專利名稱：一種數(shù)據(jù)發(fā)送方法和一個(gè)蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及到一種在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)送的方法，在每一小區(qū)中至少包括一個(gè)基站，以及許多聯(lián)結(jié)到一個(gè)或多個(gè)基站的用戶終端，在此系統(tǒng)中每一個(gè)用戶的信號(hào)被一個(gè)或多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘。
背景技術(shù)：
本發(fā)明特別適合用于使用碼分多址的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)。碼分多址(CDMA)是一種多址方法，它基于擴(kuò)頻技術(shù)，除了以前的FDMA和TDMA方法以外，它近來(lái)已經(jīng)用于蜂窩通信系統(tǒng)中。CDMA比起以前的方法有許多優(yōu)點(diǎn)，例如頻譜效率高，頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單。
在CDMA中，用戶的窄帶數(shù)字信號(hào)通過(guò)具有比起數(shù)據(jù)信號(hào)寬得多的帶寬的擴(kuò)展碼來(lái)相乘到相對(duì)的寬帶上。在已知的測(cè)試系統(tǒng)中使用的帶寬是例如1.25MHz，10MHz和25MHz。通過(guò)相乘，數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)展到所使用的所有頻帶。所有用戶使用同一頻帶同時(shí)發(fā)射。在基站和移動(dòng)臺(tái)之間的每一個(gè)連接上使用一個(gè)擴(kuò)展碼，接收機(jī)可基于每一個(gè)用戶使用的擴(kuò)展碼來(lái)將用戶的信號(hào)相互區(qū)別。

圖1表示根據(jù)以前技術(shù)的CDMA傳輸，其中，橫軸表時(shí)間，縱軸代表偽隨機(jī)碼。不同用戶的傳輸100-106在同一頻率上以不同碼相互區(qū)別同時(shí)發(fā)射。給一個(gè)用戶提供多于一個(gè)碼也是眾所周知的，但這只是為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率。被提供兩個(gè)擴(kuò)展碼的用戶，例如，可以一個(gè)碼相乘要被發(fā)射的碼的一部分，用另一個(gè)碼相乘一部分，這樣就與用一個(gè)碼發(fā)射的用戶相比，實(shí)現(xiàn)了兩倍的傳輸容量。
接收機(jī)中的自適應(yīng)濾波器與所需的信號(hào)同步，所需的信號(hào)同步是基于擴(kuò)展碼來(lái)識(shí)別的。通過(guò)用與發(fā)射時(shí)相同的同一個(gè)擴(kuò)展碼來(lái)相乘，數(shù)據(jù)信號(hào)在接收機(jī)中被還原到原來(lái)的頻帶。在理想情況下，被其他擴(kuò)展碼相乘的信號(hào)既不相關(guān)，也不還原到原來(lái)的窄帶。因此，在所需信號(hào)看來(lái)，它們就象噪聲。努力選擇系統(tǒng)的擴(kuò)展碼，使得它們不互相關(guān)，換句話說(shuō)，它們正交。在實(shí)際中，擴(kuò)展碼并不是一點(diǎn)都不相關(guān)，其他用戶的信號(hào)使所需的信號(hào)失真，從而使所需信號(hào)的檢測(cè)變得復(fù)雜。用戶相互之間產(chǎn)生的干擾被稱作多址干擾。
傳輸?shù)馁|(zhì)量依賴于用戶數(shù)，特別是在從基站到終端設(shè)備的傳輸方向上。系統(tǒng)中用戶數(shù)越多，基站發(fā)射所使用的功率就越高。這對(duì)周圍小區(qū)產(chǎn)生干擾。
以前，人們對(duì)接收?qǐng)?zhí)行干擾抵消，在抵消的幫助下使得接收信號(hào)的質(zhì)量被改善。此前，計(jì)劃主要在基站中用干擾抵消方法，因?yàn)樵诮K端設(shè)備上要求的操作太復(fù)雜而不能實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明概述本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種數(shù)據(jù)傳輸方法，它使頻譜效率進(jìn)一步提高，特別是在從基站到終端設(shè)備的傳輸方向上。本發(fā)明的目的還在于實(shí)現(xiàn)這樣一種數(shù)據(jù)傳輸方法，它使得干擾抵消方法也可在用戶終端設(shè)備上使用。本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)這樣一種數(shù)據(jù)傳輸方法，它使得宏分集比此前簡(jiǎn)單。
這是通過(guò)在介紹中提出的方法達(dá)到的，其特征在于用戶的信號(hào)被多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘，信號(hào)傳輸速率實(shí)質(zhì)上保持相同，以及被同一偽隨機(jī)序列相乘的不同的用戶信號(hào)通過(guò)時(shí)分方式相互區(qū)別。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是一個(gè)蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，它包括每個(gè)小區(qū)中的至少一個(gè)基站，以及連接到一個(gè)或多個(gè)基站的多個(gè)用戶終端設(shè)備，所述系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)包括用一個(gè)或多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘每個(gè)用戶的信號(hào)的裝置。本發(fā)明的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的特征在于，系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)用多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘用戶信號(hào)的裝置，信號(hào)的傳輸速率實(shí)質(zhì)上保持相同，以及發(fā)射機(jī)包括用于發(fā)送被同一偽隨機(jī)序列相乘的通過(guò)時(shí)分相互區(qū)別的不同用戶的信號(hào)的裝置。
因此，通過(guò)在用戶終端設(shè)備上對(duì)幾個(gè)信息信道上的信號(hào)使用次佳檢測(cè)，本發(fā)明的方法使從基站到終端設(shè)備發(fā)射方向的頻譜效率得到改善。在此基站通常指處理并進(jìn)一步發(fā)送幾個(gè)信道信息的設(shè)備。
在本發(fā)明的方法中，信息信道變成強(qiáng)大的并行形式，它使得終端設(shè)備上的干擾抵消算法能有效地應(yīng)用。終端設(shè)備的干擾抵消的復(fù)雜性是并行信息信道的線性函數(shù)，這在傳統(tǒng)的CDMA信道是不可能的。強(qiáng)大的并行傳輸能使從基站到終端設(shè)備的傳輸方向上時(shí)分傳輸。這樣，終端設(shè)備可以更有效地利用未用于傳輸?shù)臅r(shí)間間隔，例如用于監(jiān)視其他基站的或用于處理接收信號(hào)的時(shí)間間隔。
附圖簡(jiǎn)介下面，結(jié)合附圖并參考實(shí)例，本發(fā)明將被更詳細(xì)地?cái)⑹?，其中圖1表示以前公開(kāi)的現(xiàn)有的傳輸技術(shù)，圖2表示應(yīng)用本發(fā)明的方法的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的一個(gè)例子，圖3a-3c表示根據(jù)本發(fā)明通過(guò)時(shí)分來(lái)區(qū)別不同用戶信號(hào)的不同的可替換方法，圖4是表示本發(fā)明的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖，以及圖5表示本發(fā)明的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)的例子的方框圖。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式圖2表示優(yōu)選地應(yīng)用本發(fā)明的方法的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的一部分。蜂窩無(wú)線網(wǎng)在每一個(gè)小區(qū)中至少包括一個(gè)基站200，和許多連接到基站的用戶終端設(shè)備202-206?；就ㄟ^(guò)基站控制器，移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心，或類似設(shè)備，交換從終端設(shè)備來(lái)的呼叫到公用電話網(wǎng)或另一個(gè)終端設(shè)備。
所有的終端設(shè)備在同一頻率發(fā)射到基站200，然后，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，基于每一個(gè)終端設(shè)備使用的擴(kuò)展碼來(lái)區(qū)別不同終端設(shè)備的發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明的方法，基站從可獲得的碼序列組中分配N個(gè)碼到一個(gè)用戶，而該用戶并行地發(fā)射信息到用戶終端設(shè)備，然而，數(shù)據(jù)傳輸速率實(shí)質(zhì)上保持一致。在本發(fā)明的方法中，基站對(duì)每一個(gè)碼元序列發(fā)送N個(gè)碼到終端設(shè)備，而在傳統(tǒng)的方法中只發(fā)送一個(gè)碼。由于數(shù)據(jù)傳輸速率實(shí)質(zhì)上保持相同，在本發(fā)明的方法中，用幾個(gè)并行傳輸?shù)拿恳粋€(gè)連接的幀的碼元的傳輸并不持續(xù)在整個(gè)幀中。這樣，可以在幾個(gè)用戶中使用時(shí)分。幾個(gè)不同用戶的傳輸可通過(guò)同樣的擴(kuò)展碼來(lái)發(fā)送，并且用戶可以通過(guò)時(shí)分來(lái)相互區(qū)別。
圖3a中示出一種并行時(shí)分發(fā)送的可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中橫軸表示時(shí)間，縱軸表示不同的擴(kuò)展碼。在圖所示的例子中，每一個(gè)用戶的信號(hào)300-306每一個(gè)在一個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙中發(fā)送，使得每一個(gè)用戶的碼被一個(gè)擴(kuò)展碼相乘，此例中第一個(gè)用戶被碼100-106相乘。不同的用戶可使用不同的碼。不同的用戶也可有不同個(gè)數(shù)的碼。
公開(kāi)的時(shí)分并行傳輸方法使得能在用戶終端設(shè)備中實(shí)施干擾抵消算法。在這種情況下，到終端設(shè)備的信號(hào)是有用信號(hào)，而不是多址干擾信號(hào)。而且，終端設(shè)備估計(jì)的參數(shù)很少L×M，其中L表示路徑的數(shù)目，M表示天線的分集。終端設(shè)備可進(jìn)一步用如基站一樣的算法執(zhí)行干擾抵消，因?yàn)榻K端設(shè)備具有在到其他終端設(shè)備的信號(hào)被發(fā)送的時(shí)間內(nèi)處理到達(dá)的傳輸?shù)哪芰?。終端設(shè)備的干擾抵消的復(fù)雜性是并行傳輸數(shù)目的線性函數(shù)。
在基站發(fā)射到其他終端設(shè)備的信號(hào)的時(shí)間內(nèi)，基站可監(jiān)視其他基站的發(fā)射。并行傳輸也使終端設(shè)備在信令信道上向基站發(fā)送接收信號(hào)是否遭受強(qiáng)衰落，或者信號(hào)檢測(cè)是否因?yàn)槠渌蚨〉男畔??；居谑欠峙湓摻K端設(shè)備一個(gè)新時(shí)隙，將它通知給終端設(shè)備并試圖作新的發(fā)射。也可通過(guò)所謂的插入來(lái)執(zhí)行重發(fā)射，即就是，通過(guò)在原來(lái)為其他連接預(yù)留的這樣的一個(gè)時(shí)隙內(nèi)重發(fā)射并行信息。該連接將丟失它的部分信息。
在本發(fā)明的方法中，并行發(fā)射可以多種方法實(shí)現(xiàn)。通常，不同的用戶在不同時(shí)隙的不同數(shù)目的并行信道。一種可能性是以上已經(jīng)公開(kāi)的方式，給每一個(gè)用戶分配一個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙。這要求基站的精確協(xié)調(diào)，但可以實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備不相互造成干擾。然而，其限制是高功率信號(hào)增加基站發(fā)射的峰值功率。高速高功率連接要用幾個(gè)時(shí)隙。
另一個(gè)可能性是只有少數(shù)幾個(gè)用戶并行發(fā)射，其他用戶使用傳統(tǒng)發(fā)射。這種方式在圖3b中表示，其中有一個(gè)用戶314通過(guò)使用幾個(gè)擴(kuò)展碼來(lái)應(yīng)用并行發(fā)射，其他用戶310，312通過(guò)使用一個(gè)擴(kuò)展碼發(fā)射一個(gè)完整的幀。在這一種方法中，并行發(fā)射的用戶314將與其他用戶相干擾，但是，通過(guò)給并行用戶分配足夠數(shù)目的擴(kuò)展碼，該干擾可被限制到只是幾個(gè)碼元的期間內(nèi)，這樣，干擾可通過(guò)信道編碼來(lái)消除。根據(jù)這種方法的并行發(fā)射特別適合用于用戶在基站近處的情況，對(duì)所述用戶的發(fā)射考慮到可接受干擾條件可在低功率上進(jìn)行。這些用戶可用干擾抵消方法來(lái)衰減高功率干擾。
另一個(gè)可能性是將用戶分成兩個(gè)或更多的組，并給每一組的傳輸分配一個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙。這在圖3c中表示，其中用戶被分成兩組316和318，它們通過(guò)時(shí)分來(lái)相互區(qū)別。在組中，用戶的擴(kuò)展碼相互區(qū)別，組的成員可獲得不同數(shù)目的碼。
另一個(gè)可能性是根據(jù)一個(gè)需要的碼按順序給每一個(gè)用戶分配時(shí)隙。這樣，小區(qū)之間的干擾就被隨機(jī)化。
現(xiàn)在，讓我們通過(guò)圖4的方框圖來(lái)研究本發(fā)明的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。發(fā)射機(jī)包括一個(gè)編碼器408和一個(gè)信道編碼器406，其中編碼器408將被發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行話音編碼，信道編碼器406對(duì)經(jīng)話音編碼的信號(hào)進(jìn)行信道編碼。此后，信道編碼信號(hào)被送到裝置404，其中要被發(fā)射的數(shù)據(jù)信號(hào)以一種熟悉此技術(shù)的人熟知的方式被擴(kuò)展碼相乘。在本發(fā)明的發(fā)射機(jī)中，用戶的信號(hào)在裝置404中被不只一個(gè)擴(kuò)展碼相乘，它通過(guò)時(shí)分來(lái)從至少這些用戶中的一些的信號(hào)中區(qū)別出來(lái)。關(guān)于這一技術(shù)，時(shí)分發(fā)射可與在已知的TDMA系統(tǒng)中一樣的方式實(shí)現(xiàn)。以這種方法獲得的信號(hào)進(jìn)一步經(jīng)由一個(gè)射頻裝置402通過(guò)天線400發(fā)射。
發(fā)射機(jī)還包括控制和計(jì)算裝置410，它控制以上提及的組成部分的操作。該控制和計(jì)算裝置典型地用一個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)?？刂蒲b置也可用其他電子元件實(shí)現(xiàn)，例如分立邏輯器件。該裝置自然還包括除了在圖中表示出的其他元件，例如濾波器和轉(zhuǎn)換器，這對(duì)熟知該技術(shù)的人來(lái)說(shuō)是顯然易見(jiàn)的，但為了清楚起見(jiàn)，它們未在圖中表示。
根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)包括用一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展碼來(lái)相乘要發(fā)送的碼元的裝置404。用戶擴(kuò)展碼的相乘用對(duì)熟知此技術(shù)的人本身已知的方式執(zhí)行。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的CDMA終端設(shè)備接收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)的方框圖。接收機(jī)包括一個(gè)天線500，通過(guò)它接收信號(hào)經(jīng)由射頻組成部分502應(yīng)用到轉(zhuǎn)換器裝置504，接收信號(hào)在504中轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。用這種形式數(shù)字化了的信號(hào)被進(jìn)一步應(yīng)用到解調(diào)裝置506，在其中，信號(hào)與所用的擴(kuò)展碼進(jìn)行相關(guān)。解調(diào)裝置的輸出信號(hào)506，它被轉(zhuǎn)換成原來(lái)的窄帶信號(hào)，被應(yīng)用到干擾抵消裝置514，在其中，用已知的干擾抵消方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾抵消。凈化了干擾的信號(hào)被應(yīng)用到信道解碼器508，并從那里到接收機(jī)的其他組成部分，例如話音解碼器510。
接收機(jī)還包括控制和計(jì)算裝置512，它控制以上提及的組成部分的操作?？刂坪陀?jì)算裝置典型地用一個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)?？刂蒲b置也可用其他的電子元件實(shí)現(xiàn)，例如專用邏輯。該裝置自然還包括除了圖中所示的那些以外的其他組成部分，例如濾波器和轉(zhuǎn)換器，這對(duì)熟知此技術(shù)的人很明顯，但為了清楚起見(jiàn)，它們未在圖中表示。
雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)附圖參考例子在以上公開(kāi)，顯然本發(fā)明并不限于此，而是在不離開(kāi)所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，它可作不同形式的修改。
權(quán)利要求
1.在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中的一種數(shù)據(jù)傳輸方法，包括每一個(gè)小區(qū)中的至少一個(gè)基站(200)，和多個(gè)連接到一個(gè)或多個(gè)基站的用戶終端設(shè)備(202-206)，在該系統(tǒng)中每一個(gè)用戶的信號(hào)被一個(gè)或多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘，其特征在于用戶的信號(hào)被多于一個(gè)偽隨機(jī)序列相乘，信號(hào)的數(shù)據(jù)傳送速率實(shí)質(zhì)上保持相同，并且，被同一偽隨機(jī)序列相乘的不同的用戶信號(hào)通過(guò)時(shí)分來(lái)相互區(qū)別。
2.如權(quán)利要求1中要求的方法，其特征在于獨(dú)立的時(shí)隙被分配到每個(gè)用戶的發(fā)射。
3.如權(quán)利要求1中要求的方法，其特征在于用戶被分成兩個(gè)或多個(gè)組，并且一個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙被分配到每一個(gè)組的發(fā)送。
4.如權(quán)利要求1中要求的方法，其特征在于每一個(gè)用戶根據(jù)一個(gè)要求的碼按順序分配時(shí)隙。
5.如權(quán)利要求1中要求的方法，其特征在于幾個(gè)時(shí)隙被分配到需要大容量或高傳輸速率的用戶的發(fā)射。
6.如權(quán)利要求1中要求的方法，其特征在于每一個(gè)用戶在所有的時(shí)間上接收被一個(gè)獨(dú)立的偽隨機(jī)序列相乘的一個(gè)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1中要求的方法，其特征在于所述方法被應(yīng)用到從基站到用戶終端設(shè)備的傳輸方向。
8.如權(quán)利要求7中要求的方法，其特征在于接收機(jī)在不接收信號(hào)的那些時(shí)隙上處理接收的信號(hào)。
9.如權(quán)利要求7中要求的方法，其特征在于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行干擾抵消。
10.如權(quán)利要求7中要求的方法，其特征在于接收機(jī)在不接收信號(hào)的時(shí)隙期間監(jiān)視鄰近基站的發(fā)射。
11.一個(gè)蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，它包括每一個(gè)小區(qū)中的至少一個(gè)基站(200)，和多個(gè)連接到一個(gè)或多個(gè)基站的用戶終端設(shè)備(202-206)，所述系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)包括用多于一個(gè)偽隨機(jī)序列相乘每一個(gè)用戶信號(hào)的裝置(404)，其特征在于系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)包括用多于一個(gè)偽隨機(jī)序列相乘每一個(gè)用戶信號(hào)的裝置(404)，信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率實(shí)質(zhì)上保持相同，還在于發(fā)射機(jī)包括用于發(fā)送不同用戶的被同一偽隨機(jī)序列相乘的通過(guò)時(shí)分來(lái)相互區(qū)別的信號(hào)的裝置(404，410，402)。
12.如權(quán)利要求11中要求的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)包括用于在獨(dú)立時(shí)隙發(fā)送用于每個(gè)用戶的信號(hào)的裝置(404，410)。
13.如權(quán)利要求11中要求的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)包括用于將用戶分成兩個(gè)或多個(gè)組并在獨(dú)立的時(shí)隙發(fā)送每個(gè)用戶組的信號(hào)的裝置(404，410)。
14.如權(quán)利要求11中要求的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征在于該收發(fā)信機(jī)是一個(gè)基站的收發(fā)信機(jī)。
15.如權(quán)利要求14中要求的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)的用戶終端設(shè)備的接收機(jī)包括用于干擾抵消的裝置(514)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到在蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中的一種數(shù)據(jù)傳輸方法,和一種蜂窩無(wú)線系統(tǒng),它包括在每一個(gè)小區(qū)中的至少一個(gè)基站(200),和多個(gè)連接到一個(gè)或多個(gè)用戶基站的用戶終端設(shè)備,所述系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)包括用多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘每個(gè)用戶信號(hào)的裝置(404)。為了獲得高的頻譜效率和優(yōu)異的干擾抵消,系統(tǒng)的收發(fā)信號(hào)包括用多個(gè)偽隨機(jī)序列相乘用戶信號(hào)的裝置(404),信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率實(shí)質(zhì)上保持相同。發(fā)射機(jī)還包括用于發(fā)送不同用戶的被同一偽隨機(jī)序列相乘的通過(guò)時(shí)分來(lái)相互區(qū)別的信號(hào)的裝置(404,410,402)。
文檔編號(hào)H04J13/02GK1197561SQ95197948
公開(kāi)日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1995年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月31日
發(fā)明者阿里·霍蒂恩, 漢納·黑基恩, 卡里·賴基恩 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司