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CN1252192A - 具有tdma用户分隔的移动通信系统的基站和接收装置 - Google Patents

具有tdma用户分隔的移动通信系统的基站和接收装置 Download PDF

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CN1252192A
CN1252192A CN98803920A CN98803920A CN1252192A CN 1252192 A CN1252192 A CN 1252192A CN 98803920 A CN98803920 A CN 98803920A CN 98803920 A CN98803920 A CN 98803920A CN 1252192 A CN1252192 A CN 1252192A
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Abstract

根据本发明的基站,用于具有TDMA用户分隔的移动通信系统,含有信号处理装置,用于准备有用信息和组织信息经无线电接口传输。在这种情况下,信号处理装置由控制装置控制,控制装置按照TDMA用户分隔在时隙(ts)内以块方式准备有用信息,并且准备组织信息在多于一个时隙的连续波传输。在与信号处理装置连接的组合装置中将传输有用信息和组织信息的信号组合成发送信号。最后,发送信号在传输装置中被调制,用于高频发射。基站适合用于具有TD/CDMA传输的TDD系统,例如用于UMTS。

Description

具有TDMA用户分隔的移动通信系统的基站和接收装置
本发明涉及一种基站和一种接收装置，用于具有用于用户分隔的TDMA部件的移动通信系统，所使用的接收装置特别用于移动站中。
数字无线电网的形成在J.Oudelaar，“面向UMTS的进展”(Evolution towards UMTS)，PIMRC 94，第5届IEEE国际个人、室内及移动无线电通信会议论文集(5th IEEE International Symp. OnPersonal，Indoor and Mobile Radio Communications)，Hague，NL，1994年，9月，18-22日，852-856页，以及M.Lenti，H.Hageman，“UMTS中的寻呼”(Paging in UMTS)，RACE移动电信专题讨论会(RACE MobileTelecommunications Workshop)，第1卷，Amsterdam，NL，1994年，5月，17-19日，405-410页中有所描述。
当前存在的移动无线电系统GSM(全球移动通信系统)是具有用于用户分隔(时分多址)的TDMA部件的移动通信系统。涉及用户链路的有用信息用帧结构在时隙内传输。传输是以块方式进行的。此外，用于传输组织信息的，同样与帧结构的时帧相匹配的信道(BCCH广播控制信道)，由GSM移动无线电系统已知。该组织信息包括涉及逗留区，无线电小区，信道结构以及在小区范围内所支持任选项的参数。
DE 195 49 148.3公开了一种使用CDMA用户分隔(CDMA码分多址)的移动通信系统，并且在接收端使用JD方法(接合检测jointdetection)以便用大量用户扩展码的知识改善被传输的有用信息的检测。
本发明基于这样的目的，给出用于具有TDMA用户分隔的移动通信系统的、使经济接收机结构成为可能的组织信息的传输。本目的通过具有权利要求1的特征的基站和具有权利要求12的特征的接收装置得以实现。有利的改进在从属权利要求中描述。
根据本发明的具有TDMA用户分隔的移动通信系统的基站，含有信号处理装置，用于准备有用信息和组织信息经无线电接口传输。在这种情况下，信号处理装置由控制装置控制，控制装置按照TDMA用户分隔在时隙内以块方式准备有用信息，并且准备经多于一个的时隙的连续波传输的组织信息。与信号处理装置连接的组合装置用于组合发送有用信息和组织信息的信号以形成发送信号。最终，发送信号在传输装置中被调制，用于高频发射。
根据本发明，TDMA传输和连续波传输被组合。这两个不同的传输方法使得，例如将被控制的功率只用于有用信息信道，而组织信息用固定的发射功率发射。因此，该有固定功率的组织信道可被用作功率控制和切换信息(测量)的参考。通过功率控制的可能分开，可以实现有用信息信道的优化的小区规划。无线电资源被较好地用于有用信息。组织信息一直可用。没有必要使基站相互同步。
有用信息和组织信息可在相同的频带内有利地发送，并且可能具有相同的带宽。这简化了小区规划并且改善了在小区内可用的无线电资源-带宽的利用。在这种情况下，连续波传输有利地延续两个或多个时隙，例如下行线路方向传输可用所有时隙。可能持续连续波传输的时间越长，可以实现的处理增益越大。
根据本发明一项有利的改进，信号处理装置以这种方式设计，具有单个扩展码的CDMA方法还被用于时隙中用户分隔。有用信息因此被宽带传输，例如在1.6或2.0MHz频带。正确的功率控制在这种移动通信系统中特别重要，因为大量的用户信号同时在同一频道内传输。在接收的用户信号中的功率波动通过功率控制大量修正。JD方法(jointdetection)被有利地用于用户信号的检测。这使得检测用户信号时考虑来自其他用户信号的干扰成为可能。
根据本发明另一有利的改进，组织信息用具有扩展因数的DS-CDMA方法扩展。因此CDMA方法同样被选择用于组织信息的传输，以便在接收机端，信号处理装置可以对两种CDMA方法使用至少部分公用部件或算法。
扩展组织信息比扩展有用信息有利地使用较大的扩展因数。这使得组织信息比有用信息获得较大的处理增益。组织信息的信道因此更抗干扰。
根据有利的设计，较大的组织信息的扩展因数是这样获得的，即组织信息的符号比有用信息的符号具有较长的符号时长。组织信息的符号时长可能是有用信息的许多整数倍。因此用户码和表示DS-CDMA扩展序列的码片可能具有相同的码片长度(或其许多整数倍)。结果，可以使用公用时钟产生码片。
通过使用比有用信息的数据速率显著较低的数据速率，该较低的数据速率为，例如小于或等于1kBit/s可有利地获得较大的组织信息处理增益。组织信息因此被限制在最基本的数据，但它以高度抗干扰的方式传输。
对于移动通信系统中另外的信令信息，根据改进，信号处理装置以这种方式设计，信令信息被准备在时隙中以块方式传输。也就是一种基于TDMA的方法被用于信令信息。这些信令信息必要时如有用信息一样被个性化，以便功率控制是有利的。专用扩展码和有用信息的频道用于信令信息是适宜的。有用和信令信息的组合和分开因此可完全由计算技术实现，不用任何附加的电路费用。
分开处理有用信息和组织信息产生优势，特别是如果用分配给基站的天线装置定向发射(例如使用适配天线)成为可能时。有用信息被定向发射，而组织信息被全向或扇形发射，这比定向发射具有较低的天线增益。天线的定向效果使得有用信息得到较大的作用范围。
作为较大的处理增益的结果，组织信息同样实现作用范围的增大。如果有用信息和组织信息以大约相同的功率发射，则传输装置的结构被简化；虽然如此，根据上述设计使得有用信息和组织信息得到可比较的作用范围。
在下面的内容中，参照附图中所示实施例更为详细地说明本发明。其中
图1示出移动无线电网的方框图，
图2示出无线电接口帧结构的示意图，
图3示出基站发送装置的方框图，
图4示出移动站接收装置的方框图。
图1所示移动通信系统的结构对应于已知的GSM移动无线电网的结构，GSM移动无线电网包括大量的移动交换中心MSC，MSC相互联网并且提供对固定网PSTN的接入。此外，这些移动交换中心MSC各自与至少一个基站控制器BSC连接。每个基站控制器BSC依次使与至少一个基站BS的连接成为可能。这样的基站BS是可以经过无线电接口与移动站MS建立通信链路的无线电站。
作为举例，图1示出三个移动站MS和一个基站BS间的传输有用信息ni和信令信息si的三个无线电链路。运行和维护中心OMC提供对移动无线电网，或对其中部分的控制和维护功能。该结构的机能可被转换至可以使用本发明的其它移动通信系统。
基站BS与天线装置AE连接，天线装置包括，例如三个单个的发射器。每个单个的发射器定向发射进入由基站BS提供的无线电小区的扇区。但是，作为替换，同样可以使用大量的单个发射器(根据适配天线)，以便同样可以使用基于SDMA方法(空分多址)的空间用户分隔。
基站BS为移动站提供只涉及逗留区LA及无线电小区(无线电小区识别)的组织信息oi。组织信息oi从天线装置AE的所有单个发射器同时发射。
除了直接传播路径，在基站BS和移动站MS间具有有用信息ni的通信链路受多路径传播的支配，这是由例如建筑物的反射引起的。天线装置AE的特定单个发射器的定向发射比全向发射产生较大的天线增益。通信链路的质量通过定向发射得以改善。
如果假设移动站MS是移动的，多路径传播以及其它干扰源导致这样的情况，即在接收移动站MS，来自用户信号的不同的传播路径的信号矢量与时间有关的相互重叠。此外，假设来自其它基站BS的用户信号在接收单元被重叠，在一个频道中形成接收信号rx。接收移动站MS的任务是在用户信号中传输的数据d中检测有用信息ni，信令信息si和涉及组织信息oi的数据oid。
图2示出经具有带宽B，例如B＝2MHz，的无线电接口的用户信号的传输。在这种情况下，无线电接口具有时分复用部件(TDMA)和码分复用部件(CDMA)。
大量的频带-未示出-可提供给移动无线电网。时轴t被分为包括大量时隙ts的时帧，例如每个时帧有8个时隙，以这种方式，传输在无线电块(Funkblock)中实现。用于大量移动站MS的用户信号在同一时间，同一频道内被传输。借助扩展码c1至c8以及作为用于信令频道扩展码的c10，实现每个无线电块的用户分隔，以便八个用户信号和一个信令信道的信号可被同时传输。统一的扩展方法被用于有用信息ni和信令信息si。
有用信息ni和信令信息si在时隙ts内以块方式传输，而组织信息oi独立于时帧，使用连续波传输(CW)来传输。多于一个时隙的连续波传输，有利地在至少两个时隙或对于相应的传输方向可使用所有时隙传输。在TDD(时分复用)情况下，这种情况是下行方向的所有时隙，而在FDD(频分复用)情况下，这种情况是一个帧中的所有时隙。
有用信息ni的功率电平被控制为单个接收功率电平的函数，单个接收功率电平在相应的移动站MS和基站BS被测量和信令化。对于信令信息si，功率控制是基于单个移动站MS的个性化的信令。组织信息oi以固定功率电平发射。
有用信息ni的数据d的扩展和组织信息oi的数据oid的扩展，根据图2，对有用信息ni使用扩展码c1至c8中的一个扩展每个数据符号d，由每个数据符号的码片数规定的扩展因数，被表示为Q1至Q8。第一用户信号的扩展因数Q1为，例如等于3。扩展码c1由数据符号d至数据符号d重复。具有〔遗漏-译校注〕的信令信息si的扩展以对应于扩展有用信息ni的方式实现。
组织信息oi的数据oid的扩展使用DS-CDMA方法实现，这些数据符号中的一个的符号时长显著大于有用信息ni的数据d的符号时长。DS扩展码为具有扩展因数Q9＝12的连续扩展码，此码大于有用信息ni的扩展码。在此，扩展有用信息ni的码片的长度与扩展组织信息oi的相同。
组织信息oi的数据速率为，例如200Bit/s，而用于语音传输的有用信息ni的情况以16kbit/s的数据速率传输。图2示出扩展因数Q1至Q9的关系，但没有标定。在实施例中组织信息oi的可能的处理增益为P＝2MHz/200Hz＝40dB。
组织信息oi的传输，在具有有用信息ni的数据d的被传输无线电块间的暂停过程中被继续。
图3示出基站BS中发送装置的结构。发送装置含有信号处理装置SP，例如数字信号处理器，它由控制装置SE控制。此外，发送装置含有组合装置MUX，用于组合有用信息ni，信令信息si和组织信息oi的信号以形成发送信号tx，并且传输装置UE用于调制和放大发送信号tx。发送信号tx经天线装置AE发射。
在信号处理装置SP中，一个时隙中的八个通信链路的用户信号在复用装置K中分配给一个时隙ts。使用相关的扩展码在信号处理装置SP中扩展信息ni，si，oi，产生在组合装置MUX中被重叠的信号，用来在一个频道中形成公用的，宽带信号。至模拟高频信号的转换在传输装置UE中实现。
用在移动站MS中的接收装置在图4中示出。由天线装置AE接收的接收信号rx在高频装置HF中被放大，高频装置对应于发送装置中的传输装置UE，被转换至基带并被解调。模拟/数字转换器ADC用于将接收信号转换为具有离散值范围(diskretes Wertevorrat)的符号，例如将接收信号数字化。耦合装置KE将模拟/数字转换器ADC与信号处理装置SP连接，信号处理装置作为数字信号处理器含有JD处理器JD-P，用于使用JD-CDMA方法检测有用信息ni和信令信息si，以及RAKE接收机用于检测组织信息oi。
检测并行实现，其中信号处理装置SP使有用信息ni，信令信息si和组织信息oi的接收数据d，oid与接收机中已知的扩展码发生关系，以便减少接收信号的带宽并增加信噪比。因而甚至存在来自干扰源或符号之间的强干扰的情况下，数据检测也是有可能的。
在移动站MS中，RAKE接收机RAKE测量组织信息oi的接收功率电平，并使用该电平作为涉及转换至其它小区的判定的参考，和功率控制的参考。

Claims (15)

1.具有TDMA用户分隔的移动通信系统的基站(BS)，
-含有信号处理装置(SP)，用于准备有用信息(ni)和组织信息(oi)经无线电接口传输，
-含有用于控制信号处理装置(SP)的控制装置(SE)，其中有用信息(ni)被按照TDMA用户分隔在时隙(ts)内以块方式准备，并且准备组织信息(oi)经多于一个时隙(ts)的连续波传输，
-含有与信号处理装置(SP)相连的组合装置(MUX)，用于组合传输有用信息(ni)和组织信息(oi)的信号以形成发送信号(tx)，
-含有传输装置(UE)，调制发送信号(rx)用于高频发射。
2.根据权利要求1所述的基站(BS)，其中，有用信息(ni)和组织信息(oi)在公用频带中被传输。
3.根据权利要求1或2所述的基站(BS)，其中，信号处理装置(SP)以这种方式设计，具有扩展因数(Q1至Q8)的单个扩展码(c1至c8)的CDMA方法被用于在时隙(ts)中用户分隔。
4.根据上述权利要求之一所述的基站(BS)，其中，组织信息(oi)按DS-CDMA方法使用扩展因数(Q9)扩展。
5.根据权利要求4所述的基站(BS)，其中，大于有用信息(ni)扩展的扩展因数(Q9)被用于组织信息(oi)。
6.根据权利要求5所述的基站(BS)，其中，组织信息(oi)的符号比有用信息(ni)的符号具有较长的符号时长。
7.根据上述权利要求之一所述的基站(BS)，其中，组织信息(oi)的数据速率显著低于有用信息(ni)的数据速率。
8.根据上述权利要求之一所述的基站(BS)，其中，信号处理装置(SP)以这种方式设计，使得信令信息(si)准备在时隙(ts)中以块方式传输。
9.根据权利要求8所述的基站(BS)，其中，信号处理装置(SP)以这种方式设计，使得专用的扩展码(c10)被用于信令信息(si)。
10.根据上述权利要求之一所述的基站(BS)，含有用于定向发射的相关天线装置(AE)，其中有用信息(ni)被定向发射，而组织信息(oi)被全向或扇形发射。
11.根据权利要求10所述的基站(BS)，其中，传输装置(UE)以这种方式设计，使得有用信息(ni)和组织信息(oi)以大约相同的功率发射。
12.用于具有TDMA用户分隔的移动通信系统的无线电站(MS)的接收装置，
含有用于解调接收信号(rx)的高频装置(HF)，
含有用于连接高频装置(HF)和信号处理装置(SP)的耦合装置(KE)，其中，信号处理装置(SP)对应于TDMA用户分隔以块方式处理在时隙(ts)中传输的有用信息(ni)并且处理在多于一个时隙(ts)的连续波传输中传输的组织信息(oi)。
13.根据权利要求12所述的接收装置，其中，信号处理装置(SP)含有一种用于有用信息(ni)的JD-CDMA处理器(JD-P)和一种用于组织信息(oi)的RAKE接收机(RAKE)。
14.根据权利要求12或13所述的接收装置，含有模拟/数字转换器(ADC)，它与高频装置(HF)和信号处理装置(SP)连接，用于将接收信号(rx)转换为具有离散值范围的符号，用于在信号处理装置(SP)中进一步处理。
15.移动站(MS)含有根据权利要求12至14所述的接收装置。
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