專利名稱：一種使用發(fā)射分集的無線通信系統(tǒng)中用戶的定位方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，使用該方法發(fā)射端通過至少兩個天線裝置發(fā)射用戶數(shù)據(jù)信號。
無線通信系統(tǒng)使用所謂的“分集方法”來改善數(shù)據(jù)發(fā)射質(zhì)量，例如使用“空間分集法”或者“極化分集法”。
當發(fā)射端使用空間分集方法時，將一個要發(fā)射的載頻用戶數(shù)據(jù)信號作為用戶數(shù)據(jù)信號傳送到至少兩個天線裝置上，這些天線裝置之間的相互距離為多個波長，并且極化相同。
當發(fā)射端使用極化分集方法時，將要發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)信號同樣傳送到至少兩個天線裝置上，但是這些天線裝置具有不同的極化。典型的情況是把兩個天線裝置安放在一個共同的天線罩內(nèi)。
分集方法既可用于發(fā)射端，也可用于接收端，并通過改善觀測到的接收情況來改善發(fā)射質(zhì)量。
在無線通信系統(tǒng)中，例如在全球移動通信系統(tǒng)(Global System for MobileCommunications；GSM)中或GSM/EDGE無線接入網(wǎng)(GSM EDGE Radio Access Network；GERAN)移動通信系統(tǒng)中，將一個發(fā)射端的用戶信號分為兩個分信號，然后將這兩個分信號通過兩個“載波單元”傳送到兩個空間上相互分離且極化相同的天線裝置上進行發(fā)射。由于設計上的原因，上述分信號在不同信號路徑上存在著載波偏差，所以這兩個分信號在發(fā)射時存在不同的信號傳播延遲。另外，由于多徑傳播，在無線領域中對于每個分信號還會產(chǎn)生具有不同信號傳播延遲和信號衰減的特定的傳播路徑。
在接收端，分信號與用戶信號發(fā)生疊加，這樣就獲得了一個系統(tǒng)工程上所謂的“分集增益”。另外，通過這種分集增益還可以達到發(fā)射機與接收機之間的小區(qū)放大或者范圍擴展的目的。
在接收機方面，還要相應地考慮不同的傳播路徑，這意味著要增加接收機的復雜性。
在移動通信系統(tǒng)，例如全球移動通信系統(tǒng)中，當在一個移動用戶與一個基站之間進行數(shù)據(jù)發(fā)射時，人們借助于諸如所謂的“提前時間機制(Timing-Advance-Mechanismus)”來對用戶進行定位(定位服務)。在此情況下，能夠測定用戶與基站之間進行數(shù)據(jù)發(fā)射時參考信號的信號傳播延遲，并借助于該延遲測定用戶的位置。
定位誤差的直接原因是對參考信號的信號傳播延遲的測定誤差。
在全球移動通信系統(tǒng)中，借助于定時提前機制可以實現(xiàn)大約200米的定位精確度。除了用定時提前機制進行定位以外，還有一些其它的標準化的定位方法，如輔助全球定位系統(tǒng)(A-GPS)法，增強觀測時間差定位(E-OTD)法或小區(qū)識別碼定時提前(CITA)法等。
由于各個載波單元中的多徑傳播以不同的信號傳播延遲，當在發(fā)射端使用分集方法時，只有在具有足夠資源的情況下才能達到所要求的定位精度，否則便無法達到所要求的定位精度。
對于依賴于運行時間或者取決于運行信號延遲時間的系統(tǒng)參數(shù)或系統(tǒng)特性來說，當進行數(shù)據(jù)發(fā)射時，例如當進行“同步切換”或“偽同步切換”時，也會出現(xiàn)相應的問題。
本發(fā)明的目的是在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)一種用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，通過使用該數(shù)據(jù)發(fā)射方法，既可以利用在發(fā)射端使用分集方法的優(yōu)點，又可以很大程度上避免由于多徑傳播而造成的缺點。
本發(fā)明的上述目的由權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中對該發(fā)明的優(yōu)點進行了進一步的描述。
在使用發(fā)射分集方法的無線通信系統(tǒng)中，通過采用本發(fā)明的方法，利用參考信號能夠足夠準確地測定出與信號運行時間有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，例如定位。
特別具有優(yōu)點的是，在測定與信號運行時間有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)過程中，由于作為使用數(shù)據(jù)的用戶數(shù)據(jù)是通過至少2個天線裝置從發(fā)射端發(fā)射出去，因此對于分配到一個通信小區(qū)中的所有用戶來說，其小區(qū)大小和范圍都保持不變。
對于與運行時間有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，使用參考信號來確定那些需要準確測定的信號傳播延遲。
在使用時分復用接入方法無線通信系統(tǒng)中，單個用戶信號被劃分為時隙，并以周期性的連續(xù)幀的形式發(fā)射，而按照該發(fā)明只是在每個第n幀才發(fā)射參考信號。其結(jié)果是節(jié)省了發(fā)射資源。
盡管當n＝1時在每個幀中把參考信號發(fā)射給一個已觀察到的用戶時的定位非常準確，但是由于分集增益的不斷損失會無法確保對用戶進行可靠的無線傳輸。
如果使用了一個定時提前機制來進行定位，那么參考信號就只通過一個天線裝置進行發(fā)射，這樣接收機對參考信號的信號傳播延遲進行測量時就減少了不確定性。
按照該發(fā)明，在使用時分復用接入方法的無線通信系統(tǒng)中，參考信號是在一個時隙內(nèi)發(fā)射的，而用于發(fā)射的該時隙或者脈沖可由每個無線通信終端設備制造商專門定義。
為了能夠在相應的時隙位置發(fā)射不同的制造商所專用的參考信號，在發(fā)射端，例如基站處將參考信號以一種制造商專用的形式存貯于一個表格中，這些參考信號說明可以調(diào)出。這樣就使得人們可以在一個網(wǎng)絡提供商的無線通信系統(tǒng)中使用不同制造商的終端設備。
按照本發(fā)明，定位是周期性地進行的，或是以隨機選擇的時間間隔進行的。
在全球移動通信系統(tǒng)或GSM/EDGE無線接入網(wǎng)移動通信系統(tǒng)中，參考信號最好通過所謂的SCCH通道進行發(fā)射，該通道在每個第10幀重復一次。按照該發(fā)明，一個用于同步的SCH時隙的擴展訓練序列被用作參考信號。
相鄰小區(qū)的移動終端設備使用一個用于同步的時隙來進行所謂的“監(jiān)控”，由此，一個相鄰小區(qū)的終端設備在IDLE幀中對SCH信道的用戶信息進行解碼。相鄰小區(qū)的終端設備通過上述用戶信息中包含的操作碼就可以知道是否允許該設備接入SCH信道相關(guān)的小區(qū)。按照該發(fā)明，只是在每個第n幀中周期性地停用發(fā)射分集方法，這樣確保了相鄰小區(qū)的終端設備能夠以合適的方式觀察到分配給SCH信道的小區(qū)的作用區(qū)域。
按照本發(fā)明，可以在例如每百個幀中借助于一個所謂的“位置測位單元”來進行定位，這個位置測位單元目前可在每個基站中作為模塊進行使用。作為附加功能，該位置測位單元具有用于定位的幀的先驗知識，或者關(guān)于幀數(shù)目的先驗知識。用戶的一個通信終端設備測定參考信號的延遲時間，并把這些延遲時間報告給基站，由此通過重復測量就降低了定位誤差。
在該發(fā)明的一個優(yōu)點體現(xiàn)在，用戶的參考信號通過至少2個天線裝置交替地發(fā)射出去，在接收端，對于每個所使用的天線裝置對所測得的參考信號傳播延遲進行評價。在最好的情況下，最小的參考信號傳播延遲符合所謂的“視距”傳播路徑。對于要另外完成的定位來說，最好使用以這種方式確定的天線裝置來發(fā)射參考信號。
如果使用了2個以上的天線裝置來發(fā)射信號，就能增加探測到視距傳播路徑的可能性，這樣就可以提高定位的精確度。
為了檢查定位的精確度，要時常更換用于發(fā)射參考信號的天線裝置，然后對信號傳播時間進行評價。
下面用附圖來描述本發(fā)明的一個實施例。在附圖中

圖1顯示了一個用來實施本發(fā)明方法的無線通信系統(tǒng)。
圖1顯示了一個用來實施本發(fā)明方法的無線通信系統(tǒng)。
一個基站BTS含有6個載波單元CU1至CU6以發(fā)射用戶信號，這些載波單元從一個網(wǎng)絡中心處接收要發(fā)射的用戶信號。
一個分配給第一個用戶TN的用戶數(shù)據(jù)信號TN1到達兩個天線裝置ANT1和ANT2以進行發(fā)射，借助于這兩個天線裝置實現(xiàn)發(fā)射分集方法。按照本發(fā)明，一個同樣分配給第一個用戶TN的參考信號REF只是通過第一個天線ANT1發(fā)射出去。
由第一個天線ANT1發(fā)射出去的用戶數(shù)據(jù)信號TN1和參考信號REF通過一個傳播路徑AP1到達用戶TN，而由第二個天線ANT2發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)信號TN1則通過一個傳播路徑AP2到達用戶TN。
在GSM移動通信系統(tǒng)中，如果參考信號REF是通過SCH同步信道發(fā)射，那么參考信號REF就通過兩個天線ANT1或ANT2交替地發(fā)射出去，其方法如下對于所有偶數(shù)TDMA幀，通過第一個天線ANT1發(fā)射對于所有奇數(shù)TDMA幀，通過第二個天線ANT2發(fā)射。
然后一個BSS-SMLC就發(fā)出對信號傳播時間進行測量的命令，這種測量是基于奇數(shù)或者偶數(shù)的TDMA幀的參考信號REF來進行的。這樣本地測量單元LMU和移動用戶TN都能得知由BSS-SMLC發(fā)送的時間復用信號。
然后BSS-SMLC分別對傳播路徑AP1和AP2的信號傳播延遲進行評價，并為以后的定位選擇具有信號傳播延遲少的傳播路徑，該傳播路徑與直接傳播路徑最為相符(視距原則)。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，使用這種方法時，一個用戶數(shù)據(jù)信號和一個參考信號被分配給一個用戶，使用這種方法時，該用戶數(shù)據(jù)信號通過發(fā)射端的至少2個天線裝置發(fā)射出去，使用這種方法時，該參考信號只是通過發(fā)射端的1個天線裝置發(fā)射出去。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，參考信號以預定的時間間隔周期性地發(fā)射出去，或者以隨機選擇的時間間隔非周期性地發(fā)射出去。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，參考信號交替地通過至少2個天線裝置中的一個天線裝置發(fā)射出去。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在對信號傳播延遲測量的基礎上，使用參考信號對用戶進行定位。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，在接收端對所測得的交替發(fā)射的參考信號的信號傳播延遲進行評價，并且為進一步定位而選擇發(fā)射參考信號的天線裝置，上述參考信號的傳播路徑與視距傳播最為相符。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，通過定時提前機制來完成定位。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，通過一種時分復用接入方法發(fā)送用戶數(shù)據(jù)信號和參考信號。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，用于同步的一個時隙的訓練序列被用作參考信號。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在GSM移動通信系統(tǒng)中，一個SCH時隙的擴展訓練序列被用作參考信號。
10.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在發(fā)射端將參考信號以一種制造商專用的形式存貯于一個表格中。
11.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，使用至少2個相互具有垂直極化的天線裝置，或者使用至少2個相互具有固定距離的相同極化的天線裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在一個具有發(fā)射分集的移動通信系統(tǒng)中，當對系統(tǒng)參數(shù)進行測定(例如用于定位)時增加測定準確性的方法，這些參數(shù)取決于發(fā)送延遲時間，根據(jù)這種方法，一個用戶數(shù)據(jù)信號和一個參考信號被分派給一個用戶。用戶數(shù)據(jù)信號是由發(fā)射端的至少2個天線裝置發(fā)射出去的，而參考信號則是專門由發(fā)射端的一個天線裝置發(fā)射出去的。該參考信號被用來準確地測定信號延遲時間，而系統(tǒng)參數(shù)就取決于該信號延遲時間。
文檔編號H04B7/10GK1663145SQ03814455
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月21日
發(fā)明者邁克爾·法爾伯, 于爾根·霍夫曼, 卡雷爾·索泰克 申請人:西門子股份公司