专利名称：用于多小区宽带无线系统中的移动站和基站的方法和装置的制作方法
技术领域：
直接序列扩频(DSSS)系统固有地能够通过使用正交扩展码来支持多小区和多用 户接入的应用。由于DSSS系统中的干扰平均化，物理信道的初始接入和频率规划相对来说 比较容易。它已广泛应用于某些现有的无线网络中。然而，使用正交扩展码的DSSS系统可 遭受由于多径传播效应而造成的宽带环境中的正交损耗，这会导致低的谱效率。在宽带无线通信中，多载波(MC)技术由于其容量正吸引越来越多的注意。诸如正 交频分复用(OFDM)系统的MC系统能够支持具有较高谱效率的宽带应用。当数据在正交子 载波上被复用时，MC系统通过使用循环前缀(Cyclic Prefix)来加长信号长度，以减轻多 径传播的副作用。实际上，它将一个频率选择信道转换成若干平行的平坦衰落信道，所述平 坦衰落信道可容易地用简单的单抽头均衡器来均衡。调制器和解调器可经由快速傅里叶变 换(FFT)以低得多的成本来执行。然而，MC系统在多用户和多小区的环境中工作时是脆弱 的。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于多小区宽带无线系统中的移动站的方法，多小区宽 带无线系统包括多个基站和移动站，该方法包括形成时间帧结构，其中，每个帧包括多个 子帧，每个子帧包括多个时隙，并且每个时隙包括多个OFDM符号周期；由移动站经由随机 接入信道发射随机接入信号，其中，通过码序列在频域或时域中生成随机接入信号，码序列 在其自相关中具有高的峰值旁瓣比，随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，且陷波 点被插入随机接入信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰，并且其中，向随机接入信 号的头部、尾部或这两者添加保护间隔，且随机接入信号加上保护间隔具有一个时隙的长 度；由移动站经由OFDM子信道发射其他数据或控制信号；以及从基站接收信号。根据本发明，还提供了一种多小区宽带无线系统中的移动站，多小区宽带无线系 统包括多个基站和移动站，这种移动站包括被配置为形成时间帧结构的设备，其中，每个 帧包括多个子帧，每个子帧包括多个时隙，并且每个时隙包括多个OFDM符号周期；被配 置为由移动站经由随机接入信道发射随机接入信号的设备，其中，通过码序列在频域或时 域中生成随机接入信号，码序列在其自相关中具有高的峰值旁瓣比，随机接入信号只占用 OFDM信号带宽的一部分，且陷波点被插入随机接入信号中以减少对系统中其他OFDM信号 的干扰；并且其中，向随机接入信号的头部、尾部或这两者添加保护间隔，且随机接入信号 加上保护间隔具有一个时隙的长度；被配置为由移动站经由OFDM子信道发射其他数据或 控制信号的设备；以及被配置为从基站接收信号的设备。本发明还提供了一种用于多小区宽带无线系统中的基站的方法，多小区宽带无线系统包括多个基站和移动站，该方法包括形成时间帧结构，其中，每个帧包括多个子帧，每 个子帧包括多个时隙，并且每个时隙包括多个OFDM符号周期；接收从移动站经由随机接入 信道发射的随机接入信号，其中，随机接入信号包含频域或时域中的码序列，码序列在其自 相关中具有高的峰值旁瓣比，随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，且陷波点被插 入随机接入信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰，并且其中，随机接入信号在其头 部、尾部或这两者处包括保护间隔，且随机接入信号加上保护间隔具有一个时隙的长度；接 收从该移动站或其他移动站经由OFDM子信道发射的其他数据或控制信号；以及向多个移 动站发射信号。本发明还提供了一种多小区宽带无线系统中的基站，多小区宽带无线系统包括 多个基站和移动站，这种基站包括被配置为形成时间帧结构的设备，其中，每个帧包括多 个子帧，每个子帧包括多个时隙，并且每个时隙包括多个正交频分复用OFDM符号周期；被 配置为接收从移动站经由随机接入信道发射的随机接入信号的设备，其中，随机接入信号 包含频域或时域中的码序列，码序列在其自相关中具有高的峰值旁瓣比，随机接入信号只 占用OFDM信号带宽的一部分，且陷波点被插入随机接入信号中以减少对系统中其他OFDM 信号的干扰，并且其中，随机接入信号在其头部、尾部或这两者处包括保护间隔，且随机接 入信号加上保护间隔具有一个时隙的长度；被配置为接收从该移动站或其他移动站经由 OFDM子信道发射的其他数据或控制信号的设备；以及被配置为向多个移动站发射信号的 设备。
图1示出由子载波构成的频域中的多载波信号的基本结构。图2示出在频域和时域二者中分割成小单元的无线资源。图3示出一个示范性OFDM系统的帧结构。图4示出该示范性OFDM系统中的子帧结构的三个实例。图5示出OFDM系统和重叠系统的时隙结构。图6是在频域中与DSSS信号重叠的MC信号的图解，其中，DSSS信号的功率水平 比MC信号低得多。图7与图6相同，其中，不是所有的MC子信道都被占用。图8示出MC和DSSS重叠系统的一个发射机结构。图9示出MC和DSSS重叠系统的一个接收机结构。图10示出发射DSSS和MC信号的基站和多个移动站之间的一通信实例。图11示出向其当前的服务基站或其它基站发送DSSS信号的一个移动站。图12示出了使用干扰消除技术来消除复合信号中的干扰DSSS信号以获得一个更 清楚的MC信号。图13示出在时域中在MC符号或时隙边界处完全重叠或部分重叠的DSSS信号和 MC信号。图14示出在频域中具有高峰值对平均值之比的DSSS信号，高峰值对平均值之比 导致对某些MC子载波的强干扰。图15示出使用DSSS信号中的陷波点(spectrum null)来保护MC控制子信道。
图16示出使用简单的欠采样方法对DSSS信号进行的谱控制。图17示出发射DSSS和MC信号二者的多个移动站和基站之间的通信实例。图18示出时域和频域中的典型的信道响应。通过估计时域中的信道响应的峰值， 可获得频域中的信道分布。
具体实施例方式描述了一个宽带无线通信系统，其中，多载波(MC)和直接序列扩频(DSSQ信号二 者在时域和频域二者中被有意重叠在一起。该系统利用MC和DSSS这两个技术，以减轻它 们的弱点。MC信号由于其高的谱效率而被用来携带宽带数据信号，而DSSS信号被用于特殊 目的的处理，诸如初始随机接入、信道探测及短消息传递，其中，诸如简单性、自同步和严重 干扰下的性能的信号特性是所关心的。在本发明的实施例中，MC和DSSS信号二者在正常 操作中是可区分的，并且重叠信号之间的干扰不足以使任一信号的期望性能退化。与其中信号设计成在码域中正交的典型CDMA系统或信号设计成在频域中正交的 OFDM系统不同，本发明的实施例使MC信号和DSSS信号重叠，其中MC信号没有或以很低的 扩展来发射，而DSSS信号以低于MC信号的功率水平来发射。根据本发明特定实施例的方面，MC信号在频域中调制在子载波上，而DSSS信号在 时域中通过信息比特或符号来调制。在某些情况下，调制DSSS序列的信息比特总是一。本发明还提供了这样的设备和装置通过使用诸如发射功率控制、扩展信号设计 及迭代消除的先进技术，在宽带无线多址和/或多小区的网络中实施所述过程和方法。所述MC系统可具有任何特殊的格式，如OFDM或多载波码分多址(MC-CDMA)。所 提出的方法和设备可应用于下行链路、上行链路、或二者，其中，双工技术可以是时分双工 (TDD)或频分双工(FDD)。 描述本发明的各个实施例，是为了提供用于完全理解和实现的特定细节。然而，无 需这样的细节亦可实践本发明的各方面。在一些实例中，为了避免不必要地混淆基本主题， 没有详细示出或描述公知的结构和功能。除非上下文清楚地要求，否则，贯穿本说明和权利要求，用语“包括”、“包含”等应 以包含性的意义来解释而不是排他性或穷尽性的意义，即，其含义为“包括，但不限于”。使 用单数或复数的用语也分别包括复数或单数。此外，在用于本申请中时，用语“在此”、“以 上”、“以下”及类似意义的用语指的是作为整体的本申请而不是本申请任何特定部分。当权 利要求使用用语“或”来引用一序列两个或更多项时，此用语覆盖以下所有该用语的解释 序列中的任何项、序列中的所有项和序列中项的任何组合。多载波通信系统在多载波通信系统中，可在频域和时域二者上分割物理媒介资源(如无线电或线 缆)。该规范的分割为资源共享提供了高灵活性和精细粒度。在频域中多载波信号的基本结构由子载波构成。在特定谱带或信道中，存在固定 数目的子载波。存在三种类型的子载波1.数据子载波，其含有信息数据；2.导频子载波，其相位和振幅是预定的，并为所有接收机所知，并且其用于协助系统功能，如系统参数的估计；以及
3.静默(silent)子载波，其没有能量，并且用于保护带(guard band)和DC载波。图1示出由子载波构成的频域中的多载波信号的基本结构。数据子载波可设置在 称为子信道的群中以支持可缩放性和多址。形成子信道的载波不必彼此相邻。如图1中所 示，每个用户可使用一部分或全部子信道。图2示出在频域(子信道)和时域(时隙)二者中被分割成小单元的无线资源。 MC信号在时域中的基本结构由时隙构成，以支持多址。一个示范性的MC系统OFDM系统在系统中被用作MC系统的一个特例。用于考虑中的上行链路的系统参 数在表1中列出。图3示出了一个适当的OFDM系统的帧结构。在这个系统中，20ms的帧 310被分割成四个5ms的子帧312。一个子帧312由六个时隙314和两个特殊间隔316组 成，其提供从下行链路到上行链路的转换时间，而反之亦然。一个子帧中的六个时隙可对称 或不对称地配置为上行链路或下行链路时隙。图4示出了 OFDM系统中的子帧结构的三个实例一个对称配置412和两个不对称 配置414，每个具有不同数量的上行链路(UL)和下行链路(DL)时隙。图5示出了 OFDM系 统和重叠系统的时隙结构。一个800 μ s的时隙510包括8个OFDM符号512，它们在时域中 由DSSS信号514重叠。两个保护间隔GPl和GP2被分配用于DSSS信号514。表1 上行链路系统参数
权利要求
1.一种用于多小区宽带无线系统中的移动站的方法，所述多小区宽带无线系统包括多 个基站和移动站，所述方法包括形成时间帧结构，其中，每个帧包括多个子帧，每个子帧包括多个时隙，并且每个时隙 包括多个正交频分复用OFDM符号周期；由所述移动站经由随机接入信道发射随机接入信号，其中通过码序列在频域或时域中生成所述随机接入信号，其中，所述码序列在其自相关中 具有高的峰值旁瓣比；所述随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，并且陷波点被插入所述随机接入 信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰；并且向所述随机接入信号的头部、尾部或这两者添加保护间隔，并且所述随机接入信号加 上所述保护间隔一起具有一个时隙的长度；由所述移动站经由OFDM子信道发射其他数据或控制信号；以及 从基站接收信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入信号的时间结构被设计为在所述随 机接入信号和其他OFDM信号之间在时间上没有对准时减少对其他OFDM信号的干扰。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入信号在频域中具有低的峰均比。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入信号被滤波以将其频谱形状限定来 减少对其他OFDM信号的影响。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入信号的起始功率水平基于开环功率 控制设置。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入信号具有特定的特征信号码或序列， 所述特征信号码或序列被指定给所述移动站的服务基站。
7.一种多小区宽带无线系统中的移动站，所述多小区宽带无线系统包括多个基站和移 动站，所述移动站包括被配置为形成时间帧结构的设备，其中，每个帧包括多个子帧，每个子帧包括多个时 隙，并且每个时隙包括多个正交频分复用OFDM符号周期；被配置为由所述移动站经由随机接入信道发射随机接入信号的设备，其中 通过码序列在频域或时域中生成所述随机接入信号，其中，所述码序列在其自相关中 具有高的峰值旁瓣比；所述随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，并且陷波点被插入所述随机接入 信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰；并且向所述随机接入信号的头部、尾部或这两者添加保护间隔，并且所述随机接入信号加 上所述保护间隔一起具有一个时隙的长度；被配置为由所述移动站经由OFDM子信道发射其他数据或控制信号的设备；以及 被配置为从基站接收信号的设备。
8.一种用于多小区宽带无线系统中的基站的方法，所述多小区宽带无线系统包括多个 基站和移动站，所述方法包括形成时间帧结构，其中，每个帧包括多个子帧，每个子帧包括多个时隙，并且每个时隙 包括多个正交频分复用OFDM符号周期；接收从移动站经由随机接入信道发射的随机接入信号，其中 所述随机接入信号包含频域或时域中的码序列，其中，所述码序列在其自相关中具有 高的峰值旁瓣比；并且所述随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，并且陷波点被插入所述随机接入 信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰；所述随机接入信号在其头部、尾部或这两者处包括保护间隔，并且所述随机接入信号 加上所述保护间隔一起具有一个时隙的长度；接收从所述移动站或其他移动站经由OFDM子信道发射的其他数据或控制信号；以及 向多个移动站发射信号。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述随机接入信号的时间结构被设计为在所述随 机接入信号和其他OFDM信号之间在时间上没有对准时减少对其他OFDM信号的干扰。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述随机接入信号在频域中具有低的峰均比。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述随机接入信号被滤波以将其频谱形状限定来 减少对其他OFDM信号的影响。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述随机接入信号具有特定的特征信号码或序 列，所述特征信号码或序列被指定给所述基站。
13.如权利要求8所述的方法，其中，所述基站在时域或频域中使用匹配滤波器或相关 器来检测所述随机接入信号。
14.如权利要求8所述的方法，其中，所述基站在成功检测到所述随机接入信号后，经 由下行链路控制信道向所述移动站发送确认信号。
15.如权利要求8所述的方法，其中，所述确认信号携带有包括用于所述移动站的功率 调整的信息。
16.如权利要求8所述的方法，其中，所述确认信号携带有包括用于所述移动站的时间 调整的信息。
17.一种多小区宽带无线系统中的基站，所述多小区宽带无线系统包括多个基站和移 动站，所述基站包括被配置为形成时间帧结构的设备，其中，每个帧包括多个子帧，每个子帧包括多个时 隙，并且每个时隙包括多个正交频分复用OFDM符号周期；被配置为接收从移动站经由随机接入信道发射的随机接入信号的设备，其中 所述随机接入信号包含频域或时域中的码序列，其中，所述码序列在其自相关中具有 高的峰值旁瓣比；并且所述随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，并且陷波点被插入所述随机接入 信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰；并且所述随机接入信号在其头部、尾部或这两者处包括保护间隔，并且所述随机接入信号 加上所述保护间隔一起具有一个时隙的长度；被配置为接收从所述移动站或其他移动站经由OFDM子信道发射的其他数据或控制信 号的设备；以及被配置为向多个移动站发射信号的设备。
全文摘要
本发明涉及包括多个基站和移动站的多小区宽带无线系统中的移动站和基站及用于其的方法。用于移动站的方法包括形成时间帧结构，其中每个帧包括多个子帧，每个子帧包括多个时隙，且每个时隙包括多个OFDM符号周期；由移动站经随机接入信道发射随机接入信号，其中通过码序列在频域或时域中生成随机接入信号，码序列在其自相关中具有高峰值旁瓣比，随机接入信号只占用OFDM信号带宽的一部分，且陷波点被插入随机接入信号中以减少对系统中其他OFDM信号的干扰，并且其中向随机接入信号的头部、尾部或这两者添加保护间隔，且随机接入信号加上保护间隔具有一个时隙的长度；由移动站经由OFDM子信道发射其他数据或控制信号；以及从基站接收信号。
文档编号H04B7/216GK102064848SQ201010576020
公开日2011年5月18日 申请日期2005年1月27日 优先权日2004年1月29日
发明者李克民, 李小东, 罗国扬, 黄海明 申请人:桥扬科技有限公司