[发明专利]多速率无线通信系统

说明书

                       相关专利申请

本发明请求保护申请日为1996年4月3日、序号为60/014766的美国专利申请的利益。

                         发明领域

本发明涉及无线通信，尤其涉及同时支持与中央基站相连的多个分布用户终端的方法和系统，其中，每一用户终端在协商的服务质量(QOS,Quality of Service)下根据要求提供多个位速率中的一个速率。

                         发明背景

当今的无线网络主要是为本地环路或移动蜂窝环境中的话音通信设计的。这种应用适合于由固定的位速率服务来处理。另一方面，有线网络已经发展到它们能够同时支持象话音、数据、图象和视频的多种服务，每一种服务具有不同的位速率要求。一例这样的系统是异步传送模式(ATM)。人们发现，这种灵活性使效率增加，并减小了通信系统的成本。因为无线通信系统通常跟随有线系统的潮流，所以，不久将会出现要无线网络支持相同服务的要求。另外，这些服务必须是根据动态带宽要求在相关的变化服务和/或用户请求的服务质量(QOS)参数(例如位差错率(BER))来支持的。这是因为支持不同的服务需要不同的带宽。例如，话音仅要求每秒32千比特(Kbps)，而数据则要求128Kbps，视频要求1.5Mbps。类似地，不同的服务要求不同的QOS参数(如BER)。例如，对于32Kbps服务，话音可以容忍10^-3的BER，而数据则要求BER=10^-7。最后，这些要求不仅在有效利用宝贵的无线电频谱上同时在减小设备成本方面，都必须以有效成本的方式得到满足。

当前，频分多址(FDMA和时分多址(TDMA)系统是不能支持带宽要求和变化的QOS的。在现有技术中，某些FDMA、TDMA和码分多址(CDMA)系统通过组合各个信道来实现多重位速率。一例这样的CDMA系统见标题为“向用户提供可变数据速率的码分多址系统”的美国专利5,442,625。’625专利中的系统通过建立起均具有率R的M个信道来支持速率为MxR的信道。这是一个成本高的技术方案，因为它要求基带硬件同时支持M个信道，造成用户终端处的浪费，特别是在M较大或者在高带宽仅在偶然需要的时候。

                         发明概述

本发明是一种灵活的多速率无线通信系统，该系统在与中央基站的全双工同时通信(full-duplex simultaneous communications)中造成多个分布用户终端，每一用户终端根据要求在协商的QOS下被提供多位速率中的一个速率。该系统的一个实施例是基于CDMA的，每一用户被赋予一可变位速率、可变处理增益、可变发送功率和唯一的固定码率扩展码，使得在与协商的QOS对应的相对功率电平处接收到恒定的带宽信号。上述实施例可以以频分多址双工(FDD)和时分多址(TDD)结构来实现。该系统的应用包括无线本地环路、移动服务和无线多媒体访问系统。

CDMA系统中单个用户终端的BER QOS参数有赖于接收的信-扰比(S/I)。信号能量是由两个因素决定的：(ⅰ)每一码片的接收用户信号能量，(ⅱ)对每一用户位期间的码片数中的每一码片的用户能量的组合(由扩展码的自相关特性决定)。干扰能量I是由所有其他用户的干扰能量之和决定的。来自每一其他用户的干扰能量由两个因素决定：(ⅰ)其他用户的每一码片的接收信号能量，(ⅱ)对每一位期间的码片数中的其他用户的每一码片的能量的组合(由扩展码的交叉相关特性决定)。通过调整信号能量中的两个因素和干扰能量的两个因素(即一共有四个因素)，可以支持可变位速率和协商的QOS参数。另外，通过对在所有的位速率下使信道带宽保持固定，可以减小设备成本，尤其是元件(例如滤波器)具有固定带宽的RF级。

另外，前向链路(即从基站到用户终端)和后向链路(即从用户终端到基站)可以与前向链路和后向链路占据不同的载频但在时间上重叠的FDD对应，或者与前向链路和后向链路占据相同的载频但占据不重叠的时间间隔的TDD结构对应。

应当指出，在本发明中，信道是根据上述因素来重新调整大小的。这与现有技术中使用的组合(aggregation)是不同的。

当参照附图阅读了本发明的描述和后文的权利要求书以后，本发明的这些特征和上述特征将变得清楚起来。

                         附图简述

图1是本发明无线系统的示意图。

图2是本发明用户终端的发射机部分的方框图。