CN1269949A - 用于在专用电话系统中提供内部通信与多话音信道的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

公开用于允许采用专用基站(26)与多个标准蜂窝终端(28)的专用电话系统(24)内的内部通信与多话音信道通信的一种系统与方法。利用两个半速率信道可以有助于专用电话系统(24)内的两个用户之间的全双工内部通信,一个信道收发信机在偶编号的TDMA传输帧上而另一个信道收发信机在奇编号的传输帧上,这两个信道均自相应终端(28)至专用基站(26),其中此基站(26)转接其间的通信。也在专用电话系统(24)内提供多话音信道,允许两个用户在两个单独信道上同时与相应的远程有线用户(18)通信。

Description

用于在专用电话系统中提供内部 通信与多话音信道的系统与方法
本发明涉及专用电话系统内的通信，特别涉及通过专用基站的多个用户之间的通信，并且更具体地涉及一种改善的系统与方法，用于专用电话系统内的用户之间的内部通信，和用于专用电话系统内的用户与专用电话系统外部的远程用户之间的多话音通信。
过去二十年已看到全球移动电话的使用显著提高。然而，如美国专利5555258中所提到的，移动电话之前是主要在住宅前后使用并使个人能在住房或公寓周围移动并仍能发出与接收呼叫的无绳电话、低功率、低范围原型。如图1所示，一般利用标号10表示的常规无绳电话系统，包括专用或归属基站12和利用射频(rf)信号耦合到专用基站12的多个便携式或无绳电话机14，例如无绳电话机14A与14B。专用基站12硬线连到公用交换电话网络(PSTN)16，从而例如电话机14A上的无绳电话用户可以通过PSTN16接入并与远程用户通信，例如通过蜂窝基站22接入标准电话机18或移动或蜂窝电话机20，如本领域中所公知的。
上述专用基站12和与之有关的无绳电话机14A与14B一般构成独立的消费产品，而电话机14保持在这样的系统10的短传输范围内，如同例如电话机18的常规电话机利用与专用基站12的rf链路动作。然而，无绳电话机14A与14B在位于系统10的范围外时也不能作为例如移动电话机20的蜂窝电话机起作用。然而，最近，无绳电话技术特别利用专用基站12提供无绳业务给诸如移动电话机20的常规蜂窝电话机已变得更加通用。为了实现此功能，这些数字无绳电话系统10利用广泛与例如欧洲特别移动组European GroupeSpeciale Mobile(GSM)或数字高级移动电话系统(D-AMPS)通信标准的标准数字蜂窝空中接口兼容的空中接口。
现参见图2，示出一般利用标号24表示的在本发明的系统与方法中使用的专用电话系统，此系统包括专用或归属基站(PBS)26和多个蜂窝或蜂窝兼容电话机或终端，例如终端28A与28B，这些终端在专用基站26的附近时作为无绳电话机，并且最好也具有与例如GSM的一个上述标准兼容的空中接口。因此，系统24结构使例如终端28A与28B的常规蜂窝电话机能与归属基站26相连而无需对终端28A与28B进行硬件修改，而利用软件控制实施蜂窝与无绳功能。
已在本发明人为其发明人的题为“适用与蜂窝移动电话兼容的非蜂窝及用无线电系统的方法和装置”“Methcd and Apparatus forAdapting Non-Cellular Private Radio Systems to be CompatibleWith Cellular Mobile Phones”，于1996年8月30号提交的受让人的最近专利申请，美国专利申请号08/704901中描述了基于数字蜂窝空中接口的这样的数字无绳空中接口的一个示例。以这种方式，例如图2的终端28A或28B的普通蜂窝电话机在位于专用基站26的范围内时能以蜂窝模式或以无绳模式来使用，从而无需诸如图1的终端或电话机14A与14B的纯无绳终端。
此装置的一个显著优点是专用电话系统24能复用蜂窝终端28A与28B中使用的大多数硬件。特别是，能复用同一基带与中频(IF)无线电处理电路，如本领域所公知的。专用电话系统24内的终端硬件的复用从成本观点出发也是非常吸引人的，这是因为专用基站26受益于大量当今的蜂窝终端产品。
图3所示的是诸如终端28A或28B的常规移动终端内的各种收发信机组成部分(一般利用标号29表示)的高级方框图。如本领域所公知的，可以识别其中四个主要的收发信部分：无线电方框90、基带逻辑方框92、控制逻辑方框94和音频接口方框96。在无线电方框90内，从rf频率变换接收信息并将发射信息变换为rf频率，而且采用利用基带或IF电路的滤波，如本领域所公知的。在基带逻辑方框92中，进行基本信号处理，例如，同步、信道编码、解码和脉冲串格式化，如本领域所公知的。音频接口方框96处理话音以及模数(A/D)和数模(D/A)处理。控制逻辑方框94利用微处理器控制(未示出)协调上述方框90、92与96并且也在人机接口(MMI)中扮演重要的角色。下面将更具体地特别结合图10和相关文本描述上述收发信方框的功能。
图4所示的是专用基站26内收发信部分(一般以标号30表示)的类似高级方框图。至于图3的移动终端28的收发信机29部分，在图4中示出专用基站26的四个主要收发信部分：PBS无线电方框100、PBS基带逻辑方框102、PBS控制逻辑方框104和有线接口方框106。PBS无线电方框100类似于移动终端28内的无线电方框90，而不同在于：终端28中的发送频率必须在PBS26中用于接收，并且反之亦然。IF与DC处理是相同的。应理解：图3与4的基带逻辑方框92与102分别可以是相同的。有线接口方框106在标准PSTN16或综合业务数字网(ISDN)信号与用于通过空中接口发送的信号之间进行变换。最后，PBS控制逻辑方框104也利用微处理器控制安排有关方框100、102与106的各种处理。应理解：由于各个控制逻辑方框94与104构成微处理器控制，所以所要求的标准设备的唯一修改是上述微处理器的重新构造，这一般不要求任何硬件改变。
根据上面的描述，利用基于移动站的硬件很容易实施用于无绳通信的简单专用基站26。如此构造的专用基站26利用收发信机30将支持一个业务信道连到单个电话机，例如终端28A或28B。然而，尽管增加通信功能，但此结构不能容易地支持类似内部通信或多话音信道的更先进的电话特性。在内部通信系统中，例如，诸如蜂窝终端28A的一个终端与也连到专用基站26的系统24内的另一终端(例如，蜂窝终端28B)通信。然而，在图2所示的结构中，由于终端28A与28B不能直接相互通信(由于这些终端都在其不能接收的TX频带中发射并且都在其不能发射的RX频带中接收，所以它们不能相互听见)，所以只可以间接地即利用专用基站26作为转发单元来实施内部通信功能。以这种方式，具有至终端28A与28B的rf链路的专用基站26在两个终端之间来回转发信息。
然而，当前终端技术仅支持每个终端上的一个全速率信道，即诸如在GSM和D-AMPS中采用的时分多址(TDMA)技术中的上行链路时隙和下行链路时隙，如本领域中所公知的。因此，使用当前终端技术只利用单个无线电收发信机来实施专用基站26，在专用电话系统中仅允许一个信道，诸如图2的系统24结构，即其中专用基站26仅能通过单个信道通信而不管系统24中的用户(即终端)的数量。因而，在诸如图2中的专用基站中使用(或复用)常规终端技术时，内部通信和同时的多话音信道目前是不可能的。
然而，如果专用基站26是基于能处理多信道(多时隙和/或多载频)的(先进的)终端技术，则有可能在图2的电话系统24中实施前述的内部通信与多话音信道功能。然而，这样的终端目前不存在。另外，目前想象到的蜂窝终端的基本多时隙信道一般要求其中构成信道的所有时隙使用相同的载频。此频率限制的原因是如下进一步描述的在终端中使用的和用于信号上变换与下变换的合成器不足以频率快变来将频率从一个时隙转换到下一个时隙，使此频率限制有必要。然而，通过在连续时隙上使用同一载频已解决此限制，从而有助于诸如终端28A或28B的蜂窝终端中的多时隙信道的实施。
然而，即使利用此优势，用于内部通信与多信道使用的例如本文结合图2所述的系统24的专用电话或无绳系统中这样的多信道技术的利用限制了专用电话系统的性能。一个这样的性能限制是由于干扰。例如，一般操作在较宽重叠蜂窝系统内的上述专用电话系统24由于不同的系统之间没有频率分配的协调而可以相互共享频率。因此，专用“无绳”系统24与重叠蜂窝系统之间的频率干扰以及重叠专用无绳系统24之间的干扰存在并且得例如利用自动地在每个专用无绳系统24中采用的自适应信道分配来阻止这些干扰。
这样的自适应信道分配方案已描述在本发明人是其发明人的题为“用于自动分配在蜂窝终端与电话基站之间通信的蜂窝通信信道的方法和系统”“Method and System for Autonomously Allocatinga Cellular Communications Channel for Communication Betweena Cellular Terminal and a Telephone Base Station”的于1996年8月28日提交的受让人的最近专利申请即US专利申请号08/704846中。如所述待审申请中所讨论的，在建立TDMA链路时，专用系统24应选择未由重叠蜂窝系统占用的或未重叠另一专用无绳系统24的载频上的时隙。如本领域技术人员所明白的，由于多时隙概念要求相邻时隙在同一载频上，所以采用多信道的多时隙技术将严重限制自适应信道分配选择算法。因此，上述自适应信道分配算法得查找具有大得足以容纳在所考虑的专用系统24中所要求的时隙的未占用时间间隔的载波。
因此，需要允许具有去/自其他系统的最少干扰的内部通信与多话音信道通信能力的专用电话系统。
因此，本发明的一个目的是在专用电话系统内提供内部通信与多话音信道能力。
用来自重叠蜂窝系统或附近的任何其他专用电话系统的最少量干扰提供这样的能力也是本发明的一个目的。
本发明的还一目的是专用电话系统使用具有单个无线电收发信机的专用基站，此基站和收发信机均基于现有的终端技术。
本发明涉及允许具有专用基站和多个与之通信的标准蜂窝终端的专用无绳电话系统内的内部通信与多话音信道通信的系统和方法。专用电话系统内的两个蜂窝终端之间的全双工内部通信可以利用两个半速率信道来实施，一个信道在偶编号的TDMA传输帧上，而另一信道在奇编号的传输帧上，这两个信道均是从相应的便携式电话机至传递其间通信的专用基站的。在专用电话系统内也提供多话音信道，允许两个便携式电话机在两个信道上单独地和同时地在可选的TDMA传输帧上与远程用户通信。
从下面简单概括的附图、下面的本发明最佳实施例的具体描述和所附权利要求书中将获得本发明及其范畴的更全面理解。
图1是常规专用无绳电话系统的示意图；
图2是利用本发明的系统与方法来使用专用电话系统内的常规组成部分实现内部通信与多话音信道能力的专用电话系统的示意图；
图3是一般表示诸如在图2所示的专用电话系统中使用的移动终端内的常规组成部分的方框图；
图4是一般表示诸如在图2所示的专用电话系统中使用的常规专用基站内的组成部分的方框图；
图5是表示图2的专用电话系统内全速率的语音与其他传输数据的传输帧结构的方框图；
图6是表示图2的专用电话系统内半速率的语音与其他传输数据的传输帧结构的方框图；
图7是表示根据本发明的图2的专用电话系统内语音与其他传输数据的传输帧结构的方框图；
图8是表示根据本发明的系统与方法的图2所示的专用电话系统中具有半速率语音编码的内部通信能力实现的示意图；
图9是进一步表示图7所示的语音与其他传输数据的传输帧结构的方框图；
图10是表示常规终端收发信机的方框图，在下面的本发明专用基站收发信机的实施例中使用此收发信机的组成部件；
图11是在本发明的第一最佳实施例中使用的收发信机组成部分的方框图；
图12是在本发明的第二最佳实施例中使用的收发信机组成部分的方框图；
图13是在本发明的第三最佳实施例中使用的收发信机组成部分的方框图；
图14是表示也在下面的图15中示出的本发明的第四最佳实施例的示意图，其中根据本发明的系统与方法采用利用图2所示的专用电话系统的三方内部通信功能的实施；
图15是也在图14中示出的本发明的第四最佳实施例中使用的收发信机组成部分的方框图；
图16是表示根据本发明的系统与方法在图2所示的专用电话系统中实施具有半速率语音编码的多话音信道能力的示意图；和
图17是也在图16中示出的本发明第五最佳实施例中使用的收发信机组成部分的方框图。
下面将结合其中示出本发明最佳实施例的附图更全面描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式来实施并且不应构造为限于本文所述的实施例；相反地，提供这些实施例，以使此公开将更全面和完整并将全部传送本发明的范畴给本领域技术人员。
如前所述，用于在专用无绳电话系统内提供内部通信与多话音信道能力的本发明的系统与方法可以在图2所示的专用电话系统24内利用标准蜂窝电话硬件而不是专用电话硬件(例如，图1的无绳电话14A与14B)来实施。随着此区域中即蜂窝与无绳技术之间尤其是有关空中接口的日益增加的交叉平台标准化，终端28A与28B可以利用最少的软件修改在任何一种环境中起作用而没有硬件修改，如前所述。
利用诸如GSM或D-AMPS的时分多址(TDMA)系统，在多个顺序传输脉冲串上发送语音、数据与控制信号，如本领域所公知的。这些脉冲串组成多个分立的顺序传输帧，每个帧划分为多个分立的顺序时隙。为简单起见，下面在描述本发明的背景与主题时，利用GSM标准来举例说明。然而，应理解，本公开文本中所提出的原理可应用于其他蜂窝标准，例如D-AMPS。
在GSM中，在图5中表示为FRM的每个TDMA传输帧中具有8个时隙(TS0-TS7)，每个时隙中包含多个信息与控制比特，将每个时隙分配给不同的用户。如前所述，蜂窝系统24中的全速率语音信道在基于类似GSM的蜂窝TDMA标准的无绳模式(或无绳电话系统10)中时要求从专用基站26至前述终端28B的下行链路时隙和从终端28B返回至专用基站26的上行链路时隙。还参见图5，每个帧FRM中的下行链路时隙例如是其中的第一时隙TS0，而上行链路时隙是时隙TS3，其中下行链路频率表示为f1，而上行链路频率表示为f2。至于跳频空中接口，连续的上行链路时隙能使用用于上行链路传输的频带中的不同频率，而连续的下行链路时隙将使用用于下行链路传输的频带中相应的下行链路载波。类似GSM与D-AMPS的常规蜂窝标准采用频分双工(FDD)，即上行链路与下行链路载波使用具有固定偏移的不同频率。例如，在GSM中，上行链路与下行链路之间的偏移是45MHZ。为简化起见，在下面的示例中假定非跳频系统。
当前的终端技术仅实现图5所示的功能，其中帧FRM中的第一时隙TS0用于从(专用或蜂窝)基站26中接收下行链路信号，而第四时隙TS3用于发送上行链路信号给(专用或蜂窝)基站26。如本领域所公知的，TS0与TS3之间给定的时间间隔对于也在下面进一步描述的频率合成器在RX频率f1与TX频率f2之间转换是必需的。
另外，由于因为从重叠蜂窝网络内的蜂窝基站至终端之间来回的传播延迟引起的定时提前考虑而要求此时间间隔，蜂窝基站可以命令蜂窝终端将其上行链路传输提前，以使来自不同上行链路传输(不同用户)的时隙不重叠。由于上述定时提前，终端28B中的TS0与TS3之间的时间间隔正好小于两个时隙(即，TS1与TS2)的时长，而且，为了信号强度测量，时隙TS5与TS6通常在此终端中进行反向，如也在图5中示出的。终端28A与28B内接收、发送与测量的连续动作每帧重复，并且在大多数当前的终端硬件中，以硬件来实施这些处理。
因此，应理解：具有当今技术的常规蜂窝终端仅能支持单个双工信道，即，它每个传输帧FRM只能处理一个下行链路时隙和一个上行链路时隙。而且，基于当今终端技术的专用基站26也只能支持单个双工信道。因此，如果没有本文所提出的优势，图2所示的专用基站26只能与单个便携式用户(即终端28A或28B)通信。此硬件限制自然阻碍类似两个便携式用户(例如，上述终端28A与28B的用户)之间的内部通信的功能的实现并将系统24的多于单个的便携式用户传送到外部线路。
还应理解：蜂窝业务需求的快速增长的结果是某些区域中可利用的传输容量变成削弱客户满意度的饱和的技术瓶颈。通过提供基本上使用与诸如图5所示的在全速率标准中采用的常规话音编码方案相比是一半数据速率的诸如图6所示的半速率标准的不同话音编码方案，易于使能由专用电话系统24提供服务的移动用户数量加倍而没有明显地损害语音质量。在图6中，示出半速率语音信道，其中构成用于特定单个用户的业务信道的时隙在每隔一个帧FRM上，例如仅在奇帧上。
如在蜂窝系统中使用的半速率信道技术也能用于解决专用基站26中的上述硬件限制。利用上述语音与其他传输数据的半速率编码的实施，根据本发明的系统与方法可以给专用电话系统24提供完整的内部通信能力，使两个终端28A与28B通过如上所述用作转发站的专用基站26相互通信。然而，不同于诸如结合图5所示的其中只能发送一个内部通信用户的先前系统，在本发明的系统与方法中，与在常规电话对话模式中一样，全双工可用于用户，专用基站在交替帧中转发对话。
现参见图7，示出对蜂窝接口实施上述修改，其中专用电话系统24采用两个均为半速率的不同的信道。在此图中的第一传输帧(即，帧1)中，专用基站26如在图6中一样利用也在图6中示出的RX频率f1和TX频率f2与终端28B进行半速率通信，这如所讨论的表示此通信占用奇编号帧FRM。同样，专用基站26如用户所察觉的也同时与终端28A通信，但在偶编号帧FRM上进行通信，这也在图7中示出。而且，在奇与偶帧中使用的频率可以不同。即，用于两个单独信道的时隙不必驻留在与如上所述的全速率多时隙信道中所要求的载频相同的载频上，例如，将RX频率f3和TX频率f4用于与终端28A进行另一半速率通信。更特别地，如迄今为止结合本文引入作为参考的本申请人的待审专利申请所讨论的，上述自适应信道分配算法能独立地优化两个信道的信道选择。
现参见图8所示的专用电话系统24，由专用基站26传递终端28A与28B之间信息的交换，即内部通信。为了在两个便携式终端28A与28B之间建立内部通信呼叫，一个用户(例如，终端28A的用户)最佳建立至专用基站26的移动站始发的呼叫。随后，终端28A在专用电话系统24内发出至终端28B的内部通信连接的请求。在此请求中，终端28A的用户可能必须插入与终端28B有关的无绳号码、移动号码或缩位号码。在收到此请求时，专用基站26建立至终端28B的移动站终接的呼叫。专用基站26然后最好利用上述的自适应信道分配技术分配半速率业务信道用于专用基站26与终端28A之间的通信。另外，专用基站26可以采用自适应信道分配算法来查找空闲信道以便用作专用基站26与终端28B之间的半速率业务信道。
应理解：至终端28B的这个第二信道能(但不一定)在与至终端28A的连接不同的载频和不同的时隙上。半速率信道错开一个帧，即，偶编号帧用于去/自终端28A的通信，而奇编号帧用于去/自终端28B的通信，如图7所示。专用基站26通过仅在相关分配的信道上只将接收的信号从一个终端转发到另一终端来采用内部通信功能，帧电平上的此转发功能还表示在图9中，其中在帧1中终端28B的用户在时隙TS3中发送例如话音、数据或控制信号的信息给专用基站26，基站26在后续帧(即帧2)的时隙TS0中将接收的信息传送给终端28A。在所述接收的同时，终端28A的用户发送终端28B的用户信息给专用基站26，基站26将此信息传送给终端28B以便在下一帧(即帧3)的时隙TS0期间发送，等等。
现参见图10，更具体地示出也一般在图3中示出的诸如在常规蜂窝终端(例如，终端28A)中找到的上述收发信机29的的基本组成部分。然而，本领域技术人员应理解，图10所示的上述蜂窝终端实施例也可以用于获得专用基站26内的收发信机30的实施，如图2与4所示。
再参见图10，在这样的收发信机29(或30)中，在天线32上接收无线电信号，此后此信号在接收机34中进行放大，在RF解调器36与IF解调器38中进行下变频和滤波。然后，下变频的信号馈送到均衡器40中以补偿无线电信道和调整定时与频率同步，如本领域中所公知的。这些比特在码元检测器42中进行恢复并在加法器44中与加密单元48中从相关的帧计数器50和专用用户密钥46中导出的加密密钥进行模2相加以解密此信息。应理解：模2加法器44实际上构成异(XOR)运算符，其中与零XOR的数字信号是原始信号，而与1的字符串XOR的是倒数。例如倒置的解密信息随后馈送到去交错器52、信道解码器54和语音解码器56中。语音解码器56的输出通常是馈送到D/A变换器58的PCM(脉码调制)样值的形式。最后，在收发信机29上利用其中的扬声器60产生可听信号。
相反处理(即，由收发信机29生成与发送信号)类似于上述的处理。在这种情况中，即，来自用户话音的可听信号由收发信机29内的话筒62拾取。A/D变换器64然后对输入信号抽样并将此信号变换为上述的PCM样值，这些PCM样值馈送到语音编码器66、信道编码器68和交错器70，如本领域中所公知的。交错器70的输出馈送到另一模2加法器72中，在此加法器72中由上述的加密单元48利用同一或另一专用或保密用户密钥46加密此信号，例如，如上进行XOR运算。加密的比特从加法器72中馈送到脉冲串生成器74中，随后馈送到RF调制器76与功率放大器78，功率放大器然后通过TX天线80将RF信号发射到空中。
还参见图10，频率合成器82对例如RF解调器36与IF解调器38上的输入信号进行操作并对例如RF解调器76上的输出信号进行操作，如本领域所公知的。
再参见图9，显然专用基站26将在帧1中从一个终端(例如，终端28B)中接收的信号逐帧转发，在帧2中发送所接收的信息给另一终端，例如终端28A。虽然在图2的PBS收发信机30中引入图10所示的移动终端收发信机29技术，但应理解，专用基站26内的收发信机30通过中断从天线32至扬声器60(信号接收部分)至话筒62至天线80(信号发射部分)的信号路径流并将输入信号从前述的信号接收部分改道至信号发射部分中的相应部分能简化内部通信用户之间的传输。例如，在图11所示的本发明的第一实施例中，将信号从加法器44中传送到加法器72；在图12所示的本发明的第二实施例中，还沿图10所示的信号接收部分路径将信号从信道解码器54传送到信道编码器68；并在图13所示的本发明的第三实施例中，还将信号从语音解码器56传送到语音编码器66。
由于要求专用基站26中的一些处理，所以实际上一般不最佳较短的信号改道或分流。特别地，通常分开地即分别在基站26与每个终端28A和28B之间而不是在终端28A与28B之间为每个信道定义加密程序。例如，在GSM中，加密算法基于TDMA帧编号(诸如，帧计数器56所采用的)并基于在连接时获得的特殊专用用户密钥46。应理解：帧编号对于终端28A与28B是不同的，这是因为其相应的业务信道分别使用不同的帧，即偶编号和奇编号的帧，如结合图7与9所讨论的。另外，各个终端所使用的专用用户密钥46最好不同。
另外，例如，最好暂时存储从信号接收部分转移到各个实施例的相应信号发射部分的信号，以收集有助于信号转移的语音分段有用信号，如下面更具体描述的。因此，连续流的信号数据可以累加在存储器内以便后续的“脉冲串”传输，例如，上述语音分段。相反地，脉冲串模式传输可以进行存储并在另外的受控连续流中传送给其他装置。
因此，在图11所示的本发明的收发信机30的第一最佳实施例中，在帧1中从一个终端(例如，终端28B)中接收的信息首先利用一个专用用户密钥46A进行解密，并随后利用第二专用用户密钥46B进行加密以便发送给其他终端，例如终端28A。应理解：迄今为止结合图10所述的转发部件即天线32、接收机34、RF解调器36、IF解调器38、均衡器40、码元检测器42、加法器44、具有相关的帧计数器50的加密单元48、加法器72、脉冲串生成器74、RF解调器76、功率放大器78、天线80与合成器82在此第一和在本发明的后续实施例中进行重复配置。
再参见图11，示出构成由于在一个TDMA帧中接收的信号只能在下一个TDMA帧中进行发射而在TDMA系统中是必需的上述中间存储装置的中间存储装置84A与84B，这如下所述引入传输延迟。多路复用器86在以及时方式将合适的数据从相应的中间存储装置馈送给加法器72时提供所要求的控制。例如，在偶数帧期间使用存储在存储装置84A中的信息，而在奇数帧期间使用存储在存储装置84B中的信息，多路复用器86控制信息传送。密钥46A与46B分别表示用于两个信道的不同专用用户密钥给终端28A与28B。
然而，应理解，在某些硬件实施中，可能最好也解码接收的信号并随后在发送这些信号时重新编码这些信号。在类似均衡、码元恢复和信道解码的物理层的解调处理集成在单个处理模块或集成电路中时最佳后者。在那种情况中，从专用基站26实施观点出发，可能比导出与转发原始比特更容易导出和转发用户信息。因此，应理解：迄今为止也结合图10所讨论的编码组成部分即去交错器52、信道解码器54、信道编码器68与交错器70在本发明的第二实施例和后续实施例中重复配置。
参见图12，此第二实施例的示例表示为包括中间存储装置84A与84B，如在第一实施例中一样。然而，与那个实施例中的方案相比，图12中的方案是由于上述编码组成部分所引起的交错时间间隔而具有较长的往返延迟。应理解：在本发明的此实施例中，从天线32至信道解码器54的信号路径构成信号接收部分，而从信道编码器68至天线80的信号路径构成专用基站26的信号发射部分。
在还一实施例中，转发功能在语音编码器之后出现。原则上，再参见图10的收发信机，有可能处理接收的信号直至语音解码器56输出上的PCM样值，并将这些样值转发给输出信号流侧上的相应部分，即语音编码器66，以便发送给其他终端，分别避免变换器58与64中的数模变换和模数变换。本发明的这个第三实施例表示在图13中，其中增加另外的编码部分，即语音解码器56与编码器66。换句话说，在本发明的这个第三实施例中，信号接收部分构成从天线32至语音解码器56的信号路径，而信号发射部分构成从语音编码器66至天线80的信号路径。利用此实施例与每个上述的先前实施例，在电话系统24的两个终端用户之间进行用户所觉察的同时的双向对话，即，内部通话机制。
在图14与15所示的本发明的系统与方法的第四实施例中，固定的专用基站26上的第三用户可以以会议呼叫方式加入两个便携式用户之间的上述内部通信对话。不同于其中仅将专用基站26用作转发单元的图8的上述两用户通信，即终端28A和28B上的两个便携式用户与专用基站26位置上的第三用户之间的上述三方通信表示在图14中，其中利用操作在中略的转发模式中的终端28A与28B上的用户，每个用户如上所述在交替的TDMA传输帧上收听另两个用户。首先应注意：大多数常规的无绳系统(不一定基于蜂窝标准)在固定专用基站26的两个或多个便携式免提式电话机之间提供三方内部通信功能。也能在本发明中所述的专用电话系统24中实施这样的功能。
再参见图14，示出终端28A和28B的用户与专用基站26上的用户之间信息的三方交换的示例，表示三方内部通信功能。应理解：在此实施例中，专用基站26的硬件可以又利用常规蜂窝电技术来组成。对于终端28A与28B的两个便携式用户，如前结合图8所述采用两个交错的半速率信道。然而，除了仅转发信号之外，本发明的专用基站26还抽出两个便携式用户之间的通信并使专用基站26上的固定用户能听到这些通信。另外，来自此固定用户的任何可听信息可以通过将此信息加到转发的信息顶部上来发送给两个便携式用户。不要求蜂窝终端28A与28B的修改。实现此三方通信的最佳硬件结构表示在图15中。
现参见图15，还示出本发明的专用基站26内的上述收发信机30的最佳第四实施例。在此第四实施例中，处理从每个便携式终端中接收的信号直至PCM样值，即直至语音解码器56与编码器66。应理解：也称为声码器的常规语音编码器通过制作人声器官模型并随后加上激励以使产生的声音尽可能类似所需的声音来压缩话音信号。由于人声器官不是非常迅速地改变，所以通常20ms值的小分段语音即编码为持续20ms的话音信号组，并且确定和数字化此模型与激励。在本发明的专用基站26中，例如从终端28A中接收的20ms话音分段部分与从终端28B中接收的20ms话音分段部分在PCM编码之后分别存储在存储位置或存储装置84A与84B中。另外，通过话筒62与A/D变换器64从专用基站26上的固定用户中接收的20ms分段存储在存储器中或存储在存储装置88内。
在存储器84A与84B中的两个20ms分段准备好时(由于半速率信道的交错，从一个终端接收的分段将比从另一终端接收的分段更早准备好)，其内容在第一累加装置90中进行相加并最好进行归一化，而且随后馈送给上述的D/A变换器58，在此之后，使专用基站26上的固定用户在扬声器60中能听见信号。以这种方式，专用基站26上的固定用户所听到两个便携式用户。另外，在到了将信息从一个用户转发到另一用户的时间时，存储器88与84A的内容以及存储器88与84B的内容在相应的累加装置90A与90B中进行相加、归一化并分别在奇编号与偶编号帧中发送给便携式用户，即发送给终端28B与28A。以这种方式，便携式用户听到另一便携式用户和固定用户。
在上述方式中，在电话系统24的两个便携式用户与一个固定用户之间具有用户所觉察的同时的三方对话，即三方内部通信或会议呼叫机制。应理解并在此还应强调的是：能利用常规蜂窝终端与其硬件基于常规蜂窝终端技术的专用基站26实施本发明的系统与方法的双方内部通信与三方内部通信功能。
现参见图16，示出多信道情况，其中分别在本发明的电话系统24内例如终端28A与28B的两个用户均同时通过PSTN16与远程用户通信，也如图2所示。具体地，终端28A用户利用上述的偶编号的传输帧FRM发送半速率消息给专用基站26，在基站26上图16中表示为PSTNA的第一信道对PSTN16开放用于终端28A用户通过PSTN16至给定的远程有线(或无线)用户的远程通信。同样地，终端28B用户利用上述的奇编号帧FRM发送半速率消息给专用基站26，此时表示为PSTNB的独立的第二信道对PSTN16开放用于通过PSTN16至另一远程有线(或无线)用户的另一单独的远程通信。
现参见图17，示出用于实现多信道情形的专用基站26内的收发信机30的最佳实施例。如结合先前实施例并特别结合图10所讨论的，从天线32接收的信号通过各个组成部分传送到语音解码器56并输入到多路分用器57，此多路分用器57分别为在图17中也称为存储器A1与存储器B1的存储器92A或92B中在语音解码器56内导出的交替的20ms语音分段选择路由。应理解：语音最好以PCM格式存储在存储器92A与92B中。相应存储器92A与92B的输出馈送到相应的D/A变换器58A与58B，变换器58A与58B将相应的20ms语音分段变换为模拟波形，提供给相应的外部PSTN16连接，即PSTNA至D/A58A和PSTNB至D/A58B的连接。
同样，从上述PSTNA与PSTNB输入的可听信号分别在A/D变换器64A与64B进行抽样和变换为PCM格式并传送到相应的存储器63A与63B中。由于分别在图17中也称为存储器A2与A3的存储器63A与63B中集中20ms分段，所以语音分段交替地利用多路复用器65提供给语音编码器66并且还准备用于奇与偶数帧上的后续传输。
在上述的方式中，可以由终端28A与28B用户通过PSTN16进行同时的用户所察觉的和单独的电话通信至专用电话系统24外的远程用户。如在上面的实施例中，本发明的这个可替换实施例中所述的多信道功能能利用常规蜂窝终端和其中具有常规蜂窝终端技术的专用基站26来实施，这有助于在现有装置中使用本申请所提出的概念。
应理解：虽然所示出的本发明的实施例表示利用半帧传输的两个用户之间的内部通信使用，但本发明的范围预定覆盖多个内部通信使用，即在帧结构内交错的两个或多个用户。当然，还应明白，同时察觉的优点可以利用如此使用n速率传输即沿TDMA多帧传输频谱隔开n帧的分立传输来组成。然而，在专用电话系统24内通信的终端28的用户为了内部通信功能可以接受这样的折衷。同样地，结合可选择的多信道实施，应理解，利用上述的n速率传输即使通过有可能地折衷信号可以实现至PSTN的多条链路。
也应理解：虽然本发明的最佳实施例采用中间存储装置，诸如图11-13与15中的装置84A、84B与88，但上述简单的传输延迟相反地可以通过其他装置引入，如本领域技术人员所公知的。
还应理解，上述的中间存储装置84A、84B与88可以构成计算机存储器(未示出)内的分立存储位置，诸如高速缓存器或高速存储器。
先前描述实施本发明的最佳实施例，而且本发明的范畴不一定受此描述限制。本发明的范畴反而利用下面的权利要求书来定义。

Claims (55)

1、专用电话系统内的一种专用基站，所述专用基站与也在所述专用电话系统内的多个终端进行无线时分多址(TDMA)通信，至少两个所述终端的用户通过所述专用基站相互进行双工内部通信，所述专用基站包括：
信号接收部分，用于接收所述至少两个终端用户之间的所述双工内部通信；
信号发射部分，用于发射所述双工内部通信给所述至少两个终端的所述用户；和
信号互连装置，连到所述信号接收与信号发射部分，从而来自第一所述终端的第一通信在所述专用基站内通过所述信号接收部分、信号互连装置和信号发射部分转发给至少第二所述终端，并且从而来自所述第二终端的第二通信在所述专用基站内通过所述信号接收部分、信号互连装置和信号发射部分转发给至少所述第一终端，所述专用电话系统内的至少所述第一与第二终端的用户通过所述专用基站相互进行双工内部通信。
2、根据权利要求1的专用基站，基中所述信号互连装置包括用于存储来自所述至少两个终端的信号的多个中间存储装置，每个所述中间存储装置连到所述信号接收部分。
3、根据权利要求2的专用基站，其中所述信号互连装置包括第一与第二中间存储装置，所述第一中间存储装置用于存储所述第一通信的信号，而所述第二中间存储装置用于存储所述第二通信的信号。
4、根据权利要求3的专用基站，其中所述信号互连装置还包括连到所述第一与第二中间存储装置和所述信号发射部分的多路复用器，用于控制所述存储信号从所述第一与第二中间存储装置至所述信号发射部分的传送。
5、根据权利要求4的专用基站，其中所述多路复用器在偶编号的TDMA传输帧期间将存储信号从所述第一中间存储装置传送给所述信号发射部分并在奇编号的TDMA传输帧期间将存储信号从所述第二中间存储装置传送给所述信号发射部分。
6、根据权利要求3的专用基站，其中所述信号互连装置还包括用于存储第三通信的信号的第三中间存储装置，所述第三通信是在位于所述专用基站上的第三用户和所述第一与第二通信中的所述终端用户之间的通信，所述第三中间存储装置连到用于接收所述第三通信的所述专用基站上的话筒和所述信号发射部分。
7、根据权利要求6的专用基站，其中所述信号互连装置还包括用于累加所述通信的多个累加装置，第一累加装置连到所述第一与第三中间存储装置，第二累加装置连到所述第二与第三中间存储装置，所述第一与第二累加装置连到所述多路复用器，用于分别将所述第一与第三通信和所述第二与第三通信的累加通信传送给所述第二与第一终端，并且第三累加装置连到所述第一与第二中间存储装置，所述第三累加装置也连到扬声器以便将所述累加的第一与第二通信发送给所述专用基站位置上的所述第三用户。
8、根据权利要求7的专用基站，其中所述多路复用器在偶编号的TDMA传输帧期间将存储的信号从所述第一与第三中间存储装置传送给所述信号发射部分并在奇编号的TDMA传输帧期间将存储的信号从所述第二与第三中间存储装置传送给所述信号发射部分，和其中所述第三累加装置将存储的信号从所述第一与第二中间存储装置传送给所述扬声器。
9、根据权利要求1的专用基站，其中所述信号接收部分包括：
接收机，用于从所述至少两个终端用户中接收无线双工内部通信；
解调器，连到所述接收机，用于滤波所述通信；
均衡器，连到所述解调器，用于调节所述通信；和
码元检测器，连到所述均衡器，用于检测所述通信内的信号。
10、根据权利要求9的专用基站，其中所述互连装置将所述码元检测器连到所述信号发射装置。
11、根据权利要求9的专用基站，其中所述信号接收部分还包括：
第一加法器，连到所述码元检测器；和
加密单元，连到所述加法器，用于解密所述信号，所述互连装置将所述第一加法器连到所述信号发射装置。
12、根据权利要求11的专用基站，还包括连到所述加密单元的专用密钥装置。
13、根据权利要求11的专用基站，还包括连到所述加密单元的至少两个专用密钥装置，第一专用密钥与所述第一通信相关，而第二专用密钥与所述第二通信相关。
14、根据权利要求11的专用基站，其中所述信号接收部分还包括：
去交错器，连到所述第一加法器，用于去交错所述通信内的所述信号；和
信道解码器，连到所述去交错器，用于解码所述信号。
15、根据权利要求14的专用基站，其中所述互连装置将所述信道解码器连到所述信号发射装置。
16、根据权利要求14的专用基站，其中所述信号接收部分还包括：
语音解码器，连到所述信道解码器，用于解码所述通信内的语音信号。
17、根据权利要求16的专用基站，其中所述互连装置将所述语音解码器连到所述信号发射装置。
18、根据权利要求1的专用基站，其中所述信号发射部分包括：
脉冲串生成器；
信号调制器，连到所述脉冲串生成器，用于调制所述通信；
放大器，连到所述信号解调器，用于放大所述通信的信号；和
天线，连到所述放大器，用于发射所述无线双工内部通信给所述至少两个终端用户。
19、根据权利要求18的专用基站，其中所述互连装置将所述信号接收部分连到所述脉冲串生成器。
20、根据权利要求18的专用基站，其中所述信号发射部分还包括：
第二加法器，连到所述脉冲串生成器；和
加密单元，连到所述加法器，用于解密所述双工内部通信，所述互连装置将所述第二加法器连到所述信号接收装置。
21、根据权利要求20的专用基站，还包括连到所述加密单元的专用密钥装置。
22、根据权利要求20的专用基站，还包括连到所述加密单元的至少两个专用密钥装置，第一专用密钥与所述第一通信相关，而第二专用密钥与所述第二通信相关。
23、根据权利要求20的专用基站，其中所述信号发射部分还包括：
交错器，连到所述第二加法器，用于交错所述通信内的信号；和
信号编码器，连到所述交错器，用于编码所述通信内的所述信号。
24、根据权利要求23的专用基站，其中所述互连装置将所述信号接收部分连到所述信道编码器。
25、根据权利要求23的专用基站，其中所述信号发射部分还包括：
语音编码器，连到所述信号编码器，用于编码所述通信内的语音信号。
26、根据权利要求25的专用基站，其中所述互连装置将所述信号接收部分连到所述语音编码器。
27、根据权利要求1的专用基站，其中所述信号接收部分在第一TDMA传输帧中接收所述第一通信，并且所述信号发射部分在后续TDMA传输帧中发射所述第一通信给所述至少第二所述终端。
28、根据权利要求27的专用基站，其中所述信号接收部分在所述第一TDMA传输帧内的第一时隙中接收所述第一通信，并且所述信号发射部分在所述后续TDMA传输帧的第二时隙中发射所述第一通信。
29、根据权利要求28的专用基站，其中所述第一与所述后续TDMA传输帧内的所述第一与第二时隙的位置不同。
30、根据权利要求28的专用基站，其中所述第一时隙中的所述第一通信的频率与所述第二时隙中的所述第一通信的频率不同。
31、根据权利要求1的专用基站，其中所述第二通信通过所述专用基站的所述信号接收与信号发射部分以双工模式从所述第二终端转发给所述第一终端，所述第一与所述第二通信均以半速率并在交替的TDMA传输帧上进行。
32、根据权利要求1的专用基站，其中所述第一与第二通信以半速率并在相应的交替的TDMA传输帧上进行，所述专用基站在偶编号编号帧上的第一时隙中从所述第一用户中接收信号并在奇编号帧上的所述第一时隙中从所述第二用户中接收信号。
33、根据权利要求32的专用基站，其中所述偶编号帧的所述第一时隙中的所述第一通信的频率与所述奇编号帧的所述第一时隙中的所述第二通信的频率不同。
34、根据权利要求32的专用基站，其中所述专用基站在所述奇编号帧上的第二时隙中从所述第一用户中发射信号并在所述偶编号帧上的所述第二时隙中从所述第二用户中发射信号。
35、根据权利要求34的专用基站，其中所述偶编号帧的所述第一时隙中的所述第一通信、所述奇编号帧的所述第一时隙中的所述第二通信、所述奇编号帧的所述第二时隙中的所述第一通信和所述偶编号帧的所述第二时隙中的所述第二通信之中至少两个通信的频率不同。
36、用于在专用电话系统内的至少两个用户之间建立双工内部通信的一种方法，所述专用电话系统包括专用基站和与之进行无线时分多址(TDMA)通信的多个终端，所述至少两个用户之中的每一个用户操作相应的一个所述终端，所述方法包括以下步骤：
从第一所述终端中将从所述第一终端的第一用户发射给第二终端的第二用户的通信请求发射给所述专用基站，所述专用基站在所述第一终端与所述专用基站之间分配第一通信信道；
从所述专用基站中发射所述通信请求给所述第二终端，所述专用基站在所述第二终端与所述专用基站之间分配第二通信信道，从而在通信建立时所述第一与第二终端的所述第一与第二用户之间的所述双工内部通信分别通过所述专用基站在所述第一与第二通信信道上进行转发。
37、根据权利要求36的方法，其中所述第一与第二通信信道均是半速率信道，所述第一终端在偶编号TDMA传输帧上在所述第一通信信道上收发信号，而所述第二终端在奇编号TDMA传输帧上在所述第二通信信道上收发信号。
38、根据权利要求36的方法，其中由所述专用基站根据自适应信道分配算法选择所述第一与第二通信信道。
39、根据权利要求36的方法，还包括步骤：
由所述专用基站的用户站上的第三用户接收所述第一与第二用户之间的所述双工内部通信。
40、根据权利要求39的方法，还包括步骤：
由所述第三用户通过所述专用基站发射信号给所述第一与第二用户，所述第一、第二与第三用户具有所述双工内部通信。
41、专用电话系统内的一种专用基站，所述专用基站与也在所述专用电话系统内的多个终端进行无线时分多址(TDMA)通信，至少两个所述终端的用户通过所述专用基站与位于所述专用电话系统外部的相应远程方进行远程通信，所述专用基站包括：
信号接收部分，用于从所述至少两个专用电话系统终端用户中接收所述无线通信；
有线通信装置，连到所述信号接收部分，用于将来自所述多个终端的所述TDMA通信的无线信号变换为相应的有线信号，将所述变换的有线信号传送给相应的远程方，接收从所述远程方至所述终端用户的有线通信，并将所述有线通信的有线信号变换为相应的TDMA无线信号；和
信号发射部分，连到所述有线通信装置，用于发射所述相应的TDMA无线信号给所述终端用户，从而在所述终端用户与所述远程方之间建立至少两条无线-有线链路。
42、根据权利要求41的专用基站，其中所述有线通信装置变换在偶编号TDMA传输帧期间从第一终端用户中接收的无线信号并将所述相应变换的有线信号传送给第一远程方，而且变换在奇编号TDMA传输帧期间从第二终端用户中接收的无线信号并将所述相应变换的有线信号从所述第二用户传送给第二远程方。
43、根据权利要求42的专用基站，其中所述有线通信装置将来自所述第一远程方的有线信号变换为相应的第一无线信号并在所述偶编号TDMA传输帧期间在不同于从所述第一终端用户接收所述无线信号的时隙上发送所述相应的第一无线信号给所述第一终端用户，而且将来自所述第二远程方的有线信号变换为相应的第二无线信号并在所述奇编号TDMA传输帧期间在不同于从所述第二终端用户接收所述无线信号的时隙上发送所述相应的第二无线信号给所述第二终端用户。
44、用于在专用电话系统内的至少两个用户与位于所述专用电话系统外部的相应远程方之间建立至少两个独立的双工远程通信的一种方法，这样的专用电话系统包括专用基站和与之进行无线时分多址(TDMA)通信的多个终端，所述至少两个用户之中的每个用户操作相应的一个所述终端，所述方法包括以下步骤：
从第一所述终端发送从所述第一终端的第一用户发射给第一远程方的通信请求给所述专用基站，所述专用基站在所述第一用户与所述第一远程方之间分配第一通信信道，并在其间建立第一双工通信；和
从第二所述终端发送从所述第二终端的第二用户发射给第二远程方的第二通信请求给所述专用基站，所述专用基站在所述第二用户与所述第二远程方之间分配第二通信信道并在其间建立第二双工通信，所述第一与第二双工通信相互独立。
45、根据权利要求44的方法，其中所述第一与第二通信信道均是半速率信道，所述第一与第二终端通过所述专用基站分别在所述第一与第二通信信道上和所述第一与第二远程方收发信号，所述第一通信信道是在偶编号TDMA传输帧上，而所述第二通信信道在奇编号TDMA传输帧上。
46、根据权利要求44的专用基站，其中所述第一与第二通信信道由所述专用基站根据自适应信道分配算法来选择。
47、用于在专用电话系统内的至少两个用户与位于所述专用电话系统外部的相应远程方之间建立至少两个独立的双工远程通信的一种方法，这样的专用电话系统包括专用基站和与之进行无线时分多址(TDMA)通信的多个终端，所述至少两个用户之中的每个用户操作相应的一个所述终端，所述方法包括以下步骤：
从第一所述终端发射从所述第一终端的第一用户发射给第一远程方的通信请求给所述专用基站，所述专用基站在所述第一用户与所述第一远程方之间分配第一通信信道，并在其间建立第一双工通信；和
从所述专用基站中发射从第二远程方发射给所述第二终端的通信请求，所述专用基站在所述第二用户与所述第二远程方之间分配第二通信信道并在其间建立第二双工通信，所述第一与第二双工通信相互独立。
48、根据权利要求47的方法，其中所述第一与第二通信信道均是半速率信道，所述第一与第二终端通过所述专用基站分别在所述第一与第二通信信道上分别和所述第一与第二远程方收发信号，所述第一通信信道是在偶编号的TDMA传输帧上，而所述第二通信信道是在奇编号的TDMA传输帧上。
49、根据权利要求47的方法，其中所述第一与第二通信信道由所述专用基站根据自适应信道分配算法来选择。
50、用于在专用电话系统内的至少两个用户与位于所述专用电话系统外部的相应远程方之间建立至少两个独立的双工远程通信的一种方法，这样的专用电话系统包括专用基站和与之进行无线时分多址(TDMA)通信的多个终端，所述至少两个用户之中的每个用户操作相应的一个所述终端，所述方法包括以下步骤：
从所述专用基站中发射从第一远程方发射给所述第一终端的通信请求，所述专用基站在所述第一用户与所述第一远程方之间分配第一通信信道，并在其间建立第一双工通信；和
从第二所述终端中发射从所述第二终端的第二用户发射给第二远程方的第二通信请求给所述专用基站，所述专用基站在所述第二用户与所述第二远程方之间分配第二通信信道并在其间建立第二双工通信，所述第一与第二双工通信相互独立。
51、根据权利要求50的方法，其中所述第一与第二通信信道均是半速率信道，所述第一与第二终端通过所述专用基站分别在所述第一与第二通信信道上分别和所述第一与第二远程方收发信号，所述第一通信信道是在偶编号的TDMA传输帧上，而所述第二通信信道是在奇编号的TDMA传输帧上。
52、根据权利要求50的方法，其中所述第一与第二通信信道由所述专用基站根据自适应信道分配算法来选择。
53、用于在专用电话系统内的至少两个用户与位于所述专用电话系统外部的相应远程方之间建立至少两个独立的双工远程通信的一种方法，这样的专用电话系统包括专用基站和与之进行无线时分多址(TDMA)通信的多个终端，所述至少两个用户之中的每个用户操作相应的一个所述终端，所述方法包括以下步骤：
从所述专用基站中发射从第一远程方发射给所述第一终端的通信请求，所述专用基站在所述第一用户与所述第一远程方之间分配第一通信信道，并在其间建立第一双工通信；和
从所述专用基站中发射从第二远程方发射给所述第二终端的通信请求，所述专用基站在所述第二用户与所述第二远程方之间分配第二通信信道并在其间建立第二双工通信，所述第一与第二双工通信相互独立。
54、根据权利要求53的方法，其中所述第一与第二通信信道均是半速率信道，所述第一与第二终端通过所述专用基站分别在所述第一与第二通信信道上分别和所述第一与第二远程方收发信号，所述第一通信信道是在偶编号的TDMA传输帧上，而所述第二通信信道是在奇编号的TDMA传输帧上。
55、根据权利要求53的方法，其中所述第一与第二通信信道由所述专用基站根据自适应信道分配算法来选择。
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