CN101635584A - 一种混合跳频的数据传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合跳频的数据传输方法及系统，此方法包括：基站采用跳频方式处理下行数据和上行数据，并且所述基站处理下行数据的跳频方式与处理上行数据的跳频方式不同。本发明的有机地结合基带跳频和射频跳频技术，在处理上行数据和下行数据时采用不同的跳频方式，发挥各自的优势，达成了二者的有机结合和优势互补，可以降低干扰，又可以降低功率损耗，扩大基站覆盖，并解决了混合跳频通讯系统的功率控制的关键技术。

Description

一种混合跳频的数据传输方法及系统

技术领域

本发明主要涉及移动通讯领域，尤其涉及一种混合跳频的数据传输方法及系统。

背景技术

全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，简称GSM)作为第二代移动蜂窝通信系统，在世界范围内已经得到了广泛应用。但也日益面临频率资源越来越匮乏，干扰也越来越复杂的窘境。众所周知，不同频率信号的衰落特性不同，而且频率差异越大，衰落特性相关性越低。对于相差足够大的频率，它们可看作是完全独立的。通过跳频，可使携带同一部分信息的所有突发脉冲不会被瑞利衰落(Rayleigh fading)以同一方式破坏。从而可提高无线信号抗衰落的能力。

另一方面，在业务量密集的地方，网络容量受到频率复用产生的干扰的限制。由于系统的目标是尽可能满足更多用户的需求，当不选用跳频时，如一频点出现干扰，则当用户占用该频点时就会持续造成通话质量使用户难以忍受，而当使用跳频时，该干扰情况仅会持续较短的时间，呼叫占用的频点就跳转至其他没有干扰的频点，从而整个网络的性能将得到提高，即起到干扰源分集的作用。

传统的跳频方式分为基带跳频和射频跳频。所谓基带跳频是指每个发射机的频率不变，将话音信号随着时间的变换使用不同频率的发射机发射，基带跳频的跳频序列频率数限制在小区载频数，但是跳频频率可以包括广播控制信道(Broadcast Control Channel，简称BCCH)的频率。所谓射频跳频是指话音信号固定在一个发射机上发射，但是该发射机的发射频率不断变化，具体变化过程由跳频序列控制，跳频频点数目不受小区载频数限制。射频跳频相比基带跳频具有更高的性能和抗同频干扰能力，不过宽频带内的快速变频和在快速变频的同时保证信号的高质量是难点。采用射频跳频，则广播控制信道(BCCH)不能参与跳频。

综上所述，基带跳频和射频跳频各有优劣。现有跳频技术实施上都是二者择一的，即在具体使用时，上行和下行均采用同一种跳频方式(即采用基带跳频或者采用射频跳频)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种混合跳频的数据传输方法及系统，达成了基带跳频和射频跳频的有机结合和优势互补，增加系统跳频方式的灵活性，降低干扰且降低功率损耗。

为了解决上述问题，本发明提供了一种混合跳频的数据传输方法，包括：基站采用跳频方式处理下行数据和上行数据，并且所述基站处理下行数据的跳频方式与处理上行数据的跳频方式不同。

进一步地，上述方法还具有以下特点：所述基站以基带跳频方式处理下行数据，具体包括：基带控制器将各载波的下行基带数据分时复用到下行串行数据总线上发送，在各频点对应的下行串行数据总线时隙上发送此频点的下行基带数据；基站发射机在此基站发射机的频点对应的下行串行数据总线时隙上接收下行基带数据，并以此频点将接收到的下行基带数据在空口的不同时隙上发送；所述基站以射频跳频方式处理上行数据，具体包括：各基站接收机在空口的不同时隙以不同的频点接收上行射频数据，基带控制器从固定的基站接收机接收上行射频数据。

进一步地，上述方法还具有以下特点：

广播控制信道频点参与基带跳频的情况下，将小区内的跳频频点分为多个跳频组；跳频组中只包含所述广播控制信道频点时，使用最大发射功率发送下行数据；跳频组中只包含非广播控制信道频点时，对下行数据进行下行功率控制；跳频组中既包含所述广播控制信道频点又包含非广播控制信道频点时，以非广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，对下行数据进行下行功率控制，以广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，使用最大发射功率发送下行数据。

进一步地，上述方法还具有以下特点：

在进行下行数据功率控制过程中，所述基带控制器向基站发射机发送功率控制字后，基站发射机以功率控制数据中断的方式向所述基带控制器返回此基站发射机对应频点上的功率控制参数。

进一步地，上述方法还具有以下特点：

所述基带控制器向基站发射机发送功率控制字时，在此功率控制字中增加循环冗余校验数据。

进一步地，上述方法还具有以下特点：

所述基站以射频跳频方式处理下行数据，具体包括：基带控制器将下行基带数据向固定的基站发射机发送，基站发射机在空口的不同时隙上以不同的频点发射下行数据；所述基站以基带跳频方式处理上行数据，具体包括：基站接收机以固定频点从空口的不同时隙上接收上行数据，基站接收机将各载波的上行数据分时复用到上行串行数据总线上发送，在各频点对应的上行串行数据总线时隙上发送此频点的上行数据；基站控制器在基站发射机的频点对应的上行串行数据总线时隙上接收上行数据。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种混合跳频的数据传输系统，包括基带控制器、基站发射机、基站接收机，所述基带控制器，用于将各载波的下行基带数据分时复用到下行串行总线上发送，在各频点对应的下行串行数据总线时隙上发送此频点的下行基带数据；还用于从固定的基站接收机接收上行射频数据；所述基站发射机，用于在此基站发射机的频点对应的下行串行数据总线时隙上接收下行基带数据，并以此频点将接收到的下行基带数据在空口的不同时隙上发送；所述基站接收机，用于在空口的不同时隙以不同的频点接收上行射频数据。

进一步地，上述系统还具有以下特点：

所述基带控制器包括下行数据功率控制模块，所述下行数据功率控制模块，用于在广播控制信道频点参与基带跳频的情况下，将小区内的跳频频点分为多个跳频组；跳频组中只包含所述广播控制信道频点时，使用最大发射功率发送下行数据；跳频组中只包含非广播控制信道频点时，对下行数据进行下行功率控制；跳频组中既包含所述广播控制信道频点又包含非广播控制信道频点时，以非广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，对下行数据进行下行功率控制，以广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，使用最大发射功率发送下行数据。

进一步地，上述系统还具有以下特点：

所述基站发射机，还用于在收到基带控制器发送的功率控制字后，以功率控制数据中断的方式向所述基带控制器返回此基站发射机对应频点上的功率控制参数。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种混合跳频的数据传输系统，包括基带控制器、基站发射机、基站接收机；所述基带控制器，用于将下行基带数据向固定的基站发射机发送；还用于在基站发射机的频点对应的上行串行数据总线时隙上接收上行数据；所述基站发射机，用于在空口的不同时隙上以不同的频点发射下行数据；所述基站接收机，用于以固定频点从空口的不同时隙上接收上行数据，基站接收机将各载波的上行数据分时复用到上行基带跳频串行总线上发送，在各频点对应的上行串行数据总线时隙上发送此频点的上行数据。

本发明的目的就是有机地结合基带跳频和射频跳频技术，在处理上行数据和下行数据时采用不同的跳频方式，发挥各自的优势，达成了二者的有机结合和优势互补，可以降低干扰，又可以降低功率损耗，扩大基站覆盖，并解决了混合跳频通讯系统的功率控制的关键技术。

附图说明

图1是实施例中为混合跳频系统的组成结构图；

图2是实施例一中基带跳频实现时序图；

图3是实施例一中空口时隙与发射机和接收机的对应关系示意图；

图4是实施例一中基带跳频下闭环功率控制示意图；

图5是实施例一中基带跳频功率时信息交互的示意图。

具体实施方式

如图1所示，混合跳频的数据传输系统包括基带控制器、基站发射机、基站接收机。以基带跳频的方式处理下行数据，以射频跳频的方式处理上行数据时，此混合跳频的数据传输系统的各组成部件的功能描述如下：

基带控制器，用于将各载波的下行基带数据分时复用到下行串行总线上发送，在各频点对应的下行串行总线时隙上发送此频点的下行基带数据；还用于从固定的基站接收机接收上行射频数据；

基带控制器还包括下行数据功率控制模块，用于在广播控制信道频点参与基带跳频的情况下，将小区内的跳频频点分为多个跳频组；跳频组中只包含所述广播控制信道频点时，使用最大发射功率发送下行数据；跳频组中只包含非广播控制信道频点时，对下行数据进行下行功率控制；跳频组中既包含所述广播控制信道频点又包含非广播控制信道频点时，以非广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，对下行数据进行下行功率控制，以广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，使用最大发射功率发送下行数据。

基站发射机，用于在此基站发射机的频点对应的下行串行总线时隙上接收下行基带数据，并以此频点将接收到的下行基带数据在空口的不同时隙上发送；还用于在收到基带控制器发送的功率控制字后，以功率控制数据中断的方式向所述基带控制器返回此基站发射机对应频点上的功率控制参数。

基站接收机，用于在空口的不同时隙以不同的频点接收上行射频数据。

以射频跳频的方式处理下行数据，以基带跳频的方式处理上行数据时，此混合跳频的数据传输系统的各组成部件的功能描述如下：

基带控制器，用于将下行基带数据向固定的基站发射机发送；还用于在基站发射机的频点对应的上行串行数据总线时隙上接收上行数据。

基站发射机，用于在空口的不同时隙上以不同的频点发射下行数据；

基站接收机，用于以固定频点从空口的不同时隙上接收上行数据，基站接收机将各载波的上行数据分时复用到上行串行数据总线上发送，在各频点对应的上行串行数据总线时隙上发送此频点的上行数据。

混合跳频的数据传输方法中，基站处理下行数据的跳频方式与处理上行数据的跳频方式不同。具体可以采用以下两种方式：方式一，在下行方向，以基带跳频的方式处理下行数据，在上行方向，以射频跳频的方式处理上行数据。方式二，在下行方向，以射频跳频的方式处理下行数据，在上行方向，以基带跳频的方式处理上行数据。下面以两个实施例分别说明采用上述方式一和方式二的数据传输方法。

实施例一：

在此实施例中采用方式一进行混合跳频的数据传输。具体说明如下：

(1)下行方向，基带控制器将各载波的下行基带数据分时复用到下行串行数据总线上发送，在各频点对应的下行串行数据总线时隙上发送此频点的下行基带数据；基站发射机在此基站发射机的频点对应的下行串行数据总线时隙上接收下行基带数据，并以此频点将接收到的下行基带数据在空口的不同时隙上发送。

将每个载波下行基带数据分时复用到下行串行数据总线上，该总线同时传输跳频串行总线时隙时钟和比特时钟，用于时钟和数据对齐。

每个载频的收发均接在下行串行数据总线上，载频内部的发送和接收由时序控制，基带控制器根据跳频算法将下行链路数据放到频点对应的时隙(通道)，其余的时隙保持高阻状态，以便总线的时分复用。发射机根据载频在发射机内所在的编号(由层号和槽位号确定)收取固定时隙的下行数据，从而实现下行链路数据的交换。如图1中，n个基带控制器(TRX0，TRX1...TRXn)对应n个发射机和n个接收机(n为大于等于1的整数)。TRX0在下行串行总线时隙T1时刻将下行数据传送到通道1，在下行串行总线时隙T2时刻将下行数据传送到通道2，依次类推。各个发射机则只收取自己固定通道的下行数据，从而实现了下行数据的交换。

混合跳频模式的实现时序图如图2所示。FH_SBUS为下行串行数据总线，图中所示为3个基带控制器3个发射机，基带控制器使用的下行串行数据总线时隙的个数与可用频点的个数(通道的个数)相同。在下行串行数据总线上每个FH_TSCLK的脉冲上升沿允许一个基带控制器将下行数据放到串行总线上，同时允许一个发射机去接收下行数据。从图中可以看出，TRX1_FHTX在通道0上发送，TRX1_FHRX在通道0上接收；TRX3_FHTX在通道2上发送，TRX2_FHRX在通道2上接收，TRX2_FHTX在通道3上发送，TRX3_FHRX在通道3上接收，即实现了下行数据的交换。

(2)上行方向，各基站接收机在空口的不同时隙以不同的频点接收上行射频数据，基带控制器从固定的基站接收机接收上行射频数据。

在上行方向上，则基带控制器收取缺省通道的上行数据，如图1中，TRX0收取缺省接收机f0的数据，TRX1收取缺省接收机f1的数据，依次类推。即使接收机进行上行接收的频点随空口的时隙而变化。在上行方向上，基带控制器只接收与其对应的接收机的信号，如TRX0只接收来自接收机机f0的上行信号，TRX1只接收来自接收机f1的上行信号，依次类推。

如图3所示，下行方向，同一发射机在不同帧的同一时隙频点不变，基带控制器在不同帧的同一时隙使用不同的发射机；上行方向，基带控制器在不同帧的同一时隙从同一接收机接收上行信号，但此接收机在同一时隙时改变频点。

在上述混合跳频方式下，下行功率控制(即根据无线环境实时增大或减小发射功率)的实现是一个难点。GSM规范规定BCCH载波必须连续发送并且以最大功率发射，它的时隙0(BCCH信道)不可以进行跳频，但如果时隙1-7为非bcch载频的时隙，例如为配置成公共控制信道(CommonControl Channel，简称CCCH)的时隙，则可以参与跳频。

如图4所示，下行基带跳频下功率控制的方法包括以下步骤：

步骤401，基带控制器收到配置的跳频参数；

步骤402，基带控制器置所有时隙的功率控制标志为不可以功控；

步骤403，判断载频是否参与基带跳频；如果是，执行下一步；

步骤404，循环判断时隙0至7的移动分配列表(Mobile Allocation List)即MA列表中是否包含BCCH频点；如果是，执行步骤405，否则，转到步骤406；

时隙0至7的移动分配列表是指所在跳频组中的各个频点的绝对射频频道号的列表。

步骤405，判断MA列表中是否仅包含BCCH频点；

步骤406，判断该时隙的MA列表中不包含BCCH频点，则置功率控制标志为可以进行功率控制；

步骤407，判断时隙的MA列表中仅包含BCCH频点，则置功率控制标志为不可以进行功率控制；

步骤408，判断时隙的MA列表中既包含BCCH频点又包含非BCCH频点，则置非BCCH频点的BURST功率控制标志为可以进行功率控制；流程结束。

如果BCCH频点参与跳频，则一个小区需要配置三套跳频参数。以一个小区包括三个载频三个频点为例，BCCH频点为ARFCN0，非bcch频点有ARFCN1，ARFCN2。则：

bcch载频的时隙0         频点是ARFCN0

非bcch载频的时隙0       频点是ARFCN1，ARFCN2

bcch载频的时隙1～7      频点是ARFCN0，ARFCN1，ARFCN2

非bcch载频的时隙1～7    频点是ARFCN0，ARFCN1，ARFCN2

为此，跳频系统中引入跳频组的概念，即一个小区的跳频频点根据需要分裂为更小的跳频频率的集合，这个集合就是跳频组，如上所述例子，该小区就划分为三个跳频组，跳频组1为ARFCN0，跳频组2为ARFCN1，ARFCN2，跳频组3为ARFCN0，ARFCN1，ARFCN2。进行下行功率控制时，如跳频组频点列表中不包含BCCH频点，如跳频组2，对下行数据进行下行功率控制；如跳频组频点列表中仅仅包含BCCH频点，如跳频组1，则使用最大发射功率发送下行数据，如跳频组频点列表中既包含BCCH频点也包含非BCCH频点，则跳频频点是非BCCH频点时进行下行功率控制，跳频频点是BCCH频点时使用最大发射功率发送下行数据。通过对下行功率的实时控制，可进一步降低系统内的相互干扰，提高系统容量。

如图5所示，由于发射机做闭环功率控制需要用到上一个时隙和下一个时隙的动态和静态功率等级，但这些参数有可能是别的载波的参数，因此需要接收的载波的发射机将功率控制参数(功率等级和斜坡信号类型)上报给基带控制器，基带控制器做功率决策后将功率控制字下发给发射机。本发明在发射机给基带控制器的帧中断和时隙中断外，引入一个功率控制数据中断。

本身接收载波的发射机接收串行数据就有延时，为了在调制发送前及时做功率调整，发射机在收到功率控制数据后，立即以功率控制中断方式上报基带控制器，基带控制器做出功率控制决策后立即将功率控制字下发到发射机。同时为了防止当基带控制器1向发射机2发送功控参数和burst数据时传输出错(例如有信号干扰，硬件接触不良等未知原因)，引入了循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，简称CRC)校验字节，这样当发射机2校验发现提取的功控参数出错，就向基带控制器2上报的功率开关强制置0(关功率)，同时增加一个跳频参数传输错的告警。

基站控制器向基站发射机发送的下行数据保护数据格式如下表所示：

其中，FH_MODE的值，00-不跳频；01-基带跳频；02-射频跳频；

SWAP_NO的取值为0～11；

PWR_SWITCH的取值，0-关功率，1-开功率；

PWR_CLASS表示静态和动态功率等级；

PLL_PARA表示锁相环参数；

LOCATION表示载频所在槽位号；

DATA表示下行数据；

CRC表示校验位。

实施例二：

在此实施例中采用方式二进行混合跳频的数据传输。具体说明如下：

(1)下行方向，基带控制器将下行基带数据向固定的基站发射机发送，基站发射机在空口的不同时隙上以不同的频点发射下行数据。

对下行数据采用射频跳频时，BCCH信道不能参与跳频，则不需对下行数据进行功率控制。

(2)上行方向，基站接收机以固定频点从空口的不同时隙上接收上行数据，基站接收机将各载波的上行数据分时复用到上行串行数据总线上发送，在各频点对应的上行串行数据总线时隙上发送此频点的上行数据；基站控制器在基站发射机的频点对应的上行串行数据总线时隙上接收上行数据。

串行总线上分时的时隙数目与小区内的基带跳频频点数一致并且时隙号与频点号一一对应。如表1所示(以小区内参与基带跳频的频点数是三个频点为例)。

表1

参与基带跳频频点号	上行串行数据总线时隙号
		ARFCN0	0
ARFCN1	1
		ARFCN2	2

基站接收机接收到上行数据后，根据其频点查表1所示的表中对应的串行时隙号，在上行串行数据总线的此时隙时发送上行数据；基带控制器随跳频序列的变化接收不同时隙的上行数据。从而实现了上行的频率分集。

上述混合跳频的数据传输，发挥基带跳频和射频跳频各自的优势，达成了二者的有机结合和优势互补，可以降低干扰，又可以降低功率损耗，扩大基站覆盖。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种混合跳频的数据传输方法，包括：

基站采用跳频方式处理下行数据和上行数据，并且所述基站处理下行数据的跳频方式与处理上行数据的跳频方式不同。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述基站以基带跳频方式处理下行数据，具体包括：

基带控制器将各载波的下行基带数据分时复用到下行串行数据总线上发送，在各频点对应的下行串行数据总线时隙上发送此频点的下行基带数据；基站发射机在此基站发射机的频点对应的下行串行数据总线时隙上接收下行基带数据，并以此频点将接收到的下行基带数据在空口的不同时隙上发送；

所述基站以射频跳频方式处理上行数据，具体包括：

各基站接收机在空口的不同时隙以不同的频点接收上行射频数据，基带控制器从固定的基站接收机接收上行射频数据。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，

广播控制信道频点参与基带跳频的情况下，将小区内的跳频频点分为多个跳频组；跳频组中只包含所述广播控制信道频点时，使用最大发射功率发送下行数据；跳频组中只包含非广播控制信道频点时，对下行数据进行下行功率控制；跳频组中既包含所述广播控制信道频点又包含非广播控制信道频点时，以非广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，对下行数据进行下行功率控制，以广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，使用最大发射功率发送下行数据。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，

在进行下行数据功率控制过程中，所述基带控制器向基站发射机发送功率控制字后，基站发射机以功率控制数据中断的方式向所述基带控制器返回此基站发射机对应频点上的功率控制参数。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述基带控制器向基站发射机发送功率控制字时，在此功率控制字中增加循环冗余校验数据。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述基站以射频跳频方式处理下行数据，具体包括：

基带控制器将下行基带数据向固定的基站发射机发送，基站发射机在空口的不同时隙上以不同的频点发射下行数据；

所述基站以基带跳频方式处理上行数据，具体包括：

基站接收机以固定频点从空口的不同时隙上接收上行数据，基站接收机将各载波的上行数据分时复用到上行串行数据总线上发送，在各频点对应的上行串行数据总线时隙上发送此频点的上行数据；基站控制器在基站发射机的频点对应的上行串行数据总线时隙上接收上行数据。

7、一种混合跳频的数据传输系统，包括基带控制器、基站发射机、基站接收机，其特征在于，

所述基带控制器，用于将各载波的下行基带数据分时复用到下行串行总线上发送，在各频点对应的下行串行数据总线时隙上发送此频点的下行基带数据；还用于从固定的基站接收机接收上行射频数据；

所述基站发射机，用于在此基站发射机的频点对应的下行串行数据总线时隙上接收下行基带数据，并以此频点将接收到的下行基带数据在空口的不同时隙上发送；

所述基站接收机，用于在空口的不同时隙以不同的频点接收上行射频数据。

8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基带控制器包括下行数据功率控制模块，

所述下行数据功率控制模块，用于在广播控制信道频点参与基带跳频的情况下，将小区内的跳频频点分为多个跳频组；跳频组中只包含所述广播控制信道频点时，使用最大发射功率发送下行数据；跳频组中只包含非广播控制信道频点时，对下行数据进行下行功率控制；跳频组中既包含所述广播控制信道频点又包含非广播控制信道频点时，以非广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，对下行数据进行下行功率控制，以广播控制信道频点为跳频频点进行下行数据发送时，使用最大发射功率发送下行数据。

9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述基站发射机，还用于在收到基带控制器发送的功率控制字后，以功率控制数据中断的方式向所述基带控制器返回此基站发射机对应频点上的功率控制参数。

10、一种混合跳频的数据传输系统，包括基带控制器、基站发射机、基站接收机，其特征在于，

所述基带控制器，用于将下行基带数据向固定的基站发射机发送；还用于在基站发射机的频点对应的上行串行数据总线时隙上接收上行数据；

所述基站发射机，用于在空口的不同时隙上以不同的频点发射下行数据；

所述基站接收机，用于以固定频点从空口的不同时隙上接收上行数据，基站接收机将各载波的上行数据分时复用到上行基带跳频串行总线上发送，在各频点对应的上行串行数据总线时隙上发送此频点的上行数据。

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