CN1161766A - 数字无线电话中传输定时控制 - Google Patents

Abstract

在基站与用户单元之间的时分复用/时分多址通信中，该基站发送一个定时基准信号。用户单元以足够短的以保证由该基站正确接收的数据包(a)响应，而不管传输时间。该基站确定所用的传输时间并指示该用户单元提前其定时，以便能发送较长的数据包(b)，因而在希望时能接收。设定时调节包括取决于基站与用户单元的近似距离的一固定出现分量和来自所用的传输时间的测量的第二分量。

Description

数字无线电话中 传输定时控制

本发明涉及在固定长度时间帧的预定时隙中控制数据包传输的定时。

时分复用/时分多址(TDM/TDMA)通信要求从与基站通信的各个用户单元来的信号必须在合适的时间到达基站，否则从不同用户单元来的两个或多个数据包的部分可能在相同的时刻到达该基站，则该基站不能正确地接收所有的包。在常规的TDM/TDMA系统中，诸如GSM(“全球移动通信系统”)系统，基站发送基准定时信号给用户单元，并通知每个用户单元应该比基准信号提前多少发送以便从用户单元的传输在该基站以正确的定时被接收到。因此，在基站每个数据包在其TDMA时隙中被正确地对准。没有这样的自适应时间对准，这些包必须分开足够大的保护间隔，允许用户单元与基站之间有可能的最大时间延迟，导致频谱利用率不高。

本发明的各个方面在权利要求书中限定，在此应参见该权利要求书。

本发明的一个方面最好涉及由基站在预定时隙中控制来自用于接收的用户单元的传输定时的方法，其中基站传输一定时基准信号给用户单元，用户单元传输由基站接收的相对短的引导包，基站根据从引导包的接收时间经基站和用户单元之间的传播延迟来确定一值，以及基站响应用户单元通知其进行从用户单元的随后传输的定时。

用户单元的定时调节包括根据用户单元和基站的近似距离而预定的第一固定分量，和通过测量来自用户单元的引导包的到达时间来确定的第二分量。第二分量可以是变化的。且一旦确定了第二分量，一消息就被发送到设定用于随后信息包的定时调节的用户单元。

根据本发明的自适应定时调节包括从用户单元到基站的引导包的传输。引导包具有比正常包短的持续期间。引导包的较短持续期间保证在该基站从不同的用户单元接收引导包，使得它们在时间上不重叠。引导包可包含系统控制数据和/或短信息消息，而较长的正常包可包含系统控制数据和诸如用户数据的其它信息。

本发明的另一方面最好涉及TDMA呼叫建立的方法，其中呼叫建立的aloha请求在引导包中传输，引导包被重复发送一段时间以用于被基站接收，引导包比正常包相对地短。于是，如果一引导包没有正确地被接收，或不能使定时调节得以确定，则采用随后的引导包aloha请求仍能被正确地接收，或定时调节仍能确定。随后的引导包可以设为不同的频率以保证在不同的环境条件下的可靠接收。

本发明的另一方面最好是从基站传输初始包到用户单元，初始包包括用于调节从用户单元到基站的定时信号的的定时信号序列。

在一系统中基站和各用户单元间的包的定时调节包括一固定分量以便在上行链路和下行链路的上进行时间偏置。

在另一方面本发明最好涉及一种在TDMA系统中上行链路和下行链路包的定时调节的方法，包括：从基站发送一基准信号；响应所述基准信号从用户单元发送引导包；在基站从所述引导包的接收时间来确定定时调节；表示所述定时调节的信号被转输给用户单元以调节其定时。一旦进行了调节，则正常长度包可以被传输。

本发明还涉及实施这些方法的装置。

现在通过举例对照附图叙述本发明的优选实施例，其中：

图1是表示包括一个基站(BTE基站终端设备)和用户单元(NTE网络设备)的系统的示意图；

图2是表示双工链路的帧结构和定时的图；

图3是表示下行链路/上行链路定时和上行链路引导包的传输的图，其中上行链路是从用户单元(NTE网络终端设备)到基站(BTE基站终端设备)。

图4是表示上行链路发送的正常包的定时调节的图；

图5(a)是上行链路引导包的表示；

图5(b)是用于与图3(a)中所示的上行链路引导包相比较的上行链路正常包的表示；

图6(a)是下行链路引导包的表示；

图6(b)是下行链路引导包的表示；用于与图6(a)比较。

基本系统：

如图1中所示的，该优选的系统是电话系统的一部分，其中从交换机到用户的本地有线环路已由固定基站和固定用户单元之间的全双工线电链路代替。该优选系统包括双工无线电链路和用于实现必要协议的发射机与接收机。优选系统和数字蜂窝移动电话系统如本领域公知的GSM之间存在着相似性。这个系统使用基于分层模型的协议，特别是以下层：PHY(物理)、MAC(媒介接入控制)、DLC(数据链路控制)、NWK(网络)。

与GSM相比的一个不同点是，在该优选系统中，用户单元是在固定地点且不需要越区切换设置或其它有关移动性的特性。例如，这意味着在该优选系统中可使用定向天线和市电。

在该优选系统中的每个基站在从整个频率分配中选择的12个频率提供6条双工无线电链路，以使在接近的基站之间的干扰最小。双工链路的帧结构和定时示于图2中。每条双工无线电链路包括从用户单元到基站的上行链路和以固定频率偏移、从基站到用户单元的下行链路。下行链路是TDM，而上行链路是TDMA。所有链路的调制是π/4 DQPSK，和所有链路的基本帧结构是每个2560比特的帧十个时隙。比特率是512 Kb/s。下行链路连续地发送和并入用作基本的系统信息的广播信道。当没有用户信息发送时，下行链路传输继续使用基本帧和时隙结构而且包含适合的填充模式(Fillpattem)。

对于上行链路和下行链路二者的传输，有两类时隙；在呼叫建立之后使用的正常时隙和在呼叫建立期间使用的引导时隙。

如图6(b)中所示的，每个下行链路正常时隙包括24比特的同步信息，接着是包括8比特标题的24比特指定的S字段，再接着是160比特指定的D字段。这接着是24比特前向纠错和8比特尾部，接着是12比特的广播信道。广播信道由一帧的每个时隙中的段组成，这一帧中的每个时隙一起形成由该基站发送的下行链路公共信令信道，且该广播信道包含有诸如时隙表多帧和超帧信息的链路信息的控制消息、无连接消息以及基于该系统操作的其它信息。

在呼叫建立期间，如图6a所示，每个下行链路引导时隙包含频率校正数据和用于接收机初始化的训练序列只具有短的S字段及无D字段信息。

上行链路时隙基本上包含两个不同类型的数据包，如图5中所示。第一类称为引导包，例如在连接建立之前用于Aloha呼叫请求和允许自适应时间对准(见图5a)。另一类型数据包称为正常包，在呼叫已建立时使用而且是一个较大的数据包，因为使用了自适应时间对准(见图5b)。

每个上行链路正常包包含244比特的数据包，它在前面而且后面接4比特持续时间的倾斜(ramp)。该倾斜和256比特时隙左边的剩余比特提供防止由于定时误差从临近时隙来的干扰的一个保护间隔。每个用户单元调节其时隙传输的定时以补偿信号到达该基站所用的时间。每个上行链路正常数据包包括24比特的同步数据，后接如在每个下行链路正常时隙中相同比特数的S字段及D字段。

每个上行链路引导时隙包含192比特长的引导数据包，在其前面和后面都按定义了一延伸的60比特保护间隔的4比特倾斜。这个较大的保护间隔是需要的，因为没有可用的定时信息，而且没有该保护间隔，传播延迟将使相邻时隙被干扰。引导包包括64比特的同步，后接104比特的S字段，S字段以8比特标题开始和以16比特循环冗余校验、2预留比特、14前向纠错FEC比特和8尾部比特结束。没有D字段。

上述数据包中的S字段可用于两类的信令。第一类是MAC信令(MS)并且用作基站的MAC层与用户单元的MAC层之间的信令，因而定时是重要的。第二类称为相关信令，它可快可慢并且用于DLC或NWK层中的基站与用户单元之间的信令。

D字段是最大的数据字段，而且在正常电话的情况下包含数字的话音样本，但是也可提供非话音数据样本。

使用询问响应协议在用于用户单元许可的优选系统中作出规定。通过将话音或数据与由密钥流发生器产生的不可预测的加密比特序列相组合提供一般的加密，该加密比特序列与发送的超帧号同步。

另外，该传输的信号被乱序以去除分量。

自适应时间对准：

自适应时间对准通过补偿传播中的时延可减少正常上行链路包之间的保护时期。

对于一个给定的用户单元，往返传播延迟(基站到用户到基站)在该基站通过比较接收包的定时与下行链路定时来进行确定。该基站编程该用户单元在由所测量的往返传播时间提前的时间传输，以保证由该基站准确地在用于它们接收所分配的相应时隙内接收包。

没有自适应时间对准，在使用正常上行链路包时所允许的保护期间是不足的。因此，直到设定用户单元的正常传输定时为止，正常包不能被发送，因为有一个危险：它将与随后时隙的内容相冲突。在这个情况下，它是传输的上行链路引导包。较短的引导包允许一个延长的保护期间，使它能够被正确地接收而不要求用户单元传输定时的任何调节。

可使用无定时提前的上行链路引导包来支持的基站与用户单元之间的最大范围大约是10公里。超出这个范围，则该往返传播定时超过使用较短引导包提供的延长的保护期间。但是，对于更大的范围，可提供另一个预置定时提前(timing advance)，这意味着可使用在更远的用户单元。预置提前加到上行链路引导包传输，使得由该基站在正确的时隙内接收所发送的引导包。该基站比较所接收包的定时与下行链路定时，并且以相应的提前来编程该用户单元，该相应的提前称为自适应提前。加到上行链路正常包传输的总的提前则为预置提前和该自适应提前之和。总提前等于往返传播时间。

上行链路与下行链路包之间的准确定时关系示于图3中，和具有自适应时间对准的上行链路正常包的定时示于图4。

上行链路包与下行链路包之间的定时也利用图3和4中所示的、用于上行链路引导包和上行链路正常包二者的定时偏移t固定来调节。

以下参数规定用于自适应时间对准：

自适应提前的分辨率t_adv＝1比特

最小自适应提前t_adv＝0比特

最大自适应提前t_adv＝36比特(≈用户到基站10km最大范围)

预置提前分辨率t_预置＝1比特

最小预置提前t_预置＝0比特

在该用户的最大总定时提前t_adv+t_预置＝104比特

预置定时提前作为用户单元安装过程的一部分被编程，且如果该用户单元是在只由变化分量支持的最大范围10km内，则设定为0。

但是，在这个范围之外，根据他们离开其登记的基站的范围用户可在区域中被分组，且分配给他们的相应较大的预置提前t_预置如下：

区域	最小范围(Km)	最大范围(Km)	t预置(比特)
				A	0	10	0
B	5	15	17
				C	10	20	34
D	15	25	51
				E	20	30	68

最小范围相应于由等于t_预置+最小t_adv的总定时提前支持的实际最小范围；最大范围相应于由等于t_预置+最大t_adv的总定时提前支持的实际最大范围。

Claims (20)

1.一种控制由第二发送与接收单元在固定长度时间帧内的预定时隙内接收至少一个第一发送与接收单元来的数据包的传输定时的方法，其中，第二单元发送一定时基准信号给第一单元，第一单元响应该信号发送具有足够长的保护间隔以保证第二单元能接收的相对短的第一包，第二单元根据第一包的接收时间的传播延迟来确定一个值。且第二单元根据该值发送调节信号到第一单元以响应它来调节从该用户单元来的相对长的包的随后传输的定时。

2.如权利要求1所述的控制传输定时的方法，其中传输是利用无线电来进行。

3.如权利要求1或2所述的控制传输定时的方法，其中每个第一单元包括在固定地点的一个用户单元，且第二单元是一个基站。

4.如前面任一权利要求所述的控制传输定时的方法，其中第一包的保护间隔足够长以保证基站的接收而与基站和用户单元间的传播延迟无关。

5.如前面任一权利要求所述的控制传输定时的方法，其中对用户单元的定时调节信号包括根据用户单元和基站的近似距离而预置的第一固定分量，以及通过测量来自用户单元的第一包的接收时间而确定的第二分量。

6.如前面任一个权利要求所述的控制传输定时的方法，其中一旦确定了第二分量，该调节信号就发送到用户单元以便设置用于随后信息包的定时调节。

7.如前面任一个权利要求所述的控制传输定时的方法，其中该第一包包含系统控制数据和/或短信息消息。

8.如前面任一个权利要求所述的控制传输定时的方法，其中正常包包括系统控制数据和其它信息，诸如用户数据。

9.一种控制由第二发送与接收单元在固定长度时间帧内的预定时隙内接收从第一发送和接收单元来的数据包的传输定时的定时控制装置，其中，第二单元包括定时基准信号传输装置，且第一单元包括响应装置，其用于响应定时基准信号的接收而传送具有足够大的保护间隔以保证第二单元接收的相对短的第一包，第二单元还包括确定装置，其根据来自第一包接收时间的传播延迟来确定一值，且第二单元还包括控制装置，其用于根据该值发送调节信号到第一单元，第一单元还包括调节装置，其用于响应它来调节相对长的包的随后传输的定时。

10.如权利要求9所述的定时控制装置，其中该控制装置发送包括第一固定分量和第二分量的调节信号，第一固定分量根据第一单元和第二单元的近似距离被预置；且第二分量通过测量来自用户单元的第一包的传输时间来确定。

11.如权利要求9或10所述的定时控制装置，其中，第二单元包括一个基站和第一单元包括在固定地点的一用户单元。

12.一种调节在固定长度时间帧内的时隙中发送的上行链路和下行链路数据包的定时的方法，包括从基站发送基准信号；响应所述基准信号从用户单元发送相对短的第一包；由基站从所述第一包的接收定时来确定定时调节，以及根据所述定时调节，一调节信号被发送到用户单元以调节相对长的包的随后传输的定时。

13.一种呼叫建立的方法，其中在固定长度时间帧内的预定时隙中发送，且其中，由用户单元在引导包内发送用于呼叫建立的aloha请求，一引导包比正常包相对地短引导包在基站接收的一段时间内反复地被发送，以便如果第一引导包被接收时，使aloha请求能被正确接收和/或正确确定定时调节。

14.如权利要求13所述的方法，其中，随后的引导包以不同的频率发送。

15.一种控制在固定长度时间帧的预定时隙内从用户单元到基站的数据传输定时的方法，包括，从基站到用户单元发送一初始包，该初始包包括定时数据；且响应该定时数据调节从用户单元到基站的信号定时。

16.如权利要求15所述的控制数据包传输定时的方法，其中从基站到用户单元的定时数据包括根据基站和用户单元的分离的一固定分量。

17.如权利要求15或16所述的控制数据包传输定时的方法，其中，定时数据包括通过测量在基站和用户单元间的传输时间而定的可变的分量。

18.用于控制在预定时隙内从用户单元到基站的TDMA数据包的传输定时的定时控制装置，基站包括用于发送一初始包到用户单元的装置，初始包包括定时数据；且用户单元包括信号传输装置和调节装置以响应定时数据调节由信号传输装置发送的信号定时。

19.如权利要求18所述的定时控制装置，其中通过施加具有根据基站和用户单元的距离的一固定分量的定时偏置来进行调节。

20.如权利要求18或19所述的定时控制装置，其中通过采用由测量在基站和用户单元间的传输时间而定的一可变分量，来进行调节。

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