专利名称：时分双工用户设备的动态链路适配的制作方法
技术领域：
本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。
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帧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。
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。
要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力。
下面的表1给出了本发明不同实施例的总结。
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。
权利要求1.一种用户设备(UE)，该UE通过选择和利用一组可用时隙中的至少一个时隙以及一组代码中的至少一个代码来支持采用无线时分双工/码分多址(TDD/CDMA)格式的通信，该UE包括一个数据流检测器，用于检测接收到的数据流，该数据流包括一个标明了至少一个通讯所不使用的时隙的控制域；以及一个控制域恢复设备，用于从数据流中恢复所述控制域。
2.一种用户设备(UE)，该UE通过选择和利用一组可用时隙中的至少一个时隙以及一组代码中的至少一个代码来支持采用无线时分双工/码分多址(TDD/CDMA)格式的通信，该UE包括一个数据流检测器，用于检测接收到的数据流，该数据流包括一个标明了一个通讯所不使用的时隙的传输格式组合指示符(TFCI)；以及一个TFCI恢复设备，用于从数据流中处理所述TFCI。
3.一种用户设备(UE)，该UE通过选择和利用一组可用时隙中的至少一个时隙以及一组代码中的至少一个代码来支持采用无线时分双工/码分多址(TDD/CDMA)格式的通信，该UE包括一个数据流检测器，用于检测接收到的数据流，该数据流包括一个标明了一个通讯所不使用的时隙的编码位模式；以及一个编码位模式检测器，用于从数据流中检测和处理所述编码位模式。
专利摘要一种用于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。
文档编号H04W72/08GK2566539SQ0224689
公开日2003年8月13日 申请日期2002年8月12日 优先权日2001年8月10日
发明者埃尔达德·蔡拉, 斯蒂芬·E·特里, 阿里勒·蔡拉 申请人:交互数字技术公司