專利名稱：蜂窩式無線電通信網(wǎng),方法,協(xié)議和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩式無線電通信網(wǎng)，方法，實(shí)施此方法的協(xié)議和計(jì)算機(jī)程序。
本發(fā)明背景的描述與時(shí)分多址網(wǎng)有關(guān)。讀者可以知道，本發(fā)明一般也可適用于其他類型的網(wǎng)絡(luò)。在諸如GSM的TDMA移動(dòng)無線電系統(tǒng)中引入空分多址(SDMA)分量可以提供較高的頻率重用和頻譜效率，請參閱C.Farsakh,J.A.Nossek,"Application of Space DivisionMultiple Access to mobile radio",Proc.PIMRC,pp.736-739,1994。在不需要天線分集或較精密均衡器的條件下，移動(dòng)單元仍保持不受SDMA分量的影響。附加的硬件和軟件僅限制于必須配備天線陣列的基站。借助于空間射束成形或時(shí)空信號處理，這個(gè)陣列可用于分開相干多路徑環(huán)境下的波前。引入同時(shí)分享相同物理信道的SDMA用戶的常規(guī)方法是分配不同的特征標(biāo)記(訓(xùn)練序列)給不同的區(qū)內(nèi)單元用戶。在上行鏈路中利用這些訓(xùn)練序列以估算傳播信道和/或波前的到達(dá)方向(DOA)，以及恢復(fù)發(fā)射的數(shù)據(jù)。此后，這個(gè)信息被用于下行鏈路中的射束成形，請參閱C.Farsakh,J.A.Nossek,"Application of SpaceDivision Multiple Access to mobile radio",Proc.PIMRC,pp.736-739,1994；P.E.Morgensen,P.Zetterberg,H.Darn,P.Leth-Espensen,F.Frederiksen,"Algorithms and antenna arrayrecommendations(Part 1)",Technical Report TSUNAMI ⅡACO20IAUC/A1.2/DR/P/OO5/b1,May 1997；和Z.Zvonar,P.Lung,L.Kamrnerlander,(Editors),"GSM evolution towards 3rdgeneration systems",Kluwer Academic Publishers,Boston/Dordreht/London,1999。
這個(gè)已知的解決方案不是直接可應(yīng)用于GSM系統(tǒng)。給GSM正常脈沖串指定8個(gè)不同的訓(xùn)練序列，為的是區(qū)別所需的用戶與同信道干擾，請參閱GSM 03.03(ETS 300 927),"Digital cellulartelecommunications system(Phase 2+)；Numbering,Addressing andidentification"，和GSM 05.02(ETS 300 574),"Digital cellulartelecommunications system(Phase 2+)；Multiplexing and multipleaccess on the radio path"。
訓(xùn)練序列的選取是基站識(shí)別碼(BSIC)的一部分，訓(xùn)練序列號對于小區(qū)中的所有信道是共同的。這個(gè)問題的解決方法是在P.E.Morgensen,P.Zetterberg,H.Darn,P.Leth-Espensen,F.Frederiksen的參考文獻(xiàn)和Z.Zvonar,P.Lung,L.Kamrnerlander的參考文獻(xiàn)中建議的。
這個(gè)方法允許分配不同的特征標(biāo)記給GSM系統(tǒng)中的SDMA用戶。在此情況下，具有SDMA基站的單個(gè)物理小區(qū)被分成若干個(gè)邏輯GSM小區(qū)。這個(gè)解決方法的缺點(diǎn)是，它不遵從當(dāng)前的GSM技術(shù)規(guī)定。它要求修改標(biāo)準(zhǔn)和基站子系統(tǒng)(BSS)軟件的重大變化。此外，給出有限數(shù)目的可用訓(xùn)練序列，上述方法導(dǎo)致這樣的一種情況，利用相同的頻率不可能分配不同的訓(xùn)練序列給所有的相鄰小區(qū)。所以，獲得鑒別同小區(qū)用戶的可能性是以增大相對于小區(qū)之間干擾的脆弱性為代價(jià)的。
與這個(gè)背景相反，提供這樣一種時(shí)分多址蜂窩式無線電電信網(wǎng)，其中物理信道可以在相同的小區(qū)內(nèi)被重用，上行鏈路中的重用信道是由它們之間的時(shí)移(time shift)區(qū)別的。
因此，在不需要分配不同的特征標(biāo)記給分享相同物理信道的SDMA用戶條件下，同小區(qū)重用(SCR)可以在TDMA(GSM)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。廣義地說，這種思想是在上行鏈路中的SDMA用戶之間引入時(shí)移。
重用信道最好使用一個(gè)共同的時(shí)鐘信號。
重用一個(gè)信道的每個(gè)基站的定時(shí)超前信息可以在下行鏈路上發(fā)射。
重用信道可以都利用相同的特征標(biāo)記。
本發(fā)明還擴(kuò)展到運(yùn)行時(shí)分多址蜂窩式無線電電信網(wǎng)的方法，其中物理信道可以在相同的小區(qū)中被重用，上行鏈路中的重用信道是由它們之間的時(shí)移區(qū)別的。
本發(fā)明還擴(kuò)展到用于實(shí)施此方法的協(xié)議和計(jì)算機(jī)程序。
現(xiàn)在，通過舉例和參照附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中

圖1大致畫出按照本發(fā)明移動(dòng)電話網(wǎng)中利用相同物理信道的兩個(gè)用戶數(shù)據(jù)流；圖2是一個(gè)曲線圖，表示兩個(gè)用戶的性能與時(shí)移之間的關(guān)系；圖3表示按照本發(fā)明的主BTS結(jié)構(gòu)；圖4表示按照本發(fā)明的從屬BTS結(jié)構(gòu)；和圖5表示常規(guī)的BTS結(jié)構(gòu)。
圖1表示在兩個(gè)用戶1和2的情況下改進(jìn)的傳輸協(xié)議例子。時(shí)移超過傳播信道中的時(shí)間延遲長度，以防止由于不同用戶路徑中的傳播延遲造成這些用戶號的同時(shí)到達(dá)。
這個(gè)時(shí)間延遲并不遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過保護(hù)間隔的持續(xù)時(shí)間，以避免相鄰脈沖串的干擾引起性能下降(圖1中用戶1與2之間的干擾)。
實(shí)際上，時(shí)移是通過在基準(zhǔn)時(shí)鐘中引入相位差獲得的，基準(zhǔn)時(shí)鐘使共同時(shí)隙內(nèi)移動(dòng)用戶的同小區(qū)傳輸同步。對于每個(gè)SDMA用戶，基于基準(zhǔn)時(shí)鐘的唯一時(shí)移型式，基站產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)超前信息，因此補(bǔ)償由于移動(dòng)單元不同位置造成的不同往返行程延遲。每個(gè)用戶脈沖串的到達(dá)時(shí)間容差在GSM 05.10(ETS 300 579)中給以詳細(xì)說明，"Digitalcellular telecommunications system(Phase 2+)；Radio subsystemsynchronisation"。
時(shí)移協(xié)議是在上行鏈路中使用。下行鏈路是受所有SDMA用戶的相同基準(zhǔn)時(shí)鐘控制。這就允許傳輸一個(gè)共同的廣播信令(廣播控制信道(BCCH)，頻率校正信道(FCCH)，和小區(qū)內(nèi)的同步信道(SCH))，GSM 05.02(ETS 300 574),"Digital cellular telecommunicationssystem(Phase 2+)；Multiplexing and multiple access on the radiopath"。
在安排時(shí)移傳輸時(shí)，常規(guī)的空間或時(shí)空處理操作是在處理間隔上(圖1)實(shí)施的，用于估算信道/DOA和恢復(fù)發(fā)射的數(shù)據(jù)。在典型的GSM城市方案中(其中傳播信道的長度大致為4個(gè)符號)，借助于標(biāo)準(zhǔn)最小二乘算法調(diào)整的時(shí)空濾波器使用說明在圖2中表示。圖2表示在具有共同GSM訓(xùn)練序列號0的兩個(gè)SDMA用戶情況下的原始BER與不同時(shí)移值之間的關(guān)系。該結(jié)果是利用相隔為1個(gè)波長的四單元天線陣列得到的。圖2表示兩個(gè)用戶都被恢復(fù)，和時(shí)移的最佳值接近于保護(hù)間隔的持續(xù)時(shí)間(8個(gè)符號)。
GSM系統(tǒng)中所建議的解決方案的實(shí)施方案是在圖3和4中表示。作為參考，圖5表示當(dāng)前GSM基地收發(fā)信臺(tái)的典型結(jié)構(gòu)。在圖5中，在每個(gè)GSM載波的上行鏈路中利用一個(gè)或多個(gè)天線6。每個(gè)天線接收到的信號傳輸通過雙工器8到達(dá)接收機(jī)10，信號在此處被濾波，并下變頻到RF和IF級中的基帶。基帶波形轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并被均衡器12和信道解碼器14處理。在下行鏈路中，編碼的調(diào)制數(shù)據(jù)發(fā)送到RF和IF級。RF信號被功率放大器(PA)放大，并由單個(gè)天線發(fā)射。均衡器和解碼器中以及具有PA的RF和IF級中的數(shù)字信號處理操作是受一個(gè)單元的控制，GSM定時(shí)功能給該單元提供時(shí)間基準(zhǔn)。按照GSM技術(shù)規(guī)定，這個(gè)GSM定時(shí)功能可以依此從內(nèi)部源或外部源接收到基準(zhǔn)基準(zhǔn)時(shí)鐘。
圖3和4表示SDMA BTS的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)施時(shí)移協(xié)議，提供并置的基站，其中主BTS(圖3)產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘信號，而一個(gè)或多個(gè)從屬BTS(圖4)從外部輸入源接收基準(zhǔn)時(shí)鐘信號。在這個(gè)例子中，在每個(gè)BTS中有M單元的天線陣列16，該天線陣列中接收的M個(gè)信號被M個(gè)接收機(jī)18相干地下變頻到基帶，并饋入到(模擬或數(shù)字)時(shí)空處理單元20，其輸出被信道編碼器14處理。在發(fā)射機(jī)一側(cè)，在發(fā)射機(jī)22中編碼和調(diào)制之后，射束成形是由射束成形單元24完成的。也是在這個(gè)例子中，每個(gè)天線單元使用單獨(dú)的PA26。BTS的時(shí)間基準(zhǔn)是由GSM定時(shí)功能提供的。在上行鏈路和下行鏈路中，主BTS使用內(nèi)部基準(zhǔn)。從屬BTS使用移位時(shí)間基準(zhǔn)以計(jì)算發(fā)送給移動(dòng)單元的定時(shí)超前信息和與上行鏈路有關(guān)的處理，而其余的操作是與主BTS同步的。只有主BTS廣播BCCH脈沖串，和小區(qū)內(nèi)的頻率校正和同步脈沖串。小區(qū)中移動(dòng)用戶發(fā)射的隨機(jī)接入脈沖串是由主BTS解調(diào)。如圖3和4所示，主BTS還控制分配用戶到一個(gè)SDMA基站。
在另一種安排中，在BTS配備兩個(gè)以移位時(shí)間基準(zhǔn)工作的接收機(jī)條件下，協(xié)議也可以利用每個(gè)小區(qū)中一個(gè)基站實(shí)施。
權(quán)利要求
1．一種蜂窩式無線電電信網(wǎng)，其中物理信道可以在相同的小區(qū)中被重用，上行鏈路中的重用信道是由它們之間的時(shí)移區(qū)別的。
2．按照權(quán)利要求1的電信網(wǎng)，其中重用信道使用一個(gè)公共的時(shí)鐘信號。
3．按照權(quán)利要求1或2的電信網(wǎng)，其中重用一個(gè)信道的每個(gè)基站的定時(shí)超前信息是在下行鏈路上發(fā)射的。
4．按照以上權(quán)利要求中任一個(gè)的電信網(wǎng)，其中重用信道都利用相同的特征標(biāo)記。
5．按照以上權(quán)利要求中任一個(gè)的電信網(wǎng)，包括一個(gè)主基站和一個(gè)并置從屬基站，其中主基站產(chǎn)生一個(gè)公共的基準(zhǔn)時(shí)鐘，而從屬基站利用移位基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)送時(shí)移信息給移動(dòng)單元。
6．按照權(quán)利要求1至4中任一個(gè)的電信網(wǎng)，其中基站有兩個(gè)以互移位時(shí)間基準(zhǔn)工作的接收機(jī)。
7．按照以上權(quán)利要求中任一個(gè)的電信網(wǎng)，其中時(shí)移大于重用信道中的傳播延遲。
8．按照以上權(quán)利要求中任一個(gè)的電信網(wǎng)，其中時(shí)移大致等于保護(hù)間隔。
9．一種運(yùn)行蜂窩式無線電電信網(wǎng)的方法，其中物理信道可以在相同的小區(qū)中被重用，上行鏈路中的重用信道是由它們之間的時(shí)移區(qū)別的。
10．按照以上權(quán)利要求9的方法，其中重用信道使用一個(gè)公共的時(shí)鐘信號。
11．按照權(quán)利要求9或10的方法，其中重用一個(gè)信道的每個(gè)基站的定時(shí)超前信息是在下行鏈路上發(fā)射的。
12．按照權(quán)利要求9至11中任一個(gè)的方法，其中重用信道都利用相同的特征標(biāo)記。
13．按照以上權(quán)利要求12的方法，其中主基站產(chǎn)生一個(gè)公共基準(zhǔn)時(shí)鐘，而從屬基站利用移位基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)送時(shí)移信息給移動(dòng)單元。
14．按照以上權(quán)利要求13的方法，其中基站中的兩個(gè)接收機(jī)是以互移位時(shí)間基準(zhǔn)工作的。
15．按照權(quán)利要求9至14中任一個(gè)的方法，其中時(shí)移大于重用信道中的傳播延遲。
16．按照權(quán)利要求9至15中任一個(gè)的方法，其中時(shí)移大致等于保護(hù)間隔。
17．一種實(shí)施以上權(quán)利要求9至16的任一個(gè)方法中所有步驟的協(xié)議。
18．一種實(shí)施以上權(quán)利要求9至16的任一個(gè)方法中所有步驟的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
公開一種時(shí)分多址蜂窩式無線電電信網(wǎng),其中物理信道可以在相同的小區(qū)中被重用。上行鏈路中的重用信道是由它們之間的時(shí)移區(qū)別的。因此,在不需要分配不同的特征標(biāo)記給分享相同物理信道的SDMA用戶條件下,同小區(qū)重用(SCR)可以在TDMA(GSM)系統(tǒng)中實(shí)施。
文檔編號H04J15/00GK1301124SQ00135589
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月21日
發(fā)明者哈米德·R·卡利米, 亞歷山德拉·庫茲敏斯基, 卡洛斯·路斯奇, 馬格努斯·桑戴爾, 保羅·E·斯特勞奇, 顏仁鴻 申請人:朗迅科技公司