专利名称：一种数据发送方法和一个蜂窝无线系统的制作方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及到一种在蜂窝无线系统中数据发送的方法，在每一小区中至少包括一个基站，以及许多联结到一个或多个基站的用户终端，在此系统中每一个用户的信号被一个或多个伪随机序列相乘。
背景技术：
本发明特别适合用于使用码分多址的蜂窝无线系统。码分多址(CDMA)是一种多址方法，它基于扩频技术，除了以前的FDMA和TDMA方法以外，它近来已经用于蜂窝通信系统中。CDMA比起以前的方法有许多优点，例如频谱效率高，频率规划简单。
在CDMA中，用户的窄带数字信号通过具有比起数据信号宽得多的带宽的扩展码来相乘到相对的宽带上。在已知的测试系统中使用的带宽是例如1.25MHz，10MHz和25MHz。通过相乘，数据信号扩展到所使用的所有频带。所有用户使用同一频带同时发射。在基站和移动台之间的每一个连接上使用一个扩展码，接收机可基于每一个用户使用的扩展码来将用户的信号相互区别。
图1表示根据以前技术的CDMA传输，其中，横轴表时间，纵轴代表伪随机码。不同用户的传输100-106在同一频率上以不同码相互区别同时发射。给一个用户提供多于一个码也是众所周知的，但这只是为了提高数据传输速率。被提供两个扩展码的用户，例如，可以一个码相乘要被发射的码的一部分，用另一个码相乘一部分，这样就与用一个码发射的用户相比，实现了两倍的传输容量。
接收机中的自适应滤波器与所需的信号同步，所需的信号同步是基于扩展码来识别的。通过用与发射时相同的同一个扩展码来相乘，数据信号在接收机中被还原到原来的频带。在理想情况下，被其他扩展码相乘的信号既不相关，也不还原到原来的窄带。因此，在所需信号看来，它们就象噪声。努力选择系统的扩展码，使得它们不互相关，换句话说，它们正交。在实际中，扩展码并不是一点都不相关，其他用户的信号使所需的信号失真，从而使所需信号的检测变得复杂。用户相互之间产生的干扰被称作多址干扰。
传输的质量依赖于用户数，特别是在从基站到终端设备的传输方向上。系统中用户数越多，基站发射所使用的功率就越高。这对周围小区产生干扰。
以前，人们对接收执行干扰抵消，在抵消的帮助下使得接收信号的质量被改善。此前，计划主要在基站中用干扰抵消方法，因为在终端设备上要求的操作太复杂而不能实现。
本发明概述本发明的目的是实现一种数据传输方法，它使频谱效率进一步提高，特别是在从基站到终端设备的传输方向上。本发明的目的还在于实现这样一种数据传输方法，它使得干扰抵消方法也可在用户终端设备上使用。本发明的另一个目的是实现这样一种数据传输方法，它使得宏分集比此前简单。
这是通过在介绍中提出的方法达到的，其特征在于用户的信号被多个伪随机序列相乘，信号传输速率实质上保持相同，以及被同一伪随机序列相乘的不同的用户信号通过时分方式相互区别。
本发明的另一个目的是一个蜂窝无线系统，它包括每个小区中的至少一个基站，以及连接到一个或多个基站的多个用户终端设备，所述系统的发射机包括用一个或多个伪随机序列相乘每个用户的信号的装置。本发明的蜂窝无线系统的特征在于，系统的收发信机用多个伪随机序列相乘用户信号的装置，信号的传输速率实质上保持相同，以及发射机包括用于发送被同一伪随机序列相乘的通过时分相互区别的不同用户的信号的装置。
因此，通过在用户终端设备上对几个信息信道上的信号使用次佳检测，本发明的方法使从基站到终端设备发射方向的频谱效率得到改善。在此基站通常指处理并进一步发送几个信道信息的设备。
在本发明的方法中，信息信道变成强大的并行形式，它使得终端设备上的干扰抵消算法能有效地应用。终端设备的干扰抵消的复杂性是并行信息信道的线性函数，这在传统的CDMA信道是不可能的。强大的并行传输能使从基站到终端设备的传输方向上时分传输。这样，终端设备可以更有效地利用未用于传输的时间间隔，例如用于监视其他基站的或用于处理接收信号的时间间隔。
附图简介下面，结合附图并参考实例，本发明将被更详细地叙述，其中图1表示以前公开的现有的传输技术，图2表示应用本发明的方法的蜂窝无线系统的一个例子，图3a-3c表示根据本发明通过时分来区别不同用户信号的不同的可替换方法，图4是表示本发明的蜂窝无线系统的结构的方框图，以及图5表示本发明的蜂窝无线系统的终端设备的结构的例子的方框图。
本发明的优选实施方式图2表示优选地应用本发明的方法的蜂窝无线系统的一部分。蜂窝无线网在每一个小区中至少包括一个基站200，和许多连接到基站的用户终端设备202-206。基站通过基站控制器，移动业务交换中心，或类似设备，交换从终端设备来的呼叫到公用电话网或另一个终端设备。
所有的终端设备在同一频率发射到基站200，然后，根据现有技术的方法，基于每一个终端设备使用的扩展码来区别不同终端设备的发射。根据本发明的方法，基站从可获得的码序列组中分配N个码到一个用户，而该用户并行地发射信息到用户终端设备，然而，数据传输速率实质上保持一致。在本发明的方法中，基站对每一个码元序列发送N个码到终端设备，而在传统的方法中只发送一个码。由于数据传输速率实质上保持相同，在本发明的方法中，用几个并行传输的每一个连接的帧的码元的传输并不持续在整个帧中。这样，可以在几个用户中使用时分。几个不同用户的传输可通过同样的扩展码来发送，并且用户可以通过时分来相互区别。
图3a中示出一种并行时分发送的可能的实现方式，其中横轴表示时间，纵轴表示不同的扩展码。在图所示的例子中，每一个用户的信号300-306每一个在一个独立的时隙中发送，使得每一个用户的码被一个扩展码相乘，此例中第一个用户被码100-106相乘。不同的用户可使用不同的码。不同的用户也可有不同个数的码。
公开的时分并行传输方法使得能在用户终端设备中实施干扰抵消算法。在这种情况下，到终端设备的信号是有用信号，而不是多址干扰信号。而且，终端设备估计的参数很少L×M，其中L表示路径的数目，M表示天线的分集。终端设备可进一步用如基站一样的算法执行干扰抵消，因为终端设备具有在到其他终端设备的信号被发送的时间内处理到达的传输的能力。终端设备的干扰抵消的复杂性是并行传输数目的线性函数。
在基站发射到其他终端设备的信号的时间内，基站可监视其他基站的发射。并行传输也使终端设备在信令信道上向基站发送接收信号是否遭受强衰落，或者信号检测是否因为其他原因而失败的信息。基站于是分配该终端设备一个新时隙，将它通知给终端设备并试图作新的发射。也可通过所谓的插入来执行重发射，即就是，通过在原来为其他连接预留的这样的一个时隙内重发射并行信息。该连接将丢失它的部分信息。
在本发明的方法中，并行发射可以多种方法实现。通常，不同的用户在不同时隙的不同数目的并行信道。一种可能性是以上已经公开的方式，给每一个用户分配一个独立的时隙。这要求基站的精确协调，但可以实现终端设备不相互造成干扰。然而，其限制是高功率信号增加基站发射的峰值功率。高速高功率连接要用几个时隙。
另一个可能性是只有少数几个用户并行发射，其他用户使用传统发射。这种方式在图3b中表示，其中有一个用户314通过使用几个扩展码来应用并行发射，其他用户310，312通过使用一个扩展码发射一个完整的帧。在这一种方法中，并行发射的用户314将与其他用户相干扰，但是，通过给并行用户分配足够数目的扩展码，该干扰可被限制到只是几个码元的期间内，这样，干扰可通过信道编码来消除。根据这种方法的并行发射特别适合用于用户在基站近处的情况，对所述用户的发射考虑到可接受干扰条件可在低功率上进行。这些用户可用干扰抵消方法来衰减高功率干扰。
另一个可能性是将用户分成两个或更多的组，并给每一组的传输分配一个独立的时隙。这在图3c中表示，其中用户被分成两组316和318，它们通过时分来相互区别。在组中，用户的扩展码相互区别，组的成员可获得不同数目的码。
另一个可能性是根据一个需要的码按顺序给每一个用户分配时隙。这样，小区之间的干扰就被随机化。
现在，让我们通过图4的方框图来研究本发明的蜂窝无线系统的结构。发射机包括一个编码器408和一个信道编码器406，其中编码器408将被发射的信号进行话音编码，信道编码器406对经话音编码的信号进行信道编码。此后，信道编码信号被送到装置404，其中要被发射的数据信号以一种熟悉此技术的人熟知的方式被扩展码相乘。在本发明的发射机中，用户的信号在装置404中被不只一个扩展码相乘，它通过时分来从至少这些用户中的一些的信号中区别出来。关于这一技术，时分发射可与在已知的TDMA系统中一样的方式实现。以这种方法获得的信号进一步经由一个射频装置402通过天线400发射。
发射机还包括控制和计算装置410，它控制以上提及的组成部分的操作。该控制和计算装置典型地用一个处理器实现。控制装置也可用其他电子元件实现，例如分立逻辑器件。该装置自然还包括除了在图中表示出的其他元件，例如滤波器和转换器，这对熟知该技术的人来说是显然易见的，但为了清楚起见，它们未在图中表示。
根据本发明的蜂窝无线系统的收发信机包括用一个或多个扩展码来相乘要发送的码元的装置404。用户扩展码的相乘用对熟知此技术的人本身已知的方式执行。
图5是表示根据本发明的CDMA终端设备接收机的总体结构的方框图。接收机包括一个天线500，通过它接收信号经由射频组成部分502应用到转换器装置504，接收信号在504中转换成数字形式。用这种形式数字化了的信号被进一步应用到解调装置506，在其中，信号与所用的扩展码进行相关。解调装置的输出信号506，它被转换成原来的窄带信号，被应用到干扰抵消装置514，在其中，用已知的干扰抵消方法对信号进行干扰抵消。净化了干扰的信号被应用到信道解码器508，并从那里到接收机的其他组成部分，例如话音解码器510。
接收机还包括控制和计算装置512，它控制以上提及的组成部分的操作。控制和计算装置典型地用一个处理器实现。控制装置也可用其他的电子元件实现，例如专用逻辑。该装置自然还包括除了图中所示的那些以外的其他组成部分，例如滤波器和转换器，这对熟知此技术的人很明显，但为了清楚起见，它们未在图中表示。
虽然本发明已经根据附图参考例子在以上公开，显然本发明并不限于此，而是在不离开所附的权利要求的范围内，它可作不同形式的修改。
权利要求
1.在蜂窝无线系统中的一种数据传输方法，包括每一个小区中的至少一个基站(200)，和多个连接到一个或多个基站的用户终端设备(202-206)，在该系统中每一个用户的信号被一个或多个伪随机序列相乘，其特征在于用户的信号被多于一个伪随机序列相乘，信号的数据传送速率实质上保持相同，并且，被同一伪随机序列相乘的不同的用户信号通过时分来相互区别。
2.如权利要求1中要求的方法，其特征在于独立的时隙被分配到每个用户的发射。
3.如权利要求1中要求的方法，其特征在于用户被分成两个或多个组，并且一个独立的时隙被分配到每一个组的发送。
4.如权利要求1中要求的方法，其特征在于每一个用户根据一个要求的码按顺序分配时隙。
5.如权利要求1中要求的方法，其特征在于几个时隙被分配到需要大容量或高传输速率的用户的发射。
6.如权利要求1中要求的方法，其特征在于每一个用户在所有的时间上接收被一个独立的伪随机序列相乘的一个信号。
7.如权利要求1中要求的方法，其特征在于所述方法被应用到从基站到用户终端设备的传输方向。
8.如权利要求7中要求的方法，其特征在于接收机在不接收信号的那些时隙上处理接收的信号。
9.如权利要求7中要求的方法，其特征在于对接收信号进行干扰抵消。
10.如权利要求7中要求的方法，其特征在于接收机在不接收信号的时隙期间监视邻近基站的发射。
11.一个蜂窝无线系统，它包括每一个小区中的至少一个基站(200)，和多个连接到一个或多个基站的用户终端设备(202-206)，所述系统的发射机包括用多于一个伪随机序列相乘每一个用户信号的装置(404)，其特征在于系统的收发信机包括用多于一个伪随机序列相乘每一个用户信号的装置(404)，信号的数据传输速率实质上保持相同，还在于发射机包括用于发送不同用户的被同一伪随机序列相乘的通过时分来相互区别的信号的装置(404，410，402)。
12.如权利要求11中要求的蜂窝无线系统，其特征在于系统的收发信机包括用于在独立时隙发送用于每个用户的信号的装置(404，410)。
13.如权利要求11中要求的蜂窝无线系统，其特征在于系统的收发信机包括用于将用户分成两个或多个组并在独立的时隙发送每个用户组的信号的装置(404，410)。
14.如权利要求11中要求的蜂窝无线系统，其特征在于该收发信机是一个基站的收发信机。
15.如权利要求14中要求的蜂窝无线系统，其特征在于系统的用户终端设备的接收机包括用于干扰抵消的装置(514)。
全文摘要
本发明涉及到在蜂窝无线系统中的一种数据传输方法,和一种蜂窝无线系统,它包括在每一个小区中的至少一个基站(200),和多个连接到一个或多个用户基站的用户终端设备,所述系统的发射机包括用多个伪随机序列相乘每个用户信号的装置(404)。为了获得高的频谱效率和优异的干扰抵消,系统的收发信号包括用多个伪随机序列相乘用户信号的装置(404),信号的数据转换速率实质上保持相同。发射机还包括用于发送不同用户的被同一伪随机序列相乘的通过时分来相互区别的信号的装置(404,410,402)。
文档编号H04J13/02GK1197561SQ95197948
公开日1998年10月28日 申请日期1995年8月31日 优先权日1995年8月31日
发明者阿里·霍蒂恩, 汉纳·黑基恩, 卡里·赖基恩 申请人:诺基亚电信公司