CN1059068C - 一种基于泛欧数字无绳电话标准技术的无线用户环系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信技术领域，特别涉及采用泛欧数字无绳电话标准(DECT)的无线用户环系统设计。

本发明提出一种采用DECT标准的无线用户环系统，其特征在于包括与交换机相连的由多个标准DECT手机电路共用一付天线组成的端台，具有两付天线的远端基站，一付用于与端台通信的定向天线，另一付用于与该基站200米范围的多个标准DECT手机通信的全向天线。

本发明的系统构成简单，可采用现有模块及器件，通信距离可达5公里，用户在半径200米范围内可移动，若无移动要求，还可将通信距离延长到10公里。

Description

一种基于泛欧数字无绳电话标准技术的无线用户环系统

本发明属于通信技术领域，特别涉及采用泛欧数字无绳电话标准(DECT)的无线用户环系统设计。

最近，国内外对于无线用户环路技术的开发比较活跃，国外各大通信公司都相继推出了这类产品，如基于泛欧数字无绳电话标准(DECT)体制系统就是其中一类产品。

DECT是欧洲电信标准委员会(ETSI)于1992开始制定的泛欧数字无绳电话标准，1995年通过，DECT标准支持双向呼叫、数据传输。它采用时分多址、时分双工，一个频道划分为12对时隙，每个收发信机支持12对通话，基站平时发送一个广播消息时隙(dummy_bearer，哑载体)，包含基站的功能配置、下一帧扫描接收的频率、哪一些时隙已被占用，呼叫手机的号别、广播消息中包括基站可支持几个频率等。

目前基于DECT标准的无线用户环产品，其与交换机接口部分采用基站工作方式，远端用户工作在手机方式或直接采用DECT手机，它在保持原有DECT特点的同时又有以下缺点：第一，由于DECT是用于微蜂窝的标准平均每信道发射功率为10毫瓦，采用零增益天线，通信距离只有200米左右。

第二，要实现远距离传输，基站和远端无线用户都要采用定向天线，而远端用户只能把定向天线固定，无线的可移动性不能体现出来。

第三，由于是时分双工方式，收发保护间隙是48μs，最远通信距离限制在5公里以内。

目前国外有些公司为解决可移动性和增加通信距离，采用无线中继器，有以下两种方式：一种为直放型，由与交换机相连的无线用户环端站(采用DECT基站方式)，中继器和远端DECT手机构成，如图1所示，DECT标准是采用时分双工，在端站发送信号的时隙期间，中继器接收基站发送的信号直接放大，从另一付指向远端的天线中发射出去中间几乎无延时，同样在手机发射信号的时刻，中继器接收手机发送的信号，直接放大，从指向基站的天线发射出去。这种方式虽可带来用户的可移动性，但由于仍受时分双工限制，最大通信距离仍在5公里以内，此外，中继器需专门设计，不能使用市场上现有的DECT射频模块，且整个系统较复杂，不通用。另一种为转接型，如图2所示，与上述直放型的区别在于这种方式的中继器内部相当于一多个手机与一个基站的组合。手机功能电路与公共交换网的DECT基站通信，基站功能电路与远端的DECT手机通信，内部两部分功能电路有线连接，在这种方式中，每加一个中继器时延时10ms，使得整个协议处理，主要在呼叫建立开始与标准不同，该系统需要2个以上射频模块，话音还需存贮、转发、处理比较复杂。

本发明的目的在于提出一种采用DECT标准实现无线用户环路的新的技术方案，可采用市场通用模块及器件，使得系统构成简单，系统在不增加中继器的前提下，即能达5公里的通信距离，又能提供用户半径200米左右的可移动性能，若无移动性要求，还可将通信距离延长到10公里。

本发明提出一种采用基于泛欧数字无绳电话标准的无线用户环系统，其特征在于包括与交换机有线联接的由多个基于泛欧数字无绳电话标准手机电路共用一付天线组成的端站，具有两付天线A、B的远端基站，其中一付为用于与所说端站通信的定向天线A，另一付为用于与分布在该基站200米范围的多个基于泛欧数字无绳电话标准手机通信的全向天线B。

本发明的另一种采用基于泛欧数字无绳电话标准的无线用户环系统，其特征在于包括与交换机有线联接的由多个基于泛欧数字无绳电话标准的手机电路共用一付天线组成的端站，具有两付天线A、B的远端基站，其中一付为用于与所说端站通信的定向天线A，另一付为用于与一个离该基站距离为5公里范围的具有定向天线的用户固定台通信的定向天线B。

上述的天线用户环系统，还包括可通过用户接口电路以普通电话线联接的多个普通电话机的基站。

上述方案可以单独组成系统也可以混合方式构成系统。本发明所述的端站包括与交换机相联的多个DECT手机电路，每个手机电路包括电话接口电路、振铃检测、模拟摘挂电路、ADPCM数字摸拟话音变换器、突发模式控制器、微处理器、程序和数字存储器、一个射频模块及各个手机电路以时分复用的一付天线，所说的电话接口电话、振铃检测、模拟摘挂电路组成一整体模块A，该模块A输入端与交换机相连，其输出端接数字模拟语音变换器的一端，语音变换器的另一端与射频模块输入端相连，该射频模块的输出端与天线相连，所说的微处理器、程序数据储存器组成一整体模块分别与所说的模块A、突发模式处理器相连。如图3所示，与交换机连可用二线电话线连接方式，也可使用数字中继方式。

上述端站还可将所有手机话路的突发模式控制器共同接于一个射频模块，共同使用一个射频模块和一付天线，系统使用一个频率。即每个手机电路包括电话接口电路、振铃检测、模拟摘挂电路、ADPCM数字摸拟话音变换器、突发模式控制器、各个手机话路共同的一付天线，以及与各话路相连的微处理器CPU、程序、数据存储器；每个手机的电话接口电话、振铃检测、模拟摘挂电路组成一整体模块A，该模块A输入端与交换机相连，其输出端接数字模拟语音变换器的一端；所有手机的语音变换器的另一端与一个共用的射频模块输入端相连，该射频模块的输出端与天线相连，所说的微处理器、程序数据储存器组成的一整体模块分别通过总线与每个手机的模块A、突发模式处理器相连。如图4所示。

本发明所述的基站如图5所示，包括连接所说的两付天线的切换开关(采用PIN管)，与该切换开关相连的由接收解调电路、判决器、GFSK调制、功放电路及频率合成。锁相所构成的射频电路模块(图中虚框所示)，用于控制时分切換2付天线的双天线收发时隙分配电路，分别与该射频模块和双天线收发时隙分配电路通过多条控制线相连的突发模式控制器BMC，该突发模式控制器的另一端连于所说的射频电话模块，用于通过普通电话线连接普通电话的用户接口电路，连接该接口电话和突发模式处理器之间的数字/模拟语音变换器，与该突发模式控制器和双天线收发时隙分配电路相连的微处理器CPU及其由程序、数据存储器、晶振组成的外围电路。

所说的基站通过2付天线分别发送共2个广播时隙，发向用户手机的广播时隙采用符合泛欧数字无绳电话标准的格式，发向端站的广播时隙中的忙时隙位置和广播时隙位置信息采用与端站约定的格式。

基站也可以支持多付天线用于与不同方向的手机通信，具体做法：在上述基站电路基础上增加PIN管开关，双天线收发时隙分配电路多路输出控制多个PIN管开关，从而切换多付天线。

本发明工作过程描述如下：在系统工作一开始，远端基站发送广播消息时隙，由于本发明基站的2付天线是用于与两个方向的手机通信，标准基站的2付天线用于位置分集接收，故本发明的基站2付天线需要分别发送2个广播时隙，以便两方向的手机都可接收到广播消息时隙。

第一、设置天线切换方式：

DECT每一频率分为12对时隙，12对时隙分配给2付天线收发以实现与两方向的手机通信，可以1、3、5、…21、23时隙使用一付天线，2、4…24时隙使用另一付天线，或1、2、5、6、…21、22时隙使用一付天线，3，4…23、24时隙使用另一付天线，或其它类似的分配方案，图5中的双天线收发时隙分配电路完成上述要求的控制信号：8MC产生有100Hz帧同步信号和1200Hz时隙同步信号，时序发生电路把1200Hz信号经分频可产生600Hz信号，或CPU设置直接用1200Hz信号控制天线切换，或设置其它分配时隙方式所需的信号。

第二、选择2个干净时隙发送广播消息时隙；

CPU设置BMC(突发模式控制器)使其控制射频模块中的频率个成器，依次接收10个频率各24个时隙的场强值，由BMC内部A/D转换得到240个场强大小值，从对应于两付天线的值中得到2个干净时隙，再由CPU设置BMC使之控制射频模块向两付天线各发射一个广播时隙。这两个时隙一定是在一帧的前12个发时隙(下行时隙)，且2个广播时隙分别从2付天线上分别发送出去，端站和远端用户手机通过接收各自方向的广播时隙建立同步。

第三、基站定时向两侧发射忙闲时隙位置和广播时隙位置；

如果基站在某一频率的一个时隙上已与一手机通信，此时其它手机就不能在此时隙的其它频率上发起呼叫，因为这时基站不可能在此时隙扫描接收该频率上的呼叫；基站由于射频模块频率跳变时间＞47μs，基站不会扫描一些时隙的呼叫。故基站要在广播时隙上发送忙闲时隙位置消息，以免手机发起无效呼叫。另外，系统发向两方向的忙时隙位置消息是不同的，因基站扫描来自一方的某些时隙的呼叫时，它不会扫描来自另一天线的呼叫。具体的忙时隙位置消息格式可采用以下方式：发向远端用户的格式可用DECT的标准格式，而对于发向交换机侧的端站，可采用非标准格式的忙时隙位置，如采用广播信道的保护格式(reserved)发送。

端站的工作过程结合图3、图4描述如下：

端站的微处理器控制突发模式控制器1(BMC1)来控制射频模块中的锁相环，扫描接收远端基站发射的广播消息时隙，通过广播消息时隙的前32bit的同步头达到比特同步，通过接收该信号中的时隙序号、帧序号，基站的能力等数据，手机群的突发模式控制器BMC1开始与远端基站同步，再由CPU设置其它几个突发模式控制器BMC2，……BMCn，使得每一路都同步，这样在同步过程中不会出现各路占用射频模块，造成冲突。当手机发起呼叫时，参考平时扫描接收的所有时隙的信号场强指示、基站广播的忙闲时隙位置和下一帧基站要扫描的频率数据，选择一频率和时隙发起呼叫，例如用BMC2发起呼叫，对于图4方案的端站，系统只支持一个频率，即每个时隙的频率相同，这样BMC2只要选择一个来被占用的时隙发起呼叫即可，由于系统比特、时隙、帧都已同步，各个BMC可以分时使用一个射频模块，一付天线；对于图3方案，支持多个频率，每一话路时隙用不同的频率，则每个BMC控制各自射频模块的频率，由于系统的比特、时隙、帧已同步，仍可以时分共用一付天线。

系统呼叫过程：

A、交换机用户呼叫远端用户

首先，端站振铃检测电路检测到交换机来的铃流，通过中断或者CPU查询，CPU接收，通过查内部的对应关系表确定是呼叫对应远端有线用户或是无线用户。

接着，CPU从内部信号场强值表中，参考基站发的忙时隙位置，选择一个干净时隙发起呼叫，基站接收响应后建立键路，马上CPU控制BMC发送被叫号码消息，基站接收后，判断被叫是有线还是无线用户，如果被叫是有线用户，马上向有线用户振铃，同时向端站发放叫振铃消息，当有线用户摘机应答，基站发被叫应答消息，手机群收到后，控制模拟摘机电路，模拟摘机。这样通话建立，其过程所表示如下：

端站    远端基站

CC-Setup

--------→

CC-Setup-ACK

←--------

CC-Info

--------→

CC-Info可能多次

--------→

CC-Cakk-proc

     ←--------

CC-Alerting有线用户振铃

     ←--------

     CC-Connect用户摘机，

     ←--------

     通话开始

当基站接收的被叫号码说明是呼叫无线用户时，在向端站发CC-Call-proc时候，通过广播信道呼叫无线用户，无线手机接收到后自动发起建立请求，建立起通信键路后。基站向端站主叫发被叫振铃消息，手机开始振铃，如果用户应答，手机发用户应答消息。基站接收再向端站的主叫发被叫应答消息，开始通话，其过程可表示如下

    远端基站    远端无线用户

        CC-Setup

        -------→

        CC-Alerting

        ←-------振铃

        CC-Connect

        ←-------用户应答

        CC-Connect-Ack

        -------→

        通话建立

B、远端有线用户呼叫交换机用户。

首先、远端基站的用户接口电路检测到用户摘机后，经中断或CPU查询，CPU接收到后向交换机侧端站发呼叫，手机群应答，选择对应的电话线模拟摘机，连接对应的ADPCM转换电路从而建立通信，此时用户可以听到来自交换机的拨号音。

    远端基站    端站

    CC-Setup

    -------→

      CC-Alerting

      ←--------

      CC-Connect

      ←--------

      CC-Connect-Ack

    --------→

       用户可以拨号

c、远端无线用户呼叫交换机用户。

手机向基站发CC-Setup建立请求后，基站向PSTN侧端站发广播呼叫消息，端站接收后即向基站建立链路，当基站确定认端站已与交换机建立起通路后，向主叫无线用户发CC_Connect连接已好消息。此时手机即可听到来自交换机的拨号音，此时呼叫建立成功。

本发明具有以下优点：

第一，不需中继器。

第二，基站与手机群端站可以使用市场现有的射频模块和BMC。

第三，无线用户可以用标准手机。

第四，结构简单，可以是简单的几个DECT手机电路的组合共用一付天线，而基站只是与端站通信时协议上处理与标准DECT稍有不同，而与用户手机通信时与DECT协议一样，硬件变动不大。

附图简要说明：

图1为已有技术采用中继器的直放型无线用户环系统示意图。

图2为已有技术采用中继器的直转接无线用户环系统示意图。

图3为本发明所述的端站结构之一示意图。

图4为本发明所述的端站结构之二示意图。

图5为本发明所述的远端基站结构示意图。

图6为本发明的一个实施例总体组成示意图。

图7为本发明的一个实施例的远端基站组成示意图。

本发明设计出一种基于DECT标准的无线用户环系统实施例，其总体组成结构如图6所示。本系统由具有4路与交换机模拟用户接口连接的端站、离它距离5公里之内的一个接一个普通电话的基站、2个DECT手机、1个接有10db以上增益定向天线的DECT远端固定手机组成。

远端基站如图7所示，包括1个用户接口电路、1路话音模拟数字转换电路(ADPCM)、4个突发模式控制器、1个射频模块、一付10db以上增益用于与端站通信的定向天线、一付0db以上增益全向天线、与用户接口电路和突发模式控制器相连的微处理器CPU以及用于产生控制双天线切换的2分频电路，用户接口电路的作用与一般交换机的用户电路一样，起检测摘挂机、拨号、供电、供给铃流信号。避雷保护、话音2-4线转换等作用(主要采用MITEL公司的MT88610芯片)、突发模式控制器可用菲利普公司的PCD5040，模拟数字话音转换电路采用菲利普的PCD5032、射频模块采用美国国家半导体公司的RTX1902或其它类似产品，微处理器采用DALLAS公司的80C320，程序存储器采用27C512，数据存储器采用62256。

端站包括4个振铃检测电路、4路模拟摘挂机电路、4路话音模拟数字转换电路(ADPCM)、4个突发模式控制器、1个射频模块、一付有10db以上增益定向天线和与各话路和突发模式控制器相连的微处理器CPU，突发模式控制器可用菲利普公司的PCD5040，摸拟数字话音转换电路采用菲利普的PCD5032、射频模块采用美国国家半导体公司的RTXI901或其它类似产品，

远端固定手机采用10db以上增益的定向天线，以提高收发信号质量，便于使用，其它部分与普通DECT手机相同。

远端基站和端站设置只支持一个频率，这样端合可以只用一个射频模块，双天线收发时隙分配电路采用2分频电路，以使时隙平均分配到2付天线，2分频电路把突发模式控制器的输出1200HZ转换成600HZ，使得每2个连续时隙(如0，1两个时隙)用一付天线，这样可以使用频率跳变较慢，需要忙时隙的射频模块。

端站与远端基站通信距离最远可达5公里，远端基站与定向无线固定用户的通信距离可达600米以上，用户手机可在远端基站周围200米半径内移动。

Claims (7)

1、一种采用基于泛欧数字无绳电话标准的无线用户环系统，其特征在于包括与交换机有线联接的由多个基于泛欧数字无绳电话标准手机电路共用一付天线组成的端站，具有两付天线A、B的远端基站，其中一付为用于与所说端站通信的定向天线A，另一付为用于与分布在该基站200米范围的多个基于泛欧数字无绳电话标准手机通信的全向天线B。

2、一种采用基于泛欧数字无绳电话标准的无线用户环系统，其特征在于包括与交换机有线联接的由多个基于泛欧数字无绳电话标准的手机电路共用一付天线组成的端站，具有两付天线A、B的远端基站，其中一付为用于与所说端站通信的定向天线A，另一付为用于与一个离该基站距离为5公里范围的具有定向天线的用户固定台通信的定向天线B。

3、如权利要求1或2所述的无线用户环系统，其特征在于还包括可通过用户接口电路以普通电话线联接的多个普通电话机的基站。

4、如权利要求1或2所述的无线用户环系统，其特征在于所说的端站包括与交换机通过普通电话线相联的多个符合泛欧数字无绳电话标准的手机电路，每个手机电路包括电话接口电路、振铃检测、模拟摘挂电路、数字摸拟话音变换器、突发模式控制器、微处理器、程序和数字存储器、一个射频模块及各个手机电路以时分复用的一付天线，所说的电话接口电话、振铃检测、模拟摘挂电路组成一整体模块A，该模块A输入端与交换机相连，其输出端接数字模拟语音变换器的一端，语音变换器的另一端与射频模块输入端相连，该射频模块的输出端与天线相连，所说的微处理器、程序数据储存器组成一整体模块分别与所说的模块A、突发模式处理器相连。

5、如权利要求1或2所述的无线用户环系统，其特征在于所说的端站包括与交换机相联的多个符合泛欧数字无绳电话标准的手机电路，每个手机电路包括电话接口电路、振铃检测、模拟摘挂电路、数字摸拟话音变换器、突发模式控制器、各个手机话路共同的一付天线，以及与各话路相连的微处理器CPU、程序、数据存储器；每个手机的电话接口电话、振铃检测、模拟摘挂电路组成一整体模块A，该模块A输入端与交换机相连，其输出端接数字模拟语音变换器的一端；所有手机的语音变换器的另一端与一个共用的射频模块输入端相连，该射频模块的输出端与天线相连，所说的微处理器、程序数据储存器组成的一整体模块分别通过总线与每个手机的模块A、突发模式处理器相连。

6、如权利要求1或2所述的天线用户环系统，其特征在于所说的基站包括连接所说的两付天线的切换开关，与该切换开关相连的由接收解调电路、判决器、高斯频移键控调制器、功放电路及频率合成、锁相所构成的射频电路模块，与该切换开关相连用于控制时分切换2付天线的双天线收发时隙分配电路，分别与该射频模块和双天线收发时隙分配电路通过多条控制线相连的突发模式控制器，该突发模式控制器的另一端连于所说的射频电话模块，用于通过普通电话线连接普通电话的用户接口电路，连接该接口电话和突发模式处理器之间的数字/模拟语音变换器，与该突发模式控制器和双天线收发时隙分配电路相连的微处理器CPU及其由程序、数据存储器、晶振组成的外围电路。

7、如权利要求1或2所述的无线用户环系统，其特征在于，所说的基站通过2付天线分别发送共2个广播时隙，发向用户手机的广播时隙采用符合泛欧数字无绳电话标准的格式，发向端站的广播时隙中的忙时隙位置和广播时隙位置信息采用与端站约定的格式。

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