专利名称：用于tdma无线系统的数据传输方法和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及TDMA无线系统的基站，该基站包括与基站区域内的终端通信的至少两个收发信机，基站向终端发送与其自身相关的信息，收发信机与多个服务区内的终端通信，这些服务区至少部分不同，从而形成了内部服务区和外部服务区。
在数字时分多址接入(TDMA)无线系统中，多个无线移动台可以以时分形式使用同一个无线信道与基站通信。无线信道上的通信可以在根据需要分配给用户的多个连续重复时隙，例如8个时隙中进行。无线移动台可以与来自基站的信号同步并向基站发送，移动台在分配给该特定移动台的时隙中接收信号。但是，移动台可以位于相对于基站的不同位置，从而在每个移动台的传输时间与基站同步的过程中必须考虑该距离所引起的传播时延，使得基站在正确的时隙中接收信号。为此，基站测量其自身发送的信息和移动台接收的发送信息之间的时间差，基于它确定移动台的适当提前时间。移动台利用这个定时提前将其发送时间相对于基本时间提前，该基本时间由从基站接收的同步信号定义。不同的系统内属性将可能的最大定时提前限制在某个给定的最大值。该定时提前的最大值则定义了系统基站能够服务的最大小区规模。例如在GSM移动电话系统(全球移动通信系统)中，定时提前通过6位比特表示，可以给出从0到63的不同值，这意味着小区规模的最大半径是35公里。但是，在例如低业务量负荷的人口稀疏地区，35公里的小区规模可能太小。
为了增加小区规模，开发了一种“扩展小区”，从而将小区划分成若干，例如两个部分内部服务区和外部服务区。在这种情况下，为小区提供服务的基站包括两个收发信机，每个收发信机为其自身服务区内的终端提供服务。通过延迟为外部服务区提供服务的收发信机的接收帧结构，解决了不同服务区的不同传播时延所引起的问题。这种扩展小区的一些例子在例如专利公开WO 9502306和WO 9508896中描述。
扩展小区的问题在于基站广播信道的发送。在典型的无线系统中，基站必须向终端发送其自身的相关信息，终端利用该信息识别基站，从而在需要时能够向基站发送呼叫建立请求。例如在GSM系统中，基站发送BCCH信道。
图1说明了扩展小区发送BCCH信道的现有技术方式。图1示出了为内部服务区提供服务的收发信机(TRX1)的发送帧和接收帧100和102，为外部服务区提供服务的收发信机(TRX2)的发送帧和接收帧104和106。在发送业务信道时，TRX1使用给定的频率信道X，它包括不同发送方向上的特定物理频带。在发送业务信道时，TRX2使用给定的频率信道Y，它包括不同发送方向上的特定物理频带。在该图的例子中，这些帧包括8个时隙，编号从0到7。但是，接收侧的时隙编号有所不同，特定时隙编号比对应的发送侧时隙编号迟3个时隙出现。在为内部服务区提供服务的收发信机的帧100的第一时隙中发送BCCH信道。终端在其它发送方向的对应时隙中发送其呼叫建立信息串。为外部区域提供服务的收发信机TRX2的接收帧106的第一时隙也为从外部区域发出的呼叫建立信息串保留，该时隙采用频率X。在这两个发送方向上，为内部服务区提供服务的收发信机TRX1的第二时隙必须保留不用，以免干扰从外部区域到TRX2的呼叫建立请求。为外部服务区提供服务的收发信机TRX2的发送方向帧104中第一时隙未用，这是因为BCCH通过TRX1发送，并且因为同一时隙的接收保留用于外部区域的呼叫建立。
上述方案中的缺陷在于，为内部服务区提供服务的收发信机的发送信息必须也可以在外部服务区中收听。为此，这两个收发信机的天线都不得不具有窄射束，或者进行大幅度放大并位于天线杆的高处。两根发送天线的发送功率也必须最大。这使得扩展小区的实现耗费甚大。
本发明的目的是消除前述问题。这通过前序中描述的基站实现，其特征在于，仅由为外部服务区提供服务的收发信机发送与基站相关的信息。
本发明还涉及TDMA无线系统的一种数据发送方法，该TDMA无线系统包括与其区域内终端通信的多个基站，在基站中使用至少两个收发信机，以生成至少两个服务区，这两个服务区至少部分不同以形成一个内部服务区和一个外部服务区，每个收发信机为一个服务区提供服务，基站向终端发送其自身的相关信息。本发明的方法的特征在于，仅由为外部服务区提供服务的收发信机向终端发送与基站相关的信息。
本发明的优选实施例在独立的权利要求书中公开。
本发明的方法和系统提供了多个优点。在本发明的方案中，仅需要优化一个收发信机的天线/多个天线，以实现覆盖外部服务区的可收听性。这使得能够以比以前低廉得多的成本实现扩展小区。
下面结合附图，通过优选实施例描述本发明，在附图中图1示出了前面描述的现有技术方案；图2说明了扩展小区及其服务区；图3示出了本发明基站的结构，以及图4和5说明了本发明的帧结构。
本发明在满足下述条件的任一TDMA无线网络的扩展小区中实现该TDMA无线网络采用定时提前，改变移动台相对于基站发送的同步信号所设置的时刻的发送时间，使得定时提前能够补偿基站和移动台之间的距离所引起的传输延迟，并且基站在正确的TDMA时隙中接收移动台的发送信息。本发明尤其适用于GSM和DCS 1800移动电话系统。下面具体结合GSM系统描述本发明，但本发明并不受其限制。
参看图2，下面考察扩展小区。该图示出了基站200，其覆盖区域包括两个部分，一个内部服务区202和一个外部服务区204。内部服务区是通过传统方式实现的服务区，即其半径位于传统定时提前范围内。外部服务区通过延迟为该服务区提供服务的发送方向的帧结构来实现。
下面让我们通过图3所示框图考察本发明的基站结构。参看该基站，其中仅描述了理解本发明所需的基站部件和功能。在图3的例子中，基站包括第一收发信机300、第一天线单元302、第二收发信机304、放大器306、天线杆预放大器312、第二天线单元308以及时钟310。参看图2，第一收发信机300为内部服务区202提供服务，第二收发信机304为外部服务区204提供服务。
基站时钟310生成收发信机的时钟信号312、314。图4说明了本发明的帧结构。该图示出了为内部服务区提供服务的收发信机TRX1 300的发送帧和接收帧400和402，为外部服务区提供服务的收发信机TRX2304的发送帧和接收帧404和406。在发送业务信道时，TRX1采用给定频带X，它包括不同发送方向的特定物理频带。在发送业务信道时，TRX2采用给定频带Y，它包括不同发送方向的特定物理频带。参看图4，第一收发信机300的TDMA帧周期开始于时刻t0，此时该帧的第一时隙也开始。该帧的后续时隙的开始时刻由时钟脉冲312确定，直至新帧再次于时刻t1开始。在该特定情况下，一帧包含8个时隙，但是时隙的数量可以更多或更少，例如4个，这取决于系统。在图4中，时隙编号为从0到7。但是，在接收侧的时隙编号有所不同，特定时隙编号在对应的发送侧时隙编号之后的3个时隙出现。
类似地，第二收发信机304的TDMA帧周期开始于时刻t0，此时该帧的第一时隙也开始。该帧的后续时隙的开始时刻由时钟脉冲314确定，直至新帧再次于时刻t1开始。因为第二收发信机304为外部服务区204提供服务，因为较长的传播时延，该帧在接收方向上延迟一个时延Δt。
在本发明的方案中，为外部服务区提供服务的基站收发信机发送与基站相关的信息。在为外部服务区提供服务的收发信机的帧404的第一时隙中发送BCCH信道。频率信道X用于该次发送。类似地，在第二发送方向的时隙中，外部和内部收发信机都在频率信道X上接收终端发出的呼叫建立信息串。为内部服务区提供服务的收发信机TRX1的接收方向帧402中第二时隙未用，以免干扰从外部区域向TRX2发出的帧406中的呼叫建立请求。为内部服务区提供服务的收发信机的发送方向帧400的第一和第二时隙也未用。
让我们考察本发明的另一优选实施例。图5说明了该实施例的帧结构。基站框310生成收发信机的时钟信号312、314。该图示出了为内部服务区提供服务的收发信机TRX1的发送帧和接收帧500和502，为外部服务区提供服务的收发信机TRX2的发送帧和接收帧504和406。如前所述，在发送业务信道中，TRX1采用给定频带X，它包括不同发送方向的特定物理频带。在发送业务信道中，TRX2采用给定频带Y，它包括不同发送方向的特定物理频带。第一和第二收发信机300、302的TDMA帧周期的定时与上述例子中相同，即延迟了第二收发信机的接收方向帧304。
在本发明的方案中，为外部服务区提供服务的基站收发信机发送与基站相关的信息。在为外部服务区提供服务的收发信机的帧504的第一时隙中发送BCCH信道。该时隙在频率信道Y上发送。在其它发送方向的对应时隙中，外部和内部收发信机都在频率Y上接收终端发出的呼叫建立信息串。为内部服务区提供服务的收发信机的帧500中第一时隙未用。此外，为外部服务区提供服务的收发信机TRX2的发送和接收方向帧504、506中的最后一个时隙未用，以免干扰从为内部服务区提供服务的收发信机TRX1来的第一时隙中的呼叫建立请求。
为外部和内部服务区提供服务的收发信机的结构通过现有技术实现。但是，设备的操作需要按照本发明的前述内容进行改进。
本发明的方案使得仅有一个收发信机需要覆盖外部服务区。为此，耦合到第一收发信机300的天线装置302可以位置较低，并且不需要高功率、定向天线。仅是耦合到第二收发信机304的天线装置308要求放大器306中高倍放大，接收方向上的天线杆预放大器，以及根据具体实现，可能要求较高的连接性和较高的位置。这使得在建构小区时大幅度节省了成本。
尽管以上结合按照附图的例子描述了本发明，但本发明显然并不局限于此，在后附权利要求书所公开的创新思想的范围内，可以通过不同方式进行改进。
权利要求
1．一种TDMA无线系统的基站，该基站包括适于与基站区域内的终端通信的至少两个收发信机(300,304)，基站适于向终端发送与其自身相关的信息，收发信机适于与多个服务区内的终端通信，这些服务区至少部分不同，从而形成了内部服务区(202)和外部服务区(204)，其特征在于，仅由为外部服务区提供服务的收发信机(304)适于发送与基站相关的信息。
2．根据权利要求1的基站，其特征在于，延迟为外部服务区(204)提供服务的收发信机(304)的接收定时，以补偿传播时延的影响。
3．根据权利要求1的基站，其特征在于，为外部服务区提供服务的收发信机在预定时隙中适于发送与基站相关的信息。
4．根据权利要求3的基站，其特征在于，与在相反传输方向上发送基站相关信息的时隙相同的时隙上，为外部服务区提供服务的收发信机适于接收终端所发送的呼叫建立信息串。
5．根据权利要求3的基站，其特征在于，与在相反传输方向上为外部服务区提供服务的收发信机发送基站相关信息的时隙相同的时隙上，为内部服务区提供服务的收发信机适于接收终端所发送的呼叫建立信息串。
6．根据权利要求3的基站，其特征在于，为内部服务区提供服务的收发信机适于向终端发送信息，使得对应于所述预定时隙的时隙以及紧随其后的时隙未用于与终端的通信。
7．根据权利要求3的基站，其特征在于，为外部服务区提供服务的收发信机适于向终端发送信息，使得帧的最后一个时隙未用于与终端的通信。
8．TDMA无线系统的一种数据发送方法，该TDMA无线系统包括与其区域内终端通信的多个基站，在基站中使用的至少两个收发信机(300,304)，以形成至少两个服务区(202,204)，这两个服务区至少部分不同以形成一个内部服务区(202)和一个外部服务区(204)，每个收发信机为一个服务区提供服务，基站向终端发送其自身的相关信息，其特征在于，仅由为外部服务区提供服务的收发信机(304)向终端发送与基站相关的信息。
9．根据权利要求8的方法，其特征在于，延迟为外部服务区提供服务的收发信机的接收定时，以补偿传播时延的影响。
10．根据权利要求8的方法，其特征在于，为外部服务区提供服务的收发信机在预定时隙中发送与基站相关的信息。
11．根据权利要求10的方法，其特征在于，与在相反传输方向上发送基站相关信息的时隙相同的时隙上，为外部服务区提供服务的收发信机接收终端所发送的呼叫建立信息串。
12．根据权利要求10的方法，其特征在于，与在相反传输方向上为外部服务区提供服务的收发信机发送基站相关信息的时隙相同的时隙上，为内部服务区提供服务的收发信机接收终端所发送的呼叫建立信息串。
13．根据权利要求10的方法，其特征在于，为外部服务区提供服务的收发信机向终端发送信息，使得帧的最后一个时隙未用于与终端的通信。
全文摘要
本发明涉及TDMA无线系统的一种数据传输方法和基站,该基站包括与基站区域内的终端通信的至少两个收发信机(300,304),基站向终端发送与其自身相关的信息,收发信机与多个服务区内的终端通信,这些服务区至少部分不同,从而形成了内部服务区(202)和外部服务区(204)。为了使小区的实现较为有利,仅由为外部服务区提供服务的收发信机(304)发送与基站相关的信息。
文档编号H04B7/26GK1225765SQ98800559
公开日1999年8月11日 申请日期1998年4月29日 优先权日1997年4月29日
发明者朱哈·卡斯宁, 帕沃·波卡 申请人:诺基亚电信公司