專利名稱：無線單元的擴展的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個蜂窩無線網(wǎng)的固定基站。
在由M.Mouly和M.—B.Pautet所著，位于49，rue louise Branea，F(xiàn)—91120 Palaiseau，F(xiàn)rance的出版公司于1992年發(fā)行的名為“用于移動通信的GSM—系統(tǒng)”一書中描述了這樣的一個固定基站。該書描述了一個針對GSM蜂窩無線網(wǎng)(全球移動通信系統(tǒng))的根據(jù)TD-MA(時分多址)無線傳輸過程與無線單元(cell)內的移動站交換無線脈沖的一個固定基站。章節(jié)6.1.5.2“定時前置”(timingadvance)描述了如何在單元內對TDMA無線脈沖的傳播時間加以平衡，從而在通過移動站傳輸這些無線脈沖時考慮所謂的“定時前置”。這就是移動站在固定基站的時隙序列之前傳輸TDMA無線脈沖的時間間隙。定時前置可以在0μs到233μs之間變化以補償無線單元中同樣長度的信號傳播時間。無線單元的擴展限于對應于最大信號傳播時間為233μs的一個35km的最大半徑。在所描述的GSM無線網(wǎng)中，無線單元的限制是基于時間前置編碼的限制的。來自于這個無線單元之外的移動站的無線脈沖不可被接收。為獲得期望的對無線單元的擴展，該書建議象增加無線脈沖間的保護時間那樣只占用時隙序列中的每個其它時隙。然而，如作者們在第347頁指出的，這種方式需要改變固定基站的接收方法。而且，這種方式導致一種事實即只能使用信道容量的一半用于無線傳輸。書中沒有指出避免這些問題的方法。
1993年11月15日的澳大利亞專利申請PM2427建議使用帶有兩個在一個頻率上進行接收但通過最大信號傳播時間彼此從時間從分離的接收器的TDMA固定基站。這就導致其中一個接收器接收器接收來自無線單元內移動站的TDMA無線脈沖而另一個接收來自無線單元外的移動站的TDMA無線脈沖。這樣TDMA固定基站的支持區(qū)域變成一個有雙倍單元半徑的擴展無線單元。然而由移動站發(fā)送的TDMA無線脈沖在接收處，即固定基站處會彼此碰撞。這就導致了TDMA無線信道間的干擾。
本發(fā)明的目的是提供一個可用的固定基站和用于無線單元內的TDMA無線傳輸從而使得通過簡單地避免上述問題來擴展無線單元成為可能的裝置。
用于蜂窩無線網(wǎng)的固定基站，包括一個用于無線單元的TDMA無線接收器，后者在一個時隙序列內的至少一個載波頻率上接收TDMA無線脈沖(脈沖)，該無線脈沖被至少一個移動站根據(jù)一個相對于一個時隙提前一個時間間隔的時間來發(fā)送，該時間隨離開固定基站的距離增大到一個對應于無線單元內最大信號傳播時間的最大時間間隔，以補償TDMA無線脈沖的傳播時間，其特征在于固定基站包括至少一個附加的TDMA無線接收器，該接收器在至少一個載波頻率上但在一個至少滯后最大時間間隔的時隙序列中進行接收，固定基站通過TDMA時間控制和無線發(fā)送器(TX)把這樣的彼此相鄰的時隙分配給用于傳輸TDMA無線脈沖的無線單元之內和之外的移動站使得固定基站在一個擴展無線單元內接收來自最可能的移動站的TDMA無線脈沖。
相應地，針對蜂窩無線網(wǎng)提出了一個固定基站，該基站除常用的一個無線接收器外還包括另一個TDMA無線接收器，而該接收器在與第一個接收器一樣的載波頻率上進行接收，但要滯后至少是對應于最大信號傳播時間的時間間隔。
時隙的指配是由與固定基站相連的TDMA時隙控制來進行控制的，通過把相臨的時隙賦給在無線單元內和外的移動站來進行TDMA無線脈沖發(fā)射，從而允許固定基站接收在擴展無線單元內最可能的移動站的TDMA無線脈中。
下面通過

圖1a，1b和2中的裝置來描述一個構成例。該例被安排說明如下圖1a為一個根據(jù)本發(fā)明在一擴展無線單元內的固定基站，圖1b為一個該固定基站的模塊電路圖，圖2為一個發(fā)射和接收TDMA無線脈沖的時序圖。
圖1a說明一個由固定基站BTS來集中支持的擴展無線單元Ce。該擴展無線單元Ce具有一個半徑R并同心地包圍了一個有半徑r的無線單元C。移動站MS1和MS2位于該無線單元C內且每個均被賦予一個不同的時隙來進行TDMA無線脈沖傳輸。根據(jù)離固定基站BTS的各自的距離，移動站在一個時間間隔(定時前置)之前進行傳輸，使得當通過固定基站進行接收時，TDMA無線脈沖被安排成在時隙序列上不發(fā)生重疊且在無線單元C內補償信號傳播時間。移動站MS1和MS2處于一個提前最大為233μs的時間來發(fā)送TDMA無線脈沖的位置。這個時間間隔對應于一個無線信號在其被從無線單元的邊緣發(fā)向固定基站處時所需的信號傳播時間。因而無線單元的半徑r大約為35km。
移動站MS3位于無線單元C之外，它也在提前0μs到233μs間的一個時間間隔發(fā)送TDMA無線脈沖。該移動站發(fā)送的TDMA無線脈沖不能被常規(guī)固定基站所接收。將要進一步更詳細地加以描述的固定基站BTS能夠接收在一個接收半徑R內的這些TDMA無線脈沖，該半徑R大于無線單元C的半徑r。這就產(chǎn)生了一個在本例中半徑R為r的兩倍的擴展無線單元Ce。
現(xiàn)在通過圖1b和2的裝置要描述基于本發(fā)明的固定基站BTS的構成。
圖1b說明了固定基站BTS的組成。它包含一個連有發(fā)送天線的無線發(fā)送器TX，一個帶有接收天線的TDMA無線接收器RX和一個帶有另一個接收天線的附加的TDMA無線接收器RXe。無線發(fā)送器TX和兩個TDMA無線接收器與一個處理要發(fā)送的或已接收的無線信號的數(shù)字電路BSB相連。固定基站BTS還包括一個與數(shù)字電路相連，控制時隙指配以進行TDMA無線傳輸及同步的時間控制TC。
在本例中，固定基站和移動站被設計成用于根據(jù)GSM標準的TDMA無線傳輸。通過其無線發(fā)送器TX，固定基站把關于時隙分配的情況相應地通知給移動站，而移動站在這些時隙上傳輸其TDMA無線脈沖。由移動站發(fā)出的無線信號被TDMA無線接收器TX和RXe接收到，其中在附加TDMA無線接收器RXe處的接收比在TD-MA無線接收器RX處要滯后一個時間間隔。這個時間間隔對應于移動無線站所能提供補償?shù)淖畲笮盘杺鞑r間。通過對無線信號進行時間偏移(time—displaced)掃描可以做到兩個TDMA無線接收器的時間偏移接收。下面借助于圖2對TDMA無線脈沖的接收和發(fā)送進行更為詳細的描述。
在時間軸t上，圖2描述了在發(fā)送方從移動站發(fā)送TDMA無線脈沖，和在接收方由TDMA無線接收器進行接收、掃描的時間間隔。所選的在時間t＝0的基準點是指無線接收器RX開始接收一個時隙序列S0，S1……，S7的時刻。在無線單元C內的移動站以這樣的方式發(fā)送其TDMA無線脈沖，即當這些脈沖被無線接收器RX接收時它們把其自身并入這個時隙序列中。
下面描述的時間偏移涉及TDMA無線脈沖的信號傳播時間，即涉及電磁波的信號傳播時間。因而時間基準tref＝0必須解釋作其已被一個距固定基站和移動站同樣遠的光信號發(fā)送器加以限定。在圖1a中給出了這個假設的光發(fā)送器的位置。圖1a中示出的每個移動站和固定基站之間的距離對應于圖2所描述的信號傳播時間。上述考慮用于對圖2中的時間序列加以清晰說明。它們與固定基站BTS所提供的，例如象GSM中通常情況那樣的一個時間基準并不矛盾。
根據(jù)圖2，移動站MS1提前例如一個時間間隔T1發(fā)送到時隙S1，該時間間隔T1補償?shù)焦潭ɑ镜木嚯x為d的信號傳播時間。位于無線單元C邊緣的移動站MS2提前一個時間間隔T2發(fā)送到時隙S2，該時間間隔T2補償在無線單元C的半徑r上的最大信號傳播時間TD。從例如在“定時前置控制”概念下的GSM中可以了解到計算這些時間間隔以產(chǎn)生對信號傳播時間補償?shù)姆椒?。在比如前面提到的由Mouly和Pautef所著的書中描述了該方法。
如圖2所示，對信號傳播時間的補償導致由移動站發(fā)送的TD-MA無線脈沖在被TDMA無線接收器接收時被無重疊地并入S0到S7的時隙序列中。另外，圖2描述了移動無線站MS3發(fā)送其TDMA無線脈沖的時間間隔。盡管該移動站位于作為GSM的無線單元C之外，但固定基站分配給它一個序列內的時隙S3和一個時間間隔T3。這使得移動站MS3在提前一個時間間隔T3(參照時間基準t＝0)的時間間隔上進行發(fā)送，其中該時間參照也表征在無線接收器RX中時隙序列S0—S7的接收的開始。相應地，這樣的位于(普通)無線站C之外的移動站MS3，也以與位于無線單元內的(普通)移動站相同的方式使用一個定時前置控制。
為接收來自那些位于普通無線單元C之外的移動站的TDMA無線脈沖，附加的無線接收器RXe在相對于(普通)無線接收器RX的一個時間偏移處進行接收。如圖2所示，附加無線接收器RXe在滯后接收到的無線信號一個時間間隔TD后進行掃描。該時間間隔TD具有一個比如為233μs的長度并對應于無線單元C內的最大信號傳播時間。這使得接收的時隙序列(S0’，S1’…，S7’)在附加接收器RXe上以這樣的方式被時間偏移，即在正確時間上接收并掃描由距離很遠的移動站在一常規(guī)定時前置上發(fā)送的TDMA無線脈沖。這樣，固定基站支持了一個被擴展到半徑R＝2r的無線單元Ce。
在維持使用常見的定時前置控制方法時，固定基站處在提供擴展無線單元Ce的位置，在該擴展無線單元Ce中移動站僅需的補償小于最大信號傳播時間TD的信號傳播時間。通常系統(tǒng)規(guī)格限制了最大信號傳播時間TD，比如為在6位定時前置編碼的情況下的TD＝233μs。
為避免TDMA無線脈沖在固定基站的接收端相互重疊，時間控制TC以如下方式把時隙分配給移動站。
位于無線單元內的移動站被分配給序列內的相鄰時隙，比如在本例中的S1和S2。以同樣的方式，在擴展無線單元區(qū)域內的移動站被分配給相鄰的時隙。這樣就避免了遠離和靠近移動站的TDMA無線脈沖以交替的形式到達固定基站，該種形式會導致TDMA無線脈沖在接收端相互重疊。比如在位于無線單元內的移動站被分配以偶序數(shù)時隙S0，S2，S4等而在擴展區(qū)域內的移動站被分配以奇序數(shù)時隙S1，S3，S5等的情況下會發(fā)生這樣的重疊。如圖2所示，在時隙S3接收的無線脈沖會與在時隙S4接收的無線脈沖重疊。
然而，在本例中，固定基站BTS總是以一種方式把相鄰的無線時隙分配給在無線單元C內和外的移動站使得在無線單元C內的移動站接收具有序號比在無線單元外移動站低的時隙。以這種方式在發(fā)自更多或更少的遠端移動站的TDMA無線信號的接收之間只有兩次時隙序列轉換。因此所指出的時隙分配可實現(xiàn)極有效的時隙利用。
在這里所描述的本發(fā)明的構成中，所有無線時隙均被用于通信傳輸，即它們均是所謂的業(yè)務信道。然而，如果無線時隙被用于信號化(signalization)，尤其是用于建立一個所謂的RACCH(隨機存取信道)連接，則下述無線時隙S1必須保持開啟狀態(tài)。這樣就防止了被移到較遠的移動站發(fā)出的信號化無線脈沖(隨機存取脈沖)與由其它移動站發(fā)送的傳輸無線脈沖(業(yè)務脈沖)相互碰接。
這里描述的固定基站BTS處在一個位置，以根據(jù)分集接收原理進行相關在不同接收部分(RX和RXe)處接收的TDMA無線信號。例如，在本例情況下由無線接收器RXe在時隙S3′接收的TDMA無線脈沖也被無線接收器RX在時間間隔DIV接收到。這個時間間隔DIV覆蓋了針對接收部分RX的時隙S3和S4的部分區(qū)域。由于兩個接收部分均有分離的接收天線和各自的TDMA無線接收器，所以通過對來自兩個接收部分的掃描值進行相關可以在基帶處理中形成一個分集接收信號。在同一時間描掃到的掃描值SV，SV’的分配在這里是重要的。這樣，固定基站BTS就適合于補償多路經(jīng)接收。
所描述的帶有擴展無線單元的固定基站BTS是本發(fā)明的一種可能的構成形成。但也可以假定一個包括幾個環(huán)狀擴展區(qū)域的擴展無線單元，其中每個環(huán)狀擴展區(qū)域均有一個對應于系統(tǒng)中最大允許信號傳播時間的最大放射形擴展。以這種方式常規(guī)移動站可以象在一個常規(guī)的空間限定的無線單元中那樣在擴展無線單元中移動并和固定基站進行通信。
采用一個移動無線系統(tǒng)的例子已對本發(fā)明進行了描述。也可以想到針對具有固定遠地站的蜂窩無線網(wǎng)的被稱為固定無線網(wǎng)的構成形式。本發(fā)明允許針對無線單元的，可使系統(tǒng)中固定基站總數(shù)減少的大范圍的擴展。這提供了對系統(tǒng)各部分費用的縮減。
本發(fā)明也可被用于在建筑物中的象DECT(歐洲數(shù)定無線電話)那樣的蜂窩無線網(wǎng)絡。所建議的固定基站允許對現(xiàn)存無線單元進行簡單而快速的擴展。這就使規(guī)劃一個非常靈活的無線網(wǎng)成為可能。
權利要求
1.用于蜂窩無線網(wǎng)的固定基站(BTS)，包括一個用于無線單元(C)的TDMA無線接收器(RX)，后者在一個時隙序列(S0，S1，…，S7)內的至少一個載波頻率上接收TDMA無線脈沖(脈沖)，該無線脈沖被至少一個移動站(MS1)根據(jù)一個相對于時隙(S1)提前一個時間間隔(T1)的時間來發(fā)送，該時間隨離開固定基站(BTS)的距離增大到一個對應于無線單元(C)內最大信號傳播時間(TD)的最大時間間隔(TD)，以補償TDMA無線脈沖的傳播時間，其特征在于固定基站(BTS)包括至少一個附加的TDMA無線接收器(RXe)，該接收器在至少一個載波頻率上但在一個至少滯后最大時間間隔(TD)的時隙序列(S0’，S1’，…，S7’)中進行接收，固定基站(BTS)通過TDMA時間控制(TC)和無線發(fā)送器(TX)把這樣的彼此相鄰的時隙(S1，S2)分配給用于傳輸TDMA無線脈沖的無線單元(C)之內(MS1，MS2)和之外的移動站使得固定基站(BTS)在一個擴展無線單元(Ce)內接收來自最可能的移動站的TDMA無線脈沖。
2.如權利要求1所述的固定基站(BTS)，其特征在于TDMA無線接收器(RX，RXe)后面的數(shù)字電路(BSB)掃描并對在對應接收路徑上接收的TDMA無線脈沖彼此進行相關處理(DIV)使得固定基站(BTS)根據(jù)分集原理進行接收。
3.如權利要求1所述的固定基站(BTS)，其特征在于固定基站集中服務一個擴展無線單元并包含n(n＞1)個其中第i個(i＝從1到n的連續(xù)索引)以一個為最大時間間隔的i倍的滯后進行接收使得擴展無線單元被分割成i＋1個集中區(qū)域，而這些區(qū)域具有一個同樣對應于最大時間間隔(TD)的輻射擴展(r)，這樣使得每個移動站只補償區(qū)域內的信號傳播時間。
4.用于控制蜂窩無線網(wǎng)的固定基站(BTS)的TDMA時間控制(TC)，它包括一個用于無線單元(C)的TDMA無線接收器(RX)，該接收器在一個時隙序列(S0，S1，…，S7)內在至少一個載波頻率上接收由至少一個移動站(MS1)參照一個相對于時隙(S1)被提前時間間隔(T1)的時間內發(fā)送的TDMA無線脈沖(脈沖)，該時間隨離開固定基站(BTS)的距離增加到對應于最大信號傳播時間的一個最大時間間隔(TD)，從而補償TDMA無線脈沖的信號傳播時間，其特征在于用于控制固定基站(BTS)的TDMA時間控制(TC)，該基站包括至少一個附加的TDMA無線接收器(RXe)，它在至少一個載波頻率上，但在一個至少滯后最大時間間隔(TD)的時隙序列(S0’，S1，…S7’)內接收，通過一個無線發(fā)送器(TX)把彼此相鄰的時隙(S1，S2)分配給在無線單元(C)之內(MS1，MS2)或之外的移動站以便發(fā)送TDMA無線脈沖，從而使得固定基站(BTS)在一擴展無線單元(Ce)之內接收來自最可能的移動站的TDMA無線脈沖。
全文摘要
為擴展無線單元，本發(fā)明提出了一個具有一個TDMA無線接收器和一個附加TDMA無線接收器的固定基站，附加接收器接收來自位于無線單元之外的移動站的滯后TDMA無線脈沖。這樣，固定基站支持了一個擴展無線單元，而其中只有對應于(小)無線單元的最大擴展的最大信號傳播時間需要加以補償。
文檔編號H04B7/26GK1121279SQ9510112
公開日1996年4月24日 申請日期1995年1月6日 優(yōu)先權日1994年1月7日
發(fā)明者萊茵豪德·郭得肯克 申請人:阿爾卡塔爾有限公司