專利名稱：數(shù)據(jù)有效的無線電通信的傳輸方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到將數(shù)據(jù)在固定站和至少一個移動站之間用多個載波頻率中的一個進行有效的無線電通信傳輸?shù)囊环N方法以及一種裝置，此時數(shù)據(jù)在工作時隙上用時分多址方法(TDMA)進行傳輸。
為了代替在歐洲已經(jīng)存在的不同的模擬和數(shù)字標準，于90年代初期就放棄了DECT標準。這個標準是第一個共同的無線電通信的歐洲標準。DECT網(wǎng)絡(luò)是高用戶密度的微蜂窩式的、數(shù)字移動無線電通信網(wǎng)。它首先是為在建筑物中使用而設(shè)計的。在外部空間使用DECT標準然而同樣是可能的。DECT網(wǎng)絡(luò)的容量為每平方公里10,000用戶在無繩標準中對于網(wǎng)絡(luò)營銷商是一個理想的通道技術(shù)。按照DECT標準不僅可能傳輸語言而且也可能傳輸數(shù)據(jù)信號。這樣在DECT基礎(chǔ)上也可以建立無繩的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
下面應(yīng)在附圖2基礎(chǔ)上對DECT標準進行詳細地敘述。關(guān)于名稱DECT(數(shù)字增強無繩無線電通信)在歐洲一個數(shù)字無繩的無線電通信系統(tǒng)的有效距離被標準化為在300米以內(nèi)。從而這個系統(tǒng)適合于與一個無線電通信裝置的交換功能連接在一起，用于在一個辦公室建筑物，或在一個工廠區(qū)內(nèi)的移動電話通信和移動數(shù)據(jù)通信。DECT功能對無線電通信裝置是一個補充，并且從而使無線電通信裝置成為無繩無線電通信系統(tǒng)的固定站FS。在固定站FS與最多120個移動站MS之間最多可以建立、監(jiān)控和控制120個信道的數(shù)字無線電通信連接。
在頻率范圍為1.88GHz至1.9GHz之間用最多10個不同的載波頻率(載波)進行發(fā)送。這種頻分多址方法被稱為FDMA(頻分多址)。
用12個載波頻率中的每個，按時間先后排列的12個信道用時分多址方法TDMA(時分多址)進行傳輸。從而按照DECT標準對于無繩無線電通信在10個載波頻率上并且每個載波頻率各自有12個信道總共產(chǎn)生120個信道。因為例如對于每個語言連接要求一個信道，120個連接產(chǎn)生最多為120個移動站MS。在載波上是交換運行工作的(雙向的，TTD)。當發(fā)送12個信道(信道1-12)以后，被連接到接收上并且在相反方向接收12個信道(信道13-24)。
從而一個時分多址幀是由24個信道構(gòu)成的(見附圖2)。其中信道1至信道12是由固定站FS向移動站MS傳輸?shù)?，而信?3至信道24在相反方向是由移動站MS向固定站FS傳輸?shù)摹芷跒?0ms。一個信道的周期(時隙，隙)為417μs。在這個時間以內(nèi)有320比特信息(例如語言)和100比特控制數(shù)據(jù)(同步化，信令化和故障檢查)被傳輸。一個用戶(信道)的應(yīng)用比特率是由320比特信息在10ms之內(nèi)產(chǎn)生的。從而它是32千比特/秒。
對于固定站和移動站已經(jīng)開發(fā)了集成的組件，這些組件轉(zhuǎn)換DECT功能。其中固定站和移動站滿足相似的功能。這種所謂的集成組件中的一個是HF模塊，也就是說這種模塊在HF范圍內(nèi)執(zhí)行原來的接收和發(fā)送功能。
已知了使用所謂的快速超大規(guī)模HF模塊，也就是說HF模塊可以從一個時隙以及信道到下一個進行載波頻率的變換。這種快速超大規(guī)模HF模塊本身是很復(fù)雜和很貴的。因而在實際中首先是使用所謂的慢速超大規(guī)模HF模塊，也就是說這種模塊需要一定的時間間隔用于變換載波頻率。實際上慢速超大規(guī)模HF模塊為了變換載波頻率所需要的時間間隔，主要是一個時隙的時間間隔。這意味著，在每個工作時隙以后，也就是說，在每個傳輸數(shù)據(jù)的隙以后，必須跟上一個所謂的不工作的時隙(盲隙)，在其上沒有數(shù)據(jù)可以被傳輸。這意味著，實際上在DECT標準的載波頻率上代替12個可能的連接只有可能進行6個連接。
一個DECT信道是由其時隙及其載波頻率決定的。其中應(yīng)注意，按照DECT標準重新使用物理信道的管理是借助于動態(tài)信道選擇(動態(tài)信道選擇)進行的。從而如同在蜂窩式系統(tǒng)中的一個復(fù)雜的頻率規(guī)劃是多余的。對于建立連接將所有信道上的信號電平連續(xù)地進行測量，并且在一個信道表(信道圖)中管理無故障的信道。此外在一個連接之中所有信道的信號電平以及接收質(zhì)量被監(jiān)控。如果這種監(jiān)控得出，正巧被使用的信道用一個被干擾的載波頻率傳輸(例如由于用同樣的載波頻率從以及向一個另外的固定站傳輸?shù)淖饔?，對于下一個工作的時隙自動地選擇一個另外的載波頻率，這個載波頻率在信道表中是作為無干擾登錄的。
作為另外的可能性也可以使用所謂的頻率超大規(guī)模方法，在其中載波頻率在一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔以后，例如在傳輸?shù)囊粋€幀以后被變換。
在歐洲以外的國家DECT標準必要時必須更改，并且與地方的對象相匹配。例如在美國不可以在普通的DECT范圍1.88和1.90GHz之間進行傳輸，而更多的是提供一般公開的2.4GHz ISM頻帶(工業(yè)，科學(xué)，醫(yī)學(xué))。為此必須更改以適應(yīng)國家的規(guī)范，例如采用美國規(guī)范“FCCpart 15”(聯(lián)邦通信委員會)。所謂的美國規(guī)范敘述了對于空氣接口允許的傳輸方法，發(fā)送功率和提供使用的帶寬。
在DECT標準上每個時隙除了包括上述320個信息比特以外，還包括對于信號傳輸需要的其它104比特以及56保護區(qū)比特，這樣每個時隙總共包括480比特。從而得出數(shù)據(jù)率為(24×480比特)/10ms＝1152000比特/秒。這樣高的一個數(shù)據(jù)率在美國的ISM頻帶上是沒有意義的，因為每個可應(yīng)用的信道將需要一個太大的帶寬。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)建一種方法和一種裝置用于數(shù)據(jù)的數(shù)字無線電通信傳輸，這些有效地利用TDMA系統(tǒng)的帶寬。這種方法以及裝置特別是應(yīng)該有可能廉價地使用所謂的慢速超大規(guī)模HF模塊。
按照本發(fā)明安排了在固定站和至少一個移動站之間用多個載波頻率中的一個進行數(shù)據(jù)的數(shù)字無線電通信傳輸方法。其中數(shù)據(jù)是用一種時分多址方法(TDMA)的時隙中傳輸?shù)?。將一個載波頻率變換為一個另外的載波頻率此時是在一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔內(nèi)進行的。
將數(shù)據(jù)在工作時隙上傳輸，在工作時隙后面跟隨著一個不工作時隙，在其上沒有數(shù)據(jù)被傳輸。按照本發(fā)明不工作時隙比工作時隙短。
特別是不工作時隙的時間周期可以為工作時隙的一半。由于這種時隙結(jié)構(gòu)每個時幀可以建立多個工作連接，從而其后果是可以有效的利用TDMA系統(tǒng)的帶寬。
特別是一個傳輸時幀可以包括從固定站向一個移動站傳輸?shù)乃膫€工作時隙，并且包括從移動站向固定站傳輸?shù)乃膫€時隙。
傳輸可以在一個2.4GHz頻帶上進行。
此外按照本發(fā)明安排了數(shù)據(jù)的無線電通信傳輸?shù)囊环N裝置。按照本發(fā)明的裝置具有一個固定站和至少一個移動站，在其間數(shù)據(jù)在多個時隙上用時分多址方法(TDMA)和用多個載波頻率用頻分多址方法(FDMA)可以被傳輸。固定站和至少一個移動站各自具有一個HF模塊，通過這個HF模塊傳輸?shù)妮d波頻率在一個時隙中可以選擇的。其中HF模塊為了從一個載波頻率變換為另一個載波頻率需要一個預(yù)先規(guī)定的時間周期，其大小為一個時隙。按照本發(fā)明一個傳輸時幀具有在其上傳輸數(shù)據(jù)的工作時隙，和在其后各自跟隨著在其上沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟还ぷ鲿r隙。不工作時隙的時間周期特別是小于工作時隙的時間周期。特別優(yōu)異的是，如果不工作時隙的時間周期為工作時隙的一半。從而可以保證，在一個時幀內(nèi)可以建立多個工作連接，并且從而有效的利用了帶寬一個傳輸時幀可以包括從固定站向移動站傳輸?shù)乃膫€工作時隙，以及包括從移動站向固定站傳輸?shù)乃膫€時隙。
載波頻率可以位于一個2.4GHz頻帶上。
HF模塊特別是可以將載波頻率在一個不工作時隙中變換。
現(xiàn)在本發(fā)明借助于一個實施例和以附圖為基礎(chǔ)進行詳細地敘述。它們表示附

圖1按照本發(fā)明用于數(shù)據(jù)的數(shù)字無線電通信傳輸?shù)难b置，附圖2已知的DECT標準的簡圖，附圖3將已知的DECT標準與美國的ISM頻帶進行匹配時的信道配置簡圖，附圖4按照本發(fā)明將DECT標準與ISM頻帶進行匹配時一個特別有效的信道配置。
在附圖1上安排了用于數(shù)據(jù)的數(shù)字無線電通信傳輸?shù)囊粋€裝置。其中固定站1是用終點導(dǎo)線10與固定站連接的。固定站1有一個HF模塊4，通過這個模塊數(shù)據(jù)借助于天線6是可以發(fā)送以及接收的。HF模塊4可以特別是一個所謂的慢速超大規(guī)模HF模塊，也就是說是一個特別廉價的HF模塊，這種模塊本身需要一定的時間間隔用于從一個載波頻率轉(zhuǎn)換為另一個載波頻率。這個時間間隔的大小大約為一個時隙，也就是說大約為100μs和1ms之間，并且特別是大約在300μs和500μs之間。這個對于載波頻率轉(zhuǎn)換所需要的時間間隔例如可以相當于由時分多址方法(TDMA)的一個時隙填滿的時間間隔。借助于天線6可以經(jīng)過無線電通信傳輸路段8向移動站2以及經(jīng)過第二個無線電通信傳輸路段9向移動站(無繩電話)3進行無線電通信傳輸。所有在附圖1中表示的移動站具有同樣的結(jié)構(gòu)，這樣詳細地敘述可以只借助于被表示的移動站2進行。
如在附圖1上看到的，移動站2有一個天線7用于從以及向固定站1接收以及發(fā)送數(shù)據(jù)。在移動站2上安排了一個HF模塊5，這個主要是對應(yīng)于在固定站1上使用的HF模塊4。在移動站2的HF模塊5也可以涉及到所謂的慢速超大規(guī)模HF模塊。
以附圖2為基礎(chǔ)現(xiàn)在應(yīng)該敘述，怎么樣可以將已知的DECT標準與美國的ISM頻帶相匹配。如同在前面敘述過的，當保持DECT標準時所得到的ISM頻帶的數(shù)據(jù)率太高。如在附圖3中看到的，由于這個原因?qū)⒚總€幀的時隙數(shù)減半，也就是說在一個時幀的10毫秒內(nèi)替代DECT標準的24個時隙(信道)只還安排了12個時隙Z1-Z12，在其上各自可以傳輸480比特。通過將時隙數(shù)減半相應(yīng)的數(shù)據(jù)率也減半成為(12×480比特)/10秒＝576000比特/秒。其結(jié)果這個比較低的數(shù)據(jù)率對于美國ISM頻帶是可以接受的帶寬。
如在附圖3上看到的，在廉價地實現(xiàn)對于無線電通信傳輸所需要的儀器時必須安排所謂的慢速超大規(guī)模HF模塊，這意味著，在每個在其上傳輸數(shù)據(jù)的工作時隙以后，必須跟隨著在其上沒有數(shù)據(jù)可以傳輸?shù)囊粋€不工作時隙(盲隙)。在12個被安排的時隙Z1-Z12中(6個時隙Z1-Z6用于從移動站向固定站的傳輸，和6個時隙Z7-Z12用于從固定站向移動站的傳輸)從而最多只能提供三個可能的連接。當實現(xiàn)采用廉價的慢速超大規(guī)模HF模塊時，從而可使用的信道容量由于慢速超大規(guī)模HF模塊的規(guī)則最多只有三個連接不是很高。
在附圖3上將可能工作的時隙用陰影線表示。例如可以如所表示的，在時隙Z1上用載波頻率f2從固定站1向移動站2、3(RX1)傳輸。如果在這個時隙Z1后面跟著一個時隙Z2，在其上沒有數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生(不工作時隙，盲隙)，慢速超大規(guī)模HF模塊也可以利用不工作時隙Z2的時間周期作為載波頻率的變換。如在附圖3上表示的，例如載波頻率可以由載波頻率f2變換成為載波頻率f1。從而在時隙Z3上，如附圖3表示的，從固定站向移動站的傳輸是用載波頻率f1進行的(RX2)。在附圖3上表示的簡圖其特征為，在給定的時隙分布上工作時隙(陰影線表示的)可以用每個預(yù)先規(guī)定的載波頻率(f1，f2…)運行。
應(yīng)該回憶起，按照DECT標準借助于動態(tài)信道選擇(動態(tài)信道選擇)管理物理信道的重新使用，在其中信道是由其載波頻率及其時隙定義的。從而可以不再發(fā)生如同在蜂窩式系統(tǒng)中的復(fù)雜的頻率規(guī)劃。對于一個連接建立對所有信道的信號電平進行連續(xù)測量，并且在信道表(信道圖)中管理無干擾的信道。此外在一個連接中監(jiān)控所有可能的載波頻率的所有信道的信號電平以及接收質(zhì)量。
如果這樣，如附圖3表示的，在時隙Z1用載波頻率f2傳輸(RX1)時確定，用載波頻率f1的接受和發(fā)送狀況更合適，可以在時隙Z2的時間周期當中，在其上沒有數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生，被變換為比較合適的已知的載波頻率1。在時隙Z3上的傳輸RX2用比已知的載波頻率f2更合適的進行。
作為另外的可能性也可以使用頻率超大規(guī)模方法，在其中將載波頻率在一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔以后，例如在一個傳輸?shù)膸院筮M行變換。
如同已經(jīng)敘述的，在附圖3上表示的信道配置圖的缺點是，由于將每個時幀的時隙數(shù)減半為12，從而時隙的周期加倍到833μs，并且有必要在每個工作時隙后面跟隨一個不工作時隙，相對于按照DECT標準有六個可能的連接，只還有三個可能的連接(從固定站向移動站三個連接和從移動站向固定站三個連接)。
在附圖4上表示了一個時隙結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)允許將最大可能的連接提高到四個，不會損害從一個工作時隙到下一個工作時隙對載波頻率的柔性選擇。如在附圖4上看出的，將最大連接從三個提高到四個主要是這樣達到的，不工作時隙的時間周期，此時在其上不發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸，與工作時隙的時間周期相比被縮短了。如附圖4所示，如果時幀總共為10ms時，工作時隙Z1、Z3、Z5、Z7、Z9、Z11、Z13和Z15的時間周期各自為833μs。不工作時隙Z2、Z4、Z6、Z8、Z10、Z12、Z14和Z16的時間周期為只有417μs，如附圖4所示，并且從而重要的是只是工作時隙的時間周期的一半。由DECT技術(shù)已知的慢速超大規(guī)模HF模塊在工作時隙以后至少需要一個時間周期為417μs，以便對后面跟著的時隙的載波頻率進行頻率編程。與ISM頻帶相匹配的DECT標準的一半的時隙具有時間周期為833μs/2＝417μs從而作為不工作時隙(盲隙)是足夠了。
如在附圖4上看到的，例如在時隙Z1中從固定站向移動站用載波頻率F1進行數(shù)據(jù)傳輸RX1。為了使這個傳輸也可以用比較小的帶寬進行，此時時隙Z1的時間周期為按照DECT標準的時間周期的兩倍，即833μs。在時隙Z1后面跟著不工作時隙Z2其時間周期僅為417μs。這個417μs時間周期本身對于慢速技術(shù)的HF模塊足夠為跟隨在后面的工作時隙Z3進行編程。如果從而認識到，例如載波頻率f3比載波頻率f1有比較好的接收性能時，可以在時隙Z2的時間周期中，此時在其上沒有數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生，將時隙Z1的載波頻率f1用載波頻率f3用于時隙Z3，并且在時隙Z3中從而可以進行從固定站向一個移動站的傳輸(RX3)。
在所表示的例子中表示了這種情況，用于在固定站和一定的移動站之間的傳輸?shù)妮d波頻率fx沒有被變換。
作為選擇的當然也可以使用所謂的頻率超大規(guī)模方法，在其中將載波頻率在一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔以后，例如在一個傳輸幀以后進行變換。
在8個時隙Z1至Z8以后，這相當于一個時幀為10ms的時隙Z1至Z16的一半，按照雙向方法(TTD)從或移動站向固定站進行傳輸。例如在時隙Z9時的傳輸(TX1)從移動站向固定站可以用載波頻率f1進行。跟隨在工作時隙Z9后面的不工作時隙Z10在其時間周期上又只有工作時隙Z9的時間周期(833μs)的一半，即417μs。不工作的半時隙Z10的時間周期對于HF模塊又足夠用于后面跟隨著的工作時隙Z11對于從移動站向固定站(TX2)進行另外傳輸?shù)念l率編程。
通過按照本發(fā)明的時隙結(jié)構(gòu)ZX從而使TDMA系統(tǒng)的數(shù)字傳輸?shù)囊粋€時幀得到高效率的利用，而且不會因此傷害載波頻率的柔性選擇。
參考符號表1固定站2移動站(無繩電話)3移動站4固定站HF模塊5基礎(chǔ)站HF模塊6固定站天線7移動站天線8第一個無線電通信傳輸路段
9第二個無線電通信傳輸路段10終點導(dǎo)線Zx時隙fx載波頻率
權(quán)利要求
1.在固定站(1)和至少一個移動站(2，3)之間用多個載波頻率(f1，f2，…)中的一個進行數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸方法，在其中-將數(shù)據(jù)在多個時隙(Z1，Z2，…)上用時分多址方法進行傳輸，-將一個載波頻率變換為另一個載波頻率需要一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔，其大小為一個時隙，和-數(shù)據(jù)在工作時隙(Z1)上被傳輸，在工作時隙后面各自跟隨著一個不工作時隙(Z2)，在其上沒有數(shù)據(jù)被傳輸，并且在其中-不工作時隙(Z2)在時間上短于工作時隙(Z1)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，不工作時隙(Z2)的時間周期為工作時隙(Z1)的一半。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法其特征為，使用時分多址雙向(TDD)方法
4.按照權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征為，一個傳輸時幀包括四個工作時隙(Z1，Z3，Z5，Z7)用于從固定站(1)向移動站(2)的傳輸和包括四個時隙(Z9，Z11，Z13，Z15)用于從移動站(2)向固定站(1)的傳輸。
5.按照上述權(quán)利要求之一的方法，其特征為，傳輸是在一個2.4GHz頻帶上進行的。
6.用于數(shù)據(jù)的數(shù)字無線電通信傳輸?shù)难b置，具有一個固定站(1)和至少一個移動站(2，3)，在其間數(shù)據(jù)在多個時隙(Z1，Z2，…)上用時分多址方法(TDMA)和用多個載波頻率(f1，f2，…)用頻分多址方法(FDMA)進行傳輸，-在其中，固定站(1)和至少一個移動站(2，3)各自有一個HF模塊(4，5)，通過這個模塊用于傳輸?shù)妮d波頻率在一個時隙當中是可以選擇的，-HF模塊(4，5)為了將一個載波頻率變換為另一個載波頻率需要一個預(yù)先規(guī)定的時間周期，其大小為一個時隙，和-一個傳輸時幀有在其上傳輸數(shù)據(jù)的工作時隙(Z1)和各自跟隨在后面的在其上沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟还ぷ鲿r隙(Z2)，-在其中，不工作時隙(Z2)的時間周期小于工作時隙(Z1)。
7.按照權(quán)利要求6的裝置，其特征為，不工作時隙(Z2)的時間周期為工作時隙(Z1)的時間周期的一半。
8.按照權(quán)利要求6或7之一的裝置，其特征為，一個傳輸時幀包括四個工作時隙(Z1，Z3，Z5，Z7)用于從固定站(1)向移動站(2)的傳輸和包括四個時隙(Z9，Z11，Z13，Z15)用于從移動站(2)向固定站(1)的傳輸。
9.按照權(quán)利要求6至8之一的裝置，其特征為，載波頻率位于一個2.4GHz頻帶上。
10.按照權(quán)利要求6至9之一的裝置，其特征為，HF模塊(4，5)將載波頻率在一個不工作時隙當中進行變換。
全文摘要
按照本發(fā)明安排了在固定站(1)和至少一個移動站(2,3)之間用多個載波頻率(F1,F2,…)中的一個進行數(shù)據(jù)數(shù)字傳輸?shù)姆椒ê脱b置,在其中將數(shù)據(jù)在多個時隙(Z1,Z2,…)上用時分多址方法傳輸。從一個載波頻率到另一個載波頻率的變換當使用所謂的慢速超大規(guī)模HF模塊時需要一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔。數(shù)據(jù)在工作時隙上傳輸,在其后各自跟隨著一個不工作時隙,在其上沒有數(shù)據(jù)傳輸,并且這個時隙對于HF模塊對于跟在后面的工作時隙的頻率編程是足夠了。按照本發(fā)明不工作時隙在時間上短于工作時隙。
文檔編號H04B1/713GK1268262SQ97182350
公開日2000年9月27日 申請日期1997年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月24日
發(fā)明者J·科克曼, A·克魯克, H·J·特爾格拉尼, U·西頓, P·施利瓦 申請人:西門子公司