CN1105423C - 无线通信系统中实现频率重复使用规划的设备 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统(100)通过发射消息(308)同时发射在多个利用频率重复使用规划的小区群集器(202-208)中的其它消息实现频率重复使用规划,当接收机按照周期性发射的导频符号(402-408)进行调整时,该系统提供对于接收消息足够大的消息载波-干扰比(C/I)。该C/I小于接收导频符号的载波-干扰不的优选值。该导频符号被周期性地发射的同时按时间分集方式发射其它导频符号,使得对多个小区群集器的相邻各群集器的导频符号的发射出现在非重叠的时隙中,从而产生优选地用于导频符号接收的较大的C/I。导频符号和消息被接收机所接收,和接收机按照该导频符号进行调整以解调消息。

Description

无线通信系统中实现频率重复 使用规划的设备
本发明一般涉及通信系统,更具体地涉及无线通信系统中利用导频符号辅助调制(PSAM)技术实现频率重复使用规划的方法和设备。
现代无线通信系统不断地寻求实现更高的数据速率,同时实现更高的频率重复使用以节约无线(RF)频谱和降低每比特的传输成本。在近来所评估的无线消息系统中,已经获悉PSAM技术在控制消息传送期间由于允许较近的同信道场地分隔,可能允许更高的频率重复使用和更低的每比特传输成本。
但是,由于导频符号要求比只接收消息所要求的载波-干扰比(C/I)高的载波-干扰比而产生一个精确的基准,当较近的同信道站址分隔发现有PSAM要求的导频符号的不良接收时,问题就出现了。
因此,需要一种方法和设备,能够利用消息接收的PSAM技术实现高水平的频率重复使用,而同时又实现对于精确导频符号接收所要求的优选C/I水平。
本发明的一个方面是在通信系统中的用于实现频率重复使用规划的控制器。该控制器包括:用于从消息始发器接收消息的输入接口,和连接到该输入接口上的用于处理消息的处理器。该控制器还包括:连接到处理器上的用于控制无线发射机发射消息的输出接口,和连接到处理器上用于存储消息连同存储编程该处理器的各软件单元的存储器。各软件单元包括:用于控制该处理器发射消息的同时发射利用频率重复使用规划的多个小区群集器的其它消息的消息发射单元,当接收机按照周期性发送的导频符号进行调整时,该消息发射单元提供由该接收机接收消息足够大的消息载波-干扰比。该消息载波-干扰比小于用于接收导频符号的优选值。该软件单元还包括:连接到该处理器上的用于控制该处理器周期性发射导频符号的同时按照时间分集方式发射在多个小区群集器中的其它导频符号的多时隙导频符号发射机,使得对于多个小区群集器的相邻各群集器的导频符号的发射发生在非重叠的时隙中,因此产生较大的载波-干扰比作为导频符号的接收优选值。本发明的另一个方面是在无线通信系统中用于实现频率重复使用规划的接收机。该接收机包括:用于接收消息和接收周期性发射的导频符号的接收机单元,和连接到该接收机单元用于处理消息的处理器。该接收机还包括:连接到该处理器用于传送消息到用户和用于由接收机的用户提供控制的用户接口,和连接到该处理器用于存储消息连同用于编程该处理器的软件单元的存储器。该软件单元包括:用于编程该处理器以控制该接收机单元接收发射的消息的同时接收利用频率重复使用规划的多个小区群集器的其它各消息的接收机控制器,当该接收机按照周期性发射的导频符号进行调整时,该接收机控制器提供对于接收机接收消息足够大的消息载波-干扰比。该消息载波-干扰比小于用于接收导频符号的优选值。该软件单元还包括:连接到接收机控制器的用于编程该控制器以控制接收机单元接收周期性发射的导频符号的同时按时间分集方式接收多个小区群集器中的其它各导频符号的导频接收单元,使得对于多个小区群集器的相邻的各群集器的导频符号的发射发生在非重叠的时隙中,因此产生较大的载波-干扰比作为导频符号的接收的优选值。各软件单元还包括:连接到导频接收单元的用于编程该处理器的调整器,使得按照导频符号进行调整解调消息。
图1是按照本发明的双向无线通信系统的电气方框图;
图2是按照本发明的频率重复使用规划。
图3是描述按照本发明的出网(outbound)协议的协议图;
图4是描述按照本发明的导频符号序列的详细图的协议图;
图5是按照本发明的控制器的电气方框图;
图6是按照本发明的收发信机的电气方框图。
参照图1,该电气方框图描述按照本发明的双向无线通信系统100。无线通信系统100包括至少两个常规的基站102,基站102在无线通信系统100提供通信服务的区域105中的多个小区106中提供无线覆盖区。基站102通过无线路径110被连接到收发信机104。收发信机104最好是可以产生对基站102的入网(inbound)响应的双向传送消息的单元。地理上接近的各小区106能够互相干扰。为此,按照本发明的控制器114控制基站102按照频率重复使用规划,以小区106的各群集器中的不同频率进行发射。基站102通过通信链路116被连接到控制器114,利用现有技术控制基站102。通过附加通信链路118控制器114被连接到利用各种公知技术产生消息始发的输入实体(未表示出)。该输入实体可以是,例如一个电话机、一个视频显示终端、另一个控制器,或互连上述各输入实体的任何或所有的一个网络。控制器114的硬件最好是类似于由美国Schaumburg,IL的摩托罗拉公司制造的RF-Conductor!TM消息分配器的控制器。基站102最好是类似于由摩托罗拉公司制造的NucleusOrchestra!发射机和RF-Audience!TM入网基站接收机。可以理解,其它类似的硬件也可以被用作为控制器114和基站102。通过无线路径110的信号最好是利用各种已知的消息传送协议,诸如摩托罗拉公司的FLEXTM系列协议的协议。调制最好是正交幅度调整(QAM)。这些协议包括差错检测和纠错机制,这些机制给出对于在无线通信系统最使用的需要的稳健性的各个协议。可以理解,可选择地,其它类似协议和调制形式也可以利用。还就可以看出,本发明同样可以使用在单向通信系统中,在这种情况下收发信机由接收机代替。
参照图2,图形200表示按照本发明的频率重复使用规划。图形200包括多个蜂窝状的小区106,其中各个小区已经被从1到12编号,代表每个群集器204使用的12个无线频率的每一个。为了容易地识别出各群集器,左上角群集器204已经被画上斜线。注意,用于发射消息的12个频率在相邻的各群集器中被重复使用,从而节约频谱。已经被确定为,当收发信机104的增益和相位按照周期性发射的导频符号进行调整时,在图形200中描述的无线系统100的12个频率重复使用规划提供的消息载波-干扰比(C/I)大得足够由收发信机104接收消息之用。但遗憾的是,12个频率重复使用规划并没有提供优选用于导频符号本身接收的高一些的C/I。为了增加对于导频符号发射的C/I,按照本发明在图形200中已经施加上导频符号的发送规划。在诸如群集器202、204、206和208之类的相邻的各小区群集器,利用字母A、B、C、和D指示导频符号的发射规划。字母A、B、C、和D代表4个非重叠的时隙,在这些时隙期间发射用于对应的小区群集器202-208的导频符号。换言之,在时隙A期间,在A标号的各群集器中的基站102被控制器114控制在12个频率上发射导频符号。然后在时隙B期间,在B标号的各群集器中的基站102被控制在12个频率上发射导频符号,依此类推。通过利用本发明所描述的导频符号发射规划按分时隙方式发射导频符号,距离对半径比(D/R)从对同信道消息发射的D/R=6被增加到对同信道导频符号发射的D/R=12,因此提供优选用于导频符号发射的较高的C/I。模拟表示,通过按照本发明增加导频符号的C/I,获得在接收机对消息接收的灵敏度的改善多达3dB。
参照图3,协议图形300表示按照本发明的出网协议。协议图形300包括用于利用公知技术同步收发信机104与基站的同步部分302。协议图形300还包括多个散布在多个消息308之中的导频符号序列306。最好是,发射被组织到符合FLEXTM协议的1.875秒帧持续期的帧。每个帧最好包括4个含有2015个消息数据符号和126个导频符号序列306的数据块。原始比特速率最好是从24Kbps(16QAM)、36Kbps(64QAM)、和48Kbps(256QAM)中选择。可以理解,可代替地,也可以利用其它帧和块的长度和其它比特速率。
参照图4,协议图形表示按照本发明的导频符号序列306的详细图。该导频符号序列最好包括分别在时隙A、B、C、和D中发射的4个导频符号402、404、406、和408。各导频符号具有一个预定的值,最好是在接收的实的和正交的信号上都产生最高功率的值。然后收发信机104利用公知的导频符号辅助调制(PSAM)技术按照导频符号不断地调整自己。导频符号402-408最好是被静音(0符号)保护带410分隔开,使得由于不同的无线传播延迟,在不同时隙被发射的各导频符号在收发信机104中将不重叠,否则将会使C/I变坏,特别是在利用较大小区尺寸的郊区。在按照本发明的一个实施例中,小区群集器202-208除了它们的被分配的导频符号时隙外,所有导频符号时隙期间都发射静音(0符号)。在另外的实施例中,小区群集器202-208除了它们的被分配的导频符号时隙外,所有导频符号时隙期间都发射消息数据。这是可能的,因为干扰消息数据的破坏力低于破坏导频符号接收的另外的干扰导频符号的发射的破坏力。在这个实施例的一个变形中,消息数据也在保护带410发射,而不静音。在又一个另外的实施例中,邻近小区群集器202-208发射导频符号序列,在4个时隙的每个期间,该序列是彼此正交的。然后收发信机104利用分配给该群集器的序列乘以接收的导频音系列,在该群集器中收发信机104被定位(按照由控制器114通过控制消息的通知),因此消除了正交导频音序列的干扰影响。
参照图5,按照本发明的控制器114的电气方框图包括:连接到通信链路118上的常规输入接口502,用于接收来自消息始发器的消息308。控制器114还包括:用于处理消息308的常规处理器508,和连接到通信链路116上的用于通过基站102输出消息308的常规输出接口506。处理器508被连接到用于存储消息308和用于存储按照本发明编程处理器508的软件单元的常规存储器510。该软件单元包括:用于控制处理器508发射消息308的,同时发射在利用频率重复使用规划的多个小区群集器202-208中的其它消息的消息发射单元528,当收发信机104按照周期性发射的导频符号402-408进行调整时,该单元提供足够由接收机接收消息的消息C/I,其中该消息C/I小于优选用于导频符号402-408的接收的C/I。该软件单元还包括:连接到处理器508的多时隙导频符号发射机514,用于控制处理器508周期性发射导频符号402-408,同时按时间分集方式发射在多个小区群集器202-208中的其它导频符号402-408,使得多个小区群集器202-208的邻近的各群集器的导频符号的发射出现在非重叠的时隙中,因此产生一个较大的C/I,作为优选用于导频符号402-408的接收。
在一个实施例中,多时隙导频符号发射机514包括:用于发射导频符号402-408,同时发射来自多个小区群集器202-208的邻近各群集器的静音的第一发射器516。在另外的实施例中,多时隙导频符号发射机514包括:用于发射导频符号402-408,同时发射来自多个小区群集器202-208的邻近各群集器的消息数据的第二发射器518。在又一个另外的实施例中,多时隙导频符号发射机514包括:用于发射导频符号402-408,同时发射来自多个小区群集器202-208的邻近各群集器的另外导频符号402-408的第三发射器520,其中另外的导频符号是与该导频符号正交的。多时隙导频符号发射机514包括用于发射一个矢量到收发信机104的矢量发射机522,发射该矢量来识别用于接收导频符号402-408的时隙和规定有多少时隙是被利用的。该矢量发射机522利用公知的协议技术发射矢量。该多时隙导频符号发射机514还包括保护带发射机524,用于在各非重叠的时隙之间提供保护带410,以容纳无线传播的延迟。
参照图6,按照本发明的收发信机104的方框图包括:用于截取来自基站102的发射的天线604。天线604被连接到常规的接收机单元608,用于接收从中获取信息的发射。接收机单元608被连接到常规的处理器610,例如,数字信号处理器,用于处理接收的信息,该信息包括:信息308和用于改善收发信机104的解调处理灵敏度的导频符号序列306,正如下面进一步描述的那样。处理器610最好也连接到发射机606,该发射机606与用于发射确认和其它消息到控制器114的天线602相连。可以理解,按另外一种方案,在单方向通信系统中,发射机606和天线602可以被忽略。处理器610被连接到用户接口614,用于经由例如常规的液晶显示器616传送所接收信息的部分给用户。用户接口614还包括常规的告警器618,用于告警用户新的信息已经到达。此外,用户接口614包括用于控制收发信机104的公知的用户控制620。处理器610被连接到常规的存储器612,用于存储消息308和识别该收发信机104的地址624和用于存储按照本发明编程处理器610的软件单元。
软件单元包括用于编程处理器610来控制接收机单元608接收与在利用频率重复使用规划的多个小区群集器202-208的其它消息308同时发送的消息308的接收机控制器626,当该收发信机104按照周期性发射的导频符号402-408进行调整时,该接收机控制器提供大得足以由收发信机104接收消息的C/I,其中消息的C/I小于接收导频符号402-408的优选的C/I。该软件单元还包括用于对处理器610编程来控制接收机单元608接收如在图2-4中所讨论的按时间分集方式与多个小区群集器202-208中的其它各导频符号402-408一起周期性发射的导频符号402-408的导频接收机单元628,使得对于多个小区群集器202-208的相邻的各群集器的导频符号发射发生在非重叠的时隙中,因此产生较大的C/I,作为导频符号接收的优选值。该软件单元还包括:用于编程处理器610使之按照导频符号402-408进行调整的调整器630,利用公知的PSAM技术解调消息308。此外,软件单元包括:矢量接收单元632,用于编程处理器610控制收发信机104接收发送到收发信机104的一个矢量,以识别用于接收导频符号402-408的时隙和规定有多少时隙正在被使用。该软件单元包括:用于编程处理器610以控制接收机单元608按由该矢量识别的时隙接收导频符号402-408的时隙接收单元634。
因此,从上面的公开可以清楚地看出,本发明提供了一种方法和一种设备,优选地实现对消息的接收的利用PSAM技术的高水平频率重复使用,而同时对于所要求的精确导频符号接收实现优选的C/I水平。
虽然上面已经通过例子的方式公开了按照本发明的一个实施例,但是显而易见,在这个公开文件给出的技术中,对本专业的技术人员而言可以给出许多可替代的实施例。因此,本发明的范围仅按照如下的权利要求书予以限定。

Claims (8)

1.一种无线通信系统中用于实现频率重复使用规划的控制器,该控制器包括:
用于从消息始发器接收消息的输入接口;
连接到该输入接口用于处理消息的处理器;
连接到该处理器用于控制无线发射机发射消息的输出接口;和
连接到该处理器用于存储该消息连同编程该处理器的软件单元的存储器,该软件单元包括:
用于控制该处理器发射消息的同时发射在利用频率重复使用规划的多个小区群集器中的其它消息的消息发射机单元,当接收机按照周期性发射的导频符号进行调整时,该消息发射单元提供由接收机接收消息足够大的消息载波-干扰比,其中消息载波-干扰比小于用于接收导频符号的优选的载波-干扰比;和
连接到该处理器用于控制该处理器周期性地发射导频符号的同时按时间分集方式发射多个小区群集器中的各其它符号的多时隙导频符号发射机,使得对多个小区群集器中各相邻的小区的导频符号发射出现在非重叠的时隙,因此产生较大的载波-干扰比作为用于接收导频符号的优选值。
2.权利要求1的控制器,其中多时隙导频符号发射机包括用于发射导频符号同时发射来自多个小区群集器的各相邻群集器的静音的第一发射器。
3.权利要求1的控制器,其中多时隙导频符号发射机包括用于发射导频符号同时发射来自多个小区群集器的各相邻群集器的消息数据的第二发射器。
4.权利要求1的控制器,其中多时隙导频符号发射机包括用于发射导频符号同时发射来自多个小区群集器的各相邻群集器的其它导频符号的第三发射器,其中其它导频符号与该导频符号是正交的。
5.权利要求1的控制器,其中多时隙导频符号发射机包括用于发射一个矢量到接收机的矢量发射器,用于识别用于接收导频符号的各时隙和规定有多少时隙正在被使用。
6.权利要求1的控制器,其中多时隙导频符号发射机包括用于在各非重叠的时隙之间提供保护带的保护带发射器,该保护带用于容纳无线传播的延迟。
7.一种实现频率重复使用规划的无线通信系统中的接收机,该接收机包括:
用于接收消息和用于接收周期性发射的导频符号的接收机单元;
连接到该接收机单元用于处理消息的处理器;
连接到该处理器用于传送消息给用户和用于由用户提供接收机控制的用户接口;和
连接到该处理器用于存储消息连同编程该处理器的软件单元的存储器,该软件单元包括:
接收机控制器,用于编程该处理器控制接收机单元接收发射的消息的同时接收利用频率重复使用规划的多个小区群集器的其它消息,当接收机按照周期性发射的导频符号进行调整时,该接收机控制器提供对于接收机接收消息的足够大的消息载波-干扰比,其中该消息载波-干扰比小于用于接收导频符号的优选载波-干扰比;
连接到接收机控制器的导频接收单元,用于编程该处理器控制该接收机单元接收周期性发射的导频符号同时按时间分集方式接收在多个小区群集器中的其它的导频符号,使得对多个小区群集器的各相邻的群集器的导频符号的发射出现在非重叠的时隙中,从而产生较大的载波-干扰比,作为导频符号的接收的优选值;和
连接到导频接收单元的调整器,用于编程该处理器使得按照导频符号进行调整,以解调消息。
8.权利要求7的接收机,其中该软件单元还包括:
用于编程该处理器控制接收机接收发射到接收机的一个矢量的矢量接收单元,识别用于接收导频符号的时隙和规定有多少时隙正在被使用;和
连接到矢量接收单元的时隙接收单元,用于编程该处理器控制接收机单元接收在由该矢量识别的时隙中的导频符号。
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