專利名稱：在ofdm基多帶寬無線系統(tǒng)中增加頻譜效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電信，更特別地，涉及無線通信。
背景技術(shù)：
在無線通信領(lǐng)域，例如蜂窩電話通信中，如圖1所示的典型的系統(tǒng) 100包括分布在一個(gè)區(qū)域內(nèi)以由系統(tǒng)提供服務(wù)的多個(gè)基站130(例如節(jié)點(diǎn) 基站)。而后，在該地區(qū)的各種接入終端120 (ATs，也被稱為用戶設(shè)備 (UE)，移動(dòng)裝置，等等)可以接入該系統(tǒng)，進(jìn)而通過一個(gè)或多個(gè)基站 130接入其它互連的電信系統(tǒng)，例如公共交換式電話系統(tǒng)(PSTN) 160和 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)125。典型地，當(dāng)AT120移動(dòng)時(shí)，當(dāng)移動(dòng)通過一地區(qū)時(shí)，AT120 可以通過與一個(gè)接一個(gè)的基站130通信來保持與系統(tǒng)100的通信。AT120 可以與最近的基站130、具有最強(qiáng)信號(hào)的基站130、具有足夠接受通信的 容量的基站130等通信，基站130接著與無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC) 138 通信，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器138與核心網(wǎng)絡(luò)165通信。每個(gè)RNC138能夠支 持多個(gè)基站130。
在采用通用移動(dòng)電話系統(tǒng)(UMTS)的系統(tǒng)的長期演化中，已經(jīng)提出 將正交頻分多址(OFDMA )用于上行鏈路和下行鏈路的多址接入方案。由 于使用了離散傅立葉變換作為頻域調(diào)制或多址接入控制的正交設(shè)置， OFDMA具有非常高的旁瓣。這些高的旁瓣基本減少了帶外發(fā)射(OOBE)和 亂真發(fā)射，這在LTE中是有好處的。
盡管例如在TS25. l(M、基站(BS)無線電發(fā)射和接收(FDD) 、 3GPP 中規(guī)定的發(fā)射功率成形濾波器、能夠滿足頻譜發(fā)射要求，即R1-051203、 用于OFDM下行鏈路的開窗口和頻譜約束性、LTE方面的貢獻(xiàn)，然而朗訊 科技指出更好的替換方案是窗口函數(shù)。不是濾除所發(fā)射的信號(hào)，即在時(shí) 域上執(zhí)行巻積，窗口處理函數(shù)將所發(fā)射的信號(hào)與精心設(shè)計(jì)的時(shí)間序列相 乘。每個(gè)OFDM符號(hào)，加上所附的循環(huán)前置(CP)，由成形序列以點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 的方式相乘(開窗口 )。選擇該成形功能從而使得它在開始和結(jié)束時(shí)具 有短的過渡期，而在中間時(shí)保持不變。它以有效CP減小的微小代價(jià)換來 了 OOBE的減小。該過程如圖2所示。
窗口函數(shù)的好處不僅在于它的實(shí)施簡單，還在于它具有滿足帶外發(fā)射要求的減小的保護(hù)帶。該減小的保護(hù)帶增加了頻譜效率，特別是在較
寬帶寬的系統(tǒng)中。圖3示出5MHz、 10MHz和20MHz帶寬的0FDMA系統(tǒng)， 使用約3. 6%的窗口函數(shù)來提供在UMTS中所要求的保護(hù)帶的量。
注意，在具有相同開窗口數(shù)量下，所要求的保護(hù)帶不會(huì)隨帶寬的增 加而增加。因此，在計(jì)算CP減小所導(dǎo)致的成本的基礎(chǔ)上，由于5MHz、10MHz 和20MHz的OFDM系統(tǒng)的頻譜約束性所導(dǎo)致的支出大約為13. 2% 、 8. 4% 和6. 0%。這與單載波CDMA系統(tǒng)的25%的典型支出相比已經(jīng)很好了。
應(yīng)當(dāng)注意，開窗口對(duì)于寬帶系統(tǒng)工作良好，但是對(duì)于較窄的帶，例 如1.25MHz帶寬的系統(tǒng)，僅有開窗口是不夠的。需要進(jìn)一步的濾波以整 形頻譜。
盡管這樣的窗口函數(shù)允許更少的保護(hù)帶并且因此增加了傳輸邊上的 頻譜效率，但它對(duì)接收器的設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)，主要在所要求的信道選擇 方面。信道選擇是接收器從自身帶中提取信號(hào)并拒絕鄰近帶上的信號(hào)的 能力。由于在傳輸邊上具有更少的保護(hù)帶，不僅鄰近帶上的干擾功率更 靠近接收器自己的帶，而且附加地，接收器也必須擴(kuò)展其濾波器通帶以 匹配從發(fā)射器來的擴(kuò)大的信息帶寬。因此，從接收器濾波器的方面考慮， 不僅衰減要求增加了(盡管是適度增加)，而且允許的傳輸帶也顯著 變短了。這給接收器濾波器設(shè)計(jì)提出了顯著的挑戰(zhàn)，特別對(duì)于成本敏感 的手機(jī)單元。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)于上面所陳述的一個(gè)或多個(gè)問題的結(jié)果而提出的。為 了提供本發(fā)明各方面的基本理解，下面給出本發(fā)明的簡化的概要。該概 要不是本發(fā)明的無遺漏的概述。它也不意圖標(biāo)識(shí)本發(fā)明的關(guān)鍵的或決定 性要素或無意于描繪本發(fā)明的范圍。它的唯一目的是以簡化的形式提出 一些概念作為在后面討論的更詳細(xì)的描述的引子。
在本發(fā)明的一方面，提供用于管理無線電資源的方法。該方法包括 建立帶寬，無線電資源在其上發(fā)射信號(hào)，該帶寬由邊帶和中心帶組成。 窄帶無線電資源被分配給至少部分在邊帶中的部分帶寬。


本發(fā)明可以參考以下描述并結(jié)合附圖加以理解，其中相似的參考數(shù) 字等同于相似的元件，并且其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的通信系統(tǒng)的方框圖，如根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的通用移動(dòng)電話系統(tǒng)(UMTS);
圖2是具有循環(huán)前置和其波形的OFDM符號(hào)的程式化的圖示；
圖3是用于5MHz、 10MHz和20MHz的系統(tǒng)以滿足UMTS帶外發(fā)射規(guī)格
要求的保護(hù)帶的圖示；
圖4是典型的CDMA系統(tǒng)的頻譜的圖示；
圖5是由AT的特定種類所使用的帶寬的圖示，其中該帶寬被分成邊
帶和中心帶中；
圖6是由基站所使用以執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)處理的可替換的 方法的框圖7是用于在邊帶中設(shè)置窄帶AT位置并且依靠固有的更尖銳的接收 濾波器以拒絕相鄰帶干擾的方法的圖示；
圖8是示出現(xiàn)有系統(tǒng)所要求的基站接收段濾波器以包含整個(gè)帶寬的 圖示；和
圖9是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來基本減少基站接收段濾波器以包 含少于整個(gè)帶寬的帶寬的圖示。
盡管本發(fā)明具有各種改進(jìn)和替換形式，其具體的實(shí)施例已經(jīng)通過圖 中例子的方式示出，并且在此詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，此處具體實(shí) 施例的描述無意于將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，而相反，本發(fā)明 涵蓋所有落于所附的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的改進(jìn)、 等價(jià)物和替代物。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示意性實(shí)施例如下描述。為了清楚起見，在本說明書中并 沒有描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。當(dāng)然可以發(fā)現(xiàn)在任何這樣的實(shí)際實(shí)施例 的開發(fā)中，可以作出許多個(gè)關(guān)于實(shí)施的具體決定以達(dá)到開發(fā)者的具體目 標(biāo)，例如遵守系統(tǒng)相關(guān)的和商業(yè)相關(guān)的限制，該限制在每個(gè)實(shí)施中變化。. 另外，將發(fā)現(xiàn)這樣的開發(fā)效果可能是復(fù)雜的并且是耗時(shí)的，但它對(duì)于掌 握了本公開的優(yōu)點(diǎn)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說仍是常規(guī)的任務(wù)。
本發(fā)明的一部分和對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)描述以軟件或運(yùn)算法則和在計(jì)算機(jī)存 儲(chǔ)器中對(duì)數(shù)據(jù)位的操作的符號(hào)表示來提出的。這些描述和表示使得本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員可以將他們工作的內(nèi)容有效地表達(dá)給其他本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員。如通常使用的那樣，這里使用的術(shù)語-運(yùn)算法則是設(shè)計(jì)好的以產(chǎn) 生預(yù)期結(jié)果的步驟的自相容序列。該步驟要求對(duì)物理量的物理操作。通常，盡管不是必要的，這些量具有能夠被存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移、合并、比較和進(jìn) 行其它操作的光、電、磁信號(hào)。原則上由于慣用法的原因，把這些信號(hào) 稱為比特、數(shù)值、元素、符號(hào)、特征、術(shù)語、數(shù)字等已經(jīng)證明有時(shí)是方 便的。
然而，需要牢記在心的是所有的這些和類似的術(shù)語是與合適的物理 量相關(guān)聯(lián)的，并且僅僅為了方便給這些量貼了標(biāo)簽。除非另有說明或在 討論中顯而易見，諸如"處理，，或"計(jì)算，，或"運(yùn)算，，或"確定，，或"顯 示，，等術(shù)語均是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算裝置的動(dòng)作和處理，該 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算裝置操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器中 代表物理量或電子量的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或寄存器 或其它這樣的信息存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移或顯示裝置中的類似代表物理量的其它數(shù) 據(jù)。
也應(yīng)注意以軟件形式所實(shí)施的本發(fā)明的各方面通常在一些形式的程 序存儲(chǔ)介質(zhì)上編碼或者在一些類型的傳輸介質(zhì)上實(shí)施。該程序存儲(chǔ)介質(zhì) 可以是磁的(例如，軟盤或硬盤)或光的(例如，光盤只讀存儲(chǔ)器，或
"CD ROM")，并且可以是只讀的或任意讀寫的。類似地，傳輸介質(zhì)可以 是雙絞線、同軸電纜、光纖或一些其它本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的合適的傳輸 介質(zhì)。本發(fā)明不限于任何給定實(shí)施的這些方面。
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明。僅為解釋的目的，而不是為了掩蓋本 領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的本發(fā)明的細(xì)節(jié)，在圖中示意性的描述各種結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)和裝置。盡管如此，附圖也被包括進(jìn)來以描述并解釋本發(fā)明的示意 性的例子。此處所用的詞和短語應(yīng)當(dāng)被理解并解釋為具有和相關(guān)領(lǐng)域的 那些技術(shù)人員所理解的那些詞或短語相一致的意思。沒有術(shù)語或短語的 特殊定義，即，那些不同于本技術(shù)領(lǐng)域那些技術(shù)人員所理解的普通和通 常的意思的定義打算用此處的術(shù)語或短語的一致用法所指代。如果術(shù)語 或短語確實(shí)具有特殊意思，即不同于技術(shù)人員所理解的意思，那么這樣
一般地，下面所寫的描述和相關(guān)的圖片描述了操作多帶寬0FDMA系 統(tǒng)的方法的實(shí)施例，該方法由于在沒有顯著影響接收濾波器的下層的物 理設(shè)計(jì)下開窗口而獲得了增強(qiáng)的帶寬效率。 一般地，本發(fā)明可以應(yīng)用在 具有10MHz、 20MHz或更高的帶寬的0FDMA系統(tǒng)中。然而，為了示意目的，此處以具有大約20MHz帶寬的0FDMA系統(tǒng)來描述本發(fā)明。無線系統(tǒng)100 支持多個(gè)同時(shí)工作在整個(gè)帶寬的AT120。這些AT120可以屬于不同的分 類，工作在潛在不同的帶寬上。例如，高端類A AT120可以工作在寬帶 寬上，例如10MHz或20MHz上，而提供低的數(shù)據(jù)速率和聲音的低成本的 終端的類B AT120可以僅工作在窄帶寬上，例如1.25MHz上。無線系統(tǒng) IOO憑借調(diào)度動(dòng)態(tài)地將AT120放在不同的頻率上。在此處所描述的本發(fā)明 示意性實(shí)施例中，可以使用頻分雙工(FDD)系統(tǒng)，其中用于將ATUO處 的信息載送到基站130的上行鏈路(UL)與用于將基站130處的信息載 送到ATI20的下行鏈路(DL )成對(duì)。
在下行鏈路中，基站130使用窗口函數(shù)(在時(shí)間內(nèi)約3. 6% )和用于 20MHz系統(tǒng)的少量的保護(hù)帶(在頻率內(nèi)約2. 5% )。如上所述，這樣的系 統(tǒng)的帶外發(fā)射(OOBE)提供在UMTS中所要求的保護(hù)帶的量。
如圖5所示，帶寬被分為兩類邊帶505和中心帶510。應(yīng)當(dāng)理解， 兩個(gè)邊帶505位于帶寬的兩端。在本發(fā)明的實(shí)施例中，每個(gè)邊帶505具 有匹配大致是最小的AT120所支持的帶寬的帶寬，例如，此處描述的示 意性實(shí)施例中的1.25MHz帶寬。盡管中心帶510中的子頻率(或音調(diào)) 能夠被分配給具有所有接入能力的AT 120，但是邊帶505中的子幀(或 音調(diào))只能被分配給那些具有最低接入能力的AT120 (例如那些僅能工作 在1. 25MHz的AT120)。該部分如下所示
如圖6所示，基站130使用合適的快速傅立葉變換(FFT)處理，例 如，憑借(1)直接映射用戶數(shù)據(jù)到每個(gè)音調(diào)600， (2)在IFFT之前預(yù) 編碼605或(3)分離IFFT多路復(fù)用610。有利地是，這樣的多帶多路復(fù) 用的操作可以在基帶數(shù)字域中沒有或幾乎沒有附加成本地完成。
在這樣的方案下，基站130能夠利用除了兩個(gè)小的保護(hù)帶(其僅占 中帶寬的約6% )之外的所有20MHz帶寬。因此，基站130具有94%的頻 i普4吏用效率。
該方案沒有對(duì)接收濾波器施加更嚴(yán)格的技術(shù)要求。如圖7所示，這 是由于將窄帶AT700放置在邊帶中，并且憑借固有的更尖銳的接收濾波 器以拒絕來自鄰近帶的干擾的緣故。包括R/模擬元件的其它部分也未受 影響。
對(duì)于FDD系統(tǒng)，上行鏈路使用與具有固定頻率分隔的下行鏈路成對(duì) 的帶，頻率分隔例如在UMTS中是80MHz。通常，AT120通?；诠潭ǖ姆指舯辉O(shè)計(jì)，例如，如果它的下行鏈路工作在頻率f上，那么上行鏈路
將需要工作在頻率f+ f-separation上。在本發(fā)明的實(shí)施例中，這樣的 基于固定DL/UL分隔的AT120給基站130接收器設(shè)計(jì)提出了很大的挑戰(zhàn)。 如圖8所示，所要求的基站接收段濾波器800包含了整個(gè)帶寬。這樣嚴(yán) 格的要求即便對(duì)于能夠容忍相對(duì)高的成本和復(fù)雜性的基站130來說也是 不被容許的。
在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，對(duì)于系統(tǒng)IOO，通過帶寬的多個(gè)定義的 單元來動(dòng)態(tài)地具有DL/UL頻率分隔，例如對(duì)于1."M的用戶，它的UL頻 率=01^頻率+ /-]￡*1. 25M，這是^艮有用的。因此，用戶能夠以下述的方式 被分配在上行鏈路中。
這樣的彈性DL/UL分隔要求可以對(duì)基站130中的收發(fā)器設(shè)計(jì)產(chǎn)生影 響。圖8示出固定的DL/UL分隔使得在基站130處的接收濾波器(800 ) 具有相對(duì)尖銳過渡。另一方面，圖9示出彈性的DL/UL分隔使得接收濾 波器(900 )具有相平滑的過渡。濾波器的過渡越尖銳，成本就越高，延 遲就越長。
本質(zhì)上，在該提議的方案中，上行鏈路保持與典型的單載波系統(tǒng)相 同的頻譜利用效率。換句話說，頻譜效率的增益是在下行鏈路上。這不 是一個(gè)重要問題，因?yàn)榭梢韵胂笙滦墟溌吩跀?shù)據(jù)中心系統(tǒng)中將是主要鏈 路。
簡言之，該方案相對(duì)于典型的單載波CDMA系統(tǒng)獲得16°/。的增益(6 %的開銷對(duì)22%)，而沒有或幾乎沒有附加成本。即便是具有可能更嚴(yán)格 的濾波器要求，在LTE標(biāo)準(zhǔn)中所提出的OFDMA系統(tǒng)即便對(duì)于20MHz的情 況仍具有一定的開銷(14%)。該提議的方案在頻譜使用效率方面具有 顯著的優(yōu)勢。
那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將發(fā)現(xiàn)在此處的各種實(shí)施例中的各種系統(tǒng)層、 程序或模塊可以是可執(zhí)行的控制單元。該控制器可以包括微處理器、微 控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、處理器卡(包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或控制 器)，或其它控制或計(jì)算裝置。在討論中所指的存儲(chǔ)裝置可以包括一個(gè) 或多個(gè)機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。該存儲(chǔ)介質(zhì)包括不同 形式的存儲(chǔ)器，包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(DRAM或SRAM)，可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)，電可擦寫可 編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和閃存；磁盤，例如固定磁盤、軟盤、可移動(dòng)磁盤；其它磁介質(zhì)，包括磁帶；和光學(xué)介質(zhì)，例如光盤(CD)或數(shù)字 視頻盤(DVD)。構(gòu)成各種系統(tǒng)中的各種軟件層、程序模塊的指令可以存 儲(chǔ)在各自的存儲(chǔ)裝置中。當(dāng)由控制器執(zhí)行時(shí)，該指令使得對(duì)應(yīng)系統(tǒng)執(zhí)行 所編程的行動(dòng)。
上面公開的特定實(shí)施例僅是示意性的，正如本發(fā)明可以以不同的但 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然是等價(jià)的方式來加以改進(jìn)和實(shí)行。另外， 除了在下邊的權(quán)利要求中所述，不意圖限制此處所示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì) 節(jié)。因此，該方法、系統(tǒng)和其部分可以在不同的場合實(shí)施，例如無線單 元、基站、基站控制器和/或手機(jī)轉(zhuǎn)換中心。另外，實(shí)施和使用所述的系 統(tǒng)所要求的處理電路可以在專用集成電路、軟件驅(qū)動(dòng)的處理電路、固件、 可編程邏輯器件、硬件、上述組件的分離組件或組合中實(shí)施，正像掌握 了本公開利益的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的。顯然可以改變或改進(jìn) 上面公開的特定實(shí)施例，并且所有的這樣的變化均考慮在本發(fā)明的范圍 和精神內(nèi)。因此，此處所尋求的保護(hù)在下面的權(quán)利要求中闡述。
權(quán)利要求
1. 一種用于管理無線電資源的方法，包括建立帶寬，無線電資源在該帶寬上傳輸信號(hào)，該帶寬由邊帶和中心帶組成；和分配窄帶無線電資源給至少部分在邊帶內(nèi)的部分帶寬。
全文摘要
提供用于操作多帶寬OFDMA系統(tǒng)的方法，其中該方法由于在沒有顯著影響接收濾波器的下層的物理設(shè)計(jì)的情況中開窗口而獲得了增強(qiáng)的帶寬效率。該方法包括建立帶寬，無線電資源在該帶寬上傳輸信號(hào)，該帶寬由邊帶(505)和中心帶(510)組成。窄帶無線電資源(700)被分配給至少部分在邊帶(505)內(nèi)的部分帶寬。
文檔編號(hào)H04W16/12GK101433104SQ200780015776
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
發(fā)明者J·P·西摩, R·W·巴赫爾, S·塔特什, 磊 宋, 鄭方政 申請(qǐng)人:盧森特技術(shù)有限公司