專利名稱：劃分成無線電小區(qū)的無線電通信系統(tǒng)的同步方法以及這種系統(tǒng)中的基站和移動站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的、用于使被劃分成無線電小區(qū)的無線電通信系統(tǒng)同步的方法、以及這種系統(tǒng)中的基站、移動站和無線電通信系統(tǒng)。
蜂窩式無線電通信系統(tǒng)、尤其是移動無線電系統(tǒng)被細(xì)分為同步的和不同步的無線電通信系統(tǒng)。
在同步的無線電通信系統(tǒng)中，相鄰無線電小區(qū)的基站在時(shí)間上和/或在載波方面互相同步。例如在基站側(cè)將GPS接收機(jī)用于同步、尤其是用于時(shí)間同步，或借助需費(fèi)事地交換的同步信號來使基站互相同步。在傳輸同步信號的情況下又占用無線電傳輸資源，這些無線電傳輸資源因此不再可供需要收費(fèi)的用戶有用數(shù)據(jù)傳輸(有效載荷)使用。
在不同步的無線電通信系統(tǒng)中，相鄰無線電小區(qū)的基站互相不同步。
尤其是在移動無線電網(wǎng)中，當(dāng)將所謂的“正交頻分復(fù)用”傳輸技術(shù)(簡稱OFDM傳輸技術(shù))用于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，同步方法獲得重要意義。借助OFDM數(shù)據(jù)傳輸可以成本有效地傳輸要求高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務(wù)、尤其是視頻傳輸。借助通過細(xì)分可供使用的帶寬而形成的所謂的子載波(Subcarrier)來實(shí)現(xiàn)OFDM數(shù)據(jù)傳輸。由于在相鄰的無線電小區(qū)中特別有利地多重使用這些子載波，所以在規(guī)劃和運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意產(chǎn)生的同信道干擾(“Cochannel”-Interferenzen)。
取決于分別所采用的無線電傳輸方法，對于無線電傳輸資源(無線電資源管理，RRM)的根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸而優(yōu)化的分配來說，需要精確的頻率同步和/或時(shí)間同步。兩種示例性提及的同步方法由于基于所接收的移動站信號而在精度方面在很大程度上依賴于所接收的移動站信號的質(zhì)量和數(shù)量。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，針對蜂窩式構(gòu)造的無線電通信系統(tǒng)，尤其是針對具有OFDM數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿訜o線電系統(tǒng)，給出一種具有低花費(fèi)的同步方法。
通過權(quán)利要求1的特征來解決本發(fā)明的任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中說明了有利的改進(jìn)方案。
通過本發(fā)明方法，在具有簡單裝置的蜂窩式無線電通信系統(tǒng)中，借助導(dǎo)頻信號實(shí)現(xiàn)在時(shí)間和/或頻率方面的同步。
在此，為了同步，尤其是放棄采用成本高的GPS接收機(jī)，并且放棄用于同步的附加的信令信息的傳輸，這些信令信息迄今必須在更高的協(xié)議層上在基站和移動站之間進(jìn)行交換。
獨(dú)立地并且僅僅通過基站或移動站的同步狀態(tài)在接收側(cè)的信號處理和再調(diào)整來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的同步。
通過導(dǎo)頻信號的根據(jù)本發(fā)明的采用，例如在每個(gè)無線電小區(qū)之內(nèi)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻信號疊加，該導(dǎo)頻信號疊加在所觀察的基站上有利地導(dǎo)致導(dǎo)頻信號的高的信噪比。因此即使在不利的接收情況下也實(shí)現(xiàn)用于同步目的的導(dǎo)頻信號的在接收側(cè)的分析。
通過本發(fā)明方法，在所觀察的基站上有利地獲得具有高信噪比的導(dǎo)頻信號疊加，以該信噪比即使在不利的接收情況下也實(shí)現(xiàn)用于同步目的的導(dǎo)頻信號的在接收側(cè)的分析。
在本發(fā)明方法中，通過所建議的導(dǎo)頻信號結(jié)構(gòu)，或通過尤其是隨機(jī)進(jìn)行的導(dǎo)頻信號的選擇，不需要用于分配相應(yīng)導(dǎo)頻信號的中央控制設(shè)備。
通過根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)頻信號選擇和分配，能夠?qū)崿F(xiàn)所接收的移動站信號或基站信號的依賴于無線電小區(qū)的加權(quán)，其中例如以無線電小區(qū)特定的方式以及必要時(shí)通過隨機(jī)選擇來實(shí)現(xiàn)該導(dǎo)頻信號選擇和分配。因此，在確定要執(zhí)行的用于頻率同步和/或時(shí)間同步的同步值時(shí)，可以進(jìn)行根據(jù)無線電小區(qū)而加權(quán)的同步值估算，在該同步值估算時(shí)也考慮微弱接收的移動站信號或基站信號。
以下借助附圖來更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。其中

圖1借助于蜂窩式構(gòu)造的無線電通信系統(tǒng)展示了根據(jù)本發(fā)明的同步方法，圖2展示了在圖1中示出的基站上的導(dǎo)頻信號子載波接收情況，圖3展示了涉及圖1和圖2的幀，借助該幀既傳輸有用數(shù)據(jù)，也傳輸導(dǎo)頻信號，圖4展示了在基站上共同的無線電小區(qū)的移動站信號的疊加，以及圖5展示了在基站上相鄰無線電小區(qū)的移動站信號的疊加。
圖1借助蜂窩式構(gòu)造的無線電通信系統(tǒng)展示了根據(jù)本發(fā)明的同步方法。
代表另外的移動無線電系統(tǒng)考察一種蜂窩式無線電通信系統(tǒng)，在該蜂窩式無線電通信系統(tǒng)中借助OFDM傳輸技術(shù)如此來執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸，使得借助基于時(shí)隙的幀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并且實(shí)現(xiàn)不同用戶在頻率范圍內(nèi)的多重訪問(頻分多址，F(xiàn)DMA)。
將可供使用的帶寬細(xì)分成所謂的子載波，不同的用戶按時(shí)隙在不同的子載波上進(jìn)行傳輸。
相鄰無線電小區(qū)的基站共同使用由子載波的時(shí)隙所形成的無線電傳輸資源的儲備。相鄰無線電小區(qū)因此具有關(guān)于子載波的為1的頻率重復(fù)系數(shù)。
三個(gè)相鄰的無線電小區(qū)FZ1至FZ3分別具有基站BTS1至BTS3?；綛TS1至BTS3中的每個(gè)單個(gè)基站供應(yīng)一些分配給相應(yīng)無線電小區(qū)FZ1至FZ3的移動站MT11至MT33。在此，給用于無線電供應(yīng)的第一基站BTS1總共分配了四個(gè)移動站MT11至MT14，給第二基站BTS2總共分配了五個(gè)移動站MT21至MT25，并且給第三基站BTS3總共分配了三個(gè)移動站MT31至MT33，以進(jìn)行無線電供應(yīng)。
代表所有另外的基站來考察，根據(jù)本發(fā)明，第一基站BTS1基于OFDM數(shù)據(jù)傳輸從可供使用的子載波中選擇用于導(dǎo)頻信號傳輸?shù)膬蓚€(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12。第一基站BTS1例如通過直接發(fā)信號將所選擇的導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12通知給所分配的移動站MT11至MT14。
將這些所選擇的導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12與分配給有用數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧硗獾淖虞d波并行地用于要在下行方向(Downlink)上發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的傳輸。
不同于直接用信號通知所采用的導(dǎo)頻信號子載波，也可以采用在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)所布置的表格，在這些表格中分別存放有要采用的導(dǎo)頻信號子載波對。在此情況下，由基站通過參閱表格錄入項(xiàng)將相應(yīng)的子載波對通知給所分配的移動站。
也可以借助跳頻模式(Sprungmuster)在規(guī)定數(shù)量的導(dǎo)頻信號子載波的情況下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻信號子載波對的隨機(jī)的選擇。
在移動站MT11至MT14側(cè)，將用信號通知的導(dǎo)頻信號子載波TS11、TS12同樣用于在上行方向(Uplink)上到第一基站BTS1的導(dǎo)頻信號傳輸。
有利地隨機(jī)實(shí)現(xiàn)并且逐幀變化地執(zhí)行在基站BTS1側(cè)所執(zhí)行的導(dǎo)頻信號子載波的選擇，由此不僅在上行鏈路上而且在下行鏈路上導(dǎo)頻信號子載波逐幀變化。
相同的內(nèi)容適用于相鄰無線電小區(qū)FZ2和FZ3的第二基站BTS2和第三基站BTS3。第二基站BTS2例如選擇兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS21和TS22，它在下行鏈路上將這兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS21和TS22用信號通知給所分配的移動站MT21至MT25，而第三基站BTS3例如選擇兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS31和TS32，并且相應(yīng)地用信號通知給分配給它的移動站MT31至MT33。
移動站MT21至MT25在其側(cè)將分配給它們的導(dǎo)頻信號子載波TS21和TS22用于在上行鏈路上到第二基站BTS2的導(dǎo)頻信號傳輸，而移動站MT31至MT33將分配給它們的導(dǎo)頻信號子載波TS31和TS32用于在上行鏈路上到第三基站BTS3的導(dǎo)頻信號傳輸。
代表相鄰的無線電小區(qū)FZ2、FZ3，借助第一無線電小區(qū)FZ1來更詳細(xì)地闡述根據(jù)本發(fā)明的同步。此時(shí)，在這里應(yīng)將同步理解為時(shí)隙的時(shí)間同步和/或所采用的子載波的頻率同步。
第一無線電小區(qū)FZ1的第一基站BTS1在上行鏈路UL上除了分配給它的移動站MT11至MT14的導(dǎo)頻信號TS11、TS12之外還附加地接收例如相鄰無線電小區(qū)FZ2和FZ3的移動站MT21、MT22、MT31和MT32的導(dǎo)頻信號TS21、TS22、TS31、TS32。第一基站BTS1基于所接收的導(dǎo)頻信號TS11、TS12、TS21、TS22、TS31和TS32來確定第一時(shí)間偏差和/或第一頻率偏差，并且從這些值推導(dǎo)出用于時(shí)間同步和/或用于頻率同步的合適的同步值，其中使第一基站BTS1同步到這些或這個(gè)同步值上。
代表所有的移動站來觀察，在下行鏈路上除了自身的無線電小區(qū)FZ1的基站BTS1的導(dǎo)頻信號TS11、TS12之外，第一無線電小區(qū)FZ1的第三移動站MT13也接收無線電小區(qū)FZ2和FZ3的相鄰基站BTS2和BTS3的導(dǎo)頻信號TS21、TS22、TS31、TS32。第三移動站MT13現(xiàn)在基于所接收的導(dǎo)頻信號TS11、TS12、TS21、TS22、TS31和TS32來確定第二時(shí)間偏差和/或第二頻率偏差，并且從這些值推導(dǎo)出用于時(shí)間同步和/或頻率同步的合適的同步值，其中使移動站MT13同步到這個(gè)或這些同步值上。
逐幀地重復(fù)該根據(jù)本發(fā)明的同步，由此以時(shí)間平均得出精確的自組織的時(shí)間同步和/或頻率同步。
圖2根據(jù)圖1展示了在第一基站BTS1上的導(dǎo)頻信號子載波接收況。在此，在水平軸線上標(biāo)上了子載波頻率f，而在垂直軸線上標(biāo)上了符號SYMB。
第一基站BTS1既接收移動站MT11至MT14的可分配給第一無線電小區(qū)FZ1的導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12，也接收移動站MT21和MT22的可分配給第二無線電小區(qū)FZ2的導(dǎo)頻信號子載波TS21和TS22以及移動站MT31和MT32的可分配給第三無線電小區(qū)FZ3的導(dǎo)頻信號子載波TS31和TS32。在導(dǎo)頻信號傳輸期間，不通過其它可供使用的子載波傳輸符號SYMB(這里在水平軸線上作為圓形的標(biāo)記示出)。
子載波對TS11和TS12、TS21和TS22、TS31和TS32通過來被使用的子載波頻帶GB來分開，通過該子載波頻帶GB在導(dǎo)頻信號持續(xù)時(shí)間期間避免載波間干擾(Inter-Carrier-Interferenz，ICI)。
圖3展示了一個(gè)與圖1和圖2有關(guān)的幀F(xiàn)r，借助該幀F(xiàn)r既傳輸有用數(shù)據(jù)Data(數(shù)據(jù))，也傳輸導(dǎo)頻信號Test(測試)。
在此，在垂直軸線上標(biāo)上了可供使用的子載波sub，而在水平軸線上示出了幀F(xiàn)r的時(shí)間曲線Time(時(shí)間)。
幀F(xiàn)r具有被用于有用數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€(gè)塊Data，其中借助這里未進(jìn)一步描述的OFDM數(shù)據(jù)傳輸來執(zhí)行有用數(shù)據(jù)傳輸。用于導(dǎo)頻信號傳輸?shù)牡诙€(gè)塊Test緊接在第一個(gè)塊Data的末尾之后。
在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，由每一個(gè)基站分別選擇兩個(gè)直接相鄰的子載波TS11和TS12、或TS21和TS22、或TS31和TS32作為導(dǎo)頻信號子載波。借助分別傳輸相同符號的兩個(gè)相鄰的導(dǎo)頻信號子載波，通過估算來確定例如第一基站BTS1與移動站MT11至MT14、MT21、MT22、MT31和MT32的時(shí)間偏差。
為了確定用于頻率同步的頻率同步值，采用導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12、或TS21和TS22、或TS31和TS32的至少兩個(gè)相繼的符號SYM1和SYM2、或SYM2和SYM3。在采用三個(gè)符號SYM1至SYM3時(shí)，要執(zhí)行的用于形成頻率同步值的估算在精度方面被改進(jìn)，因?yàn)橛纱嗽谟糜谕降姆治銎陂g避免所謂的符號間干擾(Intersymbol-Interferenzen，ISI)。
一個(gè)無線電小區(qū)的導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12或TS21和TS22或TS31和TS32理想地是直接相鄰的，但是這里在兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS11和TS12之間或在兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS21和TS22之間或在兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波TS31和TS32之間可以有間隔。在此應(yīng)如此來選擇該間隔，使得各個(gè)導(dǎo)頻信號子載波根據(jù)可預(yù)先給定的最小相位偏差而互相遠(yuǎn)離。
圖4以截面圖展示了在基站BTS1上共同的無線電小區(qū)FZ1的移動站MT11至MT12的移動站信號的疊加。在此，分別在垂直軸線上標(biāo)上了發(fā)送功率TX Power(TX功率)，并且在水平軸線上標(biāo)上了幀的時(shí)間曲線Time，而第三軸線用來表明子載波頻率Frequency(頻率)。
三個(gè)移動站MT11至MT13在上行鏈路上分別同時(shí)采用在范圍Test之內(nèi)相同地構(gòu)造的導(dǎo)頻信號子載波testsub。
而在范圍Data中借助子載波datasub來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)移動站MT11至MT13的各自的有用數(shù)據(jù)傳輸。
在基站BTS1上實(shí)現(xiàn)由移動站MT11至MT13所發(fā)送的移動站信號的加性疊加，其中在范圍Test之內(nèi)獲得顯著的信號電平提高，而無需為此目的在移動站MT11至MT13側(cè)提高發(fā)送功率。
總之，在一個(gè)無線電小區(qū)之內(nèi)由所有的移動站MT11至MT13同時(shí)發(fā)送導(dǎo)頻信號子載波testsub的統(tǒng)一的符號，由此在所觀察的基站BTS1上獲得總和信號的接收電平的提高。理想地采用用于導(dǎo)頻信號傳輸?shù)淖虞d波對之間的最大頻率間隔。在一種有利的改進(jìn)方案中傳輸相位連續(xù)的導(dǎo)頻信號。
代表移動站MT11至MT13并且代表基站BTS1，在移動站MT12上錄入了OFDM符號symb和OFDM子載波sub。
圖5以截面圖展示了在接收基站BTS1上相鄰無線電小區(qū)FZ1至FZ3的移動站信號的疊加。
在此，分別在垂直軸線上標(biāo)上了發(fā)送功率TX Power，并且在水平軸線上標(biāo)上了幀的時(shí)間曲線Time，而第三軸線用來表明子載波頻率Frequency。
在范圍Data中又分別進(jìn)行有用數(shù)據(jù)傳輸，而在范圍Test中又利用相應(yīng)的導(dǎo)頻信號子載波來進(jìn)行導(dǎo)頻信號傳輸。
三個(gè)無線電小區(qū)FZ1至FZ3的移動站信號在基站BTS1上與分別所分配的導(dǎo)頻信號子載波對TS11和TS12、TS21和TS22以及TS31和TS32加性疊加。
可以將所接收的每個(gè)子載波對TS11和TS12、TS21和TS22、以及TS31和TS32分配給一個(gè)無線電小區(qū)FZ1至FZ3。因此在每個(gè)基站中可以單獨(dú)地確定在相鄰的無線電小區(qū)中出現(xiàn)的時(shí)間偏差和頻率偏差。
權(quán)利要求
1.用于使被劃分成無線電小區(qū)的無線電通信系統(tǒng)同步的方法，-其中，借助多重訪問方法來傳輸數(shù)據(jù)，-其中，每個(gè)無線電小區(qū)具有用于對多個(gè)被分配給所述無線電小區(qū)的移動站進(jìn)行無線電供應(yīng)的基站，其特征在于，-基站確定至少一個(gè)導(dǎo)頻信號，并且在下行方向上通知給所分配的移動站，-所分配的移動站在上行方向上向所述基站傳輸所通知的導(dǎo)頻信號，-所述基站不僅接收分配給它的移動站的導(dǎo)頻信號，而且還接收相鄰無線電小區(qū)的移動站的導(dǎo)頻信號，并且根據(jù)所接收的導(dǎo)頻信號確定用于時(shí)間同步和/或用于頻率同步的同步值，使所述基站同步到該同步值上。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，-除了自身無線電小區(qū)的基站的導(dǎo)頻信號之外，移動站也接收來自相鄰無線電小區(qū)的基站的導(dǎo)頻信號，并且-所述移動站根據(jù)所接收的導(dǎo)頻信號確定用于時(shí)間同步和/或用于頻率同步的同步值，使所述移動站同步到該同步值上。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，由所述基站隨機(jī)地選擇所述導(dǎo)頻信號，和/或在無線電小區(qū)的移動站側(cè)在上行方向上如此來傳輸所述導(dǎo)頻信號，使得在所述無線電小區(qū)之內(nèi)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻信號電平提高。
4.按權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，將時(shí)隙多重訪問方法和/或頻率多重訪問方法用于數(shù)據(jù)傳輸。
5.按權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在具有逐幀的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)隙多重訪問方法中，逐幀變化地選擇所述導(dǎo)頻信號。
6.按權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于，在具有逐幀的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)隙多重訪問方法中，在幀末尾傳輸所述導(dǎo)頻信號。
7.按權(quán)利要求4至6之一的方法，其特征在于，將相同的時(shí)隙和/或相同的頻率用于導(dǎo)頻信號傳輸。
8.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將OFDM數(shù)據(jù)傳輸方法用于數(shù)據(jù)傳輸，并且將至少兩個(gè)導(dǎo)頻信號子載波用于導(dǎo)頻信號傳輸。
9.按權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在采用具有逐幀的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)隙多重訪問方法時(shí)，逐幀變化地選擇所述導(dǎo)頻信號子載波。
10.按權(quán)利要求8或9的方法，其特征在于，在采用具有逐幀的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)隙多重訪問方法時(shí)，在幀末尾實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)頻信號傳輸。
11.按權(quán)利要求9或10的方法，其特征在于，由所述基站如此來選擇所述導(dǎo)頻信號子載波，使得它們是直接相鄰的。
12.按權(quán)利要求9至11之一的方法，其特征在于，由至少兩個(gè)相繼的符號構(gòu)成所述導(dǎo)頻信號，并且通過所述導(dǎo)頻信號子載波來傳輸所述相繼的符號。
13.按權(quán)利要求12的方法，其特征在于，在所述導(dǎo)頻信號傳輸期間，不通過其它可供使用的子載波傳輸其它符號。
14.按權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，-基于所確定的、所接收的不同導(dǎo)頻信號子載波的符號之間的相位旋轉(zhuǎn)來確定時(shí)間偏差，和/或-基于所確定的、導(dǎo)頻信號子載波的相繼符號之間的相位旋轉(zhuǎn)來確定頻率偏差。
15.按以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，借助TDD無線電傳輸標(biāo)準(zhǔn)或借助FDD無線電傳輸標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行所述數(shù)據(jù)傳輸。
16.一種基站，其特征在于用于執(zhí)行按權(quán)利要求1至15之一所述的方法的裝置。
17.一種移動站，其特征在于用于執(zhí)行按權(quán)利要求2至15之一所述的方法的裝置。
18.一種無線電通信系統(tǒng)，其特征在于至少一個(gè)按權(quán)利要求16的基站。
19.一種無線電通信系統(tǒng)，其特征在于至少一個(gè)按權(quán)利要求17的移動站。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使被劃分成無線電小區(qū)的無線電通信系統(tǒng)同步的方法以及一種基站、一種移動站和一種無線電通信系統(tǒng)。在該無線電通信系統(tǒng)中借助多重訪問方法來傳輸數(shù)據(jù)。在此，每個(gè)無線電小區(qū)具有用于對多個(gè)分配給該無線電小區(qū)的移動站進(jìn)行無線電供應(yīng)的基站。借助所接收的自身無線電小區(qū)和相鄰無線電小區(qū)的移動站信號來執(zhí)行基站的同步。根據(jù)本發(fā)明，基站確定至少一個(gè)導(dǎo)頻信號，并且將該導(dǎo)頻信號在下行方向上用信號通知給所分配的移動站。所分配的移動站在上行方向上向基站傳輸用信號通知的導(dǎo)頻信號?；靖鶕?jù)所接收的自身無線電小區(qū)和相鄰無線電小區(qū)的導(dǎo)頻信號確定用于時(shí)間同步和/或用于頻率同步的同步值，使基站同步到該同步值上。
文檔編號H04B7/26GK1833381SQ200480022669
公開日2006年9月13日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者E·科斯塔, E·舒爾茨, M·維克勒, H·羅林, N·邁爾, D·加爾達(dá) 申請人:西門子公司