專(zhuān)利名稱(chēng)：在時(shí)分多址多載波通信系統(tǒng)中提高傳輸效率的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一個(gè)TDMA多載波通信系統(tǒng)中提高傳輸效率的一種方法和系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及通過(guò)減少干擾的影響提高非對(duì)稱(chēng)的模式下傳輸?shù)男省?br> 為了更好地理解本發(fā)明的背景，給出了一個(gè)關(guān)于DECT(數(shù)字增強(qiáng)型無(wú)繩電信)的實(shí)例，這是一個(gè)公知的泛歐系統(tǒng)，然而應(yīng)該明白，本發(fā)明的領(lǐng)域不只局限于DECT。
在一個(gè)DECT系統(tǒng)中，電路模式下的話(huà)音連接使用32kbps(每秒千比特)的全雙工信道。這種連接也可以被用于數(shù)據(jù)傳輸。然而，數(shù)據(jù)傳輸比話(huà)音傳輸所需要的BER(比特誤碼率)要高，它能夠允許誤碼率在10-3級(jí)上。盡管使用降低比特速率的折衷方案會(huì)使得對(duì)于增強(qiáng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是不夠的，但是利用檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的方法，能夠獲得一個(gè)類(lèi)似于電纜網(wǎng)的BER。
提高比特速率的一種方法是將許多全雙工連接分組。這種連接被稱(chēng)作對(duì)稱(chēng)多載波連接。
然而，某些傳輸模式是極不對(duì)稱(chēng)的，例如Web業(yè)務(wù)，其很大一部分的業(yè)務(wù)是在下行鏈路上，即從遠(yuǎn)程服務(wù)器到用戶(hù)終端這樣一種個(gè)人計(jì)算機(jī)。為了最大程度地利用這種情況下的傳輸能力，使用非對(duì)稱(chēng)的多載波連接，在這種連接中的一些時(shí)隙中，傳輸?shù)姆较蚴欠聪虻摹Ｔ谶@種情況下，為了在DECT中傳輸信號(hào)，至少有一對(duì)時(shí)隙被維持在全雙工模式下。使用這種方法將能夠在下行鏈路中獲得達(dá)552kbps的速率，在上行鏈路中獲得達(dá)24kbps的速率，或者反之亦然。
與使用反向的傳輸方向有關(guān)的問(wèn)題是它會(huì)造成一個(gè)基站在傳輸而其它基站在“監(jiān)聽(tīng)”，由此造成位于附近的基站之間相當(dāng)大的干擾。這個(gè)問(wèn)題在基站是位于相同的覆蓋小區(qū)(在本領(lǐng)域中已知小區(qū)是一個(gè)用來(lái)描述給定傳輸?shù)母采w范圍的一個(gè)地區(qū)區(qū)域)這種情況下甚至?xí)兊酶釉愀猓龅幕疽苍S彼此之間相距只有很少的幾米。
因此，需要提供一種方法和一個(gè)系統(tǒng)，使得當(dāng)使用非對(duì)稱(chēng)的多載波連接時(shí)，能夠?qū)嶋H地減少干擾的影響。
為了克服上面的缺陷，本發(fā)明提出了在TDMA多載波通信系統(tǒng)中提高傳輸效率的一種方法和一個(gè)系統(tǒng)。按照本發(fā)明，非對(duì)稱(chēng)連接中的信號(hào)擴(kuò)展被用于時(shí)隙中，其中傳輸按相反的方向進(jìn)行。該擴(kuò)展不是被用來(lái)在一個(gè)時(shí)隙中區(qū)分不同的信道，而是用來(lái)提高效率。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，用于提高在TDMA多載波系統(tǒng)中的傳輸效率，所述的系統(tǒng)由許多基站組成，其中傳輸按照由許多時(shí)隙構(gòu)成的非對(duì)稱(chēng)連接模式和使用至少有一個(gè)時(shí)隙的傳輸方向是反向的來(lái)被執(zhí)行，其特征在于在所述的反向傳輸時(shí)隙中至少有一個(gè)被傳輸?shù)男盘?hào)通過(guò)傳輸中可使用的帶寬被擴(kuò)展。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述的反向傳輸時(shí)隙在整個(gè)帶寬中擴(kuò)展。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述的反向傳輸時(shí)在所述的帶寬的一部分中擴(kuò)展。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，在非對(duì)稱(chēng)的下行鏈路傳輸中至少有一個(gè)信號(hào)遍布在傳輸中可使用的整個(gè)帶寬中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供由許多基站組成的一個(gè)傳輸系統(tǒng)，其中傳輸按照由許多時(shí)隙組成的非對(duì)稱(chēng)連接模式和使用至少一個(gè)具有反向的傳輸方向的時(shí)隙來(lái)進(jìn)行，其特征在于系統(tǒng)適合于用來(lái)將至少一個(gè)在所述的反向傳輸時(shí)隙中所傳輸?shù)男盘?hào)在傳輸中可使用的整個(gè)帶寬中擴(kuò)展。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一個(gè)能夠在非對(duì)稱(chēng)連接模式進(jìn)行傳輸?shù)幕?，所述的傳輸由許多時(shí)隙組成，其中至少有一個(gè)時(shí)隙具有反向的傳輸方向，其特征在于所述的基站被用來(lái)將至少一個(gè)在所述的反向傳輸時(shí)隙中所傳輸?shù)男盘?hào)在傳輸中可使用的整個(gè)帶寬擴(kuò)展。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)能夠在非對(duì)稱(chēng)連接模式下接收傳輸?shù)慕邮諜C(jī)裝置，所述的傳輸由許多時(shí)隙組成，其中至少有一個(gè)時(shí)隙具有反向的傳輸方向，其特征在于所述的接收機(jī)裝置被用來(lái)去擴(kuò)展至少一個(gè)在所述的反向傳輸時(shí)隙中傳輸?shù)男盘?hào)，所述的信號(hào)在傳輸中可使用的整個(gè)帶寬上擴(kuò)展。
本發(fā)明的一個(gè)附加的目的是提供一個(gè)使用頻分復(fù)用或時(shí)分復(fù)用給一個(gè)基站分配擴(kuò)展代碼的TDMA傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)附加的目的是提供一個(gè)使用頻分復(fù)用或時(shí)分復(fù)用給一個(gè)接收站分配擴(kuò)展代碼的TDMA傳輸系統(tǒng)。
在這種方式下，在一個(gè)通信系統(tǒng)的剩余的非傳輸基站中，能夠減少由一個(gè)基站的傳輸所引起的干擾，減少量實(shí)際上按某種比例等于擴(kuò)展因子或所謂的處理增益。


圖1是一個(gè)具有下行鏈路利上行鏈路時(shí)隙的多載波非對(duì)稱(chēng)連接的幀的一個(gè)示意圖。
圖2是一個(gè)具有六個(gè)扇形并在每個(gè)扇形中具有一個(gè)基站的通信小區(qū)的一個(gè)示意圖。
圖3是在包括一個(gè)擴(kuò)展頻譜的整個(gè)帶寬中表示單位頻率的功率與頻率的關(guān)系的一個(gè)示意圖。
圖1針對(duì)非對(duì)稱(chēng)多載波連接，顯示出一個(gè)由許多時(shí)隙TS組成的幀結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意到，這個(gè)幀結(jié)構(gòu)只是按照一個(gè)示例的模式來(lái)被表示的，不應(yīng)把本發(fā)明的范圍局限于此。從圖中可以觀察到總共有24個(gè)時(shí)隙TS。這樣一個(gè)幀結(jié)構(gòu)的通常的排列方式是對(duì)于下行鏈路由圖1所示的幀的左半部分上的時(shí)隙所代表的12個(gè)時(shí)隙以及對(duì)于上行鏈路由幀的右半部分上的時(shí)隙所代表的12個(gè)時(shí)隙所組成。在圖中所示的具體實(shí)例中，有4個(gè)時(shí)隙TSDU盡管位于幀的右半部分(上行鏈路部分)，但它們?cè)趥鬏敺较蛏鲜欠聪虻?，因此可以被用于下行鏈路傳輸。所以，這個(gè)幀代表了在下行鏈路方向上所傳輸?shù)目偣?個(gè)時(shí)隙TSD、TSD1、TSDU以及在上行鏈路方向上所傳輸?shù)囊粋€(gè)時(shí)隙TSU。而且，在圖中所示的實(shí)例中，TSU與對(duì)應(yīng)的下行鏈路時(shí)隙TSD1一起構(gòu)成了眾所周知的全雙工結(jié)構(gòu)。利用這種排列，圖1的幀提供了一個(gè)非對(duì)稱(chēng)多載波連接并且是適合于數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)例如在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下。按照?qǐng)D中所示的結(jié)構(gòu)，下行鏈路比特速率是216kbps(9個(gè)下行鏈路時(shí)隙×24kbps)，而上行鏈路時(shí)隙提供了一個(gè)僅僅24kbps的比特速率。應(yīng)該承認(rèn)在圖中共有24個(gè)時(shí)隙是可使用的，其中23個(gè)時(shí)隙可以被用在一種方向的傳輸中，例如在下行鏈路中，因此，提供了一個(gè)可能達(dá)552kbps(23個(gè)時(shí)隙×24kbps)的比特速率。
上面這個(gè)已知的具有反向傳輸方向的確定數(shù)目時(shí)隙TSDU的幀結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在本發(fā)明中。但是，每個(gè)基站用已知的方法向所述的基站以所分配的頻帶傳輸反向時(shí)隙，因此，每個(gè)基站給與其相鄰的基站或者以相同頻率或相近的頻率接收附近傳輸?shù)哪切┗編?lái)了相當(dāng)大的干擾；而按照本發(fā)明所建議的處理方法，在反向傳輸時(shí)隙中所傳輸?shù)男盘?hào)通過(guò)整個(gè)的或部分的可使用的帶寬被擴(kuò)展。
其次，使用DECT系統(tǒng)下的一個(gè)傳輸實(shí)例將會(huì)更好地理解本發(fā)明。在DECT中，按照終端的要求建立非對(duì)稱(chēng)連接。通常啟動(dòng)一個(gè)全雙工連接以便于一個(gè)雙向的通信。在圖2中，一個(gè)DECT通信小區(qū)被表示為具有六個(gè)扇形區(qū)，這六個(gè)扇形區(qū)對(duì)應(yīng)于圖中所示的六角形的六個(gè)邊。一個(gè)基站BS位于每個(gè)扇形區(qū)中。在這種排列結(jié)構(gòu)中，由每個(gè)基站BS在同一頻率中所接收到的干擾信號(hào)被表示為下列關(guān)系SdB=24dB+dBA1+dBA2-38-20·log(d)其中，24dB是傳輸功率，其相當(dāng)于一個(gè)大約250mW的功率，dBA1和dBA2分別代表在發(fā)送基站和接收基站的天線(xiàn)中的增益，d是基站BS之間的距離。數(shù)值38和20表示基準(zhǔn)線(xiàn)值。在這個(gè)具體的實(shí)例中，假定使用15dB、120°角的天線(xiàn)，其對(duì)應(yīng)的dBA1和dBA2值是大約-15dB(天線(xiàn)圖在120°角大約-30dB)。假定d=1米，干擾被計(jì)算如下SdB=24dB-15dB-15dB-38dB=-44dB這相當(dāng)于400nW的功率，它僅僅比DECT飽和功率-33dB低10dB。通常，一個(gè)首選的信噪關(guān)系是10dB，因此，要求信號(hào)在到達(dá)接收端時(shí)具有-34dB的功率。這幾乎是飽和功率，因此會(huì)在系統(tǒng)中引起錯(cuò)誤。
本發(fā)明通過(guò)擴(kuò)展在時(shí)隙中以相反方向傳輸?shù)男盘?hào)，建議使用整個(gè)的或部分的可以使用的帶寬(例如在DECT中相當(dāng)于10個(gè)頻率)。所采用的傳輸技術(shù)是精通本領(lǐng)域的人所所熟知的，其中的一個(gè)實(shí)例是用眾所周知的CDMA技術(shù)。
然而，應(yīng)該注意到，盡管本發(fā)明中所建議的擴(kuò)展技術(shù)是基于已知的技術(shù)例如CDMA技術(shù)，但是本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為與一個(gè)CDMA系統(tǒng)有關(guān)，因?yàn)樗⒉灰笫褂肅DMA的任何其它的特征，例如在同一個(gè)時(shí)隙中為不同的用戶(hù)分配編碼信號(hào)。本發(fā)明也沒(méi)有提供基于擴(kuò)展過(guò)程的多個(gè)訪問(wèn)。因此，與之有關(guān)的硬件也是各不相同的，它可以不使用一個(gè)CDMA系統(tǒng)而在諸如DECT的系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)。
因此，使用越多的帶寬，作為擴(kuò)展因子的一個(gè)函數(shù)的比值Watts/Hz就變得越小。圖3顯示出這種結(jié)果。在DECT實(shí)例中，經(jīng)一次近似后，使用擴(kuò)展會(huì)引起多達(dá)10dB(具有10個(gè)頻率)的干擾的減少量，這能夠避免功率飽和。然而實(shí)際上，減少量可能如下面所描述的甚至?xí)?，達(dá)到12dB。
如果載波頻率按照DECT中的標(biāo)準(zhǔn)值1728kHz來(lái)劃分，那么實(shí)際上只有1152kHz得到使用，因此在250mW的傳輸功率中，功率與頻率的比值是217nW/Hz(250mW/1152kHz)。這由圖3中的垂直列V來(lái)表示。
現(xiàn)在，如果把整個(gè)帶寬用作擴(kuò)展的目的，那么關(guān)系式可以表示成如下250mW10×1728Hz=14.5nW/Hz]]>這由圖3中的水平區(qū)域H來(lái)表示。所以，通過(guò)這種方式因擴(kuò)展可以獲得12dB的額外減少量(10·log(217/14.5))，這使得SdB的總值為-56dB。
利用這些數(shù)值，能夠?yàn)橐粋€(gè)DECT終端計(jì)算出一個(gè)最大的距離值，以便于具有這種干擾的一個(gè)基站能夠正確地接收到其傳輸。假設(shè)終端的天線(xiàn)具有15dB的增益，在定向適當(dāng)?shù)那闆r下，在這個(gè)基站上所接收到的信號(hào)可以被表示成如下SdB=24dB+15dB+15dB-38dB-[20.log(d)]dB=16dB-[20.log(d)]dB
現(xiàn)在，假設(shè)有至少10dB的信噪比及-56dB的干擾，來(lái)自終端的信號(hào)最多能夠被減少到-46dB，而當(dāng)把它應(yīng)用于上面的公式時(shí)產(chǎn)生一個(gè)合理的超過(guò)1公里的最大距離。計(jì)算如下-46dB=16dB-20.log(d)，于是log(d)=62dB/20=3.1，所以d≈1000m而且，允許用低功率的值進(jìn)行擴(kuò)展。例如，在CDMA中，50mW的值是常用的，因此減少量將是約19dB，因而允許一個(gè)最大約9km的距離。
使用整個(gè)帶寬的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增加了比特傳輸速率。在DECT系統(tǒng)的情況下，在364.6μs期間以1152kbps速率在一個(gè)確定的頻帶內(nèi)進(jìn)行傳輸。在這段時(shí)間內(nèi)420個(gè)比特被傳輸?，F(xiàn)在假設(shè)使用相同的時(shí)間期限以及使用擴(kuò)展因子為10，如果整個(gè)帶寬被利用，那么傳輸速率為1728kbps，這意味著在一個(gè)時(shí)隙中有630比特的信息被傳輸，相當(dāng)于在原始比特速率值的基礎(chǔ)上提高近150％。
實(shí)際上，當(dāng)擴(kuò)展編碼被應(yīng)用于本發(fā)明的傳輸過(guò)程中時(shí)，只需要一種編碼，因?yàn)樵诿總€(gè)基站中同一時(shí)刻只有一個(gè)信道被用于傳輸。為了在同時(shí)的非對(duì)稱(chēng)的傳輸之間減少干擾，這種擴(kuò)展編碼可以被方便地挑選出，而且它與位于附近的其它基站的各種擴(kuò)展編碼是正交的或準(zhǔn)正交的。
在接收端，接收機(jī)裝置按照非對(duì)稱(chēng)下行鏈路連接方式接收傳輸，在該方式中，使用具有反向傳輸?shù)臅r(shí)隙(TSU)傳輸一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)在整個(gè)傳輸帶寬被擴(kuò)展。一旦在接收機(jī)裝置中接收到這個(gè)信號(hào)，所述的信號(hào)被解擴(kuò)展以便被進(jìn)一步的處理便于使用。
權(quán)利要求
1．一種在一個(gè)TDMA多載波系統(tǒng)中提高傳輸效率的方法，所述的系統(tǒng)由許多基站(BS)所組成，其中傳輸在非對(duì)稱(chēng)的連接方式下被執(zhí)行，它由許多(TS)所組成，其中至少有一個(gè)時(shí)隙的傳輸方向(TSDU)是反向傳輸?shù)臅r(shí)隙，其特征在于在所述的反向傳輸時(shí)隙(TSDU)中，至少有被傳輸?shù)囊粋€(gè)信號(hào)通過(guò)傳輸中可使用的一個(gè)帶寬而被擴(kuò)展。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的反向傳輸時(shí)隙在傳輸中可使用的整個(gè)帶寬而被擴(kuò)展。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的反向傳輸時(shí)隙通過(guò)所述的帶寬的一部分而被擴(kuò)展。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在非對(duì)稱(chēng)下行鏈路傳輸中至少有一個(gè)信號(hào)在傳輸中可使用的整個(gè)帶寬而被擴(kuò)展。
5．一個(gè)執(zhí)行權(quán)利要求1的方法的傳輸系統(tǒng)，它由許多基站(BS)組成，其中傳輸在非對(duì)稱(chēng)連接方式下被執(zhí)行，它由具有至少一個(gè)反向傳輸方向的時(shí)隙(TSDU)的許多的時(shí)隙(TS)所組成，其特征在于系統(tǒng)適合于在所述的反向傳輸時(shí)隙(TSDU)中在傳輸中可使用的一個(gè)帶寬中擴(kuò)展至少一個(gè)被傳輸?shù)男盘?hào)。
6．一個(gè)執(zhí)行權(quán)利要求1的方法的基站，能夠在非對(duì)稱(chēng)連接模式下執(zhí)行傳輸，所述的傳輸由具有至少一個(gè)反向傳輸方向的時(shí)隙(TSDU)的許多的時(shí)隙(TS)所組成，其特征在于所述的基站(BS)適合于在所述的反向傳輸時(shí)隙(TSDU)中在傳輸中可使用的一個(gè)帶寬中擴(kuò)展至少一個(gè)被傳輸?shù)男盘?hào)。
7．一種接收機(jī)裝置，能夠接收非對(duì)稱(chēng)連接方式下的傳輸，所述的傳輸由具有至少一個(gè)反向傳輸方向的時(shí)隙(TSDU)的許多時(shí)隙(TS)所組成，其特征在于所述的接接收機(jī)裝置適合于在所述的反向傳輸時(shí)隙(TSDU)中解擴(kuò)展至少一個(gè)被傳輸?shù)男盘?hào)，該信號(hào)在傳輸中可使用的一個(gè)帶寬中被擴(kuò)展。
8．一個(gè)使用頻分雙工或時(shí)分雙工的TDMA傳輸系統(tǒng)，具有被分配給一個(gè)基站(BS)的擴(kuò)展編碼。
9．一個(gè)使用頻分雙工或時(shí)分雙工的TDMA傳輸系統(tǒng)，具有被分配給一個(gè)接收站的擴(kuò)展編碼。
全文摘要
在一個(gè)TDMA多載波系統(tǒng)中提高傳輸效率的方法和系統(tǒng),其中傳輸在非對(duì)稱(chēng)連接方式下被執(zhí)行。該傳輸使用有至少一個(gè)時(shí)隙(TSD
文檔編號(hào)H04J13/00GK1300141SQ00132968
公開(kāi)日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者曼紐爾·P·吉門(mén)尼茲, 尤根尼奧·L·阿爾曼薩 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司