專利名稱：利用atm的無線寬帶isdn網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制作方法
背景技術(shù)：
近來FCC對(duì)2.5GHz及28GHz進(jìn)行的頻率分配已使得寬帶ISDN服務(wù)可由無線裝置傳送至居民及商業(yè)用戶。寬帶ISDN一般采用ATM作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的鏈路層。ATM是一種面向開關(guān)的鏈路協(xié)議，其中每個(gè)用戶具有連至開關(guān)的專用連接，并且開關(guān)借助排隊(duì)輸入單元來管理多用戶帶寬爭(zhēng)用的情況，直到其可被傳送至適當(dāng)輸出才允許輸出。在無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)中，模擬開關(guān)駐存于基站中，而連至開關(guān)的鏈路是所有用戶的共享媒體，這些用戶訪問至該媒體的通路必須加以控制。因此，對(duì)于無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)而言，對(duì)于媒體訪問控制有額外的要求，這在一般的ATM網(wǎng)絡(luò)中并不需要。
與其他無線網(wǎng)絡(luò)如由IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的無線局域網(wǎng)絡(luò)(LANs)相比，用戶靜止的無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)對(duì)媒體訪問控制的要求比較獨(dú)特。無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)可利用用戶的靜止特性，使其可在用戶站使用高度方向性的天線。然而，基站仍將采用寬波束天線，且因而同時(shí)接收多個(gè)用戶傳輸。媒體訪問控制將是必要的以確保避免因在基站天線有多個(gè)用戶傳輸沖突而引起相互干擾。
目前有多種MAC協(xié)議為有線與無線標(biāo)準(zhǔn)二者使用。在以太網(wǎng)絡(luò)中，電纜為共享媒體，采用載波檢測(cè)多重訪問，其本質(zhì)上是一種先聽后講的方法。在無線LANs中(如由IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)，媒體訪問控制亦是通過載波檢測(cè)多重訪問加以管理的。由于便攜式用戶終端一般具有全向式天線以便各用戶終端可從其他用戶接收傳輸并確定頻道是否可用，所以這是可行的。對(duì)于無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中靜止的用戶采用方向性天線，其無法從其他用戶接收傳輸，所以這是不可行的。
廣域無線點(diǎn)對(duì)多線系統(tǒng)中的額外復(fù)雜性是靠近基站的用戶與距離基站遙遠(yuǎn)的用戶間的雙向范圍差可能遠(yuǎn)比調(diào)制符號(hào)大。
本發(fā)明的目的是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它根據(jù)點(diǎn)播要求向用戶提供帶寬，其控制著用戶對(duì)共享無線媒體的訪問，該共享無線媒體帶寬充裕，可以最小的硬件成本加以實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于無線點(diǎn)(基站)對(duì)多點(diǎn)(用戶)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在該網(wǎng)絡(luò)中用戶是靜止的，其在基站至用戶的方向(其后稱為下流方向)采用時(shí)分多路復(fù)用方式，而在用戶的基站方向(其后稱為上流方向)采用時(shí)分多路訪問方式，其中媒體訪問控制主動(dòng)在上流方向指定時(shí)隙以適用于多個(gè)用戶對(duì)帶寬的不同需求，上流幀時(shí)序與下流幀時(shí)序同步，時(shí)序攜帶單個(gè)ATM單元，下流幀的第一時(shí)隙載帶幀起始ATM單元，從基站至用戶，通過時(shí)序控制而使上流時(shí)隙同步維持在±2調(diào)制符號(hào)內(nèi)，隨機(jī)時(shí)隙被用于進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶以及在預(yù)備模式中尋求開始對(duì)話的用戶的控制面請(qǐng)求，輪詢用于管理面功能而用戶響應(yīng)位于輪詢響應(yīng)時(shí)隙上。
發(fā)明特征一種用于用戶靜止的無線點(diǎn)(基站)對(duì)多點(diǎn)(用戶)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，利用了高增益方向性天線，其中1.用于傳輸收斂層的機(jī)構(gòu)是通過以下而提供a)在基站至用戶的方向(此后稱為下流方向)使用時(shí)分多路復(fù)用；b)在用戶至基站的方向(此后稱為上流方向)使用時(shí)分多路訪問；c)上流方向的時(shí)隙具有二個(gè)報(bào)頭字節(jié)，一個(gè)ATM單元，以及一個(gè)單字節(jié)防護(hù)頻帶；d)下流方向的時(shí)隙具有一個(gè)同步字節(jié)，一個(gè)ATM單元，無防護(hù)頻帶；e)上流幀時(shí)序同步于下流幀時(shí)序，其中下流幀的第一時(shí)隙載帶由唯一保留的VPI/VCI定義的幀起始ATM單元；f)上流及下流方向二者中的幀周期長(zhǎng)度接近但不大于六毫秒以使得能以最短的等待時(shí)間(latency)傳送語音通信量。
2.用于物理媒體依賴層的機(jī)構(gòu)，其中a)下流為連續(xù)載波，無脈沖波形濾波，其頻道符號(hào)同步并隔開1TD，其中TD為下流調(diào)制符號(hào)的周期；b)上流為猝發(fā)模式，具25％的超頻寬根，經(jīng)升余弦濾波，頻道隔開1.25/TU，其中TU是上流調(diào)變符號(hào)的周期；c)QPSK或者是16QAM調(diào)制用于上流及下流；d)GF(256)及碼率7/8的并置(60，54)李德一所羅門回旋碼用于下流；以及e)GF(256)上的(59，53)李德一所羅門碼是用于上流。
3.用于控制面功能的機(jī)構(gòu)由以下提供a)通過在具有保留VPI/VCIs的ATM單元頻帶內(nèi)傳信以使網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)、控制、及管理面在有關(guān)獲取、解調(diào)及前向糾錯(cuò)要求方面均一致；b)傳輸收斂層媒體訪問控制主動(dòng)在上流方向指定時(shí)隙以適應(yīng)多個(gè)用戶對(duì)帶寬的不同需求；c)上流幀開始的連續(xù)時(shí)隙用于使雙向范圍時(shí)序尚未解決的用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)以避免相互干擾，其中進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶留在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入時(shí)隙直到其時(shí)序由權(quán)利要求1所述的機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)；d)對(duì)話請(qǐng)求以爭(zhēng)用情形為依據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入時(shí)隙的隨機(jī)訪問而實(shí)行；
e)在下流幀的幀起始ATM單元的有效負(fù)載中載帶服務(wù)要求的控制面確認(rèn)。
4.用于管理面功能的機(jī)構(gòu)通過以下提供a)通過在具有保留VPI/VCIs的ATM單元頻帶內(nèi)傳信以使網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)、控制、及管理面在有關(guān)獲取、解調(diào)及前向糾錯(cuò)要求方面均一致；b)由基站輪詢用戶，而用戶于上流幀的專用時(shí)隙響應(yīng)；c)在下流幀載波的幀起始ATM單元的有效負(fù)載中載帶管理面論詢要求；d)通過從基站至用戶的定時(shí)控制和在傳輸收斂層中使用戶傳送符號(hào)時(shí)鐘從屬于其接收的符號(hào)時(shí)鐘而使上流時(shí)隙同步化維持在±2調(diào)制符號(hào)內(nèi)；e)使用上流功率控制以確保在基站有足夠的接收信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)使相鄰單元干擾最小化。
5.擠占內(nèi)用于實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求的硬件和軟件機(jī)構(gòu)包括a)用于為由ATM切換裝置至中央處理單元及從中央處理單元的頻帶內(nèi)傳信ATM單元選擇路由的機(jī)構(gòu)；b)用于通過計(jì)數(shù)從主幀紀(jì)至從用戶接收的傳輸?shù)呢惪诵蛄械臋z測(cè)的基準(zhǔn)符號(hào)脈沖的周期而測(cè)量用戶的時(shí)序偏移的機(jī)構(gòu)；c)通過用戶發(fā)送器的閉路功率控制的字節(jié)誤碼率估計(jì)測(cè)量所接收的信號(hào)電平的機(jī)構(gòu)。
6.在用戶設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)算術(shù)權(quán)利要求的硬件和軟件機(jī)構(gòu)包括a)用于為送至及來自ATM切換或分段及重組裝置的頻帶內(nèi)傳信ATM單元至用戶設(shè)備中央處理單元選擇路由的機(jī)構(gòu)；b)通過來自基站的頻帶內(nèi)傳信ATM單元依據(jù)所接收的功率電平及功率控制指令調(diào)整發(fā)送器功率；c)用于使傳送符號(hào)脈沖基準(zhǔn)從屬于接收符號(hào)脈沖基準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)；d)用于調(diào)整傳送符號(hào)脈沖時(shí)序以使對(duì)其他用戶的干擾為最小的機(jī)構(gòu)。
附圖的簡(jiǎn)要說明當(dāng)考慮以下說明及附圖時(shí)，本發(fā)明的上述及其他目的，優(yōu)點(diǎn)及特征將更臻清楚，附圖包括

圖1為表示根據(jù)OSI基準(zhǔn)模型規(guī)范的本發(fā)明的協(xié)議堆棧，圖2為表示來自基站的范圍的雙向轉(zhuǎn)向效應(yīng)，其使得用戶傳輸子間需要大的防護(hù)頻帶，1為近距離用戶而2為遠(yuǎn)距離用戶，圖3為用戶或用戶站硬件架構(gòu)的方塊圖，以及圖4為基站硬件架構(gòu)的方塊圖。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式眾所周知非同步傳輸模式對(duì)于寬帶綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)(它的比特率一般定義為超過主速率接口ISDN(PRI-ISDN)1.544Mbps的比特率)來說是候選網(wǎng)絡(luò)鏈路協(xié)議。已發(fā)展或正在發(fā)展中的物理層標(biāo)準(zhǔn)在同步光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(SONET)上采用ATM，其速率為155及622Mbps，25Mbps下為類3絞線對(duì)，45Mbps和100Mbps下為類5絞線對(duì)。然而，在各個(gè)情況中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇殚_關(guān)定向，其中各用戶具有至開關(guān)輸入端口的專用連接和開關(guān)緩沖器輸入單元，直到其可選擇路由至開關(guān)的輸出端口為止。此為傳統(tǒng)的星狀結(jié)構(gòu)。
在無線點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)中，其中用戶各使用窄波束天線，且開關(guān)是在使用寬波束天線的位于中心的基站，多個(gè)用戶是置于寬波束天線的波束中，無線媒體變成共同媒體。雖然系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的本質(zhì)呈現(xiàn)為星狀拓?fù)洌驗(yàn)闊o線媒體為共享，其實(shí)際為匯流排或環(huán)狀結(jié)構(gòu)，因此，需要定義媒體訪問控制協(xié)議。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議堆棧如圖1所示，并包括OSI基準(zhǔn)模型的物理層。在物理層內(nèi)有涉及調(diào)整，前向糾錯(cuò)，及傳送于無線媒體的信號(hào)的濾波的物理媒體依賴層，傳輸收斂層包括時(shí)分多重訪問，幀結(jié)構(gòu)，及各幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)。
在傳輸收斂層的控制面功能包括用于通過時(shí)隙的指派控制訪問至無線媒體所需的功能。此功能必須連接至更高階控制面功能如ITUQ.2931傳信標(biāo)準(zhǔn)，ATM討論會(huì)用戶網(wǎng)絡(luò)接口，以及LAN模擬客戶。
在傳輸收斂層的管理面功能涉及時(shí)序控制以使時(shí)隙間的防護(hù)頻帶時(shí)間為最小。在物理層，管理功能涉及控制用戶發(fā)送器功率以確保在基站有足夠的接收信號(hào)電平但又不會(huì)太強(qiáng)而造成相鄰單元干擾，其中單元是指蜂巢式分配系統(tǒng)中的單元，不是ATM單元。此外，管理面功能包括控制用戶的發(fā)送頻率以使之不會(huì)與相鄰頻道的用戶產(chǎn)生干擾，這詳細(xì)說明于一分開的專利申請(qǐng)案。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議堆棧·傳輸收斂層下流(Downstream)由于下流數(shù)據(jù)是從相同的來源發(fā)源并為連續(xù)載波，不同的ATM虛擬電路是在單一RF載波上行時(shí)分多路復(fù)用。其格式是示于表1。同步字節(jié)是用以使去交錯(cuò)器(deinterleaver)與用戶解調(diào)器中的李德一所羅門解碼器同步化。
表一下流時(shí)隙結(jié)構(gòu)

3.4.1.1.2上流由于上流數(shù)據(jù)是從不同的來源發(fā)源，各具有不同的符號(hào)時(shí)序及中央頻率偏移，上流將為時(shí)分多路訪問。其格式示于表二。
下流幀的起始是由第一時(shí)隙中的幀起始ATM單元記述。此幀起始ATM單元載帶保留的VPI/VCI首標(biāo)，其可利用分段及重組ASIC選擇路由至用戶設(shè)備的主處理器。此將重置用戶處理器中的上流幀時(shí)隙計(jì)數(shù)，使得上流幀時(shí)序同步于下流幀時(shí)序。
幀起始單元的有效負(fù)載包含用以解決的欄位表三下流幀結(jié)構(gòu)

表四幀起始單元有效負(fù)載

上流幀結(jié)構(gòu)是示于表五。在幀的起頭有鄰近的時(shí)隙用于由在開機(jī)期間嘗試進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶，或嘗試從除動(dòng)狀態(tài)切換成致動(dòng)狀態(tài)的用戶，或在致動(dòng)狀態(tài)需要控制傳信的用戶隨機(jī)訪問。
表五上流幀結(jié)構(gòu)

物理媒體依存層下流調(diào)制參數(shù)是示于表六。
由于在下流方向的所有頻道是從相同來源發(fā)源，下流可為連續(xù)載波而各頻道符號(hào)同步。利用維持各頻道上的數(shù)據(jù)為符號(hào)同步，其使得頻道可隔開1/TD，其中TD為下流調(diào)制符號(hào)的周期。此免除對(duì)各頻道的頻譜-波形濾波以減少其頻譜占用的需要。
表六下流調(diào)制參數(shù)

表七典型下流數(shù)據(jù)率

上流調(diào)制參數(shù)示于表八。表八上流調(diào)制參數(shù)

表九典型上流數(shù)據(jù)率

<p>管理面·網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入一經(jīng)開機(jī)，用戶將取得下流幀時(shí)序并開始處理幀起始單元有效負(fù)載的爭(zhēng)用情形可用性確認(rèn)欄。當(dāng)爭(zhēng)用情形時(shí)隙可用時(shí)，空用戶ID將包含于欄中。用戶而后傳送單一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入ATM單元于下一上流幀中的爭(zhēng)用情形時(shí)隙。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入ATM單元是利用單元首標(biāo)中的保留的VPI/VCI，加上包含用戶ID的有效負(fù)載中的額外信息加以定義。如果網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入ATM單元是由基站安全接收，基站將利用以下一幀中的幀起始單元的爭(zhēng)用情形可用性/確認(rèn)欄中的用戶ID響應(yīng)而確認(rèn)。該欄亦包含時(shí)序，頻率，及功率調(diào)整。
用戶會(huì)持續(xù)于爭(zhēng)用情形時(shí)隙傳送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入ATM單元直到其時(shí)序，頻率，及功率是在規(guī)定的限制內(nèi)，此時(shí)其被驅(qū)至備用狀態(tài)，釋放出爭(zhēng)用情形時(shí)隙給另一用戶。
在爭(zhēng)用情形時(shí)隙上碰撞的情況下，基站不會(huì)對(duì)任何用戶確認(rèn)，且?guī)鹗紗卧獙⒊掷m(xù)利用包含空用戶ID表示爭(zhēng)用情況時(shí)隙為可用。用戶而后實(shí)行任何數(shù)目的已知演算，如以用戶ID為基礎(chǔ)的隨機(jī)回退，以決定在重傳輸前等待多少幀。
·網(wǎng)絡(luò)管理在操作期間，必須周期性論詢非主動(dòng)用戶以確保其時(shí)隙時(shí)序，發(fā)送頻率，及發(fā)送功率是適于維持可靠的通信。此為需要的，因?yàn)閭鬟f特性會(huì)隨時(shí)間改變；例如若開始下雨。如每平均面積有大約250個(gè)用戶，每幀輪詢一個(gè)用戶，則每個(gè)用戶每1.5秒被輪詢。每幀輪詢的用戶數(shù)是視用戶密度，平均面積，及當(dāng)系統(tǒng)展開時(shí)采用的數(shù)據(jù)率而定。
輪詢序列是加以說明。在幀起始單元中，用戶ID依置于輪詢欄。在下一個(gè)幀期間，經(jīng)輪詢過的用戶于輪詢響應(yīng)時(shí)隙響應(yīng)。基站計(jì)算對(duì)于時(shí)序、頻率、及功率控制的改正因數(shù)，并將之傳送于下一個(gè)幀中的幀起始單元的用戶調(diào)整欄。
如果用戶未響應(yīng)輪詢，用戶調(diào)整欄將為此用戶成為空的。而基站將等待直到下一個(gè)循環(huán)，在其論詢所有其他用戶后，在再輪詢?cè)撚脩羟?，以便其他用戶是以?guī)則的間隔輪詢。在一定數(shù)目的用戶未響應(yīng)的輪詢后，網(wǎng)絡(luò)管理者將視該用戶在關(guān)機(jī)狀態(tài)。則該用戶實(shí)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入以返為預(yù)備狀態(tài)。
控制面當(dāng)在預(yù)備狀態(tài)的用戶希望開始對(duì)話時(shí)，將傳送一對(duì)話要求ATM單元于爭(zhēng)用情形時(shí)隙(當(dāng)可用時(shí))。對(duì)話要求ATM單元亦具有在單元首標(biāo)中的保留VPI/VCI與包括要求類型與用戶ID的單元有效負(fù)載。在基站中的傳輸收斂呼叫處理代理將與所需的更高階控制面功能連接以完成對(duì)話初始化。
取決于將對(duì)話初始化所需的交互作用的程度，用戶可能僅需傳送單一對(duì)話要求單元，或用戶可能必須被分派一通信量時(shí)隙以完成傳信功能。
硬件及軟件實(shí)施
·用戶設(shè)備圖3顯示實(shí)施無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的用戶設(shè)備的方塊圖。RF收發(fā)機(jī)1與天線連接并實(shí)行信號(hào)放大，從RF至基頻的降轉(zhuǎn)換，以及增益控制以適當(dāng)?shù)碾娖饺肽M對(duì)數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器2。數(shù)字解調(diào)器3復(fù)原輸入信號(hào)的載波及符號(hào)時(shí)序并將軟決定解調(diào)制數(shù)據(jù)傳至前向糾錯(cuò)解碼器4。數(shù)字解調(diào)制器藉著控制A/D轉(zhuǎn)換器樣本脈沖的相位通過數(shù)據(jù)變換追回路反饋的電壓控制振蕩器(為清楚起見而未予圖示)而回復(fù)輸入信號(hào)符號(hào)時(shí)序。數(shù)字解調(diào)制器亦通過增益控制電壓而控制RF收發(fā)機(jī)的降轉(zhuǎn)換器級(jí)的增益。前向糾錯(cuò)解碼器通過維特比演算法及李德一所羅門解碼而實(shí)行回旋解碼，并將回復(fù)的ATM單元傳至傳輸收斂收發(fā)機(jī)5。傳輸收斂收發(fā)機(jī)檢測(cè)幀起始ATM單元并計(jì)數(shù)幀內(nèi)的時(shí)隙以過濾掉非為用戶所欲的ATM單元。為用戶所欲的ATM單元是傳至分段及重組(SAR)裝置6，其構(gòu)成欲傳至數(shù)據(jù)接口的更高階封包。頻帶內(nèi)ATM傳信單元是直接傳至翻譯指令的中央處理單元7。
在發(fā)送方向，中央處理單元維持一時(shí)隙地圖，其是載入傳輸收斂收發(fā)機(jī)。來自數(shù)據(jù)接口的更高階封包被分段成ATM單元，傳輸收斂收發(fā)機(jī)將之載入止流幀的規(guī)定的時(shí)隙。頻帶內(nèi)傳信單元，通話要求或?qū)喸兊捻憫?yīng)是從中央處理單元傳至分段及重組裝置以插入上流幀。
交替地，傳輸收斂收發(fā)機(jī)可確認(rèn)并將頻帶內(nèi)傳信ATM單元導(dǎo)向及導(dǎo)出中央處理單元且繞過SAR裝置，或者傳輸收斂收發(fā)機(jī)及SAR可合并為單一裝置。
在上流幀封包的ATM單元是傳至前向糾錯(cuò)編碼器8，其而后傳送串列流至調(diào)制器9以調(diào)制于一載波上。調(diào)制器的符號(hào)時(shí)序是通過頻率合成器或數(shù)字控制振蕩器(NCO)10而同調(diào)地參照回復(fù)的接收符號(hào)時(shí)序。符號(hào)時(shí)序可利用脈沖抑制器(Swallower)電路11或其他機(jī)構(gòu)而加以調(diào)整以確保時(shí)隙對(duì)準(zhǔn)。而后調(diào)制的信號(hào)是利用RF收發(fā)機(jī)而頻率轉(zhuǎn)換至所欲的RF頻率。輸出功率電平是藉CPU由測(cè)量從數(shù)字解調(diào)器至RF收發(fā)機(jī)的AGC反饋以及前向糾錯(cuò)裝置的字節(jié)誤碼率估計(jì)器所接收的功率電平而加以控制。
·基站設(shè)備圖4顯示基站設(shè)備的方塊圖。RF收發(fā)機(jī)1與天線連接并實(shí)行信號(hào)放大，從RF降轉(zhuǎn)換至基頻，以及增益控制以提供適當(dāng)?shù)碾娖饺肽M對(duì)數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器2。數(shù)字解調(diào)器度3回復(fù)輸入信號(hào)的載波及符號(hào)時(shí)序并將軟決定解調(diào)的數(shù)據(jù)傳至前向糾錯(cuò)解調(diào)器4。前向糾錯(cuò)解調(diào)器通過維特比演算法及李德一所羅門解碼實(shí)行回旋解碼并將回復(fù)的ATM單元傳至ATM開關(guān)5。頻帶內(nèi)ATM傳信單元是直接傳至解譯要求和輪詢響應(yīng)的中央處理單元6。
當(dāng)基站輪詢用戶狀態(tài)及正常狀況時(shí)，其將從時(shí)序計(jì)數(shù)器7讀取用戶的時(shí)序偏移，并從數(shù)字解調(diào)器讀取用戶的頻率偏移及信號(hào)電平。對(duì)于此等的改正是組合成一頻帶內(nèi)ATM單元并傳至ATM開關(guān)以插入下流幀。下流幀中的時(shí)隙是根據(jù)開關(guān)典型排程功能利用ATM開關(guān)填入單元，其例外為ATM開關(guān)將從中央處理單元接收的幀起始單元以及精確間隔插入。而后ATM單元被前向糾錯(cuò)編碼8及調(diào)制9以形成下流RF。RF收發(fā)機(jī)將下流信號(hào)升轉(zhuǎn)換至射頻。中央處理單元根據(jù)在上流網(wǎng)絡(luò)管理輪詢響應(yīng)ATM單元中的從用戶反饋至中心站的字節(jié)誤碼率測(cè)量而調(diào)整發(fā)送功率電平。
變動(dòng)以下變動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，因此請(qǐng)求保護(hù)1.使用交替的數(shù)據(jù)率致使每幀有不同數(shù)目的時(shí)隙。
2.使用ATM開關(guān)以外的機(jī)構(gòu)以為頻帶內(nèi)傳信ATM單元至基站中的CPU選擇路由。
3.使用SAR裝置以外的機(jī)構(gòu)以為頻帶內(nèi)傳信ATM單元至用戶設(shè)備中的CPU選擇路由。
4.爭(zhēng)用情形單元輪詢響應(yīng)單元定位于上流幀內(nèi)。視處理能力而定，將輪詢響應(yīng)時(shí)隙置于上流幀中間，以使用戶可在相同的幀周期內(nèi)響應(yīng)。
5.使用交替的電路以用于調(diào)整關(guān)于實(shí)用于無線寬帶ISDN的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用戶發(fā)送時(shí)隙時(shí)序。使用交替的電路以用于未主張的無關(guān)的應(yīng)用。
6.利用用戶設(shè)備對(duì)所接收的電力電平行其他測(cè)量，如監(jiān)控AGC設(shè)定，在前向糾錯(cuò)解碼前的字節(jié)誤碼率等。
雖然本發(fā)明已連同較佳實(shí)施例加以說明，應(yīng)理解本發(fā)明的各種其他修改，轉(zhuǎn)用對(duì)于熟知此項(xiàng)技藝者而言為顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種用于控制基站與多個(gè)靜止用戶站間的通信的RF通信系統(tǒng)，所述基站及各所述用戶站具有RF收發(fā)機(jī)且各所述靜止用戶具有高增益方向性天線，其特征在于包括用于實(shí)行從所述基站至靜止用戶的時(shí)分多路復(fù)用通信的機(jī)構(gòu)；用于提供分別從各個(gè)所述靜止用戶至所述基站的時(shí)分多路訪問時(shí)隙通信的機(jī)構(gòu)，包括用于主動(dòng)分派時(shí)隙至各所述用戶的機(jī)構(gòu)以及用于使分別來自各用戶收發(fā)機(jī)的幀時(shí)序與所述基站至靜止用戶問的幀時(shí)序同步化的機(jī)構(gòu)；各個(gè)所述時(shí)隙是載帶一非同步轉(zhuǎn)移模式(ATM)單元且其中在所述基站與所述用戶間的通信中的第一時(shí)隙是載帶幀起始ATM單元。
2.一種在用于控制基站與多個(gè)靜止用戶站間的通信的RF通信系統(tǒng)，所述基站及各所述用戶站具有RF收發(fā)機(jī)且各所述靜止用戶具有高增益方向性天線，其特征在于包括用于在從所述基站至所述靜止用戶的下流方向?qū)嵭袝r(shí)分多路復(fù)用通信的機(jī)構(gòu)，在所述下流方向的時(shí)隙具有一同步字節(jié)，一ATM單元，且不具防護(hù)時(shí)間(頻帶)；用于在分別從各所述靜止用戶至所述基站的上流方向提供時(shí)分多路訪問時(shí)隙通信的機(jī)構(gòu)，包括用于主動(dòng)分派時(shí)隙至所述用戶的機(jī)構(gòu)及用于使分別來自各所述用戶收發(fā)機(jī)的幀時(shí)序與所述基站至所述靜止用戶間的幀時(shí)序同步化的機(jī)構(gòu)，所述上流方向中的時(shí)隙具有二個(gè)報(bào)頭字節(jié)，一ATM單元，以及一字節(jié)的防護(hù)時(shí)間(頻帶)；各所述時(shí)隙是分成非同步轉(zhuǎn)移模式(ATM)單元，且其中所述基站與所述用戶間的通信中的第一個(gè)時(shí)隙載帶幀始ATM單元。
3.如權(quán)利要求2所述的RF通信系統(tǒng)，其特征在于上流和下流方向二者中的幀周期長(zhǎng)度皆為趨近但不大于六毫秒以使得能以最短的等待時(shí)間傳送語音通信量。
4.如權(quán)利要求2所述的RF通信系統(tǒng)，其特征在于包括a)下流為連續(xù)載波，無脈沖波形濾波，其頻道符號(hào)同步并隔開1/TD，其中TD為下流調(diào)制符號(hào)的周期；b)上流為猝發(fā)模式，具25％的超頻寬根，經(jīng)升余弦濾波，頻道隔開1.25/TU，其中TU是上流調(diào)變符號(hào)的周期；c)QPSK或者是16QAM調(diào)制使用于上流及下流；d)在GF(256)及碼率7/8上的并置(60，54)李德-所羅門回旋碼用于下流；以及e)在GF(256)上的(59，53)李德一所羅門碼用于上流。
5.如權(quán)利要求2所述的RF通信系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括用于控制面功能的機(jī)構(gòu)，其通過a)通過具有保留的VPI/VCIs的ATM單元行頻帶內(nèi)傳信，以使對(duì)于獲取、解調(diào)制，及前向糾錯(cuò)的要求在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)、控制、及管理面上均為一致；b)傳輸收斂層媒體訪問控制是主動(dòng)在上流方向指派時(shí)隙以適應(yīng)多個(gè)用戶對(duì)帶寬的不同需求；c)上流幀開始的連續(xù)時(shí)隙用于使雙向范圍時(shí)序尚未解決的用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)以避免相互干擾，其中進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶留在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入時(shí)隙直到其時(shí)序?qū)?zhǔn)；d)對(duì)話要求是以爭(zhēng)用情形為依據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入時(shí)隙的隨機(jī)訪問而實(shí)行；e)在下流幀的幀起始ATM的有效負(fù)載中載帶服務(wù)要求的控制面確認(rèn)。
6.如權(quán)利要求2所述的RF通信系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括用于控制面功能的機(jī)構(gòu)，其通過a)通過具有保留的VPI/VCIs的ATM單元行頻帶內(nèi)傳信，以使對(duì)于獲取、解調(diào)制，及前向糾錯(cuò)的要求在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)、控制、及管理面上均為一致；b)由基站輪詢用戶，而用戶于上流幀的專用時(shí)隙響應(yīng)；c)在下流幀載波的幀起始ATM單元的有效負(fù)載中載帶管理面輪詢要求；d)通過從基站至用戶定時(shí)控制并使傳輸收斂層中用戶傳送符號(hào)脈沖從屬于其接收的符號(hào)脈沖而使上流時(shí)隙同步化維持在±2調(diào)制符號(hào)內(nèi)；e)使用上流功率控制以確保在基站有足夠的接收信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)使相鄰單元干擾最小化。
7.如權(quán)利要求2所述的RF通信系統(tǒng)，其特征在于所述基站包括a)用于為由ATM切換裝置至中央處理單元及從中央處理單元的頻帶內(nèi)傳信ATM單元選擇路由的機(jī)構(gòu)；b)用于通過計(jì)數(shù)從主幀紀(jì)至從用戶接收的傳輸?shù)呢惪诵蛄械臋z測(cè)的基準(zhǔn)符號(hào)脈沖的周期而測(cè)量用戶的時(shí)序偏移的機(jī)構(gòu)；c)用于通過用戶發(fā)送器的閉路功率控的字節(jié)誤碼率估計(jì)而測(cè)量接收的信號(hào)電平的機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2所述的RF通信系統(tǒng)，其特征在于用戶站包括a)用于為送至及來自ATM切換或分段及重組裝置的頻帶內(nèi)傳信ATM單元至用戶設(shè)備中央處理單元選擇路由的機(jī)構(gòu)；b)通過來自基站的頻帶內(nèi)傳信ATM單元依據(jù)所接收的功率電平及功率控制指令而調(diào)整發(fā)送器功率；c)用于使傳送符號(hào)脈沖基準(zhǔn)從屬于接收符號(hào)脈沖基準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)；d)用于調(diào)整傳送符號(hào)脈沖時(shí)序以使對(duì)其他用戶的干擾為最小的機(jī)構(gòu)。
9.一種分時(shí)無線雙向點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信系統(tǒng)，其特征在于包括基站和用戶站，基站使用一頻帶而用戶站使用另一頻帶，其中來自基站傳輸?shù)恼{(diào)制包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)單元的順序發(fā)送組，而各所述單元包含報(bào)文數(shù)據(jù)以及將報(bào)文數(shù)據(jù)引導(dǎo)至一或多個(gè)特定用戶站的數(shù)字信息二者；從用戶站傳送至基站的各數(shù)據(jù)幀包括零個(gè)或以上的結(jié)構(gòu)類似于基站傳輸中單元的單元，其為非連續(xù)性發(fā)送而是以規(guī)則操作，由一用戶站發(fā)送的單元不會(huì)與其他用戶站占用相同的時(shí)間間隔；由用戶站發(fā)送的單元的幀是同步于由基站發(fā)送的幀，以致用戶至基站幀跟隨各基站至用戶且各基站發(fā)送幀以唯一幀起始單元開始。
10.如權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于用于基站至用戶站及用戶站至基站的傳輸所述幀是期間為大約6毫秒。
11.如權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于從基站至用戶站的傳輸使用以α＝0.23根-升余弦濾波數(shù)字信號(hào)調(diào)制的連續(xù)載波信號(hào)；各數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)是說明于非同步傳輸方法(ATM)標(biāo)準(zhǔn)；調(diào)制是4相位調(diào)制及多重電平幅度調(diào)制的組合；糾錯(cuò)是通過利用李德-所羅門碼應(yīng)用至四個(gè)相鄰數(shù)據(jù)單元的各組的并置的前向糾錯(cuò)編碼而完成。
12.如權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于從用戶站至基站的單元傳輸使用以α＝0.23根-升余弦濾波數(shù)字信號(hào)調(diào)制的載波的脈沖組。各數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)是說明于非同步傳輸方法(ATM)標(biāo)準(zhǔn)；調(diào)制是正交相位移鍵控；糾錯(cuò)是通過利用李德-所羅門碼應(yīng)用至傳送的各數(shù)據(jù)單元的前向糾錯(cuò)編碼而完成。
13.如權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其特征在于媒體訪問控制是利用以下實(shí)現(xiàn)；ATM標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)元內(nèi)訪問控制相關(guān)的信息的傳輸，所述等單元具有唯一辨識(shí)符以辨識(shí)其所包含的數(shù)據(jù)，因此使得任何單元可包含報(bào)文數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)；相關(guān)于基站的訪問控制機(jī)構(gòu)，以用戶站產(chǎn)生的要求為基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)分派用戶至基站傳輸幀中的單元(時(shí)隙)以順應(yīng)用戶站的傳輸需求；其中分派至各用戶站之一或多個(gè)單元是在基站的幀的幀起始單元中傳送；基站至用戶幀序列開始的時(shí)間周期取消進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶的傳輸，直到所述等用戶站可被檢測(cè)，確認(rèn)并分派下一用戶至基站幀中的單元槽；在用戶站的服務(wù)要求的確認(rèn)是由訪問控制機(jī)構(gòu)通過幀起始ATM單元內(nèi)的數(shù)據(jù)完成。
14.如權(quán)利要求9的通信系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)管理同步化及發(fā)送功率控制功能是利用以下實(shí)現(xiàn)基站幀起始單元中系統(tǒng)管理指令或要求的傳輸；各用戶站使其發(fā)送脈沖從屬至從所接收者推衍的時(shí)序；其中分派至各用戶站之一或多個(gè)單元是在基站的幀的幀起始單元中起傳送；基站至用戶順序列開始的時(shí)間周期取消由進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶的傳輸，直到所述等用戶站可被檢測(cè)，確認(rèn)并分派下一用戶至基站幀中的單元槽；在用戶至基站幀中，ATM單元的時(shí)間周期取消先前加入網(wǎng)絡(luò)但最近未要求發(fā)送數(shù)據(jù)單元的用戶的使用；在用戶站的服務(wù)要求的確認(rèn)是由訪問控制機(jī)構(gòu)通過幀起始ATM單元內(nèi)的數(shù)據(jù)完成。
全文摘要
一種無線點(diǎn)(基站)—多點(diǎn)(用戶)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,在基站到用戶方向上(即下游方向)利用時(shí)分多路復(fù)用;并在用戶到基站方向(即上游方向)利用時(shí)分多路訪問。上游和下游方向上的時(shí)隙載帶ATM單元。用戶通過監(jiān)視下游接受(11)使時(shí)隙在2個(gè)調(diào)制符號(hào)內(nèi)同步并且中央處理單元(7)在分段和組裝(6)ATM單元同時(shí)跟蹤時(shí)隙分配并且處理帶內(nèi)傳信。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1203712SQ96198805
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1996年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者埃倫·伊文斯, 查理·范布拉里克, 艾普里爾·J·亨特 申請(qǐng)人:史丹佛電信公司