного доступа и подает ее на блок накопления. Этот блок накопления (сигнатур 1-l) представляет собой уникальный признак, использованный для способа произвольного доступа по заявке '501 для суммирования сигналов на выходе согласованного фильтра в периодах преамбульных (М) символов, чтобы повысить отношение мощностей принятого сигнала и помехи (S/I). Поскольку каждая принятая преамбула содержит уникальную сигнатурную комбинацию, операция накопления выполняется множеством накопителей (1-l), причем каждый накопитель настроен на одну из возможных принимаемых сигнатурных комбинаций.

Фиг.4 представляет собой простую блок-схему блока накопления, который можно использовать для синфазного (I) канала (квадратурное обнаружение) в секции обнаружения произвольного доступа, показанной на фиг.3. Аналогичный накопитель можно использовать для квадратурного (Q) канала. На фиг.3 и 4 выход каждого накопителя (сигнатура 1-l) соединен с блоком пикового детектирования. В конце периода преамбулы каждый блок пикового детектирования осуществляет поиск выходного сигнала соответствующего согласованного фильтра для каждого сигнального пика, который превосходит заранее заданный порог обнаружения. Каждый блок пикового детектирования затем регистрирует (обнаруживает и сохраняет) величину и относительную фазу каждого из этих пиковых сигналов и тем самым определяет число существенных сигнальных лучей, доступных для демодуляции в приемнике. По существу, оцениваются временные характеристики каждого пика, используемые для установки параметров многоотводного приемника (секции (1-l) многоотводного приемника). Фиг.5 представляет собой блок-схему демодулятора произвольного доступа, который можно использовать для демодуляции части поля данных в пакете произвольного доступа. По существу, секция демодулятора произвольного доступа декодирует информацию данных и принятом поле данных и проверяет на наличие ошибок передачи.

Примечательно, что, хотя устройство и способ произвольного доступа, описанные выше со ссылками на фиг.1-5, имеют множество преимуществ по сравнению с известными схемами произвольного доступа, имеется ряд проблем, которые необходимо разрешить. К примеру, может происходить большое число конфликтов между пакетными сигналами, если мобильные станции во всех ячейках используют одни и те же расширяющие коды на стадии обработки преамбулы или поля данных. Вследствие этого необходимо будет повторно передать избыточное число запросов произвольного доступа, что может привести к нестабильности системы. Кроме того, вследствие того, что запросы произвольного доступа передаются в начале следующего выделенного временного интервала, при использовании устройства и способа произвольного доступа, описанного выше, приемник с согласованными фильтрами базовой станции используется не настолько эффективно, как он мог бы использоваться, потому что этот приемник с согласованными фильтрами является неактивным в течение всего периода после стадии приема преамбулы. В дополнение к этому, поскольку длина пакетов произвольного доступа, используемых с вышеописанной схемой, фиксирована, размер коротких пакетов данных ограничен длительностью использования остатка этого пакета. По всем этим причинам для решения данных проблем необходима более гибкая процедура запроса произвольного доступа. Как описано ниже со ссылками на фиг.6-8, патентная заявка США №08/847655 (здесь и далее - "заявка '655") успешно разрешает вышеописанные проблемы.

Тем не менее, существуют и иные проблемы произвольного доступа, которые нужно разрешить. К примеру, фиг.9 представляет собой временную диаграмму, которая иллюстрирует, как для двух или более запросов произвольного доступа может иметь место конфликт, когда они одновременно поступают в приемник базовой станции. Для того чтобы минимизировать число конфликтов, возникающих при повторной передаче, время неактивного состояния мобильной станции (время, проходящее перед повторной передачей запроса) может выбираться случайным образом из относительно длинного временного интервала {0, Т_d}, где Т_d является максимально доступной временной задержкой. Использование относительно длинного временного интервала между повторными передачами снижает вероятность конфликтов. Однако средняя задержка при ожидании успешной передачи произвольного доступа может быть достаточно длинной. Кроме того, хотя использование способов произвольного доступа в вышеописанных патентных заявках имеет множество преимуществ по сравнению с существующими способами, конфликты произвольного доступа все же имеют место, когда два или более запросов произвольного доступа, которые содержат одну и ту же сигнатурную комбинацию, поступают одновременно в приемник базовой станции. Тем не менее, как подробно описано ниже со ссылками на фиг.10, настоящее изобретение успешно решает эти и другие проблемы произвольного доступа.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является более эффективное использование каналов произвольного доступа.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности приема значительно большего числа запросов произвольного доступа на согласованный фильтр, чем принимается обычными средствами.

Также задачей настоящего изобретения является снижение вероятности конфликтов между запросами произвольного доступа, а также в минимизации их потерь.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности выбирать длину поля данных в пакете запроса произвольного доступа, чтобы обеспечить повышенную гибкость в выборе длины поля короткого пакета.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение пакета произвольного доступа, который можно использовать для быстрого установления длинных вызовов данных или длинных речевых вызовов.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в поддержании низкого уровня взаимной корреляции между попытками произвольного доступа, осуществленными из соседних секторов/ячеек.

Также задачей настоящего изобретения является значительное укорочение задержек произвольного доступа, вызванных конфликтами запросов произвольного доступа или ошибочными поступлениями запросов произвольного доступа в приемники базовой станции.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в значительном уменьшении временного интервала между повторными передачами произвольного доступа и, следовательно, в повышении пропускной способности.

В соответствии с изобретением, описанным в заявке '655, указанные результаты достигаются в способе, который назначает каждому сектору в ячейке уникальный расширяющий код преамбулы и уникальный длинный код, который каскадно соединяется с коротким расширяющим кодом, связанным со случайно выбранной сигнатурой, и используется для расширения части данных пакета произвольного доступа. Период, выбранный для длинного кода, может иметь относительно большую длительность (например, вплоть до часов или дней по длительности). Кроме того, ширина временных интервалов передачи устанавливается равной длине преамбулы. Вследствие этого запросы произвольного доступа с мобильной станции могут хронироваться так, чтобы начинаться в начале этих интервалов и обнаруживаться во время периодов преамбулы согласованным фильтром в приемнике произвольного доступа этой базовой станции. Поле данных запроса произвольного доступа в мобильной станции передается в этих интервалах вслед за преамбулой и принимается многоотводным приемником в базовой станции. Однако вслед за периодом преамбулы согласованный фильтр способен еще принимать преамбулы других запросов произвольного доступа. Поэтому согласованный фильтр может использоваться непрерывно и более эффективно, и значительно большее число запросов произвольного доступа может обрабатываться по сравнению с существующими схемами произвольного доступа. По существу, пропускная способность и эффективность связи в системе произвольного доступа с помощью настоящего способа значительно выше, чем пропускная способность и эффективность существующих систем произвольного доступа.

Кроме того, длина поля данных не ограничена. Способ каскадного расширения части поля данных в пакете произвольного доступа позволяет пользователю генерировать пакет, который имеет требуемую длину. Кроме того, каскадное расширение устраняет опасность конфликта, получаемого в результате пакета с другими пакетами запросов произвольного доступа, поскольку кодовая комбинация, используемая для расширения, и/или ее фаза уникальны.

В соответствии с настоящим изобретением вышеуказанные и другие результаты достигаются в способе, согласно которому выбирают случайным образом новые сигнатуры для повторных передач произвольного доступа, когда возникают конфликты. По существу, настоящее изобретение рандомизирует повторную передачу запросов произвольного доступа по области сигнатур вместо временной области. Вследствие этого настоящее изобретение значительно укорачивает задержки произвольного доступа, вызванные конфликтами или ошибками прихода запросов произвольного доступа в приемники базовой станции, а также значительно снижает временной интервал между повторными передачами произвольного доступа. Тем самым настоящее изобретение повышает пропускную способность системы произвольного доступа в сравнении с существующими методами произвольного доступа.

Краткое описание чертежей

Способ и устройство, соответствующие настоящему изобретению, поясняются в последующем подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых показано следующее:

Фиг.1 - диаграмма, иллюстрирующая кадровую структуру для пакета произвольного доступа;

Фиг.2 - блок-схема устройства, которое можно использовать в мобильной станции для генерирования и передачи пакета произвольного доступа, показанного на фиг.1;

Фиг.3 - блок-схема секции обнаружения (для одной антенны) приемника произвольного доступа в базовой станции, которая предназначена прежде в первую очередь для оценки хронирования принятых сигнальных лучей;

Фиг.4 - блок-схема блока накопления, который можно использовать для I канала (квадратурное обнаружение) в секции обнаружения произвольного доступа, показанной на фиг.3;

Фиг.5 - блок-схема демодулятора произвольного доступа, который можно использовать для демодуляции части поля данных в пакете произвольного доступа;

Фиг.6 - упрощенное представление части сотовой системы связи, которую можно использовать для осуществления способа по изобретению, описанному и заявленному в заявке '655;

Фиг.7 - диаграмма, иллюстрирующая структуру и временные характеристики множества пакетов запросов произвольного доступа, которые могут передаваться различными мобильными станциями, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, описанного и заявленного в заявке '655;

Фиг.8 - блок-схема устройства, которое можно использовать для осуществления способа при использовании с мобильной станцией для генерирования и передачи пакета произвольного доступа, такого как показанный на фиг.7, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, описанным и заявленным в заявке '655;

Фиг.9 - диаграмма временной последовательности, которая иллюстрирует возможность конфликта двух или более запросов произвольного доступа, когда они поступают одновременно в приемник базовой станции; и

Фиг.10 - диаграмма временной последовательности, которая иллюстрирует возможность значительного снижения вероятности конфликта и задержки произвольного доступа путем случайного выбора сигнатур для повторной передачи, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и его преимущества поясняются со ссылками на фиг.1-10, где одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых и соответствующих элементов на различных чертежах.

По существу, в соответствии с изобретением, описанным и заявленным в заявке '655, согласно данному способу назначают каждому сектору в ячейке уникальный код расширения преамбулы, а также уникальный длинный код, который каскадно соединен с коротким кодом расширения (связанным с сигнатурой) поля данных.

Период, выбранный для длинного кода, может быть относительно длинным (например, вплоть до часов или дней по длительности). Вследствие этого можно говорить, что поле данных пакета произвольного доступа передается по выделенному каналу, потому что никакие два сообщения не могут иметь одну и ту же последовательность расширения и фазу, если только для них не выбрана одна и та же сигнатура и их преамбулы не переданы в одно и то же время. Это приводит к конфликту пакетов и делает эти попытки произвольного доступа безуспешными. Однако, как подробнее описано ниже со ссылками на фиг.10, данная проблема решается настоящим изобретением. Примечательно, что данный способ назначения уникальных для сектора/ячейки кодов расширения и длинных кодов обеспечивает существенно низкую вероятность конфликта между множеством попыток произвольного доступа в соседних секторах или ячейках.

Также в соответствии с изобретением по заявке '655 этот способ устанавливает ширину временных интервалов передачи равной длине преамбулы (за вычетом, для практических целей, заранее определенного защитного времени). Вследствие этого запрос произвольного доступа мобильной станции может хронироваться так, чтобы начинаться в начале этого интервала и обнаруживаться во время периода преамбулы согласованным фильтром в приемнике произвольного доступа базовой станции. Поле данных запроса произвольного доступа мобильной станции передается в интервалах, следующих за интервалом преамбулы, и принимается многоотводным приемником в базовой станции. Однако с помощью настоящего способа, вслед за периодом преамбулы, согласованный фильтр способен принимать преамбулы других запросов произвольного доступа от других мобильных станций. Поэтому, в соответствии с изобретением, описанным и заявленным в заявке '655, этот согласованный фильтр можно использовать непрерывно и эффективно и можно обработать значительно большее число запросов произвольного доступа по сравнению с существующими схемами произвольного доступа. По существу, пропускная способность и эффективность системы произвольного доступа, использующей этот способ, значительно выше, чем пропускная способность и эффективность существующих систем произвольного доступа.

Кроме того, в соответствии со способом, описанным и заявленным в заявке '655, длина поля данных не ограничена. Иными словами, способ каскадного расширения части поля данных в пакете произвольного доступа позволяет пользователю генерировать пакет, который имеет требуемую длину. Кроме того, при использовании этого подхода каскадного расширения снижается опасность конфликта, полученного в результате пакета с другими пакетами запросов произвольного доступа.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ обработки запросов произвольного доступа в системе мобильной связи, который в случае конфликта случайным образом выбирает новые сигнатуры для повторных передач. По существу, настоящее изобретение рандомизирует повторные передачи произвольного доступа в области сигнатур вместо временной области. Вследствие этого настоящее изобретение значительно укорачивает задержки произвольного доступа, вызванные задержками повторной передачи после конфликтов или ошибочных поступлений запросов произвольного доступа в приемники базовой станции, а также значительно снижает интервал между повторными передачами произвольного доступа.

Согласно фиг.6 для описания изобретения по заявке '655 показана подходящая часть сотовой системы 10 связи, которую можно использовать для реализации способа по настоящему изобретению. Система 10 включает в себя антенну 12 передачи/приема базовой станции и секцию 14 передачи/приема, а также множество мобильных станций 16 и 18. Хотя показаны только две мобильных станции, фиг.6 служит лишь иллюстративным целям, и следует иметь в виду, что настоящее изобретение включает в себя больше двух мобильных станций. Перед генерированием и передачей кадра запроса на доступ мобильная станция (например, 16) входит в синхронизацию или синхронизируется с приемником (14) целевой базовой станции. Затем эта мобильная станция определяет начальное время для каждого интервала из информации канала широковещательной передачи или пилот-сигнала базовой станции. Мобильная станция также выбирает из этой информации номер выделенного временного интервала для обработки, который требуется использовать базовой станции для метки своего ответного сообщения подтверждения номером временного интервала, чтобы гарантировать прием этого подтверждения корректно выбранной мобильной станцией. Синхронизация мобильной станции с базовой станцией в среде произвольного доступа подробно описана в заявке '655.

Целевая базовая станция также передает на запрашивающую(-ие) мобильную(-ые) станцию(-ии) (например, по каналу широковещательной передачи нисходящей (прямой) линии связи) каждый уникальный код расширения произвольного доступа и длинный код, связанный с каждым из секторов и/или ячеек, определенных приемопередатчиком базовой станции. К примеру, эти уникальные коды расширения и длинные коды могут быть кодами Голда или кодами Касами. Мобильная станция запоминает в области хранения памяти (не показана) информацию кода расширения и длинного кода, которая считывается и используется мобильной станцией для расширения преамбулы и поля данных генерируемых пакетов запроса произвольного доступа. Наконец, базовая станция также передает на запрашивающую(-ие) мобильную(-ые) станцию(-ии) (например, в подходящем сообщении широковещательной передачи) сигнатурные комбинации, связанные с преамбулами, которые можно использовать для различения разных секторов и/или ячеек.

К примеру, как описано и заявлено в заявке '501, для того, чтобы дать возможность приемнику базовой станции более эффективно различать множество запросов произвольного доступа, используется битовая или символьная комбинация преамбулы. Каждая запрашивающая мобильная станция может передать одну из L различных битовых или символьных комбинаций преамбулы ("сигнатур" или "подписей"). Различные используемые сигнатурные комбинации являются - хотя и не обязательно - ортогональными друг другу. В приемнике базовой станции каждый из L блоков накопления настроен на обнаружение конкретной сигнатуры, поступающей с выхода согласованного фильтра приемника. Эта сигнатурная преамбула в принятом сигнале используется приемником базовой станции для эффективного различения одновременных разных попыток множественного доступа, осуществляемого мобильными станциями.

Фиг.7 представляет собой диаграмму, которая иллюстрирует структуру и хронирование множества пакетов запросов произвольного доступа, которые могут передаваться различными мобильными станциями, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения по заявке '655. Хотя для целей иллюстрации показаны только три пакета запросов произвольного доступа, изобретение не ограничивается этим и может включать в себя передачу и прием более чем трех таких пакетов. По существу для каждого из показанных пакетов (20, 22 и 24) запросов произвольного доступа процедура S-ALOHA, используемая с настоящим способом, применяется только к преамбульной части процесса запроса произвольного доступа. Длина каждой преамбулы (20, 22 и 24) устанавливается равной ширине временных интервалов (n, n+1, ..., n+i) за вычетом (для конструктивных целей) заранее определенного защитного времени, чтобы минимизировать потенциальные помехи между интервалами. К примеру, на практике может использоваться защитный интервал в один символ. К тому же, как показано, длины частей поля данных в пакетах (20, 22 и 24) запросов произвольного доступа могут меняться в соответствии с желательным применением, что обеспечивает мобильным станциям гибкость в передаче полей данных различной длины.

Чтобы избежать конфликтов между любыми двумя попытками произвольного доступа, осуществляемыми мобильными станциями в двух различных секторах ячейки, или между двумя попытками произвольного доступа, осуществляемыми мобильными станциями в смежных ячейках, можно использовать следующий способ расширения. Как описано ранее, мобильные станции, осуществляющие запросы произвольного доступа, генерируют каждая уникальные преамбулы с помощью конкретного для ячейки-сектора кода расширения (например, считанного из соответствующей области внутренней памяти). На практике эти коды могут использоваться и для других ячеек, которые разнесены на достаточное расстояние.

На фиг.8 показана блок-схема устройства, которое можно использовать для реализации способа в мобильной станции для генерирования и передачи пакета произвольного доступа в качестве показанных на фиг.7 пакетов произвольного доступа, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения по заявке '655. В одном из вариантов осуществления этот способ может быть реализован под управлением микропроцессора (не показан), находящегося в мобильной станции. Устройство 100, генерирующее пакеты произвольного доступа, включает в себя смеситель 104 сигналов, который расширяет "сигнатуру i" 102 (например, считанную из области внутренней памяти в мобильной станции 18) с помощью конкретного кода расширения преамбулы для используемого сектора-ячейки (например, также считанного из области внутренней памяти) для формирования конкретной для сектора-ячейки преамбулы в передаваемом пакете произвольного доступа. Поле данных передаваемого пакета произвольного доступа генерируется генератором 110 поля данных. Смеситель 114 расширяет генерируемое поле данных с помощью уникального короткого кода (112) расширения, связанного с "сигнатурой i". Полученное в результате поле данных в пакете произвольного доступа расширяется с помощью каскадного кода, который может быть получен, к примеру, сложением по модулю 2 (смесителем 118) короткого кода (112), связанного с сигнатурой, с конкретным для сектора длинным кодом 116 расширения (например, считанным из области внутренней памяти). Длина полученного в результате поля (120) данных в передаваемом пакете произвольного доступа может гибко выбираться в мобильной станции (например, вплоть до часов или дней). Длина результирующего поля (120) данных может меняться в мобильной станции, что обеспечивает эффективный и быстрый способ установления удаленных вызовов передачи данных или речевых сигналов.

На фиг.10 показана диаграмма временных последовательностей, которая иллюстрирует, как можно значительно снизить вероятность конфликтов и задержки произвольного доступа путем случайного выбора сигнатур для повторных передач в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом примере осуществления пакет запроса произвольного доступа передается повторно с новой сигнатурой сразу после того, как исходная мобильная станция определила, что переданная перед этим попытка произвольного доступа была неудачной. К примеру, как описано выше со ссылками на фиг.1-8, каждая запрашивающая мобильная станция приняла от целевой базовой станции (например, в подходящем вещательном сообщении) и запомнила (в местной памяти) множество сигнатурных комбинаций для связывания с передаваемыми пакетами запроса произвольного доступа. Эти сигнатурные комбинации (биты или символы) могут быть ортогональны друг другу и используются приемником базовой станции для различения разных попыток произвольного доступа, осуществляемых мобильными станциями. Запрашивающая мобильная станция случайным образом выбирает (например, с помощью внутреннего микропроцессора) сигнатуру и передает пакет запроса произвольного доступа с выбранной сигнатурой, включенной в преамбулу этого пакета. Как иллюстрируется фиг.10, каждая из четырех мобильных станций передала пакеты (RA₁, RA₂, RА₃, RA₄) запроса произвольного доступа. Три из этих пакетов (RA₁, RA₂, RА₃) запроса произвольного доступа прибыли одновременно на приемник базовой станции. Кроме того, все три этих мобильных станции выбрали одну и ту же сигнатуру. Поэтому мобильные станции, выдавшие эти пакеты запроса произвольного доступа, не примут от целевой базовой станции сообщения подтверждения (АСК), индицирующего успешную попытку доступа (для этого примера целевая базовая станция не приняла и не обнаружила эти пакеты из-за конфликтов). Вследствие этого, в соответствии с настоящим изобретением, каждая из повторно передающих мобильных станций вновь выбирает случайную сигнатуру. При этом вероятность того, что вновь произойдет конфликт, снижается (статистически каждая мобильная станция выбирает отличающуюся сигнатуру и повторно передает исходный пакет запроса произвольного доступа со второй сигнатурой, включенной в преамбулу, как, например, (RA₁', RA₂', RА₃').

Как показано на фиг.10, можно предположить, что сообщение подтверждения попытки произвольного доступа принято исходными мобильными станциями для двух из повторно переданных пакетов (например, RA₁', RА₂'), но для третьей повторной передачи (RA₃') исходной мобильной станцией не принято сообщение подтверждения. Для этого примера целевая базовая станция не приняла и не обнаружила третий переданный пакет (РА₂') из-за его конфликта с четвертым пакетом (RA₄') запроса произвольного доступа, поскольку оба пакета использовали одну и ту же сигнатуру. Вследствие этого мобильная станция, выдавшая каждый из этих пакетов (RА₃', RA₄') запроса произвольного доступа, случайным образом выбирает другую сигнатуру из каждого из соответственно запомненного множества сигнатур и повторно передает исходный запрос с новой сигнатурой, включенной в преамбулу (например, РА₃", RA₄"). Эти запросы произвольного доступа затем либо успешно принимаются на целевой базовой станции и тем самым подтверждаются, либо процесс повторной передачи случайным образом выбранных новых сигнатур продолжается.

Как показано на фиг.10, длительность (τ_d) неактивного состояния между повторными передачами для конкретной мобильной станции можно снизить до минимального времени, необходимого для того, чтобы эта конкретная мобильная станция определила, что переданная попытка произвольного доступа безуспешна. В сущности, длительность (τ_d) неактивного состояния между повторными передачами может быть различной для каждой исходной мобильной станции. Соответственно, настоящее изобретение рандомизирует повторные передачи произвольного доступа для мобильной станции в области сигнатур вместо временной области. Вследствие этого настоящее изобретение значительно укорачивает задержки произвольного доступа, вызванные конфликтами или ошибочным приходом в приемники базовой станции, а также значительно снижает интервал между повторными передачами произвольного доступа, что повышает пропускную способность системы произвольного доступа.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения повторные передачи произвольного доступа для мобильных станций вновь рандомизируются в области сигнатур (как и в вышеприведенном варианте осуществления). Однако в этом примере мобильная станция, пытающаяся получить доступ, определяет лишь, когда повторно передавать пакет запроса произвольного доступа. К примеру, алгоритм, выполняемый в мобильной станции (с помощью местного микропроцессора), может определять истекшее между повторными передачами время (τ_d), принимая во внимание определенные факторы характеристик, такие как управление мощностью, состояние канала, уровни помех в базовой станции, вид запрашиваемой услуги, приоритетные уровни и т.п. В сущности, период неактивного состояния для мобильной станции может меняться в соответствии с рабочими условиями.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения повторные передачи произвольного доступа для мобильных станций рандомизируются и в области сигнатур, и во временной области. Вследствие этого максимальный период (τ_d) неактивного состояния между повторными передачами короче, чем в известных в уровне техники решениях. Иными словами, сигнатура для передачи запроса произвольного доступа может выбираться случайным образом из набора доступных сигнатур, предоставленных целевой базовой станцией, а задержка (τ_d) неактивного состояния может выбираться случайным образом из интервала {0, T_d}. Вследствие этого период (τ_d) неактивного состояния может быть значительно короче, чем в известных в уровне техники решениях. Предпочтительно этот вариант осуществления предназначен для случаев, когда набор доступных сигнатур базовой станции относительно мал (т.е. относительно немного сигнатур доступны для использования).

Хотя предпочтительный вариант осуществления способа и устройства, соответствующих настоящему изобретению, проиллюстрирован на чертежах и описан в вышеприведенном подробном описании, понятно, что это изобретение не ограничивается рассмотренным выполнением, но может иметь различные конфигурации, видоизменения и замены без изменения сущности изобретения, как представлено и определено формулой изобретения.

Заявлен способ обработки выдаваемых мобильными станциями запросов (RA₁, RA₂, RA₃) произвольного доступа в системе (10) мобильной связи, которая случайным образом выбирает новые сигнатуры (102) для повторной передачи в случае конфликтов. По существу, повторные передачи (RA₁, RA₂, RA₃) произвольного доступа рандомизируются в сигнатурной области вместо временной области. Вследствие этого изобретение позволяет значительно уменьшить задержки произвольного доступа, вызванные конфликтами или ошибочным приходом запросов в приемники (14) базовой станции, а также значительно уменьшить интервал между повторными передачами произвольного доступа (Т_d). 2 с., 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ обработки запросов произвольного доступа в системе (10) мобильной связи, включающий этапы, при которых мобильная станция (16, 18) включает первый случайным образом выбранный сигнатурный код в поле сигнатуры в первом запросе (20, 22, 24) произвольного доступа, мобильная станция (16, 18) передает упомянутый первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа для приема базовой станцией (14), мобильная станция (16, 18) ожидает в течение заранее заданного временного периода сообщение подтверждения от базовой станции (14) в ответ на принятый первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа, отличающийся тем, что если мобильная станция (16, 18) определяет, что первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа не принят, то выбирает случайным образом второй сигнатурный код из множества сигнатурных кодов, включает второй сигнатурный код в поле сигнатуры в первом запросе (20, 22, 24) произвольного доступа и повторно передает первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа с полем сигнатуры, включающим второй выбранный сигнатурный код.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбранный сигнатурный код ортогонален по меньшей мере одному из множества сигнатурных кодов.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый заранее заданный временной период содержит заранее заданный интервал неактивного состояния.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый заранее заданный временной период определяется по меньшей мере одним фактором сетевой характеристики.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый заранее заданный временной период выбирается случайным образом упомянутой мобильной станцией (16, 18).6. Способ по п.5, отличающийся тем, что упомянутый заранее заданный временной период выбирается случайным образом из интервала {0, Т_d} неактивного состояния, где T_d - максимально доступная временная задержка.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что поле сигнатуры содержит преамбулу.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что система (10) мобильной связи является системой мобильной связи с расширенным спектром.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что система (10) мобильной связи является системой мобильной связи множественного доступа с кодовым разделением (МДКР).10. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно повторно передают первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа с вторым выбранным сигнатурным кодом в следующем доступном случае для передачи запроса произвольного доступа, если сообщение подтверждения не принято в течение заранее заданного временного периода.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что множество мобильных станций (16, 18), которые посылают соответствующий первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа в том же самом временном интервале, ожидают в течение заранее заданного временного периода перед повторной передачей соответствующего первого запроса произвольного доступа с соответствующим вторым выбранным сигнатурным кодом.12. Система для обработки запросов произвольного доступа в системе (10) мобильной связи, содержащая базовую станцию (14) и мобильную станцию (16, 18), соединенную с базовой станцией (14) по интерфейсу радиосвязи, причем мобильная станция (16, 18) включает в себя средство для включения первого выбранного случайным образом сигнатурного кода в поле сигнатуры в первом запросе (20, 22, 24) произвольного доступа, средство для передачи первого запроса (20, 22, 24) произвольного доступа для приема базовой станцией (14), средство для ожидания в течение заранее заданного временного периода сообщения подтверждения от базовой станции (14) в ответ на принятый первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа, средство для определения, принят ли базовой станцией (14) первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство для выбора случайным образом второго сигнатурного кода из множества сигнатурных кодов, включения второго выбранного сигнатурного кода в поле сигнатуры в первом запросе (20, 22, 24) произвольного доступа и повторной передачи первого запроса (20, 22, 24) произвольного доступа с полем сигнатуры, включающим второй выбранный сигнатурный код, если мобильная станция (16, 18) определяет, что первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа не принят.13. Система по п.12, отличающаяся тем, что выбранный сигнатурный код ортогонален по меньшей мере одному из множества сигнатурных кодов.14. Система по п.12, отличающаяся тем, что упомянутый заранее заданный временной период содержит заранее заданный интервал неактивного состояния.15. Система по п.12, отличающаяся тем, что упомянутый заранее заданный временной период определяется по меньшей мере одним фактором сетевой характеристики.16. Система по п.12, отличающаяся тем, что упомянутый заранее заданный временной период выбирается случайным образом мобильной станцией (16, 18).17. Система по п.16, отличающаяся тем, что упомянутый заранее заданный временной период выбирается случайным образом из интервала {0, Т_d} неактивного состояния, где T_d - максимально доступная временная задержка.18. Система по п.12, отличающаяся тем, что поле сигнатуры содержит преамбулу.19. Система по п.12, отличающаяся тем, что система (10) мобильной связи является системой мобильной связи с расширенным спектром.20. Система по п.12, отличающаяся тем, что система (10) мобильной связи является системой мобильной связи множественного доступа с кодовым разделением (МДКР).21. Система по п.12, отличающаяся тем, что средство повторной передачи дополнительно отличается тем, что обеспечивает повторную передачу первого запроса (20, 22, 24) произвольного доступа с вторым выбранным сигнатурным кодом в следующем доступном случае для передачи запроса произвольного доступа, если сообщение подтверждения не принято в течение заранее заданного временного периода.22. Система по п.12, отличающаяся тем, что множество мобильных станций (16, 18), которые посылают соответствующий первый запрос (20, 22, 24) произвольного доступа в том же самом временном интервале, ожидают в течение заранее заданного временного периода перед повторной передачей упомянутого соответствующего первого запроса произвольного доступа с соответствующим вторым выбранным сигнатурным кодом.