专利名称：在无线通信系统中用信令发送无线信道结构的方法
技术领域：
本发明涉及在无线通信系统中、尤其是在移动无线系统中用信令发送无线信道结构的方法。
在无线通信系统中，诸如语音、图像信息或其它数据等信息是用电磁波经无线接口传输的，该无线接口位于发射无线电台和接收无线电台之间，譬如在移动无线系统的情况下它们是基站与移动台。在此，电磁波的发射使用位于为有关系统所规定的频带内的载频来实现。在GSM移动无线系统(全球移动通信系统)中，载频是位于900MHz、1800MHz和1900MHz的范围。对于经无线接口使用CDMA和TD/CDMA传输方法的未来移动无线系统，例如UMTS(通用移动电信系统)或第三代其它系统，规定频率在约2000MHz的范围内。针对上述UMTS移动无线系统而区分为所谓的FDD模式(频分双工)和TDD模式(时分双工)。所述TDD模式的特征尤其在于，公共的频带既被应用于上行方向(UL)的信号传输，又被用于下行方向(DL)的信号传输，而所述的FDD模式是针对传输方向而使用相应的频带。
在上述GSM移动无线系统中，某些信令信道是在固定的时隙内由基站或用户台进行发送的。这种信令信道譬如也包括组织信道BCCH(广播控制信道)，它与正常的通信业务信道相比是以更高的发射功率进行发送的，并且包含有关于移动无线系统结构或基站的各无线小区的信息。该组织信道BCCH总是在时帧的第一时隙内并以某个载频在无线小区内所提供的频带内发送。在首次接入到移动无线系统时，由用户台求出其所在的无线小区内的组织信道BCCH的停留点(频率和时隙)，并在其接收和分析之后推导出无线接口的结构。
在未来的第三代UMTS移动无线系统中，多个信令信道很可能将使用公共的无线信道资源。在UMTS移动无线系统的TDD模式下，组织信道BCH(信标信道)和FACH(前向接入信道)以及必要时诸如PCH(呼叫信道)等其它信令信道将按照时分复用来使用公共的无线信道资源。该无线信道资源譬如是一个时帧的第一时隙内的某个扩展码。在首次接入用户台时，该用户台由于尚未知的时间顺序而不知道它在当前接收了哪个信令信道，因此在某些情况下会出现错误的同步或对接收信令信道的错误分析，而且会出现非常长的同步时间。该问题的一种解决方案譬如就在于引入一个特殊的信道，由它来描述所述的时分复用结构，或者譬如利用信道无线块内的所谓的报头来明确地标记相应的信令信道。但两种解决方案都有个缺点，即它们束缚了紧张的无线资源，从而使这些资源再也不能被提供用于数据传输。
本发明所基于的任务在于提供一种方法，以实现简单地用信令发送无线信道结构。该任务由独立权利要求1的特征所述的方法和独立权利要求10的特征所述的基站系统来解决。本发明的改进方案由从属权利要求给出。
根据本发明，由基站以无线块的信道专用格式发送至少一个信令信道，以及由进行接收的用户台借助所述无线块的格式推导出无线信道结构。
本发明的该方法可以优选地实现用户台在首次接入无线通信系统时可以利用信令信道的相应无线块的格式来识别该信令信道，而无需借助特殊的信道或无线块中的特殊信令区来产生附加的信令。优选地，所述的格式也不同于正常通信业务信道的格式。
根据本发明的第一改进方案，由至少两个信令信道按照时分复用方法使用相同的无线信道资源。对于这种可以优选地应用于上述UMTS移动无线系统的方法，用户台可以明确地识别相应的信令信道，并由此根据该无线信道结构实现快速地同步。在此，在简单的TDMA用户分离方法中，无线信道资源可以是频带内的一个时隙，或者在遵照CDMA方法的另一分离法中，无线信道资源可以是TDMA时隙内的一个或多个扩展码。
根据本发明的第二种选择改进方案，所述信令信道的相应无线块可以通过专门长度或顺序的数据进行区分。如果用户台根据另一改进方案而使用一种已知的差错识别机制，则它便譬如可以借助所述信令信道的无线块内的数据长度来实现区分。在这类机制中拒绝采用太长和太短的数据部分。只有当数据长度与该机制所期望的长度相一致时，才在较高级的协议实例处进行分析和传送。这同样也适用于专门顺序的数据。只有当由所述的机制将接收的数据识别为正确时，才对其进行分析。通常可以规定只有当接收的数据与所寻求的一个或多个信令信道的结构相一致时，所述的差错识别机制才把该数据识别为正确并分析它。
根据另一种选择改进方案，所述信令信道的格式在所述无线通信系统的所有无线小区内被选择得相同，或按无线小区专门地进行区分。优选地，在格式相同的情况下，每个无线小区内的用户台无需特殊的基本知识便可以简单地求出所述的无线信道结构，而在采取无线小区专用的格式情况下可以实现隐式的信令，并由此通过用户台来识别相应的无线小区，于是，所述的用户台能够区分譬如同时在相邻无线小区内发送的信令信道。
本发明的方法可以非常有利地应用于采取混合TD/CDMA用户分离方法的无线通信系统。
现借助附图来详细讲述本发明的方法和与之合作的无线通信系统部件。其中
图1示出了无线通信系统、尤其是移动无线系统的电路框图，图2示出了无线接口的帧结构和无线块结构的示意图，图3示出了具有不同信令信道的多个时帧的顺序，以及图4示出了具有不同数据格式的信令信道的无线块。
图1示出了移动无线系统的一部分，以作为无线通信系统结构的实施例。移动无线系统总是包括许多移动交换局MSC(移动交换中心)，它们属于一个交换网(SSS交换子系统)，并且相互连接成网以及建立进入固定网PSTN的入口，还各自包括一个或多个与这些移动交换局MSC连接的基站系统BSS(基站子系统)。基站系统BSS又具有至少一个用于分配无线技术资源的装置RNC(无线网络控制器)以及至少一个分别与之相连接的基站NB(节点B)。
基站NB可以经无线接口建立和保持通向用户台UE(用户设备)的连接。每个基站NB构成至少一个无线小区Z。无线小区Z的大小一般取决于由基站NB以各自较大和恒定的发射功率所发射的组织信道BCH的作用距离。在分成扇区的或在分层的小区结构中，每个基站NB也可以管理多个无线小区Z。
图1的实施例示出了两个位于基站NB的无线小区Z中的用户台UE。用户台UE已经建立了一个通向基站NB的通信连接，在此连接上在上行方向UL和下行方向DL实现所选业务的信号传输。通信连接将通过一个或多个分配给用户台UE的扩展码而从被同时构造在无线小区Z内的通信连接中分离出来，其中，为了按照已知的联合检测方法接收自己的通信连接的信号，用户台UE譬如各自利用了当前在无线小区Z内所分配的所有扩展码。
从图2可以看到无线接口的典型帧结构，其譬如被实施用于未来UMTS移动无线系统的TDD模式和以其它变化形式用于未来中国的TD-SCDMA移动无线系统。根据TDMA分量而规定将一个譬如带宽为B＝5MHz的宽带频带分割为多个时隙ts，例如16个时隙ts0-ts15。由频带B内的每个时隙ts构成一个频道。在宽带频带B内，按照帧结构来编排相继的时隙ts。于是把16个时隙ts0～ts15组合成一个时帧fr。多个相随的时帧fr便产生了一个复帧。
在使用TDD传输方法时，时隙ts0-ts15的一部分用于上行方向UL，以及时隙ts0-ts15的一部分用于下行方向DL，其中，上行方向UL内的传输譬如是在下行方向DL内的传输之前实现的。其间有一个切换时间点SP(SP切换点)，该切换时间点可以按照对传输信道的相应需要而被灵活地定位以用于上行方向和下行方向。通过变化地为上行或下行方向UL、DL分配时隙ts，可以进行多种多样的非对称的资源分配。
在时隙ts内将以无线块fb的形式传输多个连接的信息。数据d是连接专用地用一种精细结构、也即种扩展码c进行扩展的，使得在接收侧可以通过这种CDMA(码分多址)分量分离许多个连接。根据由频道和扩展码c所形成的组合来定义可以被用于传输信令信息或有用信息的无线信道资源。数据d的各个符号的扩展导致了在符号时延Tsym内传输Q个时延为T码片的码片。此时Q个码片构成连接专用的扩展码c。在无线块fb中另外还布置了一个通常为通信连接专用的训练序列tseq1…，它被用于接收侧的信道评估。此外，在时隙ts内还设有一个保护时间gp，以补偿相继时隙ts的连接的不同信号传播时间。为在下行方向DL进行传输，一些确定的信令信道、譬如BCH和FACH在每个时帧内都是使用相同的无线信道资源，其中该无线信道资源譬如总是对应于一个时帧fr的第一时隙ts0内的第一扩展码。但是，为了避免在相邻的无线小区Z内同时发送该信道，这些无线信道资源也可以在所述的时帧fr内“移动”，也就是说譬如以某个时间顺序改变每次所分配的时隙ts。
在图3中示出了多个时帧fr1…fr4的典型顺序，以用于解释由多个信令信道BCH、FACH使用相同的无线信道资源，其中只分别给出了每个时帧fr1…fr4的第一时隙ts0。信令信道BCH和FACH以时分复用的方式使用通过第一时隙ts0和第一扩展码c1所定义的公共无线信道资源。
首次接入无线通信系统的用户台UE首先搜寻组织信道BCH，因为该组织信道发送了重要的信息以用于接下来的连接建立。此外，该信道由于其较高的发射功率而也能由位于无线小区边界附近的用户台UE很好地接收到。用户台UE自己知道所述组织信道BCH是利用时帧fr的第一无线信道资源(如上所述)进行发送的，而且在此时尝试检测所述的组织信道BCH。如图所示，由于不是象已知GSM移动无线系统中那样在所有的时帧fr内发送该组织信道，所以用户台UE在某种情况下必须连续地搜寻多个时帧fr以找到该组织信道BCH，直到它完全检测和分析完其信息。
所述的组织信道BCH与譬如FACH的不同之处是在于不同的数据长度d，如图4所示例地示出的一样。在此，组织信道BCH具有一个比FACH更短的数据区，它们分别为248比特和256比特。用户台TE内的差错识别机制知道相应数据区d的这种长度。如果该机制检测出太长的数据区，譬如当接收的是FACH而不是BCH时，它便不采用该数据区并重新尝试进行接收。一直重复该过程，直到被接收的数据长度与所期望的长度相一致。然后在较高级的协议实例中分析所述隐藏有信息的数据区。如果另外还在各小区之间变化所述数据区的长度，则预先知道所述相应长度的用户台UE便可以区分相应无线小区的信令信道BCH、FACH，并优选地利用该知识来求出合适的无线小区以建立通信连接。
权利要求
1.在无线通信系统中用信令发送无线信道结构的方法，其中，由所述无线通信系统的基站(NB)以无线块(fb)的信道专用格式发送至少一个信令信道(BCH，FACH)，以及由进行接收的用户台(UE)借助所述无线块(fb)的格式推导出所述的无线信道结构。
2.按权利要求1的方法，其中，由至少两个信令信道(BCH，FACH)按照时分复用方法使用相同的无线信道资源。
3.按权利要求1或2的方法，其中，所述信令信道(BCH，FACH)的相应无线块(fb)可以通过专门长度的数据(d)进行区分。
4.按权利要求1或2的方法，其中，所述信令信道(BCH，FACH)的相应无线块(fb)可以通过专门顺序的数据(d)进行区分。
5.按权利要求3或4的方法，其中，由所述的用户台(UE)借助差错识别机制来检测所述的相应信令信道(BCH，FACH)。
6.按上一权利要求的方法，其中，所述信令信道(BCH，FACH)的格式在所述无线通信系统的所有无线小区(Z)内被选择得相同。
7.按权利要求1～5之一的方法，其中，所述信令信道(BCH，FACH)的格式是按无线小区专门地选择的，而且可以借助所述的格式识别相应的无线小区(Z)。
8.按上一权利要求的方法，其中，所述的无线通信系统使用一种基于TDMA的用户分离方法，其中通过至少一个频带(B)和一个时隙(ts)来定义一个无线信道资源。
9.按上一权利要求的方法，其中，所述的无线通信系统另外还使用一种CDMA用户分离方法，而且在所述时帧(fr)的一个时隙(ts0)内给所述的信令信道(BCH，FACH)分配至少一个扩展码(c)。
10.无线通信系统的基站(BSS)，具有至少一个用于分配无线技术资源的装置(RNC)和至少一个基站(NB)，用于执行如权利要求1所述的方法。
全文摘要
根据本发明，由基站以无线块的信道专用格式发送至少一个信令信道，以及由进行接收的用户台借助所述无线块的格式推导出无线信道结构。
文档编号H04W48/12GK1402916SQ00816422
公开日2003年3月12日 申请日期2000年11月28日 优先权日1999年11月29日
发明者R·克恩, J·施尼登哈恩, A·斯特 申请人:西门子公司