CN1121800C - 给基站和用户站分配用户码的方法和无线通信系统 - Google Patents
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Abstract
根据本发明,在一个CDMA无线通信系统内向不同的基站分配一个码族的现有用户码组的不同用户码。码的重复值在极端情况下等于1,所以无需从用户码族或额外的FDMA组件中选出其他用户码组,从而减小了相邻基站之间的干扰。向例如两个基站固定分配用户码,得到数值为2的码集群。动态分配用户码,可分别匹配当时的需求。如果将用户码组的其他部分分配给其他基站,则可得到数值为3、4等的“复用集群”。
Description
技术领域
本发明涉及一种给基站分配用户码的方法和无线通信系统,特别是一种具有宽带信道和CDMA用户分离技术的蜂窝式移动通信系统。
背景技术
在无线通信系统中,信息(如语音,图象或其他数据)借助电磁波经设置在用户站,例如移动站或其他移动式终端机和基站之间的无线接口传输。所发射的电磁波处在相应系统所规定的频带内。例如频率约为2000MHz的频带是为未来的移动无线通信系统设立的,这种系统采用的是CDMA或TD/CDMA传输法,例如UMTS(通用移动无线通信系统)。
频分多址(FDMA),时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)是无线传输中公知的用户分离方法。一种采用这些方法组合而成的无线通信系统公开在文献DE19549148A1中。而GSM(全球移动通信系统)则仅是利用的FDMA和TDMA的组合。上述两种方法的频率复用值(frequency reuse cluster)远大于1。所以可减小相邻基站之间的干扰(干涉)。该方法中的基站资源分配分别仅涉及FDMA部分。
发明内容
本发明的任务是,提供一种方法和无线通信系统,即便其用户码复用值接近1,也可实现干扰小的效果。
以上任务的解决方案是,提供一种在一个无线通信系统中进行用户码分配的方法,所述无线通信系统中包括用户站和基站,它们通过采用CDMA传输方法的无线接口连接在一起,将一个用户码组的不同用户码分配给不同的基站。还提供一种无线通信系统,它包括多个基站和多个用户站,它们通过一个无线接口相互连接在一起,所述无线接口采用CDMA传输方法,具有一个装置,它将一个用户码组的不同用户码分配给不同的基站。
根据本发明,一个码族的现有用户码组的不同用户码被分配给不同的基站,以供同时使用。即使用户码复用值在极端情况下为1时,也可在相邻的基站之间减小干扰,而无需从其他用户码族引入额外的用户码组或附加的FDMA组件。将一个用户码分配给一个基站意味着,在必要时所连接的用户站同样使用该用户码的信号。
一个用户码组的用户码能够在接收端很好地相互区分,由于用户码组的该用户码之间的关系(正交性质,正交性),它们在相关接收器中能够在有干扰的传输条件下以较高的概率分离开来。这种分离性质经常被称为用户码之间的正交性。与其他用户码组的用户码的分离性或与码族之间的分离性更小,它在接收侧通常作为噪声被接收。用户码的作用是,在无线接口的较大带宽上,分离一个通信数据或为一个用户所发送的通信数据和信号分离。而故障保护码的作用则是对数据进行编码或频率转换,其目的在于得到较大的抗误码能力。
在用户码固定分配给例如两个基站的情况下,产生的码集群为2。用户码动态分配时,码集群可以匹配相应的需求。如果需要将用户码组的其他部分分配给其他基站,则复用集群可以设定为3、4等。
和公知的无线通信系统以及文献DE19820736中的方案不同的是,“用户码”的资源可在系统内部进行可变的分配。特别是在宽带无线通信系统中,其中只有少数频带可供使用,例如在第三代移动通信的非对偶频带中,一个特定的资源分配会起到很大作用。
无线通信系统,例如具有在移动站和基站之间的CDMA用户分离和TDD传输方法(时分双址)的移动无线系统中,其“用户码”资源被用于上行和下行(上连接和下连接)频带中,并且存在用户码族的一个未满足数量,这是一种有利的应用情况。其中一个用户码组例如可包含16个用户码。
初始时只能在一个基站所覆盖的范围内使用选自一个码族的一个用户码组。从其他码族产生的其他用户码只能被作为噪音识别。“用户码”资源在一个移动无线通信系统内重复使用的关键是码族的数量。根据本发明,从一个码族中得到的现有用户码组可分配给多个基站。这种方法可实现“用户码”资源的更高的复用率,以及较高的局部无线通信负荷。
按照本发明的一种有利的改进,一个码族的用户码组的第一和第二部分的分配,可根据需要采用独占方式。在这种情况下可保证所传输的信号实现更快和干扰更小的解码,而且相邻基站之间的干扰可通过有目的地选择和分配用户码而大大减小。
无线技术资源的最佳利用可通过级连分配法实现。其中来自用户码组的“用户码”资源的第一部分是固定分配的,第二部分是动态分配的,两者所使用的用户码组部分理想的方式是来自一个码族,或者按照分离度的标准从另一个码族中选择。其中对固定和动态分配方案的优点可以实现组合。通过固定分配用户码将使信号化开销保持在小的程度,通过动态分配用户码可以对相应的网孔按需反应(例如较高的数据速率)。
此外,动态分配多个基站资源可以按照负荷进行分配。这样可使各个用户具有较高的数据速率需求,例如384kbps,提供多个用户码,因为用户码不能在整个无线系统的空间内分离。在一个用户从一个网孔过渡到另一个网孔时,用户可以携带所分配给它的用户码。
“用户码”资源的分配和再分配还可以通过上位的一个组织单元(例如无线网络管理)实现。这样可使系统具有非常明确的结构。借助于用户站的组织可以实现无线接口上的组织。后者特别对于含有基站性质的用户站非常有用(接力)。此外还存在的可能是,来自一个码族的各个用户码可以在一个较近的环境内被多个基站使用,只要通过足够的空间间隔排除了直接影响即可。
用户码的分配并不是通过有利的奇偶方式,而是来自一个码族的用户码组的第一部分得到比第二部分更高的优先级进入用户站的用户码分配。所以在需要情况下可进行动态资源分配。如果为建立无线连接需要一个或多个合适的用户码,则可通过上位组织单元测定,所述用户码由基站和/或相邻的基站正在使用,所以能够选择出一个或多个为连接所需的合适的用户码。
为了改善资源的利用,可根据流量负荷使一个具有最高流量负荷的基站支配多个用户码,其数量比其他小流量负荷的基站要多。
附图说明
下面对照附图所示的实施例对本发明作进一步的说明。
图1:表示一个移动无线通信系统的框图,
图2:表示从一个网孔更换到另一个网孔的准备情况示意图,
图3:表示网孔更换完成后,一个网孔的示意图,
图4:表示一个网孔在有利的流量负荷条件下的资源重新分配,
图5:表示一种TDD传输法框架结构中的网孔更换示意图,其中保留用户码和时隙,
图6:表示基站BS2和BS3与用户站MS7同时进行无线连接,并且保留用户码和训练序列,
图7:表示基站内复杂性和能源需要减小的情况。
具体实施方式
图1所示的移动通信系统是一个无线通信系统的实例,它由移动中继站MSC组成,图中只表示出了一个,所述移动中继站MSC相互组成网络或者可以接入固定网PSTN。此外,该移动中继站MSC分别与一个上位的组织单元RNM连接,用于分配无线资源。每个这种组织单元RNM都可以与至少一个基站BS连接。这样一个基站可以经无线接口与其他用户站建立连接,例如移动站MS或者其他移动终端和固定终端。通过每个基站BS可建立起一个无线网孔Z1-Z4。在本发明的意义上,在分段化的情况下,一个安装好的基站BS包含若干个虚拟基站BS。
所述组织单元RNM为了分配无线资源与多个基站BS构成一个基站系统。这种结构的功能性在于向其他无线通信系统传输信号,而在这种通信系统中可以使用本发明,特别是采用无线用户连接的用户接入网。作为私人领域中使用的家庭基站的专门基站BS,也可以接入固定网PSTN,而无需涉及无线网规划,从而建立与移动站MS的连接。
例如在一个具有TDMA组件的无线通信系统中,对一个宽带频率范围,如5MHz,进行划分,并规定具有相同长度的若干个时隙TS,见图5或DE19820736。在一个用于普通实用数据的时隙TS内,将多个无线连接的信息以包的形式传输。这种无线包含有的数据中嵌入了训练序列。该训练序列对于接收者是已知的,它用于信道评估。所述数据被划分成特定的用户码。接收侧也可以通过这种CDMA组件分离出特定数量的用户。各个数据符号的分离可以实现在一个符号持续Q芯片内进行传输。
在图1中给出了由不同码族C、D、E等表示的不同用户码,它们由相应的基站分配给移动用户。根据该实例可以看出,来自一个码族C的用户码可以用于一个分段化网孔Z1内。相邻的网孔为了避免干扰,应当采用来自另一个码族的用户码组工作。如果相邻网孔Z2同样分段化,则可以在远离网孔Z1的网孔Z2的分段内重复使用一部分用户码组C。
具有基站BS2和BS3的两个相邻的网孔表示在图2中。来自码族C的用户码(例如8个正交用户码)被应用。所以例如用户码C1和C3被固定分配给基站BS2,用户码C2和C4被固定分配给基站BS3,用户码C5、C6、C7和C8被动态分配给基站BS2和BS3。该分配根据负荷进行,例如可以由一个操作和维护中心或一个上位的组织单元RNM控制。
如图2所示,网孔Z1被分配用户码C7的用户站MS7。该用户位于下一个网孔的过渡点附近。其用户码C7属于一个码族的用户码组C。在两个网孔内有该用户码组C的不同用户码可供使用。此外用户站MS7还分配到一个训练序列Md。
如图3所示,在网孔更换完毕后,用户站MS7继续保留其用户码C7和其训练序列Md。所述基站BS2向基站BS3发出通知,例如经一个直接的信令连接或经组织RNM或经一个用户站MS通知一个用户码携带的信息。所以并不需要分配一个新的“用户码”资源。
使用相同码族或专门选择的其他码族/码的优点是,减少相邻网孔/区段之间的干扰和本地相邻用户站MS在网孔边缘的相互干扰。
如果用户站MS7如图6所示处在网孔更换的时刻,则用户站MS7可继续保留其用户码C7和其训练序列Md。两个基站BS2和BS3接收由用户站MS7所发出的数据组。
通过用数据组和最小故障发生率(比特故障率,比特故障概率,比特故障曲线或位置)的选择法可以改进故障修正效果。当然也可以使用其他和传输质量或接收质量相关的选择法。与选择不同的另一种方式是数据组与一个组合法相结合(例如MRC最大比率组合)。
如果至基站BS的无线连接如图4所示很可靠,则可通过组织单元RNM进行一轮新的用户码分配,它与负荷相关。通过这种方式可得到一个最佳的负荷状态特性。
因为本发明所述用户码具有特定的数量,例如8个,一个码族可以在多个网孔内分别分配给一个基站BS,所以在相应的接收/发射单元内的计算和操作开销可以减小,见图7。所以也降低了能源需求。
通过一个信令,每个用户站MS可得到关于用户码的现有数量和/或使用的当前信息。所以有可能经过现有的组织信道实现该信令。在一个TDD传输法的框架结构实例中,信令时隙TS0位于这样一个组织信道BCCH内,该信道被多个基站,例如BS2和BS3使用。如果用户站MS识别出网孔内在上行方向使用的用户码,则它检测到后可进行相应的调整。所以降低了检测的复杂性,在一定情况下可以关闭一个信号处理器。所以再次减小了能源需求。
在图5中表示的是一种TDD传输法的可能的框架结构,它具有8个时隙TS1-TS8。在每个时隙TS内分别传输具有由用户码C1-C8所分离的不同连接的通信数据。当一个用户站MS进行网孔更换时,它在一个连接过程中从基站BS2更换到BS3,则所使用的用户码C7可以继续在基站BS3所在的网孔内使用。另一种可能是重复使用相同的时隙TS。
采用级联资源分配可以建立虚拟码组,它没有固定分配资源所带来的缺点,如较低的流量负荷以及在高数据速率下的不稳定性。用户码的分配是非常灵括的,它可以降低接收器/发射组件的计算开销,从而在信号处理中实现更小的能源开销,并且支持在网孔规划中实现最小的用户码重复值。
所述用户码分配法可以在一个宽带移动无线系统中提供一种有效的和匹配蜂窝网孔环境的方案,该系统的带宽B>1.2MHz,例如5MHz,由于用户码可以实现最佳分布,所以其信号负荷小,连接中断概率小,特别是当用户进行网孔更换时,可以对高流量负荷作出快速反应,这种高负荷是通过大量用户或数据服务产生的。
Claims (13)
1.在一个无线通信系统中进行用户码分配的方法,所述无线通信系统包括用户站(MS1,MS2,...)和基站(BS1,BS2,...),它们通过采用CDMA传输方法的无线接口连接在一起,其特征是,将一个用户码组(C)的不同用户码(C1-C8)分配给不同的基站(BS1,BS2,...)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是,所述用户码组(C)的用户码的分配是独占的,基站(BS1,BS2,...)使用分配给它的用户码进行发射和/或接收。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征是,所述用户码组(C)的第一部分固定分配给基站(BS1,BS2),所述用户码组(C)的第二部分动态分配。
4.如权利要求3所述的方法,其特征是,所述用户码组(C)的第二部分可根据负载分配给多个基站(BS)。
5.如权利要求3所述的方法,其特征是,用户站(MS)分配到一个属于所述用户码组(C)的第一部分中的一个用户码,其优先级高于用户码组(C)的第二部分中的一个用户码。
6.如权利要求1或2所述的方法,其特征是,所述用户站(MS)在网孔更换时保持相同的用户码(C7)。
7.如权利要求1或2所述的方法,其特征是,所述用户站(MS)在网孔更换时保持所分配的训练序列(Md)。
8.如权利要求1或2所述的方法,其特征是,所述用户站(MS)在网孔更换时保持所分配的时隙(TS)。
9.如权利要求1或2所述的方法,其特征是,相邻的基站(BS1,BS2)使用相同的编码族。
10.如权利要求1或2所述的方法,其特征是,当两个基站(BS1,BS2)同时和用户站(MS)连接时,对两个连接的接收信号从网络侧进行计算,并且将具有最小错误率的数据组继续传输给上级处理单元。
11.无线通信系统,包括多个基站(BS1,BS2,...)和多个用户站(MS1,MS2,...),它们通过无线接口相互连接在一起,所述无线接口采用CDMA传输方法,其特征是,具有一个组织单元(RNM),它将一个用户码组(C)的不同用户码(C1-C8)分配给不同的基站(BS1,BS2,...)。
12.如权利要求11所述的无线通信系统,其特征是,为实现用户分离,还使用了时分多址法,在一个频带内不仅规定上行传输,也规定下行传输,两者通过一个更换点分隔。
13.如权利要求11或12所述的无线通信系统,其特征是,具有一个组织单元(RNM),它动态地将用户码(C1-C8)分配给基站(BS),同时考虑相关站(BS,MS)与一个或多个网孔(Z1-Z3)和/或传输质量之间的干扰。
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