CN1215517A - 多速率无线通信系统 - Google Patents

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克里斯托弗·弗洛里斯
阿德尔·加尼姆
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Abstract

一种灵活的多速率通信系统(100)。它在具有中央基站(102)的全双工同时通信中支持多个分布的用户终端(104－106),其中,根据要求,在协商的服务质量(QOS)下,向每一用户终端提供多个位速率中的一个速率。在系统(100)的一个实施例中,每一用户被赋予一个可变位速率、一个可变处理增益、一个可变发射功率和一个唯一的固定码率扩展码。这使得在与协商的QOS对应的相对功率电平下接收到恒定带宽的信号。上述实施例可以在频分双工和时分双工结构中实现。该系统(100)可以用在无线本地环路、移动蜂窝和无线多媒体访问系统中。

Description

多速率无线通信系统
                       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。
图3是本发明用来决定数据速率并与本发明的用户终端进行协商的基站部分的示意图。
图4是本发明用来决定用户终端的数据速率的基站中使用的算法的流程图。
图5是按照本发明具有可变位速率和协商的QOS参数的用户终端的第一个实施例的发射机和接收机的方框图。
图6是支持具有可变位速率和协商QOS参数的多个用户终端的第一个实施例基站的发射机和接收机的方框图。
图7是按照本发明具有可变位速率和协商的QOS参数的用户终端的第二个实施例的发射机和接收机的方框图。
图8是支持具有可变位速率和协商QOS参数的多个用户终端的第二个实施例基站的发射机和接收机的方框图。
                     发明的详细描述
本发明包含一种新型的无线通信系统和相关的方法。下面的描述将使本领域的技术人员能够制作和使用本发明。所提供的特定应用说明仅为举例。很明显，本领域的技术人员可以对这些实施例作各种修改，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以将所描述的一般原则应用于其他的实施例和应用场合。因此，本发明并非仅限于所示实施例，应当从最宽的范围来理解所揭示的原理和特征。
图1是本发明的无线通信系统100的示意图。它包含基站102和多个用户终端，如基站104-106。终端与用户设备(如话音、数据、视频设备)相连，而基站与通信网相连。基站和各个用户终端用下面揭示的系统和方法协商位速率和QOS参数。
图2是图1中一个用户终端中用户终端的发射机部分120的示意图。发射机部分120包含一个从信号路径122接收可变位速率数据并产生可变速率符号的编码和符号映射单元124。符号被耦合到乘法器126，乘法器126将这些符号与PN序列发射器130产生的伪随机噪声(PN)序列码片(chip)流相乘。结果，产生PN调制的符号流。该符号流被耦合到数字增益控制单元134。控制单元134的增益由增益控制逻辑136管理。单元134的输出被耦合到将数字数据转换成模拟形式的数-模(D/A)转换器138。模拟信号被耦合到改变模拟信号的幅度的模拟增益控制单元140。单元140的增益还由增益控制逻辑136管理。本发明中，增益控制逻辑136可以是一个数字装置，或者是一个模拟装置，或者是二者的组合。单元140的输出被耦合到射频处理单元144，射频处理单元144将输入模拟信号调制成适合于用天线146进行无线电发射的高频信号。注意，模拟增益控制单元140和数字增益控制单元134用作相同的功能(即控制信号的增益)，尽管它们分别工作在模拟域和数字域。任意采用两种增益控制单元使得可以实现最大增益控制范围，或者使增益的控制更精细(即，模拟信号用于粗增益控制，数字信号用于细增益控制)。
正如下文中更详细说明的那样，用户终端根据用户请求的范围和要求的QOS与基站协商位速率和允许的发射功率。该协商可以发生在接续建立的时候或接续期间。增益控制逻辑136按照协商值调整数字增益控制单元134和模拟增益控制单元140的增益。
图3是与用户终端的增益控制单元136进行协商并决定该用户终端合适的位速率和发射功率的一部分基站102的示意图。基站102包含多个接收机，如接收机172a、172b、…、和172n，每一接收机接收由所有用户终端产生的无线信号。根据接收的无线信号，每一接收机产生一信号分量。例如，接收机172a、172b和172b分别产生信号分量Sa、Sb、Sn。这些信号分量被耦合到系统控制器176。
系统控制器176通过通信路径178从一个用户终端接收服务请求。它根据从接收机172a、172b、…、和172n接收的信号分量中的信息决定(用下面描述的算法)可以支持的位速率和发射功率。结果由射频处理单元180调制，并随后通过天线182传送到请求用户终端。请求用户终端可以接受或拒绝该结果。如果在当前协议下结果被拒绝，则请求用户终端可以在以后发送另一服务请求(例如重新协商)。
图4是系统控制器176用来确定用户终端的数据速率的算法的流程图。系统控制器176从指定要求的数据速率R和要求的BER的用户终端(例如终端104)处接收一服务请求(步骤204)。人们知道，在BER和信号分量(S)与干扰分量(I)之比之间存在直接的关系。例如，对于DBPSK调制方案，BER=0.5exp(-S/I)。其他例子可以在Prozkis,J.H.的“数字通信”(1989年Mcgraw Hill，第二版)中找到。本说明书中，用符号α来表示比值S/I，以使讨论方便。符号“I”表示来自其他终端的干扰。一旦要求的BER已知，该比值即可确定。
在接收到上述请求以后，系统控制器176计算要求的功率预算(步骤108)。它首先计算处理增益(PG)，它定义为：
PG=码片(chip)速率/R。
本发明中，码片速率是固定的。采用固定码片速率的一个优点是，与变化的码片速率相比，可以减小设备的成本。其他的优点是，固定的码片速率与固定的RF信道带宽对应。这使得频率安排和分配相当简单，这是因为所有小区和每一小区中所有的信道占据相同的带宽。因此，PG与数据速率R成反比。
随后，系统控制器176用下式计算功率预算H：
H=α/(PG+α)功率预算是分配到每一用户的接收功率的最小分数值。注意，假设不存在窄带干扰，则所有用户的功率预算相加后必须小于或等于1。例如，对于一个三用户组，功率预算可以是0.5、0.3和0.1。在窄带干扰的情况下，总的功率预算小于或等于1-δ，这里，δ代表属于干扰的接收功率的分数值。
在步骤210，系统控制器176将H与量(1-∑Hi)比较。量Hi是实现其所要求的数据速率和BER的用户i的功率预算。求和是对所有的工作用户终端(即不包括请求终端)进行。比较检查请求的功率预算是否小于已有的功率预算。如果量H小于(1-∑Hi)，则流程图200分支到214，在该步骤处准许请求的数据速率。流程图200在请求用户终端和基站102之间建立起接续(步骤218)。如果量H大于(1-∑Hi)，则流程图200分支到步骤220，这时，系统控制器176用下式计算已有功率预算H’：
H’=1-∑Hi
系统控制器可以协商数据速率，BER，或二者。例如，假设系统控制器仅协商数据速率，则在步骤222，系统控制器176用下式确定所请求的α(即BER)的最大数据速率(R’)：
PG’=α(1/H’-1)；并且
R’=码片速率/PG’
类似地，系统控制器可以确定所请求的R的α’，或确定满足上述等式的α’和R’。α’的公式由
α’=PG/(1/H’-1)给出。
在步骤224，基站向先前由请求用户终端在步骤204发送的服务请求发送一回答。该回答表示R’是一个提供的数据速率。用户终端判断提供的速率R’是否是可接受的(步骤228)。如果是可接受的，则流程图分支到步骤218(即建立接续)。如果是不可接受的，则流程图200终断(步骤230)。当用户终断需要重新与基站协商时，可以在该时间再次启动整个协商过程。
正如上面所指出的那样，时间速率和传输功率是可变的。因此，在步骤218，基站102将期望的接收用户信号功率Si通知请求用户终端。请求用户终端可以通过估算传播损耗并将该损耗加到期望的接收用户信号功率Si上来计算发射功率。估算过程将在下面详述。
下文中，将描述在时分双工和频分双工中本发明的详细结构。后向链路)从用户终端到基站)以及前向链路(从基站到单个的用户终端)分开讨论。从用户终端到基站的反向链路
在反向链路中，每一需要建立接续的用户终端发送一接续请求消息，该消息表示从一组支持的位速率中选择出来的请求的位速率和特定的QOS参数(如BER)。这一操作与流程图200中的步骤204对应(见图4)。消息在信令信道上传送。在特定的实施例中，该信道是公共信令信道(CSC)。CSC是一个单独的信道，由与基站进行服务协商的所有用户终端共享。在TDD系统中，CSC是一个单独的时隙或帧，而在FDD系统中，CSC是一个单独的频率载波。如果消息发送是不成功的(例如，由于与其他的用户终端发送相撞)，则基站就接收不到该消息，并且不会作出回答。在可变化的超时周期以后，用户终端重新发送请求消息。注意也可以有其他的重新发送方案。
如果消息发送是成功的，则基站用接续响应消息作出回答。接续响应消息包括(a)对于现有的业务条件可以由基站准许用户终端的特定BER的位速率，以及(b)基站处的期望用户信号功率。在由请求用户终端接受以后，接续就建立起来了。这与流程图200的步骤218对应。基站判断基站处的期望用户信号功率(它对应于请求的位速率和BER)和来自其他同时用户的干扰，如流程图200所说明的那样。
基站发射功率(是一个系统参数)与用户终端处的接收功率之间的差异是从基站到用户终端方向上的传播损耗。假设具有互易性，则传播损耗在从用户终端到基站的方向上是相同的。这里，用户终端将该传播损耗加到上述期望用户功率上，以达到标称发射功率。用户终端或者(ⅰ)通过发送接续接受消息接受该接续，或者(ⅱ)通过传送不同的接续拒绝消息来拒绝该接续(如果基站允许的最大位速率小于用户终端要求的话)。用户终端可以在以后的时间内再进行位速率协商。
对于每一成功与基站协商接续的用户终端来说，源符号流在系统规定的固定码片速率下被其特有的扩展码相乘，从而在固定的码片速率下产生宽带信号。用户终端的特有扩展码是在任何异相子序列上产生接近于随机交叉相关特性的伪随机噪声(PN)码。该用户终端的处理增益是码片速率与协商的用户位速率之比。用户宽带信号接着被调制到载频上，并在上面计算的标称功率下发送。现在，由于接收信号功率的变化(因衰落和/或移动而产生)以及基站处的干扰功率(由于其他的用户服务请求)，必须连续调整用户终端功率电平。这些调整是基于基站发送到用户终端的功率控制命令而进行的。根据功率控制命令，用户终端通过调整功率放大器的控制电压来增加或降低发射功率。
在基站处，首先将所有被接收的用户信号之和从载频解调到基带。对于每一用户信号，基站内的接收机将宽带信号乘以上面定义为PN序列的特定用户特有的扩展码，并在符号持续时间内对信号能量积分。合成信号由信号(S)分量和干扰(I)分量。S分量通过相干组合每一用户位的所有码片中的能量，构成在用户位持续时间内接收的信号能量。I分量构成从所有其他用户接收的能量和，每一能量是通过将每一用户位中所有码片中的能量随机组合(由于PN序列的随机交叉相关特性)而获得的。S分量是由每一接收机中的测量模块来估算的，并且结果被传送到系统控制器。对于每一接收机，系统控制器计算S/I比，并将其与所需的S/I比比较，以实现用于相应用户终端的协商的BER。所需S/I和BER之间的关系有赖于调制方案(即BPSK、DQPSK等)。
下面的分析是流程图200的基础。对于一个用户，信-扰(S/I)比由S/I=S/∑Ij=(PG)(S)/∑Sj，其中，PG是用户的处理增益，Sj是其他用户j的信号能量，而求和∑是对所有其他用户进行的。对于所要求的BER,S/I＞α，其中，α是由流程图200定义的，是与所要求的BER相应的信-扰比。因此，PG.S/∑Sj＞α。如果ST=S+∑Sj代表总的接收信号能量，则上述要求可以重新写为条件(1)：
S/ST＞α/(PG+α)    (1)注意，α/(PG+α)在流程图200中定义为功率预算。换言之，来自用户S/ST的接收功率比必须大于该用户的功率预算。还需注意，功率预算是由用户请求的位速率和BER直接决定的。
如果没有窄带干扰，因为对所有用户的S/ST之和等于1，所以从条件(I)得到，对所有用户H的和必须小于或等于1。所以，我们有条件(2)：
∑Hi＜=1    (2)其中，Hi是用户i的功率预算。
在窄带干扰的情况下，对所有用户的S/ST之和等于1-δ，其中，δ代表来自窄带干扰的总接收功率的分数值。很明显，这时，(2)变成∑Hi＜1-δ，从而减小了系统的容量。从基站到各个用户终端的链路
在前向链路中，基站发射机在组合前对每一单个的用户信号施加可变增益从而使(1)被满足。由于前向链路中的传播环境对所有信号的影响是相同的，所以，即使绝对信号电平随与基站的距离的增加而下降，信号比也不会变化。所以，在各个用户终端接收机处接收的信号将具有与基站发送的相同的S/ST比，因此协商的BER值也为相同。
为了进一步描述本发明，下面给出一个例子。考虑具有两个用户终端UT1和UT2和一个基站BS的系统。UT1和UT2相互重叠(不包括传播变化)，均具有1000mW的峰值发射功率。UT1请求在10-3的BER下的32Kbps位速率，用于话音服务，而UT2请求在10-5的BER下的128Kbps位速率，用于高速互联网服务。假设系统固定码片速率为每秒4096千码片(Kcps)。
在反向链路中，UT1位流被4096Kcps(与128(即4096/32)的处理增益对应)下的PN码相乘，而UT2位流也被4096Kcps(与32(即4096/128)的处理增益对应)下的PN码相乘。如果采用DQPSK调制，对于请求的BER，用于UT1和UT2的BS接收机处的要求的S/I比将分别是9dB和12dB。(例如，参见Proakis,J.H.，的“数字通信”(1989年Mcgraw Hill第二版)中的图4.2.20)。现在，UT1接收信号具有21dB(即10log128)的处理增益，而UT信号具有15dB(即10log32)的处理增益。这分别对应于功率预算H1=0.06和H2=0.33。注意，这满足(2)。UT1和UT2接收功率电平以与功率预算H1和H2相同的比值调整。由于传播损耗对UT1和UT2是相同的(由假设)，所以，发射功率电平也与H1和H2具有相同的比值。所以，例如，UT1可以具有发射功率60mW，而UT2可以具有发射功率330mW。S/ST的相应值是60/390(=0.15)和330/390(=0.85)，它们满足(1)。
在前向链路中，相同的扩展码在BS发射机处用于UT1和UT2。功率预算在UT1和UT2接收机处再次为H1=0.06和H2=0.33。这再次满足(2)。如果两个信号以与功率预算H1和H2相同的比值在BS处组合，则它们以相同的比值在用户终端UT1和UT2处被接收。例如，BS可以在390mW下，用信号中的60mW向UT1发射，并用信号中的330mW向UT2发射。S/ST的相应值是60/390(=0.15)，和330/390(=0.85)，它们再次满足(1)。
                        典型实施例
下面描述采用CDMA的典型实施例。与宽域无线通信网(即无线环路和移动蜂窝)中的FDMA和TDMA相比，CDMA具有某些固有的优点：(Ⅰ)多径传播为CDMA瑞克(RAKE)接收机提供分集增益，但引起符号间干扰，并需要用于TDMA系统的复合均衡器(complex equalizer),(ⅱ)在CDMA系统中，无需进行对FDMA和TDMA系统来说是共同的频率分配，以及(ⅲ)CDMA的干扰限制特性使得与TDMA和FDMA系统的“硬”容量限制相比，使“软”容量受到限制。
下面描述用来实现本发明的实施例的装置300。图5绘出多个用户终端，如用户终端1(用标号302表示)，…，以及用户终端N(用标号304)表示。每一用户终端含有一发射机单元和接收机单元。所有用户终端中的发射机单元和接收机单元大体是相同的。图5中，用户终端302含有发射机单元308和接收机单元310。发射机单元308由帧调节器312组成，帧调节器312将用户终端源位流和控制位流(含有控制器314产生的控制信息和信令消息)多路复用成具有从多个位速率2L×R中选择出来的一个的速率的一个位流，这里，L=1,2,…,n，而R是由系统支持的最小位流。帧调节器312与产生同相(I)信号和正交相(Q)信号的DQPSK编码器316，每一个均处于符号速率2(L-1)×R下。DQPSK编码器316可以用任何其他的MPSK或现有技术的已知充分MPSK编码器取代，包括BPSK、DBPSK和QPSK。DQPSK编码器316还可以由任何其他的线性调制方案象QAM来取代。注意，非线性调制方案象FSK是不适合该系统的。
编码器316产生的I信号和Q信号由在码片速率C下工作的具有PN码PN1的PN码发生器318扩展。定义为码片速率的处理增益G被符号速率或C/(2(L-1)×R)除。PN码PN1的长度比最大处理增益C/R要大得多，以适合于在所有异相子序列上的随机交叉相关特性。发射机308的扩展I输出和Q输出分别用来调制同相载波(即coswut)和正交相载波(即sinwut)。在某些情况下，还包括一个任选的半个码片延迟单元，用以提供更好的频谱成形。调制器的输出是通过具有值PA1的可变增益放大器320组合并放大以及通过天线328传送到基站的射频信号。放大器值(例如用户终端302的PA1,…，用户终端304的PAn)是由来自基站的命令设置的。正如下文中将要说明的那样，功率控制命令是在从接收机310的解帧调节器(Deframer)334接收到命令以后由控制器314译码的。因此，控制器314调节RF控制块336中的可变增益值，RF控制块336产生用于PA1增益值的控制信号。
基站在该第一个实施例中按照FDD结构在不同的载频wd下进行发射。在用户终端302的接收机侧，在自动增益控制电路338(AGC1)以后，通过乘以正弦信号和余弦信号正交解调接收的信号，产生基带I信号和Q信号。I信号和Q信号接着被馈送到接收机单元310，并由具有如发生器318产生的相同PN码PN1的PN码发生器340去扩展。结果，它在码片速率C下工作。去扩展I和Q信号在每一符号持续时间内(分别由积分器361和362)取积分，并馈送到DQPSK译码器344，用于转换成具有速率2L×R的二进制位流。二进制位流被连接到解帧调节器334，转换回用户终端源位流和含有传送回控制器314的控制信息(例如功率控制命令)和信令消息的控制位流。测量模块346估算来自去扩展I信号和Q信号的信号能量S1和DQPSK译码器输出。
用户终端302中的控制器314实施所有的控制和信令功能。控制功能包括发射机和接收机参数、PN码发生器的初始化、振荡器频率wu和wd的控制、功率放大器的增益控制和用户信号强度S1的测量。控制器314还执行信令规约，将消息(例如接续请求)写入帧调节器312以及从解帧调节器334读取消息(例如接续消息)。
RF控制块336根据控制器314指定的控制值产生控制信号。
图6描绘的是控制用户终端302、…、304的基站400处的发射机和接收机单元。它包含多个发射机单元402、404、…和406。每一发射机单元大体上与图5所示用户终端的发射机单元是相同的。在被组合和正交调制到载频wd之前，发射机单元402、404、…和406的I输出和Q输出由分别具有增益VG1、VG2、…VGn的可变增益单元412、414、…和416的单位(unit)确定比例。计算增益VG1、…VGn值，按照上面得到的条件(1)和(2)提供用于每一用户终端的恰当的接收功率预算。这些VG1、…VGn增益是在数字域中实现作为简单的乘法，并由系统控制器模块418设置的。控制器模块418大体上是与图3所示的系统控制器176相同的。
基站400含有多个接收机单元432、434、…和436。每一接收机单元大体上是与图5所示用户终端的接收机单元相同的。除了向用户提供数据流以外，还向控制器418提供相应的控制位流和信号强度S1、…、Sn。
图7和图8描绘的是与TDD结构相应的本发明的第二个实施例，其中，同一载频同时用作前向链路和反向链路(即wu=wd)。相应地码片速率是2×C；否则对于用户终端和基站，发射机和接收机单元不变。发送/接收(“T/T”)开关将发射机单元或接收机单元与天线相连。用户终端500的方框图如图7所示，而基站600的方框图如图8所示。与图5和图6中的元件相同的图7和图8中的元件具有相同的标号。
至此完整描述了本发明，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明作各种变异和修正。因此，本发明的保护范围由后文所附权利要求书来限定。

Claims (53)

1．一种具有与多个工作用户终端和请求用户终端进行通信的基站的多速率通信系统，每一所述用户终端具有发射机和接收机，其特征在于，所述基站包含：
从所述请求用户终端到所述基站接收消息的装置，所述请求用户终端用要求的数据速率和要求的服务质量QOS参数请求通信；
根据所述要求的数据速率和所述要求的QOS判断用于所述请求用户终端的合适的数据速率、合适的QOS和期望的接收信号功率的装置；以及
将所述合适的数据速率、所述合适的QOS以及所述期望的接收信号功率传送到所述请求用户终端的装置。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述判断装置还包含：
根据所述要求的数据速率和所述要求的QOS计算所述请求用户终端的请求功率预算的装置；
计算所述工作用户终端的组合功率预算的装置；以及
当所述请求的功率预算和所述组合的功率预算之和小于1时选择等于所述要求数据速率的合适的数据速率和等于所述要求的QOS的合适的QOS的装置。
3．如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述判断的装置还包含当所述请求的功率预算和所述组合的功率预算之和大于1时根据所述要求的数据速率和所述要求的QOS判断所述请求用户终端的有效功率预算的装置，所述合适的数据速率和所述合适的QOS与所述有效的功率预算相关。
4．如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述请求用户终端用具有固定码片速率C并需要信号分量和干扰信号分量之比α的装置与所述基站进行通信，其中，所述α是由所述要求的QOS判断的，计算所述请求功率预算H的所述装置从下式计算所述H：
H=α/(PG+α)；式中，PG=C/R，并且所述R是所述请求用户终端的所述要求的数据速率。
5．如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述请求用户终端还包含：
沿从基站到所述请求用户终端的方向计算传播损耗的装置；
根据所述基站到所述请求用户终端传送的所述传播损耗和所述期望信号功率计算标称发射功率的装置；以及
根据所述标称发射功率控制发射功率的装置。
6．如权利要求4所述的系统，其特征在于，计算组合功率预算的所述装置计算每一工作用户终端的功率预算之和，所述功率预算Hi是从下式计算得到的：
Hi=αi/(PGi+αi)；式中，PGi=C/Ri，并且R是所述工作用户终端的数据速率，并且，
α是第Ⅰ个工作用户终端的信号分量和干扰分量之比。
7．如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基站还包含：
计算发射到每一所述工作用户终端和所述请求终端的标称发射功率的装置，从而对于每一所述工作和请求用户终端，发射功率与总发射功率之比超过所述功率预算Hi；
以及根据所述计算的标称发射功率控制发射到每一所述工作用户终端和所述请求终端的发射功率的可变增益单元。
8．如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述有效功率预算(H’)大体上等于1减去所述组合功率预算。
9．如权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述请求用户终端用具有固定码片速率C并需要信号分量和干扰信号分量之比α的装置与所述基站进行通信，计算所述合适的数据速率(R’)的所述装置从下式计算所述R’：
PG’=α/((1/H’)-1)，以及
R’=C/PG’。
10．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述请求用户终端用具有固定码片速率C和要求的数据速率R与所述基站进行通信，计算所述合适QOS(QOS’)的所述装置从下式计算所述QOS’：
PG=C/R，
α’=PG/((1/H’)-1)，式中，α’α是信号分量与干扰分量之比，并与所述QOS’相关。
11．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述请求用户终端用具有固定码片速率C与所述基站进行通信，计算所述合适的数据速率(R’)和所述合适的QOS(QOS’)的所述装置用下式计算所述R’和所述QOS’：
R’=C/PG’，以及
α’=PG’/((1/H’)-1)；式中，α’是信号分量与干扰分量之比，并与所述QOS’相关，并且，
1≤PG’≤C/R。
12．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述有效功率预算H’大体上等于1减去所述组合的功率预算减去δ，其中，δ代表来自窄带干扰的总接收功率的一部分。
13．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基站用频分双工结构与所述工作用户终端和所述请求用户终端进行通信。
14．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基站用时分双工结构与所述工作用户终端和所述请求用户终端进行通信。
15．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信装置还包含在所述工作用户终端和所述请求用户终端联合使用的单独的信号信道上进行发射的装置。
16．如权利要求1所述的基站，其特征在于，它还包含多个发射机单元，每一所述用户终端使用一个所述发射机单元，每一所述发射机单元包含：
将输入用户位流和控制位流转换成多个协商位速率中最接近的一个的帧调节器单元，所述协商的位速率等于2L与R的乘积，这里，L=1,2,…,n,R是所述系统支持的最小位速率；
在每一等于2(L-1)和R的乘积的符号速率下产生I符号流和Q符号流的编码器单元；
将所述I符号流和Q符号流扩展成固定的码片速率I和Q码片流的唯一编码；
对所述I和Q码片流改变比例的可变增益单元；
将所有所述用户终端的所述多个发射机单元产生的所述改变比例的I码片流组合起来的第一组合器；
将所有所述用户终端的所述多个发射机单元产生的所述改变比例的Q码片流组合起来的第二组合器；
对所述第一和所述第二组合器产生的所述组合I和Q码片流进行调制的正交调制器；以及
放大所述调制信号的可变增益功率放大器。
17．如权利要求16所述的基站，其特征在于，所述编码器是一个一般的MPSK编码器。
18．如权利要求16所述的基站，其特征在于，所述编码器是一个差分MPSK编码器。
19．如权利要求16所述的基站，其特征在于，所述编码器是一个一般的QAM编码器。
20．如权利要求16所述的基站，其特征在于，单独唯一的扩展码用来产生所述I和Q符号流。
21．如权利要求1所述的基站，其特征在于，它还包含多个接收机单元，每一所述用户终端使用一个接收机单元，每一所述接收机单元包含：
放大接收信号的可变自动增益控制器；
将所述放大的信号解调成I码片流和Q码片流的正交解调器；
将所述I码片流和所述Q码片流扩展成I符号流和Q符号流的唯一码；
在符号持续时间内对所述I符号流进行积分的第一积分器；
在符号持续时间内对所述Q符号流进行积分的第二积分器；
根据所述积分的I符号流和Q符号流产生接收的位流的译码器单元；以及
根据所述接收的位流产生输出位流和控制位流的解帧调节器。
22．如权利要求21所述的基站，其特征在于，所述译码器是一个一般的MPSK编码器。
23．如权利要求21所述的基站，其特征在于，所述译码器是一个差分MPSK编码器。
24．如权利要求21所述的基站，其特征在于，所述译码器是一个一般的QAM编码器。
25．如权利要求21所述的基站，其特征在于，所述唯一扩展码用来产生所述I符号流和所述Q符号流。
26．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个用户终端的每一所述发射机包含：
将输入用户位流和控制位流转换成多个协商位速率中最接近的一个的帧调节器单元，所述协商的位速率等于2L与R的乘积，这里，L=1,2,…,n,R是所述系统支持的最小位速率；
在每一等于2(L-1)和R的乘积的符号速率下产生I符号流和Q符号流的编码器单元；
将所述I符号流和Q符号流扩展成固定的码片速率I和Q码片流的唯一编码；
调制所述I码片流和所述Q码片流的正交调制器；以及
放大所述调制的信号的可变增益功率放大器。
27．如权利要求26所述的用户发射机，其特征在于，所述编码器是一个一般的MPSK编码器。
28．如权利要求26所述的用户发射机，其特征在于，所述编码器是一个差分MPSK编码器。
29．如权利要求26所述的用户发射机，其特征在于，所述编码器是一个一般的QAM编码器。
30．如权利要求26所述的用户发射机，其特征在于，所述唯一扩展码用来产生所述I符号流和所述Q符号流。
31．如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述多个用户终端的每一所述接收机包含：
放大接收信号的可变自动增益控制器；
将所述放大信号解调成I码片流和Q码片流的正交解调器；
将所述I码片流和所述Q码片流去扩展成I符号流和Q符号流的唯一码；
在符号持续时间内对所述I符号流进行积分的第一积分器；
在符号持续时间内对所述Q符号流进行积分的第二积分器；
根据所述积分的I符号流和所述Q符号流产生接收位流的译码器；以及
根据所述接收位流产生输出位流和控制位流的解帧调节器。
32．如权利要求31所述的用户接收机，其特征在于，所述译码器是一个一般的MPSK编码器。
33．如权利要求31所述的用户接收机，其特征在于，所述译码器是一个差分MPSK编码器。
34．如权利要求31所述的用户接收机，其特征在于，所述译码器是一个一般的QAM编码器。
35．如权利要求31所述的用户接收机，其特征在于，所述唯一去扩展码用来产生所述I符号流和所述Q符号流。
36．一种用于多速率无线通信系统的方法，所述多速率无线通信系统具有一基站和多个接收用户终端，以分配用于请求用户终端的数据速率，所述请求用户终端在要求的服务质量QOS下请求要求的数据速率R，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
根据所述要求的数据速率和所述要求的QOS计算用于所述请求用户终端的请求功率预算；
计算用于所述工作用户终端的组合的功率预算；以及
当所述请求的功率预算和所述组合的功率预算之和小于1时由所述基站准许所述要求的数据速率和所述要求的QOS。
37．如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：
计算用于所述请求用户终端的有效功率预算；
当所述请求的功率预算和所述组合的功率预算之和超过1时，确定一合适的数据速率和合适的QOS，所述合适的数据速率和所述合适的QOS与所述有效的功率预算相关；以及
将所述合适的数据速率和合适的QOS发送到所述请求用户终端。
38．如权利要求37所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤，即，确定所述请求用户终端的信号分量，从而工作在所述有效功率预算内。
39．如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统具有固定的码片速率C，而所述请求用户终端需要一信号分量与干扰分量的比α，所述请求功率预算H是由下式计算的：
H=α/(PG+α)；式中，PG=C/R，而R是所述请求终端的所述要求的数据速率。
40．如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述组合的功率预算是每一工作用户终端的功率预算Hi的和，所述功率预算Hi是从下式计算的“
Hi=αi/(PGi+αi)；这里，PGi=C/Ri，并且，αi是第i个工作用户终端的信号分量与干扰分量的比，而Ri是所述第Ⅰ个工作用户终端的位速率。
41．如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述有效功率预算H’大体上等于1减去所述组合功率预算。
42．如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统具有固定的码片速率C，所述请求用户终端需要信号分量与干扰分量的比α，所述合适的数据速率R’是从下式计算的：
PG’=α/(1/H’-1)，以及
R’=C、PG’。
43．如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统具有固定的码片速率C，而所述有效功率预算H’大体上等于1减去所述组合功率预算，所述请求用户终端的所述信号分量S’是从下式计算的：
S’=α’I；
α’=PG/(1/H’-1)，以及
PG=C/R；其中，I是所述请求用户终端的干扰分量，并接着计算为I=(所有Sj之和)/PG，这里S是从靠近所述基站测量的用户终端信号功率处接收的。
44．如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包含调制所述基站和所述工作及请求用户终端的信号的步骤。
45。如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述发送步骤还包含在所述工作和所述请求用户终端使用的单独的信号信道上进行发射的步骤。
46．如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包含由所述基站执行的下述步骤：
将组合的用户位流和控制位流转换成等于2L和R的乘积的多个位速率中的一个，这里，L=1,2,…n，而R是由所述系统支持的最小位速率；
将所述之和的位流编码成I信号和Q信号；
在固定的码片速率下用唯一扩展码来扩展所述I信号和所述Q信号，以产生I和Q固定码片流；
对用于每一所述工作用户终端的所述I和Q固定速率码片流改变比例，以实现协商的QOS；
对所述工作用户终端的发射机产生的所述改变比例的I、Q固定速率码片流相加；
将所述相加的I和Q固定速率码片流调制成反向链路频率；以及
用一可变增益放大器放大所述经调制的信号。
47．如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述单独的扩展码用来产生所述I和Q符号流。
48．如权利要求46所述的方法，其特征在于，它还包含由所述基站中的多个接收机单元中的每一个执行的下述步骤：
放大接收信号；
将所述经放大的信号解调成I和Q码片流；
用唯一码将所述I和所述Q码片流去扩展成I和Q符号流；
在符号持续时间内对所述I符号流积分；
在符号持续时间内对所述Q符号流积分；
根据所述经积分的I符号流是所述Q符号流对接收的位流译码；以及
产生输出位流和控制位流。
49．如权利要求48所述的方法，其特征在于，所述去扩展码用来产生所述I和所述Q符号流。
50．如权利要求36所述的方法，其特征在于，它还包含由每一所述工作用户终端执行的下述步骤：
将组合的用户位流和控制位流转换成等于2L和R的乘积的多个位速率中的一个，这里，L=1,2,…n，而R是由所述系统支持的最小位速率；
将所述之和的位流编码成I信号和Q信号；
在固定的码片速率下用唯一扩展码来扩展所述I信号和所述Q信号，以产生I和Q固定码片流；
将所述I和Q固定速率码片流调制成一前向链路频率；以及
在由所述基站命令的电平下放大所述调制信号。
51．如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述单独扩展码用来产生所述I和所述Q符号流。
52．如权利要求50所述的方法，其特征在于，它还包含下述步骤：
放大接收信号；
将所述经放大的信号解调成I码片流和Q码片流；
用一唯一码将所述I和所述Q码片流去扩展成I和Q符号流；
在符号持续时间内对所述I符号流进行积分；
在符号持续时间内对所述Q符号流进行积分；
根据所述积分的I和Q符号流对接收位流进行译码；以及
产生输出位流和控制位流。
53．如权利要求52所述的方法，其特征在于，所述单独去扩展码用来产生所述I和所述Q符号流。
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