CN1909417A - 无线通信系统中提高性能的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于控制基站和移动装置之间的通信的方法。该方法包括在基站和移动装置之间通过多个子信道发射信息，其中，每个子信道都具有不同的载频。子信道的第一部分用于传统移动装置，而子信道的第二部分由新的移动装置使用。

Description

无线通信系统中提高性能的方法

技术领域

本发明总体上涉及电信领域，并且尤其涉及无线通信。

背景技术

在诸如蜂窝电话之类的无线电信领域中，系统一般包括分布在将被该系统服务的区域内的多个基站。该区域内的固定或移动的各个用户然后可以经由一个或多个基站接入该系统，并因此接入其它互连的电信系统。一般来说，随着用户的移动，当用户穿过一个区域时，用户通过先与一个基站然后与另一个基站通信来保持与该系统的通信。用户可以与最近的基站、信号最强的基站、具有足以接受通信的性能的基站等进行通信。

在无线通信系统中，每个用户一般通过单个信道与每个基站进行语音和/或数据信号的通信。然而，单个信道限制了基站和用户之间的通信性能。事实上，随着无线通信的爆炸性增长，系统处理用户数量和/或将被发射的信息量的性能受到了限制。

本发明旨在克服或至少减少上述的一个或多个问题的影响。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种用于控制基站和移动装置之间的通信的方法。该方法包括在基站和移动装置之间通过多个子信道发射信息，其中，每个子信道都具有不同的载频。

附图说明

本发明可以通过结合附图参考以下的说明来理解，在附图中，类似的附图标记标识类似的元件，并且其中：

图1是根据本发明的一个实施例的通信系统的框图；和

图2是图1的通信系统中的基站和用户的一个实施例的框图。

虽然本发明易于采用各种修改和替换形式，但是已经通过举例在附图中示出了并在此详细地描述了其具体的实施例。然而，应当理解，此处对具体实施例的描述不是要把本发明限制于所公开的特殊形式，而是意在覆盖所有属于所附权利要求所定义的本发明的精神和范围之内的修改、等效和替换。

具体实施方式

下面描述本发明的说明性实施例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实现方式的所有特征。当然，应当明白，在任何这种实际实施例的发展过程中必须做出大量实现方式所特定的判定以实现开发者的具体目标，比如遵守对于各种实现方式来说不同的系统相关的和商业相关的限制条件。而且，应当理解，这种开发工作可能是复杂的和耗时的，尽管如此，但是这对于从本公开中受益的本领域普通技术人员来说却是例行的工作。

现在参看附图并特别参考图1，根据本发明的一个实施例示出了一个通信系统100。为了说明性的目的，图1的通信系统100是码分多址(CDMA)的，然而，应当理解，本发明也可以适用于其它诸如通用移动电话系统(UMTS)之类的支持数据和/或语音通信的系统。通信系统100允许一个或多个用户120经由一个或多个基站130与诸如互联网之类的数据网络125进行通信。用户120可以采用多种装置中的任何一种的形式，其中包括蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数字寻呼机、无线卡、以及任何其它能经由基站130接入数据网络125的装置。

在一个实施例中，多个基站130可以通过一个或多个连接139耦合到无线电网络控制器(RNC)138，连接139比如是T1/EI线路或电路、ATM电路、电缆、光学数字用户线路(DSL)等。尽管只说明了一个RNC 138，但是本领域的技术人员却应当明白可以使用多个RNC 138与大量的基站130进行对接。通常，RNC 138操作用于控制和协调它所连接的基站130。图1中的RNC 138通常提供复制、通信、运行时间和系统管理服务。在所说明的实施例中，RNC 138处理诸如设置和终止呼叫路径之类的呼叫处理功能，并且能够为每个用户120和每个基站130所支持的每个扇区确定正向和/或反向链路上的数据传输速率。

RNC 138还经由连接145耦合到核心网络(CN)165，连接145可能采用多种形式中的任意一种，比如T1/EI线路或电路、ATM电路、电缆、光学数字用户线(DSL)等。通常，CN 165作为到数据网络125和/或到公共交换电话网(PSTN)160的接口进行操作。CN165执行诸如用户验证之类的多种功能和操作，然而，CN 165的构造和操作的详细说明不是理解和明白本发明所必需的。因此，为了避免不必要地模糊本发明，就不在此给出CN 165的更多细节了。

数据网络125可以是诸如根据网际协议(IP)的数据网络之类的分组交换数据网络。IP的一个版本在1981年9月发表的名为“InternetProtocol(网际协议)”的请求注解(RFC)791中进行了描述。诸如IPv6之类的其它IP版本或其它非连接的分组交换标准也可以在别的实施例中使用。IPv6的版本在1998年12月发表的名为“Internet Protocol，Version 6(Ipv6)Specification”的RFC 2460中进行了描述。在其它的实施例中，数据网络125还可以包括其它类型的基于分组的数据网络。这种其他的基于分组的数据网络的例子包括异步传输模式(ATM)、帧中继网络等。

此处所用的“数据网络”可以指一个或多个通信网络、信道、链路、或路径、以及用来通过这种网络、信道、链路、或路径来路由数据的系统或装置(比如路由器)。

因此，本领域的技术人员将会明白，通信系统100促进了用户120和数据网络125和/或PSTN 160之间的通信。然而，应当理解，图1的通信系统100的配置本质上只是示例性的，并且在不背离本发明的精神和范围的前提下，通信系统100的其它实施例中可以采用更少或附加的组件。

除非特别指出或者可以从论述中明显看出，否则诸如“处理”、“计算”、“确定”或“显示”等之类的术语指的是计算机系统或类似的电子计算装置的动作和处理，计算机系统或类似的电子计算装置对被表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据进行操作，并将其转换为其它被类似地表示为计算机系统的存储器或寄存器或其它这类信息存储装置、传输或显示装置内的物理量的数据。

现在参见图2，示出了与示例性基站130和用户120相关联的功能结构的一个实施例的框图。基站包括接口单元200、控制器210、天线215和多个信道：共享信道220、数据信道230和控制信道240。在所说明的实施例中，接口单元200控制节点B 130和RNC 138(参见图1)之间的信息流。控制器210通常操作用来控制数据和控制信号在天线215和多个信道220、230、240上的发射和接收，并且经由接口单元200把至少一部分所接收到的信息传递到RNC 138。

用户120与基站130共享某些功能属性。例如，用户120包括控制器250、天线255和多个信道：共享信道260、数据信道270和控制信道280。控制器250通常操作用来控制数据和控制信号在天线255和多个信道260、270、280上的发射和接收。

通常，用户120中的信道260、270、280与基站130中的对应的信道220、230、240进行通信。在控制器210和250的操作下，信道220、260；230、270；240、280用来影响从用户120到基站130的通信的受控调度。

至此，用户120中的信道260、270、280和基站130中的对应的信道220、230、240的操作已经被时隙操作了。例如，在每个前向链路(FL)时隙中，除了至少一部分这些用户120的用户数据之外，所有连接到基站130的用户120的控制信息都从单个基站天线进行发射。控制信息可以包括导频信道，其被用户120用来测量信号质量以及提供信号质量反馈。控制信息和用户数据的传输在时隙持续时间上进行时分复用(在下文中分别被称为时隙的控制部分(CP)和数据部分(DP))。在CP内，导频信道和其余的控制信息被时分复用。信号传输发生在集中于单个载频上的固定总带宽上。

类似地，在每个反向链路(RL)时隙中，每个用户120都用CDMA作为空中接口接入技术来异步地发射信息。RL传输发生在集中于单个载频上的固定带宽上，与用来进行FL传输的带宽不重叠。

在本发明的一个实施例中，用户120中的信道260、270、280和基站130中对应的信道220、230、240中的一个或多个信道可以采用灵活的带宽。此外，每个信道都可以由多个子信道组成，每个子信道都具有它自己的载频并且能够在其上充分地同时携带信息。在本发明的某些实施例中，把系统设计为与传统用户一起操作可能是有用的，其中传统用户不被配置用于在多个子信道或频带上发射和/或接收信息。

在本发明的一个实施例中，FL时隙可能与上述传统系统的FL中的时隙就全球时基而言具有相同的持续时间和相同的校准。然而，新的FL可能占用可变带宽。在本发明的一个方面中，用户数据在新的时隙中在FL上传输到用户120可能会占用可变带宽，该可变带宽可能由多个分别集中于分离的载频上的子频带组成。为了保持关于传统用户120的可操作性，发往传统用户120的控制信息可以在每个新的时隙中进行发射(其中，一个或多个控制信道被作为每个用户120的目标)，并且在新时隙的、与传统时隙中的CP相同的时间段上进行发射。

在本发明的另一方面中，FL频带宽度可以由整数个子频带组成，每个子频带的带宽都等于传统FL的固定带宽。在每个子频带上，对FL进行时隙划分，新时隙的就全球时基而言的持续时间和校准与传统时隙的持续时间和校准相同。对所有子频带上的FL传输进行时间校准，这是由于各个时隙是同时传输的。在这方面，向传统用户传输控制信息可以被限制为FL子频带的子集。在发射这类控制信息的子频带上，在每个时隙中、并且在时隙中的与传统FL的时隙中相同的位置进行发射。在这方面，一个或多个(在某些应用中是全部)子频带上的时隙可以被同时用来向新用户120进行发射。

在本发明的某些应用中，让FL的子频带在FL频带宽度上邻近可能是有用的。在其它应用中，子频带可能是不邻近的。

对于用户数据的传输，新系统中的FL时隙可能与保留用于向传统用户120进行用户数据传输的时隙的第一部分、以及可用于向新用户120进行数据传输的时隙的第二部分分离开来。例如，在保留给传统用户120的时隙的数据部分中，发射用于传统用户120的数据。类似地，在可用于新用户120的时隙的数据部分中，发射用于新用户的数据。本领域的技术人员将会明白，对传统用户和新用户120的时隙分配可能随时间而变化。

在本发明的一个实施例中，在新的FL时隙中(至少在时隙的数据部分上)向新用户120进行的传输可以由基站130使用各种已知的空中接口技术中的任意一种技术来完成。例如，可以采用CDMA、正交频分复用(OFDM)、时分多址(TDMA)等。对于用户数据传输来说，新系统的FL时隙的分离保证了用来向新用户120进行传输的实际空中接口技术不会很大地影响到传统用户120的FL传输。而且，应该理解，基站130可以使用不同的空中接口传输技术以在每个不同的子频带上向新用户120进行传输。

为了增强在新的FL时隙上向新用户120的传输，基站130可以采用可变数目的发射天线或射束。类似地，用户120也可以采用多个接收天线或射束。在此，术语发射射束的使用是用来意指由发自多个天线的信号成分形成的信号，但是它可以被预定接收机检测为单个发射信号。在本发明的环境中，天线阵列能够发射射束阵列，并且发射天线与发射射束同步地使用。本领域的技术人员将会明白，新用户120可以采用可变数目的接收天线来接收发射射束。

在本发明的一个实施例中，通过从每个发射天线/射束发射多个辅助导频信道，使用户120能够测量各个发射天线/射束的信号质量并将其相关信息报告回基站130，而利用基站130上存在多个发射天线这一特征，可能是有用的。这些量度可以是一组或单个标量。此外，在新时隙的CP之外的时间段中从新时隙只发射这些辅助导频信道，可能是所期望的。

为了利用存在多个发射天线这一特征，在对新用户120进行的数据传输中，基站130可以采用被设计用来提高性能并增加频谱效率和峰值速率的多天线传输方案。新用户120可以使用多个接收天线来接收和处理这类所发射的信息。例如，可以采用诸如选择发射分集(只从天线或射束之一或其子集向用户120进行发射)、发射分集(从多个发射天线发射空时编码信号)、闭环发射分集(利用或不利用来自于用户120的反馈的情况下，从多个天线发射射束成形信号以在接收机实现增益增加)、MIMO码再使用(同时向用户120发射多个数据流以增加数据速率)、以及固定的射束与射束切换(fixed beam with beamswitching)之类的多天线方案。

现在转向反向链路(RL)，新用户120可以被配置用于进行RL传输，而基站130可以被配置用于用与传统用户120相同的信令格式和空中接口技术在同一带宽上接收RL传输。类似地，新用户120能够接收FL传输，而基站130能够使用与传统用户和基站130相同的信令格式和空中接口接入技术并在同一带宽上进行FL传输。

在RL上，从新用户120向新基站的传输可以占用可变带宽，其可能由多个分别都集中于不同载频上的子频带组成。在本发明的一个实施例中，RL频带宽度可能由多个分别集中于不同载频上的子频带组成，并且每个子频带的带宽都与传统RL的带宽相同。新用户120可以被配置用于基本上同时在一个或多个(包括全部)子频带上发射信息。构成总的RL带宽的子频带可以是邻近的，或者也可以是不邻近的。

新用户120可以在RL传输期间使用多种空中接口技术中的任意一种，正如以上结合基站130进行的FL传输所述的那样。类似地，新用户120可以在构成RL带宽的各个子频带上使用不同的空中接口技术。

新用户120可以使用多个发射天线或射束，并且利用多天线传输方案，如以上结合基站130所使用的多天线布置所述的那样。基站130同样可以使用多个接收天线或射束从新用户120接收这类传输并对其进行处理。

本领域的技术人员应当理解，在FL和RL上的传输都可以在多载波(MC)模式或直接扩展(DS)模式下执行。在MC模式中，传输被分成多个分别用于每个载波或子信道的流。

在DS模式中，传输可以发生在跨越整个带宽上的一个流中。此外，载波或子信道的第一部分可以使用MC模式来进行传输，而载波或子信道的第二部分可以使用DS模式来进行传输。应该理解，DS和MC模式在不同的子信道中可以基本上同时使用。

除非特别指出或者可以从论述中明显看出，否则诸如“处理”、“计算”、“确定”或“显示”等之类的术语指的是计算机系统或类似的电子计算装置的动作和处理，该计算机系统或类似的电子计算装置对被表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据进行操作，并将其转换为被类似地表示为计算机系统的存储器或寄存器或其它这类信息存储装置、传输或显示装置内的物理量的其它数据。

本领域的技术人员将会明白，在此处的各个实施例中说明的各个系统层、例程或模块可以是可执行的控制单元。控制单元可以包括微处理器、微型控制器、数字信号处理器、处理器卡(包括一个或多个微处理器或控制器)或其它的控制或计算装置。在本论述中提及的存储装置可以包括一个或多个用于存储数据和指令的机器可读存储介质。存储介质可以包括不同形式的存储器，其中包括诸如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪存之类的半导体存储器装置；诸如固定盘、软盘、可移动盘之类的磁盘；包括磁带的其它磁介质；以及诸如高密度盘(CD)或数字视频盘(DVD)之类的光学介质。构成各个系统中的各个软件层、例程或模块的指令可以存储在相应的存储装置中。当控制单元执行指令时，该指令会使对应的系统执行所编程的动作。

上述公开的特殊实施例只是说明性的，因为本发明可以用对从本教义中受益的本领域技术人员很明显的不同但是等效的方法来进行修改和实践。而且，除了权利要求书中所述的之外，对此处示出的构造或设计没有做出任何限制。因此，所描述的方法、系统以及它们的一部分可以在不同的位置、比如无线单元、基站、基站控制器和/或移动交换中心处实现。而且，如受益于本公开的本领域普通技术人员所能理解的那样，可以用专用集成电路、软件驱动的处理电路、固件、可编程逻辑装置、硬件、以及上述组件的分立组件或布置，实现用来实现和使用所描述的系统所需要的处理电路。因此很显然，可以对以上公开的特殊实施例进行改变或修改，并且所有的这类变化都被认为是在本发明的范围和精神之内。因此，在此所寻求的保护在权利要求书中进行了阐明。

Claims (10)

1.一种用于控制基站和移动装置之间的通信的方法，包括：

通过多个子信道在基站和移动装置之间发射信息，其中，每个子信道都具有不同的载频。

2.如权利要求1所述的方法，其中，通过多个子信道在基站和移动装置之间发射信息的步骤还包括：通过多个子信道的第一部分向第一类移动装置发射信息，以及通过多个子信道的第二部分向第二类移动装置发射信息。

3.如权利要求2所述的方法，其中，通过多个子信道的第一部分向第一类移动装置发射信息的步骤还包括：通过多个子信道的第一部分向传统类型的移动装置发射信息。

4.如权利要求3所述的方法，其中，通过多个子信道的第一部分向传统类型的移动装置发射信息的步骤还包括：使用在持续时间和校准方面与在先前与传统移动装置的通信期间使用的时隙基本上类似的时隙，通过多个子信道的第一部分发射信息。

5.如权利要求2所述的方法，其中，通过多个子信道的第二部分向第二类移动装置发射信息的步骤还包括：通过多个子信道的第二部分向非传统类型的移动装置发射信息。

6.如权利要求5所述的方法，其中，通过多个子信道的第二部分向非传统类型的移动装置发射信息的步骤还包括：用第一空中接口技术通过多个子信道的第二部分中的第一个信道发射信息，以及用第二空中接口技术通过多个子信道的第二部分中的第二个信道发射信息。

7.如权利要求6所述的方法，其中，用第二空中接口技术通过多个子信道的第二部分中的第二个信道发射信息的步骤还包括：用CDMA、OFDM以及TDMA中的一个通过多个子信道的第二部分中的第二个信道来发射信息。

8.权利要求1所述的方法，其中，通过多个子信道在基站和移动装置之间发射信息的步骤还包括：通过多个天线在基站和移动装置之间通过多个子信道发射信息。

9.如权利要求8所述的方法，其中，通过多个子信道在基站和移动装置之间通过多个天线发射信息的步骤还包括：用多天线传输方案通过多个子信道在基站和移动装置之间通过多个天线发射信息。

10.如权利要求9所述的方法，其中，用多天线传输方案通过多个子信道在基站和移动装置之间通过多个天线发射信息的步骤还包括：用选择发射分集、发射分集、闭环发射分集、MIMO码再使用和固定的射束与射束切换中的至少一个通过多个子信道在基站和移动装置之间通过多个天线发射信息。

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