CN1126295C

CN1126295C - 蜂窝网里的一种方法和一种系统

Info

Publication number: CN1126295C
Application number: CN98806562.2A
Authority: CN
Inventors: H·达姆
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2003-10-29
Anticipated expiration: 2018-06-24
Also published as: BR9810282B1; JP2002505820A; EP0988720A1; JP4104673B2; SE9702404D0; US6223040B1; AU7951298A; CA2294269C; SE518224C2; SE9702404L; DE69833113D1; BR9810282A; DE69833113T2; WO1998059443A1; CN1261484A; EP0988720B1; CA2294269A1

Abstract

在蜂窝式移动无线电系统里，为同频道无线电基站提供时间基准信号作为同步信号或者来自另一个同频道无线电基站的时间基准。为每一个同频道无线电基站(708、712)都提供一个无线电基站专用时间偏移(720、722)，不同同频道无线电基站的偏移至少相差一个预定值，该偏移值避免了所需信号里的已知序列跟干扰信号里的已知序列在接收机里发生重叠，从而产生干扰。在每一个同频道无线电基站里，时间基准信号和无线电基站专用偏移被用来使同频道无线电基站到移动无线电台之间下行链路上的脉冲串发送实现同步。每一个无线电基站都能够接收时间基准信号，储存时间偏移，利用时间基准信号和时间偏移使下行链路上(70)的脉冲串发送实现同步。

Description

蜂窝网里的一种方法和一种系统

技术领域

总的说来，本发明的第一方面和第二方面分别涉及一种方法和系统，用于在有多个无线电基站和移动无线电台的蜂窝式移动无线电系统里降低干扰。更具体地说，这些无线电基站使用的是分成组的脉冲串，作为发射单位，每一组都构成时分多址TDMA系统中的一帧，每一个脉冲串都包括数据位构成的一个已知序列。无线电基站中至少有两个基站是使用相同频率的同频道无线电基站。再一方面本发明还涉及用于这种类型的蜂窝式移动无线电系统的无线电基站。

相关技术

有许多的文献研究了如何使信息的发送实现同步(例如时隙、帧、训练序列)，从而提高小区(或无线电发射机)之间的相关程度。例如在“联播”系统和提供宏分集(例如CDMA系统)的系统里确实如此。下面要详细介绍的US 5206855和US 4972507描述了一些系统，其中时隙的发射顺序可以避免近挨着的小区/基站用相同频率同时发射信号。

US 5206855公布了在使用几个频率的系统里发射消息的方法。其中的消息按顺序发射，使得一个小区的消息不会跟另一个小区的消息同时发射。

US 4972507涉及一种方法，用于在移动电话系统的基站和用户单元之间传递数据。基站发射一个询问信号询问小区里的所有用户单元。用户单元则发送一个短消息来响应，每一个单元都有一个唯一的延迟以避免消息之间相互干扰。

US 5473612公布了在无线电通信系统里降低数据包检测错误的方法。这一发明是基于不同基站的数据包时间延迟不同这一事实上的。从某一台接收信号的时候，在对应于该台的时延的一个时间窗口里搜索同步序列。

WO 95/35601公布了一种方法，它利用四个不同的频率和定向天线将周围小区的干扰降低到最低程度。

WO 95/17048公布了一种无线电电话系统，它根据移动台的位置分配频道和控制输出功率让边界区域里的移动台用较低功率发射信号，以此降低“同频道干扰”。

WO 94/30024描述了一种方法，用来同步CDMA系统里的两个基站。同步的目的是为了获得所谓的“宏分集”。

还有更多的文献说明了本领域的现状，这些文献有US 4642806、EP 208021、DE 2943115、WO 95/08901、US 5124698和US 5509016。

发明背景

下面首先讨论所谓的GSM系统中的许多方面。下文中只对一些方面作了简单介绍，而不是详细介绍，因此可以参考“GSM移动通信系统，欧洲数字蜂窝系统综述”，该书的作者是Michel MOULY和Marie-Bernadette PAUTET，他们也是出版人，这本书的国际标准图书编号为2-9507190-0-7。

在业务量很大的地区里，例如大城市里，蜂窝系统的容量受到频率复用引起的干扰的限制。相对干扰比，C/I，其中的C是载波电平，I是干扰电平，在呼叫与呼叫之间可能大起大落。C随着移动台跟基站相对位置的变化、它们之间障碍多少的变化而变化，等等；I的变化取决于这一频率是否被附近某一个小区使用，它还随干扰源的距离、电平等等而变。

无线电路径上GSM传输的一个基本概念是传输单位，叫作脉冲串，是一串调制位，例如有大约150个比特之多。GSM脉冲串按每组8个来组织，这种组叫作TDMA帧(TDMA-时分多址)。脉冲串的时间长度有限，占用的无线电频谱也有限。它们是在一些时间窗口和频率窗口或者叫作时隙里发送的。准确地说，这些时隙的中心频率间隔为200 kHz，位于系统频带内(对应于FDMA)，在时间上它们每0.577ms，或者更准确地说，每15/26ms(对应于TDMA)重复出现。在一个给定小区里不同载波频率的所有时隙时间界限都是同步的。

在一个时隙里，发射信号的幅度从开始值0上升到标称值。信号相位受到调制以发送一组数据位。然后，幅度开始下降直到变成0。

用来调制脉冲串信号相位的那组数据位除了信息的可变部分外，还包括一个训练序列，在两端再分别加上“0”位。训练序列是接收机知道的一串26个比特。通过发射这一训练序列，接收机可以精确地确定有用信号在接收时隙里的位置，并对传输失真程度有所了解。要获得良好的解调性能，这些信息都是非常重要的。

GSM里有几个这样的训练序列。因此，说明了八个不同的训练序列。

使用训练序列的一个目的是获得均衡。

如果两个信号，一个是需要的，另一个是干扰信号，几乎同时到达接收机，而且它们的训练序列相同，在普通接收机里，根本没有办法分清它们各自的贡献。当两个训练序列不同，而且尽可能地不相干的时候，情况要好得多。因此，为使用相同频率、距离很近、足以导致相互干扰的小区分配了不同的训练序列。

选择这八个训练序列是因为它们的自相关函数有特殊的形状，这样选的目的是简化某些解调技术。

发明概述

在规划GSM移动电话网时，一个问题是如何进行频率规划，也就是如何确定频率的复用距离，以及如何安排频率点，以满足容量和覆盖要求。影响规划的一个参数是最近的同频道干扰源的距离，也就是到使用同一组频率的小区的距离。

频率复用方案主要用频率复用系数K＝g/n，来描述。这一参数说明网络里的频率是如何分布的。更具体地说，g是包括所有载频的一簇小区里站点的个数，n则是这一簇里扇区的个数。

目前正在研究并采用许多新的技术，这使得信号对同频干扰越来越不敏感，从而使缩短复用距离成为可能。例如这些技术有慢跳频(SFH)、不连续发射(DTX)、功率控制(PC)，见GSM规范。还提出了跟GSM兼容的一些其它技术，例如智能天线、分布式天线等等。可以预期，技术的改善使得频率复用系数为K＝1/1或者K＝1/3成为现实。

由于只有有限个不同的训练序列，因此将出现一个新的问题；使用相同训练序列的最近的同频道干扰将进入接收单元即基站或移动台的视距范围。下文将使用一个新术语“同序列干扰”来表示使用相同训练序列的同频道干扰。

如果同序列干扰基站按照TDMA帧方式同步，同序列干扰源的训练序列会跟所需发射机的训练序列重叠，这时就会出现问题。

训练序列不同但有不需要的交叉相关效应的同频道小区也会出现类似的问题。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和装置，用于降低数字蜂窝式移动无线电系统，特别是TDMA系统，也包括采用TDMA同步方式的CDMA系统里，由不需要的相关效应引起的同序列干扰和同频道干扰。

根据导言里介绍过的第一个和第二个方面，这一目的是分别用本发明的一种方法和装置来达到的，至少两个同频道无线电基站提供一个时间基准信号和一个无线电基站特定时间偏移，同频道无线电基站的时间偏移至少相差一个预定值，它们能够防止在接收机处需要的信号里已知序列跟干扰信号的已知序列相互重叠而产生干扰。在每一个同频道无线电基站里，使用时间基准信号和无线电基站专用偏移，是为了使同频道无线电基站向移动无线电台发送脉冲串能够同步。

第三个方面的目的也是用提到的系统里的一种无线电基站来达到的，该无线电基站包括接收时间基准信号的装置、储存无线电基站特定时间偏移的装置以及利用时间基准信号和无线电基站特定时间偏移使同频道无线电基站向移动无线电台发送脉冲串实现同步的装置。

本发明的一个优点是如果接收机使用了均衡器，时间偏移就会使接收机能够接收需要的视距信号和反射信号，同时抑制同频道信号，因为同频道信号的时间偏移超过了预定值。

本发明的另一个优点是减少了干扰。这可以用来获得更好的质量，即提高载波干扰比C/I，或者提高通信处理能力。

附图简述

下面将参考附图更加详细地说明本发明，附图中：

图1是一个蜂窝式GSM网络部分结构的示意图，它说明存在强同序列干扰的情况下如何用天线阵列形成波束图，这一波束图是为小区里使用的训练序列优化的，

图2是三个脉冲串的示意图，它说明在图1所示的那种网络结构里的同一个接收单元里，何时可以将同序列干扰信号看成所需要的信号分量，

图3是提供良好自相关特性的训练序列的结构示意图，

图4是两个同序列干扰小区的几何位置示意图，用来说明一些重要参数，

图5和图6分别是用MRC算法和IRC算法进行模拟获得的结果，用来说明同频道和同序列干扰之间的差别，

图7说明本发明的一个实施方案，其中有用于降低相干同频道和同序列干扰的装置，

图8的示意图说明图7所示参数的影响，该图还用于寻找能够避免临界同序列干扰的参数值，

图9是一个蜂窝网结构的示意图，其中所有频率被所有小区复用，八个不同的训练序列被用来区分不同小区的信号，

图10说明图9的结构中包括的训练序列层之一的几何结构，

图11中的表说明蜂窝网里的小区跟许多潜在的同序列干扰源及其参数的联系，

图12中的图说明图11中的表所包括的小区之间的关系，更具体地说，是这些小区中的一个跟许多其它同序列小区之间的关系，

图13跟图12类似，它说明当一个同序列小区在时间上平移时，图12所示小区的时间关系，

图14中的表列出了蜂窝网小区之间可能的同序列和交叉相关干扰区的实例，

图15是一个蜂窝网的结构，用来说明功率足够大会导致相关问题的小区，

图16中的蜂窝网结构跟图15的类似，但只说明了有不需要的相关效应的小区，即同序列或交叉相关效应，

图17是本发明中用于蜂窝式移动无线电系统的无线电基站的原理框图。

实施方案详述

图1说明的是采用相同频率和相同训练序列的两个小区之间存在强烈的同序列干扰时，蜂窝式TDMA网络里天线阵的波束图。

更具体地说，图1说明的是一个GSM网络一部分的结构，它包括5个小区102、104、106、108和110，小区104、106和108将小区102跟小区110分开。用112和114来表示小区102和110的基站。小区102和110使用的训练序列相同，频率也相同。因此基站112和114之间可能出现同序列干扰，下面将详细讨论。小区104、106和108的基站使用的训练序列互不相同，跟小区102和110使用的训练序列也不同。

小区102里的移动台116向网络发射脉冲串，基站112收到后，产生一个指向移动台116的窄波束118。与此同时，同序列干扰小区110里的另一个移动台120也向网络发射脉冲串，基站114收到后产生一个波束122。

但是基站112也收到了移动台120发出的脉冲串，并以为它是用户116发出的脉冲串。因此基站112以为这一同序列干扰信号是所需要的信号的分量，并将移动台120的干扰信号放大，这用波束124来表示。

图2说明同一接收单元，例如图1中的基站2，会把收到的同序列干扰信号当作所需要的信号分量这种情形。更具体地说，分别画出了三个收到的脉冲串200、202和204。

假设脉冲串200和202分别是需要的信号和同序列干扰信号，它们分别来自例如移动台116和120，见前面参考图1所做的讨论。假设脉冲串204是另一个同序列干扰信号，将它引入图2的目的是进一步进行说明。这三个信号在时间上部分重叠。

跟传统的一样，每一个脉冲串都有两个信息包和夹在其间的一个训练序列。因此，分别用206、208和210表示脉冲串200的这两个信息包和训练序列。如图所示，脉冲串202和204的结构跟它相似。

脉冲串200和脉冲串202、204之间的部分重叠使得脉冲串200里的训练序列210跟脉冲串202和204的训练序列不能对准。同序列干扰脉冲串202的训练序列跟脉冲串200的训练序列210在时间上的偏差用Δt₂₀₂来表示。同序列干扰脉冲串204的训练序列跟脉冲串200的训练序列210在时间上的偏差用Δt₂₀₄来表示。在图2里，还画出了一个区域212，它跨越了训练序列210左端的边界。区域212是训练序列210左端的一个临界偏差，用Δt_critical来表示。

如同下文中将更详细地介绍的那样，象同序列干扰信号202和204的Δt₂₀₂和Δt₂₀₄那样的偏差必须大于Δt_critical才能保证不出现同序列干扰。如图2所示，Δt₂₀₂小于Δt_critical，而Δt₂₀₄则大于Δt_critical，这说明脉冲串202会导致同序列干扰，而脉冲串204却不会。

万一所需要的信号跟同序列干扰信号完全重叠没有任何偏差，那么干扰信号的Δt将等于0T_s，这说明接收机里这两个脉冲串完全同步。T_s表示一个码元时间，后面介绍本发明的不同方面时仍将使用它。

同序列干扰带来的问题是基站和移动台充分利用训练序列估计无线电信道，以便将需要的信号分量跟干扰分量区分开来的许多特性会受到影响。这些特性中有一些对本领域里的普通技术人员来说都是非常熟悉的：

-均衡

-测量报告

-分集合并

-同步信号调整

-自适应天线功能(上行链路合并，等等)

在一种极端情况下，例如上文中参考图1所介绍的，基站可能会开始接收同序列干扰信号而不是所需信号的脉冲串。当同序列干扰信号比所需移动台的信号还要强时，基站的同步功能会跟错误的移动台建立同步。当基站从干扰信号中收到它预期的训练序列时，分集合并、均衡和智能天线合并算法会放大干扰信号。

下面将把移动台MS到基站BTS的信号通道叫作“上行链路”，与此对应，从BTS到MS的信号通道叫作“下行链路”。

如果移动台也采用依赖于训练序列码(TSC)的接收机算法，前面介绍的上行链路里出现的问题也会出现在下行链路里。

作为背景信息，并参考前面提到的“GSM移动通信系统，欧洲数字蜂窝系统综述”，下面将介绍上行链路和下行链路之间的时间关系。

从基站看来，上行链路方向的脉冲串同步是从下行链路信号再加3个脉冲串周期的延迟获得的，这里脉冲串的周期是15/26ms。采用3个脉冲串的标称延迟对整个GSM系统来说都是如此。

然而，移动台收、发脉冲串之间的延迟受到传输延迟的影响，即使信号是按光速传播的，这种延迟跟脉冲串周期比起来仍然是不可忽略的(相距30km的MS和BTS之间来回延迟是200μs)。

当移动台远离BTS时，传输延迟是不能忽略的，在MS和BTS之间无法维持3个脉冲串周期的偏移。然而，BTS收到的脉冲串跟时隙刚好吻合是必不可少的。否则，移动台利用相邻两个时隙发送的脉冲串会出现重叠，从而导致传输质量降低，甚至通信中断。解决这一问题的办法是移动台相对于接收时刻提前一段时间发射，以补偿传输延迟。这个提前值叫作时间提前，或者TA，下面介绍本发明时将把它作为一个参数使用。这样从移动台来看下行链路和上行链路之间的确切偏移等于3个脉冲串周期减去这一时间提前。可以由BTS将这一时间提前计算出来，并通过信令提供给移动台。

考虑同序列干扰会不会带来问题时要涉及到两个参数，也就是干扰信号的功率电平和基站之间的发射同步。

如果路径损耗使得收到的干扰信号电平低于一个预定值，就可以不考虑干扰问题。如果训练序列在时间上不重叠，也可以不考虑干扰问题。现在研究同步和功率的影响。

说明这个问题时，考虑到基站之间的同步问题，必须区分同步网和非同步网。此外训练序列的结构也非常重要。在GSM系统里，训练序列有三个不同的数据实体A、B和C，它们占用5个数据块，有良好的自相关性。参考图3，训练序列以数据实体A的第一个数据块302开始，后面是数据块304、306、308和310，分别是数据B、C、A和B的实体。

对于非同步网，假定基站之间的同步是均匀随机的，可以计算出来同序列干扰存在的可能性相当大。

关于同步网，图4说明的是三个重要参数。在图4里，有两个小区402和404，以及它们的基站406和408。假设小区402和404之间存在同序列干扰。第一个参数是基站406和408之间的距离d——t_d，用双向箭头410表示。第二个参数是上面介绍过的时间提前TA。第三个参数是小区404的“半径”r——t_r，用双向箭头412表示。符号——表示距离d和r跟它们的传播时间t_d和t_r通过光速c相关联，也就是说t_d＝d/c和t_r＝r/c。

假定基站408和小区边界之间的传输时间t_r是最大时间提前TA值的一半。在图4里，时间提前TA使得干扰信号到达同序列小区的时间要早一些。双向箭头414表示的偏差Δt跟基站406的上行链路和移动台416的下行链路之间的偏差一样，在图4的例子里，它等于t_d-2t_r，其中移动台416位于朝向小区402的边界上，下面将更详细地介绍。

TA使得同序列信号比使用相同训练序列的小区402的基站406的信号到得更早。假设两个同序列小区402和404的距离为d＝10km，小区404的半径为r＝4km。在小区404里有一个移动台416对小区402有干扰。如果干扰移动台416接近面向小区402的边界就会出现问题，见图4。在这种情况下，基站406到干扰移动台的距离只有d-2r＝2km(相当于1.8T_s)偏移，也就是说，依赖于训练序列的算法会把这一同序列干扰信号当作所需要的信号。

第二个重要参数是灵敏度，当同序列功率很低时必须考虑它是否会带来问题，也就是说，同序列小区之间的路径损耗可能会消除这一问题。为了说明这一点，模拟了有同序列干扰情况下本领域里天线阵和分集接收的两个算法MRC(最大比值合并)和IRC(干扰抑制合并)。

第一个模拟用于评估扇区天线的MRC算法，它对应于目前GSM中的分集系统。

图5中的曲线说明两种情况下的MRC算法，就象目前典型的分集基站一样。上面那条曲线对应于同序列干扰，下面那条曲线对应于同频道干扰。如图所示，同序列干扰会导致大约4dB的性能下降。GSM系统里这种情况下的训练序列码是TSC号＝2。延迟Δt等于0T_s。

可以预期，同序列小区之间的路径损耗比相邻同频道小区之间的路径损耗要大得多。如果所需载波的同序列信号的路径损耗比同频道信号要多4dB，同序列信号的干扰就跟同频道信号的干扰一样。还可以预期，路径损耗会明显地降低同序列干扰的影响。

第二个模拟用于评估采用IRC算法的自适应天线的性能，图6中的曲线是这一模拟的结果。检验了Δt＝0，1，……，5Ts的延迟，以便研究对Δt的依赖性，结果画在图6里。

图6表明同序列干扰601对C/I的要求比普通同频道干扰602要高30dB。这说明即使同序列干扰的路径损耗大于同频道干扰的路径损耗，同序列干扰仍然会严重地降低系统的性能。

图6进一步说明基站和同序列干扰移动台之间不同的时间偏移对系统性能降低的影响。在前面参考图4描述的同步基站实例里，这一偏移是2km，相当于1.8T_s。如图6所示，这会导致最严重的性能下降。

在第一步措施中，首先可以在频率规划时加上某些限制来解决上述同序列干扰问题。同序列小区的距离必须足够大，以便获得足够大的路径损耗或时间偏移。还可以通过增大频率复用距离来减少同序列干扰。但这一措施会降低容量。

根据本发明更广泛的一个方面，使用相同训练序列，或者训练序列不同但有交叉相关效应的同频道无线电基站，都有一个时间基准信号作为同步信号或者来自另一个同频道无线电基站的时间基准。每一个同频道无线电基站还有一个无线电基站专用时间偏移，同频道无线电基站之间的这一偏移至少相差一个预定值大小，它防止了所需信号中的已知序列跟干扰信号的已知序列在接收机处出现重叠，导致干扰。在所有的同频道无线电基站里，时间基准信号和无线电基站专用时间偏移用于从同频道无线电基站到移动无线电台的下行链路上使脉冲串的发送实现同步。

评估了网络所采用的算法，例如通过模拟，以便确定基站专用时间偏移。例如图6说明当时间偏移是4T_s或更大时，同序列干扰问题就变得很轻微了。优化程序采用的是一个迭代过程，相当于普通的频率规划。

在采取的措施的另一个步骤里，利用了本发明的基站专用时间偏移。

根据本发明的一个实施方案，下面参考图7说明，基站首先同步，然后每一个基站都加上一个不同的时间延迟，以便消除/减少同序列干扰。可以用例如PCM(脉冲编码调制)链路或者GPS(全球定位系统)来实现同步。同步的大容差使得采用便宜/简单的同步方法成为可能。

在另一个实施方案里，时间偏移的调整是由各个基站通过监测相关干扰来进行的。

图7中有两个同序列小区x和y，分别用702和704表示。这两个同序列小区x和y之间的距离为d，用双向箭头705表示。距离d是用在后面将介绍的一个几何程序里的第一个参数，并决定了小区之间的传播时间。

小区x的半径为r_x，用双向箭头706表示，小区还有一个基站B_x708。小区y的半径为r_y，用双向箭头710表示，小区还有一个基站B_y 712。半径r_x和r_y是用在几何程序里的第二个参数。

图7还说明了同步功能，用方框714表示，用来使基站708和712同步，分别用箭头716和718表示。对于小区702和704中的每一个都有一个功能，用相应的方框720和722表示，用来将偏移参数t_off(x)和t_off(y)，以及同步功能714的容差±Δt_sync，分别加到基站708和712上去。偏移参数t_off(x)和t_off(y)用于调整偏移，以避免同序列干扰。容差±Δt_sync则把方框714和无线电基站708、712之间电缆的不同长度之类考虑进去。

当每一个基站都使用合适的基站专用时间偏移时，网络就可以避免相同训练序列的临界重叠。可以独立于所有其它层规划一个同序列层。因此在这一规划程序里可以只画出一层，作为实例，供下文讨论。

通过参考利用图4所作的讨论，可以建立起限定两个小区702和704之间最大和最小传播时间的以下方程，见图2，用同序列干扰信号和所需信号的对应训练序列之间的偏移Δt表示。同时考虑两个小区的上行链路和下行链路，得到4组方程。

上行链路，移动台M_y到基站B_x，

min(Δt)＝t_d+t_off(y)-t_off(x)-2Δt_sync-2t_ry

max(Δt)＝t_d+t_off(y)-t_off(x)+2Δt_sync

上行链路，移动台M_x到基站B_y，

min(Δt)＝t_d+t_off(x)-t_off(y)-2Δt_sync-2t_rx

max(Δt)＝t_d+t_off(x)-t_off(y)+2Δt_sync

下行链路，基站B_x到移动台M_y，

min(Δt)＝t_d+t_off(x)-t_off(y)-2Δt_sync-2t_ry

max(Δt)＝t_d+t_off(x)-t_off(y)+2Δt_sync

下行链路，基站B_y到移动台M_x，

min(Δt)＝t_d+t_off(y)-t_off(x)-2Δt_sync-2t_rx

max(Δt)＝t_d+t_off(y)-t_off(x)+2Δt_sync

我们的任务是调整每一个临界同序列小区的t_off，使得Δt决不会进入临界区。

为了说明调整过程，将采用一个图解方法。上面的八个方程用图8来说明，这个图可以用来调整t_off参数并说明不同参数的影响。x轴是可调整的t_off参数，y轴是得到的偏移Δt。覆盖x轴的水平棒802的宽度规定了临界区域Δt_critical，在这里重叠会导致麻烦。

图8中的倾斜棒表示跟相邻小区的时间关系。每一个干扰信号都有一个棒，也就是说有4个棒B_x→M_x(804)、B_x→M_y(806)、M_y→B_x(808)和M_x→B_y(810)，就象前面的方程里出现的那样。每一个棒的厚度取决于可能的变化范围，也就是包括移动台的小区里的最大传播时间，t_r，和同步信号的容差，Δt_sync。min(Δt)和max(Δt)之间的差为2t_r+2Δt_sync(812)。

穿过棒804、806、808、810和水平棒820形成的交叉的垂直线814和816是t_off的“非法”区域818和“合法”区域820、822的边界。

几何调整过程可以概括为以下步骤：

A.普通频率规划。

这一过程由普通规划组成，即：

-分配频率给小区；

-设置参数t_d、t_r；

-分配训练序列

B.找出临界偏移：Δt_critical。

估计一个可以接受的偏移，例如|Δt|＞5T_s。

C.确定同序列层。

找出有特定训练序列码TSC和相同频率的小区，并分别处理。TSC相同的每一组小区都看成一个TSC层。

D.找出路径衰减太小的同序列小区(也就是产生干扰的小区)

针对每一个小区找出路径损耗足够小的同序列小区。必须通过测量/依赖于TSC的算法的模拟来确定路径损耗的界限。例如，图6说明上行链路合并的一个IRC算法对同序列干扰非常敏感，因此要求路径损耗很大。比同频道干扰高出30dB的路径损耗会使同序列干扰效应跟同频道干扰效应相差无几。

E.找出网络的几何参数。

将这些参数填进表格里，每一个小区都跟一组小区相关联，这些小区都是潜在的同序列干扰小区。找出：

-同序列小区之间的距离d；

-同序列层所有小区的半径r；

F.调整同序列小区之间的时间偏移。

针对一个小区和它所有潜在的同序列小区画出一个图。调整这一个小区的时间偏移t_off，然后调整同序列圈1的所有小区，等等……。圈是一圈小区，将在下文中介绍。

下面通过说明所需步骤A～F，介绍训练序列规划过程的一个实例。这一过程的结果是一个网络设计结果，它保证跟同频道干扰源相比路径损耗太小的所有同序列干扰源在时间上互相之间都有一个偏移，最小也有5T_s。该实例基于以下假设：

1.测量/模拟结果说明临界重叠区为：-5T_s＜Δt＜+5T_s。

2.如果从某一个同序列小区到感兴趣的小区之间的传播损耗比同频道小区到感兴趣的小区之间的传播损耗高出30dB以上，就不考虑这一个小区。

3.频率复用系数为K＝1/1，因此所有小区都使用所有频率。

4.蜂窝结构是均匀的，每一个小区的半径都是r＝500m。

5.同步单元的容差是Δt_sync＝1T_s。

步骤A：

图9说明的是假设的蜂窝网结构，所有的小区复用所有的频率，使用了8个不同的训练序列来区分不同小区的信号。每一个小区里的数字对应于该小区的TSC号，例如箭头901指向两个小区，它们的TSC号分别是0和2。图9还说明了两个相邻小区簇902和904，它们的边界用粗线表示，它们两个都有分配了8个TCS号的8个尺寸相同的小区。在整个网络结构中，相似的簇里分配了8个训练序列。

图中用双向箭头906说明小区簇902和904里TSC号都是5的两个同序列小区908和910之间的距离d。一个小区的半径r用912处的两个箭头表示。距离d和半径r的关系由方程

d = r \sqrt{3 N}

决定，这里N＝8。

步骤A相当于传统的频率规划和小区尺寸。

在步骤B里通过测量/模拟发现临界重叠区域是-5T_s＜Δt＜+5T_s。

在步骤C里，将训练序列号相同的小区编成一组，构成8个不同的TSC层。序列分组相当于普通的频率分组，在同序列规划情形中，这里的术语“圈”被重复用作“同序列圈”。图10说明了TSC 3这一层的几何结构，它跟频率复用簇的几何结构相似，其中画出了环绕小区A的第一圈1002，包括小区B～G，还画出了TSC 3层的第二圈。

在步骤D里假定如果一个小区足够远，它的路径损耗大于30 dB，那么它的影响跟普通同频道干扰相比就可以忽略。考虑哪些小区功率电平足够高会引起同序列干扰时，必须考虑功率控制和路径损耗。

如果不考虑功率控制，在最坏情况下，可以用10log(((d-r)/r)^3.5)＝21dB来计算所需信号的路径损耗跟第一个同序列圈的同序列干扰的路径损耗之间的差。跟第二个同序列圈的差大约为10log(((2d-r)/r)^3.5)＝33dB。在这一实例里假定只有第一个同序列圈会引起同序列干扰，而第二圈的信号则由于路径损耗而得到了充分衰减。

步骤E的目的是用一个表或者一个数据库来说明，见图11。

图11中的表在第一栏列出了网络里的所有小区，它们都会加上时间偏移。这些小区中的每一个都跟许多潜在的同序列干扰源和它们的参数相联系，分别列在表中的第二和其它栏。

这样这个表/数据库用一种相互关联的方式包括了所有参数，因此可以从第一行开始对整个表执行迭代优化程序，直到获得一个结果。由于这一蜂窝结构是均匀的，因此，相互关联的小区构成的这个表也是均匀的。

在步骤F里按照图11中表的顺序开始时间调整过程。首先画一个图说明表中小区A和与之关联的同序列小区B、C、D、E、F和G，见图12。从图12可以看出，如果没有时间偏移，即t_off(A)＝0T_s，那么这个系统里就会出现同序列干扰。但如果加上一个大于10T_s或者小于-10T_s的一个时间偏移，小区A发射的信号就不会造成同序列干扰，它接收的信号也没有同序列干扰。将小区A的时间偏移t_off(A)选成10T_s。这样做的原因可以见图12中的垂直线1202和1204，跟图8一样，它们延伸到倾斜棒1206、1208和水平棒1210的交叉处。

到此为止完成了小区A的调整，它避免了同序列圈1中所有的同序列干扰。下一步是根据第一个同序列圈所有小区的情况调整小区B，这用图13来说明。倾斜棒1302和1304表示小区C、G、……可能的Δt，倾斜棒1306和1308表示小区A的Δt。一方面，图中的棒1302、1304、1306和1308的交叉，以及另一方面，水平棒1310，说明小区B时间偏移的可能调整范围t_off(B)，这跟前面图8所示的情形一样。已经调整了同序列小区A，因此获得了偏移，如图中的棒1306和1308的位置所示。小区A在小区B的第一个同序列圈里，小区B的时间偏移必须大于20T_s或者小于-10T_s，见图中的垂直线1312和1314，它们延伸到棒1306和棒1304跟水平棒1310的交叉处。

下一步是调整小区C的时间偏移t_off(C)。到此为止，小区C的同序列圈1中有两个小区已经调整好，即小区A和B。因此，可用空间进一步缩小到了10T_s以内。从图13可见，有多达16个的小区可以相互调整。在这一实例里，只需调整3个小区，因为只考虑第一个同序列圈。

因为假定所有的小区尺寸都相同，所以这一实例里的小区结构是均匀的。如果不是这样，只需对图中的每一个小区进行一些小的改动。例如，如果d增加1.1km，那么只需在Δt上增加一个码元。同步单元上的容差Δt_sync为±1T_s。此外，将Δt_critical设置在范围[-5T_s；+5T_s]以内，从图6可以看出，这个值可能太大，对于值4和5T_s来说，其中的Δt不是那么关键。

在以上参考图9～13的实例中，可以通过采用时间偏移来避免同序列干扰。但可以假设当小区尺寸和功率电平很不平衡时，这样做并不总是可行的。在这种情况下，可以用临界算法通过模拟来找到解决方案，例如图6中的IRC算法。模拟结果可以用于将网络里的每一个时间偏移优化到某种最佳状态。如上所述，可能无法彻底消除同序列干扰，但可以通过将临界同序列重叠概率降低到最小值，即重叠＜Δt_critical，可以将同序列干扰降低到可以接受的程度。

在这种情况下，最好通过建立一个代价函数，作为时间重叠和/或性能下降的函数，优化网络的时序。

到此为止讨论了同序列干扰，它们可能出现在使用相同训练序列的同频道小区之间。在这种情况下本发明的目的就是设法消除不需要的同序列干扰源的相关性。当采用紧频率方案，并同时利用接收到的信号的相关性时会出现同序列干扰。然而，普通的同频道干扰也会导致相关问题。出现这种情况的原因是GSM系统里的不同训练序列常常是高度相关的。本发明中消除同序列干扰的方法完全可以用于消除普通同频道干扰引起的互相关效应。

除了一些特殊情况以外，前面用步骤A～F进行几何调整的过程也可以用于消除同频道干扰带来的互相关效应。不同之处包括还应当及时调整与训练序列有关的同频道干扰和互相关效应，以避免在接收单元里出现重叠。应当指出，对于不同的训练序列对，不受欢迎的重叠区，在图8里叫作Δt_critical，可以不同。

对前介绍过的步骤A～F的过程作如下修改。

在修改过的步骤B里，对于不同的训练序列，必须分别找出临界偏差，Δt_critical(x/y)，这里x是所需训练序列的个数，y是造成干扰的训练序列的个数。

图14中的表列出了找到的临界区域的一个实例。在表中，假设需要的训练序列是0号，见表中所有行的括弧中的第一项。在表中的第一行里，其中造成干扰的训练序列也表示成0号，跟括弧里的最后一项比较，同序列干扰的临界区域跟前面的实例一样，即-5T_s＜Δt＜+5T_s。

当干扰源的训练序列为1号时，见表中的第二行，比较括弧中的最后一项，只有0T_s＜Δt＜+3T_s的重叠是临界的。但如果干扰源的训练序列是7号，见表中的最后一行，比较括弧中的最后一项，互相关效应将不会影响算法。

在修改过的步骤C里，应当根据传播损耗的大小找出一组潜在的干扰小区。图15是蜂窝网结构的一个实例，其中粗线圈起来的小区由于功率足够大都可能出现相关问题。小区1502有所需训练序列0，小区1504有同序列干扰训练序列0。

对于每一个小区，应当找出所有的同频道和同序列干扰小区，它们的功率可能足够大，会导致相关效应。

在修改过的步骤D里，修改过的步骤C所确定的小区组应当只包括会产生不受欢迎的相关效应的小区。参考图16，它的蜂窝网结构跟图15的一样，其中有同序列小区1504和训练序列号为1，图14的表中的第二行说明了的同频道小区1602。

完成上面修改过的步骤B～D，这一过程接下去的步骤跟前面的步骤E和F一样。

因此，在步骤E里应当按照前面描述的那样，找出网络的几何参数。

在步骤F里调整同序列小区之间的时间偏移。考虑进修改过的步骤D中找出来的潜在干扰小区，这些小区是一个一个地调整的。可以用上面介绍过的几何方法来调整，但不同的干扰小区临界区不同。

图17是用于本发明的蜂窝式移动无线电系统的一种无线电基站1700。

在图17里，方框1702表示一个交换单元，它跟一个网络接口相连，用箭头1704表示，还跟一个本地总线1706相连。交换单元1702能够接收时间基准信号，例如来自网络的同步信号，或者来自天线接口的基站的时间基准，用方框1708表示这一功能。

在同步单元1710里，有一个同步信号发生器1712，用来从时间基准接收单元1708接收时间基准信号。同步单元1710还包括一个存储器1714，用于储存前面参考图7～16介绍过的那种无线电基站专用时间偏移。如同前面所描述的那样，同一蜂窝移动无线电系统里的同频道无线电基站之间的时间偏移至少相差一个预定值，它避免了所需信号里的已知序列跟干扰信号里的已知序列发生重叠，在接收机里产生干扰。

存储器1714通过交换单元1702收到时间偏移，然后传递给同步信号发生器1712。通过同步总线1716，跟本地总线1706相连的收发信机1718收到时间基准信号和无线电基站专用偏移。收发信机1718利用时间基准信号和无线电基站专用偏移，使公用块1702表示的通过合并器和分离器向移动无线电台发送脉冲串跟双向箭头1722指向的天线接口实现同步。

Claims

1.一种在蜂窝式无线电系统中的方法，该系统包括多个无线电基站和移动无线电台，

所述无线电基站使用分组脉冲串，作为传输单位，每一组都构成时分多址TDMA系统使用的那样的一帧，每一个脉冲串都包括一个数据位的已知序列，

至少有两个无线电基站是使用相同的频率的同频道无线电基站，

所述方法包括以下步骤：

为同频道无线电基站提供作为同步信号的一个时间基准信号，或者来自另一个同频道无线电基站的时间基准，

为每一个同频道无线电基站提供一个无线电基站专用时间偏移，同频道无线电基站之间的这一偏移至少相差一个预定值，它们能够防止所需信号的已知序列跟干扰信号的已知序列在接收机处发生重叠而产生干扰，

在每一个同频道无线电基站里使用上述时间基准信号和无线电基站专用偏移，用于从同频道无线电基站向移动无线电台发送下行链路脉冲串时实现定时。

2.权利要求1的方法，其中提供时间基准信号和无线电基站专用时间偏移的步骤还包括以下分步骤：

在所述蜂窝式移动无线电系统里找出有同频道无线电基站的小区，其中在所述小区之一里的同频道移动无线电台有可能进入所述小区中另外一个的同频道无线电基站的视距范围，

利用所述时间基准信号使所确定的小区里的同频道无线电基站实现同步，同时为每一个同频道无线电基站提供所述无线电基站专用时间偏移，该偏移相当于一个脉冲串的一小部分，但足以防止所需信号里的已知序列跟干扰信号里的已知序列在接收机里出现重叠，从而导致干扰。

3.权利要求2的方法，其中找出同频道小区的步骤包括找出采用相同已知序列的同序列小区，使所述干扰问题成为同序列干扰问题的步骤。

4.权利要求3的方法，其中找出同序列小区的步骤包括将同序列小区分成层，并分别检查每一层发生所述干扰的可能性的步骤，其中的每一个小区都使用相同的已知序列。

5.权利要求2～4中任意一个的方法，如果每一层中某些小区的功率电平太低不会导致所述干扰，就不考虑这些小区。

6.权利要求4的方法，包括接连为每一层中的每一个同频道无线电基站确定必须的时间偏移的步骤，在这一步骤里，将已经确定了的其它同频道无线电基站的时间偏移考虑在内。

7.权利要求6的方法，其中在接连确定时间偏移的步骤里包括以下参数，

同序列小区之间的距离，

小区半径，

导致同步时间变化的同步信号的误差。

8.权利要求1的方法，包括模拟干扰并使用模拟结果确定无线电基站专用时间偏移的步骤。

9.一种蜂窝式移动无线电系统，该系统包括多个无线电基站和移动无线电台，

所述无线电基站使用分组脉冲串，作为传输单位，每一组都构成时分多址TDMA系统所使用的那样的一帧，每一个脉冲串都包括一个数据位的已知序列，

该系统还包括：

为同频道无线电基站提供时间基准信号作为同步信号或者来自另一个同频道无线电基站的时间基准的装置，

为每一个同频道无线电基站提供一个无线电基站专用时间偏移的装置，不同同频道无线电基站之间的这一偏移至少相差一个预定值，用于防止所需信号中的已知序列和干扰信号中的已知序列在接收机里发生重叠，从而产生干扰，

在每一个同频道无线电基站里使用时间基准信号和无线电基站专用偏移，使同频道无线电基站到移动无线电基站之间这一下行链路上的脉冲串发送实现同步的装置。

10.权利要求9的系统，其中提供时间基准信号和无线电基站专用时间偏移的装置包括：

在所述蜂窝式移动无线电系统里确定有同频道无线电基站的小区的装置，其中一个小区里的一个同频道移动无线电台有可能进入另一个小区的一个同频道无线电基站的视距范围，

用所述时间基准信号使确定的小区里的同频道无线电基站实现同步，与此同时为每一个同频道无线电基站提供所述无线电基站专用时间偏移，其长度相当于一个脉冲串的一小部分，但足以防止所需信号里的已知序列跟干扰信号里的已知序列在接收机里发生重叠，从而产生干扰的装置。

11.权利要求10的系统，其中的确定装置包括确定使用相同已知序列的同序列小区，使所述干扰问题成为同序列干扰问题的装置。

12.权利要求11的系统，其中确定同序列小区的装置包括将序列相同的同序列小区分成层的装置，还包括为每一层分别检查出现干扰的可能性的装置。

13.根据权利要求9的系统，包括为每一层找出功率太小不足以导致干扰的小区，并忽略这些小区的装置。

14.权利要求12或13的系统，包括接连为每一层中所有同频道无线电基站确定必须的时间偏移的装置，确定时间偏移时将已经确定了的其它同频道无线电基站的时间偏移考虑在内。

15.权利要求14的系统，在接连确定时间偏移的装置中使用以下参数：

同序列小区之间的距离，

小区半径，

导致同步时间变化的同步信号的误差。

16.权利要求9中任意一个的系统，包括模拟干扰并利用模拟结果确定无线电基站专用时间偏移的装置。

17.根据权利要求9的系统，其中

所述无线电基站包括

接收时间基准信号的装置，

储存无线电基站专用时间偏移的装置，不同同频道无线电基站的时间偏移至少相差一个预定值，它防止所需信号里的已知序列跟干扰信号里的已知序列在接收机里发生重叠，从而导致干扰，

利用时间基准线号和无线电基站专用偏移，使同频道无线电基站到移动无线电台的下行链路上脉冲串的发送实现同步的装置。