在采用密集频率复用模式的蜂窝系统内传送信令信息的制作方法

专利名称：在采用密集频率复用模式的蜂窝系统内传送信令信息的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及通信系统领域；而且特别涉及到采用密集频率复用模式的蜂窝系统。
背景技术：
传送语音、数据和信令消息的蜂窝通信系统正在全球范围内快速地付诸应用。例如，欧洲电信标准协会(ETSI)已经规定了利用时分多址(TDMA)在射频(RF)信道中进行不同类型信息通信的移动通信全球标准(GSM)。在美国，电信工业协会(TIA)已经颁布了若干临时标准，例如IS-136，其中规定了各种形式的数字高级移动电话业务(D-AMPS)，该标准具备有向用户传送语音和数据的能力。
总体来说，这些类型的通信系统所覆盖的地理区域可以被分为多个通信小区，这些小区共同为服务区域(例如整个城市)提供通信覆盖。每一个小区都接受通过下行或上行RF信道与移动台进行通信的一个或多个基站的服务。该RF信道可以被分为若干时隙或逻辑信道，在这些时隙或逻辑信道中进行各种脉冲串模式的数据比特通信。GSM标准规定了如下格式常规脉冲串(NB)、接入脉冲串(AB)、频率校正脉冲串(FB)、同步脉冲串(SB)和虚拟脉冲串。当信道被指定为业务信道(TCH)时，采用NB格式进行语音或文本数据比特的通信。在控制信道上采用NB、SB或FB格式当中的任何一种进行属于系统内呼叫管理的信令数据比特的通信。除了虚拟脉冲串和FB之外，剩余的脉冲串格式内都包含有供均衡器使用的、用于在接收端调整被发送的数据比特的训练序列。
在GSM系统内，控制信道被组合成为广播信道(BCH)、通用控制信道(CCCH)、专用控制信道以及小区广播信道。BCH被用于频率校正、同步以及进行小区专用信息的通信。这样，BCH包括频率校正信道(FCCH)、同步信道(SCH)以及广播控制信道(BCCH)。采用FB格式通过FCCH脉冲串进行传输的数据比特可以表示用于识别承载BCH和CCCH的RF信道、以及能够使移动台与这些RF信号同步的正弦波形信号。采用SB格式通过SCH脉冲串进行传输的数据比特可以实现移动台与特定小区内的TDMA帧结构之间的同步。通过采用基站识别码(BSIC)，SCH数据比特还可以在切换过程中将被选中小区为识别GSM小区。CCCH可以被用于访问和分配控制信道。CCCH包括寻呼信道(PCH)、接入允许信道(AGCH)以及随机接入信道(RACH)。除此之外，CCCH还被用于寻呼被叫移动台、指派控制信道或者初始化移动台的呼叫。根据GSM的规定，采用FB和SB格式传输的数据比特是不用经过交织的，而且被映射到RF信道内的单一时隙内，即时隙0，该RF信道承载用于RF信号的呼叫建立过程的控制信道，而该RF信号在单一脉冲串上承载BCH和CCCH。另一方面，采用NB格式传输的数据比特(例如CCCH和TCH脉冲串)要经过交织，然后被映射到多个脉冲串内。
总之，分配给通信小区使用的RF信道要根据复用模式来安排，从而允许某些空间分离的小区可以使用相同的上行和下行RF信道。这样，系统的复用模式就可以使覆盖服务区域所需要的RF信道的数量得到减小。然而我们期望采用较为密集的复用模式来规划小区结构。当在有限的频谱资源内进行通信时(例如在5-6MHz内)，密集复用模式显得由为重要。由于承载BCH和CCCH的RF信道占用了大部分的可用频谱资源，所以更密集的控制信道复用模式可以通过允许分配更多的RF信道做为TCH从而增加业务容量。然而这种更密集的控制信道复用模式可以导致增加其它小区内的共信道干扰，因此会降低系统的性能。
一个传统的提高共信道干扰对抗能力的方法是天线跳跃技术。这样的采用跳跃技术的天线在Hakan Olofsson等人发表于1997年的IEEE的VTC会议上的“Transmitter Diversity with AntennaHopping for Wireless Communication Systems(用于无线通信系统的带天线跳跃的发射机分集)”一文内有阐述，其中采用了不同的天线发送不同的脉冲串。在一个天线发送的脉冲串由于例如严重的衰落而没有被正确地接收的情况下，由其它天线所发送的正确的脉冲串可以采用交织和编码方案去限制错误比特的生成。然而通过这种天线跳变技术，被传输的数据比特必须要被交织。因此，该技术不适于进行非交织数据比特的通信，例如那些通过FCCH或SCH脉冲串传输的信息。
其它技术例如时延的发射机分集，通过两个或多个不相关的路径传输相同的脉冲串(例如从两个空间分离的天线发送脉冲串)。这种技术中，在一条路径中传输的脉冲串与另一路径中的脉冲串相比，要存在有一定的时延(或者存在很小的频率偏移)。如果接收机均衡器可以处理该时延(或偏移)，则被发送的脉冲串可以基于镶嵌在脉冲串内的训练序列而被解调，因此可以提供分集增益。然而在FCCH脉冲串中并不包含训练序列。但由于固定的频率结构而不能采用均衡技术，所以该技术不会提高FCCH的性能。
因此需要一种新的技术来提高采用密集信道复用模式的系统的性能，特别是控制信道的性能。
发明概述简单来说，本发明具体体现为一种用于在分配给多个通信小区的RF信道上传输包含交织和非交织数据比特的脉冲串的方法。采用第一发射功率值P1来传输包含非交织数据比特的脉冲串，采用第二发射功率值P2来传输包含交织数据比特的脉冲串。第一发射功率值P1不同于第二发射功率值P2，而且通常要大于第二发射功率值P2。在本发明的一个应用当中，下行链接传输方法在分配给多个通信小区的控制信道上采用两个功率值，即第一功率值P1和第二功率值P2来发送包含数据比特的脉冲串。在示范实施例当中，非交织数据比特表示频率校正数据比特，例如FCCH数据比特。或者，非交织数据比特可以表示同步数据比特，例如SCH数据比特。
根据本发明的另外一个方面，本发明发送不包含训练序列的脉冲串(例如频率校正脉冲串)、以及包括训练序列的脉冲串(例如信令脉冲串)。根据这一个方面，采用第一发射功率值P1去传输不包含训练序列的脉冲串，并且采用第二发射功率值P2传输包含训练序列在内的脉冲串，而且第一发射功率值P1要大于第二发射功率值P2。
根据本发明的某些更加详细的特征，在一个通信小区内传输的脉冲串要同步于其它通信小区内的脉冲串。在这种安排下，一个小区内的包含非交织数据比特的脉冲串或者不包含训练序列的脉冲串的传输时间与其它小区内的这种信号相比，应该具有一个预定的时延。而且，包含交织数据比特的脉冲串可以包括信令脉冲串等和业务脉冲串。业务脉冲串可以采用第三功率值P3进行传输，该功率值不同于第一功率值P1和第二功率值P2，其中在第一、第二和第三功率值之间存在有如下关系P1＞P3＞P2。
根据本发明另外的详细特征，交织的数据比特可以通过多个天线被发送，而非交织的数据比特可以通过单个天线被发送。
附图简述

图1是优选地采用本发明的通信系统的框图。
图2是在图1所示系统内所采用的，用于呼叫建立过程的控制信道的复用框图。
图3是描述用于根据本发明发送脉冲串的功率值的框图。
图4是描述用于根据本发明的特征之一发送脉冲串的传输时间偏移的框图。
图5描述在判断传输时间偏移的过程中，小区规模之间的关系的框图。
图6是图1中所示的通信系统内所使用的基站的框图。
发明详述参考图1，给出了优选地采用了本发明的通信系统10的框图。在示范实施例中，假设通信系统10是GSM通信系统，它为一组移动台12提供服务。GSM通信系统的操作模式在欧洲电信标准协会(ETSI)文件ETS300573、ETS300574和ETS300578当中有描述，在此引入做为参考。因此为了理解本发明，有必要来描述GSM系统的操作。尽管本发明的描述是体现在GSM系统中，但是对于本领域内的技术人员来说应该可以理解到，本发明还可以适用于各种其它类型的数字通信系统，例如那些基于PDC或D-AMPS标准及其改进形式的系统。本发明还可以适用于混合CDMA和TDMA通信系统。
系统10被设计成为多级的分层网络，用于管理呼叫以及采用已分配的一组上行和下行RF信道与移动台12进行语音和数据消息的通信。在一个比较高的分层级别中，一组移动服务交换中心(MSC)14负责把呼叫从发起方路由到目的方。具体地，它们负责呼叫的建立、控制和终止，以及与公共交换电话网(PSTN)18或其它类型的公共或专用网络进行语音和数据消息的通信。在一个较低的分层级别中，每一个MSC14都与一组基站控制器(BSC)16相连接。BSC16的主要功能是无线资源的管理。例如根据从移动台12接收到的信号强度，BSC16判断是否启动切换。仍然在一个较低的分层级别上，每一个BSC16都控制一组基站收发机(BTS)20。每一个BTS20包括一个或多个采用上行和下行RF信道为特定的普通地理区域提供服务的收发机(TRX)。这样，BTS20主要在其所指定小区内为发送到或者来自移动台12的数据脉冲串的发送和接收提供RF链接。
RF信道(上行或下行)被分为多个重复时间帧以用于进行脉冲串的传送。每一帧(可以是超级帧或特超级帧)进一步被分为逻辑信道，通过TCH脉冲串和信令脉冲串来传输语音或数据消息。参考图2，给出了承载用于呼叫建立过程的控制信道的下行RF信道的多帧框图。如图所示，这个多帧的脉冲串包括FCCH脉冲串(F)，随后是SCH脉冲串(S)、BCCH脉冲串(B)和CCCH脉冲串(C)。多帧结构中的最后一个脉冲串是空闲脉冲串(I)。
正如上面所解释的，GSM规定中定义了用于TCH和信令脉冲串的各种格式。采用NB格式来传输那些例如用于PCH、AGCH、DCCH和BCCH等的TCH脉冲串和某些信令脉冲串。RACH脉冲串采用AB格式来传输。采用FB格式来传输FCCH脉冲串，在其中包含多个固定数据比特，这些数据比特表示相对于标称RF信道具有预定义频率偏移的正弦波形信号。SCH脉冲串采用SB格式来传输。
大多数传输的脉冲串包含具备预定义的自相关性特征的训练序列在内。在均衡过程中，训练序列的自相关特征有助于调整接收到的数据比特。为了补偿传播时延，通信系统10采用时间对齐(TA)处理，通过该处理过程，移动单元12将它们的脉冲串传输对齐，使其到达BTS 20的时间与其它脉冲串传输相比，具备恰当的时间关系。
除了通过FCCH和SCH脉冲串传输的数据比特外，其它的数据比特都要在若干个脉冲串的范围内进行交织。如上讨论，在提高非交织数据比特的对抗共信道干扰能力方面，常规的天线跳变技术并不是十分有效的。根据本发明的一个方面，采用第一功率值P1来传输非交织的数据比特，采用第二功率值P2来传输交织数据比特，而且第二功率值P2要小于第一功率值P1。此外，根据本发明的另外一个方面，采用不同的功率值来传输不包含训练序列的脉冲串(例如频率校正脉冲串)以及包含训练序列的脉冲串(例如业务或信令脉冲串)。根据这个方面，采用第一功率值P1来传输那些不包含训练序列的脉冲串，采用第二传输功率值P2来传输那些包含训练序列的脉冲串。
如图3所示，在标有F和S的逻辑信道中传输的脉冲串与那些标有B和C的信道中的脉冲串相比，要采用较高的功率值P1。第一功率值P1依赖于目标频率复用系数。对于复用系数为9-7时，第一功率值P1最好大约要比第二功率值P2大2-4dB，这样就使得由密集频率复用模式所带来的损耗得到补偿。
根据本发明的另一方面，通过在具有相同的已分配的RF信道的小区内提供脉冲串传输的时间偏移，能够提高同步系统内对抗共信道干扰的能力。根据这个方面，可以调整脉冲串的传输时间，使得来自这些小区内的FCCH和SCH脉冲串的传输不相互重叠，如图4所示。除此之外，还可以根据如下参数来判断传输时间偏移量●信道小区之间的距离，d～td；●时间推进(time advancing),TA；●包含有共序列干扰的占用相同RF信道的小区半径，r～tr。
如图5所示，传输时延td和tc分别对应于距离d和r除以传播速度c。例如，td可以由式为td=d/c得出。因此根据小区半径以及共信道小区之间的距离，可以通过预定的时延把各个BTS20的传输定时相互错开。相应地，本发明中采用预定的时延来错开多帧中的脉冲串传输时间。
参考图6，根据本发明给出一个BTS 20运行的示范框图。通过定时总线22，一个小区内的BTS20要与邻近小区内的那些BTS相同步。被送到或来自BTS20的语音和数据信息通过业务总线23被耦合连接到公共或专用语音和数据传输线路上，例如T1线路(图中没有画出)。BTS 20包括通过一个或多个天线26在RF信道上与移动台12进行通信的TRX 24。TRX 24通过一个采用已知方式组合传输信号以及分配接收信号的组合器/分工器28而被连接到天线26。BTS 20还包括一个用于控制BTS 20的运行和维护的基站通用功能模块(BCF)30。
TRX 24包括接收机部分32、发射机部分34、基带处理器36以及TRX控制器38。接收机部分32通过天线26接收来自移动台12的上行信号。降频转换模块40采用接收机本地振荡装置(RxLO)42对接收信号进行降频转换。在对接收信号进行降频转换之后，接收机部分32通过采样器装置44对信号相位和幅度进行采样，从而把接收数据比特提供给基带处理器36。基带处理器36包括一个用于从接收机部分32接收上行基带数据的解调器50。该上行基带数据被送入到一个用于根据所支持的一个或多个译码方案对基带信号进行译码的信道译码器52中。然后信道译码器52把译码后得到的基带信号送到业务总线23上，以便由BSC16做进一步处理。
当发送下行基带数据时，基带处理器36在业务总线23上接收来自BSC16的被正确解码的数据、语音和信令信息，并且把它们送入一个用于对语音和数据以及其它信令信息进行编码和交织的信道编码器54。发射机部分34包括一个根据预定方案对所提供的数据比特进行调制的调制器56。该调制器56向升频转换装置58提供下行基带信号以便进行升频转换。该升频转换装置58被连接到处在TRX控制器38的控制之下的发射机本地振荡器(TxLO)60，后者对发射机部分34进行调谐，以便在各种不同的RF信道上发送信号。功率放大器62对升频信号进行放大，以便通过一个或多个天线26发射出去。
根据本发明，脉冲串的发送定时和功率放大器62的输出功率值是受TRX控制器38控制的。在同步系统中，TRX控制器38要通过定时总线22来了解其它小区基站的传输定时。正如上面所解释的，TRX控制器38把脉冲串的传输时间相对于其它基站的时间进行偏移或时延，从而减小邻近小区的共信道干扰。如上所述，对于非交织数据比特来说，在传输FCCH和SCH脉冲串的时候，功率放大器62的输出功率值被设置为第一功率值P1。对于在BCCH、CCH上传输的交织数据比特来说，TRX控制器38设置输出功率值为第二功率值P2，该功率值不同于第一功率值。类似地，功率值也受到控制，以使得在传输不包含训练序列的脉冲串时采用第一功率值P1，在传输包含训练序列在内的脉冲串时采用第二功率值P2。
可以理解到，在传输包含非交织数据比特时增加功率值会导致在空闲模式小区选择或邻近小区RSSI评估过程中在某些移动台12上的RSSI测量值的增加。这种增加的RSSI测量值会在TCH和控制信道之间引起轻微的不平衡，这会导致产生过早切换造成所期望的载波信号的轻微损失(＜1.5dB)。如果这种损耗被认为很重要，则TCH上的最大允许功率可以被设置为第三功率值P3，该功率值稍微大于第二功率值P2，但要小于第一功率值P1，因此，功率值可以根据如下关系来确定P1＞P3＞P2。因此，TRX控制器38可以在TCH脉冲串的传输过程中把输出功率值设置为第三功率值P3。
最后，尽管FCCH和8CH脉冲串传输不能从天线跳变技术中得到好处，但是其余脉冲串可以通过使用这种技术得到好处。因此，循环天线跳变技术可以被用来从多个天线上发送BCGH和CCCH脉冲串的交织数据比特，而通过单一天线发送FCCH和SCH脉冲串的非交织数据比特。因此，本发明可以与常规的天线跳变技术或者时延的发射机分集技术结合起来，从而提高系统的性能。
通过上述的描述可以理解到，本发明可以使用更密集复用模式，因此可以增加系统的业务容量。而且，本发明可以提高同步性能，还可以使那些遭受切换问题困扰的宏小区或其它小型小区内的切换性能得到提高。
权利要求
1．用于在多个通信小区内传输包含交织和非交织数据比特脉冲串的方法，包括如下步骤采用第一发射功率值P1发送包含非交织数据比特的脉冲串；以及采用不同于第一发射功率值P1的第二发射功率值P2发送包含交织数据比特的脉冲串。
2．权利要求1中的方法，其中第一发射功率值P1要大于第二发射功率值P2。
3．权利要求1中的方法，其中非交织数据比特表示频率校正数据比特。
4．权利要求1中的方法，其中非交织数据比特表示同步数据比特。
5．权利要求1中的方法，其中在一个通信小区内传输的脉冲串要与在另外通信小区内传输的脉冲串相同步。
6．权利要求5中的方法，其中一个小区内包含非交织数据比特脉冲串的传输时间与另一小区内的脉冲串要有预定时延的时间偏移。
7．权利要求1中的方法，其中包含交织数据比特的脉冲串包括信令脉冲串和业务脉冲串，其中业务脉冲串采用不同于第一功率值P1和第二功率值P2的第三功率值P3来进行传输。
8．权利要求7中的方法，其中在第一、第二和第三功率值之间存在如下关系P1＞P3＞P2。
9．权利要求1中的方法，其中交织数据比特通过多个天线进行发送。
10．权利要求1中的方法，其中非交织数据比特通过单一天线进行发送。
11．用于在分配给多个通信小区的控制信道上传输包含数据比特的脉冲串的下行传输方法，包括以下步骤采用至少两个功率值即第一功率值P1和第二功率值P2来进行控制信道上的脉冲串传输，其中第一功率值P1不同于第二功率值P2。
12．权利要求11中方法，还包括以下步骤采用第一功率值P1发送非交织数据比特，采用第二功率值P2发送交织数据比特，其中第一功率值P1要大于第二功率值P2。
13．权利要求12中的方法，其中非交织数据比特表示频率校正数据比特。
14．权利要求13中的方法，其中非交织数据比特表示同步数据比特。
15．权利要求12中的方法，其中在一个通信小区内传输的脉冲串要与在另外通信小区内传输的脉冲串相同步。
16．权利要求15中的方法，其中一个小区内包含非交织数据比特脉冲串的传输时间与另一小区内的脉冲串要有预定时延的时间偏移。
17．权利要求12中的方法，其中包含交织数据的脉冲串包括信令脉冲串和业务脉冲串，其中业务脉冲串采用不同于第一功率值P1和第二功率值P2的第三功率值P3进行传输。
18．权利要求17中的方法，其中在第一、第二和第三功率值之间存在有如下关系P1＞P3＞P2。
19．权利要求11中的方法，其中交织数据比特通过多个天线发送。
20．权利要求11中的方法，其中非交织数据比特通过单一天线发送。
21．权利要求11中的方法，还包括步骤采用第一功率值P1发送不包含训练序列的脉冲串，采用第二功率值P2发送包含训练序列的脉冲串，其中第一功率值P1要大于第二功率值P2。
22．用于在多个通信小区内传输脉冲串的方法，其中至少一个脉冲串内包含有训练序列，而且至少一个脉冲串内不包含训练序列，该方法包括步骤采用第一发射功率值P1发送不包含训练序列的脉冲串；以及采用不同于第一发射功率值P1的第二发射功率值P2来发送包含训练序列的脉冲串。
23．权利要求22中的方法，其中第一发射功率P1大于第二发射功率值P2。
24．权利要求22中的方法，其中不包含训练序列的脉冲串表示频率校正脉冲串。
25．权利要求22中的方法，其中包含训练序列的脉冲串表示业务或信令脉冲串。
26．权利要求22中的方法，其中在一个通信小区内传输的脉冲串要与在其它通信小区内传输的脉冲串相同步。
27．权利要求26中的方法，其中一个小区内的不包含训练序列的脉冲串的传输时间与另一小区内的脉冲串要有预定时延的时间偏移。
28．权利要求22中的方法，其中包含训练序列的脉冲串包括信令脉冲串和业务脉冲串，其中业务脉冲串采用不同于第一功率值P1和第二功率值P2的第三功率值P3传输。
29．权利要求28中的方法，其中在第一、第二和第三功率值之间存在有如下关系P1＞P3＞P2。
30．权利要求22中的方法，其中包含训练序列的脉冲串通过多个天线发送。
31．权利要求22中的方法，其中不包含训练序列的脉冲串通过单一天线发送。
全文摘要
在采用密集复用模式的蜂窝通信系统内,在分配给多个通信小区的RF信道上传输包含交织和非交织数据比特脉冲串的方法中采用两个功率值,采用第一发射功率值P1传输包含非交织数据比特的脉冲串,例如频率校正数据比特和同步数据比特,采用第二发射功率值P2传输包含交织数据比特的脉冲串,例如业务数据比特,其中第一发射功率值P1要大于第二发射功率值P2。
文档编号H04B7/005GK1304595SQ9980698
公开日2001年7月18日 申请日期1999年3月30日 优先权日1998年4月3日
发明者F·克罗尼斯特德特, P·J·贝明, H·R·达姆 申请人:艾利森电话股份有限公司