专利名称：在时分多址多载波通信系统中提高传输效率的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一个TDMA多载波通信系统中提高传输效率的一种方法和系统。更具体地讲，本发明涉及通过减少干扰的影响提高非对称的模式下传输的效率。
为了更好地理解本发明的背景，给出了一个关于DECT(数字增强型无绳电信)的实例，这是一个公知的泛欧系统，然而应该明白，本发明的领域不只局限于DECT。
在一个DECT系统中，电路模式下的话音连接使用32kbps(每秒千比特)的全双工信道。这种连接也可以被用于数据传输。然而，数据传输比话音传输所需要的BER(比特误码率)要高，它能够允许误码率在10-3级上。尽管使用降低比特速率的折衷方案会使得对于增强数据业务是不够的，但是利用检错和纠错的方法，能够获得一个类似于电缆网的BER。
提高比特速率的一种方法是将许多全双工连接分组。这种连接被称作对称多载波连接。
然而，某些传输模式是极不对称的，例如Web业务，其很大一部分的业务是在下行链路上，即从远程服务器到用户终端这样一种个人计算机。为了最大程度地利用这种情况下的传输能力，使用非对称的多载波连接，在这种连接中的一些时隙中，传输的方向是反向的。在这种情况下，为了在DECT中传输信号，至少有一对时隙被维持在全双工模式下。使用这种方法将能够在下行链路中获得达552kbps的速率，在上行链路中获得达24kbps的速率，或者反之亦然。
与使用反向的传输方向有关的问题是它会造成一个基站在传输而其它基站在“监听”，由此造成位于附近的基站之间相当大的干扰。这个问题在基站是位于相同的覆盖小区(在本领域中已知小区是一个用来描述给定传输的覆盖范围的一个地区区域)这种情况下甚至会变得更加糟糕，所述的基站也许彼此之间相距只有很少的几米。
因此，需要提供一种方法和一个系统，使得当使用非对称的多载波连接时，能够实际地减少干扰的影响。
为了克服上面的缺陷，本发明提出了在TDMA多载波通信系统中提高传输效率的一种方法和一个系统。按照本发明，非对称连接中的信号扩展被用于时隙中，其中传输按相反的方向进行。该扩展不是被用来在一个时隙中区分不同的信道，而是用来提高效率。
因此，本发明的一个目的是提供一种方法，用于提高在TDMA多载波系统中的传输效率，所述的系统由许多基站组成，其中传输按照由许多时隙构成的非对称连接模式和使用至少有一个时隙的传输方向是反向的来被执行，其特征在于在所述的反向传输时隙中至少有一个被传输的信号通过传输中可使用的带宽被扩展。
按照本发明的一个方面，所述的反向传输时隙在整个带宽中扩展。
按照本发明的另一个方面，所述的反向传输时在所述的带宽的一部分中扩展。
按照本发明的另一个方面，在非对称的下行链路传输中至少有一个信号遍布在传输中可使用的整个带宽中。
本发明的另一个目的是提供由许多基站组成的一个传输系统，其中传输按照由许多时隙组成的非对称连接模式和使用至少一个具有反向的传输方向的时隙来进行，其特征在于系统适合于用来将至少一个在所述的反向传输时隙中所传输的信号在传输中可使用的整个带宽中扩展。
本发明的再一个目的是提供一个能够在非对称连接模式进行传输的基站，所述的传输由许多时隙组成，其中至少有一个时隙具有反向的传输方向，其特征在于所述的基站被用来将至少一个在所述的反向传输时隙中所传输的信号在传输中可使用的整个带宽扩展。
本发明的又一个目的是提供一个能够在非对称连接模式下接收传输的接收机装置，所述的传输由许多时隙组成，其中至少有一个时隙具有反向的传输方向，其特征在于所述的接收机装置被用来去扩展至少一个在所述的反向传输时隙中传输的信号，所述的信号在传输中可使用的整个带宽上扩展。
本发明的一个附加的目的是提供一个使用频分复用或时分复用给一个基站分配扩展代码的TDMA传输系统。
本发明的另一个附加的目的是提供一个使用频分复用或时分复用给一个接收站分配扩展代码的TDMA传输系统。
在这种方式下，在一个通信系统的剩余的非传输基站中，能够减少由一个基站的传输所引起的干扰，减少量实际上按某种比例等于扩展因子或所谓的处理增益。
图1是一个具有下行链路利上行链路时隙的多载波非对称连接的帧的一个示意图。
图2是一个具有六个扇形并在每个扇形中具有一个基站的通信小区的一个示意图。
图3是在包括一个扩展频谱的整个带宽中表示单位频率的功率与频率的关系的一个示意图。
图1针对非对称多载波连接，显示出一个由许多时隙TS组成的帧结构。应该注意到，这个帧结构只是按照一个示例的模式来被表示的，不应把本发明的范围局限于此。从图中可以观察到总共有24个时隙TS。这样一个帧结构的通常的排列方式是对于下行链路由图1所示的帧的左半部分上的时隙所代表的12个时隙以及对于上行链路由帧的右半部分上的时隙所代表的12个时隙所组成。在图中所示的具体实例中，有4个时隙TSDU尽管位于帧的右半部分(上行链路部分)，但它们在传输方向上是反向的，因此可以被用于下行链路传输。所以，这个帧代表了在下行链路方向上所传输的总共9个时隙TSD、TSD1、TSDU以及在上行链路方向上所传输的一个时隙TSU。而且，在图中所示的实例中，TSU与对应的下行链路时隙TSD1一起构成了众所周知的全双工结构。利用这种排列，图1的帧提供了一个非对称多载波连接并且是适合于数据分组业务例如在互联网数据传输的情况下。按照图中所示的结构，下行链路比特速率是216kbps(9个下行链路时隙×24kbps)，而上行链路时隙提供了一个仅仅24kbps的比特速率。应该承认在图中共有24个时隙是可使用的，其中23个时隙可以被用在一种方向的传输中，例如在下行链路中，因此，提供了一个可能达552kbps(23个时隙×24kbps)的比特速率。
上面这个已知的具有反向传输方向的确定数目时隙TSDU的帧结构被应用在本发明中。但是，每个基站用已知的方法向所述的基站以所分配的频带传输反向时隙，因此，每个基站给与其相邻的基站或者以相同频率或相近的频率接收附近传输的那些基站带来了相当大的干扰；而按照本发明所建议的处理方法，在反向传输时隙中所传输的信号通过整个的或部分的可使用的带宽被扩展。
其次，使用DECT系统下的一个传输实例将会更好地理解本发明。在DECT中，按照终端的要求建立非对称连接。通常启动一个全双工连接以便于一个双向的通信。在图2中，一个DECT通信小区被表示为具有六个扇形区，这六个扇形区对应于图中所示的六角形的六个边。一个基站BS位于每个扇形区中。在这种排列结构中，由每个基站BS在同一频率中所接收到的干扰信号被表示为下列关系SdB=24dB+dBA1+dBA2-38-20·log(d)其中，24dB是传输功率，其相当于一个大约250mW的功率，dBA1和dBA2分别代表在发送基站和接收基站的天线中的增益，d是基站BS之间的距离。数值38和20表示基准线值。在这个具体的实例中，假定使用15dB、120°角的天线，其对应的dBA1和dBA2值是大约-15dB(天线图在120°角大约-30dB)。假定d=1米，干扰被计算如下SdB=24dB-15dB-15dB-38dB=-44dB这相当于400nW的功率，它仅仅比DECT饱和功率-33dB低10dB。通常，一个首选的信噪关系是10dB，因此，要求信号在到达接收端时具有-34dB的功率。这几乎是饱和功率，因此会在系统中引起错误。
本发明通过扩展在时隙中以相反方向传输的信号，建议使用整个的或部分的可以使用的带宽(例如在DECT中相当于10个频率)。所采用的传输技术是精通本领域的人所所熟知的，其中的一个实例是用众所周知的CDMA技术。
然而，应该注意到，尽管本发明中所建议的扩展技术是基于已知的技术例如CDMA技术，但是本发明不应该被解释为与一个CDMA系统有关，因为它并不要求使用CDMA的任何其它的特征，例如在同一个时隙中为不同的用户分配编码信号。本发明也没有提供基于扩展过程的多个访问。因此，与之有关的硬件也是各不相同的，它可以不使用一个CDMA系统而在诸如DECT的系统中被实现。
因此，使用越多的带宽，作为扩展因子的一个函数的比值Watts/Hz就变得越小。图3显示出这种结果。在DECT实例中，经一次近似后，使用扩展会引起多达10dB(具有10个频率)的干扰的减少量，这能够避免功率饱和。然而实际上，减少量可能如下面所描述的甚至会更多，达到12dB。
如果载波频率按照DECT中的标准值1728kHz来划分，那么实际上只有1152kHz得到使用，因此在250mW的传输功率中，功率与频率的比值是217nW/Hz(250mW/1152kHz)。这由图3中的垂直列V来表示。
现在，如果把整个带宽用作扩展的目的，那么关系式可以表示成如下250mW10×1728Hz=14.5nW/Hz]]>这由图3中的水平区域H来表示。所以，通过这种方式因扩展可以获得12dB的额外减少量(10·log(217/14.5))，这使得SdB的总值为-56dB。
利用这些数值，能够为一个DECT终端计算出一个最大的距离值，以便于具有这种干扰的一个基站能够正确地接收到其传输。假设终端的天线具有15dB的增益，在定向适当的情况下，在这个基站上所接收到的信号可以被表示成如下SdB=24dB+15dB+15dB-38dB-[20.log(d)]dB=16dB-[20.log(d)]dB
现在，假设有至少10dB的信噪比及-56dB的干扰，来自终端的信号最多能够被减少到-46dB，而当把它应用于上面的公式时产生一个合理的超过1公里的最大距离。计算如下-46dB=16dB-20.log(d)，于是log(d)=62dB/20=3.1，所以d≈1000m而且，允许用低功率的值进行扩展。例如，在CDMA中，50mW的值是常用的，因此减少量将是约19dB，因而允许一个最大约9km的距离。
使用整个带宽的另一个优点是增加了比特传输速率。在DECT系统的情况下，在364.6μs期间以1152kbps速率在一个确定的频带内进行传输。在这段时间内420个比特被传输。现在假设使用相同的时间期限以及使用扩展因子为10，如果整个带宽被利用，那么传输速率为1728kbps，这意味着在一个时隙中有630比特的信息被传输，相当于在原始比特速率值的基础上提高近150％。
实际上，当扩展编码被应用于本发明的传输过程中时，只需要一种编码，因为在每个基站中同一时刻只有一个信道被用于传输。为了在同时的非对称的传输之间减少干扰，这种扩展编码可以被方便地挑选出，而且它与位于附近的其它基站的各种扩展编码是正交的或准正交的。
在接收端，接收机装置按照非对称下行链路连接方式接收传输，在该方式中，使用具有反向传输的时隙(TSU)传输一个信号，这个信号在整个传输带宽被扩展。一旦在接收机装置中接收到这个信号，所述的信号被解扩展以便被进一步的处理便于使用。
权利要求
1．一种在一个TDMA多载波系统中提高传输效率的方法，所述的系统由许多基站(BS)所组成，其中传输在非对称的连接方式下被执行，它由许多(TS)所组成，其中至少有一个时隙的传输方向(TSDU)是反向传输的时隙，其特征在于在所述的反向传输时隙(TSDU)中，至少有被传输的一个信号通过传输中可使用的一个带宽而被扩展。
2．按照权利要求1的方法，其特征在于所述的反向传输时隙在传输中可使用的整个带宽而被扩展。
3．按照权利要求1的方法，其特征在于所述的反向传输时隙通过所述的带宽的一部分而被扩展。
4．按照权利要求1的方法，其特征在于在非对称下行链路传输中至少有一个信号在传输中可使用的整个带宽而被扩展。
5．一个执行权利要求1的方法的传输系统，它由许多基站(BS)组成，其中传输在非对称连接方式下被执行，它由具有至少一个反向传输方向的时隙(TSDU)的许多的时隙(TS)所组成，其特征在于系统适合于在所述的反向传输时隙(TSDU)中在传输中可使用的一个带宽中扩展至少一个被传输的信号。
6．一个执行权利要求1的方法的基站，能够在非对称连接模式下执行传输，所述的传输由具有至少一个反向传输方向的时隙(TSDU)的许多的时隙(TS)所组成，其特征在于所述的基站(BS)适合于在所述的反向传输时隙(TSDU)中在传输中可使用的一个带宽中扩展至少一个被传输的信号。
7．一种接收机装置，能够接收非对称连接方式下的传输，所述的传输由具有至少一个反向传输方向的时隙(TSDU)的许多时隙(TS)所组成，其特征在于所述的接接收机装置适合于在所述的反向传输时隙(TSDU)中解扩展至少一个被传输的信号，该信号在传输中可使用的一个带宽中被扩展。
8．一个使用频分双工或时分双工的TDMA传输系统，具有被分配给一个基站(BS)的扩展编码。
9．一个使用频分双工或时分双工的TDMA传输系统，具有被分配给一个接收站的扩展编码。
全文摘要
在一个TDMA多载波系统中提高传输效率的方法和系统,其中传输在非对称连接方式下被执行。该传输使用有至少一个时隙(TSD
文档编号H04J13/00GK1300141SQ00132968
公开日2001年6月20日 申请日期2000年11月15日 优先权日1999年11月16日
发明者曼纽尔·P·吉门尼兹, 尤根尼奥·L·阿尔曼萨 申请人:阿尔卡塔尔公司