CN1258403A - 经移动通信系统的无线电接口发送用户信号的数据符的方法和发送设备 - Google Patents

Abstract

在本发明方法中,用户信号的N个数据符形成一个数据块。在第一方法步骤中,数据块分为具有Ns个数据符的若干个分数据块。随后Ns个数据符分配给副载波,并且对这些不同的副载波平行地调制,其中对每一副载波应用至少一个单独的代码符进行调制。副载波重叠形成宽带载波,使得Ns个数据符被同时传输。随后以N/Ns个互相排列成行的数据块进行传输。

Description

经移动通信系统的无线电接口发送用户 信号的数据符的方法和发送设备

本发明涉及经移动通信系统的无线电接口发送用户信号的数据符的方法和发送设备，例如用于移动无线电网络内的基站或移动站。

从G.Fettweis，A.S.Bahai，K.Anvari，“On multi-carriercode division multiple access(MC-CDMA)modem design(论多载波码分多址(MC-CDMA)调制解调器设计)”Proceedings of theIEEE 44th Vehicular Technology Conference VTC’94，Stockholm，1994，第1670-1674页获悉具有多个载波的CDMA无线电系统。在把这种系统用于移动通信时，在位置固定的基站和移动的移动站之间有一无线电接口。从基站到移动站的传输路径称为下行链路，而从移动站到基站的传输路径称为上行链路。

然而根据以前的技术具有多个载波的CDMA无线电系统很难在移动通信系统内实现，因为在发送端发送信号的产生，该信号包含分配给用户信号的数据符，不能与无线电接口的传输条件充分匹配。

因此本发明的任务是提供用于发送数据的改进的方法和改进的发送设备。本任务通过具有权利要求1特征的方法和通过具有权利要求13的特征的发送设备得以实现。

本发明的扩展可在从属权利要求内找到。

在本发明的发送起源于一个或多个用户信号的数据符的方法中，使用用户分离，例如CDMA法的移动通信系统的无线电接口是其先决条件。在这种情况下，用户信号的N个数据符形成一个数据块。这样一种数据块例如是无线电数据块，正如它在TDMA系统(时分多址)的时隙内传输那样。

在第一方法步骤中，数据块分成多个具有Ns个数据符的分数据块。随后Ns个数据符被分配给副载波，并被平行地调制在这些不同的副载波上，其中对于每一副载波用至少一个单独的代码符实现调制。副载波叠加形成宽带载波，以便Ns个数据符被同时传输。随后按照N/Ns个互相排列成行的分块经无线电接口进行传输。

上述发送法在接收端具有一种等效。因此这导致无线电接口具有一种系统结构，该系统结构(在应用不同的代码符进行数据符调制/扩展的情况下)作为CDMA用户分离的优点是高度抗干扰的，例如频率分集和干扰分集，并通过借助多个副载波的多载波法该系统结构允许频率资源灵活分配。本发明的方法允许相应地考虑并补偿多用户干扰和符号间的干扰。

通过本发明的方法容易低开销实现灵活的CDMA移动通信系统。根据本发明应用DS(直接序列)CDMA并通过多载波法使用户分离的信号产生被组合。数据符的传输可以灵活地并具有许多自由度地利用两种方法的特殊优点。

根据本发明的有益扩展，副载波线性叠加形成宽带载波。因此信号产生的开销以及传输后的检波的开销维持低。

根据本发明的改进一个数据符在多个副载波上传输。这保证了对该数据符的频率分集，使传输更加抗干扰。此外，在数据符用的副载波或副载波群之间安排未应用的频带是有利的。通过不同数据符或用户信号用频带的这种嵌套，传输错误被分散并在接收端较容易补偿它们。

如果在给定的频率储备情况下，这样副载波分配给分数据块或数据符，这种分配使副载波的中频间隔最大，获得尽可能最佳的频率分集。

当根据无线电接口的传输条件分数据块的数据符数可以改变时，可以特别有利地利用本发明方法的灵活性。这样，允许位速率相应地与需要或在传输条件下允许的最大值适配。

根据无线电接口的传输条件，分配给一个数据符的副载波的数目Q能够改变同样是有利的。因此能够使抗干扰度适配于传输条件并同时可以经济地管理频率资源。

根据本发明的进一步改进，通过改变分数据块中同时传输的数据符的数目，用作数据符传输的周期可以根据无线电接口的传输条件改变。因此根据周期长度和/或同时传输的数据符数目，可以利用多载波法或码分多路传输法的优点。这在恒定数据速率的情况下可以实现；取决于具体的传输条件，无线电接口的参量可单独调整。

如果在用作数据符传输的周期内提供一个没有任何信息传输的保护时间，则在接收端可以使用特别简单并经济的接收机。如果为一个数据符调定较长的周期，则这种可能性呈现出来。

根据本发明，从复数组中没有限制地选择数据符是可能的，因为通过与副载波有关的调制，可以选择大量单独的调制类型，和大而容易调整的数据符和代码符组合的多样性。

除了CDMA用户分离之外本发明方法还能附加地提供按照TDMA和/或FDMA法的用户分离，所以它可以容易地在现行的移动无线电网内实现。

通过使用以矩阵形式储存各个代码值的存储器装置，以与副载波有关的方式准备调制，其中通过加权，这些数值包含数据符任意的线性变换，以便形成已调制的数据符和/或应传输的数据的脉冲整形。

以不同的副载波数分配给一数据块中至少两个数据符的方式或一数据块分成具有不同数据符数目的至少两分数据块的方式，控制装置可以有利地进行数据符与符号有关的单独的处理。一数据块中的数据符可以具有不同的意义。所以例如，以信令符号的干扰通常比对语音传输的符号干扰更为严重。以单独处理符号或分数据块的方式本发明的方法可以突出地考虑这种情况。

抗干扰性可以用副载波的带宽和对一个符号的传输时长之积描述，以便在一个数据块内无线电接口资源(副载波数和符号持续时间)相应的分配确定单独的抗干扰性。

发送设备的控制装置是以这种方式有利地设计的，根据无线电小区的传输条件和/或负荷，数据符与符号有关的单独的处理按照无线电资源管理设备的规定转换。因此也在运行期间保证了符合要求的灵活性。

根据本发明，可以把GSM移动无线电网或另一移动无线电网，例如PDC，IS-54/136，PHS，DECT或IS-95的现行频带，用于一个副载波的一个或多个频带或者在副载波之间安排这些频带。

发送设备可以用在基站或移动站。本发明的发送方法的主要优点是：传统的检波法可用于相应的接收设备，因此可以通过在发送设备内简单的参数调整可以与通信伙伴的特殊的性能相适应。

本发明的主要对象依靠附图和实施例详细说明如下，其中：

图1示出移动无线电网的方框图，

图2示出无线电接口的频率资源的概略图，

图3示出无线电数据块结构的概略图，

图4a，b示出数据分配给副载波的概略图，

图5示出发送设备的方框图。

图1所示移动通信系统的结构相当于公知的GSM移动无线电网的结构，它包含多个彼此网联的并对固定网PSTN建立接入的移动转换中心MSC。此外，这些移动转换中心MSC各与至少一台基站控制器BSC相连。每一台基站控制器BSC又允许与至少一台基站BS通信连接。这样一台基站BS是一台可以经无线电接口与移动站MS建立通信连接的无线电站。在图1示范地描绘了在三台移动站MS和一台基站BS之间的三条无线电通信连接。运行和维护中心OMC实现对移动无线电网或其部件的监控和维护功能。运行和维护中心OMC和基站控制器BSC实现在基站BS的无线电小区内的无线电技术的资源分配的调整和匹配的功能。移动通信系统的功能性也可转换到另外的无线电通信系统，必要时也可以传输到位置固定的移动站MS。本发明的方法也可以用于这种无线电通信系统。

在基站BS和移动站MS之间的通信线路在直接传播路径之外须经由例如建筑物或植物反射引起的多路传播。如果假设移动站MS正在移动中，则多路传播和其它干扰一起导致正在接收的基站BS处用户信号的各传播路径的信号成分作为时间函数被叠加。进一步的出发点是：不同移动站MS的用户信号在接收点被叠加形成接收信号，因为根据实施例，应用CDMA法实现用户分离。在下文所述方法应当与连续改变的传输条件相适应。

发送的基站BS的任务是为传输准备包含在用户信号内的数据d，并把该数据发送到用户专用的通信连接中的各个移动站MS。

图2示出在移动通信系统内的频率分配。在图1中与3个移动站MS通信联系的基站无线电小区内有12个频带0……11可供网络操作员支配。其中3个频带已经分配给现行的GSM移动无线电网络，也将继续被应用。此外，9个副载波1，2，…，9可供支配。根据图2，假设对所有的频带具有恒定的带宽。然而按照本发明这对移动通信系统而言并非先决条件。

对在图5内更详细说明的发送设备，只是多个这样的频带必须可以组合形成一宽带无线电接口。在这种情况下发送设备可以与GSM运行的发送设备并行使用，或者可以通过合适的参数调整实现其功能。

图3示出用户信号的无线电数据块的结构。这样一种无线电数据块在TDMA帧结构的一时隙内被传输。在每个帧至少包含一个时隙用于一个或多个用户信号。

无线电数据块的持续时间用T_bu表示。无线电数据块包含数据块，每一数据块具有N个数据符d，每一数据块的长度为T_b1。两数据块通过具有T_seq持续时间的训练序列T_tseq分开。保护时间T_g构成无线电数据块的终止，该保护时间用来补偿由移动站MS和基站BS之间不同距离产生的延迟时间差。

图3也示出单独的数据符d怎样根据纯CDMA法-在左边-或根据纯多载波法-在右边-可以被传输。在CDMA法中，每一数据符d用代码符Q在带宽B_u上被扩展。在多载波法中，每一数据符d在Q副载波上调制，其中副载波带宽之和给出带宽B_u。在这两种情况下，传输数据符的时间是符号持续时间T_s。

根据本发明现在偏离两种方法的固定模式并准备按照图4a，4b进行传输。

在图4a示出具有通过每一数据符d的代码符c扩展的分数据块的传输情况。

具有N个数据符d的数据块分为具有Ns＝3的数据符d₍₁₎，d₍₂₎和d₍₃₎的分数据块。副载波1，4和7分配给数据符d₍₁₎，副载波2，5和8分配给数据符d₍₂₎，而最后副载波3，6和9分配给数据符d₍₃₎。对数据块中的其它分数据块的处置是等效的。在这种情况下分配策略意在为数据符例如d₍₁₎用的副载波的中心频率间的间隔最大，以便可以在传输时利用尽可能大的频率分集。

在按照图4a分配时，分数据块的单个的数据符d₍₁₎，d₍₂₎和d₍₃₎在这方面进行等效处理。如果单个的数据符d具不同的加权，则单个的数据符d₍₁₎也可以通过分配更多数量的副载波给予优先权。

这些符号中的每一个在符号持续期间T_s中用单个代码符c₍₁₎，c₍₂₎和c₍₃₎扩展。这时每一数据符d的代码符的数目减少至Q＝1，由此在合适地选择其它参数情况下，也可以提供没有CDMA接收的接收站MS。

尤其是在这种情况下，在符号持续期间T_s也可以提供保护时间，以便使其更容易使用便宜的接收机而无须校正。因此可使用简单而价格低的移动站MS。

此外，本发明也可以通过增大同时传输的数据符数，即增大一个分数据块的长度Ns，延长符号持续时间T_s而不降低数据速率。较长的符号持续时间T_s，尤其在皮小区或微小区内的移动通信网的分级小区结构内是有优点的。

在图4b示出通过每个数据符d的代码c的离散传输多个用户信号的分数据块的情况。

具有N个数据符d的K个用户信号的数据块分成具有Ns＝3的数据符d_(1)(k)，d_(2)(k)和d_(3)(k)的分数据块，其中k＝1，…K。副载波1，4，7分配给数据符d_(1)(k)，副载波2，5，8分配给数据符d_(2)(k)，并且，最后，副载波3，6，9分配给数据符d_(3)(k)。对数据块的其它分数据块的处理是等效的。

这些数据符d_(1)(k)，d_(2)(k)和d_(3)(k)中的每一个在符号持续期间T_s中以用户专用代码C_(k)(q)，k＝1…K，q＝1…Q扩展。K是同一频道和时隙内的用户数，而Q是每个数据符d的代码符数。通过这些用户专用代码c_(k)(q)，不同用户信号的数据符d_(1)(k)，d_(2)(k)和d_(3)(k)可以在接收端再分离，例如用所谓的JD(相关检波)CDMA法。此外可以为在不同的副载波内扩展的单个的数据符d_(1)(k)，d_(2)(k)和d_(3)(k)提供与副载波有关的不同代码，因此有三个不同的代码用于数据符d_(1)(k)，d_(2)(k)和d_(3)(k)。

图5示出为实现本方法的发送设备。发送设备包含具有储存器SP的控制装置SE，调制装置MOD和传输设备HF。

用户信号的数据符d抵达在网络端的发送设备内并输入到调制装置MOD。在一部分调制装置MOD内实现数据调制，例如误码保护，嵌套等。此外数据块的数据符d通过控制装置SE分为具有Ns数据符d的分数据块。

在存储器SP内储存分数据块的长度Ns和位置。此外以矩阵形式储存zeta值，在由调制装置MOD读出时，导致数据符d的扩展。

这些zeta值具有例如形式： ${\mathrm{zeta}}^{(k,\mathrm{ns})}=c_1^{\left(k\right)}\·{\mathrm{\δ}}^{(1,\mathrm{ns})}+c_2^{\left(k\right)}\·c_2^{\left(k\right)}{\mathrm{\δ}}^{(2,\mathrm{ns})}+..+c_Q^{\left(k\right)}{\·\mathrm{\δ}}^{(Q,\mathrm{ns})},$ 而k＝1…K且ns＝1…Ns，其中δ是反向分立的福里哀变换(IDFT)或某些其它的线性变换的元。

此外用于脉冲整形的因系数是这样算入zeta值内：

zeta^(k，ns)＝ax·zeta，x＝1…9(因为按照图4有9个副载波)，以至因此单个的副载波和相继的宽带发送信号得到一种产生窄频谱的可预定的形状，例如GMSK形状或按照突起的余弦函数(rised-cosine-function)的形状。通过形式为S^(k)＝zeta^(k)·d^(k)，式中k＝1…K，的这种对发送信号S的扩展类型产生的信号在传输装置HF内数字/模拟变换和低通滤波后适当放大，经无线电接口发送到接收的移动站MS。

下面内容描述了分配和调制策略，使得通过控制装置SE控制的发送设备，可以通过参数Ns，Ts，Q和每一数据符d的副载波的调整实现灵活的传输法。

参数的选择考虑在无线电小区(大量用户)内传输条件(强干扰和干涉)以及无线电资源(时隙，频率，代码)的负荷。这些条件通过基站控制器BSC和/或运行和维护中心OMC发信号给控制装置SE。随后控制装置SE为每次通信联系选择参数组。

同时，可以适应单个移动站MS的所要求的特殊的传输条件(非CDMA或只在一定带宽内的多载波法)和特殊的数据速率的一些需要。因此为zeta值选择的数据组同样以这种方式确定。

本发明的方法可以灵活方式进行以下的调整：

每个数据符d的大量副载波和/或长的符号持续时间T_s改进了传输质量。

每个分数据块的大量数据符d增加了恒定符号持续期间T_s的数据速率。

传输质量可以专门对数据符d或分数据块进行调整。

脉冲整形和变换可以改变。

可以通过对一个数据符d分配大量副载波或借助每个数据符d的多个代码符实现频率分集。

因此本发明的方法尤其适合于未来移动通信系统用，如UMTS(通用移动通信系统)或FPLMTS(未来公共陆地移动电信系统)。

Claims (24)

1.经移动通信系统的无线电接口发送用户信号的数据符(d)的方法，其中，用户信号的N个数据符(d)组成一个数据块，具有以下的方法步骤：

—数据块分为具有Ns个数据符(d)的多个分数据块，

—Ns个数据符(d)分配给副载波，

—Ns个数据符(d)为了同时传输对各至少一个副载波并行地调制，其中副载波中的每一个用至少一个单独的代码符(c)进行调制，

—副载波叠加形成宽带载波，以及

—通过无线电接口传输分数据块。

2.根据权利要求1的方法，应用副载波的线性叠加形成宽带载波。

3.根据权利要求1或2的方法，其中，数据符(d)在多个副载波上传输。

4.根据上述权利要求之一的方法，其中，未使用的频带安排在数据符(d)用的副载波或副载波群之间。

5.根据权利要求4的方法，通过副载波分配给分数据块，这种分配使副载波的中心频率间的间隔最大。

6.根据权利要求4的方法，通过副载波分配给数据符(d)，这种分配使副载波的中心频率间的间隔最大。

7.根据权利要求4到6之一的方法，其中，在具有分数据块的数据符(d)的副载波或副载波群之间的频带内传输其它的用户信号。

8.根据上述权利要求之一的方法，其中，分数据块的数据符(d)的数目根据无线电接口的传输条件可以通过调整改变。

9.根据上述权利要求之一的方法，其中，分配给一数据符(d)的副载波数Q根据无线电接口的传输条件可以通过调整改变。

10.根据上述权利要求之一的方法，其中，用于数据符(d)传输的周期根据无线电接口的传输条件，以改变分数据块内同时传输的数据符(d)的数目的方式调整改变。

11.根据上述权利要求之一的方法，其中，在用于数据符(d)传输的周期内提供没有任何信息传输的保护时间。

12.根据上述权利要求之一的方法，其中，从复数组选择数据符(d)。

13.经移动通信系统的无线电接口发送用户信号的数据符(d)的发送设备，其中用户信号的N个数据符(d)组成一数据块，

—具有控制装置(SE)用于把数据块分为具有Ns个数据符(d)的多个分数据块，

—具有调制装置(MOD)用于Ns个数据符(d)对各至少一个同时传输的副载波调制，其中用至少一个单独的代码符(c)对每个副载波进行调制，并用于副载波的叠加形成宽带载波，以及

—具有传输装置(HF)用于经无线电接口传输分数据块。

14.根据权利要求13的发送设备，其中，根据TDMA和/或FDMA法，应用额外的用户分离。

15.根据权利要求13或14之一的发送设备，具有存储器(SP)用于以矩阵形式储存与副载波有关的单个代码(c)的值(zeta)，其中，通过调制装置(MOD)读出该值。

16.根据权利要求15的发送设备，其中值(zeta)导致数据符(d)的线性变换以形成调制的数据符。

17.根据权利要求15或16的发送设备，其中，应传输的数据(d)的脉冲整形系数通过与副载波有关的加权计入值(zeta)内。

18.根据权利要求13到17之一的发送设备，其中，以不同数目的副载波分配给一数据块的至少两个数据符(d)的方式，通过控制装置(SE)进行与符号有关的数据符(d)的单独处理。

19.根据权利要求13到18之一的发送设备，其中，以数据块分为至少两个具有不同数据符(d)数Ns的分数据块的方式，通过控制装置(SE)进行与符号有关的数据符(d)的单独处理。

20.根据权利要求13到19之一的发送设备，其中，以副载波带宽和一个符号的传输持续时间的不同乘积分配给至少两个数据符(d)或一个数据块的两个分数据块的方式，通过控制装置(SE)进行与符号有关的数据符(d)的单独处理。

21.根据权利要求17到19之一的发送设备，其中，控制装置(SE)根据传输条件和/或无线电小区的负荷，按照用于无线电资源管理的设备(BSC，OMC)的规定转换数据符(d)的与符号有关的单独处理。

22.根据权利要求13到21之一的发送设备，其中，在GSM移动无线电网或另一移动无线电网内现有的频带被用作至少一个副载波的频带。

23.根据权利要求13到22之一的发送设备，它设计成移动通信系统的基站(BS)的部件。

24.根据权利要求13到22之一的发送设备，它设计成移动通信系统的移动站(MS)的部件。

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