專利名稱：時分多址/頻分多址/碼分多址混合無線接入方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于同時雙向語音通信的蜂窩無線電話系統(tǒng)的雙工通信系統(tǒng)。本發(fā)明也關系到某些單工系統(tǒng)，例如能提供在無線網(wǎng)上多個通信者之間的“按下即通話”(”Press-to-talk”)通信工具的陸地移動無線系統(tǒng)。本發(fā)明還關系到帶有便攜式或移動的終端的衛(wèi)星通信。
背景技術：
現(xiàn)有技術包括使用頻分多址(FDMA)的雙工無線通信的若干實例，其中不同的無線電話各自具有獨一無二的一對頻率用于沿發(fā)射和接收方向的傳送，例如，美國AMPS(AMPS美國移動電話系統(tǒng))蜂窩電話系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術也揭示了使用時分多址(TDMA)的雙工無線通信系統(tǒng)，其中每個無線電話在第一共用頻率上具有獨一無二的時隙用于沿一個方向的通信，且在第二共用頻率上具有第二個獨一無二的時隙用于沿另一個方向的通信，例如，歐洲GSM(GSM全球移動通信系統(tǒng))數(shù)字系統(tǒng)或美國數(shù)字蜂窩標準IS-54。在這些系統(tǒng)中，沿各個方向的時隙進一步在時間上互相偏離，這樣便攜式無線電話不必同時發(fā)射和接收，這就消除了對發(fā)射/接收雙工濾波器的需要，而此濾波器是為在FDMA系統(tǒng)中工作的無線電話所必須的。替代地，所謂“時間雙工”電話，正如在現(xiàn)有的歐洲蜂窩系統(tǒng)GSM中所預想的，使用更簡單的發(fā)射/接收開關把天線交替地連接到接收機或發(fā)射機。
在某些應用中，提供最佳解決方法的既不是TDMA也不是FDMA。TDMA要求更高的峰值發(fā)射機功率，以便為把傳輸壓縮在只是總時間的一部分的時隙內作出補償，因為決定通信的范圍和質量的是平均功率。毫無疑義，在任何情況下，基臺必須有足夠的發(fā)射功率，以支持所有的移動站，且對于FDMA和TDMA的解決方法，其總功率是相同的。TDMA系統(tǒng)具有一個高功率發(fā)射機和使用時分復用(TDM)的全部基站/移動臺鏈路之間被分時共用的一個天線，這是更簡單和更便宜的。然而，對于TDMA移動臺產(chǎn)生高的峰值功率常常是不方便的。另一方面，對于FDMA移動臺，使用天線雙工濾波器也是不方便的。因此本發(fā)明尋求能提供一種方法，在基站到移動臺的鏈路(下行鏈路)上使用TDMA，和在移動臺到基站的鏈路(上行鏈路)上使用FDMA的相結合的方法，而避免了對雙工器的需要。
現(xiàn)有技術揭示了混合的TDM/FDMA系統(tǒng)的實例，例如，英國陸軍PTARMIGAN單信道無線接入系統(tǒng)(SCRA)。事實上，SCRA系統(tǒng)是軍用無線電話系統(tǒng)，它在下行鏈路上使用了在第一頻段的TDM，而在上行鏈路上藉助于把第二頻段中分開的頻率分配給每個移動臺上行鏈路的方法使用了FDMA。然而SCRA系統(tǒng)或者對于上行鏈路和下行鏈路分別需要分開的天線、或者需要雙工濾波器以允許通過一個天線同時進行發(fā)射和接收。


圖1顯示了在美國數(shù)字蜂窩標準IS-54中描述的現(xiàn)有技術的傳輸格式?；疽?0ms長的數(shù)據(jù)幀形式連續(xù)發(fā)送信息。所涉及的數(shù)據(jù)包括由數(shù)字語音壓縮算法產(chǎn)生的、分散地具有同步，信令和控制信號的數(shù)字化的語音信息。每個20ms數(shù)據(jù)幀被劃分成三個時隙，每個時隙包含被指定用于三個移動臺中的一個移動臺的信息。這樣，特定的移動臺只需要在三分之一的時間內打開接收機，因為特定的移動臺的數(shù)據(jù)被限制在構成時間幀的三個時隙中的一個時隙。在相反方向上，20ms的時間幀同樣地被劃分成三個時隙。每個移動臺發(fā)射機只使用不進行接收的兩個時隙中的一個時隙，它留下另外三分之一時間可被用來掃視其它的基站頻率以發(fā)現(xiàn)是否能接收到信號更強的另外的基站。這些信號強度測量結果可通過上行鏈路報告給正在使用的基站，此基站決定是否把與移動臺的通信切換到信號更強的基站。在進行越區(qū)切換判決中利用由移動臺所完成的信號強度測量被稱為“移動臺輔助的越區(qū)切換”(MAHO)。
在該現(xiàn)有技術的系統(tǒng)中，可以看到，移動臺只在可供使用的時間的三分之一時間內發(fā)射，因此如果使用連續(xù)發(fā)射時必須使用三倍功率才足夠。如果使用連續(xù)發(fā)射，所有三個移動臺的發(fā)射在時間上將會重疊，而因此必須給予不同的頻道，如在英國陸軍PTARMIGAN SCRA系統(tǒng)中那樣。而且就需要有發(fā)射/接收雙工濾波器，以便允許移動臺同時進行發(fā)射和接收。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及用于使得在至少一個第一站和多個第二站之間的通信更便利的無線接入方法。首先，要傳送的每個信號在第一站中被進行緩沖，然后信號被分成相等的長度段。為特定的一個第二站所設定的信號段使用相應的時隙按有規(guī)律地重復的多路傳輸時間幀被發(fā)送。由第一站發(fā)送的信號段在至少一個第二站處被接收，且根據(jù)逐個的相應時隙把信號段組臺起來，以重新構成所述的想要的信號。和相應的接收時隙唯一有關的發(fā)射頻道在第二站處被確定。最后，要傳送到第一站的信號在第二站被緩沖并被壓縮，以便實質上在第二站不進行接收的全部時間范圍內使用發(fā)射頻道進行發(fā)送。
本發(fā)明也揭示了用于在無線網(wǎng)上進行雙向通信的無線發(fā)射機/接收機。無線發(fā)射機/接收機包括用于依次安排發(fā)射和接收功能的定時控制單元。天線開關在時間控制單元控制下交替地把天線連接到接收機和發(fā)射機。由定時控制單元控制的接收機部分在時分多路傳輸幀期間中的一個所指定的時隙期間單向地接收來自無線網(wǎng)的信號。最后，可被定時控制單元控制的發(fā)射機部分在時分復用幀周期中的接收機部分不進行接收的其余時間內進行發(fā)射。
本發(fā)明還揭示了用于提供在至少一個外站和在公共交換電話網(wǎng)上的用戶之間的電話通信的通信方法，該公共交換電話網(wǎng)包括至少一個在軌道上的衛(wèi)星和至少一個與衛(wèi)星及公共交換電話網(wǎng)進行通信的地面控制站。首先，載有時分復用信息的信號從衛(wèi)星發(fā)射，這些信息由按重復的TDMA幀期間的時隙組成，其中每個時隙指派用于被一個外站接收。在外站接收來自衛(wèi)星的信號脈沖串以后，外站確定與所述被指派的時隙唯一有關的發(fā)射頻道。最后，外站利用其不在進行接收的、實質上全部剩余的TDM幀通過發(fā)射頻道來發(fā)射信號脈沖串到衛(wèi)星。
現(xiàn)在參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例將更詳盡地描述本發(fā)明，僅以例子的方式給出，并以附圖加以說明，其中圖1顯示了現(xiàn)有技術的TDMA格式；圖2顯示了按照本發(fā)明的一個實施例的帶有重迭的移動臺傳輸?shù)腡DM/FDMA格式；圖3顯示了按照本發(fā)明的一個實施例的TDM/FDMA混合格式；圖4顯示了按照本發(fā)明的另一個實施例的TDM/FDMA混合格式；圖5顯示了本發(fā)明對于帶有大量時隙的衛(wèi)星通信的應用；
圖6顯示了三蜂窩區(qū)頻率復用規(guī)劃；圖7顯示了按照本發(fā)明的一個實施例的便攜式無線電話的方框圖，圖8顯示了用于本發(fā)明的一個實施例的基站；圖9顯示了在本發(fā)明的一個實施例中的衛(wèi)星/移動通信。
圖10顯示了一個中心站到移動臺(hub-to-mobile)衛(wèi)星轉發(fā)器；以及圖11顯示了移動臺到中樞衛(wèi)星轉發(fā)器。
在三時隙TDMA通信系統(tǒng)中(其中、不需要移動臺輔助的越區(qū)切換特性，且其中避免了同時發(fā)射和接收，以便取消發(fā)射/接收雙工濾波器)，本發(fā)明把發(fā)射占空因數(shù)從三分之一擴展到三分之二，這樣就使對峰值功率的要求減半。按照本發(fā)明的上行鏈路和下行鏈路格式示于圖2。
如圖2所示，三個移動臺的發(fā)射在任何時間都有兩個重疊。為了允許它們在時間上重迭，它們必須被做成在某個其它區(qū)域(例如在頻域中)是正交的，即非干擾的。由于使用兩倍的發(fā)射時間能允許傳輸數(shù)據(jù)率減半，因此，有可能藉助于安排成其中一個發(fā)射使用指定頻帶的上半部而另一發(fā)射使用下半部(或者反過來也行)，從而在同一頻帶內容納兩個發(fā)射。例如，第一移動臺可以使用信道頻帶的上半部而在它三分之二發(fā)射期間的一半處第二移動臺開始以下半信道發(fā)射。然后，在另一個三分之一的幀周期之后第一移動臺將結束使用信道的上半部，而第三移動臺開始以上半信道發(fā)射。在又一個三分之一的幀周期之后，第二移動臺將結束使用信道的下半部，而第一移動臺將再次開始發(fā)射。然而，第一移動臺將工作在下半信道而不是它原先工作所用的上半信道。這個問題只是在使用奇數(shù)個時隙和以偶數(shù)進行信道頻道劃分時才發(fā)生，而且可藉下述兩種方法的任一種得以解決。
一種解決方法是兩個移動臺在其三分之二幀周期內分別使用上半和下半信道，而第三移動臺在其第一個三分之一的時期內使用上半信道，然后在其第二個三分之一的時期內切換到下半信道，由于任何解決方法的目標應當是所有移動臺的功能同樣地和時隙無關，所以這種解決方法是要避免的?？扇〉氖?，如果對任一個移動臺在發(fā)送脈沖串的中間發(fā)生頻率切換，那么就在所有移動臺都發(fā)生頻率切換，這樣系統(tǒng)就具有同樣的設計。
圖3顯示了本發(fā)明的一個實施例，其中第一移動站接收基站發(fā)射的第一個三分之一，然后在其三分之二的發(fā)射時期的第一個三分之一使用上行鏈路信道的上半部發(fā)射到基站。在第一個三分之一發(fā)射時期之后，第一移動臺切換頻率以便在其第二個三分之一發(fā)射時期內使用下半個信道。同時，第二移動臺已經(jīng)接收了基站的40ms時間幀的第二個三分之一，并且在第一移動臺切換到下半信道時開始以上半信道發(fā)射。然后，當?shù)诙苿优_在它發(fā)射脈沖串的中途切換到下半信道時，第三移動臺開始以上半信道發(fā)射。當?shù)谌苿优_切換到下半信道時，第一移動臺又開始以上半信道發(fā)射。在脈沖串中間的從上半信道到下半信道的頻率切換最好不使用快速切換頻率合成器來完成，而寧可采用把一個系統(tǒng)相位旋轉施加到發(fā)射信號上以便提供從信道中心作正的或負的頻率偏移的方法。這可在用于產(chǎn)生調制波形的數(shù)字信號處理過程中來完成，將在下面進行討論。
本發(fā)明的第二個實施例可避免脈沖串中間的頻率切換，示于圖4。其中，第一移動臺首先以上半信道發(fā)射，而在它的三分之二的發(fā)射時間幀的中間，第二移動臺開始使用下半信道進行發(fā)射。在第二移動臺發(fā)射期間的中間，第一移動臺結束發(fā)射并且第三移動臺開始使用上半信道進行發(fā)射。在第三移動臺發(fā)射期間的中間，第二移動臺結束其在下半信道上的發(fā)射。這時，第一移動臺在與其原先使用的信道相反的下半信道上再次開始發(fā)射。在本實施例中，每個移動臺完全一樣地工作，只是交替地以上半信道和下半信道發(fā)射接連的脈沖串。在本系統(tǒng)中，在接連的脈沖串之間的13.3ms的三分之一接收時期是可供改變發(fā)射頻率使用的，發(fā)射頻率的改變可藉使用具有中等的頻率改變速度的頻率合成器得以完成。
將可看到，本發(fā)明并不限于具有三時隙的系統(tǒng)。當使用偶數(shù)個時隙(例如四個時隙)，以及移動臺發(fā)射時間是四分之三個時間幀時，在同一時間有三個移動臺的發(fā)射在頻率上相重迭。在這種情況下，信道帶寬可被劃分成三個，而每個移動臺可順序使用這三個子頻帶?？商鎿Q地，一個移動臺可在2/4的時間內以1/2的頻帶發(fā)射，而另外三個移動臺使用半個幀周期和半個信道帶寬的其它組合。
上述的解決方法總的特征為把上行鏈路帶寬劃分成多個子頻帶，其個數(shù)比下行鏈路時隙個數(shù)‘N’至少少一個。例如，在三時隙的情況把信道劃分成上半個和下半個，而四時隙情況把信道劃分成三個子頻帶。這是和當發(fā)射機在(N-1)個時隙內而不是只在一個時隙內工作時比特率降低因子(N-1)倍(即1/(N-1))是相一致的。當N很小時，如不把比特率降低N倍(即1/N)而仍是(N-1)倍，就很難劃分成N個子頻帶。例如，在三時隙系統(tǒng)，將很難容納以僅僅三分之一帶寬在三分之二時間而不是三分之一時間內發(fā)射所得到的一半比特率的傳輸。然而當N很大時這種困難就消失了。
圖5顯示了有利于衛(wèi)星移動通信的本發(fā)明的一個實施例。在本實施例中，512時隙TDM下行鏈路和512子頻帶FDMA上行鏈路相結合。為避免在移動臺使用雙工濾波器，所傳送的信號被壓縮在當移動臺接收了其下行TDM格式的1/512后剩下的511/512的時間內。然而，信息率的0.2％的增加量并不妨礙它被容納在1/512的帶寬范圍內。如果沒有這種信令格式，那么移動臺就必須同時發(fā)射和接收，這就必須具有導致不希望有的信號損失的雙工濾波器，或者，需在上行鏈路上使用TDMA，這就涉及該移動臺例如在1/512的時間內使用512倍的峰值功率發(fā)射，這就造成不想要的峰值功率的增加和對電源供給的電流要求。當然，本發(fā)明也可以在這樣一種情況下允許在510/512的時間或甚至更少的時間內發(fā)射而沒有嚴重的困難，且如果在時間上有其它要求，例如在發(fā)射和接收之間提供保護時間，則信息壓縮也并不被限制于去掉一個用于接收的時隙。
在衛(wèi)星通信情況下，考慮TDMA和FDMA以及甚至CDMA的混合用于上行鏈路，也可以是很有利的。在比與地球的相對位置保持固定不動的緯度更低的緯度上運行的衛(wèi)星相對于地面上的靜止終端或移動終端而言具有很大的速度。這就會導致在衛(wèi)星處接收來自地面終端的信號的多卜勒(Doppler)頻率漂移，它比起單純的FDMA上行鏈路的窄傳輸帶寬來說是較顯著的。因此，有時希望增加上行鏈路帶寬以使多卜勒頻率漂移顯得相對不重要，而不減少系統(tǒng)的容量。小因子的增加量，例如2，4或8，常常可能是足夠的。一種完成帶寬的21增加量而且容納同樣個數(shù)的發(fā)射機的方法是將每個上行鏈路發(fā)射以256個可供使用的子頻帶中的一個子頻帶而壓縮在256/512的時間內；然后，每個子頻帶中的兩個發(fā)射通過使用標號1到256的1/512時間的時隙的第一移動臺發(fā)射機和使用第257到512的時隙的第二移動臺發(fā)射機而被TDMA所容納。第一移動臺在時隙257處接收，而第二移動臺例如在時隙1處接收，這樣就避免要求它們能同時發(fā)射和接收。此原理可被擴展為在128個子頻道中每個子頻道上的4時隙，或在64個子頻道中的每個子頻道上的8時隙，等等。然而，當移動臺的占空因子藉在上行鏈路上使用更多的TDMA和更少的FDMA而得以減小時，移動臺的峰值發(fā)射功率必須增加。
藉在上行鏈路上使用碼分多址(CDMA)，帶寬可代之以被擴展。在CDMA的情況下，每個原先的信息位按照選取碼的比特以極性倒置或不帶極性倒置被發(fā)射許多次。例如，藉使用選取碼1100以及取代原先的比特B1而發(fā)射序列B1B1B1B1的方法，得到帶寬的四倍增加，B2也由B2B2B2B2所替代，等等，給出比特率的四倍增加。藉使用不同的選取碼(優(yōu)選地是正交碼，例如1001)可允許另一個移動臺的發(fā)射與這個發(fā)射相交迭。其它的互相正交碼是1111和1010，導致四個交迭且非干擾的發(fā)射共享四倍寬的子頻帶。這就達到了上行鏈路信號帶寬的四倍增加，這是為使得多卜勒漂移變得比較不顯著且在不要求移動臺更高的峰值發(fā)射功率條件下保留容量的情況下所希望的。
蜂窩電話系統(tǒng)或移動臺-衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的容量取決于能復用有限數(shù)目的被指派的頻率用于多于一路的對話。所復蓋的服務區(qū)通常被劃分成許多個蜂窩區(qū)，每個蜂窩區(qū)由一個基臺提供服務(或被衛(wèi)星天線的點波束所照射)。理想化地，應當可能在每個相鄰的蜂窩區(qū)直接地利用所指派的全部頻譜，然而，由于使用相同頻率的相鄰蜂窩區(qū)的干擾，慣例上是不可能。因此必須使用頻率復用規(guī)劃來控制干擾電平。例如，可使用一種所謂的三蜂窩區(qū)頻率復用規(guī)劃，如圖6所示。三蜂窩區(qū)頻率復用規(guī)劃保證某個最小的所希望的信號-干擾比(C/I)，如果對發(fā)射信號使用適當?shù)募m錯編碼，則此比值可能就夠了。通常，對于三蜂窩區(qū)復用計劃，在衛(wèi)星情況下的C/I比地面蜂窩情況下的C/I好，這是由于衛(wèi)星蜂窩區(qū)照射方向圖的邊瓣錐形在蜂窩區(qū)外的截止要比起地面?zhèn)鞑r信號強度隨距離增加的減小更快。
在把頻率復用計劃應用到TDM下行鏈路時，就產(chǎn)生了問題。被指派的有限的頻譜必須被劃分成三個，以允許三蜂窩區(qū)復用計劃。結果，一個全TDM的解決方法的帶寬不再能被接納。按照本發(fā)明的一個方面，此問題可藉在TDM下行鏈路上使用時間-復用計劃而不是頻率復用計劃并結合在FDMA上行鏈路上的相應的頻率復用計劃而得以解決。
在時間-復用計劃中，圖6中以“1”表示的蜂窩區(qū)由衛(wèi)星或各有關的地面基站藉使用TDM格式中的第一個三分之一的時隙并以全部可供使用的頻譜被照射。然后，標記為‘2’的蜂窩區(qū)在第二個三分之一的TDM格式期間接收照射，等等。這樣，相鄰的蜂窩區(qū)并不以相同的頻率同時被照射，但全部TDM信號帶寬仍被發(fā)射。例如，在512個時隙的TDM格式中，序號為“1”的蜂窩區(qū)在開頭的170個時隙內被照射。每個移動終端在接收了其各自的1/512時間的時隙以后可在剩余的511/512的時間幀期間內使用512個上行鏈路FDMA信道中的開頭的170個中的所指定的一個進行發(fā)射。然后，序號為‘2’的蜂窩區(qū)在512個時隙中的第二個170個時隙內被照射，且在這些蜂窩區(qū)內的各相應的移動臺使用FDMA和各自的上行鏈路信道頻率171到340進行回答。接著，序號為‘3’的蜂窩區(qū)在512個時隙中的第三個170個時隙內成為被照射的，且它們的移動臺以上行鏈路頻道頻率341到510進行回答。剩下的兩個時隙可被保留起來以便以用于尋呼和通話建立的特別信號來照射全部蜂窩區(qū)。同樣地，兩個相應的未使用的上行鏈路信道頻率可被保留來以便移動臺可藉執(zhí)行所謂的隨機接入的方法來發(fā)起與系統(tǒng)的連接。
藉使用把在下行鏈路上的時間復用計劃和在上行鏈路上的匹配的頻率復用計劃相結合的上述系統(tǒng)，所描述的TDM/FDMA混合接入方法可在控制相鄰蜂窩區(qū)之間的干擾電平的同時而被采用。
如前面所揭示的那樣，為了校正多卜勒漂移，通過利用在另外的FDMA上行鏈路上的TDMA或CDMA和相應地減少FDMA信道數(shù)的方法來加寬上行鏈路信道帶寬是合乎需要的。本領域的普通技術人員可以看到，以上所使用的實際數(shù)目是示例性的，它并不意味著把本發(fā)明限制在那些例子的范圍之中。
圖7顯示了適合于在本發(fā)明中使用的移動或便攜式無線電話的優(yōu)選的實施裝置。同時工作在上行鏈路和下行鏈路頻率上的天線10藉助于受TDM定時發(fā)生器50控制的T/R開關20被交替地連接到接收機30和發(fā)射功率放大器120。在交替時，如果上行鏈路頻率和下行鏈路頻率被足夠地分隔開從而可允許使用低損耗的簡單濾波器，那么就可使用發(fā)射/接收雙工濾波器。當上行鏈路和下行鏈路頻率分隔得很開時，單個天線可能無法勝任，在這種情況下，單獨的發(fā)射天線和接收天線可能是必須的。然而，這并不改變本發(fā)明的原理，這就是，在接收期間避免使發(fā)射機工作。
定時發(fā)生器把定時和控制脈沖提供給開關20、接收機30和數(shù)字解調器與譯碼器40，以便為它們提供在下行鏈路上在指定時隙內選擇信號的能力。接收機30具有足夠的帶寬以接收整個TDM下行鏈路信號頻譜，但是該比特速率流的每40ms幀中只有一個時隙被選作在數(shù)字解調器與譯碼器40中進行處理。在該被選定的時隙期間，來自接收機的信號在A-D轉換器31中被數(shù)字化，并在包含于解調器40的緩沖存儲器中被記錄下來。數(shù)字化技術最好保存信號的復矢量性質，這是例如通過正交混頻器分離出實部(F)和虛部(Q)然后把每一部分數(shù)字化而實現(xiàn)的。不同于這種所謂的I，Q，或Cartesian方法的另一種方法，是在美國專利No.5,048,059中所描述的LOGPOLAR方法，該專利已被轉讓給同一受讓人，此處引用以作參考。另一種可替換的技術是所謂的零差拍(homodyne)或零中頻接收機技術，例如在美國專利No.5,241,702中所描述的，此處引用以作參考。
在緩沖存儲器中記錄下來的復矢量然后在下一個時隙的復數(shù)信號樣本被采集以前，在幀的其余時間期間內被數(shù)字解調器與譯碼器40處理。信號處理的解調級可以包括信道均衡或回波抵消以便減輕多徑傳播的效應。適合于這種情況的典型算法在被指派給同一個受讓人的美國專利No.5,355,250和No.5,331,666中被揭示，此處引用以供參考。
為了幫助克服衰落，糾錯編碼數(shù)據(jù)幀可藉助于交錯安排而被散布在多于一個時隙，這樣必須在第一幀語音數(shù)據(jù)被糾錯譯碼之前采集許多時隙并予以去交錯。每個時隙的信號樣本的解調最好應當和糾錯譯碼算法一起被最佳化，以便在低的信噪比值下例如藉從解調器傳遞軟判決信息到譯碼器或藉在所謂的譯碼解調器(decodulator)中把解調和譯碼相結合的方法得到最好的性能。
在解調和糾錯譯碼之后，例如藉使用基于軟判決的卷積譯碼器，把一幀有價值的經(jīng)過糾錯譯碼的語音數(shù)據(jù)傳送到語音編碼/譯碼器60，并在其中利用與原來發(fā)射機的編碼器相匹配的譯碼器把它轉換成速率為8k樣本/秒的PCM語音樣本。語音編碼/解碼方法可以例如是殘余脈沖激勵線性預測編碼法(RELP)或編碼手冊激勵線性預測編碼法(CELP)，它把8k樣本/秒的PCM語音信號壓縮到發(fā)射機中的4.2kbit/s，且反過來再把譯碼器40的4.2kbit/s的信號擴展為8kbit/s的PCM信號，用于在D-A變換器130中進行D-A變換和進行音頻放大以便驅動耳機132。
原則上，接收機只需要接收單一頻率，所有移動臺的所有信號在這一頻率上被多路傳輸和被調制。因此，接收機不必調諧到交替改變的頻率，而只要在所有可供使用的時隙之間作選擇?？刂莆⑻幚砥?10在通話建立期間接收在呼叫/尋呼時隙上的信息，指明該時隙要被用于通話。然后，控制微處理器110相應地對定時發(fā)生器編程以產(chǎn)生按照此處所描述的本發(fā)明TDM/FDMA混合格式用于接通和關斷接收機和發(fā)射機所需要的全部控制脈沖。控制微處理器也對發(fā)射合成器90編程以便并藉助于上變頻器80而產(chǎn)生與所指派的下行鏈路時隙有關的FDMA信道上行鏈路頻率。上變頻器80可以以幾種方式工作。首先，上變頻器80可以把固定的被調制的頻率(TXIF)和由可編程頻率合成器產(chǎn)生的可變頻率進行混頻以便在所希望的發(fā)射信道頻率上產(chǎn)生和頻或差頻，此處，和頻或差頻由濾波器來選擇。在另一種方式中，上變頻器80把壓控振蕩器(VCO)的信號和合成器頻率進行混頻以產(chǎn)生差頻并將它和相位誤差檢測器中的固定的被調制頻率進行相位比較，然后把相位誤差放大并加到VCO，以便把它鎖定在被調制的頻率(TXIF)上，這樣使VCO的相位跟隨TXIF上的相位謂制。決定選擇哪一種方法取決于所選擇的調制方法是否純相位調制(也就是恒定幅度的調制)，或者所選的調制是否包變化的幅度分量。
在相反方向上，來自話筒131的語音信號首先被放大并藉利用A-D變換器13被變換成8kbit/s的PCM，然后利用語音編碼器60把它壓縮成降低的比特速率。例如，可把語音壓縮為低到4.2kbit樣本/每秒的RELP和CELP那樣的語音壓縮方法通常一次處理40ms的語音樣本幀。通常一幀被壓縮到163比特，然后在被調制到射頻之前在數(shù)字譯碼器70中被糾錯編碼。被調制的射頻可以是被鎖定到精確的參考振蕩器100的固定中頻。然后，在上變頻器80中借助于和發(fā)射合成器90混頻而把信號上變頻成最后的上行鏈路頻率信號，接著由發(fā)射功率放大器120放大，并通過開關20傳送到天線10。數(shù)字編碼器和調制器70包括緩沖處理(以及如果需要使用的話，進行交錯排列)以便把發(fā)送信號壓縮在接收了下行鏈路時隙以后余下的可供使用的時間內，這樣就完成了本發(fā)明，從而避免了同時發(fā)射和接收。這種壓縮、調制以及在適當時刻對功率放大器的啟動與關閉的時序也都是由定時發(fā)生器50控制的，以便達到在發(fā)射和接收時序之間的協(xié)調。
在某些應用中，接收機必須能調諧到交替的信道頻率并在這些信道上對TDM時隙作選擇。在這種情況下，接收機30也將包括由控制微處理器110編程并被鎖定到參考頻率振蕩器100的精度上的頻率合成器。在通話建立時，所指派的頻率在呼叫或尋呼信道上被給定。
在使用“按下即通話”工作方式的陸地移動無線應用中，移動臺終端可以是和其它各組共用中繼無線系統(tǒng)通話的通信網(wǎng)或小組的成員。在中繼系統(tǒng)中，所有空閑的無線電話機都在偵聽一個通話建立信道。當一個無線電話機藉講話開關的啟動而進行發(fā)射時，在相應的通話建立上行鏈路信道上發(fā)射一個短信息請求信道分配。接收基站網(wǎng)立即在下行鏈路通話建立信道上以當前的空閑頻率/時隙分配進行應答，然后移動臺終端就適應這些分配以便進行其余的傳送。當發(fā)射的無線電話機的按下即通話”的開關被釋放時，信息信號的結尾被發(fā)出以使基站網(wǎng)和小組的其它成員快速復原到空閑模式，在這種模式下，它們偵聽通話建立信道。這一過程是快速和自動的，只在幾分之一秒之內，所以操作人完全看不到。
在蜂窩或衛(wèi)星電話應用中，空閑的移動終端偵聽由呼叫/尋呼信道指明的特定的時隙/頻率。而且，在呼叫/尋呼信道時隙上的發(fā)送可被進一步地加以輔助多路傳輸(Submultiplex)以構成比較不經(jīng)常重復的時隙，其每個時隙與特定的移動臺小組有關，例如，由它們各自電話號碼的最后幾位來表示。這些所謂的睡眠模式組只在特定的輔助多路傳輸時隙中被尋呼，而控制微處理器110能從接收的數(shù)據(jù)中識別區(qū)分開此時隙，這樣就可安排定時發(fā)生器50只在這種情況下喚醒接收機，從而將導致等待狀態(tài)時電源電流消耗的重大節(jié)省。
更進一步地，數(shù)字解調器/譯碼器40在處理每個新的接收時隙以后可對由參考振蕩器100的不精確性所造成的接收機頻率誤差以及多卜勒漂移進行估值，而多卜勒漂移在衛(wèi)星系統(tǒng)中可能是很大的。藉助于使用衛(wèi)星的廣播信息，微處理器110可對多卜勒漂移進行修正并確定僅僅由于參考振蕩器100所造成的誤差。然后，微處理器100可藉發(fā)送諸如調諧電壓的校正信號給振蕩器來校正誤差，以便保證由發(fā)射頻率合成器所產(chǎn)生的、以參考振蕩器為參照的發(fā)射頻率被精確地產(chǎn)生。對多卜勒漂移進行修正的過程包括藉利用以下參量中的任一個或全部來確定相對于衛(wèi)星軌道的位置或方位所測量的多卜勒漂移的變化率；衛(wèi)星和天線波束識別信號；對衛(wèi)星瞬時三維坐標的廣播信息；先前的移動臺終端位置；從上一次位置估值以來經(jīng)過的時間；以及移動終端速度。
除了上述的頻率校正機理以外，解調器在緩沖存儲器中的信號樣本的位置上產(chǎn)生被認為是響應于已知的同步字符的信息，并以由時序發(fā)生器50所產(chǎn)生的時序精度來產(chǎn)生信息。微處理器110對該信息的正確性進行核查，然后，如果認定其正確，就使用它要求時序發(fā)生器50進行小的時序校正，以便對任意漂移進行修正。
圖8顯示了適合于在本發(fā)明中使用的基站裝置的方框圖。公共天線210由雙工濾波器220被連接到接收機低噪聲放大器230和發(fā)射機功率放大器260。低噪聲放大器把全部上行鏈路頻帶內的信號傳遞到FDMA信道接收機組240。在利用上述的一種復矢量數(shù)字化方法對每個信道的信號數(shù)字化以后，信號在一組接收數(shù)字信號處理裝置520中被處理，以便完成解調與均衡、糾錯譯碼、和對每個工作信道的語音譯碼。然后，最終得到的8kbit樣本/每秒的語音信號藉使用標準的數(shù)字電話標準(例如用于方便地連接到數(shù)字開關280，諸如ERICSSON AXE開關的T1格式)而被時間復用。
一種對FDMA接收機組的模擬實施的替換方案是使全部復合信號數(shù)字化并對其進行數(shù)字處理以分離各個FDMA信號。只要信號之間的信號強度差值不是太大而是仍在A-D變換器動態(tài)范圍之內，這就是可行的。本發(fā)明的另一個方面包括功率控制裝置，以限制不同F(xiàn)DMA信號之間的信號電平差，從而使FDMA接收機濾波器組的數(shù)字實施更便利，并有可能簡化基站。所建議的功率控制裝置在現(xiàn)有技術中是熟知的，它是根據(jù)移動臺假定的在移動臺接收來自基站的信號強度與基站接收來自移動的信號強度之間的關系式。這樣，移動臺所接收的來自基站的信號強度的增加藉減小其發(fā)射功率而發(fā)生影響且反之亦然。這是由在基站的一個較慢的功率控制裝置來進行補足，它包括有每個移動臺的時隙中的與語音符號交錯安排的信令樣本中的上/下功率控制信息。
開關裝置280按照通話建立信息、請求程序或預置信息等來選擇所接收的來自公共交換電話網(wǎng)的上行鏈路信號或來自接線員或控制室的用于在下行鏈路上傳送的信號。開關裝置280按照某些已知的數(shù)字電話中繼格式(諸如T1)提供所選擇的一起多路傳輸?shù)男盘?，且把這些信號傳遞到發(fā)射DSP(數(shù)字信號處理)組270。發(fā)射DSP組藉使用語音壓縮算法(諸如RELP和CELP)分別對多路傳輸流中的每個語音信號進行編碼。然后，發(fā)射DSP組對信號進行糾錯編碼并把信號重新多路傳送進到下行鏈路TDM格式以便使用調制器290在下行鏈路射頻上進行調制和使用高功率放大器260進行放大。開關裝置280也提取上行鏈路呼叫信道的通話建立信息并把相應于尋呼時隙的通話建立信息插入在下行鏈路TDM格式中。對于相應的DSP器件該信息被識別為數(shù)據(jù)而不是語音，因而它避開RELP編碼，代之的是被進行更強有力格式的糾錯編碼。
以陸地為基礎的系統(tǒng)可進一步包括分開的天線和相關的接收信號處理以便實現(xiàn)空間分集接收，從而達到增加距離和對抗衰落。來自遠區(qū)天線所處理的信號和來自天線210所處理的信號的組合可通過解調和均衡算法而進行，或借助于根據(jù)信號質量按逐個逐個的語音幀進行簡單分集選擇。同樣地，在發(fā)射方向上，第二個遠距的發(fā)射機可接收來自發(fā)射DSP組270的信號以便以相同的頻率發(fā)射以改善復蓋區(qū)。圖7所示的移動臺接收機能藉助于其均衡解調器算法探察出所接收的來自第二發(fā)射機的作為第一發(fā)射機的回波的延時信號，并能利用這些信號以改善接收。
圖9顯示了本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的方框圖。軌道衛(wèi)星410和至少一個地面站或被稱為HUB(中心站)400的外站以及許多便攜式移動電話420進行通信。每個電話都由衛(wèi)星上的多個點波束天線中的一個合適的天線波束提供服務，它能在每個電話的方向上提供高增益。該HUB利用例如C-波段或Ka-波段的頻率與衛(wèi)星通信，而衛(wèi)星利用例如L-波段(上行鏈路)和S-波段(下行鏈路)的頻率和電話通信。在大多數(shù)情況下，大多數(shù)通話將是在衛(wèi)星電話和屬于公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的普通電話之間的。HUB站接收來自PSTN的通話，并通過衛(wèi)星把它們中繼接續(xù)到移動電話，并且反過來接收由衛(wèi)星中繼接續(xù)的來自移動電話的通話，并把它們連接到PSTN。較小百分比的通話是移動臺到移動臺的通話，HUB直接把它互相連接起來而不必牽涉到PSTN。在某些系統(tǒng)中，位于世界不同地區(qū)的兩個HUB可用同一個衛(wèi)星進行通信。在這種情況下，移動臺到移動臺的通話可包括HUB到HUB的連接，此連接可通過可能屬于PSTN系統(tǒng)一部分的國際中繼線路來完成。替換地，衛(wèi)星HUB鏈路可把一些容量分配用于通過衛(wèi)星的HUB到HUB通信，對于這種事件避免陸地線路收費標準。
圖10和11顯示了適合于本發(fā)明的一個實施例的衛(wèi)星通信有效負載。圖10顯示了到移動電話的下行鏈路而圖11顯示了來自移動電話的上行鏈路?，F(xiàn)參考圖10，天線360接收來自HUB的許多信號，并藉使用接收機組340使這些信號被解調或相干下變頻。然后，接收機輸出信號在上變頻器組320藉與公共本地振蕩器330混頻而被相干上變頻。上變頻后的信號現(xiàn)在是下行鏈路的頻率，并被功率放大器組310放大，這其中每個放大器被連接到一個單一組單元，或多波束天線或相控陣的饋源。在本發(fā)明的一個實施例中，該放大器是工作在最高頻率的C類發(fā)射功率放大器。在本發(fā)明的一個實施例中，衛(wèi)星發(fā)射機包括飽和行波管。這樣，HUB能藉發(fā)送合適的信號到衛(wèi)星天線360確定在什么時間沿什么方向以多波束天線300廣播什么信號。在這種情況下，可以確定，例如，在下行TDM格式的任何特定時隙，只有地面的一個子區(qū)接收信號，這些地區(qū)以視軸角(boresight angle)被充分地分隔開，從而它們彼此之間并不受到干擾。因此，獨立的信號可被發(fā)送到每個時隙每個地區(qū)的一個電話機而不受干擾。在下一個時隙，一個不同的地區(qū)組(也就是在第一地區(qū)組之間的那些)將被照射，因此所有地區(qū)接收時間幀的某些時隙的信號。在同時未決的美國專利申請No.08/179,953(題名為“帶有改進的頻率復用的蜂窩/衛(wèi)星通信系統(tǒng)”，申請日為1994年1月11日，在此處引用以供參考)中揭示了如何將一對一復用應用于本實施例，其中在全部多個子區(qū)域使用每個時隙。
當系統(tǒng)以小于全部容量運行時，并不是時間幀的所有時隙全都在工作。而且，談話雙方中的一半通常在任何時間都是靜寂的，這樣可藉瞬間地關閉相應時隙的信號而獲得好處。當時隙數(shù)很大，例如為512，假定只有大約50％的在同時工作，這從統(tǒng)計上說將是精確的。功率放大器310被做成在不工作的或未分配的時隙期間沒有或幾乎沒有電流，這樣，衛(wèi)星主電源的平均功耗即使在滿負荷時也只相當于功率放大器峰值功耗的一半。對于給定尺寸的太陽能陣列，功率放大器峰值功率因此可以是太陽能陣列可提供的數(shù)值的兩倍。
而且，峰值容量只在一天的某些時間才達到，而太陽能陣列在全部24小時期間把太陽能轉換成電能。藉使用能再充電的電池使功耗在24小時內進行平均，峰值發(fā)射功率相對于太陽能陣列可提供的連續(xù)負荷的比值可進一步增大。本發(fā)明所使用的TDM下行鏈路的優(yōu)點在于電流功耗直接正比于欠利用系數(shù)(under-utilization factor)而減小，這與FDMA或CDMA下行鏈路相對比，后者所使用的功率放大器的電流功耗只隨欠利用系數(shù)的平方根而減小。因此，使用TDM下行鏈路允許得到平均欠利用系數(shù)的全部好處。
在本發(fā)明的一個實施例中，任何TDM信號的工作時隙被組合在一起以占據(jù)作為TDM時間幀一部分的副幀中的相鄰時隙。非工作時隙構成TDM時間幀的其余部分。以多個衛(wèi)星天線波束中的一個波束再發(fā)射的任何TDM信號的副幀和以相鄰波束再發(fā)射的TDM信號的副幀不相交迭。
現(xiàn)參考圖11，多波束天線或多單元相控陣列400接收來自多個移動臺的上行鏈路頻率上的信號。在同一地區(qū)的移動臺使用上行鏈路上的不同F(xiàn)DMA信道頻率，且按照本發(fā)明，在TDM下行鏈路上的它們的接收時隙期間不發(fā)射。在不同地區(qū)的移動臺使用與第一區(qū)移動臺相同的頻率組，因此天線400接收在每個FDMA信道上的從不同方向到達的信號。在例如帶空間饋源(space feeds)的拋物面那樣的多波束天線的情況下，不同方向相應于不同的波束，這樣，同一頻率的信號出現(xiàn)在不同的波束中，因此是可被分開的。這就可能要求相鄰的波束不包含相同的頻率，而要求使用適當?shù)膹陀靡蜃樱鐖D6所示的三比一頻率復用模型。當上行鏈路FDMA信道和相應下行鏈路TDM時隙相聯(lián)系時，如上所述的在下行鏈路上的三比一時間復用模型的使用將會自動地得出上行鏈路上的三比一頻率復用模型，因而達到對信號的區(qū)分。另一方面，特別是當天線是相控陣列時，可藉使用圖10的配置完成用于上行鏈路的一比一復用頻率模型。
天線400，無論是多饋源拋物面或多單元相控陣列，都呈現(xiàn)許多R F端口，它們包含多個移動臺上行鏈路信號。低噪聲放大器組410和下變頻器420放大這些信號，并使用公共本地振蕩器470把它們相干下變頻到合適的中頻以便放大和濾波。下變頻后的經(jīng)濾波和放大后的信號接著被加到上變頻器組或發(fā)射機調制器430，它們把信號轉換為C或Ka波段，而當把它們在組合器440中相加及在行波管TWT功率放大器450中放大以便通過天線460發(fā)送到HUB站之前，保持它們的相位關系。應當注意到，圖11中的天線460可以和圖10中的天線360相同，然后藉助于雙工濾波器把C/Ka波段接收機和發(fā)射機分隔開。而且，兩種極化都可在兩個方向上被使用，以便增加帶寬的利用。每種極化將和接收機組340的一半以及連接到分開的行波管的發(fā)射機組430的一半相聯(lián)系。更進一步地，下行鏈路天線300和上行鏈路天線400在原理上可以是同一個，此外將發(fā)射/接收雙工濾波器用于每個波束、陣列單元或子陣列，這樣就得到了同一個天線孔徑的雙重使用。
相應的HUB設備的描述可在前面提到的美國專利中找到(美國專利申請No.08/179,953，題目為“帶有改進的頻率復用的蜂窩/衛(wèi)星通信系統(tǒng)”，此處引用以供參考)。
那些熟悉本領域的普通技術人員將會看到，上述的時隙個數(shù)，頻帶和應用主要是為說明的目的而并不意味著暗指對本發(fā)明的任何限制。本申請包含了屬于以上公開的和權利要求書中的本發(fā)明的精神和范圍的任何和全部修改。
權利要求
1.一種用于便利至少一個第一站和多個第二站之間的通信的無線接入方法，包括以下步驟在所述第一站緩沖想要分別傳送到每個所述第二站的每個信號；把所述信號劃分成長度相等的信號段；通過使用在有規(guī)則地重復的時間復用幀中的一個相應時隙，發(fā)射想要傳送到特定的一個所述第二站的信號段；在至少一個所述第二站接收由所述第一站在其相應的時隙所發(fā)射的所述信號段，且根據(jù)逐個的相應時隙把所述信號段組合起來，以重新構成所述的想要的信號；在所述第二站確定與所述的相應的接收時隙唯一有關的發(fā)射頻道；以及在所述第二站緩沖想要傳送到所述第一站的信號，并把它加以壓縮，以便在所述第二站不進行接收的基本上全部時間范圍內使用所述發(fā)射頻道從所述第二站進行發(fā)射。
2.一種用于便利固定站和給定個數(shù)的移動臺之間的通信的無線接入方法，包括以下步驟在所述固定站緩沖要發(fā)射到所述移動臺的信號；把所述信號劃分成信號段；在為特定移動臺接收而分配的時隙上發(fā)射想要給特定移動臺的信號段，其中所述時隙在包含其個數(shù)等于所述給定數(shù)目的時隙的重復時間復用幀中有規(guī)則地循環(huán)出現(xiàn)；在每個移動臺確定唯一地對應于移動臺所分配的時隙的發(fā)射頻道；以及在至少一個所述的移動臺中緩沖要發(fā)射到所述固定站的信號和在所述移動臺不進行接收的多于一個時隙的時期內以所述的發(fā)射頻率發(fā)射信號。
3.一種用于便利第一站和預定個數(shù)的第二站之間的通信的無線接入方法，包括以下步驟在所述第一站緩沖要傳送到所述第二站的信號；把所述信號劃分成信號段；通過僅僅使用那些被分配給所述特定的第二站作接收用的時隙，發(fā)射想要給特定的第二站的信號段，其中所述時隙在包含其個數(shù)等于所述給定數(shù)目的時隙的時間幀中有規(guī)則地循環(huán)出現(xiàn)；以及在至少一個所述的第二站緩沖要發(fā)射到所述第一站的信號和在所述第二站不進行接收的多于一個時隙的時期內發(fā)射所述信號。
4.一種用于便利固定站和給定個數(shù)的移動臺之間的通信的無線接入方法，包括以下步驟在所述固定站緩沖要發(fā)射到所述移動臺的信號；把所述信號劃分成信號段；在為特定移動臺進行接收而分配的時隙上發(fā)射想要用于該移動臺的信號段，其中所述時隙在包含其個數(shù)等于所述給定數(shù)目的時隙的重復時間復用幀中有規(guī)則地循環(huán)出現(xiàn)；在每個移動臺確定唯一地對應于移動臺所分配的時隙的發(fā)射頻道；以及在至少一個所述的移動臺中，緩沖要發(fā)射到所述固定站的信號和通過使用所述發(fā)射頻道發(fā)射所述信號。
5.按照權利要求4的無線接入方法，其特征在于，其中所述預定個數(shù)等于3。
6.按照權利要求5的無線接入方法，其特征在于，其中所述移動臺具有大約是三分之一時間的接收時期和大約是三分之二時間的發(fā)射時期。
7.按照權利要求6的無線接入方法，其特征在于，其中所述發(fā)射時期包括第一部分，其間所述發(fā)射占用所述發(fā)射頻道的第一個半部；和第二部分，其間所述發(fā)射占用所述發(fā)射頻道的第二個半部。
8.按照權利要求6的無線接入方法，其特征在于，其中在所述發(fā)射時期內發(fā)射信號頻譜在交替發(fā)射時期內占用所述發(fā)射信道頻譜的第一個半部，而在其它發(fā)射時期內占用所述發(fā)射信道頻譜的第二個半部。
9.按照權利要求3的無線接入方法，其特征在于，其中在時間上重迭的所述第二站的發(fā)射被安排成使它們在時間重迭期間內在頻率上不重迭。
10.按照權利要求9的無線接入方法，其特征在于，其中所述在頻率上的不重迭是通過把發(fā)射頻道帶寬劃分成子頻帶、并且對于在時間上和至少一個其它的發(fā)送相重迭的每個發(fā)送分配唯一的子頻帶的方法來安排的。
11.按照權利要求9的無線接入方法，其特征在于，其中所述在頻率上的不重迭是通過把發(fā)射頻道帶寬按頻率劃分成其數(shù)目比所述預定數(shù)少一個的多個子頻帶的方法來安排的；且每個發(fā)送在其發(fā)射時期內的相等個數(shù)的子時間區(qū)域內，以和其它發(fā)射所使用的序列不重迭的序列，順序地占用所述子頻帶。
12.按照權利要求9的無線接入方法，其特征在于，其中所述在頻率上的不重迭是通過把發(fā)射頻道帶寬按頻率劃分成其數(shù)目比所述預定數(shù)少一個的多個子頻帶的方法來安排的；且每個發(fā)送在其每個發(fā)射時期內占用唯一的子頻帶。
13.按照權利要求12的無線接入方法，其特征在于，其中特定發(fā)送所使用的唯一子頻帶從一個發(fā)射時期到另一個發(fā)射時期是以相對于其它發(fā)送不重迭的順序而加以改變的。
14.一種用于與無線網(wǎng)進行雙向通信的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于包括定時控制單元，用于使發(fā)射和接收工作按順序排好；天線開關，用于在所述定時控制單元的控制下把天線交替地連接到發(fā)射機/接收機；由所述定時控制單元控制的接收機部分，在時分復用幀時期的所指派的時隙期間接收來自所述無線網(wǎng)的信號；以及能被所述定時控制單元控制的發(fā)射機部分，在所述時分復用幀時期的當所述接收機部分不進行接收的其余時期內進行發(fā)射。
15.按照權利要求14的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述定時控制單元包括微處理器和特種應用的集成電路。
16.按照權利要求14的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述定時控制單元依所述的所指派的接收時隙而定，也控制所述發(fā)射機的信道中心頻率。
17.按照權利要求14的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述接收機部分對接收信號進行放大、濾波、下變頻、采樣和模擬-數(shù)字轉換和對在緩沖存儲器中的所述數(shù)字信號樣本進行緩沖，并且具有數(shù)字信號處理裝置，以便對所述緩沖存儲器中的所述樣本進行處理。
18.按照權利要求17的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述數(shù)字信號處理裝置確定時間同步和頻率精度、解調以及對所接收的數(shù)據(jù)符號進行糾錯，并處理所述被糾正的數(shù)據(jù)以得到數(shù)字語音樣本。
19.按照權利要求18的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，進一步包括把所述數(shù)字語音樣本變換為聲音語音樣本的裝置。
20.按照權利要求14的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述發(fā)射機部分包括用于把聲音語音樣本變換為數(shù)字語音樣本的裝置；數(shù)字信號處理裝置，用于處理所述數(shù)字語音樣本以得到用于發(fā)射的數(shù)字調制信號；上變頻裝置，包括可編程頻率合成器，以便把所述數(shù)字調制信號轉換到最后所選擇的發(fā)射信道頻率上；以及發(fā)射功率放大裝置，用于把所述被轉換到最后頻率的信號放大到適合于發(fā)射的并和所希望的通信范圍相兼容的功率電平。
21.按照權利要求20的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述上變頻裝置包括鎖相環(huán)，用以把所述數(shù)字調制從第一調制信號頻率轉換到最后所選擇的發(fā)射信道頻率。
22.按照權利要求20的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述數(shù)字信號處理裝置藉語音編碼算法把所述數(shù)字語音樣本壓縮為減少了個數(shù)的數(shù)據(jù)符號，利用糾錯碼將所述減少了個數(shù)的數(shù)據(jù)符號進行編碼，在存儲器中緩沖所述的編碼信號，以便只利用接收機不進行接收的那部分時間實施其發(fā)射，以及藉助于調控所述編碼的和緩沖后的樣本，而對它們進行調制，以便呈現(xiàn)出載頻信號的一連串的平滑改變的相位或幅度或者這二者，這樣，使得所述調制的載波信號的頻譜可被包含在所希望的頻率范圍或子頻帶內。
23.按照權利要求22的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述所希望的頻率范圍是由和所述無線網(wǎng)站進行通信的其它發(fā)射機/接收機所使用的共用發(fā)射頻道的一個子區(qū)或子頻帶。
24.按照權利要求23的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中在所述子頻帶中的操作藉所述數(shù)字信號處理在所述調制調控期間使用一個相位傾斜值而確定，該相位傾斜值等于所述子頻帶偏離于所述共用信道的中心的所希望的頻率偏差。
25.一種用于與無線網(wǎng)進行雙向通信的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于包括定時控制單元，用于使發(fā)射和接收功能以給定的幀周期重復地按順序進行；由所述定時控制單元啟動的接收機單元，在其長度等于所述幀周期的第一部分的第一被指派的時隙期間接收來自所述無線網(wǎng)的信號；以及能被所述定時控制單元啟動的發(fā)射機單元，在長度等于所述幀周期的第二部分的且和所述第一部分不重迭的第二被指派的時隙期間進行發(fā)射，其中所述第二時隙實際上長于所述第一時隙。
26.按照權利要求25的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述定時控制單元包括微處理器和特種應用的集成電路。
27.按照權利要求25的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述定時控制單元根據(jù)所述的所指派的接收時隙也對所述發(fā)射機的信道中心頻率進行控制。
28.按照權利要求25的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述接收機部分對接收信號進行放大、濾波、下變頻、采樣和模擬到數(shù)字的轉換，對在緩沖存儲器中的所述數(shù)字信號樣本進行緩沖，并且具有數(shù)字信號處理裝置，以便對所述緩沖存儲器中的所述樣本進行處理。
29.按照權利要求28的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述數(shù)字信號處理裝置確定時間同步和頻率精度、解調以及對數(shù)據(jù)符號進行糾錯、并處理所述被糾正的數(shù)據(jù)以得到數(shù)字語音樣本。
30.按照權利要求29的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，進一步包括把所述數(shù)字語音樣本變換為聲音語音樣本的裝置。
31.按照權利要求25的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述發(fā)射機部分包括用于把聲音語音樣本變換為數(shù)字語音樣本的裝置；數(shù)字信號處理裝置，用于處理所述數(shù)字語音樣本以得到用于發(fā)射的數(shù)字調制信號；上變頻裝置，包括可編程頻率合成器，以便把所述數(shù)字調制信號轉換到最后所選擇的發(fā)射信道頻率上；以及發(fā)射功率放大裝置，用于把所述被轉換到最后頻率的信號放大到適合于發(fā)射的、并和所希望的通信范圍相兼容的功率電平。
32.按照權利要求31的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述上變頻裝置包括鎖相環(huán)，用以把所述數(shù)字調制從第一調制信號頻率轉換到最后所選擇的發(fā)射信道頻率。
33.按照權利要求31的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述數(shù)字信號處理裝置藉語音編碼算法把所述數(shù)字語音樣本壓縮成減少了個數(shù)的數(shù)據(jù)符號，利用糾錯碼將所述減少了個數(shù)的數(shù)據(jù)符號進行編碼，在存儲器中緩沖所述的編碼信號，以便只利用接收機不進行接收的那部分時間實施其發(fā)射，以及藉助于調控所述編碼的和緩沖后的樣本，對它們進行調制，以便呈現(xiàn)出載頻信號的一連串的平滑改變的相位或幅度，或者這二者，這樣，使得所述調制的載波信號的頻譜可被包含在所希望的頻率范圍或子頻帶內。
34.按照權利要求33的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述所希望的頻率范圍是由和所述無線網(wǎng)站進行通信的其它發(fā)射機/接收機所使用的共用發(fā)射頻道的一個子區(qū)或子頻帶。
35.按照權利要求33的無線發(fā)射機/接收機，其特征在于，其中所述子頻帶的操作藉所述數(shù)字信號處理在所述調制調控期間使用一個相位傾斜值而被確定，該相位傾斜值等于所述子頻帶偏離于所述共用信道的中心的所希望的頻率偏差。
36.一種用于和多個外站進行通信的無線基站，其特征在于，包括多路傳輸裝置，用于把為所述外站所想要的數(shù)字化的、被壓縮的和被糾錯編碼的語音信號多路傳輸?shù)絋DM幀的相應的時隙上；調制裝置，把所述的多路傳輸?shù)臄?shù)字信號附加到發(fā)射機載頻信號上；連接到天線裝置的發(fā)射機裝置，用以發(fā)射所述調制后的載波信號；以及連接到天線裝置的多個接收機裝置，用于在共用信道頻帶內的相應的多個信號頻率上接收來自所述外站的信號，每個接收機裝置只在所述發(fā)射機裝置不發(fā)射為所述特定的外站接收而設定的時隙時，才接收來自特定外站的信號。
37.按照權利要求36的無線基站，其特征在于，其中所述多個所述的接收機裝置至少比所述多個外站少一個。
38.按照權利要求36的無線基站，其特征在于，其中所述多個接收機連接到數(shù)字信號處理裝置，該處理裝置將來自所述多個接收機的接收信號進行歸類以便將這些信號譯碼，這些信號的每個信號來源于不同的所述外站發(fā)射機。
39.按照權利要求38的無線基站，其特征在于，其中所述歸類和譯碼重新構成了從至少一個所述外站發(fā)射的數(shù)字語音信號。
40.按照權利要求39的無線基站，其特征在于，其中所述的來自多個外站的被重新構成的數(shù)字語音信號被重新多路傳輸，以便連接到利用時隙互換的數(shù)字交換設備。
41.接照權利要求36的無線基站，其特征在于，其中所述多路傳輸裝置是利用時隙互換的數(shù)字交換設備。
42.按照權利要求38的無線基站，其特征在于，其中來自位于一個或多個遠端站的第二多個接收機的接收信號也被歸類和處理，以便向所述外站提供改進的信號接收。
43.按照權利要求36的無線基站，其特征在于，其中所述多個接收機是根據(jù)以下功能而構成的，即對所有接收信號的組合進行數(shù)字化；借助于數(shù)字濾波器組來處理所述數(shù)字化的組合信號，以便區(qū)分開各個子頻道信號；按照其發(fā)起的外站對來自所述子頻帶信號的樣本進行歸類；以及處理相應于每個外站的歸類的樣本以便重新構成由該外站發(fā)射的數(shù)字語音信號。
44.按照權利要求43的無線基站，其特征在于，其中所述處理包括解調、糾錯譯碼和語音譯碼操作。
45.按照權利要求43的無線基站，其特征在于，其中所述處理以從最強到最弱的次序來處理子頻帶信號。
46.按照權利要求45的無線基站，其特征在于，其中已被處理過的較強的信號接著被進行調控以便減去相鄰的較弱的子頻帶信號從而增強相鄰子頻帶之間的隔離。
47.按照權利要求38的無線基站，其特征在于，其中所述數(shù)字信號處理器裝置聯(lián)合地解調或譯碼起源于多于一個的所述外站的接收信號。
48.一種用于提供在至少一個外站和包括至少一個軌道衛(wèi)星以及至少一個分別與所述衛(wèi)星和公共交換電話網(wǎng)通信的地面控制站的所述公共交換電話網(wǎng)上的用戶之間的電話通信的通信方法，包括以下步驟從所述衛(wèi)星發(fā)射載有由重復的TDMA幀周期中的時隙所組成時分復用信息的信號，每個時隙被分配給一個所述外站作接收用；在所述外站在所述TDM幀中的為其所分配的時隙期間接收來自所述衛(wèi)星的信號脈沖串；確定與所述分配時隙唯一有關的發(fā)射頻道；以及使用所述發(fā)射頻道在所述外站不進行接收的TDM幀的基本上所有的剩余部分期間從所述外站發(fā)射信號脈沖串到所述衛(wèi)星。
49.一種用于提供在多個外站和包括至少一個軌道衛(wèi)星以及分別與所述衛(wèi)星及公共交換電話網(wǎng)通信的至少一個地面控制站的公共交換電話網(wǎng)上的用戶之間進行電話通信的方法，包括以下步驟為每個所述外站分配一個在重復的時分復用幀中的時隙，用于接收來自所述衛(wèi)星的信號以及分配一個有關的頻道用于向所述衛(wèi)星發(fā)射；在其中一個所述外站，在所述TDM幀中的為其所分配的時隙期間接收來自所述衛(wèi)星的信號脈沖串；以及使用所述所分配的發(fā)射頻道在未指派給所述的一個所述外站作接收用的一個或多個所述時隙期間從該所述外站發(fā)射信號脈沖串到所述衛(wèi)星。
50.一種用于提供在第一數(shù)目的多個外站和包括至少一個軌道衛(wèi)星以及至少一個分別與所述衛(wèi)星及公共交換電話網(wǎng)通信的地面控制站的公共交換電話網(wǎng)上的用戶之間進行電話通信的方法，包括以下步驟為每個所述外站分配一個在重復時分復用幀期間中的時隙，用于接收來自所述衛(wèi)星的信號；在一個所述外站在所述下行鏈路TDMA幀中的所述所分配的時隙期間接收來自所述衛(wèi)星的信號脈沖串在由所述外站用來發(fā)射到所述衛(wèi)星的重復上行鏈路TDMA幀中，確定第二數(shù)目的多個發(fā)射頻道和第三數(shù)目的多個發(fā)射時隙，所述第二數(shù)和第三數(shù)的乘積等于所述第一數(shù)；對于每個所述外站，根據(jù)其各自的所分配的接收時隙，分配一個所述發(fā)射頻道和發(fā)射時隙的唯一組合，這樣，使得任何特定外站的發(fā)射時隙和接收時隙不會重迭；以及使用所述所分配的發(fā)射頻道在所分配的發(fā)射時隙從至少一個所述外站發(fā)射信號脈沖串到所述衛(wèi)星。
51.一種用于提供在多個外站和包括至少一個軌道衛(wèi)星以及至少一個分別與所述衛(wèi)星及公共交換電話網(wǎng)通信的地面控制站的所述公共交換電話網(wǎng)上的用戶進行電話通信的方法，包括以下步驟為每個所述外站分配一個在重復下行鏈路時分復用幀周期中的時隙，用于接收來自所述衛(wèi)星的信號；在一個所述外站，在所述下行鏈路TDM幀中的為其所分配的時隙期間接收來自所述衛(wèi)星的信號脈沖串；確定第二數(shù)目的多個發(fā)射頻道和由所述外站用來發(fā)射到所述衛(wèi)星的一組碼分多址的編碼中的第三數(shù)目的多個發(fā)射碼，所述第二數(shù)和第三數(shù)的乘積等于所述第一數(shù)；對于每個所述外站，根據(jù)其各自的所分配的接收時隙，分配一個所述發(fā)射頻道和一個所述CDMA編碼的唯一組合；以及藉使用所述所分配的發(fā)射頻道和CDMA碼，在所述外站不在接收來自所述衛(wèi)星的信號的所述TDM幀周期期間中的那些部分，從至少一個所述外站發(fā)射信號脈沖串到所述衛(wèi)星。
52.一種用于提供在多個外站和包括至少一個軌道衛(wèi)星以及至少一個分別與所述衛(wèi)星及公共交換電話網(wǎng)通信的中心站的公共交換電話網(wǎng)上的用戶之間的電話通信的通信系統(tǒng)，其特征在于，包括和至少一個所述外站與所述中心站進行通信的至少一個軌道衛(wèi)星，所述衛(wèi)星包括多波束天線裝置，用于以要從所述衛(wèi)星發(fā)射到所述外站的信號照射到地球上的不同地區(qū)；多個發(fā)射機裝置，用于產(chǎn)生與所述多波束天線裝置的各個波束有關的所述發(fā)射信號；以及多個接收機裝置，用于接收來自所述中心站的信號，以便由所述多個發(fā)射機裝置和所述多波束天線的各個波束重新發(fā)射出去；與至少一個軌道衛(wèi)星通信的至少一個中心站，它包括多個多路傳輸裝置，用于把要從所述衛(wèi)星重新發(fā)射的信號利用所述多波束天線的特定波束多路傳輸?shù)揭舶ǚ枪ぷ鲿r隙的相應的時分復用幀的各自的工作時隙中去，以產(chǎn)生相應的TDM信號；分別和所述多個衛(wèi)星接收機裝置進行無線通信的多個發(fā)射機裝置，用于發(fā)射所述的相應的TDM信號，以而使得每個TDM信號從所述多衛(wèi)星天線波束中相應的一個波束被重新發(fā)射出去；以及時隙分配裝置，用于分配在每個波束中的所述工作時隙以使它們和相鄰波束中的非工作時隙恰好重合。
53.一種用于提供在多個外站和包括至少一個軌道衛(wèi)星以及至少一個分別與所述衛(wèi)星和公共交換電話網(wǎng)通信的地面控制站的公共交換電話網(wǎng)上的用戶之間的電話通信的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括和至少一個所述外站及所述控制站進行通信的至少一個軌道衛(wèi)星，所述衛(wèi)星包括多波束天線裝置，用于接收來自位于地球上各個地區(qū)的所述外站組的上行鏈路信號和用于發(fā)射相應的下行鏈路信號給所述外站；第一多接收機裝置，每個和所述多天線波束中的一個波束有關，用于接收所述上行鏈路信號；第一多發(fā)射機裝置，連接到所述第一多接收機裝置，用于將所述接收信號轉發(fā)到所述控制站；第二多接收機裝置，用于接收來自所述控制站的時分復用信號；以及第二多發(fā)射機裝置，每個和所述多天線波束中的一個波束有關且被連接到所述第二多接收機裝置，用于將所述TDM信號轉發(fā)到所述外站；和至少一個軌道衛(wèi)星通信的至少一個控制站，包括多接收機裝置，用于接收來自所述衛(wèi)星的所述被轉發(fā)的上行鏈路信號；多發(fā)射機裝置，用于發(fā)射時分復用信號到所述衛(wèi)星以便再由所述衛(wèi)星以相應的下行鏈路衛(wèi)星天線波束重新發(fā)射到所述外站；以及時隙和頻率分配裝置，把所述外站用于發(fā)射所使用的上行鏈路信道頻率和所述外站用于接收所使用的下行鏈路時隙聯(lián)系起來，從而使得在所述多天線波束中的一個波束內的所分配的下行鏈路時隙和相關的上行鏈路頻率相應于在相鄰波束中的未分配的時隙和頻率。
54.按照權利要求52的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于，其中所述衛(wèi)星多發(fā)射機裝置包括飽和行波管。
55.按照權利要求52的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于，其中所述多發(fā)射機裝置包括以最大效率工作的C類發(fā)射功率放大器。
56.按照權利要求55的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于，其中所述發(fā)射功率放大器在各個TDM信號的非工作或未分配時隙期間可處在低電流的降低功率的工作狀態(tài)。
57.按照權利要求56的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于，其中任何TDM信號的所述工作時隙被組合在一起以占據(jù)作為所述TDM幀周期的一部分的副幀周期的相鄰時隙，且所述非工作時隙構成所述TDM幀周期的其余部分。
58.按照權利要求57的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于，其中以所述多衛(wèi)星天線波束的一個波束重新發(fā)射的任何一個TDM信號的所述副幀與以相鄰波束發(fā)射的TDM信號的副幀不重迭。
全文摘要
用于便利在至少一個第一站和多個第二站間的通信的無線接入方法。先在第一站緩沖想要發(fā)送的各信號。再把信號劃分成相等長度的信號段。想要給某特定第二站的信號段利用規(guī)則重復的時間復用幀中的相應時隙(時隙1)發(fā)射。由第一站發(fā)射的信號段在至少一個第二站處被接收，且根據(jù)逐個的相應時隙(時隙1)把信號段組合起來，以重新構成想要的信號。在第二站確定與相應接收時隙(時隙1)唯一有關的發(fā)射頻道(F1)。最后在第二站緩沖想要發(fā)送到第一站的信號并把它壓縮，以在第二站不進行接收的全部時間內以發(fā)射頻道(F1)發(fā)送。
文檔編號H04J4/00GK1124076SQ95190146
公開日1996年6月5日 申請日期1995年1月11日 優(yōu)先權日1994年1月11日
發(fā)明者P·W·登特 申請人:艾利森·Ge·流動通訊有限公司