TW441204B - Radio communication system - Google Patents

Description

rr 441 2 0 4 五、發明說明（1) 技術範疇 本發明牽涉到一種無線電通訊系統，更明確地說係牵涉 到用於通訊系統中的主要和次要站台以及操作該系統的方 法。說明本發明系統時特別參考到新興的萬用行動通信系 統（UMTS)，應瞭解到這類技術同樣適用其他行動無線系 統。 背景技藝 在一無線電通訊系統中，一般都需要能夠在行動站台 (MS )和基地台（B S )之間交換信號訊息。通常利用BS實體廣 播頻道即可將下傳信號（從BS至MS)送至其涵蓋範圍内的任 —MS。由於僅一台傳送器（BS)使用此廣播頻道，因此並無 接取的問題。 但是’上傳信號（從M S至B S )則需要考慮到較多的細節。 若已為MS指派一上傳頻道以提供語音或數據服務，此信號 能夠以載迫方式完成，其中該信號訊息附加在從MS傳至Bs 的資料封包上。但是，若未指派上傳頻道給⑽，則無法進 行載送。在此情況下，可能需要快迷上傳信號機制用 立或重建新的上傳頻道。 . 是 許多系統中，例如配合全球行動通訊系統（GSM)標 操作’藉由槽式ALOHA或類似通訊協定的隨機接取=…的 供應’可產生快速上傳信號。但是，這類系統只有的 通量時的運作能夠令人滿意，但是否能夠處理第二低X 標準譬如UMTS的需求，則相當令人懷疑 Γ電信 為了滿足這類需求，一 UMTS具體實施例包括—專 發送

第5頁 441204 五、發明說明（2) 信號頻道，該頻道包含具有時槽的訊框，用於登記有主控 BS的每一 MS。MS需要BS服務時，MS經由其被分派到的時槽 傳送一要求，接著等待B S確認設定好必要服務。這類系統 的優點為信號傳送較隨機接取頻道更有效率，因為沒有太 大的訊息需要傳送；並且也沒有碰撞的風險，因為每一 MS 都分配有唯一的時槽。 但是，供應專屬發送信號頻道也有缺點=增加硬體建置 的複雜度，因為MS中需要額外的代碼產生器且BS中需要額 外的搭配濾波器。要建立完整系統會更複雜，因為還包含 其他類型的傳送頻道。 發明揭露 本發明的目的是要減少專屬發送信號頻道的缺點同時保 留其優點" 根據本發明的第一觀點，係提供一種無線電通訊系統， 包括一主要站台和若干次要站台，該主要站台具有一裝 置，用以分割來自次要站台的隨機接取與專屬發送信號傳 輸間的單一上傳頻道，以及一裝置，用以分配次要站台的 專屬發送信號傳輸時槽。 根據本發明的第二觀點，係提供一種用於無線電通訊系 統的主要站台，其中一裝置係用以分割來自次要站台的隨 機接取與專屬發送信號傳輸間的單一上傳頻道，以及用以 分配女要站台的專屬發送信號傳輸時槽。 根據本發明的第三觀點，係提供一種用於無線電通訊系 統的次要站台，其中一單一上傳頻道分割為隨機接取與專

4 4 1 2 〇 4 '發明說槽由次要站台分配用於專屬發送信 號傳輸，纟中-裝置係用以在分配的傳 取和專屬發送信號傳送。 贫技柃七入一屯要站 根據本發明的第觀點& 么分 台和若干次要站台的無線通訊系統的要 割一來自次要站台隨機接取與專屬號傳輸間的單一上傳頻 道，並分配次要站台的專屬發送信號傳送時槽° 本發明在先前技藝中均未出現，主要是使用相同硬體將 隨機接取頻道和專屬發送信號頻道此兩種接取機制結合至 單一實體頻道内。 麗_-武簡單說Ji 現在藉由範例及相關附圖來說明本發明’其中’ 圖1為一無線電通訊系統概略區塊圖； 圖2為隨機接取頻道的訊框格式； 圖3為專屬上傳信號頻道的訊框格式； 圖4為利用專屬上傳信號頻道方法的流程圖； 圖5為結合隨機接取與專屬上傳信號頻道可能的訊框格 式； 圖6為結合隨機接取與專屬上傳信號頻道的另一種訊框 格式； 圖7為MS傳送器的概略區掩 圖8為BS傳送器的概略區塊 圖9說明分割隨機接取與專 之流程圖， 圖； 圖：以及 屬上傳信號傳輸訊框的方法

第7頁 441204 五、發明說明（4) 附圖中相同的參考數字代表相對應的特性。 執行本發明的模式 參見圖1 ，一種無線電通訊系統包括一主要站台（BS) 1 00 和複數個次要站台（MS)llOIS 100包括一微控制器（以〇 102、傳送裝置1〇4，該裝置連接至無線電傳送裝置106、 以及連接裝置108，用以連接至PSTN或其他合適的網路。 每一 MS 11 0包括一微處理器（# C ) 1 i 2和傳送裝置1 1 4，後 者連接至無線電傳送裝置116。從BS 100 至MS 110的通訊 在下傳頻道1 22上執行，從MS 1 1 0至BS 1⑽的通訊在上傳 頻道124上執行。 本發明與上傳頻道1 2 4有關，該頻道讓沒有自己的指定 上傳頻道的MS 1 1 〇向BS 1 00要求資源或傳送短訊至BS。所 提出的具體實施例將牽涉到利用劃碼多向進接（c隨A )技銜 的U Μ T S系統，但是所說明的技術同樣適用利用其他技術的 系統’例如劃時多向進接（TDMA)。同樣地，雖然本發明的 具體實施例假設使用劃頻多工，但本發明並不限於在這類 系統中使用，也適用其他多工方法，例如劃時多工。 UMTS系統中提供這類設備的頻道配覃為如圖2所示之隨 機接取頻道。上傳頻道分為連續的訊框2 〇 2，每個訊框長 度為10ms。訊框202又可細分為複數個接取槽。希望隨 意接收的MS 110選擇接取槽204並傳送一前導206，該前導 包括一組特定細胞接取順序，供細胞内任一 M S 1 1 0使用。 在一具體實施例中，一接取順序係利闱特定細胞碼散佈任 意選自一組1 6個識別標誌的識別標誌順序而加以產生。

441204 五，發明說明（5) B S 1 0 〇延遲足夠時間以積測傳送出來的前導2 〇 6並準備 好接收進一步的傳輸後’該⑽傳送一訊息208 ’該訊 息具有固定長度1 0 m s。因此訊息2 〇 8的傳輸將延伸超過訊 框2 0 2的末端’其中前導2 0 6已傳送。訊息2 〇 8具有多項功 能，例如要求專屬頻道或傳送簡短的上傳使用者資料封 包。訊息2 0 8的傳送利用一特定M s散佈碼在個別頻道上執 行1因此不會干擾隨意接取頻道上的傳輸。 MS選擇隨意傳送的接取槽2〇4(例如利用槽式ALOHA協 定）。一訊框202争前五次的傳送時序如圖2所示，標為A到 E。為說明方便起見’訊息2 0 8的傳送從傳送槽2 0 4的前端 開始，但實際上的組合不一定是如此。 在UMTS系統中提供這類設備的另一頻道配置為一頻道專 門負責M S 1 1 0向B S 1 0 0要求傳輸的服務。利用此項服務 前，M S 1 1 0必須向B S 1 0 0登記並要求提供專屬的信號槽 C可以是明確或預設的）。U Μ T S這類頻道的配置如圖3所 示。每個向BS 100登記的MS 110在每一訊框202内均分配 到一時槽3 0 2 ^在一具體實施例中，一時槽3 〇 2具有最短時 間3 · 8以s，較傳送前導2 0 6花費的時間·要少2 5 6倍。 當登記的MS 110希望傳送信號時，會先確定其分配時槽 並傳送一前導206。前導206如隨機接取頻道一般加以組 $ ’利用特定細胞碼來散佈識別標誌、，但並非隨機選擇的 識別標誌’ 一般係選擇具有最佳相關特性的識別標誌（或 —小組的識別標誌）用於所有前導^為方便起見可能使用 存機接取頻道内的識別標誌，但這並不重要。前導206的

204 五、發明說明（6) ' 傳輪開始於分配時槽3 02的前端。由於傳輪前導2〇6所花費 的時間要較時槽3 0 2的持續期間要長得多，因此相鄰時槽

If傳輸會重叠，如圖3所示，其中顯示訊框2〇2的前五 1固時槽的傳輸，標為F至J。 f取碼由BS 1 00適合的過滤器侦測到’在適合過濾器輸 中出現尖峰的時間表示MS U 0發出要求的時間。由於時 槽302的長度要比傳送前導2 06花費時間要短得多，因此相 鄰時槽302的傳輸重疊，約略如圊3所示。bs 1〇〇可能選擇 不分配訊框2〇2中現有的時槽，例如允許大細胞的傳輸延 遲效應。 利用專屬發送信號頻道的方法如圖4流程圖所示。當一 MS 11 〇進入一新細胞時’首先向該細胞的Bs 1⑽登記 402。在404時，MS 110決定是否希望提供專屬發送信號 槽。若需要，MS Π0要求40 6利用隨機接取頻道的傳送訊 息來分配時槽。40 8中，MS 1 1 0確定所要求的信號槽是否 分配妥當。若尚未分配，則MS 1 1〇重覆要求/〇6二S若尚未 分配，該MS 11 0在4 1 0等待’直到資料送出，此時它在專 屬發送信號頻道訊框2 0 2的分配時間内.傳送4 1 2 —前導 2 0 6。 ' 414時’MS 110確定該信號BS 100是否收到，且是否分 配好所要求的上傳資源°若尚未分配妥當，該M S 1 1 0將重 覆信號4 1 2，否則該MS 1 1 0利用分配的上傳資源傳送資料 416。在418檢查是否成功傳送資料’若發生錯誤則重傳資 料。當所有資料傳送成功，MS 1 1 0回到41 0等待傳送其他

441204 五、發明說明（7) 資料。 應注意到這種方、本_ & 機接取或專屬發逆奴包含額外的功能，例如限制在隨 本發明提供一種^ Ϊ頻道上要求傳輸次數的逾時功能。 號以相同頻道傳送能夠使得隨機接取和專屬發送信 導206。這提供兩傳亚/彳用相同的特定細胞散佈碼產生前 需求。由於輸方法的優點，同時避免硬體重覆的 方法的佈碼產生前導20 6，因此利用此二 道加以解決，且β 4此發生干擾。此問題利用分割傳輸頻 份。若G更ΐΓί將每—訊框2 0 2都分割為若干部 碼，定義一頻、f的，谷量時，可利用多個特定細胞的散佈 送信號傳輸或：者：：：都可用於隨機接取傳輸'專屬發 、圖5說明一種可能的訊框格式，其中該訊框2 0 2的第一部 伤5 〇 2分配為隨機接取接取（R )以及該訊框2 0 2的第二部份 5>04分配給專屬發送信號傳輸（D) ^利用此二方法的接取嘗 式間將不會發生干擾，只要該方法的分配沒有重疊，雖然 實際上小部份的重疊是可接受的，只要干擾結果不是很嚴 里。訊框2 0 2兩部份之間的邊界5 0 6由BS 1 0 0決定，其根據 每一訊框20 2中不同類型傳輸所使用的接取槽來傳送廣播 頻道貢訊。 、 另一種訊框格式如圖6所示，其中該訊框2 0 2細分為分酉己 給隨機接取傳輸（R )的部份6 0 2以及分配給專屬發送信號傳 輸（D)的部份6 0 4。在一隨機接取頻道的具體實施例中使用 前導動力傾斜（preamble power ramping) ’利用此方式ms

五、發明說明（8) 110傳送刖導206並在傳送其訊息208之前等待π 1〇〇的確 認。過了預定時間若未接收到確認，則MS 1 1 〇以較高動 力重傳前導2 06 ,並繼續此流程直到接收到確認。 圖6的訊框格式較圖5格式更經常啟動到動力傾斜，將由 簡單的範例加以說明。若MS 1 1 〇等待要求確認的預定時間 為訊框2 0 2持磧時間的一半（即5ms)且㈣u〇從訊框2〇2前 端傳輸其要求，若使用圖5格式時每一訊框僅能傳輸一前 導（假設平均分割訊框2 0 2為部份5 〇2和5 04 )。但，若利用 圖6訊框格式，每個訊框可傳輸二個要求，因為分配給产 機接取的另一部份6 0 2由訊框的第二個一半提供。 ^ 量也適用不同的延遲。 ' 雖然訊框2 0 2的部份6 0 2、6 0 4在圖6中顯示成相等浐 時間’但是根據本發明的系統並不限於此結構。、'只 要條件為分配給每一傳輸方法的訊框2 〇 2的部儉$ 多的重疊。也應注意到不必說整個訊框2 〇 2都分和二*】 接取或專屬發送信號傳輸：訊框202的其他部份 用於其他方面，或不使闬。 刀两 將同一頻道用於隨機接取和專屬發送信號傳舲

Tfl'J t 才目車交方、 每一類型傳輸需要自己的頻道的系統，將減少々、 ϊ °雖然這不算是個問題，但是根據本發明的车 視而要提供額外頻道的彈性。每一額外頻道可 , 1 κ I /r'、j楚個作為隨 機接取或專屬發送信號傳輸，或分割為此二部 .^ ^ ^ 丨物’均視將 本發明的優點為：能夠讓相同的硬體同時用於存機接取

第12頁 r 441 2 0 4 五、發明說明（9) 和專屬發送信號傳輸’而不需要重覆的代碼產生器和搭配 的過濾器。圖7為一簡略的區塊圖，說明根據本發明所製 造的MS 110的傳送器的一部份。該傳送器包括一前導產生 區塊70 2和一資料編碼區塊752，兩者都視需要透過一交換 機780連接至調變和無線電收發裝置790並由無線電傳輸# 置792傳送。如圖所示交換器780將前導產生區塊了〇2連接 至收發器790 ;另一連接將資料編碼區塊752連接至收發器 790，如圖中虛線所示。 該前導產生區塊702包括一識別標誌產生器704，該產生 器的輸出藉由結合特定細胞代碼7 0 8於一多工器7 〇 6中加以 散佈。該前導產生區塊702可用於隨機接取和專屬發送^古 號傳輸，藉以避免硬體重覆。用於隨機接取傳輸時，該識 別標达產生器7 0 4從現有識別標德組合中隨機選擇識別伊、 誌’當用於專屬發送信號傳輸時’選擇適用的預定識別""標 誌。識別標誌產生器7 0 4受控在需要傳輸前導2 0 6時遞送出 識別彳示5志。 該資料編碼區塊7 5 2包括兩個獨立頻道，一個用於資 料，一個用來控制資訊。該資料頻道處理輸入資料了 5 4， 藉由將該資料與定義該資料頻道的資料散佈碼7 5 8結合在 多工器7 5 6中，之後該頻道形成一總合區塊7 6 0的同相（j ) 輸入。該控制頻道處理輸入控制資料7 6 4，藉由將該資料 與一定義該控制頻道的控制散饰代碼7 6 8結合在多工哭 7 6 6内。該信號的相位由相位改變區塊7 7 0轉動9 0°，接著 形成總合區塊760的求積（Q)輸入。總合區塊760結合後的

第13頁 4412 〇4 五、發明說明（ίο) 輸出進一步加以處理，藉由將該輸出與特定㈣散佈 7 7 8結合在多工器7 7 6中。 "’ 圖8為一簡略的區塊圖，說明根據本發明所製造的μ 100的接收器的一部份。傳輸由無線電傳輸裝置8〇9所 加以解調°產生的信號遞送至搭配的 ^ 4器806，该過濾器遞送以特定細胞碼7〇8加以編碼 ，。過濾器8 0 6的輸出遞送至前導關聯區塊8 0 8，該區塊確 2，收$ f信號與適用識別標諸、間的關聯。若該傳輸可包 二=I信號其中之—（不論是隨機接取傳輸或專屬發送作 使用多個識繼時），則該關聯區塊 寸 仃頻道，每一頻道都搜尋一個識別標誌。 ( 不品塊80 8輪出中的尖峰由尖峰偵測區塊8 1 〇所偵 地^山/的平行頻道數與關聯區塊808 一樣）。此區 * =由父換機812繞送，當訊框由隨機接取變為專屬 / k仏唬傳輸時會受到控制改變狀態，反之亦然。交換機 位在適於專屬發送信號傳輸、繞送尖峰偵測區塊8丄〇 :出至時序預估器8丨4的位置，該預估器決定尖峰輸出發 =的時間。時間預估器8 14的輸出傳送至接收器令的媒體 取控制（M A C )處理軟體，其決定接收到的信號來自哪一 個MS U0 »並採取適當的行動。 .當交換機812改變為適於如虛線所示的隨機接取位置 時’穴峰偵測區塊8 1 0的輸出被送出作為均等區塊8丨8的 輸入（該區塊包含與關聯區塊8 0 8和尖峰偵測區塊81〇數目 相同的平行頻道）。該均等區塊818也接受解調裝置8〇4輸

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五、發明說明（11) 出信號作為輸入， 號傳送至 石馬。 為輸入，並提供一均等信號820作為輪出，^ 接收器内的封包解碼裝置（未顯示）以便將資_ ^ BS 100控制訊框202分割為隨機接取和專屬發送信楚， 方法，如圖9流程圖所示c流程從9 0 2 開始後，於9 〇 $ U ' 定專屬發送信號時槽3 0 2的分割，且在細胞大小增大到 許繁殖延遲效應時增加適當的分割。隨機接取和專屬^ 信號傳輸的預設訊框2〇2分割在9 0 6進行，且其細節在^ 廣播頻道上加以廣播至BS 100涵蓋範圍内的任—Ms a 一旦該系統開始執行，BS 1 0 0在9 0 8決定適人期n 〇。 機接取和專屬發送信號傳輸的一分鐘或更長時°間β内隨 均部份負載量，並計算隨機接取負載 平 的比例。 旬知运t唬負裁 接下來，於91 2，測試該比例以決定是否 值T1。若超過則表示隨機接取傳輸的負載量超一門檻 k號傳輸很多，且BS 1〇〇在914捭八、 超化寻屬發送 訊框202的比例。若測試912的結日果^配給隨機接取傳輪 試-次該比例，以決定該值是否小於第；二在916再測 於則表示隨機接取傳輪的負於直f門榼值T2。若小 例。 心分配給隨機接取傳輪訊框m的比 門檻值T1和T2可由操作 能最佳，例如取決於έ "" 以使特定具體實施例的效 (不論是封包或電路均適用）。π沒娘楗和交通量特性

第15頁 441204 五 '發明說明（12) 在作適當的調整後，BS 1 00 在9U或918回到步驟908 並決定新的負載平均，然後重覆上述步驟。 在需要變更訊框2 0 2分割結杲時，若分配給特定M S 1 0 0 的專屬發送信號時槽需要改變，則可在實體廣播頻道上發 出信號。進行調整時，最好避免將專屬時槽302分配得過 於接近訊框202的隨機接取和專屬發送信號部份的邊界， 因為這樣可使進一步的分割改變更容易執行。 從本發明的說明書中可看出對於本行業的專家而言很明 顯地還有其他變化。這類變化可牽涉到無線電系統和元組 件的其他已知功能，且該功能可用來取代或加入此處所說 明的功能中。 工業適用性 本發明適用若干無線電通訊系統，例如U Μ T S。

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 一種無線電通訊系統，包括一主要站台和多個次要站 台，該主要站台具有一裝置，用以分割來自該等次要站台 的隨機接取與專屬發送信號傳輸間的單一上傳頻道，以及 一裝置，闬以分配用於次要站台的專屬發送信號傳輸的時 槽。 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其特徵在於該上傳頻 道係分割為若干訊框，每一訊框包括至少一部份分配給隨 機接取傳輸，且至少一部份分配給專屬發送信號傳輸。 3. —種用於無線電通訊系統的主要站台，其中一裝置係 提供用以分割來自次要站台的隨機接取與專屬發送信號傳 輸間的單一上傳頻道，以及用以分配用於次要站台的專屬 發送信號傳輸的時槽。 4. 如申請專利範圍第3項之主要站台，其特徵在於該上 傳頻道係分割為若干訊框，每一訊框包括至少一部份分配 給隨機接取傳輸，且至少一部份分配給專屬發送信號傳 輸。 5. 如申請專利範圍第4項之主要站台，其特徵在於提供 一裝置用以動態修改隨機接取和專屬發送信號傳輸間訊框 的次分框。 6. 如申請專利範圍第4或5項之主要站台，其特徵在於提 供一裝置用以分配進一步來自該訊框的隨機接取部份的專 屬發送信號傳輸之時槽，較佳是接近該訊框的隨機接取部 份的時槽。 7. —種用於無線電通訊系統的次要站台，其中一單一上

   第17頁 铲、44 ; 六、申請專利範圍 傳頻道係在隨機接取與專屬發送信號傳輸間分割，且時槽 由次要站台分配用於專屬發送信號傳輸，其中提供一裝置 用以在分配的頻道部份内傳送隨機接取和專屬發送信號傳 輸。 8，如申請專利範圍第7項之次要站台，其特徵在於該上 傳頻道係分割為多個訊框，每一訊框包括至少一部份分配 給隨機接取傳輸，且至少一部份分配給專屬發送信號傳 輸。 9. 一種操作包括一主要站台和複數個次要站台的無線電 通訊系統的方法，該主要站台分割來自該等次要站台隨機 接取與專屬發送信號傳輸間的單一上傳頻道，且由一次要 站台分配用於專屬發送信號傳輸的時槽。 1 0.如申請專利範圍第9項之方法，其特徵在於該上傳頻 道係分割為若干訊框，每一訊框包括至少一部份分配給隨 機接取傳輸，且至少一部份分配給專屬發送信號傳輸。

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