專(zhuān)利名稱(chēng)：基于正交頻分復(fù)用技術(shù)的擴(kuò)頻多址的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址，例如，可以用在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)和其他的通信系統(tǒng)中。
我們希望，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)有盡可能高的效率，可以使a)服務(wù)的用戶(hù)數(shù)目，和b)數(shù)據(jù)速率(若有數(shù)據(jù)服務(wù))都最大。無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)是共用媒體系統(tǒng)，即，有固定的可利用帶寬，所有的系統(tǒng)用戶(hù)一定共享此帶寬。這些系統(tǒng)往往是所謂的“蜂窩式”系統(tǒng)，其中覆蓋的地區(qū)被分割成獨(dú)立的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)由一個(gè)基站提供服務(wù)。
眾所周知，蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中兩個(gè)特別理想的特征是1)小區(qū)內(nèi)干擾，即，一個(gè)用戶(hù)經(jīng)受與該用戶(hù)相同小區(qū)內(nèi)其他用戶(hù)的干擾，是盡可能地小；和2)小區(qū)間干擾，即，一個(gè)用戶(hù)經(jīng)受與該用戶(hù)不同的小區(qū)內(nèi)其他用戶(hù)的干擾，是相鄰小區(qū)內(nèi)全部用戶(hù)所受干擾的平均。大部分現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字蜂窩式系統(tǒng)是時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)，例如，基于移動(dòng)通信特別研究組(GSM)的系統(tǒng)，基于中間標(biāo)準(zhǔn)(IS)-136的系統(tǒng)，或基于IS-54的系統(tǒng)，或它們是碼分多址(CDMA)系統(tǒng)，例如，基于IS-95的系統(tǒng)。
在現(xiàn)有技術(shù)窄帶TDMA系統(tǒng)中，相鄰基站利用頻譜中的不同部分，例如，非重疊的頻譜。然而，互相之間遠(yuǎn)離以避免它們之間干擾的諸基站，即，非相鄰的諸基站，可以利用頻譜中的相同部分。盡管這個(gè)頻譜被復(fù)用，但每個(gè)小區(qū)內(nèi)使用的頻譜只是全部可利用頻譜的一小部分。小區(qū)內(nèi)的每個(gè)用戶(hù)有其自己唯一的頻帶和時(shí)隙組合，因此，TDMA系統(tǒng)沒(méi)有小區(qū)內(nèi)干擾，即，這些系統(tǒng)有蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的第一理想特征。然而，TDMA系統(tǒng)沒(méi)有第二理想特征，給定用戶(hù)只與小區(qū)外少量用戶(hù)干擾，所以，頻譜復(fù)用是基于最差情況下的干擾，而不是基于平均干擾。其結(jié)果是，該系統(tǒng)有低的“頻譜”效率。
在現(xiàn)有技術(shù)直接序列(DS)-CDMA系統(tǒng)中，整個(gè)帶寬被每個(gè)基站利用，但每個(gè)基站利用不同的擴(kuò)展碼。這種CDMA系統(tǒng)比窄帶TDMA系統(tǒng)有較高的頻譜效率。因此，CDMA系統(tǒng)有蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的第二理想特征。然而，CDMA系統(tǒng)沒(méi)有蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的第一理想特征，其原因是，雖然從小區(qū)內(nèi)基站發(fā)射的諸信號(hào)是正交的，由于信道色散，接收機(jī)中接收到的諸信號(hào)不一定是正交的。這就導(dǎo)致相同小區(qū)內(nèi)諸用戶(hù)之間的干擾。
建議的現(xiàn)有技術(shù)跳頻(FH)-CDMA系統(tǒng)非常類(lèi)似于窄帶TDMA系統(tǒng)，不同的是，它們采用跳頻技術(shù)以得到蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的第二理想特征。尤其是，每個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射窄帶信號(hào)，周期性地改變載頻以獲得跳頻。然而，不利的是，這種跳頻相對(duì)而言較慢，減小了系統(tǒng)能夠容許的傳輸路徑上給定延遲可以獲得的平均量。
1995年4月25日給Roche等人授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,410,538公開(kāi)一種多音調(diào)CDMA系統(tǒng)。這種系統(tǒng)基本上是一個(gè)OFDM系統(tǒng)，通過(guò)確保小區(qū)內(nèi)接收到的諸信號(hào)是正交的，以消除小區(qū)內(nèi)干擾。因此，Roche等人的系統(tǒng)具有蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的兩個(gè)理想特征。然而，Roche等人的系統(tǒng)把頻譜分成大量的音調(diào)，使該系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)系統(tǒng)中的多普勒(Doppler)頻率漂移十分靈敏。此外，由于每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)在大量音調(diào)上發(fā)射，移動(dòng)發(fā)射機(jī)的峰值對(duì)平均值比率非常高，導(dǎo)致移動(dòng)臺(tái)中很差的功率效率，功率往往是移動(dòng)臺(tái)中一個(gè)受限制的資源，這一點(diǎn)是很不利的。
1996年8月20日給Brajal等人授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利No.5,548,582公開(kāi)一種基于一般寬帶正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址。
我們已確認(rèn)，Brajal等人的系統(tǒng)在蜂窩式系統(tǒng)中使用不是最佳的，其中沒(méi)有說(shuō)明如何優(yōu)化a)跳頻圖，b)音調(diào)分配，或c)帶寬復(fù)用。我們還確認(rèn)，單獨(dú)地和/或集體地優(yōu)化這些因素，對(duì)于得到頻譜高效的系統(tǒng)是重要的，即，這種系統(tǒng)具有蜂窩式無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中兩個(gè)特別理想的特征。所以，按照本發(fā)明的原理，OFDM多址系統(tǒng)中的整個(gè)帶寬被分成若干個(gè)正交音調(diào)，所有的正交音調(diào)在每個(gè)小區(qū)內(nèi)復(fù)用。為了減小移動(dòng)發(fā)射機(jī)中的峰值對(duì)平均值比率，最好給低位速率用戶(hù)(例如，話(huà)音用戶(hù))分配單個(gè)正交音調(diào)，而不大于非常小數(shù)目的正交音調(diào)用于與基站的通信。類(lèi)似地給數(shù)據(jù)用戶(hù)分配用于數(shù)據(jù)通信的音調(diào)。然而，分配給每個(gè)數(shù)據(jù)特定用戶(hù)的音調(diào)數(shù)目是該用戶(hù)數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。對(duì)給定用戶(hù)的音調(diào)分配在可利用的頻帶內(nèi)不總是相同的，對(duì)每個(gè)用戶(hù)分配的音調(diào)隨時(shí)跳頻。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)計(jì)音調(diào)跳頻圖(hopping pattern)以獲得最大的頻率分集和對(duì)小區(qū)間干擾取平均，例如，利用這樣一種圖形(pattern)，它是作為互相正交拉丁方的函數(shù)產(chǎn)生的。更具體地說(shuō)，在下行鏈路，即，在從基站到移動(dòng)臺(tái)的信道上，分配給每個(gè)用戶(hù)的音調(diào)相對(duì)地變化較快，例如，從符號(hào)到符號(hào)，即，用戶(hù)快速地從一種音調(diào)“跳”到另一種音調(diào)。然而，在上行鏈路，即，在從移動(dòng)臺(tái)到基站的信道上，雖然快速地跳頻是可能的，但效率低，所以最好采用慢速跳頻，可以有效地調(diào)制上行鏈路信號(hào)。然而，在上行鏈路采用慢速跳頻時(shí)，必須利用附加的技術(shù)(例如，間插方法)以補(bǔ)償小區(qū)間干擾平均效應(yīng)的下降。
按照本發(fā)明的另一方面，在數(shù)據(jù)通信時(shí)，在上行鏈路和/或下行鏈路采用功率控制以增大傳輸速率，例如，通過(guò)增大每單位時(shí)間每個(gè)音調(diào)發(fā)射的符號(hào)數(shù)目或編碼速率，作為每個(gè)音調(diào)分配的功率和相應(yīng)信道衰減的函數(shù)。
在以下附圖中

圖1表示在帶寬W內(nèi)一個(gè)小區(qū)可利用的正交音調(diào)實(shí)例，其中頻率間隔為Δ；圖2表示符號(hào)傳輸中的符號(hào)周期T和傳輸循環(huán)前綴所需的附加時(shí)間TC的時(shí)域圖；圖3表示OFDM發(fā)射機(jī)實(shí)例的方框圖；圖4表示OFDM接收機(jī)實(shí)例的方框圖；圖5表示基站中圖3所示數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器(data-to-tone applier)305的詳細(xì)實(shí)施裝置；圖6表示另一種OFDM發(fā)射機(jī)實(shí)例的方框圖；和圖7表示另一種OFDM接收機(jī)實(shí)例的方框圖。
以下僅僅舉例說(shuō)明本發(fā)明的原理。因此，可以理解，專(zhuān)業(yè)人員能夠設(shè)計(jì)出各種裝置，雖然此處沒(méi)有明確地描述或展示這些裝置，但是體現(xiàn)本發(fā)明的原理并包含在其精神和范圍內(nèi)。此外，此處敘述的所有例子和條件語(yǔ)言主要是用于教育，幫助讀者了解本發(fā)明的原理和發(fā)明者提出的概念以加深理解，應(yīng)當(dāng)不受這些特定敘述的例子和條件的限制。而且，此處敘述的有關(guān)本發(fā)明原理，觀點(diǎn)和實(shí)施例的說(shuō)明以及具體的例子應(yīng)當(dāng)包括其結(jié)構(gòu)和功能兩方面相當(dāng)?shù)膬?nèi)容。此外，我們認(rèn)為，這些相當(dāng)?shù)膬?nèi)容包含當(dāng)前已知的和未來(lái)發(fā)展的，即，完成相同功能而發(fā)展的任何其他方面，它與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。
因此，例如，專(zhuān)業(yè)人員可以理解，此處的方框圖代表體現(xiàn)本發(fā)明原理的所述電路原理圖。同樣地，可以理解，任何的流程圖，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，偽碼，等等代表各種過(guò)程，這些過(guò)程基本上可以表示在計(jì)算機(jī)可讀的媒體中并由計(jì)算機(jī)或處理器來(lái)執(zhí)行，不管此處是否明確地畫(huà)出這種計(jì)算機(jī)或處理器。
圖中表示的各個(gè)單元功能，包括用“處理器”標(biāo)記的功能塊，可以通過(guò)利用專(zhuān)用硬件和能夠執(zhí)行軟件的硬件與恰當(dāng)軟件的結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。在有處理器的情況下，其功能可以由單個(gè)專(zhuān)用處理器，單個(gè)共用處理器，或多個(gè)單獨(dú)處理器實(shí)現(xiàn)，其中一些處理器可以共用。此外，明確使用的術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是專(zhuān)門(mén)指能夠執(zhí)行軟件的硬件，可以隱含地包括(不受此限制)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件，用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，和非易失性存儲(chǔ)器。還可以包括其他普通的和/或定制的硬件。類(lèi)似地，圖中畫(huà)出的開(kāi)關(guān)只是原理性的。它們的功能可以這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)行程序邏輯，通過(guò)專(zhuān)用邏輯，通過(guò)程序控制與專(zhuān)用邏輯的相互作用，或者甚至用手動(dòng)方式，能夠從上下文中更具體地了解執(zhí)行者可以選擇的具體方法。
在權(quán)利要求書(shū)中，表示為完成特定功能裝置的任何單元，可以包括完成該功能的任何方法，例如，包括a)完成該功能的電路單元的組合或b)包括固件，微碼等在內(nèi)的任何形式軟件，與適當(dāng)電路的組合，用于執(zhí)行完成該功能的那個(gè)軟件。權(quán)利要求書(shū)中確定的本發(fā)明是基于這樣的事實(shí)，各種列舉裝置給出的功能是按照權(quán)利要求書(shū)中要求的方式組合在一起。因此，申請(qǐng)人把能夠提供那些功能的任何裝置相當(dāng)于此處所提到的一些裝置。
在描述本發(fā)明之前，需要大致明白本發(fā)明運(yùn)行的環(huán)境，即，正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)。
正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)利用一段頻率帶寬內(nèi)若干個(gè)正交音調(diào)從不同的用戶(hù)同時(shí)發(fā)射數(shù)據(jù)。特別是，對(duì)于任何特定的用于符號(hào)傳輸?shù)姆?hào)周期T和給定的帶寬W，可利用的正交音調(diào)數(shù)目N是由WT給出。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，相同的帶寬W在每個(gè)小區(qū)中復(fù)用。正交音調(diào)之間的間隔為Δ，它是由1/T給出。除了用于符號(hào)傳輸?shù)姆?hào)周期T以外，需要附加的時(shí)間TC用于傳輸循環(huán)前綴，它是添加在每個(gè)符號(hào)周期上，用于補(bǔ)償信道響應(yīng)和發(fā)射機(jī)中脈沖整形濾波器引入的色散。因此，雖然利用了總的周期T+TC，僅僅T是用在用戶(hù)的數(shù)據(jù)傳輸。
圖1表示在帶寬W內(nèi)一個(gè)小區(qū)可利用的正交音調(diào)實(shí)例，其中頻率間隔為Δ。圖2表示符號(hào)傳輸中的符號(hào)周期T和傳輸循環(huán)前綴所需的附加時(shí)間TC的時(shí)域圖。注意，在每個(gè)符號(hào)周期T內(nèi)，數(shù)據(jù)可以基本上同時(shí)送到每個(gè)音調(diào)上。而且，數(shù)據(jù)符號(hào)周期T的最后部分往往用作圖2所示方式的循環(huán)前綴。
圖3表示OFDM發(fā)射機(jī)301實(shí)例的方框圖。由于它的高水平，圖3的方框圖代表現(xiàn)有技術(shù)的OFDM發(fā)射機(jī)或按照本發(fā)明原理的OFDM發(fā)射機(jī)取決于圖3中各個(gè)部件的具體實(shí)施方案。此外，OFDM發(fā)射機(jī)301可以用在基站中作為下行鏈路發(fā)射機(jī)或用在移動(dòng)臺(tái)中作為上行鏈路發(fā)射機(jī)。以下要更充分地描述任何一種應(yīng)用中所需的具體實(shí)施例。
OFDM發(fā)射機(jī)301包括a)編碼器303，b)數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305，c)音調(diào)分配單元307，和d)循環(huán)前綴預(yù)加器(prepender)309。
編碼器303從源接收到用于傳輸?shù)恼w信息流，并按照特定的編碼方案給以編碼。這種整體信息流通常包含代表多于一個(gè)用戶(hù)產(chǎn)生的信息流(若OFDM發(fā)射機(jī)301用于基站中)和只包含一個(gè)用戶(hù)的信息流(若OFDM發(fā)射機(jī)301用于移動(dòng)臺(tái)中)。編碼方案可以變化，不管特定信息流中傳輸?shù)男畔⑹窃?huà)音或數(shù)據(jù)。一般專(zhuān)業(yè)人員能夠1)選取，例如，傳統(tǒng)的卷積編碼或分組編碼，或2)設(shè)計(jì)合適的編碼方案，它作為干擾環(huán)境模型的函數(shù)，在該環(huán)境中部署OFDM系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305調(diào)制從編碼器303輸出的整體編碼信息流到各個(gè)可利用的音調(diào)上。對(duì)于整體編碼信息流內(nèi)的每個(gè)特定編碼信息流，音調(diào)分配單元307至少分配一個(gè)音調(diào)，該音調(diào)用于調(diào)制從編碼器303接收到的特定編碼信息流。若特定編碼信息流是話(huà)音，則按照本發(fā)明的一個(gè)方面，最好分配單個(gè)正交音調(diào)給特定編碼信息流，但不可大于非常小數(shù)目的正交音調(diào)。若特定編碼信息流是數(shù)據(jù)，則按照本發(fā)明的一個(gè)方面，分配給特定編碼信息流的正交音調(diào)數(shù)目是該特定編碼信息流用戶(hù)的數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。
分配到每個(gè)編碼信息流的音調(diào)是由音調(diào)分配單元307分配的，它把該分配方案?jìng)鬟f給數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305。給定用戶(hù)的音調(diào)分配在可利用的波段內(nèi)不總是相同的，而是由音調(diào)分配單元307對(duì)分配給每個(gè)用戶(hù)的音調(diào)隨時(shí)跳頻。
如上所述，循環(huán)前綴預(yù)加器309添加循環(huán)前綴到每個(gè)符號(hào)周期。添加的循環(huán)前綴只是給OFDM發(fā)射機(jī)301所用的音調(diào)。因此，例如，若OFDM發(fā)射機(jī)301是在利用所有音調(diào)的基站中，則循環(huán)前綴利用帶寬W內(nèi)所有的正交音調(diào)。若OFDM發(fā)射機(jī)301是在僅僅利用單個(gè)音調(diào)的移動(dòng)臺(tái)中，則循環(huán)前綴只利用那個(gè)特定的單個(gè)音調(diào)。有利的是，利用循環(huán)前綴避免了接收機(jī)所需要的均衡作用。
圖4表示OFDM接收機(jī)401實(shí)例的方框圖。與圖3相同，由于它的高水平，圖4的方框圖表示現(xiàn)有技術(shù)的OFDM接收機(jī)或按照本發(fā)明原理的OFDM接收機(jī)取決于圖4中各個(gè)部件的具體實(shí)施方案。此外，如圖所示，OFDM接收機(jī)401可以用在基站中作為下行鏈路接收機(jī)或用在移動(dòng)臺(tái)中作為上行鏈路接收機(jī)。以下要更充分地描述任何一種應(yīng)用中所需的具體實(shí)施例。
OFDM接收機(jī)401包括a)循環(huán)前綴移去器(remover)409，b)音調(diào)數(shù)據(jù)提取器(tone-to-data extractor)405，c)音調(diào)分配單元407，和d)解碼器403。
在OFDM接收機(jī)401中接收到的信號(hào)，例如，由天線(xiàn)和放大器裝置(未畫(huà)出)提供給循環(huán)前綴移去器409。循環(huán)前綴移去器409從接收信號(hào)的每個(gè)總周期中去掉循環(huán)前綴。留下的具有周期T的信號(hào)提供給音調(diào)數(shù)據(jù)提取器405。
音調(diào)數(shù)據(jù)提取器405提取OFDM接收機(jī)401所用各個(gè)音調(diào)上接收到的每個(gè)信息流，得到一個(gè)整體重建數(shù)據(jù)流。給OFDM接收機(jī)401使用的音調(diào)是由音調(diào)分配單元407分配的，它把該分配方案?jìng)鬟f給音調(diào)數(shù)據(jù)提取器405。給定用戶(hù)的音調(diào)分配在可利用的波段內(nèi)不總是相同的，而是由音調(diào)分配單元407對(duì)分配給每個(gè)用戶(hù)的音調(diào)隨時(shí)跳頻。所以，OFDM發(fā)射機(jī)301的音調(diào)分配單元307與相關(guān)OFDM接收機(jī)401的音調(diào)分配單元407之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是必需的。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系通常是通過(guò)事先的安排獲得的，例如，在建立呼叫之后。
解碼器403從音調(diào)數(shù)據(jù)提取器405接收傳輸?shù)恼w信息流，并把它解碼得到整體的輸出信息流。解碼過(guò)程往往是按照編碼該信息流的逆過(guò)程完成的。然而，考慮到信道和其他的效應(yīng)，可以對(duì)解碼過(guò)程作改動(dòng)以得到比直接利用逆編碼過(guò)程更可靠的解碼輸出?；蛘?，考慮到信道響應(yīng)，干擾，和其他的效應(yīng)，可以研制專(zhuān)門(mén)的算法，用于解碼接收到的信號(hào)。這種整體輸出信息流通常包含代表多于一個(gè)用戶(hù)產(chǎn)生的信息流(若OFDM接收機(jī)401用于基站中)和只包含一個(gè)用戶(hù)的信息流(若OFDM接收機(jī)401用于移動(dòng)臺(tái)中)。
形成的整體輸出信息流提供給目的地作進(jìn)一步的處理。例如，若信息流是話(huà)音和OFDM接收機(jī)401是在移動(dòng)臺(tái)中，則提供的該信息流轉(zhuǎn)變成用戶(hù)可以重放的音響信號(hào)。若信息流是話(huà)音和OFDM接收機(jī)401是在基站中，則該話(huà)音信息可以分開(kāi)，傳輸?shù)阶詈蟮哪康牡兀?，?jīng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)。
圖5表示基站中圖3所示數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305的詳細(xì)實(shí)施裝置。每個(gè)乘法器501把特定的信息流乘以正弦波形，該正弦波形是一種正交音調(diào)，由音調(diào)發(fā)生器503產(chǎn)生。然后，加法器505對(duì)形成的調(diào)制信號(hào)求和。通常，數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305是數(shù)字式的，例如，完成乘法器501，音調(diào)發(fā)生器503，和加法器505功能的處理器，該加法器采用正交音調(diào)的數(shù)字表示。
與圖5所示相同的總體結(jié)構(gòu)可用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)中的數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305。然而，取代有N個(gè)乘法器的基站覆蓋小區(qū)內(nèi)N個(gè)正交音調(diào)的整個(gè)范圍，只有使用最大數(shù)目正交音調(diào)的移動(dòng)臺(tái)需要有可利用的乘法器。由于許多移動(dòng)臺(tái)僅僅限于話(huà)音，所以，只需提供一個(gè)乘法器。然而，以下要更詳細(xì)地描述的，由于給每個(gè)用戶(hù)的音調(diào)分配是變化的，要求移動(dòng)臺(tái)中的音調(diào)發(fā)生器能夠產(chǎn)生全部N個(gè)正交音調(diào)的范圍。此外，若只使用一種音調(diào)，則可以省去加法器505。
如上所述，分配給任何特定信息流的音調(diào)是周期性地變化，這在專(zhuān)業(yè)上一般稱(chēng)之為跳頻，此處更確切地稱(chēng)之為跳音調(diào)。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)計(jì)跳音調(diào)圖以獲得最大的頻率分集和對(duì)小區(qū)間干擾取平均。這可以利用跳頻圖來(lái)得到，它是作為互相正交拉丁方的函數(shù)產(chǎn)生的。例如，參閱IEEE on Vehicular Technology，Vol.44，No.4，pp.763-770，November 1995上發(fā)表的Gregory J.Pottie和A.RobertCalderbank文章‘蜂窩式無(wú)線(xiàn)電的信道編碼策略’。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，在下行鏈路，即，在從基站到移動(dòng)臺(tái)的信道上，例如，由音調(diào)分配單元307(圖3)分配給每個(gè)用戶(hù)的音調(diào)，變化相對(duì)地較快，例如，從符號(hào)到符號(hào)，即，用戶(hù)快速地從一種音調(diào)“跳”到另一種音調(diào)。然而，在上行鏈路，即，在從移動(dòng)臺(tái)到基站的信道上，雖然快速跳頻是可以的，但它是低效率的；所以，例如，最好由音調(diào)分配單元307采用慢速跳頻，可以有效地調(diào)制上行鏈路信號(hào)。
需要采用快速跳頻的理由是很快得到平均過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于下行鏈路，可以有效地采用塊速跳頻，因?yàn)閷?dǎo)頻信號(hào)是由基站發(fā)射并被所有的移動(dòng)臺(tái)共用。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)可以利用接收到的導(dǎo)頻信號(hào)確定其本身與基站之間的信道特征。一旦知道信道特征，移動(dòng)臺(tái)可以利用該特征完成相干檢測(cè)，它是檢測(cè)OFDM系統(tǒng)的理想形式，因?yàn)樗鼘?duì)于給定的信號(hào)干擾比有較好性能。特別是，相干檢測(cè)只利用一個(gè)符號(hào)可以準(zhǔn)確地解調(diào)接收的信號(hào)。
在上行鏈路沒(méi)有導(dǎo)頻信號(hào)，因?yàn)槊總€(gè)移動(dòng)臺(tái)必須產(chǎn)生其自己的導(dǎo)頻信號(hào)，利用每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的導(dǎo)頻信號(hào)是高代價(jià)的，按照可利用的帶寬考慮幾乎是不允許的。所以，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)與基站之間的上行鏈路信道特征不能由基站確定。沒(méi)有上行鏈路信道特征的信息，基站就不能完成相干檢測(cè)。因此，要求有其他的檢測(cè)方法，例如，微分解調(diào)或基于訓(xùn)練符號(hào)的解調(diào)，以保證發(fā)射信號(hào)的準(zhǔn)確解調(diào)。這些其他的檢測(cè)方法要求，每個(gè)用戶(hù)把幾個(gè)符號(hào)保持在相同的音調(diào)上，更多的符號(hào)保持在相同的音調(diào)上就增大信道的利用效率。
當(dāng)采用慢速跳頻時(shí)，減少了小區(qū)間干擾的平均過(guò)程，因?yàn)楦蓴_用戶(hù)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持在相同的音調(diào)上。因此，需要更多的時(shí)間把干擾效應(yīng)擴(kuò)展到小區(qū)內(nèi)的各個(gè)移動(dòng)臺(tái)。所以，需要采用另外的方法，例如，間插方法，在上行鏈路采用慢速跳頻時(shí)，補(bǔ)償小區(qū)間干擾平均效應(yīng)的下降。
更具體地說(shuō)，如圖6所示，間插單元(interleaving unit)601可以并入到OTDM發(fā)射機(jī)301中的編碼器303與數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305之間。間插單元601的功能是間插由數(shù)據(jù)音調(diào)應(yīng)用器305給用戶(hù)加上的符號(hào)，例如，特定的音調(diào)，若用戶(hù)是話(huà)音用戶(hù)，則只采用一個(gè)正交音調(diào)。因此，編碼器303產(chǎn)生的所有符號(hào)不是按順序發(fā)送，它們是按照這樣的一種方式紊亂地發(fā)送，在一些符號(hào)因干擾不能被正確接收的情況下，很可能便于接收機(jī)作誤差修正。注意，每個(gè)用戶(hù)或各組用戶(hù)的間插圖可能是不同的。例如，需要對(duì)話(huà)音用戶(hù)使用第一間插圖，這些用戶(hù)容許較小的延遲，但允許信號(hào)中有一些誤差；需要對(duì)數(shù)據(jù)用戶(hù)使用第二間插圖，這些用戶(hù)允許較大的延遲，但只允許信號(hào)中較小的誤差。此外，可以在分配給單個(gè)用戶(hù)各種音調(diào)的信息流中完成間插過(guò)程。
類(lèi)似地，如圖7所示，去間插單元701并入到OTDM接收機(jī)401中的音調(diào)數(shù)據(jù)提取器405與解碼器403之間。去間插單元701對(duì)用戶(hù)的信息流完成間插單元601間插作用的逆過(guò)程，以恢復(fù)非間插的信息流。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行基于蜂窩式正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的方法，包括以下步驟分配非常小數(shù)目的正交音調(diào)給傳輸?shù)臀凰俾市畔⒌拿總€(gè)用戶(hù)；在可利用的頻譜范圍內(nèi)隨時(shí)跳頻所述分配的音調(diào)，其中在所述系統(tǒng)的下行鏈路，所述分配的音調(diào)是快速跳頻；和在所述系統(tǒng)的上行鏈路，所述分配的音調(diào)是慢速跳頻。
2.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述非常小的數(shù)目是1。
3.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述低位速率信息是話(huà)音。
4.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述分配的音調(diào)是利用為互相正交拉丁方的函數(shù)的圖形跳頻的。
5.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，還包括步驟分配若干個(gè)大于所述非常小數(shù)目的正交音調(diào)給傳輸較高位速率信息的每個(gè)用戶(hù)。
6.按照權(quán)利要求5的發(fā)明，其中所述較高位速率信息是數(shù)據(jù)。
7.按照權(quán)利要求5的發(fā)明，其中所述跳頻步驟還包括與跳頻用于傳輸?shù)臀凰俾市畔⒎峙涞乃鲆粽{(diào)的同時(shí)，跳頻用于傳輸較高位速率信息分配給每個(gè)用戶(hù)的所述音調(diào)。
8.按照權(quán)利要求6的發(fā)明，其中功率控制是在所述數(shù)據(jù)的下行鏈路完成的，所以，該數(shù)據(jù)每個(gè)音調(diào)發(fā)射的符號(hào)數(shù)目是每個(gè)音調(diào)分配的功率和下行鏈路信道衰減的函數(shù)。
9.按照權(quán)利要求6的發(fā)明，其中功率控制是在所述數(shù)據(jù)的上行鏈路完成的，所以，該數(shù)據(jù)每個(gè)音調(diào)發(fā)射的符號(hào)數(shù)目是每個(gè)音調(diào)分配的功率和上行鏈路信道衰減的函數(shù)。
10.一種運(yùn)行基于蜂窩式正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的方法，包括以下步驟分配正交音調(diào)用于傳輸數(shù)據(jù)；在可利用的頻譜范圍內(nèi)隨時(shí)跳頻所述分配的音調(diào)，其中在所述系統(tǒng)的下行鏈路，所述分配的音調(diào)是快速跳頻；和在所述系統(tǒng)的上行鏈路，所述分配的音調(diào)是慢速跳頻。
11.按照權(quán)利要求10的發(fā)明，其中功率控制是在數(shù)據(jù)通信的下行鏈路完成的，所以，每個(gè)音調(diào)發(fā)射的符號(hào)數(shù)目是每個(gè)音調(diào)分配的功率和下行鏈路信道衰減的函數(shù)。
12.按照權(quán)利要求10的發(fā)明，其中功率控制是在數(shù)據(jù)通信的上行鏈路完成的，所以，每個(gè)音調(diào)發(fā)射的符號(hào)數(shù)目是每個(gè)音調(diào)分配的功率和上行鏈路信道衰減的函數(shù)。
13.一種運(yùn)行基于蜂窩式正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的方法，包括以下步驟分配非常小數(shù)目的正交音調(diào)用于無(wú)線(xiàn)終端與基站的通信；在可利用的頻譜范圍內(nèi)隨時(shí)跳頻所述分配的音調(diào)，其中所述分配的音調(diào)是利用為互相正交拉丁方的函數(shù)的圖形跳頻的。
14.按照權(quán)利要求13的發(fā)明，其中所述與基站的通信是傳輸話(huà)音信息。
15.按照權(quán)利要求13的發(fā)明，其中所述非常小的數(shù)目是1。
16.一種運(yùn)行基于蜂窩式正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)備，包括以下步驟分配非常小數(shù)目正交音調(diào)的裝置，用于傳輸?shù)臀凰俾市畔?；在可利用的頻譜范圍內(nèi)隨時(shí)跳頻所述分配音調(diào)的裝置，其中在所述系統(tǒng)的下行鏈路，所述分配的音調(diào)是快速跳頻；和在所述系統(tǒng)的上行鏈路，所述分配的音調(diào)是慢速跳頻。
17.按照權(quán)利要求16的發(fā)明，其中所述非常小的數(shù)目是1。
18.按照權(quán)利要求16的發(fā)明，其中所述低位速率信息是話(huà)音。
19.一種用于基于蜂窩式正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的處理器，所述處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀形式的軟件，所述軟件安排在功能模塊中，并包括分配非常小數(shù)目正交音調(diào)的模塊，用于傳輸?shù)臀凰俾市畔?；在可利用的頻譜范圍內(nèi)隨時(shí)跳頻所述分配音調(diào)的模塊，其中在所述系統(tǒng)的下行鏈路，所述分配的音調(diào)是快速跳頻；和在所述系統(tǒng)的上行鏈路，所述分配的音調(diào)是慢速跳頻。
20.按照權(quán)利要求19的發(fā)明，其中所述非常小的數(shù)目是1。
21.按照權(quán)利要求19的發(fā)明，其中所述低位速率信息是話(huà)音。
22.一種運(yùn)行基于蜂窩式正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的方法，所述基于OFDM的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的每個(gè)小區(qū)分配到占用一段頻帶中的一組正交音調(diào)，該方法包括以下步驟分配非常小數(shù)目的正交音調(diào)用于傳輸話(huà)音；在可利用的頻譜范圍內(nèi)隨時(shí)跳頻所述分配音調(diào)，其中在所述系統(tǒng)的下行鏈路，所述分配的音調(diào)是快速跳頻；和在所述系統(tǒng)的上行鏈路，所述分配的音調(diào)是慢速跳頻；其中給基于所述OFDM的擴(kuò)頻多址無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中每個(gè)用戶(hù)的所述一組正交音調(diào)占用的所述頻帶大致是相同的。
全文摘要
在一種基于正交頻分復(fù)用技術(shù)的擴(kuò)頻多址系統(tǒng)中,整個(gè)帶寬被分成若干個(gè)正交音調(diào),所有的正交音調(diào)在每個(gè)小區(qū)中復(fù)用。為了減小移動(dòng)發(fā)射機(jī)中的峰值對(duì)平均值比率,最好給每個(gè)話(huà)音用戶(hù)分配單個(gè)正交音調(diào),但不大于非常小數(shù)目的正交音調(diào)用于與基站的通信。給數(shù)據(jù)用戶(hù)類(lèi)似地分配用于數(shù)據(jù)通信的音調(diào),然而,分配給每個(gè)數(shù)據(jù)特定用戶(hù)的音調(diào)數(shù)目是該用戶(hù)數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。對(duì)給定用戶(hù)的音調(diào)分配在可利用的頻帶內(nèi)不總是相同的,而是對(duì)每個(gè)用戶(hù)分配的音調(diào)隨時(shí)跳頻。
文檔編號(hào)H04L5/02GK1267152SQ00103869
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月11日
發(fā)明者雷基夫·拉羅阿, 厲雋懌, 米切拉·C·范德文 申請(qǐng)人:朗迅科技公司