CN1128479A

CN1128479A - 中央无线电台的同步

Info

Publication number: CN1128479A
Application number: CN95118688.4A
Authority: CN
Inventors: C·格劳埃尔
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1996-08-07
Also published as: DE4434552A1; JPH08116569A; EP0704991A1

Abstract

本发明涉及一种无线电传送系统，它包括至少一个第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)和至少一个另外的中央无线电台(STG1、…STGm)。为了保证以简单和有效花费的方法对第一和另外的中央无线电台进行同步，所采用的第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)具有一个发送一个时基信号(S)的呼号发送器(ST)，用于对另外的中央无线电台(STG1、…STGm)进行同步。

Description

中央无线电台的同步

本发明涉及一种无线电传送系统，它包括至少一个第一中央无线电台和至少一个另外的中央无线电台。

本发明还涉及一个用于一个至少具有一个第一中央无线电台和至少一个另外的中央无线电台的无线电传送系统的中央无线电台，以及对具有至少一个第一中央无线电台和至少一个另外的中央无线电台的无线电传送系统进行同步的方法。

现代的移动无线电系统通常包括一组独立的无线电单元，每个单元由例如一个也称作基台或固定台的中央无线电台来覆盖。固定台与移动用户台的传送功率应适应于一个无线电单元的大小。对于在人口稠密地区中提供移动无线电，需要使用更复杂的网络结构来将例如存在在蜂窝状的移动无线电系统中的通常的频道干扰降到最小。然而一个无线单元并不是由一个中央无线是台全方位覆盖，如在通常的先前系统中那样而是例如提供三个相互分隔空间-的中央无线电台，它们都工作在同样的无线电频道上并且同时连接到它们的例如移动用户台上(＂同播＂方法)。作为一个所设置的用户台，例如作为一个移动无线电台仅有一个有限的时间分解，例如在GSM系统中为16μs。这就需要将覆盖每个单元的中央无线电台同步，例如同步到最大1-4μs。

DE4141398C2公开了一种在开始部分定义的类型的无线传送系统。在每个单元的边界区域中配有至少一个带有至少一个扇形天线的固定台，同时直接与该单元相邻的周围单元的固定台传送到该台，并且使用相同的频道组作为被覆盖的单元的固定台，以便改进无线电单元的有效范围。然后以一种没有进一步描述的方法对固定台共同同步。

本发明的目的是保证以一种简单和有效利用成本的方法对第一和另外的中央无线电台进行同步。

本目的是以第一中央无线电台具有一个用于发送一个同步另外的中央无线电台的时基的呼号发送器来实现的。

然后第一中央无线电台作为主无线电台对作为从属无线电台的其它中央无线电台进行同步。使得主无线电台通过呼号发送器向另外的中央无线电台发送时基信号，同时另外的中央无线电台接收呼号发送器的信号并能够与第一中央无线电台同步，即与它们的主无线电台同步。对于第一中央无线电台的硬件花销仅仅是呼号发送器，而在另外的中央无线电台中不需要额外的硬件。

如果提供相同的频带来传送时基信号，其频带由另外的中心无线电台提供来接收无线电信号，则可以使用现有的无线电台来同步另外的中央无线是台，其现有的无线电台总是具有接收由用户台发送的无线电信号的装置。

如果由呼号发送器发送的信号在相应的高调类型、位速、信号格式等方面具有相同的特性而作为由另外的中央无线电台接收的无线电信号时，则可以使用已经存在在另外的无线电台中的装置来接收由呼号发送器发送的时基信号，使得不需要另外的硬件花销来接收来自呼号发送器的信号，而仅需要很少的硬件花销来同步其它的中央无线电台。仅在第一中央无线电台中需要呼号发送器，该发送器将通常由第一中央无线电台产生的下连号(下连信号＝从中央无线电台指向用户台)转换成一个上连信号(上连＝从用户台指向中心无线电台)，然后在下连另外予期的为无线电传送系统的移动用户发送。这种无线电传送系统的优点实际上是另外的中央无线电台能象往常一样监控上连。由于在无线电传送系统，例如GSM系统中已经存在规则系统，通过该规则系统一个用户台与一个接收到的下连信号同步，在这种系统中，对于呼号发送器，它能保证由该发送器在上连中发送的时基信号对在下连上的第一中央无线电台的传送信号具有一个固定的时基信号是可能的。在GSM无线电传送系统中，已经具有一个控制规则系统(时间进程)，通过它中央无线电台控制用户台来修改其时基信号，使得中央无线电台优化接收该用户台。

用获得了一个特殊的有效利用成本的实施例，用于第一中央无线电台和由此用于整个无线电传送系统，其中呼号发送器是一个第三无线电台，特别是一个所必须的普通的无线电传送系统的用户或包括之一。

用于呼号发送器所需的硬件花费进一步降低，其中也可以使用一个检测无线电传送系统的检测发送器作为一个呼号发送器。

为补偿由于从呼号发送器发送时基信号与由另外的中央无线电台接收时基信号的延迟而引起的信号延迟，所以在由另外的中央无线电台接收的时基信号与提供用来发送传送信号的时基信号之间具有一个可预定的时间补偿。根据在一个特殊的单元中的传播比，通过有目的地调整时间补偿甚至可以获得一个改进的普通频道的状况。

可以改进在第一和另外的无线电台之间的同步操作的质量和速度，其中第一中央无线电台具有用于发送一个控制信号的装置，该信号保证在呼号发送器发送的时间周期内没有用户台传送。这使得当来自另外用户台的传送被同步时它们不影响其它的中央无线电台。

呼号发送器可用第一中央无线电台同步，其中第一和/或另外的中央无线电台包括用于向用户台发送一个控制信号的装置，所提供的控制信号用于将用户台的时基信号改成第一或另外的中央无线电台的时基信号。另外，在呼号发送器中的内部延迟容限可最小化。

获得了一种有利的时基信号的传送，其中提供了一个无线电传送系统的接收通道，用于呼号发送器发送时基信号。在一个根据GSM标准操作的无线电传送系统中，可以使用接收脉冲，它总能为时隙检测的目的而优化。

本发明的这些和其它方面通过下面参考实施例的描述将更加清楚。

在附图中：

图1为一个用于无线电传送系统的第一图解实施例；

图2为一个用于无线电传送系统的另一个图解实施例；

图3a和图3b是每个用于同步操作的流程图。

在图1所示的无线电传送系统中具有一个第一中央无线电台MTG1(主无线电收发机组MTG)以及两个另外的中央无线电台STG1、STG2(从属无线电收发机组STG)。在中央无线电台MTG1、STG1、STG2的服务区域内，附属有一个移动用户台MS。第一中央无线电台MTG1具有一个呼号发送器ST，用于发送一个用于同步另外的中央无线电台STG1、STG2的时基信号S。为了发送时基信号S，所使用的频带与由另外的中央无线电台STG1、STG2提供的相同，用于通过一个双工无线通道接收在中央无线电台MTG1、STG1、STG2之间传送的无线电信号V。通过呼号发送器ST发送的信号与通过另外的中央无线电台从移动台MS接收无线电信号V具有相同特性。

图1所示的无线电传送系统的基本电路图例如可以形成一个移动无线电系统单元的部分，它特别是可以用在人口稠密的地区。与目前常用的无线电单元相反，通常的是由一个中央布置的一个中央无线电台全方位地覆盖，而在图1所示的无线电传送系统中包括三个空间共分的无线电台MTG1、STG1、STG2，同时中央无线电台MTG1、STG1、STG2各通过120°的扇形天线向由这些中央无线电台形成的中心单元发射信号。然后，所有这三个中央无线电台MTG1、STG1、STG2在相同的无线通道上操作并且同时与移动台MS连接(＂同播＂方法)。特别是在人口稠密的地区，这种扇形天线的设置提供了下面的优点以便在无线电传送系统中的高质量的环路：

—在相邻单元较少的干扰，这在图1中没清楚地表示出来。

—改进了在阴影情况中的移动台的接收和发送条件。

—对相同的单元几何结构需要更少的发送功率。

第二个优点变成了相关的，特别是当移动台MS和中央无线电台MTG1、STG1、STG2之一之间的连接被临时遮蔽时，由于在这种情况下两个剩余的无线电台能够不中断(巨大差异)转交连接，这是与通常的其它转交的方法不同。在图1中的单元结构的第三个优点是需要更少的传送功率，这特别是在移动用户台中的一个主要优点，这是由于其更有限制了电池容量。

对于如图1所示的无线电传送系统的操作的一个先决条件，是移动台MS能够同时处理来自一组中央无线电台MTG1、STG1、STG2的信号，而对于一个不能允许的范围这些信号不同时于扰。另外，中央无线电台MTG1、STG1、STG2严格地按共同同步地操作，这不仅涉及使用的发送和接收频率，而且也涉及被发送的信息的时基信号。

在现代的移动无线电台中，例如在用于按照GSM际准操作的移动无线电系统的移动台中，前面的要求是自动完成的。对于一个按照GSM标准操作的移动无线电系统，它能够允许无线电信号的多路传播它具有可达16μS的延迟传播：一个几百赫兹的频率偏移和一个固定的传送质量。这种特性是基于事实，即特别是在人口稠密地区不仅以一种视线(Line of Sight)方式直接影响无线电有效范围，而且经常附加地在特殊位置上仅通过来自相当大的障碍物，例如多层建筑的反射，使得移动台的接收器不仅接收一个单独信号，而且接收各种按路线以及频率变换具有的共同差异延迟的信号(多普勒效应)在一个用数字传送技术的无线电传送系统中，就象例如在一个照GSM标准操作的移动无线电系统的情况下，可以产生一个用于这些影响的补偿，例如经过一个补偿器。这种补偿的选择可直接在图1所示的无线电传送系统中使用，由于通过三个中央无线电台MTG1、STG1、STG2沿三个不同的通路向移动台MS传送的信号V，由其本身与来自一个单一无线电台的信号相同的移动台MS接收并处理，例如由于多路传播，该信号作为一组传送信号的反射信号来接收。为了更好的理解图1所示的无线电传送系统，应进一步注意到，例如在一个按照GSM标准操作的无线电传送系统中，第一中央无线电台MTG1以及另外的中央无线电台STG1、STG2一起形成了一个所谓的基台、一个在GSM中的所谓主无线电收发机台BTS。

所述的先决条件，即中央无线电台的相互同步是基于用户台仅具有一个限时分辨力，例如所述的16μs。这样一个用户台MS的有限时分辨力使得其对于位于一个单元中的任意位置的用户台，必须在它的时限内接收所有三个信号。由于到中央无线电台MTG1、STG1、STG2的不同距离，和附加的由因反射引起的延迟扩散来给出的对于每个发送器的延迟扩散，中央无线电台MTG1、STG1、STG2的同步将作用到nμs以内，根据位置，例如最大时间容限限1-4μs可从下面得到。

两个另外的中央无线电台STG1、STG2的同步可以一种简单的方式在如图1所示的移动无线电系统中实现，即第一中央无线电台MTG1具有一个呼号发送器ST，它发出一个用于同步另外中央无线电台的时基信号S。第一中央无线电台MTG1(主无线电收发机组MTG)在同步另外的中央无线电台STG1、STG2方面扮演了主角，即它发送的信号V不受另外的中央无线电台STG1、STG2影响。相反，两个另外的中央无线电台将从属于第一中央无线电台MTG1并由此而作为＂从属无线电收发机组＂STG1和STG2。

然后另外的中央无线电台STG、STG2的同步通过所分配的特殊无线电服务并处于频带内的无线电信号来完成。结果，可以省去例如分开的无线电环路或分开铺设的电缆的附加线路。具有了所采用的中央无线电台之间地面上的传送环路，该环路也用于一个无线电传送系统，它并没有完成所述能允许的时间容限方面的要求，这是因为这些环路的传输送是根据整体不同点普通地优化的。

一种可能性是另外的中央无线电台STG1、STG2要直接监控由第一中央无线电台MTG1向移动台MS发送的信号V。为了接收这样一个信号，另外的中央无线电台STG1、STG2各需要一个附加接收器，这是由于第一中央无线台MTG1仅以下环方向，即以移动台MS方向从第一中央无线电台MTG1向移动台MS发送信号V，而另外中央无线电台STG1、STG2仅以所述的上环方向、即从移动台MS到中央无线电台MTG1、STG1、STG2方向接收。为使另外的中央无线电台STG1、STG2能够接收到由第一中央无线电台MTG1发送的同步信号，它们应各自具有一个分开的能适于接收一个下环信号的接收机。然而，这将花费附加的硬件。

在图1所示的无线电传送系统中克服了所述缺点，其中另外的中央无线电台STG1、STG2不接收普通的第一中央无线电台MTG1的下环信号，而是接收从这个下环信号派生的一个信号，它以一个上环信号发送并能被它们任意接收。这个上环信号包括用于同步另外的中央无线电台STG1、STG2的时基信号S信息。这是呼号发送器ST的工作它仅设置在第一中央无线电台MTG1中并且可设置为例如一个通常的移动台。从第一中央无线电台MTG1给这个呼号发送器ST提供下环信号V；当设置为一个通常的移动台时，呼号发送器接收例如由第一中央无线电台MTG1发送的下环信号V。在接收该下环信号后，呼号发送器ST以一种特殊的如所描述的方式，例如通过标准的无线电传送系统用该信号进行同步，并且以这种方式按照传送到第一中央无线电台MTG1的呼号发送器的时基信号S调整其本身的时基信号。呼号发送器ST以上环发送时基信号S，如所需的与第一中央无线电台MTG1同步。

在根据GSM标准操作的无线电传送系统中，所谓的接收脉冲与正常信息相比具有一个改变的格式并带有一个扩展的同步序列，它可用于判断时基信号。通常，该信号特别是用于产生移动台MS到移动无线系统的接收。对于用作一个位于这种情况中的呼号发送器ST的仅需的这样一个移动台功能的变化是，这样一个移动台(＝呼号发送器ST)例如以规则的间隔发送这样一个接收脉冲。产生这种情况的一个可能性是，例如第一中央无线电台MTG1以特定时间间隔阻断了用于所有普通用户台MS的接收并仅对一个特殊级释放该接收，即由时基S为呼号发送器ST发送。这样一种通过呼号发送器ST的连续传送可由一个作为一个呼号台ST的现有移动台来完成，其中仅需要很少的软件花销，同时完全不需要附加硬件。由于可以使用呼号发送器ST的功能，即大量产品的商业可用用户台的普通特性，它导致在体积和花费上的显著增加。另外，这样的一个呼号发送器的额外花费仅需一次制成在每个单元中来构成第一中央无线电台MTG1，而不是象其它方法在每个另外的中央无线电台STG1、STG2中。

使用置于实际中的作为一个呼号发送器ST的普通用户台的另一个优点是，这样一个呼号发送器ST也可用于不同的目的。例如，目前的方法包括通过一个由一个通用的用户台构成的附加装置来转换测试环到所定的无线通道，来以这种方式测试中央无线电台MTG1、STG1、STG2的工作能力。除了呼号发送器ST的发明提出的传送功能，它还可以与一个现有的用户台一起实现一个测试回路。

图2表示了另一个无线电传送系统的图解实施例。如图2所示的无线电传送系统包括一个多重独立的无线电单元，图2仅表示了七个单元Z1、……Z7。单元Z1和Z2是根据图1的基本原则构造的。例如单元Z1包括一个带有一个呼号发送器ST的第一中央无线是台MTG1以及另外的中央无线电台STG1台和STG2。第二无线电单元Z2包括除了一个带有一个呼号发送器ST的第一中央无线电台MTG2外，还有三个另外的中央无线电台STG3、STG4、STG5。无线单元Z1和Z2例如覆盖了一个人口稠密的大城市，而由一个中心布置的基台BS以一个适当的方式全方位覆盖无线单元Z5和Z6。为清楚起见，在图2中没有表示出覆盖单元Z3、Z4和Z7的装置。这些单元可按照图1所示的同播方式(比较单元Z1、Z2)的原则来覆盖，和/或按照相应于无线电单元Z5和Z6的全方位无线电的有效距离来覆盖。在图2所示的无线电传送系统中，移动台MS1、MS2和MS3是移动。

图3a表示了一种以第一中央无线电台MTG1所见的可能的同步过程。因此，第一中央无线电台MTG1离开基本状态1并以规则的时间间隔、例如每x秒在方框2中产生一个同步操作。由此，第一中央无线电台MTG1暂时中断了所有普通移动台MS作为收发提供的通道的收发。只有呼号发送器ST获得了收发权并在方框3中连续在该通道上向另外的中央无线电台STG1、…发送时基信号S，例如这就是在一个按照GSM标准操作的无线电传送系统中的所谓收发脉冲。通过在方框中的同步命令I，由分隔的路线、例如由在第一中央无线电台MTG1和另外中央无线电台STG1、…之间的任何有效地面线路，第一中央无线电台MTG1导致另外的中央无线电台STG1执行一个同步操作，同时该信号不是时限。随后，在方框5中第一中央无线电台MTG1继续处于这种状态为一个预定的时间周期Y，这样使其能够让另外的中央无线电台同步。然后在图3a所示的流程图的最后方框6中，中止对于呼号发送器ST的收发并且又对普通用户台释放收发。

图3b表示了从另外中央无线电台STG1、…所见的同步操作。为此，另外的中央无线电台STG1、…具有在特殊的时间间隔内测试是否它们本身用于发送和接收信号的时基信号是否仍然与第一中央无线电台MTG1、…同步的工作，以便需要时校正它们自己的时基信号。在其基态7后，一旦另外的中央无线STG1从第一中央无线电台MTG1接收到同步命令，则在方框8中开始同步操作。为此，在方框9中，它将一个通常的接收器转换到先前确定的时基通道上，在该通道上第一中央无线电台MTG1的呼号发送器ST发送并在方框10中以所接收的时基信号S测出在所接收的时基信号S和内部的用于另外的中央无线电台STG发送和接收信号的时基信号之间的时间偏移。在下面的步骤11中，另外的中央无线电台STG1、…通过测出的时间偏移T修正其本身的时基。如果另外的中央无线电台STG1检测到由呼号发送器ST发送的时基信号S到达的值T晚于所期望的，由该准确的时间偏移T它能延迟其本身的时基。在到达早的情况下，它相应地提前其内部时基。为了补偿在第一中央无线电台MTG1和另外的中央无线电台STG1…之间的信号延迟，通过一个固定值来修改校正值是有用的，该值是根据第一中央无线电台MTG1和另外的中央无线电台STG1之间的距离而定的。最后，在方框12中另外的中央无线电台STG1的接收机又释放用于通常环路的接收，并且另外的中央无线电台STG1回到它的基态。

通过另外的中央无线电台STG1、…的通用接收机的＂租借＂可引起用于同步操作的短暂中断，由于其短暂的持续时间其中断是不重要的。另外，其相关的另一个改进是通过通道分配方法的优化来获得的。

Claims

1.无线电传送系统，它包括至少一个中央无线电台(MTG1…MTGn)和至少一个另外的中央无线电台(STG1、…STGm)，其特征在于第一中央无线电台(MTG1…MTGn)具有一个用于同步另外的中央无线电台(STG1、…STGm)的传送一个时基信号(S)的时间呼号发送器(ST)。

2.如权利要求1的无线电传送系统，其特征在于为了传送时基信号(S)提供了相同的频带，它由另外的中央无线电台(STG1、…STGm)提供来接收无线电信号(V)。

3.如权利要求1或2之一的无线电传送系统，其特征在于由呼号发送器(ST)发送的信号具有与由另外的中央无线电台(STG1、…STGm)从用户台(MS)接收的无线电信号(V)相同的特性。

4.如权利要求1至3之一的无线电传送系统，其特征在于呼号发送器(ST)包括一个第三无线电台，特别是一个无线电传送系统的基本的普通用户台(MS)。

5.如权利要求1至4之一的无线电台传送系统，其特征在于在由另外的中央无线电台(STG1、…STGm_接收的时基信号(S)与用于发送传送信号的时基信号之间具有一个可预定的时间补偿。

6.如权利要求1至5之一的无线电传送系统，其特征在于第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)具有用于发送一个第一控制信号的装置，该信号保证了在呼号发送器(ST)发送信号的时间周期内没有用户台(MS)发送。

7.如权利要求1至6之一的无线电传送系统，其特征在于第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)和/或另外的中央无线电台(STG1、…STGm)具有用于向用户台(MS)发送一个第二控制信号的装置，同时所提供的第二控制信号用于将用户台(MS)的时基信号改变成第一中央无线电台(MTG1、…MTGmn)或另外的中央无线电台(STG1、…STGm)的时基信号。

8.如权利要求1至7之一的无线电传送系统，其特征在于由呼号发送器(ST)提供一个用于传送时基信号(S)的无线电传送系统的收发通道。

9.中央无线电台(MTG1、…MTGn、STG1、…STGm)，用于一个包括至少一个第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)和至少一个另外的中央无线电台(STG1、…STGm)的无线电传送系统，其特征在于第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)具有一个传送一个时基信号(S)的呼号发送器(ST)，用于对另外的中央无线电台(STG1…STGm)进行同步。

10.用于一个无线电传送系统的无线电台(ST)，该无线电传送系统包括至少一个第一中央无线电台(MTG1、…MTGn)和至少一个另外的中央无线电台(STG1、…STGm)，其特征在于该无线电台(ST)被设置为一个传送一个时基信号(S)的呼号发送器，用于对另外的中央无线电台(STG1、…STGm)进行同步。