CN1227829C - 在固定站登录移动单元的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在时帧(Zx)内利用多个载频(fx)之一在移动单元(2，3，11)和固定站(1)之间进行无线数据传输的方法和装置。固定站(1)和移动单元(11)各包含一只用于传输预定序列的装置(12，13)，该序列预定时隙(Zx)的载频(fx)，其中两相继时帧的载频是不同的，并包含一只用于在时隙(Zx)内传输数据的高频模块(4，5)，其中时隙(Zx)的载频(fx)分别通过输出装置(12，13)的预定频率预定。

Description

在固定站登录移动单元的方法和装置

技术领域

本发明涉及为了无线电传输数据在固定站上登录移动单元的装置和方法，其中在时隙内的数据用多个载频传输，并且从一个时隙到下一个时隙根据预定的序列转换载频。

背景技术

现在在市场上可买到的大多数无绳电话中，有可能从一固定站出发为多个移动单元服务。常常一个无绳电话系统通过在已经存在的(一台或多台)移动单元中添加另一移动单元而得到补充。为此目的，新的移动单元必须在已经存在的无绳电话系统上登录，即：尤其在固定站进行登录。因此按照本说明关于登录应当理解为：一台移动单元，尤其是另一台移动单元按照申报的意义在固定站登录，使得在执行登录之后，上述移动单元尤其是把语音信息数据传输到固定站或者可以由固定站接收它。

问题是，如果应用所谓的频跳扩频系统作为无线电接口，并且一移动单元，尤其是另一移动单元应该装在这样一种系统内。在这里频跳扩频系统应当理解为这样一种系统，其中多个载频可用于通过无线电传输数据，并且所用的载频时时可以改变，例如在每个传输的时隙或时帧之后。尤其是在时分多址系统(TDMA)内，载频可以在时分多路传输的每个时隙或时帧后改变。这样一种频跳扩频系统具有如下优点，即：整个无线电传输的能量分布在所有载频上，因此单一载频承担负荷较少。尤其是如果一般可采用的频带，例如应用2.4GHz-ISM(工业科学医学)频带，其中规定了每个载频最大出现的能量的上限，以便保持其它用户的干扰尽可能小，这些是特别有意义的。

频跳扩频系统另一优点是通过准备好大量的载频使系统对干扰不灵敏。此外提高了系统对防止第3者窃听的可靠性，因为第3者一般不知道在一定时间间隔后改变到哪一个载频。

即使频跳扩频系统具有上述优点，但仍然存在载频同步问题，尤其是在固定站登录新的移动单元时载频改变的问题。为了登录其前提是：应当登录的移动单元是能与固定站通信的，即：可以准确实施载频转换。

由WO 95/06377文已知多个载频上时隙中移动单元和固定站之间的无线电传输数据的方法和装置，在其上预定的持续时间的载频按照预定的序列被转换。这里移动单元和固定站各自具有输出预定序列的设备和在时隙中传输数据的高频模式。

发明内容

本发明的任务在这里是提供在固定站登录移动单元的方法和装置，这些方法和装置可以在用于数据传输系统的固定站实现移动单元的登录，其中在时隙内的数据用多个载频传输，并且从一个时隙到下一个时隙改变载频。

根据本发明，此任务是通过在固定站登录移动单元的无线电传输数据的方法解决，其中在时隙内的数据用多个载频传输(TDMA-系统)，并且例如从一个时隙到下一个时隙按照预定的序列改变载频。根据本发明从固定站发送检控数据，该检控数据按照预定序列指出现行(当前发送)时隙的载频位置。随后移动单元可以依靠检控数据按照预定序列确定现行时隙的载频位置。随后，知道整个序列的移动单元，然后从预定序列中载频的位置出发决定哪一个载频是下一个改变的载频，由此实现移动单元载频的改变与固定站的同步。

检控数据尤其可以只在登录模式期间进行传输。在登录模式中止之后，可以在移动单元和固定站之间进行例如语音信息数据的正常传输。

载频改变可以依靠从多个预定的序列中选择一个序列实现。随后检控数据通过按在预定序列内的现行时隙的载频位置可以指出：从多个预定的序列中选择和应用哪一个序列。

预定序列尤其可以通过一种算法(跳频算法)决定。

可以断定：多个载频中哪一个受到了干扰。在固定站上登录移动单元期间，当由预定序列规定的载频被断定为受干扰的时，也还应用该载频。在结束登录之后，预定序列中受到干扰的载频在正常传输数据期间将不予考虑。因此，这保证在登录模式期间严格实现由预定的序列规定的载频转换，以便保证按照登录的意义移动单元与固定站频率同步。

为了传输尤其可以应用所谓的2.4GHz-ISM频带。

可供支配的载频数目可以至少为75个，特别情况可达到96个。

此外根据本发明，在一台移动单元和一台固定站之间提供一台无线传输数据的装置。这时固定站具有一个高频模块，用于在时隙内用多个载频按照时分多址系统传输数据。一台装置储存一个预定的序列，用于规定例如从一个时隙到另一时隙载频的改变，并且把这预定序列输出到高频模块。在固定站中输出装置和高频模块是彼此连接的，并且构成为使得由固定站发送的数据包含检控数据，该检控数据指出现行时隙的载频在预定序列中的位置。移动单元具有一台装置，用于依靠检控数据确定现行时隙的载频在预定序列内的位置。

作为另一可选择方案检控信号也可以规定，哪一个载频是基站下一个将“跳到”的载频。

作为另一方案，检控信号可以规定基站在第m个时隙或第m个时帧内应用哪一个载频。如果在移动单元处在所谓的空闲锁定模式或多帧模式，这是有好处的。用这样一种模式，在上述移动单元并未处于与基站进行有效的语音通信时，则移动单元只在每隔第m个时隙或时帧对基站重新同步。

检控数据不必在每个时隙或时帧内发送。当打算与一台基站同步的一台移动单元接收到一个时隙或时帧时，其中未包含检控数据，则它再次对所有载频进行扫描(scant)，重复这过程，直到移动单元接收到从基站来的包含检控数据的一个时隙或时帧。

固定站可以具有用于在登录模式和常规传输模式之间转换的一只开关装置，在此登录模式中一台或另一台移动单元可以在固定站登录，以及常规传输模式用于信息数据常规传输。检控数据只有在开关装置转换到登录模式时才被自动发送。

在正常传输模式中检控数据不发送或只根据询问发送。

在输出装置内可以设置多个预定的序列。检控数据除具有位置数据之外，具有指出正在应用序列的数据。

输出设置具有一个处理器，它依靠一种算法来计算预定的序列。

附图说明

现在本发明依靠一个实施例和参考附图详细说明，即：

图1示出用于无线传输数据的本发明装置，

图2示出一种数据传输标准的一个时帧，例如可以在本发明中应用的，

图3示出用于一个载频的根据本发明的一个时帧的详图，以及

图4示出一种频跳扩频系统的简图。

具体实施方式

参考图1首先应该说明根据本发明的无线电传输装置的一般构造。正如一般通用的，无线电数据传输装置一般具有一台固定站1和多台移动单元(移动站，无绳电话)2，3，11。这里固定站1用终端连接线10与固定网络连接。该固定站1具有一根天线6，借助于天线例如经一无线电传输路径8与移动单元2或经无线电传输路径9与移动单元3通信。移动单元2，3，11各具有一根天线7用于接收或发送数据。

现在就对本发明具有意义这一点而言应当详细说明的固定站1的内部构造。在固定站1内设置一处理器15，依靠一个预定的算法(跳频算法)该处理器确定一个预定的序列。作为另一种可选择的方案在处理器15内提供多个不同的算法，所以处理器15根据各个应用的算法可以确定不同的序列。随后由处理器15确定的序列传输到储存装置和输出装置13。储存和输出装置13把或由处理器15连续确定的序列或事先永久储存其中的序列传输到一只高频模块4。

高频模块4在载频fx上接收和发送数据，该载频与从储存和输出装置13传输的序列的现行值有关。因此在载频fx上也发生无线电传输，现用的载频或直接通过处理器15借助算法确定，或可选择地直接由永久储存在储存和输出装置13内的序列确定。

现在就对本发明有关的这一点而言应当详细说明一只移动无线电单元的内部构造。这里移动无线电单元2，3，11的结构基本上与上述固定站1的内部结构对称。这就是说每个移动单元2，3，11，正如在本发明内只对移动无线电单元2和11所描述的那样，具有一个处理器16。该处理器16依靠一个或者多个可供支配的跳频算法确定传输到储存和输出装置12的序列。储存和输出装置12或把根据由处理器16连续确定的算法的序列值，或把永久地储存在处理器内的序列值传输 到一只高频模块5。高频模块5用载频fx发送或接收数据，载频的高度与由储存和输出装置12传输给它的序列值有关。因此移动单元2，3，11也用载频fx接收或发送数据，载频的高度或与由处理器16确定的序列的现行值有关，或者与永久储存在储存和输出装置12内的序列值有关。

在这里必须注意：在固定站1内的处理器15和在移动单元2，3，11内的处理器16是根据确定序列的同一算法或者对于多个算法可供使用的情况下具有相同选择的算法。对于序列并非连续地由处理器15，16确定，而是固定地设置在储存和输出装置12，13内的情况下，储存在固定站1的储存和输出装置13内的序列，当然与分别储存在移动单元2，3，11的储存和输出装置12内的序列一样。

现在参考图2说明例如在本发明内应用的传输标准。正如在图2所看到的，在多个载频fx，其中示出10个载频，时间上相继地将数据在多个时隙内-在所示的情况下有24个时隙Zx-用时分多址法TDMA传输。在所示情况下，在载频上应用双向模式(双工法)工作。这意味着：在基站发送了第1批的12个时隙Zx之后，它转换成接收，并且在相反方向接收第2批的12个时隙(13-24)。

对于称为DECT的标准用于传输的情况下，一个时帧的持续时间为10毫秒，并且设置了24个时隙Zx，即12个时隙用于从固定站传输到移动单元，而另外12个时隙Zx用于从移动单元传输到固定站。在DECT标准内在1,88GHz和1,90GHz之间设置了10个载频fx。

本发明尤其对上述2,4GHz-ISM(工业科学医学)频带内的传输也找到应用。ISM频带具有83.5MHz的带宽。根据规格“FCC Part 15”(联邦通信委员会)必须至少有75个载频分布在这83.5MHz带宽上。把83.5MHz带宽分布在96个载频上，即频道间隔为864KHz是特别有利的。

举出上述频带和标准纯粹是作为例子。本发明的基本前提只是应用所谓的频跳扩频，即：多个载频可供使用，以及为用于传输选择的载频fx随时转换。这种转换的前提是：数据在时隙Zx内传输(时分多址法)。因此所谓DECT标准以及任何其它根据DECT标准修正的标准是适用的。在这方面修正例如可以包含每帧时隙数目的降低(一半)，因此比特率和从而必须的传输的基础带宽可以降低(一半)。

现在参照图4应当说明，对于一定的时隙Zx的载频fx如何进行选择。假设：在时隙Z1的时间点，固定站1的处理器15根据一种算法确定固定站1的高频模块4可以间接转换到载频f₁的值。在图4阴影线表示在时隙Z1的时间点选择载频f₁。在从一个时隙Z1过渡到下一个时隙Z2时，载频fx不可避免地转换。正如图4的箭头所示，例如固定站1的处理器15可以借助其算法确定由高频模块4转换到载频f3的值。随后按照同一方式对时隙Z3选择一个载频f2，这是通过阴影线或一个箭头表示。

在上例中说明的情况是分别在一个时隙之后实现载频的转换。然而对于本发明，只在预定的持续时间之后发生载频转换才是有意义的。这也可能是例如一个帧。

因此固定站1根据由处理器15确定的序列改变载频fx从载频f1到载频f3，随后改变到载频f2。如果通信应该发生在固定站1和移动单元11之间，则必须保证：移动单元11可以同步跟随由固定站1实施的载频fx改变的序列。尤其在移动单元11应当首先接通在无线电传输系统内，即必须在固定站1登录和申报时，这是一个问题。在新移动单元11开启后的非同步运行期间，移动单元11将按照由其序列规定的方式实现所用的载频fx转换。这样的序列在这时是与固定站1内设置的上述序列1是一致的。然而这不能保证：在移动单元11开启后的序列与固定站1的序列在时间上是同步的。

图3示出本发明是怎样保证新移动单元11与固定站1实现同步载频改变。正如图3所看到的那样，在一个时隙(信道)Zx内传输的数据绝大多数为信息数据，即例如描述电话通话的语音信息。在DECT标准称为A区段的检控区，现在处在信息数据区之前。在该检控区内设置数据，用于使应登录的移动单元11的运行与固定站的运行同步。如果多个算法提供给固定站1内的处理器15，用于间接规定固定站1载频fx转换的序列，则检控区包含一些用来识别正在应用的算法的数据。在检控区内包含的其它同步数据是一些用于指示在预定序列内哪些位置相当于现行时隙Zx使用的载频fx的数据。在图3内描述的检控区的数据即表示与所用的算法有关的数据，并且涉及现行算法的序列现行的位置数据，由固定站1发送到移动单元11。

作为一种选择方案，检控信号也可以规定那一个是由基站将跳跃到的下一个的载频。

作为另一种方案，检控数据可以规定基站将在第m个时隙或第m个时帧内应用哪一个载频。如果移动单元处于所谓的空闲锁定模式或多帧模式时是有益的。如果上述移动单元并非处在与基站有效的语言通信的过程中，则在这样一种模式，移动单元只在每第m个时隙或时帧内与基站重调同步。

检控数据不需要在每个时隙或时隙内发送。当打算对基站同步的移动单元接收到其内不包含检控数据的一个时隙或时帧时，它将再次对所有载频扫描，该过程重复，直到移动单元从基站接收到包含检控数据的一个时隙或时帧为止。

在移动单元11开启之后，它在可供支配的范围内对载频fx进行扫描，直到它测到恰好被固定站1使用的载频fx为止。在测到现在使用的载频期fx时，移动单元11也获得由固定站11发送数据的检控区数据。因此首先移动单元11可以确定哪一种算法是现在被固定站1内的处理器15使用，上述算法当然间接地规定固定站1的载频fx的转换。

此外，移动单元11可以从检控区的位置数据获得，在预定频率的哪一个位置相当于发送的载频。因此移动单元11知道使用的算法并且知道在序列中的位置。现在移动单元11依靠在序列中已知的位置以及储存其中的序列，独立地确定哪一个载频fx将在下一时隙Zx内被固定站1使用。从输入给它的信息，移动单元11即可以产生用于下一时隙Zx内使用的载频信息。因此与固定站1的通信是可能的，这对于申报或登录是必须的。通过输入的、有关未来的载频转换的信息，现在移动单元11即已与固定站1同步。

固定站1可以具有一开关装置14，该开关装置可以在两种状态之间转换，即：一种状态在登录模式R，一种状态相应于正常传输模式。只在开关装置14接通到登录模式R时，固定站1自动地发送为了与应登录的移动单元同步必须的检控区的数据，即有关应用算法的信息，以及有关根据算法预定频率位置的信息。当开关装置14接通到正常的传输模式N时，则上述同步数据一般不发送，即只根据移动单元的询问发送。

在另一移动单元11登录时的问题可以来源于所谓的噪声源低效模式(Stoerer-Ausweichmodus)运行。现在首先应当说明：根据噪声源低效模式在载频选择方面，固定站1将作什么。参照图4可以清楚地看到，在时隙Z3的时间点，载频f2由预定的频率规定。现在假设：预定的序列指示在时隙Z4的时间点。改变到载频f4。此外假设：例如在传输的已经过去的时帧内，固定站1测定在用载频f4传输期间发生干扰。这种干扰例如可以由于另一无线电传输装置造成对该载频f4的负面影响。如果现在固定站1处于所谓的干扰源低效模式运行时，则固定站在为时隙Z4选择载频fx时，当然，它将不选择实际上由预定频率规定的载频f4。作为被确定为受到干涉的载频f4将不予考虑，并且为时隙Z4(用箭头P1表示)选择另一载频fx，例如跟随在预定频率后的载频fx。因此，在图4所示的情况，选择的载频不是受到干扰的载频f4，而代之以选择未受到干扰的载频f1用于时隙Z4。

即使在用已经接入的移动单元2，3进行无线电传输期间，这种噪声源低效模式运行当然具有很大优点，显然这种噪声源低效模式运行对一台新的移动单元11进行登录时仍然同时产生很大问题。事实上移动单元11将根据储存其中的算法以及从固定站传输的数据的检控区获悉的载频的位置，在时隙Z3的时间点按照算法预定的序列测定：从时隙Z4的时间点的下一序列值出发将发生用载频f4的传输。然而如果由于噪声源低效模式运行，固定站1在时隙Z4的时间点选择载频f1，为了避免受到干扰的载频f4，同时应登录的移动单元11根据在时隙Z4的时间点输入给它的信息选择载频f4，使得固定站1与移动单元11的同步运行失败。当因此通过在固定站1内的开关装置14选择登录模式R时，则同时关断固定站1的噪声源低效模式运行。这意味着与其中为了避免已识别受到干扰的载频f4的正常模式相比，固定站1将处于登录模式R的开关装置14的状态转换到将按照处理器15的算法的序列规定的在时隙Z4的时间点的载频f4，尽管固定站1知道载频f4受到干扰。从时隙Z3到时隙Z4的载频fx的转换在图4通过连续箭头P2示出。通过以下事实，即：当开关装置14的状态处于登录模式R时，固定站1的噪声源低效模式运行同时关断，于是可以保证移动单元11的运行与固定站1运行同步进行。随后在中止固定站1对移动单元11申报和登录之后，开关装置14又可以从登录模式R转换回正常传输模式N，这可以自动地进行，因此又可以自动地转换回噪声源低效模式运行。

然而噪声源低效模式运行在申报期间也可以保持接通。在这种情况下必须注意：根据实施例设置了96个载频，其中21个载频可以被禁用，以避免违背美国规程“FCC Part 15”。因此即使在噪声源低效模式运行本身，移动单元也知道多数可应用的载频。因此，如果在一个帧内由于频率禁用移动单元不知道，在移动单元和固定站之间不能实现通信，则多半可以在下一时帧用新的载频重新开始通信。

因此根据本发明提供了一种用于在第一次登录期间保证一台新移动单元对一台固定站同步的方法和装置，其中设置了按照时分多址的所谓频跳扩频系统。

参考符号表

1：固定站

2：移动单元(无绳电话)

3：移动单元

4：高频模块(在固定站)

5：高频模块(在移动单元)

6：天线(在固定站)

7：天线(在移动单元)

8：第1无线电传输路径

9：第2无线电传输路径

10：终端连接线

11：移动单元

12：输出装置(在移动单元)

13：输出装置(在固定站1)

14：开关装置

15：处理器(在固定站)

16：处理器(在移动单元)

fx：载频

Zx：时隙

P1：频率转换(噪声源低效模式，入)

P2：频率转换(噪声源低效模式，出)

Claims (14)

1.用于无线电传输数据的移动单元(11)在固定站(1)上登录的方法，其中在时隙(Zx)内的数据用多个载频(fx)传输，并且移动单元(11)和固定站(1)在一预定的持续时间后根据预定的序列转换载频(fx)，其特征为：

从固定站(1)发送检控数据，该检控数据指出现行时隙(Zx)的载频(fx)在预定序列内的位置，并且

移动单元(11)依靠捡控数据确定现行时隙(Zx)的载频(fx)在预定序列内的位置。

2.根据权利要求1的方法，其特征为：

在登录模式期间检控数据自动地被传输。

3.根据前述权利要求之一的方法，其特征为：

为了确定载频改变，选择多个预定序列之一，并且由固定站(1)发送的检控数据此外指出：多个预定序列中的哪一个被固定站(1)使用。

4.根据权利要求1的方法，其特征为：

借助一种算法(15)确定预定的序列。

5.根据权利要求3的方法，其特征为：

借助一种算法(15)确定预定的序列。

6.根据权利要求1的方法，其特征为：

应当确认载频(fx)中的哪一个受到干扰，并且和正常传输模式(N)不同的是，当移动单元(11)在登录模式(R)登录期间使用一个通过预先规定的序列规定的但作为受到干扰检测到的载频(f4，图4)，而在正常传输模式中则避免这个通过预定的序列规定的和作为受到干扰检测到的载频(f4，图4)。

7.根据权利要求1的方法，其特征为：

为了传输应用2.4GHz ISM频带。

8.根据权利要求1的方法，其特征为：

可供支配的载频(fx)数至少为75，特殊情况为96。

9.在移动单元(2，3，11)和固定站(1)之间在时隙(Zx)内用多个载频(fx)进行数据无线电传输的装置，其中固定站(1)和移动单元(11)分别具有：

-一个用于输出预定序列的装置(12，13)，该序列用于规定时隙(Zx)的载频(fx)，其中载频在预定持续时间后改变，

-一个用于在时隙(Zx)内传输数据的高频模块(4，5)，时隙的载频(fx)分别由输出装置(12，13)借助预定的序列预定，

其特征为：

在固定站中输出装置(13)和高频模块(4)是彼此连接的，并且构成为使得由固定站(1)发送的数据包含检控数据，该检控数据指出现行时隙(Zx)的载频(fx)在预定序列中的位置。

10.根据权利要求8的装置，其特征为：

固定站(1)具有用于在登录模式和正常传输模式之间转换的开关装置(14)以及当开关装置(14)转接到登录模式时检控数据被自动发送。

11.根据权利要求9或10的装置，其特征为：

输出装置(12，13)分别具有多个预定序列，并且检控数据另外包含指出恰被固定站(1)使用过的序列。

12.根据权利要求8的装置，其特征为：

输出装置(12，13)分别具有一个处理器(15，16)，该处理器依靠一种算法计算这个或这些预定的序列。

13.根据权利要求10的装置，其特征为：

输出装置(12，13)分别具有一个处理器(15，16)，该处理器依靠一种算法计算这个或这些预定的序列。

14.根据权利要求8的装置，其特征为：

载频(fx)处在2.4GHz-ISM-无线电频带内。

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