专利名称：执行用于无线本地环路通信的系统信道分配的方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于无线本地环路通信系统的新颖通信方法，并且更特别地涉及用于在无线电接入节点与用户终端之间的无线电发送与接收期间的载频旋转以使内部干扰与阻塞问题最小的方法与系统。
在使用蜂窝通信的TDMA标准的无线本地环路通信系统中，许多用户共享同一频道，给每个用户分配唯一的时隙。当在每个随机接入节点或小区位置内的业务增长时，由于在相邻无线电固定部分中使用的频率载波的数量增加而使内部干扰与信号阻塞的电平升高。在固定接入单元或移动站正在进行呼叫时，用户由于诸如内部干扰、阻塞、负载、多径传播、散射与反射的各种因素影响无线电通信的质量而将经历质量问题。已经作出各种尝试来减少与呼叫质量有关的问题。
现有技术的低层PCS通信系统已经尝试使用动态信道分配来解决内部系统干扰与阻塞的问题。为了保持蜂窝网络内无线电通信的质量，固定接入单元或移动单元将扫描操作环境并选择所有可利用的信道。扫描结果随后以其质量顺序装载在历史表中，此历史表以不同的时间间隔进行更新以便不断地监视可使用的各个信道的情况。如果手机或移动单元开始遭受干扰、衰落或在此呼叫期间从另一基站接收到更强的信号，此移动单元将根据装载在历史表中的信息自动转换到更好的信道。
在无线本地环路通信系统中，随机接入节点与固定接入单元之间的距离比商用无线系统的操作范围大得多。无线电接入节点与固定接入节点能隔开多达3000米，而在商用无线系统中，无线电接入节点与固定接入节点之间通常隔开最多达300米。在这两种系统中本地信道情况由于无线电固定部分所经历的干扰与阻塞问题而对于固定接入单元来说能完全不同。固定接入单元检测为好信道的信道对于无线电固定部分来说可能是坏信道。动态信道分配系统不能表明信道质量的差异，并因而不能有效地解决和内部干扰与阻塞相关的问题。此问题的结果是蜂窝系统的容量在业务增长时显著恶化。因此，需要将有效地解决和无线本地环路通信系统中的内部干扰与阻塞相关的问题的系统信道分配的方法。
为了进一步减少内部干扰，在操作期间，分配这多个顺序相关载频之中的每一个载频，以便在给定时隙期间在此阵列中没有相邻的无线电固定部分在利用同一载频。此方法还可以包括将每个帧划分为第一时隙组与第二时隙组的步骤。此无线本地环路通信系统随后可以在第一时隙组期间不允许奇数编号的索引无线电固定部分中的无线电接收并可以同时不允许偶数编号的索引无线电固定部分中的无线电发送。同样，此无线本地环路通信系统能在第二时隙组期间不允许偶数编号的索引无线电固定部分中的无线电发送和不允许偶数编号的索引无线电固定部分中的无线电接收。
本发明也公开一种无线本地环路通信系统，此无线本地环路通信系统具有将多个顺序相关载频用于与用户终端实施通信的多个索引无线电固定部分。每个顺序相关载频划分为一系列帧，这些帧由多个时隙组成。控制单元与这多个索引无线电固定单元连接，用于以相继次序在每个时隙中将每一个顺序相关载频分配给这多个索引无线电固定部分之中相应的一个无线电固定部分。
在操作期间，此控制单元通过在每一个索引无线电固定部分上将这多个顺序相关载频提前预定数量的载频来在每一个后续时隙期间为每一个顺序相关载频加索引。这一系列顺序相关载频之中最后一个载频利用第一载频来替代。在优选实施例中，利用一个载频来给这些载频加索引。另外，为了进一步使内部干扰最小，分配这些顺序相关载频，以便在索引无线电固定部分的数量超过顺序相关载频的数量时不分配同一载频给相邻的索引无线电固定部分。
此无线通信系统也可以将帧划分为第一时隙组与第二时隙组。此控制单元随后能在第一时隙组期间不允许奇数编号的索引无线电固定部分中的无线电接收并且也能不允许偶数编号的索引无线电固定部分中的无线电发送。另外，此控制单元也可以在第二时隙组期间不允许奇数编号的索引无线电固定部分中的无线电发送并且可以不允许偶数编号的索引无线电固定部分中的无线电接收。
从附图和下面本发明的更具体的描述中将明白本发明的其他特征与优点。
图1A是具有6个无线电固定部分的无线电接入节点的图解表示。
图1B是无线电接入节点的阵列的图解表示。
图2是在TDMA无线电通信中使用的一系列时隙的图解分析。
图3是时隙的图解说明。
图4表示用于具有6个无线电固定部分的RAN的载频分配。
图5表示用于具有12个无线电固定部分的RAN的载频分配。
发明的详细说明本发明包括将内部干扰与阻塞保持在可接收的电平上的无线本地环路通信系统中的系统载频分配的一种新颖方法。此方法在无线本地环路网络中提供更好的质量、灵活性与容量，从而解决与现有技术相关的问题。由于本发明包括用于最优化操作多信道无线本地环路通信系统的方法与系统，所以重要的是基本了解这样的无线本地环路通信系统是如何操作的。
无线本地环路通信系统能根据系统的需要而改变位置。例如，在乡村地理环境中使用的无线本地环路通信系统不同于在密集人口的城市区域中使用的那些系统。本发明提供在保持内部干扰与阻塞电平足够低以致不影响无线电通信的同时允许多个用户接入此系统的用于无线本地环路通信系统的系统操作的一种方法。无线电通信领域的普通技术人员将认识到所公开的方法能适应于其他的无线网络，从而也提高那些系统的质量。
在图1中，表示能用于与多个用户终端进行无线电通信的无线本地环路通信系统10。如所示的，可以位于地面的天线塔上的无线电接入节点(“RAN”)12与RAN控制盒16连接。RAN12负责利用几个标准化通信协议之一从可以与此无线本地环路通信系统10连接的任何一个通信装置发送并接收无线电信号。在无线本地环路通信系统10中，在RAN12与可以和家庭或商行连接的多个固定接入单元18之间进行无线电通信。这多个固定接入单元18可以与包括但不限于电话机20、调制解调器22、传真机或能进行无线电通信的任何其他通信装置的各种通信装置连接。便携式电话机19也能与RAN12实施无线电通信，并且提及的固定接入单元18应看作包括蜂窝电话机19以及适应于无线电通信的所有其他类型的通信装置。
典型的RAN12包括安排在阵列中的多个无线电固定部分24，26，28，30，32与34并负责发送和接收与此无线本地环路通信系统10连接的各个通信装置所使用的无线电信号。(参见图1A)，这多个无线电固定部分24，26，28，30，32与34安排在几何阵列中，以覆盖水平平面中360度的旋转。如图1A所示，6个无线电固定部分24、26、28、30、32与34的阵列已用于生成RAN12。能由6，12，18或更多的无线电固定部分构成无线电固定部分的阵列，并且6的公开仅是示例性的并且无论如何不作为限制。如图1B所示，多个RAN12一般一起进行组合来形成更宽的覆盖区域。
为了允许此无线本地环路通信系统10的用户与公众通信，RAN控制单元16与公用交换电话网络集线器(hub)36相连。公用交换电话网络集线器36与公用交换电话网络(PSTN)38连接并允许此无线本地环路通信系统19的用户和与此公用电话网络连接的任何一个人通信。RAN控制单元16通常靠近RAN12定位，并负责控制RAN12与多个固定接入单元18之间的无线电信号的发送与接收。RAN控制单元16也负责控制此无线本地环路通信系统10上的用户与公用交换电话网络38之间的通信。
为了在多个无线电固定部分24，26，28，30，32与34和多个固定接入单元18之间进行无线电通信，必须选择标准的数字通信协议。在本发明的优选实施例中，此通信方法将时分多址(“TDMA”)用作标准通信协议进行操作。TDMA是允许多个用户利用时间分割占用同一载频的公知接入技术。美国使用的标准TDMA格式是IS-54标准并称为北美双模式蜂窝格式。在美国，联邦通信委员会已经分配1850-1990MHz的射频块用作PCS频带。对于数字蜂窝通信，上频带的范围从1930至1990MHz，而下频带的范围为1850-1910MHZ。使用TDMA格式的数字无绳电话的欧洲标准通常称为数字欧洲无绳电信(“DECT”)标准。
本发明的通信方法有益地利用TDMA通信协议。如图2所示，TDMA协议将多个频率载波401，402划分为一系列预定义重复的小时隙42。图3表示典型的时隙42。每个时隙42使通信装置具有每个时隙42在载频40上以共同使用的格式发送或接收一定数量的数据比特480的能力。由于包括发送与接收的对话只能使用两个时隙42，所以单个载频40能同时进行许多呼叫。如图3所示，时隙42通常分成较小的时隙，这些较小时隙能具有例如可以用于保护间隔44、同步字段46、信令字段48、数据字段50、CRC校验字段52与滑动干扰检测字段54的小部分的数据。这些较小时间分段之中每一个分段的准确功能对于本发明的系统信道分配的理解是不重要的。
本发明使用在描述中利用顺序号401-405表示的多个顺序相关频率载波，可以从可用于无线电通信的任何一部分的频谱中选择频率载波401-405。虽然仅仅讨论5个频率载波401-405，但本领域技术人员将认识到频率载波的数量能改变。
本发明的优选实施例包括用于无线本地环路通信系统10的通信方法。在本发明中，多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34的一个阵列12能和固定接入单元18进行无线电通信。如前所述，固定接入单元18能是移动单元19或固定接入单元18。例如，在图4与5中表示为401，402，403，404的多个顺序相关载频用于在多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34和固定接入单元18之间进行无线电通信。
本方法提供划分为多个时隙42的一系列帧43，如图2所示。这一系列帧43全部同步在这多个顺序相关载频401-405之中每一个载频上。在操作期间，本方法以相继次序在每个索引时隙43中将这多个顺序相关载频401-405之中每一个载频分配给这多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34之中相应的一个固定部分，如图4所示。另外，在操作期间，本方法在如图4所示的多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34之中每一个固定部分中通过将这多个顺序相关载频401-405提前一个载频401(例如，从401提前到402)来在每个后续时隙43期间为每一个顺序相关载频401-405加索引。由于无线电固定部分24，26，28，30，32与34的数量超过顺序相关载频401-405的数量，所以在操作期间可利用的最后一个载频(例如，405)在给这些载频401-405排序时利用可利用的第一载频(例如，401)来替代。
在本发明中，优选方法有益地分配顺序相关载频401-405，以便在索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34的数量超过顺序相关载频401-405的数量时不分配同一载频给阵列12中相邻的索引无线电固定部分24，26，28，30，32或34。例如，仅仅为示意目的，如图4所示，假定阵列12包括6个无线电固定部分24，26，28，30，32与34，并且无线本地环路通信系统10仅具有5个可利用的载频401-405，而且每个帧43具有6个时隙TS1-TS6。因此，在第一时隙TS1期间，本发明分配载频401给第一无线电固定部分24、分配载频402给第二无线电固定部分26、分配载频403给第三无线电固定部分28、分配载频404给第四无线电固定部分30、分配载频405给第五无线电固定部分32并分配载频403给第六无线电固定部分34。
在操作期间，如果此方法在第五无线电固定部分32之后继续以纯顺序方式分配载频401-405，则将分配第一载频401给第六无线电固定部分34。因此，第六无线电固定部分34与相邻的第一无线电固定部分24(参见图1A)将使用同一载频401。这将导致内部干扰并将使此无线本地环路通信系统10经历无线电通信质量的损失。为避免这样的通信质量损失，本发明将第三载频403分配在第六无线电固定部分34中。
用于无线本地环路通信系统10的优选通信方法还可以包括将这一系列帧43划分为第一时隙组43a与第二时隙组43b的步骤。此优选方法随后能包括以下步骤在第一时隙组43a期间不允许第一组无线电固定部分(例如，无线电固定部分24，28与32)中的无线电接收；在第一时隙组43a期间不允许第二组无线电固定部分(例如，无线电固定部分26，30与34)中的无线电发送；在第二时隙组43b期间不允许第一组无线电固定部分(例如，无线电固定部分24，28与32)中的无线电发送；并在第二时隙组43b期间不允许其他无线电固定部分(例如，无线电固定部分26，30与34)中的无线电接收。第一组的无线电固定部分与第二组的无线电固定部分包括不相邻的无线电固定部分。例如，此第一组的无线电固定部分24，28与32都不相邻。此发送与接收时间的控制确保没有相邻的载频同时在发送或接收，从而减少内部系统干扰。
本发明的另一优选实施例公开用于无线本地环路通信系统10的一种多信道分配的方法。本发明的此优选实施例包括以下步骤提供一系列帧43，所述帧43包括多个时隙42；提供多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34；提供多个顺序相关载频401-405；在每个时隙42中以相继次序将每个顺序相关载频401-405分配给相应的一个索引无线电固定部分24，26，28，30，32或34；在每个后续时隙42中将这多个顺序相关载频401-405之中每一个载频提前预定数量的载频；这多个顺序相关载频401-405之中最后一个载频405的后面是第一载频401；和分配这多个顺序相关载频，以便不分配同一载频给此阵列12中相邻的无线电固定部分24，26，28，30，32或34。
此优选方法还可以包括将每个帧43划分为第一时隙组43a与第二时隙组43b的步骤。为了进一步减少由无线本地环路通信系统10的操作引起的内部干扰，此优选方法能在第一时隙组43a期间不允许第一组无线电固定部分中的无线电接收和不允许第二组无线电固定部分中的无线电发送。另外，此优选实施例在第二时隙组43b期间不允许第一组无线电固定部分中的无线电发送和不允许第二组无线电固定部分中的无线电接收。
本发明的另一优选实施例公开能在将内部干扰电平保持在可接受电平上的同时进行无线通信的一种无线本地环路通信系统10，此系统包括安排在阵列12中的多个无线电固定部分24，26，28，30，32与34，用于与多个固定接入终端18进行无线电通信。此系统使用划分为包括多个时隙42的一系列帧43的多个顺序相关载频401-405。一个控制单元和这多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34相连，用于以相继次序在每个时隙42中将每个顺序载频401-405分配给这多个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34之中相应的一个固定部分。
在操作期间，此控制单元16通过在每一个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34中将这多个顺序相关载频提前预定数量的载频来在每个后续时隙42中为每一个顺序相关载频401-405加索引。在给这些频率排序时，这一系列顺序相关载频401-405之中最后一个载频401-405在索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34的数量超过顺序相关载频401-405的数量时利用第一载频(例如，401)来替代。在本发明的优选实施例中，此系统提前的载频的预定数量是一个载频，例如，将401提前到402，将402提前到403等。
在此无线本地环路通信系统10的优选实施例中，控制单元16分配顺序相关载频401-405，以便在索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34的数量超过顺序相关载频401-405的数量时不分配同一载频给相邻的索引无线电固定部分24，26，28，30，32或34。参见图1A与4，能给具有6个无线电固定部分24，26，28，30，32与34的阵列12的优选实施例分配在具有6个时隙42的帧43期间使用的5个顺序载频401-405。如上所述，无线电固定部分的数量超过可利用的载频的数量。
在分配载频给每一个索引无线电固定部分24，26，28，30，32与34时，顺序分配这些载频。因此，在操作期间，将无线电固定部分24分配到第一载频401，将第二无线电固定部分26分配到第二载频402，将第三无线电固定部分28分配到第三载频403，将第四无线电固定部分30分配到第四载频404，并将第五无线电固定部分32分配到第五载频405。由于第一无线电固定部分24分配到第一载频401，所以第六无线电固定部分34不能分配到第一载频401。在时隙42期间在相邻的无线电固定部分24，34中使用同一载频将引起正在进行的无线电通信的内部干扰。因此，在这多个无线电固定部分24，26，28，30，32与34之中每一个固定部分在每个后续时隙42期间进行载频分配时，没有相邻的无线电固定部分24，34将利用同一载频。图5表示能在具有12个无线电固定部分的RAN12中使用的信道分配方法。
在本发明的另一优选实施例中，无线本地环路通信系统10将帧43划分为第一时隙组43a与第二时隙组43b。为了进一步减少内部干扰，控制单元16在第一时隙组43a期间不允许奇数编号的索引无线电固定部分中的无线电接收和不允许偶数编号的无线电固定部分中的无线电发送。同样，在第二时隙组43b中，控制单元16不允许奇数编号的索引无线电固定部分中的无线电发送和不允许偶数编号的索引无线电固定部分中的无线电接收。
虽然已经公开几个本发明的优选实施例，但本领域技术人员将认识到所公开的方法能用于许多类型的通信系统中。应理解上述实施例的各种变化与修改对于本领域技术人员来说是显而易见的并且是预料中的。因此，前面具体的描述打算认为是示意性的而不是限制性的，并且应明白正是下面的权利要求书包括打算定义本发明的精神与范畴的所有等效物。
权利要求
1．用于无线本地环路通信系统的一种通信方法，包括以下步骤提供多个索引无线电固定部分的阵列；提供多个顺序相关载频；提供具有多个顺序相关载频的划分为多个时隙的一系列帧；在每一个索引时隙中以相继次序将这多个顺序相关载频之中的每一个载频分配给这多个索引无线电固定部分之中相应的一个无线电固定部分；和在这多个索引无线电固定部分之中的每一个无线电固定部分上通过将这多个顺序相关载频提前一个载频来在每一个后续时隙期间为每一个顺序相关载频加索引，在这一系列顺序相关载频之中最后一个载频的后面是在这多个索引无线电固定部分之中每一个无线电固定部分上加索引时的第一载频。
2．权利要求1的方法，还包括步骤分配这些顺序相关载频，以便在索引无线电固定部分的数量超过顺序相关载频的数量时不分配同一载频给此阵列中相邻的索引无线电固定部分。
3．权利要求1的方法，还包括将这一系列帧划分为第一时隙组与第二时隙组的步骤。
4．权利要求3的方法，还包括在第一时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电接收的步骤。
5．权利要求3的方法，还包括在第一时隙组期间在第二组的索引无线电固定部分中不允许无线电发送的步骤。
6．权利要求3的方法，还包括在第二时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电发送的步骤。
7．权利要求3的方法，还包括在第二时隙组期间在第二组的索引无线电固定部分中不允许无线电接收的步骤。
8．用于无线本地环路通信系统的一种多信道分配的方法，包括以下步骤提供一系列帧，所述帧包括多个时隙；提供多个索引无线电固定部分；提供多个顺序相关载频；以相继次序在每一个时隙中将这些顺序相关载频之中的每一个载频分配给相应一个索引无线电固定部分；将每个后续时隙中多个顺序相关载频之中的每一个载频提前预定数量的载频，这多个顺序相关载频之中的最后一个载频的后面是每个后续时隙中的第一载频；和分配这多个顺序相关载频，以便不分配同一载频给此阵列中相邻的无线电固定部分。
9．权利要求8的方法，还包括将每个帧划分为第一时隙组与第二时隙组的步骤。
10．权利要求9的方法，还包括在第一时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电接收的步骤。
11．权利要求9的方法，还包括在第一时隙组期间在第二组的索引无线电固定部分中不允许无线电发送的步骤。
12．权利要求9的方法，还包括在第二时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电发送的步骤。
13．权利要求9的方法，还包括在第二时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电接收的步骤。
14．一种无线本地环路通信系统，包括多个索引无线电固定部分；多个顺序相关载频，所述顺序相关载频划分为具有多个时隙的一系列帧；控制单元，与这多个索引无线电固定部分相连，用于以相继次序在每一个时隙中将每一个顺序相关载频分配给这多个索引无线电固定部分之中相应的一个索引无线电固定部分；和其中此控制单元通过在每一个索引无线电固定部分上将这多个顺序相关载频提前预定数量的载频来在每个后续时隙期间为每一个顺序相关载频加索引，这一系列顺序相关载频之中最后一个载频的后面是第一载频。
15．权利要求14的无线本地环路通信系统，其中分配这些顺序相关载频，以便在索引无线电固定部分的数量超过顺序相关载频的数量时不分配同一载频给此阵列中相邻的索引无线电固定部分。
16．权利要求14的无线本地环路通信系统，其中所述帧划分为第一时隙组与第二时隙组。
17．权利要求16的无线本地环路通信系统，其中此控制单元在第一时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电接收。
18．权利要求16的无线本地环路通信系统，其中此控制单元在第一时隙组期间在第二组的索引无线电固定部分中不允许无线电发送。
19．权利要求16的无线本地环路通信系统，其中此控制单元在第二时隙组期间在第一组的索引无线电固定部分中不允许无线电发送。
20．权利要求16的无线本地环路通信系统，其中此控制单元在第二时隙组期间在第二组的索引无线电固定部分中不允许无线电接收。
全文摘要
通信的方法与系统将与在无线本地环路通信系统中实施无线电通信相关的内部干扰减少到可接受的电平。与内部干扰有关的问题通过在帧中的时隙期间提供载频旋转来解决。多个无线电固定部分用于与用户终端实施无线电通信。在操作期间,多个顺序相关载频之中的每一个载频以相继次序分配给多个无线电固定部分之中相应的一个无线电固定部分。在无线电系统的操作期间在每一个后续时隙期间提前这多个载频之中的每一个载频。另外,控制系统通过在某些预定时隙中允许与不允许发送与接收来控制这些无线电固定部分的操作。
文档编号H04J4/00GK1286881SQ98813197
公开日2001年3月7日 申请日期1998年11月19日 优先权日1997年11月19日
发明者H·史 申请人:艾利森公司