蜂房式電話系統中的網格擴展的製作方法
2023-05-14 09:47:31
專利名稱：蜂房式電話系統中的網格擴展的製作方法
一般地說本發明涉及具有在基地臺和移動臺之間發送信息的信道的蜂房式電話系統。更準確地說，本發明涉及一種其移動臺可在距離基地臺的延展距離上工作的蜂房式電話系統。
蜂房式電話系統的經營者常常不得不向有利可圖的人口較為稠密的區域以及不太有利的人口較稀少的鄉村或沿海區域提供電話業務。因此最好是蜂房式電話系統用最少的設備覆蓋儘可能多的區域。達到該目的的一種方法是採用較大的網格(cell)。
為公眾使用而設立的第一個蜂房式移動無線電系統為通常用於語音或其它類型模擬信號的模擬系統。這些系統包括多個用於通過發送模擬調製無線電信號在基地臺和移動臺之間發送模擬信息的無線電信道。一個這樣的系統是北歐行動電話系統NMT-450。另一個已知的蜂房式無線電系統是美國的AMPS移動無線電系統。移動無線電系統日益增長的應用需要開發出使用時分多路存取(TDMA)技術或碼分多路存取(CDMA)技術能夠容納較大數量移動臺的更新的更先進的數字系統。
在數字行動電話系統中，例如，GSM、ADC和JDC中，每個無線電載波分成若干幀，每個幀再劃分為多個時隙。每個時隙通常載一個連接(信道)，在每個時隙期間發送一個數據脈衝串。這些類型的系統稱之為TDMA系統。由於無線電信號的有限傳播速度，離開基地臺一定距離的移動臺必須在相對於該移動臺可感的幀結構提前一定的時間，發送一數據脈衝串，以便使該數據脈衝串或無線電信號在正確時隙內到達該基地臺。
該基地臺通常測量該數據存取脈衝串的到達時間。計算提前發送的適當時間間隔，將該時間間隔發送到移動臺。在GSM系統中，該時間間隔的編碼，與規定的TDMA結構相結合，給定了大約為35公裡的最大網格半徑。
在諸如GSM系統的TDMA系統中，諸移動臺可共享單個載波信號。因為該信號被劃分為幀。每個幀再劃分為時隙，再根據傳輸方式將移動臺指配給一個或多個時隙。每個移動臺在其時隙期間發送一短的數據脈衝串，必要時可提前發送。各種已發表的標準，例如歐洲的GSM數字移動系統的標準以及美國的EIA暫行標準(IS-54)，提出了用數字數據脈衝串調製的載波信號的發送規範。例如，按照GSM標準，載波信號劃分為由8個相等時隙組成的幀，(如
圖1所示)。該載波信號在從基地臺發送到移動臺時稱為下行鏈路信號(downlink)(DL)，而當該載波信號是從移動臺發送到基地臺時，稱為上行鏈路信號(uplink)(UL)。
在如圖1示出的常態傳輸方式中，每個信道在每個上行鏈路和下行鏈路幀期間，只利用一個時隙。這樣，按GSM標準，單個幀可容納8個業務信道。當在該常態傳輸方式下工作時，移動臺必須工作在距基地臺相當近的地方，而有效網格大小是受限的。
在如圖2所示的常規擴展傳輸方式中，可以擴大GSM系統中一個網格的有效尺寸，因為該常規擴展範圍信道具有能容納較大傳播延遲的較長的時隙。在該常規擴展傳輸方式下，發送數據的信道使用一幀中兩個相鄰時隙。這樣，按GSM標準，單個幀可容納4個常規擴展信道，例如圖2中4個上行鏈路信道0，2，4和6。
應注意圖1和圖2中的上行鏈路傳輸不同於下行鏈路傳輸，對按照GSM標準的現有技術的TDMA系統來說，兩者相差三個時隙。該差別僅僅是為擴展範圍。換言之，下行鏈路傳輸(基地臺到移動臺)的0時隙的開始正好比上行鏈路傳輸(移動臺到基地臺)的0時隙提前了3個時隙。基地臺的時隙作為基準時隙。
在同一網格內甚至在同一載波信號中將圖1的常態範圍信道與圖2常規擴展範圍信道相結合是可能的。那時在適當信道類型的信道上建立呼叫取決於距離，如果距離變化，可將呼叫轉移成另一種信道類型。僅有的限制是常規擴展信道必須能在由兩個常態時隙組成的時隙內接受移交存取脈衝串。
儘管GSM系統的常規擴展傳輸方式能大大增加移動臺離基地臺的工作距離，但通信業務負荷有相應降低，因為信道數從8降為4。因此，對蜂房式電話系統來說有必要使移動臺能工作在離基地臺相當遠距離而同時又不因此減少信道數。
本發明提供一種具有TDMA信道類型的改進的蜂房式電話系統。該改進的系統允許移動臺工作在離基地臺的擴展距離上，從而有效增大了基地臺的網格大小而不減少有效信道數。在本發明中，上行鏈路傳輸時隙的開始相對於下行鏈路傳輸時隙的開始在時間上偏移了如在基地臺所見的一個附加的固定時間。通過使上行鏈路傳輸時隙的開始相對偏移於下行鏈路傳輸開始，以及通過使傳輸過程中包括時序調整，使移動臺能工作在離基地臺的確定距離區間而不會象現有技術那樣減少容量。本發明特別適合於在鄉村和沿海區域中使用。本發明也特別適合於在交通密集的區域中使用，以便克服諸如湖泊、公路等的嚴重障礙。
圖1是現有技術的工作在常態下的GSM系統的下行鏈路和上行鏈路時隙的示意圖;
圖2是現有技術的工作在常規擴展方式下的GSM系統的下行鏈路和上行鏈路時隙的示意圖;
圖3是本發明的新穎的下行鏈路和上行鏈路時隙的示意圖;
圖4A、4B和4C是常態傳輸方式、常規擴展傳輸方式和本發明的傳輸方式的時隙的比較圖;
圖5A、5B和5c是由工作在常態傳輸方式，常規擴展傳輸方式和本發明的新穎擴展傳輸方式下的信道所提供的覆蓋區域的示意圖。
在本發明中，通信信道是使用TDMA技術的數字信道。換言之，每個載波信號被分為可進一步分為時隙的幀。在基地臺和移動臺間的通信期間，移動臺被指定一具體信道。可應用本發明的無線電信道的結構將在下文更詳細地說明。信道一般可分類為(1)發送用於建立基地臺與移動臺間通信的控制信息的選址信道，或者(2)實際發送諸如語言或數據的通信的專用信道。選址信道主要用於在建立連接期間和移動臺登記期間即移動臺開始向所在網格的基地臺報告時監視和控制移動臺。
如上所說明的擴展蜂房式電話系統中網格範圍的常規方法是利用佔用兩個相繼時隙的信道。對所述提前傳輸時間進行調節直至達到最大提前時間，該時間對GSM系統為63個位周期。然後使該脈衝串能滑入兩個時隙的第二個時隙內。在圖2中示出了這種解決途徑。
可通過對用於該新穎擴展網格區域的上行鏈路連接的時間基準添加一個偏移量改變基地臺的TDMA結構來實現本發明的新穎的擴展網格。該時隙基準的延遲使得從遠端移動臺發出的傳輸脈衝串能在正確時隙內抵達。同樣值得注意的是，本發明只需修改基地臺而無需修改移動臺。
在圖3中示出本發明的TDMA信號結構。圖3中，和GSM系統的一般做法相同，下行鏈路(DL)傳輸的時隙指定為0-7。上行鏈路(UL)的時隙也指定為0-7，將上行鏈路傳輸的時隙偏移3個時隙，然後如雙向標有偏移(offset)的箭頭所示，從下行鏈路傳輸時隙偏移一附加的預定量。在圖3中，上行鏈路傳輸的0時隙的開始標示為偏移3個時隙，然後從下行鏈路傳輸的0時隙的開始點再偏移大約1/2個時隙。在常規GSM系統中，上行鏈路傳輸的0時隙的開始正好與下行鏈路傳輸的0時隙的起始處偏移3個時隙。因此，本發明如圖3所示，將該時隙偏移大約一個附加時隙的一半。本發明並不局限於將一個時隙的起始偏移半個時隙。事實上，如果將時隙起始時間偏移更大的量，那麼便相應增大了網格尺寸。
本發明的存取信道基本上和現有技術的存取信道相同。當一移動臺正在普通大小網格內的某一距離處訪問該系統，則在選址信道上發送一個存取脈衝串。該脈衝串短於常態脈衝串使得它可在規定時隙內抵達，即使設有提前的傳輸偏移也如此。對該時隙範圍內的存取脈衝串位置進行測定，並啟動提前傳輸的控制機制。當移動臺從大於常態最大網格半徑(對GSM為35公裡)的距離存取該系統時，該存取脈衝串滑入緊跟預期時隙後的時隙內。因此，本發明最好包括至少一個常規擴展範圍信道(2個時隙信道)作為離基地臺一個擴展距離的移動臺的選址信道。在常規擴展了範圍的信道內，修改選址信道的處理使得在任何兩個連續時隙內到達的存取脈衝串能被檢測出，並可測量出該延遲。
然後使用所測出的存取延遲來判定是否應在常態信道還是在具有擴展範圍能力的信道上建立該呼叫。因此，本發明的改進的無線電通信系統中所用選址信道不管是使用常規擴展傳輸方式還是使用新穎的擴展傳輸方式都是相同的。
現參考圖4A，4B和4C，可對標準傳輸方式，常規擴展傳輸方式和本發明的新穎的擴展方式進行比較。圖4A、4B和4C示出基地臺和移動臺間的下行鏈路和上行鏈路傳輸。從基地臺到移動臺的下行鏈路傳輸指定為BS-MS，而從移動臺到基地臺的上行鏈路傳輸指定為MS-BS。
從圖4A中可見，在檔準傳輸方式下，下行鏈路和上行鏈路傳輸均劃分為8個時隙0-7，而上行鏈路傳輸的0時隙的起始正好自下行鏈路傳輸的0時隙的起始處偏移了3個時隙。也可得知0信道時隙的脈衝串可用一個量t(ADJ)加以調整。量t(ADJ)意味著在移動臺尚未調節其時序時，脈衝串到達時間與移動臺已接受基地臺調節命令後脈衝串到達時間之間進行的比較。發出量t(ADJ)命令，進而調節時間間隔使得脈衝串在正確時隙內到達。
現參見圖4B，該圖示出以常規擴展方式工作的蜂房式電話系統的下行鏈路傳輸和上行鏈路傳輸。在常規擴展方式下，下行鏈路傳輸BS-MS劃分為8個時隙，而上行鏈路傳輸MS-BS劃分為4個時隙。可以看到，上行鏈路傳輸的0時隙的起始點正好比下行鏈路傳輸的相應0時隙的起始點偏移3個常規時隙。進一步可見，通過量t(ADJ)對0時隙的脈衝串進行調節。
現參考圖4c該圖示出了本發明的新穎擴展傳輸方式的下行鏈路和上行鏈路傳輸。可以看到，下行鏈路傳輸和上行鏈路傳輸均劃分為時隙0-7。當移動臺在網格標準範圍外(但在允許的擴展範圍內)時，則按NOTADJ圖接收來自移動臺的脈衝串。如果未由基地臺加上偏移，則該脈衝串置入第2個時隙1。然而，基地臺的TDMA結構是偏移(大約為半個時隙)以便操縱擴展範圍內的移動臺。再者，為了得到基地臺時隙時序內接收到的脈衝串，對擴展範圍的移動臺發命令，用量t(ADJ)調整(提前其傳輸時間)。由於時序提前和基地臺偏移，則可在正確的0時隙內接收到該脈衝串，如圖4c的下部所示。
參考圖5A、5B和5C，這些圖中所示圖形分別描繪了在標準傳輸方式、常規擴展傳輸方式和本發明的新的擴展傳輸方式下工作時覆蓋區域或網格大小。如圖5a所示，在GSM系統的標準傳輸方式下，覆蓋區域或網格大小為一園形區域A，該圓半徑為R1，通常為35公裡。在GSM系統中，基地臺調整移動臺的提前發送時間使得在高達35公裡距離的移動臺所接收到的脈衝串可在正確時隙內到達。
如圖5B所示，在GSM系統的常規擴展傳輸方式下，該覆蓋區可擴展到包括具有通常為70公裡的最大半徑R2的圓形區域B。在常規的擴展傳輸方式下，允許脈衝串最多遲到1個時隙間隔，因此，半徑R2可擴展到近似70公裡的距離。
如圖5C所示，在本發明的新穎的擴展傳輸方式下，若附加偏移近似為半個時隙則覆蓋區域包括半徑R3的環形區域C。該環形區域C的外部周邊略小於圖5B所示常規擴展方式的外部周邊。在該新穎的擴展傳輸方式下，如果偏移增加一附加時間t1，該t1大於和半徑R3的相應t，那麼網格的有效半徑可增大到半徑R4，覆蓋區可包括較大環形區域。在難以尋找為船泊使用的固定基地臺位置的沿海區域，大大地增加覆蓋區半徑的能力尤為意義重大。
儘管已在最佳實施例中描述了本發明，但可以理解所用辭句僅僅為說明起見而不是限制，可在本權利要求書範圍內作出未脫離本發明更寬方面的真正保護範圍的各種變化。
權利要求
1.一種具有相對於普通範圍網格的擴展的網格範圍的蜂房式遠程通信系統，包含有普通下行鏈路和上行鏈路的TDMA信道，以及為駐留在至少一個擴展網格區域的移動臺所用的普通TDMA上行鏈路信道，基地臺按照該移動臺屬於哪一個擴展區域給出一個偏移量，使得來自移動臺的TDMA脈衝串能置入來自相當大的擴展區域的適當時隙內而不減少可用信道數。
2.如權利要求1所述蜂房式遠程通信系統，其特徵在於至少一個選址信道佔據兩個相繼時隙用以接收到來的轉移的脈衝串。
3.如權利要求1所述蜂房式遠程通信系統，其特徵在於至少一個擴展區域為環形。
4.如權利要求2所述蜂房式遠程通信系統，其特徵在於至少一個擴展區域為環形。
5.如權利要求1所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於，所述擴展的網格是在諸如鄉村地區或沿海地區的低交通量區域內實現。
6.如權利要求2所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於所述擴展的網格是在諸如鄉村地區或沿海地區的低交通量區域內實現。
7.如權利要求3所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於，所述擴展的網格是在諸如鄉村地區或沿海地區的低交通量區域內實現。
8.如權利要求4所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於，所述擴展的網格是在諸如鄉村地區或沿海地區的低交通量區域內實現。
9.如權利要求1所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於所述擴展的網格是在稠密交通區中實現以克服諸如湖泊、公路障礙。
10.如權利要求2所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於所述擴展的網格是在稠密交通區域中實現以克服諸如湖泊、公路障礙。
11.如權利要求3所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於所述擴展的網格是在稠密交通區域內實現以克服諸如湖泊公路的障礙。
12.如權利要求4所述的蜂房式遠程通信系統，其特徵在於所述擴展的網格是在稠密交通區域內實現以克服諸如湖泊、公路障礙。
13.一種具有相對於普通範圍網格的擴展網格範圍的無線電通信系統，包含有用於傳達具有普通範圍網格的幀結構的第一信號的第一移動臺，該第一信號包括第一上行鏈路時隙;用於將修改成擴展範圍網格的幀結構的第二信號傳給第一移動臺的第一基地臺，該第二信號包括第一下行鏈路時隙，該時隙的起始包括自第一信號的第一上行鏈路時隙的起始的一個附加固定偏移量;其中，第一基地臺接收來自第一移動臺的脈衝串，而第一移動臺接收來自相當大的擴展範圍內的第一基地臺的脈衝串而不減少可用信道個數。
14.如權利要求13所述的無線電通信系統，其特徵在於，第一基地臺包括第二下行鏈路時隙，該時隙與具有較短長度的第一下行鏈路時隙相比有較長的長度。
15.如權利要求14所述的無線電通信系統，其特徵在於第二下行鏈路時隙包括至少一個選址信道。
16.如權利要求13所述的無線電通信系統，其特徵在於，第一基地臺和第一移動臺可在第一上行鏈路時隙和第一下行鏈路時隙期間彼此通信的覆蓋區包括一個環形區域。
17.如權利要求13所述的無線電通信系統，其特徵在於，第一上行鏈路時隙的開始不與相應的第一下行鏈路時隙同時開始。
全文摘要
在具有TDMA信道類型的蜂房式電話系統中，上行鏈路傳輸時隙的起始相對下行鏈路傳輸時隙的起始偏移一個預定量。通過偏移這兩時隙的起始，移動臺能在離基地臺的擴展距離處工作而無須變更移動臺。因為移動臺能工作在離基地臺較大距離上而並不減少有效信道的個數。該蜂房式電話系統特別適合於在鄉村地區或沿海地區中使用。
文檔編號H04B7/26GK1079347SQ93103628
公開日1993年12月8日 申請日期1993年3月29日 優先權日1992年3月30日
發明者R·S·波丁, G·森伯特 申請人:艾利森電話股份有限公司