專利名稱：一種使用發(fā)射分集的無(wú)線通信系統(tǒng)中用戶的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)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(guò)至少兩個(gè)天線裝置發(fā)射用戶數(shù)據(jù)信號(hào)。
無(wú)線通信系統(tǒng)使用所謂的“分集方法”來(lái)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(dāng)發(fā)射端使用空間分集方法時(shí)，將一個(gè)要發(fā)射的載頻用戶數(shù)據(jù)信號(hào)作為用戶數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到至少兩個(gè)天線裝置上，這些天線裝置之間的相互距離為多個(gè)波長(zhǎng)，并且極化相同。
當(dāng)發(fā)射端使用極化分集方法時(shí)，將要發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)同樣傳送到至少兩個(gè)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(gè)天線裝置安放在一個(gè)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(guò)改善觀測(cè)到的接收情況來(lái)改善發(fā)射質(zhì)量。
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，例如在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for MobileCommunications；GSM)中或GSM/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)(GSM EDGE Radio Access Network；GERAN)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，將一個(gè)發(fā)射端的用戶信號(hào)分為兩個(gè)分信號(hào)，然后將這兩個(gè)分信號(hào)通過(guò)兩個(gè)“載波單元”傳送到兩個(gè)空間上相互分離且極化相同的天線裝置上進(jìn)行發(fā)射。由于設(shè)計(jì)上的原因，上述分信號(hào)在不同信號(hào)路徑上存在著載波偏差，所以這兩個(gè)分信號(hào)在發(fā)射時(shí)存在不同的信號(hào)傳播延遲。另外，由于多徑傳播，在無(wú)線領(lǐng)域中對(duì)于每個(gè)分信號(hào)還會(huì)產(chǎn)生具有不同信號(hào)傳播延遲和信號(hào)衰減的特定的傳播路徑。
在接收端，分信號(hào)與用戶信號(hào)發(fā)生疊加，這樣就獲得了一個(gè)系統(tǒng)工程上所謂的“分集增益”。另外，通過(guò)這種分集增益還可以達(dá)到發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的小區(qū)放大或者范圍擴(kuò)展的目的。
在接收機(jī)方面，還要相應(yīng)地考慮不同的傳播路徑，這意味著要增加接收機(jī)的復(fù)雜性。
在移動(dòng)通信系統(tǒng)，例如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)在一個(gè)移動(dòng)用戶與一個(gè)基站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)，人們借助于諸如所謂的“提前時(shí)間機(jī)制(Timing-Advance-Mechanismus)”來(lái)對(duì)用戶進(jìn)行定位(定位服務(wù))。在此情況下，能夠測(cè)定用戶與基站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)參考信號(hào)的信號(hào)傳播延遲，并借助于該延遲測(cè)定用戶的位置。
定位誤差的直接原因是對(duì)參考信號(hào)的信號(hào)傳播延遲的測(cè)定誤差。
在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)中，借助于定時(shí)提前機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)大約200米的定位精確度。除了用定時(shí)提前機(jī)制進(jìn)行定位以外，還有一些其它的標(biāo)準(zhǔn)化的定位方法，如輔助全球定位系統(tǒng)(A-GPS)法，增強(qiáng)觀測(cè)時(shí)間差定位(E-OTD)法或小區(qū)識(shí)別碼定時(shí)提前(CITA)法等。
由于各個(gè)載波單元中的多徑傳播以不同的信號(hào)傳播延遲，當(dāng)在發(fā)射端使用分集方法時(shí)，只有在具有足夠資源的情況下才能達(dá)到所要求的定位精度，否則便無(wú)法達(dá)到所要求的定位精度。
對(duì)于依賴于運(yùn)行時(shí)間或者取決于運(yùn)行信號(hào)延遲時(shí)間的系統(tǒng)參數(shù)或系統(tǒng)特性來(lái)說(shuō)，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)，例如當(dāng)進(jìn)行“同步切換”或“偽同步切換”時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的問題。
本發(fā)明的目的是在無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一種用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，通過(guò)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(diǎn)，又可以很大程度上避免由于多徑傳播而造成的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的上述目的由權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中對(duì)該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步的描述。
在使用發(fā)射分集方法的無(wú)線通信系統(tǒng)中，通過(guò)采用本發(fā)明的方法，利用參考信號(hào)能夠足夠準(zhǔn)確地測(cè)定出與信號(hào)運(yùn)行時(shí)間有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，例如定位。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，在測(cè)定與信號(hào)運(yùn)行時(shí)間有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)過(guò)程中，由于作為使用數(shù)據(jù)的用戶數(shù)據(jù)是通過(guò)至少2個(gè)天線裝置從發(fā)射端發(fā)射出去，因此對(duì)于分配到一個(gè)通信小區(qū)中的所有用戶來(lái)說(shuō)，其小區(qū)大小和范圍都保持不變。
對(duì)于與運(yùn)行時(shí)間有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，使用參考信號(hào)來(lái)確定那些需要準(zhǔn)確測(cè)定的信號(hào)傳播延遲。
在使用時(shí)分復(fù)用接入方法無(wú)線通信系統(tǒng)中，單個(gè)用戶信號(hào)被劃分為時(shí)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(gè)第n幀才發(fā)射參考信號(hào)。其結(jié)果是節(jié)省了發(fā)射資源。
盡管當(dāng)n＝1時(shí)在每個(gè)幀中把參考信號(hào)發(fā)射給一個(gè)已觀察到的用戶時(shí)的定位非常準(zhǔn)確，但是由于分集增益的不斷損失會(huì)無(wú)法確保對(duì)用戶進(jìn)行可靠的無(wú)線傳輸。
如果使用了一個(gè)定時(shí)提前機(jī)制來(lái)進(jìn)行定位，那么參考信號(hào)就只通過(guò)一個(gè)天線裝置進(jìn)行發(fā)射，這樣接收機(jī)對(duì)參考信號(hào)的信號(hào)傳播延遲進(jìn)行測(cè)量時(shí)就減少了不確定性。
按照該發(fā)明，在使用時(shí)分復(fù)用接入方法的無(wú)線通信系統(tǒng)中，參考信號(hào)是在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)射的，而用于發(fā)射的該時(shí)隙或者脈沖可由每個(gè)無(wú)線通信終端設(shè)備制造商專門定義。
為了能夠在相應(yīng)的時(shí)隙位置發(fā)射不同的制造商所專用的參考信號(hào)，在發(fā)射端，例如基站處將參考信號(hào)以一種制造商專用的形式存貯于一個(gè)表格中，這些參考信號(hào)說(shuō)明可以調(diào)出。這樣就使得人們可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商的無(wú)線通信系統(tǒng)中使用不同制造商的終端設(shè)備。
按照本發(fā)明，定位是周期性地進(jìn)行的，或是以隨機(jī)選擇的時(shí)間間隔進(jìn)行的。
在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)或GSM/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，參考信號(hào)最好通過(guò)所謂的SCCH通道進(jìn)行發(fā)射，該通道在每個(gè)第10幀重復(fù)一次。按照該發(fā)明，一個(gè)用于同步的SCH時(shí)隙的擴(kuò)展訓(xùn)練序列被用作參考信號(hào)。
相鄰小區(qū)的移動(dòng)終端設(shè)備使用一個(gè)用于同步的時(shí)隙來(lái)進(jìn)行所謂的“監(jiān)控”，由此，一個(gè)相鄰小區(qū)的終端設(shè)備在IDLE幀中對(duì)SCH信道的用戶信息進(jìn)行解碼。相鄰小區(qū)的終端設(shè)備通過(guò)上述用戶信息中包含的操作碼就可以知道是否允許該設(shè)備接入SCH信道相關(guān)的小區(qū)。按照該發(fā)明，只是在每個(gè)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(shè)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(gè)幀中借助于一個(gè)所謂的“位置測(cè)位單元”來(lái)進(jìn)行定位，這個(gè)位置測(cè)位單元目前可在每個(gè)基站中作為模塊進(jìn)行使用。作為附加功能，該位置測(cè)位單元具有用于定位的幀的先驗(yàn)知識(shí)，或者關(guān)于幀數(shù)目的先驗(yàn)知識(shí)。用戶的一個(gè)通信終端設(shè)備測(cè)定參考信號(hào)的延遲時(shí)間，并把這些延遲時(shí)間報(bào)告給基站，由此通過(guò)重復(fù)測(cè)量就降低了定位誤差。
在該發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在，用戶的參考信號(hào)通過(guò)至少2個(gè)天線裝置交替地發(fā)射出去，在接收端，對(duì)于每個(gè)所使用的天線裝置對(duì)所測(cè)得的參考信號(hào)傳播延遲進(jìn)行評(píng)價(jià)。在最好的情況下，最小的參考信號(hào)傳播延遲符合所謂的“視距”傳播路徑。對(duì)于要另外完成的定位來(lái)說(shuō)，最好使用以這種方式確定的天線裝置來(lái)發(fā)射參考信號(hào)。
如果使用了2個(gè)以上的天線裝置來(lái)發(fā)射信號(hào)，就能增加探測(cè)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(shí)常更換用于發(fā)射參考信號(hào)的天線裝置，然后對(duì)信號(hào)傳播時(shí)間進(jìn)行評(píng)價(jià)。
下面用附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在附圖中

圖1顯示了一個(gè)用來(lái)實(shí)施本發(fā)明方法的無(wú)線通信系統(tǒng)。
圖1顯示了一個(gè)用來(lái)實(shí)施本發(fā)明方法的無(wú)線通信系統(tǒng)。
一個(gè)基站BTS含有6個(gè)載波單元CU1至CU6以發(fā)射用戶信號(hào)，這些載波單元從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心處接收要發(fā)射的用戶信號(hào)。
一個(gè)分配給第一個(gè)用戶TN的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)TN1到達(dá)兩個(gè)天線裝置ANT1和ANT2以進(jìn)行發(fā)射，借助于這兩個(gè)天線裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集方法。按照本發(fā)明，一個(gè)同樣分配給第一個(gè)用戶TN的參考信號(hào)REF只是通過(guò)第一個(gè)天線ANT1發(fā)射出去。
由第一個(gè)天線ANT1發(fā)射出去的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)TN1和參考信號(hào)REF通過(guò)一個(gè)傳播路徑AP1到達(dá)用戶TN，而由第二個(gè)天線ANT2發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)TN1則通過(guò)一個(gè)傳播路徑AP2到達(dá)用戶TN。
在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中，如果參考信號(hào)REF是通過(guò)SCH同步信道發(fā)射，那么參考信號(hào)REF就通過(guò)兩個(gè)天線ANT1或ANT2交替地發(fā)射出去，其方法如下對(duì)于所有偶數(shù)TDMA幀，通過(guò)第一個(gè)天線ANT1發(fā)射對(duì)于所有奇數(shù)TDMA幀，通過(guò)第二個(gè)天線ANT2發(fā)射。
然后一個(gè)BSS-SMLC就發(fā)出對(duì)信號(hào)傳播時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的命令，這種測(cè)量是基于奇數(shù)或者偶數(shù)的TDMA幀的參考信號(hào)REF來(lái)進(jìn)行的。這樣本地測(cè)量單元LMU和移動(dòng)用戶TN都能得知由BSS-SMLC發(fā)送的時(shí)間復(fù)用信號(hào)。
然后BSS-SMLC分別對(duì)傳播路徑AP1和AP2的信號(hào)傳播延遲進(jìn)行評(píng)價(jià)，并為以后的定位選擇具有信號(hào)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(wú)線通信系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，使用這種方法時(shí)，一個(gè)用戶數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)參考信號(hào)被分配給一個(gè)用戶，使用這種方法時(shí)，該用戶數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)發(fā)射端的至少2個(gè)天線裝置發(fā)射出去，使用這種方法時(shí)，該參考信號(hào)只是通過(guò)發(fā)射端的1個(gè)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(hào)以預(yù)定的時(shí)間間隔周期性地發(fā)射出去，或者以隨機(jī)選擇的時(shí)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(hào)交替地通過(guò)至少2個(gè)天線裝置中的一個(gè)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(duì)信號(hào)傳播延遲測(cè)量的基礎(chǔ)上，使用參考信號(hào)對(duì)用戶進(jìn)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(duì)所測(cè)得的交替發(fā)射的參考信號(hào)的信號(hào)傳播延遲進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且為進(jìn)一步定位而選擇發(fā)射參考信號(hào)的天線裝置，上述參考信號(hào)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(guò)定時(shí)提前機(jī)制來(lái)完成定位。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，通過(guò)一種時(shí)分復(fù)用接入方法發(fā)送用戶數(shù)據(jù)信號(hào)和參考信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，用于同步的一個(gè)時(shí)隙的訓(xùn)練序列被用作參考信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一個(gè)SCH時(shí)隙的擴(kuò)展訓(xùn)練序列被用作參考信號(hào)。
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(hào)以一種制造商專用的形式存貯于一個(gè)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(gè)相互具有垂直極化的天線裝置，或者使用至少2個(gè)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(gè)具有發(fā)射分集的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定(例如用于定位)時(shí)增加測(cè)定準(zhǔn)確性的方法，這些參數(shù)取決于發(fā)送延遲時(shí)間，根據(jù)這種方法，一個(gè)用戶數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)參考信號(hào)被分派給一個(gè)用戶。用戶數(shù)據(jù)信號(hào)是由發(fā)射端的至少2個(gè)天線裝置發(fā)射出去的，而參考信號(hào)則是專門由發(fā)射端的一個(gè)天線裝置發(fā)射出去的。該參考信號(hào)被用來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)定信號(hào)延遲時(shí)間，而系統(tǒng)參數(shù)就取決于該信號(hào)延遲時(shí)間。
文檔編號(hào)H04B7/10GK1663145SQ03814455
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西門子股份公司