專利名稱：用于分組無線通信的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分組無線通信的方法和設(shè)備，并且更特別地，
而非排他地，涉及那些符合UMTS長期演進(LTE)標準的方法和 設(shè)備。
背景技術(shù)：
通用移動通信系統(tǒng)(UTMS)是用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的當前標準。 人們正轉(zhuǎn)而努力開發(fā)演進的標準，即UMTS長期演進(LTE)'，也 稱為E-UTRA (演進的UMTS陸地無線接入)。
在E-UTRA中，在下行鏈路引入了正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)。 在OFDM中，子載波信號彼此正交，并且均由數(shù)據(jù)流進行調(diào)制?？?以4吏用QPSK、 16QAM或64QAM執(zhí)行下4亍鏈路數(shù)據(jù)調(diào)制。
在上行鏈路中，已經(jīng)引入了單載波頻分多址(SC-FDMA)技術(shù)， 其中離散傅立葉變換(DFT)預(yù)編碼被用于在單個載波上對OFDM 信號進行擴頻。在存在頻率選擇性衰落的情況下，通過OFDM實現(xiàn) 了小區(qū)內(nèi)用戶的正交性。與如果在上行鏈路中實現(xiàn)純OFDM則將會 可用的峰均功率比(PAPR)相比，DFT預(yù)編碼能夠改善峰均功率比。 在上行鏈路中可以結(jié)合頻分雙工(FDD)或時分雙工(TDD)調(diào)制 而使用SC-FDMA。每個用于傳輸?shù)淖虞d波信號包括針對所有所傳輸 調(diào)制信號的信息，即輸入數(shù)據(jù)流被擴頻在這些子載波上。上行鏈路 中的數(shù)據(jù)傳輸是完全調(diào)度的，包括在上行鏈路上對調(diào)制請求和調(diào)制 信息的傳輸。附加地采用高階調(diào)制和AMC，通過以最良好的信道條 件調(diào)制用戶，可以實現(xiàn)大的頻i普效率。
為了實現(xiàn)SC-FDMA方案的大的頻^潛效率，在時間和頻率上的快 速調(diào)度是必要的。這在上行鏈路和下行鏈路控制信道二者中均會增加大量調(diào)度開銷，并且對于支持大量的延遲敏感的低數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù) 流而言可能效率不高。用于支持低數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)流的 一 個可能的方 法是，半靜態(tài)地分配時間-頻率區(qū)域，或者干擾避免方案。這會導(dǎo)致 低的信道利用率。
當前有關(guān)LTE的3GPP規(guī)范是TS 36.211:物理信道及調(diào)制，其 描述了多址方案，以及TS 36.300: E-UTRAN總述，第2階段，其 提供了對MAC的描述，包括調(diào)度，這兩個文檔均通過引用被結(jié)合于 此。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的 一個方面，提出 一種用于經(jīng)由分組無線通信網(wǎng)絡(luò)傳 輸數(shù)據(jù)的方法，包括將碼分多址(CDMA)方案應(yīng)用于數(shù)據(jù)以對其 進行編碼的步驟。編碼數(shù)據(jù)在包括循環(huán)前綴(CP)的正交頻分復(fù)用
(OFDM)幀結(jié)構(gòu)中被傳輸。這將允許自主傳輸，并且尤其有利于數(shù) 據(jù)有效載荷很小的場合，例如用于IP語音(VoIP)業(yè)務(wù)和控制信號。 它避免了在每次傳輸時均明確調(diào)度時間、頻率和碼資源的需要。這 樣，可以傳輸信息比特而無需調(diào)度開銷。在傳輸和接收中減少延遲 成為可能。任何具有CP的OFDM幀結(jié)構(gòu)均可適用于本發(fā)明，包括 通用幀結(jié)構(gòu)和TDD替代幀結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，可以用簡單的接 收機結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)本發(fā)明，以提供可能的大容量。這樣，可以支持對 應(yīng)同一無線資源的大量用戶，從而節(jié)省基站成本。
可以通過使用CDMA方案來對數(shù)據(jù)進行編碼，其中進行塊重復(fù)
(block repetition )，并隨后用恒定幅度零自相關(guān)(CAZAC )序列進 行擾碼。可以將具有類似的無線傳播條件的用戶置于同 一組中，并向 其分配不同的正交CAZAC序列。不同的組;故分配不同的基本 CAZAC序列。這實現(xiàn)了使用連續(xù)干擾消除(SIC)接收機的接收機 設(shè)計。在另一方面，向用戶分配不同的具有低相關(guān)特性的偽隨機序 列。
OFDM幀結(jié)構(gòu)可以用于單載波頻分多址(SC-FDMA)中。
5間的上行鏈路中。在一個有利的實施例中，它在根據(jù)LTE實現(xiàn)的網(wǎng) 絡(luò)中。
在本發(fā)明的一個方面，提出一種方法，包括對CDMA和 SC-FDMA傳輸進行時間復(fù)用的步驟。CDMA編碼數(shù)據(jù)可以是語音數(shù) 據(jù)，并且SC-FDMA傳輸可以是比CDMA編碼分組具有更大有效載 荷的數(shù)據(jù)分組。混合自動重傳請求(HARQ)進程ID可以凈皮用于識 別以何種傳輸模式發(fā)送數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一個方面，提出一種用于經(jīng)由分組無線通信網(wǎng)絡(luò) 傳輸數(shù)據(jù)的方法，包括步驟在用戶終端和基站之間的上行鏈路中， 對于具有較大有效載荷的數(shù)據(jù)分組使用所調(diào)度的傳輸，并且對于具 有較小有效載荷的數(shù)據(jù)分組使用自主傳輸。具有較小有效載荷的數(shù) 據(jù)分組例如可以攜帶語音數(shù)據(jù)或控制信號，并且具有較大有效載荷 的數(shù)據(jù)分組可以攜帶非語音數(shù)據(jù)，比如高數(shù)據(jù)速率、非延遲敏感的 業(yè)務(wù)。
在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，在下行鏈路中，傳輸可以使用 OFDM,并且在上行鏈路中，對于較大有效載荷的數(shù)據(jù)分組使用時間 復(fù)用的SC-FDMA傳輸，并且對于較小有效載荷的數(shù)據(jù)分組使用 CDMA傳輸。
在本發(fā)明的另一個方面， 一種無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上述一種或多 種方法。例如， 一個網(wǎng)絡(luò)包括基站和多個用戶終端，在用戶終端和 基站之間的上行鏈路對于較大的分組使用單載波頻分多址 (SC-FDMA)并且對于專交小的分組4吏用自主傳輸。
在LTE[TR25.814， Rl-061375]中考慮了不同的頻率重用方案。 當前正在使用的對于頻率重用的假定是(a)日期級別的半靜態(tài)頻率 分配和(b)秒級別的動態(tài)頻率分配?？梢詚使動態(tài)頻率分配適應(yīng)于小 區(qū)載入或用戶載入的變化。在這種情況下，重用模式可以在(l, 1) 重用和(1, 3)重用之間變化。在(1， 3)重用中，對一個用戶來 說，只有1/3的子載波可用。利用SC-FDMA結(jié)構(gòu)的靈活性，可以設(shè)想對于小區(qū)邊緣用戶的軟頻率重用，以減輕同信道干擾的影響。所
提出的CDMA傳輸能夠通過改變SF平穩(wěn)地適應(yīng)于帶寬的改變。如 果全部帶寬均可用，則可以支持SF=12的VoIP傳輸。當頻譜的1/3 可用時，可以將擴頻因子降為SF-4,以保持每個用戶的速率。在這 種情況下，在給定的CDMA時頻資源中只能夠復(fù)用較少數(shù)目的用戶。 對于一些應(yīng)用，就用戶數(shù)目而言的容量可能比保持每個用戶的數(shù)據(jù) 速率更為重要。在這樣的場景中，可以通過降低調(diào)制階數(shù)，或者通 過限制每個用戶的HARQ進程數(shù)，來降低每個用戶的數(shù)據(jù)速率而保 持用戶容量。
在本發(fā)明的另 一個方面，提出 一種用于傳輸數(shù)據(jù)分組的無線通 信網(wǎng)絡(luò)，包括基站；多個用戶終端；并且包括發(fā)射機，其具有用于 使用CDMA方案對數(shù)據(jù)進行編碼的編碼器，并被配置為以包括CP 的OFDM幀結(jié)構(gòu)傳輸編碼數(shù)據(jù)。在一個實施例中，編碼器執(zhí)行塊重 復(fù)，隨后用CAZAC序列進行擾碼，以將數(shù)據(jù)編碼為CDMA方案。 可以包括復(fù)用器，以在上行鏈路中將CDMA傳輸與SC-FDMA傳輸 時間復(fù)用。
在本發(fā)明的另 一個方面，提出 一種用于無線通信設(shè)備的發(fā)射機， 包括用于使用CDMA方案來對數(shù)據(jù)進行編碼的編碼器，并被配置為 在包括CP的OFDM幀結(jié)構(gòu)中傳輸編碼數(shù)據(jù)。編碼器可以執(zhí)行塊重 復(fù)，隨后用CAZAC序列進行擾碼，以將數(shù)據(jù)編碼為CDMA方案。 發(fā)射機可以包括復(fù)用器，用于在上行鏈路中將CDMA傳輸與 SC-FDMA傳輸時間復(fù)用。
在本發(fā)明的另 一個方面，提出 一種用于無線通信設(shè)備的接收機， 包括用于對所接收數(shù)據(jù)進行解碼的接收機處理器，其中所接收數(shù)據(jù) 已使用在包括CP的OFDM幀結(jié)構(gòu)中傳輸?shù)腃DMA方案編碼。接收 機可以包括連續(xù)干擾消除(SIC)接收機處理器。這是例如與瑞克接 收機設(shè)備相比相對簡單的結(jié)構(gòu)。接收機可以包括解碼器，用于對與 CDMA傳輸時間復(fù)用的SC-FDMA傳輸進行解碼。


現(xiàn)在將只以示例的方式，并參照附圖來描述本發(fā)明的 一些實施
例，在附圖中
圖1示意性地示出了用于對CDMA和SC-FDMA傳輸進行復(fù)用 的發(fā)射機結(jié)構(gòu)；
圖2示出了用于語音和高速數(shù)據(jù)的HARQ結(jié)構(gòu)；
圖3示出了循環(huán)正交CAZAC序列的生成和分配；
圖4示意性地示出了用于從圖1的發(fā)射機接收信號的接收機；
以及
圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的LTE網(wǎng)絡(luò)。
具體實施例方式
參見圖1，用戶設(shè)備(UE)包括發(fā)射機，用于對CDMA和 SC-FDMA傳輸進行時間復(fù)用并在符合LTE的網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路中傳 輸它們。上行鏈路包括第一和第二分支1和2,以針對高速率數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)和語音業(yè)務(wù)分別給出不同的經(jīng)過發(fā)射機的路徑。在第一分支1，涉 及SC-FDMA傳輸，經(jīng)由選擇器3將數(shù)據(jù)符號流do， d！到dsp-!施加 到串并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4，然后串并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4的輸出被施加到DFT 5。 接著是子載波映射6、 N點快速傅立葉逆變換(IFFT) 7和并串數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換器8。在上行鏈路上向基站進行傳輸之前，在9處，循環(huán)前綴 CP被插入。這是用于在延遲需求和快速數(shù)據(jù)速率方面要求不高的數(shù) 據(jù)的模式。
發(fā)射機也包括用于在針對語音業(yè)務(wù)的CDMA模式下操作的第二 分支2。數(shù)據(jù)符號d。，山到d^在IO處經(jīng)歷塊重復(fù)，并隨后在ll處 用CAZAC碼擾碼。通過利用CAZAC序列的零值循環(huán)自相關(guān)特性， 在存在衰落時，多個用戶的正交傳輸是可能的。數(shù)據(jù)被以長度SxPxL 交織和擾碼，然后經(jīng)由選擇器3被施加到系統(tǒng)的公共路徑，如上所 述，也經(jīng)由該公共路徑發(fā)送SC-FDMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
依賴于將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的性質(zhì)，傳輸模式因此可以是SC-FDMA或CDMA。針對每個傳輸時間間隔(TTI)根據(jù)HARQ進程ID來選 擇模式。圖2示出了用于語音和高速數(shù)據(jù)(HSD)傳輸?shù)腍ARQ結(jié) 構(gòu)。LB和SB分別表示長塊和短塊。
可以針對VoIP優(yōu)化復(fù)用結(jié)構(gòu)和HARQ操作。假定對于上行鏈路 采用同步HARQ操作，并且使用具有報頭壓縮的7.95kbps的AMR 編解碼器。編碼之前的信息比特速率為10.8kbps。這對應(yīng)于216比 特的分組大小，產(chǎn)生20毫秒一幀的語音幀。
在長塊(LB)中可用的子載波數(shù)目為300。這意味著在一個LB 中可以傳輸SF=12的25個符號。子幀中具有6個LB,故而在一個 LB中能夠傳輸150個符號。假定有18比特的MAC報頭，16比特 的CRC，以及R-1〃3的碼率，則編碼比特的it目為
(216+18+16) x3二 750比特 (1) 對于QPSK調(diào)制，可用符號的數(shù)目是每20毫秒332個符號。因此， 對于編碼的語音幀的一次傳輸，需要三個子幀，每次傳輸花費1.5ms。 TTI長度假定為1.5ms。
圖2示出了具有HARQ的可能的VoIP傳輸結(jié)構(gòu)。HARQ進程的 數(shù)目假定為6，并且傳輸?shù)淖畲髷?shù)目假定為4。對于每個子幀，具有 六個長塊(LB)和兩個短塊(SB)。兩個短塊包含用于相干解調(diào)的 導(dǎo)頻信號。三個子幀包括一個用于語音傳輸?shù)腡TI。對于每20ms到 達的語音幀，最多可能有四次傳輸，使用兩個HARQ進程。余下的 HARQ進程可被用于高速數(shù)據(jù)(HSD)傳輸。
對于VoIP，最大空中接口延遲可以由下述公式獲得 1.5ms[排隊延遲〗+ ( 9 x 3+1.5 ) ms [傳輸/重傳〗+ ACK/NACK延遲-30ms+ACK/NACK延遲 (2 )
如果將HARQ進程數(shù)目降為1,則對于每個語音幀允許兩次傳 輸。以減少早期終止增益為代價，延遲可以得到顯著改善。這樣， SC-FDMA通過動態(tài)調(diào)度保留了高數(shù)據(jù)速率的好處，而低數(shù)據(jù)速率業(yè) 務(wù)可以利用CDMA傳輸。
圖3示出了如何通過基本CAZAC序列的循環(huán)移位生成一組正交CAZAC序列。只要循環(huán)移位比最大延遲擴展更長，循環(huán)移位后的序 列就是正交的。對于GSM TU簡檔，最大延遲擴展是5微秒。在5MHz 帶寬中，這對應(yīng)于39次采樣。選擇Q為39。長度為300的移位正 交CAZAC序列的數(shù)目為8。多至8個用戶能夠使用正交CAZAC序 列。可以使用不同的CAZAC序列來支持更多數(shù)目的用戶。
參考圖4,用于從在圖1中所示的發(fā)射機接收傳輸?shù)慕邮諜C包括 前端12，前端12在SC-FDMA模式和CDMA模式之間被共享。CDMA 模式被示出為針對單個用戶。
在13處接收信號，并且在14處進行信號同步和CP移除處理。 假定OFDM系統(tǒng)采用粗略定時同步，其中在OFDM符號邊界校準所 接收信號。將信號施加給解復(fù)用器15，以在線路16上提供業(yè)務(wù)信號， 并在線路17上提供導(dǎo)頻信號。將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用到快速傅立葉變換 (FFT) 18，以將其變換到頻域，從而在均衡器19處實施均衡?；?于所接收的導(dǎo)頻信號，通過使用來自信道估計器20的輸入，針對信 道條件進行調(diào)整。解除子載波映射在21處被實現(xiàn)，隨后是離散傅立 葉逆變換(IDFT) 22和并串轉(zhuǎn)換器23,以將信號轉(zhuǎn)換回時域。
選擇器24將SC-FDMA調(diào)制數(shù)據(jù)路由到適當?shù)慕庹{(diào)器25和解碼 器26，以在輸出27提供解碼比特。選擇器24也用于將CDMA調(diào)制 數(shù)據(jù)路由到解擾器/解調(diào)器28。在解擾器/解調(diào)器28,通過使用每用 戶CAZAC序列，在29.，.30施加CAZAC碼的復(fù)共軛并結(jié)合塊解擴 (block despreading )，以在31處恢復(fù)數(shù)據(jù)符號。這些符號被施加到 相關(guān)的解調(diào)器32和解碼器33,以在輸出34獲得解碼比特。借助正 交CAZAC序列的特性，與常規(guī)的直接擴頻CDMA系統(tǒng)相比，減少 了多址干擾(MAI)。
參照圖5, LTE網(wǎng)絡(luò)35包括多個UE36和eNodeB37。 UE 36 包括如在圖1所示的發(fā)射機，并且eNodeB37包括如在圖4所示的 接收機。
本發(fā)明可以以其它特定形式來實現(xiàn)，而不會脫離其精神或本質(zhì) 特征。所描述的實施例被認為在所有方面只是示例性的，而非限制
10性的。因此，本發(fā)明的范圍由所述權(quán)利要求書而非由上述描述來限 定。落入權(quán)利要求的等同形式的含義和范圍內(nèi)的所有改變，都包含 于其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于經(jīng)由分組無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的方法，包括步驟將碼分多址(CDMA)方案應(yīng)用于數(shù)據(jù)以對其進行編碼；以及在包括循環(huán)前綴(CP)的正交頻分復(fù)用(OFDM)幀結(jié)構(gòu)中傳輸編碼數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括塊重復(fù)，并隨后用恒定幅度 零自相關(guān)序列進行擾碼，以將數(shù)據(jù)編碼為CDMA方案。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中將具有類似的無線傳播條件 的用戶置于同一組中，并向其分配正交CAZAC序列，并且不同的組 被分配不同的基本CAZAC序列。
4. 如上述任意權(quán)利要求所述的方法，其中，在傳輸之前，將CDMA 調(diào)制數(shù)據(jù)應(yīng)用于離散傅立葉變換(DFT)，以在子載波上進行擴頻。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中在DFT之后插入CP。
6. 如上述任意權(quán)利要求所述的方法，包括步驟 對CDMA和單載波頻分多址(SC-FDMA)傳輸進行時間復(fù)用。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中CDMA編碼數(shù)據(jù)是語音數(shù)據(jù)， 并且SC-FDMA傳輸是比CDMA編碼分組具有更大有效栽荷的數(shù)據(jù) 分組。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中使用混合自動重傳請求 (HARQ)進程ID識別以何種傳輸模式發(fā)送數(shù)據(jù)。
9. 一種用于經(jīng)由分組無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的方法，包括步驟 在用戶終端和基站之間的上行鏈路中，對于具有較大有效載荷的數(shù)據(jù)分組使用所調(diào)度的傳輸，并且對于具有較小有效載荷的數(shù)據(jù)分 組使用自主傳輸。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中具有較小有效載荷的數(shù)據(jù)分 組攜帶語音數(shù)據(jù)，并且具有較大有效載荷的數(shù)據(jù)分組攜帶非語音數(shù) 據(jù)。
11. 如上述任意權(quán)利要求所述的方法，包括步驟在下行鏈路中，使用OFDM;并且在上行鏈路中，對用于較大有效載荷的數(shù)據(jù)分組的SC-FDMA傳 輸與用于較小有效載荷的數(shù)據(jù)分組的CDMA傳輸進行時間復(fù)用。
12. —種用于傳輸數(shù)據(jù)分組的無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括 基站；多個用戶終端；以及發(fā)射機，其具有用于使用CDMA方案對數(shù)據(jù)進行編碼的編碼器， 并被配置為在包括CP的OFDM幀結(jié)構(gòu)中傳輸編碼數(shù)據(jù)。
13. 如權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)，包括復(fù)用器，用于在上行鏈路 中將CDMA傳輸與SC-FDMA傳輸時間復(fù)用。
14. 一種用于無線通信設(shè)備的發(fā)射機，包括用于使用CDMA方 案對數(shù)據(jù)進行編碼的編碼器，并被配置為在包括CP的OFDM幀結(jié) 構(gòu)中傳輸編碼數(shù)據(jù)。
15. —種用于無線通信設(shè)備的接收機，包括用于對所接收數(shù)據(jù)進 行解碼的接收機處理器，其中所接收數(shù)據(jù)已使用在包括CP的OFDM 幀結(jié)構(gòu)中傳輸?shù)腃DMA方案進行編碼。
16. 如權(quán)利要求15所述的接收機，包括連續(xù)干擾消除(SIC)接 收機處理器。
全文摘要
在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，將碼分多址方案應(yīng)用于數(shù)據(jù)以對其進行編碼。可以將CDMA編碼數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)符號進行時間復(fù)用。然后，時間復(fù)用的數(shù)據(jù)被應(yīng)用于單載波頻分多址(即SC-FDMA)傳輸。可以將CDMA方案用于相對較小的有效載荷，例如那些與語音業(yè)務(wù)和控制信號相關(guān)的有效載荷，并且其它數(shù)據(jù)符號被用于較高數(shù)據(jù)速率的傳輸。這使得對于較小的有效載荷能夠自主傳輸，并且無需調(diào)度。一種發(fā)射機包括用于在上行鏈路中執(zhí)行時間復(fù)用的選擇器(3)，所需的傳輸方案由混合自動重傳請求即HARQ的ID來指示。第一分支(1)攜帶其它數(shù)據(jù)符號，并且第二分支(2)攜帶將作為CDMA方案來傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在對CDMA數(shù)據(jù)進行編碼的過程中可以使用CAZAC碼。
文檔編號H04L5/02GK101675620SQ200880014103
公開日2010年3月17日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者J·A·李, S·塔特施, 海 周 申請人:朗訊科技公司