專利名稱：一種蜂窩通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與蜂窩通信普遍相關(guān)。
背景技術(shù)：
目前存在著多種形式的蜂窩通信，其中每種都能夠使多部移動電話同時與單一基站通信。時分多址(TDMA)將一個時間段劃分為多個時隙，而頻分多址(FDMA)將一個頻段劃分為多個頻倉(frequencybin)。每個時隙或頻倉被分配給一條從基站到移動電話或從移動電話到基站的信道。
碼分多址(CDMA)采用一種稱為“擴頻”的調(diào)制方法，為每個移動設(shè)備和基站提供不同的調(diào)制碼。這些調(diào)制碼通常是彼此正交的，使得系統(tǒng)中的每個單元能夠同時在同一頻段上通信。與其它類型的系統(tǒng)相比，CDMA系統(tǒng)通常能夠使更多的移動電話同時與單一基站通信。
不幸的是，為了使基站能夠?qū)⒍鄠€用戶區(qū)分開，在它所接收到的信號中調(diào)制碼必須保持彼此正交。這在實際中很難做到。用戶們彼此之間可能并不是完全同步的，使得他們的信號到達基站時會稍微有些延遲。另外，各用戶所發(fā)出的信號經(jīng)常通過多條路徑才到達基站。因此，區(qū)分多個用戶是一種復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算。
在先進的CDMA系統(tǒng)中，如以“線路切換模式”工作的3GPP系統(tǒng)，如用于話音通信中，移動電話通常連續(xù)不斷地向基站傳送信號。這意味著耗電量最大的功率放大器要連續(xù)不斷地工作。這影響移動站的電池的壽命。


通過后面的詳細描述以及與之相結(jié)合的后附的附圖，將會更加全面地理解和明白本發(fā)明。附圖包括圖1給出了傳送不同用戶的數(shù)據(jù)的一種方法，其用于本發(fā)明的第一實施例。
圖2示出了圖1的實施例中所用的發(fā)射機的部分組成。
圖3示出了圖1的實施例中所用的接收機的部分組成。
圖4示出了傳送不同用戶的數(shù)據(jù)的一種方法，其用于本發(fā)明的第二次實施例。
為使圖示簡單和清晰起見，圖中所示的各個單元并不一定按比例繪制。例如，為了清楚起見，一些單元的尺寸相對于其它單元可能會有所放大。而且，為了適于理解，在這些圖中，附圖標記可能會重復(fù)出現(xiàn)，以標示相應(yīng)的或類似的單元。
具體實施例方式
在下面的詳細描述中，給出了幾個特定的細節(jié)以便能夠全面地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會明白在沒有這些特定細節(jié)的情況下可能實施本發(fā)明。另外，為了突出本發(fā)明，對那些眾所周知的方法、程序、部件和電路未詳細說明。
下面的詳細說明中的某些部分采用了算法和對計算機內(nèi)存中的數(shù)據(jù)“位”或二進制數(shù)字信號進行操作的符號表述(representation)來進行描述。這些算法描述和表述可能是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員向本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員傳達其工作的實質(zhì)所使用的技術(shù)。
在這里，算法通常被認為是引導(dǎo)產(chǎn)生所期望結(jié)果的一系列前后一致的動作或操作。這些包括對物理量進行的物理操作。通常，但不一定，這些物理量表現(xiàn)為能夠被存貯、傳遞、組合、比較以及其它操作的電信號或磁信號的形式。已經(jīng)多次證明，主要是出于通用的原因，把這些信號表示為比特、值、元素、符號、字符、術(shù)語、數(shù)字或類似的表述是很方便的。然而，應(yīng)當認識到，所有這些或類似的術(shù)語是與適當?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)的，并且僅僅是便于應(yīng)用到這些物理量的標記。
本發(fā)明的實施例可包括用于執(zhí)行這里所提及操作的設(shè)備。該設(shè)備可以是專門為所預(yù)期的目的而構(gòu)造的，或者它可能包括一臺利用所安裝的程序有選擇性地啟動或重新配置的通常目的的計算機。該程序可存儲在計算機可讀的介質(zhì)中，如軟盤、光盤、CD-ROM、磁光盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除只讀存儲器(EEPROM)、磁卡或光卡，或者是適于存儲電子指令并能夠被耦合到計算機系統(tǒng)總線上的任何其它類型的介質(zhì)，但并非只限于上述介質(zhì)。
本發(fā)明把碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中的概念，特別是擴頻(spreading)和解擴頻(despreading)概念，與時分多址(TDMA)的概念結(jié)合起來。在本發(fā)明中，各移動單元的數(shù)據(jù)在所分配的時隙期間傳送。這使得各移動單元能夠在未分配給它的時隙期間關(guān)閉功率放大器。
注意，每個待傳送的比特被調(diào)制為一系列的“碼片(chip)”，其中碼片的數(shù)量越多，傳送信號的抗干擾能力越強?！皵U頻因子(SF)”這一術(shù)語表明每個比特的碼片的數(shù)量。
現(xiàn)在來參照本發(fā)明的圖1，圖1顯示出在時間段T中有N個時隙10，其中，每個時隙被分配給一個用戶用于其移動單元與基站之間的通信。因此，有N個用戶或移動單元可以與基站通信。在每個時隙10期間，用戶的數(shù)據(jù)利用N個代碼傳送，如下面圖2所詳細描述的那樣，而不是僅使用該特定用戶的單個代碼，就如標準的CDMA系統(tǒng)中所常見的那樣。因此，在時隙1期間，用戶1使用所有的N個代碼來傳送其數(shù)據(jù)，而在時隙2期間，用戶2使用所有的N個代碼，等等。每個用戶僅僅在時間段T中的部分時間傳送，但是傳送是在時間段T中所有數(shù)據(jù)的傳送，并使用了所有的N個代碼。
現(xiàn)在參照圖2，圖2示出了本發(fā)明中發(fā)射機12的一部分的一個實施例。發(fā)射機12可包括一個解多路復(fù)用器14、多個擴頻器16、一個碼片加法器18、一個上變頻器17和一個放大器19。解多路復(fù)用器14把第j個用戶在時間段T期間要傳送的數(shù)據(jù)Sj分為多組Xi，并被同時傳送。數(shù)據(jù)Sj可按照任何期望的方式被劃分，如每M比特，每第j個比特，或者是生成合適的組Xi的任何其它劃分技術(shù)。
之后，擴頻器16使用它們各自的代碼Ci對各自的組Xi進行擴頻，以生成調(diào)制后的數(shù)據(jù)段(segment)Qi。每個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段Qi基本上具有時隙的長度，且碼片加法器(18)把這些調(diào)制后的數(shù)據(jù)段Qi結(jié)合成用于第j個用戶的用戶信號USERj。這一結(jié)合過程以時差校正(time-aligned)的方式進行。因此，碼片加法器18把每個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段Qi的第一個碼片結(jié)合起來以生成用戶信號USERj的第一個碼片，把每個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段Qi的第二個碼片結(jié)合起來以生成用戶信號USERj的第二個碼片，等等。在數(shù)學(xué)上，這一過程描述如下輸入到第i個擴頻器的比特流表示為{Xi，jj＝1…k}i＝1…N第i個擴頻器的輸出結(jié)果表示為{Qi，j(l)l＝1…SF，j＝1…k}i＝1…N這里，SF是正在使用的CDMA系統(tǒng)的擴頻因子，{Qi，j(l)l＝1…SF}是與比特(i，j)相關(guān)的碼片(其值為+1或-1)。
碼片加法器(18)進行下述的加法過程USERj(l)=Σi=1NQi,j(l)]]>之后，在與第j個用戶相關(guān)的時隙j期間傳送所述用戶信號USERj。
之后，上變頻器17將用戶信號USERj的每個碼片(一“基帶信號”)轉(zhuǎn)換為射頻(RF)信號，并通過放大器(19)發(fā)送出去。
要注意的是，用戶信號USERj的每個碼片是N個調(diào)制后的信號Qi的在時刻l的N個碼片的和。因此，用戶信號USERj的每個碼片的值介于{-N，+N}之間。傳送這樣的信號要求功率放大器比常規(guī)CDMA發(fā)射機具有更大的動態(tài)范圍。對于移動電話，動態(tài)范圍大的功率放大器需消耗更多的電池功率。本發(fā)明通過在未分配給移動電話的用戶的時隙期間關(guān)閉功率放大器，來試圖彌補這一不足。
還需注意的是，在一個時隙期間僅有一個用戶傳送信號。因此，由于一次只有一個用戶傳送信號，所以基站中不需要復(fù)雜的多用戶識別算法。而且，出于同樣的原因，也不需要多個用戶之間的同步。因此，基站的操作可得以簡化。
現(xiàn)在參考圖3，圖3所示的是對所接收到的信號RUSERj進行解碼的接收機20。如在基站中所有標準接收機中一樣，該接收機20包括一個下變頻器23，用于將射頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號；多個位重構(gòu)器21，其中每一個用于轉(zhuǎn)換基帶信號RUSERj以生成接收到的數(shù)據(jù)段Rxi。接收機20還包括一個多路復(fù)用器24，用于執(zhí)行解多路復(fù)用器14的相反操作。注意，在這個實施例中，基站和移動電話中都可設(shè)有接收機20。
標準的重構(gòu)器21是一個“梳子接收機(Rake receiver)”，它可把形成部分RUSERj的多路徑信號解釋成一單個組的比特流，且通常其中可包括一個解擴頻器22。然而，每個位重構(gòu)器21的解擴頻器22對N個代碼中的一個不同的代碼進行操作。因此，第一個解擴頻器22使用代碼C1來生成組X1的解擴頻結(jié)果RX1，第二個解擴頻器22使用代碼C2來生成組X2的解擴頻結(jié)果RX2，等等。最后得到一系列的組RXi，即組Xi的解擴頻結(jié)果。
之后，多路復(fù)用器24將組Xi結(jié)合起來，以生成數(shù)據(jù)信號Sj的接收信號RSj。多路復(fù)用器24所執(zhí)行的這一結(jié)合操作與發(fā)射機12中的解多路復(fù)用器14所執(zhí)行的操作的相反。因此，如果組Xi是信號Sj的第i個數(shù)據(jù)段，則多路復(fù)用器24就將組RXi排列為接收信號RSj的第i個數(shù)據(jù)段。如果組Xi包含有每第i個比特，則多路復(fù)用器24也相應(yīng)地使這些來自組Rxi的比特交替。
輸出信號SRj是第j個用戶在其時隙期間的信號。
在本發(fā)明的一個可選的實施例中，通過使用較低的擴頻因子SF提高傳送期間的數(shù)據(jù)率。如上面所討論的，擴頻因子SF表示每比特的碼片數(shù)量。擴頻碼通常包括2k個碼片長，其中k＝2到8。由于每個碼片的傳送需要占用的時間為τ，則傳送一個比特所需的時間為2kτ。碼片數(shù)量越多，抗噪音干擾能力則越強(即，越容易精確地解擴頻)。在一個清凈的環(huán)境中，噪聲問題不再突出，因此，在3GPP系統(tǒng)中，基站指示移動單元使用較低的擴頻因子(即減小k)。這使得在任何給定的時間段內(nèi)能夠傳送更多的比特。
按照本發(fā)明的另一個實施例，可使用較低的擴頻因子向多個用戶提供時隙。使用較低的擴頻因子，每個比特以更短的時間傳送(因為傳送為SF*τ)。因此，相同的X比特的信息可在較短的時間內(nèi)傳送。如果K＝k/N，則在K＝k時一個用戶用于傳送X比特的時間期間，N個用戶也可傳送X比特。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在擴頻因子(SF)減小N倍時，可生成N個時隙，且每個用戶在其自己的時隙期間傳送信號，但使用了較小的擴頻因子。
現(xiàn)在參照圖4，圖4所示的是本發(fā)明的另一種實施例。在圖4中，時間段T有N個時隙。在每個時隙中，一個不同的用戶或者是一組不同的用戶傳送信號。然而，在該實施例中，較之標準的實現(xiàn)，每個用戶傳送信號時使用減小了N倍的擴頻因子。結(jié)果是，每個用戶在T/N時間內(nèi)完成傳送。從而，可以有N組用戶和N個時隙。
眾所周知，在3GPP系統(tǒng)的基站中，擴頻因子可被確定為誤碼率和信道質(zhì)量的函數(shù)，其中信道質(zhì)量可使用信號強度、信號到達接收機的路徑數(shù)量、衰減率等進行量測。例如，給定量測的信道質(zhì)量和預(yù)期的誤碼率，3GPP基站包括多種算法以推算出最小的碼片率，并選擇最終的擴頻因子。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基站也可確定由降低了的擴頻因子所支持的N個用戶的數(shù)目。
將明白的是每個時隙可具有一個單個的用戶，使用其自身的低擴頻因子操作，或者具有多個用戶，每個用戶使用其自身已降低的擴頻因子和它們自己的代碼，只要選擇擴頻因子時保持代碼的正交性。
這里公開的方法和設(shè)備并未特指特定的硬件或軟件。但是這些描述足以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員利用商業(yè)上可提供的用于簡化本發(fā)明的任何一個實施例的硬件、軟件來實現(xiàn)，而不需要過多的試驗而且使用常規(guī)的技術(shù)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，本發(fā)明并不限于上面所特定顯示和描述的。
權(quán)利要求
1.一種用于蜂窩通信的方法，包括在分配給一用戶的時隙期間傳送該用戶的碼分多址(CDMA)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括使用一個以上的擴頻碼在上述時隙期間對將要傳送的所述用戶的數(shù)據(jù)進行擴頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中有N個擴頻碼，且其中所述傳送包括使用動態(tài)范圍為{-N，N}的傳送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括具有一預(yù)定的擴頻因子，并在上述時隙期間，使用比該預(yù)定擴頻因子小的擴頻因子對將要傳送的上述用戶的數(shù)據(jù)進行擴頻。
5.一個蜂窩通信時間段，具有多個時隙，其中每個時隙被分配給多個用戶中的一個，并且其中使用上述多個用戶中至少兩個用戶的代碼對在上述時隙期間將要傳送的信息進行編碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的時間段，還包括一個預(yù)定的擴頻因子，其中利用比該預(yù)定擴頻因子小的擴頻因子對上述信息進行擴頻。
7.一種發(fā)射機，包括解多路復(fù)用器，用于將輸入信號分為N組數(shù)據(jù)；N個擴頻器，每個擴頻器利用N個擴頻碼中的與之相關(guān)的代碼對該多個數(shù)據(jù)組中與之相關(guān)的數(shù)據(jù)組擴頻，以生成N個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段；以及加法器，用于將該N個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段按時差校正的方式相加。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)射機，還包括一確定上述擴頻碼長度的預(yù)定的擴頻因子，以及用于將一擴頻因子減小到小于該預(yù)定擴頻因子的擴頻因子變更器。
9.一種發(fā)射機，包括解多路復(fù)用器，用于將輸入信號分為N組數(shù)據(jù)；N個擴頻器，每個擴頻器利用N個擴頻碼中的與之相關(guān)的代碼對該多個數(shù)據(jù)組中與之相關(guān)的數(shù)據(jù)組進行擴頻，以生成N個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段；加法器，用于將該N個調(diào)制后的數(shù)據(jù)段按時差校正的方式相加；上變頻器，用于將該加法器的輸出轉(zhuǎn)換成射頻信號。
10.一種接收機，包括N個位重構(gòu)器，每個位重構(gòu)器使用N個解擴頻碼中的一個，從所接受的信號中生成N個解調(diào)后的數(shù)據(jù)段；以及多路復(fù)用器，用于將該解調(diào)后的數(shù)據(jù)段加入到所接收的信號中。
11.一種接收機，包括下變頻器，用于將所接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號；N個位重構(gòu)器，其中每個位重構(gòu)器使用N個解擴頻碼中的一個從該基帶信號中生成N個解調(diào)后的數(shù)據(jù)段；以及，多路復(fù)用器，用于將該解調(diào)后的數(shù)據(jù)段加入到所接收的信號中。
全文摘要
一種用于蜂窩通信的方法，其在分配給一用戶的時隙期間傳送該用戶的碼分多址(CDMA)信號。
文檔編號H04B7/26GK1541460SQ02811526
公開日2004年10月27日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月7日
發(fā)明者埃利澤·福格爾, 埃利澤 福格爾 申請人:英特爾公司