專利名稱：多系統(tǒng)蜂窩通信網絡中頻率規(guī)劃的方法和裝置的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及到蜂窩通信系統(tǒng)的領域，更具體而言是涉及多系統(tǒng)蜂窩通信網絡中頻率規(guī)劃的方法和裝置。
現有技術的歷史可用電磁頻譜的有效使用始終是蜂窩無線通信系統(tǒng)設計與管理所關注的焦點。為了有效地利用可用電磁頻譜，蜂窩系統(tǒng)的設計者與運營者不斷地探索提高蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率。系統(tǒng)的頻譜效率定義為每平方公里每兆赫系統(tǒng)傳送的同時通話的數量(即容量)。
提高系統(tǒng)頻譜效率的方法的一個例子是頻分多址(FDMA)。FDMA可認為是通過提供有限數目頻率的地理復用的方法來提高頻譜效率的一種方式。FDMA中，頻率范圍劃分為許多較小的頻帶。實際上，FDMA系統(tǒng)中分配每個用戶一個用承載信息的信號來調制的一載頻。已調載頻占有一定的頻帶。
提高頻譜效率的另一方法是通過減少蜂窩網絡中的同頻道干擾。同頻道干擾產生于多個用戶同時工作在相同的頻帶。數字通信系統(tǒng)中，通過使用數字傳輸技術與方法諸如交織和編碼減少同頻道干擾。此類系統(tǒng)同模擬系統(tǒng)相比以高得多的同頻道干擾電平提供相同的業(yè)務質量。因此，蜂窩通信系統(tǒng)中數字傳輸的使用允許更有效的頻帶復用，導致提高頻譜效率。
頻譜效率的進一步提高可以通過FDMA與其它各種多址方法諸如時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)的結合使用而達到。例如，TDMA已成功地應用于許多第二代蜂窩系統(tǒng)中，諸如泛歐GSM-900及北美D-AMPS(IS-54B)系統(tǒng)。
例如，GSM-900使用組合多址形式，由此每個FDMA頻帶按時間分成TDMA幀，每幀由8個時隙組成，如

圖1B所示。一個已調載頻上每個TDMA幀的一個時隙稱作一個物理信道。物理信道上廣播的信息稱作一個突發(fā)(burst)并如圖1A所示。
GSM-900要求在移動臺與基站間傳輸大量的各種信息，如用戶數據與控制信令。不同種類的信息以不同的邏輯信道傳輸。邏輯信道映射至物理信道，如圖1C所示。語音或數據通過業(yè)務信道(TCH)傳輸。信令、廣播及同步信息通過再被分為三類的控制信道傳送，即廣播(BCH)、公共控制信道(CCCH)與專用控制信道(DCCH)。
圖2A說明了GSM-900的頻率范圍分配。移動臺至基站傳送的信號稱作上行鏈路，反之，基站至移動臺傳送的信號稱作下行鏈路。整個歐洲的大部分地區(qū)，分配給GSM-900頻率范圍890至915MHz作上行鏈路，頻率范圍935至960MHz作下行鏈路。GSM-900使用頻分雙工方式，上行鏈路與下行鏈路頻率隔離間隔45MHz。GSM-900載頻間隔200kHz，導致124個離散頻帶。因此，可用于GSM-900的物理信道為124個載頻乘以8個時隙，或992個。
頻帶被特許給某個實體，藉此允許在這些頻帶內運行無線設備。這些實體通常稱作運營者，負責安裝、運行與維護某個地理區(qū)域所必須的無線通信設備以提供得到特許的業(yè)務。特定的運營者控制的系統(tǒng)在此稱作獨立無線通信系統(tǒng)。大多數情況下，分配給獨立無線通信系統(tǒng)一部分蜂窩頻帶用來在特定的地理區(qū)域內提供具體的業(yè)務。實際上，那些有多個獨立無線通信系統(tǒng)的地方，必須在指定給每個系統(tǒng)的頻帶之間提供保護頻帶，因此，實際可用頻帶的數目小于最大值。圖2B說明了一個例子，其中兩個獨立無線通信系統(tǒng)占用由單個保護頻帶分隔開的一段連續(xù)頻率范圍。實際上，每個獨立無線通信系統(tǒng)可以不被分配以連續(xù)的頻帶，從而可能需要有多個保護帶。根據分配的頻帶，每個獨立無線通信系統(tǒng)也必須指定一個或多個固定的控制信道用來管理在其余的業(yè)務信道上的業(yè)務。
現有技術的蜂窩系統(tǒng)中，在系統(tǒng)的小區(qū)之間被分配以幾組頻率以便彼此間不相互干擾。系統(tǒng)所需的載頻信號功率與干擾功率比(C/I)的分布決定了可用頻率組的數目F。如果系統(tǒng)可用分配信道的總數N分割成F組，那么每組包含N/F個信道。由于信道的總數固定，較小的頻率組數導致每個小區(qū)站址更多的信道。因此，頻率組數的減少允許每個小區(qū)站址承載更多的業(yè)務，對于給定的業(yè)務負載則減少了小區(qū)站址的總數。然而，降低頻率組數及減少同頻道頻率復用距離導致系統(tǒng)中較低的平均C/I分布，對應地導致信號鏈路質量的降低。
已知的各種頻率復用模式有7/21、4/12及3/9，分別如圖3、4、5所示。所有的三種情況下，站址的幾何形狀有三扇區(qū)(小區(qū))，每個站址的天線指向以近似地120度隔開的方位，并且布置天線指向最近站址位置之一，因此形成苜蓿葉狀的小區(qū)。
在缺少動態(tài)信道分配即信道頻率固定的情況下，要求每個獨立蜂窩通信系統(tǒng)的運營者分配某組包括頻率組F的特定的載頻給每個特定的基站或小區(qū)站址。這就是眾所周知的頻率或小區(qū)規(guī)劃。頻率規(guī)劃考慮移動臺的地理分布、用戶的業(yè)務行為以及服務要求的質量與地理覆蓋范圍。通常，頻率規(guī)劃是基于理論的無線傳播模型，它使用地理布局、計劃的基站網絡結構及頻率分配作為輸入來預測無線覆蓋范圍。圖3、4、5所示的六邊形被用作為小區(qū)覆蓋區(qū)域的適宜模型，但是實際環(huán)境的規(guī)劃必須考慮到無線傳播極大地依賴地形與陸地表面的不規(guī)則性。因此，六邊形小區(qū)只是小區(qū)覆蓋區(qū)域的粗略估計。實際上，小區(qū)包括可由特定基站服務的區(qū)域性坐標的軌跡。通常地，小區(qū)是不規(guī)則的形狀且不鄰接的。
現今，蜂窩無線通信系統(tǒng)占有世界所有新電話系統(tǒng)大量不斷增加的份額。伴隨著這種增長，出現了以大量的獨立無線通信系統(tǒng)及服務于每個區(qū)域的不斷增大的可選無線業(yè)務的形式的日漸加劇的競爭。例如在美國，由FCC管理的每個地理區(qū)域原先的部署方案正在受到希望提供蜂窩業(yè)務的許多區(qū)域新運營者的挑戰(zhàn)。美國以外的國家，沒有系統(tǒng)管理規(guī)定的部署，為特定地理區(qū)域服務的競爭的獨立無線通信系統(tǒng)的數目僅受所特許的頻帶的可用性限制。例如在瑞典，大部分地理區(qū)域由至少三個獨立的無線通信系統(tǒng)服務。除了普通的話音通信之外，還出現了工作于蜂窩頻帶的新近開發(fā)的無線數據業(yè)務，將可能增加尋求使用蜂窩頻帶頻率的運營者數目。此外，在新的可用頻帶內最近開發(fā)的無線技術如個人通信業(yè)務(PCS)有希望進一步在近幾年內增加業(yè)務的可用性與競爭。
獨立無線通信系統(tǒng)的頻帶分配通常受國家管理機構控制。例如在美國，聯(lián)邦通信委員會(FCC)控制無線頻譜的使用并且基于拍賣或其它形式的競爭投標授予執(zhí)照。在頻率規(guī)劃的基于FDMA的系統(tǒng)中，分配頻率的管理必須謹慎地控制以便獨立無線通信系統(tǒng)能夠彼此間無干擾地服務于指定區(qū)域。指定地理區(qū)域單個的新的獨立無線通信系統(tǒng)的引入要求現有獨立無線通信系統(tǒng)的整個頻率規(guī)劃進行重新工程設計。隨著得到特許以指定頻帶運營的獨立無線通信系統(tǒng)的數目增長，頻率規(guī)劃及資源分配問題變得極為復雜。此種限制將很難，即使不是不可能的，使得新業(yè)務與新的競爭者在許多區(qū)域進入市場。
蜂窩行業(yè)不久正面臨新的范例，即提供具有競爭性的方便接入比頻譜效率的需要可能變得更為重要。因此，依然需要提供容易的頻譜接入給日漸增加的競爭和業(yè)務。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目標之一是簡化蜂窩通信網絡系統(tǒng)中的頻率規(guī)劃問題。討論了運行于按頻率再劃分為頻帶的預定頻率范圍內的蜂窩無線通信網絡。網絡包括多個獨立無線通信系統(tǒng)，每個被設計來在幾乎相同的地理區(qū)域內提供無線電信業(yè)務。討論了使用網絡內的頻率范圍的方法和裝置，其中從網絡頻率范圍分配分隔的頻帶給上述多個獨立無線通信系統(tǒng)中的每一個用作控制信道。余下的(未分配部分)頻率范圍為多個獨立無線通信系統(tǒng)共享來給許多移動或固定的位于相同地理區(qū)域的用戶提供無線電信業(yè)務。參照TDMA蜂窩通信系統(tǒng)，討論了幾個示范的實施方案。
本發(fā)明的第一實施方案中，頻率范圍的未分配部分被共享，沒有在多個獨立無線通信系統(tǒng)之間進行協(xié)調或同步。此實施方案中，在未分配的頻帶內可以使用慢跳頻來減少獨立無線通信系統(tǒng)之間的同頻道干擾。
本發(fā)明的第二實施方案中，部分未分配的頻率范圍被指派給多個獨立無線通信系統(tǒng)中任意一個系統(tǒng)，由那個系統(tǒng)在特定地理區(qū)域內獨占地使用。頻率范圍分配部分的剩余者為全部多個獨立無線通信系統(tǒng)共享來給多個移動或固定的位于相同地理區(qū)域的用戶提供無線電信業(yè)務。
本發(fā)明的第三實施方案中，頻率范圍未分配的部分在多個獨立無線通信系統(tǒng)的每個之間以協(xié)調與同步的方式共享。同步受提供同步主時間參考的處理器控制。處理器也根據從多個獨立無線通信系統(tǒng)接收的信道建立請求來協(xié)調與分配頻率和時隙組合。作為選擇地，處理器可以根據從多個獨立無線通信系統(tǒng)接收的信道建立請求來指派跳頻模式(pattern)。
根據下面的書面描述及結合附圖來閱讀時，本發(fā)明的這些及其它性能與有利特點對于本領域的普通人員是顯而易見的，在附圖中相同的參考標號始終是指相同的元件。
附圖簡述本發(fā)明的實施方案現在將參考附圖詳細地描述，其中相同的參考標號始終是指相同的元件。
圖1A已在前面描述，圖解說明了GSM的時隙。
圖1B已在前面描述，圖解說明了GSM的TDMA幀。
圖1C已在前面描述，圖解說明了邏輯信道至物理信道的映射。
圖2A已在前面描述，圖解說明了GSM的頻率范圍分配。
圖2B已在前面描述，圖解說明了兩個獨立無線通信系統(tǒng)如何被分配以部分頻率范圍的實例。
圖3已在前面描述，是蜂窩系統(tǒng)中7/21小區(qū)模式的圖解說明。
圖4已在前面描述，是蜂窩系統(tǒng)中4/12小區(qū)模式的圖解說明。
圖5已在前面描述，是蜂窩系統(tǒng)中3/9小區(qū)模式的圖解說明。
圖6是與本發(fā)明對應的蜂窩網絡結構的圖解說明。
圖7是與本發(fā)明的第一實施方案對應的蜂窩網絡頻率分配的圖解說明。
圖8是用于本發(fā)明的第一實施方案的跳頻的圖解說明。
圖9是與本發(fā)明的第二實施方案對應的蜂窩網絡頻率分配的圖解說明。
圖10是與本發(fā)明的第三實施方案對應的蜂窩網絡結構的圖解說明。
圖11是圖解說明蜂窩網絡中分配TDMA信道的方法的流程圖。
圖12是本發(fā)明的第四實施方案的圖解說明，其中獨立的TDMA與DS-CDMA無線通信系統(tǒng)共享部分的預定頻率范圍；以及圖13圖解說明了IS-54B的頻率范圍可以如何在兩個不同的多址系統(tǒng)間共享。
詳述下面的描述中，提出的具體的細節(jié)諸如特有的電路、電路元件及技術等是出于解釋而不是加以限制的目的，以便提供對本發(fā)明的全面的理解。其它實例中，省略了眾所周知的方法、裝置及電路的詳細描述以避免不必要的細節(jié)同本發(fā)明的描述相混淆。再有，為了說明的目的，結合泛歐GSM-900系統(tǒng)描述本發(fā)明的實施方案。然而，本技術領域的任一普通技術人員將明白，本發(fā)明可采用與這些具體的細節(jié)不一致的其它實施方案實現。
現在參照圖6，其中是與本發(fā)明對應的蜂窩網絡結構的圖解說明。圖6中，三個獨立無線通信系統(tǒng)A、B及C被設計來提供特定地理區(qū)域內的無線電信業(yè)務。為了說明的目的，只顯示了一個小區(qū)即地理覆蓋區(qū)域，但是本技術領域的任一技術人員顯然明白，此第一實施方案可以適用于包括許多鄰近及重疊小區(qū)的區(qū)域。包含三個獨立無線通信系統(tǒng)的實施方案也只是為了來說明。依據本發(fā)明，可能有大于或等于2的任意數目N，包括多個獨立無線通信系統(tǒng)。正如圖6所示，小區(qū)600A、600B及600C基本上重疊著。
無線系統(tǒng)A，其構成部分以附有說明的標號A來標識，給標有小區(qū)A600A的區(qū)域提供來自基站610A的無線覆蓋。系統(tǒng)A給移動臺660a和660b提供通信業(yè)務?；?10A連接至移動電話交換局(MTSOA)620A。正如一般在622A所示，MTSOA620A提供接口至覆蓋其它區(qū)域受無線通信系統(tǒng)A控制的其它基站(未示出)。MTSOA620A也提供接入至公共交換電話網(PSTN)630。PSTN包括有線電話640、計算機650及其它相關的通信設備。
類似地，第二個獨立無線系統(tǒng)，其構成部分以附有說明的標號B來標識，給標有小區(qū)B 600B的區(qū)域提供來自基站610B的無線覆蓋。系統(tǒng)B給移動臺660c提供通信業(yè)務?；?10B連接至移動電話交換局(MTSOB)620B。正如圖6所示，MTSOB620B提供接口至覆蓋其它區(qū)域受第一獨立無線通信系統(tǒng)控制的其它基站(未示出)。MTSOB620B也提供接入至公共交換電話網(PSTN)630。
類似地，第三個獨立無線系統(tǒng)，其構成部分以附有說明的標號C來標識，給標有小區(qū)C 600C的區(qū)域提供來自基站610C的無線覆蓋。系統(tǒng)C給移動臺660d及660e提供通信業(yè)務?；?10C連接至移動電話交換局(MTSOc)620C。正如一般地622C處所示，MTSOc620C提供接口至覆蓋其它區(qū)域受第一獨立無線通信系統(tǒng)控制的其它基站(未示出)。MTSOc620C也提供接入至公共交換電話網(PSTN)630。
此處應該提到的是移動臺660a-e也可以為固定用戶。給固定用戶的無線業(yè)務眾所周知是無線本地環(huán)路(RLL)。對本領域的技術人員顯而易見的是根據本發(fā)明可以以與提供給移動用戶的業(yè)務相同的方式提供RLL業(yè)務，而不脫離本發(fā)明的精神或范疇。
本發(fā)明的第一實施方案中，獨立無線系統(tǒng)A，B及C被設計來分別自各個基站610A-C給基本上重疊的各自小區(qū)600A-C提供無線電信業(yè)務。正如前面所提到的，采用六邊形小區(qū)形狀來近似基站610A-C的無線覆蓋的實際區(qū)域。由于基站610A-C不可能位于同一地點并且可能具有略微不同的天線輻射模式，實際的無線覆蓋邊界可能在小區(qū)610A-C之間變化。
每個基站610A-C被分配一個控制信道頻帶，分別標注為FA-Fc。分別從每個頻帶FA-Fc中指定至少一個控制信道，每個包括一個頻率對，給基站610A-C。示例的GSM-900實施方案采用的頻分雙工方式中，控制信道是成對的一個用于下行鏈路，一個用于上行鏈路，頻率偏差為45MHz。因為對用戶660a-e必須確定同特定的獨立無線通信系統(tǒng)相連的特定基站610A-C的位置，每個基站610A-C必須以不同的頻率廣播其控制信道。分配的控制信道頻率對移動臺660a-e預先是知道的以便進入小區(qū)的移動臺可以確定屬于移動臺想要與之通信的獨立無線通信系統(tǒng)的特定基站的位置。
作為一種可選方案，基站610A-C的控制信道頻率可以根據預定的頻率規(guī)劃跳變。此種可選方案中，一旦移動臺檢測到來自基站的三個頻率，其能夠判定該模式并且能夠在控制信道上與基站通信。
根據本發(fā)明的第一實施方案，頻率范圍內余下的頻帶由所有的三個獨立無線通信系統(tǒng)作為業(yè)務信道來共享。本發(fā)明的如何指配頻帶的一個實例圖解地說明于圖7中，并列表于表1。
表1與第一實施方案對應的示范信道分配
每個上行鏈路控制信道700A-C與每個下行鏈路控制信道730A-C間設置200kHz的保護帶?？刂菩诺琅c上行鏈路710及下行鏈路720業(yè)務信道間也設置保護帶。圖7和表1圖解說明了GSM-900的具體實例，此處每個基站610A-C分別在一個控制信道730A-C上廣播。每個基站610A-C將在不止一個控制信道上廣播及控制信道將位于指定頻率范圍內的任意位置是可能的并且確實有可能。
根據本發(fā)明的第一實施方案，獨立無線通信系統(tǒng)A，B及C基于不協(xié)調和不同步方式如使用慢跳頻來從共享的業(yè)務信道710與720中分配特定的業(yè)務信道對給移動臺。通過基于不協(xié)調方式共享業(yè)務信道，頻率規(guī)劃的需求得以簡化。這極大地增加了新的獨立無線通信系統(tǒng)可能進入頻率范圍的靈活性。此實施方案特別適用于提供給時間與環(huán)境可能不允許頻率規(guī)劃及幾個獨立無線通信系統(tǒng)需要迅速安裝的緊急通信。
慢跳頻的使用特別具有吸引力，因為其已經是內置于GSM設備的一種可選項來作為改善信道編碼與交織的效率的方式。慢跳頻的原理是每個移動臺在指定的時隙中以從某種算法得到的順序發(fā)送突發(fā)。跳頻出現于突發(fā)之間的時間期間，因此移動臺在一個時隙(TS)內以一個頻率發(fā)送或接收隨后在下一個TDMA幀的下一個TS之前跳到另一頻率上。通過根據已知的方法調整移動臺的或基站的頻率合成器來實現跳頻。
圖8圖解說明了本發(fā)明第一實施方案中的通信鏈路上使用的跳頻。由于上行鏈路與下行鏈路頻率為雙重頻率(即GSM-900間隔45MHz)，例如圖8中F0下行鏈路剛好與F0上行鏈路偏差45MHz。每個突發(fā)的頻率變化產生每秒大約217跳的跳頻速率。本發(fā)明的第一可選實施方案中，支持前向700A-C控制信道與反向730A-C控制信道的物理信道不跳變。這允許進入小區(qū)600A-C的移動臺定位特定系統(tǒng)的控制信道。作為可選方案，基站的控制信道頻率可以依照預定的模式跳變。控制信道跳頻的一種方法在共同地轉讓的U.S.專利申請，“跳頻控制信道”，序號140，560，1993年10月25日提交的申請中加以說明。此專利申請在此引用，以供參考。
連接至基站610A-C的一個特定基站的全部移動臺的業(yè)務信道的跳頻序列也可以被同步。通過在至少一個基站上同步與協(xié)調跳頻，連接至該基站的移動臺彼此間不會產生干擾。
每個基站610A-C進而可以被分配一個被設計用來盡可能地限制由基站610A-C服務的區(qū)域中的碰撞數目的跳頻算法。然而，碰撞(即兩個移動臺同時或近似同時地以同頻發(fā)送或接收)會偶爾出現，因為基站間跳頻模式可能沒有同步或協(xié)調。大多數情況下，由于突發(fā)內含有信道編碼與交織，信息是可以恢復的。當工作于特定區(qū)域的移動臺數目增加時，碰撞的可能性增加導致減少C/I和惡化信號質量。因此，與同步、協(xié)調的系統(tǒng)相比出現一定的頻譜效率損失是不言而喻的。然而，可提供更多的頻率偏差以便特許新的獨立無線通信系統(tǒng)能夠在現有的頻譜上運行。
現在參照圖6與9描述本發(fā)明的第二實施方案。第二實施方案中每個獨立無線通信系統(tǒng)可以被指派(即特許)一部分頻率范圍來獨占使用并且另一部分頻率范圍為全部三個獨立無線通信系統(tǒng)A、B及C共享。如前所述，本實施方案中使用三個獨立無線通信系統(tǒng)只是為了說明。根據本發(fā)明，可能有大于或等于2的任意數目N，包括多個獨立無線通信系統(tǒng)。
圖9是與本發(fā)明第二實施方案對應的GSM-900下行鏈路頻率分配的圖解說明。上行鏈路頻率范圍的頻率規(guī)劃(未示出)與圖9所示的下行鏈路的相同但是頻率偏差為45MHz。
參照圖6與9，第一個獨立無線通信系統(tǒng)A在兩個控制信道即頻帶902A1的控制信道A1與另一頻帶902A2的控制信道A2上廣播。第一個獨立無線通信系統(tǒng)A從只由第一個獨立的無線通信系統(tǒng)使用的頻率范圍903A的一部分中分配小區(qū)內的業(yè)務信道。
第二個獨立無線通信系統(tǒng)B以頻率902B廣播一個控制信道B1并且從只由獨立無線通信系統(tǒng)B使用的頻率范圍903B的一部分中分配業(yè)務信道。
類似地，第三個獨立無線通信系統(tǒng)C以頻率902C廣播一個控制信道C1并且從只由獨立無線通信系統(tǒng)C使用的頻率范圍903C的一部分中分配業(yè)務信道。
獨立無線通信系統(tǒng)A、B及C使用的頻帶間存在一個或多個200kHz的保護頻帶901。
根據本發(fā)明的第二實施方案，存在有頻率范圍904的一部分，由全部的三個獨立無線通信系統(tǒng)A、B及C所使用，從中，基于例如采用慢跳頻的不協(xié)調及不同步的方式，分配業(yè)務信道給移動臺660a-e。
現在參照圖10，其中圖解說明了本發(fā)明的第三實施方案。本發(fā)明的第三實施方案中，可以修改第一或第二實施方案以便基站610A-C以同步與協(xié)調的方式運行來共享頻帶。由于以不同步與不協(xié)調的方式使用共享的頻帶導致頻譜效率的降低，可以預料的是一段時間后頻譜效率的需求將引起獨立無線通信系統(tǒng)A，B及C的運營者想要以同步與協(xié)調的方式運行。
正如圖10所說明的，MTSOA-MTSOB620 A-C各自連接至信道分配與同步處理器900。信道分配與同步處理器900提供主時間參考，使得基站610A-C能夠以彼此間同步的方式發(fā)送TDMA時間幀。此種同步為基站610A-C及移動臺660a-e以彼此間無干擾的方式運行提供基礎。信道分配與同步處理器900也指派信道(即頻率與時隙)及跳頻模式以使得具有基本上重疊的小區(qū)600A-C的系統(tǒng)A、B及C的頻譜效率最大。
現在參照圖11，其中圖解說明了信道分配與同步處理器900借以分配信道(即頻率與時隙組合)及跳頻模式的方法的程序步驟。程序開始于步驟1100，此處信道分配與同步處理器900接收來自MTSOA、MTSOB或MTSOC的分配請求。信道分配請求按照接收的順序放置于隊列中。每個信道分配請求依次被處理。接下來為步驟1110，在信道分配與同步處理器900內搜索頻率/時隙庫(FTSB)902以找到未用的組合。頻率與時隙庫902是一個包含一系列共享頻帶(例如圖7的部分710與720)的存儲器。同每個頻帶相關的八個TDMA時隙也存儲在頻率/時隙庫902中。在步驟1110中包含的搜索算法或者是隨機地選擇未用頻率/時隙的組合，或者是這樣地選擇未用的頻率/時隙組合以便在選擇另一個頻帶前填滿每個頻帶的全部時隙。頻率與時隙組合或者關于沒有未用頻率與時隙的可用組合的指示產生于頻率/時隙庫902的搜索。接下來為步驟1130，檢查頻率/時隙庫的結果。如果存在未用頻率與時隙的可用組合，那么程序轉移至步驟1140，作出關于是否使用跳頻的判斷。如果沒有使用跳頻，那么程序轉移至步驟1170，頻率與時隙信息被發(fā)送回發(fā)起的MTSO。如果使用跳頻，那么程序轉移至步驟1160，并產生正交跳頻模式，此方式對本領域的技術人員是熟知的。例如，GSM-900中基站610A-C與移動臺660a-e均已經預先規(guī)劃了具體的跳頻算法。在此情況下，在步驟1160，程序生成由跳頻算法所要使用的索引值來產生實際跳頻模式。當使用跳頻時，沒有具體的頻率與時隙信息分配給MTSO。反之，在步驟1160產生正交跳頻模式后，程序轉移至步驟1180，此處跳頻索引傳至發(fā)起的MTSO。然而，如果在步驟1130，判定沒有未用的頻率與時隙的可用組合(即系統(tǒng)滿負荷)，那么程序轉移至步驟1190，此處處理器900產生系統(tǒng)忙指示，它被發(fā)送至發(fā)起的MTSO。
圖11所示的程序中，發(fā)起的MTSO會接收頻率和時隙分配，跳頻索引，或者系統(tǒng)忙指示。一旦接收到上述中的任意一個，MTSO將為一個或多個移動臺660a-e建立業(yè)務信道或閉塞接入。根據如培訓文件所描述的已知的技術，例如題為“CME200系統(tǒng)培訓文件”，瑞典Ericsson無線系統(tǒng)AB，S-16480 Stockholm出版并可提供使用，實現業(yè)務信道的建立或接入閉塞。
至今，本發(fā)明一直是就全部按照含有相同多址技術的相同系統(tǒng)標準運行的獨立無線通信系統(tǒng)來討論的。依照本發(fā)明的第四實施方案，按照含有不同多址技術的不同系統(tǒng)標準運行的獨立無線通信系統(tǒng)被設計來共享部分的預定頻率范圍。
現在參照圖12，其中圖解說明了本發(fā)明含有兩個獨立無線通信系統(tǒng)的第四實施方案。第一個基站1230被設計來藉使用第一種多址技術，如IS-54B系統(tǒng)標準中所規(guī)定的多址技術，提供在第一小區(qū)1200A內的無線通信。第二個基站1240被設計來藉使用第二種多址技術，如IS-95標準中所描述的DS-CDMA，提供在第二小區(qū)1200B內的無線通信。IS-54B與IS-95系統(tǒng)標準在此引用，以供參考。美國專利編號5,351,269題為“重疊擴頻CDMA個人通信系統(tǒng)”，在此整體引用作為參考，描述了這樣的一種方式，藉此，DS-CDMA與TDMA/FDMA系統(tǒng)可以共存而不在共享頻帶內引起干擾。DS-CDMA系統(tǒng)通常在共享頻帶上使用擴頻技術廣播控制信道。
依照本發(fā)明的第四實施方案，修改DS-CDMA系統(tǒng)的控制信道以便基站1230與基站1240均在預定頻帶上廣播一個TDMA/FDMA控制信道。借此方式，移動臺1210a-b與1220a-b能夠定位所要的基站。
現在參照圖13，其中圖解說明了與本發(fā)明的第四實施方案對應的頻率規(guī)劃。此例中使用的頻率范圍是留給北美IS-54B的頻率范圍。IS-54B使用類似于所描述的上行鏈路與下行鏈路成對的GSM-900的頻分雙工方式。
參照圖12與13，基站1230在小區(qū)1200A的邊界所定義的區(qū)域中廣播控制信道1300A。基站1230通過使用來自專用頻帶1310的頻帶或可選地來自共享頻帶1320內的頻帶提供至移動臺1210a-b的TDMA無線通信。DS-CDMA基站1240在小區(qū)1200B的邊界所定義的區(qū)域在修改的控制信道1300B上廣播。小區(qū)1200A與1200B的覆蓋區(qū)域基本上重疊著?；?240在整個共享頻帶內(即全部的頻帶內)提供至移動臺1220a-b的DS-CDMA無線通信。由于DS-CDMA要求寬帶，共享頻帶必須覆蓋足夠寬的連續(xù)頻帶以支持DS-CDMA的帶寬。
盡管本發(fā)明一直是就特定的實施方案來討論，本領域的技術人員將會認識到本發(fā)明不受限于在此所描述及圖解說明的特定實施方案。除了這里所示和描述的不同實施方案與修改方案，還有其變化、修正與等價的安排，有理由認為是受到前述的詳細說明與附圖的啟示而提出的，沒有脫離本發(fā)明的實質或范疇。因此，本發(fā)明的意圖只受限于隨后所附的權利要求的精神與范疇。
權利要求
1.運行于按頻率再劃分為頻帶的預定頻率范圍的蜂窩無線通信網絡，上述的網絡包括至少一個第一獨立的無線通信系統(tǒng)與一個第二獨立的無線通信系統(tǒng)，每個在共同的地理區(qū)域內提供無線電信業(yè)務，一種使用上述頻率范圍的方法包括以下步驟從上述預定的頻率范圍內分配至少一個第一頻帶由上述的第一獨立無線通信系統(tǒng)用作控制信道；從上述預定的頻率范圍內分配至少一個第二頻帶由上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)用作控制信道；以及由上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)共享上述預定頻率范圍部分中沒有分配作為控制信道的頻帶來給位于上述共同的地理區(qū)域內的多個用戶提供無線電信業(yè)務。
2.權利要求1的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)間以沒有協(xié)調與沒有同步的方式共享。
3.權利要求1的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)間以協(xié)調與同步的方式共享。
4.權利要求3的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括提供主時間參考給上述的第一與第二獨立無線通信系統(tǒng)來同步運行的步驟。
5.權利要求3的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括根據從上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)接收的信道建立請求分配頻率與時隙組合的步驟。
6.權利要求3的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括根據從上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)接收的信道建立請求分配跳頻模式的步驟。
7.權利要求1的方法，其特征在于，進一步包括在給多個用戶的無線電信業(yè)務的未分配頻帶內使用慢跳頻的步驟。
8.權利要求1的方法，其特征在于，其中上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)被設計來通過使用TDMA提供無線電信業(yè)務。
9.運行于按頻率再劃分為頻帶的預定頻率范圍的蜂窩無線通信網絡，上述的網絡包括至少一個第一獨立無線通信系統(tǒng)與一個第二獨立無線通信系統(tǒng)，每個在共同的地理區(qū)域內提供無線電信業(yè)務，一種使用上述頻率范圍的方法包括以下步驟從上述預定的頻率范圍內分配至少一個第一頻帶由上述的第一獨立無線通信系統(tǒng)用作控制信道；從上述預定的頻率范圍內分配至少一個第二頻帶由上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)用作控制信道；從上述預定的頻率范圍內分配上述預定頻率范圍的預定部分由上述的第一獨立無線通信系統(tǒng)用來給位于上述地理區(qū)域內的多個用戶提供無線電信業(yè)務；以及由上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述第二獨立的無線通信系統(tǒng)共享沒有分配作為控制信道或唯一地分配給上述第一系統(tǒng)的預定頻率范圍部分內的頻帶來給位于上述地理區(qū)域內的多個用戶提供電信業(yè)務。
10.權利要求9的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)間以沒有協(xié)調與沒有同步的方式共享。
11.權利要求9的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)間以協(xié)調與同步的方式共享。
12.權利要求9的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括提供主時間參考給上述的第一與第二獨立的無線系統(tǒng)來同步運行的步驟。
13.權利要求11的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟受根據從上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)接收的信道建立請求分配頻率與時隙組合的處理器控制。
14.權利要求11的方法，其特征在于，其中上述的共享步驟包括根據從上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)接收的信道建立請求分配跳頻模式的步驟。
15.權利要求9的方法，其特征在于，進一步包括在給多個用戶的無線電信業(yè)務的未分配頻帶內使用慢跳頻的步驟。
16.權利要求9的方法，其特征在于，其中上述第一獨立無線通信系統(tǒng)與上述的第二獨立無線通信系統(tǒng)被設計來通過使用TDMA提供無線電信業(yè)務。
17.蜂窩無線通信網絡包括多個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)在公共的地理區(qū)域內提供業(yè)務，并且運行于包括多個頻帶的頻率范圍內，分配頻帶給上述系統(tǒng)的方法，上述的方法包括以下步驟分配一個或多個第一頻帶給每個上述系統(tǒng)，其中上述第一頻帶被獨占地用于各個第一頻帶所分配給之的系統(tǒng)內的控制信道；以及基于共享的基礎分配一個或多個第二頻帶給上述系統(tǒng)，其中上述第二頻帶被用于各個第二頻帶當前所分配給之的系統(tǒng)內的業(yè)務信道。
18.權利要求17的方法，其特征在于，其中上述的分配步驟包括在多個系統(tǒng)的第一個系統(tǒng)內從上述第二頻帶分配頻帶用作業(yè)務信道獨立于在多個系統(tǒng)的第二個系統(tǒng)內的上述第二頻帶的分配。
19.權利要求18的方法，其特征在于，其中上述的分配步驟包括在上述第一個系統(tǒng)內，通過慢跳頻從上述第二頻帶內分配頻帶用作業(yè)務信道。
20.權利要求17的方法，其特征在于，其中上述的分配步驟包括分配一個或多個第二頻帶給上述的每個系統(tǒng)依賴于分配上述第二頻帶給上述網絡的其它系統(tǒng)。
21.權利要求20的方法，其特征在于，其中上述的多個系統(tǒng)通過時分復用信道通信，每個信道由頻帶與時隙分配限定，其中上述的分配步驟包括接收來自上述系統(tǒng)中的一個發(fā)起的系統(tǒng)的信道分配請求；判斷在上述網絡中是否有可用的信道；以及根據肯定的判斷發(fā)送信道分配指派給上述發(fā)起的系統(tǒng)。
22.權利要求21的方法，其特征在于，其中判斷在上述網絡中是否有可用的信道的上述步驟包括搜索未用頻率/時隙的組合。
23.權利要求21的方法，其特征在于，其中上述的發(fā)送步驟包括發(fā)送跳頻模式給上述發(fā)起的系統(tǒng)的步驟。
24.權利要求23的方法，其特征在于，其中上述發(fā)送跳頻模式的步驟包括以下步驟產生正交跳頻模式；以及發(fā)送上述的正交跳頻模式給上述發(fā)起的系統(tǒng)。
25.權利要求20的方法，其特征在于，其中上述多個系統(tǒng)通過時分復用信道通信，每個信道由頻帶與時隙分配限定，其中上述的分配步驟包括接收來自上述系統(tǒng)中的一個發(fā)起的系統(tǒng)的信道分配請求。判斷在上述網絡中是否有可用的信道；以及根據否定的判斷發(fā)送信道忙指示給上述發(fā)起的系統(tǒng)。
26.權利要求17的方法，其特征在于，其中上述的分配步驟進一步包括步驟分配一個或多個第三頻帶給一個或多個上述系統(tǒng)，上述第三頻帶被獨占地用作各個第三頻帶所分配給之的系統(tǒng)內的業(yè)務信道。
27.權利要求17的方法，其特征在于，其中多個系統(tǒng)中的第一個系統(tǒng)為時分復用系統(tǒng)，以及多個系統(tǒng)中的第二個系統(tǒng)為碼分多址系統(tǒng)，每個上述的第一個與第二個系統(tǒng)在一個或多個時分/頻分多址控制信道上廣播。
28.權利要求27的方法，其特征在于，其中上述的分配步驟進一步包括步驟分配一個或多個第三頻帶給上述第一系統(tǒng)，上述第三頻帶被用作為上述第一系統(tǒng)中的業(yè)務信道。
29.在包括多個第一頻帶與多個第二頻帶的頻帶范圍內提供業(yè)務的蜂窩通信網絡，上述的網絡包括多個無線通信系統(tǒng)，每個上述的系統(tǒng)在覆蓋區(qū)域內提供業(yè)務，每個上述的系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域含有公共區(qū)域，每個上述系統(tǒng)被獨占地分配以一個或多個上述第一頻帶用作每個系統(tǒng)的控制信道并基于共享的基礎在上述多個第二頻帶內提供業(yè)務。
30.權利要求29的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中每個上述的無線通信系統(tǒng)包括用于與在每個其它系統(tǒng)內分配上述的第二頻帶無關地分配上述第二頻帶用來通信的裝置。
31.權利要求29的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中一個或多個上述系統(tǒng)除了在上述多個共享頻帶內提供業(yè)務以外，被獨占地分配以一個或多個上述固定頻帶用于提供業(yè)務。
32.權利要求29的蜂窩通信網絡，其特征在于，進一步包括基于協(xié)調與同步的基礎分配上述共享頻帶用來通信的裝置。
33.權利要求29的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中上述的多個無線通信系統(tǒng)包括DS-CDMA系統(tǒng)與TDMA系統(tǒng)，每個上述系統(tǒng)含有一個或多個TDMA控制信道。
34.權利要求29的蜂窩通信網絡，其特征在于，進一步包括基于跳頻的基礎分配上述一個或多個上述第一頻帶用作控制信道的裝置。
35.權利要求29的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中每個上述的無線通信系統(tǒng)包括一個或多個移動電話交換局，上述網絡進一步包括用于基于共享的基礎在上述系統(tǒng)之間分配上述第二頻帶的未用頻帶的裝置，上述的分配裝置被連接至每個上述的移動電話交換局。
36.權利要求35的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中上述的分配裝置包括信道分配與同步處理器。
37.權利要求36的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中上述信道分配與同步處理器包括用于接收來自上述系統(tǒng)中的發(fā)起的系統(tǒng)的頻帶分配請求的裝置；用于判斷在上述網絡中是否有可用的頻帶的裝置；以及用于根據肯定的判斷發(fā)送頻帶分配指派給上述發(fā)起的系統(tǒng)的裝置。
38.權利要求36的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中上述的多個無線通信系統(tǒng)包括通過時分復用信道通信的多個系統(tǒng)，每個信道由頻帶與時隙分配來限定，其中上述的分配裝置包括用于接收來自上述系統(tǒng)中的發(fā)起的系統(tǒng)的信道分配請求的裝置；用于判斷在上述網絡中是否有可用的信道的裝置；以及用于根據肯定的判斷發(fā)送信道分配指派給上述發(fā)起的系統(tǒng)的裝置。
39.權利要求38的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中上述的判斷裝置包括用于存儲未用頻率/時隙組合的頻率/時隙庫。
40.權利要求38的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中上述的發(fā)送裝置包括用于發(fā)送跳頻模式給上述發(fā)起的系統(tǒng)的裝置。
41.權利要求40的蜂窩通信網絡，其特征在于，其中發(fā)送跳頻模式的上述裝置包括用于產生正交跳頻模式的裝置；以及用于發(fā)送上述的正交跳頻模式給上述發(fā)起系統(tǒng)的裝置。
全文摘要
公開了多系統(tǒng)(A,B,C)蜂窩通信網絡中頻率規(guī)劃的裝置和方法,其中多系統(tǒng)運行于包括多頻帶的頻率范圍內。系統(tǒng)(A,B,C)各自提供通信業(yè)務給位于基本上相同的地理區(qū)域的許多用戶(660)。每個系統(tǒng)(A,B,C)被分配以一個或多個網絡頻帶用作控制信道(700、730)。系統(tǒng)然后共享未分配頻帶提供通信業(yè)務(710、720)。系統(tǒng)可以沒有協(xié)調與沒有同步地共享頻帶,或作為選擇由處理器控制共享。
文檔編號H04J3/00GK1200864SQ96197870
公開日1998年12月2日 申請日期1996年9月6日 優(yōu)先權日1995年9月6日
發(fā)明者J·E·烏登費爾德 申請人:艾利森電話股份有限公司