CN1198857A - 无绳多小区电信系统的需同步的基站 - Google Patents

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Abstract

无绳多小区电信系统－例如一个蜂窝DECT/GAP系统－的基站(RFP1…RFP3),接收一个由时间信号发射机发送的时间信号无线电信息(DCF77)－例如DCF77信号－,使用这种信号,可以在时间上同步控制特定基站的、遵循在多小区电信系统中的一个电信标准－例如DECT/GAP标准－的基站(RFP1…RFP3)的操作顺序。使用一个在时间信号无线电信息(DCF77)中包括的、关于频率的十分精确的载波信号(TS),例如控制DECT/GAP位节拍(BT)。此外,使用一个包含在时间信号无线电信息中的、调制在载波信号上的时间信息(ZZI),例如控制DECT/GAP时隙时钟(ZST)和/或时间帧时钟(ZRT)。　

Description

无绳多小区电信系统的需同步的基站
一个无绳多小区电信系统是一个信息处理和信息传输的信息系统，该系统在信源和信宿间具有一个无绳信息传输段，其中在该信息系统的每一个x任意的地点上(信息系统的移动特征)，信息是在所涉及小区中处理并在所涉及的小区中或交叉的小区中传输的。在所涉及的小区中仅无线的实现传输期间，交叉的小区的信息传输是无线的/线连接的或者无线的。这时信息处理和信息传输可以在一个优选的传输方向(单工)上或者在两个传输方向(双工)上实现。此外，信息处理是模拟的或者数字的。优先根据多种无线电标准如DECT、WCPS(美国DECT版本)、GSM包括其派生标准DCS1800、ADC(美国GSM版本)、JDC(日本GSM版本)等等实现信息处理和无绳信息传输。作为无绳传输技术，除了无线电传输外，也可以使用另一些传输技术，如红外传输。
“信息”是一个上级概念，它不仅表示内容(信息)而且还表示物理的表示(信号)。这时信号例如可表示：
(1)图象
(2)口头字
(3)书面字
(4)加密的字或图象
已经提到的概括的方式的无绳多小区电信系统，例如是蜂窝DECT系统(Digital European Cordless Telecommunication；参照：(1)，Nachrichenechnik Elektronik 42(1992)，一月/二月，第一期，Berlin，德国作者U.Pilger，文章“Struktur des DECT-Standards”，23页至29页；(2)，telcom report 16(1993)第一期，作者J.H.Koch：“Digitaler Komfort fuer schnurlose Telekommunikation-DECT-Standard eroeffnet neue Nutzungsgebiete”，26页至27页；(3)tec2/93-Das technische Magazin von Ascom “Wege zur universellenmobilen Telekommunikation”，35页至42页；(4)Funkschau(1994)23期，“Sprache und Daten schnurlos bertragen”，74页至78页)或GAP系统(Generic Access Profile；ETSI-Publikation prETS 300444，1995年，4月，Final Draft，ETSI，FR)，这些系统可以根据图1中的图示构成。这样的DECT/GAP规定的多小区电信系统在概念“Cordless Multicell Integration(CMI)”下使用。在GAP系统中，涉及特定的DECT系统，其中，特别保证不同DECT语音应用的互操作性。
图1说明一个例如通过三个DECT/GAP无线小区FZ1...FZ3无缝隙构成的DECT/GAP无线电范围FB。在无线电小区FZ1...FZ3中，在小区中心安排了DECT/GAP基站RFP1...RFP3(无线电固定部分)。因此第一个DECT/GAP基站RFP1位于第一个DECT/GAP无线电小区FZ1中、第二个DECT/GAP基站位于第二个DECT/GAP无线电小区FZ2中和第三个DECT/GAP基站位于第三个DECT/GAP无线电小区FZ3中。这三个基站RFP1...RFP3通过一个交换系统VS例如连接到一个公共电话网PSTN(Public Switched Telephone Network)并因此相互连接。在EP-0466736B1中公开了交换系统VS作为专用自动交换分机PABX构成(Private Automatic Branch Exchange)的方法。
根据德国专利申请P19519966.9，这三个基站RFP1...RFP3可以通过一个S0总线和交换系统VS连接。为此，这种交换系统VS具有接口SS，该接口
(1)对于在交换系统作为数字市内交换机DOVS构成的情况，接口SS被用作网铬终端NT(Network Termination)，
(2)对于交换系统VS作为分机自动交换机PABX构成的情况，接口被用作S0-接口S0-SS，
(3)对于交换系统VS作为市内交换机OVS构成的情况，接口SS被用作分机自动交换机PABX。
每个基站RFP1...FP3在它们的无线电小区FE1...FE3的范围内，可以通过一个配置在1.88到1.90GHz的频率范围内设置DECT空中接口，建立并维持最多12个并行到DECT/GAP移动部分PP(PortablePart)的电信连接。
图2说明在文献Components 31(1993)，第6期，215页至218页，作者S.Althammer、D.Brueckmann，文章：“Hochoptimierte IC’sfuer DECT-Schnurlostelephone”中说明的根据图1的基站RFP1...RFP3的原理电路结构。这个电路包括一个无线电部分FKT，一个信号处理装置SVE、一个时钟发生器TG、一个微控制器MIC、一个到交换系统VS的导线接口LSS和一个电源SVG，这些部分以所说明的方法相互连接，上述电路结构中的信号处理装置SVE具有一个作为具有交换功能(Switch-Funktionen)的时间开关控制器TSC构成的信号控制部分SST和一个作为CODEC和AD/DA转换器构成的信号变换部分SUT。电路结构和移动部分相结合的工作原理例如在已经提到的被引用的出版物中说明。
在根据图1的无线电范围FB内，例如共有10个移动部分PP，其中，第一个移动部分PP1、第二个移动部分PP2和第三个移动部分PP3属于第一个基站RFP1，第四个移动部分PP4、第五个移动部分PP5、第六个移动部分PP6、第七个移动部分PP7和第三个移动部分PP3属于第二个基站RFP2，以及第八个移动部分PP8、第九个移动部分PP9、第十个移动部分PP10和第七个移动部分PP7属于第三个基站RFP3。第三个移动部分PP3不仅能和第一个基站RFP1而且能和第二个基站RFP2电信连接，因为它位于第一个无线电小区FZ1和第二个无线电小区FZ2的交叉范围内。与此相似的是第七个移动部分PP7，它位于第二个无线电小区FZ2和第三个无线电小区FZ3的交叉范围内，不仅能和第二个基站RFP2而且能和第三个基站RFP3电信连接。
为了根据图1的蜂窝DECT/GAP系统-在一个移动电信系统的意义上-运行，在与蜂窝移动无线电系统相似的系统中-例如根据GSM标准(Group Specicale Mobile或者Global Systen for MobileCommunication；参照Informatik Spektrum 14(1991)，6月，第三期，Berlin，德国；作者：A.Mann；文章“Der GSM-Standard-Grundlagefür digitale europische Mobilfunknetze”，137页至152页)-预先规定了实现系统特定的功能特征，如“漫游(使用移动部分穿过无线电范围)、切换(双工的无线电连接转接“基站”→移动部分在一个小区范围内(内部小区切换)和在两个无线电小区的交叉区域内(单元间切换))，在系统中现有基站的同步。为此，在根据图1的DECT/GAP系统中运行的操作顺序的相应的协调是必须的。这里为了可以由外部的，例如线路连接的公共电话网放弃协调，根据DECT标准，预先规定了动态通道分配方法(DCA方法)。如果例如构造一个DECT连接，那么就要查询具有最小的干扰的那个频率和那个时间窗口。干扰的高度(强度)首先倚赖于以下内容：
(a)是否已经在另一个基站上进行一个通话，
(b)一个移动部分是否由于移动实现和一个以前屏蔽基站的可视接触。
使用基于TDMA传输方法的DECT/GAP系统可能会遇到由此引起的干扰提高。根据TDMA方法，对于真正的传输仅需要一个时隙；剩余的11个时隙可以用于测量。因此，可以确定一个替换的频率/时隙对，使用它可以转换连接。这出现在一个根据DECT标准(参照Nachrichtentechnik Eletronik 42(1992)1月/2月，第一期，Berlin；作者：U.Pilger，文章“Struktur des DECT-Standards”，28.3.2.6页)的适应的通道分配的框架下的一个“连接切换(ConnectionHandover)”(小区内切换)。
现在除了“小区内切换”外，特别为了在概念上解决在蜂窝DECT系统中有规律出现的“小区间切换”问题，为这种蜂窝DECT/GAP系统预先规定了移动部分，在到基站的活动的电信连接的每个时间点上，该移动部分必须能够通过在无线电区域内的小区切换有条件地实现交换(如果移动部分位于两个无线电小区的交叉区域，建立到另一个基站的电信连接)并且这时无中断无缝地将已经存在的活动的电信连接转接到基站。(无缝切换)
为此DECT标准根据Druckschrift Nachrichtentechnik Elektronik42(1992)一月/二月，第一期，Berlin；作者：U.Pilger：“Strukturdes DECT标准”， 28.3.2.6页，DECT标准预先规定了在现有电信连接的传输质量恶化时，移动部分根据表示传输质量的指示(例如信号场强，CRC值等等)独立建立与现有连接并行的第二个电信连接。在这个“小区间切换”的过程中，在动态的、分布的通道分配(DCA方法)的框架下，移动部分通过在瞬间环境中可用的通道的状态不断通知移动部分，这一事实可以通过以下方式加以使用：在通道列表中构造基于注册的第二个连接。
如果移动部分位于具有已同步的基站的DECT系统中，那么使用已有过程仅可能有一个无中断的转交。在一个这样的同步蜂窝系统中，为补充已经存在的到基站的电信连接，移动部分至少构造一个到另一个无线电小区中的另一个基站的另外连接，而这时不失去与源基站的同步。现在，一个这样的同步蜂窝DECT/GAP系统只有花费巨大系统代价通过在基站间附加线路连接实现。
根据本发明的任务的内容是同步无绳的多小区的电信系统的多个基站(例如一个DECT特定的CMI系统；Cordless MulticellIntegration)。
这个任务从在权利要求1前序部分所确定的方法出发，通过在权利要求1的说明部分解决。
另外，该任务在权利要求6前序部分所确定的基站通过在权利要求6的特征部分提供的特征予以解决。
本发明基于的思想内容是：在开始时所说方式的无绳多小区电信系统-例如一个蜂窝DECT/GAP系统-的基站接收一个由时间信号发射机发送的时间信号无线电信息-例如DCF77信号-，使用这种信号，可能在时间上同步控制特定基站的、遵循一个多小区电信系统中无线电信的电信标准-例如DECT/GAP标准-的基站的操作顺序。使用包含在时间信号无线电信息中的、关于频率十分精确的载波信号例如控制DECT/GAP位节拍。此外，使用包含在时间信号无线电信息中的、调制在载波上的时间信息例如控制DECT/GAP时隙时钟和/或时间帧时钟。
为了进一步改善通过时间信号无线电信息得到的时间分辨率，根据权利要求2和7的建议，为补充包含在时间信号无线电信息中的时间信息，使用另外的时间信息-例如S0总线的帧时钟，通过这种总线基站相互连接-控制DECT/GAP时隙时钟和/或时间帧时钟。
在子权利要求中给出了另外优先的改进以及应用和用途。
根据图3说明本发明的实施例。
从图2的电路结构出发，图3说明基站RFP1...RFP3的扩展电路结构。使用这个扩展的电路结构，基站RFP1...RFP3能够同步DECT特定的操作顺序的时间运行过程。这些DECT特定的操作顺序发生在DECT电路单元SGE中。根据图2，电路单元SGE包括无线电部件FKT和信号处理单元SVE。根据图2的线路接口LSS使用以下方式作为ISDN-接口SS构成：根据图1的基站RFP1...RFP3通过S0总线和交换系统VS连接。在基站RFP1...RFP3中的操作顺序的框架下，根据DECT/GAP标准，由DECT/GAP电路单元SGE建立DECT/GAP传输通道。通过ISDN接口SS，将这些通道连接到S0总线。为了控制基站RFP1...RFP3中的操作顺序，在基站RFP1...RFP3中，预先规定一个中央控制器ZS，该中央控制器ZS除了具有根据图2的微控制器MIC还具有另外的程序模块PGM。中央控制器ZS的电源和时钟源由类似于图2中示出的电源SVG和时钟发生器TG承担。因此特别在基站特定的操作顺序的框架下，在各个的基站RFP1...RFP3中同步的建立DECT/GAP传输通道，中央控制器ZS与一个时间信号接收机ZZE连接。使用这种时间信号接收机ZZE，可以接收一个由时间发射机发射的时间信号无线电信息DCF77。时间信号无线电信息DCF77包括一个具有载波频率f(例如f＝77.5KHz)的载波信号TS和一个通过幅度调制加在载波TS上的时间信号信息ZZI。在载波TS导入DECT/GAP电路单元SGE的一个位节拍发生器BTG期间，向中央控制器ZS导入时间信号信息ZZI。
位节拍发生器BTG是根据图2的时钟发生器TG的组成部分，它具有一个具有石英振荡器OSZ的PLL电路。为建立DECT/GAP传输通道，位节拍发生器BTG向DECT/GAP电路单元SGE提供一个DECT/GAP位节拍BT。通过给位节拍发生器BTG导入载波信号TS，可以按石英振荡OSZ提供的振荡器频率微调位节拍发生器。这时，在时间信号发射机中与高精度的频率标准耦合的载波频率f用作位节拍发生器BTG的频率参考。因此，一方面设置由位节拍发生器BTG发出的DECT/GAP位节拍BT可以十分精确的调整，另一方面可以实现按DECT/GAP位节拍BT的基站RFP1...RFP3的同步。
导入中央控制器ZS的时间信号信息ZZI是一个具有时间提供时间量例如年、月、周、天、小时、分钟、秒钟的被编码的时间信号。具有微控制器MIC和程序模块PGM的中央控制器ZS，从时间信息ZZI组成一个同步信息SYI，该信息导入DECT/GAP电路单元SGE。根据这个同步信息SYI，在DECT/GAP电路单元SGE中，DECT/GAP传输通道的一个DECT/GAP时隙时钟ZST和一个DECT/GAP时间帧时钟ZRT与包含在同步信息SYI中的同步时钟相匹配。这时这种匹配可以是这样的：在一个协定的时间标度线例如对每一个完整的分钟，DECT/GAP时间帧以各自具有160ms的时间延时开始。为了改善从时间信号ZZI中获得的同步信息SYI(1/f＝13μs)的分辨率，中央控制器ZS由ISDN接口SS得到S0总线的时间帧信息ZRI，其中，包括S0总线的帧时钟。在两个在S0总线工作的终端设备(终端点)之间的最大误差为2μs。

Claims (9)

1.同步无绳多小区电信系统的基站的方法，其中属于多小区电信系统的每一个无线电小区(FZ1...FZ3)的基站(RFP1...RFP3)，在遵循一个多小区电信系统的无绳电信标准(DECT、GAP)的操作顺序的框架下执行下列方法步骤：
(a)接收一个时间信号无线电信息(DCF77)，包括一个载波信号(TS)和一个在一个周期性的时间间隔内调制在载波(TS)上的第一个时间信息(ZZI)，
(b)一个倚赖于时间信号无线电信息(DCF77)，以下面方式在时间上控制各自基站的操作顺序，
(b1)通过标准(DECT、GAP)预先给出的、测量基站(RFP1...RFP3)中的操作顺序的第一计时器(BT)与通过载波信号(TS)所预先给定的节拍匹配，
(b2)至少一个另外通过标准(DECT、GAP)的预先给定、测定在基站(RFP1...RFP3)中操作顺序的计时器(ZST、ZRT)与通过接收第一个时间信息(ZZI)预先规定的节拍相匹配。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，另外的计时器(ZST、ZRT)与一个通过基站方接收的第二条时间信息(ZRI)预先给定的节拍相匹配。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，计时器(BT、ZST、ZRT)有序地与预先给定的节奏相匹配。
4.根据权利要求1至3中任一个的方法，其特征在于，DECT/GAP特定的若干无绳基站、一个DECT/GAP特定的蜂窝无绳电信系统、一个作为电信标准的DECT/GAP标准、一个作为第一计时器(BT)的DECT/GAP位节拍、一个作为第二计时器(ZST)的DECT/GAP时隙和一个作为第三计时器(ZRT)的DECT/GAP时间帧。
5.根据权利要求2，其特征在于，
(a)在S0总线上连接无绳多小区电信系统的基站(RFP1...RFP3)，
(b)在S0总线上S0时间帧作为第二个时间信息(ZRI)。
6、无绳多小区电信系统的基站，安排在多小区电信系统的一个无线电小区(FZ1...FZ3)中，并且它的操作顺序遵循多小区电信系统的一个无绳电信标准(DECT、GAP)，其特征在于，
(a)第一类装置(ZZE)用于接收一个时间信号无线电信息(DCF77)，它包括一个载波信号(TS)和一个在一个周期的时间间隔内调制在载波信号(TS)上的第一时间信息(ZZI)，
(b)第二类装置(ZS、MIC、PGM、BTG、SGE)用于倚赖于时间信号无线电信息(DCF77)在时间上控制基站专用的操作顺序，以下列方式构成并和第一类装置(ZZE)连接：
(b1)一个通过标准(DECT、GAP)预先规定的、测量在基站(RFP1...RFP3)中的操作顺序的第一计时器(BT)与通过载波(TS)预先给定的节奏相匹配，
(b2)至少一个另外通过标准(DECT、GAP)预先给定的、测量基站(RFP1...RFP3)中的操作顺序的计时器(ZST、ZRT)与通过接收第一个时间信息(ZZI)预先给定的节奏相匹配。
7.根据权利要求6的基站，其特征在于，预先规定了用于接收第二个时间信息(ZRI)的第三类装置(SS)，这种装置和第二类装置(ZS、MIC、PGM、BTG、SGE)以下面方式连接：其它计时器(ZST、ZRT)与通过接收第二个时间信息(ZRI)而预先规定的节拍相匹配。
8.根据权利要求7的基站，其特征在于，用于接收第二时间信息(ZRI)的第三类装置(SS)连接到一个S0总线，并且第二时间信息(ZRI)作为在S0总线上传输的S0时间帧构成。
9.根据权利要求6至8中任一个的基站，其特征在于，一个DECT/GAP特定的无绳基站、一个DECT/GAP特定的蜂窝无绳电信系统、一个作为电信标准的DECT/GAP标准、一个作为第一计时器(BT)的一个DECT/GAP位节拍、一个作为第二个计时器(ZST)的一个DECT/GAP时隙和一个作为第三个计时器(ZRT)的一个DECT/GAP时间帧。
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