專利名稱：數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê蜔o線電通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及經(jīng)一個無線電接口進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê鸵粺o線電通信系統(tǒng)，尤其是用于帶有下行方向上的自適應射束成形的無線電接口或各其它的涉及下行方向的措施。
在各無線電通信系統(tǒng)中借助于電磁波經(jīng)介于發(fā)射的和接收的無線電站(基站或移動站)之間的一個無線電接口傳輸通信信息(例如語音，圖像信息或其它的數(shù)據(jù))。在此用位于為各自系統(tǒng)安排的頻帶中的各載頻進行電磁波的發(fā)射。在GSM(全球移動通信系統(tǒng))上這些載頻位于從900，1800或1900MHz的范圍中。對于經(jīng)無線電接口用的CDMA或TD/CDMA傳輸方法的未來各移動無線電網(wǎng)，例如對于UMTS(通用移動電話系統(tǒng))或其它第三代的各系統(tǒng)各頻率是安排在約為200MHz的頻帶中的。
信號當其在傳播介質中傳播時受到由噪聲引起的各種干擾。通過折射和反射各信號組分穿過不同的傳播途徑，并且在接收機上相互疊加，以及在那里導致消除效應。另一方面在多個信號源的情況下導致這些信號的各種疊加。頻分多址(FDMA)，時分多址(TDMA)或作為碼分多址(CDMA)已知的各方法用于區(qū)分各信號源和因而用于分開各信號。
當今存在的GSM移動無線電系統(tǒng)是一種帶有用于用戶分離的TDMA(時分多址)組分的無線電通信系統(tǒng)。按照一種幀結構在各時隙中傳輸各用戶連接的有效信息。在上行方向上的發(fā)射之前的三個時隙進行下行方向上的發(fā)射。
從DE19549148中公開了一種移動通信系統(tǒng)，此通信系統(tǒng)利用一種TDMA/CDMA(CDMA碼分多址)用戶分離和在接收側應用一種JD(聯(lián)合檢測)法，以便在知曉多個用戶的擴展碼的條件下進行所傳輸各有效信息的改善的檢測。在一種頻率/時隙組合中同時傳輸多個有效數(shù)據(jù)連接的可通過其擴展碼區(qū)分的信息。
從DE19712549中已知利用自適應的各種天線(smart antennas智能天線)，以提高在上行方向上的傳輸容量。借助于各智能天線可進行的射束成形卻要求關于各信道條件的各現(xiàn)實信息。可是在已經(jīng)進行下行方向上的數(shù)據(jù)傳輸之后，在GSM移動無線電系統(tǒng)中的基站才得到這些現(xiàn)實信息。
基于本發(fā)明的任務在于，如果應采用自適應的射束成形或者其它的涉及下行方向的各措施的話，改善各無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸。此任務通過出自于前序部分特征由特征部分的特征的權利要求1的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ń鉀Q。同樣地說明了一種轉化這種用于數(shù)據(jù)傳輸方法的無線電通信系統(tǒng)。從各從屬權利要求中可獲悉各有利的進一步改進。
在用于在無線電通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄉ显谝粋€基站和至少一個其它無線電站之間存在連接的各信號用的一個無線電接口，在此利用一個第一載頻用于上行方向上的數(shù)據(jù)傳輸而在下行方向上利用一個第二載頻，這些載頻相互處于一種預先確定的比例中，按本發(fā)明先于第二載頻利用第一載頻于此連接。因此在進行下行方向上的發(fā)射之前，可以首先確定上行方向上的各信道條件。因此關于各信道條件的這些信息始終是現(xiàn)實的。在各演變過程中這是特別重要的，在這些演變過程中這些傳輸條件，意即在相同的或各相鄰小區(qū)中的干擾此連接的各其它連接，或無線電通信系統(tǒng)之外的各干擾因素在不斷改變。這些傳輸條件可以主動地變化，意即對自己的連接，或者被動地變化，意即來自于環(huán)境。
按本發(fā)明的一個有利的進一步發(fā)展循環(huán)地或準隨機控制地改變第一和第二載頻，并且先于改變第二載頻進行改變第一載頻。例如在頻率躍變時(跳頻)利用載頻的這種循環(huán)的或準隨機控制的改變，以達到各信道條件隨時間的較大的解相關性。如果首先在上行方向上使用一種新的載頻的話，當注意兩種載頻的預先規(guī)定比例時，則可對下行方向估算各當量的信道條件。在此對于此連接和/或對其它各連接的各干擾的因素可能出現(xiàn)此跳頻。將各連接向各時隙的分配可以兩者選一或外加于跳頻地從幀到幀地變化。也因此產(chǎn)生一種按本發(fā)明迅速掌握的新的干涉情況。
按本發(fā)明的方法可以有利地采用于各TDD(時分雙工)傳輸系統(tǒng)上，在這些TDD傳輸系統(tǒng)上各自在上行和下行方向上使用相同的載頻。這可是也能利用于各FDD(頻分雙工)傳輸系統(tǒng)上，在這些FDD傳輸系統(tǒng)上對于上行和下行方向使用不同的，有一個固定頻率間隔(例如雙工間隔)的載頻。在各FDD傳輸系統(tǒng)上也可安排，第一載頻對第二載頻的預定比例是可調定的。無線電接口的一個信道的帶寬越是窄帶寬的和/或跳帶寬是越大的，借助跳頻的解相關則越有效果。但是也應該首先在上行方向上進行一種較長作用的，到一種例如在DTX上的或者分組數(shù)據(jù)傳輸(GPRS)上的新的干涉情況的過渡。
此外屬于本發(fā)明范圍的是，無線電接口有一個TDMA組分以及上行方向上的各時隙的編號由下行方向上的編號中導出。因此各其它的無線電站能夠同步到基站的幀編號上。兩者選一地或外加地也可能的是，無線電接口有一個CDMA組分和在各邏輯幀中傳輸各種信息。在此也有必要的是，在成形下行方向的各發(fā)射信號之前，可以首先分析處理上行方向。
如果從在上行方向上傳輸?shù)母餍盘栔写_定一個連接用的各空間的信道性能的話，而在下行方向上利用這些信道性能于此連接的射束成形，無線電接口的按本發(fā)明的構成則是特別有利的。因此此外分析處理這些現(xiàn)實信道條件不僅用于信道評估，而且也用于射束成形。此射束成形隨身帶來一種其它的容量提高，因為也在相同的載載，相同的時隙和/或相同的CDMA碼上通過不同的空間信道性能是可以分開兩個或多個用戶信號的。
以下用一個實施例根據(jù)各圖示詳述本發(fā)明。
在此示出了

圖1為移動無線電通信網(wǎng)的一個方框電路圖，圖2為帶TD/CDMA無線電接口的無線電傳輸?shù)膸Y構的一個示意圖，圖3為帶W-CDMA無線電接口的無線電傳輸?shù)膸Y構的一個示意圖，圖4為各TDD系統(tǒng)用的跳頻的一個示意圖，圖5為各FDD系統(tǒng)的跳頻的一個示意圖，圖6為基站和移動站的各方框電路圖，圖7為針對各空間信道性能的分析處理的天線裝置的和基站的一個方框電路圖，圖8為射束成形網(wǎng)絡的一個方框電路圖，以及圖9為數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虉D。
圖1中所示的無線電通信系統(tǒng)在其結構上相當于一個已知的，由許多移動轉接站MSC組成的GSM移動無線電網(wǎng)，這些移動轉接站是相互間聯(lián)網(wǎng)的或者形成通向一個固定網(wǎng)PSTN的接入。此外這些移動轉接站MSC是各自與至少一個用于無線電接口管理RNC的裝置連接的。這些裝置RNC中的每一個又使通向至少一個基站BS的連接成為可能。一種這樣的基站BS能經(jīng)一個無線電接口建立通向基它各無線電站的，例如通向各移動站MS或其它各終端設備的連接。也可在基站BC中實現(xiàn)此用于無線電接口管理RNC的按本發(fā)明的裝置。
圖1中示范性地表示了用于傳輸介于各移動站MS1、MS2，MSK、MSn和基站BS之間的各有效信息和各信號信息的各連接V1、V2、VK。一個操作和維護中心OMC實現(xiàn)移動無線電網(wǎng)的或其中各部分的各控制和維護功能。這種結構的功能性是可轉用到其它的，可采用本發(fā)明的各無線電通信系統(tǒng)上的，尤其是對于帶有無線用戶連接的各用戶接入網(wǎng)。在這樣的各用戶接入網(wǎng)上這些其它的無線電站是固定的。
從圖2中可看出無線電傳輸?shù)膸Y構。按照一個TDMA組分安排了將一個例如帶寬為B＝1.2MHz的寬帶頻率范圍劃分為多個時隙ts，例如劃分為8個時隙ts0至ts7。頻率范圍B之內的每個時隙形成一個頻率/時隙組合。在上行方向上使用各時隙ts0至ts2中的一個部分而在下行方向上使用各時隙ts3至ts7中的一個部分。先于下行方向上的傳輸進行上行方向上的傳輸。在該TDD傳輸方法上上行方向用的一個第一載頻fup1等于下行方向用的一個第二載頻fdw1。對于其它各載頻fup2..fupn和fdw2..fdwn進行同樣的重復。
在單獨為有效數(shù)據(jù)傳輸而安排的頻率/時隙組合中以各無線電塊傳輸多個連接的信息。這些用于有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線電塊由帶有數(shù)據(jù)d的各段組成，在這些段中插入了帶有接收側已知各訓練順序tseq1至tseqn的各段。這些數(shù)據(jù)d是連接專用地用一種精細結構，一種用戶碼c擴展的，以致于在接收側例如可通過該CDMA組分分開n個連接。
數(shù)據(jù)d的各單個符號的擴展促使在符號持續(xù)時間tsym之內傳輸持續(xù)時間Tchip的Q個片。在此這些Q片形成連接專用的用戶碼C。此外在時隙ts之內安排了一個用于補償各連接的各不同的群遲延時間的保護時間gp。
在寬帶的頻率范圍B之內按一種幀結構分組這些彼此相繼的時隙。因而將八個時隙ts匯合成一個幀，在此一個時隙ts3形成用于有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€頻率/時隙聯(lián)合，在此后者由一組連接重復地利用。
圖3示出了一種不含TDMA組分的FDD傳輸方法。在此FDD傳輸方法上在上行和下行方向上有各頻率信道供支配，在此上行方向上的這些第一載頻fup1、fup2、fupn是通過一個固定的雙工間隔與下行方向上的各第二載頻fdw1、fdw2、fdwn分開的。此帶寬B在此例如為5MHz，以致于在每個頻率信道中傳輸多個連接V1、V2、Vn的各信號。各連接V1、V2、Vn的這些信號是可通過一種專用的擴展碼區(qū)分的。在邏輯幀中進行數(shù)據(jù)傳輸。在此先于下行方向用的相對應的，意即經(jīng)雙工間隔分開的第二載頻fdw1進行上行方向用的第一載頻fdup1的利用。
從圖4和5中可以看出，當在新的第二載頻上在下行方向上進行下行方向上的發(fā)射之前，在采用跳頻時通過基站BS首先在上行方向上進行新的第一載頻上的各種信道測量。這一點尤其適用于按圖4的各TDD系統(tǒng)，但是也適用于按圖5的各FDD系統(tǒng)。上行方向上的傳輸在此是用陰影線畫出的。下行方向用的各信道條件的知識尤其對自適應射束成形是重要的，正如用各自適應天線(各智能天線)進行射束成形那樣。以下用圖7至9闡述這一點。
圖6示出了從基站BS向各移動站MS1至MSn的下行方向上的無線電傳輸。這些移動站MS1至MSn首先確定一個或多個具有足夠高的或最大接收功率的頻率范圍。這是位于最近的移動站MS暫時位于其小區(qū)中的基站BS的各頻率范圍。因此形成基站MS和移動站MSK的從屬性。
此基站BS含有一個發(fā)射/接收裝置TX/RX，此發(fā)射/接收裝置數(shù)/模轉換各應發(fā)射的發(fā)射信號，從基帶轉換成發(fā)射的頻率范圍B以及調制和放大這些發(fā)射信號。一個信號生成裝置SA事先將這些發(fā)射信號匯合成各無線電塊和分配給相對應的頻率信道。一個信號處理裝置DSP經(jīng)該發(fā)射/接收裝置TX/RX分析處理各接收的接收信號，并且進行信道評估。
為了信號處理將這些接收信號轉化成，例如數(shù)字化成具有離散數(shù)值范圍的各種符號。一個作為數(shù)字信號處理器含有一個用于按JD-CDMA方法(聯(lián)合檢測)檢測各有效信息和信號信息的ID處理器的信號處理裝置DSP也分析處理這些數(shù)據(jù)部分d。通過一個控制裝置SE控制各組分的互相作用。將用所分配的天線裝置AE用于空間的用戶分離所需的這些數(shù)據(jù)存儲在一個存儲裝置SP中。
移動站MSK相應適配過地含有為此基站已闡述過的各組件并且額外地含有一個操作板T。在操作板T上用戶可進行輸入，此外可進行用于啟動移動站MS的或者用于一個通向基站的連接VK的連接建立的輸入。此控制裝置SE分析處理在下行方向上發(fā)射的和由移動站MSK接收的各信號，確定接收功率或現(xiàn)有的瞬時信/噪比，并且在一個信號信道ACCH中安排向基站BS發(fā)信號，接著對有效數(shù)據(jù)傳輸指定一個頻率/時隙聯(lián)合。
圖7中表示了帶有天線裝置AE的各從屬的天線元件A1至Am的基站BS。此天線裝置AE是分配給基站BS的，并且從移動無線電網(wǎng)的發(fā)射著的各移動站MS接收各接收信號rx或者向各接收著的移動站MS發(fā)射各發(fā)射信號tx。
這些天線元件A1至Am形成一種構成為自適應天線裝置的天線裝置AE，意即這個天線裝置AE的多個天線元件A1至Am在相同時刻接收各接收信號rx和隨即發(fā)射各發(fā)射信號tx。在各TDD傳輸系統(tǒng)上在相同的載頻fup1、fdw1上進行發(fā)射和接收。在接收側通過相應的疊加或選擇，以及在發(fā)射側通過疊加可以在空氣中如此地互相聯(lián)合各天線元件A1至Am的各信號，以致于相對于帶有一個接收天線的各系統(tǒng)改善傳輸質量以及一種提高容量的空間分辨率是可能的。
在接收情況下從第一載頻fup1的各接收信號rx中，例如通過進入基帶的傳輸和隨即的模/數(shù)轉換來生成各數(shù)字信號，并且在接收裝置Rx中分析處理這些信號(圖9中的步驟1)。以下展示按圖2的TD/CDMA傳輸?shù)母餍盘柕膫鬏敗?br> 此接收裝置RX包括作為信號處理裝置DSP的一部分的多個信道評估器和一個數(shù)據(jù)評估器，以及該已提及的控制裝置SE和存儲裝置SP。在接收裝置RX中外加地存在著一種關于用戶數(shù)目K的，用戶各訓練順序tseq1，..，tseqn(k≤n)的和用戶的用戶碼C的a-現(xiàn)有技術，必要時也可擁有對于干擾信號的各種信息。
向共同檢測用的數(shù)據(jù)評估器輸送由這些信道評估器，例如按高斯-馬爾可夫評估或按最大似然性評估，基于各訓練順序tseq1至tseqn確定的這些信道脈沖響應和輸送這些接收的數(shù)字數(shù)據(jù)符號。此外此控制裝置SE獲得這些信道脈沖響應和這些接收的數(shù)字數(shù)據(jù)符號用于確定一個第K的連接VK用的各空間信道條件(圖9中的步驟2)。
在各TDD系統(tǒng)上可直接從各接收信號rx中確定這些空間信道條件。在各FDD系統(tǒng)上從各確定的占優(yōu)勢的入射方向上和從上行方向上的各相對應的振幅中評估下行方向的這些空間信道條件。
替代所描述的TDMA/CDMA無線電接口地按本發(fā)明的方法也可應用于各DS(直接順序)CDMA傳輸系統(tǒng)。在此分析處理上行方向上的各信道脈沖響應或者采用帶有MVDR(最小方差無失真響應)處理的LD瑞克接收器來用于評估各空間信道條件。在一個其它的步驟中(圖9中的步驟3)為第K個連接計算一個射束成形矢量。為此請參閱專利文獻DE19803188。
隨即用此射束成形矢量給連接用的各發(fā)射信號加權，并且輸送給用于發(fā)射的各天線元件A1至An(圖9中的步驟4)。在步驟5中決策，是否進行載頻fup1、fdw1的更換。如果是這樣的情況，則在步驟6中將這一點向移動站MS發(fā)信號，或者基站BS和移動站MS用載頻變化的結果分析處理一種對它們是已知的跳頻順序。在此之上移動站MS在上行方向上例如利用一個新的第一載頻fup2，隨即基站BS在下行方向上用此新的第二載頻fdw2跟隨。在用于無線電接口管理RNC的裝置中作出按步驟5的決策，或者通過此裝置RNC給定此跳頻順序。
在圖8中對具有各發(fā)射信號tx1和tx2的兩個連接展示一個用于射束成形的網(wǎng)絡。與各發(fā)射信號tx1和tx2相乘的各射束成形矢量W1和W2是分配給這些連接的，在此對每個單個發(fā)射器疊加這些加權的發(fā)射信號tx1和tx2，在一個高頻部分HF-T中將這些加權的發(fā)射信號轉換成各高頻的發(fā)射信號和隨后經(jīng)M個單個發(fā)射器發(fā)射。在相同的信道中(相同的發(fā)射頻率，必要時相同的時隙和/或碼)傳輸和僅在空間上分離這些發(fā)射信號tx1和tx2。
通過應用各種各樣連接用的不同的射束成形矢量W1、W2生成天線裝置AE的發(fā)射特性，此天線裝置在各移動站MS1、MSK的這些相應的位置上保證一種不受干擾的接收。
權利要求
1.用于在一個無線電通信系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其中在一個基站(BS)和至少一個其他的無線電站(MS)之間存在一個連接的各信號用的無線電接口，使用一個第一載頻(fup1..n)用于上行方向上的數(shù)據(jù)傳輸和在下行方向上使用一個第二載頻(fdw1..n)，這些載頻相互處于一個預定的比例之中，其特征在于，對于此連接先于第二載頻(fdw1..n)地使用第一載頻(fup1..n)。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，循環(huán)地或準隨機控制地改變第一和第二載頻(fup1..n，fdw1..n)，并且先于第二載頻(fdw1..n)的改變地來進行第一載頻(fup1..n)的改變。
3.按權利要求1或2的方法，其特征在于，對于上行和下行方向上各自利用相同的載頻(Fup1..n，fdw1..n)。
4.按權利要求1或2的方法，其特征在于，對上行和下行方向上使用不同的載頻(fup1..n，fdw1..n)，這些載頻有一個固定的頻率間隔。
5.按上述權利要求之一的方法，其特征在于，此無線電接口有一個TDMA組分，并且從下行方向上的編號導出上行方向上的各時隙(ts0至ts7)的編號。
6.按上述權利要求之一的方法，其特征在于，從在上行方向上傳輸?shù)母餍盘栔写_定一個連接用的各空間的信道性能，使用這些信道性能在下行方向上用于此連接用的射束成形。
7.按上述權利要求之一的方法，其特征在于，此無線電接口有一個CDMA組分，并且在邏輯幀中傳輸這些信號。
8.按上述權利要求之一的方法，其特征在于，第一載頻(fup1..n)對第二載頻(fdw1..n)的預定比例是可調節(jié)的。
9.用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線電通信系統(tǒng)，-帶有一個基站(BS)和多個其它的無線電站(MS)，這些無線電站是經(jīng)一個無線電接口對于一個連接是可連接的，-帶有一個用于無線電接口管理的裝置(RNC)，-在此利用一個第一載頻(fup1..n)用于上行方向上的和使用一個第二載頻(fdw1..n)用于在下行方向上的數(shù)據(jù)傳輸，這些載頻相互處于一個預定的比例之中，其特征在于，用于無線電接口管理的裝置(RNC)是如此構成的，使得對于此連接先于第二載頻(fdw1..n)使用第一載頻(fup1..n)。
10.按權利要求9的無線電通信系統(tǒng)，其特征在于，基站(BS)具有一個帶有用于射束成形的多個天線元件(A1..An)的天線裝置(AE)和一個控制裝置(SE)，并且此控制裝置(SE)是如此形成的，以致于從在上行方向上傳輸?shù)母餍盘栔写_定一個連接用的各空間信道性能，利用這些信道性能在上行方向上使此連接用的射束成形。
11.按權利要求9或10的無線電通信系統(tǒng)，其特征在于，用于無線電接口管理的此裝置(RNC)是如此形成的，使得循環(huán)地或準隨機控制地改變第一和第二載頻(fup1..n，fdw1..n)。
全文摘要
在用于在無線電通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄉ?，在一個基站和至少一個其它的無線電站之間存在一個連接的各信號用的無線電接口，在此在上行方向上使用一個第一載頻而在下行方向上使用一個第二載頻用于數(shù)據(jù)傳輸，這些載頻相互處在一個預定的比例之中。對此連接先于第二載頻使用第一載頻。在進行下行方向上的發(fā)射之前，因此可以首先確定上行方向上的各信道條件。
文檔編號H04J13/00GK1239386SQ9910398
公開日1999年12月22日 申請日期1999年3月12日 優(yōu)先權日1998年3月12日
發(fā)明者D·埃默, K·伊瓦諾夫, C·呂德爾斯, U·雷菲斯 申請人:西門子公司