CN1244320A - 在无线通信系统中经多信道通信的方法、系统和移动通信单元 - Google Patents

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Abstract

系统工作在一个具有许多个由交换中心(212)控制的无线通信信道(501,502)的无线通信系统(200)中并且系统包括与交换中心(212)通信的智能外围设备(30)和响应智能外围设备(30)的逆复用器(38)。逆复用器(38)把一个宽带通信信号(100)分成许多个部分(301,302),智能外围设备(30)引起交换中心(212)经第一无线通信信道(501)发送宽带通信信号(100)的第一部分(301),经第二无线通信信道(502)发送宽带通信信号的第二部分(302)。交换中心(212)独立控制第一无线通信信道(501)和第二无线通信信道(502)。

Description

在无线通信系统中经多信道 通信的方法、系统和移动通信单元
发明领域
本发明一般地涉及无线通信系统，并且特别地涉及在无线通信系统中用于经多信道通信的方法、系统和移动通信单元。
发明背景
在一个典型的无线通信系统，比如一个蜂窝式射频(RF)无线电话系统中，具有一个控制器和许多个发射机和接收机的基站与一个交换中心和一个移动通信单元，即在基站服务的范围内工作的移动台通信。
在基站和移动站之间的多址无线通信经由提供发送象话音、数据和视频的通信信号的路径的RF信道发生。
众所周知，RF信道化技术包括频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。一个利用CDMA信道化的通信系统在TIA/EIA临时标准IS-95A，“用于双模式宽带扩展频谱蜂窝系统的移动站-基站的兼容标准”，电信工业协会，华盛顿，1993/7，[IS-95A]；“TIA电信系统公告：对于宽带扩频蜂窝系统对14.4Kbps数据率和PCS接口的支持，96年2月[公告]；TIA/EIA临时标准IS-96[IS-96]中有详细描述，IS-95A，公告和IS-96在这里由参考引入。使用CDMA信道化的另一个通信在TIA/EIA临时标准IS-99，用于宽带扩频数字蜂窝系统的数据业务选择标准中描述；电信通信工业协会，华盛顿，也在这里由参考引入。
典型地，象IS-95A的一个CDMA系统的所有用户经一公共频谱发送和接收通信信号，并且特定的码，象Walsh码被用于把系统中的多个通信信号互相区分开。每个特定码典型地代表在公共频谱内的一个通信信道。
IS-95A为在某一信道上的一个通信信号提供每秒9600比特的最大基带数据率。然而，在本技术中已有人建议在扩频通信系统中允许可变速率的信号发送。例如，授权给Zehavi的U.S.专利No.5,471,497[Zehavi]描述，除了其它事情，在一个CDMA系统中用于经由通信信道发送比每秒9600比特高的数据率的信息的装置和方法。并且授权给Kato等等的U.S.专利No.5,583,851[Kato]公布了一种通过把许多个信道分配给一个特定的通信信号，能够以高比特率发送信息的移动通信系统。
根据Zehavi，一个高数据率的通信信号被分成许多个信息子流。根据一种把一个特定的陪集(coset)码和沃尔什(Walsh)码与一个特定的信息子流相关联的算法，把信道分配给各个信息子流。对原始信息子流的估计是通过接收机来获得，该接收机基于被用来对信息子流进行编码的陪集码和沃尔什码执行相关运算。
Kato建议把一个高数据率的通信信号分成许多个信息子流，并在同一小区内分配许多个扩展码或信道给一个特定用户。
这些熟知的用于高数据率通信的信道分配的方法和装置通常需要在某一特定基站处有许多个信道可同时获得。然而，经常是，需要分配给一个高数据率通信的一个或多个信道已被通信系统使用。在切换期间，此时通常至少有2个基站必须分配多个信道给同一通信信号时，这个问题会更突出。
前面的方法同时受其它问题的影响。例如，一个信道分配算法的实现可能需要把特定的信令或消息协议添加到无线通信系统的空中接口中去，并且也会包含对象无线通信系统内的象基站或移动站收发信机的昂贵的基础设备的变更。
因此需要一种在无线通信系统中用于经多信道通信的方法、系统和移动通信单元，它也许会被一个无线通信系统无处不在地运用。
发明综述
根据本发明的一个方面，上面的要求通过一种用于经工作在无线通信系统内的许多个无线通信信道通信的方法来达到。无线通信系统对一个移动通信单元作出响应并与一个智能外围设备通信并且智能外围设备对一个逆复用器作出响应。该方法包括从一个移动通信单元接收一个消息；基于该消息，向前发送给移动通信单元一接入码的列表，该列表包含第一接入号码和第二接入号码；作为对前向发送列表的响应，通过经由第一接入号码建立的第一无线通信信道接收一个宽带通信信号的第一部分；作为对前向发送列表的响应，通过经由第二接入号码建立的第二无线通信信道接收一个宽带通信信号的第二部分；第一无线通信信道和第二无线通信信道由无线通信系统独立控制，并且，由一个逆复用器合并宽带通信信号的第一部分和通信信号的第二部分。
根据本发明的另一个方面，一种用于经许多个无线通信信道通信的方法工作在无线通信系统中。无线通信系统对一个移动通信单元作出响应并与一个智能外围设备通信并且智能外围设备对一个逆复用器作出响应。该方法包括通过逆复用器把一个宽带通信信号分成许多个部分；确定与移动通信单元相关联的接入号码的列表，接入号码的列表包含第一接入号码和第二接入号码；指导无线通信系统经第一无线通信信道发送宽带通信信号的第一部分，第一无线通信信道经由第一接入号码建立；并指导无线通信系统经第二无线通信信道发送宽带通信信号的第二部分，第二无线通信信道经由第二接入号码建立，第一无线通信信道和第二无线通信信道由无线通信系统独立控制。
根据本发明的又一个方面，一种用于经无线通信系统内的许多个无线通信信道通信的方法工作在移动通信单元中。移动通信单元包括许多个射频发射机，许多个射频接收机和一个逆复用器。逆复用器对许多个射频发射机和射频接收机作出响应。该方法包括通过逆复用器把一个宽带通信信号分成许多个部分；从无线通信系统接收接入号码的列表，该列表包含第一接入号码和第二接入号码；在接收了该列表之后，拨打第一接入号码和第二接入号码分别建立第一无线通信信道和第二无线通信信道；在拨打了第一接入号码之后，经第一无线通信信道发送通信信号的第一部分；在拨打了第二接入号码之后，经第二无线通信信道发送通信信号的第二部分，由无线通信系统来独立地控制第一无线通信信道与第二无线通信信道。
根据本发明的进一步的方面，一种用于经无线通信系统内的许多个无线通信信道通信的方法工作在具有许多个射频发射机，许多个射频接收机和对许多个射频发射机和许多个射频接收机作出响应的逆复用器的移动通信单元中。该方法包括发送给无线通信系统一个与移动通信单元相关联的接入号码的列表，该列表包含第一接入号码和第二接入号码；作为对前向发送列表的响应，通过经由第一接入号码建立的第一无线通信信道接收一个宽带通信信号的第一部分；作为对前向发送列表的响应，通过经由第二接入号码建立的第二无线通信信道接收一个宽带通信信号的第二部分；第一无线通信信道和第二无线通信信道由无线通信系统独立控制。
根据本发明的还是进一步的方面，一个在具有由交换中心控制的许多个无线通信信道的无线通信系统中工作的系统和一个用于经至少一些无线通信信道通信的系统。该系统包括一个与交换中心通信的智能外围设备和一个对智能外围设备作出响应的逆复用器。逆复用器把一个宽带通信信号分成许多个部分，智能外围设备引起交换中心经第一无线通信信道发送宽带通信信号的第一部分和经第二无线通信信道发送宽带通信信号的第二部分。交换中心独立于第二无线通信信道来控制第一无线通信信道。
根据本发明的另一个方面，用在具有由交换中心控制的许多个无线通信信道，与交换中心通信的智能外围设备和响应智能外围设备的逆复用器的无线通信系统内的移动通信单元包括许多个扩频发射机，许多个扩频接收机和一个对许多个扩频发射机和许多个扩频接收机作出响应的逆复用器。该逆复用器把一个宽带通信信号分成第一部分和第二部分并经第一无线通信信道发送第一部分和经第二无线通信信道发送第二部分。第一无线通信信道独立于第二无线通信信道，由无线通信系统来控制。
本发明的优点对于本技术中的那些熟练技术人员从下面已被给出和以示意方式描述的本发明的优选实施例的描述中变得显而易见。如所实现的，本发明能用于其它和不同的实施例，并且它的细节可在不同方面作变更。相应地，附图和描述在本意上是作为示意性，而不是限制性的。
附图简述
图1是根据本发明的优选实施例的无线通信系统的方框图。
图2是根据本发明的优选实施例，如图1中所示的移动通信单元的方框图。
优选实施例的详细描述
现在回到附图，其中相同的数字代表相同的部分，图1是根据本发明的优选实施例的用于经许多个无线通信信道通信的无线通信系统200的方框图。一个交换中心212(可以是例如可从位于美国伊利诺斯州的Motorola公司商业获得的EMXTM 2500的一种移动交换中心或另一种适合类型的交换中心)，除了与其它装置通信外，与基站控制器213和公共交换电话网(PSTN)221通信。
基站控制器213可以包括至少一个处理器(未示出)和一个或多个存储器(未示出)，也包括一个交互工作功能(未示出)。基站控制器213又依次与2个基站214和215通信，每个基站会包括许多个收发信机，象与基站214相关联的收发信机104和106，还有一个或多个处理器(未示出)和一个或多个存储器(未示出)。其它的基站控制器也可以连到交换中心212。同样，其它基站也可以连到基站控制器213。
归属位置登记器(HLR)216既与交换中心212又与智能外围设备30通信。归属位置登记器可从Motorola公司商业获得。
智能外围设备30，象可从在伊利诺斯州的Arlington Heights的Motorola公司获得的一个Motorola业务节点最好包括一个熟知的和广泛可获得的可编程开关32和一个控制器34(例如通用目的计算机)。
如所示，业务节点30和交换中心212被经由可以是一个专门的干线群的线连接36相连。用于经线连接36通信的适合的信令协议包括，但不仅仅限于，多频率(MF)信令，C7信令，系统信令7(SS7)和象在R2系列规范中包含的欧洲和模拟数字干线信令系统。另外地，一个可以运用IS-41信令协议的数据链路37，可以连接业务节点30和归属位置登记器216。
业务节点30对例如可以是象会议电视的一个多媒体软件应用的宽带应用40，对一个逆复用器38，对一个象综合业务数字网(ISDN)的宽带陆线网络42或对另一种类型的宽带网络和对接入号码的列表44作出响应。接入号码列表44最好包括一个与象业务节点30的某一特定网络单元相关联的码的列表，象有线电话号码或Internet地址码。然而，值得注意的是接入号码列表44可以对象逆复用器38或HLR216的另一个网络单元作出响应。
逆复用器38包括一个应用接口52，一个响应接口52的逆复用引擎56和一个响应逆复用引擎56的网络接口54。
应用接口52响应来自宽带应用40和/或宽带陆线网络42的指示和信令。应用接口52的一个功能是接收一个高数据率或象来自宽带陆线网络42的通信信号100的宽带通信信号。
逆复用引擎56的功能是把宽带通信信号100分成许多个部分，即数据流301，302，并对单独的部分进行处理并提供给网络接口54。逆复用引擎56运用熟知的方法和技术如所需要地执行错误检测和同步步骤。
网络接口54对业务节点30作出响应并且根据熟知的方法，优先运用适合于在业务节点30和通信系统200之间的连接的类型(上面讨论的)的信令体制。网络接口54的一个功能是引起通信信号100的各部分301，302经象系统200的无线通信系统的分离、独立的无线业务信道被发送，并被设置为标准数据呼叫。该功能可以根据用于与业务节点30通信和/或用于经系统200建立和去除信道(下面进一步讨论)的熟知的方法和信令技术来实现。
网络接口54的另一个功能是处理已由移动通信单元320(在下面进一步讨论)经由无线通信系统的分离的独立的业务信道标准数据呼叫(例如信道501和502)发送并已由基站214和215接收的高数据率通信信号102的各部分401，402(下面进一步讨论)。那么在这种情况下，逆复用引擎56功能是把各部分401，402基本上重新合并为原始发送的通信信号102。重建的信号在被发送给宽带陆线网络42之前被应用接口52进一步处理。
逆复用器38可以作为一个专用集成电路来实现，或在一个数字信号处理器中实现并且最好是一个商业上可买到的器件，可从包括Ascend通信公司和Larscom公司在内的很多来源获得合适的器件。逆复用器的详细描述在授权给Duncanson的U.S.专利No.5,231,649中提供，在这里引入作为参考，和在“逆复用：通向ATM之路的开始”(作者Jeff Reedy，Telecommunications，1995年7月)中描述，也在这里引入作为参考。
可以在由基站214和215分别提供服务的区域222和224中工作的移动站320被设计为与基站214和215通信。在基站214和215和移动站320之间的多址无线通信最好经象信道501和502的射频(RF)信道发生，这些信道提供发射象话音，数据和视频的模拟或数字通信信号的物理路径。基站-移动站的通信在一个前向链路信道上发生，而移动站-基站通信被称为在反向链路信道上。适合于本发明的不同实施例使用的运用数字信道化的通信系统在IS-95A中详细描述。
图2是根据本发明的优选实施例的移动通信单元320的方框图。如所示，移动通信单元320包括一个射频空中接口部分70，一个逆复用器39，一个宽带应用接口部分40和接入号码的列表44。
射频空中接口部分70对逆复用器39(下面进一步讨论)和列表44作出响应，并包括一个存储器和控制器方框72，一个发射机方框74和一个接收机方框76。最好包括一个或多个存储器或一个或多个处理器的存储器和控制器方框72与发射机方框74和接收机方框76通信。
发射机方框74包括许多个发射机78(示出2个)(例如那些由CDMA移动台所使用的用于产生发送到一个IS-95A基站例如基站214或215的IS-95A兼容的反向信道波形的发射机)。运用已知的方法，卷积编码器方框80使用便于实现数据流40的后继解码的算法，以一个固定编码率对具有由IS-95A支持的数据率的数据流40进行编码。交织器82根据传统方法把数据流40组织成具有一个预定大小的帧。参考比特可在交织的数据流内周期插入以进一步方便对数据流40的解码。
下面，M维正交调制器方框84根据传统方法，以正交码(例如沃尔什码)对来自交织器82的数据符号输出进行调制。
在扰频器/扩频器方框86，被调制的数据符号被根据熟知的扰频技术由伪随即噪声(PN)序列加扰。应该注意，相同的PN序列可以分配给所有发射机78。序列可以相对自身偏移一些码片并且码的偏移版本被分配给各发射机用于扩展。当偏移时，扩展码的非常低的自相关会导致发射信号之间的一个最小干扰。另外地，具有低的互相关的不同PN码可以分配给与象IS-95A的标准空中接口一致的每个信道。
相位调制器上变频器方框88通过相加，上抽样(upsampling)，发送滤波(transmit filtering)，提高频带(upbanding)对那些调制的加扰数据符号进行操作，使它们通过无线通信信道(例如信道501，502)经由天线90发送。如果所有发射机78基本上与精确的码片对准同步并以相同功率电平发送，干扰会进一步降低，原因是被发送的信号会穿过基本上相同的路径以类似功率电平基本上同步地到达目的地。这方便了信号检测并增加了整个系统的容量。
接收机方框76包括许多个接收机91(示出2个)，例如那些由CDMA移动站使用的接收机，用于接收来自IS-95A基站(例如基站214或215)的IS-95A兼容的前向信道通信信号。在被天线90接收之后，通过滤波器/下变频器/相位解调器方框92，接收的通信信号在解扰器/解扩器方框94中由传统方法被解扰和解扩。方框94，除了其它功能外，去除用来在一个给定前向CDMA信道上提供正交信道分配的沃尔什函数。为了恢复原始发送的数据流，通信信号根据传统方法在块96中被解交织并在传统解码方框98中被解码。
发射机方框74和接收机方框76例如，也可以用与用于IS-95A兼容的蜂窝无线电话所通常运用的相同的方式来实现。
接入号码列表44最好包括与每个发射机78或接收机91相关联的码列表，象电话号码，电子序列号码或移动识别码。
对射频空中接口部分70、宽带应用接口41和列表44作出响应的逆复用器39最好在结构和功能上与联系图1表示和讨论的逆复用器38类似。象那样，逆复用器39包括一个应用接口52，一个对应用接口52响应的逆复用引擎56和对逆复用引擎56响应的网络接口54。
应用接口52响应来自宽带应用接口41的指示和信令。宽带应用接口41的一个功能(依次是应用接口52的一个功能)是接收来自象一个多媒体应用(未示出)的宽带应用的高数据率或宽带的通信信号，如通信信号102。
逆复用引擎56的功能是把宽带通信信号102分成许多个部分，即数据流，401，402，并对各部分401，402进行处理并提供给网络接口54。逆复用引擎56运用熟知的方法和技术如所需要地执行错误检测和同步步骤。
网络接口54对射频空中接口70作出响应，并且最好经由为与IS-95A兼容的蜂窝无线电话通信提供的熟知的信令和消息协议来与接口70交互作用。网络接口54的一个功能是引起通信信号102的各部分401，402由分离的、独立的发射机78来处理。这样，部分401将由无线通信系统200经由与部分402被发送的业务信道分离的、单独的无线业务信道来发送。
网络接口54的另一个功能是接收和处理已由基站214和/或215经由无线通信系统200的分离的独立的业务信道发送的，并由独立的接收机91接收的高数据率通信信号100的各部分301，302。
逆复用引擎56功能是把各部分301，302重新合并为基本上是原始发送的通信信号102。重建的信号在被发送给宽带应用接口41之前被应用接口52进一步处理。
当一个建立消息被从移动站320发送到基站214或215时，在无线通信系统200内经象信道501和502的许多个无线通信信道的通信可以被起动。建立消息可以是，例如，来自移动站320的发起一个无线通信的请求，或是一个表示移动站320可以接收从其它地方发起的一个无线通信的确认。为讨论目的，假定移动站320希望发送和/或接收一个具有比每秒9600比特高的数据率的宽带通信信号，例如信号100或102。
如果建立消息是移动站320的发起一个无线通信的请求，移动站320拨叫一个接入号码或电话号码，把建立消息寻路由到业务节点30和/或逆复用器38。如果建立消息是一个表示移动站320可以接收由宽带陆线网络42发起的一个无线通信的确认时，例如，业务节点30或另一个网络单元会引起基站214或215拨叫与移动站320相关的接入码。这样，一个初始的窄带信道(具有在IS-95A中的直到每秒9600比特的基带数据率)被建立，同时建立了在移动站320内的逆复用器39和响应业务节点30的逆复用器38之间的通信链路。
下一步，逆复用器38和39网络为了为宽带通信提供足够的带宽，确定有多少附加的独立的无线窄带通信信道应通过无线通信系统200建立。例如，逆复用器38和39可以转让一些将被使用的信道，例如两信道501和502，并把通信信号分成两部分，例如部分401和402或301和302。然而，应该注意，在呼叫建立期间必须建立待被使用的附加的或空闲信道，用来例如替换失效的信道。
逆复用器39最好经由象按需带宽互操作组(Bandwidth OnDemand Interoperability Group)(BONDING)协议来与逆复用器38通信，该协议由ITU-TSS在文件H.221中发布为一个会议电视支持协议，它提供了逆复用器之间的互操作性。
为了建立每个单独，独立的无线通信信道501，502，逆复用器38可以请求业务节点30或者HLR 216或与移动站320相关联的接入号码列表44。逆复用器之后可以指示交换中心212经由这些号码建立无线通信信道501和502。这些信道可并行(即基本同时)建立或串联(即一个接一个)建立。另外地，逆复用器38可以发给逆复用器39一个与业务节点30相关联的接入号码列表44，以便移动站320可使用那个列表上的接入号码，例如，通过拨打接入号码建立到业务节点30的无线通信信道501和502。信道501和502可以并行或串行建立。应该注意，信道501和502可以在一个载波或不同的载波上建立。
逆复用器38或39，或逆复用器38和39可以监控宽带通信信号的完整性并且如果发生传输问题能采取恰当的操作。例如，如果一个无线通信信道(例如信道501或502)在切换期间被丢失，或由于任何其它原因受到损害，逆复用器38，39会减少宽带速率并经由另一个信道起动对丢失的通信信道的重建，并且在这期间不中止宽带连接。如果，对于某些应用，宽带速率的降低不是希望的或是不可能的，这时可以建立附加的信道。这样，带宽的动态分配是可能的。
系统，方法和移动通信单元已在这里描述，其中，一个宽带通信信号可以在无线通信系统中经由许多个无线通信信道以一种无线通信系统的基础设施不可见的方式发送和接收。例如，参考图1和2，移动站320对于基站214是作为象IS-95A兼容的蜂窝无线电话的多个独立的窄带移动站出现。这样，当移动站320从由基站214服务的区域222向由基站215服务的区域224移动时，经由无线信道501和502发送的通信信号401和402(或301和302)的切换是独立进行的。
此外，上述的系统，方法不需要同时在某一特定基站或载波上获得许多信道。独立的窄带信道可以在不同载波上，或者也可以在同一载波上，从而允许更好地运用可获得资源并降低阻塞概率。任何空闲信道可被分配给宽带通信的一个特定部分。该特性在越区切换期间是特别重要的。
进一步，这里描述的系统和方法不需要对空中接口协议或RF基础设备作变更，从而允许宽带通信信号无处不在地发送。
这里参考了CDMA蜂窝式通信系统，但本发明可应用于任何通信系统，包括但不仅限于象总接入通信系统(TACS)的模拟通信系统和其它数字通信系统，象全球移动通信系统(GSM)，欧洲时分多址(TDMA)系统，环太平洋数字蜂窝(PDC)，日本TDMA系统，临时标准54(IS-54)，U.S.TDMA系统和临时标准96(IS-96)和码分多址系统。
应用到基于蜂窝的通信系统的本发明的原理也可以应用到其它类型的通信系统，包括但不仅限于为电路交换数据提供一个最大每秒14,400比特的基带数据率的个人通信系统和卫星通信系统。类似地，应用到所有类型的射频信道的本发明的原理也应用到其它类型的无线通信信道。
显然，在不偏离附加权利要求和它们的等效的精神和范围时，也可以设计本发明的其它和进一步形式。也应该理解，本发明不以任何方式限制到上面描述的特定实施例上，但仅受下面的权利要求和它们的等效所限制。

Claims (9)

1、在一个响应移动通信单元并与智能外围设备通信的无线通信系统中，智能外围设备对一个逆复用器作出响应，一种用于经由许多个无线通信信道通信的方法，该方法包括步骤：
接收来自移动通信单元的消息；
基于该消息，向前发送给移动通信单元一接入码的列表，该列表包含第一接入号码和第二接入号码；
作为对前向发送列表的响应，通过经由第一接入号码建立的第一无线通信信道接收一个宽带通信信号的第一部分；
作为对前向发送列表的响应，通过经由第二接入号码建立的第二无线通信信道接收一个宽带通信信号的第二部分；第一无线通信信道和第二无线通信信道由无线通信系统独立控制；并且，
由一个逆复用器合并宽带通信信号的第一部分和通信信号的第二部分。
2、根据权利要求1的方法，其中宽带通信信号包含一个多媒体信号。
3、根据权利要求1的方法，其中接入号码的列表包含与智能外围设备相关联的电话号码的列表。
4、根据权利要求1的方法，其中智能外围设备包含一个业务节点。
5、根据权利要求1的方法，其中接入号码的列表包含与逆复用器相关联的电话号码的列表。
6、根据权利要求1的方法，进一步包含步骤：
在前向发送的步骤之后，由移动通信单元拨打第一接入号码。
7、根据权利要求1的方法，其中第一无线通信信道包含一个扩频通信信道。
8、根据权利要求7的方法，其中扩频通信信道包含一个窄带信道。
9、根据权利要求1的方法，其中无线通信系统包含一个码分多址通信系统。
CN97181312A 1997-01-31 1997-11-25 在无线通信系统中经多信道通信的方法、系统和移动通信单元 Pending CN1244320A (zh)

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US (1) US5771229A (zh)
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