CN1055848A

CN1055848A - 便于频率跳跃的互连和处理系统

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Publication number: CN1055848A
Application number: CN91100769A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·D·科特进; 斯蒂芬·L·斯皮尔
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1991-10-30
Anticipated expiration: 2006-02-06
Also published as: MX174071B; KR960008986B1; IE910375A1; PL288976A1; JP2652463B2; PL167432B1; DE69125948T2; DK0573412T3; MY116329A; CA2071526C; PT96678B; YU19791A; EP0573412B1; WO1991012681A1; PT96678A; CN1022157C; KR920704485A; ES2100227T3; EP0573412A1; EP0573412A4

Abstract

在一个系统中不用基带跳跃单元(100)便于信息的频率跳跃的方法和装置，在多个无线电通信单元 (215和225)，处理单元(210和220)，和信息链路 (147)之间共享公共TDM总线(135或140)，其中处理单元(210和220)提取话务信道信息，分组和/ 或不分组该信息，和把同样的信息返回给公共总线 (135或140)，由该信息链路(147)或无线电通信单元(215和225)进行检索。

Description

本发明总的讲是涉及无线电通信系统，特别是描述在蜂窝状无线电话通信系统中信息处理和信号互连以便于频率跳跃的结构。

蜂窝状无线电话系统使用多个无线电网孔地区，它们通过通信链路接到移动系统专用的中心局，称为移动交换中心（MSC）。这个MSC接到本地公众交换电话网络（PSTN），便于移动用户接入固定电话网络。移动话务典型地是在适当的基站和该MSC之间通过陆地链路进行通信。有时利用中间交换点进行通信。通信的话务基本上是发送到用户和从该用户接收的话音和/或数据信号。

传统的网孔区包括多组无线电收发信机，用于发送信息到该用户和从该用户接收信息。下行线（基地站到移动台方向），在MSC的遥控下，这些收发信机经由信息链路获得一条或多条信道。这些话务信道的信号进行适当地处理，由该收发信机在无线电信道上发送出去。在上行线方向，信息由一个收发信机在一条无线电信道上接收，然后进行处理并送回该MSC。

众所周知，在传统的模拟蜂窝状系统中，每个收发信机（它提供单条无线电信道）只处理单条信息话务信道。对于话音，必要的下行线处理可包括像适当的音频整形，加上控制信号，或信号压缩的处理。在较新的数字系统中，如GSM泛欧数字蜂窝状（PEDC）系统，使用TDMA信道结构，每个无线电信道收发信机（也支持单条无线电信道）提供多条话务信道。在PEDC中，每条无线电信道有8个时隙，每个时隙支持一条全速率的话务信道。因此，每个收发信机提取8个话务信号，其中每个信号必须进行某种形式的处理，如信道编码，加密，数字语声编码，分组化，或其它合适的处理。一般地，网孔区收发信机的所有功能根据它们服务的逻辑话务信道划分。上行线（移动台至基站方向），在特定的无线电信道上从移动台接收的信号被接收并进行适当地译码。这个信息经过相应的通信链路组转发到MSC。但是，较新的蜂窝状系统提供以前的蜂窝状系统没有提供的能力。多频蜂窝状无线电话系统，如PEDC，使用频率跳跃以便改善在干扰情况期间系统的性能，并减小由实际障碍物引起的信号衰落的影响或其它原因的信号影响。频率跳跃是在通话期间通过把话务信道的信息（包括话音和/或数据）转移到不同发送频率实现的。这种技术在频谱展宽技术中是熟知的，在利用随机信道编码时特别有用。本质上，话务信号在称为跳跃频率组的很多频率上被展宽。这里该信号的某些部分可能经受严厉的降低或干扰，仅使用所接收的好信息，该编码允许可接受的信号重建。

在如PEDC的系统中，使用在本技术领域的知道的固定调谐谐振腔，多个固定频率发射机可以被接到同一天线。但是，这只在馈送给该调谐谐振腔的发射机频率是固定时才能进行。在这些形式的系统中，下行线频率跳跃是用多个发射机实现的，每个发射机调谐到一个不同的频率。固定调谐谐振腔提供把多个发射机组合到同一天线的有效方法，以便不经受一般与宽带无源组合器有关的功率损失而同时发送多个频率。典型地，一个发射机分配给一个固定调谐谐振腔。因此，当使用频率跳跃时，话务信道信息必须进行处理，分组化，和发送到属于特定频率跳跃组的适当发射机。把话务信道的信息的适当部分发送到适当的发射机已证明是困难的。

在蜂窝状系统的基站提供这个能力一般要求增加基带跳跃单元（BBHU），便于频率跳跃。其中基带包括已被调制到载频之前出现的任何信息。BBHU可以是任何数字交换器或选路器，如本技术领域公知的一个附加的TDM总线交换器。时分交换技术的更详细情况可以在1982年于纽约由John Wiley and Sons公司出版的、John C.Bellamy.ph.d著的文章“数字电话”中找到。在话务信道处理单元和多个RF收发信机之间，BBHU是硬接线的。这个附加的硬件对基站的布置（设备机箱的尺寸）的复杂性，安装，故障忍耐力，成本，和整个系统的可靠性有直接的影响。由于基站更加复杂，维持期望的功能性而基本上不减低可靠性或基本上不增加每个基站的规模或成本变得迫切了。

图1说明在PEDC无线电话系统中使用BBHU便于下行线频率跳跃的情况。作为例子在单个基站五个载频跳跃用于两个独立的天线部分（170）。从移动交换中心（MSC）（145）来的基站话务信道经通信链路（147）被收到，并利用总线扩展装置（150和155）接到TDM总线（135和140）。处理单元组（160和165）接到TDM总线并接收需要分组的话务信道信息。这个话务信息由处理单元（160和165）进行处理和分组。然后BBHU（100）必须把每个信息组发送到合适的发射机（115和120），这样从一条给定的话务信道来的多个信息组被分配到多个发射机。该分配是这样的：每个发射机在PEDC的无线电信道的脉冲串协议（TDMA）相一致的时间接收它的信息组。正如前面已叙述的，该调谐谐振腔（125和130）用于把固定调谐的发射机组合到一个天线（132和134）上。

目前的系统一般使用多个处理单元（105和110）来实现处理功能，它最少包括分组，每个功能指定给一个特定的话务信道组和单个收发信机（115和120）。例如，处理单元1（160）可以指定给收发信机1（161），在不需要频率跳跃时为八条话务信道执行预先指定的发送方案。频率跳跃要求：分组的信息发送给不同发射机，不必是执行该处理的专用于该特定处理单元，因此需要一个BBHU。

在PEDC中，每条无线电信道支持8个无线电TDM时隙，因此8条全速率话务信道在每个处理单元（160和165）中进行处理。这里5条无线电信道用于频率跳跃，有40条全速率话务信道。对于任何一个无线电TDM时间帧，40话务信道的每条信道具有在5条无线电信道的一条信道上传送的信息组。在很多无线电TDM时间帧范围内，5个频率跳跃组中每个无线电信道收发信机将发送从全部40条话务信道发出的信息。

对于上行线基带跳跃，与单话务信道有关的信息组由不同的接收机在不同频率上接收。然后这些多个信息组必须通过BBHU（100）发送到合适的处理单元。在这之后该处理单元把所有的相同话务信道的信息组组合和处理为单个话务信号，并在TDM总线（135和140）上把这个已处理的信息发送到通信链路（147）和送回到该MSC（145）。

由于上述原因，传统的系统结构方法已证明不适合于经济地支持一些新蜂窝状系统特性和能力，包括频率跳跃。为了大大地增加系统的可靠性和减小硬件互相的复杂性以及整个系统的成本，需要不用附加的基带跳跃单元而便于频率跳跃。

这些和其它的需要由下面叙述的使用便于频率跳跃的互连和处理系统已基本上满足了。该系统包括把至少一条信息链路，如至少传送一条逻辑话务信道的链路，通过公共总线实用地连接到多个通信单元，如发射机或接收机，以及也把至少一个处理单元实用地连接到该公共总线。或者由至少一条信息链路或者由多个接收机通过该总线对转发信息的一部分进行处理，如分组为一个已处理的信号。由该处理单元把已处理的信号返回到该总线，用于多个通信单元中的至少一个单元进行通信或者经过该信息链路进行通信。因此，该系统使用同一总线从至少一个处理单元发送分组的信息到多个通信单元，和另外地发送原始未分组的信息。根据本发明，处理单元具有从该总线提取信息，处理该信息和把它返回到同一总线的能力。

一个实施例叙述使用多个处理单元的情况，其中每个处理单元是专用于一个收发信机的。对于下行线通信，总线是TDM总线，处理单元从一个特定的时隙读出未分组的信道信息，分组该信息和把这个已处理的信号返回到同一总线用于多频传输。每个处理单元只提取特定给它相关发射机的已处理信息，并把这信息转发给它相关的发射机，以指定给该发射机的频率进行传输。

上行线，当从多个接收机接收信道信息时，至少一个处理单元提取和处理该信息，把多个接收的信息组组合为至少单个的已处理信号并把已处理的信号返回到该总线。之后已处理的信号从公共总线被取出并通过信息链路转发给与另一个用户单元或地面单元互连的MSC。

处理信息还可包括像编码，信道译码，加密，解密，语音速率变换，数据速率变换，数据协议变换，或者任何其它的可适用的处理技术的处理。

图1是用于提供频率跳跃的现有技术系统的方框图。

图2是总的描述本发明的一个实施例的方框图。

图3是描述根据本发明在公共总线时隙中信息分配的一个实施例的图。

图4是根据本发明使用一个处理设备作频率跳跃的另一个实施例的方框图。

最佳实施例在蜂窝状无线电话基站的前后关系中被仔细考虑了，这里，至少一条话务信道的信息，如从一个会话来的数字语音，被处理为多个信息组，并和具有固定频率的多个无线电信道通信。假定上行线频率跳跃是通过本技术领域公知的快速接收合成器提供的，这个实施例描述的第一部分是特定为下行线（从基站到用户单元的传输）频率跳跃。后面部分经过固定频率接收机寻址接收的话务信息。正如本技术领域普通技术人员知道的，本发明很容易应用于其它类型的频率跳跃通信系统，如光波频率跳跃系统。

图2说明取消蜂窝状系统基站中的BBHU时本发明用于频率跳跃的情况，这个系统包括根据本发明接到信息链路（147）的MSC（145），公共TDM总线（135，150，155，140），处理单元（210和220），和连接到固定调谐谐振腔组合器（125和130）的固定调谐发射机（215和225），该组合器接到天线（132和134）。

在下行线通信情况下，至少一条包含语音和/或数据信息的逻辑话务信道经过TDM总线（135，150，155，140）分配给处理单元（210和220）。如本技术领域普通技术人员已知道的。任何合适的总线也可以被使用，包括具有同步或异步总线的串行或并行总线的组合。最佳实施例包括第二TDM总线，当第一TDM总线故障时，用于改善该系统的故障忍耐性。但是，如本技术领域普通技术人员已知道的，这种允余不是在所有的应用中都适合。

本发明使用图1的现有总线从信息链路（147）把原始信息传递给多个处理单元（210和220），以及从该处理单元把语音信息分组到合适的固定调谐发射机（215和225）便于频率跳跃。该总线有一个起着交换器作用的时隙互换器（TSI），用于把进入该交换器的信息从入总线（从处理单元和其它外围设备输出）交换到出总线（进入该处理单元和其它外围设备），正如本技术领域公知的。如本技术领域普通技术人员已知道的，其它TDM总线结构可以等效地应用。

处理单元（210和220）提取从它的入TDM总线的链路（147）转发的至少一条话务信道上的至少一部分信息。DSP（213）信道编码该信息，分解它，然后把该信息从至少一条逻辑话务信息分为多个信息组，如本技术领域公知的那样。一旦该信息被处理为多个信息组，该处理单元在预定的时隙把这个已处理的信息返回给同一条TDM总线，这里，信息组可以由至少一个处理单元在以后检索。其它的处理形式可以由处理单元（210和220）执行，如加密，语音编码或译码，数据率变换，数据协议变换，或任何其它可适用的信息处理技术。除外，该处理单元提供控制信息，如发射机功率调节和与已处理的信息一起的接收机控制参数。

发射机（215和225）通过处理单元（210和220）实用地连接到TDM总线，以允许该处理单元把分组的信息直接传送给发射机。适当的处理单元（220）从适当的时隙提取已处理的信息，并发送分组信道编码的信息给它的专用发射机。根据频率跳跃顺序它计算、TDM总线证实指派和分配，那个处理单元知道取出那个数据。从同一总线检索这信息是由那个处理单元完成的，那个处理单元是和具有所期望频率的特定发射机有关。

因此，如本技术领域知道的，TDM总线（135和140）同时提供与特定话务信道有关的没有分组的信息的路由，以及与特定频率有关的分组信息。不像处理单元和与BBHU有关的路由系统那样，本发明在时隙中把已处理的信息发回现有的TDM总线，这些时隙由合适的外围设备在以后存取，从而执行频率跳跃方案。这个方案不需要任何附加的跳跃单元。TDM总线（135和140）上足够过剩的可用能力用来发送经过多个频率而不是通过分开的BBHU通信的信息。

本技术领域的普通技术人员知道，从公共总线提取信息和把信息返回给公共总线可用很多其它合适的方法实现。例如，检索处理单元根据系统的特性可以从相同的预定时隙，预定而变化的时隙或这两类的组合读出它的必要信息。或者例如，返回处理单元可以把已处理的信息返回给预定而变化的时隙。可以任选地有益地使用现有TSI与TDM总线可用的交换能力的便利。

上行线，一条话务信道接收的话务信息的多个信息组从多个固定频率接收机发送给公共TDM总线。至少一个处理单元从该总线提取一条信道的多个时隙，把一条话务信道的多个信息组组合入单条话务信道，并把单条话务信道返回给与MSC通信的同一总线。正如本技术领域普通技术人员知道的，处理单元可以对多个信息组提供附加的处理。如信道译码，解密，数据提取，比特重新安排，或者任何其它的特定应用可能要求的合适的处理。

图3描述信息如何分配给时隙的一个例子，其中125微秒TDM帧（300）用于实现下行线基带跳跃。每条话务信道的一个固定时隙（305）传递从信息链路传送来的未分组的信息（原始下行线信息）。一个特定处理单元寻址该帧中的这个特定时隙并提取这信息。这信息被处理，这样要求每个信息组以特定频率发送。该处理单元使用这信息专用的5时隙序列（310）把这个分组的信息返回给该总线，以便允许由与期望的单频发射机有关的适合的处理单元以后的检索。该适合的处理单元可以是执行该处理的那个单元，或者接到该总线的任何处理单元。该适合的处理单元使用预定的算法从TDM总线提取那个5时隙序列（315），它们是以它的专用发射机的频率发送的。

图4描述从信息链路发送信息到多个固定频率收发信机（410）的单个处理单元（400）。如本技术领域普通技术人员知道的，这些收发信机能够以电磁频谱内的任何频率进行通信。只有一个处理单元提取未处理的信息，为所有的收发信机（410）进行分组处理（和其它必要的处理），和把它返回给同一总线。各个收发信机检索（或存储）指定以它相关的频率发送（或接收）的信息。

如本技术领域普通技术人员知道的，在上面叙述的系统内，处理能力与其它级组合的其它变化可以是等效适合的而无损于本发明的范围和精神。例如，一个实施例可包括处理能力与收发信机功能的组合，进一步减少处理板与收发信机之间的电缆互连。还有，例如，所述的任一条话务信道的信号处理可以安排在经公共总线通信的所有的多个不同的处理单元之间。这样可能是提供具体能力，如加密，作为公共资源所期望的概况。

Claims

1、在一个通信系统中为了便于频率跳跃。从至少一条信息链路(147)向多个工作在不同频率的发射机(215和225)传送信号信息(305)的一种方法，其特征在于以下步骤：

通过公共通信总线(135或140)把至少一条信息链路(147)实用地连接到多个发射机(215和225)，

把至少一个处理单元(210和220)实用地连接到该公共总线(135或140)，

在至少一个处理单元(210和220)中，把经过该总线(135或140)从至少一条信息链路(147)转发的信号信息(305)的至少一部分处理为已处理的信号(310)；以及

用多个发射机(215和225)中的至少一个发射机把已处理的信号(310)返回给通信总线(135或140)，这样信号信息(305)和已处理的信号(310和315)同时复用在公共通信总线(135或140)上，而且提供了频率跳跃而不要基带跳跃设备(100)的帮助。

2、根据权利要求1的方法，其中至少一条信息链路（147）带有至少一条逻辑话务信道。

3、根据权利要求2的方法，其中该逻辑话务信道至少包括下列之一：

语音业务;和

数据业务。

4、根据权利要求1的方法，其中至少一个处理单元（210和220）处理专用于至少一条特定的逻辑话务信道的话务信道信息。

5、根据权利要求1的方法，其中至少一个发射机（215和225）通过从耦合器组中选择的装置实用地连接到该总线（135或140）。其特征是至少一个是：

处理单元（210和220）;和

至少一个固定频率组合器。

6、根据权利要求1的方法，其中处理步骤进一步的特征在于以下步骤：

把至少一部分的逻辑话务信道划分为经过至少一个发射机（215和225）进行通信的信息组;

对至少一部分的信号信息（305）进行信道编码;以及

对至少一部分的信号信息（305）进行加密。

7、根据权利要求1的方法，其中该总线（135或140）包含TDM总线。

8、在一个通信系统中为了便于频率跳跃，从多个接收机（215和225）发送接收的信号信息（305）到至少一条信息链路（147）的方法，其特征在于以下步骤：

通过公共通信总线（135或140）把至少一条信息链路（147）实用地连接到多个接收机（215和225）;

把至少一个处理单元（210或220）实用地连接到该公共总线（135或140）;

至少在一个处理单元（210和220）中，把经过该总线（135或140）从多个接收机（215和225）转发的接收信号信息（305）的至少一部分处理为已处理的信号（310）;以及

经过至少一条信息链路（147）把已处理的信号（310）返回给通信总线，这样，接收的信号信息（305）和已处理的信号（310和315）同时复用在公共通信总线（135或140）上，而且提供了频率跳跃而不要基带跳跃设备（100）的帮助。

9、根据权利要求8的方法，其中处理步骤进一步的特征在于以下步骤：

把从接收机（215和225）转发的多个信息组组合入单个话务信道;

把从多个接收机（215和225）转发的接收信号信息（305）的至少一部分解密;以及

把从多个接收机（215和225）转发的接收信号信息（305）的至少一部分进行信道译码。

10、根据权利要求8的方法，其中TDM总线（135或140）对蜂窝状无线电话基站中从RF接收机（215和225）来的至少一条话务信道的多个信息组进行耦合。

11、在蜂窝状无线电通信系统中便于频率跳跃的一种方法，其特征在于下列步骤：

经过总线（135或140）把信号信息（305）发送到至少一个处理单元（210或220），

至少在第一处理单元（210或220）接收该信号信息，

在该至少第一处理单元（210或220）从该接收的信号信息（305）中产生多个信息组（310），

把多个信息组（310）送回给该总线（135或140），

由多个无线电通信单元（215和225）从该总线实用地存取多个信息组，和

以与多个存取无线电通信单元（215和225）相关的频率发送多个信息组（310或315），这样，信号信息（305）和信号信息组（310和315）同时复用在该总线（135或140）上，并提供频率跳跃而不要基带跳跃设备（100）的帮助。

12、根据权利要求11的方法，其中每个信息组经过TDM总线（135或140）发送，而且是指定给预定的无线电通信单元（215或225）。

13、根据权利要求11的方法，其中该处理单元（210或220）与无线电通信单元（215或225）和TDM总线（135和140）二者进行接口。

14、在蜂窝状无线电话通信系统中为便于频率跳跃，用于从至少一个信息链路（147）发送信号信息（305）到多个通信单元（215和225）的一种设备，其特征在于：

为至少一条信道提取信号信息的至少一部分，经公共通信总线（135和140）转发到至少一条信号链路（147）和多个通信单元（215和225）的装置（210和220），

实用地连接到提取装置（215和220）的装置（213），用于把提取的信号信息（305）处理为已处理的信号（310），和

实用地连接到处理装置（213）的装置（210和220），用于由多个通信单元（215和225）中的至少一个单元把已处理的信号（310）返回给该总线（135和140），这样，信号信息（305）和已处理的信号（310和315）同时复用在公共通信总线（135和140）上，并提供频率跳跃而不要基带跳跃设备（100）的帮助。

15、根据权利要求14的设备，其中处理装置（213）进一步的特征在于：

把提取信号信息划分为由通信单元（215和225）以不同的固定频率发送的多个信息组（310）的装置;以及

把多个信息组（310）组合入至少单条逻辑话务信道。

16、根据权利要求14的设备，其中处理装置（213）进一步的特征在于：

一个加密装置，用于加密该信号信息（305）;

一个解密设备，用于对从RF接收装置（215或225）接收的信号信息进行解密;

信道编码装置，用于对已处理的信号（310和315）进行信道编码;和

信道译码装置，用于对已处理的信号（310和315）进行信道译码。

17、根据权利要求14的设备，其中多个通信单元（215和225）是从无线电通信设备组中选出的，其特征是：

接收机;和

发射机。

18、在蜂窝状无线电话通信系统中，在多个发送装置（215和225）之间便于频率跳跃的一个系统。其特征在于：

经过公共通信总线（135或140）实用地连接到多个发送装置（215和225）用于发送与至少一条逻辑话务信道有关的信号信息（305）的装置，

实用地连接到公共总线（135或140）用于与该总线接口的装置（210和220），该接口装置（210和220）还包括：

（1）至少提取信号信息（305）中的一部分的装置，

（2）实用地连接到提取装置的装置，用于把信号信息（305）的至少一部分分组为多个信息组（310），

（3）实用地连接到分组装置的装置，用于把信号信息组返回给该总线（135或140），和

该发送装置（215和225）包括实用地连接到该总线的检索装置，用于从该总线读出该分组信号信息（310和315），因而分组的信号信息以与该检索发送装置（215和225）相关的一个频率发送，这样，信号信息（305）和分组信号信息（310或315）同时复用在公共通信总线（135或140）上，并提供频率跳跃而不要基带跳跃设备（100）的帮助。