专利名称：一种蜂窝通信方法
技术领域：
本发明与蜂窝通信普遍相关。
背景技术：
目前存在着多种形式的蜂窝通信，其中每种都能够使多部移动电话同时与单一基站通信。时分多址(TDMA)将一个时间段划分为多个时隙，而频分多址(FDMA)将一个频段划分为多个频仓(frequencybin)。每个时隙或频仓被分配给一条从基站到移动电话或从移动电话到基站的信道。
码分多址(CDMA)采用一种称为“扩频”的调制方法，为每个移动设备和基站提供不同的调制码。这些调制码通常是彼此正交的，使得系统中的每个单元能够同时在同一频段上通信。与其它类型的系统相比，CDMA系统通常能够使更多的移动电话同时与单一基站通信。
不幸的是，为了使基站能够将多个用户区分开，在它所接收到的信号中调制码必须保持彼此正交。这在实际中很难做到。用户们彼此之间可能并不是完全同步的，使得他们的信号到达基站时会稍微有些延迟。另外，各用户所发出的信号经常通过多条路径才到达基站。因此，区分多个用户是一种复杂的数学运算。
在先进的CDMA系统中，如以“线路切换模式”工作的3GPP系统，如用于话音通信中，移动电话通常连续不断地向基站传送信号。这意味着耗电量最大的功率放大器要连续不断地工作。这影响移动站的电池的寿命。
通过后面的详细描述以及与之相结合的后附的附图，将会更加全面地理解和明白本发明。附图包括图1给出了传送不同用户的数据的一种方法，其用于本发明的第一实施例。
图2示出了图1的实施例中所用的发射机的部分组成。
图3示出了图1的实施例中所用的接收机的部分组成。
图4示出了传送不同用户的数据的一种方法，其用于本发明的第二次实施例。
为使图示简单和清晰起见，图中所示的各个单元并不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些单元的尺寸相对于其它单元可能会有所放大。而且，为了适于理解，在这些图中，附图标记可能会重复出现，以标示相应的或类似的单元。
具体实施例方式
在下面的详细描述中，给出了几个特定的细节以便能够全面地理解本发明。然而，本领域的技术人员将会明白在没有这些特定细节的情况下可能实施本发明。另外，为了突出本发明，对那些众所周知的方法、程序、部件和电路未详细说明。
下面的详细说明中的某些部分采用了算法和对计算机内存中的数据“位”或二进制数字信号进行操作的符号表述(representation)来进行描述。这些算法描述和表述可能是数据处理领域的技术人员向本领域的其它技术人员传达其工作的实质所使用的技术。
在这里，算法通常被认为是引导产生所期望结果的一系列前后一致的动作或操作。这些包括对物理量进行的物理操作。通常，但不一定，这些物理量表现为能够被存贮、传递、组合、比较以及其它操作的电信号或磁信号的形式。已经多次证明，主要是出于通用的原因，把这些信号表示为比特、值、元素、符号、字符、术语、数字或类似的表述是很方便的。然而，应当认识到，所有这些或类似的术语是与适当的物理量相关的，并且仅仅是便于应用到这些物理量的标记。
本发明的实施例可包括用于执行这里所提及操作的设备。该设备可以是专门为所预期的目的而构造的，或者它可能包括一台利用所安装的程序有选择性地启动或重新配置的通常目的的计算机。该程序可存储在计算机可读的介质中，如软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡，或者是适于存储电子指令并能够被耦合到计算机系统总线上的任何其它类型的介质，但并非只限于上述介质。
本发明把码分多址(CDMA)系统中的概念，特别是扩频(spreading)和解扩频(despreading)概念，与时分多址(TDMA)的概念结合起来。在本发明中，各移动单元的数据在所分配的时隙期间传送。这使得各移动单元能够在未分配给它的时隙期间关闭功率放大器。
注意，每个待传送的比特被调制为一系列的“码片(chip)”，其中码片的数量越多，传送信号的抗干扰能力越强。“扩频因子(SF)”这一术语表明每个比特的码片的数量。
现在来参照本发明的图1，图1显示出在时间段T中有N个时隙10，其中，每个时隙被分配给一个用户用于其移动单元与基站之间的通信。因此，有N个用户或移动单元可以与基站通信。在每个时隙10期间，用户的数据利用N个代码传送，如下面图2所详细描述的那样，而不是仅使用该特定用户的单个代码，就如标准的CDMA系统中所常见的那样。因此，在时隙1期间，用户1使用所有的N个代码来传送其数据，而在时隙2期间，用户2使用所有的N个代码，等等。每个用户仅仅在时间段T中的部分时间传送，但是传送是在时间段T中所有数据的传送，并使用了所有的N个代码。
现在参照图2，图2示出了本发明中发射机12的一部分的一个实施例。发射机12可包括一个解多路复用器14、多个扩频器16、一个码片加法器18、一个上变频器17和一个放大器19。解多路复用器14把第j个用户在时间段T期间要传送的数据Sj分为多组Xi，并被同时传送。数据Sj可按照任何期望的方式被划分，如每M比特，每第j个比特，或者是生成合适的组Xi的任何其它划分技术。
之后，扩频器16使用它们各自的代码Ci对各自的组Xi进行扩频，以生成调制后的数据段(segment)Qi。每个调制后的数据段Qi基本上具有时隙的长度，且码片加法器(18)把这些调制后的数据段Qi结合成用于第j个用户的用户信号USERj。这一结合过程以时差校正(time-aligned)的方式进行。因此，码片加法器18把每个调制后的数据段Qi的第一个码片结合起来以生成用户信号USERj的第一个码片，把每个调制后的数据段Qi的第二个码片结合起来以生成用户信号USERj的第二个码片，等等。在数学上，这一过程描述如下输入到第i个扩频器的比特流表示为{Xi，jj＝1…k}i＝1…N第i个扩频器的输出结果表示为{Qi，j(l)l＝1…SF，j＝1…k}i＝1…N这里，SF是正在使用的CDMA系统的扩频因子，{Qi，j(l)l＝1…SF}是与比特(i，j)相关的码片(其值为+1或-1)。
码片加法器(18)进行下述的加法过程USERj(l)=Σi=1NQi,j(l)]]>之后，在与第j个用户相关的时隙j期间传送所述用户信号USERj。
之后，上变频器17将用户信号USERj的每个码片(一“基带信号”)转换为射频(RF)信号，并通过放大器(19)发送出去。
要注意的是，用户信号USERj的每个码片是N个调制后的信号Qi的在时刻l的N个码片的和。因此，用户信号USERj的每个码片的值介于{-N，+N}之间。传送这样的信号要求功率放大器比常规CDMA发射机具有更大的动态范围。对于移动电话，动态范围大的功率放大器需消耗更多的电池功率。本发明通过在未分配给移动电话的用户的时隙期间关闭功率放大器，来试图弥补这一不足。
还需注意的是，在一个时隙期间仅有一个用户传送信号。因此，由于一次只有一个用户传送信号，所以基站中不需要复杂的多用户识别算法。而且，出于同样的原因，也不需要多个用户之间的同步。因此，基站的操作可得以简化。
现在参考图3，图3所示的是对所接收到的信号RUSERj进行解码的接收机20。如在基站中所有标准接收机中一样，该接收机20包括一个下变频器23，用于将射频信号转换为基带信号；多个位重构器21，其中每一个用于转换基带信号RUSERj以生成接收到的数据段Rxi。接收机20还包括一个多路复用器24，用于执行解多路复用器14的相反操作。注意，在这个实施例中，基站和移动电话中都可设有接收机20。
标准的重构器21是一个“梳子接收机(Rake receiver)”，它可把形成部分RUSERj的多路径信号解释成一单个组的比特流，且通常其中可包括一个解扩频器22。然而，每个位重构器21的解扩频器22对N个代码中的一个不同的代码进行操作。因此，第一个解扩频器22使用代码C1来生成组X1的解扩频结果RX1，第二个解扩频器22使用代码C2来生成组X2的解扩频结果RX2，等等。最后得到一系列的组RXi，即组Xi的解扩频结果。
之后，多路复用器24将组Xi结合起来，以生成数据信号Sj的接收信号RSj。多路复用器24所执行的这一结合操作与发射机12中的解多路复用器14所执行的操作的相反。因此，如果组Xi是信号Sj的第i个数据段，则多路复用器24就将组RXi排列为接收信号RSj的第i个数据段。如果组Xi包含有每第i个比特，则多路复用器24也相应地使这些来自组Rxi的比特交替。
输出信号SRj是第j个用户在其时隙期间的信号。
在本发明的一个可选的实施例中，通过使用较低的扩频因子SF提高传送期间的数据率。如上面所讨论的，扩频因子SF表示每比特的码片数量。扩频码通常包括2k个码片长，其中k＝2到8。由于每个码片的传送需要占用的时间为τ，则传送一个比特所需的时间为2kτ。码片数量越多，抗噪音干扰能力则越强(即，越容易精确地解扩频)。在一个清净的环境中，噪声问题不再突出，因此，在3GPP系统中，基站指示移动单元使用较低的扩频因子(即减小k)。这使得在任何给定的时间段内能够传送更多的比特。
按照本发明的另一个实施例，可使用较低的扩频因子向多个用户提供时隙。使用较低的扩频因子，每个比特以更短的时间传送(因为传送为SF*τ)。因此，相同的X比特的信息可在较短的时间内传送。如果K＝k/N，则在K＝k时一个用户用于传送X比特的时间期间，N个用户也可传送X比特。因此，根据本发明的一个实施例，在扩频因子(SF)减小N倍时，可生成N个时隙，且每个用户在其自己的时隙期间传送信号，但使用了较小的扩频因子。
现在参照图4，图4所示的是本发明的另一种实施例。在图4中，时间段T有N个时隙。在每个时隙中，一个不同的用户或者是一组不同的用户传送信号。然而，在该实施例中，较之标准的实现，每个用户传送信号时使用减小了N倍的扩频因子。结果是，每个用户在T/N时间内完成传送。从而，可以有N组用户和N个时隙。
众所周知，在3GPP系统的基站中，扩频因子可被确定为误码率和信道质量的函数，其中信道质量可使用信号强度、信号到达接收机的路径数量、衰减率等进行量测。例如，给定量测的信道质量和预期的误码率，3GPP基站包括多种算法以推算出最小的码片率，并选择最终的扩频因子。根据本发明的一个实施例，基站也可确定由降低了的扩频因子所支持的N个用户的数目。
将明白的是每个时隙可具有一个单个的用户，使用其自身的低扩频因子操作，或者具有多个用户，每个用户使用其自身已降低的扩频因子和它们自己的代码，只要选择扩频因子时保持代码的正交性。
这里公开的方法和设备并未特指特定的硬件或软件。但是这些描述足以使本领域的普通技术人员利用商业上可提供的用于简化本发明的任何一个实施例的硬件、软件来实现，而不需要过多的试验而且使用常规的技术。
本领域的技术人员将明白，本发明并不限于上面所特定显示和描述的。
权利要求
1.一种用于蜂窝通信的方法，包括在分配给一用户的时隙期间传送该用户的码分多址(CDMA)信号。
2.根据权利要求1的方法，还包括使用一个以上的扩频码在上述时隙期间对将要传送的所述用户的数据进行扩频。
3.根据权利要求1的方法，其中有N个扩频码，且其中所述传送包括使用动态范围为{-N，N}的传送。
4.根据权利要求1的方法，还包括具有一预定的扩频因子，并在上述时隙期间，使用比该预定扩频因子小的扩频因子对将要传送的上述用户的数据进行扩频。
5.一个蜂窝通信时间段，具有多个时隙，其中每个时隙被分配给多个用户中的一个，并且其中使用上述多个用户中至少两个用户的代码对在上述时隙期间将要传送的信息进行编码。
6.根据权利要求5的时间段，还包括一个预定的扩频因子，其中利用比该预定扩频因子小的扩频因子对上述信息进行扩频。
7.一种发射机，包括解多路复用器，用于将输入信号分为N组数据；N个扩频器，每个扩频器利用N个扩频码中的与之相关的代码对该多个数据组中与之相关的数据组扩频，以生成N个调制后的数据段；以及加法器，用于将该N个调制后的数据段按时差校正的方式相加。
8.根据权利要求7的发射机，还包括一确定上述扩频码长度的预定的扩频因子，以及用于将一扩频因子减小到小于该预定扩频因子的扩频因子变更器。
9.一种发射机，包括解多路复用器，用于将输入信号分为N组数据；N个扩频器，每个扩频器利用N个扩频码中的与之相关的代码对该多个数据组中与之相关的数据组进行扩频，以生成N个调制后的数据段；加法器，用于将该N个调制后的数据段按时差校正的方式相加；上变频器，用于将该加法器的输出转换成射频信号。
10.一种接收机，包括N个位重构器，每个位重构器使用N个解扩频码中的一个，从所接受的信号中生成N个解调后的数据段；以及多路复用器，用于将该解调后的数据段加入到所接收的信号中。
11.一种接收机，包括下变频器，用于将所接收到的射频信号转换为基带信号；N个位重构器，其中每个位重构器使用N个解扩频码中的一个从该基带信号中生成N个解调后的数据段；以及，多路复用器，用于将该解调后的数据段加入到所接收的信号中。
全文摘要
一种用于蜂窝通信的方法，其在分配给一用户的时隙期间传送该用户的码分多址(CDMA)信号。
文档编号H04B7/26GK1541460SQ02811526
公开日2004年10月27日 申请日期2002年6月4日 优先权日2001年6月7日
发明者埃利泽·福格尔, 埃利泽 福格尔 申请人:英特尔公司