专利名称：无线通信系统、固定台设备及信号发送方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别涉及无线通信技术。
背景技术：
第三代合作伙伴项目(3rd Generation Partnership Project，简称“3GPP”)作为移动通信领域的重要组织推动了3G技术的标准化工作，其早期的协议版本中上行和下行业务的承载都是基于专用信道，其中，99版(Release99，简称“R99”)中上行和下行能够达到的数据传输速率均为384千比特每秒(Kbps)。
随着移动通信技术的发展，3G技术也在不断的发展演进。许多对流量和迟延要求较高的数据业务如视频、流媒体和下载等需要系统提供更高的传输速率和更短的时延，高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access，简称“HSDPA”)和高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access，简称“HSUPA”)就是3G技术的重要演进。不同于R99版本中数据包的调度和重传由无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)控制，HSDPA和HSUPA中，数据包的调度和重传等由基站控制，这种更快速的控制可以更好的适应信道变化，减小传输时延，增加数据吞吐量。HSDPA和HSUPA分别能够提供高达14.4兆比特每秒(Mbps)和5.76Mbps的峰值速率，频谱利用率也得到很大的提高。
HSDPA作为下行高速数据包接入技术在2002年被引入到3GPP第5版(Release5，简称“R5”)的版本中。HSDPA采用更短的传输时间间隔(Transmission Timing Interval，简称“TTI”)和帧长(2ms或10ms)以实现快速自适应控制，在物理层使用自适应的编码和调制(Adaptive Modulationand Coding，简称“AMC”)和混合自动重传请求(Hybrid Auto Repeat reQuest，简称“HARQ”)，引入16阶正交调幅(Quadrature Amplitude Modulation，简称“QAM”)调制提高频谱利用率。HSDPA中，HARQ技术采用多进程，使用停等协议(Stop And Wait，简称“SAW”)，用户设备(User Equipment，简称“UE”)接收数据后反馈指示数据是否正确接收的ACK/NACK指示，以便基站决定重传或发送新数据。AMC技术要求UE反馈测量得到的下行的信道质量指示(Channel Quality Indicator，简称“CQI”)，以便基站决定下行HSDPA数据的编码速率和传输格式。
为了实现用户下行数据的高速传输，HSDPA新增了两个下行物理信道和一个上行物理信道，它们分别是用于承载用户数据的下行的高速物理下行共享信道(High Speed Physical Downlink Control Channel，简称“HS-PDSCH”)，用于承载解调伴随数据信道HS-PDSCH所需的信令的下行的高速共享控制信道(High Speed Shared Control Channel，简称“HS-SCCH)”，以及用于承载UE的ACK/NACK和CQI等反馈信息的高速的专用物理控制信道(High Speed Dedicated Physical Control Channel，简称“HS-DPCCH”)。基站通过HS-DPCCH获知数据是否被正确接收，如果不正确，将发起重传，否则发送新数据。
HSUPA作为高速上行数据包接入技术，在2004年引入到了3GPP第6版(Release6，简称“R6”)的版本中。类似于HSDPA，HSUPA采用更短的TTI和帧长(2ms或10ms)以实现快速自适应控制，使用HARQ和基于基站的快速上行调度技术，提高了上行的频谱效率。
为了实现用户上行数据的高效率传输，HSUPA新增加了两个上行物理信道和三个下行物理信道，它们分别是用于承载用户数据的上行的增强专用物理数据传输信道(Enhanced-DCH Dedicated Physical Data Channel，简称“E-DPDCH”)，用于传输伴随物理层信令，为E-DPDCH解调提供伴随信令的上行的增强专用物理控制信道(Enhanced-DCH Dedicated Physical ControlChannel，简称“E-DPCCH”)，用于控制用户的上行传输速率的绝对授权信道(Enhanced-DCH Absolute Grant Channel，简称“E-AGCH”)和相对授权信道(Enhanced-DCH Relative Grant Channel，简称“E-RGCH”)，以及用于指示上行进程数据传输是否正确的重传指示信道(E-DCH Hybrid ARQ IndicatorChannel，简称“E-HICH”)。其中，E-AGCH只在服务无线连接小区存在，用于指示用户上行可以传输的最大传输速率，调节的频率比较低；E-RGCH在服务无线连接和非服务无线连接小区都可以存在，用于指示用户按一定步长调整上行传输速率，调整的频率比较高，最高可达每TTI一次。HSUPA中，用户通过E-HICH获知数据是否被正确接收，如果不正确，将发起重传，否则发送新数据。
另一方面，在宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)Iub接口升级到基于IPRAN(IP无线接入网络)传输方式后，传输带宽资源非常丰富，配置一个FE端口就可以提供100Mbps的Iub传输带宽。
从理论方面，按照目前的实现水平，在Iub传输带宽资源足够的条件下，WCDMA基站下使用HSDPA技术的单个小区的下行分组业务速率吞吐量最高可以达到13Mbps左右；按照基站单扇区最大可以支持4个载频计算的话，一个基站的单扇区的HSDPA吞吐量就能达到52Mbps。但在实际应用中，由于WCDMA无线电传播环境的恶劣，实际单个小区HSDPA吞吐量只能达到1Mbps到3Mbps。也就是说，虽然WCDMA的基站下使用HSDPA技术的HSDPA吞吐量能力很高，但无法被有效地利用。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是提供一种无线通信系统、固定台设备及信号发送方法，使得通信系统中基站的高速分组数据的高吞吐能力被充分利用。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种无线通信系统，在用户侧包括与基站有直达径的固定台；固定台用于将来自网络侧的下行信号发送给相应的用户设备，将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
本发明的实施方式还提供了一种固定台设备，该固定台设备与基站有直达径，包括用于收发空口信号的双工模块；和至少一个用于形成上行基带信号、处理上行射频信号，以及处理下行射频信号和下行基带信号的信号处理模块；所述固定台设备通过所述双工模块和所述信号处理模块将来自网络侧的下行信号发送给相应的用户设备，将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
本发明的实施方式还提供了一种下行信号发送方法，包括以下步骤网络侧将下行信号发送给与基站有直达径的固定台；固定台将收到的下行信号发送给相应的用户设备。
本发明的实施方式还提供了一种上行信号发送方法，包括以下步骤用户设备将上行信号发送给与基站有直达径的固定台；固定台将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在用户侧包括与基站有直达径的固定台，该固定台具有对高速分组接入(HighSpeed Packet Access，简称“HSPA”)信号进行收发处理的功能，通过该功能将来自网络侧的下行HSPA信号进行处理后下发给UE，对来自UE的上行HSPA信号进行处理后通过空口发送给网络侧。由于UE通过与基站有直达径的固定台与网络侧进行数据交互，解决了WCDMA无线电传播环境恶劣的问题，有利于HSPA的高吞吐能力的应用。
图1是根据本发明第一实施方式的无线通信系统结构示意图；图2是根据本发明第一实施方式的无线通信系统中固定台结构示意图；图3是根据本发明第二实施方式的无线通信系统结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
在本发明中，利用与基站有直达径的固定台将来自网络侧的下行信号下发给相应的UE，将来自UE的上行信号通过空口发送给网络侧，其中，上行信号和下行信号分别为HSUPA信号和HSDPA信号。该固定台通过对HSPA信号进行收发处理的功能实现UE与网络侧的信号交互。
下面对本发明的第一实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及无线通信系统、方法和一种固定台设备。
本实施方式的系统结构如图1所示，在网络侧包括核心网(Core Net，简称“CN”)、无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)、和基站，如WCDMA CN、WCDMA RNC和WCDMA基站。以基站2为例，在用户侧包括与基站2有直达径的固定台，该固定台用于将来自网络侧的下行信号下发给相应的UE(如图中的UE1，UE2，UE3，......UE N)，并将来自各UE的上行信号通过空口发送给网络侧，其中，上行信号和下行信号分别为HSUPA信号和HSDPA信号。该固定台通过本地数字分组交换机和各UE连接，本地数字分组交换机用于将该固定台接收下来的下行信号分发到UE，并且，将UE的上行信号复用到该固定台，各UE以有线的方式固定接入该本地数字分组交换机，也就是说，各UE可以是电脑终端、路由器、数据终端等。下面针对本实施方式中的固定台进行详细说明。
由于UE通过该固定台与网络侧进行HSPA信号的交互，因此，该固定台需具有对HSPA信号进行收发处理的功能。具体地说，如图2所示，该固定台包括(1)用于收发空口信号的双工模块，该双工模块与天线、馈线、低噪声放大器等设备和装置形成用于接收空口信号的天馈系统。该双工模块上行支持多天线分集发射，下行支持多天线分集接收。
(2)至少一个用于形成上行基带信号、处理上行射频信号，以及处理下行射频信号和下行基带信号的HSPA处理模块。每个HSPA处理模块对应一个HSPA通道。该固定台可通过增加HSPA处理模块进行容量的扩展。HSPA处理模块处理的下行信号为该双工模块收到的下行信号，该HSPA处理模块将处理后的上行信号通过该双工模块发送给网络侧。
(3)用于连接本地数字分组交换机的接口模块。
(4)主控模块，由该固定台的本地维护终端通过该主控模块对该固定台进行维护和配置。固定台的本地维护终端(一般是计算机)，包括用于配置固定台各模块的数据和配置固定台的通道数据(如载频)，该本地维护终端可根据用户的配置，建立HSPA数据传输通道和释放HSPA数据传输通道。一旦某个HSPA数据传输通道被建立，则该HSPA数据传输通道永久在线，即固定台和WCDMA基站、WCDMA RNC、WCDMA CN等设备之间的HSPA通道就被打通了，也就是说固定台随时可以启动高速分组数据，即进行HSPA信号的传输了。
(5)用于提供电源的电源模块。
其中，HSPA处理模块进一步包括上行基带信号形成单元、上行射频处理单元、下行射频信号处理单元和下行基带信号处理单元。其中，上行基带信号形成单元用于对上行随机接入信道(Random Access CHannel，简称“RACH”)、专用物理信道(Dedicated Physical Channel，简称“DPCH”)、和HS-DPCCH的信号进行编码和调制，并对上行信号的多通道进行合路，该上行基带信号形成单元还可用于对E-DPDCH和E-DPCCH的信号进行编码和调制，使得HSUPA的吞吐能力被充分利用，该单元处理的信号为来自UE的信号；上行射频处理单元用于将数字信号转换为模拟信号、对HSUPA信号进行射频放大、滤波、上变频、功率放大，该单元将来自上行基带信号形成单元的信号处理后通过双工模块发送给网络侧；下行射频信号处理单元用于将模拟信号转换为数字信号、对下行信号进行射频放大、滤波、下变频，该单元处理的信号为双工模块收到的下行信号；下行基带信号处理单元用于对下行DPCH、E-AGCH、E-RGCH和E-HICH的信号进行解扩、解调和译码，该单元还可用于对HS-SCCH和HS-PDSCH的信号进行解扩、解调和译码，使得HSDPA的高吞吐能力被充分利用，该单元处理的信号为经下行射频信号处理单元处理后的信号。
当然，上行基带信号形成单元也可以不对E-DPDCH和E-DPCCH的信号进行编码和调制，使得该固定台仅有利于HSDPA的高吞吐能力的应用；或者，下行基带信号处理单元也可以不对HS-SCCH和HS-PDSCH的信号进行解扩、解调和译码，使得该固定台仅有利于HSUPA的高吞吐能力的应用。
由于固定台包括至少一个HSPA处理模块，每个HSPA处理模块对应一个HSPA通道，每个HSPA通道可包括较大的HSPA数据容量，如13Mbps，因此可充分地利用WCDMA中基站的HSPA的高吞吐能力，解决了在实际应用中单个小区HSPA吞吐量只能达到1Mbps到3Mbps的问题。比如说，固定台包括4个HSPA数据处理模块，每个HSPA处理模块对应的HSPA通道包括的HSPA数据容量为13Mbps，则单个固定台吞吐量最大可达到52Mbps左右。
每个HSPA处理模块对应的HSPA通道可通过不同的载频区分，每个HSPA通道的HSPA数据容量可以为13Mbps，各HSPA通道和WCDMA基站支持的载频一一对应。但为了节约有限的载频资源，各HSPA通道可以通过不同的下行主扰码区分，也就是说，为各HSPA处理模块配置相同的载频，不同的下行主扰码。
固定台可根据UE的接入速率决定允许同时接入的UE数目，如 由于固定台的容量决定于配置的HSPA处理模块的数量以及每个HSPA处理模块对应的HSPA通道的HSPA数据容量，因此固定台可具有较大的HSPA吞吐量，如配置四个HSPA处理模块，每个HSPA处理模块对应的HSPA通道的HSPA数据容量为13Mbps，则该固定台即可达到52Mbps数据吞吐量。而一般单个UE的下行分组数据传输需求较小，以平均384kbps计算，假设HSDPA空口传输效率是90％，固定台的数据吞吐量为52Mbps，则该固定台可以同时容纳52Mbps*0.9/384kbps＝121个UE。UE通过本地数字分组交换机与固定台连接，也就是说，UE接入固定台以前通过本地数字分组交换机进行数据交换。本地数字分组交换机可采用成熟的商用数字程控交换机，各UE采用有线的方式固定接入本地数字分组交换机。
由此可见，由于UE通过与基站有直达径的固定台与网络侧进行数据交互，解决了WCDMA无线电传播环境恶劣的问题，有利于HSPA的高吞吐能力的应用，使得HSPA的吞吐量能力得以提高。
由于本实施方式中的固定台包括了4个HSPA处理模块，每个HSPA处理模块对应一个HSPA通道，假设每个HSPA通道包括的HSPA数据容量为13Mbps，则单个固定台速率最大可达到52Mbps左右。由于通常而言单个UE的下行分组数据传输需求较小，在384kbs左右，因此单个固定台可提供多个UE的高速分组数据接入，降低了单用户的设备成本。并且，为移动运营商提供一种低成本的楼宇，或者大型公共场合下，高速下行数据业务接入手段。
以上对本实施方式的系统结构进行了说明，下面对该系统的下行信号和上行信号的发送方法进行阐述。
当网络侧有下行HSPA信号，即HSDPA信号需下发给UE时，将HSDPA信号发送给与基站有直达径的固定台。然后，由该固定台对HSDPA信号进行收发处理，并通过本地数字分组交换机将接收到的HSDPA信号分发到各UE。
众所周知，HSDPA的吞吐量依赖于WCDMA基站和UE之间空中接口无线传播信道质量，即空口信道条件越好，HSDPA的吞吐量越大。而由于固定台的物理位置固定，因此可以保证其接收天线和WCDMA基站的发送天线有直达径，以尽量减少空口传播损耗，从而充分利用HSDPA的高吞吐能力。另外，固定台可采用双天线接收分集的方式，以提高HSDPA接收分集增益，从而进一步改进了空中接口无线传播的信道质量。事实证明，采用双天线接收分集的方式可提高HSDPA接收分集增益最大约3dB左右。
当UE有上行HSPA信号，即HSUPA信号需通过空口发送到网络侧时，各UE将HSUPA信号通过本地数字分组交换机复用到与基站有直达径的固定台，该固定台通过对HSUPA信号的收发处理功能，将HSUPA信号通过空口发送到网络侧。同样地，由于固定台的物理位置固定，因此可以保证其接收天线和WCDMA基站的发送天线有直达径，尽量减少了空口传播损耗，从而充分利用了HSUPA的吞吐能力。
本发明的第二实施方式涉及无线通信系统和方法，本实施方式与第一实施方式大致相同，其区别仅在于，在第一实施方式中，各UE直接与本地数字分组交换机相连接，而在本实施方式中，UE可通过中继设备与本地数字分组交换机相连接，如图3所示，该中继设备以有线的方式固定接入该本地数字分组交换机。UE通过中继设备与本地数字分组交换机相连接，进一步扩展了覆盖范围。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种无线通信系统，其特征在于，在用户侧包括与基站有直达径的固定台；所述固定台用于将来自网络侧的下行信号发送给用户设备，将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述信号为高速分组接入HSPA信号；所述固定台具有对HSPA信号进行收发处理的功能。
3.根据权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，所述固定台通过包括以下模块实现对HSPA信号的收发处理的功能用于收发空口信号的双工模块；和HSPA处理模块，用于形成上行基带信号、处理上行射频信号，以及处理下行射频信号和下行基带信号，该HSPA处理模块处理的下行信号为所述双工模块收到的下行信号，该HSPA处理模块将处理后的上行信号通过所述双工模块发送给网络侧；所述固定台包括至少一个所述HSPA处理模块，每个HSPA处理模块对应一个HSPA通道。
4.根据权利要求3所述的无线通信系统，其特征在于，不同的所述HSPA通道通过不同的载频区分，或者，通过不同的下行主扰码区分。
5.根据权利要求3所述的无线通信系统，其特征在于，所述固定台根据用户设备的接入速率决定允许同时接入的用户设备数目，允许同时接入的用户设备数目为
6.根据权利要求3所述的无线通信系统，其特征在于，所述HSPA处理模块进一步包括上行基带信号形成单元，用于对上行随机接入信道、专用物理信道和高速专用物理控制信道的信号进行编码和调制，并对上行信号的多通道进行合路，该单元处理的信号为来自所述用户设备的信号；上行射频处理单元，用于将数字信号转换为模拟信号、对上行HSPA信号进行射频放大、滤波、上变频、功率放大，该单元将来自所述上行基带信号形成单元的信号处理后通过所述双工模块发送给网络侧；下行射频信号处理单元，用于将模拟信号转换为数字信号、对下行信号进行射频放大、滤波、下变频，该单元处理的信号为所述双工模块收到的下行信号；下行基带信号处理单元，用于对下行专用物理信道、绝对授权信道、相对授权信道和重传指示信道的信号进行解扩、解调和译码，该单元处理的信号为经所述下行射频信号处理单元处理后的信号；所述上行基带信号形成单元还用于对增强专用物理数据传输信道和增强专用物理控制信道的信号进行编码和调制，和/或，所述下行基带信号处理单元还用于对高速共享控制信道和高速下行共享物理信道的信号进行解扩、解调和译码。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的无线通信系统，其特征在于，所述固定台采用双天线接收分集的方式接收下行信号。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的无线通信系统，其特征在于，所述用户侧还包括用于将所述固定台接收下来的下行信号分发到用户设备，并且，将用户设备的上行信号复用到所述固定台的本地数字分组交换机；所述固定台还包括用于连接所述本地数字分组交换机的接口模块。
9.根据权利要求8所述的无线通信系统，其特征在于，所述用户设备直接与所述本地数字分组交换机相连接，或通过中继设备与所述本地数字分组交换机相连接；与所述本地数字分组交换机直接相连的用户设备和所述中继设备以有线的方式固定接入所述本地数字分组交换机。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的无线通信系统，其特征在于，所述系统还包括本地维护终端，用于维护和配置所述固定台。
11.一种固定台设备，其特征在于，该固定台设备与基站有直达径，所述固定台设备包括用于收发空口信号的双工模块；和至少一个用于形成上行基带信号、处理上行射频信号，以及处理下行射频信号和下行基带信号的信号处理模块；所述固定台设备通过所述双工模块和所述信号处理模块将来自网络侧的下行信号发送给相应的用户设备，将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
12.根据权利要求11所述的固定台设备，其特征在于，所述信号处理模块为HSPA处理模块，每个HSPA处理模块对应一个HSPA通道。
13.根据权利要求11所述的固定台设备，其特征在于，所述固定台设备还包括主控模块，该固定台设备的本地维护终端通过该主控模块维护和配置该固定台设备。
14.根据权利要求12所述的固定台设备，其特征在于，所述HSPA处理模块进一步包括上行基带信号形成单元，用于对上行随机接入信道、专用物理信道和高速专用物理控制信道的信号进行编码和调制，并对上行信号的多通道进行合路，该单元处理的信号为来自所述用户设备的信号；上行射频处理单元，用于将数字信号转换为模拟信号、对上行HSPA信号进行射频放大、滤波、上变频、功率放大，该单元将来自所述上行基带信号形成单元的信号处理后通过所述双工模块发送给网络侧；下行射频信号处理单元，用于将模拟信号转换为数字信号、对下行信号进行射频放大、滤波、下变频，该单元处理的信号为所述双工模块收到的下行信号；下行基带信号处理单元，用于对下行专用物理信道、绝对授权信道、相对授权信道和重传指示信道的信号进行解扩、解调和译码，该单元处理的信号为经所述下行射频信号处理单元处理后的信号；所述上行基带信号形成单元还用于对增强专用物理数据传输信道和增强专用物理控制信道的信号进行编码和调制，和/或，所述下行基带信号处理单元还用于对高速共享控制信道和高速下行共享物理信道的信号进行解扩、解调和译码。
15.一种下行信号发送方法，其特征在于，包括以下步骤网络侧将下行信号发送给与基站有直达径的固定台；所述固定台将收到的下行信号发送给相应的用户设备。
16.根据权利要求1 5所述的下行信号发送方法，其特征在于，所述信号为HSPA信号；所述固定台通过对HSPA信号进行收发处理的功能，将来自网络侧的下行信号发送给相应的用户设备。
17.根据权利要求15或16所述的下行信号发送方法，其特征在于，所述固定台采用双天线接收分集的方式接收下行信号。
18.一种上行信号发送方法，其特征在于，包括以下步骤用户设备将上行信号发送给与基站有直达径的固定台；所述固定台将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
19.根据权利要求18所述的上行信号发送方法，其特征在于，所述信号为HSPA信号；所述固定台通过对HSPA信号进行收发处理的功能，将来自用户设备的上行信号发送给网络侧。
全文摘要
本发明涉及无线通信领域，公开了一种无线通信系统、固定台设备及信号发送方法，使得通信系统中基站的高速分组数据的高吞吐能力被充分利用。本发明中，在用户侧包括与基站有直达径的固定台，该固定台具有对HSPA信号进行收发处理的功能，通过该功能将来自网络侧的下行HSPA信号进行处理后下发给UE，对来自UE的上行HSPA信号进行处理后通过空口发送给网络侧。固定台包括至少一个HSPA处理模块，每个HSPA处理模块对应一个HSPA通道。不同的HSPA通道可以通过不同的载频区分，也可以配置相同的载频，通过不同的下行主扰码区分，以节约有限的载频资源。固定台采用双天线接收分集的方式接收下行HSPA数据。
文档编号H04L1/16GK101026574SQ20071000745
公开日2007年8月29日 申请日期2007年1月16日 优先权日2007年1月16日
发明者许胜洪, 张相军 申请人:华为技术有限公司