CN1232356A - 确定各信道性能的方法、无线通信系统和移动站 - Google Patents

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Abstract

在用于确定无线电通信系统中的各信道性能的方法上由各基站按一种规定的时帧在下行方向上发射含有专用训练顺序的各信号。按本发明各基站的时帧是如此彼此相继地调定的,使得在一个确定的频段中和在一个确定的时段中多个基站的这些发射的训练顺序在此其它的无线电站上相互叠加地到达。通过此信道评估同时确定从至少两个基站通向此其它无线电站的、各无线电信道的这些专用信道性能。

Description

确定各信道性能的方法、无线 通信系统和移动站
本发明涉及用于确定各信道性能的，尤其用于移动站用的相邻蜂窝测量的一种方法、一种无线通信系统和一种移动站。
在各无线电通信系统中借助于电磁波经介于发射的和接收的无线电站(基站或移动站)之间的一个无线电接口传输各种信息(例如语音、图像信息或其它的数据)。在此用位于为各自系统安排的频带中的各载频进行电磁波的发射。对于经无线电接口用CDMA或TD/CDMA传输法的未来各移动无线电网，例如UMTS(通用移动通信系统)或其它第三代的各系统，各频率是安排在约为2000MHz的频带中的。
信号当其在传播介质中传播时受到由噪声引起的各种干扰。通过折射和反射各信号部分穿过不同的传播途径，并且在接收机上相互叠加。作为表示各信道性能的实例的信息脉冲响应描述一种这样的多径信道。例如对于选择一个用于各有效信息稍后传输的合适的基站，需要由移动站从各训练顺序为下行方向上的各信号所确定的各信道性能。在分析处理各传输信号时移动站使用这些信道性能用于在数据检测前的信号矫正。
在GSM(全球移动通信系统)移动无线电系统上在下行方向上对每个基站安排了一个用于传输管理信道(BCCH)各信号的固定时隙。可是该管理信道用的各频带从基站到基站互相有区分的。一个移动站决定选择一个频带用于分析处理管理信道，并且分析处理在相应时隙中接收的所属基站的各信号。因而在移动站瞬时与其维持无线电连接的，自己的基站的管理信道的监控和各相邻基站的各管理信道之间不断地转接。
作为频分复用(FDMA)、作为时分复用(TDMA)或作为码分复用(CDMA)而已知的，也可以互相联合的各方法用于区分各信号源和因此用于分析处理各信号。时分复用(TDMA)的一种特别的表现是一种TDD(时分双工)传输方法，在此TDD传输方法上在一个共同一的窄带频率信道中既在上行方向上，意即从移动站向基站，也在下行方向上，意即从基站向移动站进行传输。一种这样的TDD传输方法是用一种由UMTS无线电传输用的时分复用和码分复用的联合安排的。
在此从DE 198 08 948.1中公开了，在一个时隙里传输管理信道的各信息和各连接的各外加的有效信息。为了能监控其它各基站的各管理信道，在此安排了这些连接在多个时隙上滚动，如在GSM移动无线电系统上那样此外对每个时隙仅分析处理一个管理信道。按现有技术按计划地按时段和/或频段来分开相邻各基站的这些管理信道，以便能单个地分析处理它们。
因此基于本发明的任务在于，说明用于确定各信道性能的一种改进的方法，一个改进的无线电通信系统和一个改进的移动站，在此，无线电通信系统和移动站上提高无线电传输的频谱效率。通过带有权利要求1特征部分的方法，通过带有权利要求14的各特征的无线电通信系统和通过带有权利要求15各特征的移动站解决此任务。本发明的各进一步发展可从各从属权利要求中获悉。
在用于在一个带有多个基站和至少一个其它的，例如是一个移动站的或一个移动的或固定的数据终端设备的，无线电站的无线电通信系统中确定各信道性能的方法上，由各基站按规定的时桢发射下行方向的上的含有一个训练顺序的各信号。按本发明是如此依次调节各基站的时桢的，使得在一个确定的频段中和在一个确定的时段中多个基站的发射的各训练顺序在其它无线电站上相互叠加地到达。通过信道评估同时确定从至少两个基站向其它的无线电站的各无线电信道的这些专用信道性能。
通过同时确定在下行方向上的多个信道性能比其它的无线电站，以下从一个移动站出发，可以较迅速地越过各蜂窝界限收集通向各无线电通信系统的各信息。此频谱效率在增长，因为多次使用一个确定的时段和频段。
这些带有各专用训练顺序的信号各自按本发明的一种有利的进一步发展形成一个管理信道。一个这样的管理信道集束这些涉及一个无线电蜂窝的信息，并且因此特别好地适合于确定各信道性能。有利地用一种恒功率发射管理信道的这些信号，由此可能标准化地分析处理。
这些基站是相互间有利地同步的。因此在网络侧保证了在一定的频段和时段中的这些信号在移动站上相互叠加地到达。各蜂窝的大小(各宏观蜂窝)越大或在相同频段发射的各基站相互离开得越远，同步则应越好，或者用于信道评估的时间段则应越长。当在各相邻的基站中利用针对管理信道的不同顺序时，此同步却是较少重要的，以致于仅在多次发射出这些信息之后才重复此一定的时段。因此在一个确定的时间之后两个基站的这些信号自动地重合，并且打开了共同信道评估的可能性。可是稍微延长了至此才确定了各相邻蜂窝各信道性能的时间。当两个或更多基站的这些信号在各训练顺序方面至少部分地重叠时，则却是已足够了。
按一种用于解线性方程组的方法有利地进行信道评估。当从一个共同的基础码导出各专用训练顺序和为了信道评估进行FFT(快速傅立叶变化)分析时，则尤其在花费上是有利的。因此可以简化地解此线性方程组。
可以用各种各样的方式和方法分析处理这些信道性能。当在向一个相邻蜂窝的移交过程(handover移交)方面从各专用的信道性能中求出针对多个基站的各信号的各接收功率或各群迟延时间时，则却是特别有利的。接收功率越小或者群迟延时间越长，则移交可能性越不利。对于各移交过程可以安排从其它无线电站向至少一个基站传信这些一定的专用信道性能。因此在网络侧监控和进行此移交。此网络侧的移交控制负责最佳利用无线电通信系统的各无线电技术的资源。
如果按本发明的一个进一步发展按一种CDMA用户分离方法，或许结合一种TDMA用户分离方法进行此无线电传输的话，则各信道性能的确定也可用于在一个时段期间的多个基站信号的矫正和数据检测。本发明的一个其它的有利应用在于，从介于此其它的无线电站和多个基站之间的各专用信道性能中计算此其它无线电站的地点参数。
以下用各实施例根据各图示详述本发明。
在此所示的
图1为移动无线电通信网的一个方框电路图；
图2为TDD传输方法的帧结构的一个示意图；
图3为两个基站和一个移动站之间的无线电传输的时桢，
图4为具有频率重复值为三的一个无线电通信系统，
图5为具有频率重复值为一的一个无线电通信系统，
图6为具有管理信道的各不同顺序的无线电传输的时桢，
图7为基站和移动站的各方框电路图，
图8为信息传输用的一个流程图。
图1中所示的无线电通信系统由大量相互间联网的或建立通向一个固定网的通道的各移动转接站MSC组成。此外这些移动转接站MSC是与每次至少一个用于分配各无线电技术资源的装置RNM连接的。这些装置RNM中的每一个又使通向至少一个基站BS的连接成为可能：一种这样的基站BS能够经一个无线电接口建立一个通向其它各无线电站的，例如各移动站MS或其它方面的移动的和固定的各终端设备的连接。通过每个基站BS形成至少一个无线电蜂窝Z、Z1、Z2。在分区域时或在分层次的各蜂窝结构上由每个基站BS照料多个无线电蜂窝Z。
图1中示范性地表示了用于在各移动站MS1、MS2、MSK、MSn和一个基站BS之间传输各有效信息和信号信息的各连接V1、V2、VK。一个控制和维护中心OMC实现对移动无线电网或对其中各部分的各控制和维护功能。该结构的功能性是可转用到其它的在其中可采用本发明的各无线电通信系统上，尤其是对于带有无线用户连接的各用户通道网。
从图2中可看出无线电传输的帧结构。按一个TDMA部分安排了将一个例如带宽为B=1.2MHz的宽带频段划分为相同持续时间的，例如为8个时隙ts0至ts7的多个时隙ts。此频段B形成一个频率信道FK。在下行方向上利用各时隙ts0至ts4的一个部分而在上行方向利用各时隙ts5至ts7的一个部分。一个转接时刻SP位于这之间。例如先于上行方向UL上的传输进行下行方向DL上的传输。在此TDD传输方法上上行方向UL用的频率信道FK相当于下行方向DL用的频率信道FK。对于其它各载频同样的在重复。
在用于有效数据传输的各频率信道FK之内以各无线电束传输多个连接的各信息。这些用于有效数据传输的无线电束由带有数据d的各段组成，在这些段中插入了带有接收侧已知的各训练顺序tseq1至tseqn的各段。这些数据d是连接专用地用一种精细结构，用一种用户码C，扩展的，使得接收侧通过该CDMA部分可分离例如n个连接。为一个管理信道BCCH安排了下行方向DL上的一个时隙ts0，在此管理信道中也许能额外地传输各有效信息。这些基站BS对它们的各管理信道BCCH同样地使用各专用的训练顺序tseq。
各数据d的各单个符号的扩展促使在符号持续时间Tsym之内传输持续时间Tchip的Q个片。这些Q片在此形成连结专用的用户码C。此外在时隙ts之内安排了一个用于补偿各连接的各不同持续时间的保护时间gp。
在一个宽带频段B之内按一种帧结构分组这些依次相继的时隙ts，此帧结构形成无线电传输的时桢。因此八个时隙ts汇合成一个帧fr，在此例如一个时隙ts3由一组连接重复地使用。可是也能形成带有多于八个时隙的，例如16个或32个时隙的各帧。
图3中对一个第一基站BS1展示了一个带有八个时隙ts0至ts7的帧fr，在此如图2中那样在下行方向DL上利用五个时隙ts0至ts4而在上行方向UL上利用三个时隙ts5至ts7。一个转接时刻SP标志帧fr之内的各传输方向之间的过渡。此转接时刻SP可以从帧到帧地改变。此第一基站BS照料一个第一无线电蜂窝Z1。由一个用也在第一基站BS1中使用的一种载频f1发射着的第二基站BS2照料一个相邻的无线电蜂窝Z2。两个基站BS1,BS2的管理信道BCCH的这些信号都在所采用的训练顺序tseq1,tseq2方面相互区分。
两个基站BS1、BS2在各自的第一时隙ts0中发射管理信道BCCH的各信号。虽然这些基站拥有通向移动站MS的不同距离，通过两个基站BS1、BS2的时桢的一种至少为粗略的同步实现在一个确定的频段和一个确定的时段中两个基站BS1、BS2的这些信号在移动站MS上相互叠加地到达。在此频段和时段之内移动站MS进行一种信道评估，此信道评估同时，如稍后展示那样，决定通向此两个基站BS1、BS2的各无线电信道的各专用信道性能。
图4和5描述用于同时分析处理多个管理通道的按本发明方法的两个示范性的应用过程。图4中采用为三的频率重复值(重复使用模式)，意即在每个再下一个无线电蜂窝中使用相同的载频f1、f2、f3。在上面方法意义上的相邻无线电蜂窝因而不是直接界靠的无线电蜂窝，而是再下一个的无线电蜂窝。图5中在一个带有频率重复值为一的无线电通信系统上它却是直接界靠的无线电蜂窝。此方法也可应用于具有更大频率重复值的各无线电蜂窝。如果采用各层次结构的话，则产生额外的各种可能性，因为在不同层面的各蜂窝中也可使用相同的载频。
图6中对于不同步的、或仅部分同步的无线电通信系统展示了一种应用可能性。如图3中那样两个基站BS1、SB2用一个共用的载频f1发射一个管理信道的各信号，这些信号可由一个移动站MS接收。不同于图3中的这两个基站BS1、BS2采用针对此管理信道BCCH的各不同的顺序。因此例如第一基站BS1总是使用第一时隙于它的管理信道BCCH，而在此期间第二基站BS2让在开头四个时隙之间滚动。因此即使没有同步在一个为四个帧的持续时间之后产生这种情况，这两个管理信道BCCH的这些信号至少部分地在移动站MS上叠加。因此即使没有网络同步，移动站MS可以进行同时确定通向两个基站BS1、BS2的各信道性能。
从相邻蜂窝测量的意义上确定通向各相邻基站BS1、BS2的各信道性能是需要的，以便可准备各移交过程或连接建立。在介于移动站MS和网络之间存在着的无线电传输时一个移交过程(移交)造成解除通向第一基站BS1的连接和建立通向第二基站BS2的连接。可是为了选择一个合适的第二基站BS2，相邻蜂窝测量是必要的。
图7展示从基站BS1向各移动站MS1至MSn的信息传输。这些移动站MS1至MSn首先确定一个或多个具有足够高的或最大接收功率的频段。这是最靠近的基站BS1的各频段，移动站MS瞬间位于这个基站的蜂窝内。因此形成基站BS1和移动站MS的从属性。
此基站BS1含有一个发射/接收装置TX/RX，此发射/接收装置数/模转换这些应发射的发射信号，将这些发射信号从基带转换成发射的频段，并且调制与放大这些发射信号。一个信号生成装置SA事先已将这些发射信号汇合成各无线电束，并且分配给相应的频率信道和时隙。一个信号处理装置DSP经此发射/接收装置TX/RX分析处理各接收的接收信号，并且进行信道评估。
为了信号处理将这些接收信号转换成，例如数字化成具有离散数值范围的各种符号。一个作为数字信号处理器含有用于按JD-CDMA方法(联合检测)检测各有效信息和信号信息的信号处理装置DSP分析处理这些数据部分d。由基站BS的一个控制装置SE控制各部分的互相作用，转换时刻SP的调节和将各连接分配给一个时隙。在一个存储装置MEM中存储关于在各相邻无线电蜂窝中所采用的各训练顺序的和连接的各具体情况的各从属的数据。
移动站MS相应适配过地含有对此基站BS1阐述过的各部件和外加含有一个控制板T。用户可在控制板T上进行各种输入，其中一种用于启动移动站MS的或者用于通向基站BS连接的连接建立的输入。信号处理装置DSP中的一个信道评估器KS同时进行多个基站BS1,BS2的各信号用的信道评估。此控制装置SE分析处理这些确定的信道性能，确定接收功率，现存瞬间的信/噪比或群迟延时间，并且安排在一个信号信道ACCH中向基站BS1信令，随后对有效数据传输指定一个频率信道FK和一个时隙ts，或者启动向第二基站BS2的移交。如果各基站BS1,BS2的各地理位置是已知的话，此移动站MS都也可从这些信道性能中推导出地点参数。例如在各紧急情况下也可向网络传信移动站MS的地点参数。
图8中大大简化地表示了信息传输的过程。在一个第一步骤中第一基站BS1在下行方向DL上发射一个管理信道BCCH的各信号。几乎同时地第二基站BS2同样在下行方向DL上发射它的管理信道BCCH的各信号。在一个第三步骤中移动站MS接收两个基站BS1、BS2的在频段和时段中相互叠加的各种信号。
一个第四步骤对移动站MS中的各接收信号安排信道评估。这种的信道评估相当于分析处理各单个管理信道BCCH的各叠加信号的线性方程组，在此通过一个专用的训练顺序tseq1,tseq2相互区分这些管理信道BCCH。从一个共同的基础码导出这些专用的训练顺序tseq1、tseq2，因此一种特别有利的信道评估成为可能。从B.Steiner,P.Jung著；“Optimum and Suboptimum Channel Estimation for the Uplink of CDMAMobile Radio Systems with Joint Detection(带有联合检测的各CDMA移动无线电系统上行连接用的信道评估的优化和次优化)”,EuropeanTransactions on Telecommunications(欧洲电信学报)，第5卷，第一期，1995年1-2月，中这一点对上行方向是已知的，一个基站的无线电蜂窝中的所有移动站不过必须逗留在这个上行方向上。因此可采用FFT分析处理用于信道评估，此FFT分析处理相当于一种循环的卷积和显著地减计算工作量。
这种信道评估的一种有利的形成也是从DE 197 34 936中(请参阅对图7的说明)公开的。以基数为2和指数X进行傅立叶变换，在此2X≥2L，其中L等于共同基础码的长度。由从信道评估中导出的信道脉冲响应得出关于在移动站MS和每个单独分析处理的基站BS1、BS2之间每个无线电信道的接收场强、信号持续时间和各个失真的说明。
通过一种网络侧的信令向移动站MS通知在周围所采用的各专用的训练顺序tseq，以致于移动站MS通过选择这些训练顺序tseq中的两个或多个自行确定信道评估的最大花费。
在一个第五步骤中互相比较多个基站BS1、BS2的这些确定的信道性能。如果第二基站BS2的这些信道性能对于无线电传输不是更有利得多的话，则在移动站MS和网络之间的连接方面毫无改变。如果通向第二基站BS2的这些信道性能都是更好的话，则在一个第六步骤中通过从移动站MS向第一基站BS1的信令而请求向此第二基站BS2移交。
在网络侧，例如在用于分配各无线电技术资源的装置RNM中，在一个第七步骤中决策，一种这样的移交是否可能。如果在第二基站BS2上的各无线电技术资源是可供支配的话，则在一个第八步骤中进行向此第二基站BS2的无线电传输的移交。在第一基站BS1和移动站MS之间的连接可以解除。

Claims (15)

1．用于在一个带有多个基站(BS)和至少一个其它无线电站(MS)的无线电通信系统中确定各信道性能的方法，在此方法上，由这些基站(BS)按规定的时桢发射下行方向(DL)上的含有一个训练顺序(tseq)的各信号，在其它的无线电站(MS)上对各规定的时刻进行信道评估，其特征在于，各基站(BS)的时桢是如此相互调定的，即在一个确定的频段(B)和一个确定的时段(ts0)中这些发射的训练顺序(tseq)在此其它的无线电站(MS)上互相叠加地到达，由此信道评估同时确定在下行方向上(DL)的从至少两个基站(BS)通向其它无线电站(MS)的这些专用信道性能。
2．按权利要求1的方法，其特征在于，这些带有各专用训练顺序(tseq)的信号各自形成一个管理信道(BCCH)。
3．按权利要求1或2的方法，其特征在于，这些基站(BS)是相互间同步的。
4．按权利要求2的方法，其特征在于，在相邻各基站(BS)中使用针对此管理信道(BCCH)的不同顺序，以致于此确定的时段仅在多次发射出这些信号之后才重复。
5．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，按一种用于解线性方程组的方法进行此信道评估。
6．按权利要求5的方法，其特征在于，这些专用的训练顺序(tseq)是由一个共同的基础码导出的，并且为了信道评估进行一种FFT分析处理。
7．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，从这些专用的信道性能求出针对多个基站(BS)各信号的各接收功率。
8．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，从这些专用的信道性能求出针对多个基站(BS)的各信号的各信号持续时间。
9．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，从这个其它的无线电站(MS)向至少一个基站(BS)传信这些确定的专用信道性能。
10．按权利要求9的方法，其特征在于，此基站(BS)用这些已传信的信道性能启动一个形成此其它无线电站的移动站(MS)用的移交过程。
11．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，按一种CDMA用户分离方法进行无线电传输。
12．按权利要求11的方法，其特征在于，外加地按一种TDMA用户分离方法进行无线电传输，并且由各时隙形成此时桢。
13．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，从这个其它无线电站(MS)和多个基站(BS)之间的这些专用的信道性能中计算这个其它无线电站(MS)的地点参数。
14．用于确定各信道性能的无线电通信系统，
带有多个用于按在下行方向(DL)上的一种规定时桢发射含有训练顺序(tseq)的各种信号的基站，
带有一个用于分配各无线电技术资源的、与各基站(BS)连接的装置(RNM)，
带有至少一个用于在各规定时刻进行信道评估的其它无线电站(MS)，其特征在于，
用于分配各无线电技术资源的该装置(RNM)是如此构成的，各基站(BS)的时桢是彼此相继地调定的，以至于在一个确定的频段(B)和在一个确定的时段(ts0)中这些发射的专用训练顺序(tseq)在此其它的无线电站(MS)上相互叠加地到达，并且
此其它的无线电站(MS)是如此构成的，以致于通过此信道评估同时确定从至少两个基站(BS)通向此其它无线电站(MS)的这些专用的信道性能。
15．用于在一个带有多个基站(BS)的无线电通信系统中确定各信道性能的移动站(MS)，
带有一个按各规定的时刻进行信道评估的信道评估器(KS)，在此在这些规定的时刻出现由各基站(BS)按一个规定的时桢在下行方向(DL)上发射的、包含训练顺序(tseq)的各信号，其特征在于，
此信道评估器(KS)是如此构成的，使得通过此信道评估同时确定从至少两个基站(BS)通向此无线电站(MS)的这些专用信道性能，在此各基站(BS)的时桢是如此彼此相继地调定的，以致于在一个确定的频段(B)和在一个确定的时段(ts0)中这些发射的训练顺序(tseq)在此其它的移动站(MS)上相互叠加地到达。
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