專利名稱：在時分多址多載波通信系統中提高傳輸效率的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及在一個TDMA多載波通信系統中提高傳輸效率的一種方法和系統。更具體地講，本發明涉及通過減少干擾的影響提高非對稱的模式下傳輸的效率。
為了更好地理解本發明的背景，給出了一個關于DECT(數字增強型無繩電信)的實例，這是一個公知的泛歐系統，然而應該明白，本發明的領域不只局限于DECT。
在一個DECT系統中，電路模式下的話音連接使用32kbps(每秒千比特)的全雙工信道。這種連接也可以被用于數據傳輸。然而，數據傳輸比話音傳輸所需要的BER(比特誤碼率)要高，它能夠允許誤碼率在10-3級上。盡管使用降低比特速率的折衷方案會使得對于增強數據業務是不夠的，但是利用檢錯和糾錯的方法，能夠獲得一個類似于電纜網的BER。
提高比特速率的一種方法是將許多全雙工連接分組。這種連接被稱作對稱多載波連接。
然而，某些傳輸模式是極不對稱的，例如Web業務，其很大一部分的業務是在下行鏈路上，即從遠程服務器到用戶終端這樣一種個人計算機。為了最大程度地利用這種情況下的傳輸能力，使用非對稱的多載波連接，在這種連接中的一些時隙中，傳輸的方向是反向的。在這種情況下，為了在DECT中傳輸信號，至少有一對時隙被維持在全雙工模式下。使用這種方法將能夠在下行鏈路中獲得達552kbps的速率，在上行鏈路中獲得達24kbps的速率，或者反之亦然。
與使用反向的傳輸方向有關的問題是它會造成一個基站在傳輸而其它基站在“監聽”，由此造成位于附近的基站之間相當大的干擾。這個問題在基站是位于相同的覆蓋小區(在本領域中已知小區是一個用來描述給定傳輸的覆蓋范圍的一個地區區域)這種情況下甚至會變得更加糟糕，所述的基站也許彼此之間相距只有很少的幾米。
因此，需要提供一種方法和一個系統，使得當使用非對稱的多載波連接時，能夠實際地減少干擾的影響。
為了克服上面的缺陷，本發明提出了在TDMA多載波通信系統中提高傳輸效率的一種方法和一個系統。按照本發明，非對稱連接中的信號擴展被用于時隙中，其中傳輸按相反的方向進行。該擴展不是被用來在一個時隙中區分不同的信道，而是用來提高效率。
因此，本發明的一個目的是提供一種方法，用于提高在TDMA多載波系統中的傳輸效率，所述的系統由許多基站組成，其中傳輸按照由許多時隙構成的非對稱連接模式和使用至少有一個時隙的傳輸方向是反向的來被執行，其特征在于在所述的反向傳輸時隙中至少有一個被傳輸的信號通過傳輸中可使用的帶寬被擴展。
按照本發明的一個方面，所述的反向傳輸時隙在整個帶寬中擴展。
按照本發明的另一個方面，所述的反向傳輸時在所述的帶寬的一部分中擴展。
按照本發明的另一個方面，在非對稱的下行鏈路傳輸中至少有一個信號遍布在傳輸中可使用的整個帶寬中。
本發明的另一個目的是提供由許多基站組成的一個傳輸系統，其中傳輸按照由許多時隙組成的非對稱連接模式和使用至少一個具有反向的傳輸方向的時隙來進行，其特征在于系統適合于用來將至少一個在所述的反向傳輸時隙中所傳輸的信號在傳輸中可使用的整個帶寬中擴展。
本發明的再一個目的是提供一個能夠在非對稱連接模式進行傳輸的基站，所述的傳輸由許多時隙組成，其中至少有一個時隙具有反向的傳輸方向，其特征在于所述的基站被用來將至少一個在所述的反向傳輸時隙中所傳輸的信號在傳輸中可使用的整個帶寬擴展。
本發明的又一個目的是提供一個能夠在非對稱連接模式下接收傳輸的接收機裝置，所述的傳輸由許多時隙組成，其中至少有一個時隙具有反向的傳輸方向，其特征在于所述的接收機裝置被用來去擴展至少一個在所述的反向傳輸時隙中傳輸的信號，所述的信號在傳輸中可使用的整個帶寬上擴展。
本發明的一個附加的目的是提供一個使用頻分復用或時分復用給一個基站分配擴展代碼的TDMA傳輸系統。
本發明的另一個附加的目的是提供一個使用頻分復用或時分復用給一個接收站分配擴展代碼的TDMA傳輸系統。
在這種方式下，在一個通信系統的剩余的非傳輸基站中，能夠減少由一個基站的傳輸所引起的干擾，減少量實際上按某種比例等于擴展因子或所謂的處理增益。
圖1是一個具有下行鏈路利上行鏈路時隙的多載波非對稱連接的幀的一個示意圖。
圖2是一個具有六個扇形并在每個扇形中具有一個基站的通信小區的一個示意圖。
圖3是在包括一個擴展頻譜的整個帶寬中表示單位頻率的功率與頻率的關系的一個示意圖。
圖1針對非對稱多載波連接，顯示出一個由許多時隙TS組成的幀結構。應該注意到，這個幀結構只是按照一個示例的模式來被表示的，不應把本發明的范圍局限于此。從圖中可以觀察到總共有24個時隙TS。這樣一個幀結構的通常的排列方式是對于下行鏈路由圖1所示的幀的左半部分上的時隙所代表的12個時隙以及對于上行鏈路由幀的右半部分上的時隙所代表的12個時隙所組成。在圖中所示的具體實例中，有4個時隙TSDU盡管位于幀的右半部分(上行鏈路部分)，但它們在傳輸方向上是反向的，因此可以被用于下行鏈路傳輸。所以，這個幀代表了在下行鏈路方向上所傳輸的總共9個時隙TSD、TSD1、TSDU以及在上行鏈路方向上所傳輸的一個時隙TSU。而且，在圖中所示的實例中，TSU與對應的下行鏈路時隙TSD1一起構成了眾所周知的全雙工結構。利用這種排列，圖1的幀提供了一個非對稱多載波連接并且是適合于數據分組業務例如在互聯網數據傳輸的情況下。按照圖中所示的結構，下行鏈路比特速率是216kbps(9個下行鏈路時隙×24kbps)，而上行鏈路時隙提供了一個僅僅24kbps的比特速率。應該承認在圖中共有24個時隙是可使用的，其中23個時隙可以被用在一種方向的傳輸中，例如在下行鏈路中，因此，提供了一個可能達552kbps(23個時隙×24kbps)的比特速率。
上面這個已知的具有反向傳輸方向的確定數目時隙TSDU的幀結構被應用在本發明中。但是，每個基站用已知的方法向所述的基站以所分配的頻帶傳輸反向時隙，因此，每個基站給與其相鄰的基站或者以相同頻率或相近的頻率接收附近傳輸的那些基站帶來了相當大的干擾；而按照本發明所建議的處理方法，在反向傳輸時隙中所傳輸的信號通過整個的或部分的可使用的帶寬被擴展。
其次，使用DECT系統下的一個傳輸實例將會更好地理解本發明。在DECT中，按照終端的要求建立非對稱連接。通常啟動一個全雙工連接以便于一個雙向的通信。在圖2中，一個DECT通信小區被表示為具有六個扇形區，這六個扇形區對應于圖中所示的六角形的六個邊。一個基站BS位于每個扇形區中。在這種排列結構中，由每個基站BS在同一頻率中所接收到的干擾信號被表示為下列關系SdB=24dB+dBA1+dBA2-38-20·log(d)其中，24dB是傳輸功率，其相當于一個大約250mW的功率，dBA1和dBA2分別代表在發送基站和接收基站的天線中的增益，d是基站BS之間的距離。數值38和20表示基準線值。在這個具體的實例中，假定使用15dB、120°角的天線，其對應的dBA1和dBA2值是大約-15dB(天線圖在120°角大約-30dB)。假定d=1米，干擾被計算如下SdB=24dB-15dB-15dB-38dB=-44dB這相當于400nW的功率，它僅僅比DECT飽和功率-33dB低10dB。通常，一個首選的信噪關系是10dB，因此，要求信號在到達接收端時具有-34dB的功率。這幾乎是飽和功率，因此會在系統中引起錯誤。
本發明通過擴展在時隙中以相反方向傳輸的信號，建議使用整個的或部分的可以使用的帶寬(例如在DECT中相當于10個頻率)。所采用的傳輸技術是精通本領域的人所所熟知的，其中的一個實例是用眾所周知的CDMA技術。
然而，應該注意到，盡管本發明中所建議的擴展技術是基于已知的技術例如CDMA技術，但是本發明不應該被解釋為與一個CDMA系統有關，因為它并不要求使用CDMA的任何其它的特征，例如在同一個時隙中為不同的用戶分配編碼信號。本發明也沒有提供基于擴展過程的多個訪問。因此，與之有關的硬件也是各不相同的，它可以不使用一個CDMA系統而在諸如DECT的系統中被實現。
因此，使用越多的帶寬，作為擴展因子的一個函數的比值Watts/Hz就變得越小。圖3顯示出這種結果。在DECT實例中，經一次近似后，使用擴展會引起多達10dB(具有10個頻率)的干擾的減少量，這能夠避免功率飽和。然而實際上，減少量可能如下面所描述的甚至會更多，達到12dB。
如果載波頻率按照DECT中的標準值1728kHz來劃分，那么實際上只有1152kHz得到使用，因此在250mW的傳輸功率中，功率與頻率的比值是217nW/Hz(250mW/1152kHz)。這由圖3中的垂直列V來表示。
現在，如果把整個帶寬用作擴展的目的，那么關系式可以表示成如下250mW10×1728Hz=14.5nW/Hz]]>這由圖3中的水平區域H來表示。所以，通過這種方式因擴展可以獲得12dB的額外減少量(10·log(217/14.5))，這使得SdB的總值為-56dB。
利用這些數值，能夠為一個DECT終端計算出一個最大的距離值，以便于具有這種干擾的一個基站能夠正確地接收到其傳輸。假設終端的天線具有15dB的增益，在定向適當的情況下，在這個基站上所接收到的信號可以被表示成如下SdB=24dB+15dB+15dB-38dB-[20.log(d)]dB=16dB-[20.log(d)]dB
現在，假設有至少10dB的信噪比及-56dB的干擾，來自終端的信號最多能夠被減少到-46dB，而當把它應用于上面的公式時產生一個合理的超過1公里的最大距離。計算如下-46dB=16dB-20.log(d)，于是log(d)=62dB/20=3.1，所以d≈1000m而且，允許用低功率的值進行擴展。例如，在CDMA中，50mW的值是常用的，因此減少量將是約19dB，因而允許一個最大約9km的距離。
使用整個帶寬的另一個優點是增加了比特傳輸速率。在DECT系統的情況下，在364.6μs期間以1152kbps速率在一個確定的頻帶內進行傳輸。在這段時間內420個比特被傳輸。現在假設使用相同的時間期限以及使用擴展因子為10，如果整個帶寬被利用，那么傳輸速率為1728kbps，這意味著在一個時隙中有630比特的信息被傳輸，相當于在原始比特速率值的基礎上提高近150％。
實際上，當擴展編碼被應用于本發明的傳輸過程中時，只需要一種編碼，因為在每個基站中同一時刻只有一個信道被用于傳輸。為了在同時的非對稱的傳輸之間減少干擾，這種擴展編碼可以被方便地挑選出，而且它與位于附近的其它基站的各種擴展編碼是正交的或準正交的。
在接收端，接收機裝置按照非對稱下行鏈路連接方式接收傳輸，在該方式中，使用具有反向傳輸的時隙(TSU)傳輸一個信號，這個信號在整個傳輸帶寬被擴展。一旦在接收機裝置中接收到這個信號，所述的信號被解擴展以便被進一步的處理便于使用。
權利要求
1．一種在一個TDMA多載波系統中提高傳輸效率的方法，所述的系統由許多基站(BS)所組成，其中傳輸在非對稱的連接方式下被執行，它由許多(TS)所組成，其中至少有一個時隙的傳輸方向(TSDU)是反向傳輸的時隙，其特征在于在所述的反向傳輸時隙(TSDU)中，至少有被傳輸的一個信號通過傳輸中可使用的一個帶寬而被擴展。
2．按照權利要求1的方法，其特征在于所述的反向傳輸時隙在傳輸中可使用的整個帶寬而被擴展。
3．按照權利要求1的方法，其特征在于所述的反向傳輸時隙通過所述的帶寬的一部分而被擴展。
4．按照權利要求1的方法，其特征在于在非對稱下行鏈路傳輸中至少有一個信號在傳輸中可使用的整個帶寬而被擴展。
5．一個執行權利要求1的方法的傳輸系統，它由許多基站(BS)組成，其中傳輸在非對稱連接方式下被執行，它由具有至少一個反向傳輸方向的時隙(TSDU)的許多的時隙(TS)所組成，其特征在于系統適合于在所述的反向傳輸時隙(TSDU)中在傳輸中可使用的一個帶寬中擴展至少一個被傳輸的信號。
6．一個執行權利要求1的方法的基站，能夠在非對稱連接模式下執行傳輸，所述的傳輸由具有至少一個反向傳輸方向的時隙(TSDU)的許多的時隙(TS)所組成，其特征在于所述的基站(BS)適合于在所述的反向傳輸時隙(TSDU)中在傳輸中可使用的一個帶寬中擴展至少一個被傳輸的信號。
7．一種接收機裝置，能夠接收非對稱連接方式下的傳輸，所述的傳輸由具有至少一個反向傳輸方向的時隙(TSDU)的許多時隙(TS)所組成，其特征在于所述的接接收機裝置適合于在所述的反向傳輸時隙(TSDU)中解擴展至少一個被傳輸的信號，該信號在傳輸中可使用的一個帶寬中被擴展。
8．一個使用頻分雙工或時分雙工的TDMA傳輸系統，具有被分配給一個基站(BS)的擴展編碼。
9．一個使用頻分雙工或時分雙工的TDMA傳輸系統，具有被分配給一個接收站的擴展編碼。
全文摘要
在一個TDMA多載波系統中提高傳輸效率的方法和系統,其中傳輸在非對稱連接方式下被執行。該傳輸使用有至少一個時隙(TSD
文檔編號H04J13/00GK1300141SQ00132968
公開日2001年6月20日 申請日期2000年11月15日 優先權日1999年11月16日
發明者曼紐爾·P·吉門尼茲, 尤根尼奧·L·阿爾曼薩 申請人:阿爾卡塔爾公司