CN101611579B - 生成具有ofdm可变持续时间码元的传输时隙的方法以及使用该方法的移动终端 - Google Patents

Abstract

一种用于产生传输时隙的方法，包括：接收包含多个数据区域和多个控制区域的传输时隙，其中每个数据区域都包括数字扩频数据。该方法还包括：使用具有可变持续时间的至少一个OFDM码元来替换多个数据区域中的每一个，其中所述至少一个OFDM码元中的每一个都具有循环前缀扩展(CPE)。

Description

生成具有OFDM可变持续时间码元的传输时隙的方法以及使用该方法的移动终端

技术领域

本发明总体上涉及移动通信，并且尤其涉及用于产生具有至少一个正交频分复用(OFDM)码元的传输时隙的方法，该至少一个正交频分复用(OFDM)码元具有可变的持续时间。 

背景技术

当前存在着众多允许多个用户共享通信介质的接入方案。这其中的一种接入方案被称为码分多址(CDMA)。在CDMA系统中，多个用户共享相同载波频率，并且可以同时进行发射。 

CDMA系统的当前标准包含在电信工业联盟/电子工业联盟(TIA/EIA)发布的规范中，并且该标准包括IS-95A、IS-95B以及其他CDMA类型的协议。此外，已经开发了用于宽带CDMA的新标准，与当前的CDMA标准相比，新标准提供了显著的性能提升。这其中的一种方案被称作cdma2000。cdma2000是一种宽带、扩频无线电接口，它使用CDMA技术来满足第三代无线通信系统的需求。为了便于第三代无线通信系统的逐步演进，目前业已开发了cdma2000标准的若干项增强。为了提供高速分组数据服务，作为现有的电路交换网络的覆盖，当前正在开发名为1xEV-DO的cdma2000的变体。 

OFDM是一种将整个系统带宽有效划分成多个正交子带(subband)的技术。这些子带也被称为音调、载波、子载波、段(bin)以及频率信道。每个子带都与可以使用数据调制的子载波关联。在依赖于每个子带的带宽的每个时间间隔中，可以在N个子带中的每一个子带上发射调制码元。OFDM可以用来对抗码元间干扰(ISI)，所述码元间干扰是一种导致接收信号中的每个码元充当接收信号中的后续码元失真的现象。ISI是由于多径信道中的频率选择性衰落造成的。正如在现有技术中已知的那样，为了对抗ISI，在传输之前将会重复每一个OFDM码元的一部分。 

在传递给例如在通信网络覆盖区域以内操作的移动终端的传输时隙中，当前标准通常使用持续时间固定的OFDM码元。鉴于系统传输不容易适应于移动终端遭遇的变化的信道条件，持续时间固定的OFDM码元是存在限制的。 

发明内容

技术问题 

在后续描述中将会阐述本发明的特征和优点，并且这些特征和优点既可以部分从说明书中清楚了解，也可以通过实践本发明来获悉。本发明的目标和其他优点是通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得的。 

根据实施例，一种用于产生传输时隙的方法包括：接收包含多个数据区域和多个控制区域的传输时隙，其中数据区域的每个都包括数字扩频数据。该方法还包括：使用具有可变持续时间的至少一个OFDM码元来替换多个数据区域中的每一个，其中所述至少一个OFDM码元中的每一个都具有循环前缀扩展(CPE)。 

在一个方面中，所述替换包括：确定每一个数据区域的OFDM码元的数量；将OFDM码元中的每一个分配给数据区域中的一定数量的码片(chip)；将OFDM码元的特定码片与CPE关联；以及将CPE的特定码片与窗口关联。 

在另一个方面中，该方法还包括：根据接收传输时隙的移动终端与传递传输时隙的网络实体之间的相对速度来修改OFDM码元的持续 时间。 

在又一个方面中，该方法还包括：根据接收传输时隙的移动终端所经历的信道时延扩展来修改CPE长度。 

在又一个方面中，该方法还包括：使用持续时间不同的OFDM码元来替换多个数据区域。 

根据一个特征，该方法还包括：响应请求来修改OFDM码元的持续时间。 

根据另一个特征，该方法还包括：在前向链路通信中将传输时隙发射到在通信网络内部操作的移动终端。 

根据另一个实施例，一种移动终端包括：允许用户输入的输入部件，显示器，以及被配置成接收具有多个数据区域和多个控制区域的前向链路传输时隙的接收机，其中数据区域中的每一个都包括具有可变持续时间的至少一个OFDM码元，其中每一个OFDM码元都具有CPE。 

有利效果 

根据又一个实施例，一种用于产生传输时隙的方法包括：接收包含多个数据区域和多个控制区域的传输时隙，其中数据区域的每一个都包括数字扩频数据。该方法还包括：在多个传输时隙的各交替时隙中，使用具有可变持续时间的至少一个OFDM码元来替换多个数据区域中的每一个，其中每一个OFDM码元都具有CPE。 

对本领域技术人员来说，从以下参考附图的实施例详述中可以清楚了解这些和其他实施例，并且本发明并不局限于所公开的任何特定实施例。

附图说明

为了更进一步理解本发明，在这里包含了附图，这些附图将被并入并构成本说明书的一部分，所述附图示出了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于说明本发明的原理。在不同附图中，使用相同数字标引的发明的特征、元素和方面代表的是依照一个或多个实施例的相同、等价或相似的特征、元素或方面。在附图中： 

图1描述的是根据本发明实施例的无线通信网络； 

图2是示出了不同前同步码长度以及相应码元长度的表格； 

图3是包括基于基本的1.2288Mcps时钟速率的各种OFDM设计的表格； 

图4是描述根据本发明实施例来产生传输时隙的方法的流程图； 

图5描述了根据本发明实施例的典型传输时隙； 

图6描述了可以在传输时隙(例如在图5所示的时隙)中实施的各种OFDM码元设计； 

图7～13是描述根据本发明实施例的各种OFDM码元设计的表格；以及 

图14是移动终端的框图。 

具体实施方式

现在将会详细参考本发明的优选实施例，其中所述实施例的示例示于附图中。只要可能，相同的附图标记将会在附图始终用于表示相同或相似的部分。 

参考图1，示出了无线通信网络1。订户使用移动终端2来访问网络服务。移动终端2可以是便携式通信单元，诸如手持式蜂窝电话、车载通信单元或固定位置的通信单元。 

来自移动终端2的电磁波沿着反向链路被发射到基站收发信机系统(BTS)3，其也被称为节点B。BTS包括无线电设备，诸如天线和 用于发射无线电波的设备。接入网6包括接收来自一个或多个BTS的传输的基站控制器(BSC)4。BSC通过与BTS以及移动交换中心(MSC)5或内部IP网络17交换消息来提供对源自每一个BTS的无线电传输的控制和管理。 

接入网6与电路交换核心网络(CSCN)7以及分组交换核心网络(PSCN)8交换消息，并向其发射数据。CSCN提供传统语音通信，并且PSCN提供因特网应用和多媒体服务。 

MSC5为往来于移动终端2的传统语音通信提供交换，并且可以存储信息以支持这些能力。MSC可以连接到一个或多个接入网6，也可以连接到其他公共网络，诸如，例如公共交换电话网络(PSTN)(未示出)或综合服务数字网络(ISDN)(未示出)。访问者位置寄存器(VLR)9被用于检索那些用以处理往返于访问订户的语音通信的信息。该VLR可以在MSC5内部被配置，并且可以服务于一个以上的MSC。 

用户身份被分配到归属位置寄存器(HLR)10，出于记录目的，所述归属位置寄存器保持了诸如订户信息(例如电子序列号)、移动电话号码、简档(profile)信息、当前位置以及鉴权周期之类的信息。鉴权中心(AC)11对涉及移动终端2的鉴权信息进行管理。该AC可以位于HLR10的内部，并且可以服务于一个以上的HLR。MSC5与HLR10以及AC11之间的接口被示出为IS-41标准接口18。 

PSCN8的分组数据服务节点(PDSN)12部分为往返于移动终端2的分组数据业务提供路由。PSDN12建立、保持并且终止与移动终端2的链路层会话，并且可以与一个或多个接入网6以及一个或多个PSCN8对接。鉴权、授权和记账(AAA)13服务器提供了与分组数据业务相关的网际协议鉴权、授权和记账功能。归属代理(HA)14提供了移动终端IP登记的鉴权，并且对往返于外区代理(FA)15的分组数 据进行重定向，此外它还从AAA服务器13接收关于用户的供应信息。HA14也可以建立、保持和终止与PDSN12的安全通信，以及分配动态IP地址。如所示，PDSN借助内部IP网络17与AAA服务器13、HA14以及因特网16进行通信。 

在图1所示的例示实施例中，无线通信网络1根据使用了CDMA通信技术的1xEV-DO的已知规范来操作。应该理解，本发明的实施例操作同样可以用于其他类型的无线电系统以及其他通信系统。因此，虽然后续描述是对照1xEV-DO系统来描述本发明实施例的操作的，但是本发明实施例的操作也可以近似地对照多种其他类型的通信系统中的任何一种来描述。将结合后续附图更详细地描述可以根据本发明实施例在1xEV-DO系统中操作的移动终端2的示例。 

从BTS3到移动终端2的传输被称为前向链路传输。同样，从移动终端2到BTS3的传输被称为反向链路传输。一般来说，前向链路传输包括由系统规范定义的多个帧。在例示通信系统中，基本上是在多个信道(前向链路信道)上在帧的接收期间接收信号的，这些帧通常具有用于导频信道、控制信道、补充信道和专用信道的信号。补充信道包含了经过交织和扩展的数据信号。专用信道包含了关于在补充信道上发射的数据的信令信息。 

当开启连接时，可以为移动终端2分配前向业务信道、反向业务信道以及反向功率控制信道。在单个会话期间可以进行多个连接。通常，在1xEV-DO系统中存在两种连接状态；即闭合连接和开放连接。 

闭合连接指的是这样一种状态，其中没有为移动终端2分配任何专用空中链路资源，并且在接入信道和控制信道上实施移动终端2与接入网6之间的通信。开放连接指的是这样一种状态，其中可以为移动终端2分配前向业务信道、反向功率控制信道和反向业务信道，并且在这些所分配的信道以及控制信道上实施移动终端2与接入网6之 间通信。 

根据实施例，举例来说，通过实施基于OFDM的空中接口，可以支持两种普遍状况。首先，空中接口可以支持移动终端可能遭遇的各种信道条件(例如移动性和多径扩展)。其次，空中接口可以向后兼容现有操作标准，以便支持遗留移动终端。此类标准的示例包括1xEV-DO(Rev.0，Rev.A)、NxEV-DO(Rev.B)等等。 

就第一种状况而言，一种通用的解决方案是实施多个OFDM码元选项，以便适应移动终端可能遭遇的各种信道条件。特别地，每一个OFDM码元选项都可以与一个或多个信道条件关联。在一个方面中，OFDM码元持续时间可以根据移动终端的移动性或预期移动性而改变。作为替换或补充，循环前缀扩展(CPE)的长度可以根据实际或预期的多径时延扩展而改变。 

举个例子，设想这样的室内环境，其中移动终端的典型速度相对较低(例如3千米/小时)，并且多径时延扩展相对较小(例如小于1微秒)。在此类环境中，较为理想的是，将持续时间相对较长的OFDM码元(基于移动终端的低速度)与相对较小的CPE值(通常基于最小多径时延扩展)结合使用。另一方面，在山岳区域，可以针对快速行进的移动终端(例如位于车辆或火车内部的移动终端)使用具有相对大CPE的较短持续时间的OFDM码元。 

一个具体实施例基于1.25MHz系统针对以较低速度行进的移动终端使用了持续时间为400码片的OFDM码元。此外，一个替换方案针对高速行进的移动终端提供了持续时间为100码片的OFDM码元。 

现在对照向后兼容NxEV-DO的OFDM系统来描述各种实施例。但是，本教导同样适用于使用OFDM的其他系统。如有需要，NxEV-DO接口也可以被定义成支持特定的OFDM码元设计。此外，NxEV-DO传 输时隙还可以被设计成支持一个或多个OFDM码元。例如，OFDM前同步码可以使用持续时间为100码片的OFDM码元，而该时隙的整个数据部分可以使用持续时间为400码片的典型OFDM码元。 

另举一例，在cdma2000Rev.C(例如增强型分组数据空中接口(E-PDAI))中，接口可以使用若干不同配置中的任何一种来实施。这些配置包括只支持遗留移动终端(例如Rev.0，Rev.A和Rev.B(IS-856)终端)的配置，只支持新型移动终端(例如Rev.C)的配置，及其组合。这个有益特征允许从遗留系统平滑转换到具有Rev.C能力的较新系统。 

该接口还可以被推广到包括其他类型的服务，诸如，例如广播多播服务(BCMC)及其各种修订。移动终端还可以被配置成在控制周期中侦听广播、寻呼和同步信息，举例来说，所述侦听是使用遗留CDM信令机制来进行的。 

如前所述，本发明的实施例提供了一种OFDM码元设计，举例来说，该设计向后兼容1xEV-DO和NxEV-DO系统。该方面具有两个主要的子部分。 

第一种设计包括的OFDM码元具有超出400码片的持续时间、大小是1.25MHz的整数倍的给定带宽、大小是1.2288Mcps的整数倍的码片速率，以及在低端中对基数的偏好，用于优化离散傅里叶变换(DFT)和反向DFT(iDFT)操作。应该注意到，持续时间为400码片的意义是有利于空中接口系统向后兼容NxEV-DO以及其他相似配置的系统。这个码片计数可以根据需要而被修改，以便满足系统需求。 

第二种设计包括的OFDM码元因为例如1xEV-DO前同步码(用于被调度移动终端的MAC ID或标识)而具有小于400码片的持续时间。典型的前同步码长度包括64、128、256、512和1024码片，由此 产生分别为336、272、144、288和176的OFDM码元长度。在图2中对它的一个例子进行了描述，图2是示出了各种前同步码长度以及相应的码元长度的表格。因此，OFDM码元长度将根据前同步码的长度而改变。同样，如上所述，所标识的值可以被按比例决定(scale)，例如根据大小为1.25MHz的整数倍的带宽被按比例决定。 

图3描述了包含了基于基本的1.2288Mcp时钟速率的各种OFDM设计的表格。这种设计可以用于支持严格地向后兼容NxEV-DO的设计。通过非限制性示例的方式，将关于100、200和400码片的OFDM码元持续时间来描述各种实施例。根据需要或期望，也可以实施其他的持续时间(例如150、250、450等等)。 

在这个特别示出的示例中，下列码片组合是可以实施的： 

示例1-100，100，100，100； 

示例2-100，100，200； 

示例3-400。 

如上所述，使用可变OFDM码元设计有益于支持例如具有不断变化的移动速率的移动终端。举个例子，使用持续时间相对较长的OFDM码元来支持以相对较低的速度移动的移动终端，是理想的。相反，可以针对移动速度更快的移动终端使用持续时间相对较短的OFDM码元。可以采用类似的方式来实施CPE长度，以便随着多径时延扩展的增大而使用更大的CPE长度。如有期望，各种OFDM码元设计可以被网络或其他实体预先设置成是永久性设置，或者也可以让此类设计自适应于即时(on-the-fly)(例如网络加载、一天中的时间、一周中的一天等)变化。除了CPE之外，如有需要，也可以引入附加采样用于窗口化。 

图4是描述了一种根据本发明实施例来产生传输时隙的方法的流程图。在框100，接收具有多个数据区域和多个控制区域的传输时隙。 每一个数据区域都包括数字扩频数据。框105提供的是使用多个数据区域中的每一个来替换具有可变持续时间的至少一个OFDM码元，其中每一个OFDM码元都包括CPE。 

在具体实施例中，框105的替换操作包括：确定每一个数据区域的OFDM码元的数量，将OFDM码元中的每一个分配给数据区域中的一定数量的码片，将OFDM码元的特定码片关联到CPE，以及将CPE的特定码片与窗口关联。 

另外的例子包括：根据接收传输时隙的移动终端与传递时隙的网络实体之间的相对速度来修改OFDM码元的持续时间。作为替换或补充，CPE的长度可以响应于接收时隙的移动终端所经历的信道时延扩展而被修改。 

在实施例中，框100的接收操作可以包括接收多个传输时隙。每一个传输时隙都可以具有相同或不同数量和/或类型的替换OFDM码元。作为另一个替换方案，该替换操作可以仅仅在各交替的时隙上执行(例如只在偶数序时隙或奇数序时隙上执行)，以形成交错的时隙传输。 

图5描述了根据本发明实施例的典型传输时隙。图6描述了可以在传输时隙、例如在图5所述的时隙中实施的各种OFDM码元设计。 

首先参考图5，时隙200被示为具有两个半时隙，其中每一个半时隙都具有大小为1024码片的长度。通常，传输时隙200是作为前向链路时隙来实施的。每一个半时隙都包括两个OFDM数据块205和控制信息(MAC，导频，MAC)。每一个OFDM数据块205都包括CPE和OFDM子载波。 

时隙200的四个OFDM数据块205中的每一个数据块都被示为具 有大小为400码片的持续时间。根据本发明实施例，某些或所有数据块205可以使用具有不同长度(也就是长度不同于400码片)的OFDM数据块来实现。例如，在长度为400码片的数据块205中，可以用长度各为200码片的两个OFDM数据块来替换某些或所有数据块。在图6中通过OFDM数据块210而对这个示例进行了描述。另一个替换方案是实施四个OFDM数据块，其中每一个数据块都具有大小为100码片的长度。图6的OFDM数据块215则描述了其示例。 

图7～13是描述根据本发明实施例的各种OFDM码元设计的表格。特别地，图7描述了持续时间为100码片的OFDM码元，这些码片被划分成了96个子载波以及大小为4的CPE长度。与1.25MHz带宽关联的值被示为按比例决定，由此适应其他带宽(例如2.5MHz、3.75MHz、5MHz、10MHz、15MHz以及20MHz)。应该注意到，当前是在通常被称为白金BCMCS(platinum BCMCS)的传输标准中采用这些带宽的。图8～10同样描述的是持续时间为100码片的OFDM码元，但是这些码元的CPE长度(分别是10、19和20)不同于图7所示的大小为4的CPE长度。在图7～10中的100码片的OFDM码元设计中，举例来说，任何一种设计都可以用于实施OFDM数据块215(图6)。 

图11描述了持续时间为200码片的OFDM码元设计，所述200码片被分成192个子载波以及大小为8的CPE长度。类似地，图12也描述了持续时间为200码片的OFDM码元，所述200码片被分成180个子载波以及大小为20的CPE长度。在图11和图12的200码片的OFDM码元设计中，举例来说，任何一种设计都可以用于实施OFDM数据块210(图6)。 

图13描述了持续时间为400码片的OFDM码元设计，所述400码片被分成384个子载波以及大小为16的CPE长度。举例来说，这种OFDM码元设计可以用于实施OFDM数据块205(图5和6)。

图14是移动终端2的框图。该移动终端包括处理器(或数字信号处理器)510、RF模块535、功率管理模块505、天线540、电池555、显示器515、小键盘520、存储器530、订户身份模块(SIM)卡525(其为可选)、扬声器545以及麦克风550。 

例如，用户可以通过按下小键盘520的按键或者通过使用麦克风550的语音激活来输入指令信息，例如电话号码。处理器510接收并处理指令信息，以便执行恰当的功能，例如拨打电话号码。可以从SIM卡525或存储器模块530中检索操作数据，以便执行功能。此外，处理器还可以在显示器515上显示指令和操作信息，以供用户参考或是方便用户。 

处理器510向RF模块535发布指令信息，用于启动通信，例如用于发射包括语音通信数据在内的无线电信号。RF模块535包括用于接收和发射无线电信号的接收机和发射机。天线540协助无线电信号的传输和接收。一旦接收到无线电信号，那么RF模块可以将该信号转发和转换到基带频率，以便由处理器510进行处理。经过处理的信号将会被转换成听得到或可读的信息，并且该信息可以经由例如扬声器545输出。此外，处理器还包括执行这里关于例如cdma2000或1xEV-DO系统所描述的各种过程所必需的协议和功能。 

工业实用性 

前述实施例和优点仅仅是示范性的，并且不应该将其理解成是限制本发明。本教导很容易应用于其他类型的装置和过程。关于本发明的描述意为例证性的，并且并未限制权利要求的范围。对本领域技术人员来说，众多的替换、修改和变体都是明显的。

Claims (12)

1.一种用于接收传输时隙的方法，该方法包括：

接收包含多个数据区域和多个控制区域的传输时隙，所述数据区域中的每一个都包括数字扩频数据；以及

使用具有可变持续时间的至少一个正交频分复用(OFDM)码元来替换所述多个数据区域中的每一个，所述至少一个OFDM码元中的每一个都具有循环前缀扩展(CPE)，其中所述替换包括：

确定每一个数据区域的OFDM码元的数量；

将所述OFDM码元中的每一个分配给所述数据区域中特定数量的码片；

将所述OFDM码元的特定码片与CPE关联；以及

将所述CPE的特定码片与窗口关联。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据接收所述传输时隙的移动终端与传递所述传输时隙的网络实体之间的相对速度来修改所述OFDM码元的持续时间。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据接收所述传输时隙的移动终端所经历的信道时延扩展来修改所述CPE的长度。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用持续时间不同的OFDM码元来替换多个数据区域。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应请求来修改所述OFDM码元的持续时间。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在前向链路通信中将所述传输时隙传送给在通信网络内操作的移动终端。

7.一种用于接收传输时隙的方法，该方法包括：

接收多个传输时隙，每一个传输时隙都包括多个数据区域和多个控制区域，所述数据区域的每一个都包括数字扩频数据；以及

在所述多个传输时隙的各交替的时隙中，使用具有可变持续时间的至少一个正交频分复用(OFDM)码元来替换所述多个数据区域的每一个，其中所述至少一个OFDM码元中的每一个都具有循环前缀扩展(CPE)，其中所述替换包括：

确定每一个数据区域的OFDM码元的数量；

将所述OFDM码元中的每一个分配给数据区域中特定数量的码片；

将所述OFDM码元的特定码片与CPE关联；以及

将所述CPE的特定码片与窗口关联。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

根据接收所述传输时隙的移动终端与传递所述传输时隙的网络实体之间的相对速度来修改所述OFDM码元的持续时间。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括：

根据接收所述传输时隙的移动终端所经历的信道时延扩展来修改所述CPE的长度。

10.根据权利要求7所述的方法，还包括：

使用持续时间不同的OFDM码元来替换多个所述数据区域。

11.根据权利要求7所述的方法，还包括：

响应请求来修改所述OFDM码元的持续时间。

12.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在前向链路通信中将所述传输时隙传送给在通信网络内操作的移动终端。

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