用於tdma無線通信系統運行的方法和裝置的製作方法

2023-05-14 17:22:36 1

專利名稱：用於tdma無線通信系統運行的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於TDMA無線通信系統，尤其是在根據DECT標準的無線通信系統中，無幹擾運行的方法和裝置。
在現代信息傳輸系統中的需求是，要求最小的頻帶寬度經濟地傳輸最大量的語言和數據信息。作為無線通信系統，這樣的要求具有特別意義。因為對於這樣的要求就必須限制他們的寬度和可特別經濟地在技術上使用頻譜。在許多情況下，人們因此而使用所說的多路傳輸方法，用該方法使得通過一個共同傳輸通道將多路電話及多數據流共同傳輸成為可能。
對此，人們原則上分成兩種多路傳輸方法，頻分多路傳輸方法和時分多路傳輸方法。
頻分多路傳輸FDM是基於以多個相同的頻段(頻道)細分已有的頻帶。從而，每個頻段可用作諸如一路電話傳輸。FDM方法主要用於傳輸模擬信號。
時分多路傳輸TDM方法正相反僅適用於數位訊號。對此，將多個作為諸如通過一根電纜或一條無線通信線路進行傳輸的單通道合併成一個共同的傳輸通道，在這時候在每個單通道中的數字數據流被細分成單個數據包(位楨Bitrahmen)，以及這些不同單通道的位楨各自被合併到傳輸楨(uebertragungsrahmen)，然後將其串行，即一個接一個地在傳輸線路上傳輸。為此，在每個傳輸楨中給單通道各自固定分配一個時隙，並且在其中在利用全部隨時可供使用頻帶寬度下傳輸相應單通道的位楨。在接收機中再將數據從傳輸楨的時隙中選出並且分配給單個接收通道。
運用這兩種稱作多路傳輸技術作為傳輸線路可使通信通道數目增加數倍，並從而提高了其經濟性。此外，在無線通信系統中，一般還要求，通過一個採用多路傳輸方法的通道能為儘可能多的用戶數使用。為此，應用所說的多路存取「多路訪問」，其既可以在FDM中也可以在TDM中。相應的系統稱作為FDMA系統和TDMA系統(頻分多路訪問和時分多路訪問)。下面僅涉及TDMA系統或者在複雜的由具有不同多路傳輸技術的多級組成的無線通信系統(例如，在DECT無線通信系統)中的相應的TDMA級。
例如，一個TDMA無線通信系統在一個上級由多個這樣系統構成的蜂窩式通信系統中，在另一個使用相同頻帶的TDMA系統附近運行，那麼就會產生相互幹擾。要能避免這樣的傳輸質量的損害，就要在建立一個新的通信時，在一個子系統中不斷地選出一個TDMA通道，其在TDMA傳輸楨中的時隙在時間上對於同時在另一個TDMA子系統使用單通道的時隙是錯開的，並且因此完全不幹擾。
可是，例如基於DECT標準，不同步的TDMA無線通信系統具有這樣的缺點，即在動程準確性方面，作為鍾脈衝信號發生器的單個TDMA系統的時基具有允許誤差(在DECT中，為+/-5ppm)。因此，通常產生兩個系統的TDMA楨結構相互之間的相對時間漂移。在實際上這樣的標移會導致，一個開始在獨立的、即TDMA楨不受幹擾的時間區域中建立通信，會逐漸到達已經由另一TDMA系統使用的時間區域，並且由此會引起在這系統中對相應通信的幹擾。該幹擾依據情況也還會波及其他無線通信系統中的其他無線通信通道。
常規的方法(如在DECT中)是在識別出幹擾時，如可能的話，TDMA系統通過更換無線通信通道(「移交」)而避開。但是，對此，連續不斷地存在一個未使用的並沒受幹擾的無線通信通道是必需的。另外，如果為了用戶不覺察更換通道而不產生中斷，更換通道有另一缺點，即為了短時間更換通道同時需要兩個無線通信通道。因此，經過頻繁更換通道在一起佔據無線通信通道時會很快導致負載峰值，並且導致引起通道封鎖。然而，存在沒有為一個受幹擾的通信在一個不受幹擾的通道上繼續導通的可能性，在這種情況下甚至會導致通信中斷。
本發明的任務在於，提供一種克服上述缺點的用於TDMA無線通信系統無幹擾運行的方法。
該任務通過一種包含在權利要求1中所稱特徵的方法完成。用於實施該方法的裝置是權利要求8所述的。
與在傳統的TDMA無線通信系統中不一樣，在那系統中，忍受前面所述的缺點，通過在另一無線通信通道上繼續受幹擾通信，避開通道幹擾，按照本發明用於TDMA無線通信系統運行方法特點是消除了幹擾的起因。
對此，最初識別出現在第一個TDMA無線通信系統中的由該第一個和至少另一個TDMA無線通信系統的時基的缺乏同步化引起的幹擾。舉例來說，在DECT系統中，這樣的稱作「滑動衝突」的識別與標準有關，並且在TDMA時隙中被傳輸的位楨各自具有特定的欄位，通過它在接收機進行比較可識別不同系統TDMA楨的交錯漂移。
然後，按照本發明清除幹擾，其中，將相互影響的不同步的TDMA系統的時基強制同步。為此，使每兩個涉及幹擾的TDMA系統中的至少一個的頻率如此適應，即使TDMA無線通信系統的時基同步。首先，通過系統的TDMA楨相對於另一個的、與頻率適應相關的單個移動，消除分配給各自己有通信的時間段的時間重疊，並且因此而排除已發生的幹擾。其次，通過強制同步也消除從屬的相對的TDMA楨進一步的時間漂移，並因此從開始消除了所說的可能的其他幹擾的起因。
此外，本方法的優點是，克服了所說的與通道更換有關的缺點。
根據權利要求8，用於實施本發明方法的TDMA系統包括一個作為時基的帶有可變頻率的時間發送器和一個用於確定該系統的TDMA楨結構相對於另一個TDMA無線通信系統的TDMA楨結構的時間漂移的檢測裝置。在TDMA無線通信系統中的幹擾是藉助於檢測裝置識別的，該幹擾是由一個相對一第二TDMA無線通信系統的TDMA無線通信系統的TDMA楨的時間漂移引起的。通過系統的時間發生器的相應的頻率變化使得系統同步，就是說，使相應的時基頻率相互適應。在此，該同步在確認涉及幹擾的系統相互時間漂移時按適當的方法自動實現。並且可通過由每兩個系統中的至少一個的時基的頻率改變達到。
本發明優先的其他結構和裝置由從屬權利要求所述。
按照本發明的第一種結構-權利要求2-在至少一個這樣的TDMA無線通信系統中，根據一個在TDMA時隙中傳輸的位楨的最後位/最後幾位的破壞，識別由一個第一和至少一個另一TDMA無線通信系統的時基的缺乏同步化而產生幹擾。由此，有可能及早認定「滑動衝突」，在該衝突中，一個恰巧使用的一個系統的TDMA楨結構的時隙在同樣佔用的另一系統的TDMA楨結構時隙上往前擠，因為，首先在「較慢」系統中總是將破壞在被幹擾的時隙中傳輸位楨的最後位。
相應地，根據本發明的其他裝置-權利要求3-是合乎目的的，每一個在TDMA時隙中傳輸的位楨在其末端包括一個欄位，其僅僅含有冗餘信息和/或對有效數據通信不需要的信息。例如，這對於DECT系統已經在標準中作了相應的規定。
在本發明的另一裝置中-權利要求4-TDMA無線通信系統時基頻率的適應相互以小步重複進行。其中，通過這樣重複調節頻率變更，即一方面消除時基的頻率差；然後，另一方面所涉及系統實現的也不是過渡補償而是極大程度的同步。此外，通過步進地頻率適應防止在TDMA無線通信系統中發射機和接收機的意外同步破壞，並以此防止相應通信的中斷、短時中斷或至少通道更換。例如，在DECT系統中，在持續基站和移動器件之間通信的前提下，可實現重複的頻率變更，而只有當一次較大的頻率躍變時，移動器件才為繼續通信必須建立與一個基站的新的聯繫。
同樣，為了防止信息丟失，適合的是-根據權利要求5-總是在時間窗口進行頻率變更，其中，在所涉及的TDMA系統中不進行數據傳輸。一般該時間窗口由所稱的保護時間(保護空間)在TDMA楨的單個的單通道之間給出。
根據本發明再一種優先結構-權利要求6-如果由於所使用的TDMA無線通信通道重疊而使TDMA無線通信系統相互幹擾，當被幹擾的TDMA無線通信系統的時基同步所需的頻率變更值超過規定的極限值時，則至少在一個被涉及系統中，從已被幹擾的無線通信通道轉移到另一夠用的未被幹擾的無線通信通道。因此，以規定頻率將前面所述的頻率適應限制在所希望的、可實現和規定的頻率範圍內，並且防止諸如由任何一個外部幹擾引起的對TDMA系統的影響導致失控的頻率變更而無望消除幹擾。
在本發明又一種構成中-權利要求7-在TDMA無線通信系統中完成每一無線通信後，其時基的已改變頻率再回復到頻率適應前的它的原始值。藉此排除，對一個諸如以最大許可頻率修正值調節的TDMA系統持續選定頻率，這會引起的後果是，為在相鄰系統中進一步頻率適應餘地會大大地受到限制，並且因此使得在選定頻率系統範圍內多個系統的同步可能性也大大受到限制。
下面結合附圖，以DECT系統為例進一步說明本發明。


圖1按照DECT標準在一個TDMA楨的時隙中位楨的結構；
圖2簡要示出「滑動衝突」的形成；圖3按照本發明的方法用於處理「滑動衝突」的流程圖。
在DECT標準中，通過將可支配頻帶細分，藉助於FDMA定義10個分頻帶，並對該分頻帶再一次細分，藉助於TDMA每個定義24通道，總共定義240個通道。因而，每個TDMA楨(傳輸楨)由24個時隙構成。為了雙向通信，將每兩個通道綜合為一個全雙工通道，這樣總共產生了120個全雙工通道。把通過將依次傳輸的TDMA楨按時間排列成行形成的上級結構稱為DECT多幀。
在圖1中，作為DECT系統，以所稱全時隙方式、DECT系統最通用的運行方式，描述了一個在TDMA楨的時隙中傳輸的位楨的結構。傳輸一個位楨416μs，並且長度為480位。包含在開始32位的同步欄位S用作對每位楨接收機的時鐘脈衝收回和同步。跟隨其後的64位長度的標題欄位A包含發出信號數據和控制數據。以320位長度的有效數據欄位B傳輸實際有效數據。作為本發明，首先有意義的是加入各自具有4位長度的欄位X和Z。每位楨的末端還銜接保護時間GS，在DECT中，其為50μs。X欄位通過特殊奇偶性確定，稱為「循環冗餘檢驗」從B欄位中選出的位獲得，並就此用作對B欄位有缺陷的傳輸的指示器。通過對X欄位的加倍形成Z欄位。其包括如前所述的冗餘數據並用於識別周圍不同步的DECT系統。因此，在接收機中將Z欄位的內容與前景的X欄位的內容進行比較，並且對此通過對偏差反覆統計而檢驗。如果系統偏差出現，這樣就認為識別了「滑動衝突」，並且開始運用消除幹擾的措施。對於這一點結合圖2和圖3描述的本發明將在下面進一步涉及。除了X欄位和Z欄位，他們用於在位楨的末端檢測幹擾外，每個位楨的開頭處的S欄位也能用於在楨的一開始檢測幹擾。
圖2簡要描述「滑動衝突」的形成及其按本發明它的清除。
圖2中的分圖(a)展示了一個由24時隙構成的DECT傳輸楨F1。所強調的時隙10剛好用作為在第一DECT系統中基站與移動器件之間的無線通信(作為與其相對方向的移動器件-基站使用通道22，其與通道10一起構成一個全雙工通道)。
圖2的分圖(b)中，作為瞬時t1，描述了一個在第一現有DECT系統周圍的第二DECT系統傳輸楨F2的片段，其中剛好時隙12(與時隙24一起)由通話佔據。兩個DECT系統的各已佔通道10以及12(和22以及24)都不存在時間重疊，因此沒有幹擾。
一般來說，DECT系統的時基的內部時鐘脈衝在規定的公差範圍內存在一個標準化的規定值偏差。兩個DECT系統的時基之間由此會造成漂移，其造成了兩個系統的TDMA楨結構(DECT多幀)相互移動。由此，兩個系統在時間上原本相互錯位的時隙至少導致部分時間上的覆蓋，從而會產生相互幹擾。
這種情況在圖2的分圖(C)中描述。第二系統的時鐘脈衝以稍高於第一系統的時鐘脈衝的頻率發生，這樣達到某一瞬間t2＞t1時就產生了通道10和12的時間上重疊。在第一系統中，根據每在通道10中傳輸的位楨的最後位破壞，也根據X欄位和Z欄位的比較識別「滑動衝突」。
圖2中分圖(d)和分圖(c)一起展示了藉助於本發明的頻率適應，兩系統強制同步後的情況。其中，例如，可單獨對第一，即「較慢」系統進行頻率提升產生同步。第一系統緊跟同步最近的位楨(並且對此，全部DECT多幀)開始如前所述的、比同步破壞更早，那麼兩系統通道10和12之間重疊和由此的互相干擾就會排除。因為現在是兩個時基是最大程度上同步運行，排斥了產生其他重疊，至少是明顯延緩。
圖3根據流程圖詳細描述了按照本發明用於處理「滑動衝突」的方法。
在TDMA系統中，在步驟1，例如象已經在上面描述過的DECT系統情況，藉助於根據在一個TDMA時隙中傳輸的位楨的單個位或全部欄位破壞的「滑動衝突」識別幹擾。為了區別由其他原因幹擾的「滑動衝突」，例如利用對在多個彼此相繼的時隙的位楨中出現的位差錯反覆統計進行檢驗。於是，在第一修正步驟2進行系統時基的頻率改變。看情形而定，是否在位楨的始端或者末端出現破壞，對此，在圖中所描述的相應地或者頻率下降或者頻率提升，還至少產生部分地適應幹擾系統的頻率。其中，所有在同步過程中發生的頻率改變總是在瞬間進行。在該瞬間在系統中不傳輸數據，還以相宜的方式在每時隙末端保護時間裡進行。在下一步驟3中，檢驗，是否經過全部修正步驟積累起來的頻率修正值DF超過了確定的最大值DFmax。在比較合適的是選擇第一次修正量小於DFmax(在DECT中，針對輸出頻率，合適的數量級為約1ppm)，這樣可進行步驟4。這裡根據下一個在修正後在其單通道接收的位楨檢驗，是否在位區，在DECT系統中也在S欄位以及Z欄位中的有錯誤的位的數量m不超過已確定的閾值S1(例如選擇S1=2)。如果其還不是這樣，就還沒有達到同步，則通過返回到步驟2開始以另一頻率修正迭代。另一情況，在步驟5，藉助於比較，用另外第二個閾值S2(用S2＞S1)測試還留下的位差錯的數量，是否存在原始頻率差的過濾補償。例如當不再出現一個位差錯(S2=1)，就接受這樣的過渡補償。然後，在步驟6取消部分最後修正，並且返回到步驟4進行新的檢驗。然而，留下的位差錯的數量m在由閾值S1和S2設定的公差範圍，這樣至少能最大程度實現所希望的同步。在步驟7，在系統中每次通信的結束時將進行的修整全部取消，以避免對相鄰的系統，修正系統的連續頻率優勢。如果在步驟3修正方法結果證實，如同步而進行的頻率修正超過了確定的最大值Dfmax，這樣在步驟8，在取消至此為止所有進行的頻率修正的條件下，將通道更換成一個尚未受幹擾的通道(「移交」)。
權利要求
1．用於TDMA無線通信系統，尤其是根據DECT標準的無線通信系統運行的方法，其中，如此識別在第一TDMA無線通信系統中出現的，並且由相對於第二TDMA無線通信系統的TDMA楨(F2)的TDMA無線通信系統的TDMA楨(F1)的時間漂移引起的無線通信通道幹擾，其特徵在於，通過強制同步消除幹擾，其中，兩個TDMA無線通信系統中至少將其一個的時基頻率如此改變，即使得兩個TDMA無線通信系統的時基同步。
2．根據權利要求1的方法，其特徵是，根據一個在TDMA時隙(1至24)中傳輸的位楨的最後位/最後幾位的破壞，識別幹擾。
3．根據上述任一權利要求的方法，其特徵是，在TDMA無線通信系統中，每一個在TDMA時隙(1至24)中傳輸的位楨，在其末端有一個欄位(Z)，其僅僅含有冗餘和/或對有效數據通信不需要的信息。
4．根據上述任一權利要求的方法，其特徵是，TDMA無線通信系統時基頻率的適應相互以小步重複進行。
5．根據上述任一權利要求的方法，其特徵是，在時間窗口進行頻率變更，其中，在所涉及的TDMA系統中不進行數據傳輸。
6．根據上述任一權利要求的方法，其特徵是，當為了使兩個TDMA無線通信系統的時基同步，所需要的頻率變更(DF)值超過規定的極限值(DFmax)時，至少在一個TDMA無線通信系統中從已被幹擾的無線通信通道(10)中轉移到另一夠用的未被幹擾的無線通信通道。
7．根據上述任一權利要求的方法，其特徵是，在TDMA無線通信系統中完成每一無線連接後，將其時基的已改變頻率再回復到它的原始值。
8．用於實施上述任一權利要求方法的、尤其是遵循DECT標準的TDMA系統，其特徵是，-該TDMA無線通信系統包括一個作為時基的時間發送器，它的頻率至少在一個限定的範圍內，以規定的頻率值可變；-該TDMA無線通信系統可通過一個檢測裝置，用於確定其TDMA楨結構相對於另一個TDMA系統的TDMA楨結構的時間漂移；-藉助於檢測裝置識別由這樣漂移引起的幹擾，以及藉助於兩系統的同步通過相應時基的相互頻率適應消除該幹擾。
全文摘要
本發明涉及一種用於TDMA無線通信系統,尤其是在根據DECT標準的無線通信系統中,無幹擾運行的方法和裝置。在此,最初識別一個在第一TDMA系統中出現的幹擾,該幹擾是由第一和至少另一TDMA無線通信系統的時基沒有同步化引起的。然而,按照本發明使幹擾消除,其中,使相互影響的不同步TDMA系統的時基強制同步。為此,使每兩個參與幹擾TDMA無線通信系統中的至少一個時基的頻率如此適應,即使TDMA無線通信系統的時基同步。首先,通過系統的TDMA幀(F1、F2)相對於另一個的、與頻率相適應有關的單個移動,消除分配給各自己有通信的時間段的時間重疊,並且因此排除了已發生的幹擾。其次,通過強制同步也消除從屬的相對的TDMA幀(F1,F2)的進一步時間漂移,並因此從開始就消除了可能的其他幹擾的起因。此外,本方法的優點是,能避免頻繁地改變通道和由此相隨的缺點。
文檔編號H04B7/26GK1223761SQ97195862
公開日1999年7月21日 申請日期1997年6月30日 優先權日1997年6月30日
發明者k·-D·皮勒卡姆普 申請人:西門子公司