CN1269114A - 在无线电通信系统中传输应用数据的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到从/到位于第一个基站的无线电供应区内的第一个和第二个无线电站,按照CDMA用户分离方法传输通信连接应用数据的方法和装置。将分配给第一个和第二个无线电站的第一个和第二个CDMA编码信令化。还附加将分配给第一个无线电站的第二个无线电站的第二个CDMA编码信令化,随后第一个CDMA编码和第二个CDMA编码被第一个无线电站用于检测被传输的应用数据。
Description
本发明涉及到在无线电通信系统中，特别是在移动无线电通信系统中，传输应用数据的方法和装置。
在通信系统中将信息(例如语言，图象信息或其它数据)经过传输信道进行传输，在无线电通信系统中这是借助于电磁波经过无线电接口进行的。其中电磁波的发射是用载波频率，这些载波频率位于对于各个系统预先规定的频带上。在GSM移动无线电通信系统中(全球移动通信系统)载波频率位于900MHz范围。对于未来的无线电通信系统，例如UMTS(万能移动无线电通信系统)或者其它的第三代系统，将频率安排在频带为2000MHz。
从DE 195 49 158中已知一种无线电通信系统，这种系统利用了一种CDMA-用户分离(CDMA码分多址)，其中无线电接口附加地有一个时分多址-用户分离。在基站接收方使用联合检测法，在知道多个用户的CDMA编码情况下确保对被传输应用数据检测的改善，因为几乎完全可以消除无线电供应区的蜂窝内部干涉。在其中已知，多个传输信道经过无线电接口也可以被分配给一个通信连接，其中通过独特的CDMA编码可以区别每个传输信道。
与之相比较在移动无线电站接收方，被传输的应用数据的检测只在被分配的CDMA编码基础上进行，因为只有这个a-优先权在移动无线电站上是已知的。其它用户的CDMA编码是不知道的，因而不能够如同联合检测法一样被包括在检测之内。如同在已知的DS-CDMA-用户分离(DS直接-顺序)中一样，被传输到其它移动无线电站的通信连接的应用数据被作为噪声处理。
本发明的任务是，给出改善移动无线电站检测可能性的方法和装置。按照本发明此任务是通过按照权利要求1特征的方法，和通过按照权利要求12特征的装置解决的。本发明有利的扩展结构在从属权利要求中获悉。
按照本发明在无线电通信系统传输应用数据的方法中通信连接的应用数据是从/到第一个和第二个无线电站，这些站各自位于第一个基站的无线电供应区内，按照CDMA-用户分离法传输的。至少将具有多个CDMA编码的频道从属于第一个基站的无线电供应区。将分配给第一个和第二个无线电站的第一个以及第二个CDMA编码信令化。附加地将分配给第一个无线电站的第二个CDMA编码在第二个无线电站上也信令化，随后第一个和第二个CDMA编码被第一个无线电站使用作为对被传输的应用数据进行检测。
通过按照本发明的方法，第一个无线电站可以附加地使用第二个CDMA编码用于检测被传输给第一个无线电站的应用数据，从而第一个无线电站上的蜂窝内部干涉几乎完全被消除，并且由于改善了信号-干扰-比例(SNR-信噪比)接收质量得到提高。
在本发明的第一个扩展结构中，将应用数据附加在TDMA-用户分离法内进行传输。其中将每个无线电信道分成时隙。这种用户分离法的优点是，从和到无线电站的应用数据传输可以在一个频道中进行，此时交替地使用一定的时隙数用于上行，和一定的时隙数用于下行。
在本发明另外的扩展结构中，在第一个无线电站中按照已知的联合检测法进行应用数据的检测。通过这种方法的优点是，在第一个无线电站停留地点的干涉几乎完全被消除。
将CDMA编码分配给第一个以及第二个无线电站也可以按照本发明的另外的扩展结构由网络方进行，并且被第一个基站信令化，或者另外当第一个和第二个无线电站选定第一个以及第二个CDMA编码时并且选定各自的第一个基站进行信令化。从而可以各自进行柔性的和动态的CDMA编码的分配。当由网络方分配时完全可以进行CDMA编码的基站搭接的分配，从而当在相邻的无线电供应区中应用不同的CDMA编码时有利的是由于很小的蜂窝内部干涉使接收质量得到提高。
在本发明的另外的有利的扩展结构中，第一个无线电站也将另外的分配给另外的无线电站的CDMA编码信令化，这些附加地被第一个无线电站使用检测被传输给它的应用数据。此时另外的无线电站位于同一个和/或位于各自相邻的无线电供应区内，和从/到另外的无线电站各自的应用数据在同一个频道和/或在同一个时隙中传输。
在相邻的无线电供应区内另外的CDMA编码分配的信令化，其后果是提高了信号负荷，然而优点是进一步提高信号-干扰-距离，并且从而有可能改进接收质量。
另外的扩展结构的优点是，第一个无线电站只将分配给另外的无线电站的同时工作的CDMA编码信令化。有利的是从而节省了用联合检测算法检测的计算工作，信号-干扰-距离加大，并且在处理最小信号情况下达到最佳的接收质量。
可以有选择地通过传输各个CDMA编码，或者通过传输各自从属于一个CDMA编码的编码特征数，进行分配的信令化以及进行分配到第一个无线电站的信令化。将被传输的CDMA编码按照第一个结构存储在第一个无线电站的存储装置中，以及按照第二个结构在第一个无线电站借助于编码特征数求出对应的CDMA编码，并且存储在存储装置中。因为在第一个无线电站存储装置的实现费用几乎可以忽略不计，通过这种简单措施可以显著地减小信号负荷。
按照本发明的另外的扩展结构，第一个无线电站从/到另外的无线电站建立连接时将各自另外的CDMA编码的分配信令化，此时从/到另外的无线电站通信连接的应用数据只有当完成了信令化以后才被传输到第一个无线电站。从而有利地确保了，一旦这些被分配的和当这些被其它的无线电站使用以前，第一个无线电站始终知道所有同时工作的CDMA编码，并且从而保证了与第一个无线电站通信连接的稳定的高接收质量。
此外有利的是，如果建立以及撤销到另外无线电站的另外的通信连接时，如果对另外的通信连接要求比较高的以及比较低的传输容量时，或者如果超越另外的无线电站在相邻的第二个基站的无线电供应区内要求接受连接时，将第一个无线电站的CDMA编码分配的改变信令化。此外有利的是第一个无线电站将CDMS编码的分配和应用的每个改变信令化。
本发明的实施例借助于以下附图详细地进行叙述。
其中表示
附图1无线电通信系统，特别是移动无线电通信系统的方框图，
附图2无线电接口的帧结构简图，
附图3无线电数据块的结构简图，
附图4无线电站接收机的方框图，
附图5与另外的无线电站建立连接的信号过程简图。
在附图1表示的无线电通信系统在其结构上对应于已知的GSM-移动无线电通信网，这个移动无线电通信网是由很多相互联成网络的，以及与固定网PSTN建立入口的移动交换站MSC组成的。此外这些移动交换站MSC与各自至少一个无线电技术资源分配装置RNM相连接。每个这样的装置RNM有可能又与至少一个基站BTS相连，在所表示的情况是与第一个基站BTS1和第二个基站BTS2相连。这些基站BST1、BST2是无线电站，这些无线电站经过无线电接口可以与另外的无线电站，在所表示的情况下与移动无线电站MS1至MS4建立通信连接。
在附图1上例如表示了移动无线电站MS1、MS2、MS3与第一个基站BST1之间传输应用数据和信令信息的三个通信连接V1、V2、V3，其中每个移动无线电站MS1、MS2、MS3各自将一个CDMA编码CC1、CC2以及CC3分配给各自的通信连接V1、V2、V3用于应用数据的检测。此外还表示了第四个通信连接V4用于在第四个移动无线电站MS4和第二个基站BTS2之间传输应用数据和信令信息。将CDMA编码CC4分配给第四个移动无线电站MS4用于应用数据的检测。
这种结构的功能性被按照本发明的无线电通信系统所利用；这种功能性然而也能转移到其它的无线电通信系统中，例如无绳用户存取网络(存取网络)，在其中同样可以使用本发明。
基站BTS1和BTS2各自与一个天线装置相连接，天线装置例如是由三个单独发射机组成的。每个单独发射机的发射是瞄准各个基站BTS1和BTS2供应的无线电小区的一部分。然而也有可能使用比较多数目的单独发射机(根据匹配的天线)，这样也可以按照SDMA方法使用空间的用户分离(空间分多址)。
从附图2中可以了解无线电接口的帧结构。按照TDMA构成要素安排了宽带频率范围的划分，例如将宽带B＝1.6MHz分成多个时隙ts，例如8个时隙ts1至ts8。在频率范围B内的每个时隙ts构成一个频道。在为了传输应用数据安排的频道内，用无线电通信数据块传输多个连接的信息。按照FDMA(频分多址)构成要素将多个频率范围B从属于无线电通信系统。
按照附图3这些用于应用数据传输的无线电通信数据块，是由具有数据符号d的数据部分dt构成的，在其中的段上置入了接收方已知的中间部分m。数据d是连接独特的用一个细结构、扩展编码(CDMA编码)扩展的，这样接收方例如K数据信道DK1、DK2、DK3、...DKK通过这个CDMA构成要素是可以分离的。接收方每个符号一定的能量E从属于每个数据信道DK1、DK2、DK3、...DKK。
数据d的单个符号用Q块扩展的作用在于，在符号周期Ts内周期Tc的Q子段被传输，其中Q块构成为单独的CDMA编码。中间部分m是由L块和周期Tc构成的。此外在时隙ts内安排了保护时间guard周期Tg用于补偿前后时隙ts的连接的不同的信号运行时间。
在宽带频率范围B内前后时隙ts是按照帧结构分离的。这样将8个时隙ts综合为一个帧，其中帧的一定的时隙构成为应用数据传输的频道和循环地又被一组连接所利用。其它的频道，例如作为移动无线电站的频率同步或时间同步不在每个帧内，而是在预先规定的时间点上被输入给多帧内。频道之间的距离决定了无线电通信系统所能提供使用的容量。
例如无线电接口的参数如下：
一个无线电数据块的周期 577μs
每个中间部分m的块数 243
保护时间Tg 32μs
每个数据部分N的数据符号 33
符号周期Ts 6，46μs
每个符号Q的块数 14
块周期Tc 6/13μs
在上行方向(MS-＞BTS)和下行方向(BTS-＞MS)的参数可以调整的不同。
在附图4上例如详细地表示了在联合检测接收机上的接收路径。接收机与无线电站有关，这些无线电站可以是基站也可以是移动无线电站。然而在附图4上只表示了通信连接V1的信号处理。
在子模块E1上，将接收信号从发送频带转换为低通范围，并且分解为一个实成分和一个虚成分。在子模块E2上进行模拟低通滤波，并且在子模块E3上最后用13/3MHz和用12比特的字宽进行接收信号的2倍的扫描。
在子模块E4中用带宽为13/6MHz的具有尽可能高的轮廓斜度的滤波器进行数字低通滤波用于频道分离。随后在子模块E4中将2倍扫描的信号抽取2∶1的十分之一。
这样得到的接收信号e主要是由两部分组成，即由频道评估部分em和数据评估e1和e2部分组成。在子模块E5上借助于所有在各自时隙中被传输的数据频道中已知的中间部分的基础编码m对所有的频道脉冲响应h(k)进行评估。
在子模块E6中在使用CDMA编码c(k)情况下决定被匹配的滤波器对每个数据频道的参数b(k)。在子模块E7中消除用于数据评估使用的接收数据块e1/2时由中间部分m(k)所引起的干涉。这由于知道了h(k)和m(k)是可能的。
在子模块8中对互相关矩阵A*TA进行计算。因为A*TA具有Toepliz结构，因此在这里只需要计算矩阵的一小部分，然后可以使用这小部分扩展成为整体。在子模块9中将A*TA进行Cholesky-分解为H*TH，其中H是一个上三角矩阵。由于A*TA的Toepliz结构H也近似地有一个Toepliz结构，并且不需要完全计算。矢量s代表了H对角单元的导数，对角单元在公式系统分解器中可以有利地被使用。
在子模块10中对接收符号顺序e1/2用b(k)进行匹配滤波(匹配滤波器)。子模块E11实现了H*T*z1/2＝e1/2的公式系统分解1，和子模块E12实现了H*d1/2＝z1/2的公式分解2。在子模块E13中将被评估的数据d1/2进行解调，解立方和随后借助于Viterbi-解码器进行卷集解码。将被解码的数据块eE13 (k)有选择地输入给第一个数据输出D1或经过源解码器E14输入给第二个数据输出D2。在数据块上进行源解码是必要的，这些数据块是经过信令信道SACCH或FACCH被传输的。
按照本发明的内容，这个接收机也被使用在第一个移动无线电站MS1上，此时在子模块E6中除了使用被分配的第一个CDMA编码CC1以外还使用了被分配给第二个移动无线电站MS2的第二个CDMA编码。以下在附图5上表示了将CDMA编码分配给第三个无线电站MS3的信令化的时间过程。
附图5表示了通过第三个移动无线电站MS3开始建立连接的信号过程图，和由第一个基站BTS1进行对分配给第三个移动无线电站MS3的CDMA编码的信令化，和将这个分配给第一个移动无线电站MS1的信令化。
管理在第一个基站BTS1的无线电供应区的无线电资源，特别是CDMA编码，例如是与第一个基站BTS1连接的分配无线电技术资源的装置RNM中进行的，例如在附图1中已知的。从而分配无线电技术资源装置RNM也支配经过CDMA编码分配的在相邻的第二个基站BTS2的无线电供应区内的信息，并且可以最佳地分配以使相邻无线电供应区之间的蜂窝内部干涉最小化。
所表示的信令化是建立在普遍已知的和标准化的GSM信令基础上的，在其中将按照本发明的一些信令信息加以扩展，以便构成CDMA编码分配的附加信号。例如附加在已知GSM-信令化的信令信息“信号分配”(CDMA编码更新)被使用于将一个CDMA编码分配给另外的移动无线电站的信令化，在这种情况下另外的移动无线电站是第三个移动无线电站MS3。
在附图5的例子中，按照附图1位于第一个基站BTS1的无线电供应区的第三个移动无线电站MS3开始在为此预留的传输频道RACH(随机存取信道)上“建立连接试验”(随机存取)。第三个移动无线电站MS3的这个“建立连接试验”被第一个基站BTS1通过一个“存取确认”(存取确认)确认。“存取确认”的信号还包括CDMA编码CC3的分配，这个编码应该被第三个移动无线电站MS3用于检测其它的信号数据。此外在信令信息“存取确认”中还可以传输其它的工作的CDMA编码的分配，例如分配给第一个移动无线电站MS1的第一个CDMA编码CC1，和分配给第二个移动无线电站MS2的第二个CDMA编码CC2，以及初始时间点t0，这个初始时间点被定义为使用第三个CDMA编码的开始时间。
所有工作的移动无线电站，这些同样位于其无线电供应区内和应用数据在与第三个移动无线电站MS3同样的频道和时隙中传输，经过第一个基站BTS1得到关于新被分配的第三个CDMA编码CC3的信息。第三个CDMA编码CC3的分配到另外的工作的移动无线电站的信令化是经过“信令分配”(CDMA编码更新)进行的，其中附图5所表示的例子关于将新的第三个CDMA编码CC3分配给第一个移动无线电站MS1的信号是受到限制的。各自将使用CDMA编码CC3的开始时间点t0附加在信令信息“信令分配”中传输到第一个移动无线电站MS1，和附加在信令信息“存取确认”中传输到第三个移动无线电站MS3。借助于这个信号使第一个移动无线电站有可能，在开始时间点t0以后使用被分配给自己的第一个CDMA编码CC1，其它的在无线电供应区内工作的CDMA编码，以及新的被分配的第三个CDMA编码CC3进行通信连接V1应用数据的检测。
达到开始时间点t0以后第三个移动无线电站MS3还允许在信令信道上使用被分配的第三个CDMA编码CC3，然后第一个基站BTS1经过信令信息“建立连接”(设置)建立连接，和所希望的，通过不同的CDMA编码数K为特征的，传输信道的信号。在可能建立连接时，第三个移动无线电站MS3从第一个基站BTS1随后将“建立确认”(设置ACK)，新的所希望数目K的CDMA编码的分配，和使用新的CDMA编码的开始时间点t1进行信令化。如前面已经叙述过的，第一个移动无线电站MS1的重新又将分配给第一个基站BTS1的新的CDMA编码，撤销第三个CDMA编码，和被定义的开始时间点t1信令化。达到开始时间点t1以后，第三个移动无线电站MS3使用被分配的CDMA编码数K开始将应用数据传输到第一个基站BTS1。同时第一个移动无线电站MS1可以使用新的被分配的CDMA编码在通信连接V1上例如按照联合检测法检测应用数据。
Claims (15)
1.在无线电通信系统中传输应用数据的方法，这个系统有第一个基站(BTS1)以及至少一个第一个无线电站(MS1)和一个第二个无线电站(MS2)，这些各自位于第一个基站(BTS1)的无线电供应区内，
在其中，
-至少有一个具有多个CDMA编码(CC1，CC2，CC3...)的频道是从属于第一个基站(BTS1)的无线电供应区的，
-从/到第一个无线电站(MS1)和第二个无线电站(MS2)的通信连接(V1，V2)的应用数据是按照CDMA-用户分离法传输的，
-将分配给第一个无线电站(MS1)的第一个CDMA编码(CC1)和将分配给第二个无线电站(MS2)的第二个CDMA编码(CC2)信令化以用于检测各自的应用数据，
-将附加分配给第一个无线电站(MS1)的第二个CDMA编码(CC2)在第二个无线电站(MS2)上信令化，和
-第一个CDMA编码(CC1)和第二个CDMA编码(CC2)被第一个无线电站(MS1)用于检测被传输到第一个无线电站(MS1)的应用数据。
2.按照权利要求1的方法，在其中
将应用数据附加在TDMA-用户分离法中传输，在其中将一个频道分成多个时隙(ts1...)。
3.按照上述权利要求之一的方法，在其中
在第一个无线电站(MS1)上按照联合检测法检测被传输的应用数据。
4.按照上述权利要求之一的方法，在其中
第一个CDMA编码(CC1)和第二个CDMA编码(CC2)是由网络方分别分配给第一个无线电站(MS1)和第二个无线电站(MS2)的，并且是由第一个基站(BTS1)信令化的。
5.按照权利要求1至3之一的方法，在其中
第一个CDMA编码(CC1)和第二个CDMA编码(CC2)是分别由第一个无线电站(MS1)和第二个无线电站(MS2)选定的，并且选定各自被第一个基站(BTS1)信令化的。
6.按照上述权利要求之一的方法，在其中
-将分配给第一个无线电站(MS1)的另外的CDMA编码(CC3...)在另外的无线电站(MS3...)信令化，这些无线电站位于同一个和/或在各自相邻的无线电供应区内，并且由/到其中的各自的应用数据是在同一个频道和/或在同一个时隙中被传输的，和
-另外的CDMA编码(CC3...)被第一个无线电站(MS1)附加地使用于检测被传输的应用数据。
7.按照上述权利要求之一的方法，在其中
只有被分配到第一个无线电站(MS1)的同时工作的另外的CDMA编码(CC3...)在另外的无线电站(MS3...)信令化。
8.按照上述权利要求之一的方法，在其中
-分配以及分配的信令化是通过各自的CDMA编码(CC1，CC2，CC3...)传输到第一个无线电站(MS1)上进行的，和
-将CDMA编码(CC1，CC2，CC3...)存储在第一个无线电站(MS1)的一个存储装置中。
9.按照权利要求1至7之一的方法，在其中
-分配以及分配的信令化是通过将各自从属于CDMA编码(CC1，CC2，CC3...)的编码特征数(c1，c2，c3...)传输到第一个无线电站(MS1)进行的，和
-第一个无线电站(MS1)借助于编码特征数(c1，c2，c3...)求出各自相应的和在第一个无线电站(MS1)上的存储器装置中存储的CDMA编码(CC1，CC2，CC3...)。
10.按照上述权利要求之一的方法，在其中
-当从/到另外的无线电站(MS3...)建立连接时各自另外的CDMA编码(CC3...)给第一个无线电站(MS1)的分配被信令化，和
-从/到另外的无线电站(MS3...)的另外的通信连接(V3...)的应用数据只有当另外的CDMA编码(CC3...)信令化以后被传输到第一个无线电站(MS1)上。
11.按照上述权利要求之一的方法，在其中
如果另外的通信连接(V3...)与另外的无线电站(MS3...)建立和撤销时，如果对于另外的通信连接(V3...)要求一个比较高的以及比较低的传输容量时，或者如果当超越另外的无线电站(MS3...)在相邻的第二个基站(BTS2)的无线电供应区内要求建立连接时，在第一个无线电站(MS1)上被分配以及被撤销的另外的CDMA编码(CC3...)被信令化。
12.实施按照权利要求1的方法的装置，具有第一个基站(BTS1)以及至少第一个无线电站(MS1)和第二个无线电站(MS2)，这些各自位于第一个基站(BTS1)的无线电供应区内。
13.按照权利要求12的装置，具有
另外的无线电站(MS3...)，这些位于第一个基站(BTS1)和/或位于相邻的第二个基站(BTS2)的无线电供应区内。
14.按照权利要求12或13的装置，在其中
在无线电站内(MS1，MS2，MS3，...)各自有一个存储装置用于存储CDMS编码(CC1，CC2，CC3...)。
15.按照权利要求12至14之一的装置，在其中
无线电通信系统作为移动无线电通信系统实现，其中第一个基站(BTS1)作为基站构成，和无线电站(MS1，MS2，MS3...)各自作为移动无线电站构成。
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