專利名稱：碼分多址系統(tǒng)中的反向信道同步方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在移動無線網的碼分多址系統(tǒng)中的反向信道同步方法，它可以減少信道間的干擾，從而增加從移動站自由移向固定基站傳送的信號信道的容量。
在移動無線通信網領域中，已經作出共用碼分多址系統(tǒng)的努力，從而有效地利用有限的頻率資源。碼分多址系統(tǒng)是這樣一個系統(tǒng)，其中經同一傳輸線傳輸的多個信息是以具有最小相關性編碼所調制，以使該傳輸線能夠以多信道操作。因此，這種碼間的相關性，即在多個信道之間的相干擾的程度對于使用經一條傳輸線傳送而確定該信道容量時將是一個重要因素。
參考

圖1，它示出了一種移動無線通信網。其中的“網孔”表示一個單元區(qū)域，其中的無線通信是在一個基站和一個移動站之間進行。這種“移動站”表示一個可以由人便攜的終端，當其自由移動時啟動這種通信。另一方面，這種“基站”是為同一網孔所提供的固定單元，且用來實現(xiàn)這種移動通信。同一網孔中包括有多個移動站，它們分別享用獨立的、不同的信道并同時與基站進行通信。由于基站與有線通信網相連，因而基站用來實現(xiàn)與該相關網孔的移動站間與其它網孔或有線通信網絡的終端之間的通信。如圖1所示，從基站流向移動站的信號稱作“正向信號”，而從移動站流向基站的信號稱作“反向信號”。
同時，在有眾多用戶共用頻率及時間的條件下，這種碼分多址系統(tǒng)是一個能夠在多信道間以采用不同編碼的形式實現(xiàn)同時的獨立信息交換的通信系統(tǒng)。在這種移動無線通信網絡中，這種系統(tǒng)被用于每一個基站與多個移動站之間的同時的通信。
在同一網孔中的移動站分別享用不與其它信道相干擾的碼。利用此種編碼，移動站調制所要傳送的信號并從而分別獨立地執(zhí)行與其它相關基站的通信。換句話說，利用由發(fā)射機所采用的用于信號調制的碼，用各自的信道的接收機將已調制的信號恢復成原始信號的形式。
在此種情況下，由于信道信號是借助所采用的不同的碼而相互加以區(qū)別，因而這種碼間的相關性是十分是重要的。換句話說，這種信道間的獨立性是在僅當分配給各自的信道的碼間彼此不相關而獲得保證的。當接收機利用給定信號恢復其相關信號時，這些接收機應該不受采用了其它編碼信道信號的影響。
在采用了上述傳統(tǒng)碼分多址系統(tǒng)的移動無線通信網絡中，這些信道信號是由具有最小相關值和最大自相關值的偽噪聲碼序列時所產生的。作為這種偽噪聲碼序列，已經知道的最長的碼序列有Kasami碼序列、Gold碼序列等等。這種碼序列具有比自相關值要小得多的交叉相關性。但這種相關值還不是零。隨著所使用的信道信號數量的增加，由其它信道信號所引起的相關值被不斷地累加。這就導致了增加的相互干擾。這樣的一個增加的相互干擾將會起到限制使用在同一網孔中的信道數量的作用，即限制在同一網孔中所容的信道容納量。
為了消除上述的這種信道間的干擾，要求使用具有零值相關性的編碼，即正交碼。
如果有碼組具有周期為N的碼序列，其最具有正交特性，即在同一碼序列中的相關值是“N”而在不同碼序列中的碼間相關性值是“0”，這種碼組稱作“正交碼組”。
假設具有N周期的M碼序列{Ci(n)；i＝1，……M}是彼此同步化的，則它們的相關函數R(m)由下式而定對于i，j＝1，......M，R(m)=Σn=kK+NCi(n)Cj(n)]]>其中，m＝i－jk是一個任意整數。
圖2表示出在一個同步的條件下在M個正交碼序列中的相關特性。
如圖所示，在同一碼序列中的碼之間的相關值R(0)是N，而在不同的碼序列中的碼之間的相關值是零。
由于使用了正交碼，使得信道碼間的相關值成為零，從而消除了信道間的干擾。因此，信道數目的增加不再會引起信道之間的干擾的增加。結果是，在同一網孔中不會有由于信道間干擾的問題而采用限制信道數量的方法。采用在同一網孔中的信道數目，即網孔的容量將僅由在所用的正交碼組中的碼序列的數目所決定。
正交碼序列之間的這種正交特性是由這樣一種假設來保證的，即，在碼序列之間實現(xiàn)同步。如果在這些碼序列之間沒有獲得同步，則就不能確立碼序列間的正交特性，因為確實存在的相關值不是零。
圖3示出了當在碼序列之間沒有獲得同步時正交碼間的相關特性。
如上所述，這種相關值的存在導致出現(xiàn)在信道之間的干擾現(xiàn)象，從而使在同一網孔中所能容納的信道容量大為受損。同步信道碼是絕對必須要求的，以便能夠減小干擾以便增加所能容納的信道容量。
在利用傳統(tǒng)的碼分多址系統(tǒng)的移動無線通信網的情況中，要在所接收的信號中實現(xiàn)同步化。以若干移動站的接收機所接收的各自的信號，即正向信號，可被容易地同步，因為它們是從單一基站輸出的信號。
然而，在反向信道信號情況時，即信號從移動站發(fā)送出再達到基站的情況時，則由于這些移動站距基站有不同的距離且由于它們的移動，因而會有不同的延時。為此原因，在反向信道信號之間將不會有同步接收。此時，由于反向信道之間的相互干擾則會對網孔容量構成限制。在圖4中“a”表示每一個碼的初始值，而“b”表示每一個碼的延時時間。
為減小反向信道信號之間的干擾，曾經采用過在移動站控制其發(fā)射功率的方法。然而，此種情況中的源于信號非同步接收的信道信號間的干擾在其對若干信道信號功率控制不能完好實現(xiàn)時將會變得更嚴重。這將致使同一網孔中所容信道的更大的下降。
本發(fā)明的目的是消除在現(xiàn)有技術中所遇到的上述問題從而提供用在碼分多址系統(tǒng)的移動無線通信網絡中的反向信道同步方法，它不僅能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)方式的正向信道信號之間同步接收，而且還能夠實現(xiàn)傳統(tǒng)方式所不能實現(xiàn)的反向信道信號之間的同步接收，從而減小信道間的干擾，增加在同一網孔中的信道容納量，并增加在該移動無線通信網絡中同時發(fā)送信息的用戶數量。
本發(fā)明的目的可以通過提供應用于包含多個網孔移動無線通信網的反向信道同步方法來實現(xiàn)，每一個網孔都有一個基站和一個與該基站通信的多個移動站，該方法包括有步驟(a)、當作為同步基準信號的一個正向同步信號從基站送到各移動站時，所述移動站利用所接收的同步信號再次分別將反向同步信號從所述移動站送到該基站；(b)、當該基站分別接收來自所述移動站的同步信號時，從該基站中的基準時間開始分別計算關于所述移動站的延時時間的信息，并且，以所計算的移動站的延時為基礎并利用正向傳送信道分別把為實現(xiàn)與該基準時間同步的同步控制信號發(fā)送到所述移動站；(c)，以從基站所接收的同步控制信號的信息為基礎，在所述移動站的同步信號與基準時間相同步的條件下，從所述移動站分別將反向同步信號送到基站；(d)、在完成了步驟(c)之后把一個信息發(fā)送起始命令從基站送到所述移動站，并從而開始在基站和每一個移動站之間的呼叫；以及(e)、在完成步驟(d)之后，利用傳送信道一部分在基站中執(zhí)行一個閉環(huán)同步控制以保持同步，并分別利用關于周期從移動站所接收的同步保持信息來保持所述移動站的同步條件。
從下面結合附圖對實施例進行的描述中，本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點將變得顯見，附圖簡要說明圖1是移動無線通信網的示意圖；圖2表示在同步條件下M個正交碼之間的相關特性的示意圖；圖3表示碼序列間在非同步條件下正交碼之間的相關特性；圖4是由于一個延時所造成的碼之間非同步條件示意圖；圖5是流程圖，表示在依照本發(fā)明的碼分多址存取系統(tǒng)的移動無線網絡中的反向信道同步方法；圖6是一個示意圖，表示按照本發(fā)明為在移動站中消除信道干擾而采用的三種方法的信號傳輸過程。
參考圖5，其中示出了根據本發(fā)明的在碼分多址系統(tǒng)中移動無線網中的反向信道同步方法。
在根據本發(fā)明的這一方法中，采用同步信號作為基準信號，用以獲得反向信道以及正向信道的同步。換句話說，本發(fā)明是利用反向同步信號來執(zhí)行閉路同步控制。當基站把正向同步信號送到與之相關的所有移動站時，這些移動站則分別地以與所接收的正向同步信號相同步地方式將反向同步信號送到基站。一旦收到來自移動站的這些反向同步信號，則基站以所接收的信號為基礎來計算移動站的延時時間，并隨后將有關的同步信息送到分別的移動站。以這些信息為基礎，移動站分別地對于所要發(fā)送到基站的信道信號的同步進行控制。
換句話說，基站觀測分別從移動站接收的同步信號并以此觀測為基礎，隨之以連續(xù)的方式把有關同步的信息送到移動站，以便使來自移動站的信號以同步的方式到達基站。因此，按照采用的這種雙向同步信道的閉環(huán)同步控制系統(tǒng)實現(xiàn)了反向信道同步。
采用這種閉環(huán)同步控制系統(tǒng)的實際同步包括兩個步驟，即一個初始同步處理和一個同步保持過程。圖5示出了依照本發(fā)明的反向信道同步方法的流程圖。
先來描述初始同步過程。
首先，基站將作為基準信號的正向同步信號送出以實現(xiàn)對移動站的同步(步驟10)。一旦收到來自基站的同步信號，這些移動站則分別與接收同步信號同步地送出作為同步信號的反向同步信號(步驟11)。當基站接收到分別從這些移動站送出的這些同步信號時，它將計算不同移動站的相對于基準時間的延時信息。利用這些信息，基站還必須分別地將有關與基準時間同步的信息送到移動站。這種有關同步的信息不是別的，就是同步控制信號。這些同步控制信號利用正向傳送信道分別從基站送到移動站(步驟12)。
一開始，在初始狀態(tài)下由于不可能知道同步狀況而需求大量同步信息。結果是全部正向傳送信道都要被用來傳送攜帶如此之多信息的同步控制信號。
一旦從基站收到這些同步控制信號，這些移動站就利用所接收的信息把各自的同步信號與基準時間相同步，并隨之再次把反向同步信號送到基站(步驟13)。如果基站所接收的反向同步信號與基準信號不同步，該基站就再次把同步控制信號送到與該非同步信號相關的移動站。使基站再次接收一新的反向同步信號。一旦收到了新的反向同步信號，基站則查驗所接收信號的同步條件?；緦⒅貜蜕鲜龅倪^程直到獲得初始同步為止(步驟14)。
在實現(xiàn)了初始同步以及當全部反向同步信號與基準時間同步之后，基站把信息傳輸起始命令送到移動站(步驟16)。開始執(zhí)行基站與每個移動站之間的通信。
因此，經上述過程完成了初始同步的步驟。
可是，由于移動站是連續(xù)移動的，所以，起因于頻率及距離之改變，每一個移動站相對于基準時間的延時也是被連續(xù)地變化的。為了以連續(xù)的方式使得同步跟隨著在延時時間方面的連續(xù)改變，從而使之總保持同步，則要求有連續(xù)的閉環(huán)同步控制。由于相對于基準時間的延遲時間變化并不大，所以可以通過只是以跟隨該變化量的一個量值來提供信息就能夠實現(xiàn)連續(xù)的閉環(huán)控制。因此，在此情況中的同步保持信息連同呼叫信號一起被連續(xù)地送出，與占用整個正向同步信道的同步控制信號相比，這種送出只占用傳送信道的一部分。同步保持信息單位量及周期是由每一個移動站的移動速率所決定的。換句話說，同步保持信息的單位量及周期是如此控制，即該基站是在足以跟隨由每個移動站的移動所引起的延遲時間的變化的一個量值中送出信息。
以這樣的方式，即便是已經實現(xiàn)了同步，該基站也利用信道的一部分來執(zhí)行用于同步保持的閉環(huán)同步控制(步驟17)。移動站從基站周期地接收有關同步保持的信息，并分別地保持它們的同步狀況(步驟18)。
因此，通過上述的初始同步過程及同步保持過程就實現(xiàn)了利用碼分多址系統(tǒng)移動無線通信網的反向信道同步。
同時，通過把同步信道加到現(xiàn)存的傳送信道作為每一個移動站的反向信道的方式，該閉環(huán)同步控制系統(tǒng)實現(xiàn)了同步保持?？墒牵@種新信道的添加導致了信道之間的干擾。在這種連接中，本發(fā)明還提供了用于消除由反向同步信道所引起的信道干擾的一種方法。
在多種用于消除由所加的同步信道所引起的信道干擾的方法中，其中有一種是針對反向同步信道采用正交碼，作為傳送信道。就是說，這種方法不僅消除了移動站同步信道之間的干擾，而且消除了由于采用正交碼而在同步信道和傳送信道之間的干擾。當同步信號由不同的正交碼所分別調制的時候，有可能將不同移動站的同步信號彼此區(qū)分開并消除這些信號間的干擾。結果是，可以利用這種正交碼將所加同步信道引起的同步信道干擾消除掉。
從理論上說，通過使用正交碼確保得到完好的正交特性而完全消除掉信道間的干擾。然而在實際上總是或多或少地存在有信道間的干擾，盡管它是很弱。本發(fā)明提供了一種完全消除干擾效應的方法并從而實現(xiàn)了性能上的改進。根據此種方法，在初始同步過程中同步信號的發(fā)送和在同步保持過程中同步信號的發(fā)送是分別以不同方式實行的。在初始同步過程中，只有由正交信號所調制的同步信號利用各自的同步信道而被送出，而不送出傳送信號。當這些移動站分別從基站收到同步控制信號而實現(xiàn)了初始同步之后，這些同步信號就經過載送這些同步信號的傳輸信道送出，而不采用任何附加的同步信道。
一旦實現(xiàn)了初始的同步，就有可能只通過基站中反向傳輸信道中所載送的同步信號來獲得用于同步保持的信息。因此可以取消附加同步信道的使用。這使得由于附加同步信道的使用所引起的信道間的相互干擾大為減小。
在同步保持過程中，已經實現(xiàn)了一定程度的同步。而且這種同步保持過程并不使用任何同步信道。然而在初始同步過程中，由于在初始狀態(tài)沒獲得同步，所以盡管使用正交碼也會產生同步信道間的干擾。因此依照本發(fā)明在初始同步過程中有可能通過降低同步信道所用的功率來降低初始干擾。
換句話說，同步信號在功率上的大幅度的減小對于基站并無影響，基站是從同步信道獲得有關同步的信息，因為初始同步信道信號的擴散(diffusion)增益，即信噪比是十分高的。因此，即使是在尚未完成初始同步的情況下，也可以通過降低在初始狀態(tài)的功率來減小信道之間的干擾。
圖6是說明利用上述消除信道干擾的三種方法在移動站中發(fā)送信號過程的示意圖。
參考圖6，可見在初始同步過程中，由正交碼所調制的同步信號在一個功率放大器的放大功率減少的情況下而被發(fā)送的情況。還可以看到在一個同步保持過程中在一個傳送信號上所載由正交碼調制下的同步信號發(fā)送的情況。
以上描述可清楚見到，本發(fā)明所提供的效果極大地增大網孔容納的容量并從而增加了在一個移動無線通信網中同時傳送信息的用戶數目。
雖然為對本發(fā)明進行說明而以本發(fā)明的最佳實施例作了描述，但本專業(yè)的技術人員很清楚，在不背離如所附權利要求的范圍內可有各種修正、添加及替代。
權利要求
1.一種反向信道同步方法，應用于包括多個網孔的移動無線通信網中，每一網孔包括一個基站以及與該基站通信的多個移動站，其特征在于；包括以下步驟(a)當作為用于同步基準信號的一個正向同步信號從基站送到多個移動站時，利用在所述移動站所接收的同步信號再次分別地將反向同步信號從所述移動站送到該信基站；(b)當該基站分別地接收來自所述移動站的同步信號時，從在該基站中的基準時間開始分別計算關于所述移動站的延時時間信息，并且，以所計算的所述移動站的延時為基礎并利用正向傳送信道分別將為實現(xiàn)與該基準時間同步的同步控制信號發(fā)送到所述移動站；(c)以從基站所接收的同步控制信號的信息為基礎，在所述移動站的同步信號與基準時間相同步的條件下，從所述移動站分別將反向同步信號送到基站；(d)在完成了步驟(c)之后把一個信息發(fā)送起始命令從基站送到所述移動站，并從而開始在基站和每一個移動站之間的呼叫；以及(e)在完成了步驟(d)之后，利用傳輸信道一部分在基站中執(zhí)行一個閉環(huán)同步控制以保持同步，并分別利用有關周期地從所述移動站所收到的同步保持信息來保持所述移動站的同步條件。
2.根據權利要求1的反向信道同步方法，其特征在于步驟(a)到步驟(c)中的在基站和每一個移動站之間的同步信號和反向同步信號是在這些同步信號由正交信號所調制的條件下而被分別發(fā)送的。
3.根據權利要求2的反向信道同步方法，其特征在于同步信號和反向同步信號是在以降低它們的初始功率的條件下而被發(fā)送的。
4.根據權利要求1的反向信道同步方法，其特征在于在步驟(e)中使用的同步信號是在這些信號運載在由正交碼所調制的傳送信號之上的條件下而被分別發(fā)送的。
全文摘要
一種反向信道同步方法，用在包括多網孔的移動無線通信網，每一網孔包括一基站及多個移動站，其中執(zhí)行用于反向信道及正向信道的閉環(huán)同步控制。在基站將正向同步信號送到與之相關連的所有移動站時，移動站以與所接收的正向同步信號相同步的方式分別地將反向同步信號送到基站。一旦收到反向同步信號，基站則計算對于這些移動站的延時并將有關同步的信息送到各自的移動站。以該信息為基礎，移動站分別控制送到該基站的信道信號的同步。
文檔編號H04J13/00GK1121297SQ9510470
公開日1996年4月24日 申請日期1995年4月27日 優(yōu)先權日1994年5月3日
發(fā)明者柳承文, 樸容完, 安秉徹, 鄭琪謨, 崔安那 申請人:韓國移動通信株式會社