CN1287539C - 具有传输和多用户分集的电信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种电信系统具有:用于对多个用户设备(UE)中的每个提供专用信道(DPCH)的第一部件,用于将一组至少第一和第二载波频率(f1,f2)的一个载波频率分配给专用信道中的每个的第二部件,用于对多个用户设备提供码复用共享信道(HS-DSCH)的第三部件,用于通过应用传输分集方案,发送第一信号之一到分配的载波频率上用户设备的专用信道上的多个用户设备之一的第四部件(102,104),用于通过应用多用户分集方案,发送第二信号之一到分配给用户设备的载波频率上码复用共享信道上的多个用户设备之一的第五部件(118,120;124)。
Description
技术领域
本发明一般地涉及电信,特别地涉及蜂窝移动电信系统中的传输和多用户分集。
背景技术
随着互联网的接受和广泛应用,对数据通信服务的需求急剧增长。当已历史性地通过有线连接提供了数据通信服务时,现在无线用户也要求他们的无线单元也能支持数据通信。现在许多无线用户期待能够利用他们的手机、无线个人数据助理、无线连接的笔记本电脑和/或其他无线设备,“冲浪”互联网、访问他们的邮件以及进行其他数据通信活动。
当利用无线网络服务数据通信时,存在许多重要的性能问题。无线网络最初被设计为对话音通信明确定义的要求提供服务。一般地说,话音通信需要具有最小信噪比(SNR)和连续要求的持续带宽。另一方面,数据通信具有差别显著的性能要求。数据通信典型地是脉冲的、非连续的,在它们活动部分的期间会需要相对高的带宽。
无线网络基础结构必须支持低比特率话音通信和变化速率的数据通信。具体地,网络基础结构必须发送低比特率、对延迟敏感的话音通信以及高数据速率、容许延迟的速率数据通信。
因此需要提供能够以频谱容量的最少浪费,承载对延迟敏感的较低数据速率话音通信和容许延迟的较高数据速率数据通信的通信系统。而且,也需要提供通信系统,该通信系统也能为多个数据用户的脉冲数据业务提供服务,而不浪费分配的频谱。
这样的通信系统的一个例子是公用移动电信系统(UTMS)陆地无线接入网(UTRAN)。UTRAN是第三代系统,在某些方面第三代系统是基于已知为全球移动通信系统(GSM)的无线接入技术建立起来的。UTRAN是宽带码分多址(W-CDMA)系统。
第三代协作项目组织(3GPP)的目标是进一步发展UTRAN和基于GSM的无线接入网络技术。这里特别感兴趣的是在第三代移动无线通信系统中支持对实时和非实时容许延迟服务的可变传输速率服务。因为用户共享相同的无线资源,无线接入网络必须基于服务要求的质量,比如可变速率服务和无线资源的可用性,仔细地分配资源给单用户设备(UE)连接。
比如,在多媒体部分,一个载体可承载语音连接,另一个载体承载视频连接,第三个载体承载分组数据连接。连接通过UTRAN映射到物理传输信道上。
在UE和UTRAN之间,连接可映射到一个或多个专用传输信道(DCH)或公用传输信道,比如随机接入公用信道(RACH)、前向接入公用信道(FACH)、公用分组信道(CPCH)、下行共享信道(DSCH)和高速下行共享信道(HS-DSCH)。
实时连接映射到专用信道。在专用信道上,可保证资源以提供特别服务,比如话音通信的最小传输速率。获得更多关于传输信道的信息,可参考UMTS 3GPP Specs,例如3G TS 25.211,V3.5.0;3G TS25.221,V3.5.0;以及3G TS 25.331,V3.5.0,3G TR 25.848,V0.6.0,3GPPTR 25.858 V1.0.4,3GPP TR 25.950 V4.0.0,在此引用这些公开作为参考。
为了提供UMTS中有效的多媒体性能,正在开发使得分组数据以高至比如10Mbps的速度传输到移动站的高速下行分组接入(HSDPA)方案。
HSDPA的概念最近已为UMTS在3GPP(参见:3GP TR 25.858,V1.0.4 January 2002)中标准化。它考虑的增强可应用于UTRA以通过高速下行共享信道(HS-DSCH)提供超高速下行分组接入。
对于HS-DSCH的基础结构,已考虑两种体系结构(R2A010010:HSDPA无线接口协议体系结构,爱立信,摩托罗拉),即与用于调度(scheduling)的R99体系结构和基于节点B的体系结构一致的基于RNC的体系结构。将调度移动到节点B,通过允许调度器以最新的信道信息工作,使得调度更有效率的实现。调度器能适应调制以更好地匹配当前信道状况和衰减环境。而且,调度器能通过仅仅调度那些有结构衰减的用户利用多用户分集。
为了改善衰减环境中的传输,基于利用多个下行传输天线的分集技术是众所周知的。UTRA R99说明书中已应用了这些的二级应用。这些技术利用多个信道上的空间和/或极化去相关以获得衰减分集增益。
多输入多输出(MIMO)处理利用基站发射机和终端接收机处的多个天线,它比仅在发射机处带有多个天线的发射分集技术和单天线系统具有多种优势。如果多个天线存在于发射机和接收机处,可利用已知的技术比如码重用增加峰值吞吐量。
本发明的目的是提供改善的传输分集技术,特别是用于HSDPA类型的系统中。
发明内容
本发明提供一种改善的传输分集技术,其使得有效的利用功率放大器的所有可用传输功率,特别地提供实时和非实时信号服务。在本发明的优选应用中,诸如话音和/或视频信号等实时信号通过应用具有多个功率放大器和多个天线的传输分集技术发送出去。每个功率放大器支持至少两个载波频率。实时信号分成在第一载波频率上发送的一组信号和在第二载波频率上发送的另一组信号。
通过仅仅调度那些有结构衰减的用户,调度非实时信号从而利用多用户分集。由于这种调度,不需要传输分集。为了均衡利用功率放大器,小区内的激活用户设备被分成分配给第一传输频率的一组和分配给第二传输频率的另一组。待发送到第一组用户设备的非实时信号由第一功率放大器放大,待发送到第二组的非实时信号由第二功率放大器放大。因此,通常利用功率放大器大致是均衡的,并且可有效的利用全部可用传输功率。
根据本发明的优选实施方式,实时信号在DPCH上传输,非实时信号在HSDPA系统的共享HS-DSCH上传输。利用传输分集在DPCH上传输实时信号,每个非实时信号仅在没有传输分集但应用多用户分集的传输天线之一上的HS-DSCH上传输。这样,通过利用多载波功率放大器实现传输功率的统计平衡。
根据本发明的另一优选实施方式,使用两个以上的载波频率。多载波功率放大器需要支持这些载波频率。为了获得功率放大器的传输功率的利用的统计平衡,载波频率的个数必须等于分集分支的个数。比如,使用具有四个载波功率放大器的四个传输分集方案,代替具有两个载波功率放大器的两个传输分集方案。
附图说明
参照附图更详细地说明本发明的如下优选实施方式,其中:
图1是本发明的传输系统的优选实施方式的框图,
图2是图1的系统的双载波功率放大器的传输功率性能的统计利用的示意图,
图3是本发明的方法的优选实施方式的流程示意图。
具体实施方式
图1是用于服务多个移动用户设备(UE)的电信系统的框图。通过示例,在图1的框图中示出用户设备UEn,UEj,UEi和UEm;需要注意的是,在实际应用中可有更多的UE。
每个UE分配给第一传输频率f1或第二传输频率f2。比如UEn分配给f2,UEj分配给f1,UEi分配给f1和UEm分配给f2。这样UE分成分配给第一载波频率f1的第一组UE和分配给第二载波频率f2的第二组。
优选地,载波频率分配给UE是由电信系统的UE和发射机100之间的适当信令实现的。比如载波频率分配给交互激活的UE。比如UE以下面的顺序激活:
UEi,UEn,UEj,UEm,…
激活的第一UE即UEi分配给第一载波频率f1。激活的第二UE即UEn分配给第二载波频率f2。激活的下一UE即UEj分配给第一载波频率f1等等。这样得到两组UE,其中如果考虑更多的UE,每组包括相同数量的UE。
优选地,进行将UE分配给频率以平衡功率放大器的负载。注意的是分配是动态的,图1应理解为是数据快照(snap shot)。
发射机100用于传输实时信号和非实时信号到UE。实时信号比如话音或视频信号经过DPCH发送。每个DPCH分配给第一载波频率f1或第二载波频率f2。为了向DPCH提供传输分集,发射机100具有传输分级模块102和104。
传输分级模块102接收在分配给频率f1的DPCH上发送的实时信号。相似的传输分集模块104接收在分配给第二载波频率f2的DPCH上发送的实时信号。
传输分集模块102经过加法器106和108分别连接到功率放大器110和112。功率放大器110和112是支持载波频率f1和f2的双载波功率放大器。功率放大器110连接到天线114,功率放大器112连接到天线116。这样就可以实现任何基于利用多下行传输天线的已知分集技术。
对于HS-DSCH,发射机具有码复用器118和120。码复用器118具有一个输入,用于接收待发送到第一组UE即分配给第二载波频率f2的UE的非实时信号。这样在载波频率f1上待发送的信号分量SUEi,SUEj,…和在载波频率f2上待发送的信号分量SUEm,SUEn,…分别由码复用器118和120提供。在载波频率f1上待发送的信号分量SUEi,SUEj,…输入到加法器106。相似的,信号分量SUEm,SUEn,…输入到加法器108。
发射机100还具有调度器124。调度器124通过仅仅调度向有结构衰减的用户发送的非实时信号,调度在HS-DSCH上待发送的非实时信号从而提供多用户分集。
在运行中,控制功率放大器110以放大在载波频率f1上分配给频率f1的DPCH的实时信号和在频率f2上分配给载波频率f2的DPCH的实时信号分量。在载波频率f1上待发送的HS-DSCH的信号分量SUEi,SUEj,…仅仅由载波频率f1上的功率放大器110放大。相同的原理对应地应用于功率放大器112的处理。
全部可用传输功率的利用的统计平衡由图2的例子说明。图2示出的图形200和202在时域上分别说明图1的功率放大器110和112的传输功率的利用。时间轴分成调度区间,被称为UTRA符号中的传输时间区间(TTI)。图2明显地表示,大多数时间,功率放大器110和112在或接近于它们各自最大功率输出性能处运行。
图3以示例说明本发明的方法的实施方式。在步骤300中提供DPCH用于传输实时信号。在步骤302中给每个DPCH分配一组传输频率中的一个传输频率。
在步骤304中,提供HS-DSCH作为用于传输非实时信号的共享信道。在步骤306中,将一组传输频率中的一个传输频率分配给小区内每个激活的UE。这通过合适的信令协议完成。当UE仅仅能够接收一个载波频率时,由于在步骤302中已经分配了该载波频率,就不需要这个步骤。这时,在步骤302中分配给UE的载波频率也将用于HS-DSCH传输到UE。
在步骤308中,实时信号在具有传输分集的DPSC上发送。在步骤310中,非实时信号在具有多用户分集但没有传输分集的共享SH-DSCH上发送。由于在步骤306中分配传输频率给用户设备,因此实现了功率放大器的利用的统计平衡。
标号列表
100 发射机
102 传输分集模块
104 传输分集模块
106 加法器
108 加法器
110 功率放大器
112 功率放大器
114 天线
116 天线
118 码复用器
120 码复用器
124 调度器
200 图形
202 图形
Claims (7)
1.一种发送第一和第二信号到多个用户设备(UE)的方法,该方法包括步骤:
对多个用户设备的每个提供(300)专用信道(DPCH),
对每个专用信道分配(302)一组至少第一和第二载波频率(f1,f2)的一个专用信道载波频率,
对多个用户设备提供(304)第一和第二码复用共享信道(HS-DSCH),第一码复用共享信道具有第一码复用共享信道载波频率并且第二码复用共享信道具有第二码复用共享信道载波频率,
对每个用户设备分配(306)第一和第二码复用共享信道载波频率之一,
通过仅仅调度向有结构衰减的用户发送的第二信号,调度在码复用共享信道上待发送的第二信号从而提供多用户分集,
通过应用传输分集方案,使用第一(110)和第二(112)功率放大器,发送(308)第一信号之一到分配的专用信道载波频率上的用户设备的专用信道上的多个用户设备之一,
通过应用多用户分集方案,根据分配给用户设备的码复用共享信道载波频率使用第一(110)和第二(112)功率放大器从而实现功率放大器的统计均衡,发送(310)第二信号之一到分配给用户设备的码复用共享信道载波频率上码复用共享信道之一上的多个用户设备之一。
2.根据权利要求1的方法,专用信道是DPCH类型信道,码复用共享信道是HSDPA类型传输系统的HS-DSCH类型信道。
3.根据权利要求1的方法,其中发送第一信号之一和第二信号之一是通过连接到第一和第二天线(114,116)的第一和第二多载波功率放大器(110,112)实现的,第一和第二多载波放大器具有至少第一和第二载波频率。
4.根据权利要求1的方法,该组载波频率具有n个载波频率。
5.一种用于发送第一和第二信号到多个用户设备的发射机,该发射机(100)包括:
用于对多个用户设备(UE)中的每个提供(300)专用信道(DPCH)的第一部件,
用于对每个专用信道分配(302)一组至少第一和第二载波频率(f1,f2)的一个专用信道载波频率的第二部件,
用于对多个用户设备提供(304)第一和第二码复用共享信道(HS-DSCH)的第三部件,第一码复用共享信道具有第一码复用共享信道载波频率并且第二码复用共享信道具有第二码复用共享信道载波频率,
用于对每个用户设备分配(306)第一和第二码复用共享信道载波频率之一的第四部件;
用于仅仅在检测到结构性的信道衰减时,向用于发送第二信号之一的码复用共享信道提供多用户分集的调度器装置(124),
用于通过应用传输分集方案,使用第一(110)和第二(112)功率放大器,发送第一信号之一到分配的专用信道载波频率上用户设备的专用信道上的多个用户设备之一的第五部件(102,104),
用于通过应用多用户分集方案,根据分配给用户设备的码复用共享信道载波频率使用第一(110)和第二(112)功率放大器从而实现功率放大器的统计均衡,发送第二信号之一到分配给用户设备的码复用共享信道载波频率上码复用共享信道之一上的多个用户设备之一的第六部件(118,120;124)。
6.根据权利要求5的发射机,其中用于发送第一信号之一的第五部件和用于发送第二信号之一的第六部件是由连接到第一和第二天线部件(114,116)的第一和第二多载波放大器部件(110,112)提供,第一和第二多载波放大器具有至少第一和第二频率。
7.根据权利要求5的发射机,其中该组载波频率具有n个载波频率。
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