在至少兩個基站之間無反作用工作的方法

2023-05-28 15:20:36

專利名稱：在至少兩個基站之間無反作用工作的方法
技術領域：
本發明涉及一個在一個UMTS中至少兩個根據CDMA(碼分多址)原理工作的基站，優選為室內基站無反作用工作的方法，這兩個基站具有部分相互覆蓋的無線電區域和/或者到一個通信無線電小區網絡。
本發明涉及一種在通信無線電小區網絡中至少兩個，優選為室內UMTS(通用移動通信系統)基站無反作用工作的方法，這兩個基站的無線電區域部分重疊，其中基站使用CDMA(碼分多址)多路存取方法傳輸通信信息，還涉及在一個通用移動通信系統中無反作用工作的一個基站和一個移動站。
還公開了在無繩通信系統中使用用作傳輸消息或者數據的物理信道。使用這種方式的物理信道，通過從第一個基站到第二個基站的無線電接口，傳輸例如實時視頻音頻數據或者新的實時數據。在雙工無線電連接中，通過同一個無線電接口，實現反向信息交換。
例如，在一個TDMA(時分復用)無線電通信系統中，物理信道的參數是一個特定時隙，在一個FDMA(頻分復用)無線電通信系統中，是一個特定載波頻率，在傳輸通信信息時，使用該頻率，在一個CDMA(碼分多址)無線電通信系統中，是一個特定代碼，使用這個特定的碼，編碼用於無線電傳輸的通信信息。已經公開的多種訪問方法TDMA、FDMA和CDMA的組合也是可行的。
在一個已經公開的移動無線電系統中，特別是所謂GSM系統(移動通信全球系統)，無線電信道的分配由一個協作單元集中完成，通過這些無線電信道，可以在一個特定的基站和一個特定的移動部分之間傳輸通信信息。在考慮特定的地理條件(例如之前估計到的幹擾情況)下，協作單元向GSM基站單獨的控制單元分配特定數量的無線電信道。
另外存在在所謂的非協作工作的無線電系統。在這種系統中，無線電信道對於全部系統不是集中分配，而是參與構造無線電連接的無線電站，根據特定的規則，從現有的備用信道中選出所涉及的信道。一個以上述非協作方式工作的無線電站的例子是根據DECT標準的基站。
在已經公開的無線電通信系統中，特別在一個GSM系統中，一個根據DECT標準的系統或者未來的UMTS中，構造雙工無線電連接，以便於能夠通過一個無線電接口雙向傳輸較大的數據，語音信息或者另外服務的所有通信信息。這裡還特別公開了所謂的TDD(時分雙工)方法，其中同一個雙工無線電連接的第一個無線電信號和第二個無線電信道使用同一個載波頻率的不同時隙。
第三代移動無線電系統UMTS將不僅覆蓋傳統的所謂的戶外而且還覆蓋室內區域。對於這種方式的移動無線電系統最佳的功能是內在提供的資源規劃一明確的頻率規劃不是必需的。在戶外區域內，在強幹擾條件下(相鄰基站幹擾)，產生到相鄰基站的轉接，而在室內基站中，這種現象不會發生。因此為了系統高的頻譜效率，消除幹擾的有效方法(同步中間部分幹擾)是決定性的。在一個移動無線電系統中，該系統不僅覆蓋準公開區域而且覆蓋私有區域，對於運營商的困難是在私有區域內建立的歸屬基站不在運營商的控制下，因此不能在網絡一側控制該設備。
在下面這種情況下如果基於不斷增長的處理這種歸屬基站，這些基站不直接相鄰，例如在多家庭房屋的情況中，那麼單獨歸屬基站的無線電區域和序列中的其他基站的無線電區域重合，相互幹擾，受到限制，或者由於幹擾，減弱了無線電傳輸。
在DECT結構中，在建立連接前，各個本地網絡的用戶自發地選擇那一個信道，該信道允許建立數據傳輸的無幹擾的數據連接。在出現幹擾的情況下，實現原則上對於用戶不能察覺的到一個重新無幹擾的或者若干個無幹擾信道的信道交換。在DECT系統中，實現TDMA下的無線電通信，通過這種方法，在兩個用戶之間錯誤同步時，也就是在切換到其他基站時，信道切換較少出現問題。
困難在用於通用移動通信系統的多路訪問方法CDMA發現應用的時候。這裡碼片同步，也就是使用相互正交的CDMA碼的前提條件是避免由於用戶造成的幹擾或者得到最佳的頻率網絡效率的前提條件。如果在這樣的系統中，若干個基站同步工作，那麼基於錯誤的正交CDMA碼，可能歪曲強幹擾，並且可能歪曲顯著的容量損失。特別在室內區域內通過系統進行高速率數據服務時或者將在語音中使用時。
本發明的任務是說明一種方法，用來在一個通信無線電小區網絡中，至少兩個具有部分重疊的室內無線電區域的室內UMTS基站無反作用的工作，其中從中得出基站根據CDMA原理也就是多路訪問方法傳輸通信信息。藉助於本發明，最佳利用網絡現狀，提高頻譜效率，而不需要必須為室內使用特別保留寬的頻率頻譜。同時，使用本發明，改善了信號或者數據傳輸質量，因此在局部基站高密度的範圍內，用於數據傳輸的信道容量是足夠可用的。
使用根據權利要求1的定義的方法以及使用一個根據權利要求12特徵的基站和使用一個根據權利要求14特徵的移動站解決本發明任務。
因此，本發明基於處理方面的基本思想是至少兩個無線電區域部分重疊的參與基站，為了消除由於重疊無線電區域和不在提供在兩個頻率上選擇可行性造成的的幹擾，進行自同步過程。這個自同步過程的結果實現了碼片同步，並且保證建立參與的、相鄰基站的多路訪問方法的碼的正交。
在本發明另外優選的設計中，從UMTS系統中一個保留的室內頻率範圍出發，當基站在這樣一個保留的頻率範圍內發射時，將要加入的其他基站首先檢查預期的、所選擇的頻率是空閒的還是被佔用的。在將要加入的基站選擇一個被佔用的頻率的情況下，將另外選擇保留頻率範圍內一個空閒頻率或者頻帶。
然後，如果大量基站同時工作，那麼充分利用保留頻率範圍，或者隨著基站的加入，出現這樣一個結果各個將要加入的基站選擇一個幹擾最小的頻率或者一個具有幹擾分量最小的頻率，並且相應的探測基站。然後，根據CDMA標準，建立一個到這個探測到的基站或者到下一個基站的碼片同步。
根據本發明建議的自同步過程不同於用於協作操作的標準同步過程，標準同步過程集中控制，而該過程是通過一個分布的工作方法。
這就是說每個基站在一個單獨的單元範圍內發起和控制同步過程。這個同步過程優先適合於非協作的多單元系統，並且建立參與基站必需的同步。
根據本發明，對於自同步過程，在從基站發送的傳輸幀中，提供一個具有同步信號的保留同步信道SCH，在由已加入的基站或者將要加入的基站接收這個信號時，這個信號能夠建立加入基站之間的碼片同步。在建立碼片同步過程中，已加入的基站能夠在保留的隨機訪問信道RACH中接收同步信號。
保留的SCH常常是一個下行信道，保留的RACH是一個上行信道，他們在一個周期間隔內，替換傳輸。
如果要同步其他加入的基站，那麼根據時隙間隔，使用最強的接收場強或者發送功率實現同步信道的同步。
根據本發明基站可以具有一個內部隨機數發生器，這個發生器對於各個基站實現用於同步信道和隨即訪問信道的時隙的功能交換或者位置交換，因此在出現參考幀時可能重新同步。
最後，每個基站可能在同步信道上或者其他信道上通過已經在單元中使用的CDMA碼傳輸信息。這些信息可以被其餘加入的基站接收，但是還可以被移動站接收，並且結合根據中間部分進行的為了減小或者消除單元內和單元間幹擾的信道評估，使用這些信息，因此改善了頻譜效率。
在結束基站之間的同步過程後，使用已經公開的方法，實現到移動部分的同步，因此在實現連接的建立的二次同步後，可以傳輸和建立消息。
本發明的另一方面在於通過下面方法能夠進行用戶或者基站檢測每個基站發送一個特別的中間部分。根據發送的中間部分，能夠進行信道評估，該信道評估評估在移動站和最多8個室內基站之間的傳輸信道。現在為了確定和克服幹擾信號(消除幹擾)，使用這個信道傳輸功能。這時時隙和碼片同步基本上是可利用的信道評估結果的前提條件。因此基本上在各個本地無線電小區內改善了頻譜效率。
根據本發明建議的用於在一個通用移動無線電系統中無反作用工作的基站具有一個接收設備，用來監測在相關室內頻率區域內其他的活動系統。提供的信號或者頻率選擇組件能夠在一個保留的頻率範圍內改變或者選擇一個信道或者一個提供的頻率。同步過程通過一個同步組件來進行，該組件可以由硬體和/或者軟體實現。具體來說，在向移動部分傳輸消息時，同步組件能夠實現選擇保證無幹擾的時隙或者碼。
進一步講，在各個基站中，實現幹擾分析單元，以便於在確定全部可用的保留頻率或者信道的位置時，能夠選擇一個具有最小幹擾或者幹擾的頻率或者基站，以便於對於這個頻率或者基站建立業務擴展所必需的時隙同步或者碼同步。
藉助於根據本發明的方法或者附屬的基站，通過時隙同步的原理，能夠實現若干個歸屬基站在同一個頻率上但是不同的時隙上發送，不會出現相互間的幹擾。另外實現的精確到碼片的基站同步能夠實現高頻譜效率分別屬於不同基站的若干個移動部分可以在同一頻率上自己的時隙上無幹擾工作，這裡最佳使用了CDMA元件。因此存在著可能性在室內區域內開發使用高速率的數據傳輸量的應用，不需要一定要求開放網絡。
下面將根據實施例參考附圖詳細說明本發明。


圖1說明一種可能的情形，其中兩個室內或者歸屬基站，由於以上的接收條件在一個外殼範圍內潛在地通過相應的幹擾序列幹擾，圖2說明參與基站的幀結構。
基本上從下面內容出發對於在本地區域內的UMTS應用，一個具有相應保留頻率的分離的頻帶(fn…fN)是可用的。在頻率範圍f1……fn-1中開展準上級的單元UMTS移動無線電應用。
從保留的頻率範圍出發，現在例如示例性說明兩個基站1和2，這兩個基站位於建築物5內，在建立連接前，在使用一個所選頻率的條件下，檢查這些頻率是否可能已經被佔用。為此基站1和2具有相應的接收設備，用於檢測其他活動系統以及一個信道或者頻率選擇組件，藉助於它們的幫助，可以改變或者選擇一個信道或者一個頻率。
假如將要激活的基站確定所選擇的頻率已經被佔用，那麼將選擇到一個該範圍(fn…fN)內空閒的頻率上或者一個相應的另外的信道上。
如果相鄰基站在範圍fn…fN中所有可用的頻率上是活動的，也就是沒有空閒的頻率可用，那麼將要加入的基站檢查瞬間幹擾特性，並且確定那一個頻率，在這個頻率上，僅接收很小的或者最小的幹擾。在相應檢測到這個頻率並且因此通信的基站後，實現滿足碼片同步目標的同步。
圖2說明用於自同步的一家已加入基站的幀結構。在圖中所選擇的用於表示基站BS1、BS2和其他設備的符號同時用於說明一系列將要執行的自同步過程。
工作狀態中的基站BS1構成了起點，其中完全專用相鄰頻率是前提條件。
基站BS2現在要建立到基站BS1同步和接收，如圖所示框圖。真實基站BS2搜索特定的信號或者同步信道SCH，根據這個信號或者同步信道SCH可以建立到基站BS1的同步。現在基站BS2能夠在所謂的隨機存取信道RACH接收基站BS1的同步信道SCH。
RA信道可能是同一個信道，一個移動站使用該信道，以便於在基站中，要求建立一個電話連接。這時信道RACH和SCH是一個特別保留的信道，其中SCH是一個下行信道，RACH是一個上行信道，他們在一個特定的周期間隔內交替傳輸。
在所說明的例子中，周期等於2，例如RACH和SCH一次傳輸所有的幀。一個幀這是對應於16個時隙。
如果另外的基站例如基站BS3加入，那麼這個基站將搜索具有最強發射功率的同步信道SCH，並且以碼片同步方式同步到這個時隙幀，如圖所示。然後將要加入的基站BS4在基站BS1和BS3的同樣強的接收的發射功率下同步到基站BS1和BS3以及其他。
在下面這種情況下基站BS2的發射功率超過所有其它同步信道的和(基站BS1和BS2)，並且基站BS4重新加入，那麼基站BS4同步到基站BS2。在基站BS2功能出現故障的情況下，例如網絡中斷，那麼現有的基站BS1、BS3和BS4不接收來自BS2的參考同步信號，也就是來自BS2的同步信道。因此在這種情形下對於穩定工作採取相應的預防措施。為此通過每個單獨基站內部的隨機數發生器同志一個時刻，其中交換同步和隨機存取信道的時隙的功能。假設基站BS1作為時隙中RACH(前時隙16)和SCH(前時隙32)位置的首次交換，這將導致傳輸RACH(後時隙32)和SCH(後時隙16)，因此基站BS3和BS4可能再次接收一個參考同步信號，因此系統穩定。
另外，每個基站可以在同步信道或者其他信道上通過在各個單元中已經使用的CDMA碼傳輸信息。這些信息可以從被另一個基站但是也可以被一個移動站接收，結合為了減小或者消除單元內幹擾或者單元間幹擾根據中間部分進行的信道評估，使用這些信息，因此改善頻譜效率。參考圖2，說明使用BCCH表示廣播控制信道。
在參與基站實現自同步後，也就是實現使用正交CDMA碼後，使用一個已經公開的方法，同步相應的移動部分，然後實現建立連接。
說明的展開過程能夠實現相鄰基站和相應移動部分的同步工作，其中由於CDMA碼校正的正交，排除相互的幹擾，並且能夠最佳利用頻譜。
在下面這種情況下如果UMTS設備使用一個具有一個TD-CDMA(時分復用-碼分多址)標準的無線電接口，那麼通過時隙同步可以實現若干個參與的基站在同一個頻率上的不同時隙中發送，而不會出現相互幹擾。另外還存在著可能性若干個移動部分，屬於不同的基站，無幹擾的在同一頻率商在同一時隙中活動，因此可以最佳利用存在CDMA中的優點和元件。
根據圖，通過硬體元件，在考慮保留的頻率fn…FN的情況下，如下實現處理過程，這些頻率在UMTS基站6的頻率範圍f1…fN-1的外面。
在第一個步驟中，實現第一個移動部分3和第一個基站1之間的已經公開的同步和建立通話。如果激活第二個基站2，並且兩個站1和2在同一頻率上發射，並且沒有其他空閒頻率可用，那麼基站2同步到基站1。在下一個步驟中，第二個移動部分4同步到第二個基站2。在選擇一個根據CDMA碼還未被佔用的信道或者一個相應的時隙後，可以建立在移動部分4和基站2之間的通話連接，儘管參與的基站1和2具有相同的發射和接收頻率，但是不會出現幹擾。
應該注意僅僅出於簡單說明的原因，圖示說明兩個基站和兩個移動部分。顯然，在可用碼的框架下和考慮扇形因數以及根據頻率範圍fn…fN，一個基本上較大數目的基站，在不可直接相鄰的情況下，可以無幹擾的工作，不需要本發明說明的原理。
權利要求
1.在一個通用移動通信系統中至少兩個根據CDMA(碼分多址)原理工作的基站，優選為室內基站無反作用工作的方法，這至少兩個基站具有部分相互覆蓋的無線電區域和/或者到一個通信無線電小區網絡，其特徵在於，至少兩個基站為了消除由於無線電區域重疊和相同的發射頻率造成的幹擾實施一個自同步過程，這個過程的結果是建立相鄰基站的碼片同步和多路訪問方法(CDMA)編碼的正交。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，當基站在一個確定的保留的室內無線電區域內發射時，將要加入的其他基站首先檢查預期的頻率是否空閒或者被佔用，在頻率被佔用的情況下，在保留頻率區域內選擇一個空閒的頻率。
3.根據權利要求2的方法，其特徵在於，大量基站在被充分利用的頻率範圍內同時工作，或者隨之具有這樣的工作負載各個將要加入的基站選擇一個幹擾最小的頻率並且建立引起幹擾和/或者位於最近基站的碼片同步。
4.根據以上權利要求中任一個的方法，其特徵在於，在結束基站間自同步過程後，使用已經公開的方法，實現到各個移動部分的二次同步並且構造傳輸連接並且實現消息的交換。
5.根據以上權利要求中任一個的方法，其特徵在於，根據一個已發送的中間部分，實現移動站和基站之間的信道評估並且用於確定由此得出的信道傳輸功能和消除幹擾信號。
6.根據權利要求1至4中任一個的方法，其特徵在於，對於自同步過程，在從基站發送的傳輸幀中，提供一個具有同步信號的保留同步信道SCH，在將要加入的基站接收這個信號時，這個信號能夠建立在加入基站之間的碼片同步。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於，在已建立的碼片同步中，將要加入的基站在一個保留的隨機存取信道RACH中接收同步信號。
8.根據權利要求6或者7的方法，其特徵在於，保留的信道SCH是一個下行信道，保留的信道RACH是一個上行信道，這些信道在一個周期間隔內交替傳輸。
9.根據權利要求6至8中任一個方法，其特徵在於，其他將要加入的基站按時間幀同步到具有最強接收場強或者發送功率的同步信道。
10.根據權利要求6至9中任一個方法，其特徵在於，每個基站具有一個內部隨機數發生器，對於各個基站，這將引起用於同步信道和隨機訪問信道時隙的功能交換或者位置交換，在同步參考基站故障時，能夠重新同步。
11.根據權利要求6至10或者權利要求5中任一個的方法，其特徵在於，在一個給出的信道中，基站通過已經使用的CDMA碼傳輸信息，其中這些信息為了減小幹擾可以被參與的移動站和基站使用。
12.在一個通用移動通信系統中無反作用工作的CDMA基站，並且他們的無線電區域至少部分重疊，特別是在室內區域，其特徵在於，基站具有一個接收設備，用於測定在相關的、特別是室內區域內其他活動系統；提供一個信道或者頻率選擇組件，用於改變或者選擇一個信道或者頻率；發展一種同步組件，用於執行和相鄰站的同步過程，這保證在向移動部分傳輸消息時，使用保證沒有幹擾的時隙或者編碼。
13.根據權利要求12的CDMA基站，其特徵在於，提供一個幹擾分析單元，以便於在確定所有可用的保留的頻率的位置時，選擇一個具有最小幹擾的頻率或者站，以便於建立時隙或者碼同步。
14.在一個通用移動通信系統中無反作用工作的CDMA基站，並且他們的無線電區域至少部分重疊，特別是在室內區域，其特徵在於，接收和分析設備根據發射的至少一個基站的中間部分(Midambel)，判斷幹擾，並且減小幹擾，以便於建立最佳碼同步。
全文摘要
根據本方法,基站使用CDMA多路訪問方法傳輸通信信息。為了消除基於重疊的無線電區域和相同頻率造成的幹擾,至少兩個參與基站進行自同步過程,最後建立碼片同步,因此保證正交碼好的接收效果,也就是實現多路訪問方法好的用戶分離。
文檔編號H04Q7/38GK1369150SQ99811591
公開日2002年9月11日 申請日期1999年9月29日 優先權日1998年9月30日
發明者U·施瓦克, E·波林斯, K·阿雷茨, E·坎珀施雷爾 申請人:西門子公司