专利名称：初态变换的无线电站的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动态变换无线电站的方法和系统。
在各种采用TDMA帧结构的系统中，就是在具有或不具有空间资源共享的时分系统中，每个系统分为一些分系统。为了在无线电网络中扩充用户权而共享时间和空间资源，为一些站同时在一个特定频带协调工作、实现功能提供了一种可能性。每个无线电网络包括一些中心站(CS)和与上述中心站相连，并在它们控制下工作的各外围站(PS)。每个中心站和与之相关联的各外围站构成一个分系统。这些分系统在不同的实施例中以具有某种帧结构的时间双工或频率双工工作，例如TDMA。在不同的系统实现上，要确定的结构与传输时延和每个时帧中的应用信息有关。容量的要求决定每个时帧中的时隙数等。这样的一些系统已在PCT/SE89/00470、PCT/SE90/00681和PCT/SE91/526中披露。
上述各文件没有披露提供无线电中继功能的任何系统，无线电网络的分支结构，CS-CS间的通信，帧同步，以及允许仅一部分无线电发信机和一部无线电收信使用一个特定频带等各种功能。而且也没有披露在公共站并不终接的不同CS之间的通信安排和信息传送。
在固定通信方面按照频率双工TDM/TDMA方式的其它现有广域无线电系统实例有，加拿大SRTelecon.公司所生产的SR500，以及具有中继功能按时分方式工作的其它各种类似系统。这种类型的系统按TDM方式工作，自中心站或中继站至各外围站方向处于连续工作方式。自各外围站至中心站或中继站方向的通信按脉冲串方式处理，即在每个中主站或中继站控制范围内的各外围站按时分方式分配时隙，而每个中心站或中继站在其小区或扇形区内共用唯一的特定频率。在这种系统中，一个中继站在所有的时间间隙期间都是作为一个中继站，这些系统中两个无线中继段(Hop)之间的中继、分支通过改变频率实现。在这种情况下，需要两种设备配置和不同的频率。
本发明的一个目的是，提供一种改变各站工作方式，使之在无线电网络中具有TDMA帧结构功能的方式和系统，该通信网络包括有一些中心站和一些外围站，这些外围站可以改变工作方式，在每一时帧内作为中心站对一个外围站，从而改善了无线电网络的性能和功能。这种方法和系统对于建立更灵活、经济和安全的通信网络将提供一些新的可能性。这种本地无线电网络能够提供给郊区或农村环境下的建筑群外部的广域无线电网络应用，或在建筑物、办公室内部更小范围的局域网应用。在无线电网络中各无线电站的新的功能特性，可以通过结合具有两种基本状态方式的无线电站给出。同一个站可以作为一个中心站和/或一个外围站，和/或一个中继站工作。因此，以无需冗余中间站的方式建立CS-CS间的通信是可能的，PS-CS到CS-PS的通信可以提供一种可能具有固定时延的中继功能等。上述各种特性是在不同的时间隙期间动态生成的，并通过基于利用同一套装置，诸如天线、无线电设备、调制解调器以及在不同状态下受控的各控制单元来实现的。变换工作方式的结果是，
改善传输质量和降低各种干扰;
以链型和/或树型结构灵活和连续地链接(中继)无线电网络，并可能具有与中继数目无关的固定时延;
中继无线电链路结构能够在可选择的方向上形成具有往来信息流的环路;在处于不同位置的各中心站之间协调平稳的同步，并在各不同的中心站之间安全地交换信息;
各外围站具有受控的天线;及低成本、灵活的各通信系统，系统中工作在一个频带的一种类型的基本站，在功能上可以改变。
通过使用链接中继站和同一个频带，当在一个以上的中继段，多个串连的分系统中传送用户数据时，实现固定的时延是可能的。根据本发明的方法和系统，能够实现在室内、室外、或室内外结合的系统、或卫星、或固定无线电台站、或移动台站等方面的应用。所使用的TDMA帧结构至少是在每帧中有两个或更多个时隙，用于两个可更多站之间的通信，这些站在不同的状态方式下工作在相同频带，在每帧中选择时隙。由于可能遇到干扰及类似的问题，上述站包括具有定向天线的导向天线系统，当所论站在CS状态或PS状态时，在每站与之通信的各站之间，能够将定向天线耦合连接到可选择的方向。每个PS能够与几个中心站相连系，同时中心站与上述外围站频频的通信，从而达到冗余度等。几个中心站能够同时工协调工作，在特定的频带上覆盖相同区和邻近区，并通过不同站的方向组合，在时间和方向上进行可能的调整。因而，实现扩充容量和增加冗余度是可能的。在每个CS-PS之间的通信通过利用每个连续时帧中的一个或几个时隙来实现。如果通信需求量低，采用轮询各外围站的方式也是可能的。
根据本发明的方法，在具有相互通信的一些中心站和一些外围站的TDMA无线电网络中，包括控制CS和PS，使之在每个时隙时交替在作为CS和交替地作为PS的步骤。一种软件程序功能控制该站作为CS方式，另一种软件程序功能控制该站处于PS方式。在任何选定的时帧中，方式的变换是动态进行的，并可能在相同频带以两种方式工作。
因此，根据这种方法，有可能采用同样的基本硬件装置，诸如天线、无线电发信机和无电收信机。而且在两种工作方式中还可以采用相同的调制、解调、控制等装置。
根据本方法在以TDMA结构方式工作的无线电系统中，特别是在那些每一时隙内传输方向可以控制的系统中，解决有关处于不同地理位置的各中心站之间的帧同步问题而无需其它站和通信系统是可能的。应将各分系统帧内同样的相对起始时间和终止时间提供给各中心站，其影响作用能够与地理上分散的各中心站的位置无关。如果不同的分系统不能建立联系，则它们不必进行同步，以便降低干扰。通过使各不同的中心站同步，有可能降低或避免一个中心站与另一中心站，或与可能在公共频带内干扰的各外围站之间的干扰，同时还能够调整帧结构。并且根据这种方法，有可能建立一种灵活的内部通信，实现不同分系统，例如中继分系统内，时延短而固定的各种可能的网组组态，以及类似的优点。为了通过中继功能和地理上分散的各独立中心站之间的同步来实现地理上均匀(Crisp)分布，将每个中心站分为两部分或两个功能块，一个称之高频单元(HFU)，另一个称之为低频单元(LFU)，以及利用这些中心站之间的其它网络，都是可能的。这两个功能块主要是无线电天线和一些控制逻辑，此外还有通常在LFU中的一些部分，其中包括拒斥(Overruling)分系统逻辑、用户接口和各种业务量分配功能等。这样分开的优点在于，能够将几个分系统的LFU功能集中在一个位置，以便在不同分系统间提供平稳的通信。
下面描述根据本发明方法的一个实施例。在某一区域内的一个新站与各现存站配置起来，作为一个新站能够扩充范围，同时也可以产生干扰。假定这些中心站能够在相同频带的工作。现存各站发送标志以及有关时帧起始时间和格式等信息，并要求各新站应答。如果CS仅仅能为其它PS所通达，则可能仅对所需要的那个帧进行同步。可作为PS和CS工作一个新CS，在作为PS方式的期间对不同的方向“监听”(“Listens”)。该站的收信机开通接收来自其它CS或PS的信息。通常，对于固定方式的各PS′中心站能够进行轮询，因为每个中心站可以识别各PS′的请求标志，而且只有那些收到标志的站才允许应答。另外，各未被识别(Unknown)外围站或各中心站/外围站允许应答来自CS的一般请求。对于通常的外围站来说，能够企望成为有权外围站，允许进行连接。为了同步各中心站，例如这些站为不同的操作者所有，在起用新的中心站前通常不应或无需相互联系，便应当采用一种方法，用来注册新的未被识别过的中心站/外围站，以便进行同步和在复帧结构中低速交换信息。在这种情况下，任何新的中心站便被指定为一个必须应答来自CS的标志请求的未被识别的PS。如果一个现存的CS在重复的时间间隙内发送这样的请求，搜索ID(SID)，同时一个新的CS/PS在对不同方向监听和接收信息，则该CS/PS能够优化天线方向，从而指定任何企及或预定的CS、随机的CS、最邻近的CS、最合适的CS等。例如当一个CS/PS已选定朝向某一CS的合适方向后，它会发送一个应答，以通常对CS控制下的一个新PS的请求和应答格式应答ID(RIS)。该CS/PS的速率从CS收到，同时还收到有关时帧及应在哪个时间间隙期间发送本站身份应答信息。请求和应答之间的延迟将随两倍传播时延变化。这就会得出PS至CS/PS之间的距离。
为了避免新的注册需要现存系统中的很大容量，使现存CS自动地发送注册数据，当一个注册开始时由操作人员控制注册步骤，都是可能的。这样便把CS/PS的注册改进了来自种理存中心站的轮询程序中。当一个新的CS以这种方式收到来自另一个CS的帧速率后，该新的CS便能改变工作方式，并工作在CS方式。该新的CS在选定的时间间隙内以复帧格式变换为PS状态，同时将天线指向它已注册的CS。
当通信信道已在每个站之间开通，相反的情况也能够控制，即新的站可以作为一个CS，现存的CS可以临时作为一个PS，以类似的方法请求。相应的连续请求可以以复帧格式继续，即重复的一些帧具有相同的时隙，以便检测是否有新的业务要发送、差错情况等。如有必要，对于每个从一种状态变换为另一状态的中心站可以在每个时帧内分配一个或几个时隙。
该方法可用于具有自适应控制天线指向PS的PS站。当一个CS/PS已识别朝向任何合适的CS的方向后，便将实际的方向数据存储在CS/PS中。对于移动、位置变动的外围站的补偿，可以通过给每个CS/PS提供使天线方向和相对方向不断更新为所企及CS的功能来实现。本地参考方向的确定与PS天线系统方向的任何变动有关，这样通调整天线系统便能进行相应的补偿，从而使CS/PS保持朝向当前的CS方向。
本发明方法和系统的一些优点有在地理上分散的各中心站中帧同步具有一个同时的帧时间间隙;
在各中心站之间通信信道的L(eller)型信道;
如果上行到一个CS至少有一个时隙的补偿，CS/PS具有在相同频带的相同帧结构，则中继信号会无延时地从一个CS到另一个CS。
CS/PS和分系统除了能够作为中心站工作外，它还可以在相同时帧内作为其下各分系统的一个CS工作，以便在相同频带内获得固定的时延，只用基本相同的物理装置，无需另加的无线是天线和另加的无线电收发信机和调制解调器等，适合作为具有固定时延(例如每个分系统规定的时延)的现存系统内的后续中继。
具有动态指向天线的PS能被同时地接收到，这种站拥有增加冗余度，在相同频带内与不同方向上的一个或几个中心站通信，使安装更为简便等方面的可能性。很明显，同时对各不同分系统的同步，在地理上分散的各中心站和大概完全独立的各中心站或中心站/外围站之间的通信，将提供一种在有不同用户的各不同分系统之间基本上独立地处理业务流的可能性，即使当它们在相同或部分相同的频带工作时可能产生干扰。例如，能够控制已建的各中心站或中心站/外围站在各时间间隙内将帧同步信息和其它标志数据发送给各中心站，而无须操作人员控制。因而，新的中心站/外围站将会得到现存网络的信息，并能够作为一个PS注册到另一个CS或CS/PS。当一个CS/PS作为PS注册到另一个CS或CS/PS(一种获得中继站的方法)后，任何方向上的通信流可能发生变化，同时交换有关的信息，尤其是网络提供的调整不同方向的时隙使用、降低干扰方向的信息。
一些分系统可以组成链路或分支为树型结构等。如果一个CS基本上是作为中继站进行工作，则可以将每个时帧内多达总容量一半的容量(时隙数的一半分配给上行方向)分给该中继站。例如，在将各时隙在相同时帧内传送给下面的中继站(下行)之前，将各奇偶时隙移置，例如一步上行或最接近更高的时隙。以这种方法，本实施例中已将业务容量在中继分系统和具有保持不变时延的原有分系统内每个方向各分一半。系统中在一个中继站内上行和下行传送的信息量根据每个分系统内和每个分系统之间的特定要求来控制。在各分系统内或各分系统之间，包括一条链接链路内的信息量可能随链路内任何分系统和链路(分系统)之间的信息量而变化。根据每个分系统的容量和每地的干扰情况，可使能够抵达或送出链路网中一个规定起点的信息总量达到最大。解决办法还意味着，当链接开始后，例如在不同方向上，使可以建立无线电环路，以便包括多个链接分系统、用于中继站的“环路”。因此，如果一条链路损坏，即当一条链路中断时，能够建立业务的另一条路由，这会增加安全性。
如果不使用固定的定向天线或其它天线，则每一个具有可重新定向天线的PS将会更容易安装，因为可以将它定向为朝向不同的中心站，以便产生冗余度。例如，可以在具有相同帧结构的两个或多个中心站，也可以在不同距离，当需要时，每个PS都能够安排另一条冗余的连接通路。这是通过给每个PS传送有关每个CS的信息，以及当与每个中心站通信时根据不同的传播延迟对该PS进行补偿来实现的。
为了避免各分系统之间和在一些情况下分系统内各站之间的干扰，例如在时间双工情况下，在选择一个或几个合适的时间间隙来降低不必要的干扰之前，应当考虑工作在相同频带的每个站的位置。如果在相同的频带内选取相同的时间间隙，例如又采用相同的极化等，在地理上环绕的和沿直线安排的各站会有更高的干扰概率。基于这一事实，为了预先防止这种情况发生，应在分配时隙时优先选取时间间隙。
时帧包括可以选择的一些时隙。当采用按需分配时，为了简化合适时隙的选择而无需各站不必要的调整，根据CSSF、PSSF(图6a)，在每帧内将总的时隙数组成一些分组是可能的。对于那些出现如在PCT/SE89/00470中所描述的“险对”(riskpairs)情况的站来说，应当采用分开选取时隙组的方式，以避免按“时间组”方式安排的不必要的干扰，对于那些若使用相互靠近的时隙可能产生干扰的各站来说，可以采用不同时隙组选择方式。
通过在CS和PS以及CS/PS插入或抽取数字流，能够以灵活的方式传送信息。来自不同网络的同步、异步、复接和未复接的不同信号的接口能够被检测出来，形成业务连接，即在当前方向的每个分系统各分配时隙。交替的连接和断开由操作人员处理。
现将根据不同的实施例，参照附图更为详细地描述本发明，其中
图1a)原理性地说明一个传输数字信息流的分系统实例，该分系统具有一个用可定向天线的中心站和一个或几个用固定定向天线或动态可重新定向天线的外围站;
图1b)说明怎样能够以模块方式一步一步地形成几个分系统;
图1c)举例说明怎样能够协调各分系统之间的通信业务流，以便实现冗余度。
图2说明具有一些分系统的本发明的结果，这些分系统为链型连接或分支为不同方向;
图3说明既有CS功能又有PS功能的CS的一种可能的实施方案;
图4说明相应于图3的一个分系统，它包括综合的功能，怎样利用在收到的数字信息流中的已有的外部网络间的信令，网络管理等;
图5说明CS或PS或中继站的一个站的几种可能的工作模式中的一种;
图6a)表示根据图6b)实施例中的CS/PS和PS的帧结构实例;
图7表示采用室内和室外相结合的通信的一个应用实例;
图8说明在各分系统之内和在各分系统之间具有通信业务量的一种应用。
参照图1对建立一个分系统进行详细描述。所示的一个CS分为两个部分1002和1001，低频单元(LFU)和高频单元(HFU)，可以由一个通信接口1043分开。通信接口能够适合各种不同的标准，以便使利用诸如光纤、SDH-ATM、卫星、微波链路等其它通信媒介成为可能。用户信息用数字信号31代表。在分系统中通过时隙的外部接通和断开的控制信号示于30。天线系统的控制用天线环路表示，在不同的时间间隙内对于不同的外围站，天线可以指向不同的方向99，98。
一个PS示于11，与CS一样，一个PS能够设计得具有相应的模块及HFU-LFU功能。然而这在通常情况下是不需要的，除非为了安装目的，外围站没必要在物理实体上分开。每个外围站还可以安装定向天线93用于在不同方向97，96进行发送。一个或一些外围站能够在CS控制下进行连接。PS和CS的通信业务可以实现，以便按照CSSF和PSSF根据每个连续时帧的通信业务量需要连接一个或几个时隙。每个PS的来向和去向业务量站没以310表示。外部业务的连接和断开示于311。图1b)表明，该系统可以包括许多个分系统50。几个分系统能够在每个区内协调工作。
图1c)表示表示如何能将一个CS区内的各分系统在通信业务上连通，以便在相同频带内提供冗余度实例。通常，这些分系统可以覆盖相同的区域，因此，如果可以调整发送和接收的时间间隔和方向来避免各系统间的干扰，则在同一频带达到两倍业务容量是可能的。在这种情况下，可以在CS中得到1+1的冗余度。而具有几个分系统的各中心站还可以协调的工作。如果企望进行冗余耦合连通，在每个PS或CS或CS/PS中还可以采用相同的方法。
图2表示各分系统的网络配置的例子，各分系统以一个接一个的级联方式连通。包括在CS和PS方式之间变换的这种方法，将会使这种类型的网络配置成为可能，并以颇具吸引力的方式考虑了灵活性和经济性，以及相当于一个分系统时延的固定时延。该例的其它优点在于，如果一条链路(在中继功能中)出现功能故障，通信业务可以在任何时间以任一方向105，106环回，增强了通信安全性。
图3表示如何通过复接功能1020、HFU功能1001将来、去一个站的数字流与来自控制功能1021的控制信息相组合。上述控制功能包括存储时间位置状况、在各分系统分配时帧等。在图中按照功能分开了各个功能块。实际上可以根据应用将这些功能块组合成一个或几个单元。该站还包括一个应用接口90。在上述接口90中选取了要用无线电系统传送的信息。有关容量要求、目的地方面的信息可以93中所地的信号信息中读取。至于每个分系统来、去目的地的交替数字流，可以由控制单元30或操作人员控制。当几个分系统协同工作时，可以通过几个分系统的外部功能1018进行控制。此外，在功能94中可以提供公共网络配制和同步。这对CTP尤其有效，这时要将几个高频单元(HFU)分布在不同位置上。当将一个CS分为两个功能单元LFU和HFU后，还能够在各时帧内和各时帧间平稳地调整通信，并有可能在LFU中平稳地调整许多分系统的通信，这是因为每个分系统的控制功能可以相互通信。根据这种方法，能够构成有效的通信网络。该网中将各高频单元配置在沿宽带连接的光纤电路的不同位置，例如根据FDH、SONET、MANDQDB，该种网络可以方便地分出或插入电路。每个HFU可以以变化的距离与公共终接处相连接，该区中几个低频单元终接至一个中心接点，CTP。凡接有一个HFU和一个LFU的地方，便可有各种不同的、合适的标准速率，以便采用标准化的复接结构。当在一个区使用几个HFU时，能够将这几个HFU复接为一个或几个例如155Mbit/s的信道。至于另一些HFU可以通过简单的复接装置，例如ADM型，从155Mbit/s中分支出来，送给每个分系统的HFU而不管每个HFU的位置。
当一个中心站作为中继单元工作时，信息可以通过中间存储器1045/1044传送，或是在31中分出和插入。外部信息是在31中插入和分离的。通信业务的接通和断开的控制、信令、网络管理等在30或1008中提供，或是通过应用接口90直接提供，例如通过进入系统的数字流。功能块90基本上可以认为是一种通常的电路交换连接装置，它可能包括一个与外部系统的接口，相应于复接/去复接和同步或异步数字流的标准化数字结构。在上述数字流中包含的信号信息，就是与另一个单元或一些单元例如交换机通信的信号信息，可以送出，并送到信道30，用于接通或断开一个时隙或几个时隙。在这种情况下，可以连接公共复接系统PABX来获得通过系统的透明信道。在包括2.048Mbit/s的一个系统中，信号信道T16通常用于连接和断开业务信道及其它信令。如果这个信道分给了一个在PS处连接的交换机，则上述信号信道由分系统读取，用于接通和断开其它一些业务信道。用这种方法可以容易地实现通信业务量集中。该信息流还可能由一个ATM交换装置形成，ATM交换装置具有一种单元(Cell)结构，或所谓的在1·544、2·048Mbit/s或相应速率上的帧中继型信息分组。
与上述结构相结合，在地理上分散的各高频单元中，CS/PS能够在每一个HFU控制下工作，这会进一步增加建立各种灵活通信网络的可能性。在任何选定的位置，例如将HFU设在农村，上述HFU终接于具有一个LFU设在郊区的光纤网络。这样就有可能在该HFU控制下组成一个可变动的网络结构，以便跟随在农村地区的用户。
在图4a)中描述了一个略有不同却更简单紧凑的实施例。这表明当系统不重要时，它是一个可行的实施例，同时它可以根据不同的要求和需要，以及采用不同的技术方案而变化。根据该图，一个分系统的信号信息可以从数字流中提取。此外，该图表示怎样能够用一种小型一体化的方式所实现的站来组成一个分系统，代替根据图3的物理上分离的方式。当几个分系统的CS或CS/PS终接在同一区时，它们会在公共通信信道80上协同工作。这样将更容易实现同步、各种干扰计算等。
图4b)表示用于提供各分系统相应功能的另一个实施例。以不同方法表示了复接信号的各种功能和具有用户通道(flows)的分系统的控制功能，但功能本身基本上是相同的。
图5表示在一个可作为CS或PS或CS/PS和中继站工作的站中所需要的基本硬件装置。天线系统1051和1052可以由一种共同的可控定向天线系统构成。也能够使用一副、两副或几副分开设立的天线，这些天线可以是固定的，也可以是电控可定向的。例如在沿直线中继通常只需要两副定向天线。如果是相位阵列天线，例如包括多个共同受相移网络控制的天线板，便有可能用经济的方法覆盖360°。在中继站也作为下接各PS的CS工作的情况下，这种天线类型或类似类型是合适的。在时间双工方式中在发送和接收之间、无线电装置和天线间的倒换由一个功能块或单元1049提供。如果采用频率双工，则这一功能还可能包括双工滤波器。通过控制功能块1010与逻辑功能块1021的相一作用，发信机和收信机正常地开机和关机，天线则根据需要指向合适的方向。在1063中控制全部时隙或各个时隙发送能量是平也是可能的。当进行信号的处理时(在1062中作了原理性的表示)，任何可能的控制、每中继段的补偿等由收到的信息分担进行，用以降低传播时延等方面的可能差异。该图表示出发信机1048、收信机1047、调制器1046、解调器1043以及用来向和去向信息的存储器1044，1045。
图6a)原理性地表示出几种可能的帧结构中的一种。所示的一个可能站结构的例子说明了如图6b)所示的在具有固定时延的各分系统之间的中继原理。站A、C和D代表一个CS和/或CS/PS。站B代表一个简单的PS。为了简化描述，仅表示了流程的一个方向。在相反方向采取同样的步骤。从A站进入网络的帧结构以X表示，这对各产基本上是相同的。所示的X分为许多个时隙999-990。在例子中所表示的向B传送信息占用时隙999，就是在A站发送并在一定时间间隙(δt)之后在B站接收。选择一个第二时隙990用于向C传送。为了使C能够接收上述时隙，C必须是处于PS方式。当上述CS已收到信息分组后，它能够在时隙990发送该信息，例如，在邻近前面一个较高位置中的一个可用空闲时隙内，使天线系统指向D，D在一定时间间隙(δt1)之后接收上述信息。为了简化在一个中继站通过的通信业务流的分配，可以预先分配一些时隙，例如，每隔一个时隙(奇/偶)接收另一端相反(偶/奇)的时隙。由于每个中继站也作为CS工作，并有下属的PS，因而存在着对通过中继站到其它各中继站的直通流量(through-flow)和分系统中每个中继站内的通信业务量的时间安排(在相同频带内的业务容量)的划分问题。通常的方案是，每个分系统中直通信号分组(包)按照连续的原则预先接通各信道(各时隙)。而后用户数据在一条或几条连通的信道上通过系统。该信道允许这种数据在帧结构CSSF和PSSF内通过该站。在具有固定时延的帧结构内传输的最大距离取决于CSSF和PSSF的时间长度。如果它们每个为1ms，则以固定时延i传送一个时隙的最大距离约300km或小于300km。当没有需要传送的数据后，便以相应的方法断开信道。在这种类型的系统中接通所占用的时间相当于每个分系统中的接通时间。如果帧时间比较短，例如几毫秒，对于大多数应用，例如话音、数据，接通时间基本上可以忽略。根据帧中继技术、ATM技术等，借助以网络站目的地地标志的信息分且(包)可以满足快速接通或分散数据流直通方面的要求，该分散数据流包括在各中断站或相应CS/PS中变化着的毕特数。在各信息分组中能够形成交替同步或各种控制字，以对该信息分且是要进行分支还是向前转发作出通知。
图7说明根据本方法的一种适合办公室和工业企业等方面来向和去向通信的应用。根据本方法，可以允许无线电信号朝向一个或几个房屋(墙院)，如例子A。例如在需要作为PS或CS/PS(这是一个中继站)能信的每个窗户处都能够进行连接。如果所发射的信号较强，能以电足够电平接收无线电能量，这就能够用装在窗户后面的PS来完成。或者在窗外安置一个PS或CS/PS的简单简单天线来完成。在这种情况下，该天线可以用通常的定向天线或可定向天线构成。当使用CS/PS时，来自不同单元的通信业务可以在任何地方以无线电方式收集，见图7。该CS/PS的天线要进行安置，例如穿过房顶等，以便能够为在办公室的大量用户终端等提供小型的外围站，例如采用指向上行方向的紧凑天线。如果该CS/PS的天线装在房顶上，则能够使PS天线上行指向房顶方向，以便避免无线电载频的干扰损害。还可以提供该PS一组小型天线，这种天线安装在按上述方式已选定合适定向天线的PS站。如果要从一个CS/PS到另一个房间、走廊等建立通信，这可以通过例如根据图7A在墙内连通来实现。
图8表示一个有灵活性的例子，这是一种在CS和CS/PS之间要分支和插入的应用。通过转换功能2013、2011、2010在各分系统之内或各分系统之间建立通信业务。这种类型的系统能够在不同的频带实现。在各种类型的应用中，可根据实际情况对该系统进行改动。有鉴于64Kbit/s是一种电话通信、ISDN中通常的速率，每个时隙从这个容量开始是合适的。另一种是在每个时隙中从48+5字节的ATM单元开始。每一帧的总容量或总时隙数可适应不同类型的应用。随着增加无线电信道每时帧内时隙数，灵活性可以得到改善，而且还能避免实际系统中各站之间的干扰。此应使时帧适应于改善系统的传输时延。为了使采用标准的交换单元、复接单元等成为可能，为了避免回声消耗等，应选取尽可能短的时间。帧时间和每个时隙内的信息毕特数要结合所需要的同步字节数等进行选取。在大多数应用中，0.5、1或近似2ms的帧时间通常会得到合理的时延。
在固定通信应用系统中，通常所选取的无线电信道容量应当允许采用一种简单的强调制和具有较高无线信道速率的合理频率有效性。一种合适的容量为40到60Mbit/s，或是相应于SONET51.84Mbit/s速率的信道速率。这会给出每个无线电信道中的合理时隙数。例如在时间双工中，有可能达到200-400个时隙，每时隙在2ms时延下具有64Kbit/s速率。天线系统的重新定向时间、CS和PS之间的重新连接、键控发信机入、出CS方式等，是在连续时隙间进行的。根据采用的现有技术状况，这种类型的重新连接时间大约为1ms或小于1ms，并且有可能更小，例如通过选择相移网络、快速二极管开关和类似的装置便可达到。如果在两个方向上采用相同的时隙数，则这样一种系统在每个方向上的总容量近似为16-20Mbit/s(在时间双工系统)。这在一些应用中并不需要。如果在无线电载频中采取上述相应的天线电信道速率，则在固定通信应用中采用频率双工的情况下，每个分系统的信道容量可能大到近似两倍。这还意味着有一些潜在可能使用几种基本硬件单元、基本上一种如上所述的相应逻辑结构和安排双倍的容量。
在移动型PS的应用中，或在具有动态定向PS的应用中，有可能采用另一种时隙划分方案和一种比上述容量低的容量。根据室内通信发展形成的标准，诸如欧洲的Hyperlan、DECT、GSM和其它各地区的类似系统，通信系统能够在约20Mbit/s速率或根据需要的其它速率上适应这种类型的中继分支功能。其它类型的调制，例如根据CDMA的宽带调制系统、频移键控系统，或是在每个以SLIP-码或COFDM方式的无线电信道内使用多个窄带调制载频的调制，例如为增加符号率和降低干扰强度等，如象在QPSK、PSK、QAM和FSK在一样。上述各系统可以采用或不采用对多径等的自适应性补偿。在具有有效频率处理的一种室外无线电系统和一种结合室内通信现有和未来标准的时间和空间控制之间的相互配合，也是可能实现的。关于各站(这些站可以在不同的时隙中在CS或PS方式下控制帧结构)的以上描述，使实际地选定帧结构，即用于CSSF和PSSF的时帧，成为可能。在图6中表示出这些帧结构大体等同。如果这种关系可以控制，便有可能采用更低的容量进行通信，而以更高的容量不时地分发信息。例如，一个现存系统在夜间可以有一种扩充的时帧CSSF用于在路由和时间上分发信息(PSSF可用的时隙数可能减少)。
以上描述表明，怎样使用一个或几个无线电频带，即怎样将一个或几个调制信道安排在如PCT/SE90/00681中所述的几个分信道上，每个分频道占用与其容量相应的不同带宽。这种安排的一些优点是，对于数字传输能达到改善选择性衰落或时延分布于更长的数字符号。在分信道级选用差错检测和差错纠正是可能的，这使纠错得以简化。对反射进行补偿的其它方法有相位补偿;交替极化选择、按每中继段优化天线射束指向或改变中继线路由等。由于符号长，在带内没必要补偿。这就是为什么如象COFDM(码正交频分调制)方法对于象HDTV的新应用如此令人感光趣的一些理由。
如果在总的可用频带内通过分开调制载频进行分信道选择，并结合各个时帧结构的选择，则有可能将包括频率、时间和方向(空间)的资源共享，很容易地加入上述系统或上述PTD(上面和PCT/SE89/00470中的叫法)的应用中。这就改善了各站之间防止干扰的性能。同时，与那些在相同频带只进行时间和空间(方向)控制的系统相比，与潜在地改善了频率的有效性。在这些系统中每个分信道代表一定的传输容量。对于时间双工每个分信道一般用图6和图6a)所示的时帧结构来表示，或是在频度双工中，时帧安排代表每个方向的一个分信道。每个分信道代表许多个时隙。分配传输资源的站根据基于随机或一种算法的选择模式进行时隙分配，时隙相应于选取的一个或几个分信道，例如，选择模式用于根据企望的最小干扰性能来选择时间或频率或传输方向。
因为总传输容量一般不用于在通信状态下的每个站对(Pair)，所以能够使用选定的容量代表一个或多个分信道的部分容量和带宽。其优点包括选择性衰落(带内)方面的种种改善，并简化了有可能选择另一维(频率)或时间和空间的选择方法。例如，通过将时帧结构分为多个新的时帧结构或使相应于一个载频信道的总时隙数分为大量的子时隙，这里每个时隙结构相应于一定总带宽的子带宽，可以简单地实现。下面的例子表示多种潜在结构容量、子容量中的一种，这只表示给出上述内容的一个例子。例如，如果上述结构中一个站总传输容量为256个时隙，并且，这相应于一个调制器，则对于时间双工来说，帧结构可能相应于用于图6中CSSF和PSSF的256个时隙。如果将可用的总频带分为8个分信道，则以相同的方法将帧结构分为8个子时帧，与每个子频带一一对应。如果将这8个子时帧的每一个分为256/8个时隙，又若在子帧的时隙与原有帧使用相同的容量，则这种子时帧内每个时隙需以8倍的时间在分信道中进行传送。这意味着一组时隙的选取相应于一定部分的带宽即分信道的选取，而且也没必要改变上述各站和系统的逻辑结构。一个附加的优点是，存在适合交替中继段的带宽选择。此外，如果在某些地区或由于某些原因，频率特殊使用权不允许占用整个频带，则对于能够利用一个站整个容量的站来说，可以采用相同的逻辑结构。
在上面的例子中，每个分信道代表的容量相当于一个站的1/8总进隙数。这意味着，逻辑结构功能可以容易地选定该站需要选取的带宽，并能够通信业务分配到相当于时隙数表的一定部分，这些时隙由8个分离载频中的一个载频传送。
为了传送或中继来到一个站的信息，可以使用该站的不同天线，用于在每个时帧的选定时间和方向上处理不同频带的传输。这对于频率双工方式的传输也是可能的。一个收到的信息分组(包)可能是在一个频带内从特定方向收到的，并且在同一时间经由另一个天线、在交接的时间从另一个特定方向或交接的特定方向，进行接收或发送。
因此，频率双工的中继可以用与上述时间双工安排相类似的方式进行安排，在发送和接收状态使用分立的天线。
权利要求
工作在时分方式并包括两个或几个分系统的数字广域通信系统的方法，每个分系统包括至少一个中心站(CS)和一个或几个外围站(PS)，并覆盖一个区域(空间)，覆盖区的大小基本上决定于每个中心站及它们下属的各外围站的无线电视距覆盖范围，在地理上分散的各分系统内和它们之间的通信，在每个中心站进行，其特征在于可以控制一个中心站改变工作方式，当作为中心站工作时，它向下属各外围站发送信息和接收来自它们的信息；或作为一个外围站工作，这时它接收来自另一个中心站的信息和向该中心站发送信息。
全文摘要
工作在时分方式并包括两个或几个分系统的数字广域通信系统的方法，每个分系统至少包括一个中心站(CS)和一个或几个外围站(PS)，并覆盖一个区域(空间)，所覆盖的区域大小基本上决定于每个中心站及其下属各外围站的无线电视线覆盖范围。在地理上分散的各分系统内和它们之间的通信在每个中心站进行。可以控制一个中心站改变工作方式，作为中心站工作时，它向其下属各外围站发送信息和接收来自它们的信息；或作为一个外围站(PS)接收来自另一个中心站的信息和向该中心站发送信息。
文档编号H04J3/08GK1105790SQ9310237
公开日1995年7月26日 申请日期1993年2月3日 优先权日1992年2月3日
发明者阿尔·波得 申请人:英万塔尔公司