CN101110604A - 一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法，包括步骤：发送端将多个用户的数据复用在一个无线信道中，并在该信道中发送所述多用户复用数据；所述多用户复用数据对应的用户终端接收所述多用户复用数据，并解析出属于自己的数据；发送端根据用户终端返回的确认消息，停止对已接收到数据的用户发送数据。采用本发明方法，可节省系统资源的消耗，使系统能够支持更多的语音用户，提升系统容量，并且还能够节省用户终端的电源消耗。

Description

一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法及设备
技术领域
本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法及发送多用户复用数据的设备。
背景技术
目前3G移动通信技术逐渐成熟商用，各种新技术也开始逐步地引入到移动通信中来，比如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术、多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技术等，可以大大地提高无线接入系统的频谱效率和峰值速率，是3GPP和3GPP2标准的演进计划。
传统的多载波调制系统，将高速数据流通过串并变换形成多个低速的数据流，然后再分别调制响应的载波，从而构成多个低速率数据并行发送的传输系统。其中，多个用于调制的载波在频带上表现为多个不重叠的子载波。OFDM技术是一种特殊的多载波调制技术，各子载波之间有1/2的重叠，但是保持相互正交，在接收端可以通过相关解调技术分离，构成更为高效的数据传输系统。OFDM技术可以大大地提高频谱效率，同时利用快速傅立叶变换(Fast FourierTransform，FFT)和快速傅立叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)的数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)硬件实现，可以大大简化OFDM系统的实现。另外，OFDM系统还可以减小符号间干扰，充分利用频率选择性。由于OFDM技术的诸多优点，所以OFDM技术目前已经得到广泛应用。
正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，OFDMA)系统是利用OFDM技术做复用技术，即通过给不同用户分配不同的数据子载波来区分不同的用户。由于用户之间数据传输使用不同的相互正交的子载波，所以同一小区内用户之间数据传输不会相互干扰。并且在对子载波进行分配的时候，可以依据该用户的无线环境状况，充分利用频率选择性，给用户分配最适合传输的数据子载波，使得系统容量提高。
在现有的移动通信系统中，语音业务仍然是最主要的盈利来源和核心业务，如何通过系统优化提升语音业务的容量和业务体验仍是移动通信中的关键问题。语音业务的特点是语音包比较小，往往会小于系统的信道最小单元的承载能力，这样会造成信道容量的浪费。
针对上述问题，现有技术提供了一种解决方案。
在现有无线通信技术中，为了最大限度地利用系统容量，提升系统支持的用户数，某些系统支持将多个用户的包复用在一个信道中，称为多用户包，以充分利用语音包太小造成的系统冗余，从而提升系统容量。
在仅支持分组数据业务的码分多址演进系统(CDMA EV-DO系统)中，支持将多个用户的应用层的包合并成一个大包在一个时隙内传输。由于CDMAEV-DO系统是一个时分的系统，每个时隙只能允许一个信道传输数据，因此在一个信道中同时传送多个用户的包对CDMA EV-DO系统的容量有很大的提升。
参见图1，为现有技术中CDMA EV-DO系统多用户包的结构示意图。图中所示的包为媒体接入控制(Media Access Control，MAC)层的数据包，其长度以字节为单位。该MAC包的格式为：包头是2n个字节的头指示，其中n为用户数(1≤n≤8)，每个用户占用2个字节，分别包含用户标识和该用户数据的长度；包头后是净荷部分，即为发送给n个用户的数据内容，以用户标识在包头出现的顺序依次排列各用户的数据；包头和净荷部分间可以有一个字节的指示标识，特殊情况下也可以没有。
整个多用户包拼装完成后放在一个公共信道中发送。所有激活态的用户在该多用户包的发送时隙都去解析该包的内容。用户终端通过信道标识获知该数据包是多用户包，则开始搜索自己的用户标识是否在包头中，如果该用户的标识包含在包头中，则根据该用户标识对应的用户数据的长度，解出属于自己的数据。每个用户按照各自标识在包头中出现的次序到净荷部分找到属于自己的数据。净荷部分中，一个用户数据的长度为包头中指示的该用户的数据长度，一个用户数据的起始位可通过将其前面的用户的总数据长度和整个多用户包的包头长度进行累加算出。
整个多用户包的发送速率由组成该包的所有用户的信道质量决定，以最差的用户信道质量作为整个多用户包发送速率的依据。每个用户收到多用户包后根据自己解析的结果判断是否需要重传并向基站反馈，在所有用户都反馈以后，基站终止整个多用户包的重传。多用户包的重传机制采用空口的混和自动重传(Hybrid-Automatic Repeat Request，H-ARQ)机制，该机制将整个多用包进行重传，即只要有一个用户反馈没有接收到数据，整个多用户包就进行重传。
现有技术方案的缺点如下：
由于空口的H-ARQ重传中只能将整个多用户包进行重传，不能根据用户反馈的情况灵活调整多用户包的重传，这将会在重传中传送无效的净荷，造成系统资源的浪费。
另外，多个用户包复用在一起之后，所有用户都需要解开该包查看有没有自己的用户标识，其中包括该多用户包没有涉及到的用户，造成其用户终端的电源浪费。
发明内容
本发明提供一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法，用以解决现有技术中多用户数据包传输过程中造成的系统资源浪费和用户终端电源浪费的问题，使系统能够支持更多的用户。
本发明另提供一种多用户复用数据的发送设备。
本发明方法，包括步骤：
A、发送端将多个用户的数据复用在一个无线信道中，并在该信道中发送所述多用户复用数据；
B、所述多用户复用数据对应的用户终端接收所述多用户复用数据，并解析出属于自己的数据；
C、发送端根据用户终端返回的确认消息，停止对已接收到数据的用户发送数据。
根据本发明的上述方法，所述步骤A中，发送端将所述多个用户的数据复用在一组子载波组成的信道中。
发送端采用码分复用、时分复用或频分复用的方式复用所述多个用户的数据。
采用码分复用方式时，发送端对所述多个用户的数据分别进行编码、调制和扩频，并为每个用户对应的扩频码或扰码分配发送功率。
根据本发明的上述方法，所述步骤B之前，发送端向所述多个用户发送指配消息，至少携带发送所述多用户复用数据的信道标识、所述多用户复用数据的包格式信息和所述多用户复用数据涉及到的用户的信息。
发送端通过广播或单播方式发送所述指配消息。
根据本发明的上述方法，所述步骤B中，用户终端在发送端结束发送所述多用户复用数据之前解析出属于自己的数据后，向发送端返回确认消息。
根据本发明的上述方法，所述步骤C中，发送端将所述用户对应的扩频码或扰码的发送功率置为零，或将该用户的扩频码或扰码分配给其他用户，停止对其发送数据。
发送端将所述用户对应的扩频码或扰码的发送功率设置为零后，将剩余功率分配给所述多用户复用数据中其他用户的扩频码或扰码。
发送端将所述用户的扩频码或扰码分配给所述多用户复用数据涉及到或没有涉及到的用户。
根据本发明的上述方法，发送端发送所述多用户复用数据的过程中调整用户数据的发送功率。
本发明设备，包括：
包括多用户复用数据生成单元、多用户复用数据发送单元、用户指配单元、响应检测单元和重发控制单元；
所述多用户复用数据生成单元与所述多用户复用数据发送单元连接，将生成的多用户复用数据发送到所述多用户复用数据发送单元；所述多用户复用数据生成单元还与所述用户指配单元连接，向所述用户指配单元发送多用户复用数据信息；
所述多用户复用数据发送单元将接收到的多用户复用数据在所述多用户复用数据生成单元指定的信道上发送；
所述用户指配单元根据接收到的所述多用户复用数据的信息生成指配消息，并发送给所述多用户复用数据的对应用户；
所述响应检测单元与所述重发控制单元连接，检测用户响应并发送到所述重发控制单元；
所述重发控制单元与所述多用户复用数据发送单元连接，根据接收到的用户响应，向所述多用户复用数据生成单元发送停止该用户数据发送的指令；所述多用户复用数据生成单元调整多用户复用数据，并发送到所述多用户复用数据发送单元。
根据本发明的上述设备，所述多用户复用数据生成单元包括一时分/频分/码分复用模块。
所述码分复用模块将多个用户数据码分复用到一组子载波组成的信道中。
根据本发明的上述设备，所述多用户复用生成单元包括一功率调整模块和一扩频码/扰码调整模块；
所述多用户复用数据生成单元将接收到的停止用户数据发送的指令发送到所述功率调整模块或所述扩频码/扰码调整模块；
所述功率调整模块将该用户的扩频码的发送功率置为零；
所述扩频码/扰码调整模块将该用户的扩频码/扰码分配给其他用户使用。
所述功率调整模块将剩余功率分配给多用户复用数据中的其他用户。
所述扩频码/扰码调整模块将所述用户的扩频码/扰码分配给所述多用户复用数据涉及到或没有涉及到的用户。
本发明主要的优点和特点如下：
(1)本发明通过发送端根据用户反馈的接收响应消息，对多用户复用数据的发送进行调整，停止对已接收到的用户终端继续发送数据，并将剩余资源分配给其他用户使用，从而比现有技术的多用户包发送方式节省了系统资源的消耗，使系统能够支持更多的语音用户，因而大大提升了系统容量。
(2)本发明通过发送端复用多用户数据后，向该多用户复用数据所涉及的用户发送指配消息，指配用户终端在指定信道上接收该多用户复用数据，避免了该多用户复用数据未被涉及的用户对该多用户复用数据的侦听和解析，从而节省了用户终端的电源消耗。
(3)本发明采用多种方式实现多用户复用数据的重传调整，包括将用户对应的扩频码或扰码的发射功率置为零，或将用户对应的扩频码或扰码分配给其他用户使用，达到停止向该用户继续发送数据的目的，提高了系统的灵活性。
附图说明
图1为现有技术中CDMAEV-DO系统多用户包的结构示意图；
图2为本发明实施例的多用户复用数据发送过程的示意图；
图3为本发明实施例的多个用户采用码分复用方式共享一个OFDM信道的示意图；
图4为本发明实施例的多用户复用数据的发送设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法，为了解决现有技术中多用户包发送过程中资源浪费和用户终端电源浪费的问题，在本发明中，发送端将多个用户的数据复用在一组子载波组成的信道中，并指配相关用户在该信道中接收该多用户复用数据；发送端还可以根据用户终端返回的确认消息，停止对已接收到数据的用户继续发送数据。
下面以在OFDMA系统中多用户复用数据的发送过程为例，对本发明方法进行描述。
参见图2，为本发明实施例的多用户复用数据发送过程的示意图，具体步骤包括：
S10、发送端决定采用多用户复用方式同时向多个用户发送数据。
发送端向多个用户发送数据时，根据用户的数量和用户数据包的大小决定是否采用多用户复用方式发送。
当满足下列多用户复用方式的触发条件之一时，发送端就决定采用多用户复用方式发送用户数据。触发条件为：
第一种：发送端判断某一时刻目标用户数量太多，超出发送端单次服务的门限。
第二种：发送端判断目标用户的数据包太小，采用最小的信道资源块将造成系统资源浪费。
S20、发送端复用多个用户的数据。
发送端决定采用多用户复用方式发送之后，分别为每个目标用户的数据进行编码、调制和扩频处理，并采用码分复用方式将多个用户的数据复用到一组子载波形成的信道中。
首先，发送端根据其能够调度到的信道的情况，确定可以在一帧中向每个目标用户发送多少调制符号。例如，在某些用户的信道质量好的情况下，一帧中这些用户所占有的调制符号可以多一些，反之，在某些用户的信道质量不好的情况下，一帧中这些用户所占有的调制符号则少一些。
然后，发送端根据每个用户的调制符号数和该用户的信道质量、数据的大小等信息，确定该用户数据的编码方式和调制阶数。对于某些业务(如http业务等)，发送端先根据每个用户的调制符号和该用户的信道质量等信息，确定该用户数据的调制阶数和编码方式，再根据资源剩余(如可用的带宽)确定用户数据量的大小。
在对各用户的数据进行编码后，还要对其进行复用。复用方式可采用时分复用、频分复用，也可采用码分复用(Code Division Multiplexing，CDM)。下面以采用码分复用方式描述多用户复用数据的形成。
发送端在对各用户数据进行编码后，采用码分复用扩频方式组成多用户包，具体步骤包括：
首先，发送端将各用户的编码符号进行沃尔什(walsh)扩频，目的是提高接收端的数据解码的效率。一个编码符号可按照设定的规则扩频为一个或多个扩频符号，接收端按照相应的规则可根据全部或部分扩频符号进行解码。扩频之后，发送端对发往多个用户的数据采用码分复用方式，将多个用户的数据复用在一组子载波组成的信道中，每个用户的数据采用一个或多个Walsh码。
然后，发送端根据用户的信道质量、业务需求以及该多用户复用数据占用的信道可用的总发射功率，决定扩频后每个用户使用的扩频码可以使用的功率并将功率加到各个用户的扩频码上。多个用户共享发送端在该多用户分组上的总发射功率。发送端将各个目标用户的数据打包成由具有一定发射功率的符号组成的多用户复用数据之后，准备发送。
除通过walsh扩频方式对用户数据的编码符号进行扩频外，还可采用扰码方式同样可达到提高接收端数据解码效率的目的。在扰码方式中，一个数据编码符号对应一个或多个扰码，并将发送功率加到各个用户的扰码上。
参见图3，为本发明实施例的多个用户采用码分复用方式共享一个OFDM信道的示意图。
图3中，发送端分别对目标用户User0到User7的数据进行编码、打孔、交织、扰码、调制和信道化后，形成编码符号；然后分别对User0到User7的编码符号进行Walsh扩频，每个用户使用一个或多个扩频码；发送端将功率分配到各Walsh码上；最后进行码分复用，User0到User7的数据形成一定数量的OFDM符号组成的多用户复用数据，发送到OFDM信道。
S30、发送端向用户终端发送下行指配消息，指配用户终端接收多用户复用数据。
发送端通过指配消息通知多用户复用数据涉及到的所有用户终端该多用户复用数据所在信道的信息、发送格式、对应的Walsh码信息和用户信息等，还包括多用户复用数据的指示信息，说明该组子载波传送的是多用户复用数据。指配消息通过广播方式也可以通过单播方式进行发送。广播方式是在广播信道中发送指配消息，所有用户侦听该指配消息，指配消息所指示的用户接收该指配消息；单播方式是在控制信道上向多用户复用数据涉及到的每个目标用户单独发送一条指配消息。无论采用那种方式发送指配消息，都需要将该多用户复用数据所涉及到的所有用户指配到同一个信道上。
S40、发送端发送多用户复用数据。
发送端发送完指配消息之后，对发送的多用户复用数据进行发送和重传。
在每次发送中，向多用户复用数据涉及到的多个用户传送同样的OFDM符号数。发送端按照设定的发送次数在信道中发送该多用户复用数据。
S50、用户终端接收多用户复用数据，并向发送端反馈接收情况。
目标用户接收来自发送端的多用户复用数据，并根据指配消息解析该多用户复用数据中属于自己的部分。在发送端发送多用户复用数据的过程中，如果有用户在发送端的最大发送次数之前解析出多用户复用数据的内容，将会向发送端反馈确认(ACK)消息。
S60、发送端根据用户终端的反馈调整多用户复用数据的发送。
发送端收到用户的ACK消息后，停止该用户的数据的发送，具体方式包括但不限于：
方式1，将该用户的发射功率值置为0，剩余功率由其他用户共享以提升其他用户的性能。
方式2，将该用户使用的walsh码或扰码给其他目标用户使用，可以通过指配消息通知其他目标用户，其他目标用户可以是原来的多用户复用数据所涉及的目标用户也可以是新的目标用户。
另外，在多用户复用数据发送过程中，发送端可以根据每个目标用户信道质量的变化灵活调整用户的功率。当一个目标用户的信道质量低于预定标准时，提高发往该目标用户的数据的发射功率。反之，当一个目标用户的信道质量高于预定标准时，降低发往该目标用户的数据的发射功率。而且，用户终端还可以通过信令要求发送端增加对自己的发射功率。
基于上述的流程，本发明还提供了一种多用户复用数据的发送设备。
参见图4，为本发明实施例的多用户复用数据的发送设备的结构示意图。该设备包括多用户复用数据生成单元、多用户复用数据发送单元、用户指配单元、响应检测单元和重发控制单元。
多用户复用数据生成单元分别与多用户复用数据发送单元、用户指配单元和重发控制单元连接，重发控制单元与响应检测单元连接。
多用户复用数据生成单元包括一时分/频分/码分复用模块。其中的码分复用模块将多个用户的数据码分复用到一组子载波组成的信道中。多用户复用数据生成单元将生成的多用户复用数据发送到多用户复用数据发送单元。
多用户复用发送单元将接收到的多用户复用数据在多用户复用数据生成单元指定的信道上发送。
在生成多用户复用数据之后和发送多用户复用数据之前，多用户复用数据单元向用户指配单元发送该多用户复用数据的相关信息，包括该多用户复用数据所在的信道、该多用户复用数据的数据格式、该多用户复用数据所包含的用户信息，以及用户的扩频码或扰码信息等。用户指配单元根据这些信息生成指配消息，通过广播或单播方式发送到该多用户复用数据所涉及到的用户。多用户复用数据对应的用户接收到指配消息后，在指定信道上接收从多用户复用数据发送单元发送的多用户复用数据并解析。用户终端在最大发送次数之前解析出数据后，向多用户复用数据发送设备发送确认响应。
响应检测单元接收到用户终端发送的确认响应后，向重发控制单元发送该响应信息。重发控制单元根据该响应信息，生成停止向该用户发送数据的指令，并发送到用户复用数据生成单元。
多用户复用数据生成单元还包括一功率调整模块和一扩频码/扰码调整模块。多用户复用数据生成单元将接收到的停止用户数据发送的指令发送到功率调整模块或所述扩频码/扰码调整模块。功率调整模块接收到指令后，将该用户的扩频码/扰码的发送功率置为零，并将剩余功率分配给多用户复用数据所涉及的其他用户；扩频码/扰码调整模块收到指令后，将该用户的扩频码/扰码分配给其他用户使用，既可以分配给多用户复用数据所涉及到的其他用户使用，也可以分配给多用户复用数据没有涉及到的其他用户使用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种在无线通信系统中发送多用户复用数据的方法，包括步骤：
A、发送端将多个用户的数据复用在一个无线信道中，并在该信道中发送所述多用户复用数据；
B、所述多用户复用数据对应的用户终端接收所述多用户复用数据，并解析出属于自己的数据；
C、发送端根据用户终端返回的确认消息，停止对已接收到数据的用户发送数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，发送端将所述多个用户的数据复用在一组子载波组成的信道中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，发送端采用码分复用、时分复用或频分复用的方式复用所述多个用户的数据。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用码分复用方式时，发送端对所述多个用户的数据分别进行编码、调制和扩频，并为每个用户对应的扩频码或扰码分配发送功率。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前，发送端向所述多个用户发送指配消息，至少携带发送所述多用户复用数据的信道标识、所述多用户复用数据的包格式信息和所述多用户复用数据涉及到的用户的信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，发送端通过广播或单播方式发送所述指配消息。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，用户终端在发送端结束发送所述多用户复用数据之前解析出属于自己的数据后，向发送端返回确认消息。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，发送端将所述用户对应的扩频码或扰码的发送功率置为零，或将该用户的扩频码或扰码分配给其他用户，停止对其发送数据。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，发送端将所述用户对应的扩频码或扰码的发送功率设置为零后，将剩余功率分配给所述多用户复用数据中其他用户的扩频码或扰码。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，发送端将所述用户的扩频码或扰码分配给所述多用户复用数据涉及到或没有涉及到的用户。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送端发送所述多用户复用数据的过程中调整用户数据的发送功率。
12.一种多用户复用数据的发送设备，其特征在于，包括多用户复用数据生成单元、多用户复用数据发送单元、用户指配单元、响应检测单元和重发控制单元；
所述多用户复用数据生成单元与所述多用户复用数据发送单元连接，将生成的多用户复用数据发送到所述多用户复用数据发送单元；所述多用户复用数据生成单元还与所述用户指配单元连接，向所述用户指配单元发送多用户复用数据信息；
所述多用户复用数据发送单元将接收到的多用户复用数据在所述多用户复用数据生成单元指定的信道上发送；
所述用户指配单元根据接收到的所述多用户复用数据的信息生成指配消息，并发送给所述多用户复用数据的对应用户；
所述响应检测单元与所述重发控制单元连接，检测用户响应并发送到所述重发控制单元；
所述重发控制单元与所述多用户复用数据发送单元连接，根据接收到的用户响应，向所述多用户复用数据生成单元发送停止该用户数据发送的指令；所述多用户复用数据生成单元调整多用户复用数据，并发送到所述多用户复用数据发送单元。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述多用户复用数据生成单元包括一时分/频分/码分复用模块。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述码分复用模块将多个用户数据码分复用到一组子载波组成的信道中。
15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述多用户复用生成单元包括一功率调整模块和一扩频码/扰码调整模块；
所述多用户复用数据生成单元将接收到的停止用户数据发送的指令发送到所述功率调整模块或所述扩频码/扰码调整模块；
所述功率调整模块将该用户的扩频码的发送功率置为零；
所述扩频码/扰码调整模块将该用户的扩频码/扰码分配给其他用户使用。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述功率调整模块将剩余功率分配给多用户复用数据中的其他用户。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述扩频码/扰码调整模块将所述用户的扩频码/扰码分配给所述多用户复用数据涉及到或没有涉及到的用户。
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