專利名稱：傳輸號頻信號的方法和蜂窩無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種傳輸蜂窩無線通信系統(tǒng)中使用的導頻信號的方法。此蜂窩無線通信系統(tǒng)包括數(shù)個用戶終端設備和至少一個基站，其中至少在用戶終端設備通過信道與基站上形成負載該基站用于向用戶終端設備發(fā)射導頻信號，用戶終端設備通過信道與基站相連，同時，這個基站成為此用戶終端設備活躍組(active group)名單中的一員。
本發(fā)明適用于應用碼分多址(CDMA)的無線通信系統(tǒng)，尤其適用于WLL(無線局域環(huán)路)系統(tǒng)。碼分多址是基于擴頻技術的一種復合使用方法。最近，它與先前的方法頻分多址(FDMA)和時分多址(TDMA)被應用于蜂窩式無線系統(tǒng)中。與先前的這些方法相比，碼分多址技術有幾個優(yōu)點，例如頻譜的有效性和頻率分配的簡單性。
在碼分多址系統(tǒng)中，每一個基站都連續(xù)傳輸導頻信號。因為基站的每個扇區(qū)或波束都有專用的基站收發(fā)信機單元，所以導頻信號的傳輸方式為使基站的不同扇區(qū)或波束都有專用的導頻信號。用導頻信號識別基站、以及基站的扇區(qū)或波束已經為人們所知。導頻信號是沒有經數(shù)據調制的擴展編碼信號，每一個基站都連續(xù)傳輸導頻信號到它的覆蓋區(qū)。因為每個導頻信號的擴展碼相位各不相同，所以終端設備可以利用導頻信號來識別基站的收發(fā)信機單元。用戶終端設備持續(xù)地進行導頻信號的監(jiān)測，并且形成基站收發(fā)信機單元的活躍組，用此活躍組提供優(yōu)越的通信連接。當新的連接建立時被使用的活躍組包括基站收發(fā)信機單元。
WLL系統(tǒng)是無線通信系統(tǒng)，其中移動電話系統(tǒng)被用于代替通常的有線電話網絡。在WLL系統(tǒng)中，用戶終端設備與普通電話一樣以相同的方式固定地安裝在用戶的房屋中。換句話說，WLL系統(tǒng)的終端設備使無線用戶和公眾電話交換網(PSTN)連接起來。
所有利用無線信道的數(shù)據傳輸系統(tǒng)在無線電波傳輸路徑上都有干擾，例如信號的多路徑衰落，它是由于信號經過不同的路徑傳播在接收機上相加引起的。當WLL系統(tǒng)的接收機和傳輸機靜止時，多路徑衰落是由環(huán)境中物體的運動引起的。從無線電工程的角度看來，這種衰落是非常緩慢的，衰落周期通常從一秒到數(shù)秒變化。如果用戶終端設備被設置在兩個蜂窩的邊界區(qū)時，衰落深度也許非常明顯以致于影響連接的質量。
EP 0564937公開了一個包括一個基站和幾個用戶終端設備的無線通信系統(tǒng)。此基站擁有傳輸導頻信號的裝置和在基站與用戶終端設備之間的業(yè)務信道上建立對用戶終端設備的連接的裝置。該資料中描述的用戶終端設備擁有監(jiān)測導頻信號的裝置和測量基站傳輸?shù)膶ьl信號與用戶終端設備接收的導頻信號間的差異的裝置。另外，用戶終端設備還擁有存儲接收的導頻信號和業(yè)務信道信號的裝置。用戶終端設備通過存儲這些信號彌補業(yè)務信道中的干擾。
然而，目前的解決方法還存在問題。在已知的方法中，每個基站都傳輸一個導頻信號。導頻信號的傳輸功率明顯比實際的業(yè)務信道傳輸功率高，可能高5dB。這樣，導頻信號的高傳輸功率給蜂窩無線通信網絡的業(yè)務信道帶來干擾，尤其在小蜂窩的WLL系統(tǒng)中。而且，導頻信號的使用還占用了相當大量的網絡容量。
本發(fā)明的目的是提供一個解決方法。通過此方法，導頻信號的傳輸盡可能少地引起干擾。
這可以通過前言中所述的方法來實現(xiàn)。此方法的特征在于在這種方法中測量蜂窩無線通信網絡負載，并且基于得到的測量結果控制導頻信號的傳輸。
本發(fā)明還涉及一種包括幾個用戶終端設備，至少一個基站，以及向用戶終端設備傳輸導頻信號的傳輸裝置的蜂窩無線通信系統(tǒng)，這些用戶終端設備通過信道和基站連接。在此蜂窩無線通信系統(tǒng)中，只要有一個用戶終端設備與基站連接，便形成負載。同時，此基站成為這個用戶終端設備活躍組名單中的一員。
本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的特征在于蜂窩無線通信系統(tǒng)包括用于測量蜂窩無線通信網絡負載的測量裝置以及基于負載的測量信息控制傳輸裝置傳輸導頻信號的控制裝置。
本發(fā)明的解決方法有幾個優(yōu)點。在這個解決方法中，導頻信號的傳輸盡可能少地產生干擾，導頻信號不連續(xù)傳輸。如果蜂窩無線通信網絡的構造發(fā)生變化，用戶終端設備根據接收到的導頻信號修正它的活躍組名單。另外，用于用戶終端設備傳輸?shù)某跏脊β誓鼙活A先計算出來，因此用戶終端設備的傳輸功率基本是正確的。由此，減少功率校準指令的傳輸是有可能的。當導頻信號不連續(xù)傳輸時，用戶終端設備能靠同步信道與基站同步。在這個方法中，基站和用戶終端設備間的信道可根據需要通過參考碼元被估計被調制。這些參考碼元在基站和用戶終端設備間的連接減弱時被加入信號中。這樣，通過參考碼元的應用，干擾能量減少了，系統(tǒng)的容量增加了。
下面，將參考附圖的例子更詳細地解釋本發(fā)明。


圖1展示本發(fā)明的用戶終端設備，圖2展示本發(fā)明的蜂窩無線通信網絡。
圖1根據用戶終端設備的主要部分展示了本發(fā)明的用戶終端設備100。用戶終端設備100包括接收機部分A和傳輸機部分B。接收機部分A包括一個天線111、一個解調器113、一個解碼器114、一部手機115和若干個射頻部分112。傳輸部分B包括一個話筒121、一個編碼器122、一個調制器123、一個天線125和若干個射頻部分124。用戶終端設備100進一步擁有接收機部分A和傳輸機部分B共有的控制裝置131。此外，用戶終端設備100還擁有裝置16、計算裝置117、同步功能118和估計裝置119。
圖2展示了一個蜂窩無線通信系統(tǒng)。下面，將根據碼分多址技術，在不限制本發(fā)明的情況下解釋此蜂窩無線通信系統(tǒng)。圖中顯示的蜂窩無線通信系統(tǒng)包括一個基站200和一組用戶終端設備100?；?00擁有一個用于接收和傳輸信號的天線204?；?00還擁有用于傳輸導頻信號的傳輸裝置201。基站進一步擁有測量裝置202和控制裝置203。通過調節(jié)控制裝置203，傳輸裝置201可以被控制；通過調節(jié)測量裝置202，蜂窩無線通信系統(tǒng)的負載狀況就能夠被測出。
圖1中的接收機部分A按照以下方式運行。由射頻部分112通過天線111傳輸?shù)纳漕l模擬信號被轉變成中頻信號，并且被濾波。然后，解調器113將此寬頻帶信號恢復成窄頻帶數(shù)據信號。解碼器114應用合適的方法將此數(shù)據信號解碼，例如，解碼器114解碼典型的卷積編碼信號，它的操作基于維特此算法。通常而言，解碼器114還要解密和去交錯這個預處理信號。經解碼器114處理的信號被進一步送至手機115。
裝置116修正用戶終端設備100的活躍組名單。當用戶終端設備100被連接到基站200后，修正活躍組名單是沒有必要的。當蜂窩無線通信網絡的負載較低時，裝置116被設置來修正活躍組名單。通過這種方法，網絡的負載可以被均衡。計算裝置117能事先為用戶終端設備100計算和設置建立聯(lián)系時的適宜的初始能量。這樣，用戶終端設備100的能量消耗能被降低。通過同步裝置118，用戶終端設備100可替代導頻信號利用基站100與用戶終端設備100間的同步信道得以同步。
用戶終端設備的估計裝置119用于評估并完成信道的相干解調。估計和解調是依靠參考碼元來完成的。應用參考碼元，干擾能量將被降低，同時，網絡的容量也能得到增加。參考碼元被加入到一個信號中，這個信號建立基站200和用戶終端設備100的下行線路連接。如果這種連接的質量降低了，那么加入參考碼元的頻率將會被臨時提高。例如，參考碼元頻率的確定是為了使參考碼元頻率與信道的多普勒偏移成正比。
傳輸機部分B按照以下方式運行。話筒121接收音頻信號，并且傳送這個音頻信號的電對應物到編碼器122中。編碼器122卷積編碼并加密信號，而且完成信號的比特交錯或比特組交錯。在調制器123中，此卷積編碼的窄帶信號被偽噪音編碼成寬帶擴頻信號。然后，根據射頻部分124的現(xiàn)有技術，擴頻信號被轉變成射頻信號，通過天線125傳輸?shù)綗o線電波傳播路徑中。
控制裝置31既控制接收機系統(tǒng)的操作，又控制傳輸機系統(tǒng)的操作。與現(xiàn)有技術的無線通信系統(tǒng)一樣，天線111和天線125是用于傳輸和接收的天線。傳輸和接收天線111和125的操作實際組合成同一個天線。話筒121、手機115和射頻傳輸部分112和124也是公知的無線通信系統(tǒng)中的現(xiàn)有技術。
圖2所示的蜂窩無線通信系統(tǒng)中，用戶終端設備100可利用基站200與其他的用戶終端設備100連接。與用戶終端設備相連的基站200形成用戶終端設備100的活躍組。用戶終端設備100將活躍組中各個基站200的信息存儲在活躍組名單中。
用戶終端設備100的裝置116可修正此用戶終端設備的活躍組名單。當蜂窩無線通信網絡的負載很小時，裝置116修正活躍組名單。當用戶終端設備100通過基站200與其他用戶終端設備100建立連接時，正在傳輸信號的用戶終端設備所使用的初始功率將被預先計算出來。初始功率由計算裝置117計算出來，計算裝置能在用戶終端設備建立連接時，為此用戶終端設備設置合適的初始能量。估計裝置應用代替導頻信號的參考碼元來評估并完成信道的相干解調。建立基站200和用戶終端設備100間的下行線路連接是依賴被加入到數(shù)據碼元中來的參考碼元完成的，所以網絡的容量能被增加。
下面，給出一個通過參考碼元來增加網絡容量的例子。假設參考碼元間的路程距離大約是基站200和用戶終端設備100間信道的相干時間td的10％，那么此信道的相干時間td可由下式確定td＝1/B在這個公式中，多普勒偏移由B來表示。從這個公式可以看出，當多普勒偏移降低時，相干時間增加了。由此表明，靜態(tài)WLL信道的參考碼元頻率比動態(tài)的移動信道的參考碼元頻率小得多。在靜態(tài)WLL信道中，多普勒偏移約為幾個赫茲，而在移動信道中，多普勒偏移為數(shù)百個赫茲。當網絡用戶處于靜止時，參考碼元頻率相對于用戶處于動態(tài)的網絡有所降低。如果參考碼元的頻率被降低，那么網絡的容量就能得到節(jié)約。
在圖2中，基站200的測量裝置202用于測量蜂窩無線通信網絡的負載。只要有用戶終端設備100與基站200連接，那么蜂窩無線通信網絡的負載便形成了。網絡中的其他設備也加載網絡。基站200的控制裝置203與測量裝置202相連?？刂蒲b置203設置成可得到與蜂窩無線通信網絡負載成正比的測量數(shù)據?？刂蒲b置203設置成控制傳輸導頻信號的基站200的傳輸裝置201。由此可見，傳輸裝置201的控制是基于測量裝置202網絡的負載。
基站200的傳輸裝置201用于傳送導頻信號給用戶終端設備100。然而，導頻信號的傳輸是不連續(xù)的，而是根據測量裝置202提供的網絡負載被傳輸?shù)摹y量裝置202提供的負載信息被送給用于控制傳輸裝置201的控制裝置203。當測量裝置202測量的網絡負載較小時，控制裝置203設置成指示傳輸裝置201傳輸導頻信號。如果測量裝置202測量的網絡負載較大時，有關負載的信息被送到控制裝置203，其控制傳輸裝置201。當處于以上所提及的狀態(tài)時，傳輸裝置201不傳輸導頻信號。因為基站200在不同的時間適時地減少傳輸導頻信號次數(shù)，所以由導頻信號引起的干擾能被減少。
盡管已經參考附圖的例子解釋了本發(fā)明，但是很明顯本發(fā)明不在此上受到限制，它可在發(fā)明創(chuàng)意范圍之內用各種方法加以改變。發(fā)明創(chuàng)意將在所附的權利要求中被公開。
權利要求
1.一種傳輸用于蜂窩無線通信系統(tǒng)中導頻信號的方法，此蜂窩無線通信系統(tǒng)包括若干用戶終端設備(100)和至少一個基站(200)，其中至少在用戶終端設備(100)與基站(200)連接上形成負載，基站(200)向用戶終端設備(100)傳輸導頻信號，用戶終端設備(100)通過信道與基站(200)連接，基站(200)成為用戶終端設備活躍組名單中的一員，本方法的特征在于，此蜂窩無線通信系統(tǒng)的負載被測出，并且當測出的負載小于預置的極限值時，導頻信號被傳輸，當負載大于設定的極限值時，減少導頻信號的傳輸，或根本不傳輸。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，當此蜂窩無線通信網絡的被測負載較小時，傳輸導頻信號。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于，當此蜂窩無線通信網絡的被測負載較大時，較少傳輸導頻信號，或者根本不傳輸導頻信號。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于，本方法能計算出用于用戶終端設備(100)傳輸?shù)暮线m的初始功率。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于，根據已為基站(200)和用戶終端設備(100)所知碼元，按需估計并解調基站(200)和用戶終端設備(100)間的信道。
6.根據權利要求5的方法，其特征在于，在該方法中當基站(200)與用戶終端設備(100)的連接減弱時，加入碼元。
7.根據權利要求5的方法，其特征在于，基站(200)可在需要時，以不同的傳輸功率傳輸碼元。
8.根據權利要求1的方法，其特征在于，當用戶終端設備(100)位于預先已知位置時，在蜂窩無線通信系統(tǒng)中使用該方法。
9.一種蜂窩無線通信系統(tǒng)，包括向用戶終端設備(100)傳輸導頻信號的傳輸裝置(201)、幾個用戶終端設備(100)和至少一個基站(200)，用戶終端設備(100)通過信道與基站(200)連接，在此蜂窩無線通信系統(tǒng)中，至少在用戶終端設備(100)和基站(200)的連接上形成負載，同時，基站(200)成為用戶終端設備(100)活躍組名單中的一員，此蜂窩無線通信系統(tǒng)的特征在于，它包括測量蜂窩無線通信網絡負載的測量裝置(202)和控制裝置(203)，用于基于負載測量的測量結果，以如下方式控制傳輸裝置(201)傳輸?shù)膶ьl信號，即，當測出的負載結果小于負載的預置極限值時，傳輸裝置(201)傳輸導頻信號，當負載結果大于預置極限值時，傳輸裝置(201)減少導頻信號的傳輸或根本不傳輸導頻信號。
10.根據權利要求9的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，當此蜂窩無線通信網絡的負載較低時，傳輸裝置(201)設置成傳輸導頻信號。
11.根據權利要求9的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，當此蜂窩無線通信網絡的被測負載較大時，傳輸裝置(201)較少傳輸導頻信號，或者根本不傳輸導頻信號。
12.根據權利要求9的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，此蜂窩無線通信系統(tǒng)包括基于導頻信號修正用戶終端設備(100)的活躍組名單的裝置(116)。
13.根據權利要求12的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，當基站(200)與用戶終端設備(100)的連接數(shù)量改變時，裝置(116)設置成修正活躍組名單。
14.根據權利要求9的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，此蜂窩無線通信系統(tǒng)包括計算裝置(117)，計算裝置(117)用于預先從導頻信號計算用戶終端設備(100)的初始功率。
15.根據權利要求12的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，此蜂窩無線通信系統(tǒng)包括估計裝置(119)，估計裝置(119)可根據基站(200)和用戶終端設備(100)預先所知的碼元，按需估計并解調基站(200)與用戶終端設備(100)間的信道。
16.根據權利要求15的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，當基站(200)和用戶終端設備(100)的連接減弱時，估計裝置(119)設置成添加碼元。
17.根據權利要求15的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，估計裝置(119)被設置以用不同的傳輸功率來傳輸碼元。
18.根據權利要求9的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，測量裝置(202)和控制裝置(203)實際處于基站(200)。
19.根據權利要求9的蜂窩無線通信系統(tǒng)，其特征在于，此蜂窩無線通信系統(tǒng)是一個碼分多址系統(tǒng)，其中用戶終端設備(100)處于預先已知的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導頻信號的傳輸方法和一種擁有幾個用戶終端設備(100)、至少一個基站(200)以及向用戶終端設備(100)傳送導頻信號的傳輸裝置(201)的蜂窩無線通信系統(tǒng)。用戶終端設備(100)通過信道與基站(200)連接。在蜂窩無線通信系統(tǒng)中,至少在用戶終端設備(100)與基站(200)連接上形成負載,同時,這個基站(200)屬于此用戶終端設備(100)的活躍組名單。本蜂窩無線通信系統(tǒng)擁有測量蜂窩無線通信網絡負載的測量裝置(202)和基于得到的負載測量信息控制傳輸裝置(201)傳輸導頻信號的控制裝置(203)。
文檔編號H04B7/26GK1196844SQ97190738
公開日1998年10月21日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權日1996年6月19日
發(fā)明者艾賈·薩里奧, 安紐·費塔南 申請人:諾基亞電信公司