CN111148210A - 移动通信系统的用户站和用于该用户站的运行方法 - Google Patents

Abstract

移动通信系统的用户站和用于该用户站的运行方法。用于利用码分多址CDMA来运行具有至少一个主机站的移动通信系统的用户站的方法，该方法具有如下步骤：根据表征用户站的位置的第一位置信息来确定用于从用户站到主机站的数据传输的第一定时提前值；在使用该第一定时提前值的情况下将第一数据发送给主机站。

Description

移动通信系统的用户站和用于该用户站的运行方法

技术领域

本公开涉及一种用于利用码分多址CDMA（英文：code division multipleaccess）来运行具有至少一个主机站的移动通信系统的用户站的方法。

本公开还涉及这种用户站。

背景技术

根据CDMA原理进行工作的移动通信系统、诸如蜂窝状移动无线电系统是已知的。

发明内容

优选的实施方式涉及一种用于利用码分多址CDMA来运行具有至少一个主机站的移动通信系统的用户站的方法，该方法具有如下步骤：根据表征用户站的位置的第一位置信息来确定用于从用户站到主机站的数据传输的第一定时提前值；在使用该第一定时提前值的情况下将第一数据发送给主机站。在这种情况下，有利地，充分利用以第一位置信息的形式存在的先验知识，以便获得第一定时提前值，该第一定时提前值能够实现与主机站的同步。在此，第一定时提前值尤其是表征一时间差，用户站可以相对于由主机站预先给定的时基提前了该时间差地发出第一数据，以便第一数据在考虑到相对应的信号渡越时间（例如由在包围用户站的介质中的光速而造成）的情况下与主机站的时基同步地到达主机站。

在其它优选的实施方式中规定，第一位置信息已经存在于用户站中，例如存在于应用层上，例如以用户站的位置（例如具有GPS（和/或格洛纳斯（Glonass）和/或伽利略和/或其它）坐标或位置信息，这些坐标或位置信息例如也能借助于内部空间（“indoor”）定位系统来获得）和/或速度和/或移动方向的形式，尤其是通过相对应的传感装置（例如GPS模块或者其它可类比的系统，如上所述（内部空间坐标也是可能的））来确定。

在其它优选的实施方式中规定，根据第一位置信息和表征主机站的位置的第二位置信息来实施对第一定时提前值的确定。对此，例如可以确定用户站与主机站之间的当前距离并且从中推导出第一定时提前值。在其它优选的实施方式中，第二位置信息例如可以通过对用户站的配置或参数化来预先给定。

在其它优选的实施方式中，第二位置信息可以替选地或补充地由用户站根据第一位置信息来选择或确定。例如，用户站可以拥有一个或多个具有其位置的主机站的清单、尤其是地图，并且基于第一位置信息，用户站可以从该清单或地图中确定空间上接近的或最近的主机站或其位置。

在其它优选的实施方式中规定，附加地根据环境信息来实施对第一定时提前值的确定，这些环境信息表征用户站和/或主机站的环境对从用户站到主机站的数据传输的影响。由此，可以进行到主机站的数据传输的还更精确的同步。

在其它优选的实施方式中规定，该方法具有如下步骤：确定是否存在用于从用户站到主机站的数据传输的视线连接（英文：LOS（line of sight）-condition，（视线）条件）。在这种情况下，优选地可以使用例如根据距离（根据第一和第二位置信息）确定的第一定时提前值。因此，在其它优选的实施方式中规定：第一定时提前值根据在用户站与主机站之间的距离来确定。

在其它优选的实施方式中规定，只要不存在视线连接，对于发送第一数据来说就使用比根据距离确定的第一定时提前值更大的值，因为在这些情况下信号渡越时间通常比在直接视线连接的情况下更大。

在其它优选的实施方式中规定，该方法具有如下步骤：关于要用于到主机站的将来的数据传输的第二定时提前值从主机站接收控制信息。与此相对应地，主机站可以预先给定控制信息，以便例如预先给定用于匹配从此以后要由用户站使用的定时提前值的控制回路（Regelschleife）或影响该控制回路。

在其它优选的实施方式中规定，根据如下要素中的至少一个要素来确定第二定时提前值：第一定时提前值、第一位置信息、第二位置信息、周围环境信息、控制信息。由此，可以特别精确地确定用于到主机站的数据传输（上行链路数据传输）的当前能使用的定时提前值。

其它优选的实施方式涉及一种用于利用码分多址CDMA的具有至少一个主机站的移动通信系统的用户站，其中该用户站构造用于实施如下步骤：根据表征用户站的位置的第一位置信息来确定用于从用户站到主机站的数据传输的第一定时提前值；在使用该第一定时提前值的情况下将第一数据发送给主机站。

在其它优选的实施方式中规定，该用户站被构造用于实施按照这些实施方式的方法。

其它优选的实施方式涉及一种利用码分多址CDMA的移动通信系统，该移动通信系统具有至少一个主机站和至少一个按照这些实施方式的用户站。

其它优选的实施方式涉及按照这些实施方式的方法和/或按照这些实施方式的用户站和/或按照这些实施方式的移动通信系统用于使从用户站到主机站的数据传输同步的应用。

本发明的其它特征、应用可能性以及优点从对本发明的实施例的随后的描述中得到，所述实施例在附图的图中示出。在此，所有描述或者示出的特征本身或以任意的组合来形成本发明的主题，与它们在专利权利要求书中的合并或者它们的回引无关，以及与它们在说明书中或在附图中的表达或呈现无关。

附图说明

在附图中：

图1示意性地示出了按照优选的实施方式的移动通信系统的简化框图；

图2示意性地示出了按照优选的实施方式的方法的简化流程图；

图3示意性地示出了按照其它优选的实施方式的方法的简化流程图；

图4示意性地示出了按照优选的实施方式的用户站的简化框图；以及

图5示意性地示出了按照其它优选的实施方式的方法的简化流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了按照优选的实施方式的移动通信系统100的简化框图。通信系统100例如可以是蜂窝状移动无线电系统，其中多个用户站110a、110b与主机站120（“基站”）交换数据。该通信系统使用码分多址方法（CDMA），其中不同的用户站110a、110b分别使用不同的、例如彼此正交的码，以便使要传输到主机站120的数据彼此去相关。

优选的实施方式涉及一种用于运行CDMA通信系统100的用户站110a的方法，其中该方法具有如下步骤，也参见图2中的流程图：根据表征用户站110a的位置的第一位置信息P1来确定200用于从用户站110a（图1）到主机站120的数据传输的第一定时提前（TA）值TA1；在使用第一定时提前值TA1的情况下将第一数据D1（图1）发送202（图2）给主机站120。在这种情况下，有利地，充分利用以第一位置信息P1的形式存在的先验知识，以便获得第一定时提前值TA1，该第一定时提前值能够实现与主机站120的（初始）同步。在此，第一定时提前值TA1尤其是表征一时间差，用户站110a可以相对于由主机站120预先给定的时基（例如借助于“下行链路控制信道（downlink control channels）”、即用于通过主机站120将控制信息传送给用户站110a、110b的信令信道来用信号通知）提前了该时间差地发出第一数据D1，以便第一数据D1在考虑到相对应的信号渡越时间（例如由在包围用户站110a的介质中的光速而造成）的情况下与主机站120的时基同步地到达主机站120。

在发送202的步骤（图2）之后，必要时可以进行对TA值的进一步细化或更新，参见可选的步骤204。这一点稍后进一步予以描述。

在其它优选的实施方式中规定：第一位置信息P1已经存在于用户站110a中，参见图1，例如存在于应用层上，例如以用户站110a的位置（例如具有GPS坐标）和/或速度和/或移动方向的形式，尤其是通过相对应的传感装置（例如GPS模块，未在图1中示出）来确定。

在其它优选的实施方式中规定：根据第一位置信息P1（图1）和表征主机站120的位置的第二位置信息P2来实施对第一定时提前值TA1的确定200（图2）。对此，例如可以确定用户站110a与主机站120之间的当前距离d1并且从中特别精确地推导出第一定时提前值TA1。在其它优选的实施方式中，第二位置信息P2例如可以通过对用户站110a的配置或参数化来预先给定。

在其它优选的实施方式中，第二位置信息P2可以替选地或补充地由用户站110a根据第一位置信息P1来选择或确定。例如，用户站110a可以拥有一个或多个具有其位置的主机站120的清单、尤其是地图，并且基于第一位置信息P1，用户站110a可以从该清单或地图中确定空间上接近的或最近的主机站120或其位置。

在其它优选的实施方式中规定：附加地根据环境信息或周围环境信息UI来实施对第一定时提前值TA1的确定200（图2），这些环境信息或周围环境信息表征用户站110a、110b和/或主机站120的环境U对从用户站110a到主机站120的数据传输的影响。由此，可以进行到主机站120的数据传输的还更精确的同步。

在其它优选的实施方式中，环境信息UI例如可包括关于在环境U中的对象130的信息，这些对象例如可影响从用户站110a到主机站120的数据传输，例如通过对在用户站110a与主机站120之间的直接视线连接的遮暗或遮盖来影响从用户站110a到主机站120的数据传输。这在图2中示例性地针对其它用户站110b来示出。在用户站110b与主机站120之间的视线中存在对从用户站110b到主机站120的数据传输有潜在影响的对象130。在其它优选的实施方式中，该事实情况可以通过环境信息UI来表征，使得可以通过将环境信息UI包括到步骤200（图2）中的确定之内来考虑将对象130的存在用于确定第一定时提前值。

在其它优选的实施方式中、参见图3中的流程图规定，该方法具有如下步骤：确定210是否存在用于从用户站110a到主机站120的数据传输的视线连接（英文：LOS（line ofsight）-condition，（视线）条件）。在这种情况下，优选地可以使用例如根据距离（根据第一和第二位置信息P1、P2）来确定的第一定时提前值TA1（图2）。因此，在其它优选的实施方式中规定：第一定时提前值TA1根据在用户站110a与主机站120之间的距离d1来确定。

在其它优选的实施方式中规定：只要不存在视线连接，对于发送第一数据D1（图1）来说就使用比根据距离确定的第一定时提前值TA1更大的值，因为在这些情况下信号渡越时间通常比在直接的视线连接的情况下更大。这通过图3中的步骤212来表示并且例如被考虑用于用户站110b（图1），该用户站110b与主机站120的直接视线连接被对象130妨碍，该对象例如可以是建筑物或地貌。

在其它优选的实施方式中规定：该方法具有如下步骤：关于要用于到主机站120的将来的数据传输的第二定时提前值TA2来从主机站120接收控制信息SI（图2）。与此相对应地，主机站120可以预先给定控制信息SI，以便预先给定用于匹配从此以后要由用户站使用的定时提前值的控制回路或影响该控制回路。这例如可以在图2中的流程图的可选步骤204中进行，即例如紧接着上文已经描述的步骤200、202进行。在其它优选的实施方式中，步骤204也可以重复，优选地周期性地重复，以便使第二定时提前值TA2与当前的实际情况、诸如用户站110a、110b的发生变化的位置和/或发生变化的环境条件（移动的对象130）和/或数据传输的传播条件匹配。

在其它优选的实施方式中规定，根据如下要素中的至少一个要素来确定204第二定时提前值TA2：第一定时提前值TA1、第一位置信息P1、第二位置信息P2、周围环境信息UI、控制信息SI。由此，可以特别精确地确定用于到主机站120的数据传输（上行链路数据传输）的当前能使用的定时提前值。

其它优选的实施方式涉及一种用于利用码分多址CDMA的具有至少一个主机站120的移动通信系统100的用户站110a、110b（图1），其中该用户站110a、110b被构造用于实施上文示例性地参考图2、3所描述的方法。

其它优选的实施方式涉及一种利用码分多址CDMA的移动通信系统100，该移动通信系统具有至少一个主机站120和至少一个按照这些实施方式的用户站110a、110b。

其它优选的实施方式涉及按照这些实施方式的方法和/或按照这些实施方式的用户站110a、110b和/或按照这些实施方式的移动通信系统100用于使从用户站110a、110b到主机站120的数据传输同步的应用。由此，可以有利地减少或避免所谓的多址干扰，这些多址干扰在其它情况下由于缺乏多个用户站110a、110b彼此间的同步而出现。虽然，在应用CDMA原理的情况下在有些系统中尤其是对于上行链路数据传输来说不一定需要这种同步，但是这种同步能够有利地通过更高的传输容量以及在接收器（例如主机站120）处的更简单的解调制来实现经改善的传输。

图4示意性地示出了按照其它优选的实施方式的用户站110a'的简化框图。例如，图1中的用户站110a、110b可具有在图4中描绘的配置110a'。用户站110a'具有计算单元10（例如微处理器和/或微控制器和/或可编程逻辑模块、尤其是FPGA，和/或专用集成电路ASCI，和/或数字信号处理器DSP，和/或它们的组合）和存储单元12。存储单元12具有：易失性存储器12a、尤其是工作存储器（RAM）和非易失性存储器12b、例如闪速EEPROM。在非易失性存储器12b中存储有至少一个用于计算单元10的计算机程序PRG，该计算机程序控制对按照这些实施方式的方法的实施和/或用户站110a'的其它运行。可选地，设置发送-接收装置（收发器）14，用于将数据D1（图1）发送给主机站120（上行链路方向）和接收由主机站120发送的数据（下行链路方向）。进一步可选地，设置GPS（全球定位系统（global positioningsystem））模块16，用于确定第一位置信息P1（图1）。

图5示意性地示出了按照其它优选的实施方式的方法的简化流程图。在步骤220中，通过用户站110a（图1）根据第一和第二位置信息P1、P2来确定初始定时提前值TA1，该初始定时提前值例如能被用于从用户站110a到主机站120的首次上行链路数据传输D1。尤其是，从用户站110a到主机站120的该首次上行链路数据传输可包括RACH（随机访问信道（random access channel））方法。

在步骤222（该步骤222例如对应于正在进行的数据传输（即例如在成功的首次上行链路数据传输之后））中，优选地在使用更高的处理层的情况下确定在用户站110a与主机站120之间的相对位置和/或速度，和/或确定在环境中的对象130的位置和/或速度（对应于环境信息UI）。

在步骤224中，利用在先前的步骤222、224中确定的信息可以确定用于到主机站120的将来的上行链路数据传输的其它定时提前值。在此，尤其可以将从先前的步骤222、224中确定的信息聚集起来。

此外，按照步骤226，在使用测试信号的情况下同样可以确定关于可能的定时提前值的信息。这例如可以在系统120的组件110a、110b、120的信号处理层中进行。在步骤226中确定的信息同样可以有利地在步骤224中一并被包括在内。此外，在步骤224中，可以对定时提前值进行优化和/或合理性检查，尤其是基于包含在步骤220、222、226中的信息来对定时提前值进行优化和/或合理性检查。

按照这些实施方式的原理可以有利地用于估计、尤其是初始估计用于在CDMA系统100中的上行链路传输的定时提前（也被称作Time Advance）值。有利地，这些定时提前值能被用于：补偿不同的用户站110a、110b与主机站120的距离差，以便能够在主机站120处实现对用户站110a、110b的所有上行链路信号的尽可能同时的接收。

尤其是对于在CDMA系统100的上行链路中的多个或所有用户站110a、110b的高速数据传输来说，各个用户站110a、110b彼此间或关于主机站120的同步是有利的，以便引起：这些用户站的上行链路信号基本上同时到达主机站120，由此有利地减少或避免多址干扰。特别有利地，根据按照这些实施方式的原理，当用户站110a、110b和/或主机站120移动或者在传输期间环境U、130发生变化时，用于同步的定时提前值可以初始被确定（第一定时提前值TA1）以及与例如在主机站120与用户站110a之间的改变的距离d1（图1）持续地匹配（第二定时提前值TA2）。在其它优选的实施方式中，对定时提前值的匹配可以在信号处理层面上进行。

在其它优选的实施方式中，尤其是在用户站110a、110b的应用层上，例如通过自己的传感装置16（图4），存在关于用户站110a、110b的位置、速度和移动方向的知识。还存在的可能性是：除此之外提供如下环境信息UI，所述环境信息能够反推出环境U（例如对象130）对通信的影响。

在其它优选的实施方式中，基于位置P1、P2和环境信息UI（或者也只基于位置P1/P2），对有些、优选地所有用户站110a、110b的定时提前值进行初始估计，该初始估计必要时稍后通过在信号处理层面上的精调来优化。在其它优选的实施方式中，所述匹配也可以预测性地进行，例如在考虑要素110a、120之间的已知的相对速度的情况下进行。

按照这些实施方式的原理的其它特别的优点是：对于初始化来说不需要对位置信息的花费高的计算，因为根据优选的实施方式用户站110a、110b的定时提前值直接根据与主机站120的距离而得到，这节省了复杂性。

除此之外，在其它优选的实施方式中，如果通过将位置、速度和环境信息P1、P2、UI包括在内的测试信号不必那么频繁地被发送，则可以节省开销。

在其它优选的实施方式中，用于确定定时提前值的方法的流程分两个阶段进行：将新的用户站添加到CDMA系统100（图1）中，这样能实施初始化阶段，参见第一定时提前值TA1。在正在运行时、即在第一阶段或初始化阶段之后，这些定时提前值有利地也可以以与在初始化阶段中不同的方式来确定。

在下文，描述了与按照其它实施方式的CDMA通信系统100通信的初始化阶段。如果例如CDMA通信系统100被初始化或者添加了新的用户站110a，则所有参与者或新的用户110a可以在上行链路中首次规定初始的定时提前值TA1，尤其是以便不出现多址干扰。因为在其它优选的实施方式中已知位置和周围环境信息P1、P2、UI，所以根据这些信息可以计算信号（从用户站110a出发）到主机站120的渡越时间。在视线（Line-of-Sight，LOS）连接的情况下，渡越时间例如可以借助于光速和距离d1来计算。根据其它优选的实施方式，在非视线（Non-Line-of-Sight，NLOS）的情况下可以假设：定时提前值相比于直接连接增大。该定时提前值接着（NLOS情况）例如可以通过环境信息UI来估计。

在其它优选的实施方式中，规定在正在传输期间进行Update、即更新。在正在传输期间，定时提前值的变化例如可以与改变的位置P1、P2或者发生变化的周围环境U匹配。这例如可以在闭环（Closed-loop）控制的情况下发生，该闭环控制利用测试信号（例如控制信息SI）工作，但是，例如信号渡越时间的知识也作为影响值加入该闭环控制，该信号渡越时间可以根据位置、移动和环境信息P1、P2、UI来确定。

Claims (10)

1.用于利用码分多址CDMA来运行具有至少一个主机站（120）的移动通信系统（100）的用户站（110a、110b）的方法，所述方法具有如下步骤：根据表征所述用户站（110a、110b）的位置的第一位置信息（P1）来确定（200）用于从所述用户站（110a、110b）到所述主机站（120）的数据传输的第一定时提前值（TA1）；在使用所述第一定时提前值（TA1）的情况下将第一数据（D1）发送（202）给所述主机站（120）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述第一位置信息（P1）和表征所述主机站（120）的位置的第二位置信息（P2）来实施对所述第一定时提前值（TA1）的确定（200）。

3.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中附加地根据环境信息（UI）来实施对所述第一定时提前值（TA1）的确定（200），所述环境信息表征所述用户站（110a、110b）和/或所述主机站（120）的环境对从所述用户站（110a、110b）到所述主机站（120）的数据传输的影响。

4.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，所述方法具有：确定（210）是否存在用于从所述用户站（110a、110b）到所述主机站（120）的数据传输的视线连接。

5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中所述第一定时提前值（TA1）根据在所述用户站（110a、110b）与所述主机站（120）之间的距离来确定。

6.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，所述方法还具有：关于要用于到所述主机站（120）的将来的数据传输的第二定时提前值（TA2）从所述主机站（120）接收控制信息，尤其是根据如下要素中的至少一个要素来确定所述第二定时提前值（TA2）：第一定时提前值（TA1）、第一位置信息（P1）、第二位置信息（P2）、周围环境信息（UI）、控制信息（SI）。

7.用于利用码分多址CDMA的具有至少一个主机站（120）的移动通信系统（100）的用户站（110a、110b），其中所述用户站（110a、110b）被构造用于实施如下步骤：根据表征所述用户站（110a、110b）的位置的第一位置信息（P1）来确定（200）用于从所述用户站（110a、110b）到所述主机站（120）的数据传输的第一定时提前值（TA1）；在使用所述第一定时提前值（TA1）的情况下将第一数据（D1）发送（202）给所述主机站（120）。

8.根据权利要求7所述的用户站（110a、110b），其中所述用户站（110a、110b）被构造用于实施根据权利要求2至6中至少一项所述的方法。

9.利用码分多址CDMA的移动通信系统（100），所述移动通信系统具有至少一个主机站（120）和至少一个根据权利要求7至8中至少一项所述的用户站（110a、110b）。

10.根据权利要求1至6中至少一项所述的方法和/或根据权利要求7至8中至少一项所述的用户站（110a、110b）和/或根据权利要求9所述的移动通信系统（100）用于使从所述用户站（110a、110b）到所述主机站（120）的数据传输同步的应用。

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