专利名称：在至少两个基站之间无反作用工作的方法
技术领域：
本发明涉及一个在一个UMTS中至少两个根据CDMA(码分多址)原理工作的基站，优选为室内基站无反作用工作的方法，这两个基站具有部分相互覆盖的无线电区域和/或者到一个通信无线电小区网络。
本发明涉及一种在通信无线电小区网络中至少两个，优选为室内UMTS(通用移动通信系统)基站无反作用工作的方法，这两个基站的无线电区域部分重叠，其中基站使用CDMA(码分多址)多路存取方法传输通信信息，还涉及在一个通用移动通信系统中无反作用工作的一个基站和一个移动站。
还公开了在无绳通信系统中使用用作传输消息或者数据的物理信道。使用这种方式的物理信道，通过从第一个基站到第二个基站的无线电接口，传输例如实时视频音频数据或者新的实时数据。在双工无线电连接中，通过同一个无线电接口，实现反向信息交换。
例如，在一个TDMA(时分复用)无线电通信系统中，物理信道的参数是一个特定时隙，在一个FDMA(频分复用)无线电通信系统中，是一个特定载波频率，在传输通信信息时，使用该频率，在一个CDMA(码分多址)无线电通信系统中，是一个特定代码，使用这个特定的码，编码用于无线电传输的通信信息。已经公开的多种访问方法TDMA、FDMA和CDMA的组合也是可行的。
在一个已经公开的移动无线电系统中，特别是所谓GSM系统(移动通信全球系统)，无线电信道的分配由一个协作单元集中完成，通过这些无线电信道，可以在一个特定的基站和一个特定的移动部分之间传输通信信息。在考虑特定的地理条件(例如之前估计到的干扰情况)下，协作单元向GSM基站单独的控制单元分配特定数量的无线电信道。
另外存在在所谓的非协作工作的无线电系统。在这种系统中，无线电信道对于全部系统不是集中分配，而是参与构造无线电连接的无线电站，根据特定的规则，从现有的备用信道中选出所涉及的信道。一个以上述非协作方式工作的无线电站的例子是根据DECT标准的基站。
在已经公开的无线电通信系统中，特别在一个GSM系统中，一个根据DECT标准的系统或者未来的UMTS中，构造双工无线电连接，以便于能够通过一个无线电接口双向传输较大的数据，语音信息或者另外服务的所有通信信息。这里还特别公开了所谓的TDD(时分双工)方法，其中同一个双工无线电连接的第一个无线电信号和第二个无线电信道使用同一个载波频率的不同时隙。
第三代移动无线电系统UMTS将不仅覆盖传统的所谓的户外而且还覆盖室内区域。对于这种方式的移动无线电系统最佳的功能是内在提供的资源规划一明确的频率规划不是必需的。在户外区域内，在强干扰条件下(相邻基站干扰)，产生到相邻基站的转接，而在室内基站中，这种现象不会发生。因此为了系统高的频谱效率，消除干扰的有效方法(同步中间部分干扰)是决定性的。在一个移动无线电系统中，该系统不仅覆盖准公开区域而且覆盖私有区域，对于运营商的困难是在私有区域内建立的归属基站不在运营商的控制下，因此不能在网络一侧控制该设备。
在下面这种情况下如果基于不断增长的处理这种归属基站，这些基站不直接相邻，例如在多家庭房屋的情况中，那么单独归属基站的无线电区域和序列中的其他基站的无线电区域重合，相互干扰，受到限制，或者由于干扰，减弱了无线电传输。
在DECT结构中，在建立连接前，各个本地网络的用户自发地选择那一个信道，该信道允许建立数据传输的无干扰的数据连接。在出现干扰的情况下，实现原则上对于用户不能察觉的到一个重新无干扰的或者若干个无干扰信道的信道交换。在DECT系统中，实现TDMA下的无线电通信，通过这种方法，在两个用户之间错误同步时，也就是在切换到其他基站时，信道切换较少出现问题。
困难在用于通用移动通信系统的多路访问方法CDMA发现应用的时候。这里码片同步，也就是使用相互正交的CDMA码的前提条件是避免由于用户造成的干扰或者得到最佳的频率网络效率的前提条件。如果在这样的系统中，若干个基站同步工作，那么基于错误的正交CDMA码，可能歪曲强干扰，并且可能歪曲显著的容量损失。特别在室内区域内通过系统进行高速率数据服务时或者将在语音中使用时。
本发明的任务是说明一种方法，用来在一个通信无线电小区网络中，至少两个具有部分重叠的室内无线电区域的室内UMTS基站无反作用的工作，其中从中得出基站根据CDMA原理也就是多路访问方法传输通信信息。借助于本发明，最佳利用网络现状，提高频谱效率，而不需要必须为室内使用特别保留宽的频率频谱。同时，使用本发明，改善了信号或者数据传输质量，因此在局部基站高密度的范围内，用于数据传输的信道容量是足够可用的。
使用根据权利要求1的定义的方法以及使用一个根据权利要求12特征的基站和使用一个根据权利要求14特征的移动站解决本发明任务。
因此，本发明基于处理方面的基本思想是至少两个无线电区域部分重叠的参与基站，为了消除由于重叠无线电区域和不在提供在两个频率上选择可行性造成的的干扰，进行自同步过程。这个自同步过程的结果实现了码片同步，并且保证建立参与的、相邻基站的多路访问方法的码的正交。
在本发明另外优选的设计中，从UMTS系统中一个保留的室内频率范围出发，当基站在这样一个保留的频率范围内发射时，将要加入的其他基站首先检查预期的、所选择的频率是空闲的还是被占用的。在将要加入的基站选择一个被占用的频率的情况下，将另外选择保留频率范围内一个空闲频率或者频带。
然后，如果大量基站同时工作，那么充分利用保留频率范围，或者随着基站的加入，出现这样一个结果各个将要加入的基站选择一个干扰最小的频率或者一个具有干扰分量最小的频率，并且相应的探测基站。然后，根据CDMA标准，建立一个到这个探测到的基站或者到下一个基站的码片同步。
根据本发明建议的自同步过程不同于用于协作操作的标准同步过程，标准同步过程集中控制，而该过程是通过一个分布的工作方法。
这就是说每个基站在一个单独的单元范围内发起和控制同步过程。这个同步过程优先适合于非协作的多单元系统，并且建立参与基站必需的同步。
根据本发明，对于自同步过程，在从基站发送的传输帧中，提供一个具有同步信号的保留同步信道SCH，在由已加入的基站或者将要加入的基站接收这个信号时，这个信号能够建立加入基站之间的码片同步。在建立码片同步过程中，已加入的基站能够在保留的随机访问信道RACH中接收同步信号。
保留的SCH常常是一个下行信道，保留的RACH是一个上行信道，他们在一个周期间隔内，替换传输。
如果要同步其他加入的基站，那么根据时隙间隔，使用最强的接收场强或者发送功率实现同步信道的同步。
根据本发明基站可以具有一个内部随机数发生器，这个发生器对于各个基站实现用于同步信道和随即访问信道的时隙的功能交换或者位置交换，因此在出现参考帧时可能重新同步。
最后，每个基站可能在同步信道上或者其他信道上通过已经在单元中使用的CDMA码传输信息。这些信息可以被其余加入的基站接收，但是还可以被移动站接收，并且结合根据中间部分进行的为了减小或者消除单元内和单元间干扰的信道评估，使用这些信息，因此改善了频谱效率。
在结束基站之间的同步过程后，使用已经公开的方法，实现到移动部分的同步，因此在实现连接的建立的二次同步后，可以传输和建立消息。
本发明的另一方面在于通过下面方法能够进行用户或者基站检测每个基站发送一个特别的中间部分。根据发送的中间部分，能够进行信道评估，该信道评估评估在移动站和最多8个室内基站之间的传输信道。现在为了确定和克服干扰信号(消除干扰)，使用这个信道传输功能。这时时隙和码片同步基本上是可利用的信道评估结果的前提条件。因此基本上在各个本地无线电小区内改善了频谱效率。
根据本发明建议的用于在一个通用移动无线电系统中无反作用工作的基站具有一个接收设备，用来监测在相关室内频率区域内其他的活动系统。提供的信号或者频率选择组件能够在一个保留的频率范围内改变或者选择一个信道或者一个提供的频率。同步过程通过一个同步组件来进行，该组件可以由硬件和/或者软件实现。具体来说，在向移动部分传输消息时，同步组件能够实现选择保证无干扰的时隙或者码。
进一步讲，在各个基站中，实现干扰分析单元，以便于在确定全部可用的保留频率或者信道的位置时，能够选择一个具有最小干扰或者干扰的频率或者基站，以便于对于这个频率或者基站建立业务扩展所必需的时隙同步或者码同步。
借助于根据本发明的方法或者附属的基站，通过时隙同步的原理，能够实现若干个归属基站在同一个频率上但是不同的时隙上发送，不会出现相互间的干扰。另外实现的精确到码片的基站同步能够实现高频谱效率分别属于不同基站的若干个移动部分可以在同一频率上自己的时隙上无干扰工作，这里最佳使用了CDMA元件。因此存在着可能性在室内区域内开发使用高速率的数据传输量的应用，不需要一定要求开放网络。
下面将根据实施例参考附图详细说明本发明。
图1说明一种可能的情形，其中两个室内或者归属基站，由于以上的接收条件在一个外壳范围内潜在地通过相应的干扰序列干扰，图2说明参与基站的帧结构。
基本上从下面内容出发对于在本地区域内的UMTS应用，一个具有相应保留频率的分离的频带(fn…fN)是可用的。在频率范围f1……fn-1中开展准上级的单元UMTS移动无线电应用。
从保留的频率范围出发，现在例如示例性说明两个基站1和2，这两个基站位于建筑物5内，在建立连接前，在使用一个所选频率的条件下，检查这些频率是否可能已经被占用。为此基站1和2具有相应的接收设备，用于检测其他活动系统以及一个信道或者频率选择组件，借助于它们的帮助，可以改变或者选择一个信道或者一个频率。
假如将要激活的基站确定所选择的频率已经被占用，那么将选择到一个该范围(fn…fN)内空闲的频率上或者一个相应的另外的信道上。
如果相邻基站在范围fn…fN中所有可用的频率上是活动的，也就是没有空闲的频率可用，那么将要加入的基站检查瞬间干扰特性，并且确定那一个频率，在这个频率上，仅接收很小的或者最小的干扰。在相应检测到这个频率并且因此通信的基站后，实现满足码片同步目标的同步。
图2说明用于自同步的一家已加入基站的帧结构。在图中所选择的用于表示基站BS1、BS2和其他设备的符号同时用于说明一系列将要执行的自同步过程。
工作状态中的基站BS1构成了起点，其中完全专用相邻频率是前提条件。
基站BS2现在要建立到基站BS1同步和接收，如图所示框图。真实基站BS2搜索特定的信号或者同步信道SCH，根据这个信号或者同步信道SCH可以建立到基站BS1的同步。现在基站BS2能够在所谓的随机存取信道RACH接收基站BS1的同步信道SCH。
RA信道可能是同一个信道，一个移动站使用该信道，以便于在基站中，要求建立一个电话连接。这时信道RACH和SCH是一个特别保留的信道，其中SCH是一个下行信道，RACH是一个上行信道，他们在一个特定的周期间隔内交替传输。
在所说明的例子中，周期等于2，例如RACH和SCH一次传输所有的帧。一个帧这是对应于16个时隙。
如果另外的基站例如基站BS3加入，那么这个基站将搜索具有最强发射功率的同步信道SCH，并且以码片同步方式同步到这个时隙帧，如图所示。然后将要加入的基站BS4在基站BS1和BS3的同样强的接收的发射功率下同步到基站BS1和BS3以及其他。
在下面这种情况下基站BS2的发射功率超过所有其它同步信道的和(基站BS1和BS2)，并且基站BS4重新加入，那么基站BS4同步到基站BS2。在基站BS2功能出现故障的情况下，例如网络中断，那么现有的基站BS1、BS3和BS4不接收来自BS2的参考同步信号，也就是来自BS2的同步信道。因此在这种情形下对于稳定工作采取相应的预防措施。为此通过每个单独基站内部的随机数发生器同志一个时刻，其中交换同步和随机存取信道的时隙的功能。假设基站BS1作为时隙中RACH(前时隙16)和SCH(前时隙32)位置的首次交换，这将导致传输RACH(后时隙32)和SCH(后时隙16)，因此基站BS3和BS4可能再次接收一个参考同步信号，因此系统稳定。
另外，每个基站可以在同步信道或者其他信道上通过在各个单元中已经使用的CDMA码传输信息。这些信息可以从被另一个基站但是也可以被一个移动站接收，结合为了减小或者消除单元内干扰或者单元间干扰根据中间部分进行的信道评估，使用这些信息，因此改善频谱效率。参考图2，说明使用BCCH表示广播控制信道。
在参与基站实现自同步后，也就是实现使用正交CDMA码后，使用一个已经公开的方法，同步相应的移动部分，然后实现建立连接。
说明的展开过程能够实现相邻基站和相应移动部分的同步工作，其中由于CDMA码校正的正交，排除相互的干扰，并且能够最佳利用频谱。
在下面这种情况下如果UMTS设备使用一个具有一个TD-CDMA(时分复用-码分多址)标准的无线电接口，那么通过时隙同步可以实现若干个参与的基站在同一个频率上的不同时隙中发送，而不会出现相互干扰。另外还存在着可能性若干个移动部分，属于不同的基站，无干扰的在同一频率商在同一时隙中活动，因此可以最佳利用存在CDMA中的优点和元件。
根据图，通过硬件元件，在考虑保留的频率fn…FN的情况下，如下实现处理过程，这些频率在UMTS基站6的频率范围f1…fN-1的外面。
在第一个步骤中，实现第一个移动部分3和第一个基站1之间的已经公开的同步和建立通话。如果激活第二个基站2，并且两个站1和2在同一频率上发射，并且没有其他空闲频率可用，那么基站2同步到基站1。在下一个步骤中，第二个移动部分4同步到第二个基站2。在选择一个根据CDMA码还未被占用的信道或者一个相应的时隙后，可以建立在移动部分4和基站2之间的通话连接，尽管参与的基站1和2具有相同的发射和接收频率，但是不会出现干扰。
应该注意仅仅出于简单说明的原因，图示说明两个基站和两个移动部分。显然，在可用码的框架下和考虑扇形因数以及根据频率范围fn…fN，一个基本上较大数目的基站，在不可直接相邻的情况下，可以无干扰的工作，不需要本发明说明的原理。
权利要求
1.在一个通用移动通信系统中至少两个根据CDMA(码分多址)原理工作的基站，优选为室内基站无反作用工作的方法，这至少两个基站具有部分相互覆盖的无线电区域和/或者到一个通信无线电小区网络，其特征在于，至少两个基站为了消除由于无线电区域重叠和相同的发射频率造成的干扰实施一个自同步过程，这个过程的结果是建立相邻基站的码片同步和多路访问方法(CDMA)编码的正交。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，当基站在一个确定的保留的室内无线电区域内发射时，将要加入的其他基站首先检查预期的频率是否空闲或者被占用，在频率被占用的情况下，在保留频率区域内选择一个空闲的频率。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，大量基站在被充分利用的频率范围内同时工作，或者随之具有这样的工作负载各个将要加入的基站选择一个干扰最小的频率并且建立引起干扰和/或者位于最近基站的码片同步。
4.根据以上权利要求中任一个的方法，其特征在于，在结束基站间自同步过程后，使用已经公开的方法，实现到各个移动部分的二次同步并且构造传输连接并且实现消息的交换。
5.根据以上权利要求中任一个的方法，其特征在于，根据一个已发送的中间部分，实现移动站和基站之间的信道评估并且用于确定由此得出的信道传输功能和消除干扰信号。
6.根据权利要求1至4中任一个的方法，其特征在于，对于自同步过程，在从基站发送的传输帧中，提供一个具有同步信号的保留同步信道SCH，在将要加入的基站接收这个信号时，这个信号能够建立在加入基站之间的码片同步。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，在已建立的码片同步中，将要加入的基站在一个保留的随机存取信道RACH中接收同步信号。
8.根据权利要求6或者7的方法，其特征在于，保留的信道SCH是一个下行信道，保留的信道RACH是一个上行信道，这些信道在一个周期间隔内交替传输。
9.根据权利要求6至8中任一个方法，其特征在于，其他将要加入的基站按时间帧同步到具有最强接收场强或者发送功率的同步信道。
10.根据权利要求6至9中任一个方法，其特征在于，每个基站具有一个内部随机数发生器，对于各个基站，这将引起用于同步信道和随机访问信道时隙的功能交换或者位置交换，在同步参考基站故障时，能够重新同步。
11.根据权利要求6至10或者权利要求5中任一个的方法，其特征在于，在一个给出的信道中，基站通过已经使用的CDMA码传输信息，其中这些信息为了减小干扰可以被参与的移动站和基站使用。
12.在一个通用移动通信系统中无反作用工作的CDMA基站，并且他们的无线电区域至少部分重叠，特别是在室内区域，其特征在于，基站具有一个接收设备，用于测定在相关的、特别是室内区域内其他活动系统；提供一个信道或者频率选择组件，用于改变或者选择一个信道或者频率；发展一种同步组件，用于执行和相邻站的同步过程，这保证在向移动部分传输消息时，使用保证没有干扰的时隙或者编码。
13.根据权利要求12的CDMA基站，其特征在于，提供一个干扰分析单元，以便于在确定所有可用的保留的频率的位置时，选择一个具有最小干扰的频率或者站，以便于建立时隙或者码同步。
14.在一个通用移动通信系统中无反作用工作的CDMA基站，并且他们的无线电区域至少部分重叠，特别是在室内区域，其特征在于，接收和分析设备根据发射的至少一个基站的中间部分(Midambel)，判断干扰，并且减小干扰，以便于建立最佳码同步。
全文摘要
根据本方法,基站使用CDMA多路访问方法传输通信信息。为了消除基于重叠的无线电区域和相同频率造成的干扰,至少两个参与基站进行自同步过程,最后建立码片同步,因此保证正交码好的接收效果,也就是实现多路访问方法好的用户分离。
文档编号H04Q7/38GK1369150SQ99811591
公开日2002年9月11日 申请日期1999年9月29日 优先权日1998年9月30日
发明者U·施瓦克, E·波林斯, K·阿雷茨, E·坎珀施雷尔 申请人:西门子公司