专利名称：用于在无线通信系统的共用物理传输信道中发送逻辑信道开始信令的方法
技术领域：
本发明涉及在无线通信系统的共用物理传输信道中发送逻辑信道开始信令的方法。
在无线通信系统中，例如在第二代欧洲移动无线系统GSM(全球移动通信系统)中，信息(例如语音，图像信息或其它数据)用电磁波经无线接口传输。无线接口涉及一个基站与几个用户台之间的连接，其中用户台可以是移动台或位置固定的无线电台。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进行。对未来的无线通信系统，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的频带内。为第三代移动无线通信规定了两种模式，一种模式称为FDD工作方式(频分双工)和另一种模式称为TDD工作方式(时分双工)。这些模式应用于各不相同的频带内。两种模式支持一种所谓的CDMA用户分离方法(码分多址)。
根据1998年CATT的“用于IMT-2000的TD-SCDMA无线传输技术”、草案V.0.4，一种对第三代移动无线系统的建议是基于支持CDMA用户分离方法的上述TDD模式。通过采用CDMA用户分离方法，可以由一个基站并行地处理多个用户台在一个时隙内所发送的传输块，该传输块通常由一个数据部分和一个已知的训练序列组成。为此必须确保所述的传输块和尤其是相应的训练序列在某个时窗内到达基站处，以便保证可靠地检测和分离不同的信号。在已知的基于CDMA的无线通信系统中同样会出现在上行方向中的信号传输的同步问题。
所述的TD-SCDMA系统和UMTS移动无线系统的TDD模式具有共用的物理传输信道，即所谓的P-CCPCH(主共用控制物理信道)，在该信道内譬如以逻辑信道的形式按时间隔开地发送譬如一个具有组织信息的公共信令信道BCCH(广播控制信道)和一个所谓的呼叫信道PCH(呼叫信道)。在时帧和上一级所谓的超帧内所构造的无线接口中，所述的逻辑信道另外还在一定数量的时帧上交织。下面为逻辑信道的该数量的交织时帧还采用了概念“交织帧”。对于BCCH和PCH，所述的交织深度譬如为4个帧。
如果接收所述逻辑信道的用户台不知道恰好要接收所述交织逻辑信道的哪个时帧，那么便会产生如下缺点。一方面用户台必须采用一种尝试和出错技术(Try and Error-Technik)来确定交织帧的开始。在该情形下，如果所谓的CRC校验的解调失败，则用户台必定是基于交织帧的另一个开始，或基于一个交织帧的被较坏地接收的开始。这便不利地降低了逻辑信道检测的可靠性和速度。另外，用户台还必须经常检测属于一个不完整交织帧的时帧，并再次放弃该时帧。这不利地增加了在接收到完整的交织帧之前的能耗和时间。
为了避免上述缺点，从用户台的角度出发以下几点是值得追求的-用户台可以检测交织帧的开始，-用户台可以求出当前接收的时帧在交织帧内的位置，以及-用户台可以检测交织帧在超帧内的位置。
对于上述第二点，用户台可以在交织深度为4和譬如检测第二个时帧时，不考虑继续检测仍然还缺省的时帧。
对于上述第三点，用户台譬如可以有目的地检测某个逻辑信道。在所述的TD-SCDMA系统中，一个超帧由48个时帧组成。在该超帧内譬如布置了两个分别具有4个BCCH时帧的交织帧。如果用户台只想检测BCCH，则它可以有目的地抑制对在另一时帧内所发送的PCH的检测。
本发明的任务是提供一种方法，它可以实现可靠地发送逻辑信道开始的信令。此项任务通过具有权利要求1的特征的方法和通过权利要求17的基站系统来解决。本发明的有利扩展方案可由从属权利要求获得。
现借助附图详细阐明本发明的几个实施例。其中
图1示出了无线通信系统的方框图，图2示出了具有TD-SCDMA用户分离方法的无线接口的帧结构示意图，图3示出了图2所示帧结构的部分视图，以及图4示出了无线块编码的简要图示，
图5为表格1，图6为表格2，图7为表格3。
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(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(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(NB节点B)。
基站NB可以经无线接口建立通向用户台UE(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以各自恒定的发射功率所发射的公共信令信道(BCCH广播控制信道)的作用距离。诸如呼叫信道PCH、通知信道(NCH)或接入确认信道(AGCH)等其它逻辑信令信道与所述的信令信道BCCH一起被分开地在一个物理传输信道P-CCPCH内进行发送。另外，由基站NB在一个导频信道内发送一些导频同步序列，以用于使用户台UE与基站NB的时基进行同步。
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。这种结构的功能性可以被转用到在其中可以应用本发明的无线通信系统上。
图1的实施例示出了一个位于基站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。通过分配给一个或多个用户台UE的扩频码从并行地在无线小区Z内建立的通信连接中分离出各通信连接，其中，为了接收自己的通信连接的信号，用户台UE按照已知的联合检测方法各自利用了所有或一部分当前在无线小区Z内所分配的扩频码。
从图2可以看到TD-SCDMA移动无线系统TDD模式中的无线传输的帧结构。该无线接口被实施为一种宽带的无线接口，它具有频带B＝1.6MHz(由此为每5MHz的三个频带)、5ms的时帧时延(由此每个UTRA时帧具有两个时帧)、用于通信信道的长度均为675μs的7个时隙ts、以及使用了16个不同扩频码c0-c15的用户分离法。
在所示的TDD传输方法中，上行方向UL的频带B与下行方向DL的频带B是一致的。对其它载频重复同样的情况。通过对上行或下行方向UL、DL的时隙ts进行可变的分配，可以进行多种多样的非对称资源分配。一部分时隙td0...tdn被相应地用于下行方向DL的信号传输，其余的时隙tu0...tum被用于上行方向UL的信号传输。参数n、m以及由此还有切换点SP可以专门地与当前的需要进行匹配，其中总是适合关系n+m+2＝7。在用于下行方向DL的第一时隙td0之后，在时间上紧跟着一个用于分离传输方向DL和UL的保护时间，如切换点SP所示。
所述的保护时间由一个长度为75μs的下行方向导频时隙DPTS、一个长度为75μs的保护时间GP、以及一个长度为125μs的上行方向导频时隙UPTS组成，所述的导频时隙DPTS用于发送通过一组所谓的黄金码进行区分的同步序列，所述的保护时间GP用于在基站NB内的发射和接收之间进行切换，以及所述的导频时隙UPTS用于在通信连接建立尝试时通过用户UE利用随后在自由选择接入信道RACH上所发送的信令来发射同步序列。为了在该接入过程中区分多个用户台UE而再次使用一组黄金码。
在时隙ts内将以无线块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、也即用扩频码c0、c1...cn进行扩展的，使得在接收侧可以通过这种CDMA(码分多址)分量分离例如n个连接。数据d的各个符号的扩展导致在符号时延Tsym内传输Q个时延为Tc的码片。此时Q个码片构成连接专用的扩频码c。在无线块中另外还插入了一个信道测量序列tseq用于接收侧的信道评估。无线块分别利用保护时间gp结束。
上述TD-SCDMA系统的无线接口所采用的参数优选为码片速率1.28M码片/s帧时延 5ms时隙数 7时隙时延675μs扩展因子1-16带宽1.6MHz
这些参数实现了与UTRA TDD和FDD(频分双工)模式以及已知GSM移动无线系统的尽可能最佳的协调。
对于本发明的用于发送交织帧内的时帧开始信令、用于发送交织帧内的时帧位置信令、或用于发送超帧内的交织帧位置信令等方法，它们是基于下行方向导频时隙DPTS内的导频信道“Pilot(导频)”的相位调制。为此，按照本发明譬如利用所述共用物理传输信道P-CCPCH的、也被称为训练序列tseq的中间序列来作为用于确定相差的参考值。把该信道用作参考值有个优点，即它在每个时帧fr内进行发送，而且所述的中间序列总是对应于所述在无线小区内所使用的中间序列基本码的一次导数。这对用户UE自身来说是已知的。另外，如图2和3所示，所述的P-CCPCH总是在用于下行方向DL的最后的时隙td0内发送，使得可以给出位于中间序列tseq0的中心和导频信道“Pilot”的同步序列sync的中心之间的最小距离a。在TD-SCDMA系统中，位于中间序列tseq0和同步序列sync之间的距离a譬如为393.75μs或31.5个符号，并根据所使用的检测算法来确定时间变化和频率偏移的效应。
为了检测导频信道“Pilot”的调制，可以使用不同的算法，其中下面所介绍的几种算法在复杂性和可靠性方面是不同的。
在第一种算法中检测P-CCPCH的中间序列和DPTS周围的区域。随后在P-CCPCH的信道估测窗口内进行信道估测。利用为公知的联合检测处理所采用的信道脉冲响应-事后处理算法来分析最强烈的信道脉冲采样。随后借助所谓的匹配滤波器来检测DPTS的内容(利用信道脉冲响应进行卷积编码)并解调所述匹配滤波器的输出信号。
在进一步的算法中，譬如-借助所述中间序列seq0和/或同步序列sync来确定频率偏移，-利用频率跟踪算法的信息来去掉频率偏移，这可以在检测P-CCPCH期间被执行用于双重的检验，-利用自适应的均衡来更新信道脉冲响应，其中在P-CCPCH无线块的末端处的信道脉冲响应被考虑用来确定导频信道“Pilot”的调制，以及
-通过使用最后所检测到的P-CCPCH的符号来执行信道估测。
接下来介绍本发明的不同信令策略。
对于用于DPTS的4PSK调制，可以每个时帧发送两个比特的信令。该两个比特对于譬如发送当前时帧在交织帧内的位置信令而言已足够了。多于一个时帧对于发送其它信息信令来说是必须的。
根据本发明方法的第一实施方案，在每个时帧内发送当前时帧在交织帧内的位置信令。在该情形下，根据图5所示的示例性表格1，给一个相对于以前所确定的相位的某个相差分配相应的时帧号。所述的相差譬如在每个时帧内求出。
在该实施方案中，用于求出交织帧内的位置的、需检测的最小时帧数量是1。为了譬如求出一个BCCH时帧在一个由48个时帧所组成的超帧内的位置，必须至少检测4个时帧。
优选地，在该方法中直接对交织帧内的时帧位置进行编码，仅在检测一个DPTS之后便可以确定所述的位置。为在接收交织帧期间进行双重的检验，可以执行进一步的步骤。对于强烈的频率偏移情况，在不存在可能的多义情况下对交织帧的第一和第三时帧进行差分编码，并利用双重的多义性对第二和第四时帧进行编码。
根据本发明方法的第二实施方案，差分地在交织帧的第一和第三时帧内发送交织帧的开始信令，以及直接在交织帧的第一和第三时帧内发送超帧内的位置信令。
对于只是差分地发送交织帧开始信令的情况，可以利用所述的直接信令以譬如给出下一BCCH交织帧的开始。在一个超帧的12个交织帧内，所述的P-CCPCH譬如具有两个等距离的BCCH交织帧。使用下面在图6的表格2中所给出的方案来发送下一BCCH交织帧的开始信令。在该情形下，按照所述的规则来定义所述交织帧的第一时帧的相位。
在该实施例中，位于所述交织帧的第三时帧内的相位要大出90°。交织帧内的第一时帧通过相对于以前时帧相位的0或+90°相差来表征。交织帧内的第三时帧相应地通过-90°的相差来表征。对于检测到相移为225°或315°的情况，用户台可以确定两个或四个时帧内的第一时帧，并随后求出该交织帧是否涉及一个BCCH，或接下来的第一个交织帧对应于BCCH。
用于确定交织帧位置的需检测的最小时帧数量在该方法中为2～3。用于确定BCCH交织帧的需检测的最小时帧数量相应地为2～4。
除了上述第一实施方案的上述优点之外，在该方法中还可以优选地利用多义性来发送交织帧的位置信令。
根据本发明方法的第三实施方案，直接发送交织帧的开始信令和其在超帧内的位置信令。在该实施方案中，譬如预留45°的相位来标识交织帧的开始。对于该交织帧的其它时帧，相应的相位135°、225°、以及315°只被用来确定超帧内的位置。为了避免位于45°符号和其它符号之间的检测差错，其它的相位四元组具有尽可能多的225°符号。由此通过180°相差产生明确的分配。越接近BCCH交织帧，便使用越多的225°符号。该关系如图7中的表格3所示。
为了确定超帧内的位置而分析一个交织帧的四个相位(相位四元组)。在超帧的长度为48个时帧的情况下，由此可以区分分别具有4个时帧的12个交织帧。
为确定交织帧内的位置而需检测的最小时帧数量在该实施方案中为1～3。为求出所示BCCH和所述超帧而需检测的最小时帧数量为3～4。
优选地，除了上述方法的上述优点之外，通过本发明的该方法可以有利地对交织帧的开始进行直接编码。另外，只在四个时帧内用信令发送所述超帧的时间结构。所述的规则和所使用的相位四元组可以以如下方式来优化，即也可以由四个或五个连续DPTS的差分解码在大频移的情况下检测超帧内的位置。在较坏的传输条件下检测时，该实施方案可以实现可靠地检测超帧。
在差传输条件下可能出现如下情况，即用户台不能明确地识别所述的BCCH或其它逻辑信道，因为多个逻辑信道被映射到一个共用的物理传输信道P-CCPCH上。因此在该已知的GSM移动无线系统中，所述的BCCH是借助同步信道SCH来发送信令的。在所述的TD-SCDMA系统中没有设定这种信道。该信息隐式地存在于所述的相差之中。
为了在坏的传输状况下实现譬如对BCCH进行可靠地检测，给所述逻辑信道的未编码的无线块插入一个状态指示符f(标志)，该指示符可以由一个或多个比特或符号组成，以便区分不同的逻辑信道。在此，该状态指示符f的二进制状态定义了涉及哪个逻辑信道。
通过下面针对图4所讲述的状态指示符f的带内信令，可以实现正确的逻辑信道检测。因此上述采用相差的方法可以不加考虑地进行应用，因为在检测时总是参考正确的信道来求出所述的相差。
图4示出了按照本发明给无线块扩充了一个状态指示符f。在第一步1由编码器构成譬如具有184比特或数据符号d的无线块。在第二步2给该无线块插入另一个用于状态指示符f的比特。按照示例的第三步3，通过块编码给所述被扩充的无线块插入一个CRC校验和(循环冗余校验)，以及最后在第四步4对所述的无线块进行卷积编码。
因此，所述的状态指示符f对于经无线接口的传输是双重支持的，并且可以可靠地被检测出来。状态指示符f的二进制状态1譬如可以表征所述的BCCH，而其它的逻辑信道可以通过二进制状态0来表征。在为所述状态指示符使用多个比特时，也可以区分其它的逻辑信道。
权利要求
1.用于在无线通信系统的共用物理传输信道(P-CCPCH)中发送逻辑信道(BCCH)开始信令的方法，其中，借助位于所述逻辑信道(BCCH)和其它传输信道(Pilot)之间的相位关系来发送所述的开始信令。
2.按权利要求1的方法，其中，通过位于所述逻辑信道(BCCH)和所述其它传输信道(Pilot)之间的相差发送所述的开始信令。
3.按上一权利要求的方法，其中，通过所述其它传输信道(Pilot)的符号的调相来发送所述的开始信令。
4.按上一权利要求的方法，其中，所述逻辑信道(BCCH)的相位被用作确定所述相差的参考。
5.按上一权利要求的方法，其中，所述的逻辑信道(BCCH)交织地通过多个时帧(fr)在所述的共用物理传输信道(P-CCPCH)内传输。
6.按上一权利要求的方法，其中，在所述的共用物理传输信道(P-CCPCH)内传输至少一个其它的逻辑信道(PCH)。
7.按上一权利要求的方法，其中，所述的逻辑信道(BCCH)在由多个时帧(fr)组成的超帧中的多个时帧(fr)内被发送。
8.按上一权利要求的方法，其中，通过所述的相位关系来定义相应的时帧(fr)在所述用于逻辑信道(BCCH)的交织时帧(fr)内的位置。
9.按权利要求1至7之一的方法，其中，通过所述的相位关系来发送所述交织时帧(fr)在超帧内的开始位置信令。
10.按上一权利要求的方法，其中，通过差分的相位关系来定义相应的时帧(fr)在所述用于逻辑信道(BCCH)的交织时帧(fr)内的位置。
11.按权利要求1至7之一的方法，其中，通过多个相位关系的相应星座来定义相应的时帧(fr)在所述用于逻辑信道(BCCH)的交织时帧(fr)内的位置和所述的交织帧(fr)在超帧内的开始位置。
12.按上一权利要求的方法，其中，所述的逻辑信道(BCCH)可以通过有个状态指示符(f)与至少一个其它的逻辑信道(PCH)进行区分。
13.按上一权利要求的方法，其中，通过至少一个频带(B)和一个连接专用的扩频码(c)来定义一个物理传输信道(P-CCPCH，Pilot)。
14.按上一权利要求的方法，其中，另外还通过时隙(ts)来定义一个物理传输信道(P-CCPCH，Pilot)。
15.按权利要求6或7的方法，其中，根据时分双工方法来组织所述无线通信系统的无线接口。
16.按上一权利要求的方法，其中，在从所述无线通信系统的一个基站(NB)到至少一个用户台(UE)的下行方向(UL)上执行所述的信号传输。
17.用于实施如权利要求1所述方法的无线通信系统的基站系统(BSS)。
全文摘要
一种用于在无线通信系统的共用物理传输信道中发送逻辑信道开始信令的方法，其中借助位于所述逻辑信道与其它传输信道之间的相位关系来发送所述的开始信令。
文档编号H04Q7/38GK1419770SQ01807333
公开日2003年5月21日 申请日期2001年3月27日 优先权日2000年3月27日
发明者S·巴伦伯格, V·弗兰茨 申请人:西门子公司