在码分多址通讯系统中的无线信道通讯系统及方法

摘要

在码分多址移动通讯系统中,对通讯信号进行调制并用不同的扩展码进行多路复用,并被用在基站(30)和每个移动部分(40,41,42)之间的输出通讯中。通讯信号为时分多路复用信号,其具有带有多个被分别分配给不同的无线信道的多个时隙(TS0,TS1,TS2)的重复帧。根据全球定位系统的参考时钟信号产生时隙同步信号。根据时隙同步信号,在基站和每个移动部分之间时隙被同步。

说明书

本发明涉及一种码分多址(CDMA)移动通讯系统，更具体的涉及用在CDMA移动通讯系统中使用的无线信道多路复用通讯方法、移动单元和基站。

所公知的移动通讯系统包含一个通过有线信道与移动通讯切换单元相连的基站控制装置，多个通过有线信道与基站控制装置相连的基站，及多个位于每个基站的服务区中的通过无线信道与该基站相连的移动单元。

因此，与频分多路存取(FDMA)和时分多路存取(TDMA)的方法一起，作为一种多路复用每个基站和多个移动单元之间的无线信道以获得多重信道的方法，码分多址(CDMA)是公知的，在码分多址中对要被通讯的信息位进行扩频，并通过由几十个到几千个比特构成的扩展码模式在同一载波中被多路复用。

CDMA移动通讯系统的优点在于其可更有效的抑制窄带宽的干扰，并在同一载波中容纳多个无线信道。

在CDMA移动通讯系统中，在服务区中的无线信道的数目是由CDMA移动通讯系统中的扩展码的数据决定的。可被使用的扩展码的数目是有限的，这样就限制了可被同时使用的无线信道的数目。因此，当业务量很大时，使得大量的移动单元无法同时进行通讯。

特别是在CDMA移动通讯系统中，由于使用了将多个无线信道与一个移动单元相连的方法以便防止通讯质量的降低，这样就会存在大量的无法同时进行通讯的移动单元。为了防止此问题，例如，提出了一种多路复用频率以增加无线信道源的方法，但此方法的问题在于设备被增大，且还存在其他的问题。

另外，在日本专利公开No.252490/1997题目为“无线基站”(此后称为第一现有技术)，日本专利公开No.327073/1997(此后称为第二现有技术)题目“在CDMA移动通讯系统中导频信道结构和传输方法”，日本专利公开No.318927/1994题目“通讯方法和系统”(此后称为第三现有技术)，日本专利公开No.237214/1994题目“移动通讯系统”等中对时分多路复用CDMA信号的技术进行了描述。

例如，在第一现有技术中，为了信道的时分多址以增加信道的使用效率的目的，无线基站包含用于根据由控制装置所选择的扩展码进行扩频/调制的扩频调制装置，用于对由扩频调制所调制的信号进行时分多路复用以将信号设置到时隙中的时分多路复用装置，和用于传输被多路复用和被设置信号的发送装置。

因此，在第二现有技术中，一个目的是提供一种在CDMA移动通讯系统中的导频信道结构和传输方法，其中递减无线信道被时分多路复用，导频信道被有效的分配，并可降低导频信道对其他单元的干扰功率。在所提供的导频信道结构和传输方法中，其中将多个单元与基站相连，基站被调制到相同的频率，传输分配有不同的扩展码的导频信道，移动台通过接收导频信道判断单元位于的区域。该方法包含将从基站通向移动台的递减无线信道划分为多个时隙以进行时分多路复用，及将多个时隙中的一个指定作为导频信道的步骤。

此外，在第三现有技术中，其目的是提供一种通讯系统和方法，其中可增加在一个网络或单元中的用户量。使用CDMA/TDMA或TDMA/CDMA组合对数据进行传输用于多路复用，而互补码组(完全正交码或非相互作用码)被用做扩展码。

为了将此方法应用在现有的或计划的TEM系统中，将CDMA部分加入系统中，因此，为了增加用户量，在上述系统中的TDMA的所有时隙中可使用扩展码CDMA多址联接。

因此，无须任何的功率控制方法或多址联接接口取消方法。

因此，在第四现有技术中，其目的是提供一种移动通讯系统，其具有大的容量，可有效的防止窄带干扰，且其可改变数据速率。当将该扩频系统用在无线通讯系统中时，通过扩散电路改变扩展码模式而在同一载波上发送多个数据串，在脉冲生成电路和并联/串联转换电路中多同一扩展码模式的数据串进行时分多路复用，且将通讯信道分配给时隙。在此情况下，通过提供具有备用时隙的数据串以避免干扰，此系统在于其可有效的抵抗扩频系统的窄带干扰的优点，以及时分多路复用系统的数据速率可被改变的优点可同时被利用。与现有技术相比，用较少的扩展码模式可获得更多的通讯信道，并可抑制在相同的载波中的其他扩展码的所需接收电平的降低。

如上所述，已经揭示了各种的通过进一步时分多路复用CDMA信号而所获得的信号的增加无线信道的技术。当将此技术应用在移动通讯系统中时，特别是存在在发送和接收方时隙的同步的问题。

当使用时分多路复用信号时，无需说，在发送和接收方准确的获得时隙的同步是非常重要的。然而，传统的移动单元或基站通过其自身的结构无法获得精确的时间信息。例如，通过基站控制装置获得的时间信息根据作为时机需要的控制信号被接收。因此，很难获得发送和接收方时隙的精确同步。正如后面要描述的，不得不设置很大的用于抵消同步偏差的保护时间，这样会降低通讯效率。

因此本发明一个目的是提供一种CDMA移动通讯系统，其中在不增加使用频率的情况下可获得更多的无线信道。

本发明的另外的一个目的是提供一种所述类型的CDMA移动通讯系统，其中可抑制同步偏差。

本发明的另外的一个目的是提供一种所述类型的CDMA移动通讯系统，其中可减少保护时间。

本发明的再一个目的是提供一种适合用在该CDMA移动通讯系统中的移动单元。

本发明的另外的一个目的是提供一种适合用在该CDMA移动通讯系统中的基站。

通过下面的描述会对本发明的其他的目的有更清楚的了解。

根据本发明，其提供一种用于码分多址移动通讯系统的无线信道多路复用通讯方法，其中所述的码分多址移动通讯系统包含一个基站和多个移动单元，并在基站和每个移动单元之间的数据通讯时使用通过不同的扩展码进行调制和多路复用的通讯信号。无线信道多路复用通讯方法包含如下的步骤：使用具有多个时隙的重复帧产生作为通讯信号的时隙多路复用信号，并将时隙分别分配给不同的无线信道，以全球定位系统的参考时钟信号，并根据参考时钟信号产生时隙同步信号，并根据时隙同步信号在基站和每个移动单元之间同步所述时隙。

无线信道多路复用通讯方法可以设计成还包含如下的步骤：获得全球定位系统测量的位置信息；处理测量的位置信息，以产生表示基站和每个移动单元之间的距离的通讯距离信息；根据通讯距离信息延迟时隙同步信号以产生延迟的时隙同步信号；并使用延迟的时隙同步信号同步在数据通讯的接收方使用的时隙。

可以将重复帧设置成具有递增帧和递减帧，无线信道多路复用方法还包含按时隙中的一个时隙将递增和递减帧彼此偏离的步骤。

另外无线信道多路复用通用方法还包含使时隙在长度上彼此不同的步骤。

根据本发明，所提供的用在码分多址移动通讯系统中的移动单元包含一个基站并在基站和移动单元之间的数据通讯中使用被用不同的扩展码进行调制和多路复用的通讯信号，通讯信号为具有被分别分配给不同的无线信道的多个时隙的重复帧的时分多路复用信号。移动单元包含用于接收全球定位系统的参考时钟信号的GPS接收机，与GPS接收机相连用于将参考时钟信号处理为时隙同步信号的时钟处理装置，和与时钟处理装置相连用于根据时隙同步信号使基站和移动单元之间的时隙同步的同步装置。

可设计成GPS接收机接收全球定位系统测量的位置信息，移动单元还包含与GPS接收机相连的用于处理测量的位置信息以产生表示基站和移动单元之间的距离的通讯距离信息的信息处理装置，和与信息处理装置和同步装置相连的用于根据通讯距离信息延迟时隙同步信号以产生延迟的时隙同步信号的延迟装置，根据延迟的时隙同步信号使移动单元的接收方的时隙同步的同步装置。

根据本发明，所提供的用在码分多址移动通讯系统中的基站包含多个移动单元，并在基站和每个移动单元之间的数据通讯中使用用不同的扩展码进行调制和多路复用的通讯信号，通讯信号为具有被分别分配给不同的无线信道的多个时隙的重复帧的时分多路复用信号。该基站包含用于接收全球定位系统的参考时钟信号的GPS接收机，与GPS接收机相连用于将参考时钟信号处理为时隙同步信号的时钟处理装置，和与时钟处理装置相连用于根据时隙同步信号在基站和移动单元之间同步所述时隙的同步装置。

还可设计成GPS接收机接收全球定位系统测量的位置信息，基站还包含与GPS接收机相连的用于处理测量的位置信息以产生表示基站和移动单元之间的距离的通讯距离信息的信息处理装置，和与信息处理装置和用于根据通讯距离信息延迟时隙同步信号以产生延迟的时隙同步信号的同步装置相连的的延迟装置，根据延迟的时隙同步信号在基站接收方同步时隙的同步装置。

图1为现有技术CDMA移动通讯系统的方框图；

图2为根据本发明的第一实施例的CDMA移动通讯系统的方框图；

图3为用在图2的CDMA移动通讯系统中的时分多路复用信号的示意图；

图4为用在图2的CDMA移动通讯系统中的基站的方框图；

图5为用在图2的CDMA移动通讯系统中的移动单元的方框图；

图6A为用在图2的CDMA移动通讯系统中的时分多路复用信号的保护时间(T)的示意图；

图6B为用在现有技术中的时分多路复用信号的保护时间(t)的示意图；

图7为用在根据本发明的第二实施例中的CDMA移动通讯系统中的基站的方框图；

图8为用在根据第二实施例的CDMA移动通讯系统中的移动单元的方框图；

图9A到9D为用于描述根据第二实施例的CDMA移动通讯的操作的示意图；及

图10为用于描述根据本发明的第三实施例的CDMA移动通讯系统的示意图。

为了更好的理解本发明，将首先参考图1对现有技术的CDMA移动通讯系统进行描述。

CDMA移动通讯系统包含基站500和多个位于基站500的服务区中的移动单元510，520和530。当移动单元510，520和530同时进行通讯时，为了将无线信道分配给CDMA系统中的移动单元，不同的无线信道被分配使用不同的扩展码。具体的，具有扩展码#1的无线信道515被指定给移动单元510，具有扩展码#2的无线信道525被指定给移动单元520，具有扩展码#3的无线信道535被指定给移动单元530。

在图1的传统的CDMA移动通讯系统中，通过扩展码的数目确定服务区中的无线信道的数目。可使用的扩展码的数目是有限的，并且限制了可同时获得的无线信道的数目。因此，当业务量很大时，就会存在无法同时进行通讯的多个移动单元。

参考图2-5，6A和6B，将对根据本发明的第一实施例的CDMA移动通讯系统进行描述。在CDMA移动通讯系统中，通过下面的描述将对所使用的无线信道多路复用通讯方法有所了解。

参考图2，CDMA移动通讯系统包含移动通讯切换部分10，基站控制装置20，多个基站30和35，和多个位于基站30的服务区中的移动单元40，41和42。

在后面将阐明的方法中，在每个基站30和50与每个移动单元40，41和42之间的数据通讯中，CDMA移动通讯系统使用通过不同的扩展码进行调制的和多路复用的通讯信号。通讯信号为时分多路复用信号，其具有一个重复帧，该重复帧带有多个被分别分配给不同的无线信道的时隙。

移动通讯切换部分10通过通讯信道(线)50被连接在公共网(PSTN)和基站控制装置20之间。移动通讯切换部分10具有一个接口作用，用于移动网和固定网或公共网的呼叫处理。基站控制装置10被通过通讯信道(线路)60和65分别与基站30和35相连，并进行移动单元的呼叫处理。基站30通过独立的无线信道70，80和90分别与移动单元40，41和42相连，并进行通讯数据的传输/接收。另外，无线信道70，80和90通过使用相同频率和相同扩展码的时分多路复用与不同的移动单元40，41和42相连，即，对每个移动单元使用带有由不同的时隙构成的重复帧的时分多路复用信号。

参考图3，将对用在CDMA移动通讯系统中的时分多路复用信号进行描述。

时分多路复用信号具有向着每个无线信道70，80和90重复发送的帧信号或重复帧。重复帧具有例如三个时隙TS0，TS1和TS2。对移动单元40(或来自移动单元40)的通讯信号71和72使用时隙TS0。对移动单元41(或来自移动单元41)的通信信号81和82使用时隙TS1。对移动单元42(来自移动单元42)的通讯信号91和92使用时隙TS2。因此，不同的移动单元40，41和42被调节使用相同的频率，和相同的扩展码及使用分开的无线信道70，80和90。

参考图4和图2，将对包含在图2的CDMA移动通讯系统中的基站30进行描述。

基站30包含信道接口部分301，传输缓冲器302，传输部分303，传输/接收放大器304，通讯天线305，接收部分306，接收缓冲器307，GPS天线308，GPS接收机309，时钟部分310，控制部分316和控制信号导线312，313，314和315。

信号接口部分301通过通讯信道60(65)与基站控制装置20相连，并用于进行与基站控制装置20的数据通讯。即，信道接口部分301向传输缓冲器通过传输/通讯信道传输用于移动单元40，41和42的从基站控制装置20接收的数据信号。另外，通过控制信号导线3 14进行本领域中所公知的呼叫控制。

在传输缓冲器302中，根据从时钟部分310发送的时隙同步信号311将输入的数据分解并分配给时隙，并发送到传输部分303。另外，时钟部分310接收从控制部分316提供的控制信号315，以从后面将要描述的参考时钟信号中产生时隙同步信号311。换句话说，时钟部分310在控制信号315的控制下，将参考时钟信号处理为时隙同步信号311。因此，可将时钟部分310称作时钟处理装置。此外，通过控制信号导线313通知所使用的时隙数。

在传输部分303中，用预定的频率和扩展码对数据信号进行调制，并发送到传输/接收放大器304，并通过通讯天线305无线传输到移动单元40，41和42。另外，将设定的频率和扩展码通过控制信号导线3 12通知给传输部分303和接收部分306。

因此，接收部分306通过通讯天线305和传输/接收放大器304接收来自移动单元40，41和42的通讯数据，并进行解调且将信号发送到接收缓冲器307。接收缓冲器307集中每个相应时隙的接收信号并将其发送到信道接口部分301。GPS接收机309通过GPS天线308接收在本领域中公知的全球定位系统的参考时钟信号，并将时钟发送到时钟部分310。所构成的控制部分316用于控制整个的基站装置。每个传输缓冲器302和接收缓冲器307被作为同步装置用于根据时隙同步信号311在基站30和35及移动单元41，42和43之间进行时隙同步。

参考图5及图2，将对包含在图2的CDMA移动通讯系统中的移动单元40(与移动单元41，42相同)进行描述。，

移动单元40包含传输/接收部分401，声码器部分402，传输缓冲器403，传输部分404，传输/接收放大器405，通讯天线406，接收部分407，接收缓冲器408，GPS天线409，GPS接收机410，时钟部分411，控制信号导线413，414，415和控制部分416。

通过传输/接收部分401输入的声音被声码器部分402进行编码并被传输到传输缓冲器403。传输缓冲器403根据来自时钟部分411的时隙同步信号412将输入的通讯数据分配给时隙，并将数据发送到传输部分404。另外，将所使用的时隙数借助控制信号导线413通知到传输缓冲器403和接收缓冲器408。

传输部分404用预定的频率和扩展码对输入的通讯数据进行调制，并将数据传送到传输/接收放大器405，并进而将数据通过通讯天线406发送到基站30。另外，将被设置的频率和扩展码借助控制信号导线414通知给传输部分404和接收部分407。

接收部分407将通过通讯天线406和传输/接收放大器405接收的接收信号进行解调并将信号发送到接收缓冲器408。接收缓冲器408为每个相应自时隙集中接收信号，并将它们发送到声码部分402。声码部分402对信号进行解码并转换为声音信号，以通过传输/接收部分401输出声音。GPS接收机410通过GPS天线409接收上述的参考时钟信号，并将时钟发送到时钟部分411。每个传输缓冲器403和接收缓冲器408被作为同步装置。

时钟部分411接收来自控制部分416的控制信号415并根据参考时钟信号产生同步信号412。换句话说，时钟部分411在控制信号415的控制下将参考时钟信号处理为时隙同步信号412。因此，时钟部分411被作为时钟处理装置。控制部分416被构成用于控制整个的移动单元。

另外，参考图6A和6B，将对图2的CDMA移动通讯系统的效果进行描述。

基站30(35)和移动单元40(41，42)都设置有GPS接收机，且都通过使用从GPS接收机获得的参考时钟信号在时隙的同步中用于产生时隙同步信号。因此，可更精确的在接收和发送方获得时隙的同步。其结果，用于消除同步偏差的保护时间(T)无需被设置得很大，可远远小于前面技术中的时分多路复用信号中的保护时间(t)。

参考图7，8和9A到9D，将对根据本发明的第二实施例的CDMA移动通讯系统进行描述。用相同的标号表示类似的部分。

参考图7及图2，基站30(35)还包含通讯距离计算部分317和时隙同步信号发送部分318。GPS接收机309还接收全球定位系统测量的位置信息。通讯距离计算部分317通过借助控制信号或通讯信号发送的移动单元40，41的位置信息和来自GPS接收机309的测量位置信息计算到达通讯方移动单元的通讯距离。换句话说，通讯距离计算部分317处理测量的位置信息以产生表示通讯距离的通讯距离信息。因此，通讯距离计算部分317将被作为信息处理装置。

将此信息发送到时隙同步信号发送部分318。时隙同步信号发送部分318计算由于通讯距离所造成的接收时间的延迟。通过延迟用此时序进行接收的时隙同步信号311而消除由于距离因素所造成的同步偏差。更具体的，时隙同步信号发送部分318根据通讯距离信息延迟时隙同步信号311以产生延迟的时隙同步信号。因此，时隙同步信号发送部分将被作为延迟装置。

更具体的，如图9A到9D中所示，对于位于短距离中的来自移动单元的图9B中所示的接收时间，在与图9A中所示的传输时间相同的时间可获得同步。然而，当移动单元位于中间或长距离时，通过延迟从时隙同步信号发送部分318发送的时隙同步信号311的时序，可延迟接收时序，如图9C或9D中所示。其结果，可消除掉由于距离因素所造成的同步偏差，从而可更精确的在接收方和发送方建立时隙的同步。

参考图8和图2，移动单元40(41，42)包含通讯距离计算部分417和时隙同步信号发送部分418。每个部分的工作与上述的基站30相同。更具体的，通讯距离计算部分417处理测量的位置信息以产生通讯距离信息。因此，通讯距离计算部分317将被作为信息处理装置。另外，时隙同步信号发送部分418根据通讯距离信息延迟同步信号412以产生延迟的时隙同步信号。因此，时隙同步信号发送部分418将被作为延迟装置。

如上所述，在第二实施例中，从GPS接收信号获得的参考时钟信号被用在基站和每个移动单元的时隙的同步中。另外，时间信号被用在接收信号的时隙时间中，其中，考虑了由基于从GPS接收信号获得的测量的位置信息的通讯距离所造成的延迟。因此，在无线信道多路复用通讯方法中可更精确的获得发送和接收方的时隙的同步。

参考图10，将对根据本发明的第三实施例的CDMA移动通讯系统进行描述。类似的部分用相同的标号表示。

在CDMA移动通讯系统中，递减通讯信号的通讯帧与递增通讯信号的通讯帧相差一个时隙，通过防止在一个移动单元中同时进行发送处理和接收处理，可减轻移动单元的负载。

通过如上所述的CDMA移动通讯系统，由多个时隙构成的帧信号被用在通讯信号中，从GPS接收信号获得的参考时钟信号被用在基站和每个移动单元的时隙的同步中，且可根据通过从GPS接收信号获得的测量位置信息计算的通讯距离使接收时间产生偏离。在此结构中，在将保护时间降到最小的情况下，可高效的实现在CDMA和TDMA中所进行的无线信道的多路复用。因此，可提供这样的一种系统，其中在一个扩展码中可有效的获得多个无线信道，在不多路复用频率的情况下可增加无线信道资源，无需增大设备就可处理大量的业务量。因此，在每个移动单元中，在从基站控制装置分配的时隙的时间内可进行接收操作，在其他的时间可暂停接收操作，这样可有效的降低功耗。

虽然已经结合最佳实施例对本发明进行了描述，对本领域中的技术人员而言可做各种的修改。例如，虽然在上述的实施例中，时分时隙是按照移动单元分配给通讯信道，其也可被分配给蜂窝电话和便携式数据终端装置，或分配给与LAN或与同线电话相连的终端。因此，当将时隙分配给蜂窝电话和便携式数据终端装置时，时隙的长度不必一样，可使用长度不同的时隙。具体的说，要被分配给无线信道的时隙在长度上可以是变化的。