CN101449616A - 基站识别 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基站识别。使用由基站所发射的特定识别信号模式实现在高基站密度区中对无线通信基站的识别。特别地，每个基站传输具有带有相对于至少一个时间基准的至少两个时间相移的模式的信号。所述相移的组合允许对传输基站的识别。由于多个相移导致伴随较大数量的相移组合，所以识别基站的能力被增大。

Description

基站识别

技术领域

本发明涉及无线通信系统并且特别涉及需要基站识别的无线通信系统。

背景技术

无线网络通常被分成多个小区，其中每个小区具有至少一个基站。在小区内希望发送信息的用户与小区内的基站建立通信。该接收基站典型地与移动交换中心(MSC(mobile switching center))、另一基站或者另一网络实体通信，所述移动交换中心、另一基站或另一网络实体又将信息经由网络转播到中心局(central office)或者到预期的接收者所处的小区中的基站。

为实现此目标，已经开发了多个协议。对任何网络的根本要求是移动体(mobile)有能力识别正接收其信号的基站。已经发展了多项技术来实施所述识别。所述技术通常包含经由信道传输模式化的信号，所述信道不被用于主要通信而是被用于网络管理目的，例如基站识别。(所述管理信道(administrative channel)通常被称作导频信道，其所传输的信号被称作导频信号)。例如，在CDMA 2000系统中，伪随机噪音(PN(pseudo random noise))模式被用于基站识别的目的。这种模式以2¹⁵码片的26-2/3毫秒间隔被重复，其中每个码片构成大约0.813微秒的时间周期。反过来，2¹⁵码片的间隔被分成512个有效PN偏置(PN offset)，所述有效PN偏置被64个码片在每个偏置位置之间分离。因此，基站通过在导频信道上传输来识别自己，其中伪随机噪音模式的开始与基站的所分配的PN偏置一致。希望发起通信的用户搜索在特定载频上最强的导频信号并且对与所述最强的导频信号相关的开销信道解调。在所述开销信道上所广播的信息允许通过用于通信的基站的PN偏置识别。一旦用户与基站建立通信，继续搜索相邻基站的导频信号，以便如果与当前的服务基站的链路变弱则准备切换。

来自于相邻基站的所接收的导频信号不必要在任何64码片间隔的开始时被检测。经常，信号横穿发射机和接收机之间的距离的渡越时间导致时延、也就是相移，使得所述信号在不同于64码片间隔的开始的时间被检测。此外，信号经常被自然结构(例如山脉)和人造结构(例如建筑物)反射。在接收之前的这种反射增加了传输路径并且相应地增加了相移。实际上，相移通过采用搜索窗口被供应。对于PN模式的开始，搜索围绕64码片间隔的开始的时间区域。通常，此时间间隔是+/-10个码片。假如信号在所述窗口内被检测，那么与窗口的中心相关联的PN偏置被指定。有时，更大的窗口被用于那些区域，所述区域由于来自于相对远的对象的反射而产生常见的较大相移。然而，对窗口内模式开始的观察与对应于窗口中心的PN偏置相关联。

类似地，对于其它系统、例如通用移动电信系统(UMTS)，通过使用PN码实现识别。在WCDMA/UMTS系统中，基站并不被限制于是同步的，例如通过使用GPS信号。为识别不同的基站，每个基站使用512个Gold码序列之一作为唯一的伪随机扰频序列。每个UMTS基站都辐射未经调制的扰频序列(scrambling sequence)作为公共导频信道。为有助于有效的基站识别，所述基站也辐射主要搜索信道和次要搜索信道。前者是在传输时隙开始时用于所有基站的固定的重复的短序列。后者也是固定的短序列(具有64个可能的调制)，其每帧或每隔15个时隙被重复。该组合便于基站信号成帧的识别并且显著限制了待搜索的扰码(scrambling code)的数目。

用户在识别过程期间访问表格(通常称作邻居列表)，所述表格详细说明相对小数目的PN码或者在用户地理区域内的基站的其它识别标志。为限制该邻居列表的尺寸并且增强其有效的使用，所述列表典型地被限制为最多20到30个基站。因而检测基站信号的用户不需要为网络中的基站搜索所有可能的PN偏置而仅仅将所检测的导频信号与在邻居列表上的PN偏置比较。

经常，在城市区域，许多建筑物具有其自己的基站和相关的识别。然而，假如在有限的地理区域内有多于大约30个的建筑物，那么所述邻居列表变得足够大以影响有效的识别。此外，假如有明显更多的基站(例如与具有很稠密的室内移动小区的区域相关联)，那么PN偏置本身的数目可能被耗尽。在任一情况下，产生重要的固有问题。

困难不仅出现在具有基站的建筑物高度密集的地方而且出现在小的小区(例如迷你型或者微微小区(pico-cell))密集集中的区域。(术语紧凑小区(compact cell)被用于包含例如在建筑物中具有有限地理区域、也即小于30000m²区域的小区、例如迷你型或者微微小区)。这种紧凑小区被用于例如减轻通信业务热点(traffic hot spot)。随着对室内小区(indoor cell)、迷你型小区和/或者微微小区的使用增加，相关的识别困难也大大增加。

因此，值得期望的是，确立一种用于在无线电系统中增加可用的识别参数、例如PN偏置的途径。对于这种途径特别有利的是，避免了增加硬件，而是采用对已有设备的软件修改。

发明内容

已经发现，在紧凑小区中使用多于一个的时标(timing marker)、例如PN偏置来识别基站大大增加在无需设计新的设备的情况下可用的不同的识别码。例如，在CDMA的情况下，紧凑小区中的基站在导频信道上使用两个PN偏置并且以在每一这种偏置的情况下相关的相移来传输。因此正如在图1中所示，在紧凑小区中的基站例如在时间3和时间4开始其伪随机噪音模式。时间3具有与PN偏置7相关的相移6，时间4具有与PN偏置9相关的相移8。两个特定相移的存在和/或者在相位3和4之间的差1和/或者在相移6和相移8之间的差指示基站识别。继续此例子，另一基站通过使用与PN偏置7相关的相移23和与PN偏置9相关的相移24识别其自身。在一个实施例中，在相位23和相位24之间的时间展宽21识别该第二基站。与时间块1和时间块21对应的所述两个基站通过其块持续时间来区分。因而，由于块21具有不同于(大于)块1的持续时间，所述两个块意味着不同的基站识别。

通过挑选多于两个的间隔标识、例如PN偏置并且在间隔之中使用相移的组合或者排列以扩展可能的识别码，可以扩展所述方案。此外，每个模式间隔的开始、例如用于特定PN偏置的相移可以以相关的强度被传输。这种强度在区分识别码方面也有用。在主载波(primarycarrier)(也就是具有有效数据(active data)或者语音话务的载波)中使用多于一个的PN偏置产生对载波的干扰。因而，优选的是采用多个PN偏置用于辐射信标(也就是不承载有效数据或者语音话务的载波)，而却只包含用于方便硬切换的导频信号。

与信号反射和传输时延相关的困难并不改变在多个PN偏置之间的相对时间或者强度关系。因此，在本发明的实施中，已有的设备有能力解决与基站识别相关的时间差。因此，无需增加昂贵的修改的已有设备是可采用的。因此，有可能为紧凑小区的迅速扩大供应已有设备。

附图说明

图1和图2说明参与基站识别的时间序列；和

图3说明与特定的实施例相关的可能的增强。

具体实施方式

使用与信标信号的至少一个基准(benchmark)、优选地至少两个基准有关的相移来实现对紧凑小区中的基站的识别。(术语相移和相位在本公开的其余部分中互换地被使用。)为了本发明的目的，基准是时间点，所述时间点尤其可从重复的传输模式中识别。因此，在CDMA系统的例子中，示例性的基准是每个PN偏置开始的时间。对于UMTS系统，示例性的基准也是每个数据帧的开始。与每个基准相关的相位是与信标信号的模式实际开始的每个基准有关的时间点。为了说明，在CDMA系统中两秒时间间隔的开始通过全球定位卫星(GPS(global positioning satellite))信号来标记。正如先前讨论的，这种两秒间隔被分成75个26-2/3毫秒部分。每个部分又被分成512个PN偏置，所述PN偏置具有与GPS信号有关的基准时间，所述GPS信号标记两秒间隔的开始。因此，为了进一步说明，第33个PN偏置是基准。假如信标信号开始其伪随机噪音模式八码片(pseudo random noisepattern eight chips)(在图1中的6)，则在第33个PN偏置7之后，所述信号的相移的时间点是时间线2上的点3。同样地，在随后的时间分割中，假如使所述信标信号的模式开始四码片(four chips)(图1中的8)，那么在第34个PN偏置之前，所述相移由时间4指示。

通过调整所述信标信号的模式以便产生至少两个与(多个)基准有关的相位，对于网络的识别可能性数目大大增加了。特别地，在图1的例子中，基站识别与在两个相位3和4之间的时间差1以及与所述两个特定的相位3和4相关联。通过将所述基站分配给相位时间差(时间间隔差1)和/或者相位(相位3和4两者的检测)的组合和/或者相移的带符号大小(signed size)之间的差(例如图1中的6和8之间的差)，来实现对所述基站的识别。同样地，对于在图2中所示的同样两个基准7和9，与时间周期21(其为相位23和24之间的差)有关地和/或者与对两个相位23和24的检测有关地和/或者与28减去25或者28减去27有关地进行对基站的识别。

在移动环境中，反射和其它时延倾向于消除相位绝对值的意义。然而，由于包含在信标中的多个PN偏置被从单个天线辐射并且经历相同的传播环境，所以在所述多个偏置之间的时间和强度关系被保持。目前，移动设备有能力将信标信号模式的起始分辨到码片的1/8内。因此，如今在紧凑小区中的设备能够容易地检测和准确确定相移。由于这种时间的分辨率在大约码片的1/8(an eight of a chip)内，通过使用甚至两个相移，极大数目的基站识别标记是可能的。然而，限制相移到一个码片间隔以便为识别系统维持高的可靠性，虽然不是必需的，但总的来说是有利的。

有某种可能，即两个相邻的紧凑小区(例如在两个邻近建筑物中的小区)会干扰。例如，如在图3中所示，基站X具有分别与基准33和34相关联的识别相位31和32。在邻近建筑物中的基站Y具有与基准33和34相关联的识别相位35和36。在两个建筑物附近的用户可以在特定的情形下检测所有相位31、32、35和36。本设备可以被配置使得与基准相关联的第一相移不顾信号强度而可以被检测，而这种第二相移被忽视。因而，在图3的说明中，相位35而不是相位31与基准33相关联，而相位32将会与基准34相关联。因而，所述用户将所述基站误识别为具有相位35和32的基站，其中相位组合对于任一基站X或者基站Y是不存在的。为避免在邻近紧凑小区具有比较高的信号强度的情形下的这种误识别，所述两个小区不应该具有与恰好同一基准相关的相位。因此，在图3的例子中，假如基站Y使用与不同于33和34的基准有关的相位，那么误识别的可能性会被大大降低。

通过使用多于两个的相位，可用于基站的识别码的数目甚至进一步增加。因此，在一个实施例中，采用三个相位，其中每个相位都与不同的基准相关联。与三个这种相位相关联的组合和排列的数量相对于可用于两个相位的数量允许基站识别码的大大增加。与不同的基准相关联的导频信号的相对强度也可以被用作基站识别特征。因此，可以不仅使用相位时间点而且使用与这些时间点相关联的信号强度来识别基站。通过相位的完整组合和所述相位的相关信号强度可以识别基站。因此，可识别的基站数目增加。典型地，不同相位的信号强度应相差至少3dB以便允许有利地在这些强度之间区分。

正如先前讨论的，当前使用的设备具有围绕每个基准的搜索窗口。因此，存在于所述搜索窗口之外的相位典型地不被检测。因此，可能的识别组合数受限制。这种限制通过扩展所述搜索窗口得到缓和。然而，所述搜索窗口越大，识别相位和给这种标识分配基站就花费越长时间。典型的搜索窗口是-10码片到+10码片。虽然较大的搜索窗口并不被排除，但它们应该被用在可接受延长的基站识别时间的系统中。

假如以不同于主要信号(也就是承载用户信息的信号)的载波频率来传输信标信号，则通常避免了信标和主要信道之间的干扰。然而，假如以相同的载波频率传输信标和主要信号，那么可能有较大的干扰。通过在导频信道上仅仅传输一小段时间或者通过动态地控制传输功率来降低这种干扰。以间断性或者动态方式所控制的导频传输的这种权宜之计对于使用不同于周围小区的载波频率所部署的室外紧凑小区特别有用。当与周围(宏)小区通信的移动体进入紧凑小区之一的覆盖范围时，该移动体能够感测由所述紧凑小区辐射的导频信标信号，识别所述紧凑小区并且启动到所述紧凑小区的硬切换。一旦与这种小区的通信被建立，应用邻居列表的用户就知道在其附近的可能的基站。当该用户接近另一基站时，通过使用所述邻居列表以常规的方式使识别变得容易。另外，所述本发明的基站识别方法利用用于紧凑小区的其它权宜之计是有用的。正如在于＿＿＿提交的共同未决的共同转让的(co-pending coassigned)美国专利申请＿＿＿＿＿(De Lind VanWijngaarden 15-19-15-21-5-3-64-10；其全部通过引用结合于此)中所描述的，使用用于导频和主要信道的具有特定选定的PN偏置的不同载波频率用于切换是有利的。这种有利的系统借助于使用本发明进一步得到增强。

Claims (10)

1.用于包括在用户和紧凑小区的基站之间的通信链路的无线电通信的过程，所述过程包含以下步骤：由所述用户识别所述基站和建立所述通信链路，其中所述识别包括由所述基站传输以相对于至少一个基准时间的至少两个不同的时间相移为特征的识别信号模式，使得所述不同相移的组合被用于进行所述识别。

2.权利要求1的过程，其中所述识别信号包括伪随机噪音模式。

3.权利要求1的过程，其中所述识别信号包括扰码。

4.权利要求1的过程，其中所述基站传输以相对于所述基准时间的三个不同的相移为特征的所述识别信号。

5.权利要求1的过程，其中所述基站传输以相对于所述基准时间的两个不同的相移为特征的所述识别信号。

6.权利要求1的过程，其中所述信号进一步以与所述相移相关的信号强度为特征。

7.权利要求1的过程，其中在所述相移之间的时间差构成所述识别。

8.权利要求1的过程，其中所述相移的存在构成所述识别。

9.权利要求1的过程，其中所述用户在所述基准中的至少一个的-10到10码片的范围内搜索所述相移。

10.权利要求1的过程，其中使用与用于通信链路的所述建立的载波频率不同的载波频率来发生所述识别信号的所述传输。

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