CN1285238C - 无线码分多址通信的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于无线码分多址通信的系统和方法包括用于分配基于时隙的码分多址载波的方法和设备，以便在设备和基站之间进行无线反向链路通信。确定与所述的设备对应的一个或者多个工作特性。依据确定的工作特性对码分多址扩频码进行分配。依据分配的扩频码，对时隙进行分配以便进行与基站的无线通信。依据一个方面，分配的扩频码对应于SCDMA码和ACDMA码的其中之一，从而使与SCDMA对应的时隙提供与基站对应的时隙。与其中支持混合的ACDMA和SCDMA码的时隙的系统相比，导致了信道增益的增加和信道容量的增大。

Description

无线码分多址通信的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于反向通信链路(无线设备到基站)的无线通信的系统和方法，更具体地说，涉及一种在码分多址(CDMA)环境下的无线通信的系统和方法，其中，依据一个或者多个工作特性(performancecharacteristic)，为异步操作和同步操作分配通信时隙和/或者扩频码。

背景技术

无线通信的成功已经使对于新的类型的无线设备、以及对于这些设备的质量的提高的需求日益增长。当适合于通过诸如码分多址(CDMA)和正交频分复用(OFDM)系统的基于小区的系统进行通信的无线设备被传统地归类为电话的时候，这样的需求将不再成为问题。

更具体地，无线通信设备还包括个人数字助理(PDA)、寻呼机、网络设备(network appliance)、膝上型电脑(laptop)、以及台式计算机等。这些设备及其使用可以划分为三个种类，即移动、游动(nomadic)、以及固定(stationary)。移动设备是指在使用期间正在移动的设备，例如当行走、乘坐交通工具等时使用的电话和个人数字助理。固定设备是指典型地、即使在反复使用时也不趋向于移动的设备。固定设备的一个实例是具备无线通信能力的个人塔式计算机(persernal tower computer)。游动设备是指可以从一个地方移动到另一个地方，但是在使用时典型地处于固定状态的设备。虽然在使用时典型地是固定的，但是游动设备在使用时也可以是移动的。游动设备的一个实例是具备无线通信能力的膝上型电脑，其中，可以在办公室使用膝上型电脑，也可以将该膝上型电脑移动到另外的地方以便随后的使用。依据该实例，在正在被移动时，例如当正在乘坐火车或者汽车时，依然可以使用膝上型电脑。

当前的无线通信基础设施还包括用来与无线设备进行通信的一个或者多个基站，其中，所述的基站设置在提供对外部服务进行接入例如因特网接入的网络中。由于需求的变化，因此，基础设施通过增加基站和天线密度，以及将设备添加到系统中以便增加施加在基站通信设备上的处理负载的形式而存在。

诸如第三代伙伴计划(3GPP)的、当前提出的无线通信环境对于以上所述的不同种类的设备提出了不同的设计。在确定针对反向链路(设备到基站)的设计时，设备的种类变得特别重要。特别地，诸如3GPP的CDMA设备提出了两种类型的反向链路设计，即同步码分多址(SCDMA)和异步码分多址(ACDMA)，从而使设备在一种类型的链路或者另一种类型的链路上操作。然而，3GPP没有提出反向链路上的SCDMA和ACDMA的互补使用。此外，3GPP和CDMA2000通信环境都没有解决依据设备的类型即固定或者移动，进行SCDMA和ACDMA的互补使用的问题。

SCDMA是指同步正交传输，其中，每一个通信信道由不同的正交扩频序列识别，并且通过确保传输以大体相同的时间到达每一个接收机，实现信道之间的同步。相反，ACDMA链路是其中传输按照不同的时间到达接收机的链路。与SCDMA链路相比，ACDMA链路造成了系统的正交性的损失，以及在每一个基站的覆盖范围即小区内的干扰的增加。

作为SCDMA传输的正交性的结果，与等价的ACDMA链路的相比，实现了相对于在达到给定的比特错误率(BER)所需要的载波干扰比(carrier to interference ratio)的大约3dB或者更高量级的正交增益。由于所有设备同步地操作时，载波信道的容量因而增加，因此，SCDMA的设置比ACDMA操作更为理想。然而，时间没有对准的即与其他设备不同步的设备的存在增加了信道中的干扰，从而降低了信道的容量和性能。如以上所讨论的，SCDMA链路需要接收机之间的时间对准(timealignment)，并且还需要使用诸如沃尔什扩频码的正交扩频码。由于与诸如在ACDMA链路中所使用的非正交码相比，在正交扩频码环境中的代码的数量是有限的，因此，可以与小区内的特定载波同时使用的设备的数量是有限的。该限制使进行代码分配的方面特别重要，因此增加了系统的复杂性。

CDMA系统的整体特征是软切换的概念。软切换是指在无线设备和多个基站之间同时通信，以便按照先接后断(make-before-break)的方式，将通信从一个基站转移到另一个基站，即在断开与当前基站的通信链路之前，与新的基站建立通信。使用SCDMA码的设备可以保持与其他基站的软切换，然而，这些其他的基站将SCDMA码看作普通的伪噪声码。因此，处于软切换中的设备增加了小区内的SCDMA设备所遭受的干扰量。由于在高容量的SCDMA系统中需要例如，在八分之一或者四分之一码片之内的精确的时间对准，因此，由于前面所述的移动类型的设备会相对于其他设备和基站移动，这些设备难以在反向链路上保持同步操作。此外，即使对于固定的使用，保持同步的能力还会受到衰落的变化和干扰的影响。由于涉及到非常快速的码片率，因此这些不利的效果(adverse effect)在宽带(即5MHz及以上)的系统中特别普遍。结果，符合3GPP标准的一些系统针对具有较低和较高移动性的设备提出了不同的设计。

设备进行操作的类别可以发生变化，例如，在移动设备用户长期(prolonged period)停止移动的情况。然而，当前的系统不支持一个种类与另一个种类之间的切换，即ACDMA向/从SCDM反向链路操作的切换。当事实上，设备可以有效地利用SCDMA反向链路时，变为固定的移动设备可以被归类为具有较低效率和较低容量的异步操作。相似地，由于从固定变为移动操作的游动设备不能够保持正交性而施加了增加的信道干扰，因此，该设备可能对最初分配的SCDMA反向链路的性能造成不利的影响。

因此，本发明的目的是提出一种无线通信系统，该系统依据操作时的无线设备的特定状况，使设备按照SCDMA反向链路的方式操作、或者按照ACDMA反向链路的方式操作。

此外，由于当前的无线通信系统不便于在通信会话期间从ACDMA切换到SCDMA操作，反之亦然，因此，这些当前的系统不能够监视设备的操作方式，以便检测设备的操作类别的变化，例如设备保持同步的能力(单元移动程度(degree of mobility))。同时，当前的系统没有对限制SCDMA码的使用的情况进行优化。

因此，本发明的目的是提出一种能够监控设备的操作特性即操作种类以便检测其中的变化的系统。这特别适合于多载波宽带操作的情况，在多载波宽带操作的情况下，系统提供商将它们的宽带频谱分配为多个离散的载波，从而使每一个载波支持特定类型的操作，例如SCDMA或者ACDMA。

本发明的另一目的是提出一种CDMA系统，在该系统中，在向移动用户提供对无限制的ACDMA码的使用的同时，降低按照SCDMA方式操作的设备的干扰，以便确保最佳的系统操作。

美国专利申请No.09/797,273中描述的对多个离散的频分复用(FDM)载波的使用允许单独的载波支持ACDMA和SCDMA码，但是，由于作为需要在每一个单独的载波之间提供保护频带而浪费了带宽，因此，该方法不如使用单一的大带宽的载波同时支持两种编码类型的情况有效。因此，本发明的另一目的是提出一种在通信环境中支持SCDMA码和ACDMA码的方法，其中，与使用多个较小载波的情况相反，使用了单一的较大带宽的载波。

SCDMA相对于ACDMA接入的额外的容量增益是通过编码限制的代价而获得的。这样，在SCDMA接入的情况下，在任何一次可以对基站进行接入的无线设备的数量受到严格的限制。因此，本发明的目的是提出一种系统和方法，该系统和方法提供了一种在小区(如此处所使用的，“小区”是指由基站支持的通信区域)内重新利用扩频码的方法。

虽然理论上最理想，但是，不是与基站进行通信的所有无线设备将相对于另一个设备正交。这是由于许多因素造成的。首先，无线设备的信道条件和/或者速度可能会制约在基站上的精确的时间对准。其次，在CDMA系统的一些用户将处于软切换状态。结果，无线设备的信号的到达时间可以与仅仅一个基站在时间上对准。第三，由于在每一个基站存在可用的、有限数量的正交扩频码，因此，与相同基站进行通信的无线设备可以在将这些码加扰之后，开始重新使用这些码。这样，对于其他的无线设备，这些码将作为伪噪声码出现。这样造成的结果将是一些无线设备的传输将相互正交，而一些将不正交。当然，进行相互正交地传输的无线设备的数量越大，则信道的容量越大。

因此，本发明的目的是提出一种系统和方法，该系统和方法可以通过对来自正在相互正交地传输的无线设备的传输进行分组，对无线通信信道进行优化。

许多无线系统包括无线资源管理器(“RRM”)，所述的无线资源管理器还被称为调度器。除了另外的功能之外，RRM用于通过将时隙、频率和扩频码分配给与基站相关的无线设备，对基站或者基站组的无线通信信道进行管理。典型地，依据诸如信道质量(C/I比)的信道条件进行分配，但是，还可以依据服务质量的要求、无线设备通信的优先级和/或者循环(round robin)分配策略来进行分配。

如此处所使用的，时隙表示用于在时间域上对共享的传输资源进行分配的时间单元。典型地，这样的时隙是非常短的，例如大约一毫秒。可以在一个或者多个连续的时隙内，给予设备传输资源。在经过此时间间隔之后，可以给予另一设备相同的传输资源。然而，由于在不同的时隙内进行传输，因此使来自两个设备的传输在时间上发生分离。这样，这些设备就不会相互干扰。

然而，当前的RRM不包括对时隙是被分配给了ACDMA通信的扩频码、还是被分配给了SCDMA通信的扩频码进行跟踪的支持。已知的RRM还不能够将无线设备分组为使用/需要ACDMA通信的设备和使用/需要SCDMA通信的设备，以便进行使信道容量最大的时隙分配，其中，使用/需要ACDMA通信的设备即未与其他无线设备进行正交的通信的无线设备，而使用/需要SCDMA通信的设备即与其他无线设备进行正交地通信的无线设备。结果，按照非最佳的方式对与特定信道相关的时隙进行分配，从而造成了对信道的低效的使用、以及信道和系统容量的降低。

因此，本发明的另一目的是提出一种CDMA系统，其中，RRM可以跟踪时隙是与SCDMA码对应、还是与ACDMA码对应，并且对无线设备进行分组，从而为了时隙分配的目的，将按照需要ACDMA码的方式操作的设备分组在一起，以及为了时隙分配的目的，将按照可以使用SCDMA码的方式操作的设备分组在一起，以便使信道和系统的效率最大化。本发明的另一目的是提出一种方法和系统，该方法和系统使对应于与小区内的基站的SCDMA通信的有限的扩频码可以被重新使用，从而保持在较大的无线设备组之间的通信的正交性。

发明内容

有利地，本发明提出了无线资源管理功能，从而通过使码可以重新使用，以及通过将时隙分配给可以从使用SCDMA码中受益的设备组，扩展可用的正交码的数量。

有利地，由本发明提出的方法可以使用单一的较大带宽的载波来支持ACDMA和SCDMA码，从而避免使用在其间保护频带来支持多个载波的需要。

依据本发明的一个方面，本发明提出了一种为设备和基站之间的无线通信分配时隙的方法，包括：确定与所述的设备对应的一个或者多个工作特性，所述工作特性包括操作状况、不利的信道条件和软切换操作中的一个或多个；依据确定的一个或者多个工作特性，确定使用ACDMA信道和SCDMA信道中的哪一个来进行通信；依据确定的一个或者多个工作特性，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中所确定一个对应的扩频码；以及依据由一个或者多个工作特性确定的分配的扩频码，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中确定的一个对应的时隙，以便与基站进行通信。

依据本发明的另一方面，本发明提供了一种为设备和基站之间的无线通信分配时隙的装置，该装置包括：中央处理单元，所述的中央处理单元进行操作以便：依据与所述设备相对应的一个或者多个工作特性，确定使用ACDMA信道和SCDMA信道中的哪一个来进行通信，所述工作特性包括操作状况、不利的信道条件和软切换操作中的一个或多个；依据与所述设备相对应的一个或者多个工作特性，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中的所确定的一个对应的扩频码；以及依据与所述设备相对应的一个或者多个工作特性确定的分配的扩频码，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中所确定的一个对应的时隙，用于与基站进行通信。

依据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于选择与设备和基站之间的码分多址无线通信相关的扩频码集合的方法，该方法包括：依据与设备对应的一个或者多个工作特性，确定使用ACDMA信道和SCDMA信道中的哪一个来进行通信，所述工作特性包括操作状况、不利的信道条件和软切换操作中的一个或多个；从与基站对应的多个扰码中选择扰码；以及从与基站对应的多个码分多址扩频码集合中选择码分多址扩频码集合，其中，多个码分多址扩频码集合中的每一个对应于ACDMA信道和SCDMA信道的其中之一；从选择码分多址扩频码集合中分配扩频码，以便进行通信，其中，分配的扩频码对应于依据确定的一个或者多个工作特性，在ACDMA信道和SCDMA信道中所确定的一个；依据确定的一个或者多个工作特性，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中所确定的一个对应的时隙，以便与基站进行通信；其中，第一扩频码集合与扰码的第一组合产生与第二扩频码集合和扰码的第二组合正交的完全码。

有利地，本发明提出了一种通过使用依据设备的操作状况(operationalprofile)进行优化的状况和反向链路编码技术，使设备和基站之间相互进行无线通信的系统和方法。例如，处于固定状态的设备可以使用SCDMA链路，而移动设备可以使用ACDMA链路。此外，对本发明进行设置，以便对设备和基站的同步进行监视，如果检测的移动性的变化，例如从固定变为移动操作，则将通信从当前的载波切换到采用其CDMA码适合于变化的移动性状态的链路的载波。

依据本发明的另一方面，提出了一种使用码分多址载波以便在设备和基站之间进行无线通信的方法，其中，对设备的操作状况进行确定。操作状况包括单元移动程度。依据确定的设备的操作状况，选择用于从设备到基站的码分多址通信第一载波。使用第一载波建立设备和基站之间的无线通信链路。

依据本发明的另一方面，本发明提出了使用至少一个码分多址载波与基站进行无线通信的设备，其中，设备具有发射机、以及与发射机进行有效通信的中央处理单元。发射机使用第一指定载波，将第一信号发射到基站。中央处理单元确定操作状况，依据确定的操作状况选择第一指定载波，并且使用第一指定载波，建立与基站的无线通信链路。操作状况包括单元移动程度。

依据本发明的另一方面，本发明提出了用于设备和基站之间的通信的无线信号，其中，该无线信号具有多个载波。多个载波中的每一个提供同步码分多址通信链路或者异步码分多址通信链路。由固定的无线设备使用提供同步码分多址通信链路的每一个载波，以及由移动无线设备使用提供异步码分多址通信链路的每一个载波。

依据本发明的一个方面，本发明提出了一种使用至少一个码分多址载波，以便从设备接收无线通信的基站，其中，基站具有接收机、以及与接收机进行有效通信的中央处理单元。中央处理单元确定设备的操作状况，依据所确定的操作状况选择第一指定载波，并且使用第一指定载波来建立与设备的无线通信。操作状况包括单元移动程度。接收机使用第一指定载波，从设备中接收第一信号。

附图说明

结合附图考虑，并且参考以下详细描述，能够更完整地理解本发明，并且将更容易地理解本发明伴随的优点和特征：

图1是依据本发明原理构造的通信系统的方框图；

图2是依据本发明的原理构造的多载波系统的布置图；

图3是依据本发明原理构造的设备的无线通信部分的方框图；

图4是依据本发明的原理构造的基站的无线通信部分的方框图；

图5是系统和通信单元的整个操作的流程图；

图6是新的载波选择过程的流程图；

图7是依据本发明原理构造的可选择的硬件布置图；

图8是显示依据本发明原理的典型完全码布置的小区的图；

图9是通信信道的时隙的布置图；

图10是典型的时隙分配的表；

图11是可选择的典型时隙分配的表；以及

图12是典型测试情况下的抽样性能评估的图。

具体实施方式

现在来参考附图，其中相同的参考符号表示相同的元件，在图1中显示了依据本发明的原理构造的、并且通常被标明为10的通信系统。通信系统10最好包括：通过无线通信网络16与一个或者多个基站14进行通信的一个或者多个无线设备12(显示为手持式设备12a、无线塔式计算机12b、无线车载电话12c、以及无线膝上型电脑12d)。设备12和基站14通常一起被称为“单元”。

手持式无线设备12a是移动设备的一个实例，无线塔式计算机12b是固定设备的一个实例，车载无线电话12c是移动设备的一个实例，以及无线膝上型电脑12d是游动设备的一个实例。当然，由于在用户(或者车辆)是固定的、以及在用户(或者车辆)正在移动的情况下，都可以对手持式无线设备12a和车载无线电话12c进行操作，因此，它们也可以被看作游动设备。然而，由于设备12a和12c在使用时，典型地处于运动中，因此，在此处的讨论中将它们看作移动的。通信系统10还包括通过通信链路20与基站14连接的基站通信网络18。通信网络18可以采用任何布置，以便于基站14自身和/或者诸如因特网接入、新闻和股票行情服务等(未示出)的外部服务之间的通信。

已经知道诸如用来支持数字无线网络的通信网络18和通信链路20的布置。例如，通信链路20可以为诸如每秒几兆比特链路的无线链路或者有线链路。通信网络18包括数字交换机、路由器、或者其他已知的数字通信设备。

设备12是任何无线通信设备，而不仅仅局限于图1所示的四种类型的设备。设备12中的每一个包括无线通信部分，所述的无线通信部分用于从基站14接收无线通信信号、以及向基站14发射无线通信信号，以下会对此进行详细的描述。

无线通信网络16最好是宽带系统。如此处所使用的，术语“宽带”是指具有最小5MHz带宽的系统。优选的是，将宽带系统设置为多载波系统，其中，通过使用多载波系统中的载波中的一个，建立设备12和/或者基站14之间的无线通信链路。图2显示依据本发明的原理构造的用于反向链路的多载波系统的布置图。如图2所示，多载波系统22包括多个载波，即载波A 24a、载波B 24b、以及载波C 24c。虽然图2显示了相邻的载波，本发明不局限于此。

例如，可以将多载波系统22设置为5MHz系统，其中每一个载波A到C(24a、24b和24c)是1.25MHz的载波信道。如以下所进行的详细讨论，各个载波用于支持适合于使用载波的设备的特定特性的特定链路设置，例如ACDMA和SCDMA无线通信链路。这样，依据本发明的原理，载波A 24a可以用于支持ACDMA反向链路，而载波B 24b可以用于支持SCDMA反向链路。

应该想到：可以包括无线通信网络16，作为任何无线通信系统的一部分，所述的无线通信系统包括采用无线高速数据协议(HDP)或者无线数字用户线(DSL)信号的无线高速固定接入数据系统。此外，应该想到：可以包括无线通信网络16，作为无线局域网的一部分。已知用于提供无线高速数据协议、无线DSL信号、以及无线局域网信号的标准协议。如在此处所使用的，术语“协议”是指诸如分组头、分组脚注、分组尺寸等在数据分组内的数据布置。

图3是依据本发明的原理构造的设备12的无线通信部分的方框图。如图3所示，优选的是，设备12的无线通信部分包括设备接收机26、以及设备发射机28，设备接收机和设备发射机中的每一个与设备中央处理单元30连接，并且受到设备中央处理单元30的控制。设备接收机26和设备发射机28与用于分别从其他单元接收信号、以及向其他单元发射信号的天线32连接。

优选的是，设置的设备接收机26用于接收由基站14发射的信号。优选的是，设置的设备发射机28用于通过天线32，向基站14发射诸如ACDMA和SCDMA扩频信号的CDMA扩频信号。设备中央处理单元30是能够执行以下详细描述的设备功能的任何中央处理单元。

依据本发明，优选的是，设置的设备的中央处理单元30包括或者访问足够的存储器(未示出)，所述的存储器需要用来存储数据，缓冲、传输和接收数据和程序代码以便执行指定的、以下所描述的功能。此外，优选的是，设置的设备中央处理单元30使设备在多载波系统的载波之间进行切换。这是与设备12依据从诸如基站14的另一单元接收到的指令，确定是否需要载波切换、或者是否执行载波切换无关的情况。

根据设备的操作状况，设备12可以通过使用反向链路上的SCDMA或者ACDMA通信，进行操作以便与基站14进行通信，并且可以通过使用合适的载波切换协议，进行操作以便在ACDMA和SCDMA通信链路之间进行切换，其中，所述的载波切换协议典型地被用来改变多载波无线通信中的载波。

图4是依据本发明的原理构造的基站14的方框图。如图4所示，优选的是，基站14包括基站接收机34、以及基站发射机36，其中，基站接收机34和基站发射机36中的每一个与基站中央处理单元38连接，并且受到基站中央处理单元38的控制。另外，优选的是，基站14包括与基站接收机34和基站发射机36连接的基站天线子系统40，以便分别地接收由设备12发射的信号，以及向设备12发射信号。

优选的是，基站14还包括基站链路42，所述的基站链路42设置所需要的接口硬件和/或者软件，以便使基站14通过通信链路20与通信网络18连接。该接口硬件采用插头、插座、以及电子电路元件的形式。当被执行时，接口软件提供需要用于从通信网络18接收数据、以及向通信网络18发射数据的驱动程序和其他功能。

优选的是，设置的基站接收机34用于从多个设备12，接收诸如ACDMA和SCDMA信号的无线扩频CDMA信号。此外，基站14向设备12发射时间对准命令，以便指示设备12对它们的发射定时进行调整，从而在发射时保持同步对准。已知用于在无线通信环境中确定和发射时间对准命令的技术。

优选的是，基站中央处理单元38包括或者访问存储单元(storageunit)，其中，所述的存储单元包括执行以下所述的功能所需要的程序指令。此外，优选的是，设置的存储单元存储与设备12正在进行的通信对应的数据，对发射到设备12和通信网络18等的数据、以及从设备12和通信网络18等接收到的数据提供缓冲。通常，可以使用能够提供所述的基站14的功能的任何中央处理单元。

在设备12和基站14的情况下，使用便于在各个元件之间进行通信的通信结构，对以上所述的各个设备的元件中的每一个进行设置。此外，应该想到：可以将各个设备12和基站14中的每一个的元件例如接收机、发射机、以及中央处理单元的组合设置为单一的半导体集成电路。

依据本发明，每一个基站14具备通过使用多载波环境中的一个载波、或者多个载波的组合，与设备12进行通信的能力。此外，每一个基站14依据一个或者多个操作状况特性，进行操作以便确定特别是在反向链路中，是通过ACDMA链路与设备12进行通信、还是通过SCDMA链路进行通信。这些特性包括设备是移动的还是固定的、以及是否存在可用于SCDMA操作的足够的正交扩频码。

参考图5解释系统10和通信单元的整个操作，并且参考设备12和基站14之间的通信对整个操作进行描述。

开始，最好由基站14来确定设备12的操作状况(步骤S100)。操作状况包括表示设备的移动程度的特性。移动程度可以采用诸如固定或者移动的二元确定的形式、或者可以对指定的移动程度进行确定，并且作为操作状况包括在内。已知的技术通过依据在基站接收到的信号的定时的变化来估算移动设备12的速度，从而确定指定的移动程度。最初，可以使用在SCDMA载波或者ACDMA载波的任意一个上的接入信道或者信令信道对速度进行估算。基站14通过跟踪发射到设备12的时间对准变化的频率，估算设备12的移动程度。这样，如果移动性小于预先确定的值，则可以将移动程度设置为固定，或者，如果移动性大于预先确定的值，则可以将移动程度设置为移动。预先确定的值最好依据码片率和为了保持与设备12的SCDMA链路因而产生的基站14的能力。

还应该想到：设备12可以确定它自己的移动程度，并且将该确定提供给基站14。例如，设备12可以配备诸如全球定位接收机的跟踪系统，所述的跟踪系统确定设备12的位置在时间上的变化、即速度。

至少部分地依据操作状况，选择用于设备12和基站14之间的通信链路的载波(步骤S102)。优选的，由基站14从专用于SCDMA扩频通信链路和ACDMA扩频通信链路的多载波环境中的载波中选择载波。应该想到：设备12也可以选择载波。以下，将详细地讨论载波选择过程。

使用选择的载波来建立通信链路(步骤S104)，并且使用选择的载波开始设备12和基站14之间的数据通信(步骤S106)。使用系统为ACDMA通信设置的那些设施，进行建立为ACDMA通信链路的通信链路。例如，在用于支持ACDMA通信链路的载波上支持移动设备的系统可以在例如无线车载电话12c的移动设备和多个基站14之间使用“软切换”技术。

在通信会话即通话、数据传送等的持续时间内继续数据通信，直到通信会话终止，或者检测到设备12的操作状况的变化(步骤S108)。

按照与针对上述的步骤S100所描述的确定最初的操作状况的方式相似的方式检测在设备12中的操作状况的变化。特别地，基站14可以确定设备12的移动程度，以及/或者设备12可以确定它们自身的移动程度。例如，诸如膝上型电脑12d的游动设备可以依据反映固定状态的它的最初的操作状况，已经建立了通信。膝上型电脑12d可以开始移动，从而影响到它的操作状态从固定变化到移动。举例来说，情况是这样的：最初在未移动的火车或者汽车上对膝上型电脑12d进行操作，而随后火车或者汽车开始移动。在检测到操作状况的变化时(步骤S108)，依据变化选择可能的新的载波(步骤S110)。新的载波最好为在多载波宽带通信环境内的载波。如以下将会详细讨论的，设备的操作状况的变化不必然造成对新的载波的选择。举例来说，情况是这样的：在由新的载波支持的反向SCDMA链路中，不存在可用的扩频码。虽然最好由基站14选择新的载波，但是应该想到：设备12可以选择新的载波，并且将新的载波信息提供给基站14。

如同步骤S104，使用新的载波建立通信链路(步骤S112)。已知的技术可以在无线载波频率之间进行切换，而不必终止通信会话。在步骤S108到S112继续监视操作状况的变化以便于随后的新的载波选择，直到完成了通信会话(步骤S114)。

参考图6所示的流程图，对步骤S102和S110的新载波选择过程进行描述。对操作状况进行评估，以便确定设备是固定的、还是以比预定量更快的速度移动。如果设备是固定的(步骤S116)，并且在一个或者多个支持SCDMA的载波上可以得到诸如正交沃尔什扩频码的扩频码(步骤S118)，则选择具有SCDMA信道的载波(步骤S120)。对于诸如无线塔式计算机12b的固定的无线设备会出现这样的情况。如果不存在可用的扩频码，则使用具有ACDMA信道的载波(步骤S122)。

相似地，对于通常不是固定的(步骤S116)、而当前不是移动的(步骤S124)的设备，如果扩频码可用，则选择具有SCDMA信道的载波。如果不存在可用的扩频码，则选择具有ACDMA信道的载波。

被归类为当前移动的(步骤S124)即不是固定的、或者具有大于预定量的移动程度的设备，例如无线电话12a和车载无线设备12c，使用具有ACDMA信道的载波(步骤S122)。

注意，操作状况最好表示设备是固定的、还是移动的。然而，应该想到：操作状况可以通过存储设备的移动性历史，表示设备是游动设备。所述的移动历史用来将设备的最初操作特性预测为固定的、或者移动的。如上所讨论的，在使用时典型地处于固定状态、但是也适合于在移动时使用的设备典型地被称为游动设备。

使用SCDMA码的设备12可以与除了它的主基站14之外的基站保持软切换，然而，这些其他的基站14可以将SCDMA码作为由正交码和指定给每一个基站的“覆盖”扰码组合产生的普通伪噪声码来接收。

例如，与作为主链路的基站14(此处被称为基站A)相关的设备12具有来自SCDMA OVSF(正交可变扩频因子)树或者正交码集合的码C1、以及与基站A相关的扰码S1。当设备12进入与具有其自身的扰码S2的另一基站14(此时被称为基站B)的软切换时，从设备12到基站A的发射使用SCDMA方式，而在基站B接收到的相同的传输却变成如同另一伪噪声码。因此，处于SCDMA方式的设备12可以与其他的基站保持软切换，但是如果这些基站不具有相同的扰码(这样的布置适合于被分为扇区的小区站点)，则设备12不能够与这些基站按照SCDMA的方式操作。因此，由于它们在相同的载波频率中操作，因此，在软切换中的SCDMA方式的设备将作为对其主基站是基站B的SCDMA设备的干扰的形式出现。

由于这些设备的码将被非主基站看作伪噪声码，因此，处于软切换中的设备12可以首先迁移到ACDMA载波，并且因此，设备12可以成为对于在这些基站中的小区内(未进行软切换)SCDMA码用户的干扰源。

有利地，本发明提供了一种多载波环境，其中，建立并且保持通信链路特别是反向链路，从而依据设备的操作状况，使选择的链路类型对于设备是最佳链路。此外，当操作状况的变化导致需要对链路类型进行变化时，例如使用SCDMA链路的游动设备开始移动以致于最好进行ACDMA操作时，对通信链路的类型进行改变。作为另一实例，当使用SCDMA码的设备需要进入软切换时，可以对链路进行改变。

本发明提供了一种在软切换时，通过测量在辅基站(secondary basestation)14接收到的信号来获得设备12的同步的方法。如果设备12被切换到辅基站14的其中之一(由于它的导频(pilot)变为可获得的最强的信号)，则可以容易地获得同步信息，从而使设备12立即从对SCDMA码的使用中受益。

因此，有利地，本发明提供一种多载波环境，该环境即支持较低移动性的设备，又可以支持较高移动性的设备，从而可以容纳在使用时其移动性会发生变化的设备。在几个子载波之间对可用的带宽进行划分降低了每一个载波所使用的码片率。较低的码片率可以易于建立和保持SCDMA操作所需要的时间对准。使能够有效地使用SCDMA载波的设备即低移动性的设备与不能够保持时间对准的那些设备即高移动性的设备的不利效果分离。可以回想：对于SCDMA操作的严格的时间对准要求、以及在软切换中的所有辅基站内缺失同步会降低SCDMA操作的优势。

由于最好将本发明设置为多载波宽带系统，因此，可以对各个载波进行配置和重新配置，以便提供适合于系统环境的最佳的载波类型分配。例如，可以设置支持三个1.25MHz的载波的5MHz的多载波系统，从而使SCDMA载波与ACDMA载波的比率适合于该系统和系统用户。例如，如果诸如在办公区(office park)中可能发生的，系统支持多于移动设备的固定设备，则系统提供商可以为SCDMA操作分配两个载波，以及为ACDMA操作分配一个载波。如果固定到移动设备的分配发生变化，则提供商可以对系统进行重新配置，以便提供更多的ACDMA载波和更少的SCDMA载波，或者如果需要的话，反之亦然。此外，本发明的灵活性使提供商依据提供商的需要和对系统设置的要求，在系统宽带的基础上、或者在每一个小区/扇区的基础上，对载波分配比率进行优化。本发明解决了在无线通信系统的反向链路上，对SCDMA码和传统的伪噪声ACDMA码进行互补使用的问题。如所提到的，SCDMA与ACDMA码的不同之处在于：SCDMA码是只能够容许较小的码片的时间对准偏差的正交码，因此，需要相当精确的码片同步。当将SCDMA应用于在小区/扇区的区域上分布的设备的反向链路时，SCDMA码可以使小区内的干扰最小，因此导致容量的增加。然而，如果不能够在设计的容许偏差的范围内保持同步，则SCDMA码的性能会适当地降低到ACDMA码的性能。此外，当不能够保持同步时，由于ACDMA相对于SCDMA码不受到前面描述的数量的限制，因此，使用ACDMA更为有利。在这一点上，本发明提供了两种用于反向链路的接入方式，其中，选择最适合于设备的操作状况的方式，从而使从ACDMA和SCDMA接入方式中产生的好处最大。结果造成单元和系统的容量的增加。

在本发明的以上所述的方面中，采用频分复用(FDM)为ADCMA通信和SCDMA通信创建独立的通信信道。由于与较大的单一信道相比，该布置为每一个信道采用了较小带宽的载波，因此，较小的带宽降低了在基站中的RAKE接收机多径的分辩能力(multipath resolution)。

然而，本发明的目的是提出一种用于在系统和小区内既支持SCDMA通信又支持ACDMA通信的无线通信环境，由于消除了在相邻的信道之间设置保护频带的需要，该无线通信环境比FDM系统易于管理，并且比FDM系统更为有效。此外，与在FDM系统中可以实现的切换相比，该无线通信环境提供了一种用于支持软切换的更有效的方式。由本发明的另一方面提供了这样的方法和系统。现在描述这个可选择的方面。

图7显示了用于这个可选择的布置的硬件布置的实例。图7与图1所示的布置相似，并且加上了无线资源管理器44(此后被称为“RRM”)。显示的RRM44与基站14连接。然而，RRM 44可以包括在基站14的物理边界(physical confine)之内，或者可以通过远端网络连接，与基站14的其他元件连接。换句话说，只要由RRM 44提供的功能可用于对应的基站14，则RRM 44的物理位置和放置并不重要。此外，虽然图7为每一个基站14显示了一个RRM 44，但是应该想到：基站和RRM之间的一对一的关系并不是必须的。这样，可以对RRM 44进行设置，以便支持一个或者多个基站14。

RRM 44是被设置的通用或者专用的计算机，从而通过执行程序软件代码来进行以下所述的功能。本领域的一个普通技术人员可以适当地确定RRM 44的计算性能和存储器存储容量的大小，以便支持所期望的设备12和基站14的数量。RRM 44最好包括诸如随机存取存储器的一个或者多个易失性存储装置、诸如只读存储器的非易失性存储装置、以及/或者用于存储程序软件代码的固定磁盘；用于执行程序软件代码的中央处理单元；以及将RRM 44与基站14的一个或者多个其他元件连接的接口。

除了对于本领域的普通技术人员已知的诸如码分配的、由RRM 44执行的功能之外，依据本发明设置的RRM 44包括许多增加的方面，即依据正交和/或者软切换操作，管理码的重新使用的能力、以及管理通信信道的时隙的能力。下面，将对这些增加的功能中的每一个进行详细的描述。

应该注意到：虽然将码的重新使用和时隙管理功能描述为由RRM 44执行的增加的功能，应该想到：可以将这些增加的功能中的一个或者多个作为独立的RRM 44的一部分来实现。换句话说，可以使用多于一个的RRM 44来支持基站14，从而可以在现有的RRM 44上保持现有的RRM功能，而由支持相同的基站的另外的新的RRM 44实现被描述为本发明的一部分的增加的功能。按照这种方式，可以避免对程序软件代码进行更新，以及对设备进行改型。当然，本领域的普通技术人员会知道：所描述的功能可以被实现为新的程序软件代码版本的一部分，并且被安装到现有的RRM 44。

首先，将对本发明的码的重新使用特征进行描述。如以上所述，正交通信的一个优点在于增加了通信信道的容量。与未同步的CDMA系统相比，在上行链路中使用SCDMA应用的基于分组的系统提供3dB到9dB的增益。然而，可用于SCDMA信道的有限数量的扰码对增加信道的容量的优点造成了不利的影响。本发明解决这一问题。

典型地，在CDMA系统中所使用的完全扩频码包括扰码和扩频码。扰码对于特定的基站是共同的完全码中的一部分，并且还用于识别所使用的扩频码集合。由RRM 44对完全码中的这一部分进行管理，并且将这一部分分配给与对应的基站14进行通信的每一个设备12。扩频码是由RRM 44分配给特定的无线设备12的完全码中的一部分，并且用于识别从无线设备12接收到的通信。作为正交码分配给按照SCDMA方式进行通信的无线设备12的码是完全码中的扩频码部分，并且如以上所讨论的，这些正交扩频码是有限的。通过使多个扰码与基站相关，可以按照提供准正交性(quasi-orthogonality)的方式重新使用正交扩频码，从而按照与以下所描述的时隙管理特征结合的方式，增加小区内的SCDMA的容量。

参考图8，将描述本发明的多扰码分配和管理特征的实例。图8显示与图7中的基站14对应的小区46的实例。小区46支持标识为S1和S2的两个扰码，并且将两个扩频码的集合标示为C1和C2。如图8所示，两个扰码和两个正交扩频码的排列产生了四个不同的完全码。当然，本发明不局限于在每一个小区中存在两个扰码和两个扩频码集合的情况。依据小区的容量要求在每一个小区中可以使用任何数量的扰码和扩频码集合。

特别地，完全码48包括扰码S2、正交扩频码集合C1；完全码50包括扰码S2和正交扩频码集合C2；完全码52包括扰码S1和正交扩频码集合C2；完全码54包括扰码S1和正交扩频码集合C1。使用相同扰码的完全码相互正交，但是对于小区46内的其他的扰码不正交。这样，在图8所示的矩形中的完全码相互正交(完全码48和50)，并且在图8所示的椭圆形内的完全码相互正交(完全码52和54)。然而，完全码48和50不与完全码52和54正交。结果，在小区46内的完全码之间形成了准正交性。

准正交性使相同的正交扩频码集合在小区被重新使用，以便增加小区内的容量，从而支持增加的设备12按照SCDMA方式操作。RRM 44还通过向每一个无线设备12提供，关于设备12可以使用多少传输帧进行发射、或者设备12可以使用分配的完全码进行发射的持续时间的指令，对通信信道进行管理。通过对帧通信的数量和发射持续时间进行管理，并且结合对扩频码的重新使用，与已知的CDMA系统相比，每一个小区46中的无线设备容量将会极大地增加。

如以上所讨论的，在小区46内使用相同扰码的完全码相互正交。这样，通过将这些正交的完全码分配给特定的时隙，可以保持每一个时隙内的正交性。图9显示被划分为多个时隙、即时隙X、Y到时隙Z的通信信道56。已经知道将CDMA通信信道划分为时隙的方法。在小区46内，RRM 44对从无线设备12到基站14的上行链路通信的时隙进行分配。每一个时隙支持来自一个或者多个无线设备12的通信。

图10显示了时隙分配的实例。图10所示的时隙表包括两个时隙，即时隙X和时隙Y。出于简化的目的只对两个时隙进行描述，应该理解：可以构造其中包括由RRM 44管理的给定信道的所有时隙的相似的表格。如图所示，时隙X支持设备A、C、E、以及G。时隙Y支持无线设备B、D、F、以及H。虽然不需要考虑以上所述的诸如软切换和多径衰落的因素造成的情况，但是，被分配了每一个通信时隙的无线设备最好按照与分配了相同时隙的设备相互正交的方式进行通信。例如，可以给分配了图8所述的完全码48和完全码50中的完全码的设备12的每一个，分配时隙X或者时隙Y中的一个。然而，由于以上所描述的诸如多径衰落、或者只能够在一个基站进行同步的处于软切换中的无线设备的原因，由于需要使用ACDMA码进行操作，因此，不能够为所有的设备分配正交扩频码。相似地，先前依据它们的能力分配了相同的时隙并且进行正交地操作的设备12现在可能不将正交地操作。

作为实例，在图10中，由加黑的正交性指示符显示由RRM 44确定的、没有进行正交地操作的设备。这样，由图10中的实例所示，在时隙X中的设备C和G、以及在时隙Y中的设备B和F没有在进行正交地操作。结果导致了信道增益的下降，以及因而造成的信道容量的降低。通过监视信道条件，RRM 44通过可以一起从正交码的使用中受益的设备12进行分组，对时隙进行重新分配，以便优化信道容量。图11显示了所述的重新分组的实例，并且参考图11对其进行了描述。例如，通过确定接收到的先前调度的传输的信号强度、或者依据可以用来保持设备和基站之间的正在进行的低数据率的信令连接的信令信道，可以对信道条件进行监视。

如图11所示，已经由RRM 44将时隙X分配给可以从正交通信中受益的设备，例如未处于软切换状态的设备。在图11所示的实例中，设备A、D、E、以及H都是这样的设备。给这些设备分配相互正交的完全码中的扩频和正交码，其中，所述的完全码是诸如图8所示的完全码48和 50、或者完全码52和54。将不能够从有限的正交码的使用中受益的设备一起组合在另一时隙中，例如图11所示的包括无线设备B、C、F和G的时隙Y。无线设备B、C、F、以及G可以是与一个或者多个其他基站进行软切换的设备。由于可以对处于软切换中的设备进行同步，即仅仅与一个基站进行时间对准，处于软切换中的设备可以不与在小区46内所支持的其他设备进行时间对准。这样，通过将所有的非时间对准的设备进行组合，并且分配单一的时隙，在时隙Y中观察到的增益的不足可以由将正交设备组合在时隙X中所提供的增益来弥补。

图12显示典型测试情况下的抽样性能评估，其中，将每一个小区中的用户的最大数量(容量)表示为同步(SCDMA)用户的百分比的函数。当所有的用户处于ACDMA方式(未同步)时，可以容纳32可用户。相反，当所有的用户处于SCDMA方式时，小区容量为44个用户(比ACDMA情况的容量增加38％)。图10所示的部分正交的情况可以由50％的用户是ACDMA用户、50％用户是SCDMA用户的场景来表示。在这样的情况下，小区的容量是37个用户，通过对时隙分配进行重新构造，以便确保将所有的同步SCDMA用户一起组合到相同的时隙中，小区的容量可以增加到44个用户(容量比部分正交的情况增加19％)。应该注意到，测试结果仅仅适用于典型测试的情况，而其他场景的容量增益可能会大于或者小于此处所给出的数量。

通过按照以上所述的方法对码的重新使用和/或者时隙分配进行管理，使用SCDMA码与使用ACDMA码的无线设备的划分比需要使用FDM来进行相同的划分更为简单。有利的是，本发明提出了部分地依据诸如信道条件和软切换的要求，扩展在小区46内可用到的正交码的数量的RRM功能。通过重新使用这些码以便实现准正交环境，以及通过按照将SCDMA通信设备组合在一个或者多个时隙内，以便与没有依据从正交码(SCDMA)码受益的能力对时隙进行分配的情况相比，增加了这些时隙内容量(在时隙内的10dB的增益等于大约8x(8倍)的容量增加)，从而可以实现上述目的。

由于基于分组的系统典型地具有RRM 44，以便将资源分配给无线设备，因此，本发明提供这些优点，而没有给系统的设计增加复杂度。这样，有利地，本发明提供了一种布置，在此布置下，当确定SCDMA或者ACDMA码的分配、以及依据分配的码对传输时隙和传输持续时间进行分配时，现有的RRM 44会考虑诸如以上所述的操作状况的设备12的工作特性、以及不利的信道条件，即多径干扰、以及软切换操作。

有利地，本发明还提供了可以通过使用单一的较大带宽的载波来支持ACDMA和SCDMA码的方法，从而避免了使用保护频带来支持多个载波的需要。

本领域的技术人员将会理解：本发明不局限于以上所具体显示和描述的方面。此外，应当注意的是，除非特别提出，所有的附图均非按照比例绘出。在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围和精神的情况下，可以依据上述的教导进行各种修改和变化。

Claims (17)

1.一种为设备和基站之间的无线通信分配时隙的方法，包括：

确定与所述的设备对应的一个或者多个工作特性，所述工作特性包括操作状况、不利的信道条件和软切换操作中的一个或多个；

依据确定的一个或者多个工作特性，确定使用ACDMA信道和SCDMA信道中的哪一个来进行通信；

依据确定的一个或者多个工作特性，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中所确定一个对应的扩频码；以及

依据由一个或者多个工作特性确定的分配的扩频码，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中确定的一个对应的时隙，以便与基站进行通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：分配的扩频码对应于同步码分多址码和异步码分多址码的其中之一，其中，还包括：指定第一时隙组以便SCDMA信道使用，以及指定独立的第二时隙组，以便ACDMA信道使用。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：

分配扰码，所述的扰码用于识别基站，并且识别所述的扩频码对应的扩频码集合；以及

分配完全码，完全码包括分配的扩频码和分配的扰码。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：基站具有对应的多个扰码，其中，从多个扰码中选择所分配的扰码。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：基站具有对应的多个扩频码集合，其中，从多个扩频码集合中选择所分配的扩频码。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于第一扩频码集合与扰码的第一组合产生与第二扩频码集合与扰码的第二组合正交的完全码。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：

依据设备的工作特性，对分配给设备的扩频码和时隙中的至少一个进行重新分配。

8.一种为设备和基站之间的无线通信分配时隙的装置，该装置包括：

中央处理单元，所述的中央处理单元进行操作以便：

依据与所述设备相对应的一个或者多个工作特性，确定使用ACDMA信道和SCDMA信道中的哪一个来进行通信，所述工作特性包括操作状况、不利的信道条件和软切换操作中的一个或多个；

依据与所述设备相对应的一个或者多个工作特性，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中的所确定的一个对应的扩频码；以及

依据与所述设备相对应的一个或者多个工作特性确定的分配的扩频码，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中所确定的一个对应的时隙，用于与基站进行通信。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：还包括通信接口，用于与基站进行通信，其中，所述的中央处理单元利用所述通信接口来将分配给用于传输的基站的时隙提供给所述的设备。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：分配的扩频码对应于同步码分多址码和异步码分多址码的其中之一，其中，还包括：指定第一时隙组，以便SCDMA信道使用，以及指定独立的第二时隙组，以便ACDMA信道使用。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：中央处理单元还进行操作以便：

分配扰码，所述的扰码用于识别基站，并且识别与所述的扩频码对应的扩频码集合；以及

分配完全码，所述的完全码包括分配的扩频码和分配的扰码。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：基站具有对应的多个扰码，其中，中央处理单元还进行操作以便从多个扰码中分配扰码。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：基站具有对应的多个扩频码集合，其中，中央处理单元还进行操作以便从多个扩频码集合的其中之一分配扩频码。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：第一扩频码集合与扰码的第一组合产生与第二扩频码集合与扰码的第二组合正交的完全码。

15.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：还包括：依据设备的工作特性的变化，对分配给所述的设备的扩频码和时隙中的至少一个进行重新分配。

16.一种用于选择与设备和基站之间的码分多址无线通信相关的扩频码集合的方法，该方法包括：

依据与设备对应的一个或者多个工作特性，确定使用ACDMA信道和SCDMA信道中的哪一个来进行通信，所述工作特性包括操作状况、不利的信道条件和软切换操作中的一个或多个；

从与基站对应的多个扰码中选择扰码；以及

从与基站对应的多个码分多址扩频码集合中选择码分多址扩频码集合，其中，多个码分多址扩频码集合中的每一个对应于ACDMA信道和SCDMA信道的其中之一；

从选择码分多址扩频码集合中分配扩频码，以便进行通信，其中，分配的扩频码对应于依据确定的一个或者多个工作特性，在ACDMA信道和SCDMA信道中所确定的一个；

依据确定的一个或者多个工作特性，分配与ACDMA信道和SCDMA信道中所确定的一个对应的时隙，以便与基站进行通信；

其中，第一扩频码集合与扰码的第一组合产生与第二扩频码集合和扰码的第二组合正交的完全码。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述多个码分多址扩频码集合中的码分多址扩频码是同步码分多址扩频码，还包括：指定第一时隙组，以便SCDMA信道使用，以及，指定独立的第二时隙组，以便ACDMA信道使用。

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