CN102187631A - 用于在使用针对信令的功率控制时增强geran信令性能的邻居小区之间的多帧偏移 - Google Patents

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Abstract

本申请包括用于通过如果在至少一个信令信道上发生错误,则增加该信令信道的功率来改进信令的单元和指令,该改进信令包括:跟踪所述至少一个信令信道的质量;确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率。

Description

用于在使用针对信令的功率控制时增强GERAN信令性能的邻居小区之间的多帧偏移
技术领域
概括地说,本发明涉及无线通信领域,具体地说,本发明涉及无线通信系统中的信道容量的增加。
背景技术
越来越多的人们使用如例如移动电话的移动通信设备,不仅用于进行语音通信而且还用于进行数据通信。在GSM/EDGE无线接入网络(GERAN)规范中,GPRS和EGPRS提供数据服务。GERAN的标准是由3GPP(第三代合作伙伴计划)维持的。GERAN是全球移动通信系统(GSM)的一部分。具体而言,GERAN是GSM/EDGE以及连接基站(Ater和Abis接口)与基站控制器(A接口等等)的网络的无线部分。GERAN表示GSM网络的核心。它对来自和去往PSTN和互联网以及去往和来自远程站(其包括移动站)的电话呼叫和分组数据进行路由。对于使用更大带宽和更高数据速率的第三代通信系统,已在GSM系统中采用了UMTS(通用移动通信系统)标准。此外,GERAN还是组合的UMTS/GSM网络的一部分。
在如今的网络中存在以下问题。首先,人们需要更多的业务信道,这是一个容量问题。由于与上行链路(UL)相比,在下行链路(DL)上存在更高的数据吞吐量需求,所以DL使用和UL使用是不对称的。例如,很可能对进行FTP传送的移动站(MS)给予4D1U,这可以表示对于全速率占用四个用户资源,而对于半速率占用八个用户资源。按照此刻的情况,网络必须判断是否向4个或8个呼叫者提供关于语音呼叫或者1个数据呼叫的服务。更多的资源是能够实现DTM(双传输模式)所必需的,其中在该DTM模式中同时进行数据呼叫和语音呼叫。
其次,如果网络服务于数据呼叫而很多新用户还需要语音呼叫,则这些新用户将不能获得服务,除非UL资源和DL资源二者均可用。因此,一些UL资源可能被浪费。一方面,存在等待进行呼叫的客户,而不能进行任何服务;另一方面,UL是可用的,但却由于缺少相配的DL而被浪费。
第三,对于在多时隙模式下操作的UE而言,用来扫描邻居小区和监控它们的时间很少,这可能造成掉话和性能问题。
图1示出了无线通信系统中的发射机118和接收机150的框图。对于下行链路,发射机118可以是基站的一部分,并且接收机150可以是无线设备(远程站)的一部分。对于上行链路,发射机118可以是无线设备的一部分,并且接收机150可以是基站的一部分。基站通常是与无线设备进行通信的固定站,并且基站还可以称为节点B、演进节点B(eNodeB)、接入点等等。无线设备可以是固定的或移动的,并且移动设备还可以称为远程站、移动站、用户设备、移动设备、终端、远程终端、接入终端、站等等。无线设备可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、用户单元、膝上型计算机等等。
在发射机118处,发射(TX)数据处理器120对数据进行接收和处理(例如,格式化、编码和交织),并提供编码数据。调制器130对该编码数据执行调制,并提供调制信号。调制器130可以执行针对GSM的高斯最小频移键控(GMSK)、针对增强型数据速率全球演进(EDGE)的8元相移键控(8-PSK),等等。GMSK是连续相位调制协议,而8-PSK是数字调制协议。发射机单元(TMTR)132对该调制信号进行调节(例如,滤波、放大和上变频)并生成RF调制信号,其中该RF调制信号是经由天线134来发送的。
在接收机150处,天线152从发射机110和其它发射机接收RF调制信号。天线152向接收机单元(RCVR)154提供所接收的RF信号。接收机单元154对所接收的RF信号进行调节(例如,滤波、放大和下变频),对调节后的信号进行数字化并提供样本。解调器160如下所述地处理这些样本并提供解调后的数据。接收(RX)数据处理器170对解调后的数据进行处理(例如,解交织和解码),并提供解码后的数据。通常,解调器160和RX数据处理器170所执行的处理分别与发射机110处的调制器130和TX数据处理器120所执行的处理互补。
控制器/处理器140和180分别指导发射机118处的操作和接收机150处的操作。存储器142和182分别存储由发射机118和接收机150使用的数据和具有计算机软件形式的程序代码。
图2示出了图1中的接收机150处的接收机单元154和解调器160的设计方案的框图。在接收机单元154中,接收链440处理所接收的RF信号,并提供I和Q基带信号(分别表示为Ibb和Qbb)。接收链440可以执行低噪声放大、模拟滤波、正交下变频等等。模数转换器(ADC)442按照采样率fadc对I和Q基带信号进行数字化,并提供I和Q样本(分别表示为Iadc和Qadc)。通常,ADC采样速率fadc可以是符号速率fsym的任意整数或非整数倍。
在解调器160内,预处理器420对来自ADC 442的I样本和Q样本执行预处理。例如,预处理器420可以去除直流(DC)偏移、去除频率偏移等等。输入滤波器422基于特定的频率响应对来自预处理器420的样本进行滤波,并提供输入I和Q样本(分别表示为Iin和Qin)。滤波器422可以对I和Q样本进行滤波,以抑制由干扰以及ADC 442所进行的采样产生的镜像。滤波器422还可以执行采样速率转换,例如,从24X过采样下降到2X过采样。数据滤波器424基于另一频率响应对来自输入滤波器422的输入I和Q样本进行滤波,并提供输出I和Q样本(分别表示为Iout和Qout)。可以使用有限冲激响应(FIR)滤波器、无限冲激响应(IIR)滤波器或者其它类型的滤波器来实现滤波器422和424。可以选择滤波器422和424的频率响应,以实现良好性能。在一种设计方案中,滤波器422的频率响应是固定的,而滤波器424的频率响应是可配置的。
相邻信道干扰(ACI)检测器430从滤波器422接收输入I和Q样本,在所接收的RF信号中检测ACI,并向滤波器424提供ACI指示符。ACI指示符可以指出是否存在ACI,如果存在,则指示该ACI是否是由于中心在+200KHz处的较高RF信道和/或中心在-200KHz处的较低RF信道而造成的。如下所述,可以基于ACI指示符来调整滤波器424的频率响应,以实现良好性能。
均衡器/检测器426从滤波器424接收输出I和Q样本,并对这些样本执行均衡、匹配滤波、检测和/或其它处理。例如,均衡器/检测器426可以实现最大似然序列估计器(MLSE),其中该MLSE在给定I和Q样本序列以及信道估计量的情况下,确定最有可能已被发送的符号序列。
全球移动通信系统(GSM)是蜂窝无线通信中的一种普遍标准。为了共享频谱资源,GSM使用时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)的组合。GSM网络通常在多个频带中操作。例如,对于上行链路通信,GSM-900通常使用890-915MHz频带中的无线频谱(移动站到基站收发信台)。对于下行链路通信,GSM 900使用935-960MHz频带(基站到移动站)。此外,每个频带被划分成200kHz载频,从而提供以200kHz间隔开的124个RF信道。GSM-1900针对上行链路使用1850-1910MHz频带,并且针对下行链路使用1930-1990MHz频带。类似于GSM 900,FDMA将用于上行链路和下行链路二者的GSM-1900频谱划分成宽200kHz的载频。类似地,GSM-850针对上行链路使用824-849MHz频带,并且针对下行链路使用869-894MHz频带,而GSM-1800针对上行链路使用1710-1785MHz频带,并且针对下行链路使用1805-1880MHz频带。
用特定的绝对射频信道来标识GSM中的每一个信道,其中该特定绝对射频信道是用绝对射频信道号或ARFCN来标识的。例如,将ARFCN 1-124分配给GSM 900的信道,而将ARFCN 512-810分配给GSM 1900的信道。类似地,将ARFCN 128-251分配给GSM 850的信道,而将ARFCN 512-885分配给GSM 1800的信道。此外,向每个基站分配一个或多个载频。使用TDMA将每一个载频划分成八个时隙(其标记为时隙0到7),使得八个连续的时隙形成一个持续时间为4.615ms的TDMA帧。一个物理信道占据TDMA帧中的一个时隙。在一个呼叫的期间内,向每个活跃无线设备/用户分配一个或多个时隙索引。在分配给每个无线设备的时隙中和用于业务信道的TDMA帧中,发送该无线设备的用户特定数据。
在GSM中,帧中的每一个时隙用于发送一个数据“突发”。术语时隙和突发有时候可以互换地使用。每个突发包括两个尾部字段、两个数据字段、一个训练序列(或中间码)字段和一个保护时段(GP)。在圆括号内示出每一个字段中的符号的数量。针对尾部字段、数据字段和中间码字段,一个突发包括148个符号。在保护时段中不发送符号。对特定载频的TDMA帧进行编号,并且按照26或51个TDMA帧(其称为多帧)为一组来形成该TDMA帧。
图3示出了GSM中的示例性帧和突发格式。将传输的时间轴划分成多帧。对于用于发送用户特定数据的业务信道,该示例中的每一个多帧包括26个TDMA帧,其中这些TDMA帧标记为TDMA帧0到25。在每一个多帧的TDMA帧0到11和TDMA帧13到24中发送业务信道。在TDMA帧12中发送控制信道。在空闲TDMA帧25中不发送任何数据,其中该TDMA帧25由无线设备用来对邻居基站进行测量。
图4示出了GSM系统中的示例性频谱。在该示例中,在以200kHz间隔开的五个RF信道上发送五个RF调制信号。感兴趣的RF信道被示为具有中心频率0Hz。两个相邻RF信道具有与所期望RF信道的中心频率相距+200KHz和-200KHz的中心频率。接下来的两个最接近的RF信道(其称为阻隔方(blockers)或非相邻RF信道)具有与所期望RF信道的中心频率相距+400KHz和-400KHz的中心频率。在该频谱中还可以存在其它RF信道,但为了简单起见,这些其它RF信道没有在图3中没有。在GSM中,以fsym=13000/40=270.8千符号/秒(Ksps)的符号速率来生成RF调制信号,并且该RF调制信号具有多达±135KHz的-3dB带宽。因此,如图4所示,相邻RF信道上的RF调制信号可以相互在边缘处重叠。
在GSM中,使用一种或多种调制方案来传输诸如语音、数据和/或控制信息的信息。这些调制方案的示例可以包括GMSK(高斯最小频移键控)、M元QAM(正交幅度调制)或者M元PSK(移相键控),其中M=2n,n是针对指定的调制方案在符号周期内所编码的比特的数量。GMSK是一种恒包络二进制调制方案,其允许以270.83千比特每秒(Kbps)为最大速率来进行原始传输。
GSM对于标准语音服务而言是高效的。然而,由于对于传送语音和数据服务的容量具有增加的要求,所以高保真音频和数据服务期望更高的数据吞吐速率。为了增加容量,在GSM系统中采用了通用分组无线服务(GPRS)、EDGE(增强型数据速率GSM演进)和UMTS(通用移动通信系统)标准。
通用分组无线服务(GPRS)是一种非语音服务。其允许通过移动电话网络来发送和接收信息。其对电路交换数据(CSD)和短消息服务(SMS)进行了补充。GPRS使用与GSM相同的调制方案。GPRS允许单个移动站同时使用整个帧(所有八个时隙)。因此,能够实现更高的数据吞吐量速率。
EDGE标准使用GMSK调制和8-PSK调制二者。此外,可以逐个突发地改变调制类型。EDGE中的8-PSK调制是一种线性的、具有3π/8旋转的8级相位调制,而GMSK是一种非线性的、高斯脉冲整形频率调制。然而,可以用线性调制(即,具有π/2旋转的2级相位调制)来逼近在GSM中使用的特定GMSK调制。所逼近的GMSK的符号脉冲与8-PSK的符号脉冲是相同的。
在GSM/EDGE中,基站(BS)定期地发送频率突发(FB),以使得移动站(MS)能够使用频率偏移估计和校正来将它们的本地振荡器(LO)与基站LO进行同步。这些突发包括单个音调,该单个音调与所有“0”载荷和训练序列相对应。频率突发的所有零载荷是一种恒频信号或者单个音调突发。当处于加电或驻留模式时,或者当第一次接入网络时,远程站从载波列表中连续地搜寻频率突发。在检测到频率突发之后,MS将对相对于其标称频率(其偏离载波67.7KHz)的频率偏移进行估计。将使用该估计的频率偏移来校正MS LO。在加电模式下,频率偏移可以多达+/-19KHz。在待机模式下,MS将定期地苏醒来监控频率突发,以便维持其同步。在待机模式下,频率偏移在±2KHz以内。
现代移动蜂窝电话能够提供常规语音呼叫和数据呼叫。对两种类型的呼叫的需求持续增加,从而增加了对网络容量的需求。网络运营商通过增加它们的容量来满足这种需求。例如,上述可以通过划分或增加小区从而增加更多基站来实现,但这增加了硬件成本。人们期望在不过度地增加硬件成本的情况下增加网络容量,特别是处理诸如国际足球比赛或者重要节日的重大事件期间的巨大的高峰需求,其中,位于较小区域中的许多用户或客户希望在同一时刻接入网络。当向第一远程站分配用于通信的信道(包括信道频率和时隙的信道)时,第二远程站只有在第一远程站完成对所分配信道的使用之后才能使用该信道。当在小区中使用了全部所分配的信道频率,并且所有可用时隙都被使用或分配时,就达到了最大小区容量。这意味着任何其它远程站用户将不能够获得服务。事实上,由于高频率重用模式和高容量负载(比如,80%的时隙和信道频率)所引入的同信道干扰(CCI)和相邻信道干扰(ACI),还存在其它容量限制。
网络运营商使用了多种方式来解决该问题,所有这些方式都需要增加资源和增加成本。例如,一种方案是通过使用扇区化或者定向天线阵列来将小区划分成扇区。每个扇区可以针对小区内远程站的一个子集来提供通信,并且与小区没有被划分成扇区并且所有远程站都在相同小区中的情况相比,不同扇区中的远程站之间的干扰更小。另一种方案是将小区划分成更小的小区,其中每个新的更小小区具有一个基站。由于增加了网络设备,所有这些方法的实施都是高成本的。此外,由于小区之间距离的减小,增加小区或者将小区划分成若干更小小区可能会而导致一个小区内的远程站经历来自相邻小区的更多CCI和ACI干扰。
发明内容
在一个实施例中,本专利申请包括用于改进信令的方法、装置和指令,其中该改进信令包括操作:如果在至少一个信令信道上发生错误,则增加所述信令信道的功率,其中,该操作包括:跟踪所述至少一个信令信道的质量;确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率。
在另一个实施例中,所述方法、装置和指令还包括:对邻居小区的所述至少一个信令信道之间的至少一个帧进行偏移。
在另一个实施例中,本专利申请包括一种基站,其中该基站包括:控制器处理器;天线;双工器开关,其能够操作地连接到所述基站天线;接收机前端,其能够操作地连接到所述双工器开关;接收机解调器,其能够操作地连接到所述接收机前端;信道解码器和解交织器,其能够操作地连接到所述接收机解调器和所述控制器处理器;基站控制器接口,其能够操作地连接到所述控制器处理器;编码器和交织器,其能够操作地连接到所述控制器处理器;发射机调制器,其能够操作地连接到所述编码器和交织器;发射机前端模块,其能够操作地连接在所述发射机调制器和所述双工器开关之间;数据总线,其能够操作地连接在所述控制器处理器与所述信道解码器和解交织器、所述接收机解调器、所述接收机前端、所述发射机调制器和所述发射机前端之间;以及软件,其存储在存储器中,其中所述软件包括用于改进信令的指令,该改进信令包括操作:如果在至少一个信令信道上发生错误,则增加所述信令信道的功率,其中该操作包括:跟踪所述至少一个信令信道的质量;确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率。
根据下面的详细说明、权利要求书和附图,本申请的方法和装置的更大适用范围将是显而易见的。然而,应当理解的是,由于对于本领域技术人员而言,本发明的精神和保护范围内的各种改变和修改是显而易见的,所以虽然指示了本发明的优选实施例,该详细说明和具体实例仅仅是以示例方式给出的。
附图说明
根据以下结合附图来阐述的详细说明,本发明的特征、目的和优点将变得更加显而易见。
图1示出了发射机和接收机的框图。
图2示出了接收机单元和解调器的框图。
图3示出了GSM中的示例性帧和突发格式。
图4示出了GSM系统中的示例性频谱。
图5是蜂窝通信系统的简化表示;
图6示出了作为蜂窝系统的一部分的小区的布置;
图7示出了时分多址(TDMA)通信系统的时隙的示例性布置;
图8A示出了用于在多址通信系统中进行操作以产生共用单个信道的第一信号和第二信号的装置;
图8B示出了用于在多址通信系统中进行操作以产生共用单个信道的第一信号和第二信号,以及使用组合器来对第一调制信号和第二调制信号进行组合的装置;
附图中的图9是公开了一种用于使用附图中的图8、10或11的任何一个所示的装置的方法的流程图;
图10A示出了一个示例性实施例,其中在该实施例中,图9所描述的方法将存在于基站控制器中;
图10B是公开了图10A的基站控制器所执行的步骤的流程图;
图11在描绘基站中的信号流的方面示出了一种基站;
图12示出了存储器子系统中的数据存储的示例性布置,其中该存储器子系统可以位于蜂窝通信系统的基站控制器(BSC)中。
图13示出了具有本发明的方法和装置的DARP特征的远程站的示例性接收机架构;
图14示出了GSM系统的一部分,其经调适以向两个远程站分配相同信道;
图15是示出用于全速率话音的TCH/FS多帧的结构的示图;
图16A是用于增加功率和/或向信令数据应用帧偏移的方法的流程图;
图16B是用于增加信令数据的功率的方法的流程图;
图16C是用于向信令数据应用帧偏移的方法的流程图;并且
图17示出了具有存储器中存储的软件的基站,其中该软件可以执行图16A、B和C中所公开的方法。
具体实施方式
结合附图在下文阐述的详细说明旨在对本发明的示例性实施例进行描述,而不是要表示仅在这些实施例中可以实现本发明。贯穿本说明书使用的术语“示例性的”意味着“用作示例、实例或例证”,而不应被解释为比其它实施例更优选或更具优势。详细说明包括用于对本发明提供透彻理解的特定细节。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以不用这些特定细节来实现。在一些实例中,为了避免对本发明的概念造成模糊,以框图形式示出公知的结构和设备。
由其它用户造成的干扰限制了无线网络的性能。这种干扰的形式可以是来自相同频率上的相邻小区的干扰(被称为CCI,如上所述),或者可以是来自相同小区上的相邻频率(被称为ACI,如上所述)的干扰。
单天线干扰消除(SAIC)用于减少同信道干扰(CCI)。3G合作伙伴计划(3GPP)具有标准化的SAIC性能。SAIC是一种用于抗干扰的方法。3GPP采用下行链路高级接收机性能(DARP)来描述应用SAIC的接收机。
DARP通过使用较低的重用因子来增加网络容量。此外,其同时还对干扰进行抑制。DARP在远程站的接收机的基带部分处进行操作。其抑制了与普通噪声不相同的相邻信道干扰和同信道干扰。由于版本不相关的特征,DARP可用于先前定义的GSM标准(自2004的版本6以来),并且DARP是版本6和更新规范的组成部分。以下是对于两种DARP方法的描述。第一种是联合检测/解调(JD)方法。使用同步移动网络中的相邻小区中的GSM信号结构的知识,JD除了对所期望信号进行解调之外,还对几个干扰信号中的一个进行解调。JD的获得干扰信号的能力允许抑制特定的相邻信道干扰。除了对GMSK信号进行解调之外,JD还可以用于对EDGE信号进行解调。盲干扰消除(BIC)是在DARP使用以对GMSK信号进行解调的另一种方法。对于BIC,接收机不具有任何干扰信号(其是在接收所期望信号的同时接收的)的结构的知识。由于接收机对于任何相邻信道干扰是有效“盲目”的,所以该方法尝试将干扰分量作为整体来进行抑制。BIC方法从想要的载波中解调出GMSK信号。BIC在用于GMSK调制话音和数据服务时是最有效的,并且BIC可以用在异步网络中。
本发明的方法和装置的具有DARP能力的远程站均衡器/检测器426还在进行均衡、检测等之前执行CCI消除。图2中的均衡器/检测器426提供解调的数据。在BS上,CCI消除通常是可用的。此外,远程站可以具有DARP能力,或者可以不具有DARP能力。对于GSM远程站(例如,移动站),网络可以在资源分配阶段、呼叫的起始点处确定远程站是否具有DARP能力。
人们期望增加可以由基站处理的对远程站的活跃连接的数量。附图中的图5示出了蜂窝通信系统100的简化表示。该系统包括基站110、111和114以及远程站123、124、125、126和127。基站控制器141到144用于在移动交换中心151、152的控制之下,对去往和来自不同远程站123-127的信号进行路由。移动交换中心151、152连接到公用交换电话网(PSTN)162。虽然远程站123-127是普通手持移动设备,但多种固定无线设备和能够处理数据的无线设备也被归入远程站123-127的通用名称。
在移动交换中心151、152的控制之下,通过基站控制器141-144在远程站123-127中的每一个与其它远程站123-127之间传送携带例如语音数据的信号。或者,经由公用交换电话网162,在远程站123-127中的每一个与其它通信网络的其它通信设备之间传送携带例如语音数据的信号。公用交换电话网162使得能够在移动蜂窝系统100和其它通信系统之间对呼叫进行路由。这种其它系统包括具有不同类型并且遵循不同标准的其它移动蜂窝通信系统100。
远程站123-127中的每一个可以由多个基站110、111、114中的任意一个进行服务。远程站124接收服务基站114所发送的信号以及相邻的非服务基站110、111所发送的信号,并且远程站124旨在服务于其它远程站125。
远程站124对来自基站110、111、114的不同信号的强度进行周期性测量,并且这些信号强度被报告给BSC144、114等。如果来自相邻基站110、111的信号变得比服务基站114的信号更强,则移动交换中心152操作以使该相邻基站110变成服务基站,并且操作以使该服务基站114变成非服务基站,并将信号切换到相邻基站110。切换是指将数据会话或正在进行的呼叫从连接到核心网的一个信道转移到另一个信道的方法。
在蜂窝移动通信系统中,将无线资源划分到多个信道。向每一个活跃连接(例如,语音呼叫)分配:具有用于下行链路信号(其由基站110、111、114向远程站123-127发送,并由远程站123-127进行接收)的特定信道频率的特定信道;以及具有用于上行链路信号(其由远程站123-127向基站110、111、114发送,并由基站110、111、114进行接收)的特定信道频率的信道。这些用于下行链路和上行链路信号的频率通常是不同的,以便允许同时进行发送和接收,以及在远程站123-127处或者在基站110、111、114处减少所发送信号和所接收信号之间的干扰。
一种用于蜂窝系统向多个用户提供接入的方法是频率重用。附图中的图6示出了使用频率重用的蜂窝通信系统中的小区的布置。该特定的示例具有重用因子4:12,该重用因子表示4个小区:12个频率。这意味着向图6中所示的基站的四个站点(标记为A-D)分配可用于基站的12个频率。每个站点被划分成三个扇区(或小区)。换言之,向4个站点中的每一个站点的三个扇区中的每一个扇区分配一个频率,使得所有12个扇区(针对4个站点,3个扇区/站点)具有不同的频率。在第四个小区之后,频率重用模式对自身进行重复。图6示出了该系统的小区重复模式210,其中,基站110属于小区A,基站114属于小区B,基站111属于小区C等等。基站110具有服务区域220,该服务区域220分别与相邻基站111和114的相邻服务区域230和240相重叠。远程站124、125在这些服务区域之间自由地漫游。如上所述,为了减少小区之间的信号干扰,向每个小区分配一个信道频率集(其中,每一个频率可以支持一个或多个信道),使得向相邻小区分配不同的信道频率集。然而,不相邻的两个小区可以使用相同的频率集。例如,基站110可以使用频率分配集A,该频率分配集A包括频率f1、f2和f3,以便与该基站110的服务区域220中的远程站125进行通信。类似地,基站114可以使用例如频率分配集B,该频率分配集B包括频率f4、f5和f6,以便与基站114的服务区域240中的远程站124进行通信,等等。由粗边界250定义的区域包括一个四站点重复模式。对于通信系统100所服务的地理区域,该重复模式以规则布置的方式进行重复。应当理解的是,虽然本示例在4个站点之后对自身进行重复,但是重复模式可以具有不同于四个的站点数量和不同于12个的频率总数。
如以上针对GSM所描述的,使用TDMA来划分每个载频。TDMA是一种旨在提供增加的容量的多址技术。使用TDMA,将每个载频分割成称为帧的时间间隔。还将每个帧进一步划分成可分配的用户时隙。在GSM中,将帧划分成八个时隙。因此,八个连续时隙形成了一个持续时间为4.615ms的TDMA帧。
物理信道占据特定频率上的每个子帧中的一个时隙。对特定载频的TDMA帧进行编号,其中,向每个用户分配每个子帧中的一个或多个时隙。此外,重复该帧结构,使得固定的TDMA分配构成在每个时间帧期间周期性地出现的一个或多个时隙。因此,每个基站可以使用单个信道频率内的不同的所分配时隙来与多个远程站123-127进行通信。如上所述,这些时隙周期性地重复。例如,第一用户可以在频率f1的每一个帧的第一时隙上进行发送,而第二用户可以在频率f2的每一个帧的第二时隙上进行发送。在每个下行链路时隙期间,使远程站123-127接入以接收基站110、111、114所发送的信号,并且在每个上行链路时隙期间,使基站110、111、114接入以接收远程站123-127所发送的信号。因此,用于向移动站123-127通信的信道包括用于GSM系统的频率和时隙二者。同样地,用于向基站110、111、114通信的信道包括频率和时隙二者。
图7示出了时分多址(TDMA)通信系统的时隙的示例性布置。基站114在一系列编号的时隙30中发送数据信号,其中,每个信号仅仅用于一组远程站123-127中的一个,并且每个信号是在所发送信号的范围内的所有远程站123-127的天线处接收的。基站114使用所分配的信道频率上的时隙来发送所有信号。例如,可以向第一远程站124分配第一时隙3,并且可以向第二远程站126分配第二时隙5。在该示例中,基站114在时隙序列30中的时隙3期间发送针对第一远程站124的信号,并且基站114在时隙序列30中的时隙5期间发送针对第二远程站126的信号。第一远程站124和第二远程站126在时隙序列30中的它们各自的时隙3和5期间是活跃的,以便从基站114接收信号。远程站124、126在上行链路上的时隙序列31中的相应时隙3和5期间向基站114发送信号。可以看出,相对于用于远程站124、126进行发送(和基站114进行接收)的时隙31,用于基站114进行发送(和用于远程站124、126进行接收)的时隙30在时间上是偏移的。
这种发送时隙和接收时隙在时间上的偏移被称为时分双工(TDD),特别地,该TDD使得发送操作和接收操作能够在不同时刻发生。
语音数据信号并不是要在基站110、111、114与远程站123-127之间发送的仅有信号。控制信道用于发送对基站110、111、114与远程站123-127之间的通信的各个方面进行控制的数据。特别地,基站110、111、114使用控制信道来向远程站123-127发送序列码或者训练序列码(TSC),其中,TSC指示基站110、111、114将使用序列集中的哪一个序列来向远程站123-127发送信号。在GSM中,使用26比特训练序列来进行均衡。该序列是在每一个时隙突发的中间的信号中发送的公知序列。
远程站123-127使用这些序列来进行以下操作:对于随时间快速变化的信道退化进行补偿;减少来自其它扇区或小区的干扰;以及将远程站的接收机与所接收的信号进行同步。这些功能由作为远程站123-127接收机的一部分的均衡器来执行。均衡器426确定多径衰落对已知的发送的训练序列信号进行了怎样的改变。通过构造逆滤波器以提取所期望信号的剩余部分,均衡操作可以使用上述信息从不想要的反射中提取所期望信号。为了减少相互接近的基站110、111、1114所发送的序列之间的干扰,不同的基站110、111、114发送不同的序列(和相关联的序列码)。
如上所述,使用DARP,本发明的方法和装置的远程站123-127能够使用该序列来区分以下两项:由服务于远程站123-127的基站110、111、114向其发送的信号;由其它小区的非服务基站110、111、114发送的其它不想要的信号。只要相对于所想要信号的幅度,不想要的信号的接收幅度或功率电平低于一门限,上述操作就是有效的。如果不想要的信号具有高于该门限的幅度,则其可能对所想要的信号造成干扰。此外,该门限可以根据远程站123-127接收机的能力来变化。例如,如果来自服务基站和非服务基站110、111、114的信号共享相同的时隙来进行发送,则干扰信号和所期望的(或所想要的)信号可能同时到达远程站123-127接收机。
再次参照图5,在远程站124处,来自基站110的针对远程站125的传输可能干扰来自基站114的针对远程站124的传输(由虚线箭头170示出干扰信号的路径)。类似地,在远程站125处,来自基站114的针对远程站124的传输可能干扰来自基站110的针对远程站125的传输(由虚线箭头182示出干扰信号的路径)。
Figure BDA0000056100830000141
表1
表1示出了图6中所示的两个基站110和114所发送的信号的示例性参数值。表1的第3行和第4行中的信息示出:对于远程站124,来自第一基站114的想要的信号和来自第二基站110的且旨在去往远程站125的不想要的干扰信号均被接收,并且这两个接收信号具有相同的信道和相似的功率电平(分别为-82dBm和-81dBm)。类似地,第6行和第7行中的信息示出:对于远程站125,来自第二基站110的想要的信号和来自第一基站114的且旨在去往远程站124的不想要的干扰信号均被接收,并且这两个接收信号具有相同的信道和相似的功率电平(分别为-80dBm和-79dBm)。
因此,每个远程站124、125在相同信道上(即,同时地)从不同的基站114、110接收到想要的信号和不想要的干扰信号,其中,这两个信号具有相似功率电平。由于这两个信号在相同信道上到达并具有相似的功率电平,所以它们相互干扰。这可能在对想要的信号进行解调和解码时导致错误。这种干扰是上以所讨论的同信道干扰。
通过使用具有DARP能力的远程站123-127、基站110、111、114和基站控制器151、152,与先前的可能情况相比,可以更大程度地减轻同信道干扰。在基站110、111、114能够同时接收和解调具有相似功率电平的两个同信道信号的情况下,DARP使得远程站123-127能够通过DARP的方式来具有类似的能力。可以通过被称为单天线干扰消除(SAIC)的方法或者通过被称为双天线干扰消除(DAIC)的方法,来实现这种DARP能力。
即使当与想要的信号的幅度相比,所接收的不想要的同信道信号的幅度相似或者更高时,具有DARP能力的远程站123-127的接收机也可以对想要的信号进行解调,而拒绝不想要的同信道信号。当所接收的同信道信号的幅度相似时,DARP特征能更好地起作用。当远程站123-127中的每一个(其中,这些远程站各自与不同的基站110、111、114进行通信)都位于小区边界附近时,上述情形通常发生在尚未使用本发明的方法和装置的现有系统(比如GSM)中,其中,从各基站110、111、114到各远程站123-127的路径损耗是相似的。
相比而言,只有当与想要的信号的幅度相比,不想要的同信道干扰信号具有更低的幅度或者功率电平时,不具有DARP能力的远程站123-127才可以对想要的信号进行解调。在一个示例中,可能要低至少8dB。因此,与不具有DARP能力的远程站123-127相比,具有DARP能力的远程站123-127可以容忍幅度相对于所想要信号高出很多的同信道信号。
同信道干扰(CCI)比是以dB表示的想要的信号与不想要的信号的功率电平或者幅度之间的比。在一个示例中,同信道干扰比可以是例如-6dB(其中,想要的信号的功率电平比同信道干扰(或不想要的)信号的功率电平低6dB)。在另一个示例中,该同信道干扰比可以是+6dB(其中,想要的信号的功率电平比同信道干扰(或不想要的)信号的功率电平高6dB)。对于具有良好DARP性能的本发明的方法和装置的那些远程站123-127而言,干扰信号的幅度可以比想要的信号的幅度高出多达10dB,并且远程站123-127仍然可以处理想要的信号。如果干扰信号的幅度比想要的信号的幅度高10dB,则同信道干扰比是-10dB。
如上所述,在存在ACI或CCI的情况下,DARP能力改进了远程站123-127的信号接收。具有DARP能力的新用户将更好地拒绝来自现有用户的干扰。同样具有DARP能力的现有用户将实现相同的功能,并且不会受到新用户的影响。在一个示例中,对于0dB(针对该信号,有相同电平的同信道干扰)到-6dB(同信道干扰比期望的或想要的信号强6dB)范围中的CCI而言,DARP起到很好的作用。因此,使用相同ARFCN和相同时隙但被分配不同TSC的两个用户将获得良好的服务。
如果远程站124和125均具有DARP特征能力,则DARP特征使得这两个远程站124和125能够各自从两个基站110和114接收想要的信号,其中,这些想要的信号具有相似的功率电平,并且每个远程站124、125对其想要的信号进行解调。因此,具有DARP能力的远程站124、125都能够将相同的信道同时用于数据或语音。
当应用于现有技术时,以上描述的使用单个信道来支持从两个基站110、111、114到两个远程站123-127的两个同时呼叫的特征在一定程度上受到限制。为了使用该特征,两个远程站124、125位于两个基站114、110的范围之内,并且这两个远程站各自按照相似的功率电平来接收两个信号。如上所述,对于这种状况,两个远程站124、125将接近于小区边界。
本发明的方法和装置使得能够支持在相同信道(其由载频上的时隙组成)上进行两个或更多个同时呼叫,其中,每个呼叫包括:通过基站110、111、114所发送的信号和远程站123-127所发送的信号,在单个基站110、111、114与多个远程站123-127中的一个之间进行的通信。本发明的方法和装置提供了一种针对DARP的新型的且有创造性的应用。如上所述,对于使用DARP的情况,在干扰电平与使用DARP之前相比更高的情况下,可以通过使用不同的训练序列来区分相同载频上的相同时隙上的两个信号。由于来自BS110、111、114的没有被使用的信号表现为干扰,所以DARP通过使用训练序列来过滤/抑制不想要的信号(来自BS110、111、114的没有被使用的信号)。
本发明的方法和装置允许在相同小区中使用两个或更多个训练序列。在现有技术中,这些训练序列中的一个(该训练序列没有被分配给基站110、111、114)将仅表现为干扰,这是因为,对于至少一个移动站123-127的接收机而言,该训练序列在单时隙上多用户(MUROS)中也表现为干扰。然而,关键差别在于:该移动站的不想要的信号是相同小区中的另一个移动站123-127所想要的。在传统系统中,不想要的信号是针对于另一个小区中的移动站123-127。根据本发明的方法和装置,在相同小区中,相同的基站110、111、114可以在相同载频上的相同时隙中使用两个训练序列信号。由于可以在小区中使用两个训练序列,所以可以在该小区中使用两倍数量的通信信道。通过采用一训练序列(其通常是来自另一个(不相邻)小区或扇区的干扰),以及通过使得基站110、111、114除了使用其已使用的训练序列之外还能够使用该训练序列,来使通信信道的数量加倍。
因此,当与本发明的方法和装置一起使用DARP时,DARP使得GSM网络能够使用已使用的同信道(即,已使用的ARFCN)来服务另外的用户。在一个示例中,每个ARFCN可以针对全速率(FR)话音用于两个用户,并且针对半速率(HR)话音用于4个用户。此外,如果MS具有优良的DARP性能,则还有可能服务第三个用户或者甚至第四个用户。为了使用相同时隙上的相同AFRCN来服务另外的用户,网络使用不同的相位偏移来在相同载波上发送另外用户的RF信号,并且网络使用不同的TSC来向该另外用户分配相同的业务信道(相同的使用中的ARFCN和时隙)。相应地,使用与TSC相对应的训练序列来对突发进行调制。具有DARP能力的MS可以检测想要的或期望的信号。有可能用与第一用户和第二用户相同的方式来添加第三用户和第四用户。
附图中的图8A示出了用于在多址通信系统中进行操作以产生共用单个信道的第一信号和第二信号的装置。(用于第一和第二远程站123-127的)第一数据源401和第二数据源402产生用于传输的第一数据424和第二数据425。序列发生器403生成第一序列404和第二序列405。第一组合器406将第一序列404与第一数据424进行组合,以产生第一组合数据408。第二组合器407将第二序列405与第二数据425进行组合,以产生第二组合数据409。
将第一和第二组合数据408、409输入到发射机调制器410,以便使用第一载频411和第一时隙412来对第一和第二组合数据408、409二者进行调制。在该示例中,载频可以由振荡器421来生成。发射机调制器向RF前端415输出第一调制信号413和第二调制信号414。RF前端通过将第一和第二调制信号413、414从基带上变频到RF(射频)频率,来处理第一和第二调制信号413、414。将上变频后的信号发送到天线416和417,其中在该天线416和417处分别发送这些上变频后的信号。
在发送第一和第二调制信号之前,可以在组合器中对它们进行组合。组合器422可以是发射机调制器410或RF前端415的一部分,或者可以是单独的设备。单天线416提供用于通过辐射来发送组合的第一和第二信号的单元。上述内容在图8B中示出。
附图中的图9示出了一种方法,该方法用于使用图8A和图8B中所示的在多址通信系统中进行操作以产生共用单个信道的第一和第二信号的装置。该方法包括:为基站110、111、114分配特定的信道频率和特定的时隙,以便用来向多个远程站123-127进行发送,其中,向每个远程站123-127分配不同的训练序列。因此,在一个示例中,可以在基站控制器151、152中执行该方法。在另一个示例中,可以在基站110、111、114中执行该方法。
在该方法开始501之后,在步骤502,判断是否在基站110、111、114与远程站123-127之间建立新连接。如果答案为否,则该方法返回到开始框501并重复以上步骤。当答案为是时,建立新连接。随后,在方框503,判断是否有未使用的信道(即,任何信道频率的未使用的时隙)。如果在已使用的或未使用的信道频率上存在未使用的时隙,则在方框504分配新时隙。随后,该方法返回到开始框501并重复以上步骤。
当最终不再有未使用的时隙时(由于所有的时隙都用于进行连接),则方框503的判断结果为否,并且该方法转移到方框505。在方框505,根据第一准则集,为该新连接选择已使用的时隙以便与现有连接进行共用。可以存在多种准则。例如,一种准则可以是:如果时隙具有低业务则选择该时隙。另一种准则可以是:不多于一个的远程站123-127已使用该时隙。应当理解的是,还存在基于所使用的网络规划方法的其它可能的准则,并且该准则并不限于这两个示例。
针对新连接来选择信道频率上的已使用的时隙,以便与现有连接一起共用,随后,在方框506根据第二准则集来选择用于该新连接的TSC。这些第二准则可以包括用于在方框505进行时隙选择的准则中的一些准则,或者可以包括其它准则。一种准则是:该小区或扇区还没有将该TSC用于包括所使用时隙的信道。另一种准则可以是:相邻小区或扇区没有在该信道上使用该TSC。随后,该方法返回到开始框501并重复以上步骤。
附图中的图10A示出了图9所描述的方法存在于基站控制器600中的一个示例。在基站控制器600中存在控制器处理器660和存储器子系统650。该方法的步骤可以存储在存储器子系统650中的存储器685中的软件680中,或者存储在位于控制器处理器660中的存储器685中的软件680内,或者存储在基站控制器600中的存储器685中的软件680内,或者存储在某个其它数字信号处理器(DSP)或者具有其它形式的硬件内。如图10A所示,基站控制器600连接到移动交换中心610,并且还连接到基站620、630和640。
在存储器子系统650中示出了三个数据表651、652、653的一部分。每个数据表都存储标记为MS的列所指示的一组远程站123、124的参数值。表651存储训练序列码的值。表652存储时隙编号TS的值。表653存储信道频率CHF的值。应当理解的是,可以替代地将这些数据表布置成单个多维表,或者维度与图10A所示不相同的若干表。
控制器处理器660通过数据总线670来与存储器子系统650进行通信,以便发送和接收去往/来自存储器子系统650的参数值。在控制器处理器660中包括一些功能,其中这些功能包括:用于生成接入准许命令的功能661、用于向基站620、630、640发送接入准许命令的功能662、用于生成业务分配消息的功能663、用于向基站620、630或640发送业务分配消息的功能664。可以使用存储器685中存储的软件680来执行这些功能。
在控制器处理器660中,或者在基站控制器600中的其它位置,还可能存在用于控制基站620、630或640所发送的信号的功率电平的功率控制功能665。
应当理解的是,被示为位于基站控制器600(即,存储器子系统650和控制器处理器660)中的功能还可以位于移动交换中心610中。同样地,被描述为基站控制器600的一部分的功能中的一些功能或全部功能同样可以位于基站620、630或640中的一个或多个中。
图10B是公开基站控制器600所执行的步骤的流程图。当向远程站123、124(例如,远程站MS 23)分配信道时,例如当远程站123请求服务时,基站620、630、640(其希望服务于远程站123、124)向基站控制器600发送针对信道分配的请求消息。当在步骤602处经由数据总线670接收到该请求消息时,控制器处理器660确定是否需要新连接。如果答案为否,则该方法返回到开始框601并重复以上步骤。当答案为是时,则发起新连接建立。随后,在方框603判断是否存在未使用的信道(即,任何信道频率的未使用的时隙)。如果在已使用的或未使用的信道频率上存在未使用的时隙,则在方框604分配新时隙。随后,该方法返回到开始框601并重复以上步骤。
另一方面,如果控制器处理器660确定在任何信道频率上不存在未使用的时隙,则该控制器处理器660选择已使用的时隙。参见图10B的步骤605。该选择可以基于对存储器子系统650或者其它存储器685的访问,以便获得关于以下内容的信息:诸如时隙的当前使用的准则;以及远程站123、124中的两个都具有DARP能力,还是仅仅一个具有DARP能力。控制器处理器660选择已使用的时隙,并且选择用于该时隙的训练序列码。参见图10B的步骤606。由于该时隙是已经使用的,所以该训练序列是为该时隙所选择的第二训练序列。
为了应用用于选择时隙的准则,控制器处理器660经由数据总线670访问存储器650或者访问其它存储器685以获得信息,例如,关于时隙或训练序列或二者的当前分配,以及远程站123、124是否具有DARP能力的信息。随后,控制器处理器660生成命令(661或663),并向基站620发送该命令(662或664),以便向远程站123分配信道频率、时隙和训练序列。随后,该方法返回到开始框601并重复以上步骤。
附图中的图11示出了基站620、920中的信号流。基站控制器接口921经由通信链路950与基站控制器600进行通信。通信链路950可以是例如数据电缆或者RF链路。控制器处理器960经由数据总线970来与接收机组件922、923和924以及发射机组件927、928和929进行通信,并经由数据总线970来控制接收机组件922、923和924以及发射机组件927、928和929。控制器处理器960经由数据总线980与BSC接口921进行通信。数据总线970可以包括仅一个总线或者几个总线,并且数据总线970可以是部分双向或全部双向的。数据总线970和数据总线980可以是相同的总线。
在一个示例中,在基站天线925处,在经编码的调制后辐射信号中从远程站123、124接收请求信道准许的消息,并将该消息输入给双工器开关926。信号从双工器开关926的接收端口传递到接收机前端924,其中,该接收机前端924对该信号进行调节(例如,通过下变频、滤波和放大的方式)。接收机解调器923对调节后的信号进行解调,并且向信道解码器和解交织器922输出解调后的信号,其中,该信道解码器和解交织器922对解调后的信号进行解码和解交织,并且向控制器处理器960输出所得的数据。控制器处理器960从所得的数据中得出请求信道准许的消息。控制器处理器960经由基站控制器接口921向基站控制器600发送该消息。随后,基站控制器600操作以自主地或者与移动交换中心610一起准许去往远程站23、24的信道。
基站控制器600生成针对远程站123、124的接入准许命令和其它数字通信信号或业务(例如,分配消息),并且基站控制器600将这些命令、信号或业务经由通信链路950发送给BSC接口921。随后,经由数据总线980将这些信号发送给控制器处理器960。控制器处理器960向编码器和交织器929输出针对远程站123、124的信号,并且随后,经编码和交织的信号传递给发射机调制器928。从图11中可以看出,存在向发射机调制器928输入的几个信号,其中每个信号是针对远程站123、124的。如图11所示,可以在发射机调制器928中组合这几个信号,以便提供具有I分量和Q分量的组合调制信号。然而,可替代地,可以在发射机前端模块927中或者在发射链里的其它阶段中对这几个信号的组合执行后置调制。经调制的组合信号从发射机前端927输出,并且被输入到双工器开关926的发射端口。随后,经由双工器开关926的公共端口或天线端口向天线925输出该信号,以便进行传输。
在另一个示例中,在基站天线925处,在第二接收信号中接收来自第二远程站123、124的请求信道准许的第二消息。如上所述地对第二接收信号进行处理,并在处理后的第二接收信号中向基站控制器600发送针对信道准许的请求。
针对远程站123、124,基站控制器600如上所述地生成第二接入准许消息并向基站620、920发送该消息,并且基站620、920如上所述地发送包括第二接入准许消息的信号。
附图中的图12示出了存储器子系统650中的数据存储的示例性布置,其中,该存储器子系统650可以位于蜂窝通信系统100的本发明的方法和装置的基站控制器(BSC)600中。图12的表1001是向远程站123-127分配的信道频率值的表,其中对远程站123-127进行了编号。表1002是时隙值的表,其中示出了远程站编号123-127与时隙编号的关系。可以看出,向远程站123、124和229分配时隙编号3。类似地,表1003示出了向远程站123-127分配训练序列(TSC)的数据表。
图12的表1005示出了放大的数据表,该数据表是多维的,以便包括上述表1001、1002和1003中所示的所有参数。应当理解的是,图12中所示的表1005的一部分仅仅是将使用的完整表的一小部分。除了频率分配集的分配之外,表1005还示出了与小区的特定扇区中或小区中使用的频率集相对应的各频率分配集。在表1005中,将频率分配集f1分配给图12的表1005中所示的所有远程站123-127。应当理解的是,表1005的其它部分(其没有示出)将示出频率分配集f2、f3等(其被分配给其它远程站123-127)。数据的第四行没有示出任何值,但示出了一些重复的点,这些点指示在表1001中数据的第3行与第5行之间可以存在没有示出的多个可能的值。
相位偏移
针对基站110、111、114所发送的两个信号的调制的绝对相位可以是不相同的。为了使用相同信道(同TCH)来服务另外的用户,除了提供多于一个的TSC之外,网络还可以相对于现有的同TCH远程站对新同信道(同TCH)远程站的RF信号的符号进行相位偏移。如果有可能,网络可以使用均匀分布间隔的相位偏移来控制这些符号,从而改进接收机性能。例如,针对两个用户的载频(其具有特定的ARFCN)的相位偏移将是分开90度,针对三个用户的载频的相位偏移将是分开60度。针对四个用户的载波(ARFCN)的相位偏移将是分开45度。如上所述,这些用户将使用不同的TSC。向本发明的方法和装置中的每一个另外MS 123-127分配不同的TSC,并且每一个另外MS 123-127使用其自己的TSC和DARP特征来获得其自己的业务数据。
因此,为了改进的DARP性能,理想地,可以针对旨在去往两个不同移动站(远程站)123、124的两个信号的信道冲激响应,来将这两个信号进行π/2的相位偏移,不过,少于这个值的相位偏移也可以提供足够的性能。
当向第一和第二远程站123、124分配相同信道(即,相同信道频率上的相同时隙)时,可以(使用如先前所描述的不同训练序列)优选地向这两个远程站123、124发送信号,使得调制器928按照彼此之间相位偏移90度来调制这两个信号,从而进一步减少这些信号之间的干扰(由于相位分集的缘故)。因此,例如,从调制器928发出的I样本和Q样本可以各自表示这两个信号中的一个,其中,这两个信号按照90度相位分隔开。因此,调制器928在针对两个远程站123、124的信号之间引入了相位差。
在几个远程站123、124共用相同信道的情况下,可以使用不同的偏移来生成多个I和Q样本集。例如,如果在相同信道上存在针对第三远程站123、124的第三信号,则相对于第一信号的相位,调制器928针对第二信号和第三信号优选地引入60度和120度的相位偏移,并且所得的I和Q样本表示所有三个信号。例如,这些I和Q样本可以表示这三个信号的向量和。
用此方式,在基站620、920处,发射机调制器928提供用于在使用相同频率上的相同时隙的同时期信号(并且这些信号旨在去往不同的远程站123、124)之间引入相位差的单元。可以用其它方式来提供这些单元。例如,可以在调制器928中生成单独的信号,并且,可以通过将所得模拟信号中的一个传递通过相位偏移单元,并随后简单地对经相位偏移的信号与未经相位偏移的信号进行求和,来在发射机前端927中对所得模拟信号进行组合。
功率控制方面
下面的表2示出了信号(其由如图5所示的基站110和114发送,并且由远程站123-127接收)的信道频率、时隙、训练序列和接收信号功率电平的示例性值。
表2
表2的第3行和第4行(其用粗线矩形描绘)示出:远程站123和远程站124使用具有索引32的信道频率并且使用时隙3来从基站114接收信号,但是,这两个远程站分别被分配不同的训练序列TSC2和TSC3。类似地,第9行和第10行还示出:将相同的信道频率和时隙用于两个远程站125、127,以便从相同的基站110接收信号。可以看出,在每一种情况下,对于远程站125、127而言,这两个远程站125、127所接收的想要的信号的功率电平是基本不相同的。表3的突出显示的第3行和第4行示出:基站114发送针对远程站123的信号,并且基站114还发送针对远程站124的信号。远程站123处的接收功率电平是-67dBm,而远程站124处的接收功率电平是-102dBm。表3的第9行和第10行示出:基站110发送针对远程站125的信号,并且基站110还发送针对远程站127的信号。远程站125处的接收功率电平是-101dBm,而远程站127处的接收功率电平是-57dBm。在每一种情况下,功率电平的较大差异可能是由于远程站125、127与基站110的不同距离而造成的。或者,对于一个远程站与另一个远程站相比较而言,功率电平的差异可能是由于以下因素造成的:在发送信号的基站和接收这些信号的远程站之间,这些信号的路径损耗不同或者多径消除的量不同。
虽然一个远程站的接收功率电平与其它远程站相比的这种差异不是有意的,并且该差异对于小区规划而言是不理想的,但是其并不妨碍本发明的方法和装置的操作。
具有DARP能力的远程站123-127可以成功地对同时接收的两个同信道信号中的任意一个进行解调,只要这两个信号的幅度或者功率电平在远程站123-127的天线处是相似的。这可以在以下情况下实现:这些信号都是由相同基站110、111、114发送的(这些基站可以具有多于一个的天线,例如,一个信号一个天线),并且,因为每个远程站123-127随后按照基本相同的功率电平来接收这两个信号(比如,在彼此之间的6dB范围之内),所以这两个发送的信号的功率电平是基本相同的。如果基站110、111、114被设置为按照相似的功率电平来发送这两个信号,或者基站110、111、114按照固定的功率电平来发送这两个信号,则所发送的功率是相似的。可以通过进一步参照表2并且通过参照表3来描绘这种情形。
虽然表2示出了远程站123、124从基站114接收具有基本不同功率电平的信号,但通过更仔细的检查可以看出,如表2的第3行和第5行所示,远程站123按照相同的功率电平(-67dBm)从基站114接收两个信号,其中,一个信号是旨在去往远程站123的想要的信号,而另一个信号是旨在去往远程站124的不想要的信号。因此,在该示例中,针对远程站123-127接收具有相似功率电平的信号的准则被示为得到满足。如果移动站123具有DARP接收机,则在该示例中,该移动站123可以由此对想要的信号进行解调并拒绝不想要的信号。
类似地,通过检查(上文中的)表2的第4行和第6行可以看出,远程站124接收共用相同信道的两个信号,并且这两个信号具有相同的功率电平(-102dBm)。这两个信号均来自于基站114。对于远程站124而言,这两个信号中的一个是想要的信号,而另一个信号是不想要的信号(其旨在由远程站123使用)。
为了进一步说明以上概念,表3是表2的更改版本,其中在表3中对表2的行进行了简单的重新排序。可以看出,远程站123和124各自从一个基站114接收两个信号(一个想要的信号和一个不想要的信号),其中这两个信号具有相同的信道和相似的功率电平。此外,远程站125还从两个不同的基站110、114接收两个信号(一个想要的信号和一个不想要的信号),其中这两个信号具有相同的信道和相似的功率电平。
Figure BDA0000056100830000271
表3
已对以上描述的装置和方法进行了仿真,并发现该方法能在GSM系统中起到很好的作用。例如,上面所描述的并且在图8A、8B、10A、11和12中示出的装置可以是GSM系统的基站110、111、114的一部分。
根据本发明的方法和装置的另一个方面,基站110、111、114有可能使用相同信道来维持与两个远程站123-127的呼叫,使得第一远程站123-127具有有DARP能力的接收机,并且第二远程站123-127不具有有DARP能力的接收机。两个远程站124-127所接收的信号的幅度被设置为相差某个值范围之内的量,在一个示例中,该值范围可以是8dB和10dB之间,并且,该信号的幅度还可以被设置成使得与旨在去往不具有DARP能力的远程站124-127的信号的幅度相比,旨在去往具有DARP能力的远程站的信号的幅度更低。
MUROS移动站或者非MUROS移动站可以将其不想要的信号视为干扰。然而,对于MUROS而言,这两个信号均被视为小区中的想要的信号。具有MURO能力的网络(例如,BS和BSC)的优势在于:BS110、111、114可以在每个时隙中使用两个或更多个训练序列,而不是仅仅使用一个训练序列,使得两个信号可以都被视为期望的信号。BS110、111、114按适当的幅度来发射这些信号,使得本发明的方法和装置中的每一个移动站按足够高的幅度来接收其自己的信号,并且这两个信号维持一幅度比,使得可以检测到与这两个训练序列相对应的两个信号。该特征可以使用在BS110、111、114或者BS600中的存储器中存储的软件来实现。例如,基于MS123-127的路径损耗并且基于现有业务信道可用性来选择MS123-127以进行配对。然而,当针对一个移动站的路径损耗与针对另一个移动站123-127的路径损耗相比非常不同时,MUROS仍然可以起作用。这可能在一个移动站123-127更远离于BS110、111、114时发生。
关于功率控制,存在不同的可能配对组合。两个MS123-127可以都具有DARP能力,或者仅仅一个MS123-127可以具有DARP能力。在这两种情况下,移动站123-127处的接收幅度或者功率电平可以在彼此的10dB范围之内,并且对于MS2而言同样如此。然而,如果仅仅一个MS是具有DARP能力的,则另外的约束条件是非DARP移动站123-127的想要的(或期望的)第一信号比第二信号更高(在一个示例中,至少比第二信号高8dB)。具有DARP能力的移动站123-127接收的其第二信号与第一信号相比不低于更低的门限(在一个示例中,不低于10dB)。因此,在一个示例中,对于具有DARP/DARP能力的远程站123-127而言,该幅度比可以是0dB到±10dB,或者对于非DARP/DARP而言,可以用高出8dB到10dB的信号(为了支持非DARP移动站)。此外,对于BS110、111、114来说优选的是,发送这两个信号,使得每个MS 123-127接收高于其灵敏度限制的其想要的信号。(在一个示例中,至少高于其灵敏限6dB)。因此,如果一个MS123-127具有更多的路径损耗,则BS110、111、114按照适于实现上述目标的幅度来发送该MS的信号。这设置了绝对幅度。与另一信号的差异则确定了该另一信号的绝对幅度。
附图中的图13示出了本发明的方法和装置的具有DARP特征的远程站123-127的示例性接收机架构。在一个示例中,该接收机用于使用单天线干扰消除(SAIC)均衡器1105或者最大似然序列估计器(MLSE)均衡器1106。此外,还可以使用实现其它协议的其它均衡器。当接收到具有相似幅度的两个信号时,SAIC均衡器是优选使用的。当接收信号的幅度不相似时(例如,当与不想要的同信道信号的幅度相比,想要的信号具有更高的幅度时),通常使用MLSE均衡器。
附图中的图14示出了用于向两个远程站123-127分配相同信道的GSM系统的一部分的简化表示。该系统包括基站收发机子系统(BTS)或者基站110,以及两个远程站(移动站125和127)。网络可以经由基站收发机子系统110来向两个远程站125和127分配相同的信道频率和相同的时隙。网络向两个远程站125和127分配不同的训练序列。远程站125和127都是移动站,并且都被分配具有ARFCN(等于160)的信道频率以及具有时隙索引编号TS(等于3)的时隙。向远程站125分配TSC为5的训练序列,而向远程站127分配TSC为0的训练序列。每个远程站125、127将接收其自己的信号(如该图中的粗线所示)以及旨在去往其它远程站125、127的信号(如该图中的虚线所示)。每个远程站125、127能够对其自己的信号进行解调,同时拒绝不想要的信号。
如上所述,根据本发明的方法和装置,单个基站110、111、114可以发送第一信号和第二信号,其中,这些信号分别针对第一和第二远程站123-127,每个信号都在相同的信道上发送,并且每个信号具有不同的训练序列。当第一信号和第二信号的幅度基本在比如彼此的10dB范围之内时,具有DARP能力的第一远程站123-127能够使用这些训练序列来区分第一信号与第二信号,以及解调并使用第一信号。
总之,图14示出:网络向两个移动站分配相同的物理资源,但却向它们分配不同的训练序列。每个移动站将接收其自己的信号(如图14中的粗线所示)和旨在去往其它同TCH用户的信号(如图14中的虚线所示)。在下行链路上,每个移动站将旨在去往其它移动站的信号视为CCI并拒绝该干扰。因此,可以使用两个不同的训练序列来抑制来自另一个MUROS用户的干扰。
上行链路上的联合检测
本发明的方法和装置使用GMSK和手持装置的DARP能力来避免网络支持新调制方法的需求。网络可以在上行链路上使用现有的方法(例如,联合检测)来区分各用户。该网络使用同信道分配,其中在该分配中,向两个不同的移动站分配相同的物理资源,但是向每个移动站分配不同的训练序列。在上行链路上,本发明的方法和装置的每一个移动站123-127可以使用不同的训练序列。网络可以使用联合检测方法在上行链路上区分两个用户。
话音信号编解码器和到新用户的距离
为了减少对其它小区的干扰,BS110、111、114相对于其与远程站或移动站的距离来控制其下行链路功率。当MS123-127靠近BS110、111、114时,与距离BS110、111、114较远的远程站123-127相比,BS110、111、114在下行链路上向MS123-127发射的RF功率电平更低。当同信道用户共用相同的ARFCN和时隙时,用于这些用户的功率电平对于距离它们较远的呼叫者而言是足够大的。它们可以具有相同的功率电平,但是如果网络考虑同信道用户与基站110、111、114的距离,则可以提高该功率电平。在一个示例中,通过识别所述距离并且对新用户123-127所需要的下行链路进行估计,可以对功率进行控制。这可以通过每个用户123-127的定时提前(TA)参数来实现。每个用户123-127的RACH向BS110、111、114提供该信息。
针对用户的相似距离
另一个新颖特征是挑选与当前/现有用户具有相似距离的新用户。网络可以识别现有用户的业务信道(TCH=ARFCN和TS),其中该现有用户处于相同小区中并位于相似距离处,并且需要上述的大致相同功率电平。此外,另一个新颖特征在于:网络可以随后将该TCH分配给具有与该TCH的现有用户不相同的TSC的新用户。
话音信号编解码器的选择
另一种考量是:具有DARP能力的移动站的CCI拒绝将随着所使用的话音信号编解码器不同而变化。因此,网络(NW)可以使用该准则,并且根据到远程站123-127的距离和所使用的编解码器来分配不同的下行链路功率电平。因此,当网络找到具有到BS110、111、114的相似距离的同信道用户时,可以更好地执行上述操作。这是由于CCI抑制的性能限制的缘故。如果一个信号与其它信号相比太强,则可能由于该干扰而不能检测到较弱的信号。因此,在分配同信道和同时隙时,网络可以考虑从BS110、111、114到新用户的距离。下面给出了一些过程,网络可以执行这些过程以使对其它小区的干扰最小化。
数据传输
第一方法对正在被使用的业务信道(TCH)进行配对。在一个示例中,在网络侧实现该特征,其中对远程站123-127侧进行较小改变或者不进行改变。网络向第二远程站123-127分配一TCH,其中,该TCH已经被具有不同TSC的第一远程站123-127使用。例如,当所有TCH都已被使用时,可以将所需要的任何另外服务与使用相似功率的现有TCH进行配对。例如,如果该另外服务是4D1U数据呼叫,则网络找到四个现有语音呼叫用户,其中这些用户使用与另外的新远程站123-127具有相似功率要求的四个连续时隙。如果不存在这种匹配,则网络可以重新配置时隙和ARFCN以进行匹配。随后,网络向需要4D TCH的新数据呼叫分配四个时隙。该新数据呼叫还使用不同的TSC。此外,可以使针对该另外远程站的上行链路功率接近于或等于已使用该时隙的远程站123-127的上行链路功率。
向远程站123-127分配一个以上TSC
如果考虑使用多于一个的时隙的数据服务,则可以将所有(当其是偶数时)或者除一个之外的所有(当其是奇数时)这些时隙进行配对。因此,可以通过给予MS123-127多于一个的TSC来实现提高的容量。在一个示例中,通过使用多个TSC,远程站123-127可以将其配对的时隙组合成一个时隙,使得实际的RF资源分配可以减半。例如,对于4DL数据传输,假定MS当前在每个帧中的TS1、TS2、TS3和TS4中具有突发B1、B2、B3和B4。使用本方法,向B1和B2分配一个TSC(比如TSC0),而B3和B4具有不同的TSC(比如TSC1)。可以在TS1上发送B1和B2,在相同的帧中的TS2上发送B3和B4。用此方式,先前的4DL分配仅仅使用两个时隙来通过空中发送四个突发。SAIC接收机可以对具有TSC0的B1和B2以及具有TSC1的B3和B4进行解码。解码四个突发的管道处理可以使该特征与常规方案一起无缝地操作。
组合时隙
对一个用户的偶数数量的时隙进行组合可以使空中(OTA)分配减半,从而节省了电池能量。这还释放了用于扫描和/或监控邻居小区以及用于对服务小区和邻居小区二者进行系统信息更新的另外时间。在网络侧还存在另外的特征。网络可以基于新用户的距离来进行同信道、同时隙(co-TS)的另外分配。最初,网络可以使用用户在相似距离处的TCH。这可以通过每个用户的定时TA来实现。每个用户的RACH向BS110、111、114提供该信息。
网络业务分配的改变
以上描述还意味着:如果两个同信道、同TS用户沿不同的方向移动(一个朝向BS移动,而另一个背离BS移动),则将存在着这样的一个点:这两个用户中的一个将切换到具有更好的功率电平匹配的另一个TCH。这将不是问题,其原因在于,网络可以在不同的ARFCN和TS上连续地重新分配这些用户。某种进一步优化可以是有帮助的(比如,对要使用的新TSC的选择进行优化),这是因为,该优化与局部区域中的频率重用模式有关。该特征的优势在于:其在网络侧(例如,BS和BSC)主要使用软件改变。网络业务信道分配的改变可以增加容量。
语音和数据二者的同信道操作
可以作进一步改进。首先,对于相同TCH上的语音呼叫以及数据呼叫,可以使用同TCH(同信道和同时隙)来提高容量数据速率。该特征可以应用于GMSK调制数据服务(比如,CS1到4和MCS1到4.8PSK)。
使用更少的时隙
该特征可以应用于数据呼叫上的同信道(同TCH)的重用,以实现增加的容量。可以对数据传输的两个时隙进行配对,并且可以使用具有两个训练序列的一个时隙来发送这两时隙,其中在每个相对应的突发中使用这两个训练序列。将它们分配给目标接收机。上述操作意味着可以将4时隙下行链路减少到2时隙下行链路,这节约了接收机的功率和时间。从4时隙到2时隙的改变给予了远程站更多的时间来执行其它任务(比如,监控NC),这将改进切换或者HO。
可以放宽关于多时隙类别配置要求的分配约束条件,比如,Tra、Trb、Tta、Ttb动态和扩展动态MAC模式规则。这意味着对于网络而言存在更多的选择,以便对来自该小区中的各个呼叫者的需求进行服务。这减少或者最小化了被拒绝的服务请求的数量。从网络角度来看,这增加了容量和吞吐量。每个用户可以在不损害QoS的情况下使用更少的资源。更多的用户可以被服务。在一个示例中,这可以实现为网络侧上的软件改变,并且远程站123-127被调适以在其DARP能力之上接受另外的TSC。网络业务信道分配上的改变可以增加容量吞吐量。即使在网络繁忙的情况下,也可以节约上行链路网络资源的使用。可以节省远程站123-127上的功率。可以实现更好的切换性能和对网络分配数据呼叫的更少限制,并且可以实现改善的性能。
双载波
为了改善性能,本发明的方法和装置还可以结合双载波来使用,以提高性能。为了提高数据速率,已有一种分配双载波的3GPP规范,其中MS(或者UE或远程站)可以根据该双载波同时获得两个ARFCN,以便增加数据速率。因此,远程站使用更多的RF资源来获得额外的数据吞吐量,这强化了上述论点。
用于信令信道的多帧偏移和功率控制
用于在远程站和基站之间进行通信(例如在语音呼叫期间)的信号包括信令信道上的信令数据和业务信道上的业务数据(例如,语音)二者。如果信令数据或者业务数据的质量或完整性不够,则该通信链路将失败。
与相应的业务信道相比,信令信道更容易受到无线路径性能下降的负面影响。对此至少有两个原因。一个原因在于:与业务数据相比,发送更少的信令数据。另一个原因在于:与用于语音数据的编码相比,信令数据的编码更不稳健。下面讨论这些问题。作为结果,相关联的语音业务信道上所发送的数据的质量下降之前,信令信道上所发送的数据的质量可能已下降。因此,由于过多的信令消息丢失,所以即使用户接收到良好的话音质量,GSM网络也可能终止针对该用户的通信(例如,语音呼叫)。
根据本发明的方法和装置,有可能通过改进的网络管理、功率控制和同步,来确保信令数据的信号完整性不差于业务数据。
根据本发明的一个方面,按照与发送业务数据的幅度相比更高的幅度来发射所发送数据帧的信令数据。
根据另一个方面,按照一幅度来发射信令数据,其中,该幅度足以确保远程站所接收信号的信令数据部分的幅度大于或等于该接收信号的业务数据部分的幅度。
根据另一个方面,按照一幅度来发射信令数据,其中,该幅度足以确保远程站所接收信号的信令数据部分的幅度大于该接收信号的业务数据部分的幅度。
根据本发明,可以将信号的包括信令数据的部分的幅度设置为比现有技术中所使用的值更大的值,作为结果,信令数据的信号完整性不差于业务数据。
根据本发明的另一个方面,为了减少第二信号的信令数据部分对第一信号的信令数据部分的干扰,这些信号被发送成使得任何一个接收机在不同的时刻接收这两个信号的信令数据部分。
根据本发明的另一个方面,这可以通过对针对两个远程站的信号进行同步,并将一个信号相对于另一个信号在时间上进行偏移来实现。
根据本发明的另一个方面,可以对各自去往或来自不同远程站的若干信号进行同步,并且可以将这些信号相对于彼此在时间上进行偏移。
根据本发明的另一个方面,可以对各自向不同基站(例如,若干相邻小区的基站)发送的或各自从该不同基站发送的若干信号进行同步,并且可以将这些信号相对于彼此在时间上进行偏移。
根据本发明的另一个方面,信令数据的幅度的增加和相对于彼此在时间上的信号偏移可以应用于上行链路,或者可以应用于下行链路,或者可以应用于上行链路和下行链路二者。
以下参照附图来更详细地描述这些方面。
图15是示出用于全速率话音的TCH/FS多帧的结构的示图。在连续的帧中(例如,在标记为‘T’的帧0、1、2等中)发送业务信道(TCH)数据,而每26个帧中(例如,在标记为‘S’的帧12中)仅发送一次SACCH数据(用于信令)。如果不能对SACCH突发进行成功的解码,则SACCH帧是无效的并且该链路失败,随后重新建立该链路,从而导致了业务数据的丢失。相比而言,如果不能成功地对TCH帧的TCH突发进行完全解码,则TCH帧可以仍然是部分有效的,并且可以维持该链路。此外,即使当整个TCH帧都无效时,用户仍然能够根据包括一个或多个无效或丢失的TCH帧的语音数据来重构话音。
通常使用自适应多速率(AMR)编解码器来对包括话音数据的业务信道的数据进行编码。GSM/GERAN通信系统和UMTS通信系统二者均指定了用于话音数据的AMR编解码器。与更早的GSM版本中所指定的话音编解码器相比,这些编解码器具有更出众的性能。例如,与标准GSM阶段1中所定义的全速率话音(FR)编解码器相比,这些编解码器提供更好的性能,并且与GSM阶段2中所定义的增强型全速率话音(EFR)编解码器相比,这些编解码器具有出众的性能。在题目为“3GPP TS 26.101 V6.0.0(2004-09)Technical Specification 3rd Generation Partnership Project;TechnicalSpecification Group Services and System Aspects;Mandatory speech codecspeech processing functions;Adaptive Multi-Rate(AMR)speech codec framestructure(Release 6)”的3GPP规范中给出了用于AMR的帧结构的细节。
AMR编解码器提供了一系列模式。这些模式提供了低比特速率下的良好话音可理解性和高比特速率下的更优话音质量。当无线信道状况良好时,通常使用高比特速率模式。另一方面,低比特速率模式通常用于经历较差无线信道状况的信道。通常不存在这种调整信令信道(例如,SACCH)的比特速率的机制,因此没有很好地保护信令数据以免受信道性能下降的影响。在GSM的早期阶段期间定义了SACCH,并且SACCH的编码强度可能没有使用较新编码方案(如AMR编解码器中所使用的)的其它信道的编码强度那样强。
在GSM/EDGE通信网络中,当与相关联的信令信道相比时,具有低比特速率的AMR全速率话音信道表现得更好。相关联的信令信道的示例包括快速随路控制信道(FACCH)和所谓的慢速随路控制信道(SACCH)。
对于具有MUROS能力的网络(例如,当基站110、111、114、基站控制器141-144以及远程站123-127具有MUROS能力时),信令数据(例如,SACCH)不能表现得和TCH一样好的危险性增加了,其原因在于,远程站123-127可以接收具有相同时隙的两个信号,其中一个信号是想要的信号,而另一个信号是针对另一个远程站123-127的信号,因此想要的信号的信令数据可以按照与另一个信号到达远程站123-127的时间基本相同的时间到达远程站123-127。这另一个信号表现为对想要的SACCH的干扰。
根据MUROS操作,针对第一远程站123-127的第一信号可以按照与第二远程站123-127的信号基本相同的时间到达第一远程站123-127。因此,第二远程站123-127的信号与第一远程站123-127的信号相干扰。如上所述,如果第二信号的信令数据部分的幅度增加,则第二信号的该信令数据部分将与第一信号更多地相干扰。
当第一远程站123-127正在接收其自己的业务数据时,或者替代地当该第一远程站123-127正在接收其自己的信令数据时,第二信号的信令数据部分可能到达第一远程站123-127。
如果当第一远程站123-127正在接收其自己的业务数据时,第二信号的信令数据部分到达第一远程站123-127,则在针对第一远程站123-127的第一信号中可能由于干扰而存在业务数据的丢失帧。然而,由于仅仅在例如多帧中的一个帧中发送信令数据,所以可能仅影响到第一信号的一个或几个(例如,多达两个)业务数据帧,并且在该多帧中还存在许多其它业务数据帧。因此,第二远程站123-127的信令数据的幅度增加对第一远程站123-127的影响可能是较小的。
如果当第一远程站123-127正在接收其自己的信令数据时,第二信号的信令数据部分到达第一远程站123-127,则由于信令数据帧丢失时该链路可能失败,所以对第一远程站123-127的影响可能较大。然而,如果针对第一远程站和第二远程站123-127二者的信号的信令数据部分在幅度上增加大约相同的量(与现有技术相比而言),则该影响是可忽略的。
在特定数量的SACCH失败(比如,在一个示例中,25次失败)之后,发生GSM系统的无线链路失败。掉话一般是这种信令信道失败的结果。引入诸如AMR的改进的编解码器,使得当使用这种编解码器时,TCH性能优于SACCH性能。作为结果,由于信令信道失败的缘故,发生了更多的掉话。本发明的方法和装置通过使用导致改善的性能的功率控制和新定时设置来解决该问题。本发明的方法和装置提供了一种具备新颖性和创造性的方法,该方法用于:对网络的小区进行同步;以及对信令信道的功率或幅度使用时间偏移和/或改进的功率控制。作为结果,性能可得以提高,尤其是在拥塞或高负载系统中。这可以与远程站123-127和网络(例如,基站110、111、114和基站控制器141-144)二者相结合起到很好的作用。还有可能在不使用小区同步的情况下,在去往/来自不同远程站的信号之间或者在去往/来自不同的基站的信号之间提供时间偏移。然而,使用小区同步的优势在于更好地定义和控制这些时间偏移。
通过将这些特征控制为功率控制和定时控制,可以在具有DARP能力的远程站123-127的链路层上以及在网络系统控制层处实现本发明的方法和装置。
本发明的方法和装置通过以下方式来改进信令:1)功率控制;以及2)通过进行初始系统定时的定时控制。本发明的方法和装置可以用于通过使用具有MUROS能力的设备以及常规GSM设备来改进信令。本发明的方法和装置还可以减少通过使用重复的SACCH和重复的FACCH而引入的可能延迟。
不对GSM规范所定义的GERAN小区进行同步。因此,通信系统可以以随机起始时间来操作。为了使用多个网络上可用的公知辅助GPS(AGPS)功能,期望通过GPS设备来对新网络进行同步。作为进行同步的结果,还有可能得到一些其它较小收获,比如,略微更优的DARP性能和更长的电池寿命以及无缝切换。针对GERAN系统中的信令在小区之间使用时间偏移是具备新颖性和创新性的特征。
根据现有技术操作的GERAN网络使SACCH基于各小区自己的帧时钟独立地进行操作,而不进行小区之间的协调。通过使用重复的SACCH和重复的FACCH,GERAN网络对信令信道的低质量作出反应。作为该重复传输的结果,这减慢了层2上的信令,因此是不利的。
图16是用于增加信令数据的功率和/或向信令数据应用单个或多个帧偏移的方法的流程图。为了解决信令信道上的较差质量的问题,不同于现有技术,本发明的方法和装置能够向信令数据或被称为控制突发的数据突发分配更多的功率,并且能够在发送控制信号或者信令数据时使用时间偏移。为了确保在容量受限的情况下给予信令更好的生存机会,进行下面考虑。(在图16A中示出了这些步骤。)
为了使信令与先前相比更可靠(可选地,与业务数据相比更可靠),当在信令信道中发生错误时,网络(例如,BS和BSC)和远程站124-127中的任意一个或二者可以增加信令信道的功率(在一个示例中,比TCH高1dB)。例如,跟踪信令信道的质量(步骤1605)。确定信令信道是否具有高于门限的错误率(步骤1610)。可以检测若干参数以便对错误进行量化。一个这种参数可以是错误率。如果在信令信道上存在不可接受的高错误率,则可以增加该信令信道上的发射功率(步骤1620)。可以在其上发射额外功率的信令信道包括SACCH和FACCH。
在步骤1630,可以应用帧偏移。如图16B、16C所示,可以单独地执行功率的增加或者帧偏移的应用。此外,可以应用如图16B所示的第一迭代环路,以便将信令数据的幅度调整达到幅度的极限值,并且随后可以应用如图16C所示的第二迭代环路,以便将帧偏移逐渐地调整达到极限值。或者,可以以其它顺序来应用图16B和16C所示的环路,即,首先应用图16C的环路,随后应用图16B的环路。
为了使网络下行链路SACCH更可靠地用于两个MUROS用户123-127,可以交替地应用针对这两个MUROS SACCH的额外功率(即,用户A在奇数SACCH传输上获得额外的SACCH功率,而用户B在偶数SACCH传输上获得额外的SACCH功率等等)。
如下所述地对SACCH进行定时。在每26个帧中,GERAN网络可以在邻居小区的通信信号之间应用一次帧偏移(即,时间偏移)(步骤1630),尤其是对于具有CCI或ACI的那些小区。作为结果,即使使用与TCH相比更高的功率来发射SACCH,在任何时刻,该集群中也仅有一个小区正在提高SACCH功率电平。在一个示例中,该时间偏移可以是多个帧。
虽然具有较高幅度或功率电平的SACCH的确对使用例如载频ARFCN-1、ARFCN和ARFCN+1(即,三个相邻的信道频率,或者全部彼此相邻的一些频率)的用于例如三个小区的TCH具有某种影响(以干扰的形式),但是如果使用较好的编解码器(例如,AMR)来发送TCH,则该干扰也可以较小。此外,(针对每个帧中一个突发的情况),该干扰将仅仅在每26个突发中的一个突发期间发生,这是因为,TCH数据是在连续的帧中发送,而SACCH数据是每26个帧发送一次。虽然在帧中发送的SACCH数据可能对TCH突发具有影响,但是一般并不会在与TCH数据(其中,SACCH数据对其表现为干扰)相同的ARFCN上发送该SACCH数据。因此,只要用于小区的信令信道的ARFCN与邻居小区所使用的ARFCN不相邻,就可以使在信令信道(例如SACCH)上使用较高功率对TCH的影响最小化,并且有可能避免该影响。
此外,与其它频率重用小区相比,两个(使用相同载频的)频率重用小区可能碰巧更靠近。与均匀分布的六边形小区模型不同,这种更靠近的小区的情况的确发生得比较频繁,其原因在于,例如,较大的小区被划分成较小的小区以增加容量。
图15(a)和15(b)示出了两个多帧,这些多帧具有13个帧的多帧时间偏移。根据本发明,两个重用小区可以相互具有13个帧的时间偏移,以便向它们提供更高的保护,这是因为,这两个小区将各自在另一小区发送空闲帧时发送SACCH帧。由于干扰的主要来源现在是时间的偏移,所以这可以确保更优的SACCH性能。该时间偏移可以用于实现较大的优势,并且该时间偏移可以应用于最坏情形,例如,当两个小区针对信令信道使用相同频率时(如上所述)。
可以将该方法存储为在存储器962中存储的软件中的可执行指令,其中,该可执行指令由如图17所示的BTS中的处理器960来执行。还可以将该方法存储为在存储器中存储的软件中的可执行指令,其中,该可执行指令由BSC的处理器来执行。MS使用其被指示要使用的TSC。
在一个或多个示例性实施例中,本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或者其任意组合的方式来实现。当使用软件实现时,可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者,其中,通信介质包括有助于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够访问的任何可用介质。通过示例的方式而非限制,这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外,任何连接可以适当地称为计算机可读介质。例如,如果使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(比如红外线、无线电和微波)从网站、服务器或其它远程源传输软件,则该同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或无线技术(比如红外线、无线电和微波)包括在介质的定义中。本申请所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘,其中,磁盘通常以磁的方式再现数据,而光盘利用激光以光的方式再现数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
本申请所描述的方法可以通过各种方式来实现。例如,这些方法可以用硬件、固件、软件或其组合的方式来实现。对于硬件实现,用于检测ACI、对I和Q样本进行滤波、消除CCI等等的处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、设计为执行本申请所描述功能的其它电子单元、计算机或者上述的组合中。
为使本领域任何技术人员都能够实现或者使用本发明,提供了对本发明的以上描述。对于本领域技术人员而言,对所公开内容的各种修改是显而易见的,并且,本申请所定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神或保护范围的基础上适用于其它变型。因此,本发明并不限于本申请所描述的示例,而是与本申请所公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。
本领域技术人员应当理解,信息和信号可以使用任意多种不同的技术和方法来表示。例如,在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或者其任意组合来表示。
本领域技术人员还应当明白,结合本申请所公开实施例描述的各个说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的这种可互换性,以上对各个说明性的组件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件,取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每个特定应用,以变通的方式实现所描述的功能,但是,这种实现决策不应解释为导致背离本发明的保护范围。
使用设计为执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合,可以实现或执行结合本申请所公开实施例描述的各个说明性逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器,或者,该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合,例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合,或者任何其它此种配置。
可以直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或者在二者组合中实现结合本申请所公开实施例描述的方法的步骤或者算法。软件模块可以位于随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,并能够向该存储介质写入信息。或者,存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。或者,处理器和存储介质也可以作为分立组件位于用户终端中。
因此,本发明并不受到除依据所附权利要求书之外的限制。

Claims (32)

1.一种用于改进信令的方法,包括:
跟踪所述至少一个信令信道的质量;
确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及
如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
通过对邻居小区之间的信号进行时间偏移来控制定时。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括:
向所述至少一个信令信道应用帧偏移。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
5.根据权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道,并且其中,所述增加所述至少一个信令信道的功率的步骤还包括:
增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
6.根据权利要求4所述的方法,其中,所述增加所述至少一个信令信道的功率的步骤还包括:
增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
7.一种用于改进信令的方法,包括:
跟踪所述至少一个信令信道的质量;
确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及
对所述至少一个信令信道应用帧偏移。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
9.一种用于改进信令的装置,包括:
用于跟踪所述至少一个信令信道的质量的单元;
用于确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率的单元;以及
用于如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率的单元。
10.根据权利要求9所述的装置,还包括:
用于通过对邻居小区之间的信号进行时间偏移来控制定时的单元。
11.根据权利要求9所述的装置,还包括:
用于向所述至少一个信令信道应用帧偏移的单元。
12.根据权利要求9所述的装置,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
13.根据权利要求11所述的装置,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道,并且其中,所述用于增加所述至少一个信令信道的功率的单元还包括:
用于增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率的单元,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
14.根据权利要求12所述的装置,其中,所述用于增加所述至少一个信令信道的功率的单元还包括:
用于增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率的单元,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
15.一种用于改进信令的装置,包括:
用于跟踪所述至少一个信令信道的质量的单元;
用于确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率的单元;以及
用于对所述至少一个信令信道应用帧偏移的单元。
16.根据权利要求15所述的装置,其中,所述至少一个信令信道423包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
17.一种基站920,包括:
控制器处理器960;
天线925;
双工器开关926,其能够操作地连接到所述基站天线925;
接收机前端924,其能够操作地连接到所述双工器开关926;
接收机解调器923,其能够操作地连接到所述接收机前端924;
信道解码器和解交织器922,其能够操作地连接到所述接收机解调器923和所述控制器处理器960;
基站控制器接口921,其能够操作地连接到所述控制器处理器960;
编码器和交织器929,其能够操作地连接到所述控制器处理器960;
发射机调制器928,其能够操作地连接到所述编码器和交织器929;
发射机前端模块927,其能够操作地连接到所述发射机调制器928并且能够操作地连接到所述双工器开关926;
数据总线970,其能够操作地连接在所述控制器处理器960与所述信道解码器和解交织器922、所述接收机解调器923、所述接收机前端924、所述发射机调制器928和所述发射机前端927之间;以及
软件961,其存储在所述存储器962中,其中,所述软件961包括用于改进信令的指令,该改进信令包括:
跟踪所述至少一个信令信道的质量;
确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及
如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率。
18.根据权利要求17所述的基站920,还包括:
用于通过对邻居小区之间的信号进行时间偏移来控制定时的指令。
19.根据权利要求17所述的基站920,还包括:
用于向所述至少一个信令信道应用帧偏移的指令。
20.根据权利要求17所述的基站920,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
21.根据权利要求19所述的基站920,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道,并且其中,所述用于增加所述至少一个信令信道的功率的指令还包括:
增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
22.根据权利要求20所述的基站920,其中,所述用于增加所述至少一个信令信道的功率的指令还包括:
增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
23.一种基站920,包括:
控制器处理器960;
天线925;
双工器开关926,其能够操作地连接到所述基站天线925;
接收机前端924,其能够操作地连接到所述双工器开关926;
接收机解调器923,其能够操作地连接到所述接收机前端924;
信道解码器和解交织器922,其能够操作地连接到所述接收机解调器923和所述控制器处理器960;
基站控制器接口921,其能够操作地连接到所述控制器处理器960;
编码器和交织器929,其能够操作地连接到所述控制器处理器960;
发射机调制器928,其能够操作地连接到所述编码器和交织器929;
发射机前端模块927,其能够操作地连接到所述发射机调制器928并且能够操作地连接到所述双工器开关926;
数据总线970,其能够操作地连接在所述控制器处理器960与所述信道解码器和解交织器922、所述接收机解调器923、所述接收机前端924、所述发射机调制器928和所述发射机前端927之间;以及
软件961,其存储在所述存储器962中,其中,所述软件961包括用于改进信令的指令,该改进信令包括:
跟踪所述至少一个信令信道的质量;
确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及
对所述至少一个信令信道应用帧偏移。
24.根据权利要求23所述的基站920,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
25.一种计算机程序产品,包括:
计算机可读介质,其包括:
用于使计算机改进信令的代码,该代码包括用于改进信令的指令,该改进信令包括:
跟踪所述至少一个信令信道的质量;
确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及
如果所述错误率高于所述门限,则增加所述至少一个信令信道的功率。
26.根据权利要求25所述的计算机程序产品,还包括:
用于通过对邻居小区之间的信号进行时间偏移来控制定时的指令。
27.根据权利要求25所述的计算机程序产品,还包括:
用于向所述至少一个信令信道应用帧偏移的指令。
28.根据权利要求25所述的计算机程序产品,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
29.根据权利要求27所述的计算机程序产品,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道,并且其中,所述用于增加所述至少一个信令信道的功率的指令还包括:
增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
30.根据权利要求28所述的计算机程序产品,其中,所述用于增加所述至少一个信令信道的功率的指令还包括:
增加两个MUROS慢速随路控制信道的功率,其中,在第一传输上增加第一所述慢速随路控制信道的所述功率,而在第二所述传输上增加第二所述慢速随路控制信道的功率。
31.一种计算机程序产品,包括:
计算机可读介质,包括:
用于使计算机改进信令的代码,该代码包括用于改进信令的指令,该改进信令包括:
跟踪所述至少一个信令信道的质量;
确定所述至少一个信令信道是否具有高于门限的错误率;以及
对所述至少一个信令信道应用帧偏移。
32.根据权利要求31所述的计算机程序产品,其中,所述至少一个信令信道包括慢速随路控制信道和快速随路控制信道。
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