[发明专利]在蜂窝无线通信系统中通信信道负荷动态分配的方法和装置

说明书

本发明涉及扩频信号的通信系统，特别是涉及在蜂窝无线通信系统中通信信道负荷动态分配的方法和装置。

一般地说，通信系统的目的在于把从处在一个地点的信源来的载有信息的信号发送到处于一定距离的另一个地点的用户终点。通信系统一般包括三个基本部分：发射机，信道和接收机。发射机具有处理消息信号为一种适合经信道传输形式的功能。这种消息信号的处理称为调制。信道的功能是在发射机的输出端和接收机的输入端之间提供一种实际的连接。接收机的功能是处理接收的信号，以便产生原始消息信号的估计量。这种对接收信号的处理称为解调。

有两种类型的双向通信信道，即点对点信道和点对多点信道。例如点对点信道包括有线线路（例如，本地电话传输），微波链路和光纤。相反，点对多点信道提供一种能从单个发射机同时到达许多接收站的能力（例如，蜂窝无线电话通信系统）。这种点对多点的系统也称为多址系统（MAS）。

在一些通信系统中，利用两种基本的通信资源，即平均发射功率和信道带宽。平均发射功率是发送信号的平均功率。信道带宽规定为该信道能以满意的保真度传输信号的频率范围。一般的系统设计目标是尽可能有效地使用这两种资源。在多数信道中，一种资源可认为比另一种资源更重要。因此，我们还可把通信信道分类为功率限制信道或带宽限制信道。例如，电话电路是一种典型的带宽限制信道，而深层空间通信链路或卫星信道是一种典型的功率限制信道。

发送的功率是重要的，因为对于一种规定杂音指数的接收机来说，它决定了发射机和接收机之间可允许的分离。换句话说，对于一个规定的杂音指数和规定的发射机和接收机之间距离的接收机来说，可允许的发射功率决定了接收机输入端的信号/杂音比。因此，这就决定了接收机的杂音性能。如果性能不超过一定的设计水平，在信道上消息信号的传输就不认为是满意的。

此外，信道带宽是重要的，因为对于表征消息信号的规定的频率带宽来说，信道的带宽决定了这种能够被复用到信道上的消息信号的数目。换句话说，对于必须公用一个公共信道的独立的消息信号规定的数目来说，信道的带宽确定了频带，该频带可分配给每个消息信号的传输而无可觉察的失真。

模拟和数字传输方法被用于在一个通信信道上发送一个消息信号。使用数字方法比使用模拟方法提供一些工作优点，包括但不仅在于：增加了抗信杂音和干扰度，系统的灵活操作，不同类型信息信号传输的公共格式，通过作用加密改进了通信的安全性并增加了容量。

这些优点是以增加系统复杂性的费用来实现的。然而，通过使用超大规模集成电路（VLSI）技术，已经开发了一种制造硬件的经济有效的方法。

可用于在一个通信信道上传输消息信号的一种数字传输方法是脉冲编码调制（PCM）。在PCM中，消息信号被取样，量化，然后被编码。取样操作允许用一系列以均匀间隔固定时间的样值来表示消息信号。量化调整每个样值的幅度为表示电平的有限组中选取的最接近的值。取样和量化的组合允许使用用于传输消息信号的一种编码（例如，二进制编码）。数字传输的其它方法使用类似的方法，经通信信道发送消息信号。

当消息信号经一个频带限制信道数字地发送时，可能产生熟知的码间干扰的干扰形式。如果任其不受控制，码间干扰的影响严重地限制了无误码地在信道上可能传送数字数据的速率。控制码间干扰影响的解决办法可以由小心地整形表示一个二进制码1或0的发送脉冲来控制。

进一步，在一个带通通信信道上发送消息信号（或是模拟的或是数字的），该消息信号必须被变换为一种适合于在该信道上有效传输的形式。使用一种称为调制的处理来达到对消息信号的改变。该处理包括根据消息信号改变载波的一些参数，以这种方式，已调制波的频谱与指定的信道带宽相匹配。相应地，接收机需要从经过信道传播之后发送信号的降级的变形信号中，重建原始的消息信号。使用一种所谓的解调处理来实现这种重建，解调处理与发射机中使用的调制处理相反。

除了提供有效的传输之外，还有另外的理由来进行调制。特别是，使用调制能够复用，即在一个公共的信道上同时地传输来自几个消息源的信号。同样，调制可以用于变换消息信号为一种更不易于受杂音和干扰影响的形式。

对于复用的通信系统来说，该系统典型地包括许多远端单元（即用户单元），除了在整个时间内在通信信道上连续的服务之外，在一个短的或离散的时间间隔内，远端单元需要通信信道的有效的服务。因此，通信系统被设计成在相同的通信信道上与许多远端单元进行短暂的时间间隔的通信特性。这些系统被称为多址通信系统。