CN1092008C - 时间帧的通信收发信机装置 - Google Patents
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Abstract
基于由接收机和突发脉冲序列同步器检测的突发脉冲序列，无论何时新同步参数被存贮于存贮器中，通过复位计数器，时间帧的通信收发信机在衰落条件中保持同步。当时间计数器未超过预定的时间周期时，基于存贮器中的同步参数，发射机发射突发脉冲序列。在发射机发射之前，当时间计数器超过另一个较长的预定的时间周期时，接收机重建同步参数于存贮器中。
Description
本发明涉及收发信机，更具体地，涉及能克服衰落条件的收发信机。
如移动收发信机的收发信机110与远方站210通信。随移动收发信机110改变其相对远方站210的位置，障碍物如建筑310，320和叶330，及其它障碍物如山，将影响远方站210和收发信机110间的无线电信号传输。这些障碍物310、320和330能引起在远方站210和收发信机110间发射的信号的干扰。这个在远方站210和收发信机110间的通信中的干扰能非常短，引起短于约10ms的短衰落，或能长达一秒或几秒的量级，引起长衰落或阴影。
虽然短衰落影响传输质量，较长的衰落和阴影能引起通信的永久失去和呼叫被中断。
本发明的目的是提供一种时间帧的通信收发信机装置，它能克服衰落，防止呼叫终断。
本发明提供一种时间帧的通信收发信机装置，用于在时间帧的通信系统衰落条件中保持同步，所述装置包括：接收机，用于接收突发脉冲序列和检查接收的突发脉冲序列是否是可检测的；存贮器，用于存贮同步参数；计数器，用于在接收的突发脉冲序列的检测之后计数；突发脉冲序列同步器，有效地耦合到所述接收机、所述存贮器和所述计数器，以当接收的突发脉冲序列是可检测的时，从所述接收的突发脉冲序列提取同步参数，存贮所述同步参数于所述存贮器中，且复位所述计数器；发射机，有效地耦合到所述突发脉冲序列同步器，所述存贮器和所述计数器，以当接收的突发脉冲序列是不可检测的时，基于所述存贮的同步参数，在所述计数器未超过预定短时间周期和在前面的同步参数被存贮于存贮器中时，发射发射突发脉冲序列到远方站；其中，突发脉冲序列是不可检测的达预定长时间周期之后，所述接收机从有比目前的信道长的同步部分的帧的系统的另一信道接收接收的突发脉冲序列，且所述突发脉冲序列同步器从可检测的接收的突发脉冲序列提取同步信息，以重建同步参数；并且所述发射机基于所述重建的同步参数发射所述发射突发脉冲序列到所述远方基站。
本发明的优点是：克服衰落，防止话音终断。
附图简要描述
图1描绘收发信机和远方站间通信的运行环境；
图2描绘示例系统的频谱；
图3描绘示例系统中的业务帧；
图4描绘示例系统中的广播帧；
图5是克服衰落条件的收发信机的示意框图；和
图6描绘克服衰落条件的流程图。
数字或时间帧通信系统，如那些有时分多址(TDMA)产生的帧的系统，灵敏于在收发信机110和远方站210之间帧到达定时精度中的漂移，和收发信机110与远方站210处的收发信机的各个频率的漂移。时间帧扩频型码分多址(CDMA)系统是敏感于帧到达时间和其它定时的时分多址(TDMA)系统的一种形式。在上述系统中，收发信机110和远方站210处的收发信机随时会需要相互通信，以复位同步参数，例如，定时和频率。
在收发信机110相对于远方站210快速移动的系统中，例如在快速移动的车船、飞行器或卫星中的收发信机，定时和频率中的变化比在收发信机110和远方站210相对慢速移动的系统中较快发生。在这种收发信机高速移动的系统中，在长衰落或阴影期间，收发信机110和远方站210处的收发信机不能通信，以更新同步参数，且在给定时间周期之后，系统的远方站210会放弃看似丢失的收发信机100，且中断呼叫。
当时间帧通信收发信机的接收机接收可检测的突发脉冲序列时，同步参数从突发脉冲序列中被提取，且被用于继续的通信。本发明的收发信机保持跟踪从最近的突发脉冲序列的检测时起的时间逝去量，且因此知道从同步参数被提取时起已过多长时间了。收发信机110和远方站210的收发信机等待再一次相互通信，以设置新同步参数。但如果长衰落或阴影中断收发信机110和远方站210间的通信，移动的收发信机110与远方站210不能在衰落或阴影期间建立链路。在衰落或阴影期间，如果突发脉冲序列不可检测的时间，不长于表示将引起与远方站210的发射机失同步的过度变化量的时间长度的预定短时间周期，那么，基于同步参数未漂移太多的假设，移动的收发信机110能发射发射突发脉冲序列到远方站210。这个预定的短时间周期在优选的实施方案中约是1.8秒，用于低地球轨道TDMA卫星话音通信系统。不过，如果突发脉冲序列不可检测的时间长于表示将引起与远方站210的接收机失同步的同步参数变化的时间长度的预定短时间周期，那么，发射机690停止发射。在示例的通信系统中，接收机上的限制能由通信系统的设计选择与发射机690同样、较大或较小的同步参数的漂移容限。当接收机610被选择较小的同步参数漂移容限时，发射机690能在预定短时间周期之后继续寻找可检测的突发脉冲序列。
在上一个其同步参数如频率和帧到达定时的过度变化量将引起与远方站210的发射机失同步的突发脉冲序列的检测之后的预定长时间周期时，接收机610和突发脉冲序列同步器620检测广播信道上的广播帧。这个预定长时间周期在优选的实施方案中是约8秒，用于低地球轨道TDMA卫星话音通信系统。然而，重排序在广播信道上的广播帧，将严重中断业务数据或话音的通信，且因此被认作上一个重排序。在预定长时间周期之前，移动的收发信机110连续检查，以接收可检测的突发脉冲序列。
图2描绘有许多业务信道，如410、420、430、440和450，及广播信道460的示例TDMA通信系统中的频谱。每个业务信道，例如410，是时分的且含有业务帧组。广播信道460也是时分的且含有广播帧组。宽保护带470和480被提供于广播信道460和邻接的信道如业务信道440和450之间。这些宽保护带470和480减少在广播信道接收机中的邻接信道干扰，以通过减少邻接信道干扰使在广播信道中的突发脉冲序列较易检测。
图3和图4分别描绘示例的TDMA通信系统中的业务帧和广播帧。业务帧有小前序部分510和大数据部分520，而广播帧有大前序部分530和小数据部分540。图3的业务帧的前序部分510，在大量的业务数据520的通信期间，一旦旧同步参数被充分建立，则帮助设置新同步参数。另一方面，广播帧的大前序部分530在能进行业务数据通信之前提供初始同步，并建立同步参数。因为有较大的前序部分530，图3的广播帧的大前序提供含有广播帧的突发脉冲序列较方便的的检测。因为在示例的通信系统中，如在大多数TDMA系统中，帧有同样标称长度，广播帧的数据部分540远小于前序部分530。广播帧的数据部分540能连续从远方站收发信机传输业务信道设定值到用户收发信机。因为广播信道460中的广播帧比业务信道410中的业务帧传送较少数据且消耗较多频谱，由于需要的保护带470和480，在业务帧上的数据业务的通信优选最大化数据通过率而节约频谱。然后，在初始同步参数被建立后，重排序广播帧是不希望的。在初始同步参数被建立后，如果必须在通信期间重排序广播帧，在业务数据如话音通信中显著的中断或甚至通信或呼叫的完全终止会不希望地发生。通过依靠业务帧而不重排序到广播帧，本发明在用户收发信机和远方站收发信机之间继续同步的通信信号交换，甚至在长衰落或阴影期间。如果从可检测的突发脉冲序列获得同步参数起已逝去一长时间周期，广播帧仍能以足够早的方式避免呼叫中断。
图5描绘用于与在基站或卫星处的收发信机通信的收发信机的示意框图。通过环行器625，接收机610被连接到天线635，以接收广播和业务信道上的突发脉冲序列。突发脉冲序列同步器620比较接收的突发脉冲序列的前序与希望的突发脉冲序列，如用有限冲激响应(FIR)滤波器，以判定突发脉冲序列是否是可检测的。如果突发脉冲序列是可检测的，突发脉冲序列同步器620，从突发脉冲序列提取同步参数，且存贮同步参数于存贮器630中。另外，当突发脉冲序列同步器620检测突发脉冲序列时，时间计数器640被复位，然后，时间计数器从突发脉冲序列的检测的开始时间计数，以判定从上一个突发脉冲序列的检测起消逝的时间或时钟周期。因此，计数器640以秒时间单位计数时间或以其它方式计数或计数事件如时钟周期；因此，计数器640代表相对于系统的定时或时钟定时逝去的时间，如以秒表示。不过，突发脉冲序列同步器620仍对业务信道上的可检测突发脉冲序列周期检查。
当收发信机初始打开以与在基站或卫星处的收发信机通信时，突发脉冲序列同步器620试图检测在广播信道上的突发脉冲序列。一旦在广播信道上检测到突发脉冲序列，同步参数被存贮于存贮器630且时间计数器640被复位。然后，当在业务信道上检测到业务帧时，突发脉冲序列同步器更新存贮器630中的同步参数，复位时间计数器640，且发送业务数据到呼叫处理器和系统控制器650，用于通过话音业务数据的扬声器660和麦克风670与用户话音通信。当业务数据代表非话音数据，如图象，电子邮件等时，外部接口如总线连接器680由呼叫处理器和系统控制器650使用。
基站或卫星处的收发信机和用户收发信机需要周期地相互链接，以建立同步参数和确认同步已被建立。因此，时间帧通信系统需要如图5中的发射机690的发射机至少在每次含有话音数据的定义的不工作间隔之后，在业务信道上发射一次突发脉冲序列，或至少发射突发脉冲序列，以便保持通信。在衰落或阴影条件期间，图5的收发信机仍将试图基于存贮于存贮器630中的前面的同步参数发射突发脉冲序列，只要时间计数器640上的时间未达到预定短时间周期，其中，同步参数如频率和帧到达时间中的过度变化量将引起收发信机的发射机与远方站如卫星或基站的接收机的失同步。由于发射机690发射突发脉冲序列，存贮器630中的同步参数将在突发脉冲序列同步器620成功地检测突发脉冲序列的任何时刻被更新。然后，发射机690参照时间计数器640，以判定存贮器630中的同步参数是否小于预定的短时间周期，且因此假设对发射仍是可接受的。
如果时间计数器640中的计数大于预定的短时间周期，那么，发射机690停止突发脉冲序列的发射，直到基于另一个突发脉冲序列的检测和存贮器630中新同步参数的判定和存贮，时间计数器被复位。如果时间计数器640被复位，那么，发射机690基于存贮器630中的新同步参数立即发射其下一组装的突发脉冲序列。假设在短时间周期和长时间周期之间的时间，可能仍接收业务信道上的突发脉冲序列，以更新同步参数。
如果时间计数器640指示的时间达到表示过度变化量和同步参数如帧到达时间和频率将引起与远方站的发射机失同步时的预定长时间周期，那么，接收机610接收在广播信道上的突发脉冲序列，重建同步参数，存贮重建的同步参数于存贮器630中且复位时间计数器640。然后，基于何时时间计数器基于重建的同步参数被复位，发射机690能发射下一个组装的突发脉冲序列。
图6描绘流程图。开始于步骤710，接收机运行，以接收业务信道上的突发脉冲序列。如果突发脉冲序列是可检测的，流程进到步骤720，其中，在步骤730中，基于检测的突发脉冲序列，频率和时间参数被更新，且然后在步骤740中，用建立的参数发射发射或保持突发脉冲序列。另一方面，在步骤720中，如果接收的突发脉冲序列是不可检测的，那么，在步骤750中，从上一个可检测的业务信道突发脉冲序列起在计数器中的时间长度(T)被判定。如果从上一个可检测的业务信道突发脉冲序列起逝去的时间长度(T)小于1.8秒，那么，在步骤760中，旧的时间和频率参数被假设为有效，且在步骤740中，能由发射机使用，以发射突发脉冲序列。另一方面，如果从上一个可检测的突发脉冲序列起逝去的时间长度(T)大于1.8秒，但小于8秒，如由步骤750所判定，那么，接收机试图通过环回步骤710接收更多的突发脉冲序列。在这个周期期间，因为同步参数如频率与时间参数能导致发射频率和时间在基站或卫星的接收机的容限外，发射机不发射。不过收发信机的接收机比基站或卫星的接收机的频率和时间容限大，因此收发信机的发射机需要有比收发信机的接收机更精确的同步参数。因此，优选的实施方案中的发射机需要同步参数的精度两倍于接收机的同步参数。
如果从上一个可检测的突发脉冲序列起逝去的时间长度(T)超过8秒的长时间周期，那么，在步骤770中，接收机运行，以接收在广播信道上的广播帧，以再初始化同步参数，如频率和时间参数，且然后在步骤740中，发射机能发射。
虽然上文和附图中描绘和示出本发明，应懂得，这个描绘仅用作举例，且许多变化和改进能由本领域技术人员完成而不超出本发明的真实精神和范围。虽然本发明特别应用于快速移动飞行器和与卫星通信中的收发信机，本发明提供优越性于低速环境，如典型的蜂窝、寻呼机和陆地移动无线电应用。
Claims (7)
1.时间帧的通信收发信机装置，用于在时间帧的通信系统衰落条件中保持同步，所述装置包括：
接收机，用于接收突发脉冲序列和检查接收的突发脉冲序列是否是可检测的；
存贮器，用于存贮同步参数；
计数器，用于在接收的突发脉冲序列的检测之后计数；
突发脉冲序列同步器，有效地耦合到所述接收机、所述存贮器和所述计数器，以当接收的突发脉冲序列是可检测的时，从所述接收的突发脉冲序列提取同步参数，存贮所述同步参数于所述存贮器中，且复位所述计数器；
发射机，有效地耦合到所述突发脉冲序列同步器，所述存贮器和所述计数器，以当接收的突发脉冲序列是不可检测的时，基于所述存贮的同步参数，在所述计数器未超过预定短时间周期和在前面的同步参数被存贮于存贮器中时，发射发射突发脉冲序列到远方站；
其中，突发脉冲序列是不可检测的达预定长时间周期之后，所述接收机从有比目前的信道长的同步部分的帧的系统的另一信道接收接收的突发脉冲序列，且所述突发脉冲序列同步器从可检测的接收的突发脉冲序列提取同步信息，以重建同步参数；并且
所述发射机基于所述重建的同步参数发射所述发射突发脉冲序列到所述远方基站。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述预定短时间周期是时间长度，其间频率的过度变化量和帧到达时间的过度变化量将引起所述远方站的接收机的失同步。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述预定短时间周期约是1.8秒。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述预定长时间周期是时间长度，其间频率的过度变化量和帧到达时间的过度变化量将引起与所述远方站的发射机的失同步。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述预定长时间周期是约8秒。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述时间帧的通信收发信机的接收机对同步参数漂移容限大于所述时间帧的通信收发信机的发射机。
7.如权利要求1所述的装置，其中，通过所述时间帧的通信收发信机，利用从所述远方站接收的所述同步参数，所述时间帧的通信收发信机的发射机被同步到所述远方站的接收机。
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