CN1138924A - 用于无线电通信系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种无线电通信系统(10)利用一种同步的信道跳越协议在一个通信信道的序列上工作。设置一个第一通信装置(16)，它能利用信道跳越，以在该通信信道序列上通信，并且具有一个工作通信信道。还设置一个第二通信装置(13)，它能确定出第一通信装置(16)的工作通信信道和信道跳越参数。第二通信装置(13)利用与第一通信装置的信道跳越同步的信道跳越，能在该通信信道序列上通信；同时，选择一个工作通信信道，它不同于两个通信装置(13，16)同时工作时第一通信装置(16)的工作通信信道。

Description

用于无线电通信系统的方法和装置

本发明涉及无线电通信系统，具体涉及具有在共用通信信道上工作的通信装置的无线电通信系统。

支持工作于射频无线环境的几个用户进行通信的无线电通信系统是众所周知的。这种系统所使用的频率是一个射频频谱子集，该子集组织成为一个或多个无线电通信信道，例如频道。在这种系统中，例如一个通信链路可在该无线电系统内的通信装置组之间建立。通信链路在通信持续期间建立在一个或多个频道上。一个给定的无线电系统可得到的频谱通常是一个有限的通信资源，几个用户可争用该资源。为此，无线电通信系统通常利用频率管理方法，以使可用频率的有效利用率最大化，并使用户之间的干扰最小化。这种解决方案的根本点是，在共用通信信道上必须建立多个通信链路。

许多种频率管理方法在本技术领域内是周知的。信道跳越或即频率跳越是此种方法的一个例子。在信道跳越的方案中，通信装置组周期性地改变它们工作的频道。可以规定一个通信装置能使用一个给定频道的最大时段，以使用户之间的接入能力最大化，干扰最小化。其它的频率管理方法包括直接序列扩展频谱、时分复用和其它类似的方案。大多数先有技术的频率管理方法使用一种基础结构设施来控制无线电系统的操作状况。一个基础结构设施典型地包括一个基站或某种其它类型的控制器，用以管理频率指配、用户接入和无线电系统的其它操作状况。这种控制器在建立无线电通信系统中往往代表明显的费用。

低成本的无线电通信系统正变为无线通信市场的日益重要的方面。这种低成本的系统必须也能成功地在用户之间管理频率分配，以使效率和通过量最大化。据此，现在需要有一种能促进共用通信资源有效利用的低成本的无线电通信系统。

图1示出根据本发明的具有两个通信收发信机组的无线电通信系统。

图2示出根据本发明表示一个7通信信道序列的示意图。

图3示出一个7通信信道序列的流程图。

图4示出将通信范围在备用信道上延伸的结果的示意图。

图5示出具有4个通信收发信机组时图2的序列。

图6示出第一次信道跳越周期之后图5的序列，表示第五个通信收发信机组的初始情况。

图7示出第二次信道跳越周期之后图5的序列，表示第五个通信收发信机组的建立。

图8示出第三次信道跳越周期之后图5的序列。

图9示出根据本发明的能够组织一个无线电通信系统的无线电设备的方框图。

参看图1，图中示出根据本发明的无线电通信系统10，它具有不同的通信装置组，例如收发信机，它们按照通信信道跳越协议工作。在优选实施例中，通信装置是便携式双向无线电收发信机，能建立起射频通信链路。其它类型的通信装置也可以应用，例如移动无线电设备、基站、中继器等。所示明的无线电通信系统10具有两个通信收发信机组12和15。第一组收发信机12包括两个收发信机13和14，在它们之间建立了一条通信链路。第二组收发信机15包括三个收发信机16、17和18，在一条已建立的链路上进行通信。本发明承认，当两组收发信机12和15独立地工作时，收发信机组12和15之间有可能发生干扰。例如，收发信机组12和15可以在同一序列的通信信道上作信道跳越，或者在重叠的序列上作信道跳越。如果收发信机组12和15相互间足够靠近，并且试图同时经过相同的通信信道作信道跳越，则干扰会是明显的。显然，如果能将这些通信收发信机组组织得互相不干扰，则可以形成一个更高效率的无线电通信系统。通常，这是管理精细的无线电通信系统中控制器或基站的任务。然而，如果没有这种基础结构设施支持，则这个解决方案就变得较困难了。

按照本发明，两个收发信机组12和15在一个预定的通信信道序列内作信道跳越。在优选实施例中，通信信道包含组织成为一系列频道的多个频率。这些频率是无线电通信可应用的一个频谱子集。通信信道可以包含一个或多个频道，例如一个发送和接收频率对，或者一个类似的组。还应限定一个规定的跳越周期(即一个收发信机或一组收发信机可以在一个给定的通信信道上连续使用的时间段)。第一组收发信机12的信道跳越包括跳越周期和跳越序列与第二收发信机15的信道跳越同步。利用个别的收发信机13、14、16、17和18，并且利用本发明讲述的协议，实现两组收发信机12和15之间同步工作。其详细内容将在下文叙述。结果得到一个自组织的无线电通信系统10，它无需诸如基站之类的中央控制器来进行频率分配和接入管理。

图2示出由无线电通信系统10使用的、标号为C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6的一个七通信信道序列。请注意，这里不要求这些通信信道物理上相邻。两组通信收发信机G1和G2与图1的第一组和第二组收发信机12和15相对应，分别在通信信道C1和C4上工作。该无线电通信系统是利用无线电收发信机组织的，该收发信机具有在通信信道序列(也即C0到C6)的通信信道之间信道跳越的能力。为此，一旦通信链路已在一组收发信机之间建立，这些通信收发信机就利用在该序列通信信道之间同时地信道跳越来维持此通信链路。

参看图3，图中示出根据本发明建立无线电通信系统所需的步骤。如上文所述的，希望加入无线电通信系统的收发信机必须具有电路，以便在步骤310支持信道跳越协议。在步骤320，一个始发收发信机，例如图1的收发信机13，首先选择出它希望在其上建立通信链路的通信信道序列。然后，在步骤330，始发收发信机扫描该通信信道序列，以确定是否已建立了其它通信链路，这指明存在按照本发明所组织的无线电通信系统。由于不要求在该无线电通信系统中工作的收发信机专用该通信信道序列，故始发收发信机必须寻找和解释用以识别工作在该无线电通信系统中工作的收发信机的识别信息。

如果没有当前建立在通信信道序列上的现行通信链路，也即没有现用的无线电通信系统，则呈现出简单的情况。于是，在步骤350，始发收发信机建立一条通信链路。例如，通过在该序列的通信信道之一(诸如C1)上发出一个呼叫，来建立该通信链路，期望利用一个目标收发信机例如图1收发信机14来监视这一切。当目标收发信机接收到该呼叫时，通信链路便建成。一旦通信链路已建立，两个收发信机通过通信信道序列协调地信道跳越，直至该通信链路拆断。

如果一组或多组收发信机已经在无线电通信系统的通信信道序列上建立起通信链路，则始发的收发信机必须同步于这些收发信机组的信道跳越。因存在通信链路，故会有至少一个第二收发信机(例如图1的收发信机16)应用信道跳越来通过通信信道序列进行通信，并具备一个工作通信信道。该工作通信信道被限定是其上工作一个独立的收发信机或一组通信收发信机的一个通信信道。起初，始发的收发信机扫描该通信信道序列，以寻找通信收发信机组之一内的一个第二收发信机的工作通信信道。在优选实施例中，该始发的收发信机扫描通信信道，以确定出具有最高接收功率电平的工作通信信道。该始发的收发信机认为具有最高接收功率电平的通信信道表明该信道具有最紧靠的工作的收发信机或通信收发信机组。另一种可替代的方案是，始发的收发信机可以扫描通信信道，来确定在一个工作通信信道上的接收功率电平是否超过了预定的阈值。在确定一个通信收发信机的工作信道之后，该始发的收发信机便提取出信道跳越参数，其中包括嵌入在前向传输的同步数据中，该同步数据可包括信道跳越的定时和持续时间。在步骤340，已提取出的同步信息由该始发的收发信机使用，以使其传输同步于一个独立的、优选地未占用的通信信道。然后，在步骤350，始发的收发信机建立一条通信链路，并使信道跳越与该通信收发信机或其它通信收发信机组的信道跳越相同步。该始发的收发信机还建立一个工作通信信道，它不同于两个收发信机同时工作时该通信收发信机(或其它收发信机组)的工作通信信道。

通信链路的建立求接通由目标收发信机监视的通信信道。据此，本发明提供一种便于这个过程的信道接入协议。该协议还有助于初始工作通信信道的建立。将该序列通信信道之一选定作为一个备用信道(RC)，还从该序列通信信道中选择出一个被监视的通信信道(MCC)。RC和MCC最好是预选的，并对于希望创立或加入该无线电通信系统中的收发信机来说是已知的。RC用来保留一个时隙，用于接入目标收发信机监视的通信信道。 RC最好是从该序列通信信道中选择出的，并且先于MCC。在优选实施例中，通信信道C0被选择作为RC，而MCC是通信信道C1。为了建立通信链路，如上面所述，始发的收发信机首先要与工作在一个通信信道上的一个发送收发信机或一组收发信机的信道跳越相同步。然后，该始发的收发信机确定RC是否未被占用，如果“是”，则在该RC上发送，以在MCC上保留一个跳越周期。请注意，该RC可能被另一个始发的收发信机占用，或该RC当前可能是一个收发信机或一组通信收发信机的工作通信信道。RC上的通信或发送范围最好通过降低数据传输速率、通过提供更健全的robust传输符号、或通过增加发送功率，使之在其它序列的通信信道的通信范围上扩展。扩展通信范围的后果示例于图4中。始发的收发信机41试图与工作在该序列的非RC信道的通信范围47边缘上的一个目标收发信机42建立一条通信链路，通过扩展RC的通信范围，从扩展范围48中潜在的干扰收发信机43来的干扰可能性减小了。因成功地保留MCC，故始发的收发信机41可在随后的跳越周期期间在MCC上发送呼叫或识别信息。目标的收发信机通过确认该呼叫，便建成该通信链路。

参考图5至图8可更好地理解RC备用系统。图5示出在一个给定时间的通信信道序列情况，其上已加有附加的通信收发信机组。通信信道C0、C1、C2和C5分别由通信收发信机组G1、G2、G3和G4占用。一个始发的收发信机已经扫描该序列，来确定信道跳越定时，并等待通信信道C0变成可应用状态。通信信道C1是MCC，它由目标的收发信机监视。图6示出在第一跳越周期之后通信信道序列的情况，通信信道C0变成可应用的，始发的通信信道现在在该信道上发送，并在下一跳越周期期间保留MCC。图7示出始发的收发信机和目标的收发信机已经形成通信收发信机组G5。图8示出下一跳越周期内通信收发信机组G5与其它的通信收发信机组G1、G2、G3、G4同步地信道跳越。

图9示出根据本发明的、能够组织或加入上述的无线电通信系统的无线电设备90的部分方框图。上述的收发信机13、14、16、17、18、41、42、43在结构上和在功能上是类似的。无线电设备90是一个电子通信装置，用于双向通信，利用众所周知的原理，能够接收和发送操作。控制器96应用来自电耦合的存储器部分98的逻辑或其它信息，控制无线电设备90的总体操作。控制器96电耦合到射频部分94，射频部分94包括接收机942和发射机944。射频部分94与天线92电耦合。对于接收操作，天线92接收通信信号，并由接收机942有选择性地处理。类似地，对于发送操作，发射机944处理通信信号，并通过天线92向外辐射。控制器96控制发射机944和接收机942的操作。按照本发明，控制器96配合存储器部分98和射频部分94来执行通信协议管理功能，如上所述，它包括信道跳越同步和备用信道接入协议。为此，控制器96控制无线电设备90在多个通信信道上接收和发送信号，并能有选择性地按照一种信道跳越方式工作。控制器96控制无线电设备90接收通信信号，通过扫描通信信道以识别出一个第二无线电设备90的工作通信信道，或在该无线电设备90通信系统内正在工作的收发信机的工作通信信道。无线电设备90通过应用具有最高接收功率电平的工作的通信信道或通过选择一个其接收功率电平超过预定阈值的工作通信信道，可在潜在的工作通信信道中作出选择。无线电设备90从工作通信信道内提取出信道跳越参数，其中包括同步信息，用以使信道跳越与第二收发信机的信道跳越同步。此外，无线电设备90工作，来选择一个工作通信信道，该信道不同于无线电设备90和第二收发信机同时工作时第二收发信机的工作通信信道。

总之，本发明提供了一种通信装置和一种通信信道管理协议。利用该通信装置和协议，可以将两个或多个通信组织起来，以显著地降低潜在的干扰，并明显地改进通信信道的有效利用率。在优选实施例中，将多个频率组织成为一个通信信道序列。通过在可应用的通信信道之一上建立一条通信链路，可使一个第一收发信机或通信收发信机组工作在该通信信道序列上。希望组成第二通信收发信机组的一个收发信机首先寻找第一通信收发信机组的工作频率。然后，始发的收发信机提取在运行的传输中嵌入的同步数据，并与第二通信收发信机组的信道跳越同步。始发的收发信机通过在一个备用信道上发送而保留住由目标收发信机监视的通信信道。在优选实施例中，备用信道是在该序列中被监视信道之前的信道。当被监视的信道变成可供始发的收发信机应用时，一条通信链路便建立了。

该通信装置和通信信道管理协议提供了几个优点。通信信道协议提供出了一种用以增加可应用通信信道利用率、同时可减小通信组之间干扰的方法。因同步于其它通信收发信机组的信道跳越，故干扰的可能性减小了。又因备用信道备用协议与同步的信道跳越相结合，故接入该系统和指配可应用的通信信道更便利了。据此，改进了通信信道的利用率。还因协议的能力综合在每个收发信机中，故在不使用诸如基站等的中央控制器的情况下实现了信道的有效利用。这导致低成本的无线电通信系统，提高了共享通信资源的利用率。

Claims (10)

1.一种利用信道跳越协议来操作无线电通信系统的方法，该无线电通信系统具有在通信信道序列中的一个第一收发信机信道跳越，并具有一个正在工作的通信信道，其特征在于，该方法包括以下步骤：

提供一个第二收发信机，该机具有在该通信信道序列之间进行信道跳越的装置；

在该通信信道序列之间扫描，以寻找第一收发信机的工作通信信道；

使第二收发信机的信道跳越与第一收发信机的信道跳越同步，以使第二收发信机具有一个不同于两个收发信机同时工作时第一收发信机的工作通信信道的工作通信信道。

2.权利要求1的方法，其特征在于，扫描步骤包括以下步骤：

扫描该通信信道序列，以确定出具有接收功率电平超过一个预定阈值的通信信道。

3.权利要求1的方法，其特征在于，在该通信信道序列之间扫描以寻找第二收发信机的工作通信信道的步骤，包括以下步骤：

扫描多个通信信道，以确定出具有同步数据传输的通信信道。

4.权利要求1的方法，其特征在于，使第二收发信机的信道跳越同步的步骤包括以下步骤：

选择一个备用信道和一个监视信道；

在备用信道上发送，来保留该监视信道；

在监视信道上启始一个通信链路。

5.权利要求4的方法，其特征在于，选择备用信道和监测信道的步骤包括以下步骤：

从该通信信道序列中选择一个备用信道和一个监视信道。

6.权利要求5的方法，其特征在于，在备用信道上发送以保留监视信道的步骤包括以下步骤：

将备用信道上的通信范围扩展到通信信道序列中其它通信信道的通信范围之外。

7.权利要求6的方法，其特征在于，将备用信道传输范围扩展到通信信道序列中其它通信信道传输范围之外的步骤包括以下步骤：

在备用信道上提供健全的传输符号。

8.权利要求5的方法，其特征在于，在通信信道序列中选择一个备用信道和一个监测信道的步骤包括以下步骤：

将就在监测信道之前的序列中的通信信道选择作为备用信道。

9.一种在利用一个信道跳越协议并有着第一收发信机和第二收发信机的无线电通信系统中使用的方法，该第一收发信机在通信信道序列之间信道跳越，并具有一个工作通信信道，该第二收发信机能够在该通信信道序列信道跳越，其特征在于，该方法包括以下步骤：

由第二收发信机在该通信信道序列之间扫描，以寻找出第一收发信机的工作通信信道；

使第二收发信机的信道跳越与第一收发信机的信道跳越同步，以使第二收发信机具有一个不同于两个收发信机同时工作时第一收发信机的工作通信信道的工作通信信道。

10.一种在利用一个信道跳越协议并有着第一收发信机和第二收发信机的无线电通信系统中，在该第二收发信机处使用的方法，该第一收发信机在该通信信道序列之间信道跳越并具有一个工作通信信道，该第二收发信机能够在该通信信道序列之间信道跳越，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在该通信信道序列之间扫描，以寻找出第一收发信机的工作通信信道；

使第二收发信机的信道跳越与第一收发信机的信道跳越相同步；

从该通信信道序列中选择出一个备用信道；

在扩展范围方式下在备用信道上发送，来保留一个通信时隙；

在该通信时隙内工作，以使第二收发信机具有一个不同于两个收发信机同时工作时第一收发信机的工作通信信道的工作通信信道。

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