专利名称：通过无线接口在一个无线通信系统中传输数据的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过无线接口在一个无线通信系统，尤其是在一个移动无线通信系统中传输数据的方法和装置。
在无线通信系统中，信息(例如语音、图象信息或者其他的数据)借助于电磁波进行传输。该电磁波的辐射在此通过载频实现，该载频位于用于各个系统所含有的频带中。在GSM(全球移动通信系统)中，该载频位于900MHz的范围内。对于将来的无线通信系统，例如UMTS(通用移动通信系统)或者其他的第三代通信系统，频率是位于大约2GHz的频带内。
该辐射的电磁波根据反射、弯曲和辐射的损耗由于地表弯曲或者类似情况而产生衰减。结果发射功率下降，该发射功率在接收的无线站能够提供使用。此衰减与地点有关并且运动的无线站是与时间有关的。
在发送和接收无线站之间存在一个无线接口，通过它借助于电磁波能够进行数据传输。用户分离在GSM移动无线通信系统中按照时分复用方法，即所谓的TDMA方法(时分多址)实现，该方法可以与频分复用FDMA(频分多址)进行组合使用。
在GSM移动无线通信系统中，一个TDMA帧分成8个时隙。通信连接和信令连接的数据作为无线数据块，即所谓的脉冲串在时隙中传输，其中，在一个无线数据块中中间部分以已知的符号进行传输。此中间部分能够以训练序列的含义在接收侧用于调节无线站。该接收侧的无线站借助于中间部分能够进行用于不同的传输信道的信道脉冲应答的评估。因为移动无线信道的传输性能与地点和频率有关，该接收的无线站借助于训练序列对接收信号进行校正。
在移动无线电站以一定的速度运动时，该传输性能在无线接口上能够快速地改变，以致于必需进行更快的校正。在GSM移动无线通信系统中所使用的TDMA用户分离方法可以适用于只具有一定速度的移动无线电站。在速度限制以上，该传输性能能够如此快速地改变，相应的修正跟踪不再是可能的并且引起了传输错误的较大的上升。在工作在大约900MHz的GSM系统中此上限大约是250km／h。只是在工作频率上改变的GSM1800-系统在大约1．8GHz上具有相应的速度限制大约为125km／h。
对于此第三代的移动无线通信系统具有在大约2和2．5GHz之间的频率范围，其在使用所描述的技术时可以另外减少最大的速度。
为了使第二代和第三代的移动无线通信系统有新的应用范围，该移动站以非常高的速度进行运动，例如高速机车或者具有低运行轨道的卫星，在无线站的接收侧上需要快速的校正跟踪。
本发明的任务是给出一个基于时分复用方法的用于传输数据的方法和此类的装置，其能够在高速的无线站上实现传输性能的跟踪。
本发明的任务通过按照权利要求1特征的方法和通过权利要求6的方法以及权利要求11和12特征的装置实现。本发明有利的改进在从属权利要求中给出。
在按照权利要求1在无线通信系统中通过无线接口传输数据的本发明的方法中，至少两个无线站分别发送和接收以数据符号形式的通信连接的数据，其中，一个无线站作为运动的无线站构成。在无线站之间的无线接口按照TDMA用户分离的方法在时隙中组织成有限的无线电块。该无线电站在时隙之中发送至少两个当时的接收的无线电站已知的训练序列。借助于此训练序列该无线电站实现了信道评估，其中此训练序列如此位于时隙之中，一个数据符号到下一个训练序列的最大的距离是减小的。
此方法具有的优点是，无线电路段上的传输性能的改变能够通过无线电站在时隙之中确定至少两次，其中运动的无线电站能够以较大的最大速度传输数据。为此该训练序列按照描述的方法如此在时隙之中进行设置，数据符号相对于下面的训练序列的最大距离保持尽可能的小，因为其直接影响了最大速度的上限。
在本发明的第一个实施例中，该无线电站从时隙的训练序列中实现了信道评估的内插和／或外插法。该内插和／或外插法在此实现了对于所有的时间上可释放的部件在无线接口上的传输中所出现的多路径传播。此结构具有的优点是对于在时隙中的所有的无线电块，能够跟踪传输性能的时间上的改变，其中通过外插法能够进行将来的传输性能的有限制的预测。在两个或者多个训练序列中能够实现线性的内插和／或外插法，对此在每个时隙存在三个训练序列的情况下能够实现正交的内插和／或外插法。
与在时隙中的训练序列的数量有关，在第二个结构中，时隙的长度相对于在GSM移动无线通信系统中已知的无线电块结构而言是变化的，以使无线电块的数据率独立于训练序列的数量能够保持恒定。在两个训练序列中的时隙的长度的示范的二倍给出了如普通的时隙长度的相对于时隙的整个时间的数据符号数量的相似的关系。以此具有的优点是此延长的时隙能够没有问题地集成在一个已知的TDMA时帧中。
在本发明的按照权利要求6的无线通信系统中通过无线接口进行传输数据的方法中，至少两个无线电站分别以数据符号的形式发送和接收通信连接的数据，其中一个无线电站作为运动的无线电站构成。该在无线电站之间的无线接口按照TDMA用户分离的方法在时隙中组织成有限的无线电块。该无线电站在设置给一个通信连接的时隙之中发送至少一个接收无线电站已知的训练序列。借助于此在时隙中的训练序列和至少一个另外已知的训练序列，该训练序列能够在至少一个设置给至少一个另外的通信连接的另外的时隙中进行传输，该运动的无线电站能够实现信道评估。
有利的是该无线电站能够实现比较快的传输性能的跟踪，因为对于在各自一个时隙中传输的无线电块存在至少两个训练序列用于信道评估。
在权利要求6的本发明的第一个实施例中，运动的一个无线电站和／或多个无线电站实现了信道评估的内插和／或外插法。此结构具有的优点是，在该实现中能够跟踪对于所有的无线电块的传输性能的时间上的变化，其中通过外插法能够进行关于将来的传输性能的有限制的预测。在两个或者多个训练序列中一个线性的外插和／或外插法是可能的，在每一个时隙存在三个训练序列的情况下能够实现正交的内插和／或外插法。
在权利要求6的本发明的第二个结构中，该训练序列在发送侧的无线电站上能够以较大的恒定的发送功率作为用于数据符号的平均发送功率进行发送。通过此结构该运动的无线电站通过与用于其他的运动的无线电站的停留地点和功率调节无关的传输性能进行准确的信道评估，该训练序列在另外的时隙中用于信道评估。另外通过较大的发送功率在接收训练序列时能够改善平均的信噪比。
替换此结构能够按照本发明的权利要求6的另外的结构，训练序列的发送功率相应于数据符号的发送功率，其中该运动的无线电站借助于一个从无线电站发送的修正系数在另外的时隙中进行用于训练序列的发送功率的修正并且随后进行信道评估。通过此结构该例如如上所述的运动的无线电站与用于传输到另外的运动的无线电站数据符号的停留地点和功率调节无关地进行传输性能的信道评估。
在本发明的按照权利要求6的另外的结构中，一个或者多个通信连接的无线电块在一个另外的时隙中组和成一个多倍无线电块，其中该运动的无线电站借助于训练序列在该多倍无线电块或者在该多个多倍无线电块中和至少一个另外的时隙中进行信道评估。有利的是此结构能够实现非常精细的信道评估，因为在多倍无线电块中的训练序列从无线电站以恒定的发送功率进行发送。
本发明的实施例借助于附图进行详细的描述。
图1一个无线通信系统，尤其是一个移动无线通信系统的方框图，图2具有在其中起作用的用于接收路段的部件的无线电站的方框图，图3在一个TDMA用户分离方法中的帧结构的示意性描述，图4具有一个训练序列的一个时隙的示意性描述，图5具有两个训练序列的一个时隙的示意性描述，图6用于使用在高速机车上的无线通信系统的方框图，图7多倍无线电块的示意性描述，图8多个相继的时隙的示意性描述。
在图1中描述的无线通信系统在它的结构上相应于一个已知的GSM移动无线通信网络，其是由多个相互交织成网络以及接入到固定网PSTN的移动交换中心MSC组成。另外，此移动交换中心MSC分别与至少一个基站控制器BSC相连接。每一个基站控制器BSC能够重新连接到至少一个基站BS。此基站BS是一个无线电站，其通过一个无线接口能够建立到无线电站MS的通信连接。
在图1中示范性描述了在移动的无线电站MS和基站BS之间传输应用数据和信令信息的通信连接V。此结构的无线性由无线通信系统按照本发明进行利用。
此基站BS与一个例如由三个单辐射器构成的天线装置连接。每一个单辐射器对准在由基站BS供电的无线小区内的一个扇区进行辐射。然而，也可以使用替换的较大数量的单辐射器(按照匹配的天线)，以致于也能够使用按照SDMA方法(空分多址)的空间的用户分离。
在图2中描述了基站BS以及无线电站MS的示范性的结构，其中只描述了与接收路段相关的部件。一般存在两侧的业务关系，也就是说，基站BS以及无线电站MS含有相同的一个发送装置。
通过一个天线装置AE接收接收信号rx并且该信号传输到一个接收装置EE，该接收信号通过多路径传播出现了损害的干扰和延迟。从接收信号rx在接收装置EE中，例如通过在基带中的传输和随后的模拟／数字转换产生数字信号，该信号在接收装置EE内传输到一个信道评估器KS。该信道评估器KS与检测器DT相连接并且传导由数字接收信号rx导出的天线数据z和在信道评估器KS中确定的信道系数h。该例如作为Viterbi检测器构成的检测器DT在信道系数h的帮助下进行天线数据z的修正和数据检测并且产生符号s，其传导到接收装置EE的另一个装置(未示出)。在此另外的装置中进行解码和可能的另外的处理过程。此符号s表示了发送侧的重建的符号。
一个控制装置SE与该信道评估器KS相连接并且分析在信道评估时产生的修正值k，其构成了用于确定信道系数h的基础。与此分析相关的是以此方式控制信道评估，从检测器DT得到的值通过跟踪装置NE有选择地使用在信道评估中。
无线接口的帧结构在图3中示出。按照TDMA部分一个频域分配成多个时隙ts，例如8个时隙ts1到ts8。每一个时隙ts在频域B之中构成一个频道。在用于数据传输的频道之中，多个连接的信息在无线电块中传输。按照FDMA(频分多址)方法，无线通信系统设置有多个频域B。
在频域B之中相继的时隙ts按照帧结构进行划分。八个时隙ts组合成一个帧，其中该帧的确定的时隙ts构成用于数据传输的一个频道并且反向可以由一组通信连接利用，另外的频道，例如用于移动无线电站MS的频率或者时间同步并不是处于每一个帧中，而是处于一个多时帧之中的预定的时间点。在此频道之间的距离确定了该容量，其可以提供给无线通信系统用于使用。
按照图4该用于传输数据的无线电块含有具有多个数据符号d的数据部分dt，其中具有在接收侧由GSM移动无线通信系统已知的中间部分(Mittambeln)的段一般是对称地设置并且在其中也可以传输训练序列tseq。另外在时隙ts之中含有一个保护时间guard用于补偿通信连接的不同的信号时间以相继的时隙ts。
在图5中例如示出了具有设置于其中的两个训练序列tseq的时隙ts。该训练序列tseq在此如此设置，一个训练序列tseq的数据符号d的最大距离被最小化。例如在每一个时隙ts存在16个数据符号的情况下，一个训练序列tseq被设置有4或者12个数据符号，以使一个数据符号d到随后的训练序列tseq的最大距离可以存在3个数据符号d。根据此实际情况，即在一个时隙ts中设置有两个或者多个训练序列tseq，用于数据符号传输的数据率能够受到限制。此限制然而能够通过时隙的时间成比例的扩展或者通过使用时间缩短的训练序列tseq进行补偿。
图6示出了本发明例如使用在高速机车上。在此应用中该训练序列tseq在一个确定的范围中在时间上能够被缩短，因为在大部分已经说明的或者在机车轨道附近设置的基站BS之间的无线路段只通过较少的物体或者地理上的障碍物进行干扰，并且以此延迟-扩展相对较小地出错。同样本发明也适用于卫星通信上。
考虑到在高速机车上有较大数量的乘客，在该机车上非常可能同时出现从或者到多个移动站MS1、MS2、MS3的多个通信连接。此集中出现的出或者入的无线电块能够以此方式有利地进行使用，在移动站MBS范围中的机车之内，通信连接V1、V2、V3的无线电块全部或者部分地组合成一个多倍无线电块Vm。一个这种的多倍无线电块例如描述在图7中。
在多倍无线电块中从／到移动站MS1和MS2的两个通信连接V1和V2的数据符号d进行组合并且在另外的时隙ts中传输。一般在时隙ts之间含有的保护时间guard能够在此附加用于传输一个或者两个连接的数据符号或者用于保护另外的数据。
这种扩展的时隙ts能够没有问题地捆扎成一个时分复用方法的一个时帧。该接收的基站BS以及移动站MBS对于信道评估使用了在多倍无线电块Vm中传输的训练序列tseq，其中每一个通信连接设置有至少一个用户序列tseq。从在时隙ts中的训练序列出发，例如在图5中描述的情况下在一个通常的时隙ts中具有至少两个训练序列tseq的基站BS或者MBS能够借助于训练序列tseq进行信道评估，并且在无线路段上跟踪相应于传输性能的接收信号的修正。
图8涉及了本发明的按照权利要求6的方法和在其基础上的有利的结构。在此在无线接口上的数据按照传统的TDMA用户分离的方法进行传输。在时隙ts1、ts2和ts3中分别存在一个训练序列tseq。该时隙ts1到ts2能够分配有一个或者多个通信连接。在所描述的实施例中在下行路段上从以及到不同的移动站MS1、MS2、MS3的各一个通信连接V1、V2、V3分别在一个时隙ts1、ts2、ts3中传输。
为了实现信道评估，该移动站MS2不仅使用了可以在为其所设置的时隙ts2中进行传输的训练序列tseq，而且使用了各自在前面的ts1和随后的时隙ts3的已知的训练序列tseq，在该时隙中传输到移动站MS1和MS2的无线电块。通过另外的内插法和／或外插法，该移动站MS2以此在无线路段上实现相应于传输性能改变的接收信号修正的准确的跟踪。
因为在大多数的情况下，从基站BS到移动站MS1、MS2和MS3的无线电块根据移动站的不同的停留地点分别以不同的发送功率进行发送。该移动站MS1、MS2、MS3在向前的方向上改变了它的停留地点，以致于从基站BS传输一个修正系数kf，例如其与训练序列tseq是共同的。在中断的级上调节功率时，此修正系数kf是一个确定的复用系数，其给出了以多大的功率或者以无线电块的最小发送功率级的多少倍分别在时隙ts中从基站BS到移动站MS进行发送。在考虑到修正系数kf的情况下，该移动站MS在为另外的移动站MS所设置的时隙ts中得出训练序列tseq的精确的发送功率，并且将此结果引入到信道评估中，以此得到比较准确的结果。
此问题也能够以此方式解决，该基站BS分别恒定地以用于数据符号的较大的发送功率作为平均发送功率进行发送。以此失效地放大修正系数的传输以及在移动站MS的接收器输入端上放大信噪比。
权利要求
1．在一个无线通信系统中通过无线接口传输数据的方法，该通信系统具有至少两个无线电站(BS，MS)，其以数据符号(d)的形式发送和接收通信连接的各个数据，其中一个无线电站(MS)作为一个移动的无线电站构成，其中，-该无线接口按照TDMA用户分离的方法在时隙(ts)中组织，和-从无线电站(BS，MS)在一个时隙(ts)之中至少两个各自的接收的无线电站(BS，MS)已知的训练序列(tseq)在有限的无线电块之内被发送，借助于此该接收的无线电站(BS，MS)进行信道评估，其中通过训练序列(tseq)在时隙(ts)中的定位，一个数据符号(d)到随后的训练序列(tseq)的最大距离被减小。
2．如权利要求1的方法，其中，该接收的无线电站(BS，MS)从在一个时隙(ts)之内的训练序列(tseq)实现信道评估的内插法和／或外插法。
3．如权利要求1或者2的方法，其中，时隙(ts)的长度依赖于训练序列(tseq)的数量进行改变。
4．如上述权利要求之一的方法，其中，训练序列(tseq)的长度被减小，其中时隙(ts)的长度保持恒定。
5．如上述权利要求之一的方法，其中，一个或者多个通信连接的无线电块在一个扩展的时隙(ts)中组合成一个多倍无线电块，其中，在时隙(ts)之间的保护时间(guard)另外用于传输数据符号(d)或者用于保护数据。
6．在一个无线通信系统中通过无线接口传输数据的方法，该通信系统具有至少两个无线电站(BS，MS)，其以数据符号(d)的形式发送和接收通信连接的各个数据，其中一个无线电站(MS)作为一个移动的无线电站构成，其中，-该无线接口按照TDMA用户分离的方法在时隙(ts)中以有限的无线电块组织，和-从无线电站(BS，MS)在一个为一个通信连接而设置的时隙(ts)之中发送至少一个各自的接收的无线电站(BS，MS)已知的训练序列(tseq)，-借助于在该时隙(ts)中的训练序列和至少一个另外已知的训练序列(tseq)，该移动的无线电站(MS)进行信道评估，该训练序列在至少一个为至少一个另外的通信连接而设置的另外的时隙(ts)中进行传输。
7．如权利要求6的方法，其中，该移动的无线电站(MS)和／或该无线电站(BS)实现了信道评估的内插法和／或外插法。
8．如权利要求6或者7的方法，其中，该训练序列(tseq)在发送的无线电站(BS)一侧上以较大的恒定的发送功率作为用于数据符号(d)的平均发送功率进行发送。
9．如权利要求6或者7的方法，其中，该训练序列(tseq)在发送的无线电站(BS)侧上以如数据符号(d)相同的发送功率进行发送，并且该发送功率能够变化，其中，该移动的无线电站(MS)借助于一个由无线电站(BS)传输的修正系数(kf)实现一个在另外的时隙(ts)中的训练序列(tseq)的发送功率的修正和随后的信道评估。
10．如权利要求6到9之一的方法，其中，一个或者多个通信连接的无线电块在一个另外的时隙(ts)中组合成一个多倍无线电块，并且该移动的无线电站(MS)借助于该训练序列(tseq)在该多倍无线电块中或者在该多倍无线电块中和在至少一个另外的时隙(ts)中实现信道评估。
11．实现如权利要求1到6的方法的装置，具有至少两个无线电站(BS，MS)，其中一个无线电站(MS)作为一个移动的无线电站构成，该无线电站分别具有一个接收装置(EE)，该接收装置含有至少-一个天线装置(AE)，用于接收接收信号(rx)，-一个信道评估器(KS)，用于确定信道系数(h)和用于导出天线数据(z)，-一个检测装置(DT)，用于借助于信道系数(h)校正天线数据(z)，和-一个控制装置(SE)，用于控制信道评估器(KS)和一个跟踪装置(NE)，该跟踪装置将从检测装置(DT)得到的值提供给该信道评估器(KS)用于使用。
12．如权利要求11的装置，其中，该移动的无线电站(MS)作为一个移动的基站(MBS)起作用。
13．如权利要求11或者12的装置，其中，该无线通信系统作为一个一个移动无线通信系统表现，其中该移动的无线电站(MS)作为一个移动站构成。
全文摘要
本发明涉及通过一个无线接口传输数据的两个方法和装置,此无线接口按照TDMA用户分离的方法在时隙中以有限的无线电块组织。在第一方法中,该无线电站在一个时隙之中发送两个接收的无线电站已知的训练序列,借助于此实现信道评估。在此该训练序列如此位于时隙之中,一个数据符号到下一个训练序列的最大距离被最小化。在第二个方法中该无线电站在一个时隙之中发送一个接收的无线电站已知的训练序列,借助于此训练序列和至少一个另外已知的训练序列在至少一个为至少一个另外的通信连接所设置的另外的时隙中,该接收的无线电站实现信道评估。
文档编号H04L7/10GK1283346SQ98812712
公开日2001年2月7日 申请日期1998年10月19日 优先权日1997年10月27日
发明者G·里特尔 申请人:西门子公司