專利名稱：數(shù)字無線電通信系統(tǒng)及雙向無線電臺(tái)的制作方法
總的來說，本發(fā)明涉及雙向無線電通信系統(tǒng);具體地說，涉及一種其通信單元可以具有不同的工作特性的系統(tǒng)。
在常規(guī)的蜂房型雙向無線電通信系統(tǒng)中，當(dāng)一臺(tái)移動(dòng)中的無線電臺(tái)(如便攜式或可移式無線電臺(tái))從一個(gè)位置向另一個(gè)位置移動(dòng)時(shí)，通常需要從一個(gè)單元(cell)轉(zhuǎn)換或叫過區(qū)切換(handoff)至另一個(gè)單元。在蜂房型系統(tǒng)中，較小的區(qū)域或單元由一個(gè)或多個(gè)基地臺(tái)來覆蓋。一般說來，相鄰的單元應(yīng)工作在不同的頻率上以防止干擾。在常規(guī)的蜂房式電話系統(tǒng)中，當(dāng)流動(dòng)電臺(tái)在二個(gè)單元之間移動(dòng)時(shí)，中心控制器就必須指示流動(dòng)臺(tái)變化到一個(gè)能進(jìn)入另一個(gè)單元從而進(jìn)行可靠通信的頻率上。為了做到這些，控制站就必須確定哪個(gè)單元與流動(dòng)臺(tái)具有最佳的通訊條件。這主要由一個(gè)判決措施來實(shí)現(xiàn)的即不同的單元接收機(jī)匯報(bào)該流動(dòng)臺(tái)信號(hào)的強(qiáng)度或者質(zhì)量，中心臺(tái)再據(jù)此把一個(gè)通信單元賦予流動(dòng)臺(tái)。如果用這種方法來提供單元過區(qū)切換，通常需要大量的基本投資而且裝置也相當(dāng)復(fù)雜。在每個(gè)單元都必須配置用于判定接收到的信號(hào)強(qiáng)度的接收機(jī)，并且所有這些接收機(jī)還必須連接至一個(gè)中心臺(tái)，中心臺(tái)必須判定與流動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通訊的合適單元。由流動(dòng)臺(tái)來完成過區(qū)切換是最理想的，因?yàn)檫@樣能避免由中心臺(tái)作決定時(shí)所需要的大量基礎(chǔ)投資。
本發(fā)明的數(shù)字無線電通信系統(tǒng)和雙向數(shù)字無線電臺(tái)包括許多具有不同的工作特性的單元。移動(dòng)站中配備有確定哪個(gè)鄰近單元適合于無線電通信的裝置。本發(fā)明的目的就是要提供這樣的系統(tǒng)和電臺(tái)。
本通信系統(tǒng)包括許多提供雙向數(shù)字無線電通信的單元。在本發(fā)明的一個(gè)方面上，每個(gè)單元使用具有至少一個(gè)入界通訊時(shí)隙和至少一個(gè)出界通信時(shí)隙的通信幀。每個(gè)單元的各幀最好是同步的，在長(zhǎng)度上是均勻的。至少一個(gè)單元具有不同于其他單元的數(shù)據(jù)率。在本發(fā)明的另一方面，至少一個(gè)單元中的幀比其它單元的幀具有更多的時(shí)隙。在本發(fā)明的另一方面，每一時(shí)隙口的數(shù)據(jù)位的數(shù)量不管比特率如何都是相同的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本通訊系統(tǒng)包括許多單元，其中至少一部分具有不同的工作特性。工作在其中一個(gè)單元中的數(shù)字無線電臺(tái)提供與該單元毗鄰或鄰近的單元的工作特性有關(guān)的信息。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，這個(gè)工作特性包括工作頻率，比特率和/或通訊時(shí)隙信息。
用于通訊系統(tǒng)中的雙向數(shù)字無線電臺(tái)，包括用于存貯鄰近單元的頻率、比特率和時(shí)隙分配方面的信息的存貯裝置。該無線電臺(tái)包括用于評(píng)價(jià)鄰近單元的信號(hào)的信號(hào)評(píng)價(jià)裝置。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，上述無線電臺(tái)還包括在評(píng)價(jià)信號(hào)時(shí)根據(jù)存貯的比特率信息調(diào)整無線電接收機(jī)的特性的裝置。另外該無線電臺(tái)還包括發(fā)射具有可接受的信號(hào)特性的鄰近單元的識(shí)別信號(hào)的裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)無線電通信系統(tǒng)的覆蓋圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)數(shù)字雙向無線電臺(tái)的方框圖。
圖3是不同的無線電臺(tái)單元的幀和時(shí)隙的示意圖。
現(xiàn)在來參閱附圖，先看附圖1，以圖中可以看出該無線電通信系統(tǒng)10包括許多單元11-28，每個(gè)單元中都包括一個(gè)或多個(gè)與該單元的范圍內(nèi)的無線電臺(tái)進(jìn)行雙向通信的基地臺(tái)。在該系統(tǒng)中，單元的尺寸是可變的。每個(gè)單元站通過(比方說)電線、光纖或無線電鏈路與一個(gè)中心控制器30進(jìn)行通訊。中心控制器30能使通信系統(tǒng)10和電話網(wǎng)絡(luò)31互相連接，從而允許常規(guī)的電話系統(tǒng)與工作在該無線電通信系統(tǒng)中的無線電臺(tái)進(jìn)行雙向通信。
通信系統(tǒng)10是一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，其中的聲音或者數(shù)據(jù)信息都以數(shù)字方式(最好為二進(jìn)制方式)而不是模擬信號(hào)的方式發(fā)送。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，能可靠地發(fā)送信號(hào)的速度或叫比特率在一定程度上由基地臺(tái)的覆蓋范圍而定。在一般情況下，覆蓋范圍或者單元尺寸越大，能進(jìn)行可靠的通訊的比特率必然就越低。這是由具體的系統(tǒng)中存在的衰減、多徑延時(shí)傳播和其他干擾條件所引起的。其結(jié)果是，通訊密度高的區(qū)域必須由支持高數(shù)據(jù)率的較小單元來支持，這些較小的單元比用來覆蓋通訊密度較低的區(qū)域的較大的單元能具有更高的數(shù)據(jù)吞吐量。
在系統(tǒng)10中，所有的單元11-28均采用相同的數(shù)據(jù)幀(比方說，8ms幀)。圖3中示出了各種樣的幀。每一幀的前一半為出界部分，后一半為入界部分。出界部分是把數(shù)據(jù)從各個(gè)單元基地站向各流動(dòng)臺(tái)發(fā)射時(shí)的時(shí)間。入界期間被各個(gè)流動(dòng)臺(tái)用來向單元基地臺(tái)發(fā)射信息。這樣的系統(tǒng)叫做時(shí)分多重存取系統(tǒng)(TDMA)系統(tǒng)。每幀的入界和出界部分還可以再分為(比方說)對(duì)應(yīng)于至或自單元中的一個(gè)具體電臺(tái)的通訊的時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙最好不管數(shù)據(jù)率如何包含相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)位。這將意味著，數(shù)據(jù)率最高的幀中將比那些比較低的數(shù)據(jù)率進(jìn)行發(fā)射的幀或者單元中具有更多的幀。
那些最小的幀11-13對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)成覆蓋一幢建筑物或一部分建筑物的單元。在這種情況下，就能以6.4mbps的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，就能具有圖3A所示的64個(gè)入界時(shí)隙和64個(gè)出界時(shí)隙。尺寸稍大一些的單元14-17可以是一個(gè)甚高容量單元，能以1.6mbps的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就提供如圖3B所示的16個(gè)入界時(shí)隙和16個(gè)出界時(shí)隙。尺寸更大一些的單元18-19是覆蓋一個(gè)較大區(qū)域的高容量單元，能以400kbps的數(shù)據(jù)率發(fā)射數(shù)據(jù)，具有4個(gè)入界和4個(gè)出界時(shí)隙。中容量單元20-21可以只有圖3D所示的2個(gè)入界時(shí)隙和2個(gè)出界時(shí)隙，能以200kbps的速率發(fā)射數(shù)據(jù)。低容量單元22-28可以在8ms的一幀期間只有一個(gè)入界時(shí)隙和一個(gè)出界時(shí)隙(如圖3E所示)，能以100kbps的速率發(fā)射數(shù)據(jù)。
當(dāng)然，必須避免單元之間的相互干擾。有二種方法可以避免干擾，在系統(tǒng)10中可以同時(shí)采用。第一種方法是各個(gè)單元使用不同的頻率(FDMA)。但是，當(dāng)單元數(shù)量增加時(shí)，就有可能不能獲得足夠數(shù)量的頻率來供給所有的單元。另外從頻率使用的角度來看，這種方法也是效率非常低的。在一些邊遠(yuǎn)單元中可以采用頻率復(fù)用的方法，但在某些情況下還可采用單元的時(shí)分復(fù)用。舉個(gè)例子來說，各個(gè)建筑物希望具有它們自己的單元。因?yàn)榻ㄖ镏惺褂玫臄?shù)據(jù)率很高，該頻率就可能處于使用不充分狀態(tài)。相同的頻率就可以被鄰近的或遠(yuǎn)離的單元使用。只要那些單元不使用相同的時(shí)隙。比方說，單元12可以使用一幀中的前32個(gè)入界時(shí)隙和前32個(gè)出界時(shí)隙;而單元11可以使用后32個(gè)入界時(shí)隙和后32個(gè)出界時(shí)隙。通過使用不同的時(shí)隙來使用同一頻率的單元數(shù)只受到各個(gè)單元所需的時(shí)隙數(shù)的限制。單元11-28的工作特性不需要固定。它們可以根據(jù)通訊要求在中心控制器30的控制之下動(dòng)態(tài)地變化。一個(gè)或多個(gè)單元的頻率，數(shù)據(jù)位率和/或時(shí)隙可以相互獨(dú)立地加以控制。
圖2中示出了一個(gè)適合于在系統(tǒng)10中使用的無線電臺(tái)40。為可靠起見，無線電臺(tái)40包括一對(duì)天線41、42和一個(gè)分集式天線開關(guān)43，此開關(guān)43除了提供接收/發(fā)射轉(zhuǎn)換之外，還提供具有最佳接收效果的天線。該天線開關(guān)43的輸出被送入一個(gè)具有可變的中心頻率和帶寬的RF濾波器44中。
頻率合成器45的輸出送至混合電路46，用來使濾波器44的射頻(RF)信號(hào)輸出降至一個(gè)中頻(IF)頻率。這個(gè)中頻信號(hào)送至一個(gè)可控中頻級(jí)47，該中頻級(jí)47具有可選擇的帶寬并且具有一個(gè)接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)輸出。中頻級(jí)47的帶寬由被接收信號(hào)的數(shù)據(jù)率來設(shè)定。這個(gè)中頻數(shù)據(jù)信號(hào)接著通過一個(gè)檢出器50，再送入一個(gè)可編程TDMA51，由它從接收到的適當(dāng)?shù)某鼋鐢?shù)據(jù)時(shí)隙中分割開數(shù)據(jù)。接著，不同的數(shù)據(jù)部分被送入一個(gè)編碼解碼器(codec)52和微控制器53。編碼解碼器52把數(shù)字聲音數(shù)據(jù)翻譯成模擬格式并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器54。送入微控制器53中的控制和信息數(shù)據(jù)可以存貯在存貯器55中。
進(jìn)行聲音發(fā)送時(shí)，來自微音器56的音頻被送入編碼譯碼器52，再送入可編程TDMA電路51中。來自微控制器53的控制和信息數(shù)據(jù)也送入可編程TDMA電路51中，由該電路把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)裝入適當(dāng)?shù)娜虢鐣r(shí)隙中進(jìn)行發(fā)送。這些數(shù)據(jù)被送到調(diào)制器57，再送至偏置振蕩器60。偏置振蕩器60的輸出與合成器45的輸出在混頻器61中相混合。混頻器61的輸出再送至RF-PA62由分集式無線41和42進(jìn)行發(fā)射。
微處理器控制器53構(gòu)成了用于控制各種無線電臺(tái)功能的控制裝置。存貯器55包括用于程序存貯和使用的RAM和ROM。
無線電臺(tái)40周期地檢查相鄰單元的信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)無線電臺(tái)40移動(dòng)時(shí)(不管它是便攜式還是可移動(dòng)式電臺(tái))，接收到的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。微控制器53監(jiān)視可控中頻47的RSSI輸出。如果無線電臺(tái)40在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到另一個(gè)單元具有更高的信號(hào)強(qiáng)度，則該電臺(tái)請(qǐng)求該單元服務(wù)。為了使無線電臺(tái)能掃描附近的單元，必須讓它知道各單元的工作頻率、數(shù)據(jù)比特率并且最好也知道各個(gè)工作時(shí)隙。如果一個(gè)具體的單元在所有的出界時(shí)隙期間都沒工作，無線電臺(tái)最好還知道在哪些時(shí)隙上它能接收來自該單元的信號(hào)。比特率信息也是重要的，因?yàn)槿绻徑膯卧ぷ髟诓煌谋忍芈噬?，則無線電臺(tái)必須能夠調(diào)整它的IF濾波器從而通過上述信號(hào)，這樣就能確定信號(hào)強(qiáng)度，并能接收到單元ID。
工作時(shí)，無論何時(shí)一個(gè)無線電臺(tái)40在某個(gè)具體單元中開始通訊時(shí)，進(jìn)行過區(qū)切換時(shí)所需的鄰近或者毗鄰單元的信息即向該電臺(tái)發(fā)射。這個(gè)信息存貯在存貯器55中，用于對(duì)附近單元進(jìn)行掃描。比方說，無線電臺(tái)40工作在單元18中，該電臺(tái)會(huì)使用RSSI輸出對(duì)相鄰的單元11，12，16，21，23，24和25進(jìn)行掃描，從而評(píng)價(jià)那些單元的信號(hào)強(qiáng)度。微控制器53將存貯、比較這些接收信號(hào)強(qiáng)度，對(duì)每個(gè)鄰近單元發(fā)射的地址進(jìn)行解碼和存貯。無線電臺(tái)一旦確定最佳單元，所希望的新單元識(shí)別碼以及新單元(如單元16)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求將在目前單元18的無線電臺(tái)的入界時(shí)隙中被發(fā)射出去。單元18的基地臺(tái)把上述消息中繼給一個(gè)中心控制器30，由它為到單元16的通訊重新選擇路徑，并通過單元18發(fā)出一個(gè)命令，告訴無線電臺(tái)40在哪個(gè)時(shí)隙上使用新單元。在過區(qū)切換過程中的單元選擇基本上由各個(gè)無線電臺(tái)40控制，其中中心控制器30只執(zhí)行通訊的改線而不管單元選擇。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式無線電通訊系統(tǒng)，包括多個(gè)提供雙向數(shù)字無線電通訊的單元，每個(gè)單元均采用具有至少一個(gè)入界通訊時(shí)隙的至少一個(gè)出界通訊時(shí)隙的通訊幀，每個(gè)單元中的各幀的長(zhǎng)度是均勻的，上述單元中的一個(gè)第一單元具有至少與一個(gè)第二單元不同的數(shù)據(jù)率。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中上述的第一單元中的數(shù)據(jù)率大于第二單元的數(shù)據(jù)率，上述的第一單元比第二單元每幀具有更多的通訊時(shí)隙。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中上述的第一單元的入界通訊時(shí)隙和上述第二單元中的入界通訊時(shí)隙具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)位。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中第一單元的出界通訊時(shí)隙與上述第二單元的出界通訊時(shí)隙具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)位。
5.與數(shù)字無線電臺(tái)一起使用的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，包括許多單元，其中至少一部分具有不同的工作特性，以及向在其中一個(gè)單元內(nèi)工作的數(shù)字無線電臺(tái)提供與上述的第一單元毗鄰的單元的工作特性信息。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中上述的不同工作特性中包括工作頻率。
7.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中上述的不同工作特性中還包括比特率。
8.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中的不同工作特性包括通訊時(shí)隙信號(hào)。
9.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中的不同工作特性包括工作頻率與比特率。
10.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中的不同工作特性包括工作頻率和通訊時(shí)隙信息。
11.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中的不同工作特性包括比特率和通訊時(shí)隙信息。
12.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，其中的不同工作特性包括工作頻率，比特率和通訊時(shí)隙信息。
13.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，包括用于控制至少一個(gè)單元的工作特性的裝置。
14.在具有工作在不同的頻率、比特率、數(shù)據(jù)率和/或時(shí)隙上的單元的通訊系統(tǒng)中使用的雙向數(shù)字無線電臺(tái)，包括用于存貯鄰近單元的頻率、比特率和時(shí)隙信息的存貯器裝置，和評(píng)價(jià)鄰近單元的信號(hào)的信號(hào)評(píng)價(jià)裝置。
15.如權(quán)利要求14的雙向數(shù)字無線電臺(tái)，還包括在評(píng)價(jià)信號(hào)時(shí)根據(jù)存貯的比特率信息調(diào)整無線電臺(tái)接收機(jī)特性的裝置。
16.如權(quán)利要求14所述的雙向數(shù)字無線電臺(tái)，還包括發(fā)射具有可接受的信號(hào)特性的鄰近單元的識(shí)別符的裝置。
全文摘要
本發(fā)明為一個(gè)數(shù)字無線電通訊系統(tǒng)，包括許多提供雙向數(shù)字無線電通訊的單元。每個(gè)單元使用具有至少一個(gè)人界通訊時(shí)隙和至少一個(gè)出界通訊時(shí)隙的通訊幀。每個(gè)單元中的各幀的長(zhǎng)度是一致的。至少某些單元與其它單元相比具有不同的比特率。向工作在一個(gè)單元中的各個(gè)無線電臺(tái)提供毗鄰單元的信息。無線電臺(tái)包括存貯毗鄰單元的信息的裝置，并對(duì)毗鄰單元的信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)從而為過區(qū)切換選擇一個(gè)合適的單元。
文檔編號(hào)H04L5/14GK1046823SQ9010241
公開日1990年11月7日 申請(qǐng)日期1990年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月27日
發(fā)明者托馬斯·V·達(dá)艾米諾, 布賴恩·K·A·約翰遜 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司