CN1207218A

CN1207218A - 跳频方法和无线电系统

Info

Publication number: CN1207218A
Application number: CN97191649A
Authority: CN
Inventors: 米卡·雷拖拉; 玛考·西尔维托恩
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-02-03

Abstract

本发明涉及一种跳频方法和一种无线电系统。实现下行链路跳频到一个广播控制信道的频率。该无线电系统包括一个网络部分(100),一个用户终端(102),及作为传送通路的无线电连接(104)。创新之处在于广播控制信道通常不进行跳频。该系统最简单的实现方式是在网络部分(100)和用户终端(102)中进行软件改进。本发明利用跳频可应用于所有无线电系统,尤其适用于GSM/DCS1800系统和UMTS系统。

Description

跳频方法和无线电系统

本发明涉及无线电系统中实现下行链路跳频到一个广播控制信道的频率的一种方法，该无线电系统包括一个网络部分，一个用户终端，及作为网络部分和用户终端间传送通路的无线电连接。

跳频技术是因军用无线电通信系统用以扰乱窃听和消除干扰而发展起来的。在消除干扰方面，应注意借助跳频可实现频率分集和干扰分集。由发射机以某一给定频率发送一定量的无线电信息可实现跳频。然后发射机以另一频率继续发送无线电信息。这一频率可变化几次。通常这一频率按某一已知序列变化，该序列称为跳频序列。

在无线电系统中，每个基站都有一个载波，称之为广播信道。也可使用术语(term)控制信道。事实上，该术语是指用户终端和网络部分用于控制其操作的几个信道。下行链路广播信道称为广播控制信道。除此之外，用同一载波传送实际业务信道，在这些信道上，当建立连接后传送诸如语音或数据的用户有效负载。如果需要，信令数据也可在业务信道内传送。

术语信道有两个不同的含意。在这一表示方式中，一个信道是指包含其数据特征的逻辑信道。一个信道的第二个含义是指用于载送逻辑信道的实际信道。在这一表示方式中，实际信道称为时隙。

在GSM系统中，一个实际信道是一个TDMA帧的一个时隙。逻辑信道是公用信道或专用信道。一个TDMA帧包含8个时隙。对专用信道已定义一个长度为26的TDMA帧的26复帧。同样，对公用信道已定义一个长度为51的TDMA帧的51复帧。

公用信道包括BCH信道(广播信道)和CCCH信道(公用控制信道)。BCH信道包括一个FCCH信道(频率校正信道)，一个SCH信道(同步信道)和一些BCCH信道(广播控制信道)。CCCH信道包括一个PCH信道(寻呼信道)，一个AGCH信道(访问允许信道)和一些RACH信道(随机访问信道)。专用信道包括业务信道和DCH信道(专用控制信道)。DCH信道包括一个SDCCH信道(独立专用控制信道)，一个SACCH信道(慢关联控制信道)和一个FACCH信道(快关联控制信道)。

至于本发明，基本信道是广播控制信道，包括FCCH信道，SCH信道，BCCH信道和CCCH信道(PCH和AGCH信道)。FCCH信道包括用户终端频率校正信息。SCH信道包括帧同步信息。BCCH信道包括普通基站专用信息。在CCCH信道中，PCH信道包括发向用户终端的呼叫信息和有关业务信道分配的AGCH信道信息。

广播控制信道以同一频率(即不能利用跳频)和发射机满载功率发送。这给无线电系统的规划和使用带来问题。

主要问题是双重网络规划。首先是正常载波的使用规划。这可通过跳频，间断发送和功率控制得到加强。其次是广播控制信道载波的使用规划。

另一个主要问题是系统容量减小，因为在与广播控制信道同一载波上的业务信道无法使用跳频，间断发送和功率控制。

本发明的目的是实现跳频到广播控制信道的频率，这种方法避免了所提出的问题。

这可用前面所述的方法实现，其特征在于该方法包括以下步骤：

A)网络部分以一个给定频率在广播控制信道上向用户终端发送第一信号群，第一信号群规定第一信号群下次将以哪个第二频率发送，

B)然后，网络部分利用跳频在广播控制信道上向用户终端发送已知个数的其他信号，第一跳频的偏频已预先商定，其他跳频的偏频也已预先商定，

C)进入步骤A，网络部分以第二频率向用户终端发送随后的第一信号群，

D)重复步骤A到C，步骤A到C重复一定次数即形成跳频序列。

本发明还涉及无线电系统中用于实现下行链路跳频到一个广播控制信道的频率的一种系统，该无线电系统包括一个网络部分，一个用户终端，及作为网络部分和用户终端间传送通路的无线电连接。

这种系统其特征在于网络部分适合于以一个给定频率在广播控制信道上向用户终端发送第一信号群，第一信号群规定第一信号群下次将以哪个第二频率发送，利用跳频在广播控制信道上向用户终端发送其他信号，第一跳频的偏频已预先商定，其他跳频的偏频也已预先商定；用户终端适合于产生第一信号群发送频率的跳频序列，第一跳频的偏频和其他跳频的偏频。

本发明的方法具有许多优点。由于可使用跳频，广播控制信道的载波上的所有信道的性能明显改善。

一个显著的优点是使网络规划更简单。由于网络部分传送的所有信道可利用跳频，因此不再需要双重网络规划。甚至有可能根本不必进行小区频率规划，而由基站随机选择一个跳频序列。一些邻近基站应使用同一频率，跳频充分确保了其性能良好。

本发明的这种系统具有与该方法有关的上述优点同样的优点。本发明的优选实施方式和其他更具体的实施方式突出了本发明的这些优点。显然，这些优选实施方式和更具体的实施方式可进行不同的组合以达到所期望的技术强度。

下面，参照根据附图所举的例子详细描述本发明，其中：

图1示出了一个无线电系统；

图2示出了按本发明实现跳频；

图3示出了GSM系统中实现跳频的一种方式；

图4示出了GSM系统中实现跳频的第二种方式；

图5示出了GSM系统中实现跳频的第三种方式；

图6示出了该系统的一个例子。

图1示出了本发明的一个无线电系统的基本组成部分。该无线电系统包括一个网络部分100和一个用户终端102。网络部分100和用户终端102间的无线电连接104构成传送通路。实际上，一个无线电系统包括成百甚至上千个基站和大量用户终端。

图2在X轴上示出了频率f1到f6，在Y轴上示出了时间。本发明的跳频方法按下列步骤实现：

A)网络部分100以频率f1在广播控制信道上向用户终端102发送第一信号群200A，信号群200是指一个或多个单一信号构成的整体。第一信号群200A规定第一信号群200B下次将以哪个第二频率发送。

B)然后，网络部分100利用跳频在广播控制信道上向用户终端102发送一定个数的其他信号202A，204A。其他信号202，204的个数可以是一个或多个，本例中的个数是两个。第一其他信号202A以频率f2发送，第二其他信号204A以频率f3发送。第一跳频的偏频220即从频率f1到频率f2的频率偏移，已预先商定即用户终端和网络部分都知道。其他跳频的偏频222即本例中从频率f2到频率f3的频率偏移，也已预先商定。

C)然后，网络部分100以第二频率f2向用户终端102发送下一个第一信号群200B，第二频率f2由上一个第一信号群200A规定。然后，其他信号202B，204以频率f3和f4发送。

D)重复步骤A到C，步骤A到C重复一定次数即形成跳频序列210。于是，在本例中，跳频序列210为f1-f2-f3-f2-f3-f4-f3-f4-f5-f4-f5-f6。然后，跳频序列210再从头开始。

用户终端102通过监测频率识别跳频序列。当检测到第一信号群200时，它调谐到第一信号群200给定的频率，开始随链沿行。随链沿行一段时间后，用户终端102监视其重复情况，于是用户终端102便识别出跳频序列。

在本发明的一个优选实施方式中，第一信号群200还规定第一跳频的偏频220。它所带来的优点是偏频不必是预先商定的缺省值，而可以视情进行最佳适配。

在第二优选实施方式中，第一信号群200规定第一信号群200至少下次和下下次将以至少哪两个其他频率发送。于是，用户终端102即使检测不到第一信号群200，也不会失去整个跳频序列210。

下面研究本发明在GSM系统中的实现，但本发明并不局限于这种系统。显然，本发明利用跳频可在各种无线电系统中实现，如增强型GSM系统，DCS1800系统，和UMTS系统。在GSM系统中，第一信号群200包括至少一个FCCH信号和至少一个SCH信号。其他信号202，204包括BCCH信号和/或CCCH信号。51复帧的典型构造是这样的，时隙0包括公用信道，而时隙1到7包括专用信道。关于本发明，有必要研究在时隙0中公用信道如何跳频，尽管现有技术方案可适用时隙1到7中的专用信道，跳频序列可被通知给BCCH信道中的那些信道。

图3示出了这种方法如何在GSM系统中实现。X轴又示出了频率f1到f6。Y轴示出了时间，这样，51复帧的时隙0的数字0到50表示时隙0的序号0到50。第一信号群首先以频率f1发送。这一信号群由三个信号组成，包括一个FCCH信道和两个SCH信道。尽管通常只有一个SCH信道，但在本发明的这一实施方式中，有一个CCCH信道已被一个SCH信道取代。接着，四个BCCH信号以频率f2，f3，f4，和f5发送。然后，三个CCCH信号以频率f6，f1，和f2发送。下一个第一信号群再以频率f2发送，接着七个CCCH信号以频率f3，f4，f5，f6，f1，f2和f3发送。一个FCCH信号，两个SCH信号和七个CCCH信号构成的这组信号在本例的跳频序列210中还要重复两次。在最后的51复帧的时隙0中不发送任何信号。如上所述，第二SCH信号规定第一信号群即一个FCCH信号和两个SCH信号下次将以第二频率发送。

本发明的另一个实施方式不需要一个额外的SCH信号；而是由第一SCH信号规定第一信号群即一个FCCH信号和两个SCH信号下次将以第二频率发送。其优点是不必改变现有时隙划分。本发明的这一实施方式如图4所示。跳频序列210的重复情况如图3所示，不同之处在于它只有一个SCH信号，而不必减少CCCH信号的个数。

图5示出了本发明的又一个实施方式，其中FCCH信号始终以一个给定的频率发送以改善频率同步。因此该FCCH信号不进行跳频。图5示出了FCCH信号如何始终以频率f1发送。该图所示的两个SCH信号如同图3所示，然而，显然这一实施方式还可结合图4的实施方式，只用一个SCH信号。

这一SCH信号包括BSIC(基站识别码)和TDMA帧数。根据图3所示的实施方式，第一SCH信号包括TDMA帧数，第二SCH信号包括BSIC和第一信号群下次发送的频率。根据图4所示的实施方式，SCH信号包括BSIC和第一信号群下次发送的频率。

下行链路跳频序列也可用于公用上行链路信道，例如GSM系统中的RACH信道。

本发明还涉及用于实现该方法的一种无线电系统。网络部分和用户终端适合于实现本发明的方法。根据图1，该系统的基本组成部分是网络部分100和用户终端102及这两者间的无线电连接104。网络部分包括一个基站，一个基站控制器和一个移动电话交换机。图6示出了该系统如何实现这一必要过程的一个例子。基站控制器器600与基站610有关。基站控制器600包括一个群交换区602，一个变码器604和一个控制单元606。群交换区602用于交换语音和数据并接通信令电路。变码器604将公共交换电话网和移动通信网两者间所使用的不同的数字语音编码方式转换成互相适应的方式。控制单元606执行呼叫控制，流动性管理，收集统计数据，及信令。基站610包括一个帧单元612，一个跳频单元614，一个载波单元616和一付天线618。帧单元612用于信道编码，信道交织，数据加密和脉冲串发生。跳频单元614用于跳频到基带载波。载波单元616对一个信号进行调制和A/D转换以便发送。用户终端102包括一付天线620，一个双向滤波器622，一个接收机624和一个控制部分626。接收机624包括一个解调器628，一个信道解码器630，一个解密器632和一个信源解码器634。

使用了本方法的这种方式是用于基站610以一个给定的频率在广播控制信道上向用户终端102发送第一信号群200，第一信号群200规定信号群200下次将以哪个第二频率发送。该基站还利用跳频在广播控制信道上向用户终端102发送其他信号202，204，第一跳频的偏频220预先商定，其他跳频的偏频222也预先商定。实现本发明最简单的方式是将本发明方法的步骤转化为可执行软件。然后该软件可存入如基站控制器600的控制部分606的存储器中。然后控制部分606再向基站610发出信令，其中必要的数据存放在帧单元612中以便信道发送。跳频单元614还被指令需如何实现跳频序列。这种方法也可由一般的信号处理器或离散逻辑实现。

用户终端102形成第一信号群200发送频率的跳频序列210，第一跳频的偏频220，和其他跳频的偏频222。实现本发明最简单的方式是将本发明方法的步骤转化为可执行软件。在这一方式中，用于从接收机624接收必要信息的软件可存入控制部分626的存储器中并在同一控制部分626执行。这一实现方式也可由一般的信号处理器或离散逻辑完成。

尽管以上参照根据相应图所举的例子叙述了本发明，显然本发明并不局限于此，在随后的权利要求书中所揭示的本发明设计思想范围内，可以不同方式进行变形。

Claims

1.一种无线电系统中实现下行链路跳频到一个广播控制信道的频率的方法，该无线电系统包括一个网络部分(100)，一个用户终端(102)，及作为网络部分(100)和用户终端(102)间传送通路的无线电连接(104)，其特征在于该方法包括以下步骤：

A)网络部分(100)以一个给定频率在广播控制信道上向用户终端(102)发送第一信号群(200)，第一信号群(200)规定第一信号群(200)下次将以哪个第二频率发送，

B)然后，网络部分(100)利用跳频在广播控制信道上向用户终端(102)发送已知个数的其他信号(202，204)，第一跳频的偏频(220)已预先商定，其他跳频的偏频(222)也已预先商定，

C)进入步骤A，网络部分(100)以第二频率向用户终端(102)发送随后的第一信号群(200)，

D)重复步骤A到C，步骤A到C重复一定次数即形成跳频序列(210)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在第一信号群(200)中还规定第一跳频的偏频(220)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于第一信号群(200)规定第一信号群(200)至少下次和下下次将以至少哪个两个其他频率发送。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于下行链路跳频序列也可用于公用上行链路信道。

5.如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于GSM系统中第一信号群包括至少一个FCCH信号和至少一个SCH信号。

6.如上述权利要求任一所述的方法，其特征在于GSM系统中其他信号包括BCCH信号和/或CCCH信号。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于第一SCH信号规定第一信号群(200)下次将以哪个第二频率发送。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于第二SCH信号规定第一信号群(200)下次将以哪个第二频率发送。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于FCCH信号始终以同一给定的频率发送。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于当前的SCH信号包括BSIC和TDMA帧数，以及根据本发明，该SCH信号包括BSIC和第一信号群下次发送的频率。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于当前的SCH信号包括BSIC和TDMA帧数，以及根据本发明，SCH信号包括TDMA帧数，第二SCH信号包括BSIC和第一信号群下次发送的频率。

12.一种无线电系统中用于实现下行链路跳频到一个广播控制信道的频率的系统，该无线电系统包括一个网络部分(100)，一个用户终端(102)，及作为网络部分(100)和用户终端(102)间传送通路的无线电连接(104)，其特征在于网络部分适合于：

以一个给定频率在广播控制信道上向用户终端(102)发送第一信号群(200)，第一信号群(200)规定第一信号群(200)下次将以哪个第二频率发送，以及

利用跳频在广播控制信道上向用户终端(102)发送其他信号(202，204)，第一跳频的偏频(220)预先商定，其他跳频的偏频(222)也预先商定；

用户终端(102)适合于产生第一信号群(200)发送频率的跳频序列(210)，第一跳频的偏频(220)和其他跳频的偏频(222)。