CN1193518C - 移动通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以应用位置分集的通信系统。在此位置分集中，不同的发射站彼此不同步，而多个发射站的信号同时接收。当同时接收来自多个发射站的信号时产生的时间偏移由接收端(S101)接收。当时间偏移超过可允许的范围时，与发射站的通信暂时停止(S102到S106)，调整发射端的时刻，通信重新开始(S107到S112)，由此来自不同基站的信号接收时刻将一直在可允许的范围内。

Description

移动通信系统

技术领域

本发明涉及一种可以应用位置分集的移动通信系统，在该系统中多个发射站不用同步，而且来自多个发射站的信号同时接收。

背景技术

在用于无线通信系统，例如便携式电话系统的无线接入系统之中，存在CDMA(码分多址)系统。

在CDMA蜂窝通信系统中，尝试通过将无线基站覆盖的区域或小区划分为多个子区域或扇区和通过例如改变扇区彼此之间的代码相位来增加信道容量。在配置扇区时，按惯例使用多个定向天线，每个基站的小区根据从基站看去的方向划分，并通过定向天线扇区配置与各个扇区有关。确定天线的方向性和天线的安装方向，由此各个扇区将会在某种程度上重叠。为处于该重叠区域的移动站，确定重叠的扇区。来自位于重叠区域的移动站的发射信号在两个重叠扇区中解扩解调，并与加权值合成以解调数据。因此，对于通信期间穿过不同扇区的移动站来说，通过软切换可以消除扇区转换而引起的暂时中断。

CDMA系统安排应用于IMT-2000(国际移动通信2000)WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统，它们的标准现在正被ITU(国际电信联盟)定为下一代系统。

在W-CDMA系统中，基站用所需的最小功率向终端发射信息，以便抑制对其它小区的干扰。为了实现这种发射方式，终端方要一直监视接收信号的质量，如果信号质量低于要求的质量，则命令基站增加发射功率。如果相反，信号质量高于要求的质量，则命令基站通过发射功率控制(TPC)降低发射功率，

W-CDMA系统的基站发送与接收端的已知导频符号进行时分复用形成发射数据的信息数据。

移动终端从接收的信号中提取导频符号并从该导频符号中估算信号分量S和干扰分量I以计算SIR。如果计算得出的SIR大于或小于门限值，移动终端分别将TPC数据设置为0或1，并将此TPC数据与信息数据时分复用后发射给基站。

基站从接收的信号中提取TPC数据，根据此TPC数据更新放大器的增益用于发射每一个TPC数据。具体地说，如果TPC数据分别是1或0，则基站使增益增加或降低1dB。

通过这种方式，响应随着时间的流逝而变化的无线传播路径的特性，移动终端将基站的发射功率调整为能够确保要求的接收质量的最小电平。这种情形的关键在于将移动终端方确定的增加或降低发射功率的命令尽可能快地发射到基站，和来自移动基站的TPC比特命令尽可能快地反映在基站方的功率上。

同时，在W-CDMA系统中，基站发射的导频符号和终端发射的TPC比特会出现偏移，如图1所示。从监视接收质量到TPC发射和到控制基站发射功率的延时抑制到一个时隙。通过缩短上述处理的处理时间，有可能响应当前时刻的传播特性(接收质量)设置基站的发射功率。

在改进接收信号质量的技术之中，存在一种同时接收来自多个基站的信号和求和来自各个基站的信号用于解调(合成)的位置分集。在利用CDMA系统的无线通信系统中，此位置分集可以很容易应用，也可以用于W-CDMA系统。

在利用位置分集的W-CDMA系统中的移动终端303在控制站300的控制下同时接收来自第一基站301和第二基站302的信号，并根据图2所时的基本顺序执行位置分集处理。

也就是说，移动终端在该终端正与第一基站A的通信期间测量邻近基站的信号强度。在步骤S1，移动终端检测到接收信号的强度增加，并发送“测量报告消息”。

在“测量报告消息”中，包含第一基站301的ID和接收信号强度，移动终端现在传送新检测到的第二基站B的ID和接收信号强度和关于第一基站A的相对接收时刻的信息。

在步骤S2，控制站检测“测量报告消息”以便检测已经新增加第二基站B。

在步骤S3，控制站命令第二基站B调整发射时刻并开始向移动终端发射。

在步骤S4，根据控制站的命令，第二基站B将发射时刻尽可能接近地设置在命令的时刻，以便重新开始向移动终端发射。在步骤S5，第二基站B向控制站发射后调整发射时刻报告。

利用在步骤S6检测的第二基站B的发射时刻信息，控制站在步骤S7向移动终端发送“激活的设置更新”消息。在“激活的设置更新”消息中，包含第一和第二基站A、B的ID和时刻信息，因此命令移动站接收包含在此消息的基站。

在步骤S8一检测到“激活的设置更新”消息，移动终端开始接收第二基站B，并在步骤S9返回“ACK”，表示处理已经正常结束了。

移动终端一直测量来自基站A、B的信号强度。移动终端在步骤S10检测到第一基站A的接收信号变得比可以接受的信号电平弱，并发送“测量报告消息”。

在“测量报告消息”中，包含第一和第二基站A、B的ID、接收电平和时刻信息，表示第一基站A的低信号接收电平值。

如果控制站在步骤S11检测到“测量报告消息”，以便认识到第一基站A的接收电平低，控制站在步骤S12发送“激活的设置更新”消息。在此时发送的“激活的设置更新”消息中，只包含第二基站B的ID。

如果移动终端在步骤S13接收“激活的设置更新”消息，它认识到消息中只包含第二基站B的ID，于是停止接收来自第一基站A的信号。同时，移动终端在步骤S14返回“ACK”，表示处理已经正常结束了。

一收到“ACK”，第一基站停止向移动终端发射。

应当一直通过这种方式更新与接收站通信的基站数目。

图3表示位置分集时的接收时刻和发射时刻。在位置分集中，存在这样的情况，即从各个基站收到信号的时刻不一致，因为离基站不同的距离和不同基站的非同步性。因此，移动站必须合成在不同时刻接收的信号，由此移动站在合成来自各个基站的信号之前，首先等待从基站接收最迟接收时刻的信号，通常是距离移动站最远基站的信号。

另一方面，移动终端的发射时刻由从基站具有最早接收时刻的信号的偏移来限定，如此要求移动站要严格保持该发射时刻。

因此，如果由于基站之间始终频率偏移或者由于移动终端的移动而导致基站之间的接收时刻的变化增大，那么直到完成合成的时间是相当长的，如图4所示，这导致的结果是无法及时完成TPC比特的发射。

还会出现一个问题，即因为无法及时完成TCP比特的发射，发射的TPC信息不再精确，这导致的结果是基站无法保持最佳的发射功率。

还会出现一个问题，即如果只利用图3基站A的导频信号确定TCP比特，则基站会需要高于必需的发射功率，因为在信号求和中没有考虑基站B的信号强度。

发明内容

因此，本发明的目的在于使得来自不同基站的信号接收时刻一直包含在可以接受的范围内。

本发明的另一个目的在于能够有效的利用位置分集以便改进接收信号的质量。

本发明的另一个目的在于通过只在终端的处理来解决上述的问题，而不必改变系统规范。

本发明提供一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中该基站包括发射装置，用于一个时隙一个时隙的发射发射数据，该发射数据包括信息数据和与所述信息数据进行时分复用的导频信号；和控制装置，用于根据从所述移动终端发送的接收质量信息控制所述发射装置的发射功率；所述移动终端只根据收到的第一导频信号产生接收质量信息，以便将如此产生的信息传送给所述基站和控制站；以及接收质量信息发射装置测量每个基站即将到来的信号和发射时刻之间的时间差，和只根据接收的第一导频信号产生接收信号强度信息，当该时间差超过可允许的范围时，向基站和控制站通知如此产生的信息。

本发明还提供一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中该基站包括发射装置，用于一个时隙一个时隙的发射发射数据，该发射数据包括信息数据和与信息数据进行时分复用的导频信号；和控制装置，用于根据从移动终端发送的接收质量信息控制发射装置的发射功率。该移动终端包括接收质量信息发射装置，用于在下一个时隙发射针对从多个基站接收的信号合成计算的接收信号强度信息。

本发明还提供一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中该基站一个时隙一个时隙的发射信息数据和与信息数据进行时分复用的导频信号，其中该移动终端包括非正常时刻信息发射装置，用于测量发射时刻和每个基站即将到来的信号之间的时间差，和用于当该时间差超过可允许的范围时向基站和控制站通知说明时间差超过可允许范围的基站信息和作为非正常时刻信息的时间差。控制站包括控制装置，用于通过每个基站向移动终端发射设置信息和控制每个基站进行位置分集的控制。控制站根据非正常时刻信息，通过移动终端能够接收的基站向移动终端发送设置信息，其中该信息不包括移动终端已经无法接收的基站。

本发明还提供一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中该基站一个时隙一个时隙的发射信息数据和与信息数据进行时分复用的导频信号。移动终端包括发射装置，用于测量发射时刻和每个基站即将到来的信号之间的时间差，和用于向基站和控制站发射测量报告信息，该测量报告信息包括每个接收信号电平和时刻信息，以及说明每个基站接收信号的信息，和通信控制装置，用于对应从控制站通过基站发送的设置信息进行通信控制。该控制站包括控制装置，用于根据测量报告信息通过每个基站向移动终端发送设置信息和用于控制每个基站进行位置分集的控制。该移动终端确定发射时刻和即将到来的信息之间的时间差超过可允许的范围的基站不能接收，和通过测量报告信息向控制站通知要从设置信息中删除时间差超过可允许范围的基站。该控制站根据测量报告信息通过移动终端可以接收的基站向移动终端发送设置信息，其中已经删除了移动终端无法接收的基站。

附图说明

图1表示由W-CDMA系统的基站发射的导频符号和终端发送的TPC比特之间的偏移。

图2表示位置分集的基本处理顺序。

图3示意地表示位置分集的接收和发射时刻。

图4示意地表示位置分集中没有及时发射TCP比特的状态。

图5是表示实现本发明的移动通信系统结构的示意方框图。

图6示意地表示在该移动发射系统从基站发送的发射数据。

图7表示位置分集的总概念。

图8表示在该移动通信系统位置分集的处理顺序。

图9表示本发明第二个实施例的移动通信系统位置分集的处理顺序。

具体实施方式

参照附图，现在详细地解释本发明的一个实施例。

本发明应用于例如图5所示配置的移动发射系统。此移动通信系统是可以应用位置分集的W-CDMA(宽带-码分多址)移动通信系统，其中不同基站之间的发射是异步的，来自多个发射站的信号同时接收。该移动发射系统由基站100和移动终端110组成。

基站100包括调制单元101，用于代码扩展发射数据、放大器102，用于经天线105无线发射由该调制单元101代码扩展的发射数据、和TPC解调器103用于从通过天线105接收的信号中提取TPC数据。

参见图6，基站100通过调制单元101编码扩展信息数据和用接收端已知的导频符号进行时分复用作为发射数据，用于经放大器102通过天线105发射到无线传播路径。基站100的接收端在TPC解调器103从接收到的信号中提取TPC数据，和为每个TPC数据更新放大器102的增益，具体地说，如果提取的TPC数据分别是1或0，就增加或降低增益1dB。

移动终端单元110包括导频解调器111，用于从收到的信号中提取导频符号、SIR估算单元112，用于估算导频解调器111提取的导频符号的信号分量S和干扰分量I以计算SIR，和TPC产生器113，用于在SIR估算单元112计算的SIR大于或小于门限值的情况下，将TPC数据分别设置为0或1。移动终端110还包括复用处理单元114，用于时分复用TPC产生器113产生的TPC数据和基站100的信息数据、和调制单元115，用于代码扩展通过复用处理单元114与TPC数据时分复用的信息数据，用于发射到无线传播路径。

在此移动终端110中，导频解调器111从收到的符号中提取导频符号。导频解调器111解调的导频符号受到与无线传播密切相关的干扰和多径衰落的影响。

当SIR估算单元112从收到的导频符号pilot[n]中估算信号分量S和干扰分量I后，计算SIR如下：

$S=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{Pilot}\right[n\left]\right)\left(\mathrm{Pilot}\right[n\left]\right)*$

$I=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{Pilot}\right[n]-S)\left(\mathrm{Pilot}\right[n]-S)*$

SIR＝S/I

其中N是导频的数目。

如果在SIR估算单元112计算的SIR大于或小于门限值，则TPC产生器113将TPC数据设置为0或1。TPC数据由复用处理单元114与基站的信息数据时分复用和由调制单元115代码扩展，以便通过天线116发射到无线传播路径。

通过这种方式，移动终端110参考无线传播路径随时间变化的特性，将基站100的发射功率调整为能够确保要求的接收质量的最小值。

在上述移动发射系统中，移动终端110在控制站200的控制下同时接收来自第一基站210和第二基站220的信号，如图7所示的位置分集概念图所示，和根据图8所示的顺序进行位置分集处理。在下文的解释中，第一和第二基站210、220的其中一个命名为基站A，另一个命名为基站B。

也就是说，当在步骤S101检测到基站A的时刻相比较基站B的时刻过分的延迟时，移动终端110用“非正常时刻消息”来通知这种影响。在此“非正常时刻消息”中，作为参考，包含基站A的基站ID和与基站B的时间差。基站A和B解调此消息，将解调的消息传送到控制站200。

控制站200在步骤S102检测此“非正常时刻消息”，以区分基站ID。

控制站200在步骤S103传送“激活的设置更新”消息。

在“激活的设置更新”消息中，只包含基站B的时刻信息和ID。基站A和B从基站200向移动终端110发送消息。

移动终端110在步骤S104检测“激活的设置更新消息”，以识别它只是基站B，即移动终端110可以通信的基站，和停止接收基站A。

移动终端110在步骤S105向基站A和B和控制站返回“ACK”消息，以通知激活的设置更新已经完成。

一在步骤S106接收到“ACK”，基站A停止向移动终端110发射。

利用包含在步骤S102检测到的“非正常时刻消息”中的时刻信息，控制站200在步骤S107命令基站A调整发射时刻以便重新开始发射。

基站A在步骤S108根据来自控制站200的命令尽可能以接近命令时刻的时刻设置发射时刻，以便重新开始向移动终端110发射。

另外，基站A在步骤S109将实际的发射时刻报告给控制站200。

控制站200在步骤S110识别基站A的发射时刻，以便在步骤S111向终端发射“激活的设置更新消息”。在此“激活的设置更新消息”中，包括基站A、B的ID和各自的时刻信息。

移动终端110在步骤S112检测到基站A已经加入成为可以通信的基站并重新开始与基站A和B的通信。

在当前第一个实施例中，如上所述，已经检测到时刻偏移的基站可以删除和重新连接，因此位置分集中基站的接收时刻将永远包含在可允许的范围内。

下文将解释本发明第二个实施例的接收装置。

图9表示本发明第二个实施例的处理顺序。

在第二个实施例中，当移动终端110在步骤S121检测到基站A的时刻比基站B的时刻过分延迟时，移动终端110确定基站A无法接收和发射“测量报告消息”。此“测量报告消息”包括基站A和B的基站ID、接收信号强度和时刻信息，将基站A的接收信号电平设置为最低电平和报告在移动终端110部分接收不可能。基站A、B解调此消息，将解调的消息传送到控制站200。

控制站200在步骤S122检测“测量报告消息”，以识别移动终端110尚未识别基站A的信号。

控制站在步骤S123传送“激活的设置更新”消息。在“激活的设置更新”消息中，只包含基站B的时刻信息和ID。基站A、B从控制站20向移动终端110发送消息。

移动终端110在步骤S124检测“激活的设置更新”消息以识别只有基站B是它通信的基站，和停止接收基站A。

移动终端110在步骤S125返回“ACK”，以通知基站A、B和控制站200已经完成激活设置的更新。

一在步骤S127接收“ACK”，基站A停止向移动终端110发射。

移动终端110在步骤S127发射“测量报告消息”，它包含基站A、B的ID、接收强度和时刻信息。

控制站200在步骤S128检测“测量报告消息”，得知已经识别来自基站A的新信号。

利用在步骤S128检测的时刻信息，控制站200在步骤S129命令基站A调整时刻和开始发射。

基站A在步骤S130根据来自控制站200的命令尽可能以接近命令时刻的时刻设置发射时刻，以便重新开始向移动终端110发射。

基站A在步骤S131将实际的发射时刻报告给控制站200。

控制站200在步骤S132识别基站A的实际发射时刻，和在步骤S133向终端发射“测量报告消息”。在此“测量报告消息”中，包括基站A、B的ID和各自的时刻信息。

移动终端110在步骤S134检测到基站A已经加入成为可以通信的基站并重新开始与基站A和B的通信。

因此，在当前第二个实施例中，已经检测到时刻偏移的基站可以删除和重新连接，这使得位置分集中基站的接收时刻将一直包含在可允许的范围内。这里所述的技术只利用“测量报告消息”和“激活的设置更新消息”实现。因为这些消息也用于现有技术中，因此可以不需要改变系统端来实现。

在上述的第一实施例中，移动终端110执行控制，因此它测量发射时刻和每个基站即将到来的信号之间的时间差，和当该时间差超过可允许的范围时，此影响作为“非正常时刻消息”发送，表示该时间差超过可允许范围的基站信息和时间差。响应此非正常时刻消息，控制站200暂时停止时间差超过可允许范围的基站和移动终端之间的位置分集，和用于调整所述基站的发射时刻以便在一个新的发射时刻重新开始所述基站和移动终端之间的位置分集。但是，移动终端110有可能测量新处于能够接收状态的基站即将到来信号的时间差和向控制站通知说明该基站新处于能够接收状态的信息以及时间差，以请求开始通信。一从移动终端收到请求与新基站通信的请求，控制站200执行与新基站开始通信的控制，调整新基站的发射时刻以便与移动终端开始位置分集。

而且，在上述的第二实施例中，移动终端110测量新处于能够接收状态的基站即将到来信号的时间差和向控制站通知说明该基站新处于能够接收状态的信息以及时间差，以请求开始通信。一从移动终端收到请求与新基站通信的请求后，控制站200执行与新基站开始通信的控制，调整新基站的发射时刻以便与移动终端开始位置分集。但是，控制站200有可能暂时停止时间差超过可允许范围的基站和移动终端之间的位置分集，和用于调整所述基站的发射时刻以便在一个新的发射时刻重新开始所述基站和移动终端之间的位置分集。

根据上述的本发明，如果在多个基站的接收期间，各个基站的时间差将超过可允许的范围，时刻出现问题的基站暂时从基站中删除，作为通信的对立方，又在时刻调整之后又作为通信的对立方加入，因此信号接收时刻将一直包含在可允许的范围内。

而且，根据本发明，通过删除时间差出现问题的基站实现最佳的发射功率控制成为可能。另一方面，通过时刻调整以后重新开始连接，可以有效地利用位置分集以改进接收质量。

另外，根据本发明，有可能只利用通常位置分集处理所用的消息删除时刻出现问题的基站来调整时刻和重新连接删除的基站，由此只通过终端方的处理实现上述的效果，而不必改变系统规范。

Claims (7)

1.一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中

该基站包括发射装置，用于一个时隙一个时隙的发射发射数据，该发射数据包括信息数据和与所述信息数据进行时分复用的导频信号；和控制装置，用于根据从所述移动终端发送的接收质量信息控制所述发射装置的发射功率；

所述移动终端只根据收到的第一导频信号产生接收质量信息，以便将如此产生的信息传送给所述基站和控制站；以及

接收质量信息发射装置测量每个基站即将到来的信号和发射时刻之间的时间差，和只根据接收的第一导频信号产生接收信号强度信息，当该时间差超过可允许的范围时，向基站和控制站通知如此产生的信息。

2.一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中该基站一个时隙一个时隙的发射信息数据和与所述信息数据进行时分复用的导频信号，其中

所述移动终端包括非正常时刻信息发射装置，用于测量发射时刻和每个基站即将到来的信号之间的时间差，和用于当所述时间差超过可允许的范围时向所述基站和控制站通知说明时间差超过可允许范围的基站信息和作为非正常时刻信息的所述时间差；

所述控制站包括控制装置，用于通过每个基站向所述移动终端发射设置信息和控制每个基站进行位置分集的控制；

所述控制站根据所述非正常时刻信息通过所述移动终端能够接收的基站向所述移动终端发送设置信息，其中该信息不包括所述移动终端已经无法接收的基站。

3.根据权利要求2的移动通信系统，其特征在于，所述控制站包括控制装置，用于利用所述非正常时刻信息暂时停止时间差超过可允许范围的基站和移动终端之间的位置分集，和用于调整所述基站的发射时刻以便在一个新的发射时刻重新开始所述基站和移动终端之间的位置分集。

4.根据权利要求2的移动通信系统，其特征在于，所述移动终端测量最近可以接收的基站即将到来信号的时间差，和通过发出开始通信的请求通知说明最近可接收的基站和所述时间差的信息；

所述控制站一从所述移动终端收到与新基站的通信开始请求，就调整所述新基站的发射时刻，以便开始与移动终端的位置分集。

5.一种利用位置分集的移动通信系统，其中从控制站所控制的多个基站异步发射的信号由移动终端同时接收，其中该基站一个时隙一个时隙的发射信息数据和与所述信息数据进行时分复用的导频信号；其中

所述移动终端包括发射装置，用于测量发射时刻和每个基站即将到来的信号之间的时间差，和用于向所述基站和控制站发射测量报告信息，该测量报告信息包括每个接收信号电平和时刻信息，以及说明每个基站接收信号的信息，和通信控制装置，用于对应从控制站通过所述基站发送的设置信息进行通信控制；

所述控制站包括控制装置，用于根据所述测量报告信息通过每个基站向所述移动终端发送设置信息和用于控制每个基站进行位置分集的控制；

所述移动终端确定发射时刻和即将到来的信息之间的时间差超过可允许的范围的基站不能接收，和通过所述测量报告信息向控制站通知要从设置信息中删除时间差超过可允许范围的基站；

所述控制站根据所述测量报告信息通过所述移动终端可以接收的所述基站向所述移动终端发送设置信息，其中已经删除了所述移动终端无法接收的基站。

6.根据权利要求5的移动通信系统，其特征在于，所述移动终端测量最近可以接收的基站即将到来信号的时间差，和通过发出开始通信的请求通知控制站说明最近可接收的基站和所述时间差的信息；

所述控制站一从所述移动终端收到与新基站的通信开始请求，就调整所述新基站的发射时刻，以便开始与移动终端的位置分集。

7.根据权利要求5的移动通信系统，其中所述控制站根据所述测量报告信息，执行暂时停止时间差超过可允许范围的基站和移动终端之间的位置分集的控制，和用于调整所述基站的发射时刻以便在一个新的发射时刻重新开始所述基站和移动终端之间的位置分集。

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