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CN101375531B - 移动通信系统中的混合多址接入设备和方法 - Google Patents

移动通信系统中的混合多址接入设备和方法 Download PDF

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CN101375531B CN2007800037413A CN200780003741A CN101375531B CN 101375531 B CN101375531 B CN 101375531B CN 2007800037413 A CN2007800037413 A CN 2007800037413A CN 200780003741 A CN200780003741 A CN 200780003741A CN 101375531 B CN101375531 B CN 101375531B
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Abstract

提供一种支持各种多址接入方案的移动通信系统中的混合多址接入设备和方法，其中，在MS和BS之间以非正交传输方案执行初始业务协商，BS从MS接收用于高速分组数据传输的正交资源请求，以及BS根据指示MS和BS之间信道状态的信道估计信息分配正交资源给MS。

Description

移动通信系统中的混合多址接入设备和方法
技术领域
本发明一般涉及移动通信系统中的多址接入设备和方法。更具体而言，本发明涉及支持各种多址接入方案的移动通信系统中的多址接入设备和方法。
背景技术
典型地，移动通信系统不考虑时间和地点给大量的用户提供通信业务。移动通信系统在各种多址接入方案中提供到用户的接入。
在移动通信系统中使用的两种主要类型的多址接入方案是非正交多址接入方案和正交多址接入方案。从多个移动站(MS)发送的信号在非正交多址接入方案中是非正交的，而在正交多址接入方案中是正交的。
一种主要的非正交多址接入方案是码分多址接入(CDMA)。cdma2000和宽带CDMA(WCDMA)采用其中多个MS发送数据、在同一时间共享相同频率的CDMA。通过用户专用加扰码(加扰序列或伪噪声(PN)序列)来识别每个MS。尽管在不同MS的加扰序列中不存在正交性，但是通过使用处理增益从特定MS接收的信号能够变得更强，从而使得MS可识别。
图1是典型CDMA发送机的方框图。
参考图1，信道编码器101根据编码方法信道编码输入信息比特序列。信道编码器101可以是块编码器、卷积编码器、turbo编码器、或低密度奇偶校验(LDPC)编码器。信道交织器102根据交织方法交织所述编码的数据。尽管在图1中未示出，但是显然，包括重发器和穿孔器(puncturer)的速率匹配器可以位于信道编码器101和信道交织器102之间。调制器103以正交相移键控(QPSK)、8元相移键控(8PSK)、16元正交幅度调制(16QAM)等等调制经交织的数据。沃尔什覆盖器(Walsh-coverer)104沃尔什覆盖该调制符号。典型地，MS发送的物理信道包括导频信道、通信量信道、导频控制信道等等。为每个物理信道预先设置不同的沃尔什函数。因此，MS使用待发送的物理信道的预定沃尔什函数来执行沃尔什覆盖。
增益控制器105根据预定的规则将沃尔什覆盖104的输出乘以适合于物理信道的增益。用于信道编码器101中的信道编码的增益控制器105中的增益控制对于每个物理信道都是独立地发生。物理信道的添加了增益的输出在加法器106中进行求和。混频器107将该求和乘以用户专用加扰序列。基带滤波器108将加扰的信号转换成最终的基带信号。
图2是典型CDMA接收机的方框图。
参考图2，基带滤波器201滤波所接收到的信号，该滤波器对应于图1中所示的基带滤波器108的匹配滤波器。混频器202将滤波器的输出乘以用户专用加扰序列以及沃尔什去覆盖器(Walsh-decoverer)203利用为待解调的物理信道预先设置的沃尔什函数去覆盖解扰后的信号。信道均衡器204根据预定的方法信道均衡沃尔什-去覆盖后的信号。能够以许多方式执行信道均衡，这些方式超越了本发明的范围。解调器205根据诸如16QAM、8PSK、QPSK等等的预定解调方法解调经信道均衡的信号。信道去交织器206去交织解调后的信号，信道解码器207信道解码解调后的信号。因此，最终原始信息被恢复。
基本正交多址接入方案包括正交频分多址接入(OFDMA)、时分多址接入(TDMA)、单载波-频分多址接入(SC-FDMA)。OFDMA是其中多个MS在不同的副载波上发送信号的多址接入方案。在TDMA中，MS在不同的时间发送信号，而在SC-FDMA中，MS以不同的载波频率发送信号。参考图3到8，以下将详细地描述OFDMA发送机和接收机以及SC-FDMA发送机和接收机。
图3是典型OFDMA发送机的方框图。
参考图3，信道编码器301、信道交织器302、调制器303、和增益控制器304以与其在图1所示的相对应部分相同的方式进行操作，因此在这里将不提供对其的描述。串并转换器(Serial-to-Parallel Converter，SPC)505将串行增益控制的信号转换成并行信号。副载波映射器306根据预定的映射方法将该并行信号映射到副载波。
对比其中由一个MS发送的物理信道通过将这些物理信道覆盖不同的沃尔什码来进行区分的CDMA，在OFDMA中，物理信道通过在不同的副载波上被发送来进行区分。换言之，对于每个物理信道独立地执行信道编码器301中的信道编码，以用于SPC 305中的串并转换。映射该并行信号到为物理信道预先设置的副载波。快速傅里叶反变换(IFFT)处理器307将副载波映射器306的输出进行IFFT处理。并串转换器(Parallel-to-Serial Converter，PSC)308将该并行的IFFT信号转换成串行信号。循环前缀(CP)添加器309根据预定方法在串行信号中插入CP。基带滤波器310将添加CP的信号转换成最终的基带信号。
图4是典型OFDM接收机的方框图。
参考图4，基带滤波器401对所接收到的信号进行滤波，该滤波器对应于图3中所示的基带滤波器310的匹配滤波器。CP去除器402根据预定的方法从基带滤波器401的输出中去除CP。SPC 403将无CP的信号转换成并行信号。快速傅里叶变换(FFT)处理器404对该并行信号进行FFT处理。副载波去映射器405提取被映射到物理信道的副载波，信道均衡器406信道均衡该副载波。PSC 407对经过信道均衡的信号进行串行化，解调器408根据诸如16QAM、8PSK、QPSK等等的预定解调方法解调该串行信号。信道去交织器409根据预定方法去交织经解调的信号，信道解码器410对去交织后的信号进行信道解码，从而恢复原始的信息。
图5是典型SC-FDMA发送机的方框图。
参考图5，信道编码器501、信道交织器502、调制器503、CP添加器504、增益控制器505、和基带滤波器506以与其在图3中图示的相应部分相同的方式操作。基带滤波器506的输出经受用户专用相位旋转，用于相位旋转器507中的信号识别。从而，产生最终的基带信号。相位旋转器507的作用是以不同的频率发送信号到MS。在用户专用相位旋转之前，发送信号采取如参考标号511所指示的低通信号的形式。在相位旋转之后，它采取如参考标号512所指示的预定的带通信号。
图6是典型SC-FDM接收机的方框图。
参考图6，相位反旋器601相位反旋所接收到的信号用于MS识别。在相位反旋之前，接收到的信号采取如通过参考标号611指示的预定的带通信号的形式。在相位反旋之后，它采取如通过参考标号612指示的低通信号的形式。
基带滤波器602对相位反旋后的信号进行滤波，该滤波器对应于图5中所示的基带滤波器506的匹配滤波器。CP去除器603根据预定的方法从基带滤波器602的输出去除CP。信道均衡器604无CP的信号进行信道均衡。解调器605根据诸如16QAM、8PSK、QPSK等等预定解调方法对信道均衡后的信号进行解调。信道去交织器606根据预定的方法对解调后的信号进行去交织，信道解码器607对去交织后的信号进行信道解码，从而恢复原始的信息。
尽管在图5和图6中所示的发送机和接收机在时域中实现SC-FDMA，但是它们可以在频域中实现SC-FDMA。
图7是在频域中实现SC-FDMA的典型SC-FDMA发送机的方框图。
参考图7，信道编码器701、信道交织器702、调制器703、和增益控制器704以与其在图1中所示的相应部分相同的方式操作并且由此在这里将提供对其的描述。SPC 705将串行增益控制的信号转换成并行信号。FFT处理器706对该并行信号进行FFT处理以及副载波映射器707根据预定的方法将FFT信号映射到副载波。副载波映射器707的作用是使得用于MS的信号能够占据如图5中的参考标号512所指示的预定频率。IFFT处理器708对副载波映射器709的输出进行IFFT处理。PSC 709将并行IFFT信号转换成串行信号。CP添加器710根据预定的方法在串行信号中插入CP。基带滤波器711将添加CP的信号转换成最终的基带信号。
图8是在频域中实现SC-TDMA的典型SC-FDMA接收机的方框图。
参考图8，基带滤波器801对所接收到的信号进行滤波，该滤波器对应于图7中所示的基带滤波器711的匹配滤波器。CP去除器802根据预定的方法从基带滤波器801的输出去除CP。SPC 803将无CP的信号转换成并行信号。FTT处理器804对该并行信号进行FFT处理。副载波去映射器805提取如参考图7描述的经映射的副载波以及信道均衡器806根据预定的信道均衡方法对该副载波进行信道均衡。IFFT处理器807对信道均衡后的信号进行IFFT处理以及PSC 808将该IFFT信号进行串行化。解调器809根据诸如16QAM、8PSK、QPSK等等预定解调方法解调该串行信号。信道去交织器810根据预定的方法将解调后的信号去交织以及信道解码器811对该去交织的信号进行信道解码，从而恢复原始的信息。
非正交多址接入方案和正交多址接入方案具有其自己的优点和缺点。例如，由于这些信号不是正交的，所以CDMA遭受来自MS的信号之间的干扰。因此，对于来自特定MS的信号不能够期望相对高的信噪比(SNR)。尽管有此缺点，但是CDMA方便在MS发送信号时进行调度，并且方便在相同的时间共享相同的频率。所以，非正交多址接入方案有利于语音通信或实时小分组数据的频率传输。
相反，由于来自MS的信号之间的正交性，OFDMA对于来自特定MS的信号能够产生相对高的SNR，这使得OFDMA适合于高速分组传输。但是，支持正交性要求精确的调度。也就是，多个用户使用的正交资源，即OFDMA中的副载波、TDMA中的传输时间、以及FDMA中的频率需要精确的集中控制。在本上下文中，OFDMA适合于高速分组传输，但是对于语音通信或实时小分组数据的频率传输是不可行的。
如上所述，正交和非正交多址接入方案在不同的方面具有不同的特征和优点。因而，利用一种多址接入方案支持具有不同特性和要求的所有业务将是不能产生预期效果的。
发明内容
本发明的一个方面旨在解决至少上述问题和/或不足并且提供至少以下描述的优点。相应地，本发明的一个方面是提供一种发送/接收数据的设备和方法以便能够在支持混合多址接入方案的移动通信系统中支持具有不同特性和要求的业务。
而且，本发明的一个方面提供一种用于在支持混合多址接入方案的移动通信系统中通过各种多址接入方案发送/接收数据的混合多址接入设备和方法。
根据本发明的一个方面，提供一种在支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中在发送机发送数据的方法，其中，根据非正交多址接入方案产生第一信号以及根据正交多址接入方案产生第二信号，根据预定模式对第一信号或第二信号执行正交频率映射。对于正交映射，根据作为传输时间段信息的时隙信息，在预定时间段中输出第一信号和第二信号的其中之一以及将它乘以预定的载波频率。
根据本发明的另一个方面，提供一种在支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中在接收机接收信号的方法，其中，接收根据预定模式被正交频率映射的混合多址接入信号，在混合多址接入信号中区分正交传输方案的第二信号与非正交传输方案的第一信号，解调所述第一信号，和解调所述第二信号。对于信号接收和区分，混合多址接入信号被乘以预定的载波频率以及根据作为传输时间段信息的时隙信息被切换为第一信号和第二信号的其中之一。
根据本发明的再一个方面，提供一种支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中的发送机，其中，非正交信号发生器根据非正交传输方案产生第一信号，正交信号发生器根据正交传输方案产生第二信号，以及副载波映射器根据预定的模式对第一信号和第二信号执行正交频率映射。副载波映射器包括：开关，用于在预定的时间段中输出第一信号和第二信号的其中之一；乘法器，用于将输出信号乘以预定的载波频率；以及开关控制器，用于基于从外部接收到的时隙信息确定第一信号和第二信号的传输时间段和根据该传输时间段控制所述开关。
根据本发明的又一个方面，提供一种支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中的接收机，其中，副载波去映射器接收根据预定模式被正交频率映射的混合多址接入信号以及分别输出非正交传输方案的第一信号和正交传输方案的第二信号，非正交信号接收机通过解调第一信号输出用户数据，以及正交信号接收机通过解调第二信号输出用户数据。副载波去映射器包括：的乘法器，用于将混合多址接入信号乘以载波频率；开关，用于在预定的时间段中将多路复用的混合多址接入信号切换到非正交信号接收机和正交信号接收机其中之一；以及开关控制器，用于根据时隙信息确定第一信号和第二信号的传输时间段以及根据该传输时间段控制所述开关。
根据本发明的再一个方面，提供一种移动通信系统中的上行链路混合多址接入方法，在该系统中MS与BS在无线电信道上通信，其中，以非正交传输方案在MS和BS之间执行初始业务协商，BS从MS接收用于高速分组数据传输的正交资源请求，以及BS根据指示MS和BS之间信道状态的信道估计信息分配正交资源给MS。
根据本发明的又一个方面，提供一种移动通信系统中的上行链路混合多址接入设备，在该系统中MS与BS在无线电信道上通信，其中，非正交信号接收机以非正交传输方案从MS接收信号，信道估计器估计MS和BS之间的信道状态，正交资源请求检测器检测从MS接收的正交资源请求，当MS请求正交资源时，正交资源分配器根据从信道估计器接收到的信道估计信息分配正交资源给MS，以及正交资源分配信息发送机通知MS有关所述分配的正交资源。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本发明的某些示意性实施例的以上和其他目的、特征和优点将会变得更加明显，附图中：
图1是典型CDMA发送机的方框图；
图2是典型CDMA接收机的方框图；
图3是典型OFDMA发送机的方框图；
图4是典型OFDMA接收机的方框图；
图5是典型SC-FDMA发送机的方框图；
图6是典型SC-FDMA接收机的方框图；
图7是在频域中实现SC-FDMA的典型SC-FDMA发送机的方框图；
图8是在频域中实现SC-FDMA的典型SC-FDMA接收机的方框图；
图9示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率轴上可区分的、不同载波频率中的CDMA传输和正交传输；
图10是在根据本发明的混合多址接入方案中如图9中所示在不同的载波频率中执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图；
图11是在根据本发明的混合多址接入方案中如图9中所示在不同的载波频率中CDMA传输和正交传输的情况下接收机的方框图；
图12A、12B和12C示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率轴上可识别的相同载波频率中的CDMA传输和正交传输；
图13A、13B和13C是用于在图12A、12B和12C中所示的方案中产生混合多址接入信号的发送机的方框图；
图14是用于接收在图12A、12B和12C所示的方案中产生的混合多址接入信号的接收机的方框图；
图15示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在不同的传输时间发生的CDMA传输和正交传输；
图16是在根据本发明的混合多址接入方案中如在图15中所示在不同的传输时间执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图；
图17是在根据本发明的混合多址接入方案中如在图15中所示在不同传输时间发生的CDMA传输和正交传输的情况下接收机的方框图；
图18示出了在根据本发明的混合多址接入方案中仅在CDMA中执行上行链路传输情况下的信号流程；
图19示出了在根据本发明的混合多址接入方案中允许CDMA传输和正交传输作为上行链路传输方案的情况下的信号流程；
图20是根据本发明用于分配正交资源给MS的基站(BS)的方框图；以及
图21示出了使用根据本发明的混合多址接入方案在MS中从上行链路CDMA传输切换到上行链路正交传输的信号流程。
具体实施方式
提供在本说明书中定义的诸如详细结构和单元的内容帮助全面理解本发明的优选实施例。相应地，本领域的普通技术人员将会意识到能够在不背离本发明的范围和精神的条件下对这里描述的实施例做出各种改变和修改。而且，为了清楚和简洁起见，省略熟知的功能和结构的描述。
本发明提供在通信系统中CDMA多址接入方案和正交多址接入方案的混合使用。也就是说，该通信系统在CDMA和OFDMA、TDMA或SC-FDMA的组合中操作。在下文中，正交多址接入方案指OFDMA、FDMA和SC-FDMA中的任何之一。多址接入方案的组合将被称为混合多址接入方案。“CDMA传输”在相同的时间是相同的频率，而“正交传输”是使用来自多个用户的不同正交资源的信号的多路复用。所述正交资源是不同时间区域或不同频率区域。
在本发明的混合多址接入方案中，根据将要提供业务的特性和要求以及MS的状态选择多址接入方案。基本上，BS允许每个MS CDMA传输并且支持诸如用于初始系统接入的数据、语音业务、频繁的实时小通信业务之类相对小的通信量的CDMA传输、有关MS的缓冲器状态和信道状态的反馈信息、对下行链路混合自动重发请求(HARQ)的应答(ACK)/非应答(NACK)等等。正交传输基本上被应用于要求高速分组数据传输的MS。所以，当MS需要在小量分组数据的CDMA传输期间以高的速率发送分组时，它发送指示它的缓冲器状态和信道状态的反馈信息给CDMA中的BS并且BS另外分配正交资源给MS。在该操作期间，BS对CDMA传输执行闭环功率控制并且使用自适应调制和编码(AMC)方案用于正交传输。
本发明的另一个特征是，在CDMA中从每个MS发送的导频信号被用于正交传输的频率轴调度。更具体而言，BS通过在CDMA中从MS接收到的导频信号来确定MS的上行链路信道状态并且确定哪个频带对于MS是相对优良的，以用于在正交传输的调度中。
尽管在上行链路混合多址接入方案的上下文中进行以下描述，但是将会理解该描述也适用于下行链路混合多址接入方案。
图9示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率轴上可区分的不同载波频率的CDMA传输和正交传输。
参考图9，混合多址接入方案将总的系统频带划分成CDMA传输频带和正交传输频带。CDMA传输901在具有载波频率f1作为中心频率的CDMA传输频带中发生，而正交传输902在具有载波频率f2作为中心频率的正交传输频带中发生。应该注意的是：在CDMA传输频带与正交传输频带之间可以插入保护频带。CDMA传输频带和正交传输频带相对于总的系统频带是可变的，并且有关频带变化的信息可以被广播到所有MS。
图10是在根据本发明的混合多址接入方案中如在图9所示在不同的载波频率中执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图。
参考图10，解复用器(DEMUX)1002将用户数据1001多路分离成用于CDMA传输的数据1003和用于正交传输的数据1004。以下将详细描述DEMUX 1002的操作。与在图1中所示的典型CDMA信号发生器相同的CDMA信号发生器1005将数据1003转换成CDMA信号。第一乘法器1007将该CDMA信号乘以指定用于CDMA传输的载波频率f1。正交信号发生器1006将数据1004转换成正交信号。正交信号发生器1006与在图3、5或7中所示的典型正交信号发生器相同。第二乘法器1008将该正交信号乘以指定用于正交传输的载波频率f2。加法器1009将CDMA信号和正交信号相加，因此产生混合多址接入信号1010。
图11是在根据本发明的混合多址接入方案中如图9中所示在不同的载波频率中CDMA传输和正交传输的情况下接收机的方框图。
参考图11，第一乘法器1102将接收到的混合多址接入信号1101乘以为CDMA传输预先设置的载波频率f1，并且CDMA信号接收机1104将乘积解调成CDMA数据。CDMA信号接收机1104是在图2中所示的典型的CDMA接收机。第二乘法器1103将接收到的混合多址接入信号1101乘以为正交传输预先设置的载波频率f2并且正交信号接收机1105将该乘积解调成正交数据。正交信号接收机1105是在图4、6或8中所示的典型正交接收机。
图12A、12B和12C示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在频率轴上可识别的相同载波频率中的CDMA传输和正交传输。
参考图12A、12B和12C，CDMA传输和正交传输1201如参考标号1203所指示的那样通过在总的系统频带上的正交频率映射1202组合发生。例如，正交副载波能够用于OFDMA系统中的正交频率映射。正交频率映射1202能够以两种模式执行。
一种模式是CDMA传输和正交传输的相继映射(successive mapping)，如图12B中所示。另一种模式是CDMA传输和正交传输的混合映射，如图12C中所示。
图13A、13B和13C是用于在图12A、12B和12C中所示的方案中产生混合多址接入信号的发送机的方框图。
参考图13A、13B和13C，DEMUX 1302用户数据1301解复用成用于CDMA传输的数据1303和用于正交传输的数据1304。具有图13B中所示配置的CDMA信号发生器1305将数据1303转换成CDMA数据。
参考图13B，信道编码器1331根据预定的信道编码方法编码数据1303。信道编码器1331能够是块编码器、卷积编码器、turbo编码器、LDPC编码器等等。信道交织器1332根据预定的信道交织方法交织所述编码的数据。尽管在图13B中未示出，但是显然包括重发器和穿孔器的速率匹配器可以位于信道编码器1331和信道交织器1332之间。调制器1333以QPSK、8PSK、16QAM等等调制经过交织后的数据。沃尔什覆盖器1334对调制码元进行沃尔什覆盖。通常，一个MS具有包括导频信道、业务信道和功率控制信道的各种物理信道以及为每个物理信道预先设置不同的沃尔什函数。所以，MS使用待发送的物理信道的预定沃尔什函数执行沃尔什覆盖。增益控制器1335根据预定的规则将沃尔什覆盖后的信号乘以适合于物理信道的增益。
信道编码器1331中的信道编码到增益控制器1335中的增益控制对于每个物理信道独立地发生。在加法器1336中对物理信道的增益控制信号求和。加扰器1337将该求和乘以用户专用加扰码。所产生的加扰信号1338是从CDMA信号发生器1305输出的CDMA数据。
再次参考图13A，SPC 1307并行化CDMA数据并且FFT处理器1308将该并行信号进行FFT处理。
数据1304被提供给正交信号发生器1306。正交信号发生器1306具有图13C中所示的配置。
参考图13C，信道编码器1341、信道交织器1342、调制器1343、和增益控制器1344以与其在图13B中所示的相应部分相同的方式操作并且因此在这里不提供对其的描述。SPC 1345将从增益控制器1344接收到的串行增益控制信号转换成并行信号。FFT 1346对该并行信号进行FFT处理。FFT处理器1346的输出用参考标号1347表示。
应该注意的是，如果所述正交信号是OFDMA信号则不需要FFT处理器1346。图3的OFDMA发送机不同于图7的SC-FDMA发送机之处在于，在副载波映射器之前存在或不存在FFT处理器。所以，如果正交信号是OFDMA信号则不使用FFT处理器1346，而如果正交信号是SC-FDMA信号则使用FFT处理器1346。
再次参考图13A，副载波映射器1309从FFT处理器1308接收FFT信号并且从正交信号发生器1306接收正交信号，并且根据预定规则将接收到的信号映射到副载波，也即，以使得CDMA信号和正交信号如在图12B中所示是连续的或如在图12C中所示被混合。
IFFT处理器1310IFFT处理所述映射信号并且PSC 1311将并行IFFT信号转换成串行信号。CP添加器1312添加CP到串行信号。在基带滤波器1313中处理添加CP的信号之后，产生混合多址接入信号。
图14是用于接收在图12A、12B和12C所示的方案中产生的混合多址接入信号的接收机的方框图。
参考图14，基带滤波器1402将接收到的混合多址接入信号1401进行滤波，该滤波器对应于图13中所示的基带滤波器1313的匹配滤波器。CP去除器1403根据预定方法从基带滤波器1402的输出去除CP。SPC1404将无CP信号转换成并行信号。
FFT处理器1405将该并行信号进行FFT处理。副载波去映射器1406通过以与图13所示的副载波映射器1309中副载波映射相反的顺序进行操作，来从正交信号中区分CDMA信号。IFFT处理器1408对CDMA信号进行IFFT处理并且PSC 1409将IFFT信号串行化。随后，串行信号经历加扰器1410到信道解码器1415中的CDMA接收。加扰器1410和沃尔什去覆盖器1411以与图2中所示的CDMA接收机相同的方式进行操作。
信号均衡器1406根据预定的信道均衡方法将从副载波去映射器1406接收到的正交信号进行信道均衡。信道均衡能够以许多方式执行，这些超出了本发明的范围。
IFFT处理器1417对信道均衡后的信号进行IFFT处理。由于参考图13所阐明的相同理由，如果正交信号是OFDMA信号则不使用IFFT处理器1417。PSC 1418将IFFT信号串行化。解调器1420根据诸如16QAM、8PSK、QPSK等等的预定解调方法将串行信号进行解调。信道去交织器1422根据预定的方法将解调后的信号去交织，信道解码器1424将去交织后的信号进行信道解码，从而产生最终的数据。
图15示出了在根据本发明的混合多址接入方案中在不同的传输时间发生的CDMA传输和正交传输。
参考图15，总的时间段的预定部分被分配给CDMA传输，剩余部分被分配给正交传输。CDMA传输时间段和正交传输时间段与CDMA传输时间段和正交传输时间段的长度之间的比率是可变的，并且能够将有关CDMA传输时间段和正交传输时间段变化的信息广播到所有MS。也就是说，CDMA传输和正交传输可以以从图15中参考标号1501到1509所表示的不同方式发生。
图16是在根据本发明的混合多址接入方案中如图15中所示在不同的传输时间执行CDMA传输和正交传输的发送机的方框图。
参考图16，DEMUX 1602将用户数据1601解调成用于CDMA传输的数据1603和用于正交传输的数据1604。与在图1中所示的典型CDMA信号发生器相同的CDMA信号发生器1605将数据1603转换成CDMA信号。正交信号发生器1606将数据1604转换成正交信号。正交信号发生器1606与在图3、图5或图7中所示的典型正交信号发生器相同。
开关1607切换到CDMA信号发生器1605或正交信号发生器1606并从而在开关控制器1608的控制下输出CDMA信号或正交信号。开关控制器1608基于接收到的时隙信息确定是否当前的传输时间段用于如参考图15描述的CDMA信号或正交信号并且相应地控制开关1607。通过将切换后的CDMA信号或OFDMA信号乘以预定的载波频率fc来产生混合多址接入信号1610。
图17是在根据本发明的混合多址接入方案中如图15中所示在不同传输时间发生的CDMA传输和正交传输的情况下的接收机的方框图。
参考图17，乘法器1702将接收到的混合多址接入信号1701乘以预定的载波频率fc并且开关1703在开关控制器1704的控制下将该乘积切换到CDMA信号发生器1705或正交信号接收机1706。开关控制器1704根据接收到的时隙信息确定是否当前接收时间段是用于如参考图15所描述的CDMA接收或正交接收并且相应地控制开关1703。
当开关1703将乘法器1702切换到CDMA信号接收机1705时，CDMA信号接收机1705将该乘积解调成CDMA数据。CDMA信号接收机1705是在图2中所示的典型CDMA接收机。当开关1703将乘法器1702切换到正交信号接收机1706时，正交信号接收机1706将所述乘积解调成正交数据。正交信号接收机1706是在图4、图6或图8中所示的典型正交接收机。
图18、19和20示出了在根据本发明的混合多址接入方案中CDMA传输和正交传输混合使用的实例。参考图18、19和20，将更详细地描述DEMUX1002、1302和1602的控制操作。
在本发明的混合多址接入方案中，根据将要提供业务的特性和要求以及MS的状态选择多址接入方案。基本上，BS允许每个MS的CDMA传输。
MS通过上行链路CDMA传输执行初始系统接入。在CDMA中发送诸如语音业务、频繁实时小业务这样的相对小量的业务、MS的缓冲器状态和信道状态的反馈信息、下行链路HARQ的ACK/NACK等等。
正交传输通常被应用于要求高速分组数据传输的MS。所以，当MS在CDMA中小量分组数据的传输期间需要以高的速率发送分组时，MS通过CDMA传输向BS请求正交资源。正交资源请求可以包含指示MS的缓冲器状态和信道状态的反馈信息。如果确定正交资源是可获得的，则BS另外分配正交资源给MS，或者同时命令MS中断正在进行的CDMA传输。
上行链路混合多址接入方案的其中一个特征是，BS在CDMA传输上执行闭环功率控制并且将AMC控制应用于正交传输。AMC控制是一项用于在上行链路正交传输上不执行闭环功率控制的条件下发送调制和编码方案(MSC)等级以及每个传输的功率等级作为调度信息的技术。
图18示出了在根据本发明的混合多址接入方案中仅在CDMA中执行上行链路传输情况下的信号流。在图18中，虚线表示CDMA传输，实线表示正交传输。
参考图18，在步骤1801中MS通过CDMA传输执行初始接入处理。初始接入处理超出本发明的范围，因此在这里不提供对其的描述。在步骤1802中，BS执行与MS的预定初始业务协商。根据协商结果，在步骤1803中BS分配用于自治速率、信道质量信道(CQICH)、和ACK信道(ACKCH)的CDMA资源给MS。自治速率是MS能够不受BS的控制发送数据的允许数据速率。CQICH是承载下行链路信道质量信息的信道。ACKCH是传送用于下行链路传输数据的ACK/NACK的信道。
在步骤1804中，MS在预定的程序中使用CDMA中的资源传输数据和从BS接收OFDMA信号。
图19示出了在根据本发明的混合多址接入方案中允许CDMA传输和正交传输用于上行链路传输的情况下的信号流。在图19中，虚线表示CDMA传输和实线表示正交传输。
参考图19，在步骤1901中MS通过CDMA传输执行初始接入处理。初始接入处理超出本发明的范围，因此在这里不提供对其的描述。在步骤1902中，BS执行与MS的预定的初始业务协商。根据协商结果，在步骤1903中BS分配用于自治速率、CQICH、和ACKCH的CDMA资源给MS。在步骤1904中MS根据预定的程序使用CDMA中的资源传输数据和从BS接收OFDMA信号。也就是说，在OFDMA中发送下行链路数据，而在CDMA中发送上行链路数据。在CDMA的数据通信期间，可能发生MS需要附加的正交传输。例如，当在步骤1905中MS需要以高速率发送数据时，在步骤1906中MS向BS请求正交资源。该请求可以包含有关MS的缓冲器占用率或传输功率的信息。在步骤1907中，BS分配附加的正交资源给MS。然后在步骤1908中，MS使用该正交资源传输数据。因此，CDMA传输和正交传输能够在上行链路上同时地发生。
图20是根据本发明用于分配正交资源给MS的BS的方框图。
参考图20，CDMA信号接收机2001从MS接收CDMA信号。从CDMA信号提取的导频信号被提供给信道估计器2002。信道估计器2002使用导频信号估计MS上行链路信道状态。具体而言，BS沿频率轴估计MS的上行链路信道状态。也就是说，BS确定信道在哪个频率相对优良以及信道在哪个频率相对的差。该确定能够通过确定信道质量的任何已知的过程实现。
正交资源请求检测器2003识别已经请求了来自CDMA信号接收机2001的输出的正交资源的MS。正交资源分配器2004根据有关从正交资源分配器2004接收的上行链路信道状态的信息以及从正交资源请求检测器2003接收的正交资源请求检测结果来分配正交资源。正交资源分配信息发送机2005根据预定程序发送有关被分配的正交资源的信息。
图21示出了使用根据本发明的混合多址接入方案在MS中从上行链路CDMA传输切换到上行链路正交传输的信号流。在图21中，虚线表示CDMA传输，实线表示正交传输。
参考图21，在步骤2101中MS通过CDMA传输执行初始接入处理。该初始接入处理超出本发明的范围，因此在这里不提供对其的描述。在步骤2102中，BS执行与MS的预定初始业务协商。根据协商结果，在步骤2103中BS分配用于自治速率、CQICH、和ACKCH的CDMA资源给MS。在步骤2104中，MS根据预定程序使用CDMA中的资源发送数据和从BS接收OFDMA信号。
在数据通信期间，可能发生在步骤2105中需要从CDMA传输切换到正交传输。当正交传输比CDMA传输更加有效时，需要从CDMA传输到正交传输的切换。例如，当被定位于小区边界的MS意图增加数据速率时，MS需要正交传输。在步骤2106中，BS分配特定的正交资源给MS并且发送指示从CDMA传输切换到正交传输的命令到MS。该命令可以包括有关切换的动作时间的信息。在步骤2107中，MS从CDMA传输切换到正交传输。
如从以上描述可见的那样，本发明的混合多址接入方案是更加有效的多址接入方案，并且结果是实现高的频谱效率。
尽管已经参考本发明的给定示意性实施例显示和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将会明白，在不背离如所附权利要求及其等同物所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在这里对本发明在形式和细节方面做出各种改变。

Claims (32)

1.一种支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中的移动站MS，包括：
非正交信号发生器，用于根据非正交传输方案产生第一信号；
正交信号发生器，用于根据正交传输方案产生第二信号；以及
副载波映射器，用于根据预定模式，对所述第一信号和第二信号进行副载波映射，
其中所述预定模式是这样的模式：在该预定模式中，第一信号和第二信号在时域或频域中相继。
2.根据权利要求1所述的MS，其中，所述非正交传输方案是码分多址接入CDMA。
3.根据权利要求1所述的MS，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一。
4.根据权利要求1所述的MS，其中，所述正交传输方案是正交频分多址接入OFDMA、时分多址接入TDMA、频分多址接入FDMA、和单载波频分多址接入SC-FDMA中的至少其中之一。
5.根据权利要求1所述的MS，其中，所述第二信号是高速分组数据。
6.根据权利要求1所述的MS，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一并且所述第二信号是高速分组数据。
7.根据权利要求1所述的MS，其中所述副载波映射器包括：
开关，用于在预定时间段中输出第一信号和第二信号其中之一；
乘法器，用于将所述输出信号乘以预定的载波频率；和
开关控制器，用于基于从外部接收到的时隙信息确定第一信号和第二信号的传输时间段以及根据该传输时间段控制所述开关。
8.一种用于在支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中在移动站MS发送上行链路数据的方法，包括：
根据非正交传输方案产生第一信号以及根据正交传输方案产生第二信号中的至少其中之一；和
根据预定模式对第一信号和第二信号中的至少其中之一执行副载波映射，
其中所述预定模式是这样的模式：在该预定模式中，第一信号和第二信号在时域或频域中相继。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述非正交传输方案是码分多址接入CDMA。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二信号是高速分组数据。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述正交传输方案是正交频分多址接入OFDMA、时分多址接入TDMA、频分多址接入FDMA、和单载波频分多址接入SC-FDMA中的至少其中之一。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一并且所述第二信号是高速分组数据。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述副载波映射包括：
根据定义传输时间段信息的时隙信息，在预定时间段中输出第一信号和第二信号的其中之一；以及
将所述输出信号乘以预定的载波频率。
15.一种支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中的基站BS，包括：
副载波去映射器，用于接收根据预定模式被副载波映射的混合多址接入信号以及分别输出非正交传输方案的第一信号和正交传输方案的第二信号；
非正交信号接收机，用于通过解调所述第一信号输出用户数据；以及
正交信号接收机，用于通过解调所述第二信号输出用户数据，
其中所述预定模式是这样的模式：在该预定模式中，第一信号和第二信号在时域或频域中相继。
16.根据权利要求15所述的BS，其中，所述非正交传输方案是码分多址接入CDMA。
17.根据权利要求15所述的BS，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一。
18.根据权利要求15所述的BS，其中，所述正交传输方案是正交频分多址接入OFDMA、时分多址接入TDMA、频分多址接入FDMA、和单载波频分多址接入SC-FDMA中的至少其中之一。
19.根据权利要求15所述的BS，其中，所述第二信号是高速分组数据。
20.根据权利要求15所述的BS，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一并且所述第二信号是高速分组数据。
21.根据权利要求15所述的BS，其中，所述副载波去映射器包括：
乘法器，用于将混合多址接入信号乘以预定的载波频率；
开关，用于在预定的时间段中将所述被相乘的混合多址接入信号切换到非正交信号接收机和正交信号接收机其中之一；和
开关控制器，用于根据时隙信息确定第一信号和第二信号的传输时间段以及根据该传输时间段控制所述开关。
22.一种在支持正交传输方案和非正交传输方案的移动通信系统中在BS接收上行链路数据的方法，包括：
接收根据预定模式被副载波映射的混合多址接入信号以及区分所述正交传输方案的第二信号与所述非正交传输方案的第一信号；
通过解调所述第一信号来输出用户数据；和
通过解调所述第二信号来输出用户数据，
其中所述预定模式是这样的模式：在该预定模式中，第一信号和第二信号在时域或频域中相继。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述非正交传输方案是码分多址接入CDMA。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二信号是高速分组数据。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一信号是语音数据和低速分组数据中的至少其中之一并且所述第二信号是高速分组数据。
27.根据权利要求22所述的方法，其中，所述正交传输方案是正交频分多址接入OFDMA、时分多址接入TDMA、频分多址接入FDMA、和单载波频分多址接入SC-FDMA中的至少其中之一。
28.根据权利要求22所述的方法，其中，所述接收和区分包括：
将所述混合多址接入信号乘以预定的载波频率；
根据定义传输时间段信息的时隙信息将被相乘的混合多址接入信号切换为第一信号和第二信号的其中之一。
29.一种移动通信系统中的上行链路混合多址接入设备，在该系统中移动站MS与基站BS在无线电信道上通信，包括：
非正交信号接收机，用于以非正交传输方案从MS接收信号；
信道估计器，用于估计MS和BS之间的信道状态；
正交资源请求检测器，用于检测从MS接收的正交资源请求；
正交资源分配器，用于当MS请求正交资源时，基于从所述信道估计器接收到的信道估计信息分配正交资源给MS；以及
正交资源分配信息发送机，用于通知MS有关所述分配的正交资源。
30.根据权利要求29所述的上行链路混合多址接入设备，其中，所述正交资源请求包括在MS中被缓冲的数据量和MS的传输功率中的至少其中之一。
31.一种移动通信系统中的上行链路混合多址接入方法，在该系统中移动站MS与基站BS在无线电信道上通信，包括：
以非正交传输方案在MS和BS之间执行初始业务协商；
通过BS从MS接收用于高速分组数据传输的正交资源请求；以及
基于指示MS与BS之间信道状态的信道估计信息，分配正交资源给MS。
32.根据权利要求31所述的上行链路混合多址接入方法，其中，所述正交资源请求包括在MS中被缓冲的数据量和MS的传输功率中的至少其中之一。
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