CN1357179A - 在蜂窝网中实现多载波的系统和方法 - Google Patents

在蜂窝网中实现多载波的系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种在码分多址接入(CDMA)小区(210、220、230)中有效和灵活使用带宽的电信系统和方法。CDMA小区(210、220、230)中可包括多个载波(250、260),可分配不同数量的载波给下行链路和上行链路传输。另外,移动台(MS)(150)可从不同的载波(250、260)中分配下行链路带宽供业务信道使用,这样可能构成高的用户比特率,如4Mbps。一个CDMA小区(210、220、230)可包含具有所有信道类型的主载波(250)和包含至少一个仅具有专用信道和可选功率控制公共信道的副载波(260)。主载波(250)有一个主扰码(270)和0个或多个与之相关的副扰码(280),而副载波(260)有与之相关的一个或多个副扰码(280)。

Description

在蜂窝网中实现多载波的系统和方法
本发明的背景
本申请在35 U.S.C.119(e)(1)下要求1999年4月19日提交的共同未决的美国临时申请第60/130,069号的优先权。
发明领域
本发明总地涉及蜂窝网，特别是蜂窝网中的载波。
发明背景和目的
码分多址接入(CDMA)使用扩频技术，其中信道和通信在单一频率上被传送(扩展)，几个移动台(MS)可同时使用该频带。例如，IS-95系统的单个CDMA载波相关联的频带宽度通常为1.23MHz，典型地它可同时支持大约20个用户。另一个例子，在宽带CDMA(WCDMA)系统中，单个载波相关联的频带宽度有3.84MHz，典型地它可同时为远远大于20个用户服务。
在上行链路(从MS到基站)或下行链路(从基站到MS)上传送的每个信号都包含不同的、用来对载波进行调制并扩展波形频谱的伪随机二进制序列(下文中称之为码)。这样，每个载波包含多个不同的码，可分配这些码来形成不同的用户比特率。其中一些码用于业务信道，而其它的码则用于控制信道。
业务信道和控制信道都可映射到专用信道或公共信道上，其中一些信道是功率控制信道，一些是非功率控制的。专用信道传送专用信息给特定MS。每个信道的下行链路发送功率根据基站和MS之间的距离以及MS所遭受的干扰进行优化。这种信道的一个例子是WCDMA系统中的专用信道(DCH)。为了支持特定区域内的覆盖，如超出小区边界，非功率控制公共信道分配有固定的下行链路功率。这种信道的例子是IS-95系统的导频信道和WCDMA系统的同步信道(SCH)、广播信道(BCH)和寻呼信道(PCH)。功率控制的公共信道由许多MS共享，但发送的信息对每个MS是专用的。因此，通过功率控制的公共信道，对每个MS连接可有独立下行链路功率控制。这种信道的一个例子是WCDMA系统的前向接入信道(FACH)。
在每一CDMA系统中，都分配有一定数量的下行链路码道用作控制信道。例如，在IS-95系统中，可能有64个可用的下行链路码道，其中9个预留用于控制信息。为了增加可用业务信道的数量，引入了IS-95B版本的CDMA。在IS-95B版本中，增加了一个附加的上行链路和下行链路载波，而减小了控制信道集。第一个下行链路载波包含所有的控制信道，而第二载波仅包含控制信道的导频信道和多达63个下行链路业务信道。
然而，附加的上行链路载波和附加的下行链路载波(它们的空中接口带宽相等)是对称的。这样，即使外加第二个下行链路载波，MS仍受到限制，即在一次呼叫过程中，它只能从其中一个载波中分配业务信道。另外，因为为了支持在特定区域(典型地超出小区边界)的全面覆盖，导频信道具有相关联的高的下行链路发送功率，所以通过将导频信道维持在第二载波上，分配给导频信道的发送功率将由于下行链路干扰而迫使业务信道的下行链路发送功率分配有显然更高的功率电平。这就增加了小区内的干扰和使用在CDMA小区中的多/单载波放大器的尺寸及重量。
此外，在任何类型的蜂窝系统中，包括CDMA和时分多址接入(TDMA)系统，上行链路方向和下行链路方向的每个载波都包含相等数量的空中接口带宽。这样，对一次呼叫，收发双向通常使用同样数量的频谱。尽管对于由操作员确定的某一服务，用户可以建立非对称连接，但如今的蜂窝系统并不具有允许操作员在空中接口中分配非对称带宽给任何呼叫所要求的灵活性。
例如，现在许多业务提供者都提供无线因特网连接给MS。然而，因特网浏览比一个正常呼叫需要更多的下行链路带宽。不幸的是，现今还没有一种从对称频谱中建立非对称带宽呼叫连接(分配比上行链路带宽更多的下行链路带宽)的有效资源利用方法。如果操作员要这样做，那么将无法使用与附加的分配下行链路带宽相对应的上行链路带宽部分。
因此，本发明的一个目的是在蜂窝网小区中提供多载波。
本发明的又一个目的是在一个小区内允许对多个载波进行灵活带宽分配。
本发明的又一个目的是在下行链路和上行链路带宽中使用不同数量的载波。
本发明的又一个目的是对一特定的移动台，允许从多于一个载波分配下行链路带宽。
本发明的又一个目的是提供包含所有类型信道的主载波及仅包含专用信道和可选功率控制的公共信道的副载波。
发明概要
本发明针对码分多址接入(CDMA)小区内有效和灵活地使用带宽的电信系统和方法。CDMA小区中可包括多个载波，其中可分配不同数量的载波给下行链路传输和上行链路传输。另外，移动台(MS)可从不同载波中分配下行链路带宽供业务信道使用，这样可能构成高的用户比特率，如4Mbps。为了降低小区内的总发送输出功率，在下行链路中，小区包含有至少非功率控制公共信道的主载波及至少一个仅有专用信道和可选功率控制公共信道的副载波。主载波有一个主扰码和0个或多个副扰码，它们用于加扰在第一个CDMA带宽上的传送，同时副载波包含用于加扰在第二个CDMA带宽上传送的一个或多个副扰码。主扰码被用来加扰非功率控制信道和功率控制信道，同时副扰码仅用来加扰功率控制信道(公共或专用)。
附图简述
公开的发明将参照附图进行描述，附图中给出了本发明的主要样例实施方案并被引入说明书以供参考，其中：
图1图示了根据本发明的实施方案，每小区下行链路具有至少两个载波的码分多址接入(CDMA)小区结构；
图2是定义在具有一个主载波和至少一个副载波的CDMA小区下行链路上的小区的等级图；
图3是定义在具有一个主载波和至少一个副载波的CDMA小区下行链路上的可选小区的等级图；以及，
图4A和图4B示出了在CDMA小区内分配非对称下行链路带宽给移动台的过程。
优选示范实施方案详述
本申请的多个创新示教将特别参考优选的示范实施方案进行描述。然而，应该这样理解，这类实施方案仅提供了这里所说的创新示教的许多有利用途中的一些例子。一般来说，在本申请的说明书中的陈述并不必然地界定各种各样要求权利的发明中的任何一个。此外，一些陈述可应用于有些创新特征，而不能应用于其它的特征。
现在参照附图1，图示了根据本发明实施方案的一个码分多址接入(CDMA)电信系统的小区结构。给出了每个地点有三个小区的三扇区结构，但应该理解为，可以使用任何类型的结构，如全向小区。在三扇区结构中，基站100有分别指向方位110、120和130的三个天线，其中指向方位110、120和130的每个天线分别朝向不同的小区210、220和230。依赖于系统操作员能否执行频率再用计划，每个小区210、220和230可将相同或者不同频带用于上行链路和下行链路传输。
为了提供更灵活的下行链路带宽分配，提供至少3个载波给每个小区210、220和230，其中的2个示出并用参考数字250和260指代，每个与不同的频带相关联。一个载波用于上行链路(未示出)，一个载波250用于下行链路，以及至少还有一个载波260用于上行链路或下行链路或上下行链路，这里示出了前者。典型地，载波250和260对于上行链路和下行链路是成对分派的(称为频分双工模式对频带)。在这种情况下，为了允许下行链路带宽分配的灵活性，每个载波250和260可预留作不同类型使用。例如，如果分派了两个FDD模式对，操作员就可使用一个载波(未示出)为上行链路，两个载波250和260为下行链路，如图1所示，以及第四个载波(未示出)作为其它用途，或者由另一个操作员使用。单独分派每个载波250和260用作不同目的有利于允许在下行链路和上行链路的空中接口频谱中进行非对称分配。
另外，从操作和维护的角度来看，因为高容量小区可能取代多个单载波小区，所以具有几个载波的小区使操作员更容易管理该小区。这样，在一个多载波小区环境下(它可以是CDMA系统、TDMA系统或任何其它可比拟的系统，如GSM)相邻小区的数量就很少。
现在参照附图2，对于小区210，为了得到比仅有一个载波(一个频带)所可能具有的更多的下行链路资源，它应有至少一个可用作传送所有类型信道300-320的主下行链路载波250，和至少一个仅可用作传送专用信道300及可选功率控制公共信道310的副下行链路载波260。
主载波250具有主扰码270加0个或多个与之相关的副扰码280，而副载波260具有一个或多个与之相关的副扰码280。主扰码270加扰所有信道，如专用信道300、功率控制公共信道310和非功率控制公共信道320，相反如图示，副扰码280仅加扰专用信道300和可选地功率控制公共信道310。应该注意的是副扰码280的主要用途是加扰可映射到专用信道300或功率控制公共信道310的业务信道。此外应该注意的是，如果干扰容许，主载波250的副扰码280可用来增加该载波的信道数量。
由于副载波260没有非功率控制公共信道，这有利地增加了系统容量，因为在小区210中只需要一个具有非功率控制公共信道的载波(主载波250)。此外，从MS的角度来看，多载波小区降低了对控制信道读取的需求，这减小了MS的功耗。
现在参照附图3，示出了定义在具有至少一个主载波250和至少一个副载波260的CDMA小区下行链路上的可选小区的等级框图。如图2所示，主载波250有一个与之相关的主扰码270，而副载波260有一个或多个与之相关的副扰码280。
然而在这个实施方案中，主载波250没有任何与之相关的副扰码280，主扰码270加扰所有非功率控制公共信道320，如IS-95系统的导频信道和WCDMA系统的同步广播信道及寻呼信道。如前所述，非功率控制公共信道320有固定的下行链路发送功率以支持对特定区域的全面覆盖。在多数情况下，标定发送功率的大小以便在小区210边界之外MS能接收到非功率控制的控制信号。
此外，在这个实施方案中，副扰码280仅与副载波260相关，且负责加扰所有功率控制信道，如专用信道300和任何功率控制公共信道310。应该理解为，在副载波260上对专用信道300和功率控制公共信道310的信道估计和功率控制是由副载波260内分配在这些信道上的导频(未示出)支持的。
因为非功率控制公共信道320通常需要高的每载波下行链路发送功率，所以分配非功率控制公共信道320和专用信道300到同一载波的问题是：由于下行链路的干扰，分配给非功率控制公共信道320的发送功率将强制专用信道300的下行链路发送功率分配有相当高的功率电平。因此，当分配给覆盖同一区域的小区210有两个或更多的载波(主250和副260)时，通过从其中一个载波(副载波260)中去除所有非功率控制下行链路公共信道320，可降低专用信道300的总下行链路发送功率。此外，通过仅在具有可选地功率控制下行链路公共信道310的副载波260上包括专用信道300，降低了作为整体的小区210内的总发送输出功率。如图3所示的例子，也可选地通过分别分离功率控制310和非功率控制公共信道320到两个独立的载波260和250上，一般就可减小小区210的下行链路干扰，这对于CDMA容量是必要的。
包括在主载波250上具有功率控制公共信道310和非功率控制信道320，和在副载波260上具有功率控制公共信道310和专用信道300或仅有专用信道300的进一步选项图中没有示出。
此外，由于降低了下行链路发送功率，所以大大降低了用于CDMA/WCDMA系统的多/单载波放大器(MCPA/SCPA)的功耗，这进而又减小了放大器的尺寸和重量。由于这些放大器构成了基站的大部分，因此导致减小了CDMA/WCDMA系统基站的尺寸和重量。
作为图3的又一个替代，由于在主载波250上仅包含有非功率控制公共信道320，所以就可分配窄的带宽给它，而分配较宽的带宽给副载波260。支持CDMA/WCDMA非功率控制公共信道的主载波250甚至可位于另一个蜂窝系统的频带内，如GSM频带。
上面描述的解决方案，也可应用于小区规划技术中。例如，每个小区210的主载波250(具有非功率控制公共信道320)可分配给基站(对于三扇区小区结构)和/或整个网络内的相同的频率。同样，每个小区210的副载波260也可以被分配给基站和/或整个网络内相同的各个频率。
另外，现在参照附图4A和4B，在图2或图3中所描述的小区概念可以这样定义：在一次呼叫中，与上行链路带宽相比较，MS150可分配非对称的下行链路带宽。如图4A所示，MS150可通过在小区210的其中一个下行链路载波的可用信道中添加资源来建立一个高比特率的连接，如4Mbps。例如，通常基站100可以分配上行链路载波240的上行链路信道245给MS150。如果MS要求附加的下行链路带宽，MS150可请求非对称的下行链路带宽。由于这里有两个可供使用的下行链路载波(主250和副260)，基站100可从其中一个载波(这里是主载波250)中分派多个信道255和256给MS150以组成该呼叫的下行链路业务信道330。正如所理解的，为了区分用于组成下行链路业务信道330的分派的信道255和256，在载波内分派的不同信道255和256可使用不同的扰码(即，主扰码270和0个或多个副扰码280)。
或者如图4B所示，MS150可从属于同一小区210的不同下行链路载波250和260中分配资源供单一业务信道330使用。例如，基站100可使用主扰码270和/或一个或多个副扰码280从主载波250中分派一个或多个信道255，以及使用一个或多个副扰码280从副载波260中分派一个或多个信道265给MS150以构成业务信道330。因此，本发明的实施方案允许在小区210中有到MS150的多载波无线链路连接。
本领域的技术人员将认识到，本申请中所描述的创新概念可在大范围应用内进行修改和变化。因此，申请专利的主题范围不应限制在任何具体的示范示教讨论中，而应代之以由下面的权利要求书来定义。

Claims (42)

1.一种码分多址接入电信系统中的小区，包括：
至少一个主下行链路载波，其具有至少一个与之相关的主扰码，所说的主扰码配置为至少加扰在第一个下行链路带宽上传送的非功率控制公共信道；以及
至少一个副下行链路载波，其具有至少一个与之相关的副扰码，所说的至少一个副扰码配置为仅加扰在第二个下行链路带宽上传送的功率控制信道。
2.权利要求1的小区，其特征在于，所说的功率控制信道包括专用信道和公共信道。
3.权利要求1的小区，其特征在于，所说的功率控制信道仅包括专用信道。
4.权利要求1的小区，其特征在于，所说的至少一个副下行链路载波上的功率控制信道的检测是通过在每个该功率控制信道上分配的至少一个导频来支持的。
5.权利要求1的小区，其特征在于，所说的主扰码配置为加扰所说的非功率控制公共信道和所说的功率控制信道。
6.权利要求1的小区，其特征在于，所说的主下行链路载波有所说的主扰码和所说的至少一个与之相关的副扰码，所说的副下行链路载波仅有所说的至少一个与之相关的副扰码。
7.权利要求6的小区，进一步包括：
其中一个给定的所说的功率控制信道使用或者来自所说的至少一个主下行链路载波或者来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码。
8.权利要求6的小区，进一步包括：
其中一个给定的所说的功率控制信道使用来自所说的至少一个主下行链路载波的至少一个副扰码，和使用来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码。
9.权利要求1的小区，进一步包括：
其中一个给定的所说的功率控制信道使用或者来自所说的至少一个主下行链路载波或者来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码，和使用来自所说的至少一个主下行链路载波的至少一个主扰码。
10.权利要求1的小区，进一步包括：
配置至少一个上行链路载波在该带宽的上行链路带宽中的至少一个上行链路信道上发送信息，所说的第一个和第二个下行链路码分多址接入带宽的全部组合不等于所说的上行链路码分多址接入带宽。
11.权利要求1的小区，其特征在于，所说的至少一个主载波仅包括所说的非功率控制公共信道。
12.权利要求11的小区，其特征在于，所说的第一个下行链路带宽在第一个蜂窝系统的频带内分配，以及所说的第二个下行链路带宽在第二个蜂窝系统的频带内分配。
13.一种码分多址接入电信系统，包括：
一个配置为向至少一个小区提供服务的基站，所说的至少一个小区具有：
至少一个主下行链路载波，其具有至少一个与之相关的主扰码，所说的主扰码配置为至少加扰在第一个下行链路带宽上传送的非功率控制公共信道；以及
至少一个副下行链路载波，其具有至少一个与之相关的副扰码，所说的至少一个副扰码配置为仅加扰在第二个下行链路带宽上传送的功率控制信道；以及
一个在所说的小区内并和所说的基站无线通信的移动台，所说的移动台适合于接收来自所说基站的在第一个和第二个下行链路带宽上下行链路的传送。
14.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的功率控制信道包括专用信道和公共信道。
15.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的功率控制信道仅包括专用信道。
16.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的至少一个副下行链路载波上的功率控制信道的检测是通过在每个该功率控制信道上分配的至少一个导频来支持的。
17.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的主扰码配置为加扰所说的非功率控制公共信道和所说的功率控制信道。
18.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的主下行链路载波有所说的主扰码和所说的至少一个与之相关的副扰码，所说的副下行链路载波仅有所说的至少一个与之相关的副扰码。
19.权利要求18的电信系统，其特征在于，所说的基站系统配置为分配其中一个给定的所说的功率控制信道给所说的移动台，所说的给定的功率控制信道使用或者来自所说的至少一个主下行链路载波或者来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码。
20.权利要求18的电信系统，其特征在于，所说的基站系统配置为分配其中一个给定的所说的功率控制信道给所说的移动台，所说的给定的功率控制信道使用来自所说的至少一个主下行链路载波的至少一个副扰码，和使用来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码。
21.权利要求18的电信系统，其特征在于，所说的基站系统配置为分配其中一个给定的所说的功率控制信道给所说的移动台，所说的给定的功率控制信道使用或者来自所说的至少一个主下行链路载波或者来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码，和使用来自所说的至少一个主下行链路载波的至少一个主扰码。
22.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的小区进一步包括至少一个上行链路载波，它被配置成在上行链路带宽中的至少一个上行链路信道上发送信息，所说的第一个和第二个下行链路带宽组合中的总带宽不等于所说的上行链路带宽。
23.权利要求13的电信系统，其特征在于，所说的至少一个主载波仅包括所说的非功率控制公共信道。
24.权利要求23的电信系统，其特征在于，所说的第一个下行链路带宽在第一个蜂窝网络的频带内分配，以及所说的第二个下行链路带宽在第二个蜂窝网络的频带内分配。
25.权利要求13的电信系统，进一步包括：
由所说的基站提供服务的至少一个附加的小区，所说的至少一个附加小区具有至少一个配置为在所说的第一个下行链路码分多址接入带宽上发送至少所说的非功率控制公共信道的所说的主载波，和至少一个配置为在所说的第二个下行链路码分多址接入带宽上仅发送所说的功率控制信道的所说的副载波。
26.权利要求25的电信系统，其特征在于，在所说的小区和所说的附加小区内的所说的至少一个主载波都被分配给同一频率。
27.权利要求13的电信系统，进一步包括：
配置为给至少一个附加的小区提供服务的至少一个附加的基站，所说的至少一个附加小区具有至少一个配置为在所说的第一个下行链路码分多址接入带宽上发送至少所说的非功率控制公共信道的所说的主载波，和至少一个配置为在所说的第二个下行链路码分多址接入带宽上仅发送所说的功率控制信道的所说的副载波。
28.权利要求27的电信系统，其特征在于，在所说的小区和所说的附加小区内的所说的至少一个主载波都被分配给同一频率。
29.一种在码分多址接入电信系统的小区内实现多个载波的方法，所说的方法包括步骤：
提供至少一个具有至少一个与之相关的主扰码的主下行链路载波；
使用该主扰码至少加扰在第一个下行链路带宽上传送的非功率控制公共信道；
提供至少一个具有至少一个与之相关的副扰码的副下行链路载波；以胶
使用至少一个所说的副扰码仅加扰在第二个下行链路带宽上传送的功率控制信道。
30.权利要求29的方法，其特征在于，加扰所说的至少一个非功率控制公共信道的步骤进一步包括步骤：
使用所说的主扰码加扰所说的非功率控制公共信道和所说的功率控制信道。
31.权利要求29的方法，其特征在于，提供所说的至少一个主下行链路载波的步骤进一步包括步骤：
提供至少一个具有所说的主扰码和所说的至少一个与之相关的副扰码的所说的主下行链路载波。
32.权利要求31的方法，进一步包括步骤：
分配其中一个给定的所说的功率控制信道使用或者来自所说的至少一个主下行链路载波或者来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码。
33.权利要求31的方法，进一步包括步骤：
分配其中一个给定的所说的功率控制信道使用来自所说的至少一个主下行链路载波的至少一个副扰码，和使用来自所说的至少一个副载波的至少一个副扰码。
34.权利要求31的方法，进一步包括步骤：
分配其中一个给定的所说的功率控制信道使用或者来自所说的至少一个主下行链路载波或者来自所说的至少一个副下行链路载波的至少一个副扰码，和使用来自所说的至少一个主下行链路载波的至少一个主扰码。
35.权利要求29的方法，进一步包括步骤：
提供至少一个用于在上行链路带宽中的至少一个上行链路信道上发送信息的上行链路载波，所说的第一个和第二个下行链路带宽组合中的总带宽不等于所说的上行链路带宽。
36.权利要求29的方法，其特征在于，提供所说的至少一个主下行链路载波的步骤进一步包括步骤：
在第一个蜂窝网络的频带中分配所说的第一个下行链路带宽，提供所说的至少一个副下行链路载波的步骤进一步包括步骤：
在第二个蜂窝网络的频带中分配所说的第二个下行链路带宽。
37.一种无线电信系统，包括：
至少一个主下行链路载波配置为在第一个下行链路带宽中的至少一个非功率控制信道上发送信息；以及
至少一个副下行链路载波配置为仅在第二个下行链路带宽中的功率控制信道上发送信息。
38.权利要求37的电信系统，其特征在于，其中一个给定的功率控制信道包括来自所说的第一个下行链路带宽和来自所说的第二个下行链路带宽的带宽。
39.权利要求37的电信系统，其特征在于，所说的至少一个主下行链路载波仅包括所说的非功率控制公共信道。
40.权利要求37的电信系统，其特征在于，在第一个蜂窝网络的频带中分配所说的第一个下行链路带宽，以及在第二个蜂窝网络的频带中分配所说的第二个下行链路带宽。
41.权利要求37的电信系统，进一步包括：
至少一个上行链路载波配置为在上行链路带宽中的至少一个上行链路信道上发送信息，所说的第一个和第二个下行链路带宽组合中的总带宽不等于所说的上行链路带宽。
42.权利要求37的电信系统，进一步包括：
与所说的主下行链路载波相关的第一个基站；以及
与所说的副下行链路载波相关的第二个基站。
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