CN1069466C - 具有重复分配信道标识号码的通信系统 - Google Patents

具有重复分配信道标识号码的通信系统 Download PDF

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Abstract

预先分配给通信系统的可用频率范围被划分为多个子范围，每个子范围包括多个频道，对这些频道分别分配一些信道标识符。信道标识符重复地分配给在该子范围内的所有频道。在这样的信道分配方式中，发送侧发送包括对应于希望的频道的希望的信道标识符的信号。在接收侧，在检测到解调器的频率捕获之后，根据检测解调器的频率捕获时接收的信号检测希望的信道示识符。

Description

具有重复分配信道标识号码的通信系统
本发明涉及通信系统，该系统能够使多个用户通过从在预定频率范围内的多个频道中选择频道进行相互通信。
在FDMA(频分多址)通信中，例如较低比特速率的卫星通信，接收机一般装备有一个本地振荡器，为了精确调整，该本地振荡器包括一个具有大频率跳步的振荡器和一个扫描振荡器。通过本地振荡器扫描本地振荡频率，在多个频道中寻找希望的信道，并且由解调器解调通过希望信道的接收信号。但是，在频道跳步像在低比特速率通信中那样窄的情况下，本地振荡器频率的扫描宽度宽于频道跳步，在扫描期间，这可能使解调器被锁定到另一个信道频率。
为了避免这种现象，在日本专利公开No.5-336017中提出了一种用于FDMA系统的接收机，其中对每个信道频率确定一个特定的标识号码(信道ID号码)。这个接收机执行如下接收控制。当信道ID号码与传输数据一起接收时，该接收机检查接收的信道ID号码是否相同于在解调中希望的ID号码。如果不相同，继续扫描本地振荡器的本地振荡频率，直到找到希望的信道。
但是，根据上面描述的常规通信方法，需要对系统中能够使用的所有频道给出ID号码。因此，在具有大量频道的系统中，信道标识所需要的信息量，即用于每个ID号码的比特数变为非常地大，结果增加了传输损耗。而且，如果分配用于每个ID号码的比特数增加，ID检测电路需要具有大比特数目的寄存器，结果使电路装置复杂和昂贵。
无需细说，传输速率越低，由于上面描述的ID号码分配而导致的传输损耗越大。例如，如果在系统中能被使用的频率范围是500MHz，而频道跳步被置于50KHz，则在这个系统内能被分配最大10000个信道。如果对这些频道的每一个都指配一个ID号码，至少需要14比特。由于较慢的传输速率，在频道跳步可降至25KHz的情况下，能够分配最多达20000个信道。为了标识这样大量的信道，在每个传输信号内至少分配15比特用于ID号码，并进一步导致传输损耗增大。而且，在接收机中需要提供具有寄存器的比较电路，用于存储15比特的ID数据，结果增加了接收机中的硬件和复杂电路的数量。
本发明的目的是提供一种通信系统，该通信系统降低了在预定频道中的传输损耗。
本发明的另一个目的是提供一种通信系统，该通信系统减少了分配用于标识各个频道的比特数目。
本发明再一个目的是提供一种接收机，该接收机能够用简单的电路配置和低的功率损耗锁定到希望的频道上。
本发明提供了一种能够在预定的频率范围运行的通信系统，
该频率范围的结构包括：
多个信道组，每个信道组具有一组预定的频道；
多个信道标识符，每个所述信道标识符分配给预定数量的频道，每个所述预定数量的频道是从各个信道组选出的；
其中所述通信系统还包括：
发送侧，该发送侧通过希望的频道发送一个信号，该发送侧还将对应于希望的频道的一个所述信道标识符插入所述信号；和
接收侧，该接收侧根据解调器频率捕获和由发送侧插入的信道标识符，确定希望的频道。
本发明还提供了一种在从发送侧通过一个希望的频道向接收侧发送一个信号的系统中进行通信的方法，包括以下步骤：
准备系统的信道分配，使得分配给系统的预定频率范围逻辑地被分成多个子范围，每个子范围包括多个频道，重复地将预定的信道标识符分配给多个频道，并且信道标识符在子范围内被重复地分配；
在发送侧，
通过希望的频道发送信号，该信号包括对应于希望的频道的希望的信道标识符；
在接收侧，
根据解调器频率捕获和在接收信号中包括的希望的信道标识符，确定希望的频道。
根据本发明，在分配给该系统的预定频率范围内，预定数量的频道被划分为多个信道组，其中每一个信道组具有预定的一组信道标识符，这些标识符被重复分配给信道组内的频道。预定的信道标识符组被分配给各频道，这些频道分别地包括在每个信道组中。换句话说，如此安排预定数量的频道，即预先分配给通信系统的预定频率范围按逻辑划分为多个子范围。每个子范围包括多个频道，信道标识符分别分配给这些频道。这些信道标识符被重复地分配给子范围内的预定数量的频道。
在这样的信道分配方式中，发送侧通过希望的频道发送一个信号，该信号包括相应于希望频道的希望的信道标识符。接收侧根据解调器频率捕获和在接收信号中包括的希望的信道标识符确定希望的频道。
更具体地，发送侧包括一个合成器，它将传输数据与希望的信道标识符合成为该信号；和一个发送机，它通过希望的频道发送该信号。希望的信道标识符相应于希望的频道。接收侧包括：一个解调器，用于解调从接收信号接收的数据；和一个解调器检测器，用于检测解调器的频率捕获。另外，还设有一个信道标识符检测器，用于当检测到解调器的频率捕获时，根据接收的信号检测希望的信道标识符。当检测到解调器的频率捕获并根据接收的信号检测到希望的信道标识符时，扫描控制器扫描振荡频率并锁定振荡频率，以便从发送侧接收信号。
最好是，接收侧根据解调器频率捕获、希望的信号标识符和唯一字(二者都包括在接收信号中)来确定希望的频道。在这种情况下，在根据接收的信号检测唯一字(unique word)之后，当检测到解调器的频率捕获时，根据接收的信号检测希望的信道标识符。
如上所述，根据本发明，每个信道组具有预定的信道标识符，这些标识符被重复地分配给信道组中的频道。换句话说，信道标识符被重复地分配给子范围中的预定数量的频道。因此，有可能降低在发送信号中用于分配信道标识符所需的信息量或比特数，结果抑制了传输损耗。而且，因为降低了用于分配信道标识的比特数，用较少数量的硬件就可实现信道标识符检测器的电路结构。
图1是显示根据本发明的实施例的简化的ID号码分配方式的示意图，用于解释ID组；
图2是显示根据本发明的实施例的接收机的部分电路的方框图；
图3是显示根据本发明的实施例的发送机的部分电路的方框图；
图4A是图3所示的发送机中的传输数据的格式图；
图4B是传输信号的格式图，其中在传输信号的首标中写入了相应于传输频道的唯一字(UW)和标识号码(ID)；和
图5是表示图2所示接收机的接收控制操作的流程图。
参见图1，在FDMA系统中，在预定的频率范围内预先安排M个频道(CHo-CHm)，该预定频率范围按逻辑划分为(n-1)个频带(fL1-fL2，fL2-fL3，fL3-fL4，··fLn-1-fLn)。在每个接收侧，本地振荡器的扫描宽度SB被设置等于预定的其中一个频带。为了简单起见，在这个图中，每个频带或扫描宽度SB包括4个频道，对这4个频道分别分配4个预定的标识号码ID1-ID4(此后称为ID组)。例如，在对应于扫描宽度SB的频带fL2-fL3中包括频道CH3，CH4，CH5和CH6，并且ID组的标识号码ID1，ID2，ID3和ID4分别分配给频道CH3，CH4，CH5和CH6。
包括4个预定标识号码ID1-ID4的ID组重复地用在图1所示的所有频带。因为本地振荡器的扫描范围通常由相位噪声和类似因素而被限制到一定程度，例如，扫描频率范围大约为系统可用频率范围的百分之一至千分之一。在这种情况下，系统内的可用频率范围将包括几百至几千个频带，而且ID组在可用频率范围内重复使用几百至几千次。因此，仅用4个标识号码ID1-ID4就能标识可用频率范围内的每一个频道。更具体地讲，该接收机通过规定预先分配的频带和检查所检测的标识号码是否相同于ID组的希望的标识号码能够识别单个频道。因为仅需要4个标识号码，仅需将2比特作为信道标识信息分配给传输信号。无需细说，在ID组由N个标识号码组成的情况下，需要M比特来标识每个ID，这里N＝2M。
接收侧
参见图2，在根据本发明的FDMA系统的接收机中，由混频器101、解调器102和误码校正解码器103获得接收的数据，并且由信道ID检测器104规定在接收数据中包括的信道标识号码ID。而且，由UW(唯一字)检测器105检测同步的建立并由同步检测器106检测解调器102或解调器捕获的同步。扫描控制器107根据存储器108执行同步控制和用于信道搜索的扫描控制等，存储器108存储由ID1-ID4和唯一字UW构成的预定信道ID组。本地振荡器109在扫描控制器107的控制下，输出本地振荡频率fLi+ΔB到混频器101。本地振荡频率fLi+ΔB根据扫描控制信号Scs以分钟跳步从指定频率fLi开始改变。
更具体地，由天线(在图中未示出)接收的射频(RF)的接收信号被传送到混频器101。混频器101用本地振荡频率fLi+Δ乘以接收的信号，把它从射频变换到中频(IF)。由解调器102解调IF接收信号为基带信号，并且由误码校正解调器103解码该基带信号而获得接收的数据。
由同步检测器106检测解调器102的同步。已经提出了几个解调器捕获方案。例如，在这个实施例中可利用的重新编码捕获确定方案。
在扫描控制器107从存储器108中读出指示希望频道的信道ID号码IDj和唯一字之后，ID检测器104和UW检测器105分别从接收的数据中检测希望的信道标识号码和希望的唯一字UW。根据这些检测结果，扫描控制器107产生扫描控制信号Scs。根据这个扫描控制信号Scs，本地振荡器109的输出频率fLi+ΔB在扫描宽度SB攭内变化。例如，当第二频带被指定时，本地振荡器109的输出频率fL2+ΔB在fL2-fL3范围内根据扫描控制信号Scs变化。
本地振荡器109可以由频率合成器和扫描振荡器组成。该频率合成器被设置在扫描开始频率fLi(i＝1，2，…n-1)，该频率由接收控制器(未示出)预先指定并根据由扫描振荡器产生的扫描振荡频率输出本地振荡频率fLi+ΔB。扫描开始频率可以被设置在频带的中心。
发送侧
参照图3，根据本发明，FDMA系统的发送机包括一个复用器201、一个误码校正编码器202和一个调制器203。此外，它还装备有一个传输控制器和一个频率合成器(图中未示出)。希望传输频率fcj的载波由频率合成器产生并提供给调制器203。对应于传输频率fcj的载波(或信道)标识号码IDj由传输控制器提供给复用器201。复用器201在预定帧内复用传输数据、唯一字UW和传输载波(频道)的标识号码IDj。从复用器201输出的复用信号由误码校正编码器202编码，并且编码的信号输出到调制器203。例如，调制器203是一个正交调制器，根据编码的信号作为调制信号调制传输频率fcj的载波，从而产生传输信号。在调制器203是数字调制器的情况下，在由数/模变换器把数字调制器的输出变换为模拟形式之后，由数/模变换器之后的频率变换器将此输出变换达到传输频率fcj。
图4A所示的传输数据以预定帧周期输入到复用器201。复用器201将对应于传输频率的唯一字UW和标识号码IDj写入到每帧的首标，并形成如图4B所示的传输信号帧。
应当注意到，FDMA系统的终端是由图2所示的接收机和图3所示的发送机组成的，其中由发送机通过一个频道发送要发送的信号并由接收机通过另一个频道接收要接收的信号。
接收控制
下面将参照流程图详细描述接收机如何接收无线电信号，该无线电信号具有信道标识号码IDj，该信道标识号码IDj处在相应于传输频率的一定频带内。为了简单起见，假定接收机被置于能通过频道CH4从发送机接收信号，频道CH4由频带fL2+fL3内的信道标识号码ID2指示，基准频率fL2用于确定频带fL2-fL3，并且，根据这个基准频率执行本地振荡器109的扫描操作。
参照图5，在初始化步骤中开始频率扫描(S301)之后，扫描控制器107输出扫描控制信号Scs至本地振荡器109，该振荡器109输出以预定的分钟跳步ΔB从基准频率fL2开始改变的本地振荡频率(S302)。随后，根据同步检测器106的检测结果来检查在本地振荡频率fL2+ΔB上是否建立了解调器102的频率捕获或同步(S303)。如果没有建立解调器102的捕获(S303)的否定条件(NO))，扫描控制器107重复频率扫描步骤S302，直到建立解调器捕获。
当本地振荡器109输出对应于频道CH3(不是CH4)的本地振荡频率至混频器101时，扫描控制器107被假定从同步检测器106接收解调器捕获信号。在这种情况下，扫描控制器107确定已建立了解调器102的同步(S303的肯定条件(yes))。当解调器的同步已建立时，扫描控制器107停止本地振荡器109的频率扫描(S304)，并使UW检测器105从误码校正解码器103输出的接收数据中检测唯一字UW(S305)。如果检测的唯一字UW不同于在存储器108中存储的希望的唯一字UW(S305的否定条件)，频率扫描重新开始(步骤S302)，并且重复频率扫描，直到解调器102同步并检测到希望的唯一字UW。
当检测到希望的唯一字UW时(S305的肯定条件)，扫描控制器107从存储器108读取希望的信道标识号码ID2(S306)，并且ID检测器104把对应于接收信道的所检测的标识号码IDj与希望的信道标识号码ID2(S307)进行比较。如果检测的IDj不同于读取的标识号码Idj(S307的否定条件)，扫描控制器107确定解调器102同步在另一个频道中，例如，在当本地振荡器109输出对应于频道CH3(不是CH4)的本地振荡频率至混频器101时扫描控制器107从同步检测器106接收解调器捕获信号的情况下。在这种情况下，频率扫描继续(S302)。这样，扫描控制器107重复本地振荡器109(S302-S307)的扫描频率，直到建立解调器102的同步、检测到唯一字UW并且检测的ID相同于希望的ID2为止，即找到希望的频道(S307的肯定条件)。
在检测的ID相同于希望的ID2并建立接收数据的帧同步(S308)之后，检查在帧内是否保持上述同步。首先，检查是否保持解调器捕获和帧同步(S309)。如果它们被保持，从接收的数据中检测信道标识号码ID(S310)。而且进一步检查检测的ID是否相同于希望的Idj(S311)。如果相同，重复同步检查步骤(S309-S311)。当或者不维持解调器的捕获或者不维持帧同步，或者检测的ID不同于希望的IDj时，扫描控制器107返回到初始化步骤S301。

Claims (19)

1.一种能够在预定的频率范围运行的通信系统，
该频率范围的结构包括：
多个信道组，每个信道组具有一组预定的频道；
多个信道标识符，每个所述信道标识符分配给预定数量的频道，每个所述预定数量的频道是从各个信道组选出的；
其中所述通信系统还包括：
发送侧，该发送侧通过希望的频道发送一个信号，该发送侧还将对应于希望的频道的一个所述信道标识符插入所述信号；和
接收侧，该接收侧根据解调器频率捕获和由发送侧插入的信道标识符，确定希望的频道。
2.根据权利要求1的通信系统，其中预定频率范围具有的结构包括：
多个子范围，每个子范围包括多个频道；
多个信道标识符，这些信道标识符重复地分配给每个子范围内的各个频道。
3.一种用于根据权利要求2的通信系统中的接收机，包括：
扫描装置，用于从包括在指定子范围中的基准频率扫描单个子范围内的振荡频率；
混频装置，用于对振荡频率的振荡信号与接收的信号混频，以产生中频信号；
解调装置，用于从中频信号中解调接收的数据；
第一检测装置，用于在从解调器的输出中检测到唯一字时，从解调器的输出中检测频道标识符；
第二检测装置，用于在解调装置的频率捕获被检测时，从接收的数据中检测希望的信道标识符；和
控制装置，用于在根据接收的信号检测到解调装置的频率捕获和检测到希望的信道标识符时，使扫描装置停止扫描振荡频率。
4.根据权利要求3的接收机，其中第二检测装置包括：
唯一字检测装置，用于在解调装置的频率捕获被检测时，从接收的数据检测一个唯一字；和
标识符检测装置，用于在从接收的数据检测到唯一字时，从接收的数据检测希望的信道标识符。
5.根据权利要求1通信系统，其中发送侧包括：
合成装置，用于合成希望的信道标识符和传输数据，以形成发送信号，希望的信道标识符对应于希望的频道；和
发送装置，用于通过希望的频道发送该信号。
6.根据权利要求5的通信系统，其中接收侧包括：
一个解调器；
第一检测装置，用于检测解调器的频率捕获；
第二检测装置，用于在检测到解调器的频率捕获时根据接收的信号检测希望的信道标识符；和
扫描控制装置，用于在检测到解调器的频率捕获和根据接收信号检测到希望的信道标识符时，扫描振荡频率并锁定该振荡频率，以便从发送侧接收信号。
7.根据权利要求1的通信系统，其中接收侧根据解调器的频率捕获、希望的信道标识符和唯一字，二者都包括在接收信号内，确定希望的频道。
8.根据权利要求7的通信系统，其中接收侧包括：
一个解调器；
第一检测装置，用于检测解调器的频率捕获；
第二检测装置，用于在解调器的频率捕获被检测时根据接收的信号检测唯一字；
第三检测装置，用于在根据接收的信号检测到唯一字时，根据接收的信号检测希望的信道标识符；和
扫描控制装置，用于在根据接收的信号，检测到解调器的频率捕获，检测到唯一字和检测到希望的信道标识符时，扫描振荡频率并锁定振荡频率，以便从发送侧接收信号。
9.根据权利要求1的通信系统，包括多个终端，每个终端包括一个发送机和一个接收机，
该发送机通过希望的发送频道发送要被发送的信号，要被发送的信号包括对应于希望的发送频道的第一信道标识符；
该接收机根据解调器频率捕获和在接收信号中包括的第二信道标识符确定希望的接收频道，第二信道标识符对应于希望的接收频道。
10.根据权利要求9的通信系统，其中发送机包括：
合成装置，用于合成第一信道标识符和传输数据，以形成要发送的信号，希望的信道标识符对应于希望的发送频道；和
发送装置，用于通过希望的发送频道发送该信号。
11.根据权利要求9的通信系统，其中接收机包括：
一个解调器；
第一检测装置，用于检测解调器的频率捕获；
第二检测装置，用于在检测到解调器的频率捕获时根据接收的信号检测第二信道标识符；和
扫描控制装置，用于在根据接收的信号检测到解调器的频率捕获和检测到第二信道标识符时，扫描振荡频率并锁定该振荡频率，以便从发送机接收信号。
12.一种用于根据权利要求1的通信系统中的接收机，包括：
一个解调器；
第一检测装置，用于检测解调器的频率捕获；
第二检测装置，用于在检测到解调器的频率捕获时根据接收的信号检测希望的信道标识符；和
扫描控制装置，用于在根据接收的信号检测到解调器的频率捕获和检测到希望的信道标识符时，扫描振荡频率并锁定该振荡频率，以便从发送侧接收信号。
13.根据权利要求12的接收机，其中扫描控制装置包括：
混频装置，用于对振荡频率的振荡信号与接收的信号混频，以产生中频信号，该中频信号输出到解调器；和
频率控制装置，用于在根据接收的信号检测到解调器的频率捕获和检测到希望的信道标识符时，扫描振荡频率，以便从发送侧接收信号。
14.根据权利要求12的接收机，其中第二检测装置包括：
唯一字检测装置，用于在解调器获得频率同步时，检测从解调器输出的唯一字；和
标识符检测装置，用于在从解调器的输出中检测到唯一字时，从解调器输出中检测希望的信道标识符。
15.一种在从发送侧通过一个希望的频道向接收侧发送一个信号的系统中进行通信的方法，包括以下步骤：
准备系统的信道分配，使得分配给系统的预定频率范围逻辑地被分成多个子范围，每个子范围包括多个频道，重复地将预定的信道标识符分配给多个频道，并且信道标识符在子范围内被重复地分配；
在发送侧，
通过希望的频道发送信号，该信号包括对应于希望的频道的希望的信道标识符；
在接收侧，
根据解调器频率捕获和在接收信号中包括的希望的信道标识符，确定希望的频道。
16.根据权利要求15的通信方法，其中信道分配是这样的，预先分配给通信系统的预定频率范围按逻辑划分为多个子范围，每个子范围包括多个频道，对这些信道分别分配信道标识符，并且信道标识符被重复地分配给子范围内预定数量的频道。
17.根据权利要求15的通信方法，其中在发送侧：
将希望的信道标识符和传输数据合成，以形成发送信号，希望的信道标识符对应于在单个子范围内包括的希望的频道；
通过希望的频道发送该信号。
18.根据权利要求15的通信方法，其中在接收侧，
扫描用于解调器的振荡频率；
检测解调器的频率捕获；
当检测到解调器的频率捕获时，根据接收的信号检测希望的信道标识符；
当根据接收的信号检测到调制器的频率捕获和检测到希望的信通标识符时，锁定振荡频率，以便从发送侧接收信号。
19.根据权利要求18的通信方法，其中检测希望的信道标识符的步骤包括以下步骤：
当检测到解调器的频率捕获时，根据接收的信号检测唯一字；和
当根据接收的信号检测到唯一字时，根据接收的信号检测希望的信道标识符。
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