專利名稱：基站的同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和一種基站，用其將無線接口的傳輸方向用TDD-進行分離的無線通信系統(tǒng)的基站進行同步。
在無線通信系統(tǒng)中將信息(例如語音，圖像信息或者其他數(shù)據(jù))借助于電磁波經(jīng)過發(fā)送的和接收的無線站(例如基站和用戶站)之間的無線接口傳輸。其中用戶站是移動站或者其他移動的終端機或者還有固定的終端機。其中電磁波發(fā)射是用位于為各個系統(tǒng)安排的頻帶上的載波頻率進行的。對于未來移動無線系統(tǒng)用CDMA-或者TD/CDMA-傳輸方法經(jīng)過無線接口，例如UMTS(通用移動電信系統(tǒng))或者其他的第三代系統(tǒng)，在頻帶上的頻率大約為2000 MHz。
如已經(jīng)在DE 198 18325和EP 98 107 763中討論過的，在TDD-傳輸方法中(時分雙工)在基站之間的同步性是必要的，以減少干擾。例如在EP 98 107 763中敘述了，在雪球原理的意義上基站是依次與在這之前同步的基站定向的和然后將其發(fā)射時間點按此校準(zhǔn)的。在德國運行的C-網(wǎng)絡(luò)中，見telcom report 9(1986)，“在C450移動無線系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)同步”，49-51頁，還知道利用中央基站作為時間基準(zhǔn)，位于其周圍的基站始終可以與其同步。其中利用約束無線電技術(shù)資源的帶外的信號方式。在這種方法中集中檢查或者釋放同步是必要的，這種同步必須相應(yīng)地被監(jiān)控。其費用相當(dāng)高和隨著無線通信系統(tǒng)的密集繼續(xù)升高。
其他的同步方法在基站上考慮了高穩(wěn)定性的時間基準(zhǔn)，例如高穩(wěn)定性振蕩器或者GPS-接收器(全球定位系統(tǒng))。然而這些手段非常昂貴和必須在每個基站當(dāng)?shù)乇３?。?dāng)利用GPS時在封閉房間內(nèi)安裝的基站不可能同步，因為沒有與GPS衛(wèi)星的無線電接觸。
如果人們利用經(jīng)過無線接口的同步，這樣就需要為此安排自己的信道，這些信道是與無線技術(shù)資源相約束的和因此數(shù)據(jù)傳輸丟失。在傳輸?shù)纳闲蟹较蚝拖滦蟹较虻腡DD-分離(時分雙工)中在一個頻帶中無線技術(shù)資源特別緊缺，因為與FDD-分離(頻分雙工)相比較只有一半帶寬提供使用。
因此作為本發(fā)明基礎(chǔ)的任務(wù)是，提供一種與基站同步的方法和一種基站，這些約束較少的無線技術(shù)資源。這項任務(wù)是通過具有權(quán)利要求1特征的方法和具有權(quán)利要求14特征的基站解決的。本發(fā)明有益的擴展結(jié)構(gòu)由從屬權(quán)利要求中獲悉。
用于無線通信系統(tǒng)基站同步的本發(fā)明方法中基站與用戶站經(jīng)過用傳輸方向TDD-分離的無線接口是可以連接的。其中第一個基站在下行方向和上行方向之間的過渡時發(fā)送一個同步信號，這個被第二個基站接收。第二個基站從同步信號中推導(dǎo)出一個時間基準(zhǔn)和將此時間基準(zhǔn)使用在其時間同步上。在無線接口的幀內(nèi)不僅有下行方向的時隙而且有上行方向的時隙，這些由保護時間隔開，以避免過長的通話。在一個無線小區(qū)中的保護時間的大小量級為2×最大的信號渡越時間。保護時間首先對于位于小區(qū)邊緣的用戶站是必要的，這些用戶站很晚才接收到基站下行方向最后的發(fā)送和不應(yīng)該受到相鄰用戶站隨后在上行方向的發(fā)送干擾。
本發(fā)明利用這個保護時間。在過渡期間，也就是說在保護時間以前的很短時間或者在保護時間期間，通過發(fā)送同步信號不附加需要或者只附加需要相對很少的無線技術(shù)資源。同步信號是任意的綜合信號，然而特別是可以利用碼片序列，Dirac-脈沖或者Dirac-脈沖序列，由一組信道編碼組成的擴展編碼或者還有正弦振動作為同步序列。
如果按照本發(fā)明有益的擴展結(jié)構(gòu)由不同的基站利用不同的同步信號，于是可以區(qū)分基站和必要時在包括已知基站座標(biāo)的情況下可以比較準(zhǔn)確地構(gòu)成時間同步。
如果將同步信號不僅用于與其他基站同步而且用于與用戶站同步時在無線通信系統(tǒng)中的干擾將變得很小。按照這個擴展結(jié)構(gòu)同步信號的多次利用又減少了對無線技術(shù)資源的需求。
本發(fā)明不僅可以使用在分級的同步而且可以使用在權(quán)利平等的同步上。下行方向和上行方向之間的保護距離和同步信號的長度可以這樣構(gòu)成，在一個幀內(nèi)基站不僅接收而且還發(fā)送同步。這加速了同步過程和按照一定的時間距離可以容易地實現(xiàn)循環(huán)的同步。
借助于附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實施例。
附圖表示

圖1一個無線通信系統(tǒng)，
圖2無線電通信系統(tǒng)的蜂窩式結(jié)構(gòu)，圖3一個無線接口，圖4發(fā)送和接收同步信號，和圖5一個基站的結(jié)構(gòu)簡圖。
在附圖1中示出的移動無線系統(tǒng)作為無線通信系統(tǒng)的例子是由很多移動交換站MSC組成的，這些相互連成網(wǎng)絡(luò)并與固定網(wǎng)絡(luò)PSTN建立入口的。此外這些移動交換站MSC與各自至少一個用于控制基站BS和用于分配無線技術(shù)資源的裝置RNC，也就是說與無線資源管理器，相連接。每個裝置RNC有可能又與至少一個基站BS連接。這種基站BS可以經(jīng)過無線接口建立與用戶站，例如移動站MS或者另外的移動終端機和固定終端機，的連接。通過每個基站BS至少構(gòu)成一個無線電小區(qū)。
在附圖1上示范性地示出了傳輸有用信息ni和信令信息si的連接V1，V2，V3，作為用戶站MS和基站BS之間的點-到-點-連接；管理信道BCCH，作為從基站BS到用戶站MS的點-到-多點-連接和從用戶站MS到基站BS具有任意存取的信道RACH。
操作-和維護中心OMC實現(xiàn)移動無線系統(tǒng)或者其部件的檢查-和維護功能。這種結(jié)構(gòu)的功能性是可以轉(zhuǎn)移到其他的無線通信系統(tǒng)中，可以將本發(fā)明使用在其上，特別是用于與無繩用戶連接的用戶入口網(wǎng)絡(luò)。特別安排使用在按照“IMT-2000的TD-SCDMA無線傳輸技術(shù)”，CATT的V.0.4草案，1998年9月，的移動無線系統(tǒng)中。
基站BS包括有可改變定向特性的天線，使得按照接收的和確定發(fā)送的確定方向可以實現(xiàn)有目標(biāo)地對準(zhǔn)用戶站MS的定向特性。將管理信道BCCH全方位地發(fā)送，和在任意存取的信道RACH上用戶站MS的第一次存取也全方位地接收。否則基站BS的其余的發(fā)送和接收是方向選擇地進行的。這也涉及到在成功地第一次存取后面的在任意存取信道RACH上的發(fā)送。因為有時基站BS沒有可改變定向特性的天線，在管理信道BCCH上將信息用一個標(biāo)記形式發(fā)送，標(biāo)記顯示給用戶站，基站有什么樣的天線類型。
從附圖2中看到移動無線系統(tǒng)的蜂窩式結(jié)構(gòu)。將基站M，S構(gòu)成為出現(xiàn)重疊的無線小區(qū)，這樣用戶站不中斷連接就可以從一個無線小區(qū)移動到下一個無線小區(qū)。此時兩個基站M，S之間的距離小于兩倍小區(qū)的半徑。例如最大的小區(qū)半徑為20km，此時兩個基站M，S之間的距離為30km。將附圖2其中的一個構(gòu)成為主站M和兩個其他的基站S構(gòu)成為輔站S，下面借助于附圖4詳細(xì)敘述這種基站的同步。
將無線接口構(gòu)成為寬帶無線接口，B＝1，6MHz(因此3×頻帶每5MHz)，幀周期為5或10ms和每個幀fr有10時隙ts0...ts9，以及在利用16個不同的擴展編碼c0至c15情況下用CDMA-進行用戶分離(碼分多址)。
按照附圖3(沒有按比例)將按照TDD方法的時隙的一部分ts0...ts5用于在下行方向DL，其余的ts6...ts9用于上行方向UL。在下行方向DL最后時隙ts5的后面，在幀fr內(nèi)的轉(zhuǎn)換點SP期間，跟隨著用于將傳輸方向DL，UL分開的保護時間g。如果最大的小區(qū)半徑為20km，則保護時間g應(yīng)該至少等于2*20km/(300.000km/s)＝133μs。
在上行方向UL的第一個時隙ts6是與任意存取信道建立連接和引導(dǎo)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)男诺?。然后跟隨著上行方向UL的通信信道的時隙ts。在通信信道上被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是用單獨的擴展編碼c0...c15擴展的，擴展編碼包括每個符號Q個碼片，此時將用于信道評估的中間序列tseq置入數(shù)據(jù)中。通信信道的無線數(shù)據(jù)塊也用保護時間gp封閉。
在附圖4上放大地示出了附圖3下行方向和上行方向DL，UL的時隙ts，以及在下行方向DL最后時隙ts和上行方向UL的第一個時隙ts之間的保護時間。在這個保護時間里第一個基站發(fā)送(tx)同步信號，這個同步信號是同步序列SYNC形式的一個碼片序列。還在保護時間期間第二個基站BS接收(rx)同步序列SYNC。第二個基站BS確定接收時間點和推導(dǎo)出時間基準(zhǔn)。然后將這個時間基準(zhǔn)使用在第二個基站BS的時間同步上。例如這是通過自己的時柵平衡進行的。保護時間的定義可以包括或者不包括同步序列SYNC。特別是如果將同步序列SYNC也安排在用戶站MS上時，這樣保護時間涉及兩倍的信號渡越時間被延長了。
在附圖4上作為另一選擇還示出了這種情況，即在下行方向DL最后的時隙ts期間已經(jīng)部分地(或者也是整個地)發(fā)送了同步序列SYNC。用戶站MS也平行地接收了這個同步序列SYNC和也使用在其時間同步上。在傳輸方向之間的過渡時，然而已經(jīng)在保護時間之前發(fā)送是特別有益的，如果無線小區(qū)有不同的大小(宏-和微小區(qū))或者應(yīng)該跨過多個無線小區(qū)進行同步時。
以附圖2為基礎(chǔ)同步可以對應(yīng)于分級結(jié)構(gòu)進行。將主站M用GPS，用非常準(zhǔn)確的內(nèi)部時鐘或者用導(dǎo)線連接進行同步，在這期間輔站S是經(jīng)過無線接口同步。輔站S可以在其一方又將其他的輔站S通過自己發(fā)送的同步序列SYNC進行同步。同時準(zhǔn)備好同步同樣是可能的。在這種情況下新安裝的基站BS首先接收其余已經(jīng)處于運行的基站BS的同步序列SYNC和在同步之后稍后自己發(fā)送同步序列SYNC。因此按照EP 98 107 763通過構(gòu)成平均值的同步是可能的。
如果使用64個碼片的序列作為同步序列SYNC，此時碼片周期大約為1μs，和保護時間為133μs，則同步序列SYNC在保護時間開始之后大約100μs到達第二個基站BS，如果它們在保護時間開始時被第一個基站BS發(fā)送。在上行方向UL部分地出現(xiàn)時隙ts干擾，因為同步序列SYNC由于多路徑傳播持續(xù)時間為64μs+時間延遲(延遲的傳播)。因此或者延長保護時間(例如延長同步序列SYNC的持續(xù)時間，必要時這也由用戶站MS計算)，縮短序列或者在保護時間開始之前進行發(fā)送。如果對于同步序列SYNC的蔓延還存在足夠的時間，則輔站S在其一方也可以自己用同樣的保護時間發(fā)送同步序列SYNC。
如果分析情況，小區(qū)半徑只有5km，基站BS之間的距離為7，5km和保護時間仍然為133μs時，于是同步序列SYNC已經(jīng)顯著地提前到達輔站S。如果輔站S自己必須發(fā)送一個同步序列SYNC時，輔站可以不檢測主站M的同步序列SYNC。對于這種情況主站M在保護時間開始之后發(fā)送具有48個碼片，例如40μs的縮短的同步序列SYNC。輔站S在保護時間以內(nèi)檢測這個同步序列SYNC和允許通過輔站S自己發(fā)送一個同步序列SYNC。另可選擇地可以將同步序列SYNC用64μs的一個序列在保護時間開始之后很短時間，也就是說＜40μs，發(fā)送。
在附圖5上表示了一個基站BS的結(jié)構(gòu)，其中基站MS(應(yīng)該是BS-譯者注)簡化地包括天線AE，用于將信號分為上行方向UL和下行方向DL的雙工器DX，發(fā)送裝置TX，接收裝置RX和控制裝置SE。
控制裝置SE確定同步序列SYNC和同步序列SYNC的發(fā)送時間點和指示發(fā)送裝置TX，準(zhǔn)時發(fā)送同步序列SYNC。將具有同步序列SYNC的發(fā)送信號經(jīng)過雙工器DX和天線AE發(fā)射。另外一方面基站BS經(jīng)過天線AE和雙工器DX在接收裝置RX上接收其他基站BS的同步序列SYNC，確定接收時間點，因此確定時間基準(zhǔn)和然后通過控制裝置SE協(xié)調(diào)自己的時間同步。
權(quán)利要求
1.無線通信系統(tǒng)的基站(BS)的同步方法，在其中，基站(BS)是經(jīng)過具有傳輸方向(UL，DL)的用TDD-分離的無線接口與用戶站(MS)連接的，第一個基站(BS)在下行方向(DL)和上行方向(UL)之間的過渡時發(fā)送一個同步信號(SYNC)，第二個基站(BS)接收該同步信號，第二個基站(BS)從同步信號中推導(dǎo)出一時間基準(zhǔn)和將此時間基準(zhǔn)使用在其時間同步上。
2.按照權(quán)利要求1的方法，在其中，將同步信號(SYNC)通過一個碼片序列構(gòu)成為同步序列。
3.按照權(quán)利要求1的方法，在其中，同步信號(SYNC)是由正弦振動構(gòu)成的。
4.按照權(quán)利要求1的方法，在其中，同步信號(SYNC)是由Dirac-脈沖構(gòu)成的。
5.按照權(quán)利要求1的方法，在其中，同步信號(SYNC)是由一組信道編碼組成的擴展編碼構(gòu)成的。
6.按照上述權(quán)利要求之一的方法，在其中，不同的基站(BS)利用不同的同步信號。
7.按照上述權(quán)利要求之一的方法，在其中，同步信號(SYNC)不僅使用在與其他基站(BS)的同步上而且使用在與用戶站(MS)的同步上。
8.按照上述權(quán)利要求之一的方法，在其中，在分級關(guān)系的意義上第一個基站(BS)是一個主站，其時間基準(zhǔn)是由一個其他的時間基準(zhǔn)中得到的，和第二個基站(BS)是依賴于同步的輔站。
9.按照權(quán)利要求8的方法，在其中，輔站又是其他基站(BS)的主站。
10.按照權(quán)利要求9的方法，在其中，輔站在下行方向(DL)和上行方向(UL)之間的過渡時接收同步信號(SYNC)和又發(fā)送一個自己的同步信號(SYNC)。
11.按照上述權(quán)利要求之一的方法，在其中，在權(quán)利平等的意義上多個基站(BS)不僅發(fā)送而且也接收同步信號(SYNC)。
12.按照上述權(quán)利要求之一的方法，在其中，第一個基站(BS)在下行方向(DL)和上行方向(UL)之間的過渡開始時發(fā)送同步信號(SYNC)。
13.按照上述權(quán)利要求之一的方法，在其中，第一個基站(BS)還在下行方向(DL)傳輸期間發(fā)送同步信號(SYNC)和第二個基站(BS)在下行方向(DL)和上行方向(UL)之間的保護區(qū)或者在這之后很短時間接收同步信號(SYNC)。
14.無線通信系統(tǒng)的基站(BS)，這經(jīng)過具有傳輸方向(UL，DL)的用TDD-分離的無線接口與用戶站(MS)可以連接的，具有用于發(fā)送同步信號(SYNC)的發(fā)送裝置(TX)，此同步信號被第二個基站(BS)接收之后用于推導(dǎo)出時間基準(zhǔn)和用于其時間同步，具有一個控制裝置(SE)在下行方向(DL)和上行方向(UL)之間的過渡時用于同步信號(SYNC)發(fā)送的時間調(diào)整。
全文摘要
用于無線通信系統(tǒng)的基站按照本發(fā)明的同步方法中基站與用戶站經(jīng)過傳輸方向用TDD－分離的無線接口是可以連接的。其中第一個基站在下行方向和上行方向之間的過渡時發(fā)送一個同步信號,這個被第二個基站接收。第二個基站從同步信號中推導(dǎo)出時間基準(zhǔn)和將時間基準(zhǔn)使用在其時間同步上。本發(fā)明利用這個保護時間。通過在過渡期間,也就是說在這之前很短時間或者在保護時間期間發(fā)送同步信號不需要或者只需要相對少的附加的無線技術(shù)資源。
文檔編號H04B7/26GK1346552SQ00806084
公開日2002年4月24日 申請日期2000年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月9日
發(fā)明者S·巴倫博格, K·卡默蘭德 申請人:西門子公司