专利名称：在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法
技术领域：
本发明涉及在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法。特别是，本发明涉及在蜂窝远程通信网络中一种能减少干扰的数据传输方法。
最近，例如，按照GSM标准进行工作的蜂窝远程通信网络已经广泛地推广。
A)蜂窝网络结构一般地说，这样的网络包括多个小区。在每一个小区中，至少提供了一部固定的和不移动的收发信机装置(第一类型)，分别称为基站BS或基站收发信机BTS，在一条无线链路(Um接口)上跟处于该小区里面的被称为移动台MS的多个移动收发信机装置(第二类型)建立通信联系。小区的结构是按照这样一种方式分层组成的，使得每一部各自的基站BS都被连接到一部所谓的基站控制器装置BSC，它对处于各自的多个小区中的各基站装置BS进行控制。接着，每一部这样的基站控制器装置BSC又跟一部所谓的移动交换中心MSC进行通信，MSC控制着多个BSC装置，并提供一种接入例如一个ISDN网络那样的公共交换电话网络PSTN的可能性。
这种远程通信网络的蜂窝结构是这样的，它使得，一般地说，每一个小区都被6个相邻的小区所环绕，这6个小区中的每一个都安装了一部各自的基站装置BS。每一部基站装置BS被设计和定制成这样，使得它的发射功率至少能覆盖各自的小区区域，以便在基站装置BS以及处于该小区之内的各移动台MS之间建立无线通信。然而，实际上，小区的各边界不能被假定为严格的，但是，从基站的发射范围来说，各小区应当被看作是部分地互相重叠的。其结果是，当一个移动台MS(第二类型的收发信机装置)从各相邻小区的多于一个基站BS(第一类型的收发信机装置)接收各种信号时，在小区的各边界处，可能出现各种干扰问题，这个问题将在下面进一步地详细叙述。
B)传输原理在这样的蜂窝远程通信网络中，存在一种第一传输方向，即，从被称为基站BS的第一类型的收发信机装置到作为第二类型的收发信机的各移动台MS。被称为下行链路DL的这种传输意味着基站BS发送数据以及移动台MS接收数据。第二传输方向就是所谓的上行传输UL。接着，移动台MS向基站BS发送数据，以及基站BS接收数据。
蜂窝远程通信系统按照时分多址，即TDMA原理进行工作。这意味着，在一条各自的信道(联系于一个预定的频率)上实现数据的传输，并且，在每一条信道上可用的传输时间被多个移动台MS所共享。在下行链路DL以及上行链路UL上，都以脉冲串(burst)为单位来发送这样的数据，每一脉冲串都在一个预定的时间间隔，即，一个所谓的时隙TS中发生。定义了一个预定数目n的各时隙TS[j]，(0≤j≤n-1)，来形成一个帧F。根据GSM说明书，n=8，即，8个TS(TS
，…，TS[7])形成一帧。因此，假定使用一条全速率语音业务信道，按最高限度来说，在每一个第n时隙中，n个移动台可以跟一个基站进行通信，反之亦然。然而，应当指出，在使用一条半速率语音业务信道的情况下，在每一帧中，可以有2×n个移动台MS跟一个基站BS进行通信。
到目前为止，介于基站BS以及各移动台MS之间的一次传输被这样安排，使得下行传输DL发生在一个第一帧F[i]，而各移动台的“回答”的接收，即，上行传输UL，则发生在一个后继的帧F[i+1]之中。各帧的序列出现在所谓的多帧结构中，采用一种26帧的多帧用于语音和数据传输，以及一种51帧的多帧用于信令信息的传输。
然而，在蜂窝网络中最新的开发成果已经导致一种TDD/TDMA的传输原理。即，在按照TDMA原理进行工作的蜂窝网络中，附带地引入了时分双工TDD。一般地说，时分双工意味着在一个单独的频率或信道上，以分时方式进行数据的发送和接收。换句话说，结合按照TDMA的以帧为单位的传输，在一条各自的信道上的一个帧F里面，出现这样一种情况，即，在时隙TS[j]中发送数据，而在同一帧里面的一个后继的时隙TS[j’]中接收数据。特别是，根据TDD的原理，在一帧的各时隙中交替地进行发送和接收。例如，考虑一个基站收发信机装置BS，在具有奇数号码的各时隙中分别进行发送或下行DL，而在具有偶数号码的各时隙中分别进行接收或上行UL。
图1表示在常规的TDD/TDMA传输中，在一帧F中各时隙TS[i]的这样一种分配。然而，应当指出，上行UL发生在具有奇数号码的各时隙中，而下行发生在具有偶数号码的各时隙中也是可能的。可供选择地，在TDD操作中，可以想象在上行与下行之间，采用这样一种不同的交替时分方法，使得，例如，上行发生在两个紧挨着的各时隙TS(TS[j]以及TS[j+1])之中，并且下行发生在两个进一步的后继的各时隙TS(TS[j+2]以及TS[j+3])之中。
然而，在蜂窝远程通信网络的TDD操作或TDD/TDMA操作中，存在这样一个问题，即，根据特定的情况，可能出现介于上行和下行传输之间的干扰。
现在，依次地讨论这些不同问题的各种实例。
●在异步网络中的各种干扰问题如上所述，蜂窝网络备有多部基站收发信机装置BS，每个小区一部。若各基站互相不同步，则这样一个网络按异步方式进行工作。然而，若各基站互相不同步，则处于相邻的或靠近的各小区之中的上行和下行传输将在不同的时间发生。例如，若移动收发信机装置MS靠近一条小区边界，即处于各相邻小区的至少两个基站收发信机装置BS的发射范围发生重叠的区域以内，则上行传输(发送)将对靠近该移动收发信机装置MS的下行接收产生干扰。
●介于上行和下行之间的不对称分配在介于上行和下行之间的时间分配随不同小区而异的情况下，即，分别联系于第一和第二小区的各基站BS1和BS2，在相邻各小区的小区边界处所发生的介于上行和下行之间的干扰分别具有不对称性或不同的时间分配。图2说明各基站BS1和BS2的这样一种情形的一个实例。如图所示，由于在一条信道上，上行和下行传输都发生在同一时隙之中，所以在各时隙TS[j](j∈[1，2，5，6])中，都可能出现干扰问题。
●在同一区域同一频段上的几家运营商/几种多接入方法迄今为止，已经针对只有一个单独的蜂窝网络的情形进行了以上的说明。这就是说，涉及该网络的蜂窝结构仅由一家单独的网络运营商来运营。
然而，实际上，由于移动通信的日益增长的需求，宁可在同一区域中由几家网络运营商各自运行一个蜂窝网络。而且，这些不同的网络甚至可以使用同一频段。
因此，即使各小区，即，在一家运营商的蜂窝网络的范围内，在各小区中的各基站被同步，要使几家运营商的网络实现同步仍存在困难。因此，人们希望在同一区域和/或在同一频段内的所有网络都具有相同的不对称性，并且在一个各自的TDD/TDMA帧中介于上行部分和下行部分之间采用相同的时间分配比例。
然而，若不同的运营商使用具有不同帧长度的不同无线接入技术，则所希望的这样一种同步关系甚至会成为不可能。例如，在宽带时分多址(WB-TDMA)中，(8个时隙的)帧长度为4.615ms，而在宽带码分多址(WB-CDMA)中，帧长度为10ms。图3表示按照不同的无线接入技术进行工作的两个基站BS1和BS2的这样一种情形。应当指出的是，图中仅示出了宽带CDMA帧的时隙TS
到TS[5]，因此，所表示的是不完整的。然而，可以很明显地看出，在宽带CDMA的一个单独的时隙期间，可以发送差不多两个时隙的宽带TDMA帧。因此，在这样一种情况下，很可能出现各种干扰问题。
已经通过以上的实例来说明在这样一种情况下的各种原理问题。然而，它并不代表实际上实施的各种系统的当前趋势。根据欧洲电信标准协会(ETSI)的最新决定，宽带TDMA的原理不再被考虑用于经由空中接口(Um接口)的传输。取而代之的是，在欧洲已经决定，宽带CDMA基于频分多址FDD，以及TD-CDMA基于时分多址TDD(=时分CDMA=CDMA/TDMA)。FDD和TDD这两种模式的帧长度都是10ms。然而，TDD模式被设计为形成16个时隙的一帧。因此，在各种不同的传输模式下，对应于相同的帧周期可以有不同的时隙数目，在这种情况下。如上所述的类似问题将明显地出现。
虽然最近已经提出了按照欧洲数字无绳电话(DECT)标准以同步方式进行工作的各种网络，但是在这样的网络中，上述第二和第三类型的各种问题仍然没有解决。
因此，本发明的一个目标就是提供在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，借助于这种方法，使各种干扰问题得以减少。
根据本发明，通过在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法就能达到这个目标，在该系统中，以脉冲串为单位来发送数据，每一脉冲串占用连续的各帧其中之一的一个时隙，每一帧包括一个预定数目的时隙，并且，在每一帧的一个单独的时隙内，可以在从所述第一收发信机装置到所述各自的第二收发信机装置的第一传输方向上，或者在从所述各自的第二收发信机装置到第一收发信机装置的第二传输方向上，介于一个第一收发信机装置以及多个各自的第二收发信机装置其中之一之间传输数据，其中，在连续的各帧中的一个第一帧中，在向其分配用于传输的一个时隙中，各自的第二收发信机装置向所述第一收发信机装置进行传输，以及在连续的各帧中的一个后继的第二帧中，在向其分配用于传输的一个不同的时隙中，各自的第二收发信机装置向所述第一收发信机装置进行传输。本发明的各种进一步的有利的开发如在各项从属权利要求中所陈述的那样。
特别是，本发明采用这样一种传输原理，使得在介于一个基站BS以及各移动台MS之间的各自的传输方向UL，DL上的传输不再在各帧的固定的各时隙中进行。这就是说，通过一帧一帧地改变用于在一个基站BS以及一个各自的移动台MS之间进行传输的各时隙TS，来实现在一个TDD帧里面的时间跳动。在用于上行或下行的一帧里面的所有时隙中，或者在一个TDD帧里面的上行和下行传输的两个方向中，都可能出现这样的时间跳动。
由于在一帧里面的所有时隙中的时间跳动，在该帧中将不再出现一个上行部分和/或下行部分。因此，介于各传输方向，各运营商以及相邻的各小区之间的干扰将被平均掉。这样一来，由于干扰平均(方法)，来自相同频段以及来自相同区域，来自相邻的各小区或者来自按照一种不同的无线接入技术进行工作的其他各运营商的各蜂窝网络的干扰都得以减少。
而且，由于介于上行链路和/或下行链路之间的干扰平均，就能有利地实现不对称的资源分配。因此，本发明向动态信道分配(DCA)原理提供一种有利的变通方案。尽管如此，本发明还可以结合DCA的原理来加以应用。换句话说，在本发明中，可以附带地应用DCA，以便将作用于该小区的其他干扰现象平均掉。例如，通过使用信道编码以及一种被称为交织的误码控制技术，就能实现这样的干扰平均。交织是一种用于将各种脉冲串误码改变为随机误码的技术。在发送的过程中，若被发送数据的内容的一部分被丢失，则通过在接收侧的一个信道解码器，就能纠正各种误码。
下面，将借助于实例并参照诸附图，对本发明进行更详细的说明，在诸附图中图1表示在常规TDD/TDMA传输中，在上行和/或下行传输的一帧F中各时隙TS[j]的分配的一个实例；图2表示在上行和下行传输中分别具有一种不同的时间分配的各基站BS1和BS2的一种情况的一个实例；图3表示根据不同的无线接入技术进行工作的两个基站BS1和BS2的各帧的一个实例；图4表示根据本发明的具有连续的各TDD帧的，用于下行传输的时间跳动的一个实例；图5表示根据本发明的具有连续的各TDD帧的，用于上行传输的时间跳动的一个实例；图6表示根据本发明的具有连续的各TDD帧的，用于下行和上行传输的时间跳动的一个实例；下面，参照诸附图，对本发明的各实施例进行详细说明。
最近，在各TDD帧中，针对介于一个基站BS以及各自的移动台MS之间的上行/下行传输，固定地和时变地分配各时隙。因此，在每一个TDD帧中，存在上行部分和下行部分。
然而，根据本发明，在一个小区或者针对每一个各自的基站BS，时间跳动是在所有的时隙中完成的，并且在该帧中不再有上行和/或下行部分。
这就是说，在为下行传输进行时间跳动的情况下，只有上行传输才有固定分配的各时隙。另一方面，在为上行传输进行时间跳动的情况下，只有下行传输才有固定分配的各时隙。而且，若为上行和下行传输进行时间跳动，则在一帧中，没有一个传输方向具有固定分配的各时隙，并且不会出现下行部分和上行部分。
图4至图6参照于在各自连续的时间间隔t1和t2中出现的相继的各帧F[i]和F[i+1]来说明本发明。
对以下的说明来说，假定各帧/各时隙都属于为小区而提供的一个个别的基站BS的上行和下行传输。介于连续的各帧以及各自的时隙之间所画的箭头是为了表示介于基站BS以及一个各自的移动台MS之间，针对一种传输方向(UL/DL)的时间跳动。应当注意的是，在其中发生一次传输的每一个时隙都指定一次介于基站BS以及一个各自的移动台MS之间的一次传输。特别是，由于根据本发明而发生的时间跳动，在其中发生介于基站BS以及一个各自的移动台MS之间的传输的时隙可能在每一个新帧中发生改变。
图4表示本发明的一个实施例，在其中上行方向UL的传输是在固定分配的各时隙TS中进行的。然而，对下行传输方向DL来说，则需要实行时间跳动。这意味着介于基站BS以及一个各自的移动台MS之间的下行传输发生于每一帧的一个不同的时隙之中。即，针对下行传输DL的时间跳动是在，并且被限制于，未被上行传输UL占用的那些时隙TS[j]之中进行的。
一般来说，针对下行传输的时间跳动被这样执行，使得在一个第一帧F[i]的一个时隙TS[1]中，从基站BS到一个各自的移动台MS的数据传输被转移到一个后继的帧里面的一个时隙TS[k]之中，这里，0≤k，1≤n-1以及k≠1。
在根据图4的专门描绘的实施例中，上行传输UL发生在每一帧的各时隙TS[j]之中，其中j=
。而且，在图4所示的实例中，TS[1]被转移到TS[2]，TS[2]被转移到TS[4]，TS[4]被转移到TS[1]，TS[5]被转移到TS[7]，TS[7]又被转移到TS[5]。
显而易见，3个时隙TS[j]被用于上行传输，而5个时隙TS[j]则被用于下行传输。因此，有利地实现了针对各自的传输方向的可用的传输容量的不对称资源分配。
图5表示又一个实施例，在其中，在固定分配的各时隙中进行下行方向DL的传输。然而，对上行传输UL来说，则需要进行时间跳动。应当指出的是，如上所述的针对图4的时间跳动原理跟应用于图5所示的实例的时间跳动的原理是相似的，后者描述了用于上行传输的时间跳动。
在根据图5而专门地描述的实例中，下行传输DL发生在每一帧的各时隙TS[j]之中，其中j=[2，4，5，7]。而且，在图5所示的实例中，TS
被转移到TS[3]，TS[1]被转移到TS[6]，TS[3]被转移到TS[1]，以及TS[6]被转移到TS
。
此外，在根据图5的实例中，4个时隙分别地被分配给上行与下行传输。因此，在本例中，选择对称的资源分配。
图6表示根据本发明的又一个实施例，根据该实施例，在后继的各帧F[i]的全部时隙TS[j]中进行时间跳动。因此，在后继的各帧中，下行或上行传输都不在固定分配的各时隙中进行。同样在本例中，3个时隙TS被用于上行方向的传输，即，从一个小区各自的移动台MS向基站BS，而5个时隙TS则被分配用于下行方向的传输。因此，同样根据图6所示的实例，采用了不对称的资源分配。
详细地说，用于上行传输UL的时间跳动被这样执行，使得在所示的F[i]和F[i+1]中，TS
被转移到TS[2]，TS[3]被转移到TS[4]，TS[6]被转移到TS[7]。而且，对下行传输DL来说，时间跳动被这样执行，使得TS[1]被转移到TS[3]，TS[2]被转移到TS[1]，TS[4]被转移到TS
，TS[5]被转移到TS[6]，以及TS[7]被转移到TS[5]。
可以根据一个预定义的伪噪声序列来进行时间跳动(即，介于各连续帧的各时隙之间的跳动)。这个序列被各自的发射机和接收机所知晓(类似于在GSM中结合跳频的频率序列)。然后，由基站BS根据基站的测量结果来控制定时增量TA(因介于基站BS以及一个各自的移动台MS之间的距离而引起的)。因此，定时增量控制不会比在不使用时间跳动的情况下更困难。对一个基站BS来说，时间跳动序列是正交的。这意味着各序列是这样一种情形，即，介于(多个移动台MS到基站BS)的各连接之间，或者介于上行链路UL或下行链路DL之间，不存在干扰。就正交性来说，时间跳动类似于相对于一个基站BS的动态信道分配DCA。
一般地说，在一个TDMA网络中，由于运行时间的差异，移动台MS应当调整它的定时增量。若移动台MS相对于基站BS发生移动，则这些运行时间差异就作为在小区内不同的传输路径长度的一个结果而出现。因此，对一个移动台来说，不可能在用于下行接收的时隙之后，立即开始上行传输。
然而，某些TDMA终端能够支持同时接收和发送。例如，在按照具有多时隙传输的GSM/HSCSD(HSCSD=高速电路交换数据)方式来进行工作的系统中，就是这样的情形。若在系统中采用这样的终端，则它依赖于移动台MS的能力，若移动台能够同时接收和发送，则不管是否处于下行接收的时隙之后，都可以立即开始上行传输(反之亦然)。
以上参照于以基站能使用的一个特定频率发送的各连续帧，已经说明了本发明的上述实例。然而，应当指出，本发明的在各TDD帧里面的时间跳动可以跟进行跳频的一个实例结合起来。在这样一种情况下，上述实例仍将保持有效，除了帧F[i]在物理上以不同于后继帧F[i+1]的频率进行发送的情形以外。可以选择性地改变不同的频率，并且可以在可用于各基站BS的多个频率中进行选择。
如上所述，根据本发明，在各TDD帧中采用时间跳动，通过对所出现的干扰进行平均来减少干扰。待平均的干扰来自同一频段并且来自同一区域，或者这些干扰可能来自其他运营商所运营的各网络。由于对介于上行和下行之间的干扰进行平均运算，所以能实现介于各传输方向之间的不对称资源分配。
本发明适用于TDMA以及CDMA/TDMA网络的情形。在按照CDMA/TDMA(TD-CDMA时分CDMA)原理进行工作的系统中，通过使用不同的扩频代码，几个用户可以共享一个时隙。
然而，当这样的系统运行于TDD模式时，应当指出，在一个时隙中可能仅有上行或下行传输。这意味着，在一个时隙中，不可能为下行链路分配一组代码，同时也为上行链路分配一组代码。
当实施本发明时，所使用的无线收发信机装置BS，MS都适于按照上述方式进行控制。特别是，将借助于一个基站控制器装置BSC来控制各基站收发信机装置BS。其控制功能可以在一个独立的装置中提供，或者作为基站收发信机装置BS的一部分来实现。基于所发送的控制信号，例如，经由介于基站BS以及移动台MS之间的FACCH，SDCCH或SACCH信道，对移动无线收发信机装置MS进行控制。
人们应当理解，以上的叙述和诸附图只是为了仅借助于实例来说明本发明。可以在所附的权利要求书的范围内，对本方法的各优选实施例加以改变。
权利要求
1．在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，在该系统中以脉冲串为单位来发送数据，每一脉冲串占用一个时隙(TS[j]，j=
)，以及，在每一帧F[i]的一个单独的时隙(TS[j])内，可以在从所述第一收发信机装置(BS)到所述各自的第二收发信机装置(MS)的第一传输方向(DL)上，或者在从所述各自的第二收发信机装置(MS)到第一收发信机装置(BS)的第二传输方向(UL)上，介于第一收发信机装置(BS)以及多个各自的第二收发信机装置(MS)其中之一之间传输数据，其中在连续的各帧的一个第一帧(F[i])中，在向其分配用于传输的一个时隙TS[k]中，各自的第二收发信机装置(MS)向所述第一收发信机装置(BS)进行传输，以及在连续的各帧的一个后继的第二帧(F[i+1])中，在向其分配用于传输的一个不同的时隙TS[1]中，各自的第二收发信机装置(MS)向所述第一收发信机装置(BS)进行传输，其中，0≤k，1≤n-1，k≠1。
2．根据权利要求1所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中，介于所述第一收发信机装置(BS)以及一个各自的第二收发信机装置(MS)之间的传输在连续的各帧(F[i]，F[i+1])其中之一的预定的和固定的各时隙(TS[j])中，沿着所述第一方向(DL)发生，以及在连续的各帧(F[i]，F[i+1])其中之一的不同的各时隙(TS[k]，TS[1])中，沿着所述第二方向(UL)发生。
3．根据权利要求1所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中，介于所述第一收发信机装置(BS)以及一个各自的第二收发信机装置(MS)之间的传输在连续的各帧(F[i]，F[i+1])其中之一的预定的和固定的各时隙(TS[j])中，沿着所述第二方向(UL)发生，以及在连续的各帧(F[i]，F[i+1])其中之一的不同的各时隙(TS[k]，TS[1])中，沿着所述第一方向(DL)发生。
4．根据权利要求1所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中，介于所述第一收发信机装置(BS)以及一个各自的第二收发信机装置(MS)之间的传输在连续的各帧(F[i]，F[i+1])其中之一的不同的各时隙(TS[k]，TS[1])中，沿着所述第一方向(DL)发生，以及在连续的各帧(F[i]，F[i+1])其中之一的不同的各时隙(TS[k’]，TS[1’])中，沿着所述第二方向(UL)发生。
5．根据前面各项权利要求中任何一项所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中介于所述第一收发信机装置(BS)以及一个各自的第二收发信机装置(MS)之间的传输，在各不同时隙的一个第一数目时隙中，沿着所述第一方向(DL)发生，在各不同时隙的一个第二数目时隙中，沿着所述第二方向(UL)发生，所述第一数目和所述第二数目被这样选择，使得所述第一数目与所述第二数目之和小于或等于在一帧内的时隙数目(n)。
6．根据前面各项权利要求中任何一项所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中，使用可用的各频率其中之一来传输各帧，并且所使用的频率被选择性地改变。
7．根据前面各项权利要求中任何一项所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中，根据TDMA标准来定义各帧。
8．根据前面各项权利要求中任何一项所述的在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法，其中，在每一个TDMA时隙中，在各用户之间可以采用码分多址(CDMA)。
9．一种无线收发信机装置适于按照前面各项权利要求1至8中任何一项所定义的方法进行工作。
全文摘要
本发明提出了在蜂窝远程通信系统中一种用于数据传输的方法,在该系统中,以脉冲串为单位来发送数据,每一脉冲串占用一个时隙(TS[j],j=
),以及,在每一帧F[i]的一个单独的时隙(TS[j])内,可以在从所述第一收发信机装置(BS)到所述各自的第二收发信机装置(MS)的第一传输方向(DL)上,或者在从所述各自的第二收发信机装置(MS)到第一收发信机装置(BS)的第二传输方向(UL)上,介于一个第一收发信机装置(BS)以及多个各自的第二收发信机装置(MS)其中之一之间传输数据,其中,在连续的各帧中的一个第一帧(F[i])中,在向其分配用于传输的一个时隙(TS[k])中,各自的第二收发信机装置(MS)向所述第一收发信机装置(BS)进行传输,以及,在连续的各帧中的一个后继的第二帧(F[i+1])中,在向其分配用于传输的一个不同的时隙(TS[l])中,各自的第二收发信机装置(MS)向所述第一收发信机装置(BS)进行传输,其中,0≤k,l≤n－1,k≠l。
文档编号H04J3/00GK1295741SQ98814087
公开日2001年5月16日 申请日期1998年5月29日 优先权日1998年5月29日
发明者哈里·霍尔曼, 哈努·哈金南, 安特鲁·阿尔弗萨罗 申请人:诺基亚网络有限公司