用于在一个基站与多部行动台间传送信息的方法与设备的制作方法

专利名称：用于在一个基站与多部行动台间传送信息的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及于通信系统，并且尤其涉及在基站与行动台间通信 的方法与设备。
背景技术：
目前有多种可提供无线数据及/或语音服务的技术为人所关 注，其中包括使用码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA) 的第三代无线通信标准(3G), Qualcomm的高速率数据传输(High Data Rate, HDR)及本专利权人Flarion Technologies所用的快闪正 交分频多工(Flash-OFDM)。但这些技术都面临类似的问题，即如 何在单个基站(BSs)及单个基站所服务的移动台(MSs)之间有 效地分配通信资源。考虑下行链路(downlink)的情况。这里一个基站与一组例如若干个行动台进行通信。传送给用户的信息都有某些 延迟及速率要求。举例来说，语音(传输)需要一个固定但很小的速率以及非常严格的延迟要求。而另一方面，数据通信，如Internet 下栽、影像数据流、文件传输，则各有随着通信类型而变的需要， 并且与语音通信相比可能突发性很强。因此，如果将一个固定速率 的信道永久性的分配给一个用户，通常是一种资源上的浪费。鉴于 以上的论述，现在需要一种改进的方法及设备用来在用户之间分配 带宽。发明内容本发明针对用于提升通信系统、如移动通信系统的整体通信容 量的设备及方法，其中能够根据例如不同的通信台在对用户传输时 间的安排上提供一定的灵活性。比起支持实时音频通话的移动电话中常用的将定量资源持续分配给用户的方法，在数据抵达用户处时 为用户安排时序，可使得对系统资源如功率和带宽使用更有灵活性。在本申请例中，由于本发明是在移动通信系统的背景下说明的，因此系统用户所使用的通信台在这里被称为行动台(MS)。然而， 要注意的是，本发明的技术可用于信道条件会改变的情况。因此， 本发明可应用在移动和固定的通信台中。依照本发明的一个实施例， 一个基站(BS)向多个不同的行动台 传输数据。基站在任何时刻都需要决定向哪一个行动台传送。假设 有数据这样的信息要被传送给多个行动台，基站就必须在这些行动 台的需求之间做出仲裁，从而决定数据要在何时以及多长的时间内 传输给各个行动台。这个过程有时被称为时序安排(Scheduling). 作为时序安排过程的一部分，基站可能要分配带宽一一例如所要使 用的一个范围内的频率、以及所需的功率来达成传输的目的。本发明中的行动台会向基站提供关于信道条件的反馈。依照本 发明的 一个特性，对传输给各个行动台的数据排序是基于行动台所 获取的信道条件反馈信息的。当信道条件良好时，其数据传输的速 率如每秒比特数(bits/s)比信道条件差时来得高。考虑到信道条 件信息的因素，向移动台传送数据的时序安排可使得传输在移动台 拥有良好信道条件的时候进行，例如允许较少错误及较高速率的条 件。依照本发明，比起利用循环法(round robin)或无视行动台信道 条件随机排序的方法，基于各个行动台(MS)所拥有的信道条件 好坏来安排时序，可实现更大的基站整体通信容量。为了确保每个用户即使在长时间信道条件不良的情况下也能 收到一些数据，根据本发明多种不同的实施例，向行动台传输数据 的时序安排还需要考虑除信道条件以外的其他因素。举例来说，当 用户具有高优先级，比如说用户为该服务支付较多，以及/或者是 在使用一些如影像数据流这样对时间延迟要求很严格的应用时，那 么即使这些用户的信道不如所需要的那样好或是它比其他用户的信道要差，基站也要为这些用户安排时序。这种情况下，基站的整 体通信容量相比完全或主要依照信道条件进行时序安排的实施例 要低。当存在不具有较好信道条件的固定用户时，这种情况尤为突 出。在不移动的行动台或是固定位置用户台的例子中，实际物理信 道的条件对时间而言几乎是保持不变的。依照本发明的一个特征，每个基站例如通过利用彼此物理分隔 的发射机传送同样的信息，来制造人为的信道变化。假设使用了两 个发射机例如天线，第一个发射机发出了带有第一种信息例如数据 内容的第一个信号，而第二个发射机则发出第二个信号，它带有(与 第一个信号)相同的信息内容，但相位或幅度却不同。第一个信号 与第二个信号间的差异，例如相位和/或幅度差异，会随时间改变. 在接收机处，第一与第二信号互相作用，并被当作单个的接收信号。 该接收信号的幅度经测量后，被反馈给基站，作为表示基站与行动 台间信道条件的指标。因此，基站对行动台的时序安排可以是包含了信道状态信息的 反馈信息的函数。由之前的讨论，当与用户行动台相关联的信道条 件变得足够好时，反馈数据便可被用作安排用户时序的一般策略的 一部分。这个策略可以改善下行链路的通信容量，即使在行动台固 定从而它们的信道不会自然变化的情况下仍然有效。在一个移动通信系统中，本发明所使用的策略如下我们在基 站处有n个天线，先将要传送给行动台的信号(在基带表示下为复 数)乘上复数，例如比例因数(scalingfactor)a！，…an，再利用天线将它们无线发送出去。这些复数值可以、并且至少在某一个实施例 中是在每个传输数据的时间片段内随机选取的。这些比例因数的一 些期望特性(但并非强制特性)如下1. 在一段时间上，如符号周期或多个栽波信号周期内，OCi的幅值平方和等于一个常数。2. 在不同的时间片段间，复值比例因数以连续方式变化。这使接收机更容易追踪信道变化，并反馈可靠的信道强度评估。通过基站从多个发射机发送同样的信息信号而引入的人为信 号变化，基站能够利用从行动台获取的信道条件反馈信息进行追 踪。从而基站便可利用这种人为变化以及实际的信道变化，待行动 台所用的信道条件良好时安排其时序。作为时序安排过程的一部 分，在某些实施例中，会分配较多的功率向拥有良好信道条件的行 动台进行传输，而当行动台信道条件不良时则相反处理。事实上，按照下面将要进一步说明的策略，在信扰比例signal to interference ratio)方面，当基站依照本发明安排时序时，其行动 台的信道会比原本的信道好上两倍。除了使一个基站对其行动台传输数据的时序安排更容易之外， 本发明中的人为信号变化，在多个基站通信重叠的情况下，例如通 信范围重叠的情况下，也一样有利。在这个例子中，从某一个基站 发出的信号会作为信道噪声出现在另一个基站的信号中.但由于本 发明在第 一基站与 一 个行动台之间传输的信号内引入了变化，所以 第二个基站，如邻近的基站会将这些信号变化视为信道噪声变化。 因此，邻近的基站便可利用来自第一基站的噪声为最小值的时刻， 将信号传给它自己的行动台。除了利用信道条件信息为基站向行动台传送数据安排时序以 外，依照本发明，还可以利用信道条件信息为行动台向基站的数据 传送安排时序。在这样的一个实施例中，当行动台有数据要上传给 基站时，会先向基站发出一个信号。基站再对这些有上传数据需求 的行动台加以仲裁并依据不同行动台和基站之间信道的条件排定 上传顺序'依照此法，可以在多个行动台间排定上传顺序以便有效 的完成上传。本发明的更多特点、实施例及优点，将在以下的详细说明中进 行讨论.


图1A示出了一个依照本发明实现的通信系统，它包括一个基 站和多个行动台。图IB示出了包含多个图1A中所示系统的通信系统，每个系 统的广播范围彼此重叠。图2与图3示出了信道幅度对时间变化的范例图。图4示出图1中所示的通信系统加上多个反馈信号后的情形.图5示出了本发明的一个通信系统，其中多个带有相同信息的 信号从一个基站传输给各个行动台。图6示出了依照本发明实现的一个基站。图7示出了依照本发明实现的行动台范例。图8示出了本发明的一个系统，其中两个相连的基站一同工作 以将信号传给各个行动台。图9示出了一个通信系统，其中多个基站和行动台位于相同的 广播范围内。图10示出了依照本发明实现的行动台范例，该行动台包含多 个广播天线。
具体实施方式
我们从说明一个特例开始，以一个频带较窄并有两个天线的基 站为例，首先讨论下行链路传输的情况。在这个特例之后，再做一 个更一般的说明。图1A示出了一个无线通信系统100中下行链路的例子(以箭号 110、 112表示)。如图所示，该通信系统100包含了一个基站102 和第一第二两个行动台104、 106.基站(BS)102位置固定，它能在 环绕它的一个地理区域120内进行广播，该区域称为蜂巢，基站可 在该区域内与行动台MS1 104、 MS2 106通信。图1A中仅示出了 下行链路，也就是说，110、 112代表由基站向两个行动台的发送。 在图1A的例子中，我们只讨论了两个行动台104、 106的情况。然 而，本发明可被应用于一个基站102对任意N个行动台传输的情况。箭头110、 112分别代表了由基站到行动台104与106的通信 链路(link)。由于这些链路代表了可将信息下传至各个行动台104、 106的通信路径，因此又被称为信道。这些信道可能会因行动台的 移动或它周边分散的环境(scattering environment)而随着时间改 变，也会受到基站102与行动台104、 106间传输时所使用的频率 影响。依据本发明，信道条件信息会由行动台104、 106传回基站， 并被用来安排从基站102向行动台104及106发送信息的时序。图1A中所示的通信系统可彼此结合成一个更大的通信系统 150，如图1B所示，系统150是包括多个蜂巢120、 162、 164。在 系统150中，每个蜂巢中各包含一个基站(102、 172、 174)和多个行 动台(未示出)。来自每个基站的传榆都会延伸到其他蜂巢的范围 内，造成信号干扰.图中蜂巢120、 162、 164重叠的部份就是干扰 可能发生的地方.下面将讨论到，对于处在蜂巢重叠区域内的行动 台，这些干扰会对它们的信道条件造成负面影响。再参见图1A的例子，为了简便，假设基站102与各个行动台 104、 106在单一频率如fk上通信，或是在一个中心频率为fk的相 当窄的频带(在大部份情况下，lMHz算是足够窄的)上通信。这表 示虽然信道会随着时间变化，但在基站102用来向行动台104或106 传输(信号)的频率范围内却几乎保持稳定-在图1A中，往行动 台MS1的信道以lh(t)表示；往MS2的则以h2(t)表示.h"t)与h2(t) 的幅度皆会随时间改变.图2和图3中示出了与行动台104相关的 范例信号h!(t)以及与行动台106相关的范例信号h2(t)。这里的时 间t被"分段"了，也就是说我们根据所传输的符号数来衡量时间， 因此时间是以正整数值表示的。而信道则是以复数(包括实部及虚 部)表示的，也就是所谓的"基带表示"-实数部分代表基站102以 固定频率fk传送纯余弦波时的信道增益(gain),虛数部分则代表基 站以固定频率fk传送纯正弦波时的信道增益。举例来说，基站可以 选择所要传送的数据(定义为m"t)，由一串1和0组成)。假设k-0 时，基站102将该数据调制到一个复频(complex tone)栽波fo上。这种情况下，所传送的信号为<formula>formula see original document page 11</formula> 而行动台104收到的信号将会是s(t)h"t)+热噪声(thermal noise)+任何由其他基站造成的干扰图4示出了加上反馈信号后的更详细的通信系统100。特别的， 我们将利用图4来讨论行动台104或106的相干接收体制。相干接 收可用来描述行动台104与106在信道变化时，分别追踪各自的信 道h(t)及h2(t)(相对于背景噪声级别)的情况。这通常是由基站102 在已知时间传送某个行动台104、 106已知的称为"导频(pilot)"的 信号来实现的。行动台104、 106能够以接收信号幅度的形式向基 站102反馈信道条件信息。这些幅度反馈信息有时也被称作信道幅 度。信道条件信息通过称为上行链路(uplink)的路径传送给基站 102。由于行动台104、 106能够反馈其下栽数据所用信道的幅度与 相位信息，因此就相当于反馈了整个复信道值。本发明即可用在这 类提供详细信道条件信息作为反馈的实施例中。然而，这类反馈可能过于庞大，从而可能对行动台104、 106 所用的上行链路造成巨大的负载。同时，从行动台104、 106向基 站102反馈信道评估的过程还会有一定的延迟。所以，当基站102 收到信道条件评估时，需要考虑可靠性的问題。由于上述原因，以 下所讨论的实施例中将仅传输不包含信道相位信息的幅度信息。下面，我们将假设信道幅度变化的时间尺度比信道变化的慢。 这符合目前大部分无线通信系统的情况。我们还将假设基站102有 足够的数据可发送给行动台104与106。接着基站102的任务就是 要决定该传送给行动台104或106中的哪一个，或同时传给两者。 以下提供可依据本发明实现的两个范例方法。1.基站以循环的方式， 一次仅向单个行动台传输。基站102 向行动台104或106传输的速率由基站决定，而这个速率是信道幅度强度的函数。 一般而言，信道强度越强，也就是说信道中信号损 耗越小，相比具有较低信道幅度强度也就是较大信号损耗的信道而 言，就容许使用较高的传输速率。因此，在行动台与基站间传输数 据的速率，会随基站与行动台间的信道品质而改变。2.另外一个较佳的策略一次向一个行动台104或106传输， 但要根据与各个行动台104、 106相关的信道幅度来决定先传输给 哪一个行动台。依据本发明，在行动台104与106之中，拥有较大 的信道幅度也就是较低的信号损耗的行动台，将优先被选为传输的 对象。另外，基站102的传输速率也作为信道幅度的一个函数由基 站决定。策略2可能比策略l提供更大的下行链路通信容量。可以证明 使用策略2能获得额外的增益，而且可能相当大。然而，如上所迷， 为了公平起见，有时候即使行动台104或106并没有最大的信道幅 度，基站仍需要选择它。举例来说，在图2中，两个信道的幅度差 不多是平衡变化的，而在图3中，Ji2(t)的幅度永远比h"t)小。在一 个极端的例子中， 一个行动台104或106可能固定不动，这时它的 信道幅度可能不会随时间有太大变化。我们进一步假设固定行动台 的信道幅度比其他的行动台要差。若依照策略2，固定的行动台， 比如说106将永远不会被选为传输对象。因此，为了公平起见，必 须对方法2做一些修正，以便向一些长时间没收到数据的行动台进 行传输，即使这些行动台并未拥有最大的信道幅度。但是对方法2 所作的这种修正，会使得它在通信容量上的增益相对策略1比原来 信道幅度为选择传输对象的唯一决定因素时来的小。根据以下将要讨论的本发明的一项特点，我们提出一种策略， 基站102可利用该策略自行改变与行动台间的信道幅度。反馈信道 中的改变可被用来控制传输的时序，这样就确保其下行链路相对单 纯的循环分配系统具有提高的通信容量。图5示出了一个包含单一基站502与两个行动台MS504、 506 的系统500。图6详细示出了基站502的范例图。如图6所示，基站502包括存储器602, —个处理器614，输 入/输出装置(如键盘、显示装置)616, —个网路接口(NIC)618, — 个Internet接口 620，接收机电路622，以及发射机电路624，这 些装置通过总线623连接在一起。除此之外，基站502还包括了一 个连接到接收电路622的接收天线630。基站502还包括多个彼此 物理分隔的发射天线632、634。发射天线是用来传送数据给行动台， 而接收天线则是用来接收行动台传回的信息及数据，如信道条件数 据。处理器614在储存于存储器602中的一些例行例程的控制下， 负责控制整个基站502的运作。输入/输出装置616用来将系统信 息显示给基站管理员，并接收来自管理员的控制和/或管理命令输 入。NIC618用来连接基站与电脑网络，或是基站与基站互联.因 此，通过NIC 618,基站间就可以交换顾客信息和其他数据，并在 必要时可使传输至行动台的信号同步。Internet接口 620提供了到 Internet的高速连接，允许行动台经由基站快速的传输和/或接收 Internet上的数据。接收机电路622负责处理接收天线630所接收 的信号，并从接收信号中取出其中所包含的信息内容。所取出的信 息，如数据和信道条件反馈信息，通过总线623被传输给处理器 614，并储存在存储器602中。发射机电路624则被用来通过多个 天线如天线632、 634,将数据及导频信号传送给行动台.每一个发 射天线632、 634都与一个单独的相位/幅度控制电路626、 628相 连'基站502上的天线632、 634彼此间相隔足够远的距离，从而 使得天线上发出的信号能通过统计独立的路径，以保证信号所经过 的信道彼此独立。天线632、 634之间的距离受到许多因素的影响， 包括行动台所分的角度，使用的传输频率，杂散的环境等等。 一般 而言，根据传输频率，半波长的间隔距离就足够了。因此，在多个 不同的实施例中，天线632、 634间以一个半波长或以上的距离分 隔，而波长则是由传输信号的栽波频率fk决定的。在处理器614的控制下，相位/幅度控制电路626、 628负责实现信号调制，并负责控制传输信号的相位与/或幅度.相位/幅度控制电路626、 628向传送给一个行动台的多个信号中的至少一个引 入幅度和/或相位变化，以便在行动台所接收到的合成信号中产生 变化，如随时间变化的幅度，该行动台所接收到的信息是由多个天 线发出的。根据本发明，在处理器614的控制下，控制电路626、 628还可以被用来改变数据传输速率，以应付不同的信道条件。之前提到处理器614依照存储器602中所储存的例行例程来控 制整个基站502的运作。存储器602中，储存了传输时序安排/仲 裁例程604，接收时序安排/仲裁例程606，通信例程612，顾客/行 动台数据608，以及要传输的数据607。传输时序安排/仲裁例程604负责排订何时要向行动台传输数 据.作为时序安排过程的一部分，例程604要在多个不同行动台的 下栽请求之间作出仲裁。存储器602中还包含一个接收时序安排/ 仲裁例程606。例程606是用来排订何时允许行动台上传数据给基 站的。与传输时序安排/仲裁例程604相似，接收时序安排/仲裁例 程606会在同时想要上传数据的多个行动台间进行仲裁。根据本发 明，例程604、 606都以基站接收到的信道条件反馈数据做为排序 的依据。通信例程612用来决定所用的频率及数据速率，并选择适 当的编码或调制技术来与行动台通信。通信例程612也可访问顾客 /行动台数据608以获取例程612所要使用的相关信息'举例来说， 通信例程可访问从反馈中获取的信道条件信息610，来决定与行动 台通信中所使用的合适的数据传输速率。除此之外，当与某个被安 排来接收数据的特定行动台通信时，所储存的其他客户信息608也 可被检索并利用来决定通信中所要使用的适当调制方案，所需的发 射天线数量，以及传输频率。相对于在某些实施例中只使用单一天线来传输数据给单一行 动台，使用多个彼此物理分隔的天线632、 633可在不同的位置传 送回相同信息，其中至少在一个传输信号中引入受控的相位和/或 幅度变化，以便在接收行动台处产生一个人为的信号变化。14图7示出了一个范例行动台700，该范例可被用作行动台104 或106的任意一个。行动台700包括了一个存储器702, —个处理 器714，输入/输出装置716，如显示器、喇叭、小型键盘，接收机 电路"2以及发射机电路724,这些装置都通过总线721连接在一 起。单根天线730连接在接收机电路722和发射机电路724上。然 而，必要时也可以使用彼此分隔的接收机和发射机天线。存储器702 中储存了许多处理器714用来控制整个行动台的例程及数据。存储器702中储存了顾客/行动台数据708,信道条件测量例程 710，通信例程712及待传输的数据，如传输数据707。依照本发明， 通信例程712可以依信道条件改变传输速率。除此之外，该例程还 负责将从基站接收来数据排序，以确保行动台是在基站允许的时间 内上传数据。信道测量例程710负责测量信道条件，并将幅度和/ 或相位反馈信息提供给通信例程712，通信例程再通过传输电路724 将信息传送给基站。通信例程712还负责控制将接收到的信息以影 像或声音表示，通过输入/输出装置716显示给行动台用户。再回来参看图5，可见行动台504与506各拥有一个接收天线， 这两个行动台从基站502所带的两个基站天线632、 634接收一个 信号广播的合成信号。图5中，从基站502上的天线对到行动台504 的两个信道分别标示为h!(t)与h2(t)。由于行动台504、 506各只有 一个接收天线730,因此可知行动台504、 506所接收到的是一个合 成信号。如果基站502在两个天线632、 634上传输信号s"t)与s2(t)， 则行动台504接收的信号为hu(t)s"t)+hu(t)sjz(t) +热噪声+任何由其他基站造成的干扰考虑s,(t)和S2(t)的下列选择，假定基站502已经选择了要传输 给行动台504的信号。<formula>formula see original document page 15</formula>其中1. 在每段时间t等于0到1之间，5,为一随机选择的数，其 值在0与1之间均匀选取。2. 在每段时间t等于0到l之间，ott为一随机选择的数，其 值在0与1之间均匀选取。由观察可知，s,(t)与S2(t)中的总能量与nh(t)中的能量相等，亦 即与原来只使用一个天线时的情况相同.现在考虑hu(t)与h12(t) 在我们想要通信的时间内保持不变的情形。则行动台504接收到的 信号为(7^、 +0-0^2 expC/27^())/w,(0expC/'2;r/。/) +热噪声+外部干扰观察此随机复数(因为",为随机选取)的幅度平方值其变化范围由0到lhn卩+lh"121. 当(^=|/|12|2丰1|2+^|2)且&产-相位(1111)-相位(1112)时，我们得 到0值。2. 当atH^l2丰,l2+fc「)且5t-相位(hu)-相位(hu)时，我们得到 最大值.因此，我们可以对行动台504所收到的合成信号做人为的变化， 且其使用的信道的幅度平方值在时间轴上随机变化，范围由0到 Ihul^lhul2。如果向第一个行动台MS1传输所用的时间尺度足够 长，则可依照信道条件反馈数据，将对MS1的传输限制在信道幅 度平方值接近最大值lhuf+lhul2的时候。实际上，随机改变两个天线上的功率并不是一个好方法(传送 给天线前一级的放大器的信号通常应该是连续的).以下我们将讨 论一些方法，这些方法能够依照本发明、以一个连续的方式达成人 为改变信道的效果.1.将a产a t与&产5 't分别对1取模(modulo)'信号功率和相位改变的速率a与5的值可被适当地选取。对这两个速率的i史 计准则是速率a与5应该被选择得足够小，使行动台504或506 所看到的合成信道不会改变得太快，这样它们反馈给基站的信道幅 度数据才可靠。另一方面，我们也希望这两个速率要够大，这样行 动台504、 506才不需要花太多的时间来等待信道变化到最大值。 以信道幅度的平方值而言，只要行动台504、 506被安排了时序， 那么比起不变化的信道，平均来说信道至少好了两倍以上.2. 取ott为常数0.5，不随时间变化。在这个条件下只有相位 会变化，则我们可以看到行动台504、 506处的合成信道幅度在 ||hu|-|h12p'J Ih"l+lhd的范围内变化。3. 相位旋转(由&表示)本身可以利用下列不同技术引入， 而且在许多实施例中也是这样做的.(a) 将&t对2兀取模，再用此值来旋转信息符号m"t)。(b) 将载波频率fo加上一个与&相等的偏移(offset)值. 在任意的时间点上，在基站502所通信的多个行动台504、 506之中至少有一个行动台，其当时所逸用的at与5 t会使所用的信道 达到最大的幅度平方值.那么基站502就可以很容易的决定仅向这 个行动台504或506进行传输。而基站502所需的来自各个行动台 502、 504的合成信道反馈数据，也是由行动台504、 506所侦测的。 所以，此处提到的策略，对两个以上的行动台也一样适用。事实上， 行动台越多，基站502在时序安排上就更灵活，所提供的通信容量 也会增加。因此，本发明所用的方法可应用在一个包含N个行动台的系统上，其中N是大于或等于2的正整数。之前我们讨论了本发明利用装设在一个基站的两个天线做广 播的情况，事实上这个广播的动作，也可由广播至同一个地理区域 712的两个相连的基站704、 706完成，如图8所示。在图8所示的 实施例中，基站BS1 704接收信道反馈信息并排定行动台708、 710 的传输顺序。然而，这里并未使用基站704上的两个天线，而是将 第一个信号由第一基站BS1传送出去，再将具有相同信息内容但相17位/幅度不同的第二信号，由第二个基站BS2 706传送出去。基站 704、 706各自所带的NIC 618被用来通过网络链路把两个基站连 接在一起，从而能够协调两个基站704、 706之间的传输和控制功能。图9示出了一个基站902与多个行动台904、 906、 908、 910 之间，在一个含有N个基站902、 916的地理范围900中进行传输 的情况'因此，在系统900中，假设有多个基站处在同一个广播区 域内，那么就存在由邻近基站所造成的信号干扰。我们将基站902 到行动台的链路标为iM…hn，行动台到基站902的反馈链路标为 gr"gn。每一个链路h广.hn可能对应于多个彼此独立的信号路径， 这些路径发自彼此独立的天线，并向每个行动台提供信号，这些信 号被当作单一的合成信号。在之前的特例中，给出了反馈信号可能 是信道幅度和/或相位信息的例子.然而反馈信号并不仅限于这些 特定的范例值。反馈值gr" gn向基站902提供关于信道品质的数振， 例如对于行动台904、 906、卯8、 910能够可靠接收来自基站902 的传输的速率和功率的一个评估。以下是一个改变信道变化，并利用所产生的基于信道品质的传 输信道排序，实现对行动台用户传输排序目的的方案1. 取要传输的基带信号，乘上复数ar"otn。这些复数每次都 随机产生，或如上所述，随时间緩慢变化。这些比例因数(scalingfactor)需具有两个性质(a) 这些比例因数的幅值(magnitude)平方和应固定不变，以保持基站902所用的总传输功率不变。(b) 这些比例因数在它们整个可能的范围内以连续方式变化'2. 利用来自行动台904、 906、 908、 910的反馈gr" gn来决定 向行动台也就是行动台用户进行传输的顺序。有许多排序的策略可 供使用，但一般而言，拥有良好信道条件的行动台通常都优选于信 道条件不佳的行动台'整体的排序策略还要考虑用户的优先级，公 平性，及其他类似的条件。另外，向行动台进行传输的速率也是由反馈信息来决定的。在上述利用天线来改变信道变化的讨论中，关键之处在于这 种利用反馈的信息来安排用户的传输时序的方案，由于临近基站间 的干扰减少了，即使在信道条件没有物理变化的情形下，也能增加 无线通信系统的通信容量。当一个行动台因为如图9所示的重叠覆盖而潜在地与多个基站 通信时，上述的方案仍同样能应用于从行动台到基站的上行链路 里，在一些实施例中也是这样做的。在这种情况下，行动台904、 906、卯8、 910中的一个行动台，从多个可能的基站902、 916中依 照信道条件信息，优先选取具有较佳条件信道的基站来传输。本发明的方法与设备也可应用于其他情况，包括下面所讨论的 情况。本发明中时序安排与速率控制的技术，也可用在对基站的上行 链路传输的时序安排和控制中。在这种情况下，每个行动台就需要 使用多个天线。图10示出了一种行动台1000，它与之前讨论过的 行动台700相似，但是带有依照本发明的多组传输电路1024、 1026 及多个发射天线1030、 1032。与之前讨论过本发明中的基站一样， 这些发射天线1030、 1032彼此分开，这样它们的信号就会经由不 同的路径传输至基站；而传输电路则是用来向两个天线1030、 1032 将要发射的信号中引入相位与幅度的变化。在这样的实施例中，基 站利用行动台传出的导频信号测量出信道条件，然后再根据该信息 决定要如何安排行动台时序.与上述下行链路方案的一点不同之处 在于，这里不需要反馈信道状态的信息。这是因为基站本身会评估 上行链路的信道条件，再使用 一个优选具有较好信道状态行动台的 时序安排算法，对行动台做时序安排。而上行链路的传输时序安排 信息，是由基站传送给行动台的，从而使得行动台知道该在何时使 用何种速率将数据传给基站。需要注意的是，上面所描迷的上行链路与下行链路中所用的时 序安排及数据速率控制技术，可应用在有多个潜在的重叠蜂巢存在的环境中。给定一个蜂巢间重复使用的频宽，则从基站往行动台的链路可用蜂巢环境中的两个数值来表示从基站到行动台的信道品 质，以及由其他蜂巢中的传输所造成的干扰.在上述的方案中，这 两个数值都会经历相同的波动，且基站可以排定去向或者来自行动 台的传输，这些行动台同时拥有最佳的信道品质并受到最少的来自 其他蜂巢的干扰，基站同时也控制上行和/或下行链路的传输速率。 本发明的方法与设备可广泛应用于各种多址技术(MultipIe Access techniques),在以上的说明中，我们看出在如何向多个行动 台及多个不同用户分割资源、尤其是带宽和时间中，存在着极大的 灵活性。现在我们将要讨论几个分割资源的范例，它们可应用在许多不 同的情况中。除此之外还存在许多其他的可能性.为简洁起见，我 们下面的讨论仅限于应用在下行链路中的例子，而相同的或类似的 资源分配技术同样可以应用于上行链路中。(a) 时分多址(TDMA):在这个方法中，时间被切割成许多区 块，且基站一次只传输给一个行动台.在该方法中，时序安排的策 略只需要决定在哪一段时间传送给哪一个行动台而已。(b) 频分多址(FDMA):我们的方案与本方法关系更为密切一 些。在每个频率区块内，利用来自行动台的关于信道品质的反馈。 然后基站将行动台分配到一些频率区块内，使其能在分配到的频率 区块中拥有最佳的信道条件'(c) 码分多址(CDMA):用户在拥有正交或接近正交的编码时 才被允许传输，在这个限制下，可以直接使用上述的方案。特别是在只有一个行动台要传输的条件下，可直接应用此方案'(d) 正交分频多工(OFDM):该情况与FDMA非常类似。这里 的频率区块是"逻辑的"，就是说每一个区间实际上都是一个特殊 的跳跃序列(hopping sequence).然而这些跳跃序列在时间上并不 重叠，因此以不同区段彼此正交的观点来看，是与FDMA相同。考虑到以上对本发明所进行的说明，对于那些精通本技术的人而言，显而易见还有大量其他的对于上述方法及设备的实施方式及 变形。这些方法和设备均应包括于本发明的申请专利范围内，
权利要求
1、一种通信装置，包括数据源；耦合到所述数据源的发射机电路，所述数据源用于产生多个数据信号，各数据信号包括相同的数据，所述多个数据信号包括第一数据信号和第二数据信号，所述第一和第二数据信号都是时间的函数，但它们在相位和幅度中的至少之一方面彼此不相同，所述发射机电路包括相位改变模块，所述相位改变模块独立地改变作为时间函数的所述第一和第二数据信号中至少之一的相位；耦合到所述发射机电路的多个天线，用于并行地接收和发送所述多个数据信号，每个天线接收和发送所述多个数据信号之一；接收机，用于从多个移动站那里接收与所述多个移动站当中的各个移动站的通信信道的状况有关的通信信道状况信息；调度模块，根据收到的通信信道状况信息对各个移动站的数据传输进行调度，其中，所述调度模块包括调度程序，与具有较差通信信道的移动站相比，所述调度程序对于具有良好通信信道的移动站，在数据传输的调度方面给予优惠待遇；速率确定模块，根据所述通信信道信息确定在所述第一和第二数据信号中应以何种速率发送数据。
2、 一种基站，所述基站包括i) 接收机，用来接收与介于所述基站和一个移动站之间的第一通信信道的状况有关的通信信道状况信息，以及与介于 所述基站和多个其它移动站之间的其它通信信道的状况 有关的信息；ii) 速率确定模块，根据所述信道状况信息，确定以何种速率向所述移动站发送数据；iii) 次序确定模块，根据所述通信信道状况信息和所述其它通 信信道状况信息，确定所述基站以何种次序向不同的移动站发送数据；iv)引入模块，向发往所述移动站的信号中引入信号变异，以 使所述移动站将会检测到接收信号功率的波动。
3、权利要求2的基站，其中，发往所述移动站的信号是OFDM信
4、 权利要求3的基站，其中，根据所述通信信道状况信息和所 述其它通信信道状况信息确定所述基站以何种次序向不同移动站发 送数据的所述次序确定模块包括存储在存储器中的调度器程序。
5、 权利要求2的基站，还包括至少第一和第二天线，用于把含有相同数据的第一和第二信号广 播到所述多个移动站之一，所述第一和第二信号的相位是不同的。
6、 一种通信系统，包括 一个移动站； 多个其它移动站； 一个基站，所述基站包括i) 接收机，接收与介于所述基站和所述移动站之间的第一通信信道的状况有关的通信信道状况信息，以及接收与介于 所述基站和所述多个其它移动站之间的其它通信信道的 状况有关的其它通信信道状况信息；ii) 速率确定模块，根据所述信道状况信息，确定以何种速率向所述移动站发送数据；iii) 次序确定模块，根据所述通信信道状况信息和所述其它通 信信道状况信息，确定所述基站以何种次序向不同的移动 站发送数据；iv) 至少第一和第二天线，用于把含有相同数据的第一和第二 信号广播到所述多个移动站之一，所述第一和第二信号的幅度不相同。
7、 一种通信系统，包括 一个移动站； 多个其它移动站； 一个基站，所述基站包括i) 接收机，接收与介于所述基站和所述移动站之间的第一通信信道的状况有关的通信信道状况信息，以及接收与介于 所述基站和所述多个其它移动站之间的其它通信信道的 状况有关的其它通信信道状况信息；ii) 速率确定模块，根据所述信道状况信息，确定以何种速率向所述移动站发送^:据；iii) 次序确定模块，根据所述通信信道状况信息和所述其它通 信信道状况信息，确定所述基站以何种次序向不同的移动 站发送数据；iv) 引入才莫块，向发往所述移动站的信号中引入信号变异，以 使所述移动站将会检测到接收信号功率的波动。
8、 权利要求7的通信系统，其中，向信号中引入信号变异的所 述弓1入模块包括多个用于并行地发送相同数据的天线。
全文摘要
一种方法与设备，尤指一种排定行动台(MSs)下载数据和/或以下行链路信道条件信息为函数由一基站(BS)决定一行动台下载速度的方法与设备。当基站使用两个或更多个发射天线时，行动台可测知人为信道变化，以及为了时序安排而反馈给基站的反馈将被引入。各个发射天线使用相同的频率，传送具有相同内容的信号。然而，所述的信号会随时间改变它们的相位以及/或幅度。具有相同传输频率以及数据内容的多个信号在行动台端被接收并转为单一的合成信号。所述的接收信号与故意引入信号中的改变交互影响，结果使行动台可随时间侦测出不同的信号幅度和/或相位，即使用来传输所述具有相同数据信息内容的合成信号的总功率值保持为常数。数据传输速率由信道条件来控制，例如，信道条件越佳，传输速率越快。通过以信道条件改变传输速率的方法，以及对拥有较佳信道条件的行动台的优选，基站考虑下行链路时比起其他已知的系统更能改善整体的通信容量。
文档编号H04W72/12GK101257711SQ20081000345
公开日2008年9月3日 申请日期2001年9月12日 优先权日2000年9月15日
发明者戴维·N.C.特西, 拉奇夫·拉罗亚, 普拉穆德·维斯沃纳斯 申请人:高通弗拉里奥恩技术公司