CN101341683A

CN101341683A - 通信网络和装置

Info

Publication number: CN101341683A
Application number: CNA2005800523770A
Authority: CN
Inventors: S·彼得森; B·约翰尼逊; A·德纳伊德; F·哈里森; J·弗里登; L·马霍尔姆; O·彼得森
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2009-01-07
Also published as: WO2007071279A1; BRPI0520782A2; US8725204B2; EP1964317B1; EP1964317A1; US20080318584A1

Abstract

本发明涉及用于在通信网络中通信的通信单元(10)、网络和方法，该单元包括收发部分、处理单元(201)和用于与至少一个外围设备(20，30，40)通信的至少一个接口装置(206，207，208)。该单元进一步包括使用至少一个所述接口装置来收发至少部分信号到通信网络，以便与所述至少一个外围设备(20，30，40)进行通信的装置。

Description

通信网络和装置

技术领域

本发明涉及用于改善无线电通信性能的通信网络、方法和单元，尤其涉及利用多个相邻通信使能设备的多路径解决方案。

背景技术

无线通信中对于可用带宽和无线电资源的需求一直在增加。当前，无线通信领域是通信舞台中最易扩张的发展和部署领域之一。然而，由于它们是在具有竞争性无线电资源、干扰物体和干扰环境的开放环境中操作，因此无线通信具有一些缺点和固有的问题，其限制了可用带宽和无线电资源的数量，并限制了能够同时在给定区域中被采用的无线电通信业务量。

减小干扰环境影响的一种方法可以是使用天线分集，即为了获得大的信噪比(SNR)，基本上两个天线接收相同的信号并以巧妙的方式分析来自这两个天线的信号。这要求设备具有两个(或更多)天线，这会增加设备的成本和几何尺寸。通过在一个设备中使用两个或更多天线来发射信号，可以使用不同的无线电信道，并因此潜在地增大对于该设备的可用带宽；这样又增加了设备的成本和尺寸。

发明内容

本发明的目的是提供设备、方法和系统，其可以增加传输和接收冗余度和/或增加用于设备的带宽。

这是通过本发明第一方面中用于在通信网络中通信的通信单元提供的，该单元包括收发信机部分、处理单元和用于与一个或几个外围设备通信的一个或几个接口装置，其特征在于，该单元进一步包括使用与一个或多个外围设备进行通信的一个或多个接口装置来收发至少部分信号到所述通信网络的装置。

通信单元可以是移动通信单元，诸如来自移动电话、个人数字助理(PDA)、移动计算机和移动音乐平台的列表。

通信单元可以包括处理单元、存储单元、接口单元、至少一个通信部分、第一通信接口、至少一个第二通信接口和标识装置。

处理单元可以包括附加指令集，用于对关于在与所述通信网络进行通信的外围设备中的发射和接收的信号进行处置和处理。

第一通信接口可以处置被用作主通信链路的无线接口。第二通信接口可被用于与外围设备进行通信。

外围设备可以是个人数字助理(PDA)、移动计算机、打印机、对接站(docking station)、电池充电设备、存储设备、音乐平台设备、电话、用于数字音频和/或视频的机顶盒、路由器或无线数据通信的至少其中之一。

第二通信接口可以包括无线接口或有线连接的至少其中之一。有线连接可以是以太网、USB、Firewire、光的、串联或并联连接的其中一种或几种。

第一和第二通信接口可以使用不同的无线方法。

通信单元和外围设备可被安排为用作具有朝向所述通信网络的几个天线的一个单元。

根据本发明的另一方面提供了一种通信网络，所述通信网络包括：

通信单元，具有用于与电信网络通信的通信装置，

至少一个外围单元，其可通信地连接到所述通信单元，并具有用于与电信网络通信的装置，其特征在于，该至少一个单元被安排为，对在电信网络和通信网络中的通信单元之间的通信信号进行调解(mediate)。

电信网络是GSM(全球移动通信系统)、GPRS(通用分组无线业务)、EDGE(全球增强型数据提升率)、UMTS(通用移动电信系统)、CDMA(码分多址)、CDMA2000或WCDMA(宽带CDMA)中的一种或几种。

该至少一个发射机和/或接收机装置可以控制信号的调解。通信单元可以控制信号的调解。

通信单元和所述外围单元可以接收同样类型或甚至是相同的无线电信号。通信单元和所述外围单元可以被感知为是具有多个天线的一个单元。

根据本发明的又一方面提供了一种设备，其具有用于通过无线接口接收和/或发射信号的装置和用于连接到移动通信单元的连接装置，其特征在于，该设备包括用于将无线接口连接到连接装置并进一步连接到移动通信单元，以用于将来自无线接口的信号连接到移动通信单元的连接部分。

该装置可以是个人数字助理(PDA)、移动计算机、打印机、对接站、电池充电设备、存储设备、电话、用于数字音频和/或视频的机顶盒、路由器或无线数据通信的至少其中之一。

第二通信装置可以包括空中接口或有线连接的至少其中之一。该有线连接可以是以太网、USB、光的、Firewire、串联或并联连接的其中一种或几种。

根据本发明的再一方面，提供一种方法，其增强通信网络中的冗余度、带宽、容量、误差处置或有效载荷的其中一种或几种，该通信网络包括用于与通信站通信的通信单元，和具有与通信中心进行通信的能力的多个设备，该方法包括如下步骤：

由该设备通过无线电信道接收数据；

将数据通过通信接口提供到通信单元；

处理从该设备接收的数据和从通信站接收的信号。

该方法进一步包括如下步骤：

建立与通信站的通信链路，

由通信单元或者通信站确定是否有通信质量参数，

在可选的并列或接下来的步骤中，确定所建立的链路的质量，并决定开放到达连接到移动单元的所述设备的附加链路，

将所述设备连接到通信单元，

建立在通信站与所述设备之间的通信链路，和

通过多个所建立的通信链路，将数据从通信单元路由到所述通信站。

参照下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将会变得明显并得到阐述。

附图说明

下面参照附图所示的示例性实施例，本发明将以非限制性方式且更详细地得到描述，其中：

图1示出了根据本发明的网络系统；

图2示出了根据本发明的移动单元；

图3示意性地示出了根据本发明方法的流程图；

图4示意性地示出了根据本发明的移动单元的框图。

具体实施方式

基本上，本发明模拟了MIMO(多输入多输出)终端，使得能够使用包括几个无线电信道的传输方案，而不在同一设备中结合几个天线，这将在示例性实施例的如下描述中得到详述。

图1示出了根据本发明的通信网络系统100，所述通信网络系统100包括移动无线单元10，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动计算机或移动音乐平台(例如MP3播放器)，和多个不同的外围设备，诸如个人数字助理(PDA)20、膝上型电脑30和打印机40。该网络系统包括被连接到网络120的中央通信设备50。通信设备10可被连接到基站50或网络的收发信机。

移动单元10被安排为利用一个或几个不同的可用通信接口，例如到PDA 20的无线(例如蓝牙)链路60、到膝上型电脑30的USB链路70和到打印机40的以太网链路80，与不同的外围设备20、30和40通信。移动单元10被安排为主要建立与中央通信设备50(诸如2G、2.5G或3G基站；G代表“代”，即2G表示第二代移动电话系统等等)的无线通信链路90，以便使用中央通信设备50与网络120之间任意类型的适当链路110来发射通信信号到网络120和/或从网络120接收通信信号。包括移动单元10和外围设备20、30、40的所有设备利用面向中央通信设备50(例如基站)的同样的通信类型。

为了采用本发明的教导，每个外围设备包括用于与网络进行RF通信的空中接口。接口可以是内部的或外部的蜂窝电话等等。在膝上型电脑中，例如包括收发信机的PC卡可以被使用。现代的PDA通常还包括蜂窝电话功能等。应该注意到，能够与网络进行无线通信的所有设备必须具有由移动单元10和不同外围设备20、30、40以常规方式形成的局域网中的唯一标识。然而，关于基站50，所有设备应当具有同样的ID，以便提供面向基站50的单一接口。基站则相信其是在通过多个天线与单一移动单元10通信。

以这种方式，可以建立到达中央通信设备50的多个无线电链路90和无线电信道，利用外围设备20、30和40增大了可用带宽和/或提供了冗余度，担当了接入转换器或接入中继器。这些外围设备20、30和40可以是能够与移动单元10通信的任意类型的装备，所述装备诸如提到的PDA、膝上型电脑或打印机，还例如对接站、电池充电设备、其它移动单元、存储设备、音乐平台设备(例如MP3播放器)、电话、用于数字音频和/或视频的机顶盒、路由器、无线数据通信设备(例如WLAN、WPAN和其它类似设备)。

移动单元10可以利用多个通信链路，诸如IR(红外线)、蓝牙、WLAN(无线局域网)与不同外围设备通信，其例如来自IEEE 802.11、802.15和802.16族、以太网、串行或并行通信、USB(通用串行总线)、Firewire(IEEE 1394)或光通信解决方案。然而，设备之间的通信链路不限于上面提到的类型，而是，如本领域技术人员所了解的，可以使用现有或未来发展的任意其它适当的通信链路解决方案。

移动单元10在一侧与外围设备20、30、40和中央通信设备50之间的通信链路可以如前面提到的使用2G、2.5G和3G，还可使用类似的无线通信链路。本发明的一个重要方面是，移动单元10和中央通信设备50之间的链路与外围设备20、30、40和中央通信设备50之间的链路具有相同的类型。

其中术语2G表示GSM(全球移动通信系统)、CDMA(码分多址)或类似的低数据速率通信链路，2.5G表示任意类型的中等数据速率的通信链路，诸如GPRS(通用分组无线业务)和EDGE(全球增强型数据提升率)，而3G表示较高数据速率的通信链路，诸如UMTS(通用移动电信系统)、CDMA2000或WCDMA(宽带CDMA)。

现在转到图2，示出了根据本发明的移动单元200，包括处理单元201、存储单元202、接口单元203、至少一个通信单元204、第一通信接口205和多个外围通信接口206、207和208。移动单元进一步包括标识装置209，用于在网络中唯一地对其标识。标识装置可以是SIM(用户标识模块)卡、IMSI(内部移动用户标识)或任意其它的唯一标识符。处理单元201具有用于移动单元中不同操作和可用功能的指令集，例如，用于与用户、地址和电话寄存器对接，对语音和/或数据的编码和解码，以及通常可以在移动单元中可用的很多其它的普通操作和功能。然而，根据本发明，用于处置和处理来自外围设备的从通信网络接收和中继的信号的附加指令集被提供。存储单元202可以被提供用于永久地和/或暂时地存储数据，诸如地址和电话寄存器、用户信息等等。接口单元203可被提供用于通过小键盘和LCD屏幕或类似设备而与用户对接。通信单元204可被提供用于处置与通信相关的问题，诸如根据要发送或接收的数据类型(包括数字数据和语音数据)而决定使用哪个通信接口。第一通信接口205处置被用作主通信链路的无线接口，例如2.5G或3G接口。外围接口单元206、207、208被用于与外围装备通信，如前面所述。

外围装备可以类似地用与移动单元相似的部件构成；然而，应当明白，根据装备的类型，操作和功能当然可以略微有所区别。

图4示出了移动单元410接收和发射信号的示意图。这样，根据该实施例，假设本发明的系统用作MIMO模拟器，其中外围设备用作附加天线。在该情况下，外设用420、430和440表示。每个外围设备包括连接到收发信机单元(未示出)的天线421、431、441。移动台包括用于如前面提到的与外设通信的接口406-408。并且，移动单元的天线411通过接口405而被连接到处理单元。处理装置401从所述接口接收输入并处理信号。信号被这样处理使得由信号导出的信息提供正确的结果是重要的。

根据应用和部件如何交互，外设可被调谐到与通信单元不同的信道或相同的信道。在本发明的第一种简单应用中，其被用作强大的分集天线解决方案，其中多个天线发送同样的信号并因此提供例如无线电信号分集，以用于处置小尺度(精微的)衰落。这对任意类型的移动通信解决方案都是有用的，包括蜂窝电话版本历史中的GSM以及向上版本。不需要要求中央通信设备一侧(例如基站)50有任何改变，但是本发明可以仅在移动单元10一侧实现。

对于系统网络的基本部分(即在移动单元一侧和基站一侧)根据本发明而被安排的系统，可以实现并行发射的多个比特流。不同比特流然后被同步码(其被嵌入到数据分组或信令分组中)分隔，为了能够将比特流彼此分隔，所述同步码对每个比特流是唯一的。该分隔与可以为直接序列扩频(DSSS)技术找到的分隔相似，其中正交(或半正交)码被用于将不同数据流彼此分隔。这种类型的增强型数据流对于最近的蜂窝电话基础系统，例如2.5G和3G系统特别有用。

现在转向图3，其中流程图示出了根据本发明的方法的步骤。在第一步骤301中，如本领域技术人员所明白的，用户建立通过通信设备50与基站的通信链路，并可能进一步增加(up)通信链路信道(依赖于通信链路的类型)。在步骤302中，移动单元10或基站(或者通信链路基站一侧的任何其它设备)确定可用的通信速率是否足够，或者是否需要增大该速率。在可选的并列或接下来的步骤303中，系统可以确定所建立的一个或多个链路的质量，并选择开放到达连接到移动单元的设备的附加链路或信道，以提供冗余度、多流或误差处置功能。在步骤304中，外围单元20、30、40被连接到移动单元10，或已经建立的连接被使用，并且在下一步骤305中，移动单元10经由每个外围单元建立与中央通信设备50的通信链路，每个外围单元以与移动单元10类似的方式使用与中央通信设备50的通信链路。移动单元10经由多个已建立的通信链路(经由直接第一链路90和/或经由到达外围单元20、30、40的链路60、70、80)路由数据。为了以速率最优的方式使用外围设备20、30、40，即根据移动单元10与每个外围单元20、30、40之间和/或每个外围单元20、30、40与中央通信设备50之间所建立链路的数据率，根据预先确定的流量成形函数，流量被路由到移动单元10或从移动单元10路由。移动单元还可以使用流量成形函数中的其它参数，例如外围单元的电池电平、链路质量(诸如信噪比水平和/或数据速率)、外围单元的类型、数据类型、外围单元的所有权等等。在最后的步骤306中，当通信会话被终止时，未被使用的通信链路被终止。

以类似的方式，基站50可以使用直接与移动单元10建立的链路和/或与外围单元20、30、40一起建立的链路。还利用类似类型的流量成形准则，为移动单元提供了通信链路基站一侧的流量成形函数，如上所述。

应当注意到，词语“包括”不排除存在那些与所列出的元素或步骤不同的其它元素或步骤，且元素之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这种元素。应将进一步注意到，任何参考标记不限制权利要求的范围，本发明可以至少部分地借助硬件和软件实现，并且几个“工具”或“单元”可以用同样的硬件项来表示。

上面提到和描述的实施例只是作为例子给出，不应该限制本发明。如下面所描述的专利权利要求中所要求保护的本发明范围内的其它解决方案、使用、目标和功能对于本领域技术人员来说应该是明显的。

Claims

1、一种用于在通信网络中通信的通信单元(10)，该单元包括收发信机部分、处理单元(201)和用于与至少一个外围设备(20，30，40)通信的至少一个接口装置(206，207，208)，

其特征在于，

所述单元(201)进一步包括使用与所述至少一个外围设备(20，30，40)进行通信的至少一个所述接口装置来收发至少部分信号到所述通信网络的装置。

2、根据权利要求1所述的通信单元，其中所述通信单元是移动通信单元。

3、根据权利要求1或2所述的通信单元，其中所述移动通信单元是移动电话、个人数字助理(PDA)、移动计算机和移动音乐平台的至少其中之一。

4、根据权利要求1至3中任意一个权利要求所述的通信单元，包括处理单元(201)、存储单元(202)、接口单元(203)、至少一个通信部分(204)、第一通信接口(205)、至少一个第二通信接口(206，207，208)和标识装置(209)。

5、根据权利要求4所述的通信单元，其中处理单元(201)包括附加指令集，用于对关于在与所述通信网络进行通信的外围设备中的发射和接收的信号进行处置和处理。

6、根据权利要求4所述的通信单元，其中所述第一通信接口(205)处置被用作主通信链路的无线接口。

7、根据权利要求4所述的通信单元，其中所述第二通信接口(206，207，208)被用于与外围装备进行通信。

8、根据权利要求1所述的通信单元，其中所述外围设备是个人数字助理(PDA)、移动计算机、打印机、对接站、电池充电设备、存储设备、音乐平台设备、电话、用于数字音频和/或视频的机顶盒、路由器或无线数据通信的至少其中之一。

9、根据权利要求4所述的通信单元，其中所述第二通信接口包括无线接口或有线连接的至少其中之一。

10、根据权利要求9所述的通信单元，其中所述有线连接是以太网、USB、Firewire/IEEE 1394、光的、串联或并联连接的其中一种或几种。

11、根据权利要求4所述的通信单元，其特征在于，所述第一和第二通信接口使用不同的无线通信方法。

12、根据权利要求1所述的通信单元，其中所述通信单元和所述外围设备可被安排为用作具有朝向所述通信网络的几个天线的一个单元。

13、一种通信网络，包括：

●移动通信单元(10)，具有用于与电信网络通信的通信装置，

●至少一个外围单元(20，30，40)，所述外围单元可通信地连接到所述通信单元(10)，并具有用于与所述电信网络通信的装置，其特征在于，所述至少一个外围单元(20，30，40)被安排为，对在电信网络和所述通信网络中的所述通信单元(10)之间的通信信号进行调解。

14、根据权利要求13所述的通信网络，其中所述电信网络是GSM(全球移动通信系统)、GPRS(通用分组无线业务)、EDGE(全球增强型数据提升率)、UMTS(通用移动电信系统)、CDMA(码分多址)、CDMA2000或WCDMA(宽带CDMA)中的一种或几种。

15、根据权利要求13或14所述的通信网络，其中所述至少一个发射机和/或接收机装置可以控制所述信号的调解。

16、根据权利要求13或14所述的通信网络，其中所述通信单元控制所述信号的调解。

17、根据权利要求13至16中任意一个权利要求所述的通信网络，其中所述通信单元和所述外围单元从所述电信网络接收同样类型的无线电信号。

18、根据权利要求17所述的通信网络，其中所述通信单元和所述外围单元从所述电信网络接收同样的无线电信号。

19、根据权利要求13至18中任意一个权利要求所述的通信网络，其中所述通信单元和所述外围单元从所述电信网络被感知为是具有多个天线的一个单元。

20、一种设备，具有用于通过无线接口接收和/或发射信号的装置和用于连接到移动通信单元的连接装置，

其特征在于，

所述设备包括用于将所述无线接口连接到所述连接装置并进一步连接到所述移动通信单元，以用于将来自所述无线接口的信号连接到所述移动通信单元的连接部分。

21、根据权利要求20所述的设备，其中所述设备是个人数字助理(PDA)、移动计算机、打印机、对接站、电池充电设备、存储设备、电话、用于数字音频和/或视频的机顶盒、路由器或无线数据通信的至少其中之一。

22、根据权利要求20所述的设备，其中所述第二通信装置包括无线接口或有线连接的至少其中之一。

23、根据权利要求20所述的设备，其中所述有线连接是以太网、USB、光的、Firewire/IEEE 1394、串联或并联连接的其中一种或几种。

24、一种增强通信网络中的冗余度、容量、带宽、误差处置或有效载荷的其中一种或几种的方法，所述通信网络包括用于与通信站通信的移动通信单元，和具有与通信中心进行通信的能力的多个设备，该方法包括如下步骤：

-由该设备通过无线电信道接收数据，

-将所述数据通过通信接口提供到所述通信单元，

-处理从所述设备接收的所述数据和从所述通信站接收的信号。

25、根据权利要求24所述的方法，进一步包括如下步骤：

-建立与通信站(301)的通信链路，

-由通信单元(10)或者通信站确定是否有通信质量参数(302)，

-在可选的并列或接下来的步骤(303)中，确定所建立的链路的质量，并决定开放到达连接到移动单元的所述设备的附加链路，

-将所述设备连接(304)到通信单元(10)，

-建立(305)在通信站(50)与所述设备之间的通信链路，和