CN1992574B

CN1992574B - 一种改善cdma通信系统组网性能的方法及其设备

Info

Publication number: CN1992574B
Application number: CN2005100488779A
Authority: CN
Inventors: 陈实如
Original assignee: FANGZHENG COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: FANGZHENG COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2005-12-31
Filing date: 2005-12-31
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-12-31
Also published as: CN1992574A

Abstract

本发明公开了一种改善CDMA通信系统组网性能的方法及其设备。其核心在于，以单帧或多帧为时间间隔，通过次同步子帧发送小区/扇区地址码的分配消息，实现动态分配LA码。亦即实现不同的小区/扇区分配不同的LA码，同一小区/扇区不同的帧分配不同的LA码。这种方法能够把干扰在空间与时间上均分开来，显著降低了小区/扇区在边界处的多地址干扰，有效地解决了系统静态分配LA码在组网上遇到的困难。

Description

一种改善CDMA通信系统组网性能的方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种用于改善CDMA通信系统组网性能的方法及其设备，尤其涉及一种通过对小区/扇区的无线帧动态分配不同的小区地址码来改善码分多址(CDMA)移动通信系统组网性能的方法及其设备，属于码分多址移动通信技术领域。

背景技术

CDMA又称码分多址移动通信系统，具有大容量，多用户，软容量和具有克服系统带内噪声干扰的优点，相对于FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)的系统而言具有明显的优势。正因为如此，CDMA成了方兴未艾的3G无线通信系统主流的多址接方案。

CDMA是一种干扰受限的系统，也就是说，CDMA系统的主要容量取决于它的干扰电平。干扰越小，CDMA的系统容量就越大。CDMA的干扰主要来自三个方面，即：系统热噪声，多址干扰(MAI)，符号间干扰(ISI)。系统热噪声总是存在的，我们只能通过采用低噪声放大器来尽量减小它，而不能完全消除。而MAI和ISI却可以通过设计、选择具有特定相关值分布的扩频地址码得到显著的改善。

根据Welch界，我们不可能完全同时消除MAI和ISI，但是在各扩频序列相关值零点附近的一定区域内做到同时消除MAI和ISI却是完全有可能的。因此近年来，低零相关区(窗)理论得到了很好的发展，大量的具有这种低零关区(窗)特性的扩频序列被设计出来。

李道本先生设计出的LAS码就是具有这种优良特性的码字。LAS码是LA码和LS码的合称，其中LA码是相关值为0，+1，-1的三值序列；LS码具有理想的自相关特性(也就完全消除了ISI)，它的互相关函数在零点附近有长度为零的一段相关窗。以LAS码为基础，设计出的LAS-CDMA在控制同步误差在零相关窗以内时可以完全消除系统的MAI和ISI，做到完全无干扰的CDMA系统，把传统的干扰受限的CDMA提升为噪声受限的CDMA，从而极大地提高了系统的容量和频谱利用率。

尽管如此，LAS-CDMA(大区域同步码分多址)也存在着自己的挑战。它的主要问题是，在单小区内，把各用户的上、下行同步误差控制在零相关窗内是并不困难的，这时单小区的LAS-CDMA可以做到无干扰的CDMA系统。但是，由于用来做扩频地址码的LS码是有限的，不同的小区必然要通过用不同的LA码(地址码)来进行分小区复用相同的LS码，这样一来，不同小区使用的相同的LS码必然会造成很大的干扰。虽然LA码可以保证不同的小区内完全相同的LS码相遇的次数至多一次，但是，在多小区情况下时，这种干扰就会比较严重了。

解决LAS-CDMA多区干扰最直接的办法就是利用定向天线或智能天线，这样可以把各个小区的波束约束在所服务的小区内，因而多小区也就变成了各个独立的单小区了，从而可以使整个LAS-CDMA系统的性能达到最佳。然而，用定向或智能天气的方法一则会大幅增加系统的成本，另一方面，相邻小区的定向天线的波束之间是存在一定的重叠区域的，因此，在这些区域内，干扰仍将无法克服。

进一步地分析发现，在某一时刻，由于LA码的作用，受干扰的扩频符号分布在小区内的一些特定的点上，由于在LAS-CDMA系统中，每个小区都分配了固定的LA码，这样一来，小区内特定点上受干扰的扩频符号将持续地受到干扰，导致受干扰的符号对应的用户将无法工作。表现为，某个用户站在小区内某个位置不动时正好几乎完全不能通信，而当他走动几步时干扰又消失了。这种LAS-CDMA在多小区条件下组网后带来的小区内存在“强干扰工作点”的现象，成为LAS-CDMA多小区组网的巨大挑战。

以上问题的根源在于各小区分配的LA码是固定的。这就导致特定的扩频符号如果与特定的LA码出现干扰之后，在该小区内仍然会出现相同的干扰。该干扰是由现有的小区地址码分配方式本身所带来的。因此，现有小区地址码分配方式仍然存在不成熟的地方，需要进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有固定分配小区地址码方式的不足，提供一种全新的通过动态分配小区地址码来改善CDMA系统组网性能的方法。该方法用不同的地址码来区分不同的小区，而同一小区用不同的地址码区分不同的无线帧，从而有效克服现有小区地址码分配方式所带来的问题。

本发明的另外一个发明目的在于提供一种用于实施上述动态分配小区地址码方法的收发信机，该收发信机由发射端和接收端两部分组成。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

在CDMA通信系统中，在发送端对同一小区/扇区内不同的无线帧分别分配不同的地址码，并将地址码的分配信息放入次同步子帧中进行传送；接收端通过从次同步子帧中获取的地址码分配信息确定地址码，在所述地址码的控制下对接收到的无线帧进行解析，得到业务数据，再对所述业务数据进行解扩。

所述CDMA通信系统为LAS-CDMA通信系统，所述地址码为LA码。

各相邻小区/扇区分配的LA码不存在重复，不同无线帧分配唯一的LA码。

所述地址码的分配信息为LA码配置的序号或LA码的变换规律；或者是预先存储的多数种固定的LA码的动态分配模式的编号。

在TDD模式下，上下行链路中业务数据的LA码配置方式都在同一个下行次同步子帧中传送。

在FDD模式下，上下行链路中业务数据的LA码配置方式分别通过各自对应的次同步子帧进行传送。

所述上行链路中的次同步子帧可以省去，此时上行业务数据的LA码配置方式通过前一帧的下行次同步子帧来指示。

一种用于实施改善CDMA通信系统组网性能方法的收发信机，该方法中，在发送端对同一小区/扇区内不同的无线帧分别分配不同的地址码，并将地址码的分配信息放入次同步子帧中进行传送；接收端通过从次同步子帧中获取的地址码分配信息确定地址码，从而对接收到的无线帧进行解扩，其中：

在所述收发信机的发送端具有主同步子帧模块，次同步子帧模块和无线帧组帧模块；在所述收发信机的接收端具有用来进行粗同步的同步模块，；用来进行精同步并解出本帧中被分配的地址码字信息的解次同步子帧模块和无线帧解帧模块；

所述收发信机还包括地址码动态生成模块，动态选择控制单元和地址码存贮单元。

所述收发信机是CDMA移动通信系统的基站或移动台。

所述收发信机的动态选择控制单元存储多数种固定的LA码的动态分配模式，每种动态分配模式分配编号，通信时，在次同步信道上传输当前的动态分配模式的编号。

本发明所述的方法及其设备通过动态分配小区地址码，实现了在多小区环境下把干扰“白化”的技术效果。这种方法同时还保留了系统零相关窗的优点，为实现多小区组网提供了方便。另外，本发明通过次同步子帧来传送非常少的LA码分配信息就可以实现动态分配各小区的LA码，而且收发信机大部分模块都可以复用，从而大简化了系统实现的软、硬件要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是本发明所述的收发信机的实施例；

图2是本发明在TDD情形下的物理层无线帧实施例；

图3是本发明在FDD情形下的物理层无线帧实施例；

图4是本发明的物理层业务子帧的实施例；

图5是16脉冲的LA码的一种业务子帧中的Gap施例；

图6是16脉冲的LA码的基本排列方式图；

图7是16脉冲的16个LA码字的排列方式图；

图8是本发明实施组网时的动态分配LA码的小区蜂窝结构示意图；

图9是实施固定分配LA码与动态分配LA码时的扩频符号受干扰情况对比示意图。

具体实施方式

众所周知，CDMA移动通信系统主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA和LAS-CDMA等几种组网方案。本发明所提供的通过动态分配小区地址码改善蜂窝组网性能的方法可以被用到所有的CDMA组网方案中，尤其适合于TD-SCDMA和LAS-CDMA两种组网方案。下面，就以LAS-CDMA为例，对本发明所述方法的具体实施步骤进行详细的说明。

在LAS-CDMA系统中，LA码是作为小区的地址码使用的。本发明的基本思想在于：用不同的LA码来区分不同的小区，而同一小区用不同的LA码区分不同的无线帧。这样，将每个小区分配的LA码改为不固定的，也就是说每个小区使用的LA码是随着时间而不断变化的，那么，特定的扩频符号在受到一次干扰后，由于下一时刻换成了不同的LA码，则干扰被“跳”到了小区内别的地方去了。从而持续的干扰变成了瞬间的个别的干扰了。在这种情况下，我们可以进一步借助于信道编码和交织，把个别受干扰出错后的符号纠正过来，从而不影响整个系统的工作。

为了实现上述的发明思想，本发明给出了支持动态分配LA码来实现组网的收发信机。收发信机可以是蜂窝移动通信系统的基站或移动台。在发送端它至少包含有：调制扩频模块，用于对发送的数据进行调制和扩频；LA 码动态生成模块，动态选择控制单元和LA码存贮单元，它们一起用来实现对LA码的动态选择分配；主同步子帧模块，次同步子帧模块和无线帧组帧模块，它们分别用来组成无线帧的不同部分，并最终组成无线帧。在接收端，它至少包含有，解调解扩模块用来对接收的数据进行解调、解扩；LA码动态生成模块，动态选择控制单元和LA码存贮单元，功能与接收端相同；同步模块，用来进行系统的粗同步；解次同步子帧模块，用来进行系统的精同步，并且用来解出本帧中被分配的LA码字信息；无线帧解帧模块，用来解出业务数据。

图1给出了收发信机的较佳实施例。请参见图1，在收发信机的发送端，在帧控时钟单元108的时钟控制脉冲到来时，动态选择控制器109在高层信令的控制下(高层信令也可以缺省，当缺省时动态选择控制器109将按默认的工作模式来传送LA码的动态输出方案)，按指定的动态工作模式输出当前无线帧的LA码的配置序号。当前子帧LA码的配置序号一方面作为信息送到次同步子帧单元106生成次同步子帧，另一方面送到LA码存贮单元110并输出相应的LA码的详细信息，然后经无线帧成帧单元102把调制扩频单元100产生的业务数据，主同步子帧单元104和次同步子帧单元106的数据按LA码存贮单元110给出的LA码，组合成当前时刻的无线帧输出。再经由基带滤波单元111，中频调制单元113和发射单元115处理后发射出去。

在收发信机的接收端，接收单元116把接收到的信号送到中频解调单元114，再经过基带滤波单元112。经过基带滤波单元112之后的信号被分成两路，一路经过同步单元105送到解次同步子帧单元107，把获得的当前子帧LA码配置的编号信息送到动态选择控器109，在帧控时钟108的控制脉冲到达后选通LA码存贮器110输出当前的LA码。在当前的LA码的控制下将基带滤波单元112和同步单元105输出的数据一起经过解无线帧单元103，从而解出业务数据。然后，再把业务数据经过解调解扩单元101后就可以输出数据流了。

另外，为了实现同一小区不同LA码的动态分配方案，本发明人在此提供了在TDD和FDD情况下的物理层无线帧。其中，LA码的动态分配信息都是在次同步子帧里传送。而每帧的LA码配置方式既可以通过默认的方式来选取，又可以通过高层信令的方式来设置，从而增加了系统的灵活性。在TDD方式下，上下行链路共用了一种无线帧，在FDD方式下，上下行链路分别使用自己对应的无线帧。

图2示出了本发明在TDD模式下的物理层无线帧的实施例。由于TDD模式下上下行链路共用同一频带，所以我们可以把上下行链路中的业务数据的LA码配置方式都在一个下行次同步子帧Dwssf0中传送，Dwssfa是下行主同步子帧用来为系统提供初始同步信息。上下行数据传输的比例可由系统的上层来调度，每一个上(下)行同步业务数据传输之前都有一个同步子帧Upssfi(Dwssfi)来进行更精确的同步。

在FDD方式下的物理层无线帧如图3所示。由于上、下行链路分别在不同的频道上传送，因此上行链路设置了主同步子帧Upssfa和次同步子帧Upssfb，下行链路设置了主同步子帧Dwssfa和次同步子帧Dwssfb。主同步子帧Upssfa用来满足终端上行同步使用，主同步子帧Dwssfa用来满足终端开机同步使用。次同步子帧用来传送业务子帧中LA码配置的序号或LA码的变换规律。实际在帧结构设计上为了提高上行链路传信率，主同步子帧Upssfa可以省去。上行业务子帧LA的配置可以通过前一帧的Dwssfa来指示或与前一帧下行业务子帧配置的LA相同。

在本发明中，我们可以把动态选择控制器109和LA码存贮单元110做在本地的收发信机上，这样我们可以只在同步信道中传输很少的LA码分配信息。如当传送的是LA码的编号时，对16脉冲的LA码，我们在同步信道中只需传送4个比特的信息就可以了，这是比较容易实现的。另外，我们也可以事先设定几种固定的LA码的动态分配模式，并把这些分配模式的信息存贮在动态选择控制器107中，这样我们可以只在次同步信道上传输当前的动态分配模式的编号就可以了。

图4给出了业务子帧Dsf和Usf的子帧结构。业务子帧是用LA码在各扩频符号后面插入不同长度的零元素串而成的。LA码的详细信息可以参考公开的专利CN1049312C和US6331997B1，这里结合16脉冲的实例来说明用LA码生成业务子帧的过程。如图6示出了16脉冲的长为2419个码片的LA码的基本排列方式。TSi为第i个时隙，相应的数字如138是TS1对应的码片数。如按业务子帧图4的结构取扩频符号SF的长度为138则按这个基本LA码字形成的业务子帧时各Gpi的长度如图5所示。这里的扩频符号SFi可以用相同的扩频码，也可以用不同的扩频码。图7示出了按照基本排列得到的16种不同的LA码字的排列方式。我们把图6的基本排列记为LA0，并用1到16的数字对应于基本排列码字对应的时隙长度；其它的LA码字各时隙长度用LA0码字的基本编号来表示，如LA1码字TS1对应的数字2是指LA1码字的第一个时隙的码片长度为基本码字LA0的第2个时隙对应的码片长度，即140。按照这种方式表示的16种LA码字不同的排列方式如图7所示。这样，我们从基本码字就得到了16个不同的LA码字，用它们我们可以同时区分16个不同的小区。

因此，本发明成帧的过程可进一步地表述为，首先根据工作方式(TDD或者FDD)，选用相应的物理层无线帧；然后把要传送的扩频符号数据，按同步信道分配的LA码来组成业务子帧；最后按无线帧的结构把同步子帧和各业务子帧组成整个无线帧。解帧的过程正好相反，不过得先通过同步以获取当前无线帧中各业务子帧的LA码配置方式，然后依次解出扩频符号中的数据。

图8示出了无线帧#i，无线帧#i+1，无线帧#i+2和无线帧#i+3时不同小区动态分配LA码字的示意图，图中给出的动态分配方式只是一个示例，本发明专利的分配方式并不限于此。图9示出了系统在固定分配LA码和动态分配LA码时在小区A内干扰点P1处的受干扰符号的干扰情况。由图可以看出当固定分配LA码时，P1点处的扩频符号SF1将一直受到干扰，从而使扩频符号对应的用户无法工作；而当动态分配LA码时，干扰点P1处在受到一次干扰后，下一帧可能出现的干扰则被“跳”到P2处的扩频符号SF2上了。P1点的受干扰的符号会在相融一段时间后才可能再次出现。由此我们看到，通过动态分配LA码的办法，从时间和空间上实现了对干扰的“白化”作用，受“白化”后的干扰可能产生的错误则完全可以利用交织和信道编解码保护的措施纠正过来。因此，我们通过动态分配LA码很好的解决了LAS-CDMA系统在多小区组网条件下的“强干扰工作点”的问题，这种方法从码字分配的角度解决了在多小区条件下的LAS-CDMA组网的问题，而且没有增加系统软、硬件实现的复杂度。

显然地，本发明所提供的方法不仅适合于多小区情形，同样地适合于多扇区情形，其实施方式和效果与多小区的情形完全相同。

以上实施过程虽然是针对LAS-CDMA来说明的，但由于扩频码可以是任何形式的码序列，所以本发明专利可以被用到所有的CDMA系统中。特别地，由于本发明能起到“白化”干扰的作用，因此对于那些扩频码的相关值具有明显不均匀分布特性的CDMA系统将更加有效。

Claims

1.一种改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

所述CDMA通信系统为LAS-CDMA通信系统，所述地址码为LA码。

3.如权利要求2所述的改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

4.如权利要求1或2所述的改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

5.如权利要求1所述的改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

6.如权利要求1所述的改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

7.如权利要求6所述的改善CDMA通信系统组网性能的方法，其特征在于：

所述上行链路中的次同步子帧可以省去，此时上行业务数据的LA码配置方式通过前一帧的下行主同步子帧来指示。

8.一种用于实施改善CDMA通信系统组网性能方法的收发信机，该方法中，在发送端对同一小区/扇区内不同的无线帧分别分配不同的地址码，并将地址码的分配信息放入次同步子帧中进行传送；接收端通过从次同步子帧中获取的地址码分配信息确定地址码，从而对接收到的无线帧进行解扩，其特征在于：

在所述收发信机的发送端具有主同步子帧模块，次同步子帧模块和无线帧组帧模块；在所述收发信机的接收端具有用来进行粗同步的同步模块；用来进行精同步并解出本帧中被分配的地址码字信息的解次同步子帧模块和无线帧解帧模块；

9.如权利要求8所述的用于实施改善CDMA通信系统组网性能方法的收发信机，其特征在于：

所述收发信机是CDMA移动通信系统的基站或移动台。

10.如权利要求8所述的用于实施改善CDMA通信系统组网性能方法的收发信机，其特征在于：

动态选择控制单元存储多数种固定的LA码的动态分配模式，每种动态分配模式分配编号，通信时，在次同步信道上传输当前的动态分配模式的编号。