執行用於無線本地環路通信的系統信道分配的方法與系統的製作方法
2023-08-09 23:26:11
專利名稱：執行用於無線本地環路通信的系統信道分配的方法與系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於無線本地環路通信系統的新穎通信方法，並且更特別地涉及用於在無線電接入節點與用戶終端之間的無線電發送與接收期間的載頻旋轉以使內部幹擾與阻塞問題最小的方法與系統。
在使用蜂窩通信的TDMA標準的無線本地環路通信系統中，許多用戶共享同一頻道，給每個用戶分配唯一的時隙。當在每個隨機接入節點或小區位置內的業務增長時，由於在相鄰無線電固定部分中使用的頻率載波的數量增加而使內部幹擾與信號阻塞的電平升高。在固定接入單元或移動站正在進行呼叫時，用戶由於諸如內部幹擾、阻塞、負載、多徑傳播、散射與反射的各種因素影響無線電通信的質量而將經歷質量問題。已經作出各種嘗試來減少與呼叫質量有關的問題。
現有技術的低層PCS通信系統已經嘗試使用動態信道分配來解決內部系統幹擾與阻塞的問題。為了保持蜂窩網絡內無線電通信的質量，固定接入單元或移動單元將掃描操作環境並選擇所有可利用的信道。掃描結果隨後以其質量順序裝載在歷史表中，此歷史表以不同的時間間隔進行更新以便不斷地監視可使用的各個信道的情況。如果手機或移動單元開始遭受幹擾、衰落或在此呼叫期間從另一基站接收到更強的信號，此移動單元將根據裝載在歷史表中的信息自動轉換到更好的信道。
在無線本地環路通信系統中，隨機接入節點與固定接入單元之間的距離比商用無線系統的操作範圍大得多。無線電接入節點與固定接入節點能隔開多達3000米，而在商用無線系統中，無線電接入節點與固定接入節點之間通常隔開最多達300米。在這兩種系統中本地信道情況由於無線電固定部分所經歷的幹擾與阻塞問題而對於固定接入單元來說能完全不同。固定接入單元檢測為好信道的信道對於無線電固定部分來說可能是壞信道。動態信道分配系統不能表明信道質量的差異，並因而不能有效地解決和內部幹擾與阻塞相關的問題。此問題的結果是蜂窩系統的容量在業務增長時顯著惡化。因此，需要將有效地解決和無線本地環路通信系統中的內部幹擾與阻塞相關的問題的系統信道分配的方法。
為了進一步減少內部幹擾，在操作期間，分配這多個順序相關載頻之中的每一個載頻，以便在給定時隙期間在此陣列中沒有相鄰的無線電固定部分在利用同一載頻。此方法還可以包括將每個幀劃分為第一時隙組與第二時隙組的步驟。此無線本地環路通信系統隨後可以在第一時隙組期間不允許奇數編號的索引無線電固定部分中的無線電接收並可以同時不允許偶數編號的索引無線電固定部分中的無線電發送。同樣，此無線本地環路通信系統能在第二時隙組期間不允許偶數編號的索引無線電固定部分中的無線電發送和不允許偶數編號的索引無線電固定部分中的無線電接收。
本發明也公開一種無線本地環路通信系統，此無線本地環路通信系統具有將多個順序相關載頻用於與用戶終端實施通信的多個索引無線電固定部分。每個順序相關載頻劃分為一系列幀，這些幀由多個時隙組成。控制單元與這多個索引無線電固定單元連接，用於以相繼次序在每個時隙中將每一個順序相關載頻分配給這多個索引無線電固定部分之中相應的一個無線電固定部分。
在操作期間，此控制單元通過在每一個索引無線電固定部分上將這多個順序相關載頻提前預定數量的載頻來在每一個後續時隙期間為每一個順序相關載頻加索引。這一系列順序相關載頻之中最後一個載頻利用第一載頻來替代。在優選實施例中，利用一個載頻來給這些載頻加索引。另外，為了進一步使內部幹擾最小，分配這些順序相關載頻，以便在索引無線電固定部分的數量超過順序相關載頻的數量時不分配同一載頻給相鄰的索引無線電固定部分。
此無線通信系統也可以將幀劃分為第一時隙組與第二時隙組。此控制單元隨後能在第一時隙組期間不允許奇數編號的索引無線電固定部分中的無線電接收並且也能不允許偶數編號的索引無線電固定部分中的無線電發送。另外，此控制單元也可以在第二時隙組期間不允許奇數編號的索引無線電固定部分中的無線電發送並且可以不允許偶數編號的索引無線電固定部分中的無線電接收。
從附圖和下面本發明的更具體的描述中將明白本發明的其他特徵與優點。
圖1A是具有6個無線電固定部分的無線電接入節點的圖解表示。
圖1B是無線電接入節點的陣列的圖解表示。
圖2是在TDMA無線電通信中使用的一系列時隙的圖解分析。
圖3是時隙的圖解說明。
圖4表示用於具有6個無線電固定部分的RAN的載頻分配。
圖5表示用於具有12個無線電固定部分的RAN的載頻分配。
發明的詳細說明本發明包括將內部幹擾與阻塞保持在可接收的電平上的無線本地環路通信系統中的系統載頻分配的一種新穎方法。此方法在無線本地環路網絡中提供更好的質量、靈活性與容量，從而解決與現有技術相關的問題。由於本發明包括用於最優化操作多信道無線本地環路通信系統的方法與系統，所以重要的是基本了解這樣的無線本地環路通信系統是如何操作的。
無線本地環路通信系統能根據系統的需要而改變位置。例如，在鄉村地理環境中使用的無線本地環路通信系統不同於在密集人口的城市區域中使用的那些系統。本發明提供在保持內部幹擾與阻塞電平足夠低以致不影響無線電通信的同時允許多個用戶接入此系統的用於無線本地環路通信系統的系統操作的一種方法。無線電通信領域的普通技術人員將認識到所公開的方法能適應於其他的無線網絡，從而也提高那些系統的質量。
在圖1中，表示能用於與多個用戶終端進行無線電通信的無線本地環路通信系統10。如所示的，可以位於地面的天線塔上的無線電接入節點(「RAN」)12與RAN控制盒16連接。RAN12負責利用幾個標準化通信協議之一從可以與此無線本地環路通信系統10連接的任何一個通信裝置發送並接收無線電信號。在無線本地環路通信系統10中，在RAN12與可以和家庭或商行連接的多個固定接入單元18之間進行無線電通信。這多個固定接入單元18可以與包括但不限於電話機20、數據機22、傳真機或能進行無線電通信的任何其他通信裝置的各種通信裝置連接。可攜式電話機19也能與RAN12實施無線電通信，並且提及的固定接入單元18應看作包括蜂窩電話機19以及適應於無線電通信的所有其他類型的通信裝置。
典型的RAN12包括安排在陣列中的多個無線電固定部分24，26，28，30，32與34並負責發送和接收與此無線本地環路通信系統10連接的各個通信裝置所使用的無線電信號。(參見圖1A)，這多個無線電固定部分24，26，28，30，32與34安排在幾何陣列中，以覆蓋水平平面中360度的旋轉。如圖1A所示，6個無線電固定部分24、26、28、30、32與34的陣列已用於生成RAN12。能由6，12，18或更多的無線電固定部分構成無線電固定部分的陣列，並且6的公開僅是示例性的並且無論如何不作為限制。如圖1B所示，多個RAN12一般一起進行組合來形成更寬的覆蓋區域。
為了允許此無線本地環路通信系統10的用戶與公眾通信，RAN控制單元16與公用交換電話網絡集線器(hub)36相連。公用交換電話網絡集線器36與公用交換電話網絡(PSTN)38連接並允許此無線本地環路通信系統19的用戶和與此公用電話網絡連接的任何一個人通信。RAN控制單元16通常靠近RAN12定位，並負責控制RAN12與多個固定接入單元18之間的無線電信號的發送與接收。RAN控制單元16也負責控制此無線本地環路通信系統10上的用戶與公用交換電話網絡38之間的通信。
為了在多個無線電固定部分24，26，28，30，32與34和多個固定接入單元18之間進行無線電通信，必須選擇標準的數字通信協議。在本發明的優選實施例中，此通信方法將時分多址(「TDMA」)用作標準通信協議進行操作。TDMA是允許多個用戶利用時間分割佔用同一載頻的公知接入技術。美國使用的標準TDMA格式是IS-54標準並稱為北美雙模式蜂窩格式。在美國，聯邦通信委員會已經分配1850-1990MHz的射頻塊用作PCS頻帶。對於數字蜂窩通信，上頻帶的範圍從1930至1990MHz，而下頻帶的範圍為1850-1910MHZ。使用TDMA格式的數字無繩電話的歐洲標準通常稱為數字歐洲無繩電信(「DECT」)標準。
本發明的通信方法有益地利用TDMA通信協議。如圖2所示，TDMA協議將多個頻率載波401，402劃分為一系列預定義重複的小時隙42。圖3表示典型的時隙42。每個時隙42使通信裝置具有每個時隙42在載頻40上以共同使用的格式發送或接收一定數量的數據比特480的能力。由於包括發送與接收的對話只能使用兩個時隙42，所以單個載頻40能同時進行許多呼叫。如圖3所示，時隙42通常分成較小的時隙，這些較小時隙能具有例如可以用於保護間隔44、同步欄位46、信令欄位48、數據欄位50、CRC校驗欄位52與滑動幹擾檢測欄位54的小部分的數據。這些較小時間分段之中每一個分段的準確功能對於本發明的系統信道分配的理解是不重要的。
本發明使用在描述中利用順序號401-405表示的多個順序相關頻率載波，可以從可用於無線電通信的任何一部分的頻譜中選擇頻率載波401-405。雖然僅僅討論5個頻率載波401-405，但本領域技術人員將認識到頻率載波的數量能改變。
本發明的優選實施例包括用於無線本地環路通信系統10的通信方法。在本發明中，多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34的一個陣列12能和固定接入單元18進行無線電通信。如前所述，固定接入單元18能是移動單元19或固定接入單元18。例如，在圖4與5中表示為401，402，403，404的多個順序相關載頻用於在多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34和固定接入單元18之間進行無線電通信。
本方法提供劃分為多個時隙42的一系列幀43，如圖2所示。這一系列幀43全部同步在這多個順序相關載頻401-405之中每一個載頻上。在操作期間，本方法以相繼次序在每個索引時隙43中將這多個順序相關載頻401-405之中每一個載頻分配給這多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34之中相應的一個固定部分，如圖4所示。另外，在操作期間，本方法在如圖4所示的多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34之中每一個固定部分中通過將這多個順序相關載頻401-405提前一個載頻401(例如，從401提前到402)來在每個後續時隙43期間為每一個順序相關載頻401-405加索引。由於無線電固定部分24，26，28，30，32與34的數量超過順序相關載頻401-405的數量，所以在操作期間可利用的最後一個載頻(例如，405)在給這些載頻401-405排序時利用可利用的第一載頻(例如，401)來替代。
在本發明中，優選方法有益地分配順序相關載頻401-405，以便在索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34的數量超過順序相關載頻401-405的數量時不分配同一載頻給陣列12中相鄰的索引無線電固定部分24，26，28，30，32或34。例如，僅僅為示意目的，如圖4所示，假定陣列12包括6個無線電固定部分24，26，28，30，32與34，並且無線本地環路通信系統10僅具有5個可利用的載頻401-405，而且每個幀43具有6個時隙TS1-TS6。因此，在第一時隙TS1期間，本發明分配載頻401給第一無線電固定部分24、分配載頻402給第二無線電固定部分26、分配載頻403給第三無線電固定部分28、分配載頻404給第四無線電固定部分30、分配載頻405給第五無線電固定部分32並分配載頻403給第六無線電固定部分34。
在操作期間，如果此方法在第五無線電固定部分32之後繼續以純順序方式分配載頻401-405，則將分配第一載頻401給第六無線電固定部分34。因此，第六無線電固定部分34與相鄰的第一無線電固定部分24(參見圖1A)將使用同一載頻401。這將導致內部幹擾並將使此無線本地環路通信系統10經歷無線電通信質量的損失。為避免這樣的通信質量損失，本發明將第三載頻403分配在第六無線電固定部分34中。
用於無線本地環路通信系統10的優選通信方法還可以包括將這一系列幀43劃分為第一時隙組43a與第二時隙組43b的步驟。此優選方法隨後能包括以下步驟在第一時隙組43a期間不允許第一組無線電固定部分(例如，無線電固定部分24，28與32)中的無線電接收；在第一時隙組43a期間不允許第二組無線電固定部分(例如，無線電固定部分26，30與34)中的無線電發送；在第二時隙組43b期間不允許第一組無線電固定部分(例如，無線電固定部分24，28與32)中的無線電發送；並在第二時隙組43b期間不允許其他無線電固定部分(例如，無線電固定部分26，30與34)中的無線電接收。第一組的無線電固定部分與第二組的無線電固定部分包括不相鄰的無線電固定部分。例如，此第一組的無線電固定部分24，28與32都不相鄰。此發送與接收時間的控制確保沒有相鄰的載頻同時在發送或接收，從而減少內部系統幹擾。
本發明的另一優選實施例公開用於無線本地環路通信系統10的一種多信道分配的方法。本發明的此優選實施例包括以下步驟提供一系列幀43，所述幀43包括多個時隙42；提供多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34；提供多個順序相關載頻401-405；在每個時隙42中以相繼次序將每個順序相關載頻401-405分配給相應的一個索引無線電固定部分24，26，28，30，32或34；在每個後續時隙42中將這多個順序相關載頻401-405之中每一個載頻提前預定數量的載頻；這多個順序相關載頻401-405之中最後一個載頻405的後面是第一載頻401；和分配這多個順序相關載頻，以便不分配同一載頻給此陣列12中相鄰的無線電固定部分24，26，28，30，32或34。
此優選方法還可以包括將每個幀43劃分為第一時隙組43a與第二時隙組43b的步驟。為了進一步減少由無線本地環路通信系統10的操作引起的內部幹擾，此優選方法能在第一時隙組43a期間不允許第一組無線電固定部分中的無線電接收和不允許第二組無線電固定部分中的無線電發送。另外，此優選實施例在第二時隙組43b期間不允許第一組無線電固定部分中的無線電發送和不允許第二組無線電固定部分中的無線電接收。
本發明的另一優選實施例公開能在將內部幹擾電平保持在可接受電平上的同時進行無線通信的一種無線本地環路通信系統10，此系統包括安排在陣列12中的多個無線電固定部分24，26，28，30，32與34，用於與多個固定接入終端18進行無線電通信。此系統使用劃分為包括多個時隙42的一系列幀43的多個順序相關載頻401-405。一個控制單元和這多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34相連，用於以相繼次序在每個時隙42中將每個順序載頻401-405分配給這多個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34之中相應的一個固定部分。
在操作期間，此控制單元16通過在每一個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34中將這多個順序相關載頻提前預定數量的載頻來在每個後續時隙42中為每一個順序相關載頻401-405加索引。在給這些頻率排序時，這一系列順序相關載頻401-405之中最後一個載頻401-405在索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34的數量超過順序相關載頻401-405的數量時利用第一載頻(例如，401)來替代。在本發明的優選實施例中，此系統提前的載頻的預定數量是一個載頻，例如，將401提前到402，將402提前到403等。
在此無線本地環路通信系統10的優選實施例中，控制單元16分配順序相關載頻401-405，以便在索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34的數量超過順序相關載頻401-405的數量時不分配同一載頻給相鄰的索引無線電固定部分24，26，28，30，32或34。參見圖1A與4，能給具有6個無線電固定部分24，26，28，30，32與34的陣列12的優選實施例分配在具有6個時隙42的幀43期間使用的5個順序載頻401-405。如上所述，無線電固定部分的數量超過可利用的載頻的數量。
在分配載頻給每一個索引無線電固定部分24，26，28，30，32與34時，順序分配這些載頻。因此，在操作期間，將無線電固定部分24分配到第一載頻401，將第二無線電固定部分26分配到第二載頻402，將第三無線電固定部分28分配到第三載頻403，將第四無線電固定部分30分配到第四載頻404，並將第五無線電固定部分32分配到第五載頻405。由於第一無線電固定部分24分配到第一載頻401，所以第六無線電固定部分34不能分配到第一載頻401。在時隙42期間在相鄰的無線電固定部分24，34中使用同一載頻將引起正在進行的無線電通信的內部幹擾。因此，在這多個無線電固定部分24，26，28，30，32與34之中每一個固定部分在每個後續時隙42期間進行載頻分配時，沒有相鄰的無線電固定部分24，34將利用同一載頻。圖5表示能在具有12個無線電固定部分的RAN12中使用的信道分配方法。
在本發明的另一優選實施例中，無線本地環路通信系統10將幀43劃分為第一時隙組43a與第二時隙組43b。為了進一步減少內部幹擾，控制單元16在第一時隙組43a期間不允許奇數編號的索引無線電固定部分中的無線電接收和不允許偶數編號的無線電固定部分中的無線電發送。同樣，在第二時隙組43b中，控制單元16不允許奇數編號的索引無線電固定部分中的無線電發送和不允許偶數編號的索引無線電固定部分中的無線電接收。
雖然已經公開幾個本發明的優選實施例，但本領域技術人員將認識到所公開的方法能用於許多類型的通信系統中。應理解上述實施例的各種變化與修改對於本領域技術人員來說是顯而易見的並且是預料中的。因此，前面具體的描述打算認為是示意性的而不是限制性的，並且應明白正是下面的權利要求書包括打算定義本發明的精神與範疇的所有等效物。
權利要求
1．用於無線本地環路通信系統的一種通信方法，包括以下步驟提供多個索引無線電固定部分的陣列；提供多個順序相關載頻；提供具有多個順序相關載頻的劃分為多個時隙的一系列幀；在每一個索引時隙中以相繼次序將這多個順序相關載頻之中的每一個載頻分配給這多個索引無線電固定部分之中相應的一個無線電固定部分；和在這多個索引無線電固定部分之中的每一個無線電固定部分上通過將這多個順序相關載頻提前一個載頻來在每一個後續時隙期間為每一個順序相關載頻加索引，在這一系列順序相關載頻之中最後一個載頻的後面是在這多個索引無線電固定部分之中每一個無線電固定部分上加索引時的第一載頻。
2．權利要求1的方法，還包括步驟分配這些順序相關載頻，以便在索引無線電固定部分的數量超過順序相關載頻的數量時不分配同一載頻給此陣列中相鄰的索引無線電固定部分。
3．權利要求1的方法，還包括將這一系列幀劃分為第一時隙組與第二時隙組的步驟。
4．權利要求3的方法，還包括在第一時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電接收的步驟。
5．權利要求3的方法，還包括在第一時隙組期間在第二組的索引無線電固定部分中不允許無線電發送的步驟。
6．權利要求3的方法，還包括在第二時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電發送的步驟。
7．權利要求3的方法，還包括在第二時隙組期間在第二組的索引無線電固定部分中不允許無線電接收的步驟。
8．用於無線本地環路通信系統的一種多信道分配的方法，包括以下步驟提供一系列幀，所述幀包括多個時隙；提供多個索引無線電固定部分；提供多個順序相關載頻；以相繼次序在每一個時隙中將這些順序相關載頻之中的每一個載頻分配給相應一個索引無線電固定部分；將每個後續時隙中多個順序相關載頻之中的每一個載頻提前預定數量的載頻，這多個順序相關載頻之中的最後一個載頻的後面是每個後續時隙中的第一載頻；和分配這多個順序相關載頻，以便不分配同一載頻給此陣列中相鄰的無線電固定部分。
9．權利要求8的方法，還包括將每個幀劃分為第一時隙組與第二時隙組的步驟。
10．權利要求9的方法，還包括在第一時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電接收的步驟。
11．權利要求9的方法，還包括在第一時隙組期間在第二組的索引無線電固定部分中不允許無線電發送的步驟。
12．權利要求9的方法，還包括在第二時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電發送的步驟。
13．權利要求9的方法，還包括在第二時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電接收的步驟。
14．一種無線本地環路通信系統，包括多個索引無線電固定部分；多個順序相關載頻，所述順序相關載頻劃分為具有多個時隙的一系列幀；控制單元，與這多個索引無線電固定部分相連，用於以相繼次序在每一個時隙中將每一個順序相關載頻分配給這多個索引無線電固定部分之中相應的一個索引無線電固定部分；和其中此控制單元通過在每一個索引無線電固定部分上將這多個順序相關載頻提前預定數量的載頻來在每個後續時隙期間為每一個順序相關載頻加索引，這一系列順序相關載頻之中最後一個載頻的後面是第一載頻。
15．權利要求14的無線本地環路通信系統，其中分配這些順序相關載頻，以便在索引無線電固定部分的數量超過順序相關載頻的數量時不分配同一載頻給此陣列中相鄰的索引無線電固定部分。
16．權利要求14的無線本地環路通信系統，其中所述幀劃分為第一時隙組與第二時隙組。
17．權利要求16的無線本地環路通信系統，其中此控制單元在第一時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電接收。
18．權利要求16的無線本地環路通信系統，其中此控制單元在第一時隙組期間在第二組的索引無線電固定部分中不允許無線電發送。
19．權利要求16的無線本地環路通信系統，其中此控制單元在第二時隙組期間在第一組的索引無線電固定部分中不允許無線電發送。
20．權利要求16的無線本地環路通信系統，其中此控制單元在第二時隙組期間在第二組的索引無線電固定部分中不允許無線電接收。
全文摘要
通信的方法與系統將與在無線本地環路通信系統中實施無線電通信相關的內部幹擾減少到可接受的電平。與內部幹擾有關的問題通過在幀中的時隙期間提供載頻旋轉來解決。多個無線電固定部分用於與用戶終端實施無線電通信。在操作期間,多個順序相關載頻之中的每一個載頻以相繼次序分配給多個無線電固定部分之中相應的一個無線電固定部分。在無線電系統的操作期間在每一個後續時隙期間提前這多個載頻之中的每一個載頻。另外,控制系統通過在某些預定時隙中允許與不允許發送與接收來控制這些無線電固定部分的操作。
文檔編號H04J4/00GK1286881SQ98813197
公開日2001年3月7日 申請日期1998年11月19日 優先權日1997年11月19日
發明者H·史 申請人:艾利森公司