CN1293843A - 电信系统中的同步方法 - Google Patents

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Abstract

发明涉及一种确定固定基站帧开始位置的方法,所述的基站在一个用于与移动站通信所定位的地理区域中,在不同的时间间隔上以一个特定的频率发射时分多址(AMRT)无线电信号,移动站位于同一特性地理区域内,它使用特殊的偏移定义规则能够快速地确定帧的开始。

Description

电信系统中的同步方法
本发明涉及时分多址(AMRT)电信系统领域。该系统在无线电信道上的时间窗中传送包括一个同步部分和一个消息部分的数据信号。
对于标准GSM的无绳电话系统的空中接口，在信标信道上的帧中使用时间窗偏移机制，对于减小与GSM网络以及标准GSM无绳电话系统其它固定设备的干扰是有用的。
可用的偏移规则是执行循环，随机或伪随机偏移。然而，在没有专用信令或不知道帧号的情况下，不能够快速确定信标信道帧的起始位置，因为移动站不能知道帧中的哪一个时间间隔被固定基站所使用。因此在标准GSM无绳电话系统中，如果偏移系列没有特殊性质，移动站不能只通过监听信标通道而快速知道帧号。
在现有技术中所通常使用的一种确定帧起始的方法是在信号中加入一个辅助信号。该解决方案以付出信号超载的代价来获得帧的起始，它使得该信号的使用更加缓慢，或要求更高的位速率。
发明的目的是使得移动站能够通过对在信标通道上所发射的固定基站信标通道识别符(FPBI)的了解，尽可能快速地确定信标信道帧的开始位置。对于所有帧，发明还能够通过对帧号和FPBI的了解在信标信道中帧中确定时间窗的位置。在该范围内，两固定基站信标信道时间窗之间串通的可能将会最小。
发明包括一种确定固定基站帧开始位置的方法，所述的基站在一个用于与移动站通信所定位的地理区域中，在不同的时间间隔上以一个特定的频率发射时分多址(AMRT)无线电信号，移动站位于同一特性地理区域内。它包括下列步骤：
-确定偏移规则；
-根据偏移规则确定时间窗的偏移序列，每一个序列自一个时间窗的起始位置定义不同的偏移，基站根据一个特殊的时间窗偏移序列发射信号；
-在移动站中存储时间窗的偏移规则和时间窗的偏移序列；
-移动站寻找由固定站发送的同步窗；
-移动站寻找至少一个后续同步窗，以对于每一个窗根据前窗按照偏移规则确定偏移；
-移动站自至少一个已确定的偏移确定固定基站帧的开始位置。
更好地，固定基站所使用的序列由移动站从固定基站发射的信号中识别。
更好地，有至多两种的偏移测量能够找到帧的开始位置。在一个变化中，8个固定基站可以在同一个没有串通的帧中并行地传输。
在一个更好的实现中，帧中时间窗的位置可以从帧号来被确定。
在不同的实现中，序列被分解成基本的子序列或者偏移的连续子序列，它们没有时间间隔的重复。
发明还涉及一种固定基站，它使用本发明方法在一个用于与移动站通信所定位的地理区域中，在不同的时间间隔上以一个特定的频率发射时分多址(AMRT)无线电信号，移动站位于同一地理区域内。其特征是它包括存储至少一个根据偏移规则的时间窗偏移序列的装置，每一个序列从时间窗的初始位置定义不同的偏移，基站按照时间窗的具体偏移序列发射信号。
同样地，一种使用同一方法用于与处于同一地理区域内的基站通信的时分多址(AMRT)无线电信号接收移动站，其特征在于它包括偏移规则存储装置，依据偏移规则的至少一个时间窗偏移序列的存储装置，每一个序列从时间窗的初始位置定义不同的偏移，基站根据由移动站先前存储的时间窗偏移序列之一发射信号，用于搜寻由基站传输的一个同步窗的装置，用于寻找后同步窗以根据前窗按照偏移规则确定每一窗的一个或一些偏移的装置，从至少一个已确定的偏移确定固定基站帧的开始位置的装置。当我们在连续帧中观察信标信道时间窗的相对位置时，就可以识别出帧的开始位置。特殊的序列被用于获得最佳的性能(快速识别和观察窗减小)。另外，这些偏移序列根据某一参数从一族基础子序列开始是连续的，该参数对于每一个基站而被选择。通常，该参数对于每一个基站是被限制的。
时间窗的偏移序列是这样的，在不知道帧号时，通过观察有限数量连续序列，例如3，而可以识别时间间隔0的位置。
偏移子序列串以确定的方式规律地改变，以使得通过知道固定基站信标信道的识别符能够找到一数据帧中使用的时间间隔(TN)。
在任何一个时刻多个基站可以并行地在没有串通的不同窗上工作。我们可以使用一个帧中时间间隔那么多的基站。通常一个帧包括8个时间间隔。
在一个更好的实现中，系统涉及一标准GSM(CTS)无绳电话系统的固定基站(FP)和移动站(MS)。移动站可以在不同的状态：或者它没有注册并且在固定基站上除了该基站的信标信道识别符以外没有信息，或者它被注册并且必须知道该基站的所有参数，及该当前帧号。
在信标信道上的帧中使用时间窗偏移可以减小基站之间的干扰以及与GSM网络的干扰。这同样对于信标信道不在一个固定的时间间隔上传输以简化移动站对其的观察是有用的。
该偏移是这样定义的，一个未注册的移动站可以通过仅知道FPBI寻找到固定基站的时间间隔0的位置。一个已注册的移动站借助于帧号和FPBI可以预计在哪一个时间间隔中固定基站传输其信标信号。
更好地，偏移可以不超过4个时间间隔，两基站之间串通的危险具有一个非常小的偶然性，并且时间间隔是等概率地被使用。在从一个偏移子序列到达另一个时，不可能出现时间窗的错误确定。
更好地，我们使用8个时间窗偏移(TSS)的16族子序列，每一个子序列经过一个帧的8个可能的时间间隔。这就使得能够仅通过3个连续观察来确定帧的开始位置。另外，所使用的TSS根据帧号和FPBI规律性地被改变。
在一个最佳实现的第一个实施例中，我们在一个子序列中禁止零漂移，并且当从一个子序列到另一个时，一个新子序列的第一个时间间隔是前一个子序列的最后一个时间间隔(因此它是重复的)。该设置能够避免时间窗位置确定错误，一个零偏移表示子序列的改变。
当它没被注册时，移动站寻找一个频率的时间窗。时间窗由固定基站以信标频率每52帧被传输。当频率窗被找到时，同步时间窗在26帧之后被解码，并且FPBI被提取出来。FPBI对于识别所使用的TSS族是必须的。然后移动站在一个9个时间间隔(在前一个被找到的频率时间窗的时间间隔周围从-4到+4)的窗中在52帧之后寻找下一个频率时间窗。第一个频率时间窗的时间间隔的偏移被维护(s1)。我们重复处理以获得第二个偏移值(s2)。
从s1，s2和TSS族，可以在子序列表中找到哪个时间间隔被使用。因此0时间间隔的位置，帧的起始都被找到了。如果s1或s2为零，固定基站正在改变子序列，过程必须被重新开始。
当它被注册时，移动站可以试图预计信标信道的时间间隔。由固定基站所使用的4个子序列族和它们的顺序可以被从FPBI中得到。我们就可以减掉系列TSS(0)，TSS(1)，TSS(2)，TSS(3)。例如，对于CTS我们选择定义16个族，在FPBI中将使用4比特以指定由固定基站所使用的是哪个。然后我们从该族中构造一个4子序列的系列。FPBI可以表示为例如：TSS(0)=TSS#1，TSS(1)=TSS#1，TSS(2)=TSS#3，TSS(3)=TSS#1。这在FPBI中必须要4倍的2个比特以指定4个子序列。初始时间间隔(TNI)也可以从FPBI中被提取出来。
为描述偏移，我们使用52多帧，子组合，组合和超组合，它们被如下定义：
-一个52多帧容纳52帧。信标信道具有一个52多帧的结构。时间间隔对于频率时间窗和接下来的同步时间窗来说是相同的。
-一个子组合容纳25个52多帧。偏移根据一个预定义的偏移子序列来被执行。最后一个时间间隔与第一个是相同的：TN(24)=TN(16)=TN(8)=TN(0)。
-一个组合由4个子组合和2个52多帧构成。四个子组合，编号从0到3，分别使用特定于固定基站的4个偏移子序列TSS(0)到TSS(3)。每一个组合由两个使用子组合3的最后一个时间间隔的2个52多帧所结束。对于同一个组合的所有子组合，第一和最后时间间隔是相同的。因此该特性被传送给组合。在一个组合中，从一个子组合到另一个子组合不改变时间间隔。
-一个超组合包括8个拥有下列特性的连续组合：第一个时间间隔跟着TSS(0)偏移。在8个组合后，回到初始构造。
通常的偏移结构拥有一个超组合的整个周期，也就是说16*51*52个帧。
下面描述一个使用同样方法但实施另一个序列和子序列的第二实施例。该实施具有当从一个子序列到另一个子序列时没有重复时间间隔的优点。这是由于使用了相对于前述子序列具有辅助特性的子序列而提供了这种可能。由于没有失败的情况，这就使得一个未注册的移动站能快速确定帧的起始。
对于一个固定站，我们在N个预定对中选择一个偏移子序列有序对。由所考虑的固定基站所使用的对在FPBI中被用信号表示(例如对于16对4比特)，并且在一对中的顺序(第一子序列，第二子序列)由FPBI的一个比特来确定。我们注意该对为(TSS#1，TSS#2)。N对被如此地构造，我们能够通过对信标信道的连续3个观察，包括我们从一对中的一个子序列到另一个子序列，唯一地确定帧的起始。
具有所需特性的对的例子：
TSS#1：时间间隔序列021476530
偏移序列2-133-1-1-2-3
TSS#2：时间间隔序列015637420
偏移序列 141-34-3-2-2
然后我们根据帧号，来确定能够容易重新找到要使用的时间间隔的子序列TSS#1和TSS#2的使用法则。为此，我们以如下的使用法则来定义17个52多帧子序列：
-在x个52多帧上的子序列TSS#1
-在8个52多帧上的子序列TSS#2
-在9-x个52多帧上的子序列TSS#1
x为包括在1和8之间的整数。
然后我们用3个子序列定义一个组合，也就是51个52帧。在一个组合上TSS的使用法则是：
-在x1个52多帧上的子序列TSS#1
-在8个52多帧上的子序列TSS#2
-在(9-x1)+x2个52多帧上的子序列TSS#1
-在8个52多帧上的子序列TSS#2
-在(9-x2)+x3个52多帧上的子序列TSS#1
-在8个52多帧上的子序列TSS#2
-在9-x3个52多帧上的子序列TSS#1
这里x1，x2，x3为包括在1和8之间的整数。
数字x1，x2，和x3与每一个固定基站相适应，并且由FPBI确定(总共3×3=9比特)。
例如对于x1=2，x2=3，x3=5，并且第一时间间隔等于0。
第一子组合：
所使用的TSS 1222222221111111
时间间隔  02015637421476530
第二子组合：
所使用的TSS 11122222222111111
时间间隔  21420156374765302
第三子组合：
所使用的TSS 11111222222221111
时间间隔14765637420153021
在所有的子组合中，子序列TSS#2总是被用于8个连续偏移，因此最后一个偏移之后的时间间隔等于第一个偏移之前的那一个。对于在每一个子组合中的9个偏移，子序列TSS#1被使用，它在这些子组合的每一个中产生一个1的偏移。对于每一个组合，第一个时间间隔根据相对于前一组合的第一时间间隔的子序列TSS#1由3*1个偏移而获得。
我们用8个组合链定义一个超组合。因此我们将根据子序列TSS#1执行8*3个偏移，再回到零偏移。因此，在一个子组合的最后一个偏移之后的时间间隔与该超组合的第一个时间间隔相同。超组合的初始时间间隔适于每一个固定基站。我们将其记为TNI，它由FPBI的3个比特所给出。
因此我们实现了一个8*51*52帧长度的图案。不同图案的数目等于(16*2)*(8*8*8)*8=217，这对应于FPBI中标志的17比特。
也可以在后一个实施例中定义其它的子序列TSS#1和TSS#2的使用法则，能够免除在一个组合中定义子组合。因此实施例具有对于连续8个偏移不必唯一使用子序列TSS#2的优点。例如我们可以根据在51个52帧的组合上定义使用法则：
-在x5个52多帧上的子序列TSS#1
-在x4个52多帧上的子序列TSS#2
-在x3个52多帧上的子序列TSS#1
-在x2个52多帧上的子序列TSS#2
-在x1个52多帧上的子序列TSS#1
-在8个52多帧上的子序列TSS#2
-在8-x1个52多帧上的子序列TSS#1
-在8-x2个52多帧上的子序列TSS#2
-在8-x3个52多帧上的子序列TSS#1
-在8-x4个52多帧上的子序列TSS#2
-在11-x5个52多帧上的子序列TSS#1
这里x1，x2，x3和x4为包括在1和7之间的整数，x5为包括在1和10之间的整数。
数字x1，x2，x3，x4和x5与每一个固定基站相适应并且由FPBI来确定(总共4*3+1*4=16比特)。
对于x1=2，x2=3，x3=5，x4=4，x5=7并且第一时间间隔(TNI)等于0的例子：
TSS 11111122221111122211
时间间隔021476563747653015653
TSS 222222221111112222211
时间间隔742015630214763742021
TSS 122221111
时间间隔420153021
组合的特性被保留：对于每一个组合，第一个时间间隔根据相对于前一组合第一时间间隔的子序列TSS#1由3个偏移而获得。
如同在前一实施例中，超组合由8个组合链来被定义。因此我们保留了这样的特性，超组合最后一个偏移之后的时间间隔与该超组合的第一时间间隔相同。
因此我们实现了一个8*51*52帧长度的图案。不同图案的数目等于(16*2)*(7*7*7*7*10)*8，这对应于FPBI中标志的23比特。

Claims (9)

1．一种确定固定基站的帧起始位置的方法，所述的基站在一个用于与移动站通信所定位的地理区域中，在不同的时间间隔上以一个特定的频率发射时分多址(AMRT)无线电信号，移动站位于同一地理区域内，其特征在于它包括下列步骤：
-确定偏移规则；
-根据偏移规则确定时间窗的偏移序列，每一个序列自一个时间窗的初始位置定义不同的偏移，基站根据一个特殊的时间窗偏移序列发射信号；
-在移动站中存储时间窗的偏移规则和时间窗的偏移序列；
-移动站寻找由固定基站发送的同步窗；
-移动站寻找至少一个后续同步窗，以对于每一个窗根据前窗按照偏移规则确定一个或一些偏移；
-通过了解固定基站所使用的序列，移动站自至少一个已确定的偏移确定固定基站帧的开始位置。
2．根据权利要求1所述的确定固定基站帧开始位置的方法，其特征在于固定基站所使用的序列由移动站从固定基站发射的信令中识别。
3．根据前述权利要求之一所述的确定固定基站帧开始位置的方法，其特征在于有至多两种的偏移测量能够找到帧的开始位置。
4．根据前述权利要求之一所述的确定固定基站帧开始位置的方法，其特征在于8个固定基站可以在同一个帧中没有串通的并行地传输。
5．根据前述权利要求之一所述的确定固定基站帧开始位置的方法，其特征在于帧中时间窗的位置可以从帧号来被确定。
6．根据前述权利要求之一所述的确定固定基站帧开始位置的方法，其特征在于序列由基本子序列构成。
7．根据前述权利要求之一所述的确定固定基站帧开始位置的方法，其特征在于偏移的连续子序列无时间间隔重复的连续。
8．一种用于使用权利要求1所述方法的固定基站，它在一个用于与移动站通信所定位的地理区域中，在不同的时间间隔上以一个特定的频率发射时分多址(AMRT)无线电信号，移动站位于同一特性地理区域内，其特征是它包括存储至少一个根据偏移规则的时间窗偏移序列的装置，每一个序列从时间窗的初始位置定义不同的偏移，基站按照时间窗的特殊序列发射信号。
9．一种使用权利要求1所述方法用于与处于同一地理区域内的基站通信接收时分多址(AMRT)无线电信号的移动站，其特征在于它包括偏移规则存储装置，依据偏移规则的至少一个时间窗偏移序列的存储装置，每一个序列从时间窗的初始位置定义不同的偏移，基站根据由移动站先前存储的时间窗偏移序列之一发射信号，用于寻找由基站传输的一个同步窗的装置，用于寻找至少一个后续同步窗以根据前窗按照偏移规则确定每一窗的一个或一些偏移的装置，从至少一个已确定的偏移确定固定基站帧的开始位置的装置。
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