CN1299220A - 在无线电通信系统的上行链路中保持同步信号传输的方法 - Google Patents

Abstract

在无线电通信系统的上行链路中保持同步信号传输的方法,其中无线电通信系统支持在基站和至少一个用户站之间的无线电接口上进行的信号传输的TD/CDMA用户分离法,而且无线电通信系统的无线电接口根据一种TDD方法构造,在该方法中,用户站根据在上行链路中向基站发出的有效的同步信号来测算接收到从下行链路发出的信号所需的相对时间偏差,并且用该测算的时间偏差来控制下一次在上行链路中发出信号的时间点。

Description

在无线电通信系统的上行链路中 保持同步信号传输的方法

本发明涉及一种在从无线电通信系统的至少一个用户站向基地站的上行链路中保持同步信号传输的方法。本发明特别适用于移动无线电通信系统。

在无线电通信系统中，例如在第二代GSM(全球移动通信系统)的欧洲移动无线电通信系统中，信息(例如语音、图像信息或其它数据)借助电磁波通过无线电通信接口进行传输。无线电通信接口是指基站和用户站之间的连接，其中用户站例如可以是移动站或地点固定的无线电台站。发射的电磁波所具有的载波频率处于为各系统设定的频带内。就未来的无线电通信系统而言，例如第三代UMTS(通用移动电信系统)或其它系统，频率设定在约2000MHz频带内。为第三代移动无线电系统设置了两种模式(Modus)，其中一种模式代表FDD(频分双工)驱动，而另一种模式代表TDD(时分双工)驱动。所述模式分别应用在不同的频带中。两种模式都支持所谓的CDMA(码分多址)用户分离法(Teilnehmerseparierungsverfahren)。

在所述支持CDMA用户分离方法的TDD模式的基础上，根据1998年9月CATT草案V.0.4的“用于IMT-2000的TD-SCDMA无线电传输技术”(“TD-SCDMA Radio Transmission Technology for IMT-2000”，Draft V.0.4,derCATT vom September 1998)提出了第三代移动无线电通信系统。通过使用CDMA用户分离方法，可以用一个基站并行处理在一个时隙(Zeitschlitz)中由多个用户站发射的传输块。这些传输块通常由数据部分和公知的训练序列(Trainingssequenz)构成。然而在此必须确保传输块，尤其是各训练序列能够在某时间窗(Zeitfenster)内到达基站所在地，以便确保对不同信号进行检波和分离。在以CDMA为基础的公知无线电通信系统中同样存在着在上行链路中信号传输的同步问题。

根据诸如由例如GSM移动无线电系统所公知的现有技术，各用户站的时基同步通常是在连接安装程序中实现的。在该程序中，基站根据接收到的某用户站的信号通过发出校正值信号来调整各用户站的时间基准。由于时间基准可能随例如用户站的运动而不断变化，所以必须周期性地对用户站的时间基准进行校正，以便保持时间同步。因此，第三代移动无线电系统以某周期发出专用同步信息。

在该方法中，例如与基站上的闭环调节环路(闭合环路)相对应，需识别从用户站发至上行链路的信号的到达时间，随后沿下行链路中一个相应信道(Verkehrskanal)向用户站发出一个对应的同步控制信息。用户站利用该同步信息并相应调整下一次向至基地站的上行链路中发射信号的时间点。

然而由于该方法周期性地发出控制信息的信号，所以不利地导致大的信号载荷。在此必须考虑到，在对因用户站运动而引起的变化进行补偿时只进行缓慢的同步调节就足够了，而要对信道变化进行补偿则必须进行快速同步调节。这种必要的快速调节例如导致必须在每个传输帧内插入控制信息，并由此可能导致减少在信道中传输的有效信息。

此外，所谓多径(Multipfad)传输对上行链路中发射信号的同步特性有很大影响。多径传输受发射信号的多径传播(Mehrwegeausbreitung)的限制，其中，由于在物体上的反射，这些信号以不同的路径和不同的传播时间到达接收用户站。通常在基站中，只能在最强的传输路径(例如具有最大接收强度的路径)上实现同步接收用户站的信号，而在其它传输路径则不能同步接收。然而这种多径情形(Multipfad-Profil)同样是随时间而变的，也就是说，各个最强的传输路径可能会发生变化。

因此，上述方法带来了另一个问题。两个传输路径之间的时间间隔在某种条件下可能大于码片持续工作时间(Chipdauer)，而调节周期则应小于码片持续工作时间，以便能足够精确地调节同步状态。如果基站发现用户站最强的传输路径已经改变，则需要用一个或许经过多个传输帧而维持的信号来调节用户站的发射时间点。这样例如可能会出现以下情况，即，在发射信号期间多径情形进一步变化，从而不再能实现足够快的重调，或许完全无法实现同步。

本发明的目的是提供能简单地保持上行链路的同步信号传输的方法和用户站。通过具有权利要求1所述特征的方法和权利要求5所述用户站实现了这一目的。本发明的其它优选构思体现在从属权利要求中。

按照本发明，用户站利用了在上下行链路上传输信道特性之间的互易性，这是由于在共有的频带内信道可以分时发射。在此，从用户站得到的特性可以是例如象误比特率或本发明所述的时间变化之类的特征值。所以当获知从基站来的信号的接收时间发生变化时，用户站利用这一信息来控制在上行链路中发射信号的时间点。

本发明方法的优点在于，由于不需要从基站发出控制时间点的信号，所以可以对时间变化作出快速反应。此外，所述调节更加精确，可以更加灵活地对所述变化作出反应，而且由于大多数用途已经设成用户站中的固定功能，所以极有利于节省费用开支。

在本发明的另一种结构中采用了闭环调节回路，这种设计的优点是显明减小信号载荷。这是由于在采用闭环调节回路时，仅在不能良好同步时才会产生同步控制信息的信号。根据本发明的方法，只要用户站的“开环调节回路”能实现足够的同步，则只在较大时间间隔后才需要发出附加信号或完全不需要发出附加信号。

根据本发明的另一种设计，用户站根据对已知信道的估计来识别目前最强的传输路径。在找出最强的传输路径之后，用户站控制向上行链路发射信号的时间点，使得在基站可以同步接收这些最强传输路径。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

附图中：

图1是无线电通信系统的方框图。

图2是表示用TD/CDMA用户分离法构成的无线电接口帧结构的示意图。

图1表示的是作为无线电通信系统结构一个实施例的移动无线电系统的一部分。移动无线电系统总是包括多个移动转接站MSC，这些转接站属于一个转接网(SSS-转换分系统)且相互交联成网，或是构成进入一个固定网的入口。所述移动无线电系统还总是包括一个或多个与这些移动转接站MSC相连的基站系统BSS(BSS-基站分系统)。基站系统BSS则具有至少一个用于分配无线电技术资源的装置RNC(RNC-无线电网络控制器)以及至少一个总与RNC相连的基站NB(NB-节点B)。

基站NB可以通过无线电通信接口与用户站UE(UE-用户设备)实现和保持连接。通过各基站NB可以构成至少一个无线电通信单元Z。无线电通信单元Z的大小通常由常规信道(BCH-广播信道)的传输距离确定。所述信道由基站以当前最大的和恒定的发射功率发射。在分区的或划分成等级的单元结构中，每个基站NB还可以提供多个无线电通信单元Z。这种结构的功能可以移置到其它能够采用本发明的无线电通信系统中。

图1的实施例示出了一个用户站UE，它位于基站NB的无线电通信单元Z内。用户站UE有至基站NB的通信连接。通过这种通信连接在上行链路UL和下行链路DL上实现选定服务的信号传输。通过一个或多个属于用户站UE的、平行构建于无线电通信单元Z中的通信连接的扩展码(Spreizkode)将所述通信连接分开，其中用户站UE采用所有实际分配在无线电通信单元Z中的扩展码来接收符合公知的联合检测法的通信连接信号。

从图2中可以清晰地看出TD-SCDMA移动无线电系统的无线传输帧结构。无线电通信接口被构造成一种宽带无线电接口，其特性为：频带B=1.6MHz(所以具有各为5MHz的三个频带)、持续时间为5ms(所以每个UTRA时间帧(Zeitrahmen)内有两个时间帧fr)、用于信道的每个长675us的7个时隙ts、以及使用16个不同扩展码c0-c15的CDMA用户分离器。

在所述TDD传输方法中，上行链路UL的频带B与下行链路DL的频带B相对应。其它载波频率也是这样。通过改变对上行链路UL或下行链路DL的时隙ts的分配可以进行各种不对称的资源分配。使一部分时隙td0…tdn对应于下行链路DL中的信号传输而将其余的时隙tu0…tum用于上行链路UL中的信号传输。参数n，m以及转换点SP可独自适应实际的需要，并且满足关系式n+m+2=7。当在第一时间隙td0对下行链路DL进行时间连接时，形成用于分离传输方向DL和UL且表示转换点的保护时间。

保护时间由三个时隙组成，其一为长75us的下行链路导频时隙DPTS来发射因所谓的黄金代码的程序段而不同的同步序列；其二为长75us的保护时间GP，用于基站NB的发射和接收之间的转换过程；其三为长125us的、上行链路导频时隙UPTS，用于在通过用户站UE以下一个随后信号进行一个线路接通实验(Verbindungsaufbauversuch)时向信道发射一个自由存取RACH的同步序列。为了在这个存取过程中区别出多个用户站UE，需要再次使用黄金代码的程序段。

在时隙ts内对在无线电通信块中多个连接的信息进行传输。由细微结构(Feinstruktur)即扩展码c将数据d扩展成连接单体，从而可在接收端通过这些CDMA组分来分离例如n个连接。把数据d扩展成单个符号将会导致在符号持续时间Tsym内传输持续工作时间为Tc的Q个码片。在此，Q个码片构成了单体连接的扩展码c。此外，在无线电通信块中还置入了对接收信道进行估计的信道检测序列tseq。每个无线电通信块的保护时间为gp。

在所述TD-SCDMA系统中使用的无线电通信接口参数优选如下：

码片速率：      1.28Mchip/s

帧持续时间：    5ms

时隙数量：      7(信道)

时隙的持续时间：675μs

分离系数：      1-16

带宽：          1.6Hz

这些参数可以使UTRATDD模式系统和FDD模式(FDD频分双工)系统以及公知的GSM移动无线通信系统达到尽可能的一致。

下面参照图1描述本发明方法的实施例。由基站NB发出的信号经过不同的传输路径，例如传输路径p1和p2到达接收用户站UE。在信号经过传输路径p1直接到达用户站UE时，在传输路径p2上的信号由于例如山峰反射而延迟一定时间到达用户站UE。假设在输出状态下传输路径p1也是最强的传输路径，也就是说，是可用最大接收功率进行接收的传输路径，再假定基站NB可同步接收上行链路UL中的发射信号。那么在用户站UE运动时只会出现以下情况，即，用户站UE不再将例如由于受到遮挡的直接传输路径p1识别成最强的传输路径，而是将传输路径p2视为最强的传输路径。因此，用户站UE力求达到以下的同步状态，即它的与路径p2相应的传输路径路径由基站NB同步接收。

如果在这种情况下，用户站UE判断在输出状态下传输路径p1上的信号的出现时刻和随后在下一个时间帧中传输路径p2上的信号的出现时刻之间是否经过了例如2.25个码片的时间偏差，那么用户站UE可以知道，它必须提前约2.25个码片在上行链路UL中发出信号，因此最强传输路径上的信号将再次同步到达基站NB。

与上述闭环调节回路不同的是，这种调节与相对时间偏差的估算量无关。因此，最大限度的分解(Auflosung)同样适用于例如一小部分码片。这种独立性的优点在于例如能在一个时间帧内实现极快速的调节。

在一个时间帧内或在两个互易的传输信道之间出现的传输特性的变化通常不会大到使用户站UE假设的互易性无效的程度。尽管如此，在实践中必须根据例如用户站UE的速度，周期性地在较大的时间间隔内通过基站NB进行同步控制信息信号发射，以便修正调节误差。

Claims (5)

1．在无线电通信系统的上行链路中保持同步信号传输的方法，其中无线电通信系统支持在基站(NB)和至少一个用户站(UE)之间的无线电接口上进行的信号传输的TD/CDMA用户分离法，而且无线电通信系统的无线电接口根据一种TDD方法构造，在该方法中，用户站(UE)根据在上行链路(UL)中向基站(NB)发出的有效的同步信号来测算接收到从下行链路(DL)发出的信号所需的相对时间偏差，并且用该测算的时间偏差来控制下一次在上行链路(UL)中发出信号的时间点。

2．根据权利要求1所述的方法，其中基站(NB)采用使上行链路(UL)中发出的信号同步的闭环调节回路，其中，发射的时间点借助向用户站(UE)发出信号的控制信息来控制。

3．根据权利要求1或2所述的方法，其中用户站(UE)根据对从基站(NB)发出的信号所用信道的评估来识别最强的传输路径(p1,p2)。

4．根据权利要求3所述的方法，其中由用户站(UE)控制在上行链路(UL)中发射信号且用于识别的最强的传输路径的时间点。

5．用于实现权利要求1所述的方法的无线电通信系统中的用户站(UE)，其具有用于测算接收到基站(NB)信号的时间偏差的装置，和根据测算出的相对时间偏差控制向上行链路(UL)发射信号的装置。

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