CN1193627C - 用于空中接口支持可变数据速率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于空中接口支持可变数据速率的方法，其中所述空中接口被分成时域、空间域、频域、或其任何组合的多个部分，每个部分被分配一组LS码作为正交扩频码，至少两个部分被分配具有不同码长的不同LS码组。通过在不同的部分内利用不同的LS码，和通过将不同的部分灵活地分配给每一个移动终端，以满足本发明要求的可变数据速率。在时域，本方法通过在不同的子帧内利用不同的LS码长和将子帧灵活地分配给每个移动终端来实现。

Description

用于空中接口支持可变数据速率的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统中一种用于空中接口支持可变数据速率的方法。更特别涉及一种在LS编码的无线系统中将物理信道资源配置和分配给具有数据速率要求的不同移动终端的方法和装置。这种配置和分配方法允许具有不同业务质量要求的分组数据业务的有效传输，例如互联网协议(IP)分组，同时提供复用增益和提高信道利用率。

背景技术

本发明涉及支持具有不同数据率要求的多个移动终端。在CDMA网中，通过将不同的多址接入码分配给不同的移动终端实现多址接入。另外，在典型的CDMA系统中，在与实时电路应用，例如话音，相同的无线资源上同时支持best effort分组数据业务(例如，互联网浏览、文件传输)引发了整个系统功率和干扰管理的问题。防止高速数据脉冲串占用为实时用户预留的资源是一个极其难以管理的问题。这主要是因为干扰对典型CDMA系统的影响。考虑到一个多小区互相干扰的网络(典型的高密度蜂窝网)时，这个问题会更严重。

在发明人为李道本，发明名称为“一种具有无干扰窗口的扩频多址编码方法”的PCT申请PCT/CN00/00028中，公开了一种称为LS码的编码方案，LS码具有一种特性，即当LS码的两个副本在具有n个码片的窗口同步时除了原点以外，LS码的自相关为零。此外，LS码还具有另一个特性，即当两个不同的LS码在具有n个码片的窗口同步时，码间的互相关为零。因此，存在大小为n个码片的零相关窗口，也称为无干扰窗口。这表示当LS码用作无线空中接口的扩频码时，只要同一信道的两条路径之间的时间偏差处于零相关窗口内(换句话说，只要每次传输的时间扩散在IFW的限制内)，即可以忽略符号间干扰(ISI)。同样，利用不同LS码的两信道之间的多址干扰(MAI)也可以忽略，只要这两个信道间的时间偏差和每个信道的时间扩散处于零相关窗口内。

在下文中，将LS码用作正交扩频码的无线系统、信号、空中接口分别称为LS编码无线系统、LS编码信号和LS编码空中接口。

在下文中，将利用具有IFW特性的正交扩频码的无线系统、信号、空中接口分别称为IFW无线系统、IFW信号和IFW空中接口。

在LS编码无线网中，需要一种方法允许将无线接口资源分配给不同的移动终端，可以满足不同移动终端的数据率要求。LS编码无线系统的无线接口资源可以分配在多个子帧中。因此资源分配的问题即为如何配置这些子帧和如何将这些子帧分配给LS编码无线系统的移动终端，满足移动终端的数据率要求。同时，此方法应充分利用分组数据业务的特殊不连续的传输特性，实现复用增益，提高无线信道的利用率和容量。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种将信道资源分配给所支持的移动终端，以传输数据分组的方法。

本发明的另一个目的在于通过使用不同的LS码长和不同的子帧，以及LS码分配提供一种支持可变数据率的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种用于LS编码系统支持不连续分组数据业务的方法，以获得复用增益。

本发明的另一个目的在于提供一种用于LS编码载波中同时支持基于实时电路的业务，例如话音呼叫，和基于best-effort分组的业务。

本发明提供一种信道资源配置和分配方法，允许：

1.支持LS编码无线系统的高数据率和可变数据率业务。

2.在同一LS编码载波内支持基于实时电路和基于best-effort分组的业务。

在本发明中，空中接口被分成时域、空间域、频域或它们任意组合的多个部分，每个部分分配一组LS码作为正交扩频码，至少两个部分被分配给具有不同码长的不同LS码组。通过在不同的部分内利用不同的LS码长，以及将不同的部分灵活分配给每个移动终端，以满足本发明要求的可变数据率。

在时域，通过在不同的子帧内使用不同的LS码长和将子帧灵活的分配给每个移动终端实现了这种方法。

附图说明

并入和组成此说明书一部分的附图说明本发明的特定实施例，并和说明书一起用于解释，本发明的原理，但不局限于此。

图1给出用于本发明优选实施例的LAS-2000帧结构，并说明此帧结构如何被进一步分为子帧和时隙。LAS-2000是LS编码无线系统的一种运作模式，与IS-2000标准兼容。

图2给出一个(17，136，2559)的LA码，包含17个脉冲，脉冲长度为2559个码片。这只是说明性的例子，也可以使用同一家族(LA码)许多其它的码。

图3给出了LS-2000帧结构内的时隙。说明LS码关于LA脉冲的位置。

图4给出了LS码的产生树，说明LS码长和在树的每一级可获得的LS码数目的关系。

图5给出了时偏重叠LA码，说明它如何由原始的LA码产生。

图6给出时隙和多个LS码如何安排在时隙内。

图7给出一个时隙的例子，它承载8个16码片(8个码片的C码和8个码片的S码)长的LS码。

图8给出LS码的生成树和解释子树和最小公祖先的概念。

图9给出在利用不同长度LS码的LAS-2000帧结构内支持可变数据率的例子。

图10给出LAS-2000数据帧结构的优选实施例，LAS-2000是如何使用本发明的一个例子。根据其它无线标准，如W-CDMA和TD-SCDMA的使用也存在其它的例子。

图11给出在LAS-2000帧结构的不同子帧中支持不同数据率的例子。

图12给出在同一LAS-2000载波内既支持基于电路的业务又支持基于分组的业务的例子。

图13给出增强型16QAM调制的状态图。

具体实施方式

本发明是根据这样一种观念，即LS编码无线系统中一个固定或移动发射机的发射可以由接收机用多个不同的方式与来自其它发射机的发射分离开。这种分离可以这样实现：

-在时域，通过将发射机限制在特定的时隙发射；

-在空间域，通过利用自适应天线阵列以区分不同时间扩散区域；

-在频域，通过将不同的RF载波分配给具有不同延时特性的发射机；

-通过将不同的码分信道分配给属于不同时间扩散范畴设备。

根据本发明的方法包括下面的步骤：

1.将空中接口划分为时域、空间域及频域多个部分。每个部分支持不同的IFW。例如，在时域，这可以通过将不同的IFW分配给不同的SF来实现。在空间域，这可以通过将不同的IFW分配给不同的定向天线来实现。在频域，这可以通过将不同的IFW分配给不同的载波来实现。

 2.每个部分被分配一组LS码作为正交扩展码，至少两个部分被分配不同码长的不同LS码组。通过利用不同部分内的不同LS码长，以及将不同部分灵活分配给每个移动终端，以满足本发明要求的可变数据率。

在发明人为李道本，发明名称为“一种扩频多址编码方法”的PCT申请PCT/CN98/00151中，公开了一种称为大区域(LA)码的编码方案。本发明利用PCT/CN98/00151所述的LA码，因此每个SF运载一个(136，17，2259)LA码。此LA码包括具有2559码片周期的17个脉冲。每个LA脉冲对应于SF内的一个时隙。第一时隙可以用作导频，剩余的16个时隙可用于承载用户数据或信令信息。图2表示具有17个脉冲的LA码。

作为一个优选实施例，所述部分是时域的子帧，每帧中的子帧的数目由所定LA码的周期决定。所述子帧被分成多个时隙，其中所述的时隙数目由所述LA码的脉冲数目决定，所述时隙长度随所述LA码的脉冲间隔的变化而变化。所述LS码通过调制填入所述时隙。在下文中，我们将上述的这种分割称为LAS-CDMA，因此更容易地表示这种分配方案。

LAS-CDMA是一种结合了CDMA和TDMA优点的无线空中接口分配方案，CDMA和TDMA是现今使用的最为普遍的无线多址技术。LAS-CDMA利用一种新的编码技术，降低用户间干扰，从而导致更高的用户容量和更好的质量。同时，LAS-CDMA利用一种类似于TDMA系统中所用的传输帧结构，。允许有效地分配带宽资源和支持高速及可变速率数据业务所需的QoS管理。

根据LAS-CDMA，每帧包括N(例如在LAS-2000情况下为24576)个码片并被分为M(例如，在LAS-2000中为10)个子帧(SF)。第一个子帧，SF0包括N0(例如在LAS-2000中为1545个码片)，可用于承载控制信道。

图1给出了作为本发明优选实施例的LAS-2000帧结构，并说明此帧如何进一步分为子帧和时隙。LAS-2000是LAS-CDMA和LS编码无线系统的一种运作模式，与IS-2000标准兼容。参见图1，LAS-2000系统的下行信道包括连续20ms的帧。

举个例子，在LAS-2000中，SF0可以用作下行链路的广播同步信道(BSCH)和上行链路的接入信道(ACH)。剩余的9个SF，从SF1到SF9，承载业务和信令信道。这些SF的每一个都包括2559个码片并进一步分为17个时隙。

回到参考LS码，图1说明了LS码由两个成分组成，等长的S和C部分。对于图1所示的优选实施例，S和C皆为64码片长，由4个码片的间隙隔开。在C之前有4个码片的间隙，而在S之后有可变长度的间隙。每个LS码承载一个调制符号。当使用16QAM调制方案时，每个LS码承载4个信息比特。假设使用128个码片长的LS码，且TS0用于其它目的，则每个LS码中SF运承载的信息比特数是16×4＝64比特。因此每个128码片长的LS码中，20ms帧承载的信息比特数是64×9＝576比特。如果每个用户在20ms帧的所有SF中分配一个LS码，则每个用户的数据率是28.8kbps。LA和LS码的结合称为LAS码。图3给出了在给定时隙内LA脉冲和LS码之间的关系。

分组数据业务在许多方面都区别于基于电路的业务，例如话音。通常话音业务产生一个等速率的数据流，而分组数据业务的数据速率和到达形式变化很大。例如，支持如话音对话实时业务的分组数据对话需要具有低等待时间和延时变化的恒定比特率连接。然而，支持文件下载的分组数据对话需要低误码率的相对较高的数据速率，等待时间并不是主要关心的问题。另外，分组数据以间歇通断的方式到达。在分组数据对话期间，数据脉冲串到达以后是寂静周期。这种交替的通断周期一直持续到数据对话结束。这种数据到达模式对信道分配协议的设计有重大的影响。该信道分配必须足够灵活并动态支持一种大范围的数据速率，同时允许资源的动态分配，以获得复用增益。

本发明提供一种在LS编码无线系统中支持分组数据业务的方法，因此直到LS编码子系统极限的可变的数据速率，可以分配给每个用户。同时，该方法允许码字和部分(时域中的子帧)在多个用户之间共享。由此导致复用增益，提高吞吐量和容量。

为了支持不同用户的不同数据速率，一种方案是支持同一SF内不同码长的LS码。另一种方案是支持基于每个用户的SF及LS码的灵活分配。本发明提供了支持这两种方案的方法。

图4给出了LS码的生成树。在树的根部，有一对2码片的LS码，称为原码。原码用于根据在PCT申请PCT/CN00/00028中所述的LS码生成方法产生更长的LS码。通常，树下每生一级，LS码的长度以及LS码的数目加倍。图4清楚地说明了树的每一级LS码的数目和长度。注意，在当前的实施方式中，树的低一级包含长度为128码片的128个LS码。每个LS码用于扩展一个调制符号，因此LS码越短，在固定长度时隙内可以发送的LS码数目越大，数据速率越高。

对于图3所示的LAS码，每个LS码邻近一个LA脉冲。此LA脉冲和LS码组成一个帧结构的时隙。如果LS码长较小，可在此LA脉冲处邻接多个LS码。图5给出了LA码的时偏重迭版本，其中原始LA码的M-1移位版本是通过将原始LA码移位要支持LS码的S或C码长的i倍距离产生的。其中i＝1...M-1是移位LA码标引。图5给出了LA码的时偏重叠版本是如何产生的。

给定LA码的时偏重叠版本，每个时隙即包含原始LA码脉冲和M-1个移位版本脉冲。因此同一LS码的M个副本可以位于图6所示的时隙中。从而，LS码的容量比只承载一个LS码的时隙增加了M倍。每个时隙的LS码数目M取决于LS码的长度。在优选实施例中，假设一个时隙可承载的LS码最大长度为128码片，M等于128除以LS码的码长。对于长度为128的LS码，该时隙可以承载一个LS码(一个C和一个S部分)。对于长度为32的LS码，该时隙可以承载四个LS码(四个C和四个S部分)。图7给出承载8个8码片长LS码的时隙例子。

如前所述，LS码数目随LS码长的降低而减少。根据LS码设计，当使用树顶点的一个或两个LS码时，该顶点以下的子树不同时使用。例如，在图8中，由于顶点X是子树A的最小公祖先。顶点X的一个或两个LS码被选用同一子树A(子树A)内顶点X以下其它的LS码不可以被使用。但是其它的子树，例如子树B不受影响，仍然可以使用。通常树中的任何LS码都可以使用，只要它的祖先没被使用过。这表示可以从树中选择任何一个LS码，并用于扩展调制的数据业务，只要所选LS码的祖先都没被使用过。

LS码的上述特性可用于支持LS编码系统中高数据速率和可变数据速率。每个SF可以支持具有不同长度的多个LS码。具有此帧结构的不同SF可以进行不同配置，并支持不同LS码组。这使得无线资源和数据速率在多个移动终端之间分配具有高度灵活性。下面的例子将对此进行说明。

图9给出了LAS-2000信道的一个结构例子。在此结构中，载波设置成支持64个128码片的LS码信道、16个64码片的LS码信道和8个32码片的LS码信道。此例中，所有SF以同样的方式配置，使得每个LS码形成一个连续信道。当利用16QAM调制方案时，长度为128、64和32码片的每个LS码分别形成吞吐量为259.2Kbps、518.4Kbps和1036.8Kbps的信道。为了实现较低的数据速率，每个用户可以在20ms帧内分配更少数目的SF。每个子帧对应于128、64和32码片LS码的吞吐量分别为28.8，57.6，115.2Kbps。另一方面，通过将多个LS码分配给同一移动装置可以获得更高的数据速率。总之，无线系统中信道资源的分配可以非常灵活。例如，一个移动终端可以只分配SF 4、5和6中的LS码1和2。此外，这种分配还可以用于特定的20ms帧或一段延长的时间。多个用户也可以共享同一分配。例如，数据管道可以由SF1到9的LS码1和2承载。多个移动终端可以分配这同一个数据管道。通过明确的或机载信令。可完成对比数据管道的多址接入。

利用不同长度的LS码可以支持不同的符号速率。一个远程单元可以分配一个或多个LS码，对于每个分配的LS码，一个或多个时隙或子帧。表1给出了当利用16QAM调制时每个LS码每个时隙和每个LS码每个子帧的调制符号率和数据速率。

表1使用16QAM调制时的符号速率和数据速率

LS码长	每个LS码每个时隙		每个LS码每个子帧
					符号率(sps)	数据率(bps)	符号率(sps)	数据率(bps)
	128	50	200	850					3400
64					100	400	1700	6800
	32	200	800	3400					13600
16					400	1800	6800	27200
	8	800	3200	13600					54400
4					1600	6400	27200	108800
	2	3200	12800	54400					217600

至于调制，本发明引入了增强型16QAM，它的状态图如图13所示。也可以使用其它的调制，例如QPSK。

在另一个例子中，SF可以编组为更大的单元，称为数据帧(DF)。每个DF可用于承载一个更高层的数据块，例如无线链路层帧。图11给出了一个例子，其中三个SF组合在一起形成一个DF。图11只示出了一个可能的结构。每个DF的SF数目可以在从1到每帧最大SF数目的范围内。每个DF的结构可以不同。图12给出了一个例子，其中由SF1、SF2和SF3组成的DF1支持32个128码片的LS码信道，16个64码片的LS码信道和16个32码片的LS码信道。由SF4、SF5和SF6组成的DF2支持32个128码片的LS码信道，48个64码片的LS码信道。由SF7、SF8和SF9组成的DF3支持128个128码片的LS码信道。一个移动终端可以分配所选DF组内给定数目的LS码。此外，多个移动终端可以共享一个给定的分配。

图12给出另一个例子，其中在LAS-2000帧结构内同时支持基于电路的业务，例如话音呼叫和分组数据业务。图12中说明128码片的LS码的前64个码片分配给基于电路的业务。这64个LS码的每一个在时域中被分为两个信道。第一个信道由SF1到SF4组成，第二个信道由SF6到SF9组成。SF5用于承载专用控制信道。根据此结构，LAS-2000载波支持128个同时进行的话音呼叫。此外，图12所示的LAS-2000载波还支持4个16码片的LS码和8个32码片的LS码。这12个LS码在时域中被分成3个数据帧载波，分别占用SF1-SF3、SF4-SF6和SF7-SF9。这些LS码可用于承载多个分组数据对话的链路层帧。当链路层帧可用于传输时，一个移动终端可被动态地分配给选定LS码内的多个数据帧载波，因此允许支持可变数据速率。当移动终端只在需要时分配数据帧载波时，允许网络由于分组数据业务的间歇性行为而实现复用增益。此例说明在同一载波内如何能够同时支持基于电路的业务，例如话音和分组数据业务。图12给出的例子代表其中一个优选实施例。其它支持各种话音和数据混合业务，以及使用不同LS码组合的结构也是可能的，在此例中未示出。

LS编码无线系统的干扰降低特性解决了由于时间敏感的业务(例如话音)与分组数据业务的best effort脉冲串业务(例如无线互联网浏览或文件或email传输)共存所引起的功率管理挑战。

显然，本领域技术人员，可以对本发明予以各种改进，而不偏离本发明的范围和精神。本发明希望覆盖权利要求及其等同范围内各种系统和方法上的改进和变化。此外，本发明覆盖本发明系统和方法的当前和新的应用。

Claims (9)

1.一种用于空中接口支持可变数据速率的方法，其特征在于：

所述空中接口被分成时域、空间域、频域、或其任何组合的多个部分，每个部分被分配一组LS码作为正交扩频码，至少两个部分被分配具有不同码长的不同LS码组。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述部分是时域的子帧，每一帧中的子帧数目取决于选定LA码的周期；

所述子帧被分为多个时隙；其中所述时隙的数目取决于所述LA码的脉冲数目，所述时隙长度随所述LA码的脉冲间隔变化而变化；

所述LS码通过调制填入所述时隙。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述LS码以LS帧的形式填入所述时隙，LS帧具有特定的长度，并进一步包括C码的C部分和S码的S部分，同时LS码的C码和S码各自独立地填入所述C部分和S部分。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

当所述分配的LS码长度小于所述C部分加所述S部分的长度时，多个LS码可用于填入所述LS帧的所述C部分和所述S部分。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述空中接口分成时域的多个子帧。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于：

所述多个部分被分为多个组，每组使用的LS码具有特定的码长。

7.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于：

利用长度短的LS码的部分用于低速数据速率业务，利用长度长的LS码的部分用于高速数据速率业务。

8.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于：

利用长度短的LS码的部分用于低速数据率业务，利用长度长的LS码的部分用于高速数据率业务，所用LS码最短长度为2个码片，最长为128个码片。

9.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于：

选定正交扩频码的调制是增强型16QAM调制。

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