CN1101639C - 信道分配方法与用时分多址和码分多址组合的无线电系统 - Google Patents

信道分配方法与用时分多址和码分多址组合的无线电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一个无线电系统和在一个无线电系统中的一个信道分配方法，该无线电系统至少包含一个与在它的覆盖区域(304)内的诸终端(308到314)进行通信的基站(300)，在该信道分配方法中，我们以这样一种将一个或多个终端的信号在每个时隙(TS0到TS6)中发射出去的方式，用一个组合的时分多址和码分多址方法将诸无线接口资源分配给诸不同的终端。为了将诸无线接口资源有效地分配给诸不同的连接，在本发明的方法中，根据每个终端的诸连接特征将诸终端(308到314)的诸信号划分到诸不同的时隙。

Description

信道分配方法与用时分多址和码分多址组合的无线电系统
本发明涉及在一个无线电系统中的一个信道分配方法，该无线电系统至少包含一个与在它的覆盖区域内的诸终端进行通信的基站，诸终端中的一些是用不连续的发射，并且在该信道分配方法中我们以这样一种将一个或多个终端的一个信号在每个时隙中发射出去的方式，用一个组合的时分多址和码分多址方法将诸无线接口资源分配给诸不同的终端。
在设计和制造诸无线电系统时诸最基本问题中的一个是频率的有效使用问题。因为无线电通信的业务量不断增加，所以这个问题已经变得越来越重要了。一个系统能够越有效地利用一个给定的频带，系统的可能的用户数量就越大。当诸新的无线电系统发展起来时，无线接口的诸多路存取(multiple access)方法是研究的一个中心领域。
于是诸多路存取方法的目的是尽可能有效地利用频率，或换句话说利用诸无线接口资源。当用户的数量增加时，限制容量的最重要的因素是同信道干扰，作为一个结果，为了使容量达到最大，如何将诸用户划分到诸不同信道的方法就变成决定性的了。特别是在诸移动通信系统中，该问题一方面是诸用户的移动性问题，它引起了随地理位置不同而改变对容量的诸种需要的问题，另一方面是从诸无线电波传播的观点来看诸环境的差异及多路径传播的问题，它们在信号强度中引起慢和快的诸多变化。于是我们必须能在诸随机因子的影响下以从整个系统来看能有利地在诸用户之间进行信道分配的方式利用一个多路存取方法。
在频分多址(FDMA)方法中，诸用户由频率相互分开；将一个单独的频带分配给每位用户的数据信号。在时分多址(TDMA)方法中，将频带分配到诸连续的时隙中，在一个单独的，重复的时隙中将每位用户的数据信号发射出去。我们能够使用像这样的多个频带，在该情形中我们将这种方法称为一个组合的FDMA/TDMA方法。在一个常规的TDMA系统中，当一台发射机是一台大功率发射机时，尽管目的是要用不连续发射对平均发射功率进行限制，但是由于同信道干扰在诸相邻的小区中不能用同一个时隙。该问题已经通过采用一个再用模式得到解决，根据该模式不将一个公共频率用在诸相邻的小区中。然而，这对于多频率的使用是无效的。此外，因为再用配置在很大程度上决定于一位用户引起的同信道干扰的峰值，所以不能充分利用由于不连续发射引起的平均干扰电平的降低来减少再用配置。
码分多址(CDMA)方法是一个以扩展频谱技术为基础的多路存取方法。在常规的CDMA中，用具有比数据信号的频带更宽的频带的扩展代码将用户的窄带数据信号在一个较宽的频带上调制。扩展代码包含多个位。扩展代码的位速率要比数据信号的位速率高得多，为了与诸数据位及诸数据符号区别开来，我们将诸扩展代码位称为诸码片。将用户的每个数据符号都乘以所有的扩展代码码片。同一个小区的每位用户都有一个单独的扩展代码。若干位用户在同一个频带上同时进行发射，并在诸接收机上在扩展代码的基础上将诸数据信号相互区别开来。在诸CDMA系统中，假设诸发射机的功率调整在扰动控制中最佳地发挥作用。工作在诸不同功率电平上的诸用户是在同一个频带上并且功率调整的作用对系统来说是非常关键的。进一步，在下行链路的发射中难以使用诸大的功率差。
能将本发明的方法用于诸无线电系统，特别是那些采用一个组合的TDMA/CDMA方法的无线电系统。所以，以这样一种方式分配诸无线接口资源，该方式是一个信道由发射一个或多个终端的诸信号的诸连续的时隙组成，诸信号每个都乘以单独分开的扩展代码，该扩展代码可以是一个或多个。也可以将FDMA方法包括在该方法中，在该情形中我们用若干个不同的频率，每个频率都采用组合的TDMA/CDMA方法。在Baier P.W.，A Critical Review of CDMA，Proceedings ofVTC96，pp.6-10中对组合的TDMA/CDMA方法进行了较详细的描述。
本发明的目的是为了实现一种用于多路存取和信道分配的方法，用了该方法能有效地将诸随机因素的诸效应平均掉，而且该方法能很容易地适合于诸不同的工作和环境情形。
用在序言中提出的一个方法达到了这个目的，该方法的特征在于根据每个终端的诸连接特征使诸终端信号划分到诸不同的时隙使得采用不连续发射的诸终端的诸信号划分到诸相同的时隙和使采用连续发射的诸终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
本发明也涉及在一个无线电系统中的一个信道分配方法，该无线电系统至少包含一个与在它的覆盖区域内的诸终端进行通信的基站，该无线电系统还包括诸电路交换业务和诸分组交换业务，在该信道分配方法中用一个组合的时分多址和码分多址方法将诸无线接口资源分配给的诸不同的终端，分配的方式使得将一个或多个终端的信号在每个时隙中发射出去。根据本发明的信道分配方法的特征在于根据每个终端的诸连接特征使诸终端信号划分到诸不同的时隙，划分的方式使得采用诸电路交换业务的诸终端的诸信号划分到诸相同的时隙，而使采用诸分组交换业务的诸终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
本发明进一步涉及一个无线电系统，该无线电系统至少包含一个与在它的覆盖区域内的诸终端进行通信的基站，并且该无线电系统采用一个组合的时分多址和码分多址方法，采用的方式使得将一个或多个终端的信号在每个时隙中发射出去，在该无线电系统中，诸终端中的一些是固定的而另一些是移动的。根据本发明的无线电系统的特征在于根据每个终端的诸连接特征使诸终端信号划分到诸不同的时隙，划分的方式使得诸固定终端的诸信号划分到诸相同的时隙，而使诸移动终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
用本发明的方法能得到若干个优点。通过根据它们的诸功率电平使诸终端划分到诸不同的时隙，能够减小同信道干扰。作为它的一个结果，能够减少再用配置，从而允许较容易地进行小区设计和较有效地利用频谱。减小在一个时隙内的诸功率电平的变化也能够改善信道的诸干扰电平测量的可靠性。
于是，本发明的方法能够应用于诸TDMA/CDMA系统和这样一些系统，这些系统除了上面提到的外还包括FDMA系统，即有多个频道的系统。所以在时隙分配中，能与是否将诸低或高功率用户分配给时隙有关地考虑一个相邻信道的可用性。此外，本发明既能应用于FDD(频分双工)方法也能应用于TDD(时分双工)方法。
下面，我们将结合所附诸图参照诸例子对本发明进行较详细的描述，其中
图1说明在TDMA/CDMA方法中的一个帧结构的一个例子，和
图2与图3说明将诸终端信号分配给诸不同的时隙的诸例子。
这样，在采用一个组合的TDMA/CDMA方法的诸无线电系统中能够实现根据本发明的方案。根据多路存取方法，将诸信号在时域中分配给诸时隙，这些时隙典型地被划分到有诸预先确定的大小的诸帧。为了提供高质量的业务，必须将一个时隙给予每位用户，在该时隙中实际的信噪比都适合于保证想要的业务质量。图1说明在一个TDMA/CDMA方法中的一个帧结构的一个例子。在图1的例子中帧包含8个时隙TS0，TS1到TS7。根据码分的诸原理，能够将多个终端的诸信号在每个帧中发射出去，用一个可在接收端的诸信号之间作出区别的扩展代码对每个信号实施编码。于是形成了作为一个由诸代码加以区别的若干个信号的和的同信道干扰。在图1中帧的第一个时隙TS0包含三个终端的诸信号100到104。相应地，第二个时隙TS1包含一个终端的信号106，第三个时隙TS2包含两个信号108和110。
在本发明的方案中，根据每个终端的诸连接特征使诸不同终端的诸发射划分到诸不同的时隙。根据本发明的一个优先实施例，根据用在下行链路方向中的发射功率使诸终端发射划分到诸功率范围，将在每个功率范围中的诸终端的诸发射分配给诸相同的时隙。在本方案中在一个时隙内的功率调整的动态范围是很小的，另一方面，一个基站可以用在诸不同时隙中有明显变化的诸功率电平。在图2中对此进行了说明，图2表示一个在它的覆盖区域内有多个终端202到208的基站200。位于基站附近的诸终端204，206的诸连接212，214可以用诸较低的功率电平，根据本发明将这些终端分配给同一个时隙，在图2的例子中是分配给时隙TS2。因此，将远离基站的诸终端202和208的诸连接210，216分组用同一个时隙，在图2中是时隙TS0，由于较高的路径损耗这些连接必须用比上述的诸连接高的诸功率电平。
为了避免在功率中产生引起诸扰动的诸大的不需要的减小和增加，以使在连续的诸时隙的诸功率电平中的差尽可能小的方式将诸发射分配给诸时隙是有利的。
根据本发明的另一个优先实施例，根据每个终端的发射功率电平使诸终端的诸发射划分到诸不同的时隙。根据在一个或多个相邻的小区内的诸用户功率电平，对在每个时隙中的诸用户的最大数量进行限制。如果诸功率电平低，则诸用户的数量可能针对诸小区不同地受到限制。如果所用的诸功率电平高，则在该情形中在一个相邻小区的区域中同信道干扰的危险增加了，对在多个相邻小区之间的诸用户数量的限制产生影响。在那种情形中涉及一种时隙特有的再用配置。
在图3中说明了这个实施例，图3表示在它们的覆盖区域内有多个终端的两个基站300和302；诸终端308到314在基站300的覆盖区域304中，而诸终端316到320在基站302的覆盖区域306中。我们假设两个基站使用同一个频带。图3说明了由每个基站使用的帧结构322，324。基站300将接近基站因而用低发射功率的诸终端308，310分配给时隙TS0。类似地，基站302将附近的用低发射功率的终端318分配给同一个时隙TS0。将诸终端312和314，它们离得较远因而用高的发射功率，分配给诸时隙TS1和TS2。类似地，基站302将离得较远的诸终端316和320分配给诸时隙TS1和TS2。因为在诸相邻的小区中诸发射由于它们的低发射功率不会相互干扰，所以能够将在诸相邻小区中的用低发射功率的诸终端全部分配给同一个时隙。为了不过度地增加同信道干扰，每个时隙的用较高发射功率的诸终端的数量在每个小区中必须受到限制。
于是能够通过使诸终端根据它们的诸功率电平划分到诸不同的时隙，来减小同信道干扰。如果不分组，则必须将在同一个信道上的所有代码都在有限的功率动态范围内发送出去。在那种情形中，一位需要最高功率的用户将在一个动态范围内确定给予所有代码的整个下行链路的发射功率。作为一个结果，供在基站附近的诸用户使用的诸代码也将在诸相邻的小区中引起不需要的同信道干扰。
本发明也能优先地应用于这样一些系统，为了减少在诸无线电系统中的同信道干扰，这些系统中的某些终端用不连续发射。不连续发射和一个只当有信息被发射时发射机才发送一个信号，而在诸其它时候发射机不发送一个信号的方法有关。例如，当发射语音时，在用户不说话时发射机是静默的。在诸TDMA系统中，因为当进行发射时，它产生的干扰电平还是太高了，所以未必能充分地从不连续发射的优点中得到好处。根据本发明的一个优先实施例，使用不连续发射的诸终端的诸发射划分到诸相同的时隙，而使用连续发射的诸终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。所以能比以前更好地利用不连续发射的优点。当将同一个时隙分配给若干位扩展代码用户时，因为当用户的数量增加时，由一位用户引起的干扰和总干扰之比减小，所以由于不连续发射，由用户引起的干扰电平较稳定地减小。
有利的是也能将本发明应用于有诸电路交换业务和诸分组交换业务两者的诸系统。与在不连续发射时相似，在本发明的解决办法中能较好地利用由分组发射得到的优点，在本发明的解决办法中使采用诸电路交换业务的诸终端的诸信号划分到诸相同的时隙，而使采用诸分组交换业务的诸终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
当进入诸不同时隙的分组受到影响时，也可以考虑使诸分级小区的诸不同的小区优先级的相互干扰减到最小。于是如诸宏小区用户与诸微微小区用户那样，能将诸微小区用户分配给同一个时隙。
也能以这样一种方式，即当使诸用户划分到诸不同的时隙时，当对在每个时隙中发射的诸用户的最大数量进行限制时考虑所用的信道编码时应用本发明。当使用较有效的信道编码时，和当使用较不有效的信道编码时比较，在同一个时隙中能允许较多的发射。
当使诸用户划分到诸不同的时隙时，因为我们假设用于诸连接的诸纠错算法将处理由在用户数量中的一个暂时的增加引起的诸暂时的扰动，所以例如，对于信令能够暂时地增加在每个时隙中的诸用户的最大数量。
本发明也能优先地应用于提供诸移动的用户连接和诸固定的无线电用户连接两者的诸系统。诸固定的无线电用户连接是这样一些连接，在这些连接中将一个采用无线电链路的终端放置在一个固定的位置上。根据本发明的一个优先实施例，使诸固定终端的诸发射划分到诸相同的时隙，而使诸移动终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。在包括诸不同终端类型的诸时隙内，根据本发明的诸其它的实施例能够自然地对诸分组运作产生影响。
尽管我们已经在上面根据所附诸图参照诸例子对本发明进行了描述，显然本发明不但不限于这些例子，而且能在权利要求书中公开的创造性概念的范围内以许多不同的方式对本发明进行修改。

Claims (13)

1.一个在一个无线电系统中的信道分配方法，该无线电系统至少包含一个与在它的程盖区域(304)内的诸终端(308到314)进行通信的基站(300)，诸终端(308到314)中的一些用不连续发射，并且在该信道分配方法中用一个组合的时分多址和码分多址方法将诸无线接口资源分配给诸不同的终端，分配的方式使得将一个或多个终端的一个信号在每个时隙(TS0到TS6)中发射出去，该信道分配方法的特征在于根据每个终端的诸连接特征将诸终端信号(308至314)划分到不同的诸时隙，划分的方式使得使采用不连续发射的诸终端信号划分到诸相同的时隙，而使采用连续发射的诸信号的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
2.一个在一个无线电系统中的信道分配方法，该无线电系统至少包含一个与在它的覆盖区域(304)内的诸终端(308到314)进行通信的基站(300)，并且该无线电系统还包括诸电路交换业务和诸分组交换业务，在该信道分配方法中用一个组合的时分多址和码分多址方法将诸无线接口资源分配给的诸不同的终端，分配的方式使得将一个或多个终端的一个信号在每个时隙(TS0到TS6)中发射出去的方式，该信道分配方法的特征在于根据每个终端的诸连接特征将诸终端信号(308至314)划分到不同的诸时隙，划分的方式使得使采用诸电路交换业务的诸终端信号划分到诸相同的时隙，而使采用诸分组交换业务的诸信号的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
3.一个如权利要求1中所述的方法，它的特征在于根据用在下行链路方向中的发射功率使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸功率范围，将在每个功率范围中的诸终端的诸发射分配给诸相同的时隙。
4.一个如权利要求1中所述的方法，它的特征在于根据每个终端的发射功率使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸不同的时隙。
5.一个如权利要求4中所述的方法，它的特征在于使以一个相等功率发射的诸终端的诸信号划分到诸相同的时隙。
6.一个如权利要求1或4中所述的方法，它的特征在于使诸终端(308到314)的诸信号根据基站划分到诸不同的时隙。
7.一个如权利要求1或4中所述的方法，它的特征在于根据位于多个基站(300，302)的区域内的诸终端的诸连接特征来对诸终端(308到320)的诸信号进行分组。
8.一个如权利要求1或4中所述的方法，它的特征在于根据所用的一个信道编码使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸不同的时隙。
9.一个如权利要求1或4中所述的方法，它的特征在于当使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸不同的时隙时，使在诸连续的时隙之间的诸功率差减至最小。
10.一个如权利要求1或4中所述的方法，它的特征在于当分配诸无线接口资源时，也采用一个频率多路存取方法，根据一个相邻信道的可用性依赖于否将诸低功率用户或高功率用户分配给一个时隙使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸不同的时隙。
11.一个无线电系统，它至少包含一个与在它的覆盖区域(304)内的诸终端(308到314)进行通信的基站(300)，在该无线电系统中，用一个组合的时分多址和码分多址方法，使得将一个或多个终端的诸信号在每个时隙(TS0到TS6)中发射出去，在该无线电系统中一些终端(308到314)是固定的而另一些是移动的，该无线电系统的特征在于根据每个终端的诸连接特征使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸不同的时隙，划分的方式使得诸固定终端的诸信号划分到诸相同的时隙，而使诸移动终端的诸发射划分到它们自己的诸时隙。
12.一个如权利要求11中所述的系统，它的特征在于根据用在下行链路方向中的发射功率使诸终端(308到314)的诸信号划分到诸功率范围，并且将在每个功率范围中的诸发射分配给诸相同的时隙。
13.一个如权利要求11中所述的系统，它的特征在于根据位于多个基站(300，302)的区域内的诸终端的连接特征来对诸终端(308到320)的诸信号进行分组。
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