CN1063006C - 时分复用操作的移动通信网，通信方法及移动站 - Google Patents

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Abstract

一种移动通信网络，由具有一定服务区(13)的一个基地台(11)和许多移动台组成。在这种网络中，将处在服务区的第一台(15(1))用作中继台可以在基地台与处在服务区边界附近或边界外的第二台(15(2))之间进行通信。假定各移动台以电池节电运行，且在全面投入运行的第二台的通信区(17)内有中继台。移动通信网络最好以时分多路复用方式运行，各帧由预定数目的时隙组成。

Description

时分复用操作的移动通信网，通信方法及移动站
本发明涉及移动通信网络中的通信，该移动通信网络由一个基地台和许多在基地台服务区内外移动的移动台组成。更具体地说，本发明涉及上述那种移动通信网络的一种通信方法，并涉及上述那种即便有关的移动台是在服务区边界附近或边界外、在基地台与移动台之间也能进行通信的移动通信网络。
1989年日本专利公报(A)273，443公开了现有技术的一种通信网络。该现有技术的通信网络是个无绳电话网络，由许多服务区重叠的基地单元和在各服务区内移动的手机组成。无绳电话网络中的第一基地单元直接与第一单元的各手机通信。第二基地单元直接与第二单元的各手机通信。即使第二单元的手机处在第一基地单元的服务区之外，第二单元某一手机与第一基地单元之间也能进行通信。
这里有可能通过预先令第一单元的其中一个手机与第二基地单元连通以便以第二基地单元作为中继单元。更体地说，第二单元手机与第二基地单元之间能够进行通信。第二基地单元作为中继单元与第一单元的上述一个手机连通。第一单元的该一手机与第一基基单元之间能够进行通信。
由于预先连接在一起，因而第二基地单元靠近第一单元的上述其中一个手机，换句话说，是在第一基地单元的服务区内。第二基地单元在该服务区之外时，第二单元手机与第一基地单元之间不可能进行通信。第二基地单元靠近该服务区的边界时，要完成应进行的通信是有困难的。而且上述现有技术不适用于只有一个基地台的通信网络。
因此本发明的目的是提供这样一种移动通信网络的通信方法，该移动通信网络由一个基地台和在其地台的服务区内外移动的许多移动台组成，用这种通信方法，即使其中一个移动台处在服务区边界附近或服务区边界之外，基地台与该其中一个移动台之间也能进行通信。
本发明的另一个目的是提供本说明开端所述的通信方法，用这种通信方法可以使通信质量优异。
本发明的又另一个目的是提供这样一种移动通信网络，该移动通信网络由一个基地台和在基地台服务区内外移动的许多移动台组成，在这种移动通信网络中，即使其中一个移动台处在服务区边界附近或服务区边界之外，基地台与该其中一个移动台之间也能进行通信。
本发明还有一个目的，即提供本说明书开端所述的那种移动通信网络，该移动通信网络的通信质量优异。
按照本发明的一个方面，用于移动通信网的一种通信方法，所述移动通信网根据时分复用操作并且包括有服务区的基站，在所述服务区中的第一移动站，以及可在所述服务区中移动并在所述服务区的边界之外的第二移动站，其特征在于所述步骤：在所述第一移动站，将在来自所述基站的第一时隙中接收的第一通信信号放置在第二时隙中，用于向所述第二移动站发送；在所述第二移动站的所述第二时隙中，接收从所述第一移动站发送的第一通信信号；在所述第二移动站的第三时隙中，向所述基站发送一个第二通信信号；和在所述第一移动站，将在来自所述第二移动站的所述第三时隙中接收的第二通信信号放置在第四时隙中，用于发送给所述基站。
按照本发明的另一个方面，根据时分复用操作的移动通信网，包括有服务区的基站，在所述服务区中的第一移动站，以及可在所述服务区中移动并在所述服务区的边界之外的第二移动站，其特征在于：当所述第二移动站接近或在所述第二边界之外时，所述第一移动站接收在来自所述基站的第一时隙中发送的第一通信信号，并将所述第一信号放置在一个第二时隙中，以用于在所述第二移动站接收；所述第一移动站接收来自接近或在所述边界之外的第二移动站的，在一个第三时隙中发送的第二通信信号，并将所述第二通信信号放置在一个第四时隙中，以在所述基站接收。
按照本发明的又另一方面。在根据时分复用操作的移动通信网中使用的一个移动站，所述移动通信网包括有服务区的基站，以及可在所述服务区中移动并在所述服务区的边界之外的其它站，其特征在于：所述移动站接收来自所述基站的，在一个第一时隙中发送的第一通信信号，并将所述第一通信信号放置在一个第二时隙中，以在接近或在所述服务区之外，并且有一个覆盖所述基站的通信区的至少一个所述其它基站接收；所述移动站接收来自至少一个所述其它基站的，在一个第三时隙中发送的第二通信信号，并将所述第二通信信号放置在一个第四时隙中，以在所述基站接收。当所述第二移动站接近或在所述第二边界之外时，所述第一移动站接收在来自所述基站的第一时隙中发送的第一通信信号，并将所述第一信号放置在一个第二时隙中，以用于在所述第二移动站接收；所述第一移动站接收来自接近或在所述边界之外的第二移动站的，在一个第三时隙中发送的第二通信信号，并将所述第二通信信号放置在一个第四时隙中，以在所述基站接收。
图1示出了本发明适用的移动通信网络。
图2举例说明了按本发明的一个实施例使用移动通信网络中各时隙的方法。
图3是用于图2有关的移动通信网络中的移动台的方框图。
图4是用以说明所述的移动通信网络的工作过程的流程图。
图5更详细地示出了图4的一部分流程图。
参看图1，这是本发明最佳实施例所用的移动通信网络。移动通信网络的基地台11，其服务区13的边界用一个圆圈表示，这是通用的表示方式。许多移动台可在服务区13内移动，还可能移动到边界之外。这些移动台集体用编号15表示，个别移动台则编有识别号。按本技术领域周知的方式，移动台15可以用电池节省工作。完全投入工作或完全处于通电状态时，每一个移动台15都有自己的通信区17，图中只举例示出了移动台15的一个通信区。完全处于通电状态时，每一个移动台15都可与基地台11通信，并通过基地台11与移动台15的其他台通信。按照本发明，每一个移动台都可作为中继台工作。
图1中，除具体说明外，假设图中所示的移动台15全部处于至少部分通电状态。如图中用实线表示的那样，移动台15的第一台15(1)在某一时间处在服务区13内。第二台15(2)处在服务区13之外。如点划线所表示的那样，第三和第四台15(3)和15(4)都在服务区13内。也可能这样理解，第一和第三台15(1)和15(3)在第一台15(1)与基地台11通信期间处于不同的位置。这适用于第二和第四台15(2)和15(4)的情况。继续参看图1的同时，参看图2，移动通信网络可在时分多路复用的通信方式下工作。无线电载波信号的每一个帧由第一、第二、…、第N个、第(N+1)个、第(N+2)个、…、第2N个时隙组成，其中N表示预定的整数，这个整数取决于移动通信网络中使用的移动15的数目和网络中的话务量。这些时隙在图的最上面用时隙号1、2、…、N、(N+1)、(N+2)、…和2N表示。基地台11中使用时隙的情况如同标有(A)的顶排的例子所示。在第一和第二基地台15(1)或15(3)和15(2)或15(4)中相应的情况则如标有(B)和(C)的中排和底排的例子所示。
对于基地台11来的通信，采用第一至第N个的时隙发送传输信号。第(N+1)至第2N个时隙是在接收接收信号时使用的。给第一和第二台15(1)和15(2)发送传输信号时，基地台11选取空闲的一些时隙使用，例如选取第一和第二时隙作为第一和第二传输时隙T1和T2。虽然以后会谈到选用其它时隙，但这里应该指出的是，这里采用第(N+1)和第(N+2)时隙作为第一第二接收时隙R1和R2，供接收来自第一第二台15(1)和15(2)的接收信号。
从基地台11和移动台15的始发台给目的台发送传输信号时，始发台首先发送表示分派给目的台的识别号和所选取的其中一个时隙的时隙号的信息信号。目的台根据信息信号完全进入通电之后，始发站发送消息信号。
再参看图3并参看1和图2。每一个移动台15有一个接收信号的收信机21，所收到的信号是始发台发出的传输信号并为图中所示的移动台15的天线收到。所收到的信号的载波信号接收电平与天线所获得的一样，信号中含有始发站发送的信息信号的重现部分。只是为了精简说明，以下把这个重现部分也叫做信息信号。就是说，收信机21重现收到的信号中的信息信号。
流动台15有一个发信机23，作为始发台通过天线给目的台发送传输信号。该传输信号含有另一个信息信号，稍后将详细说明。收到的信号从收信机21提供给判断电路25，用以判断识别号是表示示例台还是表示一个其他的移动台15，该其他移动台15是用示例台作为中继台的最终目的台。用作目的台时，就按本技术领域周知的方式使示例台完全处于通电状态。此外，判断电路25还用作电平判断电路，判断接收电平是否足以与始发台通信。
首先假设，所举例说明的台是第一台15(1)。若接收电平足够，且若始发台为基地台11，则收信机21保持接收消息信号的状态。第一台15(1)选取空闲时隙(例如第(N+1)时隙)作为图2(B)的传输时隙T1，使发信机23给基地台11发送消息信号。这个时隙在基地台(11)成为图2(A)的第一接收时隙R1。直接通信在基地台11与第一台15(1)之间进行。其次假设，所举例说明的台是第二台15(2)。当收自基地台11的载波信号的接收电平不足时，第二台15(2)的电平判断电路25判断另一流动台发送来的载波信号的接收电平。假设所研究的载波信号的始发台为第一台15(1)时接收电平足够，在此情况下，电平判断电路25产生表示这种情况的控制信号C。
图3中，控制信号传送给分配或交换电路27。图2(B)中，第一台15(1)在作为其第一接收时隙R1的第地时隙中接收来自基地台22的传输信号。按上述方式，第(N+1)时隙在第一台15(1)中用作第一传输时隙T1。当第一台15(1)的第二时隙作为第二接收时隙R2接收所收到的信号以便进一步传送给第二台15(2)时，控制信号C就使时隙分配电路27工作。这里应该指出的是，第(N+2)时隙在第一台15(1)中用作对应于图2(A)的第二接收时隙R2的第二传输时隙T2，第(N+3)时隙则闲置着。在第一台15(1)中，时隙分配电路27寻找这类空闲时隙，并选取第(N+3)时隙作为第三传输时隙将第二接收时隙R2的内容写入此选取的时隙中。发信机23在第三传输时隙中给第二台15(2)发送传输信号。该传输信号含有表示第二台15(2)和第(N+3)时隙的信息信号。
在用作图2(C)所示的第一接收时隙R1的第(N+3)时隙在第二台15(2)收到传输信号时，第二台15(2)收到消息信号，该消息信号或是在基地台11始发或由以第一台15(1)为中继台的另一流动台发出。发送消息信号时，第二台15(2)选取例如第三时隙的空闲信道作为图2(C)的第一传输时隙，并给基地台11发送传输信号。
在第一台15(1)处，该传输信号以第三时隙用作图2(b)所示的第三接收时隙R3作为所收到的信号接收下来。由于来自基地台11的载波信号的接收电平不足，电平判断电路25给时隙处理电路27提供表示这种情况的控制信号C。根据该控制信号C，时隙处理电路27选取第二传输时隙T2(图2(B))，并将第三接收时隙R3的内容写入第二传输时隙T2中。发信机23给基地台11发送传输信号，控制信号指明基地台11，第N+2个时隙则作为基地台11的第二接收时隙R2。现在可以看出，在基地台11与第二台15(2)之间可以通过第一台15(1)进行通信。
更仔细地参看图3，电平判断电路25有一个模/数转换器(A/D)31，用以将所收到信号的接收电平转换成数字数据。只读存储器(ROM)33预先装有接收电平的基准数据。微处理器35将数字数据与从只读存储器33读出的基准数据相比较，并产生控制信号C。微处理器35是一般的16位微处理器，可以是大家熟知的日本东京日本电气公司(NEC)制造和出售的μPD70208型微处理器。
参看图4，并继续参看图1-3，现在说明本发明移动通信网络的工作过程。这里假设，第二台15(2)处在服务区13的边界附近或处在服务区13之外。就收自基地台11的载波信号而言，第二台15(2)对其接收电平加以确认，如第一步骤S1中所示，并在步骤S2判断该接收电平是否足够。即使为第二台15(2)所接收，所收到的信号的接收电平也是不足的。按第三步骤S3所示的方法，第二台15(2)确认收自第一台15(1)或15(3)的载波信号的接收电平。
第一台15(1)或15(3)处在第二台15(2)的通信区17中所示的第1台15(1)的位置时，在第S4步骤中，接收电平被判断为足够。在此情况下，第二台15(2)的电平判断电路25产生控制信号C，使第二终端15(2)完全投入运行，并使第二终端15(2)的发信机23在给第一台15(1)发送信息信号时采用图2(C)的传输时序T1。在第一台15(1)中，进行第一至第四步骤，于是移动通信网络的各组成部分相应改变，例如，基地台11在第一步骤中变为第二台15(2)，且在用控制信号在图2(B)中进行处理的情况下，第三接收时隙R3变为第二传输时隙T2，第二接收信号R2变为第三接收时隙T3。这个操作过程在第五步骤S5中表示。
在这种情况下，如第六步骤S6所示，第二台15(2)可通过采用第一台15(1)作为中继台与基地台11通信。消息信号交换结束时，流动通信网络的工作也就告终了。
若基地台11在第二步骤S2的接收电平足够，第二台15(2)就处在第四台15(4)所例举的位置。在第六步骤S6。令第二台15(4)与基地台11直接通信。在第二台15(4)中，各时隙按结合图2(B)所述的方式用作第一和第二接收时隙R1和R2，并用作第一和第二传输时隙T1和T2。这个过程行之有适用于服务区13中的第一台(1)，该台除用作中继台外还与基地台直接通信。
若第二台15(2)在第四步骤S4对第一台15(1)接收电平不足，就令第二台15(2)进入搜索工作，寻找另一个在接收电平足够的情况下发送在第二台(2)收到的信息信号的移动台15。若找得到，就按上述第五和第六步骤S5和S6的方式使用该另一个台。若在第四步骤S4找不到任何移动台，则基地台11与第二台15(2)之间的通信是不可能的，除排第二台15(2)向内移动入服务区13或起码其中一个移动态15移动入通信区17。
参看图5，并继续参看图1至图4，时隙分配电路27的工作过程如下。在第一细节步骤SS1中，时隙分配电路27选取某一传输时隙供在所示的移动台15中使用。该传输时隙为图2(B)中的时隙T2或时隙T3。选取传输时隙之后，时隙分配电路27就使发信机23先发送信息信号。
另一方面，时隙分配电路27收到所收到的信号，该信号可能是收信机21直接传送来的。在第二细节步骤SS2，时隙分配电路27对所收到的信号中包含的信息信号就用在所收到的信号中的接收时隙进行判断，并将其判断为经判断的时隙。在第三细节步骤S33中，时隙处理电路27利用传输时隙和经判断的时隙寻找空闲的时隙。
当各种时隙已沿中行(B)用作图2中所例举的时隙R1、R2、R3、T1和T2时，就采用第一细节步骤SS3。这之后，第一细节步骤SS1选取传输时隙T3。
再看看图1至图5，基地台11可按周知的方式用作各固定终端或分台的交换局。可以采用不同的射频，例如，第一至第N个时隙采用下行频率，第(N+1)至第2N个时隙采用上行频率。在此情况下，各帧有N个时隙也就够了。在基地台11与第二台15(2)之间通信时可以采用许多一个接一个的中继台，例如第四台15(4)和第一台15(1)。除基地台11外，流动通信网络还可以有类似的能通过无线电频道或通过接线电缆与基地台11通信的基地台。

Claims (12)

1．用于移动通信网的一种通信方法，所述移动通信网根据时分复用操作并且包括有服务区(13)的基站(11)，在所述服务区中的第一移动站(15(1))，以及可在所述服务区中移动并在所述服务区的边界之外的第二移动站(15(2))，其特征在于所述步骤：
在所述第一移动站，将在来自所述基站的第一时隙中接收的第一通信信号放置在第二时隙中，用于向所述第二移动站发送；
在所述第二移动站的所述第二时隙中，接收从所述第一移动站发送的第一通信信号；
在所述第二移动站的第三时隙中，向所述基站发送一个第二通信信号；和
在所述第一移动站，将在来自所述第二移动站的所述第三时隙中接收的第二通信信号放置在第四时隙中，用于发送给所述基站。
2．如权利要求所述的通信方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
在所述基地台将所述第一通信信号连同包含在其中的第一信息信号发送出去；
在所述第二移动台检测所述第一通信信号的电场强度是否足以继续进行通信；
所述电场强度足够大时应用所述第一信息信号在所述第二移动台接收所述第一通信信号；所述电场强度不够大时用所述第一信息信号作为重复的通信信号令所述第一移动台重复所述第一通信信号，这时所述第一信息信号变为第二信息信号，用以通过就用所述第二信息信号在所述第二移动台接收所述重复的通信信号。
3．根据时分复用操作的移动通信网，包括有服务区(13)的基站(11)，在所述服务区中的第一移动站(15(1))，以及可在所述服务区中移动并在所述服务区的边界之外的第二移动站(15(2))，其特征在于：
当所述第二移动站接近或在所述第二边界之外时，所述第一移动站接收在来自所述基站的第一时隙中发送的第一通信信号，并将所述第一信号放置在一个第二时隙中，以用于在所述第二移动站接收；
所述第一移动站接收来自接近或在所述边界之外的第二移动站的，在一个第三时隙中发送的第二通信信号，并将所述第二通信信号放置在一个第四时隙中，以在所述基站接收。
4．如权利要求3所述的移动通信网络，其特征在于：
所述基地台发送包含第一信息信号的所述第一通信信号；
所述第二移动台检测所述第一通信信号的电场强度是否足以继续进行通信；
所述电场强度足够大时，所述第二移动台用所述第一信息信号接收所述第一通信信号；
所述电强度不够大时，所述第一移动台用所述第一信息信号作为重复通信信号起所述中断强的作用重复所述第一通信信号，这时所述第一信息信号变为第二信息信号，用以通过采用所述第二信息信号在所述第二移动台接收所述重复的通信信号。
5．如权利要求4所述的移动通信网络，其特征在于，所述第一和所述第二移动台的各移动台包括：
收信装置，用以采用指示了第一传输信号中的第一时隙的信息信号在所述诸时隙的所述第一时隙接收来自所述基地台和其它所述移动台中之一的所述第一传输信号作为第一收到的信号；
发信装置，用以将所述诸时隙的第二时隙中的第二传输信号及包括于其中的指示第二时隙的信息信号发送给所述基地台和其它所述移动台中之一；
电平判断装置，用以判断所述第一接收信号的接收电平，在所述接收电平比预定电平强时产生与表示所述第一时隙的信息信号相应的控制信号；和
时隙分配装置，根据所述控制信号产生表示所述第二时隙的信息信号，并用以在所述接收电平不比所述预定电平强时分配所述第二传输信号中所述第一收到信号的内容。
6．如权利要求5所述的移动通信网络，其特征在于：
所述收信装置根据所述控制信号接收所述来自所述基地台的第一传输信号；
所述发射装置根据所述控制信号将所述第二传输信号发送给所述基地台。
7．如权利要求5所述的移动通信网络，其特征在于：
所述接收电平不高于所述预定电平时，所述收信装置接收来自所述其它移动台之一的所述第一传输信号；
所述预定电平低于收自所述其它移动台之一的第一收到信号的接收电平时，所述电平判断装置产生所述控制信号；
8．在根据时分复用操作的移动通信网中使用的一个移动站(15)(1))，所述移动通信网包括有服务区(13)的基站(11)，以及可在所述服务区中移动并在所述服务区的边界之外的其它站(15(2)，15(3)，15(4))，其特征在于：
所述移动站接收来自所述基站的，在一个第一时隙中发送的第一通信信号，并将所述第一通信信号放置在一个第二时隙中，以在接近或在所述服务区之外，并且有一个覆盖所述基站的通信区(17)的至少一个所述其它基站接收；
所述移动站接收来自至少一个所述其它基站的，在一个第三时隙中发送的第二通信信号，并将所述第二通信信号放置在一个第四时隙中，以在所述基站接收。
当所述第二移动站接近或在所述第二边界之外时，所述第一移动站接收在来自所述基站的第一时隙中发送的第一通信信号，并将所述第一信号放置在一个第二时隙中，以用于在所述第二移动站接收；
所述第一移动站接收来自接近或在所述边界之外的第二移动站的，在一个第三时隙中发送的第二通信信号，并将所述第二通信信号放置在一个第四时隙中，以在所述基站接收。
9．如权利要求8所述的移动台，其特征在于：
所述第一通信信号从所述基地台发送，里面包含有第一信息信号；
所述至少一个其它移动台检测所述第一信息信号的电场强度是否足以继续进行通信；
所述电场强度足够强时，拟订至少一个其它移动台采用所述第一信息信号接收所述第一通信信号；
10．如权利要求9所述的移动台，其特征在于，它包括：
收信装置，利用表示第一传输信号中的第一时隙的信息信号来接收在所述时隙的第一时隙中的所述第一传输信号作为来自所述基地台和所述其它台中之一的第一收到的信号；
发信装置，用以将所述诸时隙的第二时隙中的第二传输信号发送给所述基地台和其它台中之一，所述第二传输信号中含有表示所述第二时隙的信息信号。
判断装置，用以判断所述第一收到的信号的接收电平，在所述接收电平高于预定电平时产生表示所述第一时隙的信息信号相应的控制信号；和
时隙分配装置，根据所述控制信号产生表示所述第二时隙的信息信号，并用以在所述接收电平低于所述预定电平时将所述第二传输信号中所述第一收到的信号的内容分配到所述第二传输信号中。
11．如权利要求10所述的移动台，其特征在于：
所述收信装置根据控制信号接收来自所述基地台的所述第一传输信号；
所述发信装置根据所述控制信号将所述第二传输信号发送给所述基地台。
12．如权利要求10所述的移动台，其特征在于：
所述收信装置在所述接收电平低于所述预定电平时接收来自一个所述其它台的所述第一传输信号；
所述判断装置在所述预定电平低于收自所述一个其它台的第一收到的信号的接收电平时产生所述控制信号；
所述发信装置根据所述控制信号将所述第二传输信号发送给所述一个其它台。
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