CN1121279A - 无线单元的扩展 - Google Patents

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Abstract

为扩展无线单元，本发明提出了一个具有一个TDMA无线接收器和一个附加TDMA无线接收器的固定基站，附加接收器接收来自位于无线单元之外的移动站的滞后TDMA无线脉冲。这样，固定基站支持了一个扩展无线单元，而其中只有对应于(小)无线单元的最大扩展的最大信号传播时间需要加以补偿。

Description

无线单元的扩展
本发明涉及一个蜂窝无线网的固定基站。
在由M.Mouly和M.—B.Pautet所著，位于49，rue louise Branea，F—91120 Palaiseau，France的出版公司于1992年发行的名为“用于移动通信的GSM—系统”一书中描述了这样的一个固定基站。该书描述了一个针对GSM蜂窝无线网(全球移动通信系统)的根据TD-MA(时分多址)无线传输过程与无线单元(cell)内的移动站交换无线脉冲的一个固定基站。章节6.1.5.2“定时前置”(timingadvance)描述了如何在单元内对TDMA无线脉冲的传播时间加以平衡，从而在通过移动站传输这些无线脉冲时考虑所谓的“定时前置”。这就是移动站在固定基站的时隙序列之前传输TDMA无线脉冲的时间间隙。定时前置可以在0μs到233μs之间变化以补偿无线单元中同样长度的信号传播时间。无线单元的扩展限于对应于最大信号传播时间为233μs的一个35km的最大半径。在所描述的GSM无线网中，无线单元的限制是基于时间前置编码的限制的。来自于这个无线单元之外的移动站的无线脉冲不可被接收。为获得期望的对无线单元的扩展，该书建议象增加无线脉冲间的保护时间那样只占用时隙序列中的每个其它时隙。然而，如作者们在第347页指出的，这种方式需要改变固定基站的接收方法。而且，这种方式导致一种事实即只能使用信道容量的一半用于无线传输。书中没有指出避免这些问题的方法。
1993年11月15日的澳大利亚专利申请PM2427建议使用带有两个在一个频率上进行接收但通过最大信号传播时间彼此从时间从分离的接收器的TDMA固定基站。这就导致其中一个接收器接收器接收来自无线单元内移动站的TDMA无线脉冲而另一个接收来自无线单元外的移动站的TDMA无线脉冲。这样TDMA固定基站的支持区域变成一个有双倍单元半径的扩展无线单元。然而由移动站发送的TDMA无线脉冲在接收处，即固定基站处会彼此碰撞。这就导致了TDMA无线信道间的干扰。
本发明的目的是提供一个可用的固定基站和用于无线单元内的TDMA无线传输从而使得通过简单地避免上述问题来扩展无线单元成为可能的装置。
用于蜂窝无线网的固定基站，包括一个用于无线单元的TDMA无线接收器，后者在一个时隙序列内的至少一个载波频率上接收TDMA无线脉冲(脉冲)，该无线脉冲被至少一个移动站根据一个相对于一个时隙提前一个时间间隔的时间来发送，该时间随离开固定基站的距离增大到一个对应于无线单元内最大信号传播时间的最大时间间隔，以补偿TDMA无线脉冲的传播时间，其特征在于固定基站包括至少一个附加的TDMA无线接收器，该接收器在至少一个载波频率上但在一个至少滞后最大时间间隔的时隙序列中进行接收，固定基站通过TDMA时间控制和无线发送器(TX)把这样的彼此相邻的时隙分配给用于传输TDMA无线脉冲的无线单元之内和之外的移动站使得固定基站在一个扩展无线单元内接收来自最可能的移动站的TDMA无线脉冲。
相应地，针对蜂窝无线网提出了一个固定基站，该基站除常用的一个无线接收器外还包括另一个TDMA无线接收器，而该接收器在与第一个接收器一样的载波频率上进行接收，但要滞后至少是对应于最大信号传播时间的时间间隔。
时隙的指配是由与固定基站相连的TDMA时隙控制来进行控制的，通过把相临的时隙赋给在无线单元内和外的移动站来进行TDMA无线脉冲发射，从而允许固定基站接收在扩展无线单元内最可能的移动站的TDMA无线脉中。
下面通过图1a，1b和2中的装置来描述一个构成例。该例被安排说明如下：
图1a为一个根据本发明在一扩展无线单元内的固定基站，
图1b为一个该固定基站的模块电路图，
图2为一个发射和接收TDMA无线脉冲的时序图。
图1a说明一个由固定基站BTS来集中支持的扩展无线单元Ce。该扩展无线单元Ce具有一个半径R并同心地包围了一个有半径r的无线单元C。移动站MS1和MS2位于该无线单元C内且每个均被赋予一个不同的时隙来进行TDMA无线脉冲传输。根据离固定基站BTS的各自的距离，移动站在一个时间间隔(定时前置)之前进行传输，使得当通过固定基站进行接收时，TDMA无线脉冲被安排成在时隙序列上不发生重叠且在无线单元C内补偿信号传播时间。移动站MS1和MS2处于一个提前最大为233μs的时间来发送TDMA无线脉冲的位置。这个时间间隔对应于一个无线信号在其被从无线单元的边缘发向固定基站处时所需的信号传播时间。因而无线单元的半径r大约为35km。
移动站MS3位于无线单元C之外，它也在提前0μs到233μs间的一个时间间隔发送TDMA无线脉冲。该移动站发送的TDMA无线脉冲不能被常规固定基站所接收。将要进一步更详细地加以描述的固定基站BTS能够接收在一个接收半径R内的这些TDMA无线脉冲，该半径R大于无线单元C的半径r。这就产生了一个在本例中半径R为r的两倍的扩展无线单元Ce。
现在通过图1b和2的装置要描述基于本发明的固定基站BTS的构成。
图1b说明了固定基站BTS的组成。它包含一个连有发送天线的无线发送器TX，一个带有接收天线的TDMA无线接收器RX和一个带有另一个接收天线的附加的TDMA无线接收器RXe。无线发送器TX和两个TDMA无线接收器与一个处理要发送的或已接收的无线信号的数字电路BSB相连。固定基站BTS还包括一个与数字电路相连，控制时隙指配以进行TDMA无线传输及同步的时间控制TC。
在本例中，固定基站和移动站被设计成用于根据GSM标准的TDMA无线传输。通过其无线发送器TX，固定基站把关于时隙分配的情况相应地通知给移动站，而移动站在这些时隙上传输其TDMA无线脉冲。由移动站发出的无线信号被TDMA无线接收器TX和RXe接收到，其中在附加TDMA无线接收器RXe处的接收比在TD-MA无线接收器RX处要滞后一个时间间隔。这个时间间隔对应于移动无线站所能提供补偿的最大信号传播时间。通过对无线信号进行时间偏移(time—displaced)扫描可以做到两个TDMA无线接收器的时间偏移接收。下面借助于图2对TDMA无线脉冲的接收和发送进行更为详细的描述。
在时间轴t上，图2描述了在发送方从移动站发送TDMA无线脉冲，和在接收方由TDMA无线接收器进行接收、扫描的时间间隔。所选的在时间t＝0的基准点是指无线接收器RX开始接收一个时隙序列S0，S1……，S7的时刻。在无线单元C内的移动站以这样的方式发送其TDMA无线脉冲，即当这些脉冲被无线接收器RX接收时它们把其自身并入这个时隙序列中。
下面描述的时间偏移涉及TDMA无线脉冲的信号传播时间，即涉及电磁波的信号传播时间。因而时间基准tref＝0必须解释作其已被一个距固定基站和移动站同样远的光信号发送器加以限定。在图1a中给出了这个假设的光发送器的位置。图1a中示出的每个移动站和固定基站之间的距离对应于图2所描述的信号传播时间。上述考虑用于对图2中的时间序列加以清晰说明。它们与固定基站BTS所提供的，例如象GSM中通常情况那样的一个时间基准并不矛盾。
根据图2，移动站MS1提前例如一个时间间隔T1发送到时隙S1，该时间间隔T1补偿到固定基站的距离为d的信号传播时间。位于无线单元C边缘的移动站MS2提前一个时间间隔T2发送到时隙S2，该时间间隔T2补偿在无线单元C的半径r上的最大信号传播时间TD。从例如在“定时前置控制”概念下的GSM中可以了解到计算这些时间间隔以产生对信号传播时间补偿的方法。在比如前面提到的由Mouly和Pautef所著的书中描述了该方法。
如图2所示，对信号传播时间的补偿导致由移动站发送的TD-MA无线脉冲在被TDMA无线接收器接收时被无重叠地并入S0到S7的时隙序列中。另外，图2描述了移动无线站MS3发送其TDMA无线脉冲的时间间隔。尽管该移动站位于作为GSM的无线单元C之外，但固定基站分配给它一个序列内的时隙S3和一个时间间隔T3。这使得移动站MS3在提前一个时间间隔T3(参照时间基准t＝0)的时间间隔上进行发送，其中该时间参照也表征在无线接收器RX中时隙序列S0—S7的接收的开始。相应地，这样的位于(普通)无线站C之外的移动站MS3，也以与位于无线单元内的(普通)移动站相同的方式使用一个定时前置控制。
为接收来自那些位于普通无线单元C之外的移动站的TDMA无线脉冲，附加的无线接收器RXe在相对于(普通)无线接收器RX的一个时间偏移处进行接收。如图2所示，附加无线接收器RXe在滞后接收到的无线信号一个时间间隔TD后进行扫描。该时间间隔TD具有一个比如为233μs的长度并对应于无线单元C内的最大信号传播时间。这使得接收的时隙序列(S0’，S1’…，S7’)在附加接收器RXe上以这样的方式被时间偏移，即在正确时间上接收并扫描由距离很远的移动站在一常规定时前置上发送的TDMA无线脉冲。这样，固定基站支持了一个被扩展到半径R＝2r的无线单元Ce。
在维持使用常见的定时前置控制方法时，固定基站处在提供扩展无线单元Ce的位置，在该扩展无线单元Ce中移动站仅需的补偿小于最大信号传播时间TD的信号传播时间。通常系统规格限制了最大信号传播时间TD，比如为在6位定时前置编码的情况下的TD＝233μs。
为避免TDMA无线脉冲在固定基站的接收端相互重叠，时间控制TC以如下方式把时隙分配给移动站。
位于无线单元内的移动站被分配给序列内的相邻时隙，比如在本例中的S1和S2。以同样的方式，在扩展无线单元区域内的移动站被分配给相邻的时隙。这样就避免了远离和靠近移动站的TDMA无线脉冲以交替的形式到达固定基站，该种形式会导致TDMA无线脉冲在接收端相互重叠。比如在位于无线单元内的移动站被分配以偶序数时隙S0，S2，S4等而在扩展区域内的移动站被分配以奇序数时隙S1，S3，S5等的情况下会发生这样的重叠。如图2所示，在时隙S3接收的无线脉冲会与在时隙S4接收的无线脉冲重叠。
然而，在本例中，固定基站BTS总是以一种方式把相邻的无线时隙分配给在无线单元C内和外的移动站使得在无线单元C内的移动站接收具有序号比在无线单元外移动站低的时隙。以这种方式在发自更多或更少的远端移动站的TDMA无线信号的接收之间只有两次时隙序列转换。因此所指出的时隙分配可实现极有效的时隙利用。
在这里所描述的本发明的构成中，所有无线时隙均被用于通信传输，即它们均是所谓的业务信道。然而，如果无线时隙被用于信号化(signalization)，尤其是用于建立一个所谓的RACCH(随机存取信道)连接，则下述无线时隙S1必须保持开启状态。这样就防止了被移到较远的移动站发出的信号化无线脉冲(随机存取脉冲)与由其它移动站发送的传输无线脉冲(业务脉冲)相互碰接。
这里描述的固定基站BTS处在一个位置，以根据分集接收原理进行相关在不同接收部分(RX和RXe)处接收的TDMA无线信号。例如，在本例情况下由无线接收器RXe在时隙S3′接收的TDMA无线脉冲也被无线接收器RX在时间间隔DIV接收到。这个时间间隔DIV覆盖了针对接收部分RX的时隙S3和S4的部分区域。由于两个接收部分均有分离的接收天线和各自的TDMA无线接收器，所以通过对来自两个接收部分的扫描值进行相关可以在基带处理中形成一个分集接收信号。在同一时间描扫到的扫描值SV，SV’的分配在这里是重要的。这样，固定基站BTS就适合于补偿多路经接收。
所描述的带有扩展无线单元的固定基站BTS是本发明的一种可能的构成形成。但也可以假定一个包括几个环状扩展区域的扩展无线单元，其中每个环状扩展区域均有一个对应于系统中最大允许信号传播时间的最大放射形扩展。以这种方式常规移动站可以象在一个常规的空间限定的无线单元中那样在扩展无线单元中移动并和固定基站进行通信。
采用一个移动无线系统的例子已对本发明进行了描述。也可以想到针对具有固定远地站的蜂窝无线网的被称为固定无线网的构成形式。本发明允许针对无线单元的，可使系统中固定基站总数减少的大范围的扩展。这提供了对系统各部分费用的缩减。
本发明也可被用于在建筑物中的象DECT(欧洲数定无线电话)那样的蜂窝无线网络。所建议的固定基站允许对现存无线单元进行简单而快速的扩展。这就使规划一个非常灵活的无线网成为可能。

Claims (4)

1.用于蜂窝无线网的固定基站(BTS)，包括一个用于无线单元(C)的TDMA无线接收器(RX)，后者在一个时隙序列(S0，S1，…，S7)内的至少一个载波频率上接收TDMA无线脉冲(脉冲)，该无线脉冲被至少一个移动站(MS1)根据一个相对于时隙(S1)提前一个时间间隔(T1)的时间来发送，该时间随离开固定基站(BTS)的距离增大到一个对应于无线单元(C)内最大信号传播时间(TD)的最大时间间隔(TD)，以补偿TDMA无线脉冲的传播时间，其特征在于固定基站(BTS)包括至少一个附加的TDMA无线接收器(RXe)，该接收器在至少一个载波频率上但在一个至少滞后最大时间间隔(TD)的时隙序列(S0’，S1’，…，S7’)中进行接收，固定基站(BTS)通过TDMA时间控制(TC)和无线发送器(TX)把这样的彼此相邻的时隙(S1，S2)分配给用于传输TDMA无线脉冲的无线单元(C)之内(MS1，MS2)和之外的移动站使得固定基站(BTS)在一个扩展无线单元(Ce)内接收来自最可能的移动站的TDMA无线脉冲。
2.如权利要求1所述的固定基站(BTS)，其特征在于TDMA无线接收器(RX，RXe)后面的数字电路(BSB)扫描并对在对应接收路径上接收的TDMA无线脉冲彼此进行相关处理(DIV)使得固定基站(BTS)根据分集原理进行接收。
3.如权利要求1所述的固定基站(BTS)，其特征在于固定基站集中服务一个扩展无线单元并包含n(n＞1)个其中第i个(i＝从1到n的连续索引)以一个为最大时间间隔的i倍的滞后进行接收使得扩展无线单元被分割成i＋1个集中区域，而这些区域具有一个同样对应于最大时间间隔(TD)的辐射扩展(r)，这样使得每个移动站只补偿区域内的信号传播时间。
4.用于控制蜂窝无线网的固定基站(BTS)的TDMA时间控制(TC)，它包括一个用于无线单元(C)的TDMA无线接收器(RX)，该接收器在一个时隙序列(S0，S1，…，S7)内在至少一个载波频率上接收由至少一个移动站(MS1)参照一个相对于时隙(S1)被提前时间间隔(T1)的时间内发送的TDMA无线脉冲(脉冲)，该时间随离开固定基站(BTS)的距离增加到对应于最大信号传播时间的一个最大时间间隔(TD)，从而补偿TDMA无线脉冲的信号传播时间，其特征在于用于控制固定基站(BTS)的TDMA时间控制(TC)，该基站包括至少一个附加的TDMA无线接收器(RXe)，它在至少一个载波频率上，但在一个至少滞后最大时间间隔(TD)的时隙序列(S0’，S1，…S7’)内接收，通过一个无线发送器(TX)把彼此相邻的时隙(S1，S2)分配给在无线单元(C)之内(MS1，MS2)或之外的移动站以便发送TDMA无线脉冲，从而使得固定基站(BTS)在一扩展无线单元(Ce)之内接收来自最可能的移动站的TDMA无线脉冲。
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