專利名稱：蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng)。
通過(guò)多載波調(diào)制，數(shù)據(jù)信號(hào)被分解成幾個(gè)低速率的信號(hào)，相對(duì)于多路時(shí)延擴(kuò)展，以使得碼元時(shí)間變長(zhǎng)。副載波頻率可以以幾種不同方式分布。最簡(jiǎn)單的情形是每一個(gè)移動(dòng)終端有不同的但是固定的相連副載波區(qū)。其他可能的情形包括副載波跳變，或者隨機(jī)(非相鄰)副載波區(qū)。后幾個(gè)選擇在降低同信道干擾的方差方面有優(yōu)勢(shì)。
多載波調(diào)制的一個(gè)重要特點(diǎn)是循環(huán)碼元擴(kuò)張(也叫做保護(hù)間隔，或保護(hù)時(shí)間)。在下行鏈路中，信號(hào)分量可能被來(lái)自移動(dòng)終端專用基站的信號(hào)的多路傳播而延時(shí)。只要被延時(shí)信號(hào)分量的延時(shí)偏置在保護(hù)時(shí)間內(nèi)，在移動(dòng)終端檢測(cè)時(shí)，多載波信號(hào)就不失真。接收機(jī)通過(guò)使用非相干檢測(cè)，而可以使用所有延時(shí)信號(hào)分量的全部能量。
這樣，多載波調(diào)制避免了使用復(fù)合均衡來(lái)消除回波。
從基站到移動(dòng)終端和用戶的、在下行鏈路或前向鏈路上的通信可以分解成在專用數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)通信，以及在專用信令信道上的信令通信。
通常蜂窩式系統(tǒng)在每一個(gè)小區(qū)中使用不同的信令信道。這樣，對(duì)于每一個(gè)小區(qū)，相鄰小區(qū)的信令信道要么會(huì)受到小區(qū)間干擾，要么會(huì)棄之不用而使得譜效率降低。
在此背景下，根據(jù)本發(fā)明這里提供了蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng)，兩個(gè)或多個(gè)不同小區(qū)群集的基站，在同一副載波組中，同步發(fā)射相同信令信息，其中在每一幀傳送多址聯(lián)接報(bào)頭，以分辨發(fā)射信令的基站。
通過(guò)非相干檢測(cè)，來(lái)使用所有延時(shí)信號(hào)分量的能量，此多載波系統(tǒng)的功能允許移動(dòng)終端可以從不止一個(gè)基站接收復(fù)合信號(hào)。因此，多載波調(diào)制與循環(huán)碼元擴(kuò)展一起提供了宏分集。
理想地，當(dāng)基站的信號(hào)超出移動(dòng)終端的保護(hù)時(shí)間時(shí)，由于遠(yuǎn)離基站，信號(hào)強(qiáng)度非常低，移動(dòng)站可以準(zhǔn)確地從較近的基站檢測(cè)到信號(hào)，其時(shí)延偏置在保護(hù)時(shí)間以內(nèi)。
對(duì)每一個(gè)移動(dòng)終端來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸是大不相同的，因?yàn)槠鋷в腥缯Z(yǔ)音數(shù)據(jù)，或任何其他移動(dòng)終端特定數(shù)據(jù)(如，多媒體數(shù)據(jù)，圖像等)。
相反，信令通信對(duì)每一個(gè)移動(dòng)終端來(lái)說(shuō)，差別不大，因?yàn)槠湫畔⒍寂c移動(dòng)終端相關(guān)(如，初始采集的及時(shí)參考，系統(tǒng)中終端的數(shù)目，最近的帳單價(jià)格，終端的新軟件，時(shí)間信號(hào)，或其他類似廣播類型的信息。)信令通信也包括用戶特定數(shù)據(jù)。這樣信令信道用于控制移動(dòng)終端的操作，如在備用模式下，移動(dòng)終端必須收聽相應(yīng)基站的信令信道，因?yàn)樾帕钚诺辣挥米鲗ず粜诺酪栽谛盘?hào)到來(lái)時(shí)喚醒終端。
對(duì)于信令信道，移動(dòng)特定的信息數(shù)量，如有關(guān)無(wú)線鏈接歇息的信令信息，比特率較低(呼入信號(hào)，呼叫請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)，等)。這就是可以在整個(gè)蜂窩式系統(tǒng)或基站的較小基群中，使用一個(gè)信令信道的原因。應(yīng)根據(jù)在信令系統(tǒng)上的期望交通量并獨(dú)立于系統(tǒng)中用戶數(shù)量，來(lái)選擇副載波的數(shù)量。
優(yōu)先地，信令信息以連續(xù)的幀發(fā)射。每一幀都帶有表示活動(dòng)站的地址信息。
信令信息可尋址所有的活動(dòng)終端、活動(dòng)終端集或單個(gè)活動(dòng)終端。
幀優(yōu)先發(fā)射尋址到特定活動(dòng)站的幀。
為允許活動(dòng)終端分辨出其從哪一個(gè)基站接受數(shù)據(jù)，碼分多址報(bào)頭在每一個(gè)幀中發(fā)射以確認(rèn)發(fā)射基站。
可選擇地，時(shí)分多址的報(bào)頭可以在每幀中發(fā)射以確認(rèn)發(fā)射的基站。
本發(fā)明也擴(kuò)展到用于任何前述的蜂窩多載波無(wú)線站的移動(dòng)站，移動(dòng)站被配置，以在兩個(gè)或多個(gè)小區(qū)群集中的副載波的公共組上接收信令信息，其中，關(guān)于所述組上副載波調(diào)制的碼元，使用非相干檢測(cè)，其中在公共信道發(fā)射的基站通過(guò)在每一個(gè)幀中傳輸?shù)摹⒂糜诜直姘l(fā)射基站的多址聯(lián)接報(bào)頭來(lái)辯識(shí)，以及包括測(cè)量每個(gè)基站多址信號(hào)強(qiáng)度的裝置。
參考附圖，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在這里以舉例的方式說(shuō)明。其中

圖1是在實(shí)施本發(fā)明蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng)的三個(gè)小區(qū)群集的略圖；圖2表示圖1系統(tǒng)中，兩個(gè)基站之間信號(hào)強(qiáng)度的略圖；圖3a到3c表示在兩個(gè)基站不同位置，從兩個(gè)基站發(fā)射的碼元的相對(duì)時(shí)序；圖4在測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的TDMA接收器中的模塊框圖；以及圖5在測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的CDMA接收器中的模塊框圖。
參考附圖，基站BS1、BS2以及BS3分別為一個(gè)群集中小區(qū)1、2、3服務(wù)。此群集可包括系統(tǒng)中或僅僅一個(gè)子系統(tǒng)中所有的小區(qū)。
每一個(gè)基站在信令專用的副載波集上發(fā)射同步信令信息。圖2表示在基站BS1和BS2之間線路上各位置由基站發(fā)射的信令副載波分量的信號(hào)強(qiáng)度。容易理解，離原始基站距離越遠(yuǎn)的位置，副載波分量信號(hào)越小。圖2僅作示意而未按比例。理想地，可由非相干檢測(cè)的符合信號(hào)強(qiáng)度大致恒定。
群集中所有的基站對(duì)于公共信令信道使用相同副載波子集，并且在基站群集中的副載波上同步發(fā)射相同信號(hào)。這使得移動(dòng)終端相當(dāng)容易地調(diào)諧和跟蹤信令信道。然而，這引起連接所有基站的信令網(wǎng)絡(luò)中(通常無(wú)線)交通量的增加。
此移動(dòng)終端接收至少兩個(gè)基站的信令信號(hào)和，使得在小區(qū)邊界有更可靠的、更強(qiáng)的符合信令信號(hào)。此效應(yīng)也叫做“宏分集”。相反，為在常規(guī)系統(tǒng)小區(qū)邊界獲得類似的信令信號(hào)的可靠性，常規(guī)基站不得不增加發(fā)射功率，但這是不期望的，由于在相臨小區(qū)的不同信令信道可能引起干涉。
移動(dòng)式終端在小區(qū)邊界(圖中陰影區(qū)域)從公共信令信道受益最大。
在小區(qū)邊界較強(qiáng)的信令信號(hào)可允許移動(dòng)終端接收器敏感度的減低(如，較低的基帶處理需求)，特別是備用模式(終端，等待呼入)，這直接導(dǎo)致低的能量耗散并延長(zhǎng)了備用電池時(shí)間。
圖3a到3c表示了從基站BS1和BS2發(fā)射并到達(dá)直接路徑的三個(gè)信令碼元S0、S1及S2的時(shí)序關(guān)系。
圖3a表示移動(dòng)基站MS1剛好位于在小區(qū)邊界中點(diǎn)處時(shí)的關(guān)系。這里，如圖示，兩個(gè)基站的碼元在相位上是準(zhǔn)確的。此圖還表示了保護(hù)時(shí)間GT。
接收到的信號(hào)是兩個(gè)基站的復(fù)合信號(hào)，在此，接收器執(zhí)行非相干檢測(cè)。直到保護(hù)時(shí)間結(jié)束，才開始進(jìn)行判斷碼元狀態(tài)，如邏輯0或1的處理。正如所知，處理接收到的信號(hào)以決定對(duì)于保護(hù)時(shí)間的位移。
在圖3b中表示了移動(dòng)站MS2接近于BS2時(shí)的關(guān)系。這里基站BS1的碼元S1的起點(diǎn)被相對(duì)延遲了。然而被延遲碼元的起始點(diǎn)仍在保護(hù)時(shí)間以內(nèi)，因此在US(可用信號(hào))期間，僅僅表示碼元S1的復(fù)合信號(hào)被處理。
在圖3C中表示了移動(dòng)站MS3更接近于BS2時(shí)的關(guān)系。這里碼元S1的起點(diǎn)被延遲了并落在了保護(hù)時(shí)間以外。這使得，在US期間處理的復(fù)合信號(hào)包括基站BS1延遲碼元S0的分量。參考圖2，此分量很小，不至于引起大的干涉。
信令信息要到達(dá)的基站通過(guò)幀尋址表明公共信令信道的比特流被分成幾個(gè)幀，其中每一幀都有表示幀信息載荷去向的地址頭(如，地址-1表示幀含有系統(tǒng)中所有移動(dòng)終端的信息)。通過(guò)此方法，一個(gè)集合，或者單個(gè)特定移動(dòng)終端可被尋址。信令信息由移動(dòng)交換中心(MSC)中心控制，如圖1，并可以優(yōu)先化關(guān)鍵用戶特定信令信息(呼入，等)。
因?yàn)橄嗤膸в邢嗤帕钚畔⒌母陛d波集從所有的基站發(fā)射，移動(dòng)終端將不能分辨不同基站的信號(hào)。為允許分辨移動(dòng)終端接收的基站，以及信號(hào)強(qiáng)度，在常規(guī)信令信道的每一幀中包括了報(bào)頭。此報(bào)頭可以使用時(shí)分多址(TDMA)或碼分多址技術(shù)(CDMA)以判別不同的基站。
在TDMA中，保留N個(gè)不同時(shí)隙(這里等同于多載波碼元)以區(qū)分N個(gè)不同的基站。每一個(gè)基站在一個(gè)時(shí)隙中發(fā)射分配的判別信號(hào)。時(shí)隙可有基站重復(fù)使用，其由于距離太遠(yuǎn)而不會(huì)引起干涉。重復(fù)使用相同時(shí)隙的不同基站使用不同的識(shí)別信號(hào)。參考圖4，報(bào)頭信號(hào)由天線4接收并由低噪聲放大器6放大。放大的信號(hào)在下變頻器8中變換成中頻。選擇公共信令信道并在信道選擇器和下變頻器10中變換成基帶。基帶信號(hào)輸入到(模擬)信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量電路12，在這里決定不同報(bào)頭的相對(duì)強(qiáng)度，并且模擬輸出連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器14的控制輸入端，以控制基帶信號(hào)的信道選擇器和下變頻器的動(dòng)態(tài)范圍。模數(shù)變換器的數(shù)字輸出信號(hào)連接到基帶處理器，以從發(fā)送報(bào)頭的基站中提取基站身份信息。
在CDMA中，使用N個(gè)不同信道化碼(優(yōu)先使用正交的，如Walsh碼)用來(lái)區(qū)分N個(gè)不同的基站。同樣，對(duì)于足夠遠(yuǎn)的基站，碼可重復(fù)使用。參考圖5，除在不同的報(bào)頭去擴(kuò)展后，在相關(guān)器內(nèi)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度這一點(diǎn)外，裝置基本類似。其中相關(guān)器使得接收到的信號(hào)與信道化碼相關(guān)。
目前所有基站接收的信號(hào)強(qiáng)度和身份上報(bào)到基站，用于與移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)(如語(yǔ)音)通信，這里使用動(dòng)態(tài)信道分配算法來(lái)分配基站和信道。
權(quán)利要求
1．一種蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng)，其中在副載波相同組上，對(duì)于兩個(gè)或多個(gè)各自小區(qū)群集的基站同步發(fā)射相同信令信息，其中在每一幀中發(fā)射多址聯(lián)接報(bào)頭，以辨別發(fā)射基站。
2．如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中報(bào)頭是時(shí)分多址信號(hào)。
3．如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中報(bào)頭是碼分多址信號(hào)。
4．如上述任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中信令信息以連續(xù)的幀發(fā)射，每一幀都帶有地址信息，以分辨幀中信令信息要到達(dá)的移動(dòng)站。
5．如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中幀的發(fā)射可對(duì)尋址到特定移動(dòng)站的幀優(yōu)先處理。
6．如上述任一權(quán)利要求的蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng)的移動(dòng)站，它被配置，以在兩個(gè)或多個(gè)小區(qū)群集內(nèi)的副載波相同組上接收信令信息，其中，關(guān)于所述組上副載波調(diào)制的碼元，使用非相干檢測(cè)，其中在公共信道上發(fā)射的基站通過(guò)在每一個(gè)幀中傳輸?shù)?、用于分辨發(fā)射基站的多址聯(lián)接報(bào)頭來(lái)區(qū)分，并且包括測(cè)量每個(gè)基站多址信號(hào)強(qiáng)度的裝置。
全文摘要
公開了一種蜂窩式多載波無(wú)線通信系統(tǒng),其中在副載波相同組上,對(duì)于兩個(gè)或多個(gè)不同小區(qū)群集的基站同步發(fā)射相同的信令信息。這允許幾個(gè)基站信號(hào)在到達(dá)接收器以前,“在空中”合并,而不必使用任何額外的硬件來(lái)完成移動(dòng)終端的信號(hào)合并。
文檔編號(hào)H04J1/00GK1222046SQ98124150
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月11日
發(fā)明者斯蒂芬·藤·布林克, 閆染紅 申請(qǐng)人:朗迅科技公司