CN101185260A - 用于管理无线通信系统中的多载波通信的方法和装置 - Google Patents

用于管理无线通信系统中的多载波通信的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种通过向接入终端发送多载波切换命令消息以指示该接入终端在分集模式和多载波模式之间切换来管理无线通信系统中的资源的方法和装置，其中在分集模式中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单载波频率上发射的单载波信号，并且在多载波模式中，多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。

Description

用于管理无线通信系统中的多载波通信的方法和装置
本专利申请要求于2005年4月4日提交的题为“Method and Apparatus forReceiver Control in a Wireless Communication System(用于无线通信系统中的接收机控制的方法和装置)”并被转让给其受让人、且通过援引清晰地包括于此的临时申请No.60/668,437的优先权。
技术领域
本发明一般涉及蜂窝式通信系统，尤其涉及用于管理多载波通信的方法和装置。
背景技术
全球移动通信系统(GSM)蜂窝式通信系统通过基站布置来向移动和便携设备提供通信业务。在GSM系统中，时隙帧和无线电块在移动站处是通过使用时分复用来发送和接收的。虽然GSM系统最初只是提供语音通信业务，但GSM已发展到同时提供数据通信业务。诸如通用分组无线业务(GPRS)和增强型全球演进数据(EDGE)进一步定义了基于GSM的系统内数据通信的协议。接入终端，有时也被称为移动设备、便携设备或叫做其它名字，通过信道在上行链路和下行链路方向上进行通信。为了增强性能，某些接入终端利用接收分集技术，使用两个或多个天线来接收单个信道上所发送的信号。由于诸如天线位置等天线之间的差异，引入信号当中的至少一部分可以用较高的质量来接收。例如，由于通信路径的多径衰弱特性，多个信号可能在一个天线上相消地组合而在另一个天线上相长地组合。然而通过使用接收分集，接收到高质量信号的可能性增大。在某些接收机分集的情形中，来自多个天线的信号被加以组合以增强信号质量。
由于GSM系统发展以提供不断增长的数据和语音业务，所以对带宽和系统容量的需求也随之增长。在多载波通信系统中，信号是使用在不同载波频率上的多个信道来发送的。接收机通过多个天线同时接收多个信道，由此增大了总体带宽。常规系统不包括在单个介入终端中利用用于分集的多天线和多信道通信。
因此，需要有一种用于管理GSM通信系统中的多载波通信的装置和方法。
发明内容
一个实施例是一种发射机，被配置成向接入终端发送一消息以指示该接入终端在分集模式与多载波模式之间切换，其中在分集模式中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单载波频率上发射的单载波信号，并且在多载波模式中，多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。
另一实施例是一种用于管理通信系统中的通信的方法，该方法包括向接入终端发送一消息以指示该接入终端在分集模式与多载波模式之间切换，其中在分集模式中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单载波频率上发射的单载波信号，并且在多载波模式中，多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。
又一实施例是无线通信系统中的接入终端，该接入终端被配置成对一消息作出响应，该消息指示该接入终端在分集模式与多载波模式之间切换，其中在分集模式中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单载波频率上发射的单载波信号，并且在多载波模式中，多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的与基站通信的接入终端的框图。
图2是根据示例性实施例的在GSM网络与接入终端之间交换的信令消息的框图。
图3是根据示例性实施例的容量消息的框图。
图4是根据示例性实施例的多载波切换命令消息的框图。
图5是根据示例性实施例的RXDIV切换命令消息的框图。
图6是根据示例性实施例的用于管理无线通信系统中多载波通信的方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个示例性实施例的GSM通信系统100的框图。措辞“示例性”在此被用来表示“用作示例、实例、或例示”。因此，在此被描述为“示例性”的任何实施例都不必被理解为优选于或优于其它实施例。参照GSM系统100所述的块的各个功能和操作可以在任意数目的设备、电路、或元件中实现。在某些情形中，两个或多个功能块可以被集成在单个设备中，而被描述为在任一单个设备中执行的功能可通过若干个设备来实现。虽然GSM系统100包括当前尚未被GSMEDGE无线接入网(GERAN)标准所定义的特征、消息和其它方面，但GSM系统100在示例性实施例中还是根据GERAN通信技术来操作。相应地，示例性实施例提供了对当前GERAN通信标准的改动的示例。
GSM系统100包括向多个接入终端102提供通信业务的GSM网络114。接入终端102可以是方便与GSM网络114的语音和/或数据通信的任何组合的若干类型的设备当中的任意一种。接入终端102，有时也被称为手机、移动站(MS)、无线通信设备和其它术语，包括诸如蜂窝式电话和无线个人数字助理(PDA)等设备。GSM网络114包括与接入终端102以及其它基础设施、数据库、和回程(backhaul)交换无线信号的多个基站104。GSM网络114根据通常由标准协议定义的通信协议通过使用命令和控制消息控制接入终端的通信来管理资源。GSM网络114的基站104包括用于向接入终端102发送语音、数据和信令消息的发射机。基站104内的接收机接收从接入终端102发送的语音、数据和信令消息。
由GSM网络114中的一个或多个基站104发送的信号由接收机116通过包括至少一个天线106、108的天线系统120来接收。一个或多个接入终端102可包括具有多个天线106、108的天线系统102。具有多个天线106、108的接入终端102可利用接收分集来改善接收机性能。在接收分集操作中，多个天线106、108被调谐至相同的载波频率以接收所发送的信号的多个版本。在从通过其它天线接收到的信号或从由一个以上的天线106、108接收到的信号的组合得到额外信息的情形下，性能得到了改善。在某些情形中，用于所接收到的信号的载波频率可以在传输过程中变化。这种情形发生在利用跳频的情形中，例如在其上发送信号的载波频率根据预定顺序基于每个TDMA帧而变化的情形。因此，多天线106、108保持被调谐至相同信号并跟随该“跳跃的”载波频率。
如上所述，多载波通信提供了用于增大现有GERAN基础设施中下行链路通信的峰值数据率的技术。在多载波模式中，至少两个天线106、108以不同的载波频率接收不同的信号。通过使用多载波信号，更多的带宽被用于接收信息从而导致增大了接入终端102处的接收数据率。
根据该示例性实施例的接入终端102能够在接收分集(RXDIV)模式中和多载波模式内操作。接入终端102包括含多个天线106、108的天线系统120。天线系统120在该实施例中包括第一天线106和第二天线108。多载波和RXDIV接收机202包括用于在RXDIV模式中通过至少两个天线106、108接收信号的多个版本适当硬件、软件、和/或固件。此外，接收机202能够通过天线之一106以第一载波频率(C1)接收第一信号110并通过另一天线108以第二载波频率(C2)接收第二信号112。
控制器118是被配置成执行在此所述的功能以及促进接入终端的总体功能的硬件、软件和/或固件的任意组合。控制器118可包括任意数目的电路、电设备、存储器和处理设备及其组合，其中处理设备可包括单处理器、微处理器、处理器阵列、或逻辑门等。控制器118的至少某些部分可以使用作为集成电路或专用集成电路(ASIC)的一部分的离散组件来实现。在一个示例性实施例中，处理器上运行的软件和固件可执行在此所述的控制功能。基于从GSM网络114接收到的指令，控制器116生成用以配置接收机116的控制信号。除了配置硬件和调用代码之外，控制器118根据GSM系统100的协议生成响应、确认、和请求消息。
在该示例性实施例中，接入终端102保持在作为默认配置的接收分集模式中。响应于从GSM网络114接收到的多载波切换命令消息，接入终端切换至多载波模式。接入终端响应于从GSM网络114接收到的RXDIV切换命令消息切换回接收分集模式。当接收到多载波切换命令消息时，接入终端102生成适当的控制信号并将接收机116配置成通过第一天线106接收在第一载波频率上的第一信号110并通过第二天线108接收在第二载波频率上的第二信号112。在该示例性实施例中，接收机包括连接至每个天线106、108的接收机支路以允许每个接收机支路被调谐至不同的载波频率。适用的接收机支路的一个示例包括一个或多个混频器，用于将进入的信号与恰当的混频信号进行混频，从而将进入的信号频移至所需的中频或频移至基带。该频移信号由其它接收机116组件进一步处理和解调。在某些情形中，除了多个接收机支路所共享的公共滤波器之外，每个接收机支路还可包括滤波器。每个接收机支路响应于控制信号以调谐所指示的载波频率。在接收分集模式期间，接收机支路被调谐至相同频率以允许接收单个信号的多个版本。在多载波模式期间，接收机支路中的至少一个被调谐至与另一接收机支路不同的载波频率。相应地，接收机116响应于控制信号能够在接收分集模式期间将多个接收机支路调谐至单个载波频率并在多载波模式期间将接收机支路调谐至不同的载波频率。在某些情形中可使用其它技术来促进多载波和分集能力。虽然这里的说明限于2个天线和2个载波，但是该讨论可应用至包括m个分集支路和n个载波的任意配置，其中n≤m。
图2是根据该示例性实施例在GSM网络114与接入终端102之间交换的信令消息202-212的框图。信令消息202-212可结合在GERAN规范中当前所定义的常规信令消息中或可作为GERAN规范之外的消息来实现，其中消息202-212中的部分可通过多个常规信令消息来实现而两个或多个消息202-212可实现在单个消息中。
在一个示例性实施例中，GSM网络214默认地被告知接入终端102的多载波和接收分集能力。GSM网络214在接入终端102发送至少指示该接入终端的接收分集和多载波能力的能力消息204时被告知接入终端的多载波和接收分集能力。以下参照图3对能力消息204进行更具体的说明。
如果接入终端具有RXDIV能力和多载波能力，则GSM网络通过指示接入终端在RXDIV模式与多载波模式之间切换来管理资源。切换的决定可以是基于诸如可用带宽、将由该接入终端接收的数据量、该区域中其它附近接入终端的数目、其它接入终端的数据速率、其它接入终端的能力等若干因素中的任一因素以及取决于网络算法的任何其它原因。
GSM网络发送多载波切换命令206以指示接入终端从接收分集模式切换至多载波模式。合适的多载波切换命令206的一个示例包括诸如分组下行链路分配、分组时隙再配置、或类似消息等根据GERAN规范的消息的变形。
在接入终端成功完成从接收分集模式到多载波模式的切换之后，接入终端可发送指示切换成功的切换确认消息208。合适的确认消息208的一个示例包括诸如分组下行链路确认消息等根据现有GERAN规范的消息。在某些情形中，不发送确以。
当GSM网络确定接入终端应该返回至接收分集模式时，GSM网络发送一RXDIV切换命令210。合适的RXDIV切换命令206的一个示例包括诸如分组下行链路分配、分组时隙再配置、或类似消息等根据GERAN规范的消息的变形或扩展。
接入终端可发送指示从多载波模式到接收分集模式的切换成功的切换确认消息212。在某些情形中，不发送确认。
图3是根据该实施例的能力消息204的框图。如上所解释的，接入终端发送该能力消息204以指示多载波和接收分集能力。能力消息204可包括RXDIV指示符302和多载波指示符304。在该示例性实施例中，能力消息204包括一位RXDIV指示符203和一位多载波指示符304以及其它描述接入终端的其他能力的指示符306。因此，在该示例性实施例中，单个位指示该接入终端是否具有接收分集能力，单个位指示该接入终端是否具有多载波能力。在某些情形中，指示符可包括传达额外信息的多个位。合适的能力消息204的一个示例包括根据MS无线接入能力消息的消息，其中多个位被接收或添加至当前格式以传达RXDIV和多载波能力。在某些情形中，假定具有多载波能力的所有移动终端都隐含地具有RXDIV能力，从而能力消息204中仅包括一位多载波指示符304。
图4是根据该示例性实施例的多载波切换命令消息206的框图。多载波切换命令消息206至少包括指示接入终端应切换至多载波模式的指示。在该示例性实施例中，多载波切换命令消息206包括多载波切换指示符402、多载波信道指示符404以及与该终端所分配的多载波的时隙配置相关的其它命令。这种命令的一个例子是诸如分组下行链路分配消息、分组时隙再配置消息、或类似消息等根据现有GERAN规范的消息的变形或扩展。
图5是根据该实施例的RXDIV切换命令消息210的框图。RXDIV切换命令消息210至少包括指示接入终端应切换至接收分集模式的指示。在该示例性实施例中，RXDIV切换命令消息210包括RXDIV切换指示符502、单载波信道指示符504以及与该终端所被分配的单载波的时隙配置相关的其它命令。这种命令的一个示例包括根据诸如分组下行链路分配消息或分组时隙再配置消息或类似消息等根据现有GERAN规范的消息的变形或扩展。单载波信道指示符504指示将被用于向该接入终端发送信号的信号信道。
图6是根据本发明的示例性实施例管理无线通信系统中多载波通信的方法的流程图。该方法可使用硬件、软件和/或固件的任意组合来执行。在该示例性实施例中，该方法是在GSM网络114内的基站或其它网络实体104中来执行的。虽然参照单个接入终端102对本方法进行了讨论，但是本发明可同时执行用于GSM网络114内通信的任意数目的接入终端102。
在步骤602，基站104接收至少指示接入终端102的接收分集能力和多载波能力的能力消息204。
在步骤604，确定接入终端102是否具有多载波能力。如果接入终端102没有多载波能力，则用于特定接入终端102的多载波管理结束并且方法进入步骤606。否则，方法在步骤608继续。
在步骤608，确定接入终端是否应切换至多载波模式。如上所述，接入终端102在该示例性实施例中默认为接收分集模式，因此仅仅如GSM网络114所确定的切换至多载波模式。决策可基于许多因素并取决于GSM系统的具体实现和系统能力。切换决定可基于诸如可用带宽、将由接入终端102接收的数据量、该区域中其它临近接入终端(102)的数目、其它接入终端(102)的数据速率、其它接入终端(102)的能力等若干因素中的任意一个、或者取决于网络算法的任何其它原因。如果确定接入终端应保持在接收分集(RXDIV)，方法返回至步骤608继续监视系统。如果确定接入终端102应被切换至多载波模式，则方法在步骤610继续。
在步骤610，多载波切换命令消息206被发送至接入终端102。在该示例性实施例中，多载波切换命令消息206是由基站104中的发射机来发送的。
在步骤612，从接入终端接收到切换确认208。在该示例性实施例中，从接入终端接收到切换确认消息208。在该示例性实施例中，切换确认消息208是通过基站104中的接收机来接收的。基站104在没有接收到确认消息208时进行重新发送或重新解决过程。
在步骤614，确定接入终端102是否应被切换至单载波接收机分集模式。如果GSM网络114确定接入终端为有效的资源分配或其它原因应被切换至RXDIV模式，则方法在步骤616继续。否则，方法返回至步骤614继续监视系统100。
在步骤616，RXDIV切换命令消息210被发送至接入终端。如上所述，RXDIV切换命令消息210在该示例性实施例中包括单载波信道指示符504。
在步骤618，接收到指示从多载波模式到接收分集模式的切换成功的切换确认消息212。基站104在没有接收到确认消息208时进行重新发送或重新解决过程。方法然后返回至步骤608监视系统以确定接入终端102是否应被切换至多载波模式。在某些情形中，可以不使用确认消息。
本领域的技术人员将理解信息和信号可使用各种不同的技术来表示。例如，以上整个说明所引用的数据、指示、命令、信息、信号、位、符号、以及芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任意组合来表示。
技术人员还可认识到结合在此所公开的实施例示出的各种逻辑块、模块、电流、以及算法步骤还可作为电子硬件、计算机软件、或两者的组合来实现。为了清晰地示出这种硬件与软件的可互换性，以上通常以功能性的形式对各种示出的组件、块、模块、电路以及步骤进行了说明。这些功能是以硬件还是软件来实现取决于具体的应用以及对于整体系统所加的设计约束。熟练的技术人员可以各种方式实现每个具体应用的所述功能，但是不应将这种实现决策解释为导致本发明的范围的背离。
结合在此所公开的实施例示出的各种示例逻辑块、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或被设计成执行在此所述的功能的它们的任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器、但是在替换方案中，该处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可作为计算设备的组合来实现，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器结合DSP核心的组合、或任何其它的这种配置等。
结合在此所公开的实施例所述的方法或算法的步骤可直接以硬件、由处理器执行的软件、或这两者的组合来体现。软件模块可驻留于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质。一种示例性存储介质被耦合至处理器从而使处理器可对该存储介质进行信息写入和信息读取。在替换方案中，存储介质可与处理器集成在一起。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为离散的组件驻留在用户终端中。
先前对所公开的实施例的说明被提供用于使得本领域的任何技术人员都能使用本发明。对这些实施例的修改对于本领域的技术人员将是显而易见的，在此定义的一般性原理可被应用至其它实施例而不会背离本发明的精神和范围。因此，本发明无意限制于在此所述的实施例，而是与和在此所公开的原理和新颖特征相容的最广的范围相一致。

Claims (24)

1.一种基站，包括：
发射机，配置成向接入终端发送一消息以指示所述接入终端在分集模式与多载波模式之间切换，其中在所述分集模式中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单个载波频率上发射的单载波信号，并且在所述多载波模式中，所述多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。
2.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述消息是包括指示所述接入终端切换至所述多载波模式的多载波切换指示符的多载波切换命令消息。
3.如权利要求2所述的基站，其特征在于，所述多载波切换命令消息还包括向所述接入终端分配信道的多载波信道指示符。
4.如权利要求3所述的基站，其特征在于，所述多载波切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组下行链路分配消息。
5.如权利要求3所述的基站，其特征在于，所述多载波切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组时隙再配置消息。
6.如权利要求1所述的基站，其特征在于，所述消息是包括指示所述接入终端切换至所述接收分集模式的RXDIV切换指示符的RXDIV切换命令消息。
7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述RXDIV切换命令消息还包括向所述接入终端分配单个载波信道的单个载波信道指示符。
8.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述RXDIV切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组下行链路分配消息。
9.如权利要求7所述的基站，其特征在于，所述RXDIV切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组时隙再配置消息。
10.如权利要求1所述的基站，其特征在于，还包括：
接收机，配置成接收指示所述接入终端已被成功配置成以所述多载波模式工作的切换确认消息。
11.一种用于管理通信系统中的通信的方法，所述方法包括：
向接入终端发送一消息以指示所述接入终端在分集模式与多载波模式之间切换，其中在所述分集中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单个载波频率上发射的单载波信号，并且在所述多载波模式中，所述多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述消息是包括指示所述接入终端切换至所述多载波模式的多载波切换指示符的多载波切换命令消息。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多载波切换命令消息还包括向所述接入终端分配信道的多载波信道指示符。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多载波切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组下行链路分配消息。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多载波切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组时隙再配置消息。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述消息是包括指示所述接入终端切换至所述接收分集模式的RXDIV切换指示符的RXDIV切换命令消息。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述RXDIV切换命令消息还包括向所述接入终端分配单个载波信道的单载波信道指示符。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述RXDIV切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组下行链路分配消息。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述RXDIV切换命令消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组时隙再配置消息。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收指示所述接入终端已被成功配置成以所述多载波模式工作的切换确认消息。
21.一种在无线通信系统中的接入终端，所述接入终端被配置成对一消息作出响应，所述消息指示所述接入终端在分集模式与多载波模式之间切换，其中在所述分集模式中，多个天线模块中的每个天线模块接收在单个载波频率上发射的单载波信号，并且在所述多载波模式中，所述多个天线模块中的第一天线模块接收在第一载波频率上发射的第一多载波信号而第二天线模块接收在第二载波频率上发射的第二多载波信号。
22.如权利要求21所述的接入终端，其特征在于，所述消息包括指示所述接入终端切换至所述多载波模式的多载波切换指示符。
23.如权利要求22所述的接入终端，其特征在于，所述消息还包括向所述接入终端分配信道的多载波信道指示符。
24.如权利要求23所述的接入终端，其特征在于，所述消息是根据全球移动通信系统(GSM)增强型全球演进数据(EDGE)无线接入网络(GERAN)标准协议修改的分组下行链路分配消息。
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