專利名稱：使用ofdma和ifdma的無線電通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過無線電進(jìn)行通信的方法，所述方法為進(jìn)行通信使用一個分成多個子載波的頻帶。本發(fā)明另外涉及用于執(zhí)行本方法的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。
背景技術(shù)：
在無線電通信系統(tǒng)中，例如帶有語音信息、圖像信息、視頻信息、SMS(短消息業(yè)務(wù))、MMS(多媒體短信業(yè)務(wù))或者其他數(shù)據(jù)的消息，借助電磁波通過在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的無線電接口傳輸。在這些無線電臺中，在此根據(jù)無線電通信系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)可以涉及不同種類的用戶臺或者網(wǎng)絡(luò)側(cè)的基站。在移動無線電通信系統(tǒng)中至少一部分用戶臺涉及移動無線電臺。電磁波的發(fā)射通過載頻進(jìn)行，這些載頻在為各系統(tǒng)提供的頻帶內(nèi)。
移動無線電通信系統(tǒng)經(jīng)常作為例如按照標(biāo)準(zhǔn)GSM(全球移動通信系統(tǒng))或者UMTS(通用移動電信系統(tǒng))的蜂窩系統(tǒng)而用一個例如由基站、用于控制和操縱基站的設(shè)備和另外的網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建。除了這種廣闊組織的(超域的)蜂窩式分級無線電網(wǎng)絡(luò)外，還存在無線本地網(wǎng)(WLAN，無線局域網(wǎng))，一般其空間覆蓋區(qū)域顯著受限制。例如用于WLAN的不同標(biāo)準(zhǔn)的例子是HiperLan、DECT、IEEE 802.11、藍(lán)牙和WATM。
從用戶臺向公共傳輸媒質(zhì)的訪問在無線電通信系統(tǒng)中通過多路接入方法/多路復(fù)用方法(多址，MA)來控制。在該多路接入中傳輸媒質(zhì)可以在時域(時分多址，TDMA)、頻域(頻分多址，F(xiàn)DMA)、碼域(碼分多址，CDMA)或者空域(空分多址，SDMA)中在用戶臺之間劃分。多路接入方法的組合也是可能的，例如頻域多路接入方法與碼域多路接入方法的組合。
為實現(xiàn)盡可能有效的數(shù)據(jù)傳輸，人們把全部可用的頻帶分成多個子載波(多載波方法)?；谠揊DMA方法的思想在于，把傳輸寬帶信號的原始問題轉(zhuǎn)變到傳輸多個窄帶信號。除了別的之外，這具有能夠減少接收機(jī)所需要的復(fù)雜性的優(yōu)點(diǎn)。此外，把可用帶寬劃分為多個窄帶子載波能夠顯著提高無線電資源的粒度，亦即無線電資源可以以大的細(xì)度在要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或者在用戶臺上分配。特別是在以可變數(shù)據(jù)速率的傳輸或者在突發(fā)脈沖串方式的數(shù)據(jù)通信量的情況下，通過給不同的用戶臺分配子載波可有效利用可用帶寬。
用于多載波傳輸方法的一個例子是OFDM(正交頻分多路復(fù)用)系統(tǒng)，在該方法中為子載波使用在時間上接近矩形的脈沖形狀。子載波的頻率間隔這樣選擇，使得在頻域中在評估一個子載波的信號的頻率下，另一子載波的信號具有零穿越。因此子載波彼此正交。通過在OFDM中子載波大多非常小的間隔和在單一子載波上傳輸?shù)男盘柕恼瓗?，?yīng)該保證在單一子載波內(nèi)的傳輸通常不是頻選的。這簡化了接收機(jī)上的信號均衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于的任務(wù)在于，提供一種使用無線電的通信，其中可以使用一個劃分為多個子載波的頻帶。此外提供用于執(zhí)行該方法的裝置。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的方法和具有并列權(quán)利要求的特征的裝置解決。有利的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的對象。
在本發(fā)明的無線電通信方法中使用一個劃分為多個子載波的頻帶。消息從基站向用戶臺和/或從用戶臺向基站發(fā)送。消息有時使用第一FDMA方法處理，消息有時使用第二FDMA方法處理。
所謂基站是指無線電通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置，例如一個蜂窩的或者本地的系統(tǒng)。可以是，基站表示該無線電通信系統(tǒng)的唯一網(wǎng)絡(luò)側(cè)無線電臺，或者存在另外的網(wǎng)絡(luò)側(cè)無線電臺，它們的無線電覆蓋區(qū)域可能與該基站的無線電覆蓋區(qū)域相鄰。用戶臺可以構(gòu)造為移動的或者靜止的。在基站和用戶臺之間進(jìn)行通信，這里可以涉及在上行方向(英語Uplink)和/或下行方向(英語Downlink)的通信。
對于在基站和用戶臺之間的通信，有時使用第一FDMA方法，例如OFDMA(正交頻分多址)，有時使用第二FDMA方法，例如IFDMA(交織頻分多址)。無論是第一還是第二FDMA方法都可以與另外的多路存取方法組合，例如與基于代碼的多路存取方法組合。
對于這種通信，在所涉及的無線電通信系統(tǒng)中可以使用劃分為多個子載波的頻帶。對于通過第一FDMA方法的傳輸和對于通過第二FDMA方法的傳輸，頻帶到子載波的劃分是一樣的。然而可以為兩種FDMA方法使用該頻帶的不同的子載波。對此另外可選的方案可以是，把至少有些子載波有時用于第一FDMA方法，有時用于第二FDMA方法。子載波可以在可能時由基站或者由一個與基站連接的網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備為與用戶臺通信而重新配置，即可以改變子載波到FDMA方法的分配。
兩種FDMA方法對于在基站和用戶臺之間的通信不是同時地、而是先后地被使用。在基站和用戶臺之間的通信的范圍內(nèi)存在至少一個消息，該消息既由發(fā)射機(jī)也由接收機(jī)按照第一FDMA方法處理，和存在至少另一個消息，該消息既由發(fā)射機(jī)也由接收機(jī)按照第二FDMA方法處理。這意味著，在兩種FDMA通信之間進(jìn)行切換。這一切換優(yōu)選在基站和用戶臺之間正連接時進(jìn)行。從而當(dāng)用戶臺在一個時刻只使用一種FDMA方法時，基站為與不同的用戶臺通信而同時使用兩種FDMA方法。
在本發(fā)明的擴(kuò)展中，基站給用戶臺發(fā)送信令信息，以作為從第一FDMA方法切換到第二FDMA方法或者從第二FDMA方法切換到第一FDMA方法的請求。關(guān)于必須向用戶臺發(fā)送信令信息或者關(guān)于信令信息的內(nèi)容的決定，優(yōu)選由基站或者由一個與基站連接的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置作出。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的擴(kuò)展，通過使用至少一個測量結(jié)果作出關(guān)于使用FDMA方法的決定。該決定優(yōu)選由基站或者由一個與基站連接的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置作出。另外可選擇的方案是該決定也可以由用戶臺作出。所述至少一個測量結(jié)果可以指用戶臺的一次或者多次測量的結(jié)果和/或基站的一次或者多次測量的結(jié)果。
優(yōu)選該至少一個測量結(jié)果涉及關(guān)于至少一個子載波的無線電信道質(zhì)量，例如當(dāng)前為在基站和用戶臺之間的通信所使用的或者未使用的一個或者多個子載波在發(fā)送或者接收時的信號強(qiáng)度。另外或者代之為，該至少一個測量結(jié)果可以涉及用戶臺的峰值對平均值的比。另外或者代之為，該至少一個測量結(jié)果可以涉及用戶臺的干擾情形，例如用戶臺遭受相鄰基站的干擾或者用戶臺對于相鄰基站產(chǎn)生的干擾。另外或者代之為，該至少一個測量結(jié)果可以涉及用戶臺的停留位置，例如用戶臺距基站的距離，或者用戶臺在基站的無線電覆蓋區(qū)域內(nèi)的停留位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)，基站為與用戶臺通信為第一FDMA方法使用頻帶的子載波的第一部分、為第二FDMA方法使用子載波的與第一部分不重疊的第二部分，其中第一部分包括子載波的多個在頻率范圍內(nèi)等距的、由相同數(shù)目子載波組成的塊。根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，由基站為第一FDMA方法使用一些子載波，為第二FDMA方法使用另一些子載波，在此，在第一和第二FDMA方法的子載波之間不存在任何交疊。并非第一FDMA方法的所有子載波都彼此相鄰，而是存在第一FDMA方法的子載波的多個相同大小的塊。
十分有利的是，基站為與用戶臺通信使用頻帶的子載波的第一部分和子載波的與第一部分不重疊的第二部分，一個與該基站相鄰的基站為與用戶臺通信使用頻帶的第一部分的至少一些子載波和子載波的與第一和第二部分不重疊的第三部分。在此，兩個基站的無線電小區(qū)或者無線電覆蓋區(qū)域彼此相鄰。兩個基站至少公共使用一些子載波，而還存在另一些要么由該基站要么由另一個與其相鄰的基站使用的子載波。
此外，十分有利的是，基站為與用戶臺通信為第一FDMA方法使用頻帶的子載波的第一部分和為第二FDMA方法使用子載波的第二部分，與該基站相鄰的基站為與用戶臺通信為第一FDMA方法使用頻帶的第一部分的至少一些子載波和為第二FDMA方法使用子載波的第三部分。兩個基站至少公共使用第一FDMA方法的一些子載波，而在由所述相鄰的基站使用的第二FDMA方法的子載波和由所述基站使用的第一和第二FDMA方法的子載波之間不存在任何重合。
本發(fā)明的用于無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)具有為處理使用第一FDMA方法要發(fā)送的第一消息的和為處理使用第二FDMA方法要發(fā)送的第二消息的工具，在此，使用第一FDMA方法對第一消息的處理在使用第二FDMA方法對第二消息的處理的同時或之前或之后進(jìn)行；以及為向接收機(jī)發(fā)送使用第一和/或第二FDMA方法處理過的消息的工具。
本發(fā)明的用于無線電通信系統(tǒng)的接收機(jī)具有為接收來自發(fā)射機(jī)的消息的工具；以及用于使用第一FDMA方法處理第一接收的消息的和用于使用第二FDMA方法處理第二接收的消息的工具，在此，使用第一FDMA方法對第一消息的處理在使用第二FDMA方法對第二消息的處理的同時或之前或之后進(jìn)行。
本發(fā)明的發(fā)射機(jī)和本發(fā)明的接收機(jī)特別適合于執(zhí)行本發(fā)明的方法，在此，它們也能夠適合本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展。為此它們可以使用另外適合的工具。特別可能在需要時，可以存在用于切換在兩種FDMA方法之間的消息處理的工具。


下面根據(jù)一個實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中，圖1表示一個無線電通信系統(tǒng)的一部分，圖2表示根據(jù)本發(fā)明對于頻帶的使用，圖3表示本發(fā)明方法的運(yùn)行圖，圖4表示本發(fā)明的發(fā)射機(jī)和本發(fā)明的接收機(jī)。
具體實施例方式
圖1所示的無線電通信系統(tǒng)的一部分表示一個基站BS的無線電服務(wù)區(qū)域或者無線電小區(qū)Z，其中有兩個用戶臺MS1和MS2。所謂無線電通信系統(tǒng)優(yōu)選涉及蜂窩系統(tǒng)，另外可選地，基站BS可以涉及一個本地?zé)o線電通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置。該無線電通信系統(tǒng)的其他網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置為簡化起見未在圖1中表示。
根據(jù)本發(fā)明，為進(jìn)行基站BS和用戶臺MS1和MS2之間的通信使用IFDMA(交織頻分多址)和OFDMA(正交頻分多址)方法。兩種傳輸方法都使用一個頻帶的窄帶子載波進(jìn)行信號傳輸。在OFDMA中可以給一個用戶臺分配任意子載波，例如在“頻域調(diào)度”O(jiān)FDMA中有相鄰子載波的一個或者多個塊，或者在“隨機(jī)音分配”O(jiān)FDMA中有按照一個隨機(jī)算法選擇的具有任意頻率間隔的子載波。與此相對，在IFDMA中給一個用戶臺分配的子載波具有恒定的頻率間隔，這意味著，給一個用戶臺分配每第n個子載波。該頻率間隔越小，對于一個用戶臺的最大可用數(shù)據(jù)速率越高。
IFDMA例如在下面的文獻(xiàn)中說明U.Sorger“Interleaved FDMA”，Spread-Spectrum Workshop，DLROberpfaffenhofen，1996年10月。
M.Schnell，I.De Broeck，U.Sorger“A promising New Wideband Multiple-Access Scheme for Future Mobile Communications Systems”，European Transactionson Telecommunication(ETT)，卷10，號4，1999年7/8月，頁417-427。
OFDMA例如在下述文獻(xiàn)中說明S.Pietrzyk，G.J.M.Janssen.“Multiuser subcarrier allocation for QoS provision inthe OFDMA systems”，IEEE VTC 2002春季，Vancouver，加拿大。
D.Kivanc，G.Li，H，Liu“Computationally efficient bandwidth allocation andpower control for OFDMA”，IEEE Transactions on Wireless Communications，卷2，號6，頁1150-1158，2003。
圖2表示基站BS為與用戶臺通信使用的頻帶F，它劃分為32個等距的子載波，用數(shù)字1到32編號。子載波1到3、9到11、17到19和25到27用于使用IFDMA的通信，另外的子載波4到8、12到16、20到24和28到32用于使用OFDMA的通信。子載波到OFDMA或者IFDMA的這種分配對于上行和下行方向的消息傳輸都適宜。另外可選擇的方案是，對于上行和下行方向可以給兩種傳輸方法分配不同的子載波。每一子載波僅為一種傳輸方法使用。對于使用IFDMA的通信，可以給一個用戶臺例如分配子載波1到17，或者子載波3、11、19和27。對于使用OFDMA的通信，可以給一個用戶臺例如分配子載波4到8，或者子載波7、20和24。
對于圖2所示的把頻帶F劃分為各具有OFDMA子載波和IFDMA子載波的多個區(qū)域的方案，一種另外選擇的方案也可以是如此地進(jìn)行劃分，以使各存在一個具有OFDMA子載波的區(qū)域和一個具有IFDMA子載波的區(qū)域。于是例如可以把子載波1到10用于IFDMA，剩余的子載波11到32用于OFDMA。
圖3表示本發(fā)明一種方法的流程，使用該方法用戶臺MS與基站BS彼此通信。在開始時使用IFDMA進(jìn)行IFDMA通信，在此它可以涉及在上行方向和/或下行方向的消息發(fā)送。后隨可選的從用戶臺MS向基站BS發(fā)送消息MEASUREMENT RESULTS的步驟。消息MEASUREMENT RESULTS包含由用戶臺MS執(zhí)行的測量的結(jié)果，這在后面詳細(xì)說明。用戶臺MS對消息MEASUREMENT RESULTS的發(fā)送優(yōu)選周期地執(zhí)行?；綛S或者一個與基站BS連接的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置決定針對用戶臺MS應(yīng)該從使用IFDMA的通信IFDMA切換到使用OFDMA的通信OFDMA?；綛S向用戶臺MS發(fā)送一個消息CHANGE TO OFDMA，它指示用戶臺MS，在處理由基站BS接收的消息時、和/或在向基站BS發(fā)送消息時以后要使用OFDMA。接著，執(zhí)行使用OFDMA的通信OFDMA，在此它可以涉及在上行方向和/或下行方向的消息發(fā)送。重新進(jìn)行可選的向基站BS發(fā)送帶有用戶臺MS的測量結(jié)果的消息MEASUREMENT RESULTS的步驟。基站BS或者一個與基站BS連接的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置決定，針對用戶臺MS應(yīng)該從使用OFDMA的通信OFDMA切換到使用IFDMA的通信IFDMA?；綛S給用戶臺MS發(fā)送一個消息CHANGE TOIFDMA，它指示用戶臺MS，在處理由基站BS接收的消息時、和/或在向基站BS發(fā)送消息時以后要使用IFDMA。接著，執(zhí)行使用IFDMA的通信IFDMA，在此它可以涉及在上行方向和/或下行方向的消息發(fā)送。
基站BS或者一個與該基站BS連接的網(wǎng)絡(luò)側(cè)裝置關(guān)于要使用的傳輸方法的決定，可以根據(jù)消息MEASUREMENT RESULTS的測量決定作出。除了或者替代由用戶臺MS確定的測量結(jié)果，該決定可使用由基站BS確定的測量結(jié)果作出。
因此基站BS與用戶臺MS有時通過傳輸方法IFDMA有時通過傳輸方法OFDMA通信。在這兩種方法之間的切換根據(jù)基站BS的一個信令消息進(jìn)行。傳輸方法之間的切換的決定在網(wǎng)絡(luò)側(cè)作出。在IFDMA和OFDMA之間的切換是用戶臺特定的，以致在一個確定的時刻既可以存在通過IFDMA與基站BS通信的用戶臺，也可以存在通過OFDMA與基站BS通信的用戶臺。因此用戶臺MS在處理要發(fā)送的或者要接收的消息的時刻僅使用一種傳輸方法，亦即要么是IFDMA，要么是OFDMA，而基站BS同時使用兩種方法，亦即一些要從基站BS發(fā)送的消息使用OFDMA處理，同時另一些要從基站BS發(fā)送的消息使用IFDMA處理，或者一些要由基站BS接收的消息使用OFDMA處理，同時另一些要由基站BS接收的消息使用IFDMA處理。
在用戶臺MS和基站BS之間面向分組的通信中，不是連續(xù)地給用戶臺MS分配子載波，而是僅用于傳輸一個分組。在不同的分組之間可以使用子載波來在基站BS和其他用戶臺之間進(jìn)行分組傳輸。優(yōu)選子載波對用戶臺的分配相對于傳輸方法對用戶臺的分配更快地進(jìn)行，因為關(guān)于要使用的傳輸方法的決定可以取決于例如當(dāng)前干擾情況這樣的因素，其相較于分組的傳輸?shù)某掷m(xù)時間緩慢地改變。通過把傳輸方法的信令和子載波分配的信令分開，節(jié)省了無線電資源，因為要使用的傳輸方法的信令很少能相對于子載波分配的信令進(jìn)行。此外，用于子載波分配的信令開銷通過先行的傳輸方法信令被減少，因為子載波僅有的一個子集可用于各傳輸方法。
在OFDMA和IFDMA之間的切換取決于測量結(jié)果進(jìn)行，在此所述測量可以涉及由與該切換有關(guān)的用戶臺和/或基站執(zhí)行的測量。優(yōu)選該測量涉及在所涉及的用戶臺和基站之間的無線電信道的信道質(zhì)量。測量涉及一個或者多個子載波。然后測量可以在當(dāng)前給用戶臺分配的子載波上進(jìn)行，以便獲得關(guān)于當(dāng)前使用的無線電信道的信息。另外或者可選地在當(dāng)前未給用戶臺分配的子載波上進(jìn)行測量，以便能夠獲得關(guān)于將來可能的無線電信道的質(zhì)量的信息。
關(guān)于信道質(zhì)量測量的例子有用戶臺信號在基站中的接收強(qiáng)度，或者基站信號在用戶臺中的接收強(qiáng)度，或者由用戶臺向基站發(fā)送消息的發(fā)送功率，或者由基站向用戶臺發(fā)送消息的發(fā)送功率。通常為決定執(zhí)行切換、特別是軟切換而被執(zhí)行的測量是特別適宜的?？蛇x或者另外地，該測量可以涉及用戶臺由于相鄰的無線電小區(qū)所遭受的干擾情形。為確定該量，用戶臺測量由其他基站發(fā)射的信號的接收功率。為確定適宜的量作為決定是否應(yīng)該進(jìn)行通過OFDMA或者通過IFDMA進(jìn)行通信的判據(jù)，可以組合不同的測量或者各結(jié)果。該(或多個)量的計算可以由所涉及的用戶臺或由基站執(zhí)行。
如果測量得出通過一種傳輸方法的當(dāng)前給用戶臺分配的子載波的通信是不利的，例如由于無線電信道差，或者由于來自相鄰小區(qū)對這些子載波的干擾過大，和/或如果測量得出通過另外的傳輸方法的當(dāng)前未給用戶臺分配的子載波的通信是有利的或者可能是有利的，則在網(wǎng)絡(luò)側(cè)可以決定從第一切換到第二傳輸方法。例如可以給一個用戶臺分配一個子載波塊進(jìn)行使用OFDMA的通信，而通過測量確定，為IFDMA使用的分配的子載波更適宜，因此根據(jù)這些測量進(jìn)行從OFDMA到IFDMA的切換。
從OFDMA到IFDMA的切換或者反之，特別可以取決于用戶臺在基站的無線電覆蓋區(qū)域內(nèi)的停留位置。按照圖1，用戶臺MS1當(dāng)前位于基站BS的無線電服務(wù)區(qū)域Z的邊緣附近，而用戶臺MS2當(dāng)前停留在基站BS附近。根據(jù)用戶臺MS1和MS2到基站BS的這些不同的距離，對于用戶臺MS1和MS2存在關(guān)于無線電傳輸?shù)牟煌臈l件。在下行方向，亦即關(guān)于從基站BS向用戶臺MS1或MS2的傳輸，對于到自己的基站BS具有較大距離的用戶臺存在較大的路徑損失。此外，該用戶臺比在自己的基站BS附近的用戶臺遭受可能存在的相鄰基站的更大的干擾。在上行方向，亦即關(guān)于從用戶臺MS1或MS2向基站BS的傳輸，對于到自己的基站BS具有較大距離的用戶臺同樣存在較大的路徑損失。此外，這些用戶臺對可能存在的相鄰基站產(chǎn)生更大的干擾，亦即它們提高了小區(qū)間干擾。
此外，峰值對平均值之比，亦即用戶臺的在發(fā)送功率尖峰時的發(fā)送功率與平均發(fā)送功率的比，對于到自己的基站BS具有較大距離的用戶臺要比對于到自己的基站BS具有較小距離的用戶臺更為重要，因為遠(yuǎn)離的用戶臺經(jīng)常用最大發(fā)送功率發(fā)射。峰值對平均值比對于遠(yuǎn)離自己的基站BS的用戶臺不可以太大，因為，由于對于用戶臺的最大可及發(fā)送功率，在高的發(fā)送功率和高的峰值對平均值比的情況下對于尖峰不能提供足夠的發(fā)送功率。
此外，對于位于兩個基站的無線電小區(qū)之間的邊界附近的用戶臺，頻率重復(fù)間隔具有很大的意義在頻率重復(fù)間隔為1的情況下，相鄰的無線電小區(qū)使用相同的無線電頻率。如果一個用戶臺在一個使用頻率重復(fù)間隔為1的子載波上通信，則該用戶臺遭受來自相鄰小區(qū)的強(qiáng)干擾，或者在相鄰小區(qū)中產(chǎn)生強(qiáng)干擾。
根據(jù)所說明的不同的情況，即一方面是用戶臺位于基站附近，另一方面是用戶臺位于基站的無線電覆蓋區(qū)域的邊緣，為這些用戶臺使用不同的傳輸方法是有利的。于是，為離其基站較遠(yuǎn)的用戶臺使用IFDMA、為離其基站較近的用戶臺使用OFDMA是適宜的。這點(diǎn)特別有利，因為IFDMA的使用產(chǎn)生很低的峰值對平均值比。因此，圖2中的子載波1到3、9到11、17到19和25到27用于位于無線電小區(qū)的邊緣的用戶臺的通信，另外的子載波4到8、12到16，20到24和28到32用于位于其余的無線電小區(qū)內(nèi)的用戶臺的通信。以這種方式，傳輸方法的種類依賴于用戶臺的停留位置或者依賴于用戶臺離自己的基站的距離。
關(guān)于用戶臺是否位于無線電小區(qū)的邊緣或者無線電小區(qū)的基站的附近的決定，可以通過用戶臺和/或基站的測量作出。在此例如可以進(jìn)行直接定位，如GPS(全球定位系統(tǒng))、AGPS(輔助全球定位系統(tǒng))、用于定位的信號傳播時間的測量或者其他的定位方法。還可以不直接確定用戶臺的位置，而是執(zhí)行上述信道質(zhì)量和/或干擾情形的測量，它們提供有關(guān)用戶臺的停留位置的間接說明，因為對于自己的基站具有增加的距離的用戶臺通常遭受無線電信道惡化和來自相鄰小區(qū)的干擾升高。
為決定對于用戶臺是否使用OFDMA或者IFDMA，使用閾值是有利的。預(yù)先決定為決定要使用的傳輸方法應(yīng)該考慮哪些測量。接著為測量結(jié)果或者為從測量結(jié)果計算的量規(guī)定閾值，測量結(jié)果或者從測量結(jié)果計算的一個或者多個量與該閾值進(jìn)行比較。超過或者低于該閾值，表示關(guān)于要使用的傳輸方法的決定判據(jù)。
可選地或除了使用閾值之外，可以分類不同用戶臺的對于在傳輸方法之間作出決定重要的測量結(jié)果。由此把用戶臺納入一個順序，根據(jù)該順序可以作出關(guān)于要使用的傳輸方法的決定。例如如果相鄰小區(qū)的干擾是用于決定關(guān)于OFDMA或者IFDMA的決定判據(jù)，則首先為遭受該干擾最強(qiáng)的用戶臺作出關(guān)于OFDMA或者IFDMA的決定，并分配相應(yīng)的OFDMA或者IFDMA子載波，使得不出現(xiàn)以下情形為這些用戶臺沒有關(guān)于該干擾更適宜的傳輸方法的資源可用。
有利的是，對于為位于一個無線電小區(qū)的邊緣的用戶臺的通信所使用的子載波，使用與為在其余的無線電小區(qū)中的用戶臺通信所使用的子載波不同的另一個頻率重復(fù)間隔。如上述，如果人們?nèi)绱舜_定在OFDMA和IFDMA之間的切換條件，使得為在該無線電小區(qū)的邊緣用戶臺使用IFDMA，而為在其余的無線電小區(qū)中的用戶臺使用OFDMA，則這兩種傳輸方法OFDMA和IFDMA是與不同的頻率重復(fù)間隔相聯(lián)系的。在圖2的例子中，可以為OFDMA子載波使用1的頻率重復(fù)間隔，亦即相鄰的基站使用相同的子載波通過OFDMA進(jìn)行通信。對于IFDMA子載波應(yīng)該選擇較大的頻率重復(fù)間隔，因為這些子載波在小區(qū)的邊緣被使用。以這種方式可以把IFDMA子載波在基站當(dāng)中分配，而不會有直接相鄰的基站使用相同的IFDMA子載波。在理想的六邊形無線電小區(qū)的情況下可以由第一組基站為IFDMA使用圖2的子載波1、9、17和25，由第二組基站使用子載波2、10、18和26，和由第三組基站使用子載波3、11、19和27，在此，一個組的所有基站不直接相鄰。這相當(dāng)于IFDMA子載波的為3的頻率重復(fù)間隔。應(yīng)該將具有大的頻率重復(fù)間隔的IFDMA與具有小的頻率重復(fù)間隔的OFDMA進(jìn)行組合，因為在使用具有小的頻率重復(fù)間隔的IFDMA時在小區(qū)邊緣表現(xiàn)出傳輸質(zhì)量明顯的損失。這一問題在OFDMA的情況下特別在“random tone hopping(隨機(jī)音跳躍)”下不出現(xiàn)。另一方面，在IFDMA的情況下存在低的峰值對平均值比，使得在小區(qū)邊緣使用IFDMA是有利的。
通過為一些子載波使用較大頻率重復(fù)間隔來進(jìn)行容量增益的估計可以根據(jù)香農(nóng)公式進(jìn)行。在此考慮，在小的頻率重復(fù)間隔的情況下雖然可以為每小區(qū)提供較大的帶寬，但是由于干擾增大而使容量減小。
作為劃分子載波為OFDMA子載波和IFDMA子載波的例子，考察10MHz寬的頻帶，把它分為384個等距的子載波。可為一個用于IFDMA的用戶臺分配的最大子載波數(shù)目是32。根據(jù)384÷32＝12，在IFDMA子載波之間的該頻率間隔在最大IFDMA數(shù)據(jù)速率時為12個子載波。如果50％的子載波用于OFDMA，50％用于IFDMA，則各有192個子載波可用于OFDMA和IFDMA。這意味著，因為192÷32＝6，在一個無線電小區(qū)中可以同時給至少有6個用戶臺各分配32個IFDMA子載波。如果為這些IFDMA子載波使用3的頻率重復(fù)間隔，則一個基站僅可使用192÷3＝64個IFDMA子載波。頻帶的子載波可以按照下述分配給傳輸方法和無線電小區(qū)6個IFDMA子載波彼此直接相繼，其中所涉及的小區(qū)例如使用這些IFDMA子載波的第一和第二個，其后跟隨6個OFDMA子載波，它們由OFDMA的每一小區(qū)使用，其后又跟隨6個彼此直接相繼的IFDMA子載波，其中所涉及的小區(qū)再次使用這些IFDMA子載波的第一和第二個，其后跟隨6個OFDMA子載波，它們由OFDMA的每一小區(qū)使用，等等。
兩種傳輸方法OFDMA和IFDMA各可以與另外的用戶分分離方法結(jié)合，例如空間定向發(fā)射和/或使用用戶特定的代碼。在IFDMA的情況下這特別有優(yōu)點(diǎn)，因為給一個用戶臺在IFDMA的情況下應(yīng)該分配最小數(shù)目的子載波，以便允許具有IFDMA的優(yōu)點(diǎn)。通過使用代碼，可以降低由大的最小子載波數(shù)目產(chǎn)生的高數(shù)據(jù)速率。以這種方式，可以在IFDMA的情況下采用大粒度的無線電資源。
如果存在這樣的用戶臺，對于它們不能根據(jù)測量作出關(guān)于傳輸方法OFDMA和IFDMA何者為優(yōu)的明確決定，則可以為這些用戶臺執(zhí)行傳輸方法OFDMA和IFDMA之間的組合。一種這樣的組合例如可以是，給一個用戶臺分配為OFDMA使用的子載波，此外分配為IFDMA使用的子載波。這些子載波或者與它們相聯(lián)系的傳輸方法可以同時或者彼此相繼地被使用。該方法具有下述優(yōu)點(diǎn)位于小區(qū)邊緣區(qū)域的用戶臺，當(dāng)在一個相鄰的小區(qū)中使用給它分配的子載波時遭受強(qiáng)干擾。通過分配不在相鄰小區(qū)中使用的子載波，能夠使該干擾顯著減小。與此相對，位于小區(qū)邊緣和基站鄰近四周之間的中間區(qū)域的用戶臺遭受相鄰小區(qū)較弱的干擾。給該用戶臺分配在相鄰小區(qū)中不使用的子載波雖然也能使這些用戶臺提高傳輸質(zhì)量，但是可能由此使傳輸條件比所需要的更好。如果給這些用戶臺例如分配50％的非專用子載波，即在相鄰小區(qū)中也使用的子載波，和50％的專用子載波，即在相鄰小區(qū)中不使用的子載波，則只有一半給該用戶臺分配的子載波受相鄰小區(qū)的干擾的影響。因此干擾就平均地減半。無線電資源被節(jié)省地使用，其覆蓋了中間區(qū)域的用戶臺僅僅部分地專門在自己的無線電小區(qū)中所使用的無線電資源。由此可以給較大數(shù)目的用戶臺分配在傳輸質(zhì)量方面可接受的子載波。優(yōu)選用戶臺越接近小區(qū)邊緣或者相鄰小區(qū)的干擾越大，給用戶臺分配更多在自己的無線電小區(qū)中專門使用的無線電資源。用戶臺對專門和非專門的子載波的使用在此可以同時或者時分復(fù)用地進(jìn)行。
在一個小區(qū)中為兩種傳輸方法OFDMA和IFDMA使用的子載波可以隨時間改變。例如如果確定，傳輸條件對于大量用戶臺在使用IFDMA時比使用OFDMA更加適宜，則可以把原先為OFDMA使用的子載波為IFDMA使用。關(guān)于把哪一些子載波分配給OFDMA或者IFDMA的決定，可以由各基站或者由一個中央設(shè)備作出，例如在UMTS的情況下由RNC(無線電網(wǎng)絡(luò)控制器)作出。以這種方式，可以實現(xiàn)例如在位于無線電小區(qū)邊緣的用戶臺和位于該無線電小區(qū)的中央的用戶臺之間的負(fù)載平衡(英語為load balancing)。
圖4在上面的部分中示意地表示一個用于在OFDMA和IFDMA之間進(jìn)行切換的發(fā)射機(jī)TX的結(jié)構(gòu)，而在下面的部分中示意地表示一個用于在OFDMA和IFDMA之間進(jìn)行切換的接收機(jī)RX的結(jié)構(gòu)。在發(fā)射機(jī)TX中要發(fā)送的位DATA在部件DEMUX中被多路分解，即把時間上連續(xù)的數(shù)據(jù)位流劃分為平行的塊，它們各以塊方式在另外的部件中被處理。其中，信息位塊在使用OFDMA的情況下到達(dá)兩個分支中的緊跟在部件DEMUX之后的上部分支，在使用IFDMA的情況下到達(dá)緊跟部件DEMUX之后的下部分支。在兩個分支中在部件MOD中執(zhí)行調(diào)制，其中通過匯總位構(gòu)成符號。在IFDMA分支中在符號形成后在部件DFT中在頻域中進(jìn)行離散富立葉變換。在部件MAP中把每一符號塊分配給一個子載波，另外的子載波置為零。接著在部件IFFT中在時域中執(zhí)行符號序列的逆富立葉變換。隨后的部件CP賦予周期性的前綴。部件MUX在通過天線ANTENNA進(jìn)行發(fā)送前執(zhí)行塊到串行數(shù)據(jù)的變換。
在通過天線ANTENNA發(fā)送前進(jìn)行放大。為OFDMA和IFDMA可以使用相同的放大器。
接收機(jī)RX通過天線ANTENNA接收串行的基帶信號，該基帶信號在部件DEMUX中進(jìn)行串行到并行的變換。部件DECP去除周期性的前綴。在部件FFT中進(jìn)行頻域中的富立葉變換后，不同子載波的信息在部件DEMAP中變換為塊。在使用OFDMA的情況下塊到達(dá)兩個分支的緊隨于部件FFT之后的上面分支，在使用IFDMA的情況下到達(dá)緊隨于部件FFT之后的下面分支。在這兩個分支的每一個中都具有自己的均衡器(英語為equalizer)EQ，因為均衡器對于OFDMA處理通常比對于IFDMA處理更為簡單地被構(gòu)造。在均衡前對于IFDMA符號在部件IDFT中進(jìn)行離散富立葉逆變換。在兩個分支中在部件DEMOD中解調(diào)符號，亦即變換為位，然后把IFDMA位和OFDMA位在部件MUX中進(jìn)行多路復(fù)用。接著把由此產(chǎn)生的位序列DATA輸入解碼器。
如果發(fā)射機(jī)TX和接收機(jī)RX是一個用戶臺的部件，則在OFDMA通信的情況下采用上面的分支、在IFDMA通信的情況下采用下面的分支。如果用戶臺接收一個信令消息，該消息通知它要切換傳輸方法，則發(fā)生到各自另外的分支的切換。如果同時發(fā)生在一些子載波上使用OFDMA、在另一些子載波上使用IFDMA，則OFDMA符號和IFDMA符號被供給相應(yīng)的分支，并被同時處理。對于通常同時通過OFDMA與一些用戶臺通信和通過IFDMA與另一些用戶臺通信的基站也相應(yīng)適用。
本發(fā)明就使用兩種傳輸方法OFDMA和IFDMA被進(jìn)行了說明。另外可以選擇的方案是，代替OFDMA和/或IFDMA也可以使用其他的FDMA傳輸方法。此外，可以根據(jù)單載波方法(英語為single carrier)使用子載波距離為1的IFDMA。代替在小區(qū)邊緣使用IFDMA，也可以在小區(qū)邊緣使用子載波跳躍方法，因為由此可以減小有關(guān)相鄰小區(qū)的干擾。
權(quán)利要求
1.用于無線電通信的方法，其中，使用一個劃分為多個子載波(1…32)的頻帶(F)，消息從基站(BS)向用戶臺(MS1，MS2，MS)和/或從用戶臺(MS1，MS2，MS)向基站(BS)發(fā)送，在此，消息有時使用第一FDMA方法處理，有時使用第二FDMA方法處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，基站(BS)給用戶臺(MS1，MS2，MS)發(fā)送信令信息(CHANGE TOOFDMA，CHANGE TO IFDMA)，以作為從第一FDMA方法切換到第二FDMA方法或者從第二FDMA方法切換到第一FDMA方法的請求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中，通過使用至少一個測量結(jié)果作出關(guān)于使用第一或者第二FDMA方法的決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，該至少一個測量結(jié)果涉及·關(guān)于至少一個子載波(1…32)的無線電信道質(zhì)量，和/或·用戶臺(MS1，MS2，MS)的峰值對平均值的比，和/或·用戶臺(MS1，MS2，MS)的干擾情況，和/或·用戶臺(MS1，MS2，MS)的停留位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中之一的方法，其中，為從基站(BS)與用戶臺(MS1，MS2，MS)通信，為第一FDMA方法使用頻帶(F)的子載波(1…32)的第一部分、為第二FDMA方法使用頻帶(F)的子載波(1…32)的與第一部分不重疊的第二部分，其中第一部分包括子載波(1…32)的多個在頻率范圍內(nèi)等距的、由相同數(shù)目的子載波(1…32)組成的塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中之一的方法，其中，為從基站(BS)與用戶臺(MS1，MS2，MS)通信使用頻帶(F)的子載波(1…32)的第一部分和頻帶(F)的子載波(1…32)的與第一部分不重疊的第二部分，和為從一個與該基站(BS)相鄰的基站(BS)與用戶臺通信使用頻帶(F)的第一部分的至少一些子載波(1…32)和頻帶(F)的子載波(1…32)的與第一和第二部分不重疊的第三部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，為從基站(BS)與用戶臺(MS1，MS2，MS)通信，為第一FDMA方法使用頻帶(F)的子載波(1…32)的第一部分和為第二FDMA方法使用頻帶(F)的子載波(1…32)的第二部分，和為從與該基站(BS)相鄰的基站(BS)與用戶臺通信，為第一FDMA方法使用頻帶(F)的第一部分的至少一些子載波(1…32)和為第二FDMA方法使用頻帶(F)的子載波(1…32)的第三部分。
8.用于無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)(BS，MS1，MS2，MS；TX)，其中，在無線電通信系統(tǒng)中為進(jìn)行通信使用一個劃分為多個子載波(1…32)的頻帶(F)，具有為處理使用第一FDMA方法要發(fā)送的第一消息的和為處理使用第二FDMA方法要發(fā)送的第二消息的工具，在此，使用第一FDMA方法對第一消息的處理在使用第二FDMA方法對第二消息的處理的同時或之前或之后進(jìn)行，為向接收機(jī)(BS，MS1，MS2，MS；RX)發(fā)送使用第一FDMA方法和/或第二FDMA方法處理過的消息的工具。
9.用于無線電通信系統(tǒng)的接收機(jī)(BS，MS1，MS2，MS；RX)，其中，在無線電通信系統(tǒng)中為進(jìn)行通信使用一個劃分為多個子載波(1…32)的頻帶(F)，具有用于接收來自發(fā)射機(jī)(BS，MS1，MS2，MS；TX)的消息的工具，用于使用第一FDMA方法處理第一接收的消息的和用于使用第二FDMA方法處理第二接收的消息的工具，在此，使用第一FDMA方法對第一消息的處理在使用第二FDMA方法對第二消息的處理的同時或之前或之后進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線電通信方法，在該方法中為進(jìn)行通信使用一個劃分為多個子載波的頻帶。消息從基站(BS)向用戶臺(MS)和/或從用戶臺(MS)向基站(BS)發(fā)送。根據(jù)本發(fā)明，消息有時使用第一FDMA方法例如OFDMA處理，有時使用第二FDMA方法例如IFDMA處理。此外本發(fā)明涉及用于執(zhí)行本方法的發(fā)射機(jī)(BS，MS)和接收機(jī)(BS，MS)。
文檔編號H04L27/26GK1859633SQ20061008415
公開日2006年11月8日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)明者A·欽達(dá)波爾, M·德特林, T·辛德朗, A·羅賓格, B·拉夫, I·維林 申請人:西門子公司