CN1276112A - 具有码分,频分和时分多址组成部分的无线通信系统,尤其是具有混合多址技术的“联合检测码分多址通信系统” - Google Patents

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Abstract

为了兼容地把具有CDMA、FDMA和TDMA多址组成部分的无线通信系统,尤其是具有混合多址技术的“JD－CDMA”通信系统与GSM－专用/DECT－专用(微、宏和/或皮小区专用)的通信系统在无线电接口方面匹配,一方面在预定的时隙结构内以下述方式对构成“窃取标志”的、用于区分有效信道和信令信道的信令信息进行安排,使得时隙数据对时隙结构的训练数据块(中信号)产生非对称分布,和另一方面对于规定的时隙结构一个在时隙结构内包含多个构成为“码片”的数据元的传输持续时间以下述方式进行测量,使得该传输持续时间为覆盖5到7数值范围的预定的时钟频率—例如GSM/DECT专用的时钟频率倒数的偶数倍。

Description

具有码分，频分和时分多址组成部分的无线通信系统，尤其 是具有混合多址技术的“联合检测码分多址”通信系统
在具有通信源和通信汇点之间通信传输路径的通信系统内发送设备和接收设备用于通信处理、传输，其中
1)可以在一个优选的传输方向(单工运行)或在两个传输方向(双工运行)实现，
2)通信处理是模拟的或数字的，
3)经远距离传输路径的通信传输是用导线连接或根据不同的通信传输方法FDMA(频分多址)，TDMA(时分多址)，和/或CDMA(码分多址)—例如根据无线电标准如DECT，GSM，WACS或PACS，IS-54，IS-95，PHS，PDC等[参照IEEE Communication Magazine，January，1995，50-57页；D.D.Falconer等，“Time Division MultipleAccess Methods for Wireless Personal Communication”(个人无线通信用的时分多址法)]无线(例如通过无线电传输)实现。
“Nachricht”是一个上层的概念，既是代表含意(信息)也是代表物理表现(信号)。尽管一个信息的相同的含意—即相同的信息—但可以出现不同的信号形式。所以例如涉及一个对象的信息可以1)以图像形式，2)作为说的字，3)作为写的字，4)作为编码的字或图像进行传输。这时根据(1)…(3)的传输方式一般以连续的(模拟)信号为特征，而根据(4)的传输方式一般形成不连续的信号(例如脉冲，数字信号)。
从通信系统的这个一般定义出发，本发明涉及具有CDMA，FDMA，TDMA多址成分的无线通信系统，尤其是具有混合多址技术的“JD-CDMA”通信系统。
具有CDMA，FDMA，和TDMA多址组成部分的无线通信系统，尤其是具有多址技术的混合“JD-CDMA”通信系统根据文献(1)：Nachrichtentechnik Elektronik(通信技术电子学)Berlin 45，1995，第1期，P10-14和第2期，P24-27；P.Jung，B.Steiner：“Konzept eines CDMA-Mobilfunksystems mit gemeinsamerDetektion für die dritte Mobilfunkgeneration(具有用于第3代移动无线电的共同检测的CDMA移动无线电系统的方案”)；(2)：Nachrichtentechnik Elektronik，Berlin 41，1991，第6期，P223-227，和P234；P.W.Baier，P.Jung，A.Klein：“CDMA-eingünstiges Vielfachzugriffsverfahren für frequenzselektiveund zeitvariante Mobilfunkkanle(CDMA—一种用于频率选择和时变的移动无线电信道的有利的多址法)”；(3)：IEICE Transactionson Fundamentals of Electonics，Communications and ComputerSciences(电子学、通信和计算机科学基础的IEICE汇刊)，vol.E79-A，No.12，12月1996，P1930-1937；P.W.Baier，P.Jung：“CDMAMyths and Realities Revisited(订正的CDMA神话和现实)”；(4)：IEEE Personal Communications(IEEE个人通信)，2月1995，P38-47；A.Urie，M.Streeton，C.Mourot：“An Advanced TDMAMobile Access System for UMTS(UMTS用先进的TDMA移动多址系统)”；(5)：telekom praxis(通信实践)，5/1995，P9-14；P.W.Baier：“Spread-Spectrum-Technik und CDMA-eine ursprünglichmilitrische Technik erobert den zivilen Bereich扩展谱技术和CDMA-原始的军事技术占领民众用区”；(6)：IEEE PersonalCommunications(IEEE个人通信)，2月1995，P48-53；P.G.Andermo，L.M.Ewerbring：“An CDMA-Based Radio Access Design for UMTS(用于UMTS的、根据CDMA的无线电多址设计)”；(7)：ITGFachberichte 124(1993)，Berlin，Offenbach：VDE Verlag ISBN3-8007-1965-7，P67-75；Dr.T.Zimmermann，Siemens AG：“Anwendung von CDMA in der MobilkommunikationCDMA在移动通信内的应用”；展望称为第3代未来无线通信方案的通用移动通信系统(UMTS)。
第2代无线电通信方案现在在GSM专用无线通信系统的微蜂窝区或宏蜂窝范围内，[特殊移动组或全球移动通信系统参照：(1)Informatik Spektrum(信息学频谱)14(1991)6月，Nr.3，Berlin，DE：A.Mann：“Der GSM-Standard-Grundlage für digitaleeuropische Mobilfunknetze(GSM标准—欧洲数字移动无线电网络的基础)”，P137-152；(2)：R.Steele：Mobile Radio Communications(移动无线电通信)，Pentech Press，1992(1994重印)，第8章：ThePan-European Digital Cellular Mobile Radio System-known asGSM(泛欧数字蜂窝状移动无线电系统称为GSM，P677 ff.)]和DECT通信系统的皮小区[数字增强型(以前称为泛欧)无绳通信；参照(1)：Nachrichtentechnik Elektronik(通信技术电子学)42(1992)1月/2月.Nr.1，Berlin，DE；U.Pilger“Struktur des DECT-Standards(DECT标准结构)”，P23-29与ETSI出版物ETS300175-1…9，相结合，10月1992；(2)：Telcom Report(通信报导)16(1993)，Nr.1，J.H.Koch：“Digitaler Komfort für schnurloseTelekommunikation-DECT-Standard erffnet neueNutzungsgebiete(无绳通信用的数字式舒适设备-DECT标准开辟新应用领域)”，P26-P27；(3)：tec 2/93-Das technische Magazin vonAscom“Wege zur universellen mobilen Telekommunikation Ascom美国标准通信技术杂志，(通向通用移动通信之路)”，P35-42；(4)：Philips Telecommunication Review菲利普通信评论vol.49，No.3，9月.1991，R.J.Mulder：“DECT，a universal cordless accesssystem(DECT，通用无绳多址系统)”；(5)：WO 93/21719(图1到3及其附属的说明)]是清楚的。
图1示出从文献(1)：Informatik Spektrum(信息学频谱)14(1991)6月，Nr.3，Berlin，DE；A.Mann：“Der GSM-Standard-Grundlage für digitale europische Mobilfunknentze(GSM标准—欧洲数字移动无线电网络的基础)”，P137-152；(2)：R.Steele：Mobile Radio Communications(移动无线电通信)，Pentech Press，1992(1994重印)，第8章：The Pan-europeanDigital Cellular Mobile Radio system-known as GSM(泛欧数字蜂窝式移动无线电系统—称为GSM)，P677 ff.获悉的GSM—移动无线电方案TDMA—帧和TDMA时隙结构。
图2示出从文献Nachrichtentechnik Elektronik(通信电子学)，Berlin 45，1995，第1期，P10-14 und第2期P24-27；P.Jung，B.Steiner：“Konzept eines CDMA-Mobilfunksystems mitgemeinsamer Detektion für die dritte Mobilfunkgeneration具有共同检测的第3代移动无线电系统的CDMA移动无线电系统的方案”获悉，尤其在该文献图4中描绘的上行方向的多址(上行传输方向：移动单元→基站)，—代表大量具有CDMA，FDMA和TDMA多址成分的无线通信系统—联合检测CDMA移动无线电的方案。
在一个时隙内同时启动的用户数例如为K＝8。
图3从图2描绘的多址图出发示出从文献“NachrichtentechnikElektronik(通信电子学)”Berlin45，1995，第1期，P10-14和第2期，P24-27，P.Jung，B.Steiner“Konzept eines CDMA-Mobilfunksystem mit gemeinsamer Detektion für die dritteMobilfunkgeneration(具有共同检测第3代移动无线电系统的CDMA移动无线电系统的概念)”获悉，尤其是在文献的图5内描绘的、联合检测CDMA移动无线电方案的上行方向(上行方向：传输方向“移动单元→基站)的时隙结构(脉冲串结构)。
在图3中示出的用户数据块的24个数据符用具有扩展系数Q＝14的用户专用的扩展码扩展，所以每个数据符包含14个形成“chip码片”的数据元。
本发明的任务是使具有CDMA，FDMA和TDMA多址成分的无线通信系统，尤其是具有混合多址技术的“JD-CDMA”的通信系统对GSM专用/DECT专用(微，宏和/或皮小区专用的)通信系统有关空气接口的兼容匹配。
因此有可能，一方面至今在第2代移动无线电/无绳通信系统的GSM-产品/DECT-产品(宏，微和/或皮小区专用产品)内成功地使用，也在第3代移动无线电/无绳通信系统的GSM，FDMA和TDMA多址成分的未来的无线通信系统内不作较大改变予以采纳，另一方面网络运营商采纳第2代移动无线电/无绳通信用于第3代移动无线电/无绳通信这种构想的方案越来越盛行，其方式是网络运营商从其由第2代移动无线电/无绳通信中积累的经验中获利并且在平滑过渡到通用的移动通信系统时可以利用这些经验。
首先基于本发明的构思根据权利要求1在于：用于区分有效信道和信令信道的、构成“窃取标志”的信令信息是这样在预定的时隙结构中安排的，使得对时隙结构的训练数据块(中信号midamble)产生时隙数据的非对称分布。因此如果为了防止时间变化，信令信息可以直接置于训练数据块前和/或后，则根据权利要求13，14和15具有特别的优点。
其次，基于本发明的构思根据权利要求2在于：对于预定的时隙结构，构成“chip码片”在时隙结构内多次包含的数据元传输的持续时间是这样安排的，使得传输的持续时间是—例如GSM/DECT专用的—预定时钟频率(例如13MHz GSM—时钟频率)的倒数的复盖从5到7数字范围的偶数倍(U＝5，U＝6，U＝7)。与13MHz GSM时钟频率有关，对于各传输持续时间产生以下在两表内(表1，2)示出的估算方案。
                          表1
系统使用范围 估算U＝5 估算U＝6 估算U＝7
山脉 一般可直接使用 花钱(例如呈扇形的天线)可使用 不可使用
城市 尺寸过大 一般可直接使用 对皮小区或许可使用
建筑物 整个尺寸过大 尺寸过大 一般可直接使用
                          表2
U 开销估算 必要的带宽估算
5 极高(9个符号均衡器) 1.92MHz(9.6*GSM)→+20％
6 中等(5个符号均衡器) 1.6MHz(8*GSM)
7 较低(3个符号均衡器) 1.37MHz(6.9*GSM)→-14％
根据权利要求3的本发明的扩展，具有CDMA，FDMA和TDMA多址组成部分的无线通信系统(也)在时隙持续时间方面对GSM通信系统匹配。
根据权利要求4的本发明的扩展由根据权利要求3的扩展看来是有利的，因为通过权利要求3和4的组合可以建立“8×8的棋盘测试图”，其中应传输的信息(例如GSM信息)—完全等值地—可以或者包入一个CDMA代码或包在一个时隙内。此外，这样一种组合在经具有CDMA，FDMA和TDMA多址组成部分的无线通信系统的无线电接口进行ISDN信息传输时有好处。
本发明另一些有利的扩展在其余的权利要求内给出。
本发明的一个实施例依靠图4说明，即：
图4示出具有CDMA，FDMA和TDMA多址组成部分的无线电通信系统的时隙结构，尤其是具有多址技术的混合“JD-CDMA”通信系统的时隙结构。
图4从图2和图3出发示出具有CDMA，FDMA和TDMA多址组成部分的无线通信系统的时隙结构，尤其是具有多址技术混合“JD-CDMA”通信系统的时隙结构，该系统在时隙时间ZSD(约577μs)方面以及在时隙结构内包含的构成“chip”的数据元DE1，DE2的传输时间方面，兼容地对于具有约577μs的时隙时间和具有13MHz的GSM时钟频率的GSM通信系统(参照图1)匹配。
如果全部应用下面的依赖GSM特征的参量，则可兼容的匹配还可以扩展。
GSM—帧持续时间：4.615ms   ………………………………Tfr
GSM—脉冲串持续时间：577μs………………………………Tb
GSM—时钟：13MHz …………………………………………ft
GSM—信令信道：全部13帧   ………………………………Psig
GSM—有效位速率：13千位/秒………………………………D
卷积代码具有代码速率：0.5………………………………R
约束长度(返回存取深度)：5………………………………LC
交织深度(嵌套深度)：4……………………………………ID
每个符号的总位(例如：4PSK—调制)：2…………………m
每个脉冲串的用户：8…………………………………………K
扩展系数；14……………………………………………………Q
每位用户的脉冲应答持续时间：＞12μs…………………Timp
保护时区的持续时间：约30μs………………………………Tg
每个交错帧的位计算：
Bi＝D*ID*Tb*Psig/(R*(Psig-1))＝260
1.每个脉冲串的符号数的计算：
每个交织帧(GSM)的出发点260有效位：
考虑卷积代码的尾位：Bit＝Bi+(Lc-1)＝264
每个交织帧的总位：Bibr＝Bit/R＝528
每个脉冲串的符号(具有窃取标志)：Sb＝Bibr/(m*ID)+1＝67
2.扩展系数—每个脉冲串的用户数
在文献内推荐的值：Q≥1.5*K＝12→选择：Q＝14。
3.码片持续时间Tc：
码片持续时间必定可以从GSM时钟导出：
  Tc＝U/ft＝(U/13)μs
现在U是这样决定的，即保持Tg和Timp，并且不浪费如此多的资源。
U＝5：“中信号”的长度为：
Tm＝Tb-Tg-Sb*Q*Tc＝186.23μs＝484码片＝Lm
Lm≥K*W+W-1→W＝53码片(在码片内脉冲应答长度)或20.38μs
在W＝53时，Lm＝476码片
因此保护时区的持续时间：Tg＝Tb-(Lm+Sb*Q)*Tc＝33.15μs
U＝6：“中信号”的长度为：
Tm＝Tb-Tg-Sb*Q*Tc＝114.08μs＝247码片＝Lm
Lm≥K*W+W-1→W＝27码片(在码片内脉冲应答长度)或12.46μs
在W＝27时，Lm＝242码片→选择：Lm＝243码片
因此保护时区的持续时间：Tg＝Tb-(Lm+Sb*Q)Tc＝32.92μs
U＝7：“中信号”的长度为：
Tm＝Tb-Tg-Sb*Q*Tc＝41.92μs＝77码片＝Lm
Lm≥K*W+W-1→W＝8码片(在码片内脉冲应答长度)或4.61μs
在W＝8，Lm＝71码片，
因此保护时区的持续时间：Tg＝Tb-(Lm+Sb*Q)*Tc＝33.69μs

Claims (15)

1.具有CDMA，FDMA和TDMA多址组成部分的无线通信系统，尤其是一种涉及多址技术的混合“JD-CDMA”通信系统，具有以下标志：
(a)规定用于无线通信系统频带的频率各分为具有各预定的时隙持续时间(ZSD)的多个时隙(ZS1…ZS8)，
(b)在无线通信系统的频带内，可同时各产生预定数目通信用户(TKT1…TKT8)的通信连接，
(c)时隙(ZS1…ZS8)各包含一种时隙结构，该时隙结构具有2个有效数据块-第1有效数据块(NDB1)和第2有效数据块(NDB2)，一个在有效数据块(NDB1，NDB2)之间安排的、构成“中信号”的训练数据块(TDB)以及一个被安排在训练数据块(TDB)和有效数据块(NDB1，NDB2)之一的后面的保护时区(SZZ)，
(d)在有效数据块(NDB1，NDB2)和训练数据块(TDB)内各包含多个被构成为“码片chip”的第1数据元(DE1)，
(e)在至少有效数据块(NDB1，NDB2)之一和训练数据块(TDB)之间，为信令化目的被构成为“窃取标志stealing flag”的第2数据元(DE2)是这样安排的，使得在训练数据块(TDB)之前安排的数据元(DE1，DE2)的数目对在训练数据块之后安排的数据元数目(DE1，DE2)之比不等于1。
2.具有CDMA，FDMA和TDMA多址部件的无线通信系统，尤其是具有多址技术的混合“JD-CDMA”通信系统，它具有以下标志：
(a)规定用于无线通信系统频带的频率各分为具有各预定的时隙持续时间(ZSD)的多个时隙(ZS1…ZS8)，
(b)在无线通信系统的频带内，可同时各产生预定数目通信用户(TKT1…TKT8)的通信连接，
(c)时隙(ZS1…ZS8)各包含一种时隙结构，该时隙结构具有2个有效数据块-第1有效数据块(NDB1)和第2有效数据块(NDB2)，一个在有效数据块(NDB1，NDB2)之间安排的、构成“中信号midambel”的训练数据块(TDB)，构成“窃取标志stealing flag”的信令数据(SD)以及安排在训练数据块(TDB)、信令化数据(SD)和有效数据块(NDB1，NDB2)之一后面的保护时区(SZZ)，
(d)在有效数据块(NDB1，NDB2)和训练数据块(TDB)内各包含多个构成为“码片chip”的第1数据元(DE1)，
(e)信令数据(SD)包含多个第2数据元(DE2)
(f)数据元(DE1，DE2)的传输持续时间为一个(尤其是GSM专用的)预定时钟频率倒数的复盖从5到7数字范围的偶倍数。
3.根据权利要求1或2的无线通信系统，其特征为：
频带的频率各分为8个时隙(ZS1…ZS8)，各时隙具有约577μs的预定时隙持续时间(ZSD)。
4.根据权利要求1到3之一的无线通信系统，其特征为：
在无线通信系统的频带内主要有8个通信用户(TKT1…TKT8)的通信连接是可以同时建立的。
5.根据权利要求1到4之一的无线通信系统，其特征为：
第1数据元(DE1)包含在用具有主要为14的扩展系数的通信用户专用的扩展码扩展的第1数据符(DSY1)内。
6.根据权利要求1到4之一的无线通信系统，其特征为：
第2数据元(DE2)包含在用具有主要为14的扩展系数的通信用户专用的扩展码扩展的第2数据符(DSY2)内。
7.根据权利要求2和6的无线通信系统，其特征为：
第2数据符(DSY2)构成信令数据(SD)。
8.根据权利要求5的无线通信系统，其特征为：
在用户数据块(NDB1，NDB2)内各包含主要为33个第1数据符(DSY1)。
9.根据权利要求5到8之一的无线通信系统，其特征为：
数据符(DSY1，DSY2)各包含2个总位。
10.根据权利要求3，4，5，8和9之一的无线通信系统，其特征为：
在具有嵌套深度(交织深度)“4”和具有代码速率“0.5”的卷积代码和退回存取深度(约束长度)“5”的情况下有效数据传输率基本上为13千位/秒。
11.根据权利要求1到10之一的无线通信系统，其特征为：
在训练数据块(TDB)内包含基本上为“243”个第1数据元(DE1)。
12.根据权利要求1到11之一的无线通信系统，其特征为：
保护时区(SZZ)至少具有30μs的持续时间。
13.根据权利要求1或7的无线通信系统，其特征为：
在训练数据块(TDB)之前安排第2数据元(DE2)。
14.根据权利要求1或7的无线通信系统，其特征为：
在训练数据块(TDB)之后安排第2数据元(DE2)。
15.根据权利要求1或7的无线通信系统，其特征为：
在训练数据块(TDB)前和后以相同部分安排第2数据元。
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