移动通信系统中的混合多址接入设备和方法

专利名称：移动通信系统中的混合多址接入设备和方法
技术领域：
本发明涉及支持各种多址接入方案的移动通信系统中的多址接入设备和方 法。
背景技术：
典型地，移动通信系统不考虑时间和地点给大量的用户提供通信业务。 移动通信系统在各种多址接入方案中提供到用户的接入。
在移动通信系统中使用的两种主要类型的多址接入方案是非正交多址
接入方案和正交多址接入方案。从多个移动站(MS)发送的信号在非正交 多址接入方案中是非正交的，而在正交多址接入方案中是正交的。
一种主要的非正交多址接入方案是码分多址接入(CDMA)。 cdma2000 和宽带CDMA(WCDMA)采用其中多个MS发送数据、在同一时间共享相 同频率的CDMA。通过用户专用加扰码(加扰序列或伪噪声(PN)序列) 来识别每个MS。尽管在不同MS的加扰序列中不存在正交性，但是通过使 用处理增益从特定MS接收的信号能够变得更强，从而使得MS可识别。
图1是典型CDMA发送机的方框图。
参考图1，信道编码器101根据编码方法信道编码输入信息比特序列。 信道编码器101可以是块编码器、巻积编码器、turbo编码器、或低密度奇 偶校验(LDPC)编码器。信道交织器102根据交织方法交织所述编码的数 据。尽管在图1中未示出，但是显然，包括重发器和穿孔器(puncturer)的 速率匹配器可以位于信道编码器101和信道交织器102之间。调制器103以 正交相移键控(QPSK )、 8元相移键控(8PSK )、 16元正交幅度调制(16QAM ) 等等调制经交织的数据。沃尔什覆盖器(Walsh-coverer) 104沃尔什覆盖该 调制符号。典型地，MS发送的物理信道包括导频信道、通信量信道、导频 控制信道等等。为每个物理信道预先设置不同的沃尔什函数。因此，MS使
用待发送的物理信道的预定沃尔什函数来执行沃尔什覆盖。
增益控制器105根据预定的规则将沃尔什覆盖104的输出乘以适合于物 理信道的增益。用于信道编码器101中的信道编码的增益控制器105中的增 益控制对于每个物理信道都是独立地发生。物理信道的添加了增益的输出在 加法器106中进行求和。混频器107将该求和乘以用户专用加扰序列。基带 滤波器108将加扰的信号转换成最终的基带信号。
图2是典型CDMA接收机的方框图。
参考图2，基带滤波器201滤波所接收到的信号，该滤波器对应于图1 中所示的基带滤波器108的匹配滤波器。混频器202将滤波器的输出乘以用 户专用加扰序列以及沃尔什去覆盖器(Walsh-decoverer) 203利用为待解调 的物理信道预先设置的沃尔什函数去覆盖解扰后的信号。信道均衡器204根 据预定的方法信道均衡沃尔什-去覆盖后的信号。能够以许多方式执行信道 均衡，这些方式超越了本发明的范围。解调器205根据诸如16QAM、 8PSK、 QPSK等等的预定解调方法解调经信道均衡的信号。信道去交织器206去交 织解调后的信号，信道解码器207信道解码解调后的信号。因此，最终原始 信息被恢复。
基本正交多址接入方案包括正交频分多址接入(OFDMA)、时分多址接 入(TDMA )、单载波-频分多址接入(SC-FDMA )。 OFDMA是其中多个MS 在不同的副载波上发送信号的多址接入方案。在TDMA中，MS在不同的时 间发送信号，而在SC-FDMA中，MS以不同的载波频率发送信号。参考图 3到8，以下将详细地描述OFDMA发送机和接收机以及SC-FDMA发送机 和接收纟几。
图3是典型OFDMA发送机的方框图。
参考图3，信道编码器301、信道交织器302、调制器303、和增益控制 器304以与其在图1所示的相对应部分相同的方式进行搡作，因此在这里将 不提供对其的描述。串并转换器(Serial-to-Parallel Converter, SPC ) 505将 串行增益控制的信号转换成并行信号。副载波映射器306根据预定的映射方 法将该并行信号映射到副载波。
对比其中由一个MS发送的物理信道通过将这些物理信道覆盖不同的沃 尔什码来进^f亍区分的CDMA，在OFDMA中，物理信道通过在不同的副载 波上被发送来进行区分。换言之，对于每个物理信道独立地执行信道编码器
301中的信道编码，以用于SPC 305中的串并转换。映射该并行信号到为物 理信道预先设置的副载波。快速傅里叶反变换(IFFT)处理器307将副载波 映射器306的输出进行IFFT处理。并串转换器(Parallel-to-Serial Converter, PSC) 308将该并行的IFFT信号转换成串行信号。循环前缀(CP)添加器 309根据预定方法在串行信号中插入CP。基带滤波器310将添加CP的信号 转换成最终的基带信号。
图4是典型OFDM接收机的方框图。
参考图4，基带滤波器401对所接收到的信号进行滤波，该滤波器对应 于图3中所示的基带滤波器310的匹配滤波器。CP去除器402根据预定的 方法从基带滤波器401的输出中去除CP。 SPC403将无CP的信号转换成并 行信号。快速傅里叶变换(FFT)处理器404对该并行信号进行FFT处理。 副载波去映射器405提取被映射到物理信道的副载波，信道均衡器406信道 均衡该副载波。PSC407对经过信道均衡的信号进行串行化，解调器408根 据诸如16QAM、 8PSK、 QPSK等等的预定解调方法解调该串行信号。信道 去交织器409根据预定方法去交织经解调的信号，信道解码器410对去交织 后的信号进行信道解码，从而恢复原始的信息。
图5是典型SC-FDMA发送机的方框图。
参考图5,信道编码器501、信道交织器502、调制器503、 CP添加器 504、增益控制器505、和基带滤波器506以与其在图3中图示的相应部分相 同的方式操作。基带滤波器506的输出经受用户专用相位旋转，用于相位旋 转器507中的信号识别。从而，产生最终的基带信号。相位旋转器507的作 用是以不同的频率发送信号到MS。在用户专用相位旋转之前，发送信号采 取如参考标号511所指示的低通信号的形式。在相位旋转之后，它采取如参 考标号512所指示的预定的带通信号。
图6是典型SC-FDM接收机的方框图。
参考图6,相位反旋器601相位反旋所接收到的信号用于MS识别。在 相位反旋之前，接收到的信号采取如通过参考标号611指示的预定的带通信 号的形式。在相位反旋之后，它采取如通过参考标号612指示的低通信号的 形式。
基带滤波器602对相位反旋后的信号进行滤波，该滤波器对应于图5中 所示的基带滤波器506的匹配滤波器。CP去除器603根据预定的方法从基
带滤波器602的输出去除CP。信道均衡器604无CP的信号进行信道均衡。 解调器605才艮据诸如16QAM、 8PSK、 QPSK等等预定解调方法对信道均衡 后的信号进行解调。信道去交织器606根据预定的方法对解调后的信号进行 去交织，信道解码器607对去交织后的信号进行信道解码，从而恢复原始的 信息。
尽管在图5和图6中所示的发送机和接收机在时域中实现SC-FDMA， ^f旦是它们可以在频域中实现SC-FDMA。
图7是在频域中实现SC-FDMA的典型SC-FDMA发送机的方框图。 参考图7，信道编码器701、信道交织器702、调制器703、和增益控制 器704以与其在图1中所示的相应部分相同的方式操作并且由此在这里将提 供对其的描述。SPC 705将串行增益控制的信号转换成并行信号。FFT处理 器706对该并行信号进行FFT处理以及副载波映射器707根据预定的方法将 FFT信号映射到副载波。副载波映射器707的作用是使得用于MS的信号能 够占据如图5中的参考标号512所指示的预定频率。IFFT处理器708对副 载波映射器709的输出进行IFFT处理。PSC 709将并行IFFT信号转换成串 行信号。CP添加器710根据预定的方法在串行信号中插入CP。基带滤波器 711将添加CP的信号转换成最终的基带信号。
图8是在频域中实现SC-TDMA的典型SC-FDMA接收机的方框图。 参考图8,基带滤波器801对所接收到的信号进行滤波，该滤波器对应 于图7中所示的基带滤波器711的匹配滤波器。CP去除器802根据预定的 方法从基带滤波器801的输出去除CP。 SPC 803将无CP的信号转换成并行 信号。FTT处理器804对该并行信号进行FFT处理。副载波去映射器805 提取如参考图7描述的经映射的副载波以及信道均衡器806根据预定的信道 均衡方法对该副载波进行信道均衡。IFFT处理器807对信道均衡后的信号 进行IFFT处理以及PSC 808将该IFFT信号进行串行化。解调器809根据 诸如16QAM、 8PSK、 QPSK等等预定解调方法解调该串行信号。信道去交 织器810才艮据预定的方法将解调后的信号去交织以及信道解码器811对该去 交织的信号进行信道解码，从而恢复原始的信息。
非正交多址接入方案和正交多址接入方案具有其自己的优点和缺点。例 如，由于这些信号不是正交的，所以CDMA遭受来自MS的信号之间的干 扰。因此，对于来自特定MS的信号不能够期望相对高的信噪比(SNR)。
尽管有此缺点，但是CDMA方便在MS发送信号时进行调度，并且方便在 相同的时间共享相同的频率。所以，非正交多址接入方案有利于语音通信或 实时小分组数据的频率传输。
相反，由于来自MS的信号之间的正交性，OFDMA对于来自特定MS 的信号能够产生相对高的SNR，这使得OFDMA适合于高速分组传输。但 是，支持正交性要求精确的调度。也就是，多个用户使用的正交资源，即 OFDMA中的副载波、TDMA中的传输时间、以及FDMA中的频率需要精 确的集中控制。在本上下文中，OFDMA适合于高速分组传输，但是对于语 音通信或实时小分组数据的频率传输是不可行的。
如上所述，正交和非正交多址接入方案在不同的方面具有不同的特征和 优点。因而，利用一种多址接入方案支持具有不同特性和要求的所有业务将 是不能产生预期效果的。

发明内容
本发明的一个方面旨在解决至少上述问题和/或不足并且提供至少以下 描述的优点。相应地，本发明的一个方面是提供一种发送/接收数据的设备和 方法以便能够在支持混合多址接入方案的移动通信系统中支持具有不同特 性和要求的业务。
而且，本发明的一个方面提供一种用于在支持混合多址接入方案的移动 通信系统中通过各种多址接入方案发送/接收数据的混合多址接入设备和方 法。
根据本发明的一个方面，提供一种在支持正交传输方案和非正交传输方 案的移动通信系统中在发送机发送数据的方法，其中，根据非正交多址接入 方案产生第一信号以及根据正交多址接入方案产生第二信号，根据预定模式 对第一信号或第二信号执行正交频率映射。对于正交映射，根据作为传输时 间段信息的时隙信息，在预定时间段中输出第一信号和第二信号的其中之一 以及将它乘以预定的载波频率。
根据本发明的另一个方面，提供一种在支持正交传输方案和非正交传输 方案的移动通信系统中在接收机接收信号的方法，其中，接收根据预定模式 被正交频率映射的混合多址接入信号，在混合多址接入信号中区分正交传输 方案的第二信号与非正交传输方案的第一信号，解调所述第一信号，和解调
所述第二信号。对于信号接收和区分，混合多址接入信号被乘以预定的载波 频率以及根据作为传输时间段信息的时隙信息被切换为第 一信号和第二信 号的其中之一。
根据本发明的再一个方面，提供一种支持正交传输方案和非正交传输方 案的移动通信系统中的发送机，其中，非正交信号发生器根据非正交传输方 案产生第一信号，正交信号发生器根据正交传输方案产生第二信号，以及副 载波映射器根据预定的模式对第一信号和第二信号执行正交频率映射。副载
波映射器包括开关，用于在预定的时间段中输出第一信号和第二信号的其 中之一；乘法器，用于将输出信号乘以预定的载波频率；以及开关控制器， 用于基于从外部接收到的时隙信息确定第 一信号和第二信号的传输时间段 和根据该传输时间段控制所述开关。
根据本发明的又一个方面，提供一种支持正交传输方案和非正交传输方 案的移动通信系统中的接收机，其中，副载波去映射器接收根据预定模式被 正交频率映射的混合多址接入信号以及分别输出非正交传输方案的第 一信 号和正交传输方案的第二信号，非正交信号接收机通过解调第一信号输出用 户数据，以及正交信号接收机通过解调第二信号输出用户数据。副载波去映 射器包括的乘法器，用于将混合多址接入信号乘以载波频率；开关，用于 在预定的时间段中将多路复用的混合多址接入信号切换到非正交信号接收 机和正交信号接收机其中之一；以及开关控制器，用于根据时隙信息确定第 一信号和第二信号的传输时间段以及根据该传输时间段控制所述开关。
根据本发明的再一个方面，提供一种移动通信系统中的上行链路混合多 址接入方法，在该系统中MS与BS在无线电信道上通信，其中，以非正交 传输方案在MS和BS之间执行初始业务协商，BS从MS接收用于高速分组 数据传输的正交资源请求，以及BS根据指示MS和BS之间信道状态的信 道估计信息分配正交资源给MS。
根据本发明的又一个方面，提供一种移动通信系统中的上行链路混合多 址接入设备，在该系统中MS与BS在无线电信道上通信，其中，非正交信 号接收机以非正交传输方案从MS接收信号，信道估计器估计MS和BS之 间的信道状态，正交资源请求检测器检测从MS接收的正交资源请求，当 MS请求正交资源时，正交资源分配器4艮据从信道估计器接收到的信道估计 信息分配正交资源纟会MS,以及正交资源分配信息发送机通知MS有关所述
分配的正交资源。


根据以下结合附图的详细描述，本发明的某些示意性实施例的以上和其
他目的、特征和优点将会变得更加明显，附图中 图1是典型CDMA发送机的方框图； 图2是典型CDMA接收机的方框图； 图3是典型OFDMA发送机的方框图； 图4是典型OFDMA接收机的方框图； 图5是典型SC-FDMA发送机的方框图； 图6是典型SC-FDMA接收才几的方框图7是在频域中实现SC-FDMA的典型SC-FDMA发送机的方框图8是在频域中实现SC-FDMA的典型SC-FDMA接收机的方框图9示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率轴上可区分的、 不同载波频率中的CDMA传输和正交传输；
图10是在根据本发明的混合多址接入方案中如图9中所示在不同的载 波频率中执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图11是在根据本发明的混合多址接入方案中如图9中所示在不同的载 波频率中CDMA传输和正交传输的情况下接收机的方框图12A、 12B和12C示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率 轴上可识别的相同载波频率中的CDMA传输和正交传输；
图13A、 13B和13C是用于在图12A、 12B和12C中所示的方案中产生 混合多址接入信号的发送机的方框图14是用于接收在图12A、 12B和12C所示的方案中产生的混合多址 接入信号的接收机的方框图15示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在不同的传输时间发 生的CDMA传输和正交传输；
图16是在根据本发明的混合多址接入方案中如在图15中所示在不同的 传输时间执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图17是在根据本发明的混合多址接入方案中如在图15中所示在不同传 输时间发生的CDMA传输和正交传输的情况下接收机的方框图18示出了在根据本发明的混合多址接入方案中仅在CDMA中执行上 行链路传输情况下的信号流程；
图19示出了在根据本发明的混合多址接入方案中允许CDMA传输和正 交传输作为上行链路传输方案的情况下的信号流程；
图20是根据本发明用于分配正交资源给MS的基站(BS)的方框以及
图21示出了使用根据本发明的混合多址接入方案在MS中从上行链路 CDMA传输切换到上行链路正交传输的信号流程。
具体实施例方式
提供在本说明书中定义的诸如详细结构和单元的内容帮助全面理解本 发明的优选实施例。相应地，本领域的普通技术人员将会意识到能够在不背 离本发明的范围和精神的条件下对这里描述的实施例做出各种改变和修改。 而且，为了清楚和简洁起见，省略熟知的功能和结构的描述。
本发明提供在通信系统中CDMA多址接入方案和正交多址接入方案的 混合使用。也就是说，该通信系统在CDMA和OFDMA、 TDMA或SC-FDMA 的组合中操作。在下文中，正交多址接入方案指OFDMA、 FDMA和 SC-FDMA中的任何之一。多址接入方案的组合将被称为混合多址接入方案。 "CDMA传输"在相同的时间是相同的频率，而"正交传输"是使用来自多 个用户的不同正交资源的信号的多路复用。所述正交资源是不同时间区域或 不同频率区域。
在本发明的混合多址接入方案中，根据将要提供业务的特性和要求以及 MS的状态选择多址接入方案。基本上，BS允许每个MS CDMA传输并且 支持诸如用于初始系统接入的数据、语音业务、频繁的实时小通信业务之类 相对小的通信量的CDMA传输、有关MS的緩沖器状态和信道状态的反馈 信息、对下行链路混合自动重发请求(HARQ )的应答(ACK )/非应答(NACK ) 等等。正交传输基本上被应用于要求高速分组数据传输的MS。所以，当 MS需要在小量分组数据的CDMA传输期间以高的速率发送分组时，它发送 指示它的緩冲器状态和信道状态的反馈信息给CDMA中的BS并且BS另外 分配正交资源给MS。在该操作期间，BS对CDMA传输执行闭环功率控制 并且使用自适应调制和编码(AMC)方案用于正交传输。
本发明的另一个特征是，在CDMA中从每个MS发送的导频信号被用 于正交传输的频率轴调度。更具体而言，BS通过在CDMA中从MS接收到 的导频信号来确定MS的上行链路信道状态并且确定哪个频带对于MS是相 对优良的，以用于在正交传输的调度中。
尽管在上行链路混合多址接入方案的上下文中进行以下描述，但是将会 理解该描述也适用于下行链路混合多址接入方案。
图9示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率轴上可区分的不 同载波频率的CDMA传输和正交传输。
参考图9,混合多址接入方案将总的系统频带划分成CDMA传输频带和 正交传输频带。CDMA传输901在具有载波频率fl作为中心频率的CDMA 传输频带中发生，而正交传输902在具有载波频率f2作为中心频率的正交 传输频带中发生。应该注意的是在CDMA传输频带与正交传输频带之间 可以插入保护频带。CDMA传输频带和正交传输频带相对于总的系统频带是 可变的，并且有关频带变化的信息可以被广播到所有MS。
图IO是在根据本发明的混合多址接入方案中如在图9所示在不同的载 波频率中执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图。
参考图10，解复用器(DEMUX) 1002将用户数据1001多路分离成用 于CDMA传输的数据1003和用于正交传输的数据1004。以下将详细描述 DEMUX 1002的操作。与在图1中所示的典型CDMA信号发生器相同的 CDMA信号发生器1005将数据1003转换成CDMA信号。第一乘法器1007 将该CDMA信号乘以指定用于CDMA传输的载波频率fl。正交信号发生器 1006将数据1004转换成正交信号。正交信号发生器1006与在图3、 5或7 中所示的典型正交信号发生器相同。第二乘法器1008将该正交信号乘以指 定用于正交传输的载波频率f2。加法器1009将CDMA信号和正交信号相力口， 因此产生混合多址接入信号1010。
图11是在根据本发明的混合多址接入方案中如图9中所示在不同的载 波频率中CDMA传输和正交传输的情况下接收机的方框图。
参考图11,第一乘法器1102将接收到的混合多址接入信号1101乘以为 CDMA传输预先设置的载波频率fl,并且CDMA信号接收才几1104将乘积解 调成CDMA数据。CDMA信号接收机1104是在图2中所示的典型的CDMA 接收机。第二乘法器1103将接收到的混合多址接入信号1101乘以为正交传
输预先设置的载波频率f2并且正交信号接收机1105将该乘积解调成正交数 据。正交信号接收机1105是在图4、 6或8中所示的典型正交接收机。
图12A、 12B和12C示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率 轴上可识别的相同载波频率中的CDMA传输和正交传输。
参考图12A、12B和12C，CDMA传输和正交传输1201如参考标号1203 所指示的那样通过在总的系统频带上的正交频率映射1202组合发生。例如， 正交副载波能够用于OFDMA系统中的正交频率映射。正交频率映射1202 能够以两种模式执行。
一种4莫式是CDMA传输和正交传输的相继映射(successive mapping )， 如图12B中所示。另一种模式是CDMA传输和正交传输的混合映射，如图 12C中所示。
图13A、 13B和13C是用于在图12A、 12B和12C中所示的方案中产生 混合多址接入信号的发送机的方框图。
参考图13A、 13B和13C， DEMUX 1302用户数据1301解复用成用于 CDMA传输的数据1303和用于正交传输的数据1304。具有图13B中所示配 置的CDMA信号发生器1305将数据1303转换成CDMA数据。
参考图13B，信道编码器1331根据预定的信道编码方法编码数据1303。 信道编码器1331能够是块编码器、巻积编码器、turbo编码器、LDPC编码 器等等。信道交织器1332根据预定的信道交织方法交织所述编码的数据。 尽管在图13B中未示出，但是显然包括重发器和穿孔器的速率匹配器可以位 于信道编码器1331和信道交织器1332之间。调制器1333以QPSK、 8PSK、 16QAM等等调制经过交织后的数据。沃尔什覆盖器1334对调制码元进行 沃尔什覆盖。通常， 一个MS具有包括导频信道、业务信道和功率控制信道 的各种物理信道以及为每个物理信道预先设置不同的沃尔什函数。所以， MS使用待发送的物理信道的预定沃尔什函数执行沃尔什覆盖。增益控制器 1335根据预定的规则将沃尔什覆盖后的信号乘以适合于物理信道的增益。
信道编码器1331中的信道编码到增益控制器1335中的增益控制对于每 个物理信道独立地发生。在加法器1336中对物理信道的增益控制信号求和。 加扰器1337将该求和乘以用户专用加扰码。所产生的加扰信号1338是从 CDMA信号发生器1305输出的CDMA数据。
再次参考图13A， SPC 1307并行化CDMA数据并且FFT处理器1308
将该并行信号进行FFT处理。
数据1304被提供给正交信号发生器1306。正交信号发生器1306具有图 13C中所示的配置。
参考图13C,信道编码器1341、信道交织器1342、调制器1343、和增 益控制器1344以与其在图13B中所示的相应部分相同的方式操作并且因此 在这里不提供对其的描述。SPC 1345将从增益控制器1344接收到的串行增 益控制信号转换成并行信号。FFT 1346对该并行信号进行FFT处理。FFT 处理器1346的输出用参考标号1347表示。
应该注意的是，如果所述正交信号是OFDMA信号则不需要FFT处理 器1346。图3的OFDMA发送机不同于图7的SC-FDMA发送机之处在于， 在副载波映射器之前存在或不存在FFT处理器。所以，如果正交信号是 OFDMA信号则不使用FFT处理器1346,而如果正交信号是SC-FDMA信号 则使用FFT处理器1346。
再次参考图13A,副载波映射器1309从FFT处理器1308接收FFT信 号并且从正交信号发生器1306接收正交信号，并且根据预定规则将接收到 的信号映射到副载波，也即，以使得CDMA信号和正交信号如在图12B中 所示是连续的或如在图12C中所示被混合。
IFFT处理器1310IFFT处理所述映射信号并且PSC 1311将并行IFFT信 号转换成串行信号。CP添加器1312添加CP到串行信号。在基带滤波器1313 中处理添加CP的信号之后，产生混合多址接入信号。
图14是用于接收在图12A、 12B和12C所示的方案中产生的混合多址 接入信号的接收机的方框图。
参考图14，基带滤波器1402将接收到的混合多址接入信号1401进行滤 波，该滤波器对应于图13中所示的基带滤波器1313的匹配滤波器。CP去 除器1403 ^4居预定方法从基带滤波器1402的输出去除CP。 SPC1404将无 CP信号转换成并行信号。
FFT处理器1405将该并行信号进行FFT处理。副载波去映射器1406通 过以与图13所示的副载波映射器1309中副载波映射相反的顺序进行操作， 来从正交信号中区分CDMA信号。IFFT处理器1408对CDMA信号进行 IFFT处理并且PSC 1409将IFFT信号串行化。随后，串行信号经历加扰器 1410到信道解码器1415中的CDMA接收。加扰器1410和沃尔什去覆盖器
1411以与图2中所示的CDMA接收机相同的方式进行操作。
信号均衡器1406根据预定的信道均衡方法将从副载波去映射器1406接 收到的正交信号进行信道均衡。信道均衡能够以许多方式执行，这些超出了 本发明的范围。
IFFT处理器1417对信道均衡后的信号进行IFFT处理。由于参考图13 所阐明的相同理由，如果正交信号是OFDMA信号则不使用IFFT处理器 1417。 PSC 1418将IFFT信号串行化。解调器1420根据诸如16QAM、8PSK、 QPSK等等的预定解调方法将串行信号进行解调。信道去交织器1422根据 预定的方法将解调后的信号去交织，信道解码器1424将去交织后的信号进 行信道解码，从而产生最终的数据。
图15示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在不同的传输时间发 生的CDMA传输和正交传输。
参考图15,总的时间段的预定部分被分配给CDMA传输，剩余部分被 分配给正交传输。CDMA传输时间段和正交传输时间段与CDMA传输时间 段和正交传输时间段的长度之间的比率是可变的，并且能够将有关CDMA 传输时间段和正交传输时间段变化的信息广播到所有MS。也就是说，CDMA 传输和正交传输可以以^v图15中参考标号1501到1509所表示的不同方式 发生。
图16是在根据本发明的混合多址接入方案中如图15中所示在不同的传 输时间执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图。
参考图16， DEMUX 1602将用户数据1601解调成用于CDMA传输的 数据1603和用于正交传输的数据1604。与在图1中所示的典型CDMA信号 发生器相同的CDMA信号发生器1605将数据1603转换成CDMA信号。正 交信号发生器1606将数据1604转换成正交信号。正交信号发生器1606与 在图3、图5或图7中所示的典型正交信号发生器相同。
开关1607切换到CDMA信号发生器1605或正交信号发生器1606并从 而在开关控制器1608的控制下输出CDMA信号或正交信号。开关控制器 1608基于接收到的时隙信息确定是否当前的传输时间段用于如参考图15描 述的CDMA信号或正交信号并且相应地控制开关1607。通过将切换后的 CDMA信号或OFDMA信号乘以预定的载波频率fc来产生混合多址接入信 号1610。
图17是在根据本发明的混合多址接入方案中如图15中所示在不同传输 时间发生的CDMA传输和正交传输的情况下的接收机的方框图。
参考图17，乘法器1702将接收到的混合多址接入信号1701乘以预定的 载波频率fc并且开关1703在开关控制器1704的控制下将该乘积切换到 CDMA信号发生器1705或正交信号4妄收片几706。开关控制器1704根据接 收到的时隙信息确定是否当前接收时间段是用于如参考图15所描述的 CDMA接收或正交接收并且相应地控制开关1703。
当开关1703将乘法器1702切换到CDMA信号接收机1705时，CDMA 信号接收机1705将该乘积解调成CDMA数据。CDMA信号接收机1705是 在图2中所示的典型CDMA接收机。当开关1703将乘法器1702切换到正 交信号接收机1706时，正交信号接收机1706将所述乘积解调成正交数据。 正交信号接收机1706是在图4、图6或图8中所示的典型正交接收机。
图18、 19和20示出了在根据本发明的混合多址接入方案中CDMA传 输和正交传输混合使用的实例。参考图18、 19和20，将更详细地描述DEMUX 1002、 1302和1602的控制操作。
在本发明的混合多址接入方案中，根据将要提供业务的特性和要求以及 MS的状态选择多址接入方案。基本上，BS允许每个MS的CDMA传输。
MS通过上行链路CDMA传输执行初始系统接入。在CDMA中发送诸 如语音业务、频繁实时小业务这样的相对小量的业务、MS的緩沖器状态和 信道状态的反馈信息、下行链路HARQ的ACK/NACK等等。
正交传输通常被应用于要求高速分组数据传输的MS。所以，当MS在 CDMA中小量分组数据的传输期间需要以高的速率发送分组时，MS通过 CDMA传输向BS请求正交资源。正交资源请求可以包含指示MS的緩沖器 状态和信道状态的反馈信息。如果确定正交资源是可获得的，则BS另外分 配正交资源给MS,或者同时命令MS中断正在进行的CDMA传输。
上行链路混合多址接入方案的其中一个特征是，BS在CDMA传输上执 行闭环功率控制并且将AMC控制应用于正交传输。AMC控制是一项用于 在上行链路正交传输上不执行闭环功率控制的条件下发送调制和编码方案 (MSC )等级以及每个传输的功率等级作为调度信息的技术。
图18示出了在根据本发明的混合多址接入方案中仅在CDMA中执行上 行链路传输情况下的信号流。在图18中，虚线表示CDMA传输，实线表示
正交传输。
参考图18,在步骤1801中MS通过CDMA传输执行初始接入处理。初 始接入处理超出本发明的范围，因此在这里不提供对其的描述。在步骤1802 中，BS执行与MS的预定初始业务协商。根据协商结果，在步骤1803中 BS分配用于自治速率、信道质量信道(CQICH )、和ACK信道(ACKCH ) 的CDMA资源给MS。自治速率是MS能够不受BS的控制发送数据的允许 数据速率。CQICH是承载下行链路信道质量信息的信道。ACKCH是传送用 于下行链路传输数据的ACK/NACK的信道。
在步骤1804中，MS在预定的程序中使用CDMA中的资源传输数据和 从BS接收OFDMA信号。
图19示出了在根据本发明的混合多址接入方案中允许CDMA传输和正 交传输用于上行链路传输的情况下的信号流。在图19中，虛线表示CDMA 传输和实线表示正交传输。
参考图19，在步骤1901中MS通过CDMA传输执行初始接入处理。初 始接入处理超出本发明的范围，因此在这里不提供对其的描述。在步骤1902 中，BS执行与MS的预定的初始业务协商。根据协商结果，在步骤1903中 BS分配用于自治速率、CQICH、和ACKCH的CDMA资源给MS。在步骤 1904中MS根据预定的程序使用CDMA中的资源传输数据和从BS接收 OFDMA信号。也就是说，在OFDMA中发送下行链路数据，而在CDMA 中发送上行链路数据。在CDMA的数据通信期间，可能发生MS需要附加 的正交传输。例如，当在步骤l卯5中MS需要以高速率发送数据时，在步 骤1906中MS向BS请求正交资源。该请求可以包含有关MS的緩沖器占用 率或传输功率的信息。在步骤1907中，BS分配附加的正交资源给MS。然 后在步骤1908中，MS使用该正交资源传输数据。因此，CDMA传输和正 交传输能够在上行链路上同时地发生。
图20是根据本发明用于分配正交资源给MS的BS的方框图。
参考图20, CDMA信号接收机2001从MS接收CDMA信号。从CDMA 信号提取的导频信号被提供给信道估计器2002。信道估计器2002使用导频 信号估计MS上行链路信道状态。具体而言，BS沿频率轴估计MS的上行 链路信道状态。也就是说，BS确定信道在哪个频率相对优良以及信道在哪 个频率相对的差。该确定能够通过确定信道质量的任何已知的过程实现。
正交资源请求;险测器2003识别已经请求了来自CDMA信号接收机2001 的输出的正交资源的MS。正交资源分配器2004根据有关从正交资源分配器 2004接收的上行链路信道状态的信息以及从正交资源请求检测器2003接收 的正交资源请求检测结果来分配正交资源。正交资源分配信息发送机2005 根据预定程序发送有关被分配的正交资源的信息。
图21示出了使用根据本发明的混合多址接入方案在MS中从上行链路 CDMA传输切换到上行链路正交传输的信号流。在图21中，虚线表示CDMA 传输，实线表示正交传输。
参考图21,在步骤2101中MS通过CDMA传输4丸行初始接入处理。该 初始接入处理超出本发明的范围，因此在这里不提供对其的描述。在步骤 2102中，BS执行与MS的预定初始业务协商。根据协商结果，在步骤2103 中BS分配用于自治速率、CQICH、和ACKCH的CDMA资源给MS。在步 骤2104中，MS根据预定程序使用CDMA中的资源发送数据和从BS接收 OFDMA信号。
在数据通信期间，可能发生在步骤2105中需要从CDMA传输切换到正 交传输。当正交传输比CDMA传输更加有效时，需要从CDMA传输到正交 传输的切换。例如，当被定位于小区边界的MS意图增加数据速率时，MS 需要正交传输。在步骤2106中，BS分配特定的正交资源给MS并且发送指 示从CDMA传输切换到正交传输的命令到MS。该命令可以包括有关切换的 动作时间的信息。在步骤2107中，MS从CDMA传输切换到正交传输。
如从以上描述可见的那样，本发明的混合多址接入方案是更加有效的多 址接入方案，并且结果是实现高的频谱效率。
尽管已经参考本发明的给定示意性实施例显示和描述了本发明，但是本 领域的普通技术人员将会明白，在不背离如所附权利要求及其等同物所定义 的本发明的精神和范围的条件下，可以在这里对本发明在形式和细节方面做 出各种改变。
权利要求
1.一种支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中的发送机，包括:非正交信号发生器，用于根据非正交传输方案产生第一信号；正交信号发生器，用于根据正交传输方案产生第二信号；以及副载波映射器，用于根据预定模式，正交频率映射所述第一信号和第二信号。
2. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述非正交传输方案是码分 多址接入(CDMA )。
3. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述第一信号是语音数据和 低速分组数据中的至少其中之一 。
4. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述正交传输方案是正交频 分多址接入(OFDMA)、时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA )、 和单载波频分多址接入(SC-FDMA)中的至少其中之一。
5. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述第二信号是高速分组数据。
6. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述第一信号是语音数据和 低速分组数据中的至少其中之一 并且所述第二信号是高速分组数据。
7. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述预定模式是第一信号和 第二信号在其中是相继的模式。
8. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述预定模式是第一信号与 第二信号在其中被混合的模式。
9. 根据权利要求1所述的发送机，其中，所述预定模式是第一信号和 第二信号在其中是相继的或者被相互混合的模式。
10. 根据权利要求1所述的发送机，其中所述副载波映射器包括 开关，用于在预定时间段中输出第一信号和第二信号其中之一； 乘法器，用于将所述输出信号乘以预定的载波频率；和开关控制器，用于基于从外部接收到的时隙信息确定第一信号和第二信 号的传输时间段以及根据该传输时间段控制所述开关。
11. 一种用于在支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中 在发送机发送数据的方法，包括根据非正交传输方案产生第一信号以及根据正交传输方案产生第二信 号中的至少其中之一；和根据预定模式对第 一信号和第二信号中的至少其中之一执行正交频率 映射。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定模式是第一信号和 第二信号在其中是相继的模式。
13. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定模式是第一信号与 第二信号在其中被混合的模式。
14. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定模式是第一信号和 第二信号在其中是相继的或者被相互混合的模式。
15. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述非正交传输方案是码分 多址接入(CDMA )。
16. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一信号是语音数据和 低速分组数据中的至少其中之一 。
17. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二信号是高速分组数据。
18. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述正交传输方案是正交频 分多址接入(OFDMA )、时分多址接入(TDMA )、频分多址接入(FDMA )、 和单载波频分多址接入(SC-FDMA)中的至少其中之一。
19. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一信号是语音数据和 低速分组数据中的至少其中之一 并且所述第二信号是高速分组数据。
20. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述正交映射包括 根据定义传输时间段信息的时隙信息，在预定时间段中输出第一信号和第二信号的其中之一；以及将所述输出信号乘以预定的载波频率。
21. —种支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中的接收 机，包括副载波去映射器，用于接收根据预定模式被正交频率映射的混合多址接 入信号以及分别输出非正交传输方案的第一信号和正交传输方案的第二信 非正交信号接收机，用于通过解调所述第一信号输出用户数据；以及 正交信号接收机，用于通过解调所述第二信号输出用户数据。
22. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述非正交传输方案是码 分多址4妄入(CDMA)。
23. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述第一信号是语音数据 和低速分组数据中的至少其中之一 。
24. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述正交传输方案是正交 频分多址接入(OFDMA )、时分多址接入(TDMA )、频分多址接入(FDMA )、 和单载波频分多址接入(SC-FDMA)中的至少其中之一。
25. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述第二信号是高速分组 数据。
26. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述第一信号是语音数据 和低速分组数据中的至少其中之一并且所述第二信号是高速分组数据。
27. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述预定的模式是第一信 号和第二信号在其中是相继的模式。
28. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述预定的模式是第一信 号与第二信号在其中是被混合的模式。
29. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述预定的模式是第一信 号和第二信号在其中是相继的或者被相互混合的模式。
30. 根据权利要求21所述的接收机，其中，所述副载波去映射器包括 乘法器，用于将混合多址接入信号乘以预定的载波频率；开关，用于在预定的时间段中将所述被相乘的混合多址接入信号切换到 非正交信号接收机和正交信号接收机其中之一；和开关控制器，用于根据所述时隙信息确定第一信号和第二信号的传输时 间段以及根据该传输时间段控制所述开关。
31. —种在支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中在接 收机接收数据的方法，包括接收根据预定模式被正交频率映射的混合多址接入信号以及区分所述 正交传输方案的第二信号与所述非正交传输方案的第一信号； 通过解调所述第一信号来输出用户凝:据；和 通过解调所述第二信号来输出用户数据。
32. 根据权利要求31所述的方法 多址接入(CDMA )。
33. 根据权利要求31所述的方法 低速分组数据中的至少其中之一 。
34. 根据权利要求31所述的方法据。
35. 根据权利要求31所述的方法 低速分组数据中的至少其中之一 并且所述第二信号是高速分组数据。
36. 根据权利要求31所述的方法，其中，所述正交传输方案是正交频 分多址接入(OFDMA )、时分多址接入(TDMA )、频分多址接入(FDMA )、 和单载波频分多址接入(SC-FDMA)中的至少其中之一。
37. 根据权利要求31所述的方法，其中，所述预定模式是第一信号和 第二信号在其中是相继的模式。
38. 根据权利要求31所述的方法，其中，所述预定模式是第一信号与 第二信号在其中被混合的模式。
39. 根据权利要求31所述的方法，其中，所述预定模式是第一信号和 第二信号在其中是相继的或者被相互混合的模式。
40. 根据权利要求31所述的方法，其中，所述接收和区分包括 将所述混合多址接入信号乘以预定的载波频率；根据定义传输时间段信息的时隙信息将被相乘的混合多址接入信号切 换为第一信号和第二信号的其中之一。
41. 一种移动通信系统中的上行链路混合多址接入设备，在该系统中移 动站(MS)与基站(BS)在无线电信道上通信，包括非正交信号接收机，用于以非正交传输方案从MS接收信号； 信道估计器，用于估计MS和BS之间的信道状态； 正交资源请求检测器，用于检测从MS接收的正交资源请求； 正交资源分配器，用于当MS请求正交资源时，基于从所述信道估计器 接收到的信道估计信息分配正交资源给MS;以及正交资源分配信息发送机，用于通知MS有关所述分配的正交资源。
42. 根据权利要求41所述的上行链路混合多址接入设备，其中，所述 正交资源请求包括在MS中被緩冲的数据量和MS的传输功率中的至少其中，其中，所述非正交传输方案是码分 ，其中，所述第一信号是语音数据和 ，其中，所述第二信号是高速分组数 ，其中，所述第一信号是语音数据和之一
43. —种移动通信系统中的上行链路混合多址接入方法，在该系统中移 动站(MS)与基站(BS)在无线电信道上通信，包括以非正交传输方案在MS和BS之间执行初始业务协商；通过BS从MS接收用于高速分组数据传输的正交资源请求；以及基于指示MS与BS之间信道状态的信道估计信息，分配正交资源给MS。
44. 根据权利要求43所述的上行链路混合多址接入方法，其中，所述 正交资源请求包括在MS中被緩沖的数据量和MS的传输功率中的至少其中 之一。
全文摘要
提供一种支持各种多址接入方案的移动通信系统中的混合多址接入设备和方法，其中，在MS和BS之间以非正交传输方案执行初始业务协商，BS从MS接收用于高速分组数据传输的正交资源请求，以及BS根据指示MS和BS之间信道状态的信道估计信息分配正交资源给MS。
文档编号H04B7/26GK101375531SQ200780003741
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月29日 优先权日2006年1月27日
发明者权桓准, 金东熙, 金唯哲, 韩晋奎 申请人:三星电子株式会社