CN1286883A - 用于无线本地环路通信的多信道通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于无线本地环路通信系统的通信方法。此方法包含的步骤有:在与一个无线固定部分阵列(24,26,28,30,32,34)的无线通信中提供多个固定接入单元;利用多个已分成预定数量的同步时隙的无线信道;实施在指定无线信道的选定时隙内激活的无线固定单元(18)和激活的无线固定部分之间的无线通信;以及拒绝在激活的无线固定部分周围、数量受控的无线固定部分中在所说的指定的无线信道的选定时隙内的无线通信。

Description

用于无线本地环路通信的多信道通信系统

                    发明背景

发明领域

本发明涉及一种用于无线本地环路通信系统的新颖方法，并且更特别地，涉及一种用于在无线接入节点中最佳地处理无线传输和接收从而使内部干扰和阻塞问题最小化的方法。

现有技术

蜂窝系统的运行以频率重复使用原理为基础，该原理给予蜂窝运营者提供高无线话务容量的能力。有了更高的无线话务容量，每个地理区域就有更多的用户能够利用无线通信。作为蜂窝通信中核心概念的频率复用，涉及在一个系统中为处理多个呼叫而多次重复使用相同频率。时分多址接入(“TDMA”)是允许多个用户占用相同频谱的接入技术的一种形式。蜂窝系统的每个用户与在其它时段分配有时隙的其它用户共享频率分配。

在利用蜂窝通信的TDMA标准的无线本地环路通信系统中，很多用户共享相同的频率信道，每个用户被分配给一个唯一的时隙。当每个随机接入节点或小区站点内的话务增加时，由于大量用户利用相同的频率载波以及相邻载波内相同的时隙而出现的内部干扰以及信号阻塞的等级升高。当一个固定接入单元或一个有那种问题的移动台正进行呼叫时，由于多种不同因素(例如内部干扰、阻塞、负载、多径传播、散射和反射)影响通信系统的质量，用户将体验到通信质量问题。所以存在对一种减少任何与呼叫质量相关的问题的方法的需求。

以前的低级别PCS通信系统曾试图通过使用动态信道分配来解决内部系统干扰和阻塞的问题。为了维持蜂窝网络内部无线通信系统的质量，固定接入单元或移动单元将扫描操作环境并挑选所有可获得的信道。然后扫描结果被按信道质量的顺序装入一个历史表。历史表被以不同时间间隔更新以便不断地监测可用的不同信道的条件。如果一个手机或移动单元在呼叫中开始经历干扰。衰落或接收到来自另一个基站的更强的信号，移动单元将基于其历史表内所含信息而动态地切换到一个更好的信道。

在一个无线本地环路通信系统中，无线接入节点和固定接入单元间的距离要比一个商用无线系统的操作范围更大。一个无线接入节点和一个固定接入单元的间距可达3000米，然而在一个商用无线系统中，无线接入节点和固定接入单元的间距通常可达300米。由于无线固定部分所经历的干扰和阻塞问题，在这两个系统中用于固定接入单元的本地信道条件可能很不相同。一条被固定接入单元检测为好信道的信道可能对一个无线固定部分来说是一个坏信道。动态信道分配系统不能分辨信道质量的差别，因此，它将不能有效地解决与内部干扰和阻塞相关的问题。这个问题的后果是，当话务增加时蜂窝系统的容量将明显地恶化。所以，存在对一种将有效解决无线本地环路内内部干扰和阻塞问题的系统信道规划的方法的需求。

发明概要

本发明通过提供一种用于无线本地环路通信系统的系统操作的方法来解决与内部干扰和阻塞相关的问题。本发明公开了一种在无线本地环路系统中通信的方法，包括提供用于与多个固定接入单元进行无线通信的无线固定部分阵列的步骤。因此将多个加索引的被分成多个同步时隙的无线频率提供给系统。在本发明中，将一个激活的无线固定部分和一个数活的固定接入单元用于在选定的加索引的无线频率上指定时隙内进行的无线通信。

为了减少内部干扰和阻塞，系统可能拒绝在激活的无线固定部分周围的数量预定的无线固定部分在指定的无线信道的选定时隙内的无线通信，它们或者是无线发送或者是无线接收。系统可以有能力拒绝数量预定的无线固定部分在指定的频率载波上它们选定的时隙内进行能干扰指定时隙内无线通信的无线发送和无线接收。在激活的无线固定部分周围的数量预定的无线固定部分可能包含相邻的无线固定部分。除此之外，可能不允许第二个相邻的无线固定部分和背靠背的无线固定部分中的无线发送。同样地，为了使在无线信号接收中从一个激活的固定接入单元接收到的内部干扰最小化，在这个相邻的无线固定部分、第二个相邻的无线固定部分以及所有其它的无线固定部分中，不允许进行无线接收。

在激活的无线固定部分和激活的固定接入单元终止无线通信后，在选定的加索引的无线频率上指定的时隙被再一次变成可用于无线通信的时隙。为了实施无线通信，一个加索引的高端频带可能被用于从无线固定部分阵列传输信号给所述多个固定接入单元。相应地，一个低端频带可能被用于从所述多个固定接入单元传输信号给所述无线固定部分阵列。本发明的其它实施方案可利用加索引的无线频率之一去处理激活的固定接入单元和激活的无线固定部分之间的双向通信。

本发明的其它特征和优点在本发明后续的附图和更详细的描述中显而易见。

附图简述

图1是一个无线本地环路通信系统的优选实施方案的图示。

图1A是一个具有六个无线固定部分的无线接入节点的图示。

图1B是一个无线接入节点阵列的图示。

图2是TDMA无线通信中基本的时隙的分解图示。

图3是说明在无线本地环路通信系统中被使用的TDMA-TDD通信协议的图示。

图4是说明在无线本地环路通信系统中被使用的TDMA-FDD通信协议的图示。

图5是说明在无线本地环路通信系统中被使用的TDMA-FTDD通信协议的图示。

发明详述

本发明公开了一种无线本地环路通信系统中系统操作的新颖方法，该方法将使内部无线干扰和阻塞维持在可接受的、标称的等级上。这种方法在无线本地环路网络中提供了更好的质量、灵活性和容量，因而消除了与现有技术相关的各种问题。本发明提供了一种操作多信道无线本地环路通信系统的方法，所以有一个对这样的无线本地环路通信系统如何操作的基本理解是很重要的。

一个无线本地环路通信系统可以根据系统的需求而随位置变化。例如，在乡间设置中使用的无线本地环路通信系统与在人口密集的城区中使用的那些系统是不同的。本发明提供了一种无线本地环路通信系统中系统操作的方法，该方法允许多个用户接入系统同时使内部无线干扰和阻塞维持在不影响无线通信的足够低的等级。无线通信领域的普通技术人员会认识到所公开的方法可以适用于很多种无线网络，因而也提高了那些系统的质量。

在图1中，说明了一个无线本地环路通信系统10的基本设计，该设计可以被使用于实施与多个用户的无线通信。正如图示说明的，无线接入节点(“RAN”)12可能被定位在高于地面的塔14上，它被连接到RAN控制盒16。RAN12使用几个标准化的通信协议中的一个来负责发送和接收往来于可能与无线本地环路通信系统10相连的任何通信设备之间的无线信号。在无线本地环路通信系统10中，在RAN12和与家庭或商户连接的多个固定接入单元18之间实施无线通信。多个固定接入单元18可以被连接到多个通信设备，这其中包括但不限于电话20、调制解调器22、传真机或任何其它能实施通信的通信设备。本领域的技术人员将认识到：便携式电话也可以进行与RAN12的无线通信并且这里所指的固定接入单元18可被看作包含便携式电话以及所有适用于无线通信的其它类型单元。

RAN12包含多个无线固定部分24，26，28，30，32和34，它们负责发送和接收由不同的与无线本地环路通信系统连接的通信设备使用的无线信号。多个无线固定部分24，26，28，30，32和34被按几何阵列进行安排以便它们可以在一个水平面上覆盖旋转的360度。正如图1A所示，RAN12利用六个无线固定部分24，26，28，30，32和34的阵列构成。六个无线固定部分的阵列可以由6，12、18或者更多的无线固定部分形成，并且所公开的六个仅供参考而决不意味是一个限制。正如图1B中所描述的，可以使用多个RAN12去产生更广的覆盖区域。

为了允许无线本地环路通信系统10的用户与外界通信，RAN控制盒16被连接到公用电话交换网集线器36。公用电话交换网集线器36被连接到公用电话交换网(PSTN)38并且允许无线本地环路通信系统10的用户与连接到公用电话交换网的任何人通信。PAN控制盒16通常放在RAN12附近并且负责控制 RAN12和多个固定接入单元18之间的无线信号的发送和接收。RAN控制盒16也负责控制无线本地环路通信系统10的用户和公用电话交换网38之间的通信。

为了管理多个无线固定部分24，26，28，30，32和34与多个固定接入单元18之间的无线通信，必须选择一个标准的数字通信协议。在本发明的优选实施方案中，通信的新颖方法将使用时分复用(“TDMA”)作为标准通信协议来在系统上操作。TDMA是一种允许多个用户通过分时使用来占用相同信道的公知接入技术。美国使用的标准TDMA格式是IS-54标准并且被称为北美双模式蜂窝格式。在美国，联邦通信委员会已经分配了被称为PCS频段的处于1850-1990MHZ的一段无线频率。用于数字蜂窝通信的高端频带在1930-1990MHZ，低端频带在1850-1910MHZ。使用TDMA格式的数字无绳电话的欧洲标准一般被称为数字欧洲无绳电信(“DECT”)标准。

本发明的通信方法有利地使用TDMA通信协议。正如图3中所示，TDMA将频率载波40分成一个小时隙42的预定重复序列。图2说明了一个典型的时隙42。每个时隙42给通信设备在载波频率40的每个时隙42内以一般使用的格式发送或接收特定数量的数据比特480的能力。由于一个包括发送和接收的会话仅仅可以使用两个时隙42，单一的载波频率40能同时实施多个呼叫。正如在图2中描述的，时隙42被例行地分割成更小的时隙，小时隙可以有可能被用于例如保护空间44、同步域46、信号域48、数据域50、CRC校验域52以及滑动干扰检测域54的更小部分的数据。这些更小的时间段中每一个的准确功能对于理解系统信道规划方法并不重要并且超出了本发明范围。

TDMA一时分双工(“TDD”)是能被用于多址接入无线通信的一种TDMA方法并且在图3中被以图形方式显示，图中说明了一个包括多个时隙42的帧43。TDMA-TDD格式允许一个选定的无线固定部分24，26、28、30、32或34在第一个多个时隙43a中向一个激活的固定接入单元18发送，并且在第二个多个时隙43b中接收来自激活的固定接入单元18的无线信号。这种通信协议的形式允许无线本地环路系统实现双工通信，在这种情况下允许在相同的载波频率上同时在相反方向上通信，而察觉不到任何的时间滞后。

在图3中，载波频率40被说明为使用TDMA/TDD通信协议在帧43中利用了24个时隙42来进行无线通信。在本发明的优选实施方案中，每个帧可以维持10毫秒并且允许24个时隙42中的每一个传送或接收多达480比特的信息。本领域的一般技术人员将认识到：为了进行无线通信现有配置可以做很多变化。如例所示，可以用24个时隙42组成一个5毫秒的帧，它允许每个时隙传送或接收多达240比特的信息。

图4中描述了另一个以TDMA形式进行无线通信的例子，图中说明了一个TDMA-频分双工(“FDD”)的例子。在TDMA-FDD中，两个频率载波40，45被用于实施选定的无线固定部分24、26、28、30、32或34和激活的固定接入单元18之间的无线通信。在本发明的优选实施方案中，用高端频率带的一个信道发送来自选定的无线固定部分24、26、28、30、32或34的信号给激活的固定接入单元18，并且用低端频率带的一个信道接收从激活的固定接入单元18发送的无线信号。这种通信协议形式是一个全双工通信的例子，并且允许无线本地环路系统10同时且连续地在两个方向发送数据。

TDMA通信协议的第三个例子(也就是被称为TDMA-频-时分双工(“FTDD”)的)在图5中描述。在这种无线通信形式中，优选实施方案中位于高端频率带的第一个载波频率40利用一个帧的第一个12个时隙43a来从选定的无线固定部分24、26、28、30、32或34和激活的固定接入单元18发送无线信号。优选实施方案中位于低端频率带的第二个载波频率45允许激活的固定接入单元18在帧43的最后12个时隙43b发送无线信号给选定的无线固定部分24、26、28、30、32或34。这种通信协议形式是全双工通信的又一个例子，并且允许无线本地环路系统在两个方向上以特定的时隙偏移量来发送无线信号。

在本发明的优选实施方案中，无线本地环路通信系统中控制无线通信的方法所包含的步骤有：在无线通信中将无线固定部分24、26、28。30、32或34的阵列提供给多个固定接入单元18；利用被分成预定数量的同步时隙42的多个无线信道40；仅仅在指定无线信道40的选定时隙42内实施激活的固定接入单元18和激活的无线固定部分(例如无线固定部分30)之间的无线通信(例如无线发送或无线接收)；并且在激活的无线固定部分30与激活的固定接入部分18通信时拒绝它周围数量受控的无线固定部分24、26、28、32或34在所述的指定无线信道40上选定时隙42内进行无线通信。在本发明中，在其无线通信在选定时隙42期间被拒绝的、数量受控的无线固定部分24、26、28、32或34之中，可能包含那些能对所述的激活的无线固定部分30与激活的固定接入部分18之间的无线通信产生无线干扰的那些无线固定部分24、26、28、32或34。

本方法为无线本地环路通信系统10提供多信道规划，这是通过拒绝在一个或多个激活的无线固定部分24、26、28、30、32或34周围的、数量受控的无线固定部分24、26、28、30、32或34在指定无线信道40的选定时隙42内的无线发送来实现的。同样地，本发明提供一种拒绝在一个或多个数活的无线固定部分24、26、28、30、32或34周围的、数量受控的无线固定部分24、26、28、30、32或34在指定无线信道40的另一个选定时隙42内的无线接收的方法。再一次参见图1A并且假设为了进行无线通信已经激活无线固定部分，在激活的无线固定部分30周围的数量受控的无线固定部分24、26、28、32或34可能包含相邻的无线固定部分28、32；第二个相邻的无线固定部分26、34；以及任何背靠背的无线固定部分24。

本发明的另一个优选实施方案提供了一种实施无线本地环路系统10中的无线通信的方法，该方法通过提供用于与多个固定接入单元18进行无线通信的无线固定部分24，26，28、30、32和34的阵列来实现。为了实施无线通信，多个加索引的无线频率40被分成多个同步时隙42。然后激活的无线固定部分30和激活的固定接入单元18利用选定的加索引的无线频率40上的一对指定的时隙42来发送和接收信息。在激活的无线固定部分30和激活的固定接入单元18之间进行无线通信(可能是发送也可能是接收)时，在相邻的无线固定部分28、32中不允许在选定的加索引的无线频率40上的一对指定的时隙42内进行无线发送。

在激活的无线固定部分30和激活的固定接入单元18之间进行无线发送时，无线通信的方法可能也不允许第二个相邻的无线固定部分26、34在选定的加索引频率40的一对指定时隙42内进行无线发送。除此之外，在激活的无线固定部分30和激活的固定接入单元18之间进行无线发送时，不允许与其背靠背的无线固定部分24在选定的加索引频率40上一对指定时隙42内进行无线发送。所以，在激活的无线固定部分30和激活的固定接入单元18之间进行无线发送时，该方法不允许在激活的无线固定部分30周围的任何或所有无线固定部分24、26、28、32、34进行无线发送。

除了不允许在指定时隙42上进行无线发送外，系统信道规划的该方法也可以不允许在激活的无线固定部分30周围的任何或所有无线固定部分24、26、28、32、34进行无线接收。这意味着在从激活的无线固定部分18中接收无线信号时，在相邻无线固定部分28、32中、在第二个相邻的无线固定部分26、34中以及在背靠背的无线固定部分24中不允许进行无线接收。

本发明提供了在无线本地环路中实施无线通信的方法，所包含的步骤有：在与多个固定接入单元18的无线通信中提供无线固定部分24、26、28、30、32和34的阵列；将多个无线信道40分成预定数量的同步时隙43以便进行数活的固定接入部分30和激活的无线固定单元18之间的无线通信；拒绝预定数量的无线固定部分24、26，28，32和34在指定无线信道40的选定时隙42内进行的、可能对激活的无线固定部分30发送无线信号给激活的固定接入单元18时产生干扰的无线发送；以及当从激活的固定接入单元接收无线信号时拒绝在激活的无线固定部分30周围的预定数量的无线固定部分24、26、28、32或34在指定无线信道40的选定时隙42内的无线接收。

在不允许进行发送或接收的预定数量的无线固定部分24、26、28、32或34之中，可能包含相邻的无线固定部分28、32；第二个相邻的无线固定部分26、34；以及背靠背无线固定部分24。该方法可能也被用于使用无线信道的高端频带的信道之一从激活的无线固定部分30发送无线信号给激活的固定接入单元18。然后低端频带的一个信道可能被用于接收来自激活的固定接入单元18的无线信号。当然，一个无线信道42可以被用于进行激活的无线固定部分30和激活的固定接入单元18之间的无线通信。

本发明包括一个无线本地环路通信系统10，它包含与一个无线固定部分24、26、28、30、32和34的阵列进行无线通信的多个固定接入单元18。该系统利用了多个被分成预定数量的同步时隙42的无线信道40。为了在发送无线信号给固定接入单元18时拒绝在激活的无线固定部分30周围的数量受控的无线固定部分24、26、28、32或34在指定无线信道40的选定时隙42内的无线发送，一个控制单元16被连接到所述的无线固定部分24、26、28、30、32和34的阵列。

在发送无线信号给所述的固定接入单元18时，无线本地环路通信系统10可能也利用控制单元拒绝在所述的激活的无线固定部分30周围的数量受控的无线固定部分24、26、28、32和34在指定的无线信道40的选定时隙42内的无线接收。在所述的激活的无线固定部分30周围的数量受控的无线固定部分之中，可能包含相邻的无线固定部分28、32；第二个相邻的无线固定部分26、34；以及背靠背的无线固定部分24。

尽管已经公开了本发明的几个优选实施方案，本领域的一般技术人员应该认识到所公开的方法可以被利用于多种类型的通信系统中。应该理解的是，对于上述实施方案的大范围的改变和修改对于本领域的那些普通技术人员将是显而易见并且是可以预期的。所以这意味着前面的细节描述应被认为是例证而不是限制，并且应该理解的是，只有在后随的权利要求(包括它的所有等同物)中才定义了本发明的精神和范围。

Claims (30)

1．一种用于无线本地环路通信系统的通信方法，包含以下步骤：

提供与无线固定部分的阵列进行无线通信的多个固定接入单元；

利用多个被分成预定数量的同步时隙的无线信道；

实施指定无线信道上选定时隙内激活的固定接入单元和激活的无线固定部分之间的无线通信；

拒绝在激活的无线固定部分周围的数量受控的无线固定部分在指定无线信道上选定时隙内进行的无线通信。

2．权利要求1的方法，其中所述的无线通信包含无线发送或无线接收。

3．权利要求1的方法，其中在激活的无线固定部分周围的数量受控的无线固定部分包含相邻的无线固定部分。

4．权利要求1的方法，其中在激活的无线固定部分周围的数量受控的无线固定部分包含第二个相邻的无线固定部分。

5．权利要求1的方法，其中数量受控的无线固定部分包含与激活的无线固定部分背靠背的无线固定部分。

6．权利要求1的方法，进一步包含利用高端频带从无线固定部分的阵列向多个固定接入单元发送的步骤。

7．权利要求1的方法，进一步包含利用低端频带从多个固定接入单元向无线固定部分的阵列发送的步骤。

8．一种用于无线本地环路的多信道规划的方法，包含以下步骤：

提供与多个固定接入单元进行无线通信的无线固定部分的阵列；

将无线固定部分阵列与一个用于与公用电话交换网通信的装置相连；

提供多个加索引的被分成多个同步时隙的无线频率；

利用一个激活的无线固定部分和一个激活的固定接入单元来进行在选定的加索引的无线频率上的指定时隙内的无线通信；以及

不允许周围的无线固定部分在选定的加索引的无线频率上的指定时隙内进行无线通信。

9．权利要求8的方法，其中无线通信包含无线发送或无线接收。

10．权利要求8的方法，其中周围的无线固定部分包含相邻的无线固定部分。

11．权利要求8的方法，其中周围的无线固定部分包含第二个相邻的无线固定部分。

12．权利要求8的方法，其中周围的无线固定部分包含背靠背地朝向激活的无线固定部分的无线固定部分。

13．权利要求8的方法，其中用于与公用电话交换网通信的装置包含一个与公用电话交换网集线器相连的无线接入节点控制盒。

14．权利要求8的方法，进一步包含利用加索引的高端频带从无线固定部分阵列向多个固定接入单元发送信号的步骤。

15．权利要求8的方法，进一步包含利用加索引的低端频带从多个固定接入单元向无线固定部分阵列发送信号的步骤。

16．权利要求8的方法，进一步包含利用加索引的无线频率之一去处理激活的固定接入单元和激活的无线固定部分之间的双向通信的步骤。

17．一种在无线本地环路中实施无线通信的方法，包含以下步骤：

提供与多个固定接入单元的无线通信中的无线固定部分的阵列；

为了实施激活的固定接入单元和激活的无线固定部分之间的无线通信，将多个无线信道分成预定数量的同步时隙；

在发送无线信号给激活的固定接入单元时，拒绝在激活的固定接入单元周围的预定数量的固定接入单元在指定的无线信道的选定时隙内进行的无线发送；

当从激活的固定接入单元接收无线信号时，拒绝在激活的无线固定部分周围的预定数量的无线固定部分在指定的无线信道的选定时隙内进行的无线接收。

18．权利要求17的方法，其中所述的预定数量的无线固定部分包含与激活的无线固定部分相邻的无线固定部分。

19．权利要求17的方法，其中所述的预定数量的无线固定部分包含与激活的无线固定部分第二个相邻的无线固定部分。

20．权利要求17的方法，其中所述的预定数量的无线固定部分包含与激活的无线固定部分背靠背排列的无线固定部分。

21．权利要求17的方法，进一步包含利用无线信道的高端频带从激活的加索引的无线固定部分向激活的固定接入单元发送无线信号的步骤。

22．权利要求17的方法，进一步包含利用无线信道的低端频带从激活的固定接入单元向激活的加索引的无线固定部分发送无线信号的步骤。

23．权利要求17的方法，进一步包含使用一个无线信道实现激活的加索引的无线固定部分和激活的固定接入单元之间的通信的步骤。

24．一个无线本地环路通信系统，包含：

与无线固定部分的阵列通信的多个固定接入单元；

分成预定数量的同步时隙的多个无线信道；

一个与无线固定部分阵列相连接、用于拒绝在激活的无线固定部分周围的预定数量的无线固定部分在指定无线信道的选定时隙内的无线通信的控制单元。

25．权利要求24的无线本地环路通信系统，其中所述的无线通信包含无线发送和无线接收。

26．权利要求24的无线本地环路通信系统，其中在激活的无线固定部分周围的预定数量的无线固定部分包含相邻的无线固定部分。

27．权利要求24的无线本地环路通信系统，其中在激活的无线固定部分周围的预定数量的无线固定部分包含第二个相邻的无线固定部分。

28．权利要求24的无线本地环路通信系统，其中在激活的无线固定部分周围的预定数量的无线固定部分包含背靠背地朝向激活的无线固定部分的无线固定部分。

29．权利要求24的无线本地环路通信系统，其中在激活的无线固定部分周围的预定数量的无线固定部分包含除激活的无线固定部分之外的所有无线固定部分。

30．权利要求24的无线本地环路通信系统，其中所述的控制单元与公用电话交换网相连接。

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