[发明专利]用于CDMA蜂窝无线电网络的终端设备

说明书

本发明是申请人于1996年3月22日申请的、申请号为95190662.3、发明名称为“数据传输方法和基站以及用户终端”的发明专利申请的分案。

本发明涉及CDMA蜂窝无线电网络中的数据传输方法，该网络在每个小区中至少有一个基站，该基站在规定的业务信道上与位于其覆盖区域内的终端设备相通信，用户的信号被划分成时间域内的突发。

CDMA(码分多址)是基于扩展频谱技术的一种多路接入方法，除了先前应用FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)之外，CDMA最近已在蜂窝无线电系统中投入应用。与先有方法相比较，CDMA有许多优点，诸如频谱效率高、频率规划简便、话务容量大等。

在CDMA方法中，一个用户的窄带数据信号与一个具有比该数据信号宽得多的频带的扩展码相乘，得到频带相当宽的一个业务信道。在熟知的蜂窝网络测试系统中所用的业务信道的带宽，例如包括有1.25MHz、10MHz和25MHz。这里所用的乘法使数据信号在将被用的整个频带上扩展。所有用户可同时在同一频带，也即同一业务信道上进行传输。在一个基站与一个用户终端之间的每一通信连接上应用了不同的扩展码，接收机根据每一通信连接中的扩展码，可以区分开诸多用户各自的信号。

常规的CDMA接收机中的相关器与一个所需信号同步，相关器根据包含在所需信号中的扩展码来识别出该信号。在接收机中，借助于使用与在传输步骤中相同的扩展码与该数据信号相乘，可将它恢复到原来的频带上。理想地，在传输步骤中与某种其它扩展码相乘的信号并不与接收机中所用的扩展码有相关性，并且不会恢复到窄频带上。因此，从所需信号的角度看，这类信号呈现为噪声。如果可能，系统的扩展码应这样地选择，即系统内各个小区的扩展码互不相关，也就是它们互相正交。

美国专利4,901,307中公开了一种CDMA系统，利用这一相关的多路接入方法，比之以前的方法，该系统可达到较高的业务容量。

在FDMA和TDMA两种多路接入方法中，每个用户指配了一个规定的业务信道，其他用户不能在此信道上通信。在FDMA中，业务信道是一个规定的窄频带；在TDMA中，业务信道是在给定频带内的一个规定的时隙。因此，原则上，这些系统中的业务容量可以被简单地定义为可预应用的各个信道的总和，它适用于以频率或是以时隙规定的信道。如果所有的频率或是时隙都被占用，则新的用户不能得到服务，直到旧的用户之一断开了该连接时为止。

在CDMA系统中，所有用户是在同一个较宽的频带内进行传输的。利用用户连接的扩展码特征被提供给用户的业务信道；如上所述，根据这个扩展码，可以将各用户的传输与其他通信连接的传输区别开。由于通常有大量的扩展码被应用，所以不象FDMA和TDMA系统那样，CDMA系统没有容量的绝对界限。CDMA是一种“干扰限制”系统，其中用户的数量由他们所允许相互产生的干扰量来限制。实际上，由于用户的扩展并不完全正交，特别是在与相邻小区中使用的扩展码相比较时尤甚，所以同时的用户会在一定程度上相互干扰。这种相互干扰称为“多址干扰”。当用户数量增加时，相互干扰也增加，在达到一定数量的用户时，干扰大得会使连接的质量变差。在此系统中，可以限定一个必须不被超过的干扰电平，借此，限制了同时用户的数量，也即限制了系统的容量。然而，这个数量也可以暂时地超过，也就是说连接质量的某种情况可以为容量而牺牲。

在一个典型的蜂窝网络中，在基站与用户终端之间的信号是在发射机与接收机之间的各个路径上传播。这种多径传播主要是由于信号在周围物体表面上的反射造成的。由于不同的路径有不同的传播延时，所以通过不同路径传播的信号将在不同的时间上到达接收机。CDMA与常规的FDMA和TDMA的差别在于，在接收信号中利用了多径传播。在CDMA中普遍使用的接收机是RAKE(瑞克)接收机，它包含一个或多个RAKE分支。每个分支是一个独立的接收机单元，能对一个接收的信号分量组装和解调。每个RAKE分支可以调整到与经由一条不同路径传播的一个信号分量相同步，在常规的CDMA接收机中，接收机分支的信号按照一种有利的方式(例如相干地)组合，以得到一个质量好的信号。在基站和终端设备的接收机内均可利用多径传播。就终端设备而论，由接收机分支接收的信号分量可以(在宏分集时)从一个或多个基站发送出来。利用多径传播的、上述类型的CDMA系统业已在美国专利5,101,501和5,109,390中公开。