专利名称：网络中的通信管理方法及相应信号、发射器装置与接收器终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信领域。本发明尤其涉及特别为高速率的数据传输及处理，特别在一蜂窝网络中。
背景技术：
第三代无线电话系统及以后的，由于考虑或需考虑提供多种服务及应用，所述服务及应用必需相当高速率的数据传输。分配给数据传输的资源(如有关声音及/静止或动画图像的文件)，尤其通过互联网或相似网络，占据了可用资源的相当大一部分，且很可能高于分配给话音通信的资源，所述话音通信必须大致保持稳定。
但提供给无线电话设备用户的总速率受到可用频率的限制。为可能有足够可用的资源，传统上，尤其可求助于增加一定区域内的蜂窝密度。因此，建造可划分为“微小区”的网络基础设施，所述微小区为规模相对较小的小区。这种技术的缺点在于，它必需多个固定基站(法文“station de base”，英文为“Base Station”，根据UMTS技术，又称为“Noeud B”，英文即为“Node B”)，所述基站相对复杂且昂贵。另外，可能的数据速率，无论多高，都不是最佳的。此外，在更高层次上，显然，蜂窝越多，因此即固定基站越多，管理则会更复杂。
第三代网络UMTS(英文为“Universal MobileTelecommunication System”，法文为“Système de TélécommunicationMobile Universel”)，其容量还会受到相邻小区或网络的干扰。
另外，处于发展中的第三代系统，和目前存在的无线电话系统一样，是基于一对称结构。因此，3GPP(英文“Third GenerationPartnership Projet”，法文为“Projet de partenariat de troisièmegénération”)中确定的UMTS标准，对主通信链接FDD(英文为“Frequency Division Duplex”，法文为“duplex par répartition defréquence”)而言，要求下行信道(基站到终端)与上行信道(终端到基站)之间进行对称分配。已存在TDD通信链接(英文为“TimeDivision Duplex”，法文为“duplex par répartition de temps”)，所述TDD允许一定程度的不对称。但面对用户对互联网型的、有或无移动性的高速率服务的需求，这样提供的不对称在下行信道上却受到限制。
因而，一种可采用的解决办法在于，结合W-CDMA(英文为“Wide-Code Division Multiple Access”，法文为“Accès Multiple parrépartition de codeàlarge bande”)(在主信道上实施)的多载波调制(在辅助信道上实施)。例如，可在由同一小区的所有用户设备享用的高速率下行辅助信道上，引入一OFDM信道(英文为“OrthogonalFrequency Division Multiplex”，法文为“Multiplexage par divisionorthogonal des fréquences”)(尤其在1998年4月10日由Wavecom公司提交的专利FR-98 04883中所描述的)。所述现有技术的缺点在于，OFDM信号与一用户设备的单载波信号之间会相互干扰。另外，把主信道的信令数据转换到辅助信道上，也不是最佳的，白白浪费了辅助信道上的传输频带。另外，所述技术的实施也相对较复杂，因此费用昂贵，一用户设备尤其必须适合在接收到辅助下行信道上的数据的同时可在主上行信道上发射数据。
发明内容
根据本发明的不同特征，本发明的目的尤其在于弥补以前技术的所述缺陷。
更准确地说，本发明的一目的在于提供一种新的通信管理技术，所述技术可向如移动无线电话型的终端传输高速率数据。
本发明的另一目的在于提供所述技术，所述技术可兼容目前已知的移动型无线电话标准，尤其是UMTS标准。
本发明的目的还在于提供所述技术，所述技术可优化可用资源在时间及频率上的使用，所述技术基于尤其适合传输高速率数据的传输方法。
本发明的另一目的在于提供所述技术，所述技术可实施相对简单的用户终端，因此成本低。
本发明的目的还在于提供所述技术，所述技术可接收高速率数据，甚至在不利的接收条件下(特别当用户设备的移动速度较高时，例如至少约250公里/小时，及/或在多路径接收条件下)。
另外，本发明的目的在于，特别通过覆盖同一地理区域或相邻地区的一个或多个网络中的总速率增加，以优化数据传输。
为此，本发明提出了一种管理通信网络中的通信的方法，所述通信网络包括至少一发射装置和至少一终端，所述终端适于接收所述至少一个发射装置的数据，其特征在于它包括以下各步骤——使用基于单载波调制的第一通信模式，在一个所述发射装置即所谓发射器装置与一终端即所谓接收器终端之间，建立通信；及——转换到利用多载波调制的一第二通信模式，一个利用所述多载波调制的通信信道被分配给所述发射器装置和所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
根据一特别特征，本方法的特征在于，调制为具有保护间隔的OFDM型调制。
根据一特别特征，本方法的特征在于，调制为IOTA型调制。
因此，本发明可实施多载波调制，尤其是具有保护间隔的OFDM型或IOTA型，IOTA型调制尤其适合高速率数据的传输，尤其在不利的传输/接收条件下(例如无线电信道噪声很大或受到多普勒效应的影响时)。
此外，1995年5月2日提交的专利FR-95 05455中已描述过IOTA(英文为“Isotropic Orthogonal Transform Algorithm”)型调制。IOTA调制尤其基于一多载波信号，所述多载波信号被传输给一数字接收器，对应于多个基本载波的频率复用，所述多个基本载波分别对应一符号系列，连续两符号之间间隔一字符时间τ0，两相邻载波之间的间隔v0等于符号时间τ0倒数的一半，接受其波谱形式滤波的各载波的频带宽，绝对大于载波之间间隔v0的两倍，所选择的滤波需使各字符在时间域和频率域内大量集中。
根据一特别特征，本方法的特征在于，第一通信模式适合实施发射器装置与接收器终端之间通信的建立管理、维护及结束操作。
因此，第一模式尤其适合无需高速率的通信管理。
根据一特别特征，本方法的特征在于，通信网络为一移动通信网络(UMTS)。
根据一特别特征，本方法的特征在于，第一通信模式利用至少一公共信道，所述信道专用于由发射器装置管理的所有终端。
因此，利用至少一公共信道尤其可允许用于高速率数据传输的一通信建立时间相对较短(若使用的是一专用信道，则不是这种情况)。
另外，在第一通信模式中利用至少一公共信道比应用一专用信道更简单。通过在第一通信模式下使用一个或多个公共信道，当转换为OFDM模式时，尤其不必一定实施一种“切换”操作，而使用专用信道则必需这种操作，或在接收器终端内集成两个接收器(分别分配给模式之一)。
此外，实施第一通信模式——所述模式利用至少一个公共信道，可避免特别用于建立通信(例如基于使用宽频带码分多址(即WCDMA，英文为“Wide Code Division Multiple Access”))的信道与可传输高速率数据的信道(例如基于OFDM模式)之间相互干扰。
所述特征还可使第二通信模式的可用频率范围的选择范围更广。
根据一特别特征，本方法的特征在于，第一通信模式利用至少一接入信道型(FACH)公共下行信道，所述接入信道可转换为第二通信模式。
采用这种方式，有利地是，本发明可在UMTS网络中应用第一通信模式，所述第一通信模式可利用公共信道，例如标准中规定的FACH型公共下行信道。
根据一特别特征，本方法的特征在于，第一通信模式利用至少一上行公共信道(RACH)，以在应用第二通信模式时确认数据正确传输给接收器终端。
根据一特别特征，本方法的特征在于，第二通信模式适合在发射器装置与接收器终端之间传输高速率数据。
根据一特别特征，本方法的特征在于，第二通信模式适合于向接收器终端传输互联网型数据。
因此，第二传输模式特别适合，尤其在下行方向上传输高速率数据，本发明还可可靠且有效地应用于互联网型的数据传输(电子邮件、浏览网站、传输文件、图象及/声音......)根据一特别特征，本方法的特征在于，发射器装置为蜂窝通信网络的一基站。
因此，本发明可特别有效的在一蜂窝网络中应用基站，所述基站可应用速率相对较低的第一通信模式，所述第一模式可兼容蜂窝网络的现有标准(例如UMTS)及第二通信模式，所述第二通信模式可在可能困难的环境中传输高速率数据。
本发明还涉及一种通信网络的信号，所述网络包括至少一发射装置和至少一适合于接收所述至少一发射装置的数据的终端，其特征在于，它包括两种通信模式，分别称为第一和第二通信模式——基于单载波调制的第一通信模式，在至少一个所述发射装置即所谓发射器装置与一个所述终端即所谓接收器终端之间建立通信时使用；及——利用多载波调制的第二通信模式，所述第二通信模式应用在使用所述多载波调制的一通信信道上，所述通信信道被分配给所述发射器装置和所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
本发明还涉及一种用于通信网络中的发射器装置，所述通信网络包括至少一终端，所述终端适合于接收所述发射器装置的数据，其特征在于它包括以下装置
——使用基于单载波调制的第一通信模式，在所述发射器装置与一终端即所谓接收器终端之间建立通信的装置；及——转换到利用多载波调制的第二通信模式的装置，一个利用所述多载波调制的通信信道被分配给所述发射器装置与所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
接收器终端、发射器装置及信号的优点与通信管理方法的优点相同，此处不再详细加以描述了。
本发明的其它特征和优点将在后文中参照附图，以非限制性方式举一最佳实施方式，在对其描述中可更清楚地体现出来。附图中——图1示出了根据一特别实施方式的符合本发明的网络的简图；——图2描述了图1中所示网络的一“微小区”基站；及——图3示出了图1中网络的不同元件之间的通信协议，所述协议可使从第一通信模式转换到第二通信模式上。
具体实施例方式
本发明的主原理在于从第一通信模式转换到第二通信模式上，所述第一通信模式使用单载波调制以管理(建立、维护及结束)通信，例如基于UMTS型信道(尤其是FACH公共信道)，所述第二通信模式基于多载波调制(例如，尤其是具有保护间隔型的OFDM或IOTA型)，以传输高速率数据。
根据本发明的一特别实施方式，因此，终端可利用PRACH信道，以向其所属网络发出请求，当因速率太大而FACH(Forward AccessChannel)公共信道无法承受时，于是，接收到请求的基站在使用OFDM模式的一公共信道上传输回答及/或数据。
与纠错编码及隔行扫描相关的多载波调制，尤其在无线移动环境下的高速率传输方面显示出其优势。当希望达到高频谱效应及信道移动性很强时，使用多载波调制技术(特别是具有保护间隔的OFDM或IOTA)因而很占优势。
另外，与兼容GSM标准的网络——对所述网络而言，必须开放一专用信道，以根据UMTS标准更新定位——相反地是，PRACH信道是唯一用于更新定位的物理信道。其速率虽受到限制，但大于GSM的速率，这样可提供这样一种解决办法，所述方法并不只局限于广播应用中。
因此，本发明允许从第一单载波通信模式转换到第二多载波通信模式，多载波信道最好分配给基站和终端之间的通信，并不只局限于涉及多个终端的广播应用中。
另外，根据本发明，终端可使用PCPCH(物理公共分组信道Physical Common Packet Channel)信道，而非PRACH信道，尤其用于向基站传送一数据传输请求，这是在下行方向根据多载波调制高速率地传输。因此可把OFDM信道和PCPCH信道结合在一起。
需注意，用户终端尤其可是移动终端或无绳固定终端(如移动电话，或包括一无绳通信系统的其它任何装置(特别是便携式计算机))。
图1示出了实施本发明的移动无线电话网络的一简图。
例如，网络为兼容3GPP协会规定的UMTS(Universal MobileTelecommunication System)标准的一网络。
网络包括由一基站101(BS)管理的一小区100。
小区100本身又包括基站101及终端(UE)102、103和104。
终端102、103及104可通过上行及下行信道，与基站101交换数据(在应用型层面上)及/或信令。因此，终端102及基站101通过以下通信相连——单载波下行信道110，允许和终端102传输信令数据及/控制通信；——单载波上行信道111，允许传输信令数据及/或控制通信；及——多载波下行信道112，例如OFDM型，允许从基站101向终端102高速率传输数据。
终端缺省为处于待机模式，即在该模式中，它们不是通信模式，但却存在并可被用于通信。在第一通信模式中，所述终端尤其可接听基站101在使用单载波模式的下行信道上发送的信号。所述信号在以下信道上发射——公共传输信道，所述传输信道对应向通信协议的高层所提供的服务，尤其在BCH信道(法文为“canal de diffusion”，英文即“broadcast Channel”)与PCH信道(法文为“canal de recherche demobile”，英文为“Paging Channel”)上；及——公共传输信道，所述传输信道对应通信协议的物理层，尤其在CPICH(法文为“canal commun pilote”，英文为“Common PilotChannel”)信道上。
第三代移动网络(即3G)使用的信道已为本领域技术人员所熟知，所述标准尤其在《3rd“Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group Radio Access Network；Physical Channels andmapping of transport channels onto physical channels(FDD)release1999”》标准中阐述过了，参见3GPP TS25.211，由le bureau despublications de 3 GPP公布。因此，所述信道就不再详细描述了。
图2简略描述了图1中所示的基站101。
基站101包括由一数据及地址总线207相连的以下各元件——处理器204；——随机存取存储器206；——非易失存储器205；——有线网络接口200，所述接口可链接到移动电话网的一固定基础设施或其它网络上；——无线接收接口201，所述接口可接收与基站101通信的终端在专用上行信道上所发送的信号；——无线发射接口202，所述接口允许在专用下行信道和对应于物理层的公共传输信道上发射根据单载波调制或多载波调制的信号；及——人/机接口203，所述接口可允许与机器对话，以进行管理及维护。
随机存取存储器206保存数据、变量209及中间处理结果。
非易失存储器205在寄存器中保存以下各项，出于方便考虑，所述寄存器与它们所保存的名相同，所述存储器尤其保存——在寄存器《prog》201中存储处理器204的运行程序及——基站101的配置参数211。
可看出，图中未示出的终端包括由数据及地址总线相连的以下元件——一处理器；——一随机存取存储器；——一非易失存储器；——一无线接收接口，所述接口可自同步，通常接收基站101发射的单载波或多载波调制的信号；——一无线发射接口，所述接口可在专用上行信道及公共上行传输信道上发射单载波调制信号；及——一人/机接口，所述接口可允许与机器对话，以进行控制及维护。
图3示出了当通信应用使用单载波式调制的第一通信模式，及基于使用分配给终端102的多载波调制的信道的第二通信模式时，基站101和终端102之间的一通信协议。
基站101在下行信道SCH上向小区100中的终端、尤其向终端102发射信号300。因此，终端102在基站101的信道SCH上同步。
可看出，基站101定时发射所述信号SCH，一旦终端102的同步减弱到某一预设阀值之外时，它重新同步在基站101上。
基站101还在BCH信道上发射信号301。所述下行信号向终端102指明它应接听哪个PCH信道。因此，接收到所述信号后，终端102则接听信号302所指明的PCH信道。
基站101再在信号301指定的PCH信道上向终端102发射一信号，所述信号可检测到呼入。
通过假设终端102希望开始通信，它再在RACH信道(英文为“Random Access Channel”，所述信道为对应一接入信道高层服务的一公共信道)上发射信号303，所述信号303向基站101指出终端102要求建立通信。
基站101随后根据第一通信模式(单载波)在FACH信道(英文为“Fast Access Channel”，所述信道也为对应一高层服务的公共信道)上发射通信信道分配信号304。
对应第一通信模式的信号兼容UMTS标准规定的前两层次(物理层及链路层)。根据本发明，在第三层上，基站指定何地、何时及如何接听OFDM。
终端102再接听导频信道CPICH 305，根据本发明，所述信道可使终端102的同步更精确。
终端102和基站101之间再建立通信。
移动电话通过上行信道PRACH 306(与RACH信道相应的物理信道)发送请求同时接听FACH信道304，以获取网络的回答，如目前UMTS-FDD标准中所规定的那样。若网络确定需发送给移动电话的信号太庞大，尤其当FACH信道提供的速率不足时，基站101通过与第一通信模式相应的FACH信道偏移304，向终端102指定可接听与第二通信模式相关的OFDM信道。
因此，根据本发明，使用公共信道即所谓OFDM信道——所述信道使用OFDM调制，配合上公共信道RACH/FACH(即终端发送RACH请求，基站回答以一FACH帧，所述帧向终端102指出基站101和终端102之间的数据传输根据第二多载波通信模式实施)，而无需改变RACH(上行信道)和FACH(下行信道)的物理传输特性。
FACH信道传输信令信息，所述信息可使移动电话正确接听OFDM信道。FACH信道指明何时(即发射给终端的数据段在哪一时刻开始、结束)、何地(在频带中，传输不一定会占用所有可用频带)及如何(多普勒扩展；延迟扩展，......)接听OFDM信道，以接收相关数据段。缺省地，基站使用具有预定特性(符号时间，子载波之间的间隔及参考符号或导频符号的分配)的OFDM调制。根据一变型，所述特征由基站动态地加以优化，并根据广播信道的特征进行改变。
因此，基站101和终端102之间的通信转换成使用多载波式调制的第二通信模式。因此，基站101通过信号307在公共信道OFDM上传输数据。
2级确认由终端102在RACH信道308上传输。
因此，终端可接听FACH信道309。
分别类似信号304、307和308的FACH信号309、OFDM信号310及RACH信号311由基站101和终端102交换。所述交换可根据需传输的信号数量反复重复。
根据一变型，一信道分配给基站101和终端102之间的通信，数据传输为透明模式2，无需在原始请求PRACH 305之外再发送PRACH(即无需确认)。
通信结束时，终端102及/或基站101通过FACH信道312指明通信结束。
因此，终端102恢复到待机模式及基于单载波调制的第一通信模式。
于是，基站分别在信道SCH、BCH及PCH上发射信号313、314和315，所述信号类似于前面描述过的信号300、301及302。
根据图3，使用OFDM不必非实施“切换”，因为正常情况下，小区在两接收器之间以所谓CELL-FACH模式切换，当“切换”遇到标准化及安装困难时，这点尤其具有优势。
此外，由于使用了RACH/FACH信道，因而可分区(英文为“beam-forming”)以发送数据。事实上，终端102可通过RACH/FACH信道定位。
终端102在WCDMA FDD型的单载波信道上发射信号的同时从不接收OFDM信号。这样极大方便了OFDM信道所需使用的频带的选择，因为它不必离上行信道FDD太远。在OFDM信道及WCDMAFDD型单载波信道上也不会同时接收(这即意味着终端102上无需一对无线电接收器)。
另外，OFDM信道上的功率控制也无需像在FDD信道上持续进行。但网络可测量它接收RACH的功率，以确定它将发射的OFDM的功率。
当然，本发明并不局限于上面所描述的实施例。
尤其，本领域的技术人员可在所用的多载波调制型中发展各种变型。因此，例如，调制可为尤其由Wavecom公司于1998年4月10日提交的专利FR-98 04883中描述过的OFDM型，或在1995年5月2日提交的专利FR-95 05455中所描述的IOTA型调制。
本发明并不只局限于UMTS或3G网络，而可扩大到发射站和终端之间的通信，尤其当需实现高波谱效应，及信道相当稳定时。因此，本发明的可能支持例如地面数字无线广播系统，如涉及图象、声音及/数据，或面向移动电话的高速率数字通信系统(在移动网络、局部无线网络或向或从卫星传输时)，又或用于使用一声音传输信道的海底传输。
本发明的应用多种多样，尤其可应用于提供互联网型的高速率服务中(当本发明应用于UMTS时，RACH信道的低速率，无论如何都比连接OFDM信道的相当高速率的GSM高得多，特别适合这类服务)。
可看出，本发明并非只局限于纯粹的硬件，它也可实施为一信息程序的指令序列，或综合硬件及软件部分的其它任何形式。当本发明部分或全部实施为软件形式时，相应的指令序列存放在一可移动存储装置中(如软盘、CD-ROM盘或DVD-ROM盘)，也可不存放，所述存储装置可部分或全部由计算机或微处理器读取。
权利要求
1.一种管理通信网络(100)中的通信的方法，所述通信网络包括至少一发射装置(101)和至少一终端(102)，所述终端适于接收所述至少一个发射装置的数据，其特征在于它包括以下各步骤——使用基于单载波调制的第一通信模式，在一个所述发射装置即所谓发射器装置与一终端即所谓接收器终端之间，建立通信(304，309，312)；及——转换到利用多载波调制的一第二通信模式(OFDM)(307，310)，一个利用所述多载波调制的通信信道被分配给所述发射器装置和所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制为具有保护间隔的OFDM型调制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制为IOTA型调制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一通信模式适合于实施所述发射器装置与所述接收器终端之间通信的建立(301，302，304)、保持(309)及结束(312)的管理操作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信网络是一移动通信网络(UMTS)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一通信模式使用用于由所述发射器装置管理的所述终端的集合的至少一个公共信道(FACH)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一通信模式使用允许转换到所述第二通信模式的至少一个下行接入公共信道(FACH)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一通信模式利用至少一上行公共信道(RACH)，用于确认在使用第二通信模式时正确传输给所述接收器终端的数据。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二通信模式(OFDM)适合于在所述发射器装置和所述接收器装置之间传输高速率数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二通信模式适合于向接收器终端传输互联网型数据。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述发射器装置为一蜂窝通信网络的基站。
12.一种通信网络(100)的信号，所述网络包括至少一发射装置(101)和至少一适合于接收所述至少一发射装置的数据的终端(102)，其特征在于，它包括两种通信模式，分别称为第一和第二通信模式——基于单载波调制的第一通信模式，在至少一个所述发射装置即所谓发射器装置与一个所述终端即所谓接收器终端之间建立通信(304，309，312)时使用；及——利用多载波调制(OFDM)的第二通信模式(307，310)，所述第二通信模式应用在使用所述多载波调制的一通信信道上，所述通信信道被分配给所述发射器装置和所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
13.一种用于通信网络(100)中的发射器装置(101)，所述通信网络包括至少一终端(102)，所述终端适合于接收所述发射器装置的数据，其特征在于它包括以下装置——使用基于单载波调制的第一通信模式(304，309，312)，在所述发射器装置与一终端即所谓接收器终端之间建立通信的装置；及——转换到利用多载波调制(OFDM)的第二通信模式(307，310)的装置，一个利用所述多载波调制的通信信道被分配给所述发射器装置与所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
14.一种用于通信网络(100)中的接收器装置(102)，所述通信网络包括至少一发射装置(101)，所述终端适合于接收所述至少一个发射装置的数据，其特征在于它包括以下装置——使用基于单载波调制的第一通信模式(304，309，312)，在一个所述发射装置即所谓发射器装置与所述终端之间建立通信的装置；及——转换到利用多载波调制(OFDM)的第二通信模式(307，310)的装置，一个利用多载波调制的通信信道被分配给所述发射器装置与所述接收器终端之间的通信；相继并交替地使用所述第一和第二通信模式。
全文摘要
本发明涉及电信网络(100)中的通信管理方法，所述网络包括至少一发射装置(101)及至少一终端(102)，所述终端可接收至少一个发射装置的数据，其特征在于它包括以下各步骤通过基于单载波调制的第一通信模式，在一发射装置即所谓发射器装置与一终端即所谓接收器终端之间，建立通信(304，309，312)；及从使用多载波调制的一通信信道转换到使用多载波调制的第二通信模式(307，310)，所述通信信道被分配给发射器装置和接收器终端之间的通信。所述第一、第二通信模式相继并交替地实施。
文档编号H04L1/00GK1631015SQ03803654
公开日2005年6月22日 申请日期2003年1月7日 优先权日2002年1月10日
发明者安托万·巴松皮埃尔, 纳塔利·古达尔 申请人:维夫康姆公司