专利名称：移动台相对基站的位置定向法、移动无线系统和定向设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在按照移动无线标准工作的移动无线系统中对移动台相对于基站的位置进行定向的方法，以及涉及一种相应的移动无线系统和一种定向设备。
背景技术：
在3GPP(第三代合作计划)的范围内，目前对UMTS-TDD-标准(通用移动电信系统，时分双工)进行标准化。根据该标准规定(参见3GPPTS 25.224，V5.1.0，章5.6.3)对于移动台首次接入到移动无线网，需要发送一个接入序列来给出连接请求信令。在该标准(3GPP TS25.223，V5.1.0，附录B，章B2)中定义了256种这样的接入序列。在UMTS-TDD-标准中规定的每个这种接入序列为128个码片长。给每个基站或每个无线小区分配该256个接入序列中的8个。移动台通过固定地结合基站的其它小区参数(基本中间序列码，扰码)来获知可供使用的接入序列(参见3GPP TS 25.223，V5.1.0，章9.3中的表格)。于是，一个移动台可以随机地选择该8个接入序列中的一个，并将其传输给基站以发出连接请求信令。这是在所谓的上行链路导频时隙(UpPTS)中实现的，该导频时隙在时间上直接位于上行链路传输帧的第一个时隙之前。如果基站接收到所述接入序列中的一个，则它首先不知道该发射是来自于哪一个移动台。因此，按照上述标准在下一个步骤中，由基站利用预先发送的接入序列给有关的移动台分配一个确定的RACH资源，移动台随后通过该RACH资源将一个用于标识自己的识别码发送给基站。在此，RACH资源的分配是通过所谓的FPACH(快速物理接入信道)实现的。利用该方式，基站最后可以确定是哪个移动台发出了连接请求信令。
在同样的移动无线标准中，需要规定相对于各个基站对移动台的位置进行定向。若在基站内采用了定向天线，则这种定向是可能的。对于这种定向，目前规定由基站为此而分析UL DPCH(上行链路专用物理信道)上或PUSCH(物理上行链路共享信道)上的信号。这是一些业务信道，移动台在建立连接之后、也即在按照上述方式发出连接请求信令之后在这些业务信道上把有用数据传输给基站。对于这种连接建立，必须给各个移动台预留相应的传输资源(扩展码，频段，时隙)。在标准3GPP TS 25.225，V5.1.0，章5.2.14和TS 25.305，V5.4.0，章8中讲述过用UL DPCH或PUSCH来执行定向。
发明内容
本发明所基于的任务在于用另一种方式来进行上述的定向。
该任务利用权利要求1所述的方法、权利要求9所述的移动无线系统以及权利要求10所述的定向设备来解决。本发明的优选改进和扩展方案由从属权利要求给出。
对于本发明的用于在按照移动无线标准工作的移动无线系统中对移动台相对于基站的位置进行定向的方法，其规定由所述的移动台把一个接入序列传输给基站，以及借助由基站所接收的接入序列来执行定向。此处的接入序列涉及由移动无线标准规定的多个接入序列中的一个，以便被移动台用来向基站发送连接请求信令，在此，移动台可以被理解为各种任意的移动无线电台。基站在这里可以被理解成静态或移动的各种任意的其它无线电台。移动无线系统在这里被理解成各种任意的无线系统，其中采用了所述的移动台和基站。此处的移动无线标准被理解成所述无线系统之一所采用的、规定了用于发送连接请求信令的接入序列的各种标准。
在借助分配给各移动台的传输资源进行定向之前，首先按照上述的现有技术建立一个连接，在此期间本发明可以有利地实现已经在把传输资源分配给移动台之前就执行定向。这可以在移动台首次在移动无线系统中投入运行时在该移动台第一次接入到系统期间来实现，因为根据本发明，给定向采用了被规定用于发送连接请求信令的接入序列。
相对于文章开头所述的现有技术，本发明具有以下优点为了定向，不需要分配用于业务通信连接的传输资源，例如时隙、频段、扩展码或扰码等。另一个优点在于，可以在一个为此特别预留的时隙(UpPTS)内发送譬如遵照UMTS-TDD-标准的接入序列，使得这些接入序列只与其它的接入序列形成干扰，而不会与业务信道形成干扰。但是，通过合适地选择接入序列，接入序列之间的干扰可以远远小于由业务信道所带来的干扰。
本发明还有一个优点在于，定向已经可以在把信道分配给移动台之前被执行。因此，譬如已经可以在信道分配时考虑定向的结果。如果得知在所测定的方向上存在另一个尚能提供空闲资源的基站，而连接建立请求所指向的那个基站的传输资源已将近被用完，那么，尤其可以拒绝同时地通过该接入序列所发出的连接请求信令。
根据本发明的第一实施方案，由移动台发送的接入序列既被用来执行定向，也被所述移动台用来发送连接请求信令。因此，发送接入序列和在基站内接收接入序列被有利地同时用于两个目的。
本发明该实施方案的另一改进规定，存储由基站所执行的定向的结果和存储从该结果到为进行该定向所采用的接入序列之间的对应关系。由移动台在以后的时间点把一个明确地标识自己的识别码通知给基站。产生从该移动台的识别码到为进行该定向所采用的接入序列之间的对应关系。最后，产生从所存储的结果经为进行该定向所采用的接入序列再到移动台的识别码之间的对应关系。利用该方式可以有利地解决以下问题，即在移动台通过发送接入序列被首次接入到移动无线系统时，基站首先并不知道它是哪个移动台，也即该有关的移动台具有何种识别码。根据本发明，虽然已经在该时间点上借助所接收的接入序列进行定向，但由于不知道该识别码，所以尚不能分配所求出的定向结果。只有当移动台将其识别码告诉给基站之后，才在下一个步骤中执行该分配。在此，可以通过重新传输事先已采用的接入序列来通知所述的识别码，使得能够简单地实现从该识别码到定向结果之间的对应关系。
优选地，移动台可以通过该移动台在首次接入移动无线系统时的上述第二个步骤来通知所述的识别码。如上所述的，该第二步骤规定基站根据所接收的接入序列给移动台分配一个RACH资源，移动台随后在该资源上把连接建立所需要的其它信息传输给基站。此时，该信息也包括移动台的识别码。另外，在所分配的RACH资源上，移动台还把同样的接入序列与所述的信息一起传输给基站，使得从所采用的接入序列到移动台的识别码之间实现明确的对应关系。利用该方式能实现从定向结果到移动台的识别码之间的明确对应关系。
根据本发明的第二实施方案，给基站分配一个无线小区，其中无线小区被理解为基站的无线服务区。在该实施方案中，所述为进行该定向所采用的接入序列至少在该基站的无线小区内被专门地预留以用于执行定向，以致于阻止用该接入序列在该无线小区内发送连接请求信令。这有利地区分了以下的接入序列，即把在该无线小区内实际上被用于发送连接请求信令(如移动无线标准中所规定的一样)的接入序列与被用于定向的那些接入序列区分开来。因此，尤其还可以执行定向而不发送连接请求信令-例如在已经给有关的移动台建立完通信连接的期间。在此，为专门执行定向而预留接入序列只被设定在某个时延内，使得在不同的时间点可以为此预留所述接入序列中的不同接入序列。于是，其余的接入序列分别被移动台用来发送连接请求信令。
根据本发明的该实施方案的一种改进，由所述的基站给所述的移动台分配所述为定向目的而采用的接入序列。这在移动台发送接入序列之前实现，其前提是基站已得知移动台的识别码。然后，基站可以有目的地利用该移动台的识别码而通知该移动台它应该发送哪个接入序列以用于定向的目的。
根据一种改进方案，由所述的基站给所述的移动台分配一个时间点以用于发送该接入序列。这可以有利地实现同一个接入序列可以同时地被分配给多个移动台以用于执行定向。于是，可以简单地通过考虑接入序列在基站内的各个接收时间点来分配借助该接入序列所执行的定向的结果。也即，通过分配不同的时间点以让多个不同的接入电台发送同样的接入序列，将会自动地在基站内得到不同的接收时间点，从而可以实现从定向结果经接收时间点再到移动台识别码之间的对应关系。
根据另一改进方案，由所述的基站给所述的移动台分配一个发射功率以发送为执行所述的定向而采用的接入序列。利用该方式可以确保由移动台发出的接入序列能以足够高的接收功率到达基站。
本发明的移动无线系统和本发明的用于对移动无线系统中的移动台位置进行定向的设备被如此构造，以致于其能执行本发明的方法和具有为此所需的装置。
下面借助附图所示的实施例来详细讲述本发明，其中图1示出了移动无线系统的一部分，
图2示出了图1所示移动无线系统的基站，以及图3示出了图2所示基站的存储器的内容。
具体实施例方式
图1所示的是UMTS-TDD-移动无线系统SYS的一部分。显然本发明也可以应用于其它的移动无线系统。图1只给出了移动无线系统SYS的一个无线小区C。该无线小区C属于基站BS。在无线小区C中有一个移动台MS和另一个移动台MS1。在图1的括弧中示出的附图标记是表示可选择的信号。下面来详细讲述本发明的第一实施例，其中没有传输这些可选择的信号。
如文章开头所述，UMTS-TDD-标准给每个无线小区C也规定了8个不同的接入序列，以便由移动台用来向基站发射连接请求信令。图1中的移动台MS把该接入序列S中的一个传送给基站BS以发出连接请求信令。基站BS配备了一个由天线场实现的定向天线A。借助定向天线A，基站BS能够通过测定接入序列S的入射方向来对移动台MS相对于基站BS的位置进行定向。借助定向天线对所接收的信号进行定向是本领域技术人员所公知的，在此不再赘述。每个移动台MS、MS1在连接请求时把所述接入序列中的一个发送给基站BS。为此，由基站来广播需要在其小区C内使用的全部8个接入序列，并由移动台从中随机地选取一个。移动台MS把接入序列S传输给基站BS，而另一移动台MS1则把另一个接入序列S1传输给基站BS。基站BS针对每个接收的接入序列S、S1执行上述的定向。另外，该基站还在接下来的步骤中把所希望的连接用的传输资源分配给每个移动台MS、MS1。
图2示出了图1的基站BS。所示的只是对理解本发明较为重要的部分。基站BS具有一个发射和接收单元TRx，它与定向天线A相连接。所述的发射和接收单元TRx与一个信号处理单元SIG相连接，该信号处理单元用于处理经天线A所接收的信号和需经该天线A传输的信号。另外，基站BS还具有一个用于执行上述定向的设备R。该定向设备分析经天线A所接收的接入序列S、S1，并求出所述接入序列入射到天线A的方向。定向的相应结果E、E1针对每个被接收的接入序列而被分开地存储在基站BS的存储器M中。
在图3中以表格形式而摘要地示出了图2的存储器M的内容。在此，存储器M具有成列的录入项，以用于位于无线小区C中的每个移动台MS、MS1。图3中的表格给出了存储器M在两个不同时间点t1，t2处的内容。在第一时间点t1，通过基站BS已经从图1所示的两个移动台MS、MS1接收两个接入序列S、S1，并分别执行定向。于是，在存储器中既存储接入序列S，也(与该接入序列相对应地)存储相应的结果E、E1。随后，如UMTS-TDD-标准中所规定的一样，由基站BS通过一个消息FP、FP1(见图1)给已经通过发送接入序列给出信令请求的每个移动台MS、MS1分配一个RACH资源，以用于移动台首次接入到移动通信系统中的第二个步骤。在该第二个步骤中，每个移动台MS、MS1给基站BS发送一个识别码K、K1，该识别码明确地标识了各个移动台MS、MS1(见图1)。由于按照此处所考察的标准是由基站给移动台分配一个确定的RACH资源来执行所述的第二个步骤，所以基站可以明确地把所述的识别码K、K1分配给预先由有关的移动台MS、MS1发送的接入序列S、S1。根据图3所示，随后在第二个时间点t2，与定向结果E、E1相对应地在基站BS的存储器M中存储各移动台MS、MS1的相应识别码K、K1。在此，这种对应关系通过在移动台首次接入到移动无线系统时的第一和第二个步骤中所采用的接入序列S、S1来实现。
显然，图2所示的定向设备R和存储器M可以不在基站BS内，而是可以包含在位于基站BS之外的单元中，例如与移动无线系统的多个基站相连接的中央单元，如基站控制器。
在该第一实施例中，由基站BS对移动台MS、MS1在首次接入到移动无线系统SYS时的第一步骤中所传输的每个接入序列进行定向。
接下来讲述本发明的第二实施例。对此请参考图1的括弧中所示的附图标记。在该实施例的无线小区C中，事实上并没有采用由UMTS-TDD-移动无线标准为此所规定的、被移动台用来向基站发送连接请求信令的所有8个接入序列。替而代之的是，图1中的两个被用于定向的接入序列S、S1在该实施例中被专门地预留以执行所述的定向，从而不可能用于移动台的连接请求信令。此时虽然可以在移动无线系统的另一个无线小区C中提供同样的接入序列以供支配，但一定不要预留该接入序列中的、与此处所考察的无线小区C相同的接入序列来执行定向。
在该实施例中，基站BS给需要被定向的每个移动台MS、MS1分配一个预留的接入序列S、S1。而且，除了所述的接入序列S、S1之外，基站BS还给每个移动台MS、MS1分配一个发射功率P、P1和一个时间点t、t1，其中移动台随后应该以上述功率和在所述的时间点上发送各个接入序列S、S1。然后，基站BS借助分配给移动台MS、MS1的、且随后由给移动台发送给基站BS的接入序列S、S1来执行上述的定向。
为了在第二实施例中把接入序列S、S1分配给移动台MS、MS1，需要让基站预先知道各个移动台的识别码K、K1。通过以上借助第一实施例所讲述的、按照UMTS-TDD-标准的两级式首次接入方法，基站BS便可以获得该信息。如图1所示，在第二实施例中，当已经以业务信道的形式在移动台MS、MS1和基站BS之间建立用于有用数据传输的连接V、V1时，便执行所述的定向。
显然也可以组合所述的第一和第二实施例。于是，时间上在先的定向可以与连接请求信令同时地被实现(根据第一实施例)，并随后(在已有的连接中)按照第二实施例被更新。
为代替在时间点T、T1发送接入序列S，基站BS也可以通知移动台MS、MS1该移动台应该多次、例如周期性地发送接入序列S、S1，以便每次都能更新所述的定向。
作为在第二实施例中通告用于发送所述接入序列S、S1的发射功率P、P1的替换方案，或者在其基础之上，也可以规定在移动台MS、MS1的接入序列S、S1的传输尝试失败的情况下，由移动台分别逐步地提高用于重新传输尝试的发射功率。通过分配给移动台MS的时间点T发送接入序列S，基站BS可以明确地把所接收的接入序列S分配给移动台MS，而移动台也不必与接入序列同时地传输其识别码K。也即，基站BS知道它自己已经给哪个移动台MS、MS1分配了哪个接入序列S以便在哪个时间点T、T1上进行发送。因此，通过基站BS内的接收时间点，基站可以容易地确定出每次接收的接入序列S、S1来自于哪个移动台MS、MS1。
权利要求
1.用于在按照移动无线标准工作的移动无线系统(SYS)中对移动台(MS)相对于基站(BS)的位置进行定向的方法，其中-由移动无线标准规定多个接入序列(S)，以便被移动台用来向基站发送连接请求信令，-由所述的移动台(MS)把所述接入序列(S)中的一个传输给基站(BS)，-以及借助由基站(BS)所接收的接入序列(S)来执行定向。
2.如权利要求1所述的方法，其中由移动台(MS)发送的接入序列(S)既被用来执行定向，也被所述移动台(MS)用来发送连接请求信令。
3.如权利要求2所述的方法，其中-存储由基站(BS)所执行的定向的结果(E)和存储从该结果(E)到为进行该定向所采用的接入序列(S)之间的对应关系，-由移动台在以后的时间点(t2)把一个明确地标识自己的识别码(K)通知给基站(BS)，-产生从该移动台(MS)的识别码(K)到为进行该定向所采用的接入序列(S)之间的对应关系，-而且，产生从所存储的结果(E)经所述为进行定向所采用的接入序列(S)再到移动台(MS)的识别码(K)之间的对应关系。
4.如权利要求1所述的方法，其中-给基站(BS)分配一个无线小区(C)，-而且，所述为进行该定向所采用的接入序列(S)至少在该无线小区(C)内被专门地预留以用于执行定向，以致于阻止用该接入序列(S)在该无线小区(C)内发送连接请求信令。
5.如权利要求4所述的方法，其中由所述的基站(BS)给所述的移动台(MS)分配所述为定向目的而采用的接入序列(S)。
6.如权利要求5所述的方法，其中由所述的基站(BS)给所述的移动台(MS)分配一个时间点(T)以用于发送接入序列(S)来执行所述的定向。
7.如权利要求5或6之一所述的方法，其中由所述的基站(BS)给所述的移动台(MS)分配一个发射功率(P)以发送为执行所述的定向而采用的接入序列。
8.如权利要求4-7之一所述的方法，其中在存在通往移动台(MS)的连接(V)期间实现所述接入序列(S)的发送和借助该接入序列执行定向。
9.移动无线系统(SYS)，-具有至少一个移动台(MS)和一个基站(BS)，-按照移动无线标准进行工作，该移动无线标准设定了多个接入序列以便被移动台用来向基站发送连接请求信令，-该移动台(MS)把所述接入序列中的一个传输给基站(BS)，-而且，具有一个定向设备(R)，用于借助从基站接收的接入序列(S)对移动台(MS)相对于基站(BS)的位置进行定向。
10.用于在按照移动无线标准工作的移动无线系统(SYS)中对移动台(MS)相对于基站(BS)的位置进行定向的设备(R)，所述的移动无线标准设定了多个接入序列以便被移动台用来向基站发送连接请求信令，该设备借助从移动台(MS)发出的并由基站(BS)接收的接入序列(S)来执行所述的定向。
全文摘要
一种用于在按照移动无线标准工作的移动无线系统(SYS)中对移动台(MS)相对于基站(BS)的位置进行定向的方法，该方法规定由移动无线标准规定多个接入序列(S)，以便被移动台用来向基站发送连接请求信令；由所述的移动台(MS)把所述接入序列(S)中的一个传输给基站(BS)。借助由基站(BS)所接收的接入序列(S)来执行定向。
文档编号H04B7/005GK1487755SQ0315513
公开日2004年4月7日 申请日期2003年8月22日 优先权日2002年8月23日
发明者V·布罗伊尔, A·赫伊恩克, J·克劳泽, J·施尼登哈恩, V 布罗伊尔, 岬枪 , 炼骺, 驮 申请人:西门子公司