CN1118975A - 固定式蜂窝通信系统 - Google Patents

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米格·罗德里格滋·帕兰克·普列够
弗朗西斯科·克莱蔓特·贝尼托
胡安·安东尼奥·加夏·佩雷滋
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Abstract

蜂窝移动通信网(CS)构成的固定式蜂窝通信系统对位于一组网孔中的终端提供话音和/或数据通信业务，各网孔至少有一个固定蜂窝终端(4)，借助无线电与CS的基站(3)通信，还借助电缆通信控制和接口装置与无绳通信系统(WS)至少一个基站(6)通信，并在两个系统之间适配，以向许多无绳终端提供通信业务。CS利用TDMA技术例如GSM时，单个无线电收发信机连接到收发信机控制装置管理信道分配，能同时支持尽量多的信道而无诸信道的时间重叠。

Description

固定式蜂窝通信系统
本发明涉及一种用以向一组终端提供话音和/或数据业务的通信系统，该组终端为电话或任何其它种类诸如传真、数据调制解调器等设备，该系统的运行环境是没有固定的通信基础结构的环境，或是通信基础结构已经饱和并且规划提供这种通信业务的一个工作“岛”。
本文叙述的系统特别适用于由某些蜂窝移动业务覆盖的小区，但是对无此类业务且急需设施的小区或是其费用小于固定业务费用的小区也很感兴趣。
在很短的时间内对某些环境，诸如无基础结构(象大城市郊外新开发区中通常发生的那样)或者在已经有此类基础结构但现已饱和的小区，提供通信业务的问题业已得出无数对策(resource)，它们专用于确定和设计具体网络，这些具体网络对上述情况提供一种解决方案，该解决方案较可取地是基于已有的网络或能方便、快速地安装的新网络。
自从引进蜂窝移动系统以来，它们的应用已经扩展到它们原来设想的那些用途以外的其它用途。从上面概述的观点中最吸引人之一的是在固定环境中称为“固定式蜂窝网络”，它以使用终端为基础，该终端与其使用的蜂窝网络相兼。该系统的天线通常设置在一个固定场所(一般是在屋顶上)，并且通常是定向型的，指向覆盖天线所在网孔的基站。
这一切在美国专利US4658096中说明，其中，一个蜂窝系统基站与固定式蜂窝终端及相应的蜂窝移动终端通信，固定式蜂窝终端包含相应的接口系统，每一个接口系统提供可连接一部标准电话机的单条用户线路。在该专利文件中还示出一种配置，其中，为许多标准电话机提供通信业务，所有的标准电话机连接到起集线器作用的一个单元上，共用由较少量固定式蜂窝终端提供的通信信道，从而优化已有的资源。
如上述专利中所指明，固定式蜂窝终端提供与现有的蜂窝收发信机一样多的用户线路。当需要更高数目的用户线路时，将一些蜂窝收发信机组群起来。
此种固定式蜂窝业务另外可以供电信操作者应用，他们希望在确定的环境下快速地提供它们的业务，且该业务在所有方面(例如在编号、计费等方面)必须合乎需要地对用户完全透明。
另一方面，这种类型的固定式蜂窝终端并不利用在网孔之间的移动性特性移动终端的漫游等，因此，由于“固定式”信道的负荷仅仅发生在一个基站上，并且它们的最大数目是有限的和已知的，所以，蜂窝业务信道的应用不会严重地损伤蜂窝移动系统那样的潜在能力。
尽管如此还是没有取得最佳的经济利益，因为需要在用户建筑物中建设一个本地的基础结构以便在固定式蜂窝终端集上分配可用的线路，并且要有相同数目的电话机(或者不同类型的终端)以便适应本地系统的通信要求。
按照本发明的通信系统包含一个蜂窝移动通信网络，它提供话音和/或数据业务的通信覆盖，其中，在其网孔之一中至少有通过无线电与蜂窝系统基站之一进行通信的一个固定式蜂窝终端，和其中该固定式蜂窝终端通过控制和接口装置连接到无绳通信系统的至少一个基站设备上，以便在两个之间实现匹配工作，和任选地将通信信道的数目集中提供可用信道的数目，以便借此向许多无绳终端提供通信业务。
为此组成的固定式蜂窝终端包含一个或多个蜂窝移动终端收发信机、无绳通信系统中的一个或多个基站收发信机及控制和接口装置，控制和接口装置有用于模拟和数字系统的蜂窝和无绳系统的两个收发信机之间的匹配功能。
当蜂窝无线电收发信机为时分多址TDMA的型式时，收发信机控制装置对无线电信道进行管理，使控制装置在信道没有时间重叠的情况下能同时支持尽可能多的通信信道。
应用本发明的结果，可以在快速地装设、花费不多以及在有限的环境内能向许多用户提供移动业务的条件下使通信系统可用，就提供的通信信道的数目而言，它允许可供利用的资源最优化。
从根据附图的本发明的叙述中可得知本发明的较全面的说明，这些附图中：
图1示出以具有固定式蜂窝终端和固定式本地基础结构的蜂窝系统为基础的一个通信网络配置；
图2示出本发明的另一种配置，其中，用户建筑物中的固定式基础结构已由一个无绳通信系统取代；
图3示出一个固定式蜂窝终端、一个无绳通信系统的基站以及这两者之间的控制和接口装置的布置；
图4示出一个综合的固定式蜂窝设备的结构，其中包括与蜂窝设备兼容的一个无线电收发信机、控制和接口装置及与本发明的无绳通信系统兼容的无线电收发信机；
图5示出按照本领域技术发展状态可得到的单个通信信道的一个固定式蜂窝终端的方框图；
图6示出一种多用户固定式蜂窝终端的方框图，它有一定数目的可用的通信信道；
图7示出按照本发明的一种多用户固定式蜂窝终端的方框图；
图8示出包括集线装置以便于扩展用户数目或用户线路的上述多用户固定式蜂窝终端的方框图。
按照本领域技术发展状态，现在存在着一个具有移动交换中心2的蜂窝移动通信网络CS，移动交换中心2连接到一个更扩展的通信网络，例如公共交换网1。为此移动交换中心2连接到属于该蜂窝移动通信网络CS的一组基站3，它们分散在一个确定的小区内以提供蜂窝覆盖。
此外，但还有一组功能单元(图中未示明)，诸如基站控制器、维护中心、计费中心等。
利用现已存在的这样一个基础结构，可以在位于任一个确定的网孔内的一个移动单元与相应于此网孔的移动蜂窝通信网络CS的基站3之间建立起通信链路。
鉴于本发明的目的，使用基本上为标准型的一个蜂窝终端，但它连接一个固定的定向天线，天线的主瓣指向同它建立通信的基站，并在那里加上控制和接口装置9，以使通信信道可用。然后，如图2所示，连接一个无绳通信系统WS的基站6，因而一组或是电话机类型或是任何其它种类的无绳终端7能通过如此安排的设备接入蜂窝移动通信网络CS中一条可用的通信信道上，该设备称为固定式蜂窝终端4，因此，该无绳通信系统WS也能用作内部通信的本地电话支局。
这个安排也与另一组通常的电话机5或其它类型的固定终端兼容，它们能通过到用户线路的直接连接或者通过如图2所示的借助于相应的无线电链路设备8的插入式无线电链路接入固定式蜂窝端4的通信信道。
如图5所示，单个固定式蜂窝终端4包含一个无线电收发信机RTX，它连接到天线ANT，通过无线电波与一个基站3通信，并连接到控制和接口装置9(这里包括在同一壳体中)，以向更多数目的用户提供通信信道。它还包含连接到交流电源AC的一个电源单元PWS和一个电池系统BAT，在交流电源AC断电时该电池系统BAT向该单元供电。
由控制和接口装置9提供的这些通信信道用于向无绳通信系统WS的基站6提供用户线路(图3)，并以直接方式或通过无线电链路设备8向标准电话机5提供用户线路。
这样得出的系统必须为这样的业务级定出规模(即业务级大于蜂窝移动通信网络CS的单个通信信道能支持的业务级)时，有可能将各个移动终端提供的信道集中起来，因而借助于包含前面所述功能的上述控制和接口装置9，它们提供较大量的通信信道。
这一切在图6中示出了，在一个方向上几个无线电收发信机RTX通过一个天线共用器DX连接到天线ANT，在另一方向上连接到控制和接口装置9，以便依靠相应的用户线路接口SL提供较大量的电话线路。
虽然所使用的移动终端的数目和因而得到的可用通信信道的最大数目已超过一个，但在所叙述那样的系统中，通常可将它们装入一个具有公共电源的单个机柜中。为此，这样组成的固定式蜂窝终端4是多用户类型的，而且该终端是从广义上理解的，它与它所具有的移动终端的数目和/或可用的信道无关。
控制和接口装置9还在蜂窝系统与在公共交换网中使用的系统之间执行编号转换(当需要这样时)功能，和执行对信号需求的其它适配(电平、类型、代码)。
如图3所示的，可用的信道连接到一个无绳通信系统VS的基站6，在这方面，上述的控制和接口装置9还执行蜂窝系统和无绳系统之间信号的适配，因而在这两个系统间可发生信号交换。
然而，当蜂窝系统基于时分多址TDMA技术时，组合在这些终端里的无线电收发信机RTX仅仅在数据子帧的相应部分期间工作，因为控制器就是这样为该收发信机工作的。如在图7中可看到的，对于本发明的固定式蜂窝终端，所应用的无线电收发信机RTX例如是用于GSM型蜂窝移动终端的那种类型，但使它连接上收发信机控制装置19来管理无线电信道，因而如此组成的组件至多能支持该TDMA系统中每帧所规定的子帧数那样多的通信信道。
上述收发信机控制装置19也能实现信道集中功能，以便有更多数目的用户线路可应用，或者如图8中所示的，这个功能可在以后组合在控制和接口装置9内。
此种适配功能必须是这样的：对于由控制和接口装置9实现的处理来说，末端用户是透明的，因而由操作者实现的用户编号和计费都是一样的，仿佛到公共交换网的连接是直接进行的。
如果可应用的信道数目仍然不足够，显然地可应用类似的、新的收发信机，以便得到更多数目的通信信道，并且其中的控制装置必须管理全部蜂窝无线电收发信机组。
最后，蜂窝无线电收发信机之一可以是另一种类型的，它不与现在所使用的蜂窝网络兼容，而是与蜂窝式的或另一种类型的第二个网络兼容，以提供一定数目的替代信道，而不依赖于这个固定式蜂窝终端所在的网孔内信道的可用性。

Claims (9)

1.由第一蜂窝移动通信网络(CS)组成的一个固定式蜂窝通信系统，它提供话音和/或数据业务的通信覆盖，其中，在任一个网孔中至少有一个固定式蜂窝终端(4)，借助于无线电它与基站(3)之一通信，其特征在于：固定式蜂窝终端(4)连接到一个无绳通信系统(WS)的至少一个基站设备(6)上，它通过控制和接口装置(9)实现该两个系统之间信息和控制信道的适配，以便对许多无绳终端(7)提供通信业务。
2.按照权利要求1的通信系统，其特征在于：与蜂窝式移动通信网络(CS)之至少一个基站(3)通信的固定式蜂窝终端(4)包含：从一个蜂窝移动终端得到的至少一个蜂窝收发信机、无绳通信系统(WS)的至少一个基站收发信机及控制和接口装置(9)，控制和接口装置(9)具有适配蜂窝和无绳系统的两个收发信机的功能，以及需要时用以将提供给可用信道的数目的信道数目集中的功能。
3.按照权利要求1的通信系统，其特征在于：执行蜂窝和无绳两种系统的适配的控制和接口装置(9)也允许通过电话线路或借助于无线电链路设备(8)连接标准终端(5)。
4.按照权利要求1和2的通信系统，其特征在于：蜂窝移动通信网络(CS)和无绳通信系统(WS)二者可以是模拟型的或数字型的。
5.按照权利要求1的通信系统，其特征在于：控制和接口装置(9)还允许在无绳终端(7)之间建立内部通信，而不必利用蜂窝网络的通信信道，并允许将提供给无绳终端(7)和固定终端(5)两者的通信信道集中起来。
6.在上述蜂窝移动网络(CS)中使用的固定式蜂窝终端，它与其基站(3)的至少一个基站通信，以便对一个或多个用户提供话音和/或数据通信，其特征在于：它包含时分多址TDMA技术的单个蜂窝无线电收发信机(RTX)及连接到这个蜂窝收发信机(RTX)以便管理无线电信道的收发信机控制装置(IP)，因而它们可同时支持尽可能多的通信信道，不会有诸信道的时间重叠，因而通过相应的用户线路接口(SL)能够提供相同数目的用户线路。
7.按照权利要求6的固定式蜂终端，其特征在于：它还包含控制和接口装置(9)，它通过蜂窝收发信机将可用信道的数目扩展至更大数目的用户线路。
8.按照权利要求6的固定式蜂窝终端，其特征在于：代之以是单个蜂窝无线电收发信机(RTX)，它包含许多个蜂窝无线电收发信机，在射频频率上连接到单个天线系统(ANT)，以使很大数目的通信信道可用。
9.按照权利要求8的固定式蜂窝终端，其特征在于：它还与具有蜂窝入口的第二通信网络通信，或通过点对点或点对多点的无线电链路与另一个不同类型的通信网络通信，以便提供另一数目的替代信道。
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