CN1159865C - 同步移动单元到基地收发信台的方法和系统 - Google Patents

同步移动单元到基地收发信台的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种将至少一个用户设备同步到至少一个属于数字通信网络的基地收发信台的方法，其中由所述基站发送和接收的无线电信号被细分为具有预定持续时间的帧(Fn)，并且每一个帧被细分为预定数量的时隙(Tn)和码(Cn)，所述信号至少包括一同步信号(S)，该同步信号由基地收发信台发送并包含适于识别包含系统消息(M)的服务信道的时隙(T1)和码(C1)的调制基本单元序列，其特征在于该方法包括下列操作步骤：由基地收发信台至少在一个帧(Fx)中标记同步信号(S)；由基地收发信台在该帧(Fx)或随后的帧(Fx+n)的服务信道中发送指针消息(P)；移动单元检测标记的同步信号(S’)；移动单元接收指针消息(P)；移动单元从指针消息(P)中提取至少系统消息(M’)的位置。本发明还涉及实施该方法的系统。

Description

同步移动单元到基地收发信台的方法和系统
                      技术领域
本发明涉及一种特别是时分双工接入(time division duplex access，TDD)的数字通信网络中将移动单元与基地收发信台同步的方法，比如用于遵循由3GPP机构(第3代合作项目)建议的TDD-CDMA版本(时分双工—码分多址)、以及由CWTS机构(中国无线电通信标准)建议的TD-SCDMA版本(时分—同步码分多址)两者中的UMTS标准(通用移动通信系统)的移动通信网络。本发明还涉及实施该方法的系统。
在TDD接入的移动通信网络中公知的是，在UMTS环境中从和向称作BS的基站中接收和发送无线电信号不是同时发生的，而是以具有预定持续时间的连续周期序列交替，每一个周期称作帧，可以由系统方便地编码和识别。例如，UMTS基地收发信台通常在该帧的前一半或半帧向称作UE(用户设备)的移动单元发送信号(下行链路处理过程)，在该帧的后一半接收用户设备发送的信号(上行链路处理过程)。典型地，每一帧持续10ms，细分成同样具有预定持续时间的多个时间间隙(时隙)，从而两个半帧可以具有相同或不同的持续时间。
在每一个时隙内根据称作TDMA(时分多址)的时分接入技术进行有用信号的接收/发送。而且，在每一个时隙内，可以根据CDMA接入技术(码分多址)码分多路复用多个信号，从而每一个无线电信道由特定的时隙和一个或多个特定的接入码限定。
因此，非常清楚，为了避免基地收发信台和用户设备之间的干扰、和/或优化从一个基站到另一个基站的通信传输，根据称作越区的处理过程，在它们之间必须使帧同步，以便能够从基站的发送和接收周期中分离出用户设备的发送和接收周期，反之亦然。而且，在时间上循环重复的与每一帧相关联的数字码序列在通信期间匹配也是方便的，从而能够在用户设备中加速上述的越区处理过程。该后一同步类型称作多帧同步。称作超帧的附加同步级在数量上包括通过在时间上循环重复的序列的多帧。通过将超帧分层细分为多帧和帧，因此可以定义多个服务信道，其内部具体的多帧和/或超帧的排列是事先知道的。
为了使用户设备同步，基地收发信台在称作SCH(在3GPP环境中)或SYNC(在CWTS环境中)的特定信道中发送同步信号，其以不同于其它信道的方式编码并以非正交模式叠加到其它信道上。以这种方式，即使在噪声的电磁环境中，用户设备也能够方便地从其它信道中区分出同步信道。
具体地说，同步信号包括表示最佳自相关和交叉相关属性的一序列称作码片的调制基本单元，以便方便地由用户设备识别。该序列使得能够识别特定基地收发信台的码组、以及在称作广播或CCPCH(公共控制物理信道)的特定服务信道的帧中的位置，即时隙和接入码。该服务信道包括用户设备接入网络服务所需的系统消息，比如接线员和小区识别符、可用服务的类型、输入呼叫(寻呼)和其它消息。
但是，考虑到每一个无线电信道的容量限制，所述系统消息经常被细分成在多个时分多路复用的连续帧中发送的数个段或串。这意味着为了正确地重构所述消息，用户设备必须汇编所收到的不同的段，根据发送命令重新组合所收到的不同的段。由于服务信道可以发送不同类型的系统消息，所以必须识别每一条消息的类型，以便用户设备能够正确地执行解码，并可以事先拒绝不感兴趣的消息，从而以这种方式减少使用可利用的资源，并因此减少消耗。
                          背景技术
基站所发送的系统消息的类型的识别可以通过添加首标来实现，但是减少了传输信道的净容量；或者可以通过将消息类型与其所位于的帧序号相关联来实现，但是这需要以永久的方式不利地编码多帧中的时分多路复用的消息。
                       发明目的和内容
因此，本发明的目的是提供一种解决上述缺陷的同步系统和方法。所述目的通过一种其主要特征在权利要求1和7中分别说明、而其它特征在所附的权利要求中说明的方法和系统来实现。
借助于基地收发信台所执行的标记同步信号、以及发送特定的指针消息，根据本发明的方法允许减少用户设备的功耗，这是由于它可以优化接听系统消息的时间，避免检测用户设备认为不感兴趣的消息。
根据本发明的方法的进一步的优点在于，不仅优化接听时间，而且优化系统消息的传输容量，这是由于它可以在服务信道中标记所述消息，而不用发送将减少传输容量的首标。
根据本发明的另外的优点表现在：可以扩展或增加系统消息的种类而不用修改物理信道的结构，以及由于使用同步物理信道指向依次指向其它逻辑信道的一个逻辑信道、从而可以容易地接收同步信道本身的鲁棒性。
根据本发明的方法的特定方面，基地收发信台所发送的同步信号的标记也可以用于在多帧中同步能够直接接收所述信号的其它基地收发信台。
根据本发明的方法的另一特定方面，基地收发信台所发送的同步信号的标记包括一个或多个连续的相关调制基本单元的极性反转。以这种方式，同步信号的最佳自相关和交叉相关属性不会降低，从而保持其方便接收不变，特别是在噪声的电磁环境下。
此外，根据本发明的方法可以通过对公知的通信系统进行极少的改进来实现，这是因为在基地收发信台和用户设备中相关操作步骤的实施只需要软件上的改进，而无需改动硬件。
                      附图简要描述
通过以下借助附图的详细描述，本领域的技术人员将可以理解本发明及其进一步的优点和特征，其中：
图1示出在根据本发明的方法的第一实施例中无线电信道的结构的部分框图；以及
图2示出在根据本发明的方法的第二实施例中无线电信道的结构的部分框图。
                本发明的优选实施例的详细描述
参照图1，我们可以看出，在根据本发明的方法的第一实施例中，至少一个基站以公知的方式发射能够由一个或多个用户设备接收的无线电信号，反之亦然。所述信号被细分成多个帧Fn，例如Fx-1、Fx、Fx+1、Fx+2、Fx+3；按照它们的顺序被细分成多个时隙Tn，例如从T1到Ti；并被进一步细分成多个接入码Cn，例如从C1到Cm。此外，基地收发信台在编码信道中以不同于其它信道的方式发射同步信号S，例如根据BPSK(二进制移相键控)技术相位调制无线电载波。
该同步信号S包括公知的调制基本单元序列以便识别特定基地收发信台的码组、以及时隙和接入码，例如包含用户设备接入网络服务所需的系统消息M的服务信道的时隙T1和码C1。为了获得消息M的内容，经常细分成在多个连续帧中发送的段，用户设备接收并解码信号S。
在根据本发明的方法的第一实施例中，基站便利地在帧Fn、例如帧Fx中修改同步信号S的调制基本单元序列，以便达到如下目的，即通过发信号通知用户设备在相同帧、或在其位置事先知道的后续帧的服务信道中出现特殊的指针消息P。
最好占据一个单独帧以加速获取时间的指针消息P包含次序上较高分层顺序的帧同步，也就是与多帧相关、也可能与超帧相关的信息。该信息使得知道新系统消息的第一个段什么时候开始，由此确定例如在帧Fx+3中特定系统消息M’的位置，该特定系统消息依次可以被细分为多个连续帧。用户设备在收到由修改的调制基本单元序列标记的同步信号S’时，解码指针消息P，并有可能检查是否对指针消息P所指向的系统消息M’感兴趣。
特别地，在本实施例中，调制基本单元序列的标记是通过使用逻辑系数-1，即反转其极性来调制信号S序列获得的。在同步信道中标记的S’序列的极性检测可以相干地发生，平均多个随后的帧的极性以减少可能的差错；或者可以不相干地产生，使两个随后的帧的极性不同。
参照图2，我们可以看出，根据本发明的方法的第二实施例与第一实施例的不同之处在于，标记的同步信号S’向用户设备表明在帧Fx+n的服务信道中的指针消息P在紧随出现标记的信号S’的帧中出现(在该示例中n＝1)。在随后的帧Fx+n+1中，该信号例如不反转极性，不是返回到初始状态S，而是保持修改的状态S’一直到需要它指示另一个指针消息P的出现为止。因此，在本实施例中，指针消息P的出现由基站通过转换同步信号的状态来指示给用户设备。在图中，箭头指示从标记的信号S’指向指针消息P、以及从指针消息P指向新系统消息M’的第一个段。
在根据本发明的方法的另一个实施例中，基地收发信台所进行的标记同步信号S使用与其自己的多帧周期相对的多个周期进行。以这种方式，由基地收发信台发送的同步信号的标记也可以用于在多帧中同步可以直接接收所述信号的其它基地收发信台。
根据本发明的方法也可以应用到在3GPP中建议的在服务信道上发送系统消息的特定机制中。在所述领域中，系统消息以可能每一个都具有不同特性、例如重复速度的块被发送。在所述块中，定义列出并描述在基站中当前在用的所有块的主块，还给出确定何时更新信息的方法。在这种情况下，同步信号S的标记和指针消息P的发送可以使用户设备能够快速识别主块，并接着执行有效地获取所有需要的系统信息。
因而，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但是应该理解，其它实施例和/或对其的改进，特别是同步信号S的标记算法，可以由本领域的技术人员在不脱离所公开的范围内进行。

Claims (8)

1.一种将至少一个用户设备同步到至少一个属于数字通信网络的基地收发信台的方法，其中由所述基站发送和接收的无线电信号被细分为具有预定持续时间的帧(Fn)，并且每一个帧被细分为预定数量的时隙(Tn)和码(Cn)，所述信号至少包括一同步信号(S)，该同步信号由基地收发信台发送并包含适于识别包含系统消息(M)的服务信道的时隙(T1)和码(C1)的调制基本单元序列，其特征在于该方法包括下列操作步骤：
由基地收发信台至少在一个帧(Fx)中标记同步信号(S)；
由基地收发信台在该帧(Fx)或随后的帧(Fx+n)的服务信道中发送指针消息(P)；
移动单元检测标记的同步信号(S’)；
移动单元接收指针消息(P)；
移动单元从指针消息(P)中提取至少系统消息(M’)的位置。
2.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，基地收发信台进行的同步信号(S)的标记至少包括有关调制基本单元的极性反转。
3.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，基地收发信台进行的同步信号(S)的标记在两个接续的帧(Fx，Fx+1)中有关调制基本单元的极性反转。
4.根据前面的任一权利要求所述的方法，其特征在于，从指针消息(P)中提取至少系统消息(M’)的位置包括解码该系统消息(M’)的帧序号。
5.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，从指针消息(P)中提取至少系统消息(M’)的位置包括解码该系统消息(M’)的多帧序号。
6.根据权利要求1至3的任何一个所述的方法，其特征在于，基地收发信台进行的同步信号(S)的标记以多倍于其自身的多帧周期的周期进行。
7.一种将至少一个用户设备同步到至少一个属于数字通信网络的基地收发信台的系统，其中由所述基站发送和接收的无线电信号被细分为具有预定持续时间的帧(Fn)，并且每一个帧被细分为预定数量的时隙(Tn)和码(Cn)，所述信号至少包括一同步信号(S)，该同步信号由基地收发信台发送并包含适合于识别包含系统消息(M)的服务信道的时隙(T1)和码(C1)的调制基本单元序列，其特征在于该系统至少包括一基地收发信台，并且至少包括一用户设备，
其中，该基地收发信台具有适合于下述工作的装置：
至少在一个帧(Fx)中标记同步信号(S)；以及
在该帧(Fx)或随后的帧(Fx+n)的服务信道中发送指针消息(P)，
而该用户设备具有适合于下述工作的装置：
从所述基地收发信台检测标记的同步信号(S’)；
接收由所述基地收发信台发送的指针消息(P)；以及
从指针消息(P)中提取至少系统消息(M’)的位置。
8.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，该系统包括一额外的基地收发信台，适合于检测标记的同步信号(S’)、并通过所述标记的同步信号(S’)在多帧中与所述第一基地收发信台同步。
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