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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren von Interferenz
in Kommunikationen im Time Division Duplex (TDD)-Modus zwischen
einer TDD-Mobilstation und einer TDD-Basisstation insbesondere von
einer Mobilstation, die im Frequency Division Duplex (FDD)-Modus
arbeitet, die sich in der Nähe
der TDD-Basisstation befindet.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
dem Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) erfordern
Kommunikationen zwischen einer Mobilstation, z. B. einem zellularen Telefon,
und einer Basisstation sowohl einen Uplinkkanal (von der Mobilstation
zu der Basisstation) als auch einen Downlinkkanal (von der Basisstation
zu der Mobilstation). Es ist üblich,
dass die Kanäle
entweder als ein Time Division Duplex (TDD)- oder ein Fre quency
Division Duplex-System zur Verfügung gestellt
werden. Unterschiedliche Betreiber innerhalb desselben Versorgungsbereichs
haben oft ein oder beide Systeme für ihre Kunden verfügbar.
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Beispiele
für drahtlose
Kommunikationssysteme kann man zum Beispiel in der europäischen Patentanmeldung
EP 0 884 855 , die ein Verfahren
zum Reduzieren von Kommunikationsinterferenz in einem CDMA-System
beschreibt, und dem US-amerikanischen
Patent
US 5,995,567 ,
das ein System zum Reduzieren von HF-Interferenz in einer drahtgebundenen
digitalen Teilnehmerschleife beschreibt, finden.
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Im
TDD wird ein bestimmter Frequenzkanal in Zeitrahmen geteilt, wobei
jeder Rahmen in eine Mehrzahl von Zeitslots unterteilt ist. Einige
der Zeitslots in jedem Rahmen sind zum Uplink vorgesehen und einige
sind zum Downlink vorgesehen, wobei einer bestimmten Mobilstation
für eine
bestimmte Kommunikationssitzung bestimmte Uplink- und Downlinkzeitslots
zugeordnet sind. Natürlich
haben unterschiedliche Betreiber gewöhnlich unterschiedliche ihnen
zugeordnete Frequenzkanäle.
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Im
FDD ist eine Anzahl von Frequenzen als Kommunikationskanäle verfügbar und
der Betreiber weist für
eine bestimmte Kommunikationssitzung mit einer Mobilstation einen
Frequenzkanal als einen Uplinkkanal und einen Frequenzkanal als
einen Downlinkkanal zu. Diese bestimmten Frequenzkanäle bleiben
dann für
diejenige Mobilstation für
die Dauer der Kommunikationssitzung die ganze Zeit verfügbar. Natürlich können unterschiedliche
Mobilstationen ohne weiteres dieselben Uplink- und Downlinkkanäle unter
Verwendung unterschiedlicher Codes teilen.
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Wenn
eine Mobilstation, die im FDD-Modus arbeitet, in dem Versorgungsbereich
einer bestimmten Basisstation unterwegs ist, wird sie so gesteuert, dass
sie ihre Übertragungsleistung
abhängig
davon, wie nah sie sich zu irgendeiner bestimmten Zeit an der Basisstation
befindet, erhöht
oder reduziert. Folglich ist es offensichtlich, dass ihre Übertragungsleistung
hoch ist, falls sich die Mobilstation in einer relativ weiten Entfernung
von der Basisstation befindet. Falls es passieren sollte, dass sich
die Mobilstation in der Nähe
einer Basisstation befindet, die im TDD-Modus arbeitet, dann weisen irgendwelche
Frequenzkanäle,
die für
die TDD-Kommunikation verfügbar
sind, die sich neben dem FDD-Uplinkkanal befinden, auf dem die Mobilstation
kommuniziert, auf Grund von Leistung, die von dem FDD-Uplinkkanal über angrenzende
Frequenzen abstrahlt, Interferenz von der FDD-Mobilstation auf.
Solch eine Abstrahlung kann die TDD-Basisstation unempfindlich machen,
indem sie dazu führt,
dass sie ihre Empfangsempfindlichkeit in den TDD-Frequenzen neben
der FDD-Uplinkkanalfrequenz reduziert, so dass sie auf denjenigen Frequenzen
eine TDD-Uplinkkommunikation nicht länger angemessen empfangen kann.
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Dieses
Problem kann auftreten, selbst wenn sich die FDD-Mobilstation in
der Nähe
der FDD-Basisstation befindet, falls diese zufällig zusammen mit der TDD-Basisstation
aufgestellt ist oder sich in der Nähe zu ihr befindet und der
FDD-Uplinkkanal ein breites Übertragungsfrequenzspektrum
aufweist. Eine Art, das Problem zu bewältigen, besteht darin, sehr
scharfe HF-Filter zu verwenden, um jegliche Überschneidung von dem FDD-Uplinkkanal
mit angrenzenden Kanälen
auszuschließen
oder zu reduzieren, aber solche Filter können teuer sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung strebt deshalb danach, ein Verfahren zum Reduzieren
von Interferenz in Kommunikationen im Time Division Duplex (TDD)-Modus
zwischen einer TDD-Mobilstation
und einer TDD-Basisstation zur Verfügung zu stellen, das die oben
genannten Probleme des Stands der Technik bewältigt oder zumindest reduziert.
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Demgemäß stellt
die Erfindung in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Reduzieren
von Interferenz gemäß Anspruch
1 zur Verfügung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
findet der Schritt zum Empfangen eines FDD-Modus-Kommunikationssignals
von der FDD-Mobilstation an einem FDD-Empfänger statt, der sich in der
Nähe der TDD-Basisstation
oder an einem Standort fern von ihr befinden kann. Darüber hinaus
kann es sich bei dem FDD-Empfänger
um eine FDD-Basisstation handeln, es kann sich dabei alternativ
aber auch um einen einfachen Empfänger handeln.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun als Beispiel ausführlicher beschrieben, und zwar mit
Bezug auf die Zeichnungen, in denen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Kommunikationssystems gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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2 ein
schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Reduzieren von
Interferenz in TDD-Kommunikationen in dem System von 1 darstellt.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Wie
in 1 dargestellt wird, umfasst ein Kommunikationssystem 1 einen
FDD-Betreiber 2 und einen TDD-Betreiber 3. Jeder
Betreiber weist eine Anzahl von Basisstationen auf, die für Mobilstationen,
die in FDD- beziehungsweise TDD-Modus arbeiten, über einen bestimmten Bereich
eine begrenzte Versorgung zur Verfügung stellen. Folglich ist
der FDD-Betreiber 2 mit FDD-Basisstationen 4, 5 und 6 gekoppelt,
und der TDD-Betreiber 3 ist mit TDD-Basisstationen 7, 8 und 9 gekoppelt.
Die Basisstationen sind so angeordnet, dass sie für den bestimmten
Betreiber eine wirksame Versorgung zur Verfügung stellen, und können deshalb
unabhängig
positioniert sein, so dass die FDD- und TDD-Basisstationen in einigen
Fällen
getrennt voneinander sind und sie in anderen Fällen, wie in dem Fall der FDD-Basisstation 5 und
der TDD-Basisstation 8, zusammen aufgestellt sein können.
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Eine
erste FDD-Mobilstation 10 wird mit der FDD-Basisstation 5 kommunizierend
dargestellt, wie durch eine gezackte Linie 11 veranschaulicht
wird, und eine zweite FDD-Mobilstation 12 wird mit der FDD-Basisstation 4 kommunizierend
dargestellt, wie durch eine gezackte Linie 13 veranschaulicht
wird. Desgleichen wird eine TDD-Mobilstation 14 mit der TDD-Basisstation 8 kommunizierend
dargestellt, wie durch eine gezackte Linie 15 veranschaulicht
wird. Wie dargestellt wird, befinden sich die FDD-Basisstation 5 und
die TDD-Basisstation 8 in diesem Beispiel an demselben
Standort oder zumindest ziemlich nah beieinander. Somit findet die
FDD-Kommunikation 11 zwischen der ersten FDD-Mobilstation 10 und
der FDD-Basisstation 5 in ziemlicher Nähe zu der TDD-Basisstation 8 statt.
Deshalb kann, wie oben beschrieben wird, das FDD-Uplinksignal von
der FDD-Mobilstation 10 zu der FDD-Basisstation 5 zu Interferenz
auf angrenzenden Frequenzen, die zur TDD-Kommunikation, zum Beispiel
von der TDD-Mobilstation 14 zu der TDD-Basisstation 8,
verwendet werden, führen.
Zwar ist diese Interferenz vielleicht nicht sehr hoch, da der Leistungspegel
der FDD-Mobilstation 10 durch die FDD-Basisstation 5 so
gesteuert würde,
dass er reduziert wird, wenn sich die FDD-Mobilstation 10 in
der Nähe
der FDD-Basisstation 5 befindet, doch wird ein gravierenderes
Beispiel dargestellt, wo die FDD-Mobilstation 12 mit der FDD-Basisstation 4 kommuniziert.
In diesem Fall befindet sich die FDD-Mobilstation 12 relativ
weit weg von der FDD-Basisstation 4, ist aber relativ nah
an der TDD-Basisstation 7, wobei auf diese Weise möglicherweise
Interferenz auf angrenzenden Frequenzen, die durch die TDD-Basisstation 7 verwendet werden,
verursacht wird, wie durch eine gestrichelte gezackte Linie 16 veranschaulicht
wird.
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Um
zu versuchen, die Interferenz zu reduzieren, die durch den FDD-Uplink
von einer FDD-Mobilstation, die sich in der Nähe einer TDD-Basisstation befindet,
die mit einer TDD-Mobilstation kommuniziert, wird Information in
Bezug auf das interferierende FDD-Signal an die TDD-Basisstation übertragen, wo
sie verarbeitet und von dem empfangenen TDD-Signal subtrahiert werden kann, das
die Interferenz umfasst, um zu versuchen, wie erforderlich das reine
TDD-Signal zu erhalten.
Das kann auf etlichen Wegen erreicht werden.
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Wie
in 1 dargestellt wird, wo die FDD-Basisstation 5 zusammen
mit oder nahe an der TDD-Basisstation 8 platziert ist,
kann die FDD-Signalinformation zum Beispiel durch die FDD-Basisstation 5 ermittelt
und dann über
eine Verbindung 17 an die TDD-Basisstation 8 übertragen
werden. In diesem Fall empfängt
die TDD-Basisstation 8 ein empfangenes TDD-Signal RxTDD, welches sich aus mehreren Komponenten
zusammensetzt: RxTDD =
STDD + SFDD + N1wobei
STDD das benötigte TDD-Signal ist, SFDD das interferierende FDD-Signal ist, bei
dem es sich gewöhnlich
um eine Zusammensetzung aus etlichen FDD-Benutzersignalen, von denen
einige stärker sind
als andere (abhängig
von verwendeter Leistung und Nähe
zu der TDD-Basisstation), handeln kann, und N1 irgendein
Rauschsignal ist. Die FDD-Basisstation 5 empfängt ein
empfangenes FDD-Signal RxFDD, das aus folgenden
Komponenten besteht: RxFDD = κSFDD + N2 wobei
SFDD das benötigte FDD-Signal ist, κ eine Amplitudendifferenz
ist und N2 irgendein Rauschsignal ist. Zwar
sind N1 und N2 gewöhnlich nicht
gleich, doch werden ihre Unterschiede gegenwärtig trotzdem ignoriert. Um
das benötigte
TDD-Signal STDD aus dem empfangenen TDD-Signal
RxTDD zu ermitteln, müssen deshalb das interferierende
FDD-Signal SFDD und das Rauschen subtrahiert
werden. Um das interferierende FDD-Signal SFDD (welches
auf Grund von Unterschieden in Empfängerschaltungseinrichtungen und
Antennenpositionen sowie durch unterschiedliche Filter eine Phasendifferenz
aufweisen kann) aus dem empfangenen FDD-Signal RxFDD zu
erhalten, muss die Amplitudendifferenz κ beseitigt werden.
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Wie
in dem schematischen Flussdiagramm von 2 dargestellt
wird, empfängt
deshalb die FDD-Basisstation 5 die FDD-Kommunikation von
der FDD-Mobilstation 10, wie in einem Schritt 21 dargestellt
wird, und detektiert das FDD-Daten signal SFDD auf
irgendeine übliche
Art und Weise (Schritt 22), wie es für die FDD-Kommunikation erforderlich
ist. Nun allerdings wird das FDD-Datensignal SFDD verwendet, um
ein Signal ähnlich
dem empfangenen FDD-Kommunikationssignal zu regenerieren (Schritt 23),
wobei das regenerierte Signal dann über eine Verbindung 17 (Schritt 24)
zu der TDD-Basisstation 8 übertragen wird. An der TDD-Basisstation 8 wird
das regenerierte Signal gefiltert, wobei, wie in einem Schritt 25 dargestellt
wird, ein Filter verwendet wird, das demjenigen, welches verwendet
wird, um empfangene TDD-Kommunikationssignale
in der TDD-Basisstation 8 zu filtern, ähnlich ist. Das gefilterte
Signal wird dann auf ein empfangenes (und gefiltertes) TDD-Kommunikationssignal
normalisiert, indem das gefilterte regenerierte FDD-Signal mit dem TDD-Kommunikationssignal
korreliert wird (Schritt 26), um die Amplitudendifferenzen
zu beseitigen, und das gefilterte regenerierte FDD-Signal entsprechend skaliert
wird (Schritt 27). Dann wird das normalisierte FDD-Signal
von dem empfangenen und gefilterten TDD-Kommunikationssignal subtrahiert
(Schritt 28), um das erforderliche TDD-Signal STDD zur Verfügung zu stellen, wobei Interferenz
von dem FDD-Signal
minimiert wird.
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Es
versteht sich, dass anstatt das regenerierte Signal zu der TDD-Basisstation
zu übertragen, stattdessen
das ursprüngliche
empfangene FDD-Kommunikationssignal verwendet werden kann. Falls
es gewünscht
wird, die Verarbeitung, die die FDD-Basisstation ausführen soll,
nicht zu ändern, ist
es alternativ möglich,
das FDD-Datensignal, das in der FDD-Basisstation ermittelt wurde, zu der TDD-Basisstation
zu übertragen,
wo der Schritt zum Regenerieren stattfinden kann.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann ein FDD-Empfänger 18 so
aufgestellt sein, dass er sich neben einer TDD-Basisstation 7 befindet,
wie in 1 dargestellt wird. In diesem Fall handelt es
sich bei dem FDD-Empfänger 18 nicht
um eine mit dem FDD-Betreibernetz verbundene Basisstation, sondern
lediglich um einen unabhängigen
FDD-Empfänger und
möglichen
Prozessor, um das FDD-Signal zu empfangen, das durch die TDD-Basisstation 7 als
Interferenz empfangen wurde, und um dasjenige FDD-Signal zur Verarbeitung
wie oben beschrieben über
eine Verbindung 19 zu der TDD-Basisstation 7 zu übertragen.
Falls es erwünscht
ist, kann der FDD-Empfänger 18 natürlich manches
von der Verarbeitung ausführen,
wie oben beschrieben wird, und die Ergebnisse dieser Vorverarbeitung
dann über
die Verbindung 19 zu der TDD-Basisstation übertragen.
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In
einer weiteren möglichen
Ausführungsform
kann eine FDD-Basisstation 6, die sich in einiger Entfernung
von einer TDD-Basisstation 9 befindet, das FDD-Datensignal,
das in der FDD-Basisstation 6 ermittelt wurde, über eine
Verbindung 20 an die TDD-Basisstation 9, wo der
Schritt zum Regenerieren stattfinden kann, zur Verfügung stellen,
wie oben beschrieben wird. Da sich kein FDD-Empfänger in der Nähe der TDD-Basisstation
befindet, kann die FDD-Basisstation in diesem Fall ihre Kenntnis über den
Standort der TDD-Basisstation und der mit ihr kommunizierenden FDD-Mobilstationen verwenden, um
zu ermitteln, welche von den FDD-Mobilstationen der TDD-Basisstation
wahrscheinlich Interferenz verursachen, und um die TDD-Basisstation
dann mit dem (den) FDD-Datensignal(en) nur von denjenigen FDD-Mobilstationen
zu versorgen, anstatt das FDD-Datensignal von all den FDD-Mobilstationen, die
sie empfängt,
zur Verfügung
zu stellen.
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Zwar
sind nur einige bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden, doch versteht es sich, dass ein Fachmann verschiedene
Modifikationen und Verbesserungen vornehmen kann, ohne dass von
dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.