CN1167560A - 用于无绳用户线路接口的无线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线本地回路系统，它包括基站和一个接入网节点，该节点连接无绳终端设备(T)与固定网中的交换机。位于无绳终端设备与基站(2，3)间的无线接口基本与GSM移动系统相一致，从而在具有信令载波(C0)的一帧中，至少有一个时隙是控制信道(FCCH，SCH，BCCH，CCCH)的时隙，在该时隙中基站以恒定功率传输供无绳终端设备使用的控制信息。根据本发明，因为所说帧的其它时隙(TN1，…TN7)仅在需要时为业务信道时隙而保留，并且在业务信道使用中，信令载波(C0)的发射功率以移动系统要求的方式进行调整，从而降低了共信道干扰。也可使用不连续传输DTX。

Description

用于无绳用户线路接口的无线系统

本发明涉及一种无线本地回路系统，它包括多个基站和一个接入网节点，该节点将无绳终端设备与固定网的交换机连接起来。本系统尤其包括无绳终端设备和基站间的空中接口，该接口一般与TDMA移动系统相一致，TDMA系统中以信令频率(C0)传输的帧中至少有一个时隙是控制信道时隙，基站在该时隙内用标准功率传输用于无绳终端设备的控制消息。

当建立一个电话网络时，交换机与用户设备间的用户线的安装不但相当昂贵，而且需要大量时间。通常这样来构成用户线路网络，即来自多个用户设备的双绞线提供给一个配线架，从多个纵横接线器而来的电缆则组合在另一个配线架中，再提供给交换机。交换机和用户线之间的信令接口是标准化的，它可以是二线制模拟用户线接口。根据CCITT的建议V2的复用器接口或是根据ETSI建议V5.1的基于信息的复用器接口。改变固定用户线相当麻烦，而且维护费用，尤其是那些用户线为架空明线的地区的维护费用也会很可观。解决这些问题的一种方法是，用无线线路替代交换机与用户设备之间的固定线路。这种方法就是已知的无线本地回路(WLL)系统。

图1中给出了WLL系统的原理。无线固定终端设备T包含一个带有天线的无线单元4，和一个电话适配器，适配器把标准用户设备5接到终端设备上。用户设备可以是一个普通的电话机，传真终端或调制解调器。通过把一个标准插头插入到终端设备的适配连接器，用户设备就连接到终端设备上。用户可以和在传统的固定网中一样来使用用户设备5，即便用户线路连接包含了终端设备T和基站BS2或3间的无线线路。一个基站可以为多个用户设备提供服务。基站接到一个确定的接入网节点1，后者又接到标准交换机上。一个接入网节点1上可以连接多个基站。

利用现有移动电话系统的部件可以构成WLL系统。举例而言，移动系统可以是模拟NMT系统或数字GSM系统。这种情况下，WLL系统的信令与有关系统一致，基站是这种系统的标准基站，而终端设备的无线单元类似于移动台的无线单元，或者终端设备可以就是移动系统中的移动台。WLL系统中的一个重要部分是连接用户与标准本地交换机的接入网节点。接入网节点将WLL网络信令，例如NMT或GSM信令转变为固定网(例如PSTN)所适合的信令，并相应地使固定网信令适用于WLL网络接口。

网络节点利用一个开路V2或V5.1型复用器接口接到本地交换机上，接口使用2Mbit/s的PCM系统。如果本地交换机只支持二线制接口，网络节点就利用一个复用器，把V2信令转变为一个模拟二线制用户回路接口，再连接到交换机上。网络节点和它连接的基站间的信令是适宜移动网的信令，不过它以下面方式作了修改，即小区切换和漫游这些蜂窝网所特有的功能将被制止。因此，用户必须保持在分配给它的基站的覆盖范围内。来话呼叫和去话呼叫的路由根据网络节点的用户数据库确定。网络节点的操作对应于集线器的操作：呼叫从用户接口传送到交换机，号码分析、计算和其他功能都在交换机中进行。

根据上面所述，WLL网可以基于已知的GSM系统。GSM是基于时分多址的数字蜂窝系统。下面将描述系统信道。

逻辑信道分为传输话音与数据的业务信道TCH，和传送信令与同步数据的控制信道。控制信道包括广播信道、公共控制信道和专用信道。广播信道BCH是直接从基站到移动台(下行)的信道，它们包括：(1)频率校正信道FCCH，其中的信息被移动台用来进行频率校正；(2)同步信道SCH，把同步信息与基站的标识码传送给移动台；以及(3)广播控制信道BCCH，传送有关基站的一般信息。公共控制信道CCCH在下行方向包括一个寻呼信道PCH，它用来向移动台传输寻呼消息，在上行方向CCCH包括一个随机接入信道RACH，移动台用它来从网络请求信道，另外在下行方向还包括一个准予接入信道AGCH。网络利用它确认移动台发送的请求。专用信道包括一个独立专用控制信道SDCCH，和与业务信道相关的一个慢关联控制信道SACCH和一个快关联控制信道FCCH。

逻辑信道映射为无线通信中的物理信道。正如大家所知的，物理信道由一个时隙与频率确定的连续窗口构成。一个特定的物理信道通常使用每个TDMA帧中的同一个时隙号，一个TDMA帧由8个时隙构成，但是当使用跳频时频率可以发生改变。

51个TDMA帧构成一个控制信道多帧，图2为多帧的原理图。FCCH和SCH具有相同结构：SCH时隙隔开一帧的距离跟在PCCH时隙后，多帧为它们中的每个信道保留5个时隙。每个信道都利用帧的时隙TN0。BCCH使用多帧中的四个时隙，这些时隙位于连续的帧中。其余的36个时隙(每个它所在的TDMA帧中各有一个)是为CCCH保留的，即对于下行方向帧的情况，用于PCH和AGCH，对于上方向帧的情况，则用于RACH。出于实际原因，BCCH和CCCH也都使用时隙TN0。因此控制信道多帧的重复长度是51个TDMA帧周期。时隙TN0不允许进行跳频，但是使用该时隙的上述信道必须使用同一个固定频率。根据规定，BCCH载波必须在所有时隙中稳定地以恒定功率，通常以最高许可功率并在标准频率进行传输。传输控制信息的载波频率用C0表示。在没有信息传输的时隙中，利用填充比特来形成所谓的伪比特串。以标准功率并在标准频率连续传输的BCCH载波C0以以下方式使用，即移动台周期性地检测邻近小区中BCCH载波的信号强度，并利用比特差错率确定连接质量，从而在切换过程中使用这些测量结果。

GSM系统中，为尽可能的获得无差错无线传输，在业务信道上采用纠错编码。这种编码是两相信道编码，为检错主要采用轻分组(lightblock)编码，为纠错而使用卷积编码。卷积编码中在能够有效地使用码字前，必须使差错在时间上随机分布。因此当一个信道编码分组至少在四个时隙内传输时使用了间插。在传输前将该信道编码分组中的比特进行混合，从而使传输差错随机化，而且邻近分组也被间插在同一时隙中传输。如果移动台在运动，那么这样的间插就已足够，但对于低速运动或固定的移动台的情况，由于矫正了差错的随机分布，所以也要使用跳频。跳频的另一个好处在于，邻近小区使用同一频率的另一个用户所造成的共信道干扰也被平均。编码和跳频的背景是接收到的信号为具有不同时延的多个瑞利衰减信号的和，因而信号电平与质量的变化相当大。跳频和跳动速率降低，并在最好情况下可以消除连续脉冲串间的相关性，从而由于间插和比特重组而使差错随机化。

然而在一些情况下，连续传输的强载波会是一个问题。它造成网络干扰电平的增加，即当小区的业务信道载波与邻近小区的BCCH载波一样时，会在接收端造成干扰，从而降低网络容量。在业务信道上仅使用一个发射和接收频率，即一个TRX的低容量小区中，如果使用跳频，那么在基站必须有一个辅助的发射机/接收机，在真正的发射机/接收机产生业务信道频率的同一个时隙内，辅助发射机/接收机传输BCCH载波。因为可用一个发射机/接收机来合成大量频率，但一次只能合成一个频率，所以辅助发射机/接收机的存在是很必要的。

当这样的GSM系统用作WLL用途时，这些干扰问题也会影响最初描述的WLL系统。尤其是在居住稀疏地区使用WLL系统时，出现基站仅使用一个发射与接收频率(一个TKX频率)，并且基站的覆盖区域相当广阔的情况是很有可能的。这时，除了BCCH载波的发射功率很高这一事实会增加电话业务的共信道干扰并降低网络容量外，在基站必须放置一个辅助发射机/接收机，来形成BCCH载波C0从而实现跳频的目的。因为在低速或固定移动台的情况下，只有间插并不足以产生随机差错分布，对于一个TRX的情况缺少跳频会降低卷积码的效率，所以跳频也是必须的，或至少是所希望的。由于在频率分集未能平均同一信道的干扰时，必须用更强的频率分集，即获得的是有同一频率分布的信道要更少，所以这降低了系统容量。

本发明的目的是基于TDMA系统尤其是GSM系统的一个无线本地回路系统，在该系统中由于使用了GSM系统的标准BCCH载波，所以BCCH载波C0不会造成上述的各种问题。

利用权利要求1中公开的方法可以实现该目的。

根据本发明的WLL无线系统中，BCCH载波C0只在传输控制信息的时隙中以标准功率传输，其它的时隙中根本不传输载波，或者说其它时隙是在需要时用于业务信道，这期间一般会调整BCCH载波的功率。如果没有业务这些其它时隙就不包含传输。如果有业务，会使用功率控制，跳频和不连续传输(DTX)。DTX是指话音停顿时，传输会间断。从而在接收端得到更低的干扰、良好的频率分集及更好的码性能。

下面将参考附图，更详细地说明本发明。附图中，

图1示出WLL系统的原理；

图2示出控制信道的一个多帧；

图3是根据本发明BCCH载波分布的一个示例。

WLL应用中，用户可以在他的归属小区内运动，但是小区间的切换是被阻止的。因此不必检测邻近站点BCCH载波的强度。在根据本发明的WLL系统中，BCCH载波不必在使用载频C0的帧的所有时隙中，连续地进行传输，而只在构成BCCH和CCCH的时隙中以最大功率传输。在图3中这一时隙是RF信道C0的时隙TN0。如果需要，使用载频C0的帧中的其它时隙TN1，…TN7，可以用作业务信道时隙。这些时隙中，对频率C0通常要使用功率控制。由于载波并不以最大功率传输或者它根本就未传输，所以共信道干扰显著降低。

当向一个小区仅分配一个TRX，图3中为频率C0时，通过利用同一个发射机/接收机，还可进行BCCH频率C0和要合成的频率C1间的跳频。利用箭头结合这些RF信道的时隙，描述了使用跳频的一种可能信道。该信道由帧的第四个时隙构成。由于当一个脉冲串在频率C1的第四个时隙中传输时，频率C0中同步的第四个时隙内根本不必进行BCCH载波的传输，所以一个频率合成器便足够了。

当向一个小区分配了多个TRX频率时，可以在这些频率间进行跳频，BCCH载波C0可以在时隙TN1，…TN7切断。这些时隙自然也可用作业务信道，从而要在载波上进行一般的功率控制，并可用这时隙进行跳频。

当根据本发明的配置用于BCCH载波时，将忽略标准GSM系统的一些特征：切换算法不再需要，从而基站不必再发射一个邻近小区列表，用户设备也不必监控邻近小区的BCCH载波，不必在那里进行有关的测量及向网络报告测量结果。如果没有进行跳频，BCCH载波也不必连续传输，而只在时隙TN0中即可。

本发明的进一步优势在于，尤其对低容量小区的情况，由于强载波并非持续存在，网络中的频率再利用会更为有效。而且，因为不必监控邻近基站的BCCH载波，终端设备的功率消耗也会降低。由于多数情况下终端设备是由电池驱动的，所以这一点很重要。

必须认识到上述有关的描述与图形仅仅用以说明本发明。对于本领域的技术人员而言，在不偏离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神时，可以对本发明进行各种不同变动是显而易见的。

Claims (7)

1.一种无线本地回路系统，包括基站和一个连接无绳终端设备(T)和固定网的交换机的接入网节点，位于无绳终端设备与基站(2，3)之间的空中接口主要符合TDMA移动系统，在TDMA移动系统内具有信令基本载波(C0)的一个帧中，至少有一个时隙是控制信道(FCCH，SCH，BCCH，CCCH)的时隙，在该时隙中基站以固定功率传输提供给无绳终端设备的控制消息。其特征在于，所说帧的其它时隙(例如TN1，…TN7)中，脉冲串仅在需要的时隙(例如TN2)中传输。

2.根据权利要求1的无线系统，其特征在于，传输脉冲串的时隙(例如TN2)是一个业务信道时隙，而作为脉冲串载波的信令载波(C0)的传输功率以移动系统所要求的方式进行调整。

3.根据权利要求1的无线系统，其特征在于，当帧时隙并非业务信道时隙或控制信道时隙时，信令频率(C0)根本就不传输。

4.根据权利要求1的无线系统，其特征在于，在帧的业务信道时隙中允许跳频。

5.根据权利要求2或4的无线系统，其特征在于，在业务信道上采用不连续传输(DTX)。

6.根据权利要求1或4的无线系统，其特征在于，在系统中有一个TRX频率，作为信令载频(C0)，并至少另一个其它的频率(C1)分配给基站，而且在业务信道上可以在TRX频率和其他一些频率(C1)间发生跳频，从而用一个频率合成器可形成两个频率。

7.根据权利要求1的无线系统，其特征在于，无绳终端设备(T)仅服从控制信道上的、由分配给该终端设备的基站所发射的信息。

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