專利名稱：擴(kuò)展覆蓋范圍的時(shí)分多址聯(lián)接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)系統(tǒng)中用以擴(kuò)展無線電覆蓋范圍的一種配置。本發(fā)明將參照應(yīng)用TDMA的一個(gè)數(shù)字GSM蜂窩無線電系統(tǒng)來作出說明，但它一般地可適用于某些類別的TDMA系統(tǒng)。
無線電TDMA系統(tǒng)在一個(gè)中心收發(fā)信機(jī)對付多個(gè)遠(yuǎn)地收發(fā)信機(jī)時(shí)，特別有用。然而，遠(yuǎn)地收發(fā)信機(jī)與中心收發(fā)信機(jī)之間的距離將引入電波傳播延時(shí)，延時(shí)量與遠(yuǎn)地收發(fā)信機(jī)(移動(dòng)站)位置離開中心收發(fā)信機(jī)(基站)的距離成正比地變化。
為了防止從移動(dòng)站來的相鄰的發(fā)送不致因傳播延時(shí)而在時(shí)間上產(chǎn)生重疊，需要控制為移動(dòng)站的發(fā)送所指配的時(shí)間(時(shí)隙)。為了使信息通過量最大，眾所周知，可以指令每個(gè)相應(yīng)的遠(yuǎn)地收發(fā)信機(jī)提前其發(fā)送的開始時(shí)間，以便補(bǔ)償傳播延時(shí)，并使頻譜效率最高。
蜂窩無線電話系統(tǒng)將一個(gè)覆蓋區(qū)域劃分成多個(gè)鄰接的或重疊的網(wǎng)孔，每個(gè)網(wǎng)孔由一個(gè)基站提供服務(wù)。在市區(qū)內(nèi)，每個(gè)網(wǎng)孔的覆蓋范圍的直徑可能只有幾公里，隨著通信業(yè)務(wù)量密度增加，網(wǎng)孔面積將會(huì)減小。
在業(yè)務(wù)量密度減低時(shí)，只要無線電覆蓋范圍足以保持成功的通信，就可以增加網(wǎng)孔的大小。由GSM采用的協(xié)議允許移動(dòng)站將它們的定時(shí)提前最大量為63通信比特。這相當(dāng)于大約35公里。一旦移動(dòng)站超過這個(gè)距離，它不能被指令再進(jìn)一步地提前其定時(shí)。因此，一旦最佳的定時(shí)提前量變得太大時(shí)，基站收信機(jī)將最終不能使接收到的移動(dòng)站傳輸與之相關(guān)。從而，自35公里之外來的傳輸將在基站收信機(jī)重疊到后面的時(shí)隙中。
當(dāng)基站位于中心制高點(diǎn)之上(例如300米高)且在預(yù)定覆蓋區(qū)的周圍是廣大的平坦區(qū)時(shí)，無線電傳播狀態(tài)有利于使GSM通信系統(tǒng)的范圍擴(kuò)展至35公里之外。在此情況下，基站覆蓋區(qū)擴(kuò)展至35公里之外要比設(shè)立附加現(xiàn)場和基站更經(jīng)濟(jì)。
本說明書公開一種用以增加TDMA基站范圍的方法，該TDMA基站包含有一個(gè)第一發(fā)信機(jī)與第一收信機(jī)相伴；以及一個(gè)第二發(fā)信機(jī)與第二收信機(jī)相伴。第一發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對，工作在第一指配的上行鏈路和下行鏈路頻率上，第二發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對，工作在第二指配的頻率上，其中，基站能通過第一或第二發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對與多個(gè)移動(dòng)站之中的每個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行通信，第一發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對，適合于與距離該基站的第一半徑內(nèi)的移動(dòng)站進(jìn)行通信，第二發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對，適合于與距離該基站的第一和第二半徑之間的移動(dòng)站進(jìn)行通信，與該基站通信的每個(gè)移動(dòng)站都被指配有一個(gè)上行鏈路時(shí)隙，它處在第一或第二發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對的一個(gè)上行鏈路信道中，每個(gè)上行鏈路時(shí)隙包括有一個(gè)時(shí)間緩沖，大致相當(dāng)于第一半徑上的移動(dòng)站與基站之間的來回行程延時(shí)。
來自每個(gè)移動(dòng)站的上行鏈路傳輸可在相應(yīng)的時(shí)間緩沖內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便能在基站上正確地接收。
該方法包括
使所有空閑的移動(dòng)站停駐在第二指配的上行鏈路和下行鏈路頻率上；使第一收信機(jī)接收第一指配的上行鏈路頻率和第二指配的上行鏈路頻率，使第二指配的下行鏈路頻率中時(shí)隙的出現(xiàn)時(shí)期(epoch duration)和開始與第一指配的下行鏈路頻率中時(shí)隙的出現(xiàn)時(shí)期和開始相同步，其中，第二指配的上行鏈路頻率的時(shí)隙相對于第一指配的上行鏈路頻率的時(shí)隙延時(shí)一個(gè)大約等于緩沖時(shí)間的量值，借此，在第一和第二半徑之間的范圍內(nèi)在第二指配的上行鏈路頻率上來自一個(gè)移動(dòng)站的上行訪問信號能由第二收信機(jī)接收，又借此，在第一半徑之內(nèi)在第二指配的上行鏈路頻率上來自一個(gè)移動(dòng)站的上行訪問信號能由第一收信機(jī)接收；其中，根據(jù)移動(dòng)站的上行訪問信號是由第一接收機(jī)接收還是第二收信機(jī)接收，指配給該移動(dòng)站第一或是第二發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對。
參照以下附圖更充分地描述本發(fā)明

圖1示出一個(gè)基站周圍的同心圓的覆蓋區(qū)；圖2示出離一個(gè)基站不同距離的幾個(gè)移動(dòng)站；圖3a和圖3b示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在幾個(gè)傳輸之間的時(shí)間關(guān)系；圖4示出實(shí)施本發(fā)明的在共同位置的兩個(gè)發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對的方框圖；圖5示出實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)內(nèi)部收信機(jī)的頻率/時(shí)間關(guān)系；圖6示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中所應(yīng)用的一個(gè)收信機(jī)的方框圖；圖7示出圖6實(shí)施例中的時(shí)隙布置；圖8示出本發(fā)明的又一實(shí)施例中所應(yīng)用的一個(gè)收信機(jī)的方框圖；圖9示出另一種收信機(jī)的方框圖；圖10示出環(huán)路內(nèi)無線電中繼的電話業(yè)務(wù)(radio—in—theloop telephone service)；圖11示出重疊網(wǎng)孔的配置。
在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)GSM網(wǎng)孔定位在一個(gè)現(xiàn)場上。外網(wǎng)孔具有一個(gè)控制信道(BCCH0)、一個(gè)頻率為Fo在下行鏈路(基站到移動(dòng)站)上的時(shí)基結(jié)構(gòu)、以及一個(gè)在上行鏈路(移動(dòng)站到基站)上的類似的時(shí)基結(jié)構(gòu)。在上行鏈路與下行鏈路信道頻率之間可以有頻率偏移。例如，在GSM系統(tǒng)中在有關(guān)的上行鏈路和下行鏈路頻率之間總有一個(gè)45MHz偏移。該圖1中外網(wǎng)孔保持與所示的區(qū)域3內(nèi)的移動(dòng)站進(jìn)行通信。
內(nèi)網(wǎng)孔有一個(gè)頻率為Fi的控制信道(BCCHi)、一個(gè)下行鏈路時(shí)基結(jié)構(gòu)、以及一個(gè)相應(yīng)的上行鏈路時(shí)基結(jié)構(gòu)。內(nèi)網(wǎng)孔保持住與區(qū)域2內(nèi)的移動(dòng)站進(jìn)行通信。雖然區(qū)域2和3都以圓形示明，但覆蓋范圍并不必需罩住整個(gè)區(qū)域。
根據(jù)TDMA系統(tǒng)，兩個(gè)網(wǎng)孔在上行鏈路和下行鏈路時(shí)基(Tf)之間可以有一個(gè)固定的時(shí)間偏移。在GSM中，在由基站的發(fā)送與由移動(dòng)站的發(fā)送開始之間有一個(gè)固定偏移為3個(gè)時(shí)隙。此外，按照本發(fā)明，一個(gè)附加的延時(shí)(Td)，已經(jīng)引入外網(wǎng)孔，它對外網(wǎng)孔收信機(jī)接收開始時(shí)間加以延時(shí)。在GSM中，引入的延時(shí)大約等于63個(gè)GSM傳輸比特，外網(wǎng)孔收信機(jī)的接收窗口能從位于基站的半徑為35—70公里之內(nèi)的移動(dòng)站接收所發(fā)送的信息。
在一個(gè)TDMA系統(tǒng)中，通常有許多預(yù)先規(guī)定的周期性時(shí)隙(t0、t1、t2、t3、t4……、tn)。在收信機(jī)控制信道上，分配許多的此種時(shí)隙(不少于1個(gè))，其功能是在上行鏈路上檢測“移動(dòng)站訪問”嘗試和在下行鏈路上發(fā)送“信道”分配。在最簡單的GSM實(shí)施中，8個(gè)可能的時(shí)隙中只有一個(gè)時(shí)隙被用于這種控制功能。
當(dāng)移動(dòng)站的位置于與傳播延時(shí)Td相當(dāng)?shù)陌霃骄嚯x之外時(shí)，如果這它圖訪問外網(wǎng)孔的上行鏈路控制信道Fo，則將在外網(wǎng)孔的上行鏈路收信機(jī)上進(jìn)行接收。由系統(tǒng)指配一個(gè)“信道”分配，它是在外網(wǎng)孔的下行鏈路上發(fā)送的，在下行鏈路廣播控制信道BCCH上傳送。該移動(dòng)站響應(yīng)“信道”分配，連續(xù)在所指配頻率和時(shí)隙上與外網(wǎng)孔通信。
圖1示出位于基站1上的兩個(gè)GSM發(fā)信機(jī)/收信機(jī)對或兩個(gè)收發(fā)信機(jī)的覆蓋區(qū)。
內(nèi)收發(fā)信機(jī)的發(fā)信機(jī)工作在頻率Fi上，內(nèi)收發(fā)信機(jī)的收信機(jī)工作的頻率偏離頻率Fi一個(gè)固定的頻率值，例如45MHz。該收信機(jī)安排來從內(nèi)覆蓋區(qū)域2之內(nèi)的移動(dòng)站接收發(fā)射信息，該內(nèi)覆蓋區(qū)2的半徑約為35公里，這取決于63比特的GSM時(shí)間緩沖。
外收發(fā)信機(jī)的發(fā)信機(jī)工作在頻率Fo上，其收信機(jī)工作在頻率Fo—45MHz上。這個(gè)第二收信機(jī)安排來從外覆蓋區(qū)3之內(nèi)的移動(dòng)站接收發(fā)射的信息。實(shí)現(xiàn)這種接收是依靠了對第二收信機(jī)延時(shí)其時(shí)隙窗口延時(shí)量大約等于緩沖器時(shí)間。該第二收信機(jī)可延時(shí)得稍小于緩沖器時(shí)間，以提供出一個(gè)重疊區(qū)，來防止該移動(dòng)站在兩個(gè)覆蓋區(qū)之間“擺動(dòng)”。
雖然這里僅示明了兩個(gè)同心圓的覆蓋區(qū)，但對于具有多個(gè)收發(fā)信機(jī)的情況來說也可以存在多個(gè)同心圓的覆蓋區(qū)，每個(gè)收發(fā)信機(jī)的收信機(jī)的延時(shí)量為緩中時(shí)間的一個(gè)倍數(shù)。
按照本發(fā)明，第二收發(fā)信機(jī)中發(fā)信機(jī)(即第二下行鏈路)的時(shí)隙都與第一下行鏈路的時(shí)隙同步，第二收發(fā)信機(jī)中收信機(jī)(即第二上行鏈路)的時(shí)隙相對于第一上行鏈路的時(shí)隙有時(shí)間延遲，延時(shí)量大約等于緩沖時(shí)間。這使第二收信機(jī)從第一接收機(jī)收到的最大距離的兩倍處接收信號。附加的收信機(jī)裝置調(diào)諧到外網(wǎng)孔的上行鏈路頻率(Fo—45MHz)上，并與內(nèi)網(wǎng)孔的上行鏈路收信機(jī)同步。
參見圖2，圖中示出多個(gè)移動(dòng)站MS1至MS5位于離開基站BS不同距離處。
基站BS指令每個(gè)移動(dòng)站在緩沖時(shí)間內(nèi)提前其發(fā)送，提前量與移動(dòng)站和基站BS之間的距離成正比。
移動(dòng)站MS1最鄰近基站BS(距離小于500米)，它被指令其發(fā)送提前量為0比特。它的消息在時(shí)隙TS11上被接收到為M11。
移動(dòng)站MS2距離基站BS大約17.5公里，它被指令其發(fā)送提前量為大約為0.5Td(例如31比特)。它的消息在時(shí)隙TS12接收到為M21。
移動(dòng)站MS3離基站BS35公里，亦即在內(nèi)網(wǎng)孔半徑的界限處，假定它在頻率Fi上與內(nèi)收發(fā)信機(jī)(TX1，RX1)通信，它被指令其發(fā)送提前量為63比特。它的消息在時(shí)隙TS13上被接收到為M31。
移動(dòng)站MS4和MS5離基站BS大約為52公里和70公里，都在內(nèi)收發(fā)信機(jī)的覆蓋范圍之外。如圖3a中所示的消息M41和M51那樣，來自這些移動(dòng)站的消息信號到達(dá)內(nèi)收發(fā)信機(jī)即使充分地提前了63比特，也重疊進(jìn)入后面的時(shí)隙中，即它們重疊進(jìn)入相鄰的時(shí)隙內(nèi)。
圖3a示出5個(gè)移動(dòng)站，M1靠近基站，M2離基站約17.5公里，M3離基站約35公里(半徑R1的值)，M4離基站約52.5公里，M5離基站約70公里(半徑R0的值)。圖3a中底部鄰接的矩形代表收信機(jī)RX1的時(shí)隙TS11、TS12……。垂線代表該時(shí)隙的起點(diǎn)。
移動(dòng)站離時(shí)隙上端的垂直距離可視為它們離基站的實(shí)際距離，它們的水平位移表明相對于時(shí)隙TS11的起點(diǎn)而言，它們發(fā)送的脈沖群在時(shí)間上的偏移。
將移動(dòng)站M1至M5與時(shí)隙TS11、TS12、……結(jié)合的傾斜虛線因而可認(rèn)為代表了諸移動(dòng)站與基站之間無線電波的行程。傾斜虛線與水平線間形成的角度θ定義為tgθ＝D/t式中，D是由傾斜虛線構(gòu)成斜邊的直角三角形的垂直高度，t是該直角三角形的底邊，t值與無線電信號傳播一個(gè)來回距離2D所需的時(shí)間成正比。因此，tgθ＝D/＝C/2式中，C是無線電波的速度。由此式可以計(jì)算出信號傳輸要提前的時(shí)間量t，即t＝2D/C換句話說，自收信機(jī)TX1的時(shí)隙之一的起點(diǎn)出發(fā)的斜線表明了一個(gè)發(fā)射必須提前的數(shù)量，以便在那個(gè)時(shí)隙接收到該發(fā)射。由于GSM中可應(yīng)用的最大提前量為63個(gè)比特時(shí)段，對應(yīng)于在R1處的提前量M3，所以在R1之外的移動(dòng)站不能被RX1接收到。這一點(diǎn)可以由這樣的事實(shí)來示明，亦即從M4出發(fā)的、角度為θ的斜線并不與TS14的起點(diǎn)和終點(diǎn)重合，而是重疊跨在TS14和TS15上，即使M4已提前了最大值63比特也如此。為此，RX1不能從M4接收到信息。類同地，M5也不能由RX1接收到。
然而，從M1、M2和M3的發(fā)送在被接收的正確的時(shí)間上到達(dá)，分別在時(shí)隙TS11、TS12和TS13中被接收到。
圖3b示出相對于RX1的時(shí)隙延遲RX2的時(shí)隙63比特的效果。這個(gè)延遲可示為其有將收信機(jī)RX2移出其來回行程延時(shí)量等效于63比特的距離之外的效果。也就是對RX2來說R1變成了基準(zhǔn)線。為此，實(shí)際上在離中心(因而離RX2)距離R1上的移動(dòng)站M3，現(xiàn)在處于相對于RX2來說在電氣上等效的位置處，如同移動(dòng)站M1與RX1的關(guān)系。換句話說，由RX2來接收時(shí)，M3的提前量必須為0。于是，半徑R1變成了RX2方面的基準(zhǔn)線。實(shí)際上M4離基準(zhǔn)線17.4公里，需要的提前量是31比特，而M5離基準(zhǔn)線35公里，需要的提前量是63比特。從M4和MS到時(shí)隙線與基準(zhǔn)線之交點(diǎn)的傾斜線組成的角度θ，就象圖3a中傾斜線的角度一樣。
圖4示出實(shí)施本發(fā)明的一種配置的方框圖。
這個(gè)配置包括一個(gè)第一收發(fā)信機(jī)TX1/RX1，安排來服務(wù)于內(nèi)網(wǎng)孔；和一個(gè)第二收發(fā)信機(jī)TX2/RX2安排來服務(wù)于外側(cè)網(wǎng)孔的。
時(shí)鐘C1為兩個(gè)收發(fā)信機(jī)控制用于上行鏈路和下行鏈路時(shí)隙的時(shí)基。
如圖4所示，用于第二收發(fā)信機(jī)的收信機(jī)RX2中的上行鏈路時(shí)隙被延時(shí)一個(gè)延時(shí)量Td用于TX2的下行鏈路時(shí)隙通過時(shí)鐘提前Ta而被恢復(fù)，與TX1的下行鏈路時(shí)隙同步。
基站控制器C2監(jiān)控該基站的全面運(yùn)行，并可以編程，以控制內(nèi)上行鏈路的頻率在Fi與Fo之間的切換。上行鏈路選擇器S1可在一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)需要用來將RX1調(diào)諧于內(nèi)或外的上行鏈路頻率上。在另一個(gè)實(shí)施例中，它可以用來選擇一對收信機(jī)裝置中的一個(gè)收信機(jī)的輸出，每個(gè)收信機(jī)調(diào)諧到內(nèi)和外上行鏈路頻率中的一個(gè)不同值的頻率上。
圖4概略地示出實(shí)施對內(nèi)和外收發(fā)信機(jī)的發(fā)送和接收信道控制的一種配置。TX1的發(fā)送時(shí)隙的時(shí)基是直接從時(shí)鐘C1中得出的，象RX1的接收時(shí)隙的時(shí)基那樣。
RX2的接收時(shí)隙的時(shí)基是通過延時(shí)量Td等于(或者略小于)緩沖器時(shí)間(63比特)而從C1中得出的；TX2的發(fā)送隙的時(shí)基是使延時(shí)Td的輸出提前(提前量與Td的延時(shí)時(shí)間有同樣的量值)、從所恢復(fù)的時(shí)鐘C1中得出的。
于是，TX1和TX2在對應(yīng)的頻率Fi和Fo上同步地發(fā)送。
收信機(jī)RX2相對于收信機(jī)RX1而言被延時(shí)Td，RX1在它的訪問信道時(shí)隙期間調(diào)諧于Fo—45MHz上，對于其它時(shí)隙RX1調(diào)諧于Fi—45MHz上。因此，RX1能夠接收從內(nèi)網(wǎng)孔之內(nèi)的移動(dòng)站來的、在RX2頻率上送出的訪問請求，同時(shí)，RX2能夠接收從外網(wǎng)孔中的移動(dòng)站來的、在其本身頻率上的訪問請求。
圖5示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中RX1的頻率/時(shí)隙關(guān)系，其中，RX2在它的訪問信道時(shí)隙t0期間其頻率從它的“正?！鳖l率Fi—45MHz切換至Fo—45MHz。在t1到tn期間，RX2回復(fù)到它的正常頻率。
圖6示出實(shí)現(xiàn)圖5中所示結(jié)果的另一個(gè)實(shí)施例。圖6中，RX1包括有第一和第二收信機(jī)裝置RFi和RFo，它們分別地恒定地調(diào)諧在內(nèi)和外的上行鏈路頻率上。開關(guān)SW1按照圖5中所示的模式在兩個(gè)收信機(jī)裝置之間切換。因此，適當(dāng)?shù)男盘柋銜?huì)通信往RX1的后隨級60上，以便處理。在圖7中，(a)是RFi的輸出，(b)是RFo的輸出，(c)是電路級60的輸入。
圖8示出圖6所示實(shí)施例的另一個(gè)可替代的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，RX1的第一和第二收信機(jī)裝置RFi和RFo仍分別調(diào)諧到內(nèi)和外的上行鏈路頻率上。在此情況下，RFi和RFo兩者都嘗試與輸入信號相關(guān)，而只有成功的收信機(jī)裝置的輸出才能通過，以便進(jìn)一步處理。
當(dāng)一個(gè)移動(dòng)電話空閑時(shí)，它必須保持與網(wǎng)絡(luò)有基本的通信，以使它能發(fā)出呼叫和接收呼叫。就這一點(diǎn)而言，一個(gè)空閑的移動(dòng)站需要“知道”它處在哪一個(gè)網(wǎng)孔中，毗鄰的網(wǎng)孔是哪一些，也就是說，它需要知道要收聽什么頻率或停駐在什么頻率上。一個(gè)移動(dòng)站識(shí)別出其位置的基本方式是依靠在其所在位置以一群網(wǎng)孔的測量出信號強(qiáng)度，每一個(gè)網(wǎng)孔具有不同的頻率。通常，一個(gè)移動(dòng)站將停駐在具有最強(qiáng)信號的網(wǎng)孔上。信號強(qiáng)度可能受地理障礙或建筑障礙的影響，并當(dāng)該移動(dòng)站嚙合一個(gè)呼叫時(shí)，它需要考慮這些因素，例如，在啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)移(handover)之前先插入一個(gè)時(shí)間延遲。這有助于避免不必要的轉(zhuǎn)接。
為此，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)站空閑時(shí)，它往往停駐在最強(qiáng)的廣播控制信道頻率上。
通過從基站送出的“信息”可使得一些移動(dòng)站以多種方法停駐在外網(wǎng)孔的一些頻率上。一種方法是當(dāng)各移動(dòng)站被編程歸留在最強(qiáng)信號上時(shí)使TX2發(fā)送出比TX1要高的功率。
所需的功率差取決于網(wǎng)孔選擇算法的滯后。一個(gè)附加的“安全因數(shù)”可以應(yīng)用來允許隨機(jī)的無線電波變動(dòng)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于無線電波的遮蔽現(xiàn)象，依靠對移動(dòng)電話進(jìn)行編程來選擇最強(qiáng)的信號并使基站以較高的功率發(fā)送以形成外網(wǎng)孔，這種簡單的手段不使空閑的移動(dòng)站始終停駐在外網(wǎng)孔BCCH上。
鑒以，我們使內(nèi)網(wǎng)孔以該內(nèi)網(wǎng)孔頻率在BCCH上發(fā)送一個(gè)網(wǎng)孔阻擋信號。這個(gè)信號由該BCCH中的一個(gè)標(biāo)記構(gòu)成，它由該移動(dòng)站識(shí)別為一個(gè)指令以令不要停駐在那個(gè)頻率上。這就得到了強(qiáng)制該移動(dòng)站停駐在外網(wǎng)孔頻率上的結(jié)果，而不論自內(nèi)和外網(wǎng)孔的發(fā)信機(jī)來的相對信號強(qiáng)度如何。
在一個(gè)較佳的應(yīng)用中，我們對內(nèi)機(jī)外網(wǎng)孔的發(fā)信機(jī)使用了同等的功率。
作為使移動(dòng)站停駐在外網(wǎng)孔上的另一種方法，可以應(yīng)用GSM的一種特性。這個(gè)特性涉及發(fā)送一個(gè)消息，該消息向移動(dòng)站表明，不要停駐在特定的網(wǎng)孔上。于是，可以使得那些移動(dòng)站避開內(nèi)網(wǎng)孔，而停駐在外網(wǎng)孔上。
還必需確保，已送出一個(gè)訪問請求的移動(dòng)站能夠接收自該基站來的訪問許可消息。
空閑的移動(dòng)站停駐在外網(wǎng)孔上時(shí)，它在外網(wǎng)孔下行鏈路控制信道上收聽著訪問許可消息，也就是它調(diào)諧在頻率Fo上。然而，如果移動(dòng)站處在內(nèi)網(wǎng)孔之內(nèi)，則在Fo—45MHz上送出的它的訪問請求將由RX1來接收，在該RX1的訪問請求接收時(shí)隙期間它是調(diào)諧于Fo—45MHz上的。于是，當(dāng)移動(dòng)站處在內(nèi)網(wǎng)孔中時(shí)，將由TX1在頻率Fi上送出一個(gè)訪問許可消息。該移動(dòng)站并不能接收到這個(gè)信息。
為此，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基站控制使該訪問許可消息由TX1以頻率Fi來發(fā)送以及由TX2以頻率Fo來發(fā)送。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，基站控制使TX1以頻率Fo來發(fā)送訪問許可消息。
過去認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)空閑的移動(dòng)站處在一個(gè)同心圓的網(wǎng)孔布局中并發(fā)送一個(gè)訪問請求消息時(shí)，該請求消息將由調(diào)諧于送出此請求消息的頻率上的收信機(jī)進(jìn)行接收，而如果該移動(dòng)站處在那個(gè)收信機(jī)可收及的范圍之內(nèi)，又如果一定數(shù)量的此類訪問嘗試并不成功，則移動(dòng)站將自動(dòng)地試圖訪問其它的同心圓的網(wǎng)孔，以使得能按這種狀態(tài)建立起該呼叫。然而，累試結(jié)果證明，在某些情況下并不能可靠地以這種狀態(tài)建立起呼叫。
為了解決這個(gè)問題，本發(fā)明開發(fā)了一種配置，其中，處在諸同心圓的網(wǎng)孔服務(wù)區(qū)之內(nèi)的空閑移動(dòng)站都被導(dǎo)致到停駐在外網(wǎng)孔的BCCH頻率上。這意味著，自外區(qū)域中的移動(dòng)站來的訪問嘗試能受到正常的處理，但是，系統(tǒng)需要改型，以在外網(wǎng)孔的上行鏈路隨機(jī)訪問信道不能與內(nèi)網(wǎng)孔中移動(dòng)站來的訪問請求正確地相關(guān)時(shí)，可以建立起自內(nèi)網(wǎng)孔中一個(gè)移動(dòng)站來的呼叫。為此，我們提供附加的收信機(jī)裝置，它調(diào)諧在外網(wǎng)孔的BCCH頻率上，但在時(shí)間上與內(nèi)網(wǎng)孔的BCCH相同步。于是，該附加的收信機(jī)裝置能在外網(wǎng)孔頻率上接收位于內(nèi)網(wǎng)孔之內(nèi)的移動(dòng)站來的訪問請求消息。
雖然，已說明和示例了第三收信機(jī)裝置，作為一個(gè)獨(dú)立的收信機(jī)，實(shí)際上，它的實(shí)現(xiàn)也可以借助于在隨機(jī)訪問信道(RACH)期間(即在內(nèi)下行鏈路BCCH之后的時(shí)隙上)將內(nèi)收信機(jī)的調(diào)諧切換到外上行鏈路頻率RFo上。參照第三收信機(jī)裝置，應(yīng)當(dāng)理解為包括在本發(fā)明的實(shí)施之內(nèi)。
供中間覆蓋區(qū)用的附加的收信機(jī)可以按類同的情況來實(shí)施。
需要指出，空閑的移動(dòng)站被阻止停駐在內(nèi)網(wǎng)孔上，以在內(nèi)網(wǎng)孔收信機(jī)的RACH上并不會(huì)在內(nèi)收信機(jī)頻率RFi上作出訪問嘗試。
擴(kuò)大網(wǎng)孔的技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用是用在“環(huán)路路無線電中繼”電話業(yè)務(wù)“radio—in—the loop”telephone service)中，參見圖10。在某些應(yīng)用里，特別是只有少數(shù)遠(yuǎn)地用戶(RS1、RS2、RS3)的情況下，向這些用戶鋪設(shè)有線纜路的費(fèi)用很大，維護(hù)費(fèi)用也很大。
如圖10所示，基站BS只需提供出局部的覆蓋。
對此，我們建議采用一個(gè)基站來提供對遠(yuǎn)地用戶的GSM覆蓋，用戶可以有由一臺(tái)本地發(fā)電機(jī)供電或者由供電線路供電的、固定的收發(fā)信機(jī)，借以避免便攜式電池壽命有限的缺點(diǎn)。
該配置還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是允許在離農(nóng)舍一段距離處工作的人員只要他保持在GSM基站的無線電覆蓋范圍之內(nèi)，他可以通過該GSM基站用電話與農(nóng)舍里的人通信。
在一些具體情況下的轉(zhuǎn)移操作可參考圖11來說明。
圖11示出一對同心圓的網(wǎng)孔1和2以及伸入進(jìn)兩個(gè)網(wǎng)孔區(qū)域1和2而與它們重疊的一個(gè)網(wǎng)孔3。
這里要說明在下列情況中的轉(zhuǎn)移；A移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔1移動(dòng)到網(wǎng)孔2；B移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔2移動(dòng)到網(wǎng)孔1；C移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔1移動(dòng)到網(wǎng)孔3；D移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔3移動(dòng)到網(wǎng)孔1；
E移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔2移動(dòng)到網(wǎng)孔3；F移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔3移動(dòng)到網(wǎng)孔2；GSM系統(tǒng)有一個(gè)要求，即轉(zhuǎn)移可以由許多因素來觸發(fā)，其中包括距離、信號電平、信號質(zhì)量(同步)和功率積聚(Power budget)，并且，它們可以由不同廠家以不同的方式來實(shí)施。
在情況A中，移動(dòng)站從網(wǎng)孔1移動(dòng)到網(wǎng)孔2，該移動(dòng)站將向基站控制部分回告，當(dāng)它的時(shí)間提前量例如達(dá)到62比特時(shí)，它要趨向于63比特的時(shí)間提前量極限。于是，基站控制部分指令該移動(dòng)站切換到網(wǎng)孔2的頻率上。如果移動(dòng)站因任何原因而不能成功地完成轉(zhuǎn)移，則按照程序，根據(jù)由基站控制部分向移動(dòng)站送出的一張毗鄰網(wǎng)孔表面嘗試下一個(gè)最佳的轉(zhuǎn)移，并在移動(dòng)站不進(jìn)行接收或發(fā)送的時(shí)隙期間它對自這些網(wǎng)孔來的信號電平進(jìn)行監(jiān)測。在本例子中，第二個(gè)選擇將是網(wǎng)孔3。
在情況B中，移動(dòng)站從網(wǎng)孔2移動(dòng)到網(wǎng)孔1。其中能觸發(fā)轉(zhuǎn)移的一種方法可以是對基站編程序，以在時(shí)間提前量下降到1比特以下時(shí)由基站指令移動(dòng)站切換到網(wǎng)孔1上。另一種方法中，由基站和移動(dòng)站共同監(jiān)測信號質(zhì)量，可以利用這一點(diǎn)來觸發(fā)轉(zhuǎn)移。當(dāng)移動(dòng)站的移動(dòng)跨過0比特提前量界時(shí)該移動(dòng)站將給出信號質(zhì)量劣化的報(bào)告，或是由于失去同步被基站控制部分檢知這一點(diǎn)，乃觸發(fā)轉(zhuǎn)移。
這里，網(wǎng)孔3仍將是第二個(gè)選擇對象。
在情況C中，移動(dòng)站MS從網(wǎng)孔1移動(dòng)到網(wǎng)孔3。通常，由于無線電波傳播問題，例如衰落現(xiàn)象等，使網(wǎng)孔2不是第一選擇對象時(shí)，才會(huì)發(fā)生這種轉(zhuǎn)移情況。這種轉(zhuǎn)移可以被除去距離之外的任一準(zhǔn)則觸發(fā)，就距離準(zhǔn)則而言，普通的第一次轉(zhuǎn)移嘗試將是轉(zhuǎn)移到網(wǎng)孔2上。象情況A中那樣，第二次選擇對象才是網(wǎng)孔3。如果移動(dòng)站報(bào)告說，它已到達(dá)了這些準(zhǔn)則中任一個(gè)的門限值，并且網(wǎng)孔3是轉(zhuǎn)移的最佳方案，則將由基站控制部分來啟動(dòng)向網(wǎng)孔3的轉(zhuǎn)移。
在情況D中，移動(dòng)站從網(wǎng)孔3轉(zhuǎn)移到網(wǎng)孔1。通過編程可使移動(dòng)站根據(jù)由基站控制部分送給它的一個(gè)網(wǎng)孔頻率表格而嘗試向最佳的鄰近網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移，并且該移動(dòng)站將請求基站控制部分授權(quán)它向提供出最佳功率積聚的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移，也即向要求移動(dòng)站使用最小功率發(fā)送的網(wǎng)孔上轉(zhuǎn)移。因此，如果該移動(dòng)站與網(wǎng)孔1之天線間的距離近于與網(wǎng)孔3之天線間的距離，則它將被切換到網(wǎng)孔1上。
在情況E中，移動(dòng)站從網(wǎng)孔2移動(dòng)到網(wǎng)孔3。這個(gè)情況與情況C類似。
在情況F中，移動(dòng)站從網(wǎng)孔3移動(dòng)到網(wǎng)孔2。這個(gè)情況與情況D類似。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩無線電通信配置，它包括一個(gè)蜂窩基站，該基站具有兩個(gè)或多個(gè)毗鄰的或是重疊的覆蓋區(qū)域，以及一個(gè)相應(yīng)TDMA收發(fā)信機(jī)與每一覆蓋區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其特征在于，該配置至少包括一個(gè)內(nèi)網(wǎng)孔收發(fā)信機(jī)，它包括一個(gè)第一收信機(jī)裝置，適合于接收自內(nèi)覆蓋區(qū)來的第一來話信號，該第一收發(fā)信機(jī)包括一個(gè)第一發(fā)信機(jī)裝置，適合于至少向此內(nèi)覆蓋區(qū)發(fā)送第一去話信號；一個(gè)外網(wǎng)孔收發(fā)信機(jī)，它具有一個(gè)收信機(jī)裝置，適合于接收自外覆蓋區(qū)來的第二來話信號以及一個(gè)第二發(fā)信機(jī)，適合于至少向此外覆蓋區(qū)發(fā)送第二去話信號；及一個(gè)附加的第三收信機(jī)裝置，適合于接收自內(nèi)覆蓋區(qū)來的第三來話信號；其中，第一和第三收信機(jī)按照相應(yīng)的第一和第三收信機(jī)的問幀工作，所述的時(shí)間幀是同步的；其中，第二收信機(jī)按照第二時(shí)間幀工作，第二時(shí)間幀相對于第一和第三時(shí)間幀延時(shí)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間；其中，第一收信機(jī)在與第一發(fā)信機(jī)發(fā)送的第一下行鏈路頻率相關(guān)聯(lián)的第一上行鏈路頻率上接收第一來話信號；其中，第二和第三收信機(jī)在與第二發(fā)信機(jī)發(fā)送第二下行鏈路頻率上相關(guān)聯(lián)的第二上行線路頻率分別接收第二和第三來話信號；其中，在每個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)空閑的移動(dòng)電話都被控制得停駐在第二下行頻率上，由此，自空閑的移動(dòng)電話來的訪問請求在第二上行頻率上發(fā)送，并根據(jù)發(fā)送該訪問請求的移動(dòng)電話的位置，由第二或第三收信機(jī)在合適的時(shí)隙上進(jìn)行接收。
2.權(quán)利要求1中的蜂窩無線電通信配置，其特征在于，在內(nèi)和外覆蓋區(qū)域之間包括有一個(gè)或多個(gè)中間覆蓋區(qū)，每個(gè)中間覆蓋區(qū)具有一個(gè)相應(yīng)的中間收發(fā)信機(jī)調(diào)諧在相應(yīng)的中間上行鏈路和下行路頻率上；對于每個(gè)中間覆蓋區(qū)具有一個(gè)附加的收信機(jī)，適合于接收由相應(yīng)的中間覆蓋區(qū)上始發(fā)的中間上行鏈路信號，其頻率與第二上行鏈路的頻率相同。
3.權(quán)利要求1或2的配置，其特征在于，第一下行路信號中包括著帶有第一廣播控制信道的一個(gè)第一下行鏈路時(shí)間幀，它包含有一個(gè)停駐阻止標(biāo)記信號，該信號指令空閑的移動(dòng)電話不要停駐在第一下行鏈路和上行鏈路頻率上。
4.權(quán)利要求1或2或3中的任一個(gè)的一種配置，其特征在于，適合于接收自外覆蓋區(qū)和中間覆蓋區(qū)來的來話信號的每個(gè)收信機(jī)的時(shí)間幀相對于內(nèi)覆蓋區(qū)的時(shí)間幀延時(shí)一個(gè)時(shí)段，該時(shí)段等于或稍小于從基站天線裝置到相應(yīng)覆蓋區(qū)內(nèi)側(cè)邊緣上無線電信號傳播時(shí)間的兩倍。
5.如這里參照附圖基本上描述的一種蜂窩無線電通信配置。
6.在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置中增加TDMA蜂窩無線電基站范圍的一種方法，其中，對來自移動(dòng)電話的傳輸?shù)亩〞r(shí)可以在一個(gè)預(yù)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，該基站具有一個(gè)蜂窩無線電通信配置，它包括一個(gè)蜂窩基站，該蜂窩基站具有兩個(gè)或多個(gè)毗鄰的或重疊的覆蓋區(qū)以及一個(gè)與每一覆蓋區(qū)相關(guān)聯(lián)的、相對應(yīng)的TDMA收發(fā)信機(jī)，該基站至少包括一個(gè)內(nèi)網(wǎng)孔收發(fā)信機(jī)，該收發(fā)信機(jī)第一收信機(jī)裝置，適合于接收自內(nèi)側(cè)覆蓋區(qū)域來的第一來話信號，該第一收發(fā)信機(jī)包括一個(gè)第一發(fā)信機(jī)裝置，適合于至少向比內(nèi)側(cè)覆蓋區(qū)域發(fā)送第一去話信號；一個(gè)外網(wǎng)孔收發(fā)信機(jī)，該收發(fā)信機(jī)具有一個(gè)第二收信機(jī)裝置，適合于接收自外側(cè)覆蓋區(qū)來的第二來話信號以及一個(gè)第二發(fā)信機(jī)，適合于至少向此外覆蓋區(qū)發(fā)送第二去話信號；及一個(gè)附加的第三收信機(jī)裝置，適合于接收自內(nèi)覆蓋區(qū)來的第三來話信號；其中，第一和第三收信機(jī)按照各自的第一和第三收信機(jī)的時(shí)間幀工作該時(shí)間幀是同步的；其中，第二收信機(jī)按照第二時(shí)間幀工作，它相對于第一和第三時(shí)間幀延時(shí)一個(gè)預(yù)定的時(shí)段；其中，第一收信機(jī)在與的第一下行鏈路頻率相關(guān)聯(lián)的第一上行鏈路頻率上接收第一來話信號；其中，第二和第三收信機(jī)在與第二發(fā)信機(jī)發(fā)送的第二下行鏈路頻率相關(guān)聯(lián)的第二上行線路頻率上分別接收第二和第三來話信號；其中，在每個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)空閑的移動(dòng)電話都被控制得停駐在第二下行頻率上，由此，自空閑的移動(dòng)電話來的訪問請求在第二上行頻率上發(fā)送，并根據(jù)發(fā)送該訪問請求的移動(dòng)電話的位置，由第二或第三收信機(jī)在合適的時(shí)隙上進(jìn)行接收。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于，覆蓋區(qū)包括有如權(quán)利要求1中指出的一個(gè)或多個(gè)蜂窩無線電通信配置，并在內(nèi)和外覆蓋區(qū)之間包括有一個(gè)或多個(gè)中間覆蓋區(qū)，每個(gè)中間覆蓋區(qū)具有一個(gè)調(diào)諧在相應(yīng)的中間上行鏈路和中間下行鏈路頻率上的相應(yīng)的中間收發(fā)信機(jī)；每個(gè)中間覆蓋區(qū)具有一個(gè)附加的收信機(jī)，適合于接收由相應(yīng)的中間覆蓋區(qū)上始發(fā)的中間上行鏈路信號，其頻率與第二上行鏈路的頻率相同。
8.權(quán)利要求6或權(quán)利要求7的方法，其特征在于，第一下行鏈路信號包括著帶有第一通信控制信道的一個(gè)第一個(gè)下行鏈路時(shí)間幀，它包含一個(gè)停駐阻止標(biāo)記信號，該信號指令空閑的移動(dòng)電話不要停駐在第一下行鏈路和上行鏈路頻率上。
9.權(quán)利要求6至8中任一個(gè)的方法，其特征在于，適合于接收自外覆蓋區(qū)和中間覆蓋區(qū)來的來話信號的每個(gè)收信機(jī)的時(shí)間幀，相對于內(nèi)覆蓋區(qū)的時(shí)間幀延時(shí)一個(gè)時(shí)段，該時(shí)段等于或稍小于從基站天線裝置到相應(yīng)覆蓋區(qū)內(nèi)側(cè)邊緣上無線電信號傳播時(shí)間的兩倍。
10.權(quán)利要求1至6中任一個(gè)的方法，其特征在于，該無線電地點(diǎn)使得要發(fā)送的訪問許可消息是在外下行鏈路的頻率上。
11.權(quán)利要求7的一種方法，其特征在于，該無線電地點(diǎn)使得由第一發(fā)信機(jī)在內(nèi)下行鏈路頻率上、由第二發(fā)信機(jī)在外下行鏈路頻率上發(fā)送訪問許可消息。
12.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，該無線電地點(diǎn)使得由第一發(fā)信機(jī)在外下行鏈路頻率上發(fā)送訪問許可消息。
13.權(quán)利要求6至9中任一個(gè)的方法，其特征在于，基站使得要發(fā)送的訪問許可消息是在外側(cè)下行鏈路頻率上。
14.權(quán)利要求13中的方法，其特征在于，基站使得由第一發(fā)信機(jī)在內(nèi)下行鏈路頻率上、由第二發(fā)信機(jī)在外下行鏈路頻率上發(fā)送訪問許可消息。
15.權(quán)利要求13的方法，其特征在于，基站使得由第一發(fā)信機(jī)在外下行鏈路頻率上發(fā)送訪問許可消息。
16.參照附圖在這里基本上描述的增大TDMA蜂窩無線電基站覆蓋范圍的一種方法。
全文摘要
TDMA系統(tǒng)例如GSM具有有限時(shí)段來對移動(dòng)站來的傳送能夠提前以考慮信號在移動(dòng)站與基站之間傳送的時(shí)間，這限制了傳統(tǒng)的最大覆蓋范圍為RI。將工作在Fi上的第一收發(fā)信機(jī)與工作在Fo上的第二收發(fā)信機(jī)同位置安放，讓第二收信機(jī)的接收時(shí)隙延時(shí)td，可使第一收發(fā)信機(jī)的通信達(dá)到RI，使第二收發(fā)信機(jī)與RI和RO之間的移動(dòng)站通信。指令空閑的移動(dòng)站都停駐在Fo上，在訪問請求時(shí)段內(nèi)切換第一收信機(jī)的頻率，以在Fo上尋找訪問請求消息。
文檔編號H04B7/26GK1124440SQ9510733
公開日1996年6月12日 申請日期1995年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月8日
發(fā)明者羅斯·格賴海姆·阿廷, 科林·阿道夫, 勞倫特·吉拉德 申請人:阿爾卡塔爾澳大利亞有限公司