CN1234710A - 正交跳频图重复使用方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述一种能够较好进行干扰平均化的跳频技术。具有相同跳频序列的信元以保证使该信元内的台选择不同的信道频率,而且在这些信元之间,干扰信号在跳跃之间变化的方式伪随机选择序列偏移。例如,这可以通过提供每个具有唯一标识符的台实现,该标识符可以结合伪随机数一起被使用以从分配给该信元的一组跳频序列中进行选择。

Description

正交跳频图重复使用方法
本发明涉及使用跳频以减少同时使用相同频率的信元之间干扰的基于陆地或基于卫星的无线电信系统和方法。
在申请人的标题为“具有伪随机信道选择的无线通信装置”的英国专利No.8118954和相应的U.S.专利No4,476,566中，描述了一种正交跳频信道选择方法，该方法允许选择给定组内的无线台用于连续的传输间隔，使用随机信道用于通信。与此同时，该方法能够使相同组的不同台在相同间隔期间选择不同的信道，这样相同组的不同台互不干扰。上述专利并入本文用作参考。与每个台随机选择一个信道由此每个台具有选择与另一个台相同的信道的随机概率的“随机跳频”相反，这种信道选择的方法称为“正交跳频”。即使不是不可能，这些系统也不容易推断出第二个台根据第一个台选择的信道将选择的特定信道，除去这两个信道不同的事实之外。常规的正交频率选择技术的这种特点在要求阻止对方的故意干扰的军事应用上非常有用。
本发明的一个用途是诸如蜂窝无线电话之类的民用方面。在蜂窝无线电话中，希望以有限数量的无线电信道服务尽可能多的移动电话用户。可用的无线电信道被跨地区重复使用多次以实现要求的容量，但常规技术将信道指定到地区信元以便相邻信元不使用相同的信道，这样就避免过多的干扰。频率重复使用的概念包含将全部数量的频率信道划分为M个子组，并根据M-信元重复使用模式分配m个子组中的每一个用于一个信元，以便被分配相同子组的信元的信元中心之间相隔根(M)信元直径的距离。选择的M越大，同频道干扰台之间的距离越大；然而，可用于每一个信元的信道越少。这样，以容量为代价减少了干扰，因此希望找到一种比增加重复使用模式的数目M更为可行的反映干扰的其他方法。
常规的固定频率重复使用模式具有这样的特点，即，一个信元的一个给定台总是受到来自被指定相同信道的另一个信元的另一个给定台的干扰。干扰台有时可能是处于通信的台附近的一个台(由此使用小传输功率)，但在其他情况下干扰台也可能是使用最大功率的台。由于干扰台事先准备了蜂窝电话呼叫的持续时间，所以必须考虑处理最不利的情况，这样常规的固定频率重复使用方案可能过于保守。
对常规的固定频率重复使用方案提出改进的另一个方法是跳频方法，该方法被指定用于被称为全球移动通信系统(GSM)的欧洲蜂窝系统。在GSM，不划分分配给一个特定信元内使用的频率子组以提供单一。独特的频率用于信元内的每个台，而是编程每个台以根据正交频率选择过程从整个子组随机选择一个频率。这样第一信元内的台相互“正交”，并且具有与使用不同频率子组的相邻信元不重叠的频率。在被分配与第一信元相同频率组的第二信元，台再次相互正交但被限于根据与第一信元不同的伪随机选择算法执行正交频率选择，由此第一信元的一个台不总受到第二信元的相同台干扰，而是受到从一个间隔到下一个间隔随机选择的第二信元的台中的一个干扰。但当随机选择一个台时，存在由于话音或数据通信作用因素使其传输受阻的50％的概率，因此频率冲突的发生率平均减少50％并且冲突的概率从一个间隔到下一个间隔互不相关。另外，冲突的功率级根据干扰台是使用大传输功率还是小传输功率变化。通过交错几个连续频率跳跃间隔上的纠错码数据帧，数据具有干扰跳跃的随机百分比比具有平均百分比更能另人满意地被解码。这样GSM的跳频使干扰信号平均化，与必须经受最不利情况下的干扰的M值相比允许减少重复使用模式尺寸M。这就带来可处理的呼叫的数量，即，容量的增加。
在标题为“交差跳频蜂窝无线电系统”的申请人的美国专利No.5,425,049公开了对GSM类型的跳频的一种改进。该专利公开了故意偏移被指定在相同信道子组跳跃的信元之间的跳频间隔的定时的优点。当定时偏移是一个分数时，例如跳跃间隔的1/3，具有不同干扰台的冲突发生在跳跃间隔的每个1/3，这样就使干扰信号更平均化。
跳频的另一个优点是使频率选择衰落取得平均值。由于多路传播，如果在某些频率信道发生破坏性干扰，则这种情况只随机发生在确定的跳频并且通过交错和纠错编码能够处理中断情况。为取得最大的抑制频率选择衰落的效果，期望在尽可能多的信道跳频。然而，在上述的常规跳频方案中，任何一个信元使用的信道数量仍然是小于可用信道的全部数量的M的因数，M在3到9的范围内。但是在采用下面公开的本发明时，所有台可以在全部可用信道跳频，这样取得最大的抑制频率选择衰落的效果。
在另一个应用中，通过设置有多波束天线的环绕卫星建立蜂窝无线电话系统，每个天线射束与地面上的一个地区信元或业务区有关。当或者使用对地静止的卫星，或者移动设置有电可控波束的卫星时，可以固定与给定卫星射束相关的地区；换一种说法，通过卫星绕地球轨道的运动可以移动特定卫星射束服务的地区。尽管如此，在适当的射束为静态的固定和移动基准帧内，为控制射束到射束的干扰还需要射束间频率重复使用方法。在申请人下面的美国专利中讨论了这些问题，本文并入这些专利以作参考：
美国专利No.5,642,358，标题为“多波束宽相控阵”；
美国专利No.5,631,898，标题为“具有改进的频率重复使用的蜂窝/卫星通信系统”；
美国专利No.5,619,503，标题为“具有改进的频率重复使用的蜂窝/卫星通信系统”；
美国专利No.5,619,210，标题为“大相控阵通信卫星”；
美国专利No.5,549,941，标题为“具有多组交叉天线波束生成的蜂窝/卫星通信系统”；
美国专利No.5,566,168，标题为“TDMA/FDMA/CDMA混合无线访问方法”；
美国专利No.5,555,257，标题为“具有改进的频率重复使用的蜂窝/卫星通信系统”；和
美国专利No.5,539,730，标题为“TDMA/FDMA/CDMA混合无线访问方法”
在分配用于移动电话的卫星通信的一个频带中，频带的使用取决于覆盖地球的任一平方米的频带的任何4KHz部分的平均能量低于规定的界限。这样将能量集中到几个，窄信道的窄带通信系统将超过规定的频谱密度极限。通过使用诸如直接序列扩谱多址联接(DSSSMA)，也称为码分多址联接(CDMA)，或者跳频扩谱(FHSS)之类的扩谱形式的传输可以发射较高能量。当使用FHSS时，为尽可能小地扩散能量密度，在任何地区，即，在特定的直达波束服务的地区使用的频率应在全部数量的可用信道范围内跳频，而不应该只在子集信道跳频。然而相邻波束的通信最好不同时使用相同的信道。因此需要一种在一个信元和其相邻信元内频率选择为正交的跳频系统，而在不相邻信元任何两个给定台之间的频率冲突的概率最好为随机的并且持续时间不长。当采用本文描述的所发明的正交跳频系统时可以满足这些要求和改进。
跳频蜂窝重复使用方案包括将业务区分为多个相邻信元，每个信元具有相关的跳频，用于将信息发送到位于信元内的多个台的多路传输单元，和用于从信元内的多个台接收信息的具有相关跳频多路接收单元的每个单元。
多个台中的每一个具有一个用于接收多路传输之一的相关的跳频接收机和一个用于将信息发送到多路接收单元的跳频发射机。每个跳频接收机或发射机具有一个诸如时分多址联接帧数，时隙数，传输脉冲串数，或分组号频率跳跃数之类的用于表示当前传输或接收间隔数的日历钟或计数器。所表示的间隔是将选择发射或接收的信道频率的间隔并且从一组允许的信道伪随机选择用于每个间隔的信道，本文将该组称为跳跃组(hopset)。
第一伪随机数发生器根据间隔数和与同一系统的所有发射机和接收机共有的系统密钥计算每个间隔的伪随机数。伪随机发生器只能产生仅表示包含在跳跃组中的允许信道，而不是不允许信道中的一个的数。
正交偏移调节器通过增加正交偏移取模允许信道数调整伪随机数以便调整后的信道数仍然是一个跳跃组的允许信道。
可能的正交偏移数等于跳跃组中的允许信道的数量。正交偏移的数目被划分为多个子组并且分配正交偏移的每个子组用于不相邻信元，而相邻信元使用不同的子组。这样相邻区域内的台不使用同一正交偏移，但是不相邻信元内的台重复使用正交偏移的同一子组。
在上述常规的跳频中，被分配与第二区域内的第二台相同的跳跃组，系统密钥和正交偏移的第一区域内的第一台将总是同时选择同一信道频率，这是由于它们各自的伪随机数发生器被赋给相同的输入变量。这样在这些系统中，在合在一起的基础上在台之间发生同信道干扰，这是本发明所避免出现的情况。
因此根据本发明，使用第二伪随机数发生器在第一信元内改变第一台使用的来自分配给第一信元的正交偏移的子组的正交偏移的选择，伪随机数发生器以只有相同信元内每个台才有的数和与被分配正交偏移的同一子组的第二信元使用的信元密钥不同的信元密钥为条件。第二伪随机数发生器保证选择与第一信元的第一台相同的信道的第二信元的第二台不总是同一第二台，而是第二信元的台中随机的一个。利用上述方案，实现在全部可能的同信道台上的干扰平均化，其中一半的干扰在话音或数据通信作用因素确定的任何间隔之间可能是无噪声。这样由于连续间隔之间的干扰的互不相关的概率同信道干扰的引入被减少50％。采用话音或数据通信的交错纠错编码以允许这种随机的同信道干扰情况被跳过。
在结合附图阅读本发明时，本发明的这些和其他特征，目的和优点将更易于被本领域的技术人员所了解，其中：
图1表示常规的正交序列的4信元重复使用模式；
图2仅表示使用相同的正交序列的信元；
图3表示上面并入的美国专利N.4,476,566的正交跳频序码发生器；
图3(a)表示常规的适用于本发明的信道扫描顺序调节器；
图4表示根据本发明引入的第二伪随机数发生器；
图5表示根据本发明的两个伪随机发生器的组合；
图6是适用于本发明的伪随机数产生的流程图；和
图7表示伪随机计算的方框图。
参考图1，示出表示信元的多个邻接的圆圈，每个信元被标以S1,S2,S3或S4，每个符号表示可用的用于所示出的信元的正交跳频序列的全部数目的特定子集(subset)。信元可以是由基于陆地的蜂窝基站服务的无线通信业务区，或者是每个由来自轨道卫星的相应定向传输射束照明的地球的地理区。
一组正交跳频(FH)序列是将N个信道频率分配给N个通信链路以便没有两个链路同时使用同一信道的任何设置并且信道到链路的分配在同一时刻对于所有的链路周期性变化。可以将一个特定的分配所使用的周期称为一个“跳跃(hop)”，并且时间-周期可以是，例如，TDMA帧周期或TDMA时隙持续时间。在GSM系统，分配频率信道用于TDMA帧的所有时隙，每帧仅变化一次。因此FH序列对于同一帧的所有时隙一样。然而，同样可能考虑帧内的每个时隙以与其他时隙内的跳频序列无关的序列进行跳频。在本发明的示范实施例中，对于每个时隙使用不同的跳频图是一个优点。
例如，如果存在可用的59个信道频率，可建立59组正交跳频序列。将这些正交跳频序列分为4个子集，每个子集不必相同，例如S1中有10个序列，S2中有20个序列，S3中有15个序列以及S4中有14个序列。序列的划分最好反映使用不同子集的信元的通信的相关要求。当如图1所示将子集分配给信元时，可以看到相邻信元使用两个不同的正交序列并由此互不影响。然而两个相隔的信元再次使用相同的正交序列。图2仅表示使用特定的序列子集，S1子集的信元。在该例中，重复使用发生在具有两个信元间隔的有规则的方格图上。正如蜂窝无线电话技术中所公知的，如果信道被分为M个子组，这里M是任何形式的整数
i2+j2-ij，这里’i’和’j’是整数
就可以建立有规则的重复使用模式用于将信道分配给信元。使用同一信道的信元之间的中心到中心距离为根(M)信元直径。根据本发明，使用可能是上面类型的有规则的重复使用模式的一个重复使用模式，或者不规则的重复使用模式以类似的方式分配正交序列子集，当信元不全是相同尺寸而是各种直径时有时会出现这样的要求。然而目的是相同的，即，分配序列的子集使得使用相同子集的区域之间的距离最大，因此干扰最小。
图3表示根据所加入的美国专利No.4,476,566所述的已有技术的正交序列发生器。其中，伪随机数发生器(30)在“跳跃密钥(Hopkey)”的控制下产生伪随机数。在跳频的军事反干扰应用中，跳跃密钥是一个密码。没有该密码对方不能产生随机序列，因此不能预料下次将使用的频率。使发生器(30)的一个输出处于0到(N-1)范围，因此该输出表示选择了被标以0到N-1的N个信道中的一个。然而，在使用之前，通过在加法器(13)加入正交偏移调整该数字(0和N-1之间)，该偏移也处于0到(N-1)范围并且被减少模N的结果仍处于0到(N-1)范围。使用模N加法器(13)的结果来选择允许的N个信道中的一个。
N个允许的信道可能不包括全部可用的信道。某些信道频率可以用于其他方面，例如，用于非跳频广播控制信道，或用于宏单元内加入的微单元。因此需要某种方法来指示构成允许信道的信道。在上述专利中，如果信道被允许就将每个信道具有的存储器的一个二进制位编程为‘1’，否则编程为‘0’。当潜在可用的信道数较大，这是一种存储跳跃组的存储器有效的方式。另一种替换的方法是在多位存储器中只存储允许信道的信道码。当预料允许信道的数目为全部信道数目的一个很小部分时后者更为有效。
在前面的方法中，已得到加法器(13)的输出“L”，现在要求将第L个‘1’定位在存储器(10)。通过在递减计数器(12)加载“L”，将计数器(11)重新置位到0，并使用计数器(11)来产生存储器(10)的地址来实现上面的要求。如果存储器(10)的寻址位是表示寻址信道是允许信道的111时，递减计数器(12)递减；否则，如果寻址位是表示寻址信道不是允许信道的‘0’，就忽略这些信道。这样当递增计数器(11)通过其存储来扫描存储器(10)的位时，递减计数器(12)只有当遇到允许信道时才递减。当递减计数器(12)递减到零时，产生一个下溢脉冲输出，表示第L个允许信道已被寻址。使用下溢脉冲在锁存器(14)锁存存储器地址以提供信道找到的输出。
通过将不同的正交偏移指定到不同的链路并将其提供到加法器(13)来保证不同的正交序列。然而，不同的链路应使用相同的跳跃密钥和N值，因此在调整之前发生器(30)产生相同的数字输入加法器(15)。如果该数字对所有的台都相同就能保证加入不同的偏移产生不同的数字。
在军事应用中，需要避免从一个链路的频率推论另一个链路的频率。例如，如果使用正交偏移5的链路在给定的时刻产生频率信道37，就会是另一个链路使用的正交偏移6产生信道号38。为避免这样简单的关系，根据例如来自发生器(30)的另一个‘m’位的伪随机数，在已有技术中使用信道扫描顺序调节器(20)从一个跳跃周期到下一个改变寻址存储器(10)中的允许信道。
‘m’位可以是与计数器位相加的模2以倒频扫描顺序，或被用于控制置换计数器(11)的较高和较低有效位，或者是两种技术的组合。从图3(a)可看出，示出的顺序导频器(20)将伪随机字节(每次8位)增加到扫描计数器(11)的字节以得到位于块(21)的调整的字节。然后，调整的字节通过1∶1查询表(22)，该表也称为替换盒或S-盒。通过使用256字节的只读存储器可得到用于替换字节的S-盒，每个可能的字节值仅存储一次以保证ROM是1∶1替换。不需要多个：1替换，由于确定的输出值可能丢失，因此可能永远扫描不到存储器(10)内的确定地址。与单独使用模加法器21和1∶1 ROM相比模2加法器23提高随机化。
当图2的每个信元被分配使用相同的正交偏移子集(以及相同的跳跃密钥或系统密钥，和相同的N)，然后当给定第一信元的一特定的第一台被分配给定的信道频率时，尽管存在上面的步骤，但被分配相同信道的总是相同的给定信元的第二台。这样在图2的两个信元之间存在合在一起的干扰的情况。当进行通信(例如，电话主叫用户谈话)时，干扰台有时是有效的，而有时是无效的(在谈话暂停期间或者如果该正交偏移未分配给一个呼叫)。这样，通常存在同样长的干扰或非干扰周期，但是不必考虑最坏情况，即，总是出现干扰的情况。
根据本发明，要求通过保证干扰第一信元的给定台不总是第二信元的同一干扰台来避免同信道信元之间的合在一起的干扰台。根据图4通过引入第二伪随机数发生器(31)来改变分配到信元内的台的正交偏移，并以用于图2的不同的信元的不同的方式实现上面的要求。例如，如果存在59个信道，因此正交偏移总共是59，子组S1包括17个正交偏移43-59，第二伪随机数发生器就将产生43和59之间的一个数。
在图4示出的示范实施例，通过在发生器(31)中产生0和(Nmax-Nmin)=(59-43)=16之间的一个数，然后在加法器(16)中相加基准值Nmin=43来实现上述过程。以与伪随机数发生器(30)产生0和N-1之间的一个数的相同的方式首先产生0和Nmax-Nmin之间的伪随机数(例如，16)，由于信元内的全部台使用相同的信元密钥控制发生器(31)，该数字对信元内的全部台是相同的。每个台将其本身的唯一偏移在加法器(15)内相加以产生保证对于信元内的每个台不同的一个数字，这样就保证它们使用不同的分配给信元的正交偏移。在建立呼叫时通过网络控制台从当前未使用偏移分配给移动台其本身唯一的偏移。然后在加法器(16)相加基准值Nmin以产生从全部信元可用的全部正交偏移的选择。如图3所示将该选择应用到加法器(13)。
以这种方式，保证信元内的台仍使用分配给该信元的一个不同的正交序列，但是对于，例如图2的不同信元，这种选择伪随机变化，即使它们被分配了相同的序列子集。这样，作为一个信元的一个台的干扰信号的另一个信元的一个台从跳跃到跳跃变化，有时为有效台，有时为无效台，分别具有50％的概率(对于话音通信)。这样干扰情况不持续在特定呼叫者谈话的时间周期，而是在短期内从跳跃到跳跃变化，这就允许使用交错纠错编码来平均干扰。
图5表示本发明的可替换实施例，其中图4的两个PRN发生器(30,31)组合为一个单独的PRN发生器(32)，该发生器仅根据系统密钥(和数字N的范围)产生第一伪随机数和依据信元密钥(以及分配给信元的正交序列数，可能还有系统密钥)产生第二数。因此，本领域的技术人员明白本发明实现的附加干扰平均化不能只取决于提供第二伪随机数发生器，而是取决于伪随机变化信元之间的正交序列选择的能力。
图6是表示为每个跳跃间隔生成伪随机数的流程图。在GSM系统，使用特定形式的帧计数器计数TDMA帧和超帧。52分频计数器和51分频计数器一起递增，并且对于51×52情况的一个输出二者在递增时都溢出，递增另外的一个11位二进制计数器(2048分频)。这些计数器一起构成基数为51,52和2048的混合基数系统中的帧数。使用六个二进制位表示0到50的数字范围，另外的六个二进制位表示0到52的数字范围以及11个二进制位表示0到2047的数字范围，总共使用23位。为简单起见，在该例仅将帧计数认为是3字节(24位)时间变量。上面的时间变量结构仅是示意性并不起限定作用。
在图6，在步骤100递增3字节时间变量后，在步骤101使用系统密钥位倒频该字节以得到作为未倒频时间字节和系统密钥字节的函数的3个或更多的倒频时间字节。接着在步骤102使用这些字节以“生成(seed)”或初始化诸如反馈移位寄存器之类的PRN发生器的寄存器值。然后通过移位时钟将PRN寄存器移位固定时间量以进一步倒频其内容。在步骤103，提取n位，这里2n大于信道频率数目N。然后通过减去N按模N计算减少n位值直到结果小于n为止。在步骤104，提取并使用扫描顺序调节器(20)所必须的2n位。在步骤105，根据信元密钥使用(13,15,16)正交调节n位信道选择数，例如可以通过进行进一步调整加法器15使用的0到L之间的数实现步骤105。
如果必要，在步骤103可以使用公知的，有效的算法用于减少模N量。对于较长的时间周期由于N为固定，可以预先计算并存储近似为其倒数1/N的有限字长。为模N减少n位字，首先将n位字与近似1/N的值相乘以确定该字被N整除的次数。然后将N与该次数相乘并从N位字减去乘积得到差数。可以看到最多需要多于两个的N的减法就可以得到模N结果，该处理过程比大量次数地减去N快很多。
当字长度‘n’所减少的数量比生成范围0到N-1的最小必须值大很多时，通过重复减法将导致较长的模2减少时间，对于这种情况上面的模N减少方法更为有用。图7表示实际使用快速模减少方法的另一个PRN发生器。
这里，三个时间字节被标以T1,T2和T3并在第一加法器70-72分别与系统密钥字节K1,K2,K3相加，以及在第二加法器73-75分别与信元密钥字节K4,K5,K6相加。加法器可以是，例如，模2(字节宽度，逐位“异”)或模256加法器，并且后者可以使用或不使用在前加法的进位输入操作。T1和K1的和通过256-字节S-盒80以便以在S-盒的输出的4位变化中使单一的位平均改变到T1结果的方式倒频该结果。将S-盒80的输出与T2和K2的和相加(在加法器76)并第二次通过S-盒80，以及根据图7的示范数据流程图进行下去。来自S-盒80的前三个应用的三字节在单元82被模-N减少以形成未调节的信道选择。其中的两个字节也用于信道扫描顺序调节。来自S-盒的后三个应用的三字节在单元84被模-(L+1)减少来得到图4或5的加法器(15)的正交偏移调节器，这里L+1是分配给该信元的正交偏移数。应该明白使用具有适当软件的可编程微处理器可以实现上述的处理过程8。的确，所示出的字节宽度值便于使用诸如Zilog Z80之类的8位微处理器实现，在电池供电的便携装置中从耗电角度看8位微处理器是很经济的。
在1995年12月29日申请的美国专利申请NO.08/581,110(Dent，标题为“时间压缩转发器”)中，描述了一种卫星转发器用于处理基于上面并入的美国专利NO.5,539,730的非对称TDMA信号。此外，在本申请人的美国专利NO.5,729,538中，描述一种用于跳频传输的交错和编码方案，其中根据干扰环境和负载容量可以改变信息编码。本文并入上面的申请以作参考。当采用上面加入的技术时本发明更为有用。根据本发明的跳频TDMA方案包括使用例如1/3卷积码率，或者对于较重要的比特使用1/4码率而对于不太重要的比特使用1/2码率，给出等效于平均采用1/3码率来编码传输信息。在本申请人的美国专利申请NO.08/943,885中进一步描述了具有不同感觉含义的比特编码和解码，本文将其引入以作参考。表示一个数字话音帧或数据包的编码比特与前一个和下一个帧交错并分布在由从卫星到便携单元的下行链路的16个时隙分开的六个TDMA脉冲串信号上。在根据本发明从下行链路上由200KHz分隔的一组信道中选择的一个频率信道传输每个连续的时隙。
相应的上行链路使用相同的交错和编码，但是在四个50KHZ信道之一上的四个时隙中的一个进行上行链路传输，四个50KHZ信道的四个时隙与一个200KHz的下行链路的16个时隙相关。这样存在数量为下行链路信道数四倍的上行链路信道数，以及数量为上行链路时隙数1/4的下行链路时隙数，使得存在完全相同的通信信道数，这里一个通信信道定义为200KHz载频上的1/16时隙。由于唯一的上行链路信道(即，四个可能的50KHZ信道之一和四个时隙之一)与每个下行链路信道有关，根据本发明的下行链路时隙的选择和200KHz频率下行链路信道的选择定义了在特定的TDMA帧使用的上行链路信道。
在一个应用中，要求在时间和频率均匀分布通信量。通过上述的多信元跳频方法实现扩频。通过在呼叫建立时根据信元的16个下行链路时隙中的被分配了最少呼叫的时隙选择一个时隙分配给该呼叫来在时间上均衡通信的分布。换言之，为减少卫星发射功率的随时间变化的要求，在一组射束或整个系统中可以分配指定给该信元的具有最少呼叫数的时隙。在美国专利No’s5,631,604,5,638,024,5,574,967，和5,568,088描述了根据指定到射束的发射机功率放大器，是否基于一对一，或是否全部的功率放大器用于全部的射束(正如相控阵一样)或在给定射束组之间是否共享功率放大器组合选择多大的信元组来考虑评估时隙活动量(activity)，本文引入上面申请以作参考。
这样，通过在下行链路上在时间和频率同等地扩展活动量，在上行链路上在时间和频率也可以同等地扩展通信，这是因为每个下行链路频率/时间组合映射到一个唯一的上行链路频率/时间组合。
不幸的是，由于从卫星到地面以及再次从地面到卫星的循环传输，卫星未必能够正交接收到在地面终端正交进行的上行链路频率。尤其是，当卫星不直接位于上空时，位于射束一侧的终端与卫星的距离与位于相对侧面的终端距卫星的距离不同。这样在由地面时间测量的相同的频率上在相邻时隙发射的终端不再在相邻时隙发射，而与经过不同延迟将信号传播到卫星的时间重叠。为保证卫星在正确的时隙接收信号可以通过根据地面终端的位置调整其发射时间来克服这一缺陷。当希望采用卫星分集接收时，不容易调整发射定时以便两个卫星上的信号不重叠，并且在三个卫星的情况下不可能调整发射定时。被本文并入以作参考的美国专利申请No.08/354,904讨论了这个问题。然而使用与大功率编码和交错组合的跳频与小信道负载，未必能保证不发生干扰，仅能保证干扰发生概率足够小。例如，希望在两个不同卫星上发生频率和时间冲突的概率相互独立以便使两个卫星发生冲突的概率为一个单独的卫星发生冲突的概率的乘方。
如果执行跳频，与在GSM相同，通过每个TDMA帧改变频率一次并在同一帧对于全部时隙使用相同的频率，则在同一帧的相邻时隙之间引起时间重叠的定时差错将在频率上也重叠，并且这将一直存在下去。为将这种情况减少到随机发生的状态，在上行链路的相邻时隙使用不同跳频序列。通过对于映射到相同的上行链路频率信道的下行链路的相邻时隙，或至少对于由下行链路的四个时隙分开的时隙使用不同的跳频图来实现这一点。这也可以通过将不同的系统密钥指定到16个下行链路时隙使用本发明很容易地实现。换言之，当根据上面加入的已有技术使用下行链路分集时，不同的系统密钥也可以被指定到包括偶数帧和奇数帧的32个时隙，有时有利于从一个卫星发射奇数帧和从另一个不同的卫星发射偶数帧。这样可以将一组跳频变量指定给一个卫星而将不同的另一组跳频变量指定给另一个卫星。根据信号质量和负载，地面终端使用第一跳频序列仅能接收和解码从第一卫星发射的奇数帧，换言之，使用第二跳频序列仅能接收和解码从第二卫星发射的偶数帧，或者还可以通过选择适当的跳频参数接收来自相同或者不同的卫星的奇数帧和偶数帧。这样，根据本发明，随机数发生器(30,31,32)能够选择不同的系统或信元密钥以及用于分别接收偶数和奇数帧内的时隙的存储器(10)内的地址不同的跳跃组。所概括的称为“卫星跳频”的方法可以应用到选择卫星用于接收与跳跃组，系统密钥，正交偏移或选择用于猝发脉冲串的频率信道所依据的其他参数一起的每个信号猝发脉冲串。
使用本发明上述的跳频方法，可以通过将时间和频率上冲突的事件减少为可接受的小概率的随机发生就可不必采取特殊步骤使上行链路传输同步以避免时间和频率上的冲突。
本领域的技术人员不脱离附属权利要求书所述的本发明的范围和精神情况下可以对上述技术作出很多适应性改变。

Claims (11)

1．一种选择在将一个远程台连接到无线电通信系统中所使用的信道的方法，包括步骤：
将一组正交偏移分配给一个信元；
产生一伪随机数；
使用与所述远程台相关的一个值伪随机选择所述正交偏移中的一个；和
将所述伪随机选择的正交偏移与所述伪随机数组合以产生信道选择数，其中所述信道选择数在所述远程台与具有所述相同组的正交偏移的另一个信元内操作的另一个远程台之间伪随机变化。
2．如权利要求1所述的方法，其中所述的伪随机选择步骤进一步包括步骤：
将唯一的偏移分配给所述无线电通信系统中的每个远程台；和
将所述唯一偏移与第二伪随机数相加以得到所述伪随机选择的偏移。
3．一种在无线电通信系统中跳频的方法，包括步骤：
将相同组的跳频序列分配给第一和第二信元；和
在所述第一和第二信元之间，伪随机选择跳频序列，其中所述第一信元的台在第一跳跃间隔期间具有所述第二信元的第一干扰信号以及在第二跳跃间隔期间具有与所述第一干扰信号不同的所述第二信元的第二干扰信号。
4．如权利要求3所述的方法，其中所述的伪随机选择跳频序列步骤进一步包括步骤：
在所述第一信元，根据第一信元密钥产生第一伪随机数；
在所述第二信元，根据第二信元密钥产生第二伪随机数；
使用所述第一伪随机数确定用于选择所述第一信元内的第一跳频序列的第一偏移；和
使用所述第二伪随机数确定用于选择所述第二信元内的第二跳频序列的第二偏移，其中互相相关地伪随机选择所述第一和第二跳频序列。
5．一种装置，包括：
用于将一组正交偏移分配给一个信元的装置；
用于产生一伪随机数的装置；
用于使用与所述远程台相关的一个值伪随机选择所述正交偏移中的一个的装置；和
用于将所述伪随机选择的正交偏移与所述伪随机数组合以产生信道选择数的装置，其中所述信道选择数在所述远程台与具有所述相同组的正交偏移的另一个信元内操作的另一个远程台之间伪随机变化。
6．如权利要求5所述的装置，其中所述的伪随机选择装置进一步包括：
用于将唯一的偏移分配给所述无线电通信系统中的每个远程台的装置；和
用于将所述唯一偏移与第二伪随机数相加以得到所述伪随机选择的偏移的装置。
7．一种跳频无线电通信系统，包括：
用于将相同组的跳频序列分配给第一和第二信元的装置；和
用于在所述第一和第二信元之间，伪随机选择跳频序列的序列选择装置，其中所述第一信元的台在第一跳跃间隔期间具有所述第二信元的第一干扰信号以及在第二跳跃间隔期间具有与所述第一干扰信号不同的所述第二信元的第二干扰信号。
8．如权利要求7所述的系统，其中所述序列选择装置进一步包括：
在所述第一信元，用于根据第一信元密钥产生第一伪随机数的装置；
在所述第二信元，用于根据第二信元密钥产生第二伪随机数的装置；
用于使用所述第一伪随机数确定用于选择所述第一信元内的第一跳频序列的第一偏移的装置；和
用于使用所述第二伪随机数确定用于选择所述第二信元内的第二跳频序列的第二偏移的装置，其中互相相关地伪随机选择所述第一和第二跳频序列。
9．一种用于无线电通信系统的信道选择单元，包括：
用于产生第一伪随机数的第一伪随机数发生器；
用于产生第二伪随机数的第二伪随机数发生器；
用于将一偏移与所述第二伪随机数相加的第一加法器；
用于将所述第一加法器的输出与所述第一伪随机数相加的第二加法器；和
用于使用所述第二加法器的输出寻址跳跃序列存储器以选择信道的装置。
10．如权利要求9所述的单元，其中所述偏移是一个与所述无线电通信系统所使用的特定远程台相关的值。
11．如权利要求9所述的单元，其中根据与所述无线电通信系统的特定信元相关的输入密钥值产生所述第二伪随机数。
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