專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2G無(wú)線蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的成功應(yīng)用，使得數(shù)字無(wú)線語(yǔ)音業(yè)務(wù)備受關(guān)注，但在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，由于2G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率低，無(wú)線傳輸往返時(shí)延大，限定了它的應(yīng)用范圍，使其只能應(yīng)用在數(shù)據(jù)量少、時(shí)延要求低的短消息業(yè)務(wù)上。
針對(duì)2G網(wǎng)絡(luò)的不足，3G無(wú)線蜂窩標(biāo)準(zhǔn)利用了更復(fù)雜的無(wú)線通信技術(shù)，更高集成度的微電子技術(shù)和射頻技術(shù)，使得無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送能力有了質(zhì)的改善，如3G標(biāo)準(zhǔn)WCDMA的R5、R6版本，提供了14Mbps的峰值下行速率。
為了滿(mǎn)足更廣泛應(yīng)用需求，目前各個(gè)公司正在制定新的無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，新的標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的頻譜效率、更小的時(shí)延、靈活的帶寬分配方式等需求。
傳統(tǒng)的無(wú)線通信中，通常采用分集技術(shù)來(lái)平均化衰落的負(fù)面影響，為了提高頻譜效率，在UMTS的R5標(biāo)準(zhǔn)中引入了時(shí)間上的多用戶(hù)快衰落調(diào)度技術(shù)，以取得時(shí)間上的多用戶(hù)增益，如圖1所示為應(yīng)用于下行多用戶(hù)時(shí)間調(diào)度的示意圖，下面簡(jiǎn)單介紹一下多用戶(hù)增益的概念。
在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，基站通常需要同時(shí)給多個(gè)用戶(hù)發(fā)送數(shù)據(jù)，由于快衰落(小尺度衰落)導(dǎo)致各個(gè)用戶(hù)的信道質(zhì)量是不同的、不停變化的。如果基站讓瞬時(shí)信道質(zhì)量高的用戶(hù)占用信道，那么通過(guò)多個(gè)用戶(hù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，使得每個(gè)用戶(hù)在發(fā)送的時(shí)候的信道質(zhì)量都比較好、取得較高的吞吐量，從而改善了頻譜效率，解決了傳統(tǒng)的時(shí)間分集技術(shù)只能取得信道平均增益的問(wèn)題。
圖2和圖3示出了時(shí)間調(diào)度效果的示例。圖2的3條曲線是3個(gè)用戶(hù)的瞬時(shí)時(shí)間選擇性衰落特性。由各曲線變化可以看出，每個(gè)用戶(hù)都是在部分時(shí)間上的信號(hào)質(zhì)量比較高，而在其它部分時(shí)間上的信號(hào)質(zhì)量比較差。通過(guò)時(shí)間調(diào)度，只分配各個(gè)用戶(hù)質(zhì)量好的部分時(shí)間給各個(gè)用戶(hù)，那么整個(gè)系統(tǒng)的信道質(zhì)量就成了圖3所示的曲線，使得所有時(shí)間的信道都得到了有效的利用，改善了頻譜效率。
上面給出了時(shí)間多用戶(hù)增益的概念，但多用戶(hù)增益還可以在頻域取得。在寬帶通信中，由于信號(hào)的帶寬很大，導(dǎo)致了頻率的選擇性衰落，也就是在各部分頻率上的衰落是不一樣的。通過(guò)只給用戶(hù)分配信道質(zhì)量比較好的部分頻率，通過(guò)多個(gè)用戶(hù)的復(fù)用，整個(gè)帶寬能夠被更加有效的利用。
在上述調(diào)度過(guò)程中，接收端需要將信道質(zhì)量反饋給發(fā)送端，對(duì)于圖1所示的系統(tǒng)，從接收端測(cè)量信道信息并反饋到發(fā)射端需要一定的時(shí)間，有一定的時(shí)延，但是快衰落是不停變化的，在發(fā)射端得到信道信息時(shí)，實(shí)際信道環(huán)境已經(jīng)跟原來(lái)不同了，那么時(shí)間或者頻率調(diào)度就無(wú)法取得預(yù)期的增益，即使對(duì)于可以直接測(cè)量上行信號(hào)來(lái)獲知信道信息的TDD(時(shí)分雙工)系統(tǒng)而言，測(cè)量時(shí)的信道信息跟發(fā)射時(shí)的信道信息也是有所不同的。
因此，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度高到一定程度以后，發(fā)射機(jī)所掌握的信道信息就變得不可靠了，當(dāng)這種變化大到一定程度以后，調(diào)度就不能最好的利用無(wú)線信道，最終導(dǎo)致頻譜效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法及系統(tǒng)，利用移動(dòng)速度估計(jì)裝置估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，傳送給基站，基站根據(jù)所述估計(jì)的移動(dòng)速度采用合適的方法來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端。本發(fā)明解決了移動(dòng)終端的移動(dòng)速度對(duì)用戶(hù)調(diào)度的影響，有效提高了蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的系統(tǒng)，包括基站及多個(gè)移動(dòng)用戶(hù)端，還包括移動(dòng)速度估計(jì)裝置，用于估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，并發(fā)送給基站，基站根據(jù)所述估計(jì)出的移動(dòng)速度確定數(shù)據(jù)發(fā)送方法發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端。
所述基站包括調(diào)度器，用于接收所述移動(dòng)速度估計(jì)裝置的移動(dòng)速度估計(jì)結(jié)果，并根據(jù)所述估計(jì)出的移動(dòng)速度確定數(shù)據(jù)發(fā)送方法。
一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，包括A、估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，傳送給基站；B、基站根據(jù)所述的速度估計(jì)結(jié)果確定數(shù)據(jù)發(fā)送方法發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端。
所述步驟A中移動(dòng)速度的估計(jì)操作由基站端和/或移動(dòng)用戶(hù)端完成。
當(dāng)由移動(dòng)用戶(hù)端估計(jì)移動(dòng)速度時(shí)，移動(dòng)用戶(hù)端通過(guò)顯式或隱式的方法將移動(dòng)速度估計(jì)結(jié)果傳送給基站。
所述顯式的方法是指設(shè)置專(zhuān)門(mén)的速度測(cè)量指示信令來(lái)傳送移動(dòng)速度；所述隱式是指通過(guò)可以指示移動(dòng)速度的標(biāo)識(shí)來(lái)傳送移動(dòng)速度。
所述估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度的方法包括利用電平交叉率或多普勒頻譜來(lái)估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的速度。
所述步驟B進(jìn)一步包括基站確定移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度未超過(guò)規(guī)定值，則采用調(diào)度的方法傳送數(shù)據(jù)；否則采用分集的方法傳送數(shù)據(jù)。
所述步驟B進(jìn)一步包括基站通過(guò)一個(gè)公共信道下發(fā)當(dāng)前的調(diào)度信息。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過(guò)引入移動(dòng)速度估計(jì)裝置對(duì)移動(dòng)用戶(hù)的速度進(jìn)行估計(jì)，并根據(jù)估計(jì)結(jié)果采用合適的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端，有效提高了蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)多用戶(hù)時(shí)間調(diào)度示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)三個(gè)用戶(hù)時(shí)間選擇性衰落特性示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)時(shí)間調(diào)度效果示意圖；圖4為本發(fā)明所述系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所述方法操作流程圖；圖6為電平交叉率示意圖；圖7為多普勒頻譜和移動(dòng)速度的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心思想是提供一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法及系統(tǒng)，利用移動(dòng)速度估計(jì)裝置估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，根據(jù)所述移動(dòng)速度確定合適的數(shù)據(jù)傳輸方法，有效提高了蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率。
本發(fā)明提供一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示，該系統(tǒng)包括移動(dòng)速度估計(jì)裝置、基站及多個(gè)移動(dòng)用戶(hù)端；所述移動(dòng)速度估計(jì)裝置用于對(duì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度進(jìn)行估計(jì)，可以安裝于基站端，也可以安裝于移動(dòng)用戶(hù)端；所述基站用于根據(jù)各用戶(hù)的信道質(zhì)量和移動(dòng)速度來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)給各移動(dòng)用戶(hù)；該基站中包括調(diào)度器，用于根據(jù)速度估計(jì)結(jié)果調(diào)用不同的方法來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)給用戶(hù)；所述移動(dòng)用戶(hù)端用于接收基站發(fā)送的數(shù)據(jù)并測(cè)量信道質(zhì)量信息，反饋給基站。
本發(fā)明提供一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，該方法操作流程如圖5所示，參照?qǐng)D5可知，該方法包括如下步驟步驟10移動(dòng)速度估計(jì)裝置估計(jì)移動(dòng)速度，發(fā)送給基站；移動(dòng)速度的估計(jì)可通過(guò)如下兩種方法實(shí)現(xiàn)1)根據(jù)電平交叉率來(lái)判斷移動(dòng)速度的高低，決定了信號(hào)包絡(luò)變化的快慢，也就是在一定時(shí)間內(nèi)，包絡(luò)電平經(jīng)過(guò)某一值的次數(shù)的多少。圖6給出了兩個(gè)用戶(hù)信號(hào)包絡(luò)曲線在時(shí)間上的一個(gè)片斷，其中實(shí)線和參考水平的交點(diǎn)有1個(gè)，虛線和參考水平的交點(diǎn)有6個(gè)，因此虛線的變化速度快，意味著移動(dòng)速度高；2)根據(jù)多普勒頻譜來(lái)判斷通過(guò)估計(jì)多普勒頻譜，同樣可以得到移動(dòng)速度的估計(jì)值。如圖7所示的兩個(gè)用戶(hù)的多普勒頻譜中，虛線所表示的多普勒頻譜的最大頻偏要比實(shí)線所表示的多普勒頻譜的最大頻偏要大，因此虛線所表示的用戶(hù)的移動(dòng)速度高；移動(dòng)速度的估計(jì)可以由基站或移動(dòng)用戶(hù)端之一來(lái)完成，也可以?xún)啥送瑫r(shí)完成，本實(shí)施例以移動(dòng)速度估計(jì)裝置安裝在基站側(cè)為例來(lái)說(shuō)明。如果移動(dòng)速度由移動(dòng)用戶(hù)端負(fù)責(zé)估計(jì)，那么需要將估計(jì)的結(jié)果通過(guò)顯式或者隱式的方法通知給基站；所述的顯式是指設(shè)置專(zhuān)門(mén)的速度測(cè)量指示信令；所述的隱式是指通過(guò)其它信息隱含了速度信息，比如有幾種時(shí)間密度不同的導(dǎo)頻圖案，分別對(duì)應(yīng)于不同的移動(dòng)速度，在指示導(dǎo)頻圖案的時(shí)候也就同時(shí)指示了移動(dòng)速度；步驟11調(diào)度器根據(jù)上述移動(dòng)速度估計(jì)結(jié)果，確定數(shù)據(jù)傳送方法；基站接收到移動(dòng)速度估計(jì)裝置的速度估計(jì)結(jié)果后，調(diào)度器根據(jù)所述速度估計(jì)結(jié)果判斷哪些用戶(hù)需要進(jìn)行多用戶(hù)快速調(diào)度，哪些用戶(hù)不需要進(jìn)行多用戶(hù)快速調(diào)度；以FDD(頻分雙工)系統(tǒng)的調(diào)度為例，首先設(shè)定TTI(傳輸時(shí)間間隔)長(zhǎng)度為0.5ms，載波為2GHz，調(diào)度時(shí)延為4個(gè)TTI，也就是信道信息的時(shí)延為2ms。如果時(shí)間或者頻率調(diào)度要取得一定增益，假設(shè)信道信息的時(shí)延不能超過(guò)0.3/fd秒，其中fd是最大多普勒頻率，那么約束條件為0.3/fd＞0.002s，所述最大多普勒頻率fd的計(jì)算公式如下fd=fvc=2*1093*108v=20v3,]]>其中v是以m/s為單位的速度；把fd代入約束條件3*0.320v>0.002,]]>v＜22.5m/s＝81km/h，因此，在上述設(shè)定條件下，當(dāng)移動(dòng)速度高于81km/h時(shí)，就不應(yīng)采用時(shí)間調(diào)度或頻率調(diào)度的方法，而應(yīng)采用分集方法；相反，在移動(dòng)速度低于81km/h時(shí)，采用相應(yīng)的時(shí)間調(diào)度或頻率調(diào)度的方法；步驟12基站利用調(diào)度器確定的方法發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端；在上述調(diào)度器確定好發(fā)送方法后，基站利用該確定的方法發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端，由于某一時(shí)刻由哪些用戶(hù)占用無(wú)線資源是由基站決定的，因此基站可以通過(guò)一個(gè)公共信道來(lái)下發(fā)當(dāng)前的調(diào)度信息，用以通知相應(yīng)的移動(dòng)用戶(hù)接收機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收。
綜上所述，本發(fā)明通過(guò)引入移動(dòng)速度估計(jì)裝置對(duì)移動(dòng)用戶(hù)的速度進(jìn)行估計(jì)，并根據(jù)估計(jì)結(jié)果采用合適的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端，有效提高了蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的系統(tǒng)，包括基站及多個(gè)移動(dòng)用戶(hù)端，其特征在于，還包括移動(dòng)速度估計(jì)裝置，用于估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，并發(fā)送給基站，基站根據(jù)所述估計(jì)出的移動(dòng)速度確定數(shù)據(jù)發(fā)送方法發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的系統(tǒng)，其特征在于，所述基站包括調(diào)度器，用于接收所述移動(dòng)速度估計(jì)裝置的移動(dòng)速度估計(jì)結(jié)果，并根據(jù)所述估計(jì)出的移動(dòng)速度確定數(shù)據(jù)發(fā)送方法。
3.一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，包括A、估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，傳送給基站；B、基站根據(jù)所述的速度估計(jì)結(jié)果確定數(shù)據(jù)發(fā)送方法發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端。
4.如權(quán)利要求3所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，所述步驟A中移動(dòng)速度的估計(jì)操作由基站端和/或移動(dòng)用戶(hù)端完成。
5.如權(quán)利要求4所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，當(dāng)由移動(dòng)用戶(hù)端估計(jì)移動(dòng)速度時(shí)，移動(dòng)用戶(hù)端通過(guò)顯式或隱式的方法將移動(dòng)速度估計(jì)結(jié)果傳送給基站。
6.如權(quán)利要求5所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，所述顯式的方法是指設(shè)置專(zhuān)門(mén)的速度測(cè)量指示信令來(lái)傳送移動(dòng)速度；所述隱式是指通過(guò)可以指示移動(dòng)速度的標(biāo)識(shí)來(lái)傳送移動(dòng)速度。
7.如權(quán)利要求3所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，所述估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度的方法包括利用電平交叉率或多普勒頻譜來(lái)估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的速度。
8.如權(quán)利要求3所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括基站確定移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度未超過(guò)規(guī)定值，則采用調(diào)度的方法傳送數(shù)據(jù)；否則采用分集的方法傳送數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求3所述的一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括基站通過(guò)一個(gè)公共信道下發(fā)當(dāng)前的調(diào)度信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域中一種提高蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率的方法及系統(tǒng)，利用移動(dòng)速度估計(jì)裝置估計(jì)移動(dòng)用戶(hù)的移動(dòng)速度，傳送給基站，基站根據(jù)所述估計(jì)的移動(dòng)速度采用合適的方法來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)給移動(dòng)用戶(hù)端。本發(fā)明解決了移動(dòng)終端的移動(dòng)速度對(duì)用戶(hù)調(diào)度的影響，有效提高了蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率。
文檔編號(hào)H04Q7/30GK1866785SQ20051010954
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
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