蜂窝式无线电通信网，方法，协议和计算机程序 本发明涉及蜂窝式无线电通信网，方法，实施此方法的协议和计算机程序。
本发明背景的描述与时分多址网有关。读者可以知道，本发明一般也可适用于其他类型的网络。在诸如GSM的TDMA移动无线电系统中引入空分多址(SDMA)分量可以提供较高的频率重用和频谱效率，请参阅C.Farsakh,J.A.Nossek,"Application of Space DivisionMultiple Access to mobile radio",Proc.PIMRC,pp.736-739,1994。在不需要天线分集或较精密均衡器的条件下，移动单元仍保持不受SDMA分量的影响。附加的硬件和软件仅限制于必须配备天线阵列的基站。借助于空间射束成形或时空信号处理，这个阵列可用于分开相干多路径环境下的波前。引入同时分享相同物理信道的SDMA用户的常规方法是分配不同的特征标记(训练序列)给不同的区内单元用户。在上行链路中利用这些训练序列以估算传播信道和/或波前的到达方向(DOA)，以及恢复发射的数据。此后，这个信息被用于下行链路中的射束成形，请参阅C.Farsakh,J.A.Nossek,"Application of SpaceDivision Multiple Access to mobile radio",Proc.PIMRC,pp.736-739,1994；P.E.Morgensen,P.Zetterberg,H.Darn,P.Leth-Espensen,F.Frederiksen,"Algorithms and antenna arrayrecommendations(Part 1)",Technical Report TSUNAMI ⅡACO20IAUC/A1.2/DR/P/OO5/b1,May 1997；和Z.Zvonar,P.Lung,L.Kamrnerlander,(Editors),"GSM evolution towards 3rdgeneration systems",Kluwer Academic Publishers,Boston/Dordreht/London,1999。
这个已知的解决方案不是直接可应用于GSM系统。给GSM正常脉冲串指定8个不同的训练序列，为的是区别所需的用户与同信道干扰，请参阅GSM 03.03(ETS 300 927),"Digital cellulartelecommunications system(Phase 2+)；Numbering,Addressing andidentification"，和GSM 05.02(ETS 300 574),"Digital cellulartelecommunications system(Phase 2+)；Multiplexing and multipleaccess on the radio path"。
训练序列的选取是基站识别码(BSIC)的一部分，训练序列号对于小区中的所有信道是共同的。这个问题地解决方法是在P.E.Morgensen,P.Zetterberg,H.Darn,P.Leth-Espensen,F.Frederiksen的参考文献和Z.Zvonar,P.Lung,L.Kamrnerlander的参考文献中建议的。
这个方法允许分配不同的特征标记给GSM系统中的SDMA用户。在此情况下，具有SDMA基站的单个物理小区被分成若干个逻辑GSM小区。这个解决方法的缺点是，它不遵从当前的GSM技术规定。它要求修改标准和基站子系统(BSS)软件的重大变化。此外，给出有限数目的可用训练序列，上述方法导致这样的一种情况，利用相同的频率不可能分配不同的训练序列给所有的相邻小区。所以，获得鉴别同小区用户的可能性是以增大相对于小区之间干扰的脆弱性为代价的。
与这个背景相反，提供这样一种时分多址蜂窝式无线电电信网，其中物理信道可以在相同的小区内被重用，上行链路中的重用信道是由它们之间的时移(time shift)区别的。
因此，在不需要分配不同的特征标记给分享相同物理信道的SDMA用户条件下，同小区重用(SCR)可以在TDMA(GSM)系统中实现。广义地说，这种思想是在上行链路中的SDMA用户之间引入时移。
重用信道最好使用一个共同的时钟信号。
重用一个信道的每个基站的定时超前信息可以在下行链路上发射。
重用信道可以都利用相同的特征标记。
本发明还扩展到运行时分多址蜂窝式无线电电信网的方法，其中物理信道可以在相同的小区中被重用，上行链路中的重用信道是由它们之间的时移区别的。
本发明还扩展到用于实施此方法的协议和计算机程序。
现在，通过举例和参照附图描述本发明的一个实施例，其中：
图1大致画出按照本发明移动电话网中利用相同物理信道的两个用户数据流；
图2是一个曲线图，表示两个用户的性能与时移之间的关系；
图3表示按照本发明的主BTS结构；
图4表示按照本发明的从属BTS结构；和
图5表示常规的BTS结构。
图1表示在两个用户1和2的情况下改进的传输协议例子。时移超过传播信道中的时间延迟长度，以防止由于不同用户路径中的传播延迟造成这些用户号的同时到达。
这个时间延迟并不远远超过保护间隔的持续时间，以避免相邻脉冲串的干扰引起性能下降(图1中用户1与2之间的干扰)。
实际上，时移是通过在基准时钟中引入相位差获得的，基准时钟使共同时隙内移动用户的同小区传输同步。对于每个SDMA用户，基于基准时钟的唯一时移型式，基站产生一个定时超前信息，因此补偿由于移动单元不同位置造成的不同往返行程延迟。每个用户脉冲串的到达时间容差在GSM 05.10(ETS 300 579)中给以详细说明，"Digitalcellular telecommunications system(Phase 2+)；Radio subsystemsynchronisation"。
时移协议是在上行链路中使用。下行链路是受所有SDMA用户的相同基准时钟控制。这就允许传输一个共同的广播信令(广播控制信道(BCCH)，频率校正信道(FCCH)，和小区内的同步信道(SCH))，GSM 05.02(ETS 300 574),"Digital cellular telecommunicationssystem(Phase 2+)；Multiplexing and multiple access on the radiopath"。
在安排时移传输时，常规的空间或时空处理操作是在处理间隔上(图1)实施的，用于估算信道/DOA和恢复发射的数据。在典型的GSM城市方案中(其中传播信道的长度大致为4个符号)，借助于标准最小二乘算法调整的时空滤波器使用说明在图2中表示。图2表示在具有共同GSM训练序列号0的两个SDMA用户情况下的原始BER与不同时移值之间的关系。该结果是利用相隔为1个波长的四单元天线阵列得到的。图2表示两个用户都被恢复，和时移的最佳值接近于保护间隔的持续时间(8个符号)。
GSM系统中所建议的解决方案的实施方案是在图3和4中表示。作为参考，图5表示当前GSM基地收发信台的典型结构。在图5中，在每个GSM载波的上行链路中利用一个或多个天线6。每个天线接收到的信号传输通过双工器8到达接收机10，信号在此处被滤波，并下变频到RF和IF级中的基带。基带波形转变成数字信号，并被均衡器12和信道解码器14处理。在下行链路中，编码的调制数据发送到RF和IF级。RF信号被功率放大器(PA)放大，并由单个天线发射。均衡器和解码器中以及具有PA的RF和IF级中的数字信号处理操作是受一个单元的控制，GSM定时功能给该单元提供时间基准。按照GSM技术规定，这个GSM定时功能可以依此从内部源或外部源接收到基准基准时钟。
图3和4表示SDMA BTS的结构。为了实施时移协议，提供并置的基站，其中主BTS(图3)产生基准时钟信号，而一个或多个从属BTS(图4)从外部输入源接收基准时钟信号。在这个例子中，在每个BTS中有M单元的天线阵列16，该天线阵列中接收的M个信号被M个接收机18相干地下变频到基带，并馈入到(模拟或数字)时空处理单元20，其输出被信道编码器14处理。在发射机一侧，在发射机22中编码和调制之后，射束成形是由射束成形单元24完成的。也是在这个例子中，每个天线单元使用单独的PA26。BTS的时间基准是由GSM定时功能提供的。在上行链路和下行链路中，主BTS使用内部基准。从属BTS使用移位时间基准以计算发送给移动单元的定时超前信息和与上行链路有关的处理，而其余的操作是与主BTS同步的。只有主BTS广播BCCH脉冲串，和小区内的频率校正和同步脉冲串。小区中移动用户发射的随机接入脉冲串是由主BTS解调。如图3和4所示，主BTS还控制分配用户到一个SDMA基站。
在另一种安排中，在BTS配备两个以移位时间基准工作的接收机条件下，协议也可以利用每个小区中一个基站实施。