在无线电通信系统中数据传输的方法

专利名称：在无线电通信系统中数据传输的方法
技术领域：
本发明涉及具有TDD和FDD传输方法的一种组合的无线电通信系统中数据传输的方法。
在无线电传输系统中，数据(例如语言，图象信息或其它数据)是借助电磁波经过一个无线电接口传输的。无线电接口是关系到一个基站和用户台之间的连接，其中用户台可以是移动台或位置固定的无线电通信台。其中电磁波发射是用载波频率进行的，载波频率位于各个系统预先规定的频带上。对于未来的无线电通信系统，例如UMTS(万能移动电信系统)或第3代的其它系统，频率安排在大约为2000MHz的频带内。
此时对于第3代移动无线电通信系统，需要一种TDD(时分双工)和一种FDD(频分双工)模式。对于TDD模式，在第一个频带上对于上行和下行方向应该使用由TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)的一种组合的用户分离方法，其中在两个传输方向的时隙内，使用一种具有过渡时间断开的一种突发脉冲序列式的传输以及大的发送功率的减小。对于FDD模式，在其中将不同的频带分配给上行和下行方向(第二个和第三个频带)，使用CDMA用户分离方法。两种模式的区别明显地是在于数据传输和信道结构的特征。为此，对于两种模式需要不同的接收器。虽然两种模式用同样的带宽运行，例如5MHz，但是具有用户专用扩展编码(Spreizkode)的扩展本身按照CDMA用户分离方法在两种模式中是很不相同的。
本发明的任务是，提出一种数据传输的方法，而这种方法利用两种模式的优点，然而却要减少参与数据传输的部件的复杂性。此任务是通过具有权利要求1的方法解决的，即在无线电通信系统中，在至少一个基站和用户台之间经过一个无线电通信接口的数据传输方法，在其中按照TDD传输方法，安排了第一个频带作为数据传输，其中在第一个频带内的传输方向是通过至少一个转换点分开的，按照FDD传输方法，安排了第二个和第三个频带作为数据传输，其中第二个频带是用作下行方向和第三个频带是用作上行方向的，对于FDD传输方法，下行方向利用了第一个信道结构，其中在第一个频带下行方向的传输是连续进行的，在其中利用了与第一个信道结构相匹配的第二个信道结构。本发明的优异的进一步结构由从属权利要求中获悉。
为此按照本发明建议，FDD传输方法下行方向使用的第一个信道结构作为参考也可以使用在TDD传输方法上，并且将与第一个信道结构相匹配的第二个信道结构使用在下行方向。两种模式之间的干扰减小了，并且传输容量总的提高了。
与至今为止建议的TDD传输方法相反，如在FDD传输方法中一样，使用一种连续的传输。在连续传输时与突发脉冲序列方式传输相反，废除了突然的发送功率变化。通过废除在下行方向前后连续传输的两个突发脉冲序列之间的保护间距，提高了传输容量。
其中优异的是，在第一个和第二个信道结构中的数据成分和信道测量序列是在一个循环顺序中交替变化的。数据成分是从属于不同用户台的，和信道测量序列是可以被所有的用户台使用作为信道评估。由一个基站发送的信道测量序列和数据成分之间没有重叠，则在信道评估和数据检测时干扰的干涉保持得很小。
从而避免了迄今为止系统的缺点。在一个按照IS-95标准的CDMA移动无线电系统中有一个连续的试验信道，作为每个基站的信道评估。这个试验信道(Pilotkanal)用很小的发送功率与用户信号平行地发送，这样由于干涉持续的时间长，直到移动台的信道评估足够的好。在目前已经建议的W-CDMA移动无线电通信系统中，每个信道包括有几个的，在时间上嵌入的试验符号(Pilotsymbol)。因为所有信道在一个频带上又重新重叠，在信道评估时必须考虑不同信道之间的干涉。按照本发明下行方向的信道结构避免了这个缺点，因为对于所有信道和两种模式可以很快地，并且高质量地进行信道评估。
为了利用柔性地提高容量(软容量(soft capacity))的优点，频带是宽带的，并且数据成分是用一种用户以及信道专用的扩展编码分开的。
在上行方向在第一个频带中的传输是不连续的，在由保护间距分开的时隙中进行的，此时在第一个频带上，将用户台的一个随意的存取的时间间隔安排在接近转换点处。在向上行方向上两种模式的信道结构是有区别的。
为了改进用户台上的信道评估，最好对多个信道测量序列进行分析。这个可以通过综合考虑以提高质量，特别是用户速度慢或者传输信道只能慢慢地变化时。特别是对于快的用户可以对多个信道测量序列使用内插法以及外插法。此外不必要区分基站，使所有的基站使用不同的信道顺序。优点是，多个基站在下行方向使用同样的信道测量序列，然而信道测量序列是从基站用不同的编码相位发送的。在接收侧，在用户台信道评估时，可以使用传输信道与多个基站的信道评估的一个循环相关。此外，具有不同编码相位的这样的信道测量序列是正交的，是以基站在一定程度的时间上的同步为先决条件的。
为了减少干涉，在对同时传输的数据进行检测时，建议使用按照DE 41 21 356 A1的一个公共检测器(联合检测器)或按照DE 19747 454的一个横向滤波器以减小最强的干扰信号。在两种模式中可以运行的用户台，最好对于TDD和FDD传输方法使用一个公共的检测算法。通过两种传输模式的比较好的协调，在用户台上一个基本上等同的信号处理是可能的。
本发明的实施例借助于附图进一步地进行叙述。
其中表示附

图1移动无线电通信网的一个框图，附图2数据传输的简图，附图3CDMA传输方法的简图，附图4发送器的一个框图，附图5接收器的一个框图，和附图6TDD和FDD传输方法的信道结构的简图。
在附图1中表示的无线电通信系统，在它的结构上对应于一个已知的GSM-移动无线电通信网，而移动无线电通信网是由很多移动电话总局MSC组成的，移动电话总局是相互连成网络的，以及建立到固定网PSTN的入口。此外这些移动电话总局MSC各自至少与一个基站控制器BSC相连接。每个基站控制器BSC又允许与至少一个基站BS连接。一个这样的基站BS是一个无线电通信台，无线电通信台经过一个无线电通信接口可以与用户台，例如移动台MS建立无线电通信连接。
在附图1上表示了例如三个无线电通信连接，用来在三个移动台MS和一个基站BS之间传输有用信息和信令信息，其中分配给一个移动台MS两个数据信道DK1和DK2和分配给其它的移动台MS各自一个数据信道DK3以及DK4。每个数据信道DK1…DK4代表一个用户信号。
一个运行-维护中心OMC实现对移动无线电通信网以及它的部件的检查和维护功能。这种结构的功能特性被按照本发明的无线电通信系统所利用；然而本发明也是可以转移到其它的无线电通信系统中的。
如果只分析移动台MS与基站BS之间的无线电通信接口，则这个传输系统可以用附图2表示。一个发送器经过一个传输信道将调制过的基础脉冲传输给一个接收器，接收器确定系统基础脉冲响应，并且进而在信号处理器中对包括在调制中的数据进行检测。发送器和接收器可以分别在移动台MS和基站BS中实现。
按照附图3将多个基础脉冲组合成一个符号。在基础脉冲上加上不同的相位构成不同的符号。一个传输信道是由相同符号，扩展编码的一个序列构成的。将一个一定的符号使用在一个传输信道上，并且此符号因而是信道独有的。进而一个传输信道由一个载波频率和附加地由一个时隙所代表。准备传输的信息是通过符号调制被编码的。通过一个信道的两个前后跟随的符号之间的幅值-和/或相位变化来传输数据。在数字系统中，这些至少是两个协调一致的变化可能性。
对于CDMA传输方法的特殊情况，一个码片是一个基础脉冲。两个不同的基础脉冲在一种BPSK调制中通过一个码片形状的180°的相位变化来构成。于是例如16个这样的码片组合成为一个符号，其中码片的选择和码片的顺序规定了一个扩展编码。
一种可供选择的可能性在于，例如4个码片组合成一个符号。这对应于在W-CDMA传输方法中的最小的分离系数。由此，虽然比较少的信道是可以区分的，然而为区分信道也只需要比较少的采样。通过比较少的符号节拍，在发送器和接收器的构造上也出现比较小的复杂性。
按照附图4上的发送器，是由一个编码器，一个基础脉冲发生器，一个功率放大器和与传输媒体的一个耦合器组成的。发送器在基础脉冲序列节拍发生器中产生基础脉冲，基础脉冲经过功率放大器被传输给耦合器(天线或声音发射器)。在编码器中依赖于准备传输的数据，从总的可供使用的基础脉冲的储备中，选定那个基础脉冲被发送出去，并且以什么样的通常为复数的调制系数来调制那个基础脉冲。
不同的传输方法在基础脉冲储备上是有区别的。其中可以使用一个，多个或大量的基础脉冲。这些基础脉冲在它们的时间扩展上可以是任意的，并且在基础脉冲序列节拍的持续时间上是不确定的。当基础脉冲长于基础脉冲序列节拍的一个周期时，在发送器中已经出现了基础脉冲的重叠。
在接收器的一个信号预处理装置中进行下列的信号处理放大，频率转换，模拟滤波，A/D-转换和数字滤波。特别是接收器的总滤波特性继续改变已经由传输信道修改过的基础脉冲。在数字滤波器的输出端得到以基础脉冲序列节拍为节拍的，一个系统基础脉冲响应序列。这重叠的系统基础脉冲响应序列，被输入给信号处理和检波器。
接收侧的信号处理以简图方式表示在附图5上。信号处理包括确定系统基础脉冲响应，在分析处理测量序列期间确定至少一个横向滤波器的滤波系数，在一个一级或多级的横向滤波器中检测采样值的携带数据的部分，和横向滤波器输出结果的解码。对于横向滤波器也可以有选择地使用一种用于公共检测的数字信号处理，如在DE 197 33860中使用的。基础脉冲选择和横向滤波器选择的实施结构可以从德国专利文献DE 197 47 454中获悉。这种信号检测方式可以在两个传输方向上使用。
附图6表示了在两种传输方法中基站BS与移动台MS之间的无线电接口。在不同频带FB1，FB2，FB3上的传输相互是同步的。其中使用例如具有B＝1.6MHz带宽的频带。
在TDD传输方法时，利用第一个频带FB1不仅用于下行方向DL(从基站BS到移动台MS)而且用于上行方向UL(从移动台MS到基站BS)，其中一个转换点将传输方向分开。在FDD-传输方法时，对于两个传输方向的频带是分开的。这样对于下行方向DL利用第二个频带，和对于上行方向UL利用第三个频带FB3。
两种传输方法将准备传输的数据分成同样的长度的fr帧。可选择的是，一种传输方法的帧长度也可以是另外的帧长度的倍数。在一个fr帧内在两种传输方法时信道测量序列ma和数据成分da交替变化。其中特别是在下行方向DL中的信道结构是相互协调的。
在TDD-传输方法时，在下行方向DL是连续的，也就是说不是突发脉冲序列式发送的。在一个信道测量序列ma后面跟随着数据成分da。信道测量序列ma可以用于所有移动台MS的信道评估，与此同时各数据成分da被单独地分配给各个的移动台MS。
对于两种传输方法和两个传输方向，多个用户的信号同时在一个频带FB1，FB2，FB3上传输，其中借助于单独的扩展编码进行区分。随后使用一个CDMA(码分多址)用户分离方法，这种方法通过一个或多个扩展编码或扩展系数的变化的从属关系，使基站BS与移动台MS之间连接的数据速率容易地相互匹配成为可能。
在TDD传输方法中，在转换点后面跟随着一个时间间隔，而时间间隔被移动台MS随意利用作为要求资源分配的存取信道。上行方向UL中，在时隙中使用一种突发脉冲序列式的传输，在其中从移动台MS发送的无线电程序块(Funkblock)在两个数据成分da之间各自包括一个信道测量序列ma。在无线电程序块之间安排了传输间隔作为保护间距，为了被接收信号的比较好的可分离性。
在FDD传输方法中，上行和下行方向UL，DL具有与TDD传输方法下行方向DL同样的和相应的构造。当连续传输时，信道测量序列ma和数据成分da循环地交替变化。
在TDD和FDD传输方法中，下行方向DL的信道结构的同样性简化了移动台MS的接收器结构，而移动台MS支持两种传输方法和使用一种共同的检测算法。接收侧信号分析处理的一个特别重要的部分是信道评估。信道评估用作为，评估无线电通信接口的信道特性，和通过选择单独的滤波系数建立一个信道模型，而模型在数据检测时对于纠正在信道中被干扰的数据作出贡献。信道评估是以信道测量序列ma为基础进行的，其信号形状在接收器中是预知的。
对于在附图1上已经表示的移动无线电通信系统，多个相邻的基站BS发送同样的信道测量序列ma，而信道测量序列包括同样的码片序列。然而这些相互同步的基站BS的每一个发送的码片序列的开始具有不同的编码相位。从而在接收侧，在移动台MS上有可能对多个基站BS同时进行信道评估，其方法是与码片序列进行一个循环相关。通过循环相关对于每个基站BS产生一个测量窗，这个测量窗使分开地确定滤波系数成为可能。
对多个信道测量序列ma的计算进行内插，或在进行快速计算时进行外插，以便改善特别是对于快速运动的移动台MS的信道评估。从一个基站BS发送的信道测量序列ma具有最大的发送功率，并且没有与数据成分da的重叠，以便不允许信道评估的功能方面的失真出现。
权利要求
1.在无线电通信系统中，在至少一个基站(BS)和用户台(MS)之间经过一个无线电通信接口的数据传输方法，在其中-按照TDD传输方法，安排了第一个频带(FB1)作为数据传输，其中在第一个频带(FB1)内的传输方向是通过至少一个转换点分开的，-按照FDD-传输方法，安排了第二个和第三个频带(FB2，FB3)作为数据传输，其中第二个频带(FB2)是用作下行方向(DL)和第三个频带(FB3)是用作上行方向的，-对于FDD-传输方法，下行方向(DL)利用第一个信道结构，其特征为，在第一个频带(FB1)下行方向(DL)的传输是连续进行的，在其中利用了与第一个信道结构相匹配的第二个信道结构。
2.按照权利要求1的方法，其特征为，在第一个和第二个信道结构中，数据成分(da)和信道测量序列(ma)在一个循环顺序中是交替变化的，其中数据成分(da)是从属于不同的用户台(MS)的。
3.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，频带(FB1，FB2，FB3)是宽带的，并且数据成分(da)是用一个用户单独的或信道单独的扩展编码分离的。
4.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，在第一个频带(FB1)上行方向(UL)的传输是不连续的，是在由保护间距隔开的时隙中进行的，和在第一个频带(FB1)中在转换点附近安排了一个时间间隔用于用户台(MS)的随意存取。
5.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，从基站(BS)，信道测量序列(ma)是用最大的发送功率和不与数据成分(da)重叠地发送的。
6.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，在信道评估时，在一个用户台(MS)上使用多个信道测量序列(ma)用来确定传输信道。
7.按照权利要求6的方法，其特征为，在信道评估时，在一个用户台(MS)上进行多个信道测量序列(ma)的内插以及外插计算。
8.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，多个基站(BS)在下行方向(DL)使用一个同样的信道测量序列(ma)，信道测量序列(ma)是由基站(BS)用不同的编码相位发送的。
9.按照权利要求8的方法，其特征为，在信道评估时，在一个用户台(MS)上使用一种循环相关性用于通向多个基站(BS)的传输信道的信道评估。
10.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，当检测同时传输的数据时，进行一个共同的检测，或进行一个减小其它基站的至少一个干扰信号的横向滤波。
11.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，在一个用户台(MS)上，对于TDD和FDD传输方法使用一种共同点很多的检测算法。
12.按照上述权利要求之一的方法，其特征为，基站(BS)在时间上是相互同步的。
全文摘要
建议将用于FDD传输方法下行方向的第一信道结构作为参考也用于TDD传输方法,并且将与第一信道结构相匹配的第二个信道结构用于下行方向。和在FDD传输方法中一样可以使用连续传输。此时,与突发脉冲序列传输相反废除突然的发送功率变化。由于放弃了在下行方向的两个前后连续传输的突发脉冲序列间的保护间距,提高了传输容量。在第一和第二信道结构中,数据成分和信道测量序列在循环顺序中交替变化。数据成分从属于不同用户台,而信道测量序列作为信道评估可以使用于所有用户台。
文档编号H04B1/707GK1255798SQ9912356
公开日2000年6月7日 申请日期1999年11月8日 优先权日1998年11月6日
发明者G·里特 申请人:西门子公司