專利名稱：利用定向天線基于正交頻分復用技術的擴頻多址系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址，例如，可以用在無線通信系統(tǒng)和其他的通信系統(tǒng)中。
我們希望，無線通信系統(tǒng)有盡可能高的效率，可以使a)服務的用戶數(shù)目，和b)數(shù)據(jù)速率(若有數(shù)據(jù)服務)都最大。無線系統(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)被分割成獨立的小區(qū)，每個小區(qū)由一個基站提供服務。
眾所周知，本領域中，蜂窩式無線系統(tǒng)中兩個特別理想的特征是1)小區(qū)內干擾，即，一個用戶經(jīng)受與該用戶相同小區(qū)內其他用戶的干擾，是盡可能地?。缓?)小區(qū)間干擾，即，一個用戶經(jīng)受與該用戶不同的小區(qū)內其他用戶的干擾，是相鄰小區(qū)內全部用戶所受干擾的平均。大部分現(xiàn)有技術的數(shù)字蜂窩式系統(tǒng)是時分多址(TDMA)系統(tǒng)，例如，基于移動通信特別研究組(GSM)的系統(tǒng)，基于中間標準(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。盡管這個頻譜被復用，但每個小區(qū)內使用的頻譜只是全部可利用頻譜的一小部分。小區(qū)內的每個用戶有其自己唯一的頻帶和時隙組合，因此，TDMA系統(tǒng)沒有小區(qū)內干擾，即，這些系統(tǒng)有蜂窩式無線系統(tǒng)的第一理想特征。然而，TDMA系統(tǒng)沒有第二理想特征，給定用戶只與小區(qū)外少量用戶干擾，所以，頻譜復用是基于最差情況下的干擾，而不是基于平均干擾。其結果是，該系統(tǒng)有低的“頻譜”效率。
在現(xiàn)有技術直接序列(DS)-CDMA系統(tǒng)中，整個帶寬被每個基站利用，但每個基站利用不同的擴展碼。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)有蜂窩式無線系統(tǒng)的第二理想特征。然而，CDMA系統(tǒng)沒有蜂窩式無線系統(tǒng)的第一理想特征，其原因是，雖然從小區(qū)內基站發(fā)射的諸信號是正交的，由于信道色散，接收機中接收到的諸信號不一定是正交的。這就導致相同小區(qū)內諸用戶之間的干擾。
建議的現(xiàn)有技術跳頻(FH)-CDMA系統(tǒng)非常類似于窄帶TDMA系統(tǒng)，不同的是，它們采用跳頻技術以得到蜂窩式無線系統(tǒng)的第二理想特征。尤其是，每個發(fā)射機發(fā)射窄帶信號，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等人授權的美國專利No.5,410,538公開一種多音調CDMA系統(tǒng)。這種系統(tǒng)基本上是一個OFDM系統(tǒng)，通過確保小區(qū)內接收到的諸信號是正交的，以消除小區(qū)內干擾。因此，Roche等人的系統(tǒng)具有蜂窩式無線系統(tǒng)的兩個理想特征。然而，Roche等人的系統(tǒng)把頻譜分成大量的音調，使該系統(tǒng)對移動系統(tǒng)中的多普勒(Doppler)頻率漂移十分靈敏。此外，由于每個移動用戶在大量音調上發(fā)射，移動發(fā)射機的峰值對平均值比率非常高，導致移動臺中很差的功率效率，功率往往是移動臺中一個受限制的資源，這一點是很不利的。
1996年8月20日給Brajal等人授權的美國專利No.5,548,582公開一種基于一般寬帶正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址。
我們已確認，在美國專利申請序列號(Laroia 9-1-1案)中，Brajal等人的系統(tǒng)在蜂窩式系統(tǒng)中使用不是最佳的，其中沒有說明如何優(yōu)化a)跳頻圖，b)音調分配，或c)帶寬復用。我們還確認，單獨地和/或集體地優(yōu)化這些因素，對于得到頻譜高效的系統(tǒng)是重要的，即，這種系統(tǒng)具有蜂窩式無線系統(tǒng)中兩個特別理想的特征。特別是，我們在美國專利申請序列號(Laroia 9-1-1案)中公開，把整個帶寬分成若干個正交音調，在每個小區(qū)中復用所有的正交音調。為了減小移動發(fā)射機中的峰值對平均值比率，最好給低位速率用戶(例如，話音用戶)分配單個正交音調，但不大于非常小數(shù)目的正交音調用于與基站的通信。類似地給數(shù)據(jù)用戶分配用于數(shù)據(jù)通信的音調。然而，分配給每個數(shù)據(jù)特定用戶的音調數(shù)目是該用戶數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。對給定用戶的音調分配在可利用的頻帶內不總是相同的，對每個用戶分配的音調隨時跳頻。
公開一種跳音調圖(tone hopping pattern)，例如，利用互相正交拉丁方的函數(shù)的圖形，獲得最大的頻率分集和對小區(qū)間干擾取平均。更具體地說，在下行鏈路，即，在從基站到移動臺的信道上，分配給每個用戶的音調變化相對地較快，例如，從符號到符號，即，用戶快速地從一種音調“跳”到另一種音調。然而，在上行鏈路，即，在從移動臺到基站的信道上，雖然快速地跳躍是可能的，最好采用慢速跳躍，可以有效地調制上行鏈路信號。然而，在上行鏈路采用慢速跳躍時，必須利用附加的技術(例如，間插(interleaving))以補償小區(qū)間干擾平均效應的下降。
我們已確認，雖然以上的進步和改進對于獲得頻譜效率高的系統(tǒng)還是必需的，這種系統(tǒng)具有蜂窩式無線系統(tǒng)兩個特別理想的特征。按照本發(fā)明的原理，一種改進是小區(qū)內的基站利用定向天線，為的是可以把小區(qū)劃分為扇形區(qū)，作為減小小區(qū)間干擾的方法。按照本發(fā)明的一個方面，不但從傳輸觀點考慮，由于下行鏈路天線的方向性把小區(qū)劃分為扇形區(qū)，而且每個小區(qū)內利用的OFDM音調相應地也劃分為扇形區(qū)，即，給小區(qū)內的每個扇形區(qū)分配一段可用頻帶的子帶內一組音調，用在發(fā)射到那個扇形區(qū)的時候。例如，在六邊形的小區(qū)中，給相同取向方位的所有扇形區(qū)分配相同子帶內的音調。
按照本發(fā)明的另一個方面，分配給每個扇形區(qū)的子帶是周期性地變化，即，在全部可用帶寬內的子帶中“跳躍”。這種子帶跳躍是所謂的“慢”跳躍，它不是在逐個符號的基礎上完成的，而是扇形區(qū)中不止一個符號已發(fā)射到子帶內的音調上之后才發(fā)生的。此外，子帶的慢跳躍不能比上行鏈路，即，從移動終端到基站的鏈路中可以采用的慢跳躍快，例如，在美國專利申請序列號(Laroia 9-1-1案)中所描述的。在下行鏈路，每個扇形區(qū)利用其自己的導頻信號，給導頻信號分配該扇形區(qū)中當前使用的子帶內一種或多種音調。
類似地，在上行鏈路，基站可以利用方向接收機天線。最好是，按照本發(fā)明的一個方面，移動終端只發(fā)射分配給扇形區(qū)的子帶內的音調，該移動終端位于此扇形區(qū)中。然而，這個子帶不必對應于與該移動終端通信的下行鏈路所用子帶在該帶寬內的相同位置。
在以下附圖中

圖1表示在帶寬W內一個小區(qū)可利用的正交音調實例，其中頻率間隔為Δ；圖2表示符號傳輸中的符號周期T和傳輸循環(huán)前綴所需的附加時間TC的時域圖；圖3表示OFDM發(fā)射機實例的方框圖；圖4表示OFDM接收機實例的方框圖；圖5表示基站中圖3所示數(shù)據(jù)音調應用器(data-to-tone applier)305的詳細實施裝置；圖6表示幾個連接的六邊形小區(qū)；圖7表示子帶分配給圖6中六邊形小區(qū)集的一種分配方案；圖8表示子帶分配給圖6中六邊形小區(qū)集的另一種分配方案；和圖9表示按照本發(fā)明原理一個用戶的跳頻圖實例。
以下僅僅舉例說明本發(fā)明的原理。因此，可以理解，專業(yè)人員能夠設計出各種裝置，雖然此處沒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。此外，此處敘述的所有例子和條件語言主要是用于教育，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，應當不受這些特定敘述的例子和條件的限制。而且，此處敘述的有關本發(fā)明原理，觀點和實施例的說明以及具體的例子應當包括其結構和功能兩方面相當?shù)膬热荨４送?，我們認為，這些相當?shù)膬热莅斍耙阎暮臀磥戆l(fā)展的，即，完成相同功能而發(fā)展的任何其他方面，它與結構無關。
因此，例如，專業(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)轉換圖，偽碼，等等代表各種過程，這些過程基本上可以表示在計算機可讀的媒體中并由計算機或處理器來執(zhí)行，不管此處是否明確地畫出這種計算機或處理器。
圖中表示的各個單元功能，包括用“處理器”標記的功能塊，可以通過利用專用硬件和能夠執(zhí)行軟件的硬件與恰當軟件的結合而實現(xiàn)。在有處理器的情況下，其功能可以由單個專用處理器，單個共用處理器，或多個單獨處理器實現(xiàn)，其中一些處理器可以共用。此外，明確使用的術語“處理器”或“控制器”不應當認為是專門指能夠執(zhí)行軟件的硬件，可以隱含地包括(不受此限制)數(shù)字信號處理器(DSP)硬件，用于存儲軟件的只讀存儲器(ROM)，隨機存取存儲器(RAM)，和非易失性存儲器。還可以包括其他普通的和/或定制的硬件。類似地，圖中畫出的開關只是原理性的。它們的功能可以這樣來實現(xiàn)，通過運行程序邏輯，通過專用邏輯，通過程序控制與專用邏輯的相互作用，或者甚至用手動方式，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。
在權利要求書中，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，微代碼等在內的任何形式軟件，與適當電路的組合，用于執(zhí)行完成該功能的那個軟件。權利要求書中確定的本發(fā)明是基于這樣的事實，各種列舉裝置給出的功能是按照權利要求書中要求的方式組合在一起。因此，申請人把能夠提供那些功能的任何裝置相當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)明運行的環(huán)境，即，正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng)。
正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng)利用一段頻率帶寬內若干個正交音調從不同的用戶同時發(fā)射數(shù)據(jù)。特別是，對于任何特定的用于符號傳輸?shù)姆栔芷赥和給定的帶寬W，可利用的正交音調數(shù)目N是由WT給出。按照本發(fā)明的一個方面，相同的帶寬W在每個小區(qū)中復用。正交音調之間的間隔為Δ，它是由1/T給出。除了用于符號傳輸?shù)姆栔芷赥以外，需要附加的時間TC用于傳輸循環(huán)前綴，它是添加在每個符號周期上，用于補償信道響應和發(fā)射機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是用在用戶的數(shù)據(jù)傳輸。
圖1表示在帶寬W內一個小區(qū)可利用的正交音調實例，其中頻率間隔為Δ。圖2表示符號傳輸中的符號周期T和傳輸循環(huán)前綴所需的附加時間TC的時域圖。注意，在每個符號周期T內，數(shù)據(jù)可以基本上同時送到每個音調上。而且，數(shù)據(jù)符號周期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301實例的方框圖。由于它的高水平，圖3的方框圖代表現(xiàn)有技術的OFDM發(fā)射機或按照本發(fā)明原理的OFDM發(fā)射機取決于圖3中各個部件的具體實施方案。此外，OFDM發(fā)射機301可以用在基站中作為下行鏈路發(fā)射機或用在移動臺中作為上行鏈路發(fā)射機。以下要更充分地描述任何一種應用中所需的具體實施例。
OFDM發(fā)射機301包括a)編碼器303，b)數(shù)據(jù)音調應用器305，c)音調分配單元307，和d)循環(huán)前綴預加器(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用戶產(chǎn)生的信息流(若OFDM發(fā)射機301用于基站中)和只包含一個用戶的信息流(若OFDM發(fā)射機301用于移動臺中)。編碼方案可以變化，不管特定信息流中傳輸?shù)男畔⑹窃捯艋驍?shù)據(jù)。一般專業(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)設計合適的編碼方案，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)音調應用器305調制從編碼器303輸出的整體編碼信息流到各個可利用的音調上。對于整體編碼信息流內的每個特定編碼信息流，音調分配單元307至少分配一個音調，該音調用于調制從編碼器303接收到的特定編碼信息流。若特定編碼信息流是話音，則按照本發(fā)明的一個方面，最好分配單個正交音調給特定編碼信息流，但不可大于非常小數(shù)目的正交音調。若特定編碼信息流是數(shù)據(jù)，則按照本發(fā)明的一個方面，分配給特定編碼信息流的正交音調數(shù)目是該特定編碼信息流用戶的數(shù)據(jù)速率的函數(shù)。
分配到每個編碼信息流的音調是由音調分配單元307分配的，它把該分配方案傳遞給數(shù)據(jù)音調應用器305。給定用戶的音調分配在可利用的波段內不總是相同的，而是由音調分配單元307對分配給每個用戶的音調隨時跳頻。
如上所述，循環(huán)前綴預加器309添加循環(huán)前綴到每個符號周期。添加的循環(huán)前綴只是給OFDM發(fā)射機301所用的音調。因此，例如，若OFDM發(fā)射機301是在利用所有音調的基站中，則循環(huán)前綴利用帶寬W內所有的正交音調。若OFDM發(fā)射機301是在僅僅利用單個音調的移動臺中，則循環(huán)前綴只利用那個特定的單個音調。有利的是，利用循環(huán)前綴避免了接收機所需要的均衡作用。
圖4表示OFDM接收機401實例的方框圖。與圖3相同，由于它的高水平，圖4的方框圖表示現(xiàn)有技術的OFDM接收機或按照本發(fā)明原理的OFDM接收機取決于圖4中各個部件的具體實施方案。此外，如圖所示，OFDM接收機401可以用在基站中作為下行鏈路接收機或用在移動臺中作為上行鏈路接收機。以下要更充分地描述任何一種應用中所需的具體實施例。
OFDM接收機401包括a)循環(huán)前綴移去器409，b)音調數(shù)據(jù)提取器(tone-to-data extractor)405，c)音調分配單元407，和d)解碼器403。
在OFDM接收機401中接收到的信號，例如，由天線和放大器裝置(未畫出)提供給循環(huán)前綴移去器409。循環(huán)前綴移去器409從接收信號的每個總周期中去掉循環(huán)前綴。留下的具有周期T的信號提供給音調數(shù)據(jù)提取器405。
音調數(shù)據(jù)提取器405提取OFDM接收機401所用各個音調上接收到的每個信息流，得到一個整體重建數(shù)據(jù)流。給OFDM接收機401使用的音調是由音調分配單元407分配的，它把該分配方案傳遞給音調數(shù)據(jù)提取器405。給定用戶的音調分配在可利用的波段內不總是相同的，而是由音調分配單元407對分配給每個用戶的音調隨時跳頻。所以，OFDM發(fā)射機301的音調分配單元307與相關OFDM接收機401的音調分配單元407之間的對應關系是必需的。這種對應關系通常是通過事先的安排獲得的，例如，在建立呼叫之后。
解碼器403從音調數(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。解碼過程往往是按照編碼該信息流的逆過程完成的。然而，考慮到信道和其他的效應，可以對解碼過程作改動以得到比直接利用逆編碼過程更可靠的解碼輸出?；蛘?，考慮到信道響應，干擾，和其他的效應，可以研制專門的算法，用于解碼接收到的信號。這種整體輸出信息流通常包含代表多于一個用戶產(chǎn)生的信息流(若OFDM接收機401用于基站中)和只包含一個用戶的信息流(若OFDM接收機401用于移動臺中)。
形成的整體輸出信息流提供給目的地作進一步的處理。例如，若信息流是話音和OFDM接收機401是在移動臺中，則提供的該信息流轉變成用戶可以重放的音響信號。若信息流是話音和OFDM接收機401是在基站中，則該話音信息可以分開，傳輸?shù)阶詈蟮哪康牡?，例如，?jīng)無線網(wǎng)。
圖5表示基站中圖3所示數(shù)據(jù)音調應用器305的詳細實施裝置。每個乘法器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，由音調發(fā)生器503產(chǎn)生。然后，加法器505對形成的調制信號求和。通常，數(shù)據(jù)音調應用器305是數(shù)字式的，例如，完成乘法器501，音調發(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的數(shù)字表示。
與圖5所示相同的總體結構可用于實現(xiàn)移動臺中的數(shù)據(jù)音調應用器305。然而，取代有N個乘法器的基站覆蓋小區(qū)內N個正交音調的整個范圍，只有使用最大數(shù)目正交音調的移動臺需要有可利用的乘法器。由于許多移動臺僅僅限于話音，所以，只需提供一個乘法器。然而，以下要更詳細地描述的，由于給每個用戶的音調分配是變化的，要求移動臺中的音調發(fā)生器能夠產(chǎn)生全部N個正交音調的范圍。此外，若只使用一種音調，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是周期性地變化，這在專業(yè)上一般稱之為跳頻，此處更確切地稱之為跳音調。
按照本發(fā)明的原理，在OFDM系統(tǒng)中，最終發(fā)射整體編碼信息流的天線可以是一個定向天線，這些編碼信息流加到各種可用的音調上，所以可利用把小區(qū)劃分為扇形區(qū)，作為減小小區(qū)間干擾的方法。按照本發(fā)明的一個方面，不但從傳輸觀點考慮，由于下行鏈路天線的方向性把小區(qū)劃分為扇形區(qū)，而且每個小區(qū)內利用的OFDM音調組相應地也劃分為扇形區(qū)，即，給小區(qū)內的每個扇形區(qū)分配可用頻率帶寬的子帶內一組音調，用在發(fā)射到那個扇形區(qū)的時候。
圖6表示幾個相接的六邊形小區(qū)601。在六邊形小區(qū)601內，具有相同定位取向的所有扇形區(qū)，例如，扇形區(qū)集603，605，和607，分配相同子帶內的音調，如標記1，2，和3所指出的。圖7表示給扇形區(qū)集603，605，和607分別分配子帶1，2，和3的一種子帶分配的分配方案。按照本發(fā)明的另一個方面，分配給每個扇形區(qū)的子帶是周期性地變化，即，在全部可用帶寬內的子帶中“跳頻”。因此，例如，圖8表示以后給扇形區(qū)集603，605，和607分別分配子帶3，1，和2的另一種子帶分配的分配方案。
這種子帶跳頻最好是所謂的“慢”跳頻，它不是在逐個符號的基礎上完成的，而是扇形區(qū)中不止一個符號已發(fā)射到子帶內的音調上之后才發(fā)生的。此外，子帶的慢跳頻不能比上行鏈路(即，從移動終端到基站的鏈路)中可能采用的慢跳頻快，例如，在美國專利申請序列號(Laroia 9-1-1案)中所描述的。
圖9表示按照本發(fā)明原理的一個用戶移動終端的跳頻圖實例。每一列代表給定時間周期內發(fā)射的一個符號或一組符號。時間周期的長度和符號周期T的長度確定，每一列代表單個符號還是代表一組符號。然而，最好是，在下行鏈路每一列代表單個符號，和在上行鏈路每一列代表一組符號。圖9中的各行代表用于發(fā)射用戶單個符號或一組符號的音調。包含在子帶1，2，和3內的音調表示在圖9中的Y軸上。
按照圖9中的跳頻圖實例，用戶的移動終端利用其中的各種音調，首先經(jīng)歷子帶1內幾個符號周期，例如，5個符號周期，此后，該用戶移動終端所在的扇形區(qū)轉變到子帶2。然后，用戶移動終端經(jīng)歷子帶2內幾個符號周期，此后，該用戶移動終端所在的扇形區(qū)轉變到子帶3。在3個符號周期以后，用戶移動終端離開它所在的扇形區(qū)，進入到相同小區(qū)中利用子帶2音調的另一個扇形區(qū)。因此，用戶移動終端經(jīng)歷子帶2內附加的2個符號周期，此后，該用戶移動終端所在的新扇形區(qū)跳到子帶3。然后，用戶移動終端經(jīng)歷子帶3內5個符號周期。最后，用戶移動終端所在的新扇形區(qū)跳回到子帶1，該用戶移動終端利用子帶1內5個符號，之后，該用戶關斷他的移動終端。
注意，在用戶利用的子帶變化以前，不要求用戶經(jīng)歷子帶中的每種音調。
分配給各個扇形區(qū)的子帶最好具有相同的帶寬，以及這些子帶在頻率域中是相接的，連續(xù)的和不重疊的。然而注意，分配給各個扇形區(qū)的子帶可以是重疊的，因為這種安排可以使整個系統(tǒng)獲得較高的容量。此外，子帶不必有相同的帶寬，某些子帶可以比其他子帶包含較多的音調。而且，構成子帶的音調可以動態(tài)地變化。事實上，構成子帶的音調在頻率域中不必是相接的。然而，具有相接子帶的系統(tǒng)可以要求較少的音調用作導頻信號。
導頻信號是接收機已知的信號，所以，接收的導頻信號可以用于信道估算的目的，例如，通過估計信道對發(fā)射導頻信號的作用，目的是研究接收的導頻信號。按照本發(fā)明的一個方面，每個扇形區(qū)利用其自己的導頻信號，給導頻信號分配該扇形區(qū)當前利用的子帶內一種或多種音調。因此，在圖6-8所示的以上例子中，在下行鏈路有三個導頻信號，一個在子帶1內，另一個在子帶2內內，第三個在子帶3內。導頻信號所用的音調與傳送用戶信息的所有其他音調一起跳頻。若不止一種音調用作導頻信號，則構成導頻信號的各種音調可以互相分開?？梢岳眠@些分開的音調獲得較好的信道估算，因為把導頻信號利用的各種音調分布到子帶中，導頻信號音調經(jīng)歷的信道影響更可能代表傳送用戶信息的相鄰音調經(jīng)歷的信道影響。
類似地，在上行鏈路，即，在從移動終端到基站的信道，基站可以利用方向接收機天線。最好是，按照本發(fā)明的一個方面，移動終端只發(fā)射分配給扇形區(qū)子帶內的音調，該移動終端位于此扇形區(qū)。然而，這個子帶不必對應于與移動終端通信的下行鏈路所用子帶帶寬內的相同位置。
權利要求
1.一種運行基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的方法，利用所述系統(tǒng)小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線的取向是這樣的，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該方法包括以下步驟把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)可用的頻譜分成多個子帶；分配每個所述子帶中的第一子帶給所述扇形區(qū)中的每個扇形區(qū)；至少分配第一音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端的通信，分配給每個所述終端的每個第一音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；利用所述分配的第一音調至少傳輸一個符號；至少分配第二音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端的通信，分配給每個所述終端的每個第二音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；利用所述分配的第二音調至少傳輸一個符號；分配每個所述子帶中的第二子帶給所述扇形區(qū)中的每個扇形區(qū)；至少分配第三音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端的通信，分配給每個所述終端的每個第三音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
2.按照權利要求1的發(fā)明，其中所述第一音調首先用于通信，所述第二音調隨后用于通信，在利用所述第二音調之后，所述第三音調用于通信。
3.按照權利要求1的發(fā)明，還包括以下步驟利用所述分配的第三音調至少傳輸一個符號；至少分配第四音調用于傳輸?shù)矫總€所述扇形區(qū)中的每個終端，分配給每個所述終端的每個第四音調是在分配到一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
4.按照權利要求1的發(fā)明，其中分配給所述扇形區(qū)中任何特定扇形區(qū)的所述第一子帶不同于分配給所述扇形區(qū)中所述特定扇形區(qū)的所述第二子帶。
5.按照權利要求1的發(fā)明，其中每個所述子帶在頻率域中與所述子帶中任何其他的子帶不重疊。
6.按照權利要求1的發(fā)明，其中每個所述子帶在頻率域中是連續(xù)的。
7.按照權利要求1的發(fā)明，其中每個所述子帶在頻率域中占有相接的頻譜。
8.按照權利要求1的發(fā)明，其中每個所述扇形區(qū)利用其自己的各個導頻信號，每個所述導頻信號是由一個所述子帶內一種或多種音調構成，所述子帶當前分配給利用所述導頻信號的一個所述扇形區(qū)。
9.按照權利要求1的發(fā)明，其中在每個所述分配步驟以后，至少有一個所述子帶保持不分配給任何的扇形區(qū)。
10.按照權利要求1的發(fā)明，其中每個終端只在所述子帶內的音調上發(fā)射，所述子帶當前分配給所述每個移動終端所在的扇形區(qū)。
11.一種運行基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的方法，利用所述系統(tǒng)的小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線的取向是這樣的，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該方法包括以下步驟把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)的頻譜分成多個子帶；分配每個所述子帶中的第一子帶給所述扇形區(qū)中的每個扇形區(qū)；至少分配第一音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端的通信，分配給每個所述終端的每個第一音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；利用所述分配的第一音調傳輸多個符號；分配每個所述子帶中的第二子帶給所述扇形區(qū)中的每個扇形區(qū)；至少分配第二音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端的通信，分配給每個所述終端的每個第二音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
12.按照權利要求11的發(fā)明，還包括以下步驟利用所述分配的第二音調傳輸多個符號。
13.按照權利要求11的發(fā)明，其中在每個所述分配步驟以后，至少有一個所述子帶保持不分配給任何的扇形區(qū)。
14.用在基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的小區(qū)音調分配單元中的計算機可讀形式軟件，其中把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)的頻譜分成多個子帶，所述音調分配單元包括執(zhí)行軟件的處理器，所述軟件包括分配每個所述子帶中的第一子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的模塊；至少分配第一音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的模塊，分配給每個所述終端的每個第一音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；在所述分配的第一音調傳輸多個符號以后，分配每個所述子帶中的第二子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的模塊；至少分配第二音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的模塊，分配給每個所述終端的每個第二音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
15.按照權利要求14的發(fā)明，其中在執(zhí)行每個所述分配模塊以后，至少有一個所述子帶保持不分配給任何的扇形區(qū)。
16.用在基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的小區(qū)音調分配單元中的計算機可讀形式軟件，其中把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)的頻譜分成多個子帶，所述音調分配單元包括執(zhí)行軟件的處理器，所述軟件包括分配每個所述子帶中的第一子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的模塊；至少分配第一音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的模塊，分配給每個所述終端的每個第一音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；在所述分配的第一音調用于至少傳輸一個符號以后，至少分配第二音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的模塊，分配給每個所述終端的每個第二音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中的所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；在所述分配的第二音調至少傳輸一個符號以后，分配每個所述子帶中的第二子帶給一個所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的模塊；和至少分配第三音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的模塊，分配給每個所述終端的每個第三音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
17.按照權利要求16的發(fā)明，其中在執(zhí)行每個所述分配模塊以后，至少有一個所述子帶保持不分配給任何的扇形區(qū)。
18.用在基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)中分配音調的設備，所述系統(tǒng)利用所述系統(tǒng)的小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線是這樣的取向，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該設備包括把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)可用的頻譜分成多個子帶的裝置；分配每個所述子帶中的第一子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的裝置；至少分配第一音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的裝置，分配給每個所述終端的每個第一音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；利用所述分配的第一音調至少傳輸一個符號的裝置；至少分配第二音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的裝置，分配給每個所述終端的每個第二音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；利用所述分配的第二音調至少傳輸一個符號的裝置；分配每個所述子帶中的第二子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的裝置；至少分配第三音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的裝置，分配給每個所述終端的每個第三音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
19.按照權利要求18的發(fā)明，其中所述第一音調首先用于通信，所述第二音調隨后用于通信，在利用所述第二音調之后，所述第三音調用于通信。
20.按照權利要求18的發(fā)明，還包括利用所述分配的第三音調至少傳輸一個符號的裝置；至少分配第四音調用于傳輸?shù)矫總€所述扇形區(qū)中每個終端的裝置，分配給每個所述終端的每個第四音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
21.按照權利要求18的發(fā)明，其中在每個所述分配裝置作分配以后，至少有一個所述子帶保持不分配給任何的扇形區(qū)。
22.用在基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)中分配音調的設備，所述系統(tǒng)利用所述系統(tǒng)的小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線是這樣的取向，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該設備包括把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)可用的頻譜分成多個子帶的裝置；分配每個所述子帶中的第一子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的裝置；至少分配第一音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的裝置，分配給每個所述終端的每個第一音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第一子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)；利用所述分配的第一音調傳輸多個符號的裝置；分配每個所述子帶中的第二子帶給所述扇形區(qū)中每個扇形區(qū)的裝置；至少分配第二音調用于每個所述扇形區(qū)內每個終端通信的裝置，分配給每個所述終端的每個第二音調是在分配給一個所述扇形區(qū)中所述第二子帶內，所述每個終端位于所述扇形區(qū)。
23.按照權利要求22的發(fā)明，其中在每個所述分配裝置作分配以后，至少有一個所述子帶保持不分配給任何的扇形區(qū)。
24.一種運行基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的方法，利用所述系統(tǒng)的小區(qū)內多個定向天線，每個天線的取向是這樣的，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該方法包括以下步驟把基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)中頻譜內的子帶分配給每個所述扇形區(qū)；利用所述分配的子帶內的音調，用于與所述扇形區(qū)內遠程終端至少兩個符號周期的通信；給每個所述扇形區(qū)分配所述子帶中一個新的子帶；和利用所述新分配的子帶內的音調，用于與所述扇形區(qū)內遠程終端至少一個符號周期的通信。
25.一種運行基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的設備，利用所述系統(tǒng)小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線的取向是這樣的，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該方法包括以下步驟音調分配單元，用于給每個所述扇形區(qū)分配基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)中頻譜內的子帶，和確定所述分配子帶內的特定音調，用于與所述扇形區(qū)內的終端至少通信兩個符號周期；以及給每個所述扇形區(qū)還分配所述子帶中一個新的子帶，和確定所述新分配子帶內的音調，用于與所述扇形區(qū)內的所述終端至少通信一個符號周期；和數(shù)據(jù)音調應用器，把所述音調分配單元分配的至少一種所述音調加到給所述終端的數(shù)據(jù)上。
26.按照權利要求25的發(fā)明，其中所述數(shù)據(jù)音調應用器從編碼器接收數(shù)據(jù)。
27.按照權利要求25的發(fā)明，其中所述數(shù)據(jù)音調應用器把所述音調加在已輸入給循環(huán)前綴預加器的數(shù)據(jù)上。
28.按照權利要求25的發(fā)明，還包括音調數(shù)據(jù)提取器，用于從接收的音調中提取數(shù)據(jù)，所述接收的音調來自所述終端，其中每個終端只發(fā)射當前分配給扇形區(qū)的所述子帶內的音調，所述每個移動終端位于該扇形區(qū)。
29.一種運行基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的方法，利用所述系統(tǒng)小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線的取向是這樣的，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該方法包括以下步驟從所述小區(qū)中扇形區(qū)內的每個終端發(fā)射一種或多種音調的信息，該音調選自基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)中頻譜的子帶內，該子帶當前分配給所述終端位于的所述扇形區(qū)；改變分配給所述扇形區(qū)的子帶；和重復所述發(fā)射步驟。
30.一種運行基于蜂窩式正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址無線系統(tǒng)的方法，利用所述系統(tǒng)小區(qū)內多個定向天線，每個定向天線的取向是這樣的，把所述小區(qū)分成多個扇形區(qū)，每個所述扇形區(qū)對應一個所述定向天線，該方法包括以下步驟從所述小區(qū)中扇形區(qū)內的每個終端接收一種或多種音調的信息，該音調選自基于所述OFDM的擴頻多址無線系統(tǒng)中頻譜的子帶內，該子帶當前分配給所述終端位于的所述扇形區(qū)；改變分配給所述扇形區(qū)的子帶；和重復所述接收步驟。
全文摘要
基于正交頻分復用技術(OFDM)的擴頻多址系統(tǒng)中小區(qū)內的基站利用把小區(qū)分成多個扇形區(qū),作為減小小區(qū)間干擾的方法。從傳輸觀點考慮,下行鏈路天線的方向性把小區(qū)分成多個扇形區(qū),每個小區(qū)中采用的OFDM音調組相應地也分成扇形區(qū),即,給小區(qū)中的每個扇形區(qū)分配可用頻帶的子帶內的一組音調,用在發(fā)射到該扇形區(qū)的時候。分配給每個扇形區(qū)的子帶是周期性地變化,即,在全部帶寬內的子帶中“跳頻”。
文檔編號H04J13/00GK1267153SQ00103870
公開日2000年9月20日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權日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 申請人:朗迅科技公司