CN1210635A - 产生公用信道的载波的方法,和无线电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及产生公用信道的载波的一种方法和一种无线电系统。该无线电系统包括一个网络部分,用户终端(110),及该网络部分和用户终端(110)间的一个双向传输通路(120)。该双向传输通路(120)包括以该载波频率发射的一些帧。帧包括一些时隙。一个信道应用于一个时隙,这一信道既可以是一个公用信道(FCCH,SCH,BCCH,CCCH)也可以是一个专用信道(TCH)。该载波是通过调整时隙的发射功率并采用跳频而产生,以便首先以一个预定参考功率发射至少一个包括一个公用信道(FCCH,SCH,BCCH,CCCH)的时隙。然后采用跳频以一个低于该参考功率的发射功率发射其它时隙。按照本发明,采用跳频以参考功率发射至少一个由发射功率序列确定的其他时隙。

Description

产生公用信道的载波的方法，和无线电系统
本发明涉及无线电系统中通过调整时隙的发射功率并采用跳频产生公用信道的载波的一种方法，该无线电系统包括一个网络部分，至少一个用户终端，及该网络部分和用户终端间的一个双向传输通路，该网络部分包括至少一个基站，该双向传输通路包括以该载波频率发射的一些帧，帧包括一些时隙，一个信道应用于其时隙，这一信道既可以是一个公用信道也可以是一个专用信道，本方法包括以下步骤，不用跳频以一个预定参考功率发射至少一个包括一个公用信道的时隙，采用跳频以一个低于该预定参考功率的发射功率发射其它时隙。
在无线电系统中，每个基站都有一个载波，称之为公用信道的载波。也可使用名称控制信道。事实上，该术语是指用户终端和基站用于控制其自身操作的一些信道。除此之外，以同一载波频率传送特有的专用业务信道，在建立连接后沿这些信道传送诸如语音或数据的用户有效负载。如果需要，信令信息也可在专用信道内传送。
术语信道在使用中有两种相互不同的含意。在本描述中，一个信道是指包含一些特征信息的逻辑信道。在另一种含义中，一个信道是指用于传送该逻辑信道的实际信道。在本描述中，术语时隙用于实际信道。
在GSM系统中，一个实际信道是一个TDMA(时分复用)帧的一个时隙。逻辑信道是公用信道或专用信道。一个TDMA帧有8个时隙。对专用信道，定义测量长度为26的TDMA帧的26复帧，这样，可使用该TDMA帧的时隙1至7。同样，对公用信道，定义测量长度为51的TDMA时间帧的51复帧，这样，可使用该TDMA帧的时隙0。
公用信道包括BCH信道(广播信道)和CCCH信道(公用控制信道)。BCH信道包括一个FCCH信道(频率校正信道)，一个SCH信道(同步信道)和一些BCCH信道(广播控制信道)。CCCH信道包括一个PCH信道(寻呼信道)，一个AGCH信道(访问允许信道)和一些RACH信道(随机访问信道)。专用信道包括业务信道和DCH信道(专用控制信道)。DCH信道包括一个SDCCH信道(独立专用控制信道)，一个SACCH信道(慢关联控制信道)和一个FACCH(快关联控制信道)。
与本发明有关的是公用信道。在下行链路方向，与本发明有关的是FCCH信道，SCH信道，一些BCCH信道和一些CCCH信道(PCH信道和AGCH信道)。FCCH信道包括用户终端的频率校正信息。SCH信道包括帧同步信息。BCCH信道包括普通基站专用信息。在CCCH信道中，PCH信道包括呼叫信息而AGCH信道包括发向用户终端的有关业务信道分配的信息。在上行链路方向，与本发明有关的RACH信道。RACH信道包括使用SDCCH信道的用户终端的一个请求，以便用户终端例如可应答一个呼叫或发出一个呼叫。
跳频技术是因军用无线电系统用以扰乱非法接收和消除干扰而发展起来的。在消除干扰方面，重点是借助跳频实现频率分集和干扰分集。跳频用这样一种方法，即由发射机以某一特定频率发射一定量的信息的方法来实现。然后该发射机以某一其他频率继续发送无线电信息。这一频率变化可进行多次。通常该频率变化按某一已知序列反复进行，该序列称为跳频序列。
公用信道的载波在同一频率上(这意味着它不能利用跳频)以最大功率发送。这给无线电系统的规划和使用带来一些问题。
主要问题是，从某种意义上讲要求双重网络规划。首先是对正常载波的使用进行规划，正常载波的使用可通过跳频，间断发送和功率控制得到加强。其次是对公用信道的载波的使用进行规划。
另一个主要问题的产生是因为，当与公用信道在同一载波上的专用信道无法利用跳频，间断发送和功率控制时，系统容量减小。
本发明的目的是提供一种产生公用信道的载波的方法，利用这种载波可避免上述问题。
这可用前言中所述的方法实现，其特征在于该方法还包括以下步骤，采用跳频以一个预定参考功率发射至少一个由发射功率序列确定的其它时隙。
本发明还涉及用于在无线电系统中通过调整时隙的发射功率并采用跳频产生公用信道的载波的一种系统，该无线电系统包括一个网络部分，至少一个用户终端，及该网络部分和用户终端间的一个双向传输通路，该网络部分包括至少一个基站，该双向传输通路包括以该载波频率发射的一些帧，帧包括一些时隙，而一个信道应用于其时隙，这一信道既可以是一个公用信道也可以是一个专用信道，该网络部分被安排不用跳频以一个预定参考功率发射至少一个包括一个公用信道的时隙，采用跳频以一个低于该预定参考功率的发射功率发射其它时隙。
这种系统其特征在于该网络部分被安排采用跳频以该预定参考功率发射至少一个由发射功率序列确定的其它时隙。
本发明的方法具有一些显著的优点。由于可采用跳频，因此公用信道的载波上的专用信道的容量明显改善。对公用信道可使用功率控制和间断发射。由于对所有载波可进行公用频率规划，因此网络规划更简单。由于至少可在两个不同的时隙进行，因此由用户终端进行的邻近基站的功率测量更可靠。一个最显著的优点是，如果载波的功率下降不太多(即小于约10dB)，则在有这些轻微变化的情况下，本发明的方法仍可适用于现有GSM系统。
根据本发明的这种系统具有与该方法有关的上述优点同样的优点。本发明的优选实施方式和其他更具体的实施方式突出了本发明的这些优点。显然，这些优选实施方式和更具体的实施方式可相互进行组合，提供不同的组合方式，以达到所期望的技术效果。
下面，参照根据附图所举的例子更详细地描述本发明，其中
图1示出了一个无线电系统，
图2示出了GSM系统中实现本方法一个例子，
图3示出了一个基站的结构，
图4示出了某一收发信机的结构。
本发明适用于可采用跳频的所有无线电系统。本例中，在窄带TDMA系统如GSM系统中对本发明的实现进行考查，不过不能将本发明局限于此。因而，本发明可用于如CDMA系统中，TDMA/CDMA混合系统中，以及宽带TDMA系统中，在宽带TDMA系统中，一个TDMA帧可分为16个时隙，每个时隙又可分为4个更小的时隙。最为有利地，该无线电系统是同步的，即这些基站的发射基本上在同一时刻进行。
考查图1。这一无线电系统包括一个网络部分和一个用户终端110。图中，网络部分用基站100,102表示。网络部分还包括，例如一个基站控制器和一个移动电话交换机，但这里未作叙述，因为在这种简化形式下更容易考查本发明。在网络部分110和用户终端之间有一个双向传输通路120，实际上是用一个无线电连接来实现的。在这一无线电连接中，用户信息和信令信息以帧结构形式传送。一帧包括一些时隙。一个信道应用于一个时隙。
基站100的结构如图3所示。图3仅包括与本发明的描述有关的部分，然而，熟练的技术人员显然知道一个常规的基站还包括其他功能和结构，在此不必作详细描述。该基站可以是如GSM系统中所用的基站类型，此类基站包括本发明所需的一些变化。基站100包括一个本地控制整个基站100的操作的基站控制功能BCF(基站控制功能)。另一方面，由一个与这些基站有关的基站控制器(BSC=基站控制器)300以集中方式控制多个基站100,102,104,106,108。收发信机TRX1至TRXN是基站100的本地控制的对象。一般地，基站100包括1至16个收发信机TRXⅠ,TRX2,TRX3,…,TRX16，其每一个都连接到天线单元304。某一收发信机TRX1至TRXN向某一TDMA帧(一般也可以说是向8个时隙)提供一个无线电容量。
图4更详细地说明了某一收发信机TRX1的结构。接收机400包括一个滤除有用频带之外的频率的滤波器。此后将信号变换到中频或直接变换到基带，在模/数转换器402中对这种形式的信号进行抽样和量化。均衡器404对干扰如由多径传输造成的干扰进行补偿。解调器406将均衡信号转化为比特流，输入到分解器408。分解器408将来自各个时隙的比特流分解为一些特定的逻辑信道。信道编解码器416对各个逻辑信道的比特流进行解码，换言之，它判断该比特流是输入到信令单元418的信令信息，还是输入到语音编解码器410的语音。信道编解码器416还进行纠错。信源编解码器410在该基站中对接收的数据如图象数据或语音数据进行解码，并相应地对发射的数据进行编码。因此，编码和解码也是数据的转换，该数据包括例如语音，它从固定网络格式的64kbit/s转换为蜂窝无线电网络的一些其他格式(如13kbit/s)，反之亦然。信令单元418对网络和用户终端之间的信令信息进行处理。控制单元414通过控制各个单元完成内部控制任务。脉冲串形成器428将一个训练序列和一些尾随比特加到从信道编解码器416输出的数据上。复用器426为每一脉冲串指派一个时隙。调制器424将数字信号解调到某一无线电频率的载波上。这一功能本质上是模拟的，因此其实施要求有一个数/模转换器422。发射机420包括一个滤波器，通过它对带宽进行限定。另外，发射机420控制发射的输出功率。合成器412为各个单元安排所需频率。合成器412中所包含的一个时钟可被本地控制或从别处例如从基站控制器以集中方式进行控制。合成器412例如可用压控振荡器产生所需的频率。
基站100所用的跳频可以用两种方法实现：如基带跳频或合成器跳频。如果基站100有多个收发信机TRX1至TRXN，则每一时隙被应用于按一个跳频序列工作在某一特定基带上的一个收发信机TRX1至TRXN。如果该基站例如只有一个收发信机TRX1，而且如果希望实现跳频，那么合成器412和发射机420这两者都必须指定各自的频率，用于以按该跳频序列的频率发送每一时隙。
基站100被安排沿下行链路发送使用TDMA帧的至少一个时隙的公用控制信道。这一发送不用跳频以一个预定参考功率来实现，以便有可能对一个邻近基站进行测量。其它时隙采用跳频以一个低于该预定参考功率的功率进行发射。
这一预定参考功率既可由该无线电系统的系统特性确定，也可由该无线电系统的系统参数指定。通常，这一参考功率是该无线电系统所使用的最大功率。
基站100至108各有一个小区，即图1中所示的理论上的覆盖区域，用一个六边形区域来表示。每一基站100至108沿下行链路，即从基站100朝着用户终端110的方向，发射公用控制信道。用户终端110测量它所接收的公用控制信道的功率，用户终端110可从它自己与基站100的无线电连接120中测量其质量，而不必测量该服务小区的基站100的公用控制信道。从这一专用无线电连接120中测量到的信息必须与从邻近小区的公用控制信道中测量到的信息进行比较，而且必须考虑其功率电平的差值。如果用户终端110没有处在呼叫模式，则用户终端110还监听专用小区的公用控制信道，同时测量其与邻近小区的公用控制信道的功率成正比的功率。用户终端110向基站100通报最邻近的基站的平均测量结果，且该基站系统(确切地说，基站控制器300)主要根据这些结果决定是否切换。
如果在一个TDMA帧中只有一个时隙以预定参考功率进行发射，则为切换作准备所进行的邻近小区的测量可以减慢。这是因为，当用户终端110此刻在由邻近基站发射的公用信道的时隙中应对该邻近基站进行测量时，该用户终端自身可进行发射/接收。同样，一个呼叫的初始同步更不确定。
根据本发明，这一基站100被安排采用跳频以一个预定参考功率发射TDMA帧的至少一个其他时隙。在一个所述的基站中，这可以用例如这样一种方法，即基站控制功能BCF将公用控制信道指向例如第一收发信机TRX1的方法来实现。在所讨论的收发信机TRX1中，控制单元414控制发射机420，始终以同一参考发射功率发送所讨论的测量时隙。同样，以这一参考功率发射的第二时隙的收发信机的发射机420，也被控制以使用参考功率。一般地，基站控制功能BCF和收发信机TRX1的控制单元414由信号处理器或普通处理器来实现。此外，本发明所需的这些功能有利于用软件实现。这一实现方式也可例如用分离逻辑或一个ASIC电路，或者用某些其他基于硬件(HW)的方案来完成。
考查图2。横向是所述的一个TDMA帧的时隙0至7。纵向是指示的时间，换句话说是一个51复帧的帧数为0至50的帧。公用信道FCCH,SCH,BCCH,CCCH，各自按其次序应用于该TDMA帧的时隙0。应用于时隙1至7的是专用信道TCH。公用信道的载波按下列步骤产生：
-至少一个包括一个公用信道的时隙，不用跳频以一个预定参考功率发射。换言之，本例中，在时隙0，在51复帧的帧数0至50中的公用信道FCCH,SCH,BCCH,CCCH以该参考功率发射。参考功率的使用情况如图中黑体印刷所示，这些信道以这一参考功率发射。
-其它时隙，采用跳频以一个低于该参考功率的发射功率发射。换言之，本例中，非黑体印刷的时隙例如以比参考功率低1至10dB的发射功率发射，因此，例如帧0的时隙2,4,5,6和7，帧1的时隙1,3,5,6和7，等等，就是如此。
除了根据本发明的以上两个步骤外，还执行第三个步骤：
-由发射功率序列确定的至少一个其他时隙，采用跳频以该参考功率发射。换言之，本例中，每一TDMA帧的两个时隙以该参考功率发射。以该参考功率发射的信道在图中又以黑体印刷来表示，因此，例如帧0中的时隙1和3以该参考功率发射，帧1中的时隙2和4，等等，也是如此。
图中，未对跳频进行描述，因为跳频按现有技术实现：时隙0不进行跳频。其余时隙1至7例如以这样一种方法实现跳频，即每一时隙按照其跳频序列实现跳频。如果基站100以不同的频率发射n个载波，则包括这些公用信道的载波的跳频序列长度为n-1。因此，其余载波的跳频序列长度为n。
本例中，根据某一序列，最大功率发射周期性地从一个时隙到另一个时隙进行变换，这一序列被称为发射功率序列。
发射功率序列也可用这样一种方法，即发射功率序列按照一个预定的伪随机序列从一个时隙到另一个时隙进行变换的方法来实现。
邻近基站100,102根据发射时刻的不同，可互相轮换着使用不同的发射功率序列或相同的发射功率序列，以改善系统的容量。从而使邻近基站100,102之间互相造成的干扰达到最小。
本方法使得包括非公用信道的时隙可利用间断发射和/或功率控制。这进一步改善了系统的容量。
为了改善由用户终端110进行的对邻近小区的基站的功率测量，可用一个标志比特标示以参考功率发射的时隙。再者，通过在系统信息中和/或在某一公用信道上对基站的公用信道的载波的平均发射功率进行指示，也可以达到这一改善。该基站的发射功率序列也可在系统信息中和/或在某一公用信道上进行指示。
在CDMA系统或TDMA/CDMA混合系统中，以一个预定参考功率发射的时隙是以预定扩展码进行编码的。
尽管以上参照按照相应图所举的例子叙述了本发明，显然本发明并不局限于此，在随后的权利要求书中所揭示的本发明设计思想范围内，可以不同方式进行变形。

Claims (20)

1．无线电系统中通过调整时隙的发射功率并采用跳频产生公用信道的载波的一种方法，该无线电系统包括一个网络部分，至少一个用户终端(110)，及该网络部分和用户终端(110)间的一个双向传输通路(120)，该网络部分包括至少一个基站(100)，该双向传输通路(120)包括以该载波频率发射的一些帧，帧包括一些时隙，一个信道应用于其时隙，这一信道既可以是一个公用信道也可以是一个专用信道，本方法包括以下步骤
-不用跳频以一个预定参考功率发射至少一个包括一个公用信道的时隙，
-采用跳频以一个低于该预定参考功率的发射功率发射其它时隙，
其特征在于本方法还包括以下步骤
-采用跳频以一个预定参考功率发射至少一个其他时隙。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于发射功率序列周期性地从一个时隙到另一个时隙进行变换。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于发射功率序列按照一个预定的伪随机序列从一个时隙到另一个时隙进行变换。
4．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于邻近基站(100,102)根据发射时刻的不同，互相轮换着使用不同的发射功率序列或相同的发射功率序列。
5．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于包括非公用信道的时隙可利用间断发射和/或功率控制。
6．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于基站(100)发射n个载波，包括公用信道的载波的跳频序列长度为n-1；其余载波的跳频序列长度为n。
7．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于用一个标志比特标示以参考功率发射的时隙。
8．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于在系统信息中和/或在某一公用信道上对基站(100)的公用信道的载波的平均发射功率进行指示。
9．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于在系统信息中和/或在某一公用信道上对基站(100)的发射功率序列进行指示。
10．如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于以一个预定参考功率发射的时隙是以预定扩展码进行编码的。
11．无线电系统中通过调整时隙的发射功率并采用跳频产生公用信道的载波的一种系统，该无线电系统包括一个网络部分，至少一个用户终端(110)，及该网络部分和用户终端(110)间的一个双向传输通路(120)，该网络部分包括至少一个基站(100)，该双向传输通路(120)包括以该载波频率发射的一些帧，帧包括一些时隙，而一个信道应用于其时隙，这一信道既可以是一个公用信道也可以是一个专用信道，该网络部分被安排：
-不用跳频以一个预定参考功率发射至少一个包括一个公用信道的时隙，
-采用跳频以一个低于该预定参考功率的发射功率发射其它时隙，
其特征在于该网络部分被安排采用跳频以一个预定参考功率发射至少一个由发射功率序列预定的其他时隙。
12．如权利要求11所述的系统，其特征在于该网络部分被安排周期性地从一个时隙到另一个时隙变换发射功率序列。
13．如权利要求11所述的系统，其特征在于该网络部分被安排按照一个预定的伪随机序列从一个时隙到另一个时隙变换发射功率序列。
14．如上述权利要求11至13任一所述的系统，其特征在于邻近基站(100,102)被安排根据发射时刻的不同，互相轮换着使用不同的发射序列或相同的发射功率序列。
15．如上述权利要求11至14任一所述的系统，其特征在于该网络部分被安排以便包括非公用信道的时隙可利用间断发射和/或功率控制。
16．如上述权利要求11至15任一所述的系统，其特征在于基站(100)被安排发射n个载波，包括公用信道的载波的跳频序列长度为n-1，其余载波的跳频序列长度为n。
17．如上述权利要求11至16任一所述的系统，其特征在于该网络部分被安排用一个标志比特标示以参考功率发射的时隙。
18．如上述权利要求11至17任一所述的系统，其特征在于该网络部分被安排在系统信息中和/或在某一公用信道上对基站的公用信道的载波的平均发射功率进行指示。
19．如上述权利要求11至18任一所述的系统，其特征在于该网络部分被安排在系统信息中和/或在某一公用信道上对基站(100)的发射功率序列进行指示。
20．如上述权利要求11至19任一所述的系统，其特征在于该网络部分被安排对以一个预定参考功率发射的时隙用预定扩展码进行编码。
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