时分同步码分多址基站的动态链路适配

申请号 CN02247431.5 申请日 2002-08-12 公开(公告)号 CN2566540Y 公开(公告)日 2003-08-13
申请人 交互数字技术公司; 发明人 埃尔达德·蔡拉; 斯蒂芬·E·特里; 阿里勒·蔡拉;
摘要 一种用于TDMA/CDMA混和通信系统——包括TDD或TDSCDMA通信系统——中通信的系统,它通过增加或更改控制信息来通知接收器当前哪些时隙和代码是有效的哪些时隙是应避免使用的,从而实现动态链路适配。该系统提供同步从而接收器知道用哪些时隙和代码把CCTrCh映射到物理信道上。避免使用传输有困难的时隙,而使用传输没有问题的时隙。
权利要求

1.一种采用无线时分同步码分多址格式通信的时分同步码分多 址基站,该基站包括:
一个无效时隙控制器,用于确定通信所不使用的时隙;
一个控制域生成器,用于生成带有所确定的时隙的指示符的控制 域;
一个多路复用器,用于接收数据流并把数据流和控制域复用以生 成复用数据流;以及
一个发射器,用于发射复用数据流。
2.一种采用无线时分同步码分多址格式通信的时分同步码分多 址基站,该基站包括:
一个无效时隙控制器,用于确定通信所不使用的时隙;
一个传输格式组合指示符(TFCI)修改设备,用于接收具有TFCI 位的数据流以及修改用于指示所确定的时隙的TFCI位从而生成修改 数据流;以及
一个发射器,用于发射修改数据流的。
3.一种采用无线时分同步码分多址格式通信的时分同步码分多 址基站,该基站包括:
一个无效时隙控制器,用于确定通信所不使用的时隙;
一个编码位模式生成器,用于生成编码位模式;
一个多路复用器,配置成接收传输的数据流和编码位模式,并在 所确定的时隙输出编码位模式而在其它时隙输出数据流;以及
一个发射器,发射数据流和编码位模式。
4.一种采用无线时分同步码分多址格式通信的时分同步码分多 址基站,该基站包括:
一个干扰计算器设备,用于确定与各时隙相关的干扰等级;
一个时隙排序设备,用于按照干扰等级顺序对时隙排序;
一个信道/时隙分配设备,用于按照干扰从低到高顺序分配时隙 支持通信;以及
一个信道/时隙信令设备,用于发送分配结果信号
5.一种采用无线时分同步码分多址格式通信的时分同步码分多 址基站,该基站包括:
一个损坏时隙确定设备,用于确定干扰等级不可接受的时隙;
一个传输格式组合选择设备,用于为所确定的时隙中的通信达到 特定质量选择传输格式,并输出标明选定的传输格式组合集的传输格 式组合指示符(TFCI)位并将该TFCI位插入到数据流;以及一个发射器,发射包含TFCI位的数据流。
6.一个采用无线时分同步码分多址格式通信的时分同步码份多 址基站,该基站包括:
一个用户设备最大功率接收设备,用于接收表明在特定时隙中用 户设备已超出最大功率的指示符;
一个时隙分配设备,用于为通信分配时隙,分配的时隙不包括特 定时隙或同一中比特定时隙晚的任何时隙;以及
一个时隙分配信令设备,用于发送时隙分配信令。

说明书全文

技术领域

发明涉及无线通信领域。更确切地说,本发明涉及在用户设备 (UE)和基站(BS)间的传输中使用动态链路适配来针对不断变化 的传播条件进行调整的时分多址/码分多址混和通信系统。

技术背景

第三代(3G)蜂窝系统能传输很大数据速率范围内的服务,从诸 如视频和Internet下载之类的高数据速率服务到诸如语音之类的低数 据速率服务。如图1所示,分别以单独的数据流表示一些用户服务。 分别把这些单独的数据流分配给传输信道A、B、C,然后编码并复用 这些数据流。每个传输信道A、B、C分配一个专的编码速率和专 门的传输时间间隔(TTI)。编码速率确定物理层传输的位数,TTI确 定要传输的数据的发送时间。例如,TTI可以是10、20、40或者80ms。

多个传输信道A、B、C复用到一起形成一个编码合成传输信道 (CCTrCh)。由于CCTrCh由信道A、B、C组合而成,所以它组合 了不同的编码速率和不同的TTI。

例如,传输信道A的TTI可能是20ms,传输信道B的TTI可能 是40ms。从而,第一个20ms中传输信道A的格式和第二个20ms中 传输信道A的格式可能不同。相反,由于传输信道B的TTI为40ms, 所以40ms TTI期间每个20ms中传输信道B的格式以及位数都是一样 的。要特别注意的是传输信道A、B、C基于一个TTI映射到CCTrCh, 该TTI是CCTrCh中最小的TTI。传输功率最终由CCTrCh中最小TTI 中所用的传输格式组合确定。

本领域的一般技术人员应注意到,每个数据流都有与之相关联的 数据速率,每个物理信道也具有与之相关联的数据速率。尽管这些数 据速率相互之间是有关系的,但它们是完全不同的数据速率。

一旦确定了CCTrCh中最小的TTI,就必须确定有多少位数据要 传输以及在给定TTI中要支持哪些传输信道。这都由数据的格式决定。

传输格式组合(TFC)被应用到每个建立在最小TTI基础上的 CCTrCh中。这就从根本上确定了每个传输信道在给定TTI中要发送 多少数据以及在该TTI中同时存在哪些传输信道。

TFC集是所有可能的TFC的集合。如果传播条件不允许UE所支 持的TFC集中所有可能的TFC,就创建UE支持的TFC简化集。该 简化集合称作TFC子集。TFC选择是用来确定把传输信道A、B、C 的哪些数据以及多少数据映射到CCTrCh的过程。传输格式组合指示 符(TFCI)是特定TFC的指示,它被传输给接收器以通知接收器对 当前来说哪些信道是有效的。根据接收到的TFCI,接收器就可知道 使用的是哪些物理信道和哪些时隙。因此,TFCI是发射器和接收器之 间协调的媒介,这样接收器就知道使用的是哪些物理信道。

在TDD中,UE一般根据从基站收到的信噪比(SIR)目标计算 需要的传输功率。在知道了所选的TFC后,UE就可计算出所需的发 射功率。如果RF传播条件很理想,就选择每个时隙中可传输位数最 多的TFC。但是,如果RF传输条件恶化,并且UE计算出的发送所 需信息需要的功率比最大的可用UE功率还高,那么就要选择UE最 大可用功率支持的其它TFC集(即前面提到的TFC子集)。这最终 减少了物理层要支持的数据数量,也降低了功率要求。

总之,系统根据TTI选择哪些信道有效以及在每个信道中传输多 少数据。TFC的选择过程考虑到物理传输的困难,(最大可用功率就 是其中的一个),并在某些时候降低物理传输要求。

在多个传输信道A、B、C组合成一个CCTrCh后,就对CCTrCh 进行分段,这些段分别映射到不同的物理信道上。在TDD系统中, 物理信道可存在于一个或多个不同的时隙中,在每个时隙中可使用多 个不同的代码。尽管在下行链路的一个时隙中有多达16个可能的代 码,但在特定下行链路的特定时隙中大多使用8个代码。在上行链路 中,在特定时隙中很少会超过两个代码。无论如何,通过时隙不同组 合中的不同代码组合定义了许多物理信道。物理信道的数量可以变 化。

在统一移动通信系统(UTMS)时分双工(TDD)模式中,通过 按顺序分配时隙和代码把CCTrCh映射为物理信道。例如,选择第一 个时隙用于映射。首先分配第一个时隙的第一个代码,然后按顺序分 配第一个时隙的其它代码直到分配完最后一个代码。一旦分配了第一 个时隙的所有代码,就进入第二个时隙。用第二个时隙的每个代码重 复进行映射过程直到分配完所有的代码。

UMTS中特定用户设备(UE)的映射过程如图2A中的例子所示, 该例中有12个时隙(S1-S12),每个时隙中有8个代码(0-7),总 共有12个代码(A1-A12)可分配/配置。为了便于说明,那些不可分 配给当前UE的代码和时隙(因为它们已分配给其它UE)以“阴影” 显示。时隙S4-S7的可分配部分从S4开始按顺序分配,每个时隙中 的代码0-4也按顺序分配。12种代码都按这种方式映射,图2A是先 分配代码A1最后分配A12的映射结果。

尽管图2A中给出的现有技术为把数据从CCTrCh映射到物理信 道提供了一种选择,但是这种方法在单个时隙中遇到传输问题——比 如需要的传输功率超过最大允许UE功率——时会有一些缺点。 UMTS-TDD标准中所述的用于把CCTrCh映射到物理信道的时隙和代 码的连续分配过程,常常加重传输中出现的问题。如图所示,由于时 隙分配/配置的这种连续方式,当出现传输问题时,它常常出现在一个 或几个较早的时隙中。当系统检测到问题时,例如,某特定TTI所需 的传输功率超过了最大可用UE功率时,系统选择新的TFC,从而降 低所有时隙的数据要求。因为UMTS-TDD标准指定时隙按顺序分配, 如果传输问题出现在某个初期的时隙中,在最坏的情况下,系统仍将 把数据封装到初期的时隙中,而没有传输问题的末尾的时隙却相对较 空。

结果,由于降低了没有问题的时隙的数据速率要求而存在问题的 时隙仍充满数据,所以系统加重了问题的影响。这使得对无线资源使 用效率很低。

发明内容

本发明是一种用于任何TDMA/CDMA混和通信系统——包括 TDD或TDSCDMA通信系统——中通信的系统,它通过增加或更改 控制信息来通知接收器当前哪些时隙和代码有效的,哪些时隙是应避 免使用的,从而实现动态链路适配。该系统提供同步,从而接收器知 道用哪些时隙和代码把CCTrCh映射到物理信道上。避免使用传输有 困难的时隙,而使用传输没有问题的时隙。
附图简述
图1是单独的数据流组成一物理信道的方框图
图2A是现有技术代码映射过程的结果;
图2B是现有技术的数据脉冲串;
图3A是在数据域1中包含控制域的第一种实施例的数据脉冲串 结构;
图3B是在数据域2中包含控制域的第一种实施例的数据脉冲串 结构;
图3C是在训练序列(midamble)中包含控制域的第一种实施例 的数据脉冲串结构;
图3D是在两个数据域都包含控制域的第一种实施例的数据脉冲 串结构;
图3E是第一种实施例中时隙分配/配置的实例;
图4A是只修改了第一个TFCI域的第二种实施例的数据脉冲串 结构;
图4B是只修改了第二个TFCI域的第二种实施例的数据脉冲串 结构;
图4C是两个TFCI域都修改了的第二种实施例的数据脉冲串结 构;
图4D是第二种实施例中时隙分配/配置的实例;
图5A是在数据域1中包含编码位模式的第三种实施例的数据脉 冲串结构;
图5B是在数据域2中包含编码位模式的第三种实施例的数据脉 冲串结构;
图5C是在训练序列中包含编码位模式的第三种实施例的数据脉 冲串结构;
图5D是在数据域1中包含编码位模式但不包含TFCI域的第三 种实施例的数据脉冲串结构;
图5E是在数据域2中包含编码位模式但不包含TFCI域的第三 种实施例的数据脉冲串结构;
图5F是在训练序列中包含编码位模式但不包含TFCI域的第三种 实施例的数据脉冲串结构;
图5G是第三种实施例中时隙分配/配置的实例;
图6A是在数据域1中包含干扰信息域的第四种实施例的数据脉 冲串结构;
图6B是在数据域2中包含干扰信息域的第四种实施例的数据脉 冲串结构;
图6C是在训练序列中包含干扰信息域的第四种实施例的数据脉 冲串结构;
图6D是第四种实施例中时隙分配/配置的实例;
图7A是第五种实施例的数据脉冲串结构;
图7B是第五种实施例中时隙分配/配置的实例;
图8A是第六种实施例的数据脉冲串结构;
图8B是第六种实施例中时隙分配/配置的实例;
图8C是第五种实施例中可选的时隙分配/配置的实例;
图9A是第一种实施例的系统元素的方框图;
图9B是第二种实施例的系统元素的方框图;
图9C是第三种实施例的系统元素的方框图;
图9D是第四种实施例的系统元素的方框图;
图9E是第五种实施例的系统元素的方框图;
图9F是第六种实施例的系统元素的方框图。
优选实施例
下面将参照附图对本发明进行说明,在所有的图中相同的数字代 表相同元素。尽管结合TDD/CDMA通信系统说明这些优选实施例, 但实际上它们也同样适用于任何TDMA/CDMA混和通信系统,包括 时分同步码分多址访问(TDSCDMA)通信系统。
图2B给出了现有技术的数据脉冲串。该数据脉冲串包括两个由 训练序列分开的数据域,其后还紧跟一个保护时隙(GP)。在脉冲串 的一个或两个数据域中传输TFCI。TFCI编码的位数取决于可能支持 的TFC的数量。既然在数据域中传输TFCI,那么用来传输TFCI的每 一位都减少了用户数据的位数。因此,要限制TFCI位的数量。
靠近训练序列的TFCI的位置考虑到了可能的最佳传输,因为可 以去除来自训练序列的干扰,并且信道估计对于靠近训练序列的位来 说也是很可靠的。尽管在下文中不再对这些域作进一步的详细介绍, 本领域的一般技术人员还是应注意到,数据域既包括用户数据域,也 包括物理控制域。
本发明包括用于执行动态链路适配的六种不同实施例。第一种实 施例,如图3A-3E所示,向数据脉冲串中增加了一个新的控制域以说 明哪些特定时隙是有效的哪些时隙是应避免使用的。例如,如图3A 所示,控制域加在数据域1。在图3B中控制域加在数据域2。此外, 在图3C中把控制域作为训练序列的一部分。在图3D中,数据域1和 数据域2都增加了控制域。尽管图中控制域显示在数据域的特定位置, 但是实际上它们可出现在数据域的任意部分。
在图3A-3D给出的任意一种选择中,要注意的很重要的一点是 控制域将识别接收器寻找有效数据的时隙。控制域中的数据可以是指 包含有效数据的“有效”时隙;也可以是包括包含无效数据的要避免 使用的“无效”时隙(下文中的“无效”时隙);或者是既包括有效 时隙也包括无效时隙。可单独标识有效或无效时隙,或者标识符可以 包括一个位串,用1表示有效时隙用0表示无效时隙。还要注意,控 制域可由一个单独描绘的控制域组成也可以只是存在于数据域的某一 部分中。
图3E给出了使用第一种实施例的方法的时隙分配/配置。在这个 例子中,假设图3A-3D中显示的控制域表明时隙S4、S6和S7是有效 的,而S5是无效的。因此,不使用时隙S5,只在时隙S4、S6和S7 中分配/配置代码A1-A12。这允许系统避免使用“损坏”的时隙,在 本例中是S5,如果不大幅度增加UE的功率输出,这种时隙不能很好 地支持通信。
图9A给出了用于实现图3A到3E中实施例的系统元素方框图。 无效时隙控制器901确定哪些时隙是无效的。在基站BS,控制域生 成器902从控制器901中获取无效时隙的信息并生成包含在新控制域 中的信息,然后把控制域信息发送给多路复用器(MUX)903。接着 在MUX 903对数据流进行调制,生成发射器904上发送的最终数据 流。UE上的数据流检测器905接收数据流,控制域恢复设备907解 释从数据流接收到的控制域。
图4A-D给出了本发明的第二种实施例。在这种实施例中,扩充 和/或修改一个或两个TFCI域以包含关于哪些时隙有效哪些时隙无效 的额外数据。在图4A中,扩展和/或修改的是第一TFCI域以包含额 外数据;在图4B中,按照这种方式扩展和/或修改的是第二TFCI域; 在图4C中,两个TFCI域都按照这种方式扩展和/或修改。
图4D给出了使用第二种实施例的方法的时隙分配/配置。在这个 例子中,假设图4A-4C中给出的控制域表明时隙S6是无效的,而时 隙S4、S5和S7是有效的。相应地,在分配/配置代码时不使用时隙S6, 按顺序给时隙S4、S5和S7分配/配置代码。
图9B给出了用来实现图4A到4D中实施例的系统元素的方框 图。基站BS上的无效时隙控制器901确定哪些时隙是无效的。TFCI 修改器906从控制器901获取无效时隙的信息,并相应地修改时隙中 的TFCI域。然后在发射器904上发送最终的数据流。在UE处,数 据流检测器909接收数据流,TFCI接收器处理修改过的TFCI域。
图5A-5G给出了第三种实施例。在这种实施例中,在数据脉冲 串中的一个或两个数据域或者训练序列中加入了专门的编码位模式, 例如图5A中的数据域1,图5B中的数据域2,图5C中的训练序列。 通过在数据脉冲串中包含特殊的编码位模式,发射器指出这些时隙是 要避免使用的无效时隙。当接收器检测到数据脉冲串中的特殊编码位 模式时,就丢弃或忽略该时隙相关联的信息。
除了数据脉冲串不包括TFCI域之外,图5D-5F和图5A-5C相类 似。如图5D所示,编码位模式可包含在数据域1中的任意位置。或 者,如图5E所示,编码位模式可出现在数据域2中,或者如图5F所 示,编码位模式可出现在训练序列中。尽管出现在数据域1或数据域 2中的编码位模式都最好靠近训练序列,但是在本实施例或其它实施 例中这并不是必须的。此外,编码位模式可能很小,如图5A-5D和5F 所示,也可能由数据域大部分甚至整个数据域组成,如图5E所示。
选定这样的位模式长度,即可采用高增益编码方案从而可用减 少的功率的接收。因此,例如,如果使用256的码片序列,那么功率 需求相对于扩散因子16就可减少12dB。此外也可使用不需要信道估 计的似同步(Golay)序列。
图5G给出了使用第三中实施例的方法的时隙分配/配置。在这个 例子中,假设图5F中给出的数据脉冲串已说明时隙S6是无效的。因 此,和时隙S6相关联的数据脉冲串可包含特殊的编码位模式。这样, 就可按顺序分配/配置时隙S4、S5和S7,而不使用时隙S6。
图9C给出了用于实现图5A到5G的实施例的系统元素方框图。 基站BS上的无效时隙控制器901确定哪些时隙是无效的。编码位模 式生成器908从控制器901获取无效时隙的信息并生成要包含在数据 流中的信息,然后将编码位信息发送给多路复用器(MUX)903。接 着在MUX 903上调制数据流,生成发射器904要发射的最终数据流。 在UE处,编码位模式检测器912检测数据流中的编码位模式并相应 地处理信息。
本发明的第四种实施例按照干扰降低的顺序排列所有的有效时 隙,然后根据干扰的等级进行信道的分配/配置。
优选地,发射器在每个时隙中周期性地测量干扰的数量,并将这 些信息发送给接收器。一旦根据干扰的等级对时隙排好序,就先填充 干扰最小的时隙,最后利用干扰最大的时隙。干扰信息或等级可在数 据脉冲串的某个域中或者在新创建的域中从发射器发送到接收器;例 如图6A中使用数据域1,图6B中使用数据域2,图6C中使用训练 序列。
排序时隙使用的度量是本领域一般技术人员都熟悉的,比如在3G 系统中的RNC、RNS和B节点之间用信号通知的信道质量CQ度量。 B节点可使用带确认的更高层的发射信号来区分信道分配/配置的优先 次序。
图6D给出了使用第四种实施例的方法的时隙分配/配置。在这个 例子中,假设时隙S6的干扰最小,时隙S5的干扰第二少,时隙S7 的干扰第三少,时隙S4的干扰最多。从而,按照下面的顺序使用这 些时隙:S6、S5、S7和S4,如图6D所示。
图9D给出了实现图6A-6D中实施例的系统元素方框图。基站BS 处的干扰计算器940确定和不同时隙相关联的干扰。排序设备942按 照从计算器940获取的干扰等级信息顺序对时隙排序。信道分配器944 根据从设备942得到的排序分配信道和时隙。通过信号设备945发送 分配结果。在UE处,信号设备947接收分配结果以用于进一步的处 理。
本发明的第五种实施例在所有时隙中平均分配数据。在这种实施 例中,参见图7A,选择一个TFC,并在相应的TFCI域中传输TFCI, 这均匀地把所有时隙的数据速率都降低到损坏的时隙可支持的数据传 输速率。这种实施例是最简单的解决方法,因为它所传输的TFCI和 现有技术中传输的TFCI是一样的。但是,系统在所有时隙中平均地 分配分配/配置时隙和代码。
第五种实施例的方法导致图7B中给出的时隙分配/配置。如图所 示,这样分配代码从而在所有时隙中平均分配数据。这种实施例还有 另外一个优点,由于所有的时隙都是活跃的,所以它不需要新域也不 需要在发射器和接收器之间保持同步来说明有效或无效时隙。
图9E给出了第五中实施例的系统元素方框图。为了在数据流上 所有的时隙上均匀映射,TFC处理器955在检测器956处检测损坏的 时隙,在选择器957处选择合适的TFC,在生成器958处生成TFCI。 数据流通过发射器904传输给UE(图中未显示)。
图8A给出了本发明的第六种实施例,无效时隙以及其后的所有 时隙不用来发送任何信息。TFCI用来说明应使用哪些时隙。然而,当 UE计算发现在某特定时隙超过最大可用功率时,比如在时隙S5,该 时隙以及所有的后续时隙都不使用。
第六种实施例的结果是如图8B给出的代码分配/配置。在这个例 子中,假设时隙S5是无效时隙。因此,由于损坏时隙和后继时隙被 丢弃了,所以只使用时隙S4,只分配/配置编码A1-A5。
第六种实施例的系统元素如图9F所示。在UE计算器966处确 定最大可用功率,并通过信令设备965将其发送给基站BS,而信令 设备964接收该信号。功率检测器962接收功率信息。时隙分配器963 确定哪些时隙不能支持最大可用功率并相应地分配所有其它的时隙。 时隙分配结果通过信令设备964发回给UE。
在该实施例的一种可选方案中,仍使用无效时隙,不过容量较小。 如图8C所示,向那个时隙分配较少的代码以减少该时隙的压
下面的表1给出了本发明不同实施例的总结。 实施例   图 第一种 3A-3E 向一个或两个数据域或者向训练序列中添加新的控制域, 以说明有效和/或无效的时隙。 第二种 4A-4D 修改一个或两个TFCI域以说明有效和/或无效的时隙。 第三种 5A-5G 向所有无效的时隙增加一个编码位模式。 第四种 6A-6D 按照干扰降低的顺序排列时隙;首先使用干扰最小的时隙。 第五种 7A-7B 这样选择TFC从而“损坏”的时隙可支持降低的数据速 率并且在所有时隙中平均分配资源。 第六种 8A-8B 确定每个时隙的最大功率。资源单元不应用到超过最大可 用功率的时隙以及后继时隙。 表1
应注意到实现本发明过程中的一个困难是TFCI和用于有效和无 效时隙的控制信息(本文后面称之为“时隙信息”)的位置。既然TFCI 通常只存在于特定的时隙中,所以为了获取TFCI和/或时隙信息,就 有可能有使用五个时隙但只指明时隙2或时隙1和4的通信。TFCI和 时隙信息是数据处理过程中同步发射器和接收器所必须的。然而,也 有可能具有TFCI或时隙信息的那些时隙正是超过允许的最大发送功 率的那些时隙。
对于图3A-6D中描述的本发明的前四种实施例,如果TFCI或时 隙信息只出现在已标明无效的时隙中,那么通信将失败。
这个问题的一个解决方法是把TFCI和时隙信息放在至少两个时 隙中;当需要特别注意数据丢失问题时可将它们放在每个使用的时隙 中。这就保证如果接收器收到一个时隙,它也同时收到了TFCI和时 隙信息。
对于图7A-8B给出的第五种和第六种实施例,不存在TFCI问题。 对于第五种实施例,降低了数据速率,但是使用了所有的时隙,TFCI 和时隙信息始终可用。第六种实施例总是在第一个时隙中包含TFCI 和时隙信息。
要注意尽管本发明参照上行链路介绍,但它对下行链路同样适 用;这里描述的在上行链路和下行链路中对实施例的教义的使用都在 本发明考虑的范围内。
尽管用优选实施例来介绍本发明,在如下面权利要求中所述的本 发明的范围之内的其它变体对本领域中的一般技术人员来讲是显而易 见的。
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