专利名称：一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法
技术领域：
本发明涉及一种在移动通讯网络中，搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，尤其涉及在GSM通讯网络中对上行无线信道时隙位置的搜索和确定方法。
背景技术：
根据国家安全部门等部门的特殊需要，往往需要在无线通讯网络中的无线接口接收上、下行无线信号时，监听周围移动用户的通话；而移动通讯网络的运营商，往往需要在无线接口监听上下行信令，以便监控网络缺陷，进行网络的规划和优化等改进。
现有的GSM数字蜂窝网中，通常一个基站覆盖的小区的半径可以达到35Km；在一些特殊配置的广覆盖小区内，小区半径可以达到75Km。在GSM系统中1bit的时间间隔，无线信号传输大约1.1公里，为了补偿无线信号从基站到手机，再从手机返回到基站的传输延迟，基站会控制距离基站较远的手机将发射时间提前；距离基站越远的手机，发射的时间提前量(TA)越大。这样在基站接收端，该手机的上行信号才不会因为传输延迟而落入下一个时隙的信道内，从而避免了时隙间的信号干扰。
手机的该时间提前量(TA)是由基站控制的，而且随着移动终端(手机)与所述基站之间相对位置的变化而变化，因此在GSM小区的不同位置监听手机通话时，手机上行无线信道相对于基站基准时钟的时隙位置是不同的。
在GSM中，无线路径上是采用时分多址(TDMA)方式。在TDMA中，每个载频被定义为一个TDMA帧，相当于FDMA系统中的一个频道，每帧包括8个时隙0～7(TS0～7)，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可有8个移动终端同时使用。TDMA系统每载频可多路，TDMA系统可形成频率时间矩阵，在每一频率上产生多个时隙，这个矩阵中的每一点都是一个信道，在基站控制分配下，可为任意一移动客户提供电话或非话业务。
GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道就为一个时隙(TS)，而逻辑信道是根据基站收发信台BTS与移动终端MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道，这些逻辑信道要映射到物理信道上传送。从基站收发信台BTS到移动终端MS的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。
逻辑信道又分为两大类，业务信道和控制信道；所述控制信道是用于传送信令或同步数据的，根据所需完成的功能又可把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道。
所述广播信道(BCH)再细分，可以分为---频率校正信道(FCCH)携带用于校正所述移动终端MS频率的消息，下行信道，点对多点(BTS对多个MS)方式传播。
---同步信道(SCH)携带MS的帧同步(TDMA帧号)和BTS的识别码(BSIC)的信息，下行信道，点对多点方式传播。
---广播控制信道(BCCH)广播每个BTS的通用信息(小区特定信息)，下行信道，点对多点方式传播。
所述公共控制信道(CCCH)可再细分为---寻呼信道(PCH)用于寻呼(搜索)MS，下行信道，点对多点方式传播。
---随机接入信道(RACH)MS通过此信道申请分配一个独立专用控制信道(SDCCH)，可作为对寻呼的响应或MS主叫/登记时的接入，上行信道，点对点方式传播。
---允许接入信道(AGCH)用于为MS分配一个独立专用控制信道(SDCCH)，下行信道，点对点方式传播。
而为了能够侦听周围移动终端的通话，监听设备必须能够正确搜索和确定移动终端上行无线信道的时隙位置。
发明目的本发明的目的在于提出一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，应用该方法可以搜索到监听设备附近移动终端上行无线信道的时隙位置，该方法在微小区和广覆盖小区中都能很好应用，可以用于移动电话的话音监听和移动网络优化中无线信令的采集。
本发明的技术方案如下一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，其通讯网络中包括有基站和移动终端，以及至少一监听设备在该通讯网络中形成一监听小区，该方法包括以下步骤1)所述移动终端的下行接收机在广播控制信道载波上进行搜索，得到下行无线信道时隙0的位置；2)所述移动终端用上行发射机在监听小区的随机接入信道上，发射信道请求信令，发射时间提前量为0；3)所述下行接收机接收基站回应的立即指派信令，对该立即指派指令信令解码，得到基站分配给所述上行发射机的时间提前量；4)所述监听设备将该时间提前量作为其所在位置相对所述基站的时间提前量；5)所述监听设备根据所述下行无线信道时隙0的位置确定该监听设备周围移动终端上行无线信道时隙0的位置。
所述的方法，其中，所述步骤1)还包括以下步骤101)所述移动终端的下行接收机在广播控制信道载波上搜索频率校正信道时，首先粗略得到下行无线信道时隙0的位置；102)在所述广播控制信道之后的8个时隙处，搜索同步信道训练序列相关峰的位置，得到下行无线信道时隙0的精确位置。
所述的方法，其中，所述步骤5)还包括以下步骤501)所述监听设备对所述下行无线信道时隙0的位置后移3时隙，再前移所述时间提前量，得到该监听设备周围移动终端上行无线信道时隙0的粗略位置；502)在该上行无线信道时隙0的粗略位置附近，搜索训练序列相关峰的位置，得到上行无线信道时隙0的精确位置。
所述的方法，其中，所述监听设备重复所述步骤2)和所述步骤3)，对得到基站分配给所述上行发射机的多个时间提前量计算平均值，作为所述监听设备所在位置相对所述基站的时间提前量。
本发明所提供的一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，由于将下行接收机接收基站回应的立即指派信令进行解码，得到基站分配给所述上行发射机的时间提前量，所述监听设备将该时间提前量作为其所在位置相对所述基站的时间提前量，因此无论监听设备距离基站远近，在小区内的任意位置都能准确搜索和确定监听设备周围移动终端上行无线信道的时隙位置，该方法还能够满足对覆盖半径较大的小区的监听和车载移动状态下监听手机通话的要求。
图1是本发明方法中的移动终端上下行无线信道时序关系示意图；图2是本发明方法的搜索和确定上行无线信道时隙位置的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图将对技术方案的实施作进一步的详细描述
本发明所述方法的基本思想是在通讯网络中包括有基站和移动终端，以及设置至少一监听设备在该通讯网络中形成一监听小区，采用移动终端即手机模块(手机发射机和接收机)拨打任意号码，向该监听小区的基站发起“信道请求”，并接收该基站回应的“立即分配”信令，并挂断电话。该“立即分配”信令中包含了所述基站分配给该手机模块的时间提前量TA值。经多次测量多个时间提前量TAi，取其平均值作为监听设备所在地的时间提前量TA值，该时间提前量TA值即表明了该监听设备周围的移动终端即手机的上行无线信道和下行无线信道的时间关系。
本发明方法中所述监听设备接收监听小区基站的频率校正信道FCCH和同步信道SCH，确定该监听设备周围移动终端的下行无线信道的时隙位置；然后，根据上述测算得到的所述时间提前量TA值和下行无线信道的时隙位置，搜索和确定所述移动终端的上行无线信道的时隙位置。
如图1所示的，是移动终端上、下行无线信道时序关系，所述基站在广播控制信道BCCH载波的时隙0，向所述监听小区广播发送频率校正信道FCCH和同步信道SCH。所述频率校正信道(FCCH)，传输供移动终端校正其工作频率的信息，基站在该信道发送全0或全1码，发射频率是一个与载频有固定频偏的正弦波。所述同步信道(SCH)，传输供所述移动终端进行同步和对所述基站进行识别的信息。按照协议规定，所述同步信道SCH一定出现在所述频率校正信道FCCH之后的8个时隙，而所述同步信道SCH的训练序列(一段测试信息)是唯一不变的。
所述下行接收机在广播控制信道BCCH载波上搜索“与载频有固定频偏的正弦波的信道”，即频率校正信道FCCH。由于该频率校正信道FCCH在广播控制信道BCCH载波的时隙0位置，所以找到所述频率校正信道FCCH就能够粗略确定其下行无线信道时隙0的位置。接着，在该频率校正信道FCCH之后8个时隙(即下一帧的时隙0)，搜索同步信道SCH。由于该同步信道SCH的训练序列是已知的，所以通过寻找SCH训练序列相关峰的位置，能够准确确定下行无线信道时隙0的位置。
如图1所示的，移动终端下行无线信道的时钟相对于基站时钟具有一延迟Delay，该延迟Delay是下行无线信号从该基站到该移动终端的传输延迟。
按照协议规定，所述移动终端的上行无线信道(发射)相对于下行无线信道(接收)有3个时隙的延迟；此外，为了补偿所述基站和该移动终端之间的传输延迟，所述移动终端的发射有一定数值的时间提前量TA。该时间提前量TA可由所述基站测量和控制。
如图2所示的，本发明方法具体如下首先，用下行接收机在所述广播控制信道BCCH载波上搜索所述频率校正信道FCCH，粗略确定所述下行无线信道时隙0的位置。在该频率校正信道FCCH之后8个时隙处，搜索所述同步信道SCH训练序列相关峰的位置，得到下行无线信道时隙0的精确位置。由于该同步SCH信道的训练序列是已知的，训练序列相关峰位于时隙的中央，以相关峰的位置为基准可以精确确定下行无线信道时隙0的位置。
在上行无线信道时隙0粗略位置附近，搜索训练序列相关峰的位置，即可得到上行无线信道时隙0的精确位置采用移动终端即手机模块(手机发射机和接收机)拨打任意号码，手机上行发射机在该监听小区的随机接入信道RACH上，发射“信道请求channelrequest”信令。由于不知道该上行发射机相对所述基站的时间提前量，其发射channel request的时间提前量为0。所述基站接收所述随机接入信道RACH上的移动终端发射信号，搜索该随机接入信道RACH训练序列的相关峰，做为该移动终端上行信号到达该基站的时间。该基站测量所述移动终端上行信号到达该基站的时间相对于本基站时钟的延迟，即无线信号的传输延迟。该基站根据测量结果，再回应给所述移动终端“立即指派immediate assignment”信令，分配给所述移动终端发射时间提前量TAi。
用下行接收机接收所述基站回应的“立即指派immediate assignment”信令，解码即得到所述时间提前量TAi值。重复上述过程进行多次测量，然后取平均值，即得到所述监听设备附近的移动终端的发射时间提前量TA。该时间提前量TA值表明所述监听设备周围移动终端即手机的上行无线信道和下行无线信道的时间关系。
将所述下行无线信道时隙0的位置“后移”3时隙，再“前移”所述时间提前量TA，即得到所述监听设备周围的移动终端上行无线信道时隙0的粗略位置。
用上行接收机在该上行无线信道时隙0的粗略位置附近搜索上行无线信道训练序列相关峰的位置，即可得到上行无线信道时隙0的精确位置。由此即可实现对上行无线信道的监控。
本发明的提供的一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，应用该方法可以搜索到所述监听设备附近的移动终端的上行无线信道的时隙位置。该方法在微小区和广覆盖小区中都能很好的应用，可以用于移动电话的话音监听和移动网络中为优化网络而进行的无线信令的采集。
权利要求
1.一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，其通讯网络中包括有基站和移动终端，以及至少一监听设备在该通讯网络中形成一监听小区，该方法包括以下步骤1)所述移动终端的下行接收机在广播控制信道载波上进行搜素，得到下行无线信道时隙0的位置；2)所述移动终端用上行发射机在监听小区的随机接入信道上，发射信道请求信令，发射时间提前量为0；3)所述下行接收机接收基站回应的立即指派信令，对该立即指派指令信令解码，得到基站分配给所述上行发射机的时间提前量；4)所述监听设备将该时间提前量作为其所在位置相对所述基站的时间提前量；5)所述监听设备根据所述下行无线信道时隙0的位置，确定该监听设备周围移动终端上行无线信道时隙0的精确位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)还包括以下步骤101)所述移动终端的下行接收机在广播控制信道载波上搜索频率校正信道时，首先粗略得到下行无线信道时隙0的位置；102)在所述广播控制信道之后的8个时隙处，搜索同步信道训练序列相关峰的位置，得到下行无线信道时隙0的精确位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)还包括以下步骤501)所述监听设备对所述下行无线信道时隙0的位置后移3时隙，再前移所述时间提前量，得到该监听设备周围移动终端上行无线信道时隙0的粗略位置；502)在该上行无线信道时隙0的粗略位置附近，搜索训练序列相关峰的位置，得到上行无线信道时隙0的精确位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监听设备重复所述步骤2)和所述步骤3)，对得到基站分配给所述上行发射机的多个时间提前量计算平均值，作为所述监听设备所在位置相对所述基站的时间提前量。
全文摘要
本发明的一种搜索和确定上行无线信道时隙位置的方法，尤其涉及GSM网络中对上行无线信道时隙的确定方法，通过采用移动终端即手机模块拨打任意号码，向该监听小区的基站发起“信道请求”，并接收该基站回应的“立即分配”信令。该“立即分配”信令中包含了所述基站分配给该手机模块的时间提前量TA值。该时间提前量TA值即表明了该监听设备周围的移动终端即手机的上行无线信道和下行无线信道的时间关系。本发明方法可以搜索到所述监听设备附近的移动终端的上行无线信道的时隙精确位置。该方法在微小区和广覆盖小区中都能很好的应用，可以用于移动电话的话音监听和移动网络中为优化网络而进行的无线信令的采集。
文档编号H04W56/00GK1581991SQ0314014
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月7日 优先权日2003年8月7日
发明者江溯, 高宏伟, 刘众仆 申请人:中兴通讯股份有限公司