蜂窝式多载波无线通信系统 本发明涉及蜂窝式多载波无线通信系统。
通过多载波调制，数据信号被分解成几个低速率的信号，相对于多路时延扩展，以使得码元时间变长。副载波频率可以以几种不同方式分布。最简单的情形是每一个移动终端有不同的但是固定的相连副载波区。其他可能的情形包括副载波跳变，或者随机(非相邻)副载波区。后几个选择在降低同信道干扰的方差方面有优势。
多载波调制的一个重要特点是循环码元扩张(也叫做保护间隔，或保护时间)。在下行链路中，信号分量可能被来自移动终端专用基站的信号的多路传播而延时。只要被延时信号分量的延时偏置在保护时间内，在移动终端检测时，多载波信号就不失真。接收机通过使用非相干检测，而可以使用所有延时信号分量的全部能量。
这样，多载波调制避免了使用复合均衡来消除回波。
从基站到移动终端和用户的、在下行链路或前向链路上的通信可以分解成在专用数据信道上的数据通信，以及在专用信令信道上的信令通信。
通常蜂窝式系统在每一个小区中使用不同的信令信道。这样，对于每一个小区，相邻小区的信令信道要么会受到小区间干扰，要么会弃之不用而使得谱效率降低。
在此背景下，根据本发明这里提供了蜂窝式多载波无线通信系统，两个或多个不同小区群集的基站，在同一副载波组中，同步发射相同信令信息，其中在每一帧传送多址联接报头，以分辨发射信令的基站。
通过非相干检测，来使用所有延时信号分量的能量，此多载波系统的功能允许移动终端可以从不止一个基站接收复合信号。因此，多载波调制与循环码元扩展一起提供了宏分集。
理想地，当基站的信号超出移动终端的保护时间时，由于远离基站，信号强度非常低，移动站可以准确地从较近的基站检测到信号，其时延偏置在保护时间以内。
对每一个移动终端来说，数据传输是大不相同地，因为其带有如语音数据，或任何其他移动终端特定数据(如，多媒体数据，图像等)。
相反，信令通信对每一个移动终端来说，差别不大，因为其信息都与移动终端相关(如，初始采集的及时参考，系统中终端的数目，最近的帐单价格，终端的新软件，时间信号，或其他类似广播类型的信息。)
信令通信也包括用户特定数据。这样信令信道用于控制移动终端的操作，如在备用模式下，移动终端必须收听相应基站的信令信道，因为信令信道被用作寻呼信道以在信号到来时唤醒终端。
对于信令信道，移动特定的信息数量，如有关无线链接歇息的信令信息，比特率较低(呼入信号，呼叫请求响应信号，等)。这就是可以在整个蜂窝式系统或基站的较小基群中，使用一个信令信道的原因。应根据在信令系统上的期望交通量并独立于系统中用户数量，来选择副载波的数量。
优先地，信令信息以连续的帧发射。每一帧都带有表示活动站的地址信息。
信令信息可寻址所有的活动终端、活动终端集或单个活动终端。
帧优先发射寻址到特定活动站的帧。
为允许活动终端分辨出其从哪一个基站接受数据，码分多址报头在每一个帧中发射以确认发射基站。
可选择地，时分多址的报头可以在每帧中发射以确认发射的基站。
本发明也扩展到用于任何前述的蜂窝多载波无线站的移动站，移动站被配置，以在两个或多个小区群集中的副载波的公共组上接收信令信息，其中，关于所述组上副载波调制的码元，使用非相干检测，其中在公共信道发射的基站通过在每一个帧中传输的、用于分辨发射基站的多址联接报头来辩识，以及包括测量每个基站多址信号强度的装置。
参考附图，本发明的一个实施例在这里以举例的方式说明。其中：
图1是在实施本发明蜂窝式多载波无线通信系统的三个小区群集的略图；
图2表示图1系统中，两个基站之间信号强度的略图；
图3a到3c表示在两个基站不同位置，从两个基站发射的码元的相对时序；
图4在测量信号强度的TDMA接收器中的模块框图；以及
图5在测量信号强度的CDMA接收器中的模块框图。
参考附图，基站BS1、BS2以及BS3分别为一个群集中小区1、2、3服务。此群集可包括系统中或仅仅一个子系统中所有的小区。
每一个基站在信令专用的副载波集上发射同步信令信息。图2表示在基站BS1和BS2之间线路上各位置由基站发射的信令副载波分量的信号强度。容易理解，离原始基站距离越远的位置，副载波分量信号越小。图2仅作示意而未按比例。理想地，可由非相干检测的符合信号强度大致恒定。
群集中所有的基站对于公共信令信道使用相同副载波子集，并且在基站群集中的副载波上同步发射相同信号。这使得移动终端相当容易地调谐和跟踪信令信道。然而，这引起连接所有基站的信令网络中(通常无线)交通量的增加。
此移动终端接收至少两个基站的信令信号和，使得在小区边界有更可靠的、更强的符合信令信号。此效应也叫做“宏分集”。相反，为在常规系统小区边界获得类似的信令信号的可靠性，常规基站不得不增加发射功率，但这是不期望的，由于在相临小区的不同信令信道可能引起干涉。
移动式终端在小区边界(图中阴影区域)从公共信令信道受益最大。
在小区边界较强的信令信号可允许移动终端接收器敏感度的减低(如，较低的基带处理需求)，特别是备用模式(终端，等待呼入)，这直接导致低的能量耗散并延长了备用电池时间。
图3a到3c表示了从基站BS1和BS2发射并到达直接路径的三个信令码元S0、S1及S2的时序关系。
图3a表示移动基站MS1刚好位于在小区边界中点处时的关系。这里，如图示，两个基站的码元在相位上是准确的。此图还表示了保护时间GT。
接收到的信号是两个基站的复合信号，在此，接收器执行非相干检测。直到保护时间结束，才开始进行判断码元状态，如逻辑0或1的处理。正如所知，处理接收到的信号以决定对于保护时间的位移。
在图3b中表示了移动站MS2接近于BS2时的关系。这里基站BS1的码元S1的起点被相对延迟了。然而被延迟码元的起始点仍在保护时间以内，因此在US(可用信号)期间，仅仅表示码元S1的复合信号被处理。
在图3C中表示了移动站MS3更接近于BS2时的关系。这里码元S1的起点被延迟了并落在了保护时间以外。这使得，在US期间处理的复合信号包括基站BS1延迟码元S0的分量。参考图2，此分量很小，不至于引起大的干涉。
信令信息要到达的基站通过帧寻址表明：公共信令信道的比特流被分成几个帧，其中每一帧都有表示帧信息载荷去向的地址头(如，地址-1表示：帧含有系统中所有移动终端的信息)。通过此方法，一个集合，或者单个特定移动终端可被寻址。信令信息由移动交换中心(MSC)中心控制，如图1，并可以优先化关键用户特定信令信息(呼入，等)。
因为相同的带有相同信令信息的副载波集从所有的基站发射，移动终端将不能分辨不同基站的信号。为允许分辨移动终端接收的基站，以及信号强度，在常规信令信道的每一帧中包括了报头。此报头可以使用时分多址(TDMA)或码分多址技术(CDMA)以判别不同的基站。
在TDMA中，保留N个不同时隙(这里等同于多载波码元)以区分N个不同的基站。每一个基站在一个时隙中发射分配的判别信号。时隙可有基站重复使用，其由于距离太远而不会引起干涉。重复使用相同时隙的不同基站使用不同的识别信号。参考图4，报头信号由天线4接收并由低噪声放大器6放大。放大的信号在下变频器8中变换成中频。选择公共信令信道并在信道选择器和下变频器10中变换成基带。基带信号输入到(模拟)信号强度测量电路12，在这里决定不同报头的相对强度，并且模拟输出连接到模数转换器14的控制输入端，以控制基带信号的信道选择器和下变频器的动态范围。模数变换器的数字输出信号连接到基带处理器，以从发送报头的基站中提取基站身份信息。
在CDMA中，使用N个不同信道化码(优先使用正交的，如Walsh码)用来区分N个不同的基站。同样，对于足够远的基站，码可重复使用。参考图5，除在不同的报头去扩展后，在相关器内检测信号强度这一点外，装置基本类似。其中相关器使得接收到的信号与信道化码相关。
目前所有基站接收的信号强度和身份上报到基站，用于与移动终端的数据(如语音)通信，这里使用动态信道分配算法来分配基站和信道。