专利名称：减少时域多址系统脉冲串间产生的不希望的射频干扰的方法
技术领域：
本发明涉及在蜂窝无线电通信系统中使用的时域多址(TDMA)传输功率控制系统，特别涉及控制在GSM TDMA系统的时隙期间发送的信息脉冲串之间传输的功率电平的方法。
各种的很多移动无线系统是已知的并且在使用中。在移动无线通信系统中连接可用的频带限制了移动无线系统的容量。两个基站或移动站在相同无线信道上发送，即在相同频率上在相同时间发送可产生同信道干扰。
为了对一个以上的连接能够同时使用相同的无线电频率，一些移动无线电系统构成蜂窝系统。由系统覆盖的地理区域划分为称为网孔的较小区域。网孔中的移动站(如蜂窝电话机、便携式电话机、个人通信设备等)与那个网孔的固定位置的基站通信。一些或所有可用的无线电信道根据频率方案在网孔中间分配。为了增加系统容量，在时分多址(TDMA)系统中，该频率被分为多个时隙的帧结构。简称GSM的泛欧数字蜂窝系统是目前在欧洲和其它地方使用的一种类型的TDMA数字移动无线电通信系统。这个系统由在法国的ETSI 152-F-06561欧洲电信标准协会出版的ETSI/TC GSM的多卷文件建议GSM中规定。
如
图1所示，根据GSM标准的帧结构包括每帧8时隙。与该基站通信中的每个移动站只使用一个时隙与该基站进行话音通信，允许在该网孔中使用的各个频率上复用多达总共8个移动站。该基站典型地有很多收发信机，每个收发信机在不同的频率或多个频率发送。给每个基站分配GSM蜂窝系统中的最小两个频率。
为了网孔间越区切换(与移动站的通信链路转换到能够提供更好的通信链路的相邻网孔)和功率控制的目的，移动站必须设置在该网孔结构内。定位和呼叫建立功能是根据称为载波0的基站的发射机频率之一的测量，其发射功率电平不改变而且不改变频率。不用于传递信息的脉冲串以“空闲”脉冲串填充，空闲脉冲串中发送功率，但不传递信息内容。载波0传输是均匀一致的，因为移动站和其它网孔周期地测量这个频率的信号强度并且使用该测量值确定关于发射载波0的该网孔的RF传播特性，因而该移动站能够放置在可用的最好网孔中。
为了减少快速衰落的影响，通常采用跳频。跳频是指移动站顺序地在不同频率与基站通信，在信息帧之间改变移动站和基站二者的传输频率。移动站一般使用相同的时隙号，即一帧中的相对位置，但是根据GSM标准将调谐到每帧之间的不同频率。基站接收机也再调谐到下一个频率，与移动站的跳频一致以便保持该通信链路。注意，从基站到移动站(下行链路)的通信和从移动站到基站(上行链路)的通信是在GSM的不同频率上。在这些频率上的信息脉冲串可以以不同的功率电平进行调制以使在相邻网孔中的同信道干扰最小。此外，时隙可能是空的，即在特定的时隙期间没有发射机发送信息。如果没有跳频，属于特定连接的脉冲串至少在越区切换之前在相同无线电信道的相同时隙中发送。因此，在图1中，脉冲串B1至B8将属于不同的连接。虽然一个无线电信道的相同时隙中相连脉冲串可能经受一些不同的同信道干扰，即，由于移动站移动，从一个脉冲串到属于相同连接的相连脉冲串的变化同信道干扰通常是小的。
因为需要再调谐跳频系统中的发射机，GSM标准规定在每个脉冲串结束时载波的幅度必须向下倾斜到零。然后出现再调谐到下一个频率，同时传输功率为零并且功率向上上升到下一个脉冲串的功率电平。这是因为如果在发射机输出载波时出现再调谐，则载波将在整个频带和超过该频带上产生强大的谐波，导致较大干扰。快速功率倾斜还产生重大的边带，但是选择GSM标准的倾斜以使它至少如目前规定的保持在可接受的限度内。
GSM建议05.05 4.5.1涉及在两个或几个连续时隙实际上在相同频率发送时的情况。对在有效时隙之间的保护时间中没有对功率倾斜规定建议，但是在正常情况下，GSM标准规定在每个忙脉冲串之后功率下降至零(＜-70dB)，并且在下一个忙脉冲串开始上升回来。特别地，在相邻忙时隙是不连续的情况，即在忙时隙之间有一个或几个空闲时隙，GSM标准指引功率倾斜到零(-70dB)。
如图2所示，示出在每个脉冲串的结束和开始的功率倾斜在等效于3个比特的期间内进行，根据GSM标准倾斜之间有三比特间隙以允许再调谐移动站和147比特(在一个接入脉冲串的情况为87比特)的脉冲串长度。
采用GSM标准的系统有很多问题。脉冲串间的间隔和在脉冲串每一侧的功率电平下降与上升将在该时隙频率和在那个频率的谐波产生强信号。这些信号已表示出在一些条件下在各种各样的电子设备中产生不可接受的干扰电平，这可想象地在公共可接入区域中出现。例如，可能在某些助听设计中出现大声的嗡嗡响。还表示出对医疗设备的可能影响。发射机功率电平一般已变为公众关心的问题。公众关心可随GSM移动站数量及使用率增加而增长和RF场强增加，以提供更大覆盖，例如采用1800/1900MHz，或者容量随着额外频带加到网孔而增加。在最坏情况中，如果没有解决，问题可导致对限制GSM驱动系统使用的压力或者或许减少最大下行链路功率电平。
本发明通过采用与目前GSM建议的偏差解决现有技术的上述关心及问题并且因此与现有技术中的常规教导相反。本发明避免在由GSM标准的要求产生的脉冲串之间产生明显的边带，GSM标准要求是功率电平下降到零并且回到下一脉冲串的功率电平。本发明在前一个忙脉冲串(非空闲脉冲串)的功率电平与下一个忙脉冲串或者简单地在非跳频或基带跳频系统中不论空闲脉冲串或忙脉冲串的下一个脉冲串的功率电平之间倾斜。
在非跳频和基带跳频系统中，不需要在脉冲串之间再调谐发射机，根据本发明的功率控制方法不在时隙之间下降到零和回到预定的功率电平。而是，本发明在前一脉冲串和紧跟着的脉冲串的功率电平之间倾斜。以这种方式，发射机功率倾斜的幅度和斜率最小而且脉冲串之间的全部时间可用于进行功率电平调节。因此，功率电平的变化率最小，这导致边带的频谱及幅度由变化发射机功率电平产生的节拍和谐波相应最小。在这里两个相邻脉冲串为相同的功率电平，根本无调节，因此不产生不希望的影响，不像常规的GSM发射机功率控制。
根据本发明的原理，其实施例可用在时分多址无线电通信系统(其中至少一个频率被分为多个时隙，信息的一个脉冲串占用至少一个所述时隙)中作为在时隙之间控制功率倾斜的方法，包括步骤(1)在忙时隙(其中发送信息的一个脉冲串)期间控制发射机的输出功率电平为预定电平和(2)在前一个忙脉冲串的功率值与下一个脉冲串的功率电平之间倾斜发射机的输出功率，而不在时隙之间下降功率至零功率电平。
根据本发明的第二方面，在这个方法中，只在发射机中进行倾斜步骤，不要求在脉冲串之间进行再调谐。
根据本发明的第三方面，该方法包括以空闲脉冲串填充空闲时隙的另外步骤，其中所述发射机输出功率而无信息，并且以等于前一个忙脉冲串的功率电平发送该空闲脉冲串。
根据本发明的第四方面，该方法包括以空闲脉冲串填充空闲时隙的另外步骤，其中所述发射机输出功率而无信息，并且以等于后续忙脉冲串的功率电平发射该空脉冲串。
根据本发明的第五方面，该方法包括以空脉冲串填充空闲时隙的另外步骤，其中所述发射机输出功率而无信息，和任意地设定一个或几个空填充脉冲串的功率电平为最大功率电平与零功率电平之间的值。
根据本发明的第六方面，该方法包括以空脉冲串填充空闲时隙的另外步骤，其中所述发射机输出功率而无信息，和自适应地设定一个或几个空填充脉冲串的功率电平为前一个和后续忙脉冲串之间的内插值。
根据本发明的第七方面，在这个方法中，发射机的输出功率在一个忙脉冲串的结束和后续忙脉冲串的开始之间的期间内倾斜，在插入空脉冲串期间任何插入空脉冲串的功率电平保持在恒定的电平。
根据本发明的第八方面，在这个方法中，发射机的输出功率在一个忙脉冲串的结束和后续忙脉冲串的开始之间的整个期间内倾斜。
本发明的这些和其他方面现在参见附图利用示例的实施例进行叙述，其中图1示出常规GSM TDMA蜂窝电话系统的脉冲串格式；图2示出在常规GSM TDMA系统内每个脉冲串的开始和结束的功率倾斜；图3示出根据本发明第一实施例在来自不必再调谐的发射机的载波上的脉冲串之间的整个期间内的功率倾斜；图4示出根据本发明第二实施例的图3所示实施例的改型，其中填充脉冲串占用空闲时隙以减少不希望的发射；图5示出根据本发明的第三实施例由通信占用的脉冲串之间的整个期间内的功率倾斜，其中以任意电平的脉冲串填充插入的空闲时隙；图6示出本发明的第四实施例，其中空脉冲串的功率电平设定为前一个忙脉冲串的功率电平；
图7示出本发明的第五实施例，其中空脉冲串的功率电平插入在相邻忙脉冲串的电平之间，每个单个脉冲串的功率电平保持恒定；和图8示出本发明的第六实施例，表示在忙脉冲串之间的整个期间上平滑的功率倾斜。
在GSM标准的系统中，不论通信链路跳频或不跳频，在脉冲串之间该发射机功率电平必须为零。在欧洲，由于分配给移动通信的有限频谱，在峰值期间将使用每个频率的大部分时隙。这是因为给每个网孔一般只分配几个频率，其中一个频率指定为载波0。不论系统在频率之间是否跳频，脉冲串之间发射机功率一直下降至0并且回升到脉冲串之间的合适电平。本发明部分地是基于这样的认识在GSM标准的无跳频应用中在脉冲串之间基站中的发射机不需要再调谐。
另外，GSM系统可采用基带跳频，其中无线电信道在基站中的多个发射机之间跳频，每个发射机专用一个频率，使得各个发射机无需再调谐。这与上述的合成器跳频方案相反，在该方案中基站或移动站的发射机振荡频率是变化的，因此在帧之间发射机频率跳频。
在无跳频和基带跳频系统中，或在离散时隙中发送的脉冲串之间无需再调谐发射机的任何通信方法中，本发明不涉及在时隙之间下降发射机输出功率至0和回升。相反，该功率在前一脉冲串的功率电平和随后脉冲串功率电平之间倾斜而不降至0功率电平。在这种方式，倾斜的幅度减小了而且脉冲串之间的全部时间可用于进行调节。因为功率电平的变化率减小了，取得边带的频谱和幅度、节拍和谐波相应减小。两个相邻脉冲串为相同电平，根本不需要调节，因此不产生不希望的影响。
如图3所示，本发明的第一实施例涉及当在脉冲串之间发射机的载波不必再调谐时在脉冲串之间的整个期间的倾斜。如果所有的脉冲串为相同的功率电平，则不要求倾斜。倾斜的斜率减少或消除了，这使功率电平变化率减少，因此减小边带，差拍和产生输出功率这样变化的谐波。
图4所示的第二实施例包括包含基带跳频系统的所有这样无跳频发射机使用一个空脉冲串填充不用于信息传输的时隙。这导致发射机功率电平变化率的斜率减小。如上所述延伸的倾斜减少不希望的发射。在图4所示的实施例中，空脉冲串在0和最大电平之间的任意功率电平引入。例如，任意功率电平可相对BSPWRT为-6dB，该BSPWRT为动态功率控制系统中传输信道而不是载波0的基站控制信道的基站最大功率电平。如图4-8所示，忙脉冲串由深灰方形表示，而空或空闲脉冲串由无阴影方形指示。图4-8的实线表示脉冲串之间的相对倾斜电平。
在图5所示的第三实施例中，填充脉冲串的功率电平以某种特定方式设定。可能性包括固定的或操作者规定的电平，或许低于BSPWRT 3或6dB，作为最大功率电平和0功率电平之间的某种形式的折衷。可确定折衷的电平以减小可能在特定情况出现的任何倾斜的平均斜率，这个平均斜率可用很多方式确定，或许通过统计分析、推断或实施观察来确定。
根据图6所示的本发明第四实施例，本发明可通过以与前一脉冲串相同的功率电平发送的空脉冲串自动地填充空闲时隙实现。在这样的实施例中，在脉冲串间的间隔中不出现不希望的发射，至少直到调节功率电平以适应下一个非空闲或忙脉冲串。无限地重复相同功率电平直至下一个非空闲脉冲串，在此时功率直接地倾斜至新值而不通过0功率电平。如图6所示，空脉冲串的功率电平设定为前一个忙脉冲串的功率电平并且在忙脉冲串和随后忙脉冲串之间倾斜好象是该空脉冲串是真实脉冲串。
图7表示上述第四实施例的增强形式，在两个忙脉冲串之间或使用多个脉冲串间的间隔(即分开一个或几个空脉冲串)或使用脉冲串间的间隔和空脉冲串它们本身以便通过在忙脉冲串之间插入该值进行功率倾斜。如图7所示，在第五实施例中，空脉冲串功率电平插入在具有每个脉冲串内保持恒定的该功率电平的忙脉冲串的电平之间。
如图8所示，第六实施例是第五实施例的变型，其中采用在忙脉冲串之间的整个期间内平滑功率倾斜，该功率倾斜也出现在空脉冲串的时隙内。
如果在一个频率上的所有脉冲串都是空闲的，在延长期间内功率可下降至0以减小不希望的交调传输产物。
本发明取得了避免或减小由于在每个脉冲串的开始和结束的快速功率倾斜所产生的交调产物。这将减小不需要的副作用，使得在发射机附近RF发射没有影响电的和其它设备。
本领域的技术人员会理解，本发明可在不脱离其范围情况下以其它特定形式实施。例如，本发明典型地在基站、特别是采用基带跳频的基站实现。但是，移动站可采用本发明。因此目前公开的实施例从所有方面讲都是示意的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求书而不是前面的说明，而且符合其含义和等效范围的所有变化都包含在其中。
权利要求
1．在时分多址无线通信系统中，其中至少一个频率被分为多个时隙，一个信息脉冲串占用至少一个所述时隙，一种控制时隙之间功率倾斜的方法，包括步骤在发送信息脉冲串的忙时隙期间控制发射机的输出功率电平至确定的电平；和在忙脉冲串的功率电平值和后续忙脉冲串的功率电平之间倾斜发射机的输出功率，而在这些忙时隙之间不下降功率至0功率电平。
2．根据权利要求1的方法，包括另外步骤以空脉冲串填充空闲时隙，其中所述发射机输出功率但不输出信息；和以等于前一个忙脉冲串的功率电平发送所述空脉冲串。
3．根据权利要求1的方法，包括另外步骤以空脉冲串填充空闲时隙，其中所述发射机输出功率但不输出信息；和以等于后续忙脉冲串的功率电平发送所述空脉冲串。
4．根据权利要求1的方法，包括另外步骤以空闲脉冲串填充空闲时隙，其中所述发射机输出功率但不输出信息；和任意地设定一个或几个空闲填充脉冲串的功率电平为最大功率电平和0功率电平之间的一个值。
5．根据权利要求1的方法，包括另外步骤以空脉冲串填充空闲时隙，其中所述发射机输出功率但不输出信息；和自适应地设定一个或几个空闲填充脉冲串的功率电平为前一个和后续的忙脉冲串之间插入的值。
6．根据权利要求5的方法，其中在前一个忙脉冲串的结束和后续忙脉冲串的开始之间的期间内倾斜该发射机的输出功率，在所述内插空脉冲串期间任何内插空脉冲串的输出功率电平保持在一个恒定电平上。
7．根据权利要求5的方法，其中在前一个忙脉冲串的结束和后续忙脉冲串的开始之间的整个期间内该发射机的输出功率平滑地倾斜。
全文摘要
为了减小在GSM TDMA蜂窝无线电通信系统中由于改变脉冲串之间的发射机功率电平产生的边带的幅度与频率,差拍和谐波,本发明不遵守GSM建议,因为在时隙之间它不下降至0功率电平。相反,该发射机功率在前一个脉冲串的功率值和后续脉冲串的功率值之间倾斜。因此倾斜的幅度和斜率最小而且脉冲串之间的全部时间可用于进行功率调节。公开了多个实施例。
文档编号H04B7/005GK1209231SQ9619993
公开日1999年2月24日 申请日期1996年12月17日 优先权日1995年12月19日
发明者D·A·史密斯, M·H·达林, J·H·P·勒杰斯塔, L·N·A·勒夫格伦, M·E·松德贝里, A·霍尔姆林 申请人:艾利森电话股份有限公司