CN1255258A - 有选择地使用具有可变偏移时间的多播的无线电通信系统 - Google Patents
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Abstract
一种数字基站通过根据移动单元与基站之间的RF链路的传播特性分配多播与非多播信道来改善下行链路覆盖。非多播信道是其期间从一个天线中发送信息的时隙,而多播信道是其期间从多个分集天线中发送信息的时隙,来自分集天线的发送定时偏移对应RF链路多径传播特性的数量。
Description
本发明一般涉及通信系统领域，并更具体地涉及数字通信系统。
称为时分多址(TDMA)的一些数字通信系统将一个或多个射频(RF)信道细分为许多时隙，在这许多时隙期间系统内的移动单元进行数字话音与数据通信。在这些系统中，移动单元通过在所分配的发送与接收时隙期间发送与接收数字信息脉冲串利用多个分散的基站进行通信。现有的TDMA系统使用支持双工通信的许多接入技术。对于双工通信，诸如基于全球移动系统(GSM)通信标准的TDMA/FDD通信系统，使用分开的接收与发送RF信道。
将地理区域分成小区的数字蜂窝无线电话系统广泛使用TDMA通信系统来在移动单元与连到公用交换电话网(PSTN)的电话单元的用户之间提供无线通信。在每个小区内，基站通过上行链路与下行链路RF信道同移动单元通信。基站通过下行链路RF信道发送信息脉冲串给移动单元，并且移动单元通过上行链路RF信道发送这样的脉冲串给基站。
为避免干扰，一般给相邻小区分配不同的RF信道。由于特定小区内的较低功率RF发送，隔开两个或多个小区的另一小区一般可以复用同一频率。复用同一频率的小区相互隔开越远，它们之间的干扰电平越低。因此，为保持基站与移动单元之间好质量的RF通信链路，频率复用小区模式是获得小区中所需的载波干扰(C/I)比的一个重要的因素。
在网络的最初阶段期间，重要的是利用较少数量的小区提供宽大的覆盖范围。随着系统容量的增加，增加小区数量并减少其大小变得必要。在此安排下，至关重要的是利用最小数量的辐射功率在移动单元与基站之间提供RF链路。为了利用最小的辐射功率提供上行链路RF信道，通常是给基站配备位于靠近基站天线的低噪声放大器。此安排改善从移动单元接收的信号的接收机灵敏度。另一方面，对于下行链路RF信道，一些常规的解决方案依赖于基站上的高功率发射机或位于地面或位于基站天线杆上的提升放大器。除了使系统的操作与维护复杂之外，这些解决方案还具有其他严重的缺陷，包括基站上的过热生成和引入寄生噪声。
用于利用下行链路RF信道扩展通信覆盖范围的另一个常规解决方案采用多播技术。多播技术在模拟通信系统中广泛用于寻呼和中继通信。多播对于到达位于通信覆盖区域边缘上的移动单元尤为有利。许多常规多播技术在每个基站上采用两个或多个分开的天线，通过同一覆盖区域发送同样的消息。或同时或利用时间偏移来多播消息。在CDMA通信系统中，偏移分立的天线的传输时间，以便给多播传输引入时间分集以及空间分集。将传输偏移时间为相应数量数据比特时长的一个或多个符号时间。在众所周知的理论中，TDMA系统中利用天线分集与时间分集的多播改善覆盖与通信质量。这些理论中的一些理论公开在以下出版物中：“对移动无线中DSK的扩展抗多径能力的人工延迟插入分集”(Artificial Delay Insertion Diversity To ExtendAnti-Multipath Capability of DSK In Mobile Radio)，SusumuYoshida，Fumio Ikegami，Tsutomu Takeuchi，SirikistAriyavisitakul，and Masaaki Sasada，IEEE in 1986；“窄带TDMA移动系统的组合空间/时间分集技术”(Combined Space/TimeDiversity Technique For Narrowband TDMA Mobile Systems)，L.B.Lopes，Dept of Electrical & Electronic Engineering，Universityof Leeds，19 May 1989，Electronic Letters 20 July 1989；采用在上行链路上的软判定和下行链路上的延迟信号传输的GSM基站天线(GSM Base-Station Antenna Diversity Using Soft DecisionCombining On Up-Link and Delayed-Signal Transmission onDown-Link)，Preber E.Mogensen，Danish Center For PersonalCommunication，Aalborg University，IEEE 1993；“在GSM相关系统中的天线和频率分集”and(On Antenna-And Frequency DiversityIn GSM Related Systems)(GSM-900，DCS-1800，and PCS 1900)，PrebenE.Mogensen and Jeroen Wigad，Danish Center for PersonalCommunication，Aalborg University，IEEE 1996。
虽然具有益处，但多播使用更多的有价值的通信资源。例如，在TDMA系统中，许多通信时隙必须预留用于多播。在这样的TDMA系统中的下行链路多播将预定数量的时间符号用于在许多预留时隙期间偏移传输时间。通过在预留时隙期间多播，如果特定链路上的多播不必要，可能浪费宝贵的信道资源。而且，预留时隙期间的多播增加系统内的干扰，尤其是在其他小区中复用的信道上的干扰。因此，需要利用下行链路RF信道上的多播改善下行链路通信覆盖而没有必要地浪费通信资源的TDMA通信系统。
解决此需求的本发明以根据RF链路的传播特性在移动单元与基站之间分配多播与非多播信道的数字通信系统为示例。以这种方式，本发明的系统仅在必要时改善下行链路覆盖并在多播不需要时避免通信资源的浪费。
在一个方面中，本发明的通信系统提供细分为多个时隙的射频信道上的通信覆盖，在这多个时隙期间与至少一个移动单元传送信息。此系统包括通过一个或多个射频信道链接到移动单元的基站，此基站包括多个空间和/或极化分集天线，用于在多播与非多播信道上发送信息。非多播信道是其间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其间从多于1个的天线中发送同一信息的时隙。控制器根据将移动单元链接到基站的射频信道的传播特性测量分配多播与非多播信道。
根据本发明的其他方面，将移动单元链接到基站的射频信道传播特性的测量对应移动单元上接收信号强度的测量、比特差错率的电平或从移动单元发送的信号的多路径传播特性的测量之一或组合。在使用不连续发送的本发明的还一方面中，为响应表示移动单元将停止发送的消息，基站测量同频道干扰。在此安排下，控制器响应所测量的同频道干扰以便分配多播与非多播信道。而且，控制器也可以根据从基站接收的故障报告分配或重新分配多播与非多播信道。优选地，在同步系统中，分配给通信小区的多播信道的定时偏移许多时隙以使系统内的干扰最小。还有，可以根据空闲信道期间干扰电平的测量选择多播与非多播信道。
根据本发明的另一方面，在相互偏移多播偏移时间的分开时间上从至少两个天线中在多播信道上发送信息。此多播偏移时间对应将移动单元链接到基站的射频信道的多路径传播特性的测量。在一个实施例中，由控制器固定此多播偏移时间。在另一个实施例中，动态生成此多播偏移时间以便对应从RF信道的各个传播路径中检测到最小能量的时间。如果三个或多个天线用于多播，则可以给每一个天线设置相应的多播偏移时间。优选地，其发射机部分用于多播的无线电收发信机的空闲接收机部分测量射频信道的多路径传播特性。接收机部分包括均衡器，提供对应于出现最小能量时间的相应相关器响应。以相关器时间窗内时间符号的倍数选择多播偏移时间。
在本发明的另一特性中，基站包括具有相应的耦合到天线的接收机与发射机部分的多个无线电收发信机(TRX)，TRX通过基带总线相互交换基带数据，此基带总线允许用于多播信道期间发送的发射机部分的选择寻址。以这种方式，同一下行链路数据通过基带总线传送给多个寻址的发射机部分。发射机部分根据固定的或动态生成的多播偏移时间将其相应发送时间延迟或提前。
结合通过示例表示本发明原理的附图从下面最佳实施例的描述中，本发明的其他特性和优点将变得显而易见。
图1是有利地利用本发明的通信系统的方框图。
图2是用于图1的通信系统中的细分的RF信道的图。
图3是在图2的RF信道上发送的正常发送脉冲串的图。
图4是在图1的通信系统中生成的相关器响应的定时图。
图5是在图1的通信系统中使用的移动单元的方框图。
图6是在图1的通信系统中使用的无线电基站的方框图。
图7是在图6的无线电基站中使用的宽带总线分组的图。
图8是在图6的基站中使用的无线电收发信机的方框图。
参见图1，根据本发明示例实施例的通信系统10根据泛欧数字蜂窝系统的GSM协议或其等效物操作。GSM通信系统的操作模式描述在欧洲电信标准局(ETSI)文件ETS 300 573，ETS 300 574与ETS 300578中，这些文件引入在此作为参考。因此，系统10的操作描述到理解本发明所必需的范围。虽然本发明描述为在TDMA系统中实施，但本领域专业技术人员将意识到，本发明能有益地用于各种其他数字通信系统中，诸如基于码分多址(CDMA)的系统。
GSM系统10设计为包括管理呼叫的多个电平的分级网。利用所分配的上行链路与下行链路RF信道集，操作在系统10中的移动单元12通过无线RF链路参与呼叫。在高级电平上，一组移动业务交换中心(MSC)14负责从始发者至目的地的呼叫的路由选择。特别地，MSC14负责呼叫的建立、控制和结束。MSC14也管理其他业务，诸如收集记费信息。
在较低的级别电平上，一组基站控制器(BSC)16互连到每一个MSC14。BSC16的主要功能是移动性管理。在移动单元12四处移动时，移动单元12有可能移出一个小区而进入另一个小区。用于维持呼叫而没有显著中断的处理称为转移。根据移动单元12上报告的接收信号强度，BSC16确定是否开始转移。BSC16与MSC14在称为A接口的标准接口下通信，这是基于CCITT信令系统7号的移动应用部分。称为网关MSC的一个MSC14处理与公用交换电话网(PSTN)18或其他公用和专用网的通信。
在更低的级别电平上，由每一个BSC16控制一组基站收发信机(BTS)20。BTS20主要提供RF链路，用于发送脉冲串给移动单元12和从移动单元12中接收脉冲串。在本发明的优选实施例中，在无线电基站(RBS)22中采用许多BTS20。在示例的实施例中，根据本发明的受让人LM Ericssor所提供的RSB-2000产品系列构造RBS22。
系统10将地理区域细分为一起给例如整个城市的服务区提供通信覆盖的邻接的通信小区，根据允许一些隔开的小区使用相同的上行链路与下行链路RF信道的小区模式构造通信小区。以这种方式，系统10的小区模式减少覆盖服务区所需的频道数量。系统10也采用跳频技术来避免“死点”并使系统中的干扰最小。如下面具体所描述的，系统10也采用时间对准技术来处理传播延迟。
如下面具体描述的，每个BTS20包括许多TRX，使用上行链路与下行链路RF信道来给诸如一个或多个通信小区的特定公共地理区域提供服务，细分为时隙的RF信道构成相应小区内BTS20与移动单元12之间的无线链路。在GSM规范下，利用高斯最小频移键控(GMSK)调制技术将数字信号调制到RF信道上，以提供27okb/s的总数据速率。TRX通过许多空间分集或极化分集或空间与极化分集天线24的组合接收和发送上行链路与下行链路信号。
根据本发明一个方面，通信系统10分配时隙作为多播与非多播信道用于下行链路信息的传输。非多播信道是其期间最好曾从单个天线24中发送信息的时隙，多播信道是其期间利用多于1个的发射机从两个或多个天线24中发送相同信息的时隙。通过多次发送，多播信道通过容纳更高的路径损耗和减少衰落深度提供下行链路路径上更好的覆盖。
通信系统10使用BSC16来分配多播与非多播信道。BSC16指示RBS22或通过多播信道或通过非多播信道发送信息。BSC16根据将移动单元12链接到RBS22的RF信道的传播特性测量指示RBS22。如下面具体描述的，可以根据包括移动单元12上接收的信号强度。移动单元12上误码率、上行链路RF信道的多径传播特性或其组合的许多参数测量传播特性。通过考虑每一个链接RF信道的传播特性，通信系统10通过有效分配多播通信资源32改善系统的下行链路覆盖而不浪费不必要的资源。
而且，BSC16能根据系统的操作要求，例如根据RBS22所报告的故障条件动态地重新分配多播与非多播资源。另外，BSC16能动态地增加分配用于多播传输的时隙数量，如果链接RF信道的传播特性如此要求的话，例如，在大量的移动单元12位于在非多播信道上具有恶化的RF链路的通信小区边缘上时，BSC16能指定一些非多播信道为多播信道，以改善下行链路覆盖。同样地，如果RF信道的传播特性使得多播不需要，BSC16能重新分配多播信道为非多播信道。以这种方式，BSC16能定期地调整用于多播或非多播的信道组的大小。
有关系统中呼叫管理的包括起始、转移和结束的所有信令功能利用通过信令信道发送的控制信息进行处理。信令信道可以在专用时隙期间进行发送或者可以涉及许多业务信道进行发送。
一些专用下行链路RF信道的功能是：
-在下行链路RF信道的第一时隙(时隙0)上发送的广播控制信道(BCCH)给移动单元提供有关BTS的信息，诸如BTS识别。
-在与BCCH相邻的时隙上发送的独立专用控制信道(SDCCH)用于登记、位置更新、鉴别和呼叫建立。
-寻呼信道只是下行链路信道，用于将例如何时呼叫移动单元的网络信令要求通知移动单元。
-接入同意信道仅是下行链路信道，用于应答接入请求，以便分配专用控制信道用于后续信令。
如下定义相关信令信道的一些单独功能：
-慢相关控制信道(SACCH)，用于传送与许多业务信道有关的控制与监视信号，包括对应比特差错测量的RX-QUAL参数的传输和对应移动单元上接收信号强度测量的RX-LEV参数。
-快相关控制信道(FACCH)将分配用于相关业务信道的时隙偷用于控制要求，诸如转移。
参见图2，RF信道26(上行链路或下行链路)划分为重复的时间帧27，在这些帧期间发送信息。每个帧还划分为传送信息包的时隙28。在指定为业务信道(TC0，TC1，…)时隙期间发送语音数据，在分配给诸如SACCH的信令信道的时隙期间发送信令信息。
在每个帧27期间，一个或多个时隙28指定为信令信道，而其余时隙分配为业务信道。对于每个小区，BSC16分配RF信道上某些时隙作为信令信道。优选地，BSC16指定所有专用的信令信道为多播信道，以保证重要的信令信息到达通信小区内所有的移动单元12。相关的信令信道在其相应的业务信道分配为多播信道时分配为多播信道。
系统10在包含预定义数量的加密比特的脉冲串的时隙期间完成信息的传输。GSM规范定义各种类型的脉冲串：正常脉冲串(NB)、频率校正脉冲串(FB)、同步脉冲串(BS)、接入脉冲串(AB)和虚脉冲串。具有557μs时长的正常脉冲串在业务与一些信令信道期间进行使用，其余脉冲串主要用于保持系统内信号与数据同步。
如图3所示，正常脉冲串29包括两个单独的数据部分30，在此部分30期间传送数字数据比特。正常脉冲串也包括所示的尾部分31与保护部分32、为补偿传播延迟，通信系统10使用时间校准处理，利用此处理移动单元12校准其脉冲串传播以便以相对其他脉冲串传输的正确时间关系到达BTS20。除虚脉冲串传输之外的所有脉冲串传输包括训练序列。此训练序列具有预定义自动相关特性。在解调与解码处理期间，此训练序列的自动相关特性有助于RF信道上接收比特序列的同步。在正常脉冲串29中，具有26比特的训练序列33位于其数据部分之间的脉冲串中间。如下所述，移动单元12与RBS22采用均衡器，将通过上行链路或下行链路RF信道接收的基带比特序列与训练序列相关，以便提供对应传播路径的多径特性的相关器响应。
参见图4，示出表示由均衡器根据训练序列生成的相关器响应的图。由于训练序列的自相关特性，相关器响应包括对应从发射波的各个传播路径接收的能量的相关器峰值33。相关器峰值33偏离时间基准(tref)并根据发射波的各个传播路径的传播时长相互偏离。如下所述，RBS22与移动单元12上相应接收机部分使用相关器响应来预测地解调其接收的基带信号。根据相关器响应，RBS20的接收机部分中的均衡器生成对应上行链路RF信道上传播延迟的时间校准(TA)参数。移动单元12将从RBS22发送的TA参数用于相对时间基准提前或延迟其脉冲串发送。
参见图5，示出移动单元12的方框图。此移动单元12包括通过双工器39耦合到天线38的接收机部分34和发射机部分36。天线38用于通过分配的上行链路与下行链路RF信道从BTS20接收RF信号和发送RF信号给BTS20。接收机部分34包括RF接收机40，此接收机40包括以公知方式安排的本机振荡器41、混频器42和选择性滤波器，用于下变换与解调接收的信号为基带电平。由本机振荡器41调谐到下行链路RF信道的RF接收机40也在对应移动单元上接收信号强度的线路44上提供RX-LEV信号。
RF接收机提供基带信号给解调表示接收语音与信令信息的编码数据比特的GMSK解调器46。如上所述，GMSK解调器46包括均衡器(未示出)，处理分布在训练序列上的编码比特模式，以提供用于基带信号预测解调的相关器响应。均衡器使用相关器响应来确定最可能用于解调的比特序列。如GSM规范所定义的，解调器也在线路48上提供RX-QUAL，这是移动单元12上误码率的各个电平的测量值。移动单元12在SACCH信道上将RX-QUAL信号与RX-LEV信号报告给BSC16。
信道解码器/去交织器50解码与去交织所编码的数据比特，以确定这些比特是语音还是信令信息。语音数据比特提供给解码语音模式的语音解码器52。在解码之后，语音解码器52通过音频放大器54将模拟语音信号提供给扬声器53。信道解码器50提供解码的信令信息给微处理器56以便进一步进行处理。例如，信道解码器50提取传送TA参数的SACCH，用于调整上行链路脉冲串传输的定时。
发射机部分36包括用于输入语音信号的话筒57。根据GSM规定的语音编码技术，语音编码器58根据各种GSM支持的语音编码方案数字化和编码语音信号。GSM系统采用称为不连续传输(DTX)的话音激活传输技术，以使频谱效率和电池寿命最大并使干扰最小。利用自适应门限话音活动检测器(VAD)算法，DTX技术仅在有效语音时间期间接通发射机。语音编码器58提供寂静信息描述符(SID)信号在线60，表示用户是否寂静。因此，SID信号对应来自移动单元的表示它将在寂静时间期间停止传输的消息。为响应SID参数的接收，系统中的语音编码器在寂静时间期间生成安慰噪声。
信道编码器/交织器62根据GSM指定算法编码上行链路数据，这改善BTS12上的检错与纠错。信道编码器/交织器62提供上行链路基带信号给GMSK调制器64，此调制器64从本机振荡器41中接收载波信号。GMSK调制器64调制和上变换上行链路基带信号并将此信号提供给RF放大器65，以便通过天线38发送。公知的频率合成器66在微处理器56的控制下提供操作频率信息给本机振荡器41，微处理器56使移动单元通过SACCH发送RX-QUAL与RX-LEV参数给RBS22。
在一个实施例中，本发明使用是下行链路RF信道传播特性测量值的RX-QUAL、RX-LEV或TA参数之一或组合来分配多播或非多播信道。从移动单元12中接收RX-QUAL与RX-LEV参数并从RBS22中接收TA参数的BSC16将这些参数与相应的门限进行比较。优选地，选择这些传播路径参数之一或组合与之进行比较的相应门限，以使低于门限的参数表示保证多播信道使用的条件，而那些超过门限的参数表示保证非多播信道使用的条件。例如，超过TA上限的TA值表示多播条件，而低于TA下限的TA值表示非多播条件。当然，选择上限与下限以避免滞后现象。也根据传播路径参数，BSC16确定是否执行从多播信道到非多播信道的BTS内转移。而且，BSC12能分配多播信道给移动单元12，如果BSC12根据例如RX-LEV确定相邻小区都不是小区间转移的好的候选者的话。
参见图6，RBS22的方框图表示为包括给相同或不同地理区域提供服务的多个BTS20。RBS22包括控制RBS22的操作与维护的基站公共功能(BCF)块68。BSC16在线路70上通过A-bis接口与BCF68接口。BCF68控制与RBS22有关的操作与维护(O&M)功能。通过定时总线72，RBS22在GSM协议下根据要求与包括其他RBS的系统10的其他组成部分同步。
在同步系统中，来自不同RBS的脉冲串传输在完全相同的时间上进行。在此同步构造下，如果每个小区在同一时隙期间进行多播传输，可以降低两个或多个分开通信小区上的C/I比。优选地，与各个通信小区有关的多播信道的传输定时相对另一个多播信道偏移许多时隙，以避免在同一时隙期间在同一RF信道上下行链路数据的同时传输。例如，系统10分配第一多播信道给第一通信小区，并分配第二多播信道给与第一通信小区隔开一个或多个小区的第二通信小区。根据此特性，第一多播信道比第二多播信道早一个或两个时隙出现，以保证与通信小区有关的C/I比不会因为多播而降低。可以在BSC或MSC级别上处理这样的多播分配控制。
话音与数据信息通过可以利用A-bis接口耦合到诸如T1线路的公用或专用话音与数据传输线路的业务总线74提供给RBS22。每个BTS20包括多个TRX76，通过覆盖分开地理区域77与78的多个天线24与移动单元12通信。TRX76通过组合器/双工器80耦合到天线24，此组合器/双工器80组合来自TRX的下行链路传输信号和分配来自移动单元12的上行链路接收信号。
在示例实施例中，每个BTS20包括两个TRX对82。每一个TRX对82耦合到两个天线之中相应的一个天线。表示为A与B的两个天线覆盖了覆盖区域78。如所示的，组合器/双工器80分享其在线路83上的接收信号以便利用通过天线A与B提供的接收机分集。每一个天线A或B通过相应的组合器/双工器80连到对中的一个TRX。RBS22的所有天线的天线连接配置存储在BCF68中。利用A-bis接口，BSC16能在分配TRX用于多播或非同步时存取天线连接配置信息。
系统10中的每个RBS22也包括互连TRX76的公知基带总线84，一个这样的基带总线采用在RBS-2000产品中。是TDMA总线的基带总线84支持允许RBS22选择地寻址TRX用于在指定时隙期间发送信息的协议。如图7所示，基带总线协议使用单独的数据分组85来在TRX76之间传送下行链路基带数据以及地址与控制信息，由TRX76装配的分组通过基带总线传送下行链路基带数据及其TRX地址。
参见图8，示出TRX76的方框图。TRX76包括发射机部分86、接收机部分87、基带处理器88和TRX控制器90。通过相应的天线24，接收机部分87经过下变换方框91从移动单元12中接收上行链路信号。在下变换接收信号之后，接收机部分87通过抽样器方框92对其相位与幅度进行抽样，以便提供接收的比特序列给基带处理器88。RSSI估算器94在线路95上提供是接收信号强度测量值的RSSI信号，RSSI估算器94也测量空闲信道期间噪声干扰电平。耦合到业务总线74的TRX控制器90处理从BSC16接收的命令并发送诸如各种TRX测量值的TRX相关信息给BSC16。在此安排下，TRX76周期性向BSC16报告RSSI信号和噪声干扰电平。
根据本发明的一个方面，BSC16根据RF信道的空闲信道质量选择多播信道与非多播信道。利用其接收机部分87，TRX通过连续测量与平均RF信道上的噪声干扰电平来检测信道活动。根据这样的测量，TRX76能将有关RF信道质量的信息通知BSC16。通过比较特定信道的测量值与平均干扰电平测量值，BSC能评价特定信道的质量。干扰电平越低，那个信道上的传输质量就越好。在初始选择阶段期间，BSC16确定每个RF信道的空闲信道质量，并根据与信道质量有关的预定义准则分配多播与非多播信道。例如，具有超过预定门限的信道质量的RF信道可以分配为非多播信道，这是因为由这些信道提供以下行链路传输质量可以不要求多播。相反地，具有低于门限的信道质量的RF信道可以分配为多播信道，以改善这些信道上下行链路覆盖。
基带处理器88包括从接收机部分87接收上行链路基带数据的均衡器96。均衡器96生成以公知方法进行处理的相关器响应以恢复上行链路基带数据。上行链路基带数据提供给根据GSM规定协议解码基带信号的信道解码器97。信道解码器97将解码的基带信号放置在业务总线78上，以便由BSC16进一步进行处理。
根据本发明的另一个方面，来自两个或多个天线24的多播信道传输可以根据将移动单元12链接到BTS20(或RBS22)的RF信道的传播特性在时间上进行偏移。结果，本发明的系统在RF链路的传播路径中引入时间分集以及空间或极化分集。偏移传输也可以从多于一个的发射机中利用同一天线但在分开的时间上始发。通过从同一天线中发送，本发明仅在RF链路的传播路径中引入时间分集和增加的发送功率。在三个或多个天线用于引入时间分集的情况中，BSC可以指定用于下行链路传输的各个相应的偏移时间。在本发明的一个特性中，BSC16固定多播偏移时间。在这种方式中，每个BTS20在根据BSC指定的多播偏移时间相互偏移的时间中从两个或多个天线24中发送信息脉冲串。BSC16可以随意固定多播偏移时间，从无偏移到对应码元时间倍数的偏移。例如，多播偏移时间可以是一个、两个或三个码元时间或码元时间函数。在这种方式中，TRX76根据BSC16所设置的相应多播偏移时间延迟或提前多播脉冲串传输。
在本发明的另一个特性中，也可以由TRX76根据上行链路RF信道的多径传播特性动态确定多播编移时间。根据称为Wide SenceStationary Uncorrelated Scattering(广义平稳不相关分散)或WSSUS的原理，上行链路与下行链路RF信道的多径特性是互易的，并且在一些短脉冲串时长上基本上不变化。本发明使用WSSUS原理来最优化多播偏移时间的选择。优选地，通过识别何时在上行链路RF信道的传播路径上找到最少能量来确定多播偏移时间。
再参见图4，由一个这样的TRX的均衡器96生成的相关器响应包括对应上行链路信道的多径特性的相关器峰值35，在对应有限数量的码元时间的相关器时间窗93中提供这些响应。多播偏移时间最好设置为与最小相关器响应电平一致的时间。最小相关器响应电平代表最小能量出现在上行链路传播路径上的时间。
图4表示在找到最小能量时通过在多播偏移时间t3上发送下行链路脉冲串生成的相关峰值98(以虚线表示)。因此，根据本发明此方面的多播偏移时间填充出现在时间t1与t2上的相关峰值之间的能量间隙。以这种方式，不干扰移动单元12所接收的强的正常多径分量，而同时，多播生成的分量积极地有助于移动单元12上的解调处理。图4也以虚线表示多播下行链路脉冲串的多径分量99。表示为偏移码元时间的多播偏移时间可以是相关器时间窗内的零、一或多倍的码元时间(或其函数)。
在相关器响应表示落在相关器时间窗之外的大时间扩散的情况中，则将多播偏移时间设置为预定义数量的时间码元。优选地，预定义数量码元是低数量的时间码元，诸如零或一个时间码元，以便不引入不能利用移动单元的均衡器进行处理的码元间干扰。
在多播期间，多播中所采用的TRX76的接收机部分87空闲。优选地，本发明使用空闲接收机部分87来检测何时在上行链路RF信道的传播路径上发现最小能量。因此，空闲接收机部分87监视从移动单元12接收的信号，以确定上行链路RF信道的多径特性。如图8所示，基带处理器88包括偏移时间生成器方框100，在接收机部分87空闲时，此生成器方框100根据均衡器96提供的相关器响应生成多播偏移时间。
另外，TRX76的空闲接收机部分87由本发明用于监视来自复用RF信道的小区的同信道干扰。在寂静时间期间，这利用呼叫期间的SID参数来表示，空闲接收机部分87测量有效信道上的同信道干扰16。优选地，根据这样的测量，如果空闲接收机部分87在寂静时间期间在这样的信道上检测到信道活动，BSC16阻止同信道上的多播。结果，避免多播干扰其他小区中同一信道的其他用户。因此，BSC16响应呼叫期间同信道干扰的测量，以便分配或重新分配多播与非多播信道。
当发送下行链路基带数据时，基带处理器88通过业务总线74从BSC16中接收正确编码数字化的语音，并将此语音提供给信道编码器102，根据GSM指定的协议编码和多路复用此语音。基带处理器88包括分组装配方框103，此方框103将下行链路基带数据与BSC提供的地址相关，并将适当格式化的基带分组(如图7所示)设置在基带总线84上。从而，利用基带处理器88将配的下行链路基带数据分组变成与BSC16选择用于多播发送的TRX的地址相关。
耦合到基带总线84的TRX76的发射机部分86包括地址解码器104，用于解码设置在基带总线84上的地址，以确定是否寻址此发射机部分来发送在基带总线上提供的下行链路基带信号。通过解码同一地址，多个寻址的TRX同时接收下行链路基带数据。在每次发送之前，发射机部分通过发送延迟方框109引入对应多播偏移时间的发送延迟。如前所述，可以由BSC16固定多播偏移时间，或可以在TRX76中动态地确定此偏移时间。如由BSC16控制的开关108所示，TRX76可以设置为使用固定或动态确定的多播偏移时间。发射机部分86包括提供正确编码的数据比特给GMSK调制器112的差分编码器。GMSK调制器112调制所提供的数据比特并提供下行链路基带信号给上变换放大器方框114，用于在通过相应天线发送之前进行上变换和放大。
根据本发明的另一个特征，BSC16指示一个或多个TRX在相同基带分组期间收听同一地址，以便检索基带总线84上的下行链路基带数据。一直被通知包括RBS 22内的天线连接结构的各种操作条件的BSC16通过业务信道将地址和定时信息提供给TRX76。通过在基带总线84上提供同一地址给多个TRX76，可以在所分配的多播信道期间利用耦合到相应TRX76的天线24发送同一下行链路基带数据。以这种方式，能利用所选TRX76的发射机部分86发送下行链路基带数据。此后，根据BSC16提供的固定多播偏移时间或TRX76动态确定的多播偏移时间，发射机部分86通过相应天线调整下行链路脉冲串的发送定时。
根据业务总线上提供的信息，BCF68确定与每一个TRX有关的故障情况，BCF通过A-bis总线将故障情况报告给BSC。根据本发明的另一特征，BSC16根据RBS故障报告重新构造和重新分配用于多播的RBS资源。例如，如果RBS22报告有关其一个发射机部分的故障情况，BSC16不分配故障TRX76用于多播。如果在RBS操作期间出现故障，分配用于多播的TRX76将作为资源重新进行分配，甚至消除，直至处理故障情况。一旦处理了，TRX76可由BSC16分配用于多播。
从上面的描述中，将认识到：根据本发明的通信系统10在提供多播与非多播资源的有效分配的同时显著改善下行链路发送，已确定本发明将系统的下行链路覆盖提高到5dB。本发明根据移动单元12与BTS20之间的各个RF链路以及根据系统10的操作情况分配多播与非多播资源。如上所述，以动态方式利用改善的覆盖获得容量。在同步网络中，本发明通过将同信道多播偏移许多时隙来提高C/I比，根据本发明的资源分配增加整个系统10中的通信，允许更多的呼叫进行，尤其在严重拥塞的通信小区中。
虽然本发明仅结合最佳实施例具体进行了描述，但本领域技术人员将认识到，可以进行各种修改而不脱离本发明。因此，本发明仅利用预定包括其所有等效物的下列权利要求书来定义。
Claims (75)
1.一种数字通信系统，用于通过细分为许多时隙的无线电频率(RF)信道提供通信覆盖，在这些时隙期间与至少一个移动单元传送信息，此系统包括，
基站，包括多个天线，用于在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上发送信息给移动单元，其中非多播信道是其期间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其期间从多于一个的天线中发送同一信息的其他时隙；和
控制器，根据将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性测量分配多播与非多播信道，用于发送信息给移动单元。
2.根据权利要求1的通信系统，其中在相互偏移多播偏移时间的分开时间上从至少两个天线中在多播信道上发送信息。
3.根据权利要求2的通信系统，其中多播偏移时间设置为固定值。
4.根据权利要求2的通信系统，其中多播偏移时间对应将移动单元链接到基站的RF信道的多径传播特性的测量值。
5.根据权利要求4的通信系统，其中多播偏移时间对应从上行链路RF信道的各个传播路径中检测到最小能量时的时间。
6.根据权利要求5的通信系统，其中基站包括均衡器，用于提供表示何时出现最小能量的相关器响应。
7.根据权利要求6的通信系统，其中在相关器时间窗内提供相关器响应，并且其中多播偏移时间是在相关器时间窗内。
8.根据权利要求4的通信系统，其中基站包括具有耦合到天线的相应接收机与发射机部分的多个无线电收发信机，其中其发射机部分用于多播的无线电收发信机的空闲接收机部分测量将移动单元链接到基站的RF信道的多径传播特征。
9.根据权利要求1的通信系统，其中传播特性的测量值对应移动单元上接收的信号强度的测量值。
10.根据权利要求1的通信系统，其中传播特性的测量值对应移动单元上误码率的测量值。
11.根据权利要求1的通信系统，其中传播特性的测量值对应从移动单元发送的信号的传播延迟的测量值。
12.根据权利要求1的通信系统，其中基站测量RF信道的同信道干扰电平，其中控制器响应同信道干扰电平的测量值以便选择多播与非多播信道。
13.根据权利要求12的通信系统，其中在有效信道上测量同信道干扰电平，以响应表示移动单元将停止发送的消息。
14.根据权利要求12的通信系统，其中在空闲信道期间测量同信道干扰电平。
15.根据权利要求1的通信系统，其中基站包括耦合到天线的多个发射机和用于选择寻址在非多播与多播信道期间发送的发射机部分的基带总线。
16.根据权利要求1的通信系统，其中控制器根据从基站接收的故障报告分配多播与非多播信道。
17.根据权利要求1的通信系统，其中天线构造为空间分集。
18.根据权利要求1的通信系统，其中天线构造为极化分集。
19.一种数字通信系统，用于利用用于与至少一个移动单元传送信息的无线电频率(RF)信道提供通信覆盖，此系统包括：
基站包括用于在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上发送信息给移动单元的多个天线，其中非多播信道是用于仅从一个天线中发送信息的RF信道，而多播信道是用于从多于一个的天线中发送信息的RF信道；其中在相互偏移多播偏移时间的分开时间上从至少两个天线中在多播信道上发送信息，此偏移时间对应将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性的第一测量值。
20.根据权利要求19的通信系统，其中RF信道分成时隙，其中非多播信道是其期间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其期间从多于一个的天线中发送同一信息的其他时隙；和其中此通信系统还包括控制器，根据将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性的第二测量值分配多播与非多播信道用于发送信息给移动单元。
21.根据权利要求19的通信系统，其中多播偏移时间设置为固定值。
22.根据权利要求19的通信系统，其中多播偏移时间对应将移动单元链接到基站的RF信道的多径传播特性的测量值。
23.根据权利要求22的通信系统，其中多播偏移时间对应从上行链路RF信道的各个传播路径中检测到最少能量时的时间。
24.根据权利要求23的通信系统，其中基站包括均衡器，用于提供表示何时出现最少能量的相关器响应。
25.根据权利要求24的通信系统，其中在相关器时间窗内提供相关器响应，和其中多播偏移时间在相关器时间窗内。
26.根据权利要求22的通信系统，其中基站包括具有耦合到天线的相应接收机与发射机部分的多个无线电收发信机，其中其发射机部分正用于多播的无线电收发信机的空闲接收机部分测量将移动单元链接到基站的RF信道的多径传播特性。
27.根据权利要求20的通信系统，其中传播特性的第二测量值对应移动单元上接收的信号强度的测量值。
28.根据权利要求20的通信系统，其中传播特性的第二测量值对应移动单元上误码率的测量值。
29.根据权利要求20的通信系统，其中传播特性的第二测量值对应从移动单元发送的信号的传播延迟的测量值。
30.根据权利要求20的通信系统，其中基站测量RF信道的同信道干扰电平，其中控制器响应同信道干扰电平的测量值以便选择多播与同播信道。
31.根据权利要求30的通信系统，其中在有效信道上测量同信道干扰电平，以响应表示移动单元将停止发送的消息。
32.根据权利要求30的通信系统，其中同信道干扰电平是在空闲信道上测量的。
33.根据权利要求20的通信系统，其中基站包括耦合到天线的多个发射机部分和用于选择寻址在非多播与多播信道期间发送的发射机部分的基带总线。
34.根据权利要求20的通信系统，其中转换控制器根据从基站接收的故障报告分配多播与非多播信道。
35.根据权利要求19的通信系统，其中天线构造为空间分集。
36.根据权利要求19的通信系统，其中天线构造为极化分集。
37.用于在细分为多个时隙的RF信道上发送的一种基站，在这些时隙期间与至少一个移动单元传送信息，此基站包括：
多个发射机，耦合到多个天线，用于在多个多播与非多播信道之中任何一个信道上发送信息给移动单元，其中非多播信道是其期间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其期间从多于一个的天线中发送同一信息的其他时隙；和
控制器，根据将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性测量值分配多播与非多播信道用于发送信息给移动单元。
38.根据权利要求37的基站，其中在相互偏移多播偏移时间的分开时间上从至少两个天线中在多播信道上发送信息。
39.根据权利要求38的基站，其中多播偏移时间设置为固定值。
40.根据权利要求38的基站，其中多播偏移时间对应将移动单元链接到基站的RF信道传播特性的测量值。
41.根据权利要求40的基站，其中多播偏移时间对应从将移动单元链接到基站的上行链路RF信道的各个传播路径中检测到最少能量时的时间。
42.根据权利要求41的基站，其中基站还包括均衡器，用于提供表示何时出现最少能量的相关器响应。
43.根据权利要求42的基站，其中在相关器时间窗内提供相关器响应，和其中多播偏移时间是在相关器时间窗内。
44.根据权利要求40的基站，其中基站还包括具有耦合到天线的相应接收机与发射机部分的多个无线电收发信机，其中其发射机部分正用于多播的无线电收发信机的空闲接收机部分测量将移动单元链接到基站的至少一个上行链路RF信道的多径传播特性。
45.根据权利要求37的基站，其中将移动单元链接到基站的RF信道的传播特性测量值对应移动单元上接收的信号强度测量值。
46.根据权利要求37的基站，其中将移动单元链接到基站的RF信道的传播特性测量值对应移动单元上误码率的测量值。
47.根据权利要求37的基站，其中将移动单元链接到基站的RF信道的传播特性测量值对应从移动单元发送的信号的多径传播特性的测量值。
48.根据权利要求37的基站，其中基站测量RF信道的同信道干扰电平，其中控制器响应同信道干扰电平的测量值，以便选择多播与非多播信道。
49.根据权利要求48的基站，其中在有效信道上测量同信道干扰电平，以响应表示移动单元停止发送的消息。
50.根据权利要求48的基站，其中在空闲信道期间测量同信道干扰电平。
51.根据权利要求37的基站，其中基站包括耦合到天线的多个发射机部分和用于选择寻址发送非多播或多播信道的发射机部分的基带总线。
52.根据权利要求37的基站，其中转换控制器根据从基站接收的故障报告分配多播与非多播信道。
53.根据权利要求37的基站，其中天线构造为空间分集。
54.根据权利要求37的基站，其中天线构造为极化分集。
55.用于在射频(RF)信道上发送信息给移动单元的一种基站，包括：
多个发射机，耦合到相应多个天线，用于在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上发送信息给移动单元，其中非多播信道是用于仅从一个天线中发送信息的RF信道，而多播信道是用于从多于一个的天线中发送信息的RF信道；其中在相互偏移对应将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性的第一测量值的多播偏移时间的分开时间上从至少两个天线中在多播信道上发送信息。
56.根据权利要求55的基站，其中RF信道分成时隙，其中非多播信道是其期间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其期间从多于一个的天线中发送同一信息的其他时隙；和其中基站还包括控制器，根据将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性的第二测量值分配多播和非多播信道用于发送信息给移动单元。
57.根据权利要求55的基站，其中多播偏移时间设置为固定值。
58.根据权利要求55的基站，其中多播偏移时间对应将移动单元链接到基站的RF信道的多径传播特性的测量值。
59.根据权利要求55的基站，其中多播偏移时间对应从将移动单元链接到基站的上行链路RF信道的各个传播路径中检测到最少能量时的时间。
60.根据权利要求59的基站，其中基站包括均衡器，用于提供表示何时出现最少能量的相关器响应。
61.根据权利要求60的基站，其中在相关器时间窗内提供相关器响应，和其中多播偏移时间是在相关器时间窗内。
62.根据权利要求58的基站，其中基站包括具有耦合到天线的相应接收机与发射机部分的多个无线电收发信机，其中其发射机部分正用于多播的无线电收发信机的空闲接收机部分测量将移动单元链接到基站的RF信道的多径传播特性。
63.根据权利要求56的基站，其中测量值对应移动单元上接收的信号强度的测量值。
64.根据权利要求56的基站，其中用于选择多播与非多播信道的RF信道传播特性的测量值对应移动单元上误码率的测量值。
65.根据权利要求56的基站，其中基站测量RF信道的同信道干扰电平，其中控制器响应同信道干扰电平的测量值，以便选择多播与非多播信道。
66.根据权利要求65的基站，其中在有效信道上测量同信道干扰电平，以响应表示移动单元将停止发送的消息。
67.根据权利要求65的基站，其中在空闲信道期间测量同信道干扰电平。
68.根据权利要求56的基站，其中基站包括耦合到天线的多个发射机部分和用于选择寻址在非多播或多播信道期间发送的发射机部分的基带总线。
69.根据权利要求56的基站，其中控制器根据从基站接收的故障报告分配多播与非多播信道。
70.根据权利要求55的基站，其中天线构造为空间分集。
71.根据权利要求55的基站，其中天线构造为极化分集。
72.用于在细分为多个时隙的射频(RF)信道上在具有多个天线的基站与至少一个移动单元之间传送信息的一种方法，包括：
在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上发送信息给移动单元，其中非多播信道是其期间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其期间从多于一个的天线中发送同一信息的其他时隙；和
根据将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性的测量值分配多播与非多播信道用于发送信息给移动单元。
73.用于在细分为多个时隙的射频(RF)信道上在具有多个天线的基站与至少一个移动单元之间传送信息的一种设备，包括：
用于在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上发送信息给移动单元的装置，其中非多播信道是其期间仅从一个天线中发送信息的时隙，而多播信道是其期间从多于一个的天线中发送同一信息的其他时隙；和
用于根据将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性测量值分配多播与非多播信道用于发送信息给移动单元的装置。
74.在射频(RF)信道上在基站与至少一个移动单元之间传送信息的一种方法，包括：
在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上从多个天线中发送信息给移动单元，其中非多播信道是用于仅从一个天线中发送信息的RF信道，而多播信道是用于从多于一个的天线中发送信息的RF信道；
测量将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性；和
将分开时间上来自至少两个天线的多播信道上的信息发送偏移对应将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性测量值的多播偏移时间。
75.用于在射频(RF)信道上在基站与至少一个移动单元之间传送信息的一种设备，包括：
用于在许多多播与非多播信道之中任何一个信道上从多个天线中发送信息给移动单元的装置，其中非多播信道是用于从仅一个天线中发送信息的RF信道，而多播信道是用于从多于一个的天线中发送信息的RF信道；
用于测量将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性的装置；和
用于将在分开时间上来自天线的多播信道上信息的发送偏移对应将移动单元链接到基站的至少一个RF信道的传播特性测量值的多播偏移时间的装置。
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