用於多路復用具有話音/數據發送的高速分組數據發送的方法和設備的製作方法
2023-07-15 04:11:16
專利名稱：用於多路復用具有話音/數據發送的高速分組數據發送的方法和設備的製作方法
背景技術：
I.發明領域本發明涉及數據通信。尤其，本發明涉及新穎和提高的技術，用於在無線通信系統中多路復用具有傳統話音/數據發送的高速分組數據發送。
II.現有技術的描述要求現代通信系統支持多種應用。一種如此的通信系統是碼分多址(CDMA)系統，它支持用戶之間在地面鏈路上的話音和數據通信。在題為「使用衛星或地面中繼器的擴頻多址通信系統」的美國專利第4,901,307號中，以及在題為「用於在CDMA蜂窩電話系統中產生波形的系統和方法」的美國專利第5,103,459號中揭示了CDMA技術在多址通信系統中的應用。在1997年11月3日提出的題為「用於高速率分組數據發送的方法和設備」的美國專利申請第08/963,386號中揭示了特定的CDMA系統(HDR系統)。這些專利已轉讓給本發明的受讓人，並引用在此作為參考。
一般，設計CDMA系統使之符合一種或多種標準。這些標準包括「用於雙模寬帶擴頻蜂窩系統的TIA/EIA/IS-95-B移動站-基站兼容性標準」(IS-95標準)，「用於雙模寬帶擴頻蜂窩移動站的TIA/EIA/IS-98推薦最低標準」(IS-98標準)，由國際性協議提供的題為「第三代合作項目「(3GPP)，並在包括文件號3G TS 25.211，3G TS 25.212，3G TS 25.213，以及3G TS 25.214的一組文件中實施(W-CDMA標準)，「用於cdma2000擴頻系統的TR-45.5物理層標準」(cdma2000標準)，以及「TIA/EIA/IS-856 cdma2000高速率分組數據空中接口規格「(HDR標準)。不斷地建議和採用新的CDMA標準。這裡引用這些CDMA標準作為參考。
某些CDMA系統能夠在前向鏈路和反向鏈路上支持多種類型的業務(例如，話音、分組數據等等)。一般，通過要求的特定組來給出每種類型業務的特徵，下面將對其中的某一些進行描述。
一般，話音業務要求對於所有用戶的固定的和公共的業務等級(GOS)以及(相對地)嚴格和固定的延遲。例如，可以規定語音幀的總的一路延遲小於100ms。通過向每個用戶提供固定(以及有保證)的數據速率(例如，通過在通信會話持續期間分配給用戶的專用信道)和根據鏈路資源對於語音幀保證最大(容許的)差錯率而可以滿足這些要求。為了在任何數據速率保持所要求的差錯率，要求對於具有降質鏈路的用戶分配較多的資源。
對比之下，分組數據業務對於不同的用戶可以容許不同的業務等級(GOS)，並且又能夠容許變化的延遲量。一般，把數據業務的業務等級(GOS)定義為在無差錯數據消息傳遞中招致的總延遲。發送延遲可以是用於使數據通信系統的效率最優化的一個參數。
為了支持兩種類型的業務，對於要求特定業務等級(GOS)和較短延遲的用戶，可以設計CDMA系統，並使之工作於第一分配發射功率。然後可以把其餘可用的發射功率分配給可以容許較長延遲的分組數據用戶。
在CDMA系統中，每個發送源是其它發送源的幹擾。由於分組數據的突發特性，在發送數據突發期間，來自一個發送源的發射功率可能有較寬的起伏。在發射功率中的快速和較寬的起伏可以幹擾來自其它源的其它發送，並使這些發送的性能變差。
可以看到，極其需要一些技術，用於使高速分組數據發送與話音和其它發送有效地和有作用地進行多路復用。
發明概述本發明提供各種技術，用於同時支持話音/數據和高速分組數據業務，並使分組數據業務對話音/數據業務的影響最小。根據本發明的一個方面，可以在一個發送時間間隔(例如，一個時隙)中對話音/數據和分組數據進行多路復用，致使有效地利用可得到的資源。根據本發明的另一個方面，控制來自基站的發射功率，致使把總發射功率的變化量保持在特定的範圍內，以降低從這個發送源到其它發送源(例如，一些基站)的發送降質。
本發明的一個特定實施例提供一種方法，用於在無線(例如，CDMA)通信系統中同時發送許多類型的數據。根據所述方法，根據第一信號處理方案接收和處理第一類數據(例如，話音、額外開銷、低速率和中速率數據、延遲敏感數據、信令等)以產生第一有效負荷。還根據第二信號處理方案接收和處理第二類數據(例如，高速分組數據)以產生第二有效負荷。例如，第一信號處理方案可以符合於W-CDMA或cdma2000標準，而第二信號處理方案可以實施，例如，HDR設計。
然後在發送時間間隔中定義第一和第二分段，使用第一分段來發送第一類數據，並使用第二分段發送第二類數據。然後分別把第一和第二有效負荷多路復用到第一和第二分段中，並發送經多路復用的第一和第二有效負荷。可以選擇對於發送時間間隔的容量，使之大於第一有效負荷所要求的容量(例如，通過使用長度較短的信道化碼)。
本發明進一步提供其它方法、發射機單元(例如，基站)、接收機單元(例如，遠程終端)以及實施本發明的各個方面、各個實施和特徵的其它單元，在下面要進一步詳細描述。
附圖簡述從下面結合附圖的詳細描述中，對本發明的特性、目的和優點將更為明了，在所有的附圖中，用相同的標記作相應的識別，其中
圖1A到1C是一些示圖，分別示出對無線通信系統中的許多遠程終端提供多種類型的業務的FDM、TDM和CDM技術；圖2A和2B是分別對於許多話音/數據用戶和對於許多話音/數據和分組數據用戶在CDM系統中來自基站的發射功率的曲線圖；圖3是對於W-CDMA標準定義的專用物理信道的幀格式和時隙格式的示圖；圖4是可以實施本發明的各個方面的通信系統的簡化的方框圖；圖5是來自特定基站的許多話音/數據發送和許多分組數據發送的發射功率的曲線圖；圖6A和6B是方框圖，示出根據W-CDMA標準的下行鏈路話音/數據發送的發射機處的信號處理以及根據HDR設計的分組數據發送；以及圖7A和6B是方框圖，示出根據W-CDMA標準的下行鏈路話音/數據發送的接收機處的信號處理以及根據HDR設計的分組數據發送。
特定實施例的詳細描述圖1A到1C是一些示圖，示出向無線通信系統中的許多遠程終端提供多種類型的業務的三種不同技術。例如，這些不同類型業務中的某一些可以包括話音、分組數據、視頻、廣播、消息等等。例如，一般用於無線通信系統的額外開銷發送可以包括尋呼、導頻、控制信道等。為了簡單起見，這裡把高速分組數據簡稱為「分組數據」，而把其餘類型的數據(例如，話音、額外開銷、某種類型的中速率和低速率數據、延遲敏感數據以及其它)統稱為「話音/數據」。分組數據發送的最優化是有效頻譜利用的重要方面。然而，使話音/數據發送中的分組數據發送的影響最小化對於維持所要求水平的業務質量和可靠性也是重要的。
圖1A示出使用兩個頻帶支持話音/數據和分組數據業務的頻分多路復用(FDM)系統。如上所述，由於話音/數據和分組數據業務的特徵和要求的不同，一般最好使這些業務分離。在FDM系統中，具有第一頻率處的一個載波信號的第一系統(例如，IS-95系統)可以支持話音/數據業務，而具有第二頻率處的第二載波信號的第二系統(例如，HDR系統)可以支持分組數據業務。
圖1B示出時分多路復用(TDM)系統，其中，在分立的時間單元上發生發送，在某些系統中可以把這些時間單元稱為「時隙」，或在一些其它系統中把它稱為「幀」。對於TDM系統，分配許多時隙來支持話音/數據業務，並使用其餘的時隙來支持分組數據業務。對於移動通信(GSM)+通用分組無線電系統(GPRS)系統的情況下，這種TDM系統是全球系統。GPRS提供GSM分組數據業務。
圖1C示出碼分多路復用(CDM)系統。其中話音/數據和分組數據業務共享可用的發射功率。對於CDM系統，每個話音/數據發送和每個分組數據發送一般通過各自的信道化碼進行信道化，致使這些發送是(理想地)相互正交的。可以調節每個發送的發射功率來維持所要求的性能水平。數據負載、可用的發射功率以及其它因素支配可以同時支持的發送數目和每個發送的數據速率。
圖2A是CDM系統中來自基站的發射功率的曲線圖，所述CDM系統同時支持許多話音/數據用戶。對於這種CDM系統，由於數據速率和路徑條件的改變，到每個獨立用戶的發射功率可以較寬地變化。然而，由於統計平均，所有話音/數據用戶的總的集合發射功率一般在較小的範圍上變化(百分比方式)。由於每個話音/數據用戶一般只需要中或低數據速率，所以可以同時支持許多話音/數據用戶。當話音/數據用戶的數目增加時，統計平均改善，總集合發射功率中的變化量減小。
對於無線通信系統，來自每個發送源(例如，每個基站)的發射功率作為其它發送源的幹擾，當它們使用相同的無線電資源時。對於CDM系統，每個用戶接收到的信號的質量與用戶所接收信號經受的噪聲和幹擾有關。因此，為了保持所要求的信號質量，要求使幹擾儘可能小和儘可能恆定(一般，系統可以補償幹擾中的逐步變化，但是不能補償突然變化)。
圖2B是CDM系統中來自基站的發射功率的曲線圖，所述CDM系統同時支持許多話音/數據和分組數據用戶。由於分組數據業務的突發特性，以及由於可以用於分組數據發送的高峰值率，與只發送給話音/數據用戶相比，話音/數據和分組數據用戶的總集合發射功率在較短的時間周期中可以在更大的範圍上變化。這可以通過比較圖2A中的曲線圖和圖2B中的曲線圖看到。來自基站的總發射功率中的較大變化可能導致來自其它基站的發送中的信號質量的更大起伏，這會導致這些發送的性能降質。此外，由於多徑和其它現象，總發射功率中的較大變化還可能導致來自這個正在發送的基站的發送中的信號質量的較大起伏。
所揭示的方法和設備提供各種技術，可以使用所述各種技術同時支持話音/數據和分組數據業務，並使分組數據業務對話音/數據業務的影響最小。根據一個實施例，可以在發送時間間隔(例如，一個時隙)中對話音/數據和分組數據進行多路復用，以致有效地利用可得到的資源。根據另一個實施例，控制來自基站的發射功率，致使總發射功率的變化量保持在特定的範圍內，使來自這個基站和其它基站的發送的降質減少。
在許多CDM系統中，在分立的發送時間間隔中發送數據。一般，定義發送時間間隔的持續期而為CDM系統所支持的業務提供優良的性能。例如，對於W-CDMA系統，在10ms無線電幀上發生發送，其中把每個無線電幀進一步分割成15個時隙。在所定義的發送時間間隔中，對要發送的數據進行分段，處理和發送。
根據一個實施例，可以對話音/數據發送分配發送時間間隔的一部分(即，話音/數據分段)，而發送時間間隔的其餘部分(即，分組數據分段)可以用於高速分組數據發送。可以根據話音/數據負載和分組數據負載動態地定義話音/數據和分組數據分段，並且可以通過合適的信令實現，如下面進一步詳述。例如，對於諸如W-CDMA系統、cdma2000系統以及其它系統之類的各種CDM系統，都可以得到分成話音/數據和分組數據分段的發送時間間隔分段。為了更好地理解，現在特別描述W-CDMA系統中的下行鏈路發送的發送時間間隔的分段。
圖3是W-CDMA標準定義的專用物理信道的幀格式和時隙格式的示圖。對於諸如下行鏈路專用信道(DPCH)、下行鏈路共享信道(DSCH)等每種類型的物理信道，通過W-CDMA標準定義不同的幀格式。把要在每個物理信道上發送的數據(即，話務數據)分段成無線電幀，每個無線電幀覆蓋10ms的時間周期，並包括標號為時隙0到時隙14的15個時隙。把每個時隙進一步分成一個或多個欄位，用於攜帶話務數據、額外開銷數據和導頻數據的組合。
如在圖3中所示，對於專用物理信道，時隙310包括第一數據(Datal)欄位320a、第二數據(Data2)欄位320b、發射功率控制(TPC)欄位322、傳遞格式組合指示符(TFCI)欄位324以及導頻欄位326。使用數據欄位320a和320b來發送專用物理信道的話務數據(例如，話音、分組數據、消息或其它)。使用發射功率控制欄位322來發送功率控制信息，以指揮遠程終端向上或向下調節它在上行鏈路上的發射功率，在對其它遠程終端的幹擾最小的同時得到所要求的性能水平。使用傳遞格式組合指示符欄位324來發送指示專用物理信道以及與專用物理信道相關聯的共享物理信道的格式的信息(例如，位速率、信道化碼等)。使用導頻欄位326來發送專用物理信道的導頻數據。
表1列出W-CDMA標準(V3.1.1版本)定義的用於專用物理信道的某些時隙格式。在表1中的每個時隙格式定義時隙中每個欄位的長度(以位數表示)。如在表1中所示，可以在值的較大範圍(例如，從15 Kbps到1920 Kbps)上變化專用物理信道的位速率，並且相應地變化在每個時隙中的位數。對於某些時隙格式，可以省略時隙中的一個或多個欄位(即，長度＝0)。
表1
根據W-CDMA標準，可以使用許多物理信道把數據發送到特定遠程終端。用具有特定擴展因子(對於下行鏈路，範圍從4到512)的正交可變擴展因子(OVSF)碼使每個物理信道信道化。OVSF碼使物理信道信道化，以致在該物理信道上的發送與其它物理信道上的其它發送正交。OVSF碼類似於IS-95系統中使用的使前向鏈路發送信道化的沃爾什碼。一般在通信會話的開始處確定每個物理信道的OVSF碼，而且在會話期間一般不改變。
擴展因子相應於OVSF碼的長度。較小的擴展因子(例如，4)相應於較短的碼長度和用於較高的數據速率，而較大的擴展因子(例如，512)相應於較長的碼長度和用於較低的數據速率。如在表1中所示，每時隙的位的總數(因此是對於話務數據可得到的位的總數)在較寬的範圍上變化，並與該時隙所使用的擴展因子有關。
根據一個實施例，可以對分配給每個時隙中的話務信道的數據欄位320a和320b進行分段，成為話音/數據分段和分組數據分段。對於要在時隙中發送的話音/數據可以使用話音/數據分段。可以使用分組數據分段來發送分組數據。
對於在物理信道上的特定話音/數據發送，使發送的數據位進行分段和處理，如下更詳細的描述。根據W-CDMA標準，每個時隙的話音/數據有效負荷可以包括任何數目的數據位(即，不必是特定的位數)。還有，話音/數據有效負荷的大小可以從時隙到時隙而變化。根據有效負荷中的位數，可以相應地選擇OVSF碼的擴展因子。
如在表1中所示，OVSF碼的擴展因子的範圍從4到512，而且是2的冪。每個擴展因子和時隙格式與可以在時隙中發送的數據位的特定數目相關聯。因此可以使用擴展因子(粗略地)選擇時隙的容量。一般，對於給定的有效負荷大小，選擇與該有效負荷接近匹配的最大可能的擴展因子。
在一個時隙的有效負荷中，編碼位的數目可能不等於對於所選擇擴展因子可得到的數據位的數目。因此，W-CDMA標準定義速率-匹配方案，從而可以使在有效負荷中的許多編碼位無用(即，刪除)或重複，致使速率-匹配位等於時隙中可得到的位的數目。
使用W-CDMA標準定義的處理機構(例如，擴展)，可以定義時隙的容量。可以把時隙容量的一部分用於話音/數據，而可以把其餘部分用於分組數據。可以定義和使用「時隙分段參數」來識別對於分組數據和話音/數據可得到的時隙的特定分配(例如，百分比量)。時隙分段參數可以表明時隙全部分配給話音/數據(例如，時隙分段參數＝0％)，或時隙全部分配給分組數據(例如，時隙分段參數＝100％)，或在這兩個極端值之間的任何可能的百分比和混合。
表2列出對於三種不同擴展因子組的話音/數據和分組數據的時隙分段。對於給定的話音/數據有效負荷，可以選擇擴展因子，致使時隙容量近似地與有效負荷匹配。根據特定的有效負荷大小，可以要求不同的擴展因子，如在第二列中所示。如果然後使擴展因子減少到二分之一，則近似地使時隙容量加倍，如在表1中所示。既然是這樣，可以把時隙容量的一半分配給話音/數據有效負荷，而可以把時隙容量的另一半用於分組數據，如在第三列中所示。因此，如果使擴展因子減小一個2的因子，則接近50％的時隙容量可以用於分組數據(即，時隙分段參數＝50％)。
相似地，如果使擴展因子減小一個4的因子，則時隙容量近似於加4倍。然後可以把四分之一的時隙容量分配給話音/數據有效負荷，而可以把其它四分之三時隙容量用於分組數據，如在第四列中所示。因此，如果使擴展因子減少到四分之一，可以把接近75％的時隙容量用於分組數據(即，時隙分段參數＝75％)。可以進一步減少擴展因子而進一步增加時隙容量和時隙分段參數。
表2
如在表1中所示，擴展因子具有的長度是2的冪，每次當擴展因子減少到二分之一時，時隙容量近似於加倍。在擴展因子中的粗增量產生時隙分段參數中相應的粗增量(例如，0％、50％、75％等直到100％)。通過使用W-CDMA系統定義的速率匹配機構可以得到時隙分段參數細調節。可以用速率匹配使時隙分段參數定義為任何特定值(例如，20％、30％等)。然後，可以通過選擇合適的速率匹配參數使話音/數據有效負荷與話音/數據分段相配，如在下面進一步詳述。因此，可以使用速率匹配進行時隙分段參數的細調節。
對於每個物理信道的每個時隙，可以把話音/數據分段用於一個用戶，可以把分組數據分段用於相同的或不同的用戶。可以混合分段，並使之在用戶之間匹配。
圖3示出相應於兩個減小的擴展因子的時隙分段。在時隙330中，使擴展因子減少到二分之一(從S下降到S/2)，而時隙容量近似於加倍。使數據欄位320a和320b分段成話音/數據分段332和分組數據分段334。話音/數據分段332包括接近於一半的時隙(即，在圖3示出的例子中的左面一半)，並用於話音/數據。分組數據分段334包括其餘一半時隙，並用於分組數據。
相似地，在時隙340中，使擴展因子減少到四分之一(從S下降到S/4)，而時隙容量近似於加4倍。使數據欄位320a和320b分段成話音/數據分段342和分組數據分段344。話音/數據分段342包括接近四分之一的時隙，並用於話音/數據。分組數據分段344包括其餘四分之三的時隙，並用於分組數據。還可以使用其它擴展因子來提供不同的時隙容量和提供話音/數據和分組數據之間的不同百分比分配(即，不同的時隙分段參數)。
如在表1中所示，當使擴展因子減少一個特定倍數(例如，2)時，使用不同的時隙格式。由於新的時隙格式一般與不同數目的額外開銷位相關聯，所以新時隙的有效負荷容量近似地(不是很正確地)增加到特定的倍數。可以按各種方式使時隙分段成話音/數據分段和分組數據分段。
在第一個分段實施例中，根據話音/數據負載和分組數據負載選擇時隙分段參數。例如，如果話音/數據負載近似地等於分組數據負載，則可以把擴展因子選擇為已經對於話音/數據負載所選擇的值的一半。把近似於一半的時隙容量分配給話音/數據，而另一半分配給分組數據。可以根據所選擇的時隙分段參數處理話音/數據和分組數據的每一個，如下面更詳細地描述。
在第二個分段實施例中，首先處理話音/數據有效負荷，並映射到時隙中可用的空間。然後，可以使用不用於話音/數據的時隙的任何餘留部分對分組數據進行多路復用。在本實施例中，在處理話音/數據有效負荷之後和根據時隙中可用的餘留空間來確定時隙分段參數。為了保證某些空間可用於分組數據，可用選擇較小的擴展因子。
對於W-CDMA系統，可以進行速率匹配處理，以致可以產生話音/數據有效負荷的特定數目編碼位，與在話音/數據分段中可得到的位位置的數目相匹配。如果有效負荷大於話音/數據分段，則可以使許多編碼位無用(即，刪除)。另一方面，如果有效負荷小於話音/數據分段，則可以重複許多編碼位。
還可以在分組數據上執行相似的速率匹配，使有效負荷與分組數據分段中的可用空間相匹配。另一方面，可以形成分組數據有效負荷使之與分組數據分段相匹配。還可以設想其它技術以把分組數據有效負荷映射到分組數據分段，而且在本發明的範圍內。
在一個實施例中，對於特定的基站，可以定義話音/數據的所有信道使之具有相同的分段長度(不必相應於相同的有效負荷，因為信道的處理可以是不同的)。這支持了分組數據分段中完全不同發送結構(例如，相似於HDR系統的結構)的使用。
時隙的分段以及話音/數據和分組數據兩者在時隙中的發送可以提供許多優點。首先，可以去除話音/數據和分組數據的耦合。例如，可以使兩個分段之間的重疊最小而得到這種去耦合。話音/數據和分組數據的去耦合可以使分組數據對話音/數據的影響最小，並可以提高兩類業務的性能。第二，時隙分段支持話音/數據和分組數據兩者在相同載波上的發送。這允許CDM系統向用戶提供多種類型的業務。第三，時隙分段可以支持話音/數據和分組數據的多種(而且是獨立的)信道結構，如下面更詳細的描述。對於信道正在支持的特定類型的業務(例如，不同的編碼和交錯方案)，可以特別設計每種信道結構。還有，諸如W-CDMA系統之類的某些CDM系統可以適用於支持本發明的時隙分段(可能對現有設計作少量的變動)。
圖4是通信系統400的簡化方框圖，所述系統可以實施本發明的各個方面。在一個特定實施例中，通信系統400是符合W-CDMA標準、cdma2000標準或某些其它標準或(基於)CDMA設計的(基於)CDMA的系統。在發射機410(例如，基站)處，一般以塊把話音/數據從話音/數據源412a發送到發送(TX)話音/數據處理器414a，所述處理器對數據進行格式化、編碼和處理，以產生經編碼的話音/數據。相似地，一般以塊把分組數據從分組數據源412b發送到發送(TX)分組數據處理器414b，所述處理器對數據進行格式化、編碼和處理，以產生經編碼的分組數據。
然後，把經編碼的話音/數據和分組數據提供給TDM多路復用器416，它把數據多路復用成TDM數據流。經TDM多路復用的數據可以具有圖3中示出的格式，並提供給發射機(TMTR)418，它對數據進行(數字和模擬方式的)濾波、(正交)調製、放大以及上變頻，以產生經調製的信號。然後，通過一臺或多臺天線420(在圖4中只示出一臺天線)把經調製的信號發送到一個或多個接收機單元(例如，遠程終端)。
話音/數據處理器414a和分組數據處理器414b執行的處理與正在執行的特定CDMA標準有關。下面進一步描述對於W-CDMA標準的處理。發送控制器422可以指揮話音/數據處理器414a和分組數據處理器414b的操作，以提供所要求的輸出數據。控制器422又可以指揮TDM多路復用器416的操作，以致得到所要求的TDM數據流。
在接收機單元430處，通過一臺或多臺天線432(再次，在圖4中只示出一臺天線)接收所發送的信號，並提供給接收機(RCVR)434。在接收機434中，對所接收信號進行放大、濾波、下變頻(正交)解調以及數位化，以產生取樣。可以對取樣進行例如，數字濾波、定標等的處理，以產生碼元。TDM去復用器(DEMUX)436對碼元進行接收和去復用，並把話音/數據碼元提供給接收(RX)話音/數據處理器438a和把分組數據碼元提供給接收分組數據處理器438b。每個數據處理器438按與在發射機410處執行的處理和編碼互補的方式對各自接收到的碼元進行處理。然後，把來自數據處理器438a和438b的經解碼的數據提供給各自的數據宿440a和440b。
接收控制器442可以指揮TDM去復用器436的操作，以致對數據碼元正確地去復用和路由到正確的接收數據處理器。控制器442可以進一步指揮接收數據處理器438a和438b的操作，以正確地對數據碼元進行處理和解碼。
可以根據各種信令方案通過發送源(例如，基站)把時隙分段、時隙分段參數以及信號處理參數(統稱為處理信息)作為信號發送到接收裝置(例如，遠程終端)。在一個實施例中，基站可以在(1)控制信道(例如，在W-CDMA系統中的通用控制物理信道(CCPCH))上、(2)在它自己的發送中(例如，在時隙中的控制數據欄位中)或通過某些其它機構把處理信息發送到遠程終端。在另一個實施例中，可以在會話初始化階段把某些處理信息提供給遠程終端。然後遠程終端存儲所述信息以備以後使用。
上述信號處理支持各種類型業務的發送。雙向通信系統支持兩-路數據發送。然而，為了簡單起見，在圖4中未示出反方向的信號處理。然而，應該注意，反向鏈路發送對於兩種分段可以是通用的，或者也可以分段。
可以按各種方式對話音/數據和分組數據進行處理。在一個處理實施例中，通過可以實施兩種不同處理方案的兩條(獨立的)處理路徑對話音/數據和分組數據進行處理。可以使用各種信號處理方案，諸如，例如，CDMA、TDMA等。每條處理路徑可以考慮當前時隙分段參數和處理話音/數據或分組數據有效負荷，以致可以把它映射到時隙中的分配空間。如在圖4中所示，通過在發射機單元410處的兩個數據處理器414a和414b以及在接收機單元430處的數據處理器438a和438b，可以支持話音/數據和分組數據的兩種信號處理方案。
對於每條處理路徑，可以特定地選擇該路徑正在發送的數據類型的信號處理方案。對於話音/數據，可以使用通過特定的CDMA標準(例如，W-CDMA、cdma2000或IS-95標準)或某些其它(基於)CDMA的設計定義的信號處理。對於分組數據，可以使用通過同樣的不同CDMA標準或某些其它設計(例如，HDR)定義的信號處理。HDR較佳地適用於分組數據，比其它CDMA信號處理方案提供改進的性能。因此，可以使話音/數據和分組數據根據它們各自的信號處理方案進行分段、編碼、速率匹配以及交錯。
雖然在圖4中沒有明顯地示出，但是可以使用相同的或兩種不同的調製方案對話音/數據和分組數據進行調製。例如，可以使用的調製方案包括相移鍵控(PSK)，諸如正交PSK(QPSK)或偏移-QPSK(OQPSK)，正交調幅(QAM)、正交頻分多路復用(OFDM)以及其它。
在另外的處理實施例中，根據可以通過特定CDMA標準(例如，W-CDMA或cdma2000標準)或某些其它(基於)CDMA的設計定義的通用信號處理方案來處理話音/數據和分組數據。然而，對於話音/數據和分組數據可以使用不同的參數組。例如，可以選擇分組數據的塊長度和交錯時間間隔使之大於話音/數據的。例如，可以使用卷積編碼對話音/數據進行編碼，而使用Turbo編碼對分組數據進行編碼。諸如W-CDMA和cdma2000標準之類某些較新一代的CDMA標準支持這些不同的處理方案。使用通用信號處理方案可以簡化發射機單元和接收機單元的設計。
在一個實施例中，在信號處理之後把話音/數據和分組數據一起時分多路復用到一個時隙中，如在圖4中所示。在TDM多路復用器416的輸出端處，話音/數據和分組數據的臨時排序近似於在空中發送數據時的臨時排序。在信號處理之後TDM對話音/數據和分組數據的多路復用允許對這兩種數據類型去耦合，如在下面進一步詳述。
在另外的實施例中，在信號處理之前把話音/數據和分組數據一起時分多路復用到一個時隙中，然後處理TDM話音/數據和分組數據(例如，根據通用信號處理方案)。雖然在該實施例中可能使話音/數據和分組數據混合，但是可以使用各種技術來減小分組數據對話音/數據的影響。例如，對於特定的基站，可以定義話音/數據的所有信道具有相同的分段長度。下面進一步描述減小分組數據對話音/數據影響的另外的技術。
如果使相鄰基站(或小區)的分組數據分段在時間上近似於對準，則可以得到改進的性能。通過使話音/數據發送和分組數據發送之間的重疊量最小(到可能的程度)，可以減少兩種類型發送之間的幹擾量，這可以使兩種類型發送的性能改進。分段的對準可以減小分組數據發送的突發以及高數據率對話音/數據發送的影響。
例如，通過使用來自全球定位系統(GPS)衛星的定時首先使小區的定時同步可以得到相鄰小區中的分組數據分段的時間對準。可以選擇時隙分段參數，使之對於給定的小區群集是相同的(例如，50％)。然後可以使時隙分段，以致使群集中的小區的分組數據分段儘可能多地重疊。還有，可以把時隙分段參數中的變化限制到特定的範圍。可以使用(相鄰)基站之間的信令來對準分組數據分段。
如果相鄰小區的分組數據負載是不同的，則仍可以定義時隙分段，以致使分組數據分段儘可能多地重疊。然而，對於分組數據負載較輕的小區，可能定義某些時隙沒有分組數據分段(即，時隙分段參數＝0％)。如果特定基站或一組相鄰基站的話音/數據和分組數據重疊，則可以調節話音/數據分段或分組數據分段、或兩者的發射功率，以減少來自重疊的影響。例如，可以增加話音/數據分段的發射功率，可以降低分組數據分段的發射功率或限制到某個特定值(例如，近似等於在相同時隙中的話音/數據分段的值，如下所述)，或它們的組合。
還是為了減少話音/數據和分組數據之間的重疊量，可以在話音/數據和分組數據之間提供一個「保護時間」。保護時間可以是特定時間持續期的一個間隙，在其中不發送任何類型的數據。
在一個實施例中，為了支持不同的信號處理方案和反過來與其它(例如，較老一代的)CDMA系統兼容，可以把在某些(物理)信道上的發送進行時分多路復用使之同時支持話音/數據和分組數據，並且可以操作在某些其它信道上的發送使之只支持話音/數據(或可能只支持分組數據)。當使本發明的系統與傳統系統重疊時，由於某些傳統系統不支持信道的分段，所以一般不可能對準所有下行鏈路信道的分段。在這種情況下，可以設計分組數據信道結構使之與傳統信道結構一致(例如，正交)以便使信道之間的幹擾最小。
根據另一個實施例，為了減少分組數據發送對話音/數據發送的影響，特別當兩種類型的發送重疊時，調節分組數據發送的發射功率以降低來自基站的總集合發射功率中的起伏量。如在圖2B中所示，分組數據發送的突發和高數據速率可以導致在來自基站的總集合發射功率中的較大起伏，這會在來自這個基站和其它基站的其它發送的幹擾量中造成較大的起伏。可以根據各種方案降低總集合發射功率中的起伏。
圖5是來自特定基站的許多話音/數據發送和許多分組數據發送的發射功率的曲線圖。對於每個時隙，可以使只發送所有話音/數據的發射功率相加，然後可以標繪總集合話音/數據發射功率如圖5所示。對於混合的話音/數據和分組數據發送，可以使所有話音/數據分段的發射功率相加，還可以使所有分組數據分段的發射功率相加。可以使分組數據分段的總集合發射功率近似等於話音/數據分段的總集合發射功率，如圖5所示。
在「每個發送」的等級或「每個基站」的等級上可以得到「相等」的話音/數據和分組數據的發射功率。在每個發送的等級上，使每個混合發送(例如，到特定遠程終端)的分組數據分段的發射功率保持與話音/數據分段的發射功率近似相等。這保證了到許多遠程終端的許多發送的兩個分段的總集合發射功率近似相等。實施在每個發送的等級上的相等比實施在每個基站的等級上的相等簡單得多。
在每個基站的等級上，允許每個混合發送的分組數據分段的發射功率相對於話音/數據分段的發射功率有變化。然而，使來自基站的兩個分段的總集合發射功率保持相等。在基站中的控制器分配每個混合發送的分組數據分段的發射功率，以致得到相等的總集合發射功率。
圖6A和6B是根據W-CDMA標準的下行鏈路話音/數據發送和根據HDR的下行鏈路分組數據發送在發射機單元410處的信號處理的示圖。下行鏈路是指從基站到遠程終端(或用戶設備(UE)，在W-CDMA標準中使用的術語)的發送，而上行鏈路是指從遠程終端到基站的發送。
通過圖4中示出的話音/數據處理器414a執行話音/數據的信號處理。W-CDMA系統的上信令層支持許多傳遞信道同時發送，每個傳遞信道能夠攜帶特定通信的話音/數據(例如，話音、視頻、數據等)。提供分塊的每個傳遞信道的話音/數據，這些塊也稱為到相應的傳遞信道處理部分610的傳遞塊。
在每個傳遞信道處理部分610中，在方框612中，使用每個傳遞塊來計算循環冗餘校驗(CRC)位。把CRC位附在傳遞塊上，並在接收機處用於差錯檢測。然後，在方框614中，把許多CRC編碼塊串聯地連結在一起。如果在連結之後的總位數大於編碼塊的最大大小，則使這些位分段成許多(相等大小的)編碼塊。然後，在方框616中，用特定的編碼方案(例如，卷積編碼、Turbo編碼)對每個編碼塊進行編碼，或並不編碼。
然後，在方框618中，在編碼位上執行速率匹配。根據較高信令層分配的速率匹配屬性執行速率匹配。根據一個實施例，又根據定義每個話音/數據分段的時隙分段參數執行速率匹配。
對於上行鏈路上的速率匹配，使一些位重複或無用，以致對於每個話音/數據有效負荷發送的位數與在所分配的話音/數據分段中可得到的位數匹配。在下行鏈路上，根據W-CDMA標準，在方框620中，可以用不連續的發送(DTX)位來填充未使用的位位置。DTX位指示何時應關斷髮送和實際不發送。根據一個實施例，可以有利地把未使用的位位置分配給分組數據分段以及用於分組數據發送。
然後，在方框622中根據特定的交錯方案對經速率匹配的位進行交錯，以提供時間分集。根據W-CDMA標準，可以從一組可能的時間間隔(例如，10毫秒、20毫秒、40毫秒或80毫秒)中選擇執行交錯的時間間隔。還把交錯時間間隔稱為發送時間間隔(TTI)。TTI是與每個傳遞信道相關聯的屬性，根據W-CDMA標準，TTI在通信會話的持續期中不變化。如這裡所使用，「話務」包括對於特定傳遞信道的一個TTI中的一些位。
在方框624中，當所選擇的TTI大於10毫秒時，使話務分段，並映射到接連的傳遞信道無線電幀上。每個傳遞信道無線電幀對應於在(10毫秒)無線電幀周期上的一個發送。根據W-CDMA標準，可以在1、2、4或8無線電幀周期上使話務交錯。
然後在方框630中把來自所有有效傳遞信道處理部分610的無線電幀串行地多路復用成經編碼的組合傳遞信道(CCTrCH)。然後在方框632中把DTX位插入經多路復用的無線電幀，以致要發送的位數與在用於數據發送的物理信道上可得到的位數相匹配。再有，根據一個實施例，可以有利地把DTX位的位置用於分組數據發送。如果使用一個以上的物理信道，則在方框634中，在物理信道中間使這些位分段。每個物理信道可以攜帶具有不同TTI的傳遞信道。然後在方框636中對在每個物理信道的每個無線電幀周期中的位進行交錯以提供附加的時間分集。然後在方框638中把經交錯的物理信道無線電幀映射到它們相應的物理信道上。
圖6A還示出根據HDR設計的下行鏈路分組數據發送在發射機單元410處的信號處理。在方框652中，在數據處理器414b中使用每個數據分組來計算CRC位。把CRC位附加到分組中，並在接收機單元處用於差錯檢測。然後在方框654中對CRC位、數據位以及其它控制位(如果有的話)進行格式化。然後在方框656中用特定的編碼方案(例如，卷積編碼、Turbo編碼)對經格式化的分組進行編碼。然後在方框658中用分配給指定接收分組數據發送的遠程終端的擾頻序列對編碼位進行擾頻。
接著在方框660中根據特定的調製方案對經擾頻的位進行調製。例如，可以使用各種調製方案(例如，PSK、QPSK和QAM)，其中所選擇的方案與發送數據速率有關。然後在方框662中對調製碼元進行交錯。然後在方框664中可以使碼元無用或重複，以得到所要求的碼元數目。還可以根據時隙分段參數和分配的分組數據分段使碼元無用/重複。然後在方框666中對碼元進行去復用，並映射到許多物理信道上。
圖6B是物理信道的信號處理的示圖。如在圖6B中所示，把每個物理信道的話音/數據提供給在數據處理器414a中的相應的物理信道處理部分640。在方框642中，在每個物理信道處理部分640中，把數據轉換成複數表示法(即，同相分量和正交分量)，然後在方框644中用相應的信道化碼(例如，OVSF碼)對每個物理信道的複數數據進行信道化，然後在方框648中用偽噪聲(PN)擴展碼進行擴展，以調節話音/數據發送的發射功率。
通過相應的物理信道處理部分670對每個物理信道的分組數據執行處理，所述處理部分一般還執行覆蓋、擴展和定標。然後把來自所有有效的物理信道處理部分640和670的經處理的數據提供給TDM多路復用器416。TDM多路復用器416對所接收信號進行時分多路復用成為時隙中的確定分段。產生適合於發送到遠程終端的調製信號的接著的信號處理在本技術領域中是眾所周知的，這裡不再描述。
圖7A和7B是根據W-CDMA標準的下行鏈路話音/數據發送和根據HDR設計的下行鏈路分組數據發送在接收機單元430處的信號處理的示圖。在圖7A和7B中示出的信號處理與圖6A和6B中示出的信號處理互補。起初，對經調製信號進行接收、調節、數位化和處理，以把碼元提供給用於發送的每個物理信道。每個碼元具有特定的解析度(例如，4位)，並對應於所發送的位。把碼元提供給TDM多路復用器436，所述多路復用器把話音/數據碼元提供給數據處理器438a，並把分組數據碼元提供給數據處理器438b。
圖7A示出物理信道的信號處理。可以通過用確定的去擴展和去覆蓋碼對所接收碼元進行去擴展和去覆蓋而再現在每個物理信道上發送的話音/數據和分組數據。如在圖7A中所示，把話音/數據碼元提供給許多物理信道處理部分710。在每個物理信道處理部分710中，在方框712中，用與在發射機單元處所使用的PN擴展碼相同的PN擴展碼對碼元進行去擴展，在方框714中用確定的信道化碼進行去覆蓋，以及在方框716中轉換成實數碼元。每個物理信道處理部分710的輸出包括在該物理信道上發送的經編碼的話音/數據。可以通過物理信道處理部分750以相似的方式得到分組數據的處理。
圖7B示出根據W-CDMA標準在物理信道上的話音/數據發送在接收機單元430處的處理。在數據處理器438a中，在方框722中，對在每個物理信道的每個無線電幀周期中的碼元進行去交錯，在方框724中，使來自所有用於發送的物理信道的經去交錯碼元進行連結。對於下行鏈路發送，在方框726中檢測和除去不發送的位(如果有的話)。然後在方框728中使碼元去復用成為各個傳遞信道。然後把每個傳遞信道的無線電幀提供給相應的傳遞信道處理部分730。
在方框732中，在每個傳遞信道處理部分730中把傳遞信道無線電幀連結成話務。每個話務包括一個或多個傳遞信道無線電幀，並對應於用於發送的特定TTI。在方框734中使在每個話務中的碼元進行去交錯，並在方框736中除去不發送的碼元(如果有的話)。然後在方框738中執行反向速率匹配以累加重複碼元和插入無用碼元的指示符。然後在方框740中對在話務中的每個經編碼塊進行解碼，在方框742中對經解碼的塊進行連結和分段成為它們相應的傳遞塊。然後在方框744中使用CRC位檢查每個傳遞塊的差錯。
圖7B還示出根據HDR設計的下行鏈路分組數據發送在接收機單元430處的信號處理。在方框760處，可以在數據處理器438b中使來自許多物理信道的碼元多路復用在一起。然後在方框762中插入對於無用位擦除，並累加重複碼元。在方框764中對經速率匹配的碼元進行去交錯，在方框766中進行解調，在方框768中進行去擾頻以及在方框770中進行解碼。相對於在發射機單元處執行的處理互補地執行去交錯、解調、去擾頻和解碼。在方框772中對經解碼的數據進行格式化，以及在方框774中用CRC位檢查經解碼數據分組的差錯。
對於單個用戶，或對於兩個不同的用戶，可以使用特定發送的話音/數據分段和分組數據分段。為了接收發送中的兩個分段，可以使用圖7A和7B中示出的處理部分。如果遠程終端只在接收發送中的話音/數據分段，則只需要TDM去復用器和話音/數據處理器。相似地，如果遠程終端只在接收發送中的分組數據分段，則只需要TDM去復用器和分組數據處理器。
為了清楚起見，已經對於兩種類型的數據，即，高速分組數據和話音/數據，描述了本發明的各個方面。可以使本發明適用於多於兩種類型的數據。時隙中的相應分段支持每種類型的數據。
也為了清楚起見，已經對於符合W-CDMA標準的CDMA系統描述了本發明的各個方面。還可以使本發明適用於符合例如，諸如cdma2000標準之類其它CDMA標準或符合某些其它(基於)CDMA的設計的其它(基於)CDMA的系統。
可以按各種方式來實施發射機單元410和接收機單元430中的單元。例如，可以用一個或多個專用集成電路(ASIC9)、數位訊號處理器(DSP)、可編程邏輯器件(PLD)、控制器、微控制器、微處理器、設計成執行這裡所描述的功能的其它電子單元、或它們的組合來實施圖4中示出的每個數據處理器和控制器。還有，可以設計ASIC和DSP來實施發射機單元中的多個單元(例如，數據處理器414a和414b和控制器422的組合)或接收機單元430中的多個單元(例如，數據處理器438a和438b和控制器442的組合)。
可以在硬體、軟體或它們的組合中實施本發明的各個方面和實施例。例如，可以通過在處理器上執行的軟體來實現在圖6A到7B中描述的信號處理。對於軟體實施，可以把原始碼存儲在存儲器單元中，並通過處理器來執行。可以通過專用硬體、軟體、處理器上執行的軟體或它們的組合實現把發送時間間隔分成多個分段。
提供較佳實施例的上述描述，以使熟悉本領域技術的人員可以製造或使用本發明。熟悉本領域技術的人員將不費力地明了這些實施例的各種修改，可以把這裡所定義的一般原理應用到其它的實施例而不需要用發明創造。因此，不打算把本發明限於這裡所示出的實施例，而是和這裡所揭示的原理和新潁特徵符合的最寬廣的範圍相一致。
權利要求
1.一種用於在無線通信系統中同時發送多種類型的數據的方法，其特徵在於，所述方法包括下列步驟根據第一信號處理方案接收和處理第一類數據，以產生第一有效負荷；根據第二信號處理方案接收和處理第二類數據，以產生第二有效負荷；定義發送時間間隔中的第一分段，待用於發送第一類數據，並定義發送時間間隔中的第二分段，待用於發送第二類數據；分別將第一和第二有效負荷多路復用成第一和第二分段；以及發送經多路復用的第一和第二有效負荷。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一類數據包括話音數據，而第二類數據包括高速分組數據。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一類數據進一步包括延遲敏感數據。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，分別把第一和第二有效負荷時分多路復用成第一和第二分段。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括下列步驟對於超過第一有效負荷要求的發送時間間隔，選擇一個特定的容量；並且其中，部分地根據所選擇的容量，定義第一和第二分段。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，通過長度較短的信道化碼，選擇發送時間間隔的容量。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括在發送時間間隔中的第一和第二分段之間，提供無發送的保護時間。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在多個信道上發送數據，用第一和第二分段的相應組來定義每個信道，其中，近似地對準多個信道的第一分段。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一類數據的處理包括使所述第一有效負荷匹配於第一分段。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述匹配包括如果所述第一有效負荷超過第一分段的容量，則使第一有效負荷中的一個或多個數據位收縮，以及如果所述第一有效負荷小於所述第一分段的容量，則使第一有效負荷中的一個或多個位重複。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，處理所述第一和第二類數據中的每一個包括用信道化碼覆蓋所述數據。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，處理所述第一和第二類數據中的每一個進一步包括用擴展序列擴展所述數據。
13.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一和第二信號處理方案中的每一個符合特定的CDMA標準或基於CDMA的標準。
14.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一信號處理方案符合W-CDMA標準。
15.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一信號處理方案符合cdma2000標準。
16.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過分段參數定義所述第一和第二分段。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，進一步包括把分段參數作為信號發送到指定接收經多路復用的第一或第二有效負荷，或兩者，的一個裝置。
18.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，定義相鄰發送源的第二分段在時間上是近似對準的。
19.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，定義相鄰發送源的第二分段以致所述第二分段以時間方式重疊。
20.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，保持所述第二分段的發射功率，使之近似等於或小於第所述一分段的發射功率。
21.一種用於接收時分多路復用(TDM)發送的方法，其特徵在於，所述方法包括下列步驟對在TDM發送的發送時間間隔的第一分段中發送的第一有效負荷進行多路復用，其中，所述TDM發送進一步包括在發送時間間隔的第二分段中發送的第二有效負荷；以及根據第一信號處理方案，處理所述第一有效負荷。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，進一步包括對在發送時間間隔的第二分段中發送的第二有效負荷進行多路復用；以及根據所述第二信號處理方案處理第二有效負荷。
23.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，進一步包括接收代表所述發送時間間隔中的第一和第二分段的信令。
24.一種在通信系統中用來發送多種類型的數據的發射機，其特徵在於，所述發射機單元包括第一數據處理器，用來根據第一信號處理方案而接收和處理第一類數據，以產生第一有效負荷；第二數據處理器，用來根據第二信號處理方案而接收和處理第二類數據，以產生第二有效負荷；耦合到所述第一和第二數據處理器的多路復用器，用來分別使所述第一和第二有效負荷多路復用成為第一和第二分段，其中，在發送時間間隔中定義第一分段，並用於發送第一類數據，其中，進一步在發送時間間隔中定義第二分段，並用於發送第二類數據；以及耦合到所述多路復用器的發射機，用來處理和發送經多路復用的第一和第二有效負荷。
25.如權利要求24所述的發射機單元，其特徵在於，進一步包括控制器，用來定義發送時間間隔中的第一和第二分段。
26.如權利要求24所述的發射機單元，其特徵在於，部分地根據所述第一類數據所使用的信道化碼的長度來確定發送時間間隔的容量。
27.如權利要求24所述的發射機單元，其特徵在於，所述第一類數據包括話音數據，而第二類數據包括高速分組數據。
28.一種在通信系統中用來接收在時分多路復用的(TDM)發送中的一種或多種類型的數據的接收機，其特徵在於，所述接收機單元包括接收機，用來接收和處理TDM發送，以提供多個碼元；去復用器，用來對TDM發送的發送時間間隔的第一分段中發送的碼元的第一有效負荷進行接收和去復用，其中，所述TDM發送包括在發送時間間隔的至少一個其它分段中發送的至少一個其它有效負荷；以及第一數據處理器，用來根據第一信號處理方案接收和處理所述第一有效負荷，以產生第一經解碼的數據。
29.如權利要求28所述的接收機單元，其特徵在於，進一步包括第二數據處理器，用來根據第二信號處理方案接收和處理第二有效負荷，以產生第二經解碼的數據。
全文摘要
發送話音/數據和分組數據業務的技術，致使分組數據發送對話音/數據發送具有較小的影響。在一個方面，可以在發送時間間隔中對話音/數據和分組數據進行多路復用，以致有效地利用可得到的資源。在另一個方面，控制來自基站的總發射功率的變化量，以減少來自這個和其它基站的發送的降質。在同時發送許多類型的數據的特定方法中，根據第一和第二信號處理方案分別處理第一類數據(例如，話音、額外開銷以及某些數據)和第二類數據，以分別產生第一和第二有效負荷。然後在發送時間間隔中定義第一和第二分段。使第一和第二有效負荷分別時分多路復用成為第一和第二分段，並且發送經多路復用的有效負荷。
文檔編號H04B7/005GK1486546SQ01821791
公開日2004年3月31日 申請日期2001年11月7日 優先權日2000年11月9日
發明者S·威倫尼格爾, S 威倫尼格爾, S·A·倫比, 倫比 申請人:高通股份有限公司