专利名称：故障无线电信道的切换的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线电通信系统中一种切换无线电信道的方法，特别在一个移动无线电通信系统中，其中，存在的一个双工无线电连接具有通过一个无线电接口为传输通信信息的第一无线电信道和通过该无线电接口在第一信道的相反方向为传输通信信息的一个第二无线电信道。
已经公知在无线电通信系统中使用物理信道传输通信信息。通过使用物理信道，通信信息，特别是语音数据或者计算机数据，通过一个无线电接口从一个第一无线电站向一个第二无线电站传输。在双工无线电连接中，也在通过同一空中接口的相反方向上，亦即在从第二无线电站向第一无线电站的方向上，传输通信信息。
物理信道的参数例如在TDMA(时分多址)无线电通信系统中是一个规定的时隙，在FDMA(频分多址)无线电通信系统中是在传输通信信息时使用的规定的载波频率，在CDMA(码分多址)无线电通信系统中是用以编码为无线电传输的通信信息的规定的代码。已知的多种存取方法TDMA、FDMA和CDMA的组合也是可以的。因此，例如在一个组合的TDMA/FDMA无线电通信系统中通过其时隙及其无线电频率或者载波频率定义一个物理无线电信道。
在已知的移动无线电通信系统中，特别在GSM(全球移动通信系统)中，通过一个协调单元中心执行无线电信道的分配，通过这些无线电信道可以在规定的基站和规定的移动站之间传输通信信息。协调单元控制在GSM中运行的基站的单个的控制单元，并将其分配给无线电信道。
但是还知道这样的无线电通信系统，其工作在所谓的非协调操作方式。在这样的系统中，无线电信道不是中心地为整个系统分配，而是多个参与一个无线电连接的无线电站自己从一个现有的可用无线电信道库中选择无线电信道。为一个工作在非协调操作方式下的无线电站的例子是按照DECT标准的移动无线电通信系统的移动站。
如前所述，在已知的无线电通信系统中，特别在GSM中，在一个按照DECT标准的系统，或者在一个将来的UMTS(通用移动通信系统)中，建立双工无线电连接，以便通过一个无线电接口传输双向数据，话音信息或者其它服务的通信信息。特别知道TDD(时分双工)方法，其中，一个第一无线电信道和同一双工无线电连接的一个第二无线电信道使用同一载波频率的不同的时隙。这里，第一无线电信道表示在一个方向上的无线电连接，第二无线电信道表示在相反方向上的无线电连接。此外，公知FDD(频分双工)方法，其中，双工无线电连接的第一无线电信道使用一个第一无线电频率，该双工无线电连接的第二无线电信道使用另外一个第二无线电频率。
在已知无线电通信系统的双工无线电连接的场合，在各对可用的物理无线电信道之间存在一种固定的耦合。例如在DECT移动无线电通信系统中为该物理信道可以使用10个载波频率的各24个时隙。这里，为在一个基站和移动站之间的下行无线电连接保留每次载波频率的前12个时隙。载波频率的时隙13到24为从移动站到基站的相反方向上的上行无线电连接保留，各对无线电信道的固定耦合不仅允许在双工无线电连接的场合一个下行的无线电信道和一个上行的无线电信道的任意组合，而且还规定给各下行无线电信道固定分配一个规定的上行无线电信道。在DECT系统的场合，彼此耦合的两个信道每次使用同一载波频率，此外，下行无线电信道和上行无线电信道各自使用每次分配给该下行无线电信道和上行无线电信道可用的12个时隙中具有同样序号的时隙。例如，一个载波频率的第一时隙固定与第13时隙连接、而第二时隙固定与第14时隙连接，等等。
在GSM的场合，在一个双工无线电连接的上行无线电信道和下行无线电信道之间也存在固定的耦合，和DECT系统不同，彼此耦合的无线电信道使用不同的无线电频率，然而，一对彼此耦合的无线电信道在两个使用的无线电频率中各自分配给同一序号的时隙。例如，一个双工无线电连接每次使用两个无线电频率中的第一时隙或者两个无线电频率中的第二时隙，等等。
在存在的双工无线电连接的运行期间，例如由于通信信号的故障、多路径传播、衰减和/损耗而可能出现故障，导致传输的通信信息的损失。为避免另外的故障或者消除双工无线电连接的故障，通常切换该双工连接的物理无线电信道，也就是说，既有一个传输方向的无线电信道，也有相反方向的无线电信道。
根据附
图1详细说明这一事实。图1表示在一个使用TDMA多路存取部件的无线电通信系统中存在的总共8个物理无线电信道。单个的物理无线电信道通过公共载波频率f和通过8个时隙t1、t2、...t8中的各个定义。在出现故障以前，一个存在的双工无线电连接在下行方向上使用具有频率/时隙组合f/t1的无线电信道Da，而在上行方向上使用频率/时隙组合f/t5的无线电信道Ua。现在，如果出现一个故障，例如下行无线电信道Da的故障，其由移动站由于一个高的位错误速率规定，之后，基站通过访问一个登录每一无线电信道的可用无线电信道的表决定一个新的可用的下行无线电信道，确定该无线电信道是否也有故障，如没有，则使用该信道。
以这种方式，移动站确定具有频率/时隙组合f/t3的无线电信道作为新的可能的下行无线电信道Dn并通知基站，将启动向该无线电信道的切换，或者，该基站在切换后应该在无线电信道Dn上发送。之后，根据定义的协议既执行下行无线电信道从无线电信道Da向无线电信道Dn的切换，也执行上行无线电信道从无线电信道Ua向无线电信道Un的切换。在具有时隙t1到t4的无线电信道和具有时隙t5到t8的无线电信道之间的竖直线表示，所考虑的无线电通信系统的场合涉及一个系统，在该系统中载波频率f的前4个无线电信道只用于下行连接，后4个无线电信道只用于上行连接。
本发明的任务在于说明上述技术的一种无线电信道的切换方法，其中，尽可能好地使用可用无线电信道的无线电频谱，并以尽可能短的时间执行这一切换。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法解决，另外的改进是从属权利要求的主题。
本发明的核心思想在于，在存在的双工无线电连接出现故障时只切换故障的第一无线电信道或者故障的第二无线电信道。该核心思想基于，在许多情况下当双工无线电连接出现故障时只是当时使用的一个无线电信道出现故障。因此，为尽快消除故障，只切换出现故障的无线电信道。在只切换一个无线电信道时，一般通过无线电接口交换的信令信息比切换多个无线电信道时少得多。
在故障的双工无线电连接的场合特别可以涉及这样一条无线电连接，它不仅为在两个传输方向每次使用一个无线电信道，而且例如为传输计算机数据在下行方向上使用多个无线电信道。另外，在一个方向上使用的无线电信道的数目可以与在相反方向上使用的无线电信道的数目不同。
本发明的方法有利地用于一系列不同的多路存取方法或者这些多路存取方法的组合中。
在一个第一改进方案中，无线电通信系统具有一个TDMA多路存取部件，并仅切换第一故障或第二故障的无线电信道的时隙。
在另一个改进方案中，无线电通信系统具有一个FDMA多路存取部件，并仅切换第一故障或第二故障的无线电信道的载波频率。
当无线电通信系统既具有TDMA也具有FDMA多路存取部件，且既可以切换第一故障或第二故障的无线电信道的载波频率也可以切换时隙时，使用本发明的方法特别有利。以此在切换故障的无线电信道时可以提供该无线电通信系统大量存在的无线电信道供选择一条新的无线电信道。
当无线电通信系统只为一个传输方向提供无线电信道作为第一无线电信道或只为相反方向提供无线电信道作为第二无线电信道时，可用的无线电信道比在具有双工无线电信道固定耦合的已知无线电通信系统的场合使用更有效。
然而建议不这样区分第一和第二无线电信道，而只建立一个单个的可用的物理无线电信道库，从中可以按照需要取出一个无线电信道，其然后或者作为第一无线电信道，或者作为第二无线电信道。
可以立即看出，谱效率，亦即使用可用频谱的效率，在该种场合要比已知方法高得多，这些已知方法根据双工无线电信道的耦合只允许一次同时切换两个信道，使得一个可能未故障的无线电信道也必须切换，而不再能使用。
在另一个改进方案中，无线电通信系统具有一个CDMA多路存取部件，并仅切换第一故障或第二故障的无线电信道的传输代码。
现在根据一个实施例详细说明本发明。这里参考附图，然而，本发明不限制于该实施例。各个附图中图1表示按照一种已知方法切换无线电信道，已如上述，图2表示根据本发明方法的一个实施例。
图2表示相似于已按照图1说明的一个具有TDMA多路存取方法的无线电通信系统。表示出一个载波频率的8个时隙t1、t2、...t8或者如此定义的物理无线电信道。但是与根据图1说明的无线电通信系统不同之处在于，在同一双工无线电连接下可用的无线电信道之间无任何固定耦合。该系统的所有可用物理无线电信道构成一个公共的无线电信道库，从中可以根据需要取出一个无线电信道并在一个无线电连接中使用。
因此，例如也可以不仅从该库中取出用于双工连接的无线电信道，而且也可以为单工连接例如为从一个基站向多个移动站传输信令信息而取出无线电信道。这里，术语“单工”不意味信息只在一个空间方向上传输，而在考虑一个或者多个无线电接口时每次只在各无线电接口的两个传输方向中的一个方向上传输。
在图2表示的场合，开始时存在一个移动无线电通信系统的一个双工连接，这里，建立通过无线电信道Da的下行连接和通过无线电信道U的上行连接。现在如果无线电信道Da出现故障，例如通过多路径传播。移动站识别该故障，并从可用无线电信道库中选出新的下行无线电信道Dn。它通知基站打算的切换，基站在其后启动的切换过程中调节在相应的新的时隙t7中通信信息的发送。
如上面强调的，本发明不限于按照图2说明的实施例。相反，本发明的方法特别在用于既可切换故障的无线电信道的无线电频率也可用于切换时隙的场合极具优点。总的说来，本发明方法的优点可以开列如下，但是并未完全穷举-如果一个存在的双工无线电连接的第一和第二两个无线电信道未都出现故障，则不必切换第一和第二无线电信道。因此，可继续使用未故障的一个或者多个无线电信道，使得相对于已知方法可以更有效地使用可用的频谱。
-通过无线电信道的每次切换，可以产生对其它无线电连接的干扰，此时在新无线电信道上发射的电磁波引起对其它可能在空间上离开很远的另外的无线电连接的干扰。因此，本发明方法中较小的信道切换速率也减小了对另一无线电连接干扰的可能性，而且超过比例，因为通过信道切换引起的干扰以及由此激发的另外的信道切换反过来以规定的可能性限定对一个无线电连接的另外的干扰。
-只切换一条无线电信道在寻找一条新的未故障的无线电信道和在传输和分析在有关无线电站之间传输的信令信息时需要较少的时间开销。
-由于在有关无线电站中必须执行的工作开销减少，因此也可以相应减少无线电站的硬件和软件资源。
本发明的方法特别可用于将来的移动无线电通信系统中所谓的非协调操作，例如以TDD(时分双工)操作的UMTS(通用移动通信系统)。但是有利的是本发明也可以用于其它系统，例如按照DECT标准操作的系统，其中，放弃各对无线电物理信道的固定耦合，并在双工无线电连接故障时只切换故障的第一或故障的第二无线电信道。
权利要求
1．在一个无线电通信系统中切换无线电信道的方法，特别在移动无线电通信系统中，其中，一个存在的双工无线电连接具有- 通过一个无线电接口传输通信信息的第一无线电信道(Da)和- 通过该无线电接口在第一无线电信道的相反方向上传输通信信息的第二无线电信道(U)，其中，在双工无线电连接故障时只切换故障的第一(Da)或故障的第二(U)无线电信道。
2．根据权利要求1的方法，其中，无线电通信系统具有一个TDMA(时分多址)多路存取部件，其中，仅切换第一(Da)故障或第二(U)故障的无线电信道的时隙(t1)。
3．根据权利要求1的方法，其中，无线电通信系统具有一个FDMA(频分多址)多路存取部件，其中，仅切换第一故障或第二故障的无线电信道的载波频率。
4．根据权利要求1的方法，其中，无线电通信系统既具有TDMA也具有FDMA多路存取部件，其中，既切换第一故障或第二故障的无线电信道的时隙也切换载波频率。
5．根据权利要求1到4中一个权利要求的方法，其中，无线电通信系统具有一个CDMA(码分多址)多路存取部件，其中，仅切换第一故障或第二故障的无线电信道的传输代码。
6．根据权利要求1到5中一个权利要求的方法，其中，无线电通信系统的每一个可用无线电信道(Da,Dn,U)既可作为第一无线电信道(Da,Dn)也可作为第二无线电信道(U)使用。
全文摘要
一种只切换一个存在的双工无线电连接的一个无线电信道的方法,其中,已经切换的或者要被切换的无线电信道是故障无线电信道(Da)。新无线电信道(Dn)例如与故障无线电信道(Da)相比只具有同一频率的另外一个时隙(t7)。
文档编号H04J3/14GK1323499SQ99812061
公开日2001年11月21日 申请日期1999年8月12日 优先权日1998年8月12日
发明者E·坎珀施雷尔, J·阿贝尔斯曼, E·波林斯, U·施瓦克, E·舒尔茨, W·特罗克斯, K·坎默兰德 申请人:西门子公司