TWI484782B - 補償使用正交頻道結構ｃｄｍａ逆連結多路徑方法 - Google Patents

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Description

補償使用正交頻道結構CDMA逆連結多路徑方法
本發明係與一CDMA逆連結多路徑方法有關，尤其係與一補償使用正交頻道結構的CDMA逆連結多路徑方法有關。
近二十年內在無線通信服務之類型和需求兩方面都有著空前的成長。包含行動電話、個人通信服務(PCS)及類似系統在內之無線聲音通信服務在今天提供幾乎無所不在的涵蓋範圍。此等網路之基礎建設已被普及到美國、歐洲的大多數居民所在之處，且世界上的其他已開發地區都有著不止一個、而是有著多個服務供應商讓人選擇。
電子及電腦產業的持續成長大幅地促進對於網際網路(Internet)之存取及其所提供之眾多服務和特徵的需求。此種關於電腦設備之使用，特別是可攜式類型者包含膝上型電腦、手持式個人數位助理(PDAs)、可上網行動電話及類似裝置之使用的擴增已導致對於無線數據存取的需求有一對應增加。
雖說行動電話及PCS網路已被廣泛地部署，此等系統並非原本預料要用來載送數據流。事實上，此等網路係被設計用來有效率地支援連續類比信號而非網際網路通信所需要的叢發模式數位通信的通信協定。亦考慮到聲音通信只要一大約3千赫(kHz)之通信頻寬就已足夠。但通常接受為了進行有效的網際網路通信、譬如全球資訊網(Web)瀏覽，一至少56千位元每秒(kbps)或更高的數據傳輸率是必要的。
此外，數據流本身的特有本質迥異於聲音通信的本質。聲音要求一連續全雙工連線；也就是說，在一連線之一端的使用 者希望能夠對在一連線之另一端的使用者連續地傳輸和接收，在此同時該另一端的使用者也能夠傳輸和接收。但是，整體上來說，透過網際網路存取網頁是非常叢發取向的。一般而言，一遠端用戶電腦的使用指定諸如在一全球資訊網伺服器上之電腦檔案的位址。然後使此請求格式化成一較短的數據訊息，通常其長度小於1000位元組。然後，連線的另一端、譬如網路中之一全球資訊網伺服器以所請求資料檔案回覆，此檔案可為10千位元組至數百萬位元組的文字、圖片、音訊、視訊資料、或以上之組合。因為網際網路本身固有的延遲，使用者經常預期到在所請求內容開始發送之前會有至少數秒或更多時間的延遲。且一旦這些內容被送出，使用者在指定要下載的下個網頁之前可能要花費數秒或甚至數分鐘檢閱、讀取網頁的內容。
再者，聲音網路係被建構用來支援高移動性使用；也就是說，採用極長長度支援高速公路速度級的移動以在聲音型行動網路和PCS網路之使用者以高速沿高速公路行進之時維持連線。但是，一膝上型電腦的典型使用者是較為靜態的，譬如坐在桌前。因此，對於無線聲音網路來說要審慎考慮的細胞間及細胞內高速移動對於支援數據存取來說通常是不需要的。
翻新既有無線基礎建設之某些組件以更有效率地配合無線數據是很合理的。針對高數據傳輸率但低移動性之新類型使用者而施行的附加功能應當要向下相容於供低數據傳輸率、高移動性之使用者使用的既有功能。這會許可使用相同的頻率分配規劃、基地台天線、增建網點(build out sites)、及被用到之既有聲音網路基礎建設的其他方面，藉以提供新的高速數據服務。
有一事特別重要係要在一會在反向連結(例如從遠端單元至基地台)上載送數據之網路的反向連結上支援一盡可能高的數據傳輸率。設想既有數位蜂巢式標準譬如IS-95分碼多向進 接(CDMA)規定不同碼序列在一前向連結方向內之使用以維持頻道間之最小干擾。特定言之，此一系統在前向連結上運用正交碼，其定義個別邏輯頻道。但是，此一系統之最佳運作要求所有此等碼被時間校準於一指定邊界以在接收器處維持正交性。因此，傳輸必須被同步化。
這在一前向連結方向內並不是特別緊要，因為所有傳輸源自於相同處所，亦即在一基地收發台處。但是就目前來說，數位蜂巢式CDMA標準並未試圖使用或要求一反向連結方向內之頻道間的正交性。一般認為要使源自不同處所和很可能與基地台距離相差甚多之處之遠端單元的傳輸同步化太過困難。事實上，這些系統通常使用一晶片級擾密碼(scrambling code)，其具備足以區別個別反向連結頻道之長偽隨機碼的獨特移位。但是，此擾密的使用會因而排除不同使用者之傳輸相互正交的可能性。
因此，本發明之一實施例包含一種系統，其支援一第一使用者群組與一第二使用者群組之成員間的通信。該第一使用者群組可為一數位式分碼多向進接(CDMA)行動電話系統之舊使用者，其以一共同第一碼編碼其傳輸。此第一使用者群組可藉由就每一使用者提供一獨特碼相位偏移而被獨特地認出。該第二使用者群組可為一高速數據服務之使用者，其使用相同的碼編碼其傳輸且共用該碼之碼相位偏移之一者。然該第二群組之每一使用者更用一附加碼編碼其傳輸，該附加碼對於該第二群組之每一使用者來說是獨一無二的。此許可該第二使用者群組之傳輸相互正交，同時仍維持集體地做為該第一群組之單一使用者的表象。
被指派給第一使用者群組之碼可為一共同片碼率(common chipping rate)、偽隨機碼。被指派給第二終端群組之碼通常可為獨特正交碼之一集合。該第一終端群組之個別成員可被藉由 具有一選定較長偽隨機噪訊序列之獨特相位偏移的擾密碼而區別。
在一較佳實施例中，採取某些步驟以確保在該第二使用者群組內之發信或一般所說之〝心跳(heartbeat)〞的正確運作。特定言之，可指定一共同碼頻道用作一同步化頻道。這例如在該編碼架構被施行於一反向連結方向內的情況中會許可維持第二終端群組之傳輸的正確時序。
在另一實施例中，第二群組之使用者可被配予指定的傳輸用時槽且因此透過分時多向進接之使用而維持正交性。又，重點在於第二群組之使用者對於第一群組中之使用者的傳輸來說集體地表現如同單一使用者。
由於該正交發信，本發明之原理允許在一多路徑環境中僅有一個天線之一CDMA系統作出一分集決策(diversity decision)，因為該獨特正交碼可被就二或更多不同相位看到。在一較佳實施例中，針對來自處於一多路徑環境之第二群組中之一已知現場單元被以多重相位接收的一信號，一基地台藉由選取在該等相位之一者之一〝最好〞反向連結信號而作出分集決策。處於該選定相位之該反向連結信號被與該選定群組中之其他現場單元的反向連結信號正交地校準。該正交校準反向連結信號在本說明書中可被稱為正交連結(orthogonal link)，且處於不與第二群組中之其他現場單元之信號正交地校準之一相位的反向連結信號在本說明書中可被稱為一非正交連結(non-orthogonal link)。
由於一正交連結必須被時間校準以維持從一使用者到下一使用者的正交性，會從基地台運用一時序控制迴圈使處於該選定相位之反向連結信號保持正交地校準於第二群組中之其他現場單元的反向連結信號。
既有CDMA系統非正交地定義反向連結頻道化。此係藉由 定義每一反向連結使用者之獨特散佈碼移位而進行。正交及非正交向下相容性可由共用相同散佈碼之一主要基地台的正交使用者達成。當這些使用者信號在其他基地台被收到，其不太可能會被時間校準，而是其會具有獨特的碼移位且能夠被以碼移位及正交碼之組合為基礎獨特地識別。
當分集選擇發生且反向連結信號之碼相位被移位，則可能有一顯著碼相位偏移。使用一習知單位元差分時序控制迴圈可能太慢，無法用來自其他現場單元之反向連結信號很快地獲得正交性。因此，當分集選擇發生，一總時序調整命令或訊息可被用來使反向連結快速地重新校準。總時序調整量可為一絕對或相對值。在時序命令之情況中，現場單元被告知要進行一粗時序調整；在時序訊息之情況中，用戶單元自主地響應該時序訊息內的資訊。
時序控制選擇(亦即分集選擇)之準則可為以包含下列各項之至少一者的準則為基礎：1.一替代路徑之度量超過一段指定時間期之一閾值；2.一次要(亦即未被選上的)路徑之度量超過相對於目前路徑在一段指定時間期之一閾值；3.主要(亦即目前選取的)路徑掉到一絕對度量以下；或4.次要路徑超過一絕對度量，其中該度量可為下列各項之一或多者：a.功率；b.SNR；c.功率之變量；d.SNR之變量；或 e.主要路徑與次要路徑間之以上度量的相對比率。
以下說明本發明之較佳實施例。
第1圖是一分碼多向進接(CDMA)通信系統10之一方塊圖，該系統運用一信號編碼架構，其中第一等級的邏輯頻道被派予具備不同碼相位偏移的獨特長碼，且第二等級的邏輯頻道係利用一共同長碼和共同碼相位偏移而提供，與一針對每一頻道使用一獨特正交碼的附加編碼程序結合。
在以下一較佳實施例之詳細說明中，通信系統10係以共用頻道資源是一無線或無線電頻道為前提敘述。但應理解到本說明書敘述的技術可被應用為將共用存取施行於其他類型的媒體，譬如電話連線、電腦網路連線、電纜連線、或是會以一由需求驅使的基礎允許存取之其他實體媒體。
系統10支援第一使用者群組110以及第二使用者群組210。第一使用者群組110通常是行動電話設備譬如無線手機113-1、113-2及/或安裝在車輛內之蜂巢式行動電話113-h的舊使用者。第一使用者群組110原則上以一聲音模式使用網路，藉此將其通信編碼成連續傳輸。在一較佳實施例中，這些使用者的傳輸被從用戶單元113透過前向連結40無線電頻道及反向連結50無線電頻道發送。其信號在一中央處所受管理，該處包含一基地台天線118、基地收發台(BTS)120、基地台控制器(BSC)123。因此第一使用者群組110通常利用行動用戶單元113、BTS 120、及BSC 123進行聲音談話以透過公眾交換電話網路(PSTN)124連接到電話連線。
第一使用者群組所用的前向連結40可被依據廣為人知的數位蜂巢式標準編碼，譬如由電信工業協會(TIA)規定之IS-95B中定義的分碼多向進接(CDMA)標準。此前向連結40包含至 少一呼叫頻道141及一流量頻道142，以及其他邏輯頻道144。這些前向連結40舊有頻道141、142、144在此一系統中係藉由利用正交的已編碼頻道而定義。此第一使用者群組110亦依據該IS-95B標準編碼其在反向連結50上的傳輸。因此在一反向連結50方向內使用數個邏輯頻道，包含一進接頻道151、流量頻道152、及其他邏輯頻道154。在此反向連結50內，第一使用者群組110通常以一共同長碼利用不同碼相位偏移編碼其信號。舊使用者110在反向連結50上編碼其信號的方式亦在此技藝中廣為人知。
通信系統10亦包含一第二使用者群組210。此第二使用者群組210通常是需要高速無線數據服務的使用者。其系統組件包含數個對應於遠端用戶存取單元(SAUs)214-1、214-2、…214-h之在遠處的個人電腦(PC)裝置212-1、212-2、…212-h，以及相關天線216-1、216-2、…216-h。位在中央的設備包含一基地台天線218及一基地台處理器(BSP)220。BSP 220提供來往於一網際網路閘道222的連線，該閘道提供對於一數據網路譬如網際網路224及連接至網路222之網路檔案伺服器230的存取。應理解到BTS 120可被翻新成以與BSP 220相同的方式運作並且提供來往於一網際網路閘道222的相似連線。因此，在一些實施例中，SAUs 214可就前向連結40及反向連結50與BSP 220或BTS 120聯絡。
PCs 212可透過施行於舊使用者110所用之前向連結40及反向連結50上的雙向無線連線對網路伺服器230傳輸數據且從該網路伺服器接收數據。應理解到在如圖所示之一點對多點多向進接無線通信系統10中，一已知基地台處理器220以一類似於一行動電話通信網路的方式支援與多個不同有效用戶存取單元214通信。
在目前的情況下，被分配給第一群組110使用之射頻與被 分配給第二群組210使用者相同。本發明之一觀點特別關注於如何許可一不同編碼結構被第二群組210使用而同時對第一群組110造成最小干擾。
PCs 212通常是膝上型電腦212-1、手持式單元212-h、可上網行動電話或個人數位助理(PDA)型運算裝置。PCs 212分別透過一適合的有線連線譬如一乙太網路型連線連接至一相應SAU 214。
一SAU 214許可其相關PC 212透過BSP 220、網際網路閘道(IG)222、及網路224連接至網路檔案伺服器230。在反向連結方向內，亦即以從PC 212前往伺服器230之數據流來說，PC 212對SAU 214提供一網際網路通信協定(IP)級封包。然後SAU 214以合宜的無線連線成框(framing)及編碼作業封裝有線成框(亦即乙太網路成框)。然後被適當格式化的無線數據封包透過天線216和218在包括反向連結50之無線電頻道之一者上傳送。在中央基地台所在處，BSP 220析取該無線電連結成框，將封包重新格式化成IP樣式，且透過網際網路閘道222發送。然後封包被排程通過任何數量及/或任何類型的TCP/IP網路譬如網際網路224送到其最終目的地譬如網路檔案伺服器230。
數據亦可被以一前向連結40方向從網路檔案伺服器230傳輸到PCs 212。在此情況中，一源自於檔案伺服器230之網際網路通信協定(IP)封包透過網際網路224通過網際網路閘道222抵達BSP 220。然後將合宜的無線通信協定成框及編碼作業加諸於該IP封包。然後封包透過天線218和216傳送到預期的接收SAU 214。接收SAU 214解碼無線封包格式，並將該封包傳送到預期的PC 212，由其進行IP層處理。
一已知PC 212和檔案伺服器230因而可被視為是IP層級之一雙工連線的端點。一旦建立好一連線，PC 212之一使用者 隨後可對檔案伺服器230傳輸數據及從該檔案伺服器接收數據。
從第二使用者群組210的觀點來說，反向連結50實際上係由包含一進接頻道251、多個流量頻道252-1、…252-t、及一維護頻道253之多個不同類型的邏輯及/或實體無線電頻道組成。反向連結進接頻道251被SAUs 214用於對BSP 220發送訊息以請求准予使用的流量頻道。然後被指派的流量頻道252從SAU 214載送酬載數據到BSP 220。應理解到一已知IP層連線可能實際上被派給一以上的流量頻道252。此外，一維護頻道253可載送資訊譬如同步化及功率控制訊息以更進一步支援反向連結50上之資訊的傳輸。
相似地，第二使用者群組210有一前向連結40包含一呼叫頻道241、多個流量頻道242-1…242-t、及維護頻道243。呼叫頻道241被BSP 220用於不僅告知SAU 214已分配給該SAU之前向連結流量頻道252，並且告知SAU 214在反向連結方向內被分配的流量頻道252。在一替代實施例中，BSP 220並不指定反向連結方向內的被分配流量頻道252；舉例來說可使用一時槽化aloha技術(slotted aloha technique)。然後利用前向連結40上的流量頻道242-1…242-t從BSP 220載送酬載數據資訊到SAUs 214。此外，維護頻道243在前向連結40上從基地台處理器220載送同步化及功率控制資訊到SAUs 214。
應理解到通常會有呼叫頻道241或維護頻道243以外的更多流量頻道242。在較佳實施例中，邏輯前向連結頻道241、242和243以及邏輯反向連結頻道251、252和253係藉由對每一頻道指派一偽隨機噪訊(PN)頻道碼而定義。系統10因而是一俗稱的分碼多向進接(CDMA)系統，其中多個已編碼頻道可使用相同射頻(RF)頻道。該等邏輯或碼頻道亦可在多個有效SAUs 214間被更進一步地劃分或指派。
信號處理作業之順序通常被進行為編碼相應的反向連結50邏輯頻道251、252和253。在反向連結方向內，發射器是SAUs 214之一者，且接收器是基地台處理器(BSP)220。本發明之較佳實施例被施行於一CDMA數位行動電話系統(譬如依據IS-95B標準運作的系統)之舊使用者亦出現在反向連結50上的環境中。在一IS-95B系統中，反向連結CDMA頻道信號係藉由指派非正交偽隨機噪訊(PN)碼而被識別。
今將注意力放到第2圖上，以下將較詳細地說明第一舊使用者群組110的頻道編碼程序。此第一使用者等級舉例來說包含如前所述依據IS-95B標準編碼信號之數位CDMA行動電話系統使用者。個別頻道因此藉由以每一頻道之一偽隨機噪訊(PN)碼調變輸入數位化聲音信號而被識別。特定言之，頻道編碼程序取得一代表待傳輸之資訊的輸入數位信號302。一正交調變器304向一對乘法器306-i和306-q提供一同相(i)及正交(q)信號路徑。一短偽隨機噪訊(PN)碼產生器305提供一供展頻目的使用的短(在此例中是一215-1 或32767位元)長度碼。該短碼通常因此是與用於第一群組110之邏輯頻道之每一者相同的碼。
一第二碼調變步驟藉由對該(i)及(q)信號路徑乘以一附加長PN碼而被施加於該二信號路徑。此係由長碼產生器307及長碼乘法器308-i和308-q完成。該長碼用於獨特地識別反向連結50上的每一使用者。該長碼可為一非常長的碼，舉例來說，其只有每242-1 個位元才重複。該長碼被以短碼片碼率施加，例如該長碼之一個位元被施加於短碼調變程序輸出的每一位元，使得更進一步的展頻作用不會發生。
個別使用者藉由將該PN長碼之不同相位偏移施加於每一使用者而被識別。
應理解到不一定要為第一使用者群組110進行其他同步化 步驟。特定言之，反向連結50上的這些傳輸被設計成不同步的，因此並非必然完美地正交。
第3圖是第二使用者群組210之頻道編碼程序的較詳細圖。此第二群組210舉例來說包含依據針對數據傳輸最佳化之一格式編碼信號的無線數據使用者。
個別頻道藉由以一與用於第一使用者群組110之偽隨機噪訊(PN)碼序列相同的碼序列調變輸入數據而被識別。但如同吾人會立即理解到的，第二群組210中的頻道係藉由特殊正交碼譬如Walsh碼而被獨特地識別。明確地說，此第二使用者群組210之頻道編碼程序取得一輸入數位信號402且施予如一短碼產生器405、Walsh碼產生器413、及長碼產生器407產生的多個碼。
做為一第一步驟，一正交調變器404向第一對乘法器406-i和406-q提供一同相(i)及正交(q)信號路徑。短偽隨機噪訊(PN)碼產生器405提供一供展頻目的使用的短(在此例中是215 )長度碼。此短碼因此與供第一群組10之每一頻道使用的短PN碼相同。
該程序之一第二步驟是施加一正交碼，譬如由Walsh碼產生器413產生的碼。此係藉由乘法器412-i和412q將該正交碼壓入該同相信號路徑及正交信號路徑每一者上而達成。被指派給每一邏輯頻道的正交碼各不相同，且獨特地識別此等頻道。
在該程序之一最終步驟中，一第二偽隨機噪訊(PN)長碼被施加至(i)和(q)信號路徑。長碼產生器407藉此將長碼傳送給同相乘法器408-i及正交乘法器408-q之相應一者。此長碼並不獨特地識別第二群組210中的每一使用者。明確地說，此碼可為與被用在第一群組中獨特地識別第一使用者群組110之長碼完全相同的長碼。因此，舉例來說，其被以一與一短碼片碼率碼相同的方式施加，致使該長碼之一個位元被施加至由 短碼調變程序輸出的每一位元。依此方式，第二群組210中的所有使用者就像是第一群組110之單一個舊使用者。但是，第二群組210之使用者因為已被派給獨特正交Walsh碼而可被獨特地識別。
由於較佳實施例中之施行係在一反向連結50上進行，必須將附加資訊回授以便維持第二群組210中之各使用者間的正交性。明確地說，一維護頻道243因而被包含在前向連結40內。一維護頻道或〝心跳〞頻道253亦存在於反向連結50上並且提供同步化資訊及/或其他時序信號，使得遠端單元214可適切地同步化其傳輸。該維護頻道可為被劃分時槽的(time slotted)。有關此反向連結維護頻道253之格式化的更多細節可參見2001年2月1日申請之標題為〝MAINTENANCE LINK USING ACTIVE/STANBY REQUEST CHANNELS〞的共同待審美國專利申請案序號09/775,305號案，該案之完整內容以引用的方式併入本文中。具體來說，該維護頻道保持多個現場單元中的每一個現場單元與一基地台間的最小維護鏈路，即使當他們目前在一反向鏈路方向中不傳輸一資料負載時。如果確定該現場單元持續太長時間無效，即處於待機(standby)模式而不傳輸資料，則該基地台與該現場單元保持一閒置(idle)連接。
應理解到某些基礎建設可能因此被第二使用者群組210及第一使用者群組110共用。舉例來說，天線218和118雖然在第1圖中顯示為獨立的基地台天線，然其適時上可為一共用天線。同樣的，該等天線之所在處因此可為相同。此許可第二使用者群組210共用已在定位且被舊使用者110使用的設備和實體增建處所。此大幅簡化供此新使用者群組210使用之無線基礎建設的部署，舉例來說，無須增建新的場所及新的天線網點。
BTS 120、BSP 220、BSC 123或其他與BTS 120及BSP 220通信之網路裝置可協調可供BSP 220使用之長碼的相位偏移。 可供一非舊使用者使用的相位偏移係來自被分配給且/或由BTS 120分配之一集合，但其不被一BTS舊使用者110使用。
BTS 120和BSP 220可以(i)透過經由一通信連結(圖中未示)之相互直接通信、(ii)回應來自BSC 123之輸入、或(iii)透過經由網路124和224之間接通信而協調(亦即同步化)BTS 120及BSP 220前向連結的時序。同步化作業有助於時間校準反向連結50以及確保舊有和非舊有使用者110、210在從BTS 120移到BSP 220時(反之亦同)發生的適切轉移。
此外，來自舊使用者113和SAUs 214之反向連結信號的功率控制可被利用多種技術控制。舉例來說，BTS 120和BSP 220可對使用者110、210發佈功率命令或訊息。SAUs 214和用戶單元113舉例來說可以(i)在BTS 120和BSP 220指示應當提高功率時將相應的反向連結信號之功率提高較少量以及(ii)在BTS 120和BSP 220二者指示要降低功率時將反向連結信號之功率降低較大量(亦即更多負值)。如果一者指示要提高功率且一者指示要降低功率，則受影響的SAU 214在此實例中降低其功率。亦可採用反向連結信號之替代功率控制技術。
第4圖是一多重路徑(亦即〝多路徑〞)環境400的簡圖，其中第二群組的使用者之一者正在跟基地收發台120通信。在此實例中，使用者利用被部署在一汽車401內的用戶存取單元(SAU)214-1以反向連結經由天線塔118與BSP 220聯絡。在此圖中，由於是在一多路徑環境400中傳輸，反向連結信號在SAU 214-1與BSP 220之間採用多重路徑405、405'(統稱為405)。在此實例中，多路徑環境400係由一具有反射RF傳輸之電磁特性的人造結構物402(亦即一建築物)造成。多路徑405被稱為一反向連結主要路徑405及反向連結次要路徑405'。因為有二或更多路徑，故會有相同數量之具有一共同長正交碼及獨特正交碼譬如一Walsh碼(或如參照第3圖所述之其他適 合的正交碼)的反向連結信號410、410'(統稱為410)在BSP 220處被接收到。
由於兩反向連結信號410、410'在BPS 220處被接收為具備相同的獨特正交碼，BSP 220有一機會執行反向連結信號410、410'之分集選擇。BSP 220可選取具有例如最高信噪比(SNR)的反向連結信號410、410'以最大化用戶單元214-1與BSP 220之間的反向連結通信表現。可利用其他度量以從用戶單元214-1選取〝最好的〞反向連結信號。
在選取〝最好的〞反向連結信號之後，BSP 220以該選定反向連結信號410偏離第二群組210中之該選定反向連結信號410待正交校準的其他用戶單元214-2、…、214-h(第1圖)之反向連結信號的時序偏移為基礎判定該選定反向連結信號410之一總時序偏移。BSP 220在前向連結415內對SAU 214-1傳輸該總時序偏移以使該選定反向連結信號410與來自其他用戶單元214-2、…、214-h之反向連結信號校準。微細時序偏移亦被在前向連結415內傳輸。該總計和微細時序偏移反饋可被以一時序命令或時序報告之形式傳輸給用戶單元214-1。
在一時序報告的情況中，用戶單元214-1自主地移位長碼(亦即共同於群組中之其他用戶單元使用之長碼的正交碼)以便與其他用戶單元之長碼正交地校準，藉此使第二使用者群組210對於第一使用者群組110來說如同單一使用者。
BSP 220亦可判定該選定反向連結信號之一功率位準並且以一命令或報告之形式提供該功率位準之反饋給用戶單元214-1。BSP 220可判定該選定反向連結信號之SNR是否滿足一品質準則。該品質準則可包含下列至少其中之一：(a)次要路徑(或替代者或候補者)之度量超過一預定時距之一閾值，(b)次要路徑之度量超過一預定時距之一相對於主要路徑的閾值，(c)主要路徑之度量掉到一絕對度量以下，及(d)次要路徑 之度量超過一絕對度量。該等度量可包含下列至少其中之一：(a)功率，(b)SNR，(c)功率之變量，(d)SNR之變量，(e)兩路徑之功率、SNR、或變量的相對比率，(f)位元錯誤率，及(g)由干擾密度劃分之每個碼片的能量(Ec/Io)。當基地接收台之一接收器接收到處於一不同於在與相同群組中其他現場單元之反向連結信號正交地校準之一相位之反向連結信號(亦即目前路徑)的不同相位的反向連結信號時，代表有一替代路徑。
功率位準反饋可導致用戶單元214-1回應於該反饋而調整已編碼信號的功率位準。舉例來說，當(i)選定路徑之SNR不符品質準則或(ii)一非選定路徑之SNR滿足一品質準則，BTS 120可透過總計和細微時序偏移之使用使反向連結信號之時序移位，致使用戶單元內之長碼的相位移位。長碼之相移導致該〝最好的〞反向連結信號與來自使用相同長碼之其他用戶單元的反向連結信號時間校準。
第5圖是BSP 220之一方塊圖以及可被BTS 120用來判定一總時序偏移417之處理單元505-520之一實例。該等處理單元包含接收器505、相關器510、選擇器515、及正交時序控制器520。
在多路徑環境400內的運作中，BSP 220在接收器505處從天線塔118接收多路徑反向連結信號410、410'。接收器505接收多路徑反向連結信號410、410'，其包含相同的共同碼及獨特的正交碼，在主要路徑405及至少一次要路徑405'上從用戶單元214-1行進至BSP 220。
接收器505輸出相同數量的反向連結信號(亦即相當於多路徑環境400內之反向連結路徑405、405'的數量)，每一信號包含共同的長碼及獨特的正交碼。在被接收器505處理過之後，每一已接收反向連結信號410、410'被以基帶信號412、412' 之形式送到相關器510及正交時序控制器520。相關器510使一度量與每一已接收反向連結信號410、410'之數據相關聯。相關器510將該度量及反向連結信號數據發送給選擇器515以供選取與最好度量相關的反向連結信號410、410'。換句話說，為反向連結通信提供最好信號之反向連結信號410、410'被選擇為與來自第二群組210中之其他用戶單元214-2、…、214-h之反向連結信號正交地校準。
選擇器515對正交時序控制器520發送對應於該選定反向連結信號的資訊517。以該資訊517為基礎，正交時序控制器520對該對應(亦即〝最好的〞)反向連結信號進行處理並且判定總計及細微時序偏移417和418。控制器520以該選定反向連結信號之時序相對於來自使用相同長碼之其他用戶單元214-2、…、214-h之反向連結信號之時序為基礎判定偏移417、418，如上文參照第3圖所述。
繼續參照第5圖，總計及細微時序偏移417、418被發送至一發射器(Tx)525。發射器525在前向連結415上對用戶存取單元214-1傳輸該總計及細微時序偏移417、418，如上文參照第4圖所述。應理解到正交時序控制器520可發佈總計及細微時序偏移417、418以供藉由下述方式發送給用戶單元214-1：首先發送總計時序偏移417，然後在反向連結信號已被充分地移位至近似於與來自其他用戶單元214-2、…、214-h之反向連結信號正交校準後，正交時序控制器520判定細微時序偏移418。
第6圖是一時序圖605，其繪出在一多路徑環境400的情況中從五個現場單元A-E接收到的多個反向連結信號410、410'的時序。時序圖605包含一組在多路徑環境內運作之五個現場單元A-E(例如214-1、214-2、214-3、113-1、及214-h)之以垂直勾選記號代表的信號現場單元A-C和E是非舊有無線裝 置，其能夠造成共同碼之一總相移以供在反向連結內傳輸並且能夠在已傳輸反向連結信號內包含一獨特正交碼以區別此等反向連結信號與其他非舊有用戶單元之反向連結信號。現場單元D是一舊有無線裝置，其不支援反向連結信號內之一獨特正交碼亦不支援共同碼之總相移。
當非舊有現場單元A-C和E之反向連結信號處於正交校準且因而表現如同單一現場單元但是被以獨特正交碼區別，每一反向連結之時序在一共同校準時間610被校準。但是，在一已知現場單元用於多路徑的情況中，當由該已知現場單元發出之多個反向連結信號在基地台120被接收且被以相同的獨特正交碼(亦即如參照第1圖所述之Walsh碼)識別，基地台120可選取多個反向連結信號之一者以供在共同校準時間610校準。
舉例來說，繼續參照第6圖，現場單元A在如勾選記號615和615'所示之兩個時間點被BSP 220接收到相同的反向連結信號。在此實施例中，針對以一勾選記號代表之已接收現場單元A反向連結信號，由相關器510(第5圖)判定一偏移時間和信號度量。以該信號度量為基礎，選擇器515判定兩反向連結信號615、615'當中何者要在共同正交校準時間610與同一群組之其他現場單元(現場單元B、C和E)之反向連結信號校準。在此實例之現場單元A的情況中，較接近共同正交校準時間610之反向連結信號615被以該信號度量為基礎選取以供BSP 220使用。因此，BSP 220發佈一對應於偏移時間的總時序偏移417以在共同正交校準時間610將該選定反向連結信號615帶到正交校準狀態。現場單元A移位該共同長碼之相位以與現場單元B、C和E之反向連結信號校準。自然而然地，來自現場單元A之其他已接收反向連結信號615'因為該長正交碼相移而移位相同的量。
現場單元B在正交校準時間610處於校準狀態，且如同沿 其時間線之單一勾選記號所判定，其不是在一多路徑環境內。因此，BSP 220不一定要作出關於是否一未校準已接收反向連結信號有一較高度量的決策，BSP 220也不一定要對現場單元B回授一時序偏移。
現場單元C是在一多路徑環境400內的另一現場單元。在現場單元C的情況中，BSP 220處之選擇器515判定與其他現場單元之反向連結處於校準狀態的已接收反向連結信號625有一比未校準反向連結信號625'小的期望度量。應理解到非校準反向連結信號625'可為在主要路徑或次要路徑內行進的反向連結信號。在任一情況中，BSP 220發出一被用來移位該長碼之總時序偏移417以在共同正交校準時間610校準第二反向連結信號625'。其他已接收連結信號625因而被移位脫離正交校準狀態。
現場單元D是一舊有現場單元，且其反向連結信號不被帶到與非舊有現場單元A-C和E校準。當來自現場單元D之反向連結被帶到與其他現場單元之反向連結校準，可能造成破壞性干涉，因為現場單元D並不像非舊有現場單元A-C和E包含獨特正交碼。由於其是一舊有現場單元，其應當具有(在時間方面)離非舊有現場單元A-C和E很遠的自有獨特長碼相位偏移。
在現場單元E的情況中，其反向連結信號在共同校準時間610內被校準且不受一多路徑環境影響；因此，沒有針對此反向連結信號的時序調整。
第7圖是一依據以上說明分別由BSP 220及用戶存取單元(SAU)214-1執行之程序700及765的流程圖。在此實施例中，SAU 214-1程序765開始(步驟745)且對BSP 220傳輸一具備共同長碼及獨特正交碼的反向連結信號(步驟750)。在一多路徑環境400內，一主要路徑405及可能因天然或人造結構物造成之次要路徑405'是反向連結信號410、410'沿以行進至BSP 220的路徑。
BSP程序700開始(步驟705)且接收反向連結信號410、410'(步驟710)。BSP程序700使度量與每一已接收反向連結信號410、410'相關聯(步驟715)。以該等度量為基礎，BSP程序700從在每一主要和次要路徑405、405'內從SAU 214-1接收的反向連結信號當中選取一〝最好的〞反向連結信號(步驟720)。
BSP程序700判定該選定反向連結信號是否與來自使用共同長碼之其他用戶單元的反向連結信號正交地校準(參見第6圖)(步驟725)。如果來自SAU 214-1之最好反向連結信號720被正交地校準，則BSP程序700結束(步驟740)，沒有對SAU 214-1回送時序調整資訊，或者在一替代實施例中發送一零相移。如果該最好反向連結信號未被與使用共同長碼之其他用戶單元的反向連結信號正交地校準，則BSP程序700判定一總時序偏移(步驟730)且將該總時序偏移傳輸給SAU 214-1(步驟735)。
SAU 214-1接收總時序偏移417的程序765導致SAU 214-1在反向連結信號內作出共同長碼之一粗相位調整(步驟755)。SAU程序765結束(步驟760)或者可繼續以如上文參照第5圖所述從BTS 120接收總計或細微時序偏移(圖中未示)。
應理解到本說明書所述的程序可被施行在硬體、韌體、或軟體內。在被施行於軟體內的情況，該軟體可為被存儲在一電腦可讀取的媒體上，譬如RAM、ROM、CD-ROM、磁碟或光碟、或其他電腦可讀取的媒體。該軟體被從記憶體載入且由一在BSP 220內且視需要在BTS 120內運作之處理器譬如通用型或專用型處理器執行。相似地，施行於一用戶單元之軟體內的程序被存儲在一電腦可讀取媒體上且由一處於其內運作之處理器執行。
亦應理解到第二群組210內之單一使用者可使用一以上的獨特正交(Walsh)碼。舉例來說，使用者可能有一大量酬載要傳送給BSP 220，故該使用者可能使用二頻道，每一頻道被以獨特正交碼為基礎識別為該使用者。又，在其他實施例或網路環境中，該長碼可為一短碼、正交碼、或其他可供與上述長碼相同之目的使用的碼。
此外，亦應理解到本發明適用於其他無線網路。舉例來說，在一802.11無線區域網路(WLAN)網路中，一存取點(AP)執行與本說明書所述之基地收發台相似的處理作業，且一用戶站執行與本說明書所述之現場單元/用戶存取單元相似的處理作業。
雖然已就本發明之較佳實施例以圖式和文字說明本發明，熟習此技藝者會理解到可不脫離由所附申請專利範圍界定之本發明範圍而就形式及細節作出多樣變化。
A-E‧‧‧現場單元
BSC‧‧‧基地台控制器
BSP‧‧‧基地台處理器
BTS‧‧‧基地收發台
I‧‧‧網際網路
IG‧‧‧網際網路閘道
PN‧‧‧偽隨機噪訊
PSTN‧‧‧公眾交換電話網路
RF‧‧‧射頻
SAU‧‧‧遠端用戶存取單元
Tx‧‧‧發射器
Walsh碼‧‧‧特殊正交碼
10‧‧‧分碼多向進接(CDMA)通信系統方塊圖
40‧‧‧前向連結
50‧‧‧反向連結
110‧‧‧第一使用者群組
113‧‧‧用戶單元
113-1、113-2‧‧‧無線手機
113-h‧‧‧蜂巢式行動電話
118、218‧‧‧基地台天線
120‧‧‧BTS
123‧‧‧BSC
124‧‧‧PSTN
141、241‧‧‧呼叫頻道
142、152‧‧‧流量頻道
144、154‧‧‧其他邏輯頻道
151‧‧‧進接頻道
210‧‧‧第二使用者群組
212-1、212-2、…212-h‧‧‧遠處個人電腦裝置
214-1、214-2、…214-h‧‧‧SAUs
216-1、216-2、…216-h‧‧‧相關天線
220‧‧‧BSP
222‧‧‧IG
224‧‧‧I
230‧‧‧網路檔案伺服器
242-1…242-t、252-1…252-t‧‧‧流量頻道
243、253‧‧‧維護頻道
251‧‧‧進接頻道
302‧‧‧輸入數位信號
304、404‧‧‧正交調變器
305、405‧‧‧短PN碼產生器
306-i和306-q、406-i和406-q‧‧‧乘法器
307、407‧‧‧長PN碼產生器
308-i、308-q‧‧‧長PN碼乘法器
400‧‧‧多重路徑(〝多路徑〞)環境簡圖
401‧‧‧汽車
402‧‧‧輸入數位信號/人造結構物
405、405'(統稱405)‧‧‧多重路徑(反向連結主要/次要路徑)
408-i‧‧‧同相乘法器
408-q‧‧‧正交乘法器
410、410'(統稱410)‧‧‧反向連結信號
412、412'‧‧‧基帶信號
412-i和412q‧‧‧乘法器
413‧‧‧Walsh碼產生器
415‧‧‧前向連結
417‧‧‧總時序偏移
418‧‧‧細微時序偏移
505‧‧‧接收器
510‧‧‧相關器
515‧‧‧選擇器
517‧‧‧選定反向連結信號資訊
520‧‧‧正交時序控制器
525‧‧‧Tx
605‧‧‧在多路徑環境400中從五個現場單元A-E接收到的多個反向連結信號410、410'的時序圖
610‧‧‧共同正交校準時間
615、615'‧‧‧兩反向連結信號
625‧‧‧校準中已接收反向連結信號
625'‧‧‧未校準反向連結信號
700及765‧‧‧分別由BSP 220及用戶存取單元(SAU)214-1執行之程序流程圖
第1圖是一支援正交和非正交反向連結之一無線通信系統的方塊圖。
第2圖是一被第1圖之存取終端使用之一電路的方塊圖。
第3圖是一第2圖電路的方塊圖，其更包含一碼產生器用以在一正交反向連結上與其他存取終端運作。
第4圖是一環境之一方塊圖，其中第1圖之一基地台在多路存在的條件下控制正交反向連結信號之時序。
第5圖是一第1圖之一基地收發台(BTS)的方塊圖。
第6圖是一在第4圖之基地收發台收到之反向連結信號的時序圖。
第7圖是一可由第4圖之基地接收台和存取終端執行之程 序的流程圖。
BSC‧‧‧基地台控制器
BSP‧‧‧基地台處理器
BTS‧‧‧基地收發台
I‧‧‧網際網路
IG‧‧‧網際網路閘道
PSTN‧‧‧公眾交換電話網路
SAU‧‧‧遠端用戶存取單元
10‧‧‧分碼多向進接(CDMA)通信系統方塊圖
40‧‧‧前向連結
50‧‧‧反向連結
110‧‧‧第一使用者群組
113‧‧‧用戶單元
113-1、113-2‧‧‧無線手機
113-h‧‧‧蜂巢式行動電話
118、218‧‧‧基地台天線
120‧‧‧BTS
123‧‧‧BSC
124‧‧‧PSTN
141、241‧‧‧呼叫頻道
142、152‧‧‧流量頻道
144、154‧‧‧其他邏輯頻道
151‧‧‧進接頻道
210‧‧‧第二使用者群組
212-1、212-2、…212-h‧‧‧遠處個人電腦裝置
214-1、214-2、…214-h‧‧‧SAUs
216-1、216-2、…216-h‧‧‧相關天線
220‧‧‧BSP
222‧‧‧IG
224‧‧‧I
230‧‧‧網路檔案伺服器
242-1…242-t、252-1…252-t‧‧‧流量頻道
243、253‧‧‧維護頻道
251‧‧‧進接頻道

Claims (15)

  1. 一種用於在一多重路徑環境中從複數個用戶單元接收複數個反向連結信號的裝置，該裝置包括：在一基地台中的一接收器，該接收器在一時間間隔內接收第一複數個反向連結信號與第二複數個反向連結信號，其中該第一複數個反向連結信號的每一所述反向連結信號是從至少一共同偽噪訊(PN)序列及一獨特正交序列所導出，且該第二複數個反向連結信號的每一所述反向連結信號是從一獨特偽噪訊(PN)序列所導出，其中該第一複數個反向連結信號的每一所述反向連結信號是由一用戶單元在沒有有效地傳送使用者資料時被傳送；以及一處理器，其判定與至少一反向連結信號關聯的一時序偏移，以將該至少一反向連結信號的一時序與來自其他用戶單元的複數個反向連結信號進行校準。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該處理器判定一細微時序偏移且造成該反向連結信號之該共同偽噪訊(PN)序列之一細微相位調整。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該處理器將複數個總時序偏移以一時序命令之形式提供給該用戶單元。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該處理器將複數個總時序偏移以一時序報告之形式提供給該用戶單元。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，更包含一功率控制器，該功 率控制器判定該已校準的反向連結信號之一功率位準且將該功率位準之一反饋提供給該用戶單元。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中一功率控制器將該功率位準以一功率命令之形式提供給該用戶單元。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中一功率控制器將該功率位準以一功率報告之形式提供給該用戶單元。
  8. 一種在一多重路徑環境中從複數個用戶單元接收複數個反向連結信號的方法，該方法包括：在一時間間隔內接收第一複數個反向連結信號與第二複數個反向連結信號，其中該第一複數反向連結信號的每一所述反向連結信號是從至少包含一共同偽噪訊(PN)序列與一獨特正交序列所導出，且該第二複數反向連結信號的每一所述反向連結信號是從一獨特偽噪訊(PN)序列所導出，其中該第一複數個反向連結信號的每一所述反向連結信號是由一用戶單元在沒有有效地傳送使用者資料時被傳送；以及判定與至少一反向連結信號關聯的一時序偏移，以將該至少一反向連結信號與來自其他用戶單元的複數個反向連結信號進行校準。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，更包含將複數個總時序偏移以一時序命令之形式提供給該用戶單元。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，更包含將複數個總時序偏移以一時序報告之形式提供給該用戶單元。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，更包含判定該已校準的反向連結信號之一功率位準且將該功率位準之一反饋提供給該用戶單元。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中提供該功率位準以發送給該用戶單元包含將該功率位準的反饋以一功率命令之形式傳輸給該用戶單元。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中提供該功率位準以發送給該用戶單元包含將該功率位準的反饋以一功率報告之形式傳輸給該用戶單元。
  14. 一種用戶單元，包括：至少一處理器，經配置用以接收一時序偏移；其中該至少一處理器進一步被配置用以傳輸從一共同偽噪訊序列與一獨特正交序列所導出的一反向連結信號；其中該反向連結信號的一時序是回應該接收到的時序偏移而被調整；以及其中該共同偽噪訊序列與複數個不同獨特正交序列是在用於複數個反向連結傳輸的一相同時間間隔內由第一複數其他用戶單元使用，且複數獨特不同偽噪訊序列是在用於複數反向連結傳輸的該相同時間間隔內由第二複數其他用 戶單元使用，其中每一所述反向連結信號是由第一複數用戶單元在沒有有效地傳送使用者資料時被傳送。
  15. 如申請專利範圍第14項之用戶單元，其中該至少一處理器被配置用以傳輸從該共同偽噪訊序列及該獨特正交序列所導出的一反向連結信號、且也被配置用以傳輸從一獨特偽噪訊序列所導出的一反向連結信號。
TW100143815A 2004-01-29 2005-01-20 補償使用正交頻道結構ｃｄｍａ逆連結多路徑方法 TWI484782B (zh)

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