CN1276938A - 改善话音和数据无线电通信干扰相异性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在时分多址(TDMA)无线电通信系统中用于无线电通信的一种方法和一种系统,其中的通信信道(A、B、C、d)包括构成一个TDMA帧的多个连续时隙(0～23)中的至少一个时隙,其中帧里的时隙(A、B、C)在连续帧(第k跳、第k+1跳)的不同位置上跳变。时隙(A、B、C)的跳变方式取决于分配了这一时隙(A、B、C)的通信信道的类型。

Description

改善话音和数据无线电通信 干扰相异性的方法和系统

发明领域

总的来说，本发明涉及通信系统，具体而言，涉及在两个或者更多的通信单元之间同时进行话音和数据传输的无线电通信系统。

发明背景

在过去的十年里，人们发展了用于移动电话和数据传输的各种无线电通信系统的技术和概念。概括地说，移动通信系统可以分成两种。

一种是蜂窝通信，它为移动用户提供服务，这些用户会在相对较大，叫做小区的区域内以较快的速度移动。在全世界范围内建立了象AMPS、ETACS、NMT-450和NMT-900这样的模拟蜂窝系统。建立的数字蜂窝系统有美国的IS-54B、D-AMPS、日本的PDC和泛欧GSM系统。

另一种系统是无绳无线电通信系统，从简单的住宅无绳电话到能够跨越(很大的)办公室或者生产车间等等，为上百甚至上千无绳通信单元提供服务，以及为本地公众通信提供服务的商用无绳系统。模拟无绳系统有CT0、CT1和CT1+。数字无绳系统有CT2、CT2-CAI、CT3、PHS和DECT。

GSM、D-AMPS、PDC和CT3、PHS和DECT采用的是叫做TDMA(时分多址)的一种数字接入技术，其中的信号是在时隙里传输的，多个时隙一起构成一帧。一些新兴的数字通信系统采用CDMA(码分多址)技术作为它们的接入方式，在系统的通信单元之间建立无线电通信。总之，这些移动或者无绳通信系统是用来在一个无线电频带内提供多载体(MC)服务的。也就是说，具体的载体通信是用TDMA或者CDMA方式进行的。

在GSM这样的蜂窝系统里，一个小区专用一种或者多种载体。相隔足够远的小区可以重复使用同样的载体，而不会出现干扰。这一频率复用方案使得运营商能够只用有限的频谱资源为一个很大区域内的许多用户提供服务。

象DECT和PHS这样的无绳系统采用的则不是频率复用技术。其中每一个小区都能使用所有的载体。系统可以决定将哪些载体和这些载体里的哪些通信信道用于通信，使干扰最小。载体和通信信道是在通信之前和/或在通信过程中采用动态方式分配的，这种方式叫做DCA(动态信道分配)。因此，没有必要进行任何频率规划，也不需要运营商来控制频谱。

对于家庭应用，例如PSTN(公共交换电话网)里的无绳分机，或者LAN(局域网)里的无绳分机，采用的是所谓的非注册无线电通信频带。也就是说，用户不需要得到许可就能使用这一无线电频带内的设备。但是象欧洲的ETSI和美国的FCC这样的管理机构为非注册频带制订了规则，禁止任何一个用户占用整个频带。这些规则通常都要求采用防冲突技术或者扩频技术。在扩频技术情形中，用户的信号扩展到了整个通信频带。由于没有对不同用户的信号进行协调，因此必须采用抗干扰能力很强的无线电空中接口。

在2.4GHz处划定了一个全球非注册通信频带。这一ISM(工业、科学和医药)通信频带对满足FCC和ETSI规则的所有设备开放。不允许在系统之间为了减少干扰而进行协调。这意味着这种通信系统的空中接口必须对付各种未知的干扰。

采用这一非注册频带的无线电通信系统必须严格遵守ETSI和FCC制订的规则。在这一2.4GHz ISM(工业、科学和医药)通信频带里，采用扩频方式是强制性的。这就是说不能采用DECT采用的DCA。而是必须采用例如FH(跳频)扩频或者DS(直接序列)扩频方式。

本发明人的国际专利申请WO 93/17507公开了用于TDMA无线电通信系统的几个FH方案，其中的无线电通信单元按照伪随机频道跳变方式选用无线电频道发射信号，这里将这一专利申请引入作为参考。US-A-5430775公开了一种跳频方案，其中的通信装置都是同步工作的。

国际专利申请WO 93/22850公开了在TDMA通信系统里改善干扰相异性(interference diversity)的一种方法，它采用了跳频方式，同时让通信信道的时隙也跳变，从而进一步提高抗干扰能力。也就是说，不是采用固定的时隙，在连续帧中时隙的位置不断跳变，即TH(跳时)。

US-A-5291475和US-A-5020056也提到了用于减少干扰的跳时方案。

EP-A-0399612采用时分双工信道传输数据，由于多数数据传输具有不对称的特性，因此将其中没有参与数据传输的时隙释放，供单向传输使用。

通过采用FH和TH方式中的一种或者同时采用这两种，信息的传输在时间和频率上都实现了随机化。也就是说，在一次对话的过程中，通信信道占用不同的频率和不同的时间位置，这样一个通信信道里的干扰是通信频带内所有信道的平均。这对话音传输是非常有利的。

实际上，蜂窝和无绳无线电通信系统都支持话音和数据传输。在这里，话音通信这一术语用于语音的实时传输，数据通信这一术语则用于表示包括非实时语音的其它信息的传输。

为了使数据传输不出现差错，数据传输一般都采用重发方式，当收到的信号出现错误时，就重新发送数据包。在ARQ(自动重发查询，Automatic Retransmission Query)方案中，数据接收方将前一次数据传输的情况告诉数据发送方。如果发送方得知接收数据中有错误，发送方就自动地重发有错误的数据。在DECT这样的TDMA系统中，可以建立非对称数据链路，其中一个TDMA帧的多数时隙都被用于单工数据传输，也就是只用于一个方向的传输。但至少要维持一个返回通信信道，用来传递ARQ信息。为了使延迟最小，吞吐量最大，返回信道紧接着数据信道。于是，接收方可以立即通过返回信道确认正确地收到了数据。

然而，采用跳时方式，由于跳变方式的随机特性，某一帧里的返回信道可能在数据包传输完之前终止。因此，立即在同一帧里返回确认信息是不可能的，因为收到数据包以后返回信道已无法使用。如果没有ARQ信息，发送方就自动地重新发送前面刚发送过的数据。不管数据是否正确到达都这样做。对于本领域里的技术人员来说显而易见，系统的吞吐量会显著地降低，平均只能达到最大吞吐量的50％。

发明简述

本发明的一个目的是提供用于无线电通信的一种方法和装置，采用TDMA帧的跳时技术，适合于在同一帧里共存各种通信。

本发明的另一个目的是提供TDMA时隙的一种优化分配方法，用于在容易出现传输错误的通信系统里传输话音，例如在非注册ISM频带里传输话音。

本发明的这些目的、优点和特征以及其它目的、优点和特征是通过TDMA无线电通信系统里的一种无线电通信方法来提供的，其中的通信信道包括构成一个TDMA帧的多个连续时隙中的至少一个时隙，在连续帧中时隙的位置不断跳变。根据本发明，跳时方式取决于分配了这一时隙的通信信道的类型。

按照本发明的方法，TDMA帧里的跳时方式与通信信道有关。也就是说，不是按照前面现有技术那样以伪随机方式让一帧内的所有时隙的位置，也就是分配了这些时隙的通信信道，发生跳变，在本发明的方法里，时隙的跳变是用通信信道类型，例如根据是话音通信信道还是数据通信信道，控制的。在本发明的一个优选实施方案里，连续帧中的跳时只限于分配给话音通信信道的时隙，而分配给数据通信信道的时隙则占用帧里的固定位置。

本发明的这一实施方案为话音通信提供最强的抗干扰能力，而数据通信则可以采用ARQ方式。这是因为数据通信信道序列不受本发明的方法影响，这样传递完数据以后返回信道总是可用的。

可以看到，采用这一传输方案时，跟话音通信信道相比，数据通信信道更容易受到干扰。这是因为分配给数据通信信道的时隙没有干扰相异性能力。但采用ARQ方式，通过重发可以很容易地替换掉出错的数据包。

在本发明的方法的另一个实施方案里，为了改善话音和数据通信信道的干扰相异性，将这一无线电通信系统用于包括多个无线电通信频道的一个预定无线电通信频带，每一个这样的无线电通信频道都包括TDMA帧的多个通信信道。通过让每一个TDMA帧在这些通信频道里进行位置跳变来改善干扰相异性。

也就是说，对TDMA帧采用跳频方式，例如随后的每一帧都在一个随后的无线电通信频道里发射，在系统的无线电通信频带内平均掉数据时隙的干扰。

为了维持时隙的完整性，在本发明的另一个实施方案里，分配给话音通信信道的时隙的位置跳变范围只限于一帧里没有分配给数据传输信道的时隙。

在本发明的一个优选实施方案里，在分配给话音通信信道的时隙和分配给数据通信信道的时隙之间有一条清晰的分界线，用于数据通信的时隙在一帧的一头，用于话音通信的时隙在同一帧的另一头。最好为话音通信分配一帧中前面的时隙或者前半帧，而为数据通信分配一帧里后面的时隙或者后半帧。也就是说，在TDMA/TDD(时分复用)通信系统里，是在一帧内不同的半帧里发射和接收数据的。

将时隙组合起来形成连续的时隙串，也就是话音时隙分组和数据时隙分组，这样做对于抑制干扰来说是有好处的，因为它减少了由于部分重叠引起冲突的次数。另外提供了话音跳时的最大间隙。

根据本发明的又一个实施方案，跳时是这样来实现的：为每一个连续帧确定一个不同的时间偏移，将这一时间偏移加到分配给话音通信信道的时隙帧上去，或者笼统地说可能会跳变的时隙上去。这一时间偏移包括多个时隙时间。

当一帧里分配给数据通信的时隙数增加或者被释放时，用于跳变的时隙位置数动态地改变。如果一个TDMA帧有N个时隙，那么一帧里的跳时间隙(time hop space)M就是：M＝N-Nd-1，其中Nd表示TDMA帧中分配给数据通信的时隙数。在TDMA/TDD帧这种情况中，跳时间隙M是：M＝N/2-N’d-1，这里N’d表示半个TDMA/TDD帧中数据通信信道占用的最大时隙数。注意，由于数据通信信道的不对称性，不同TDMA/TDD半帧里用于数据通信的时隙数可能会不同。

在本发明的一个优选实施方案里，从分配了跳变时隙的一帧或者半帧的结尾处数起，跳变的时隙在第M-1个时隙处绕回来。移出了跳时间隙的信道再回到这一帧的另一头。对于TDMA/TDD，这种环绕过程可以分别在每一个半帧中进行。

为了同步，将一帧的时间偏移传送给工作于适合跳时的通信信道，例如话音通信信道，上的无线电通信系统中的每一个通信单元。在用于无线电接入单元或者无线电基站和多个远程无线电通信单元之间进行无线电通信的无线电通信系统里，例如在便携式电话和计算机装置里，将时间偏移从无线电接入单元传送给远程无线电通信单元。

在本发明中TDMA帧在无线电通信频带内无线电通信频道上跳变的实施方案中，实现了无线电通信单元之间的快速同步，在本发明的另一个实施方案里，通过让一个单元连续发射信号，例如让无线电接入单元连续发射信号，而另一个单元则扫描某一无线电通信频道，寻找发射的信号，收到这一信号时就锁定到帧跳变序列上去。如果没有任何通信信道在工作，就发送一个或者多个所谓的哑载体，这些哑载体也是采用跳频和跳时方式发射的。

跳时同步是通过扫描一帧或半帧的所有时隙，直到收到一则消息，给出与跳时序列和时间偏移有关的信息来实现的。

为了进行扫描，在本发明的再一个实施方案里，进行扫描的无线电通信单元扫描整个无线电通信频带，其中扫描某一无线电通信频道中的帧数至少等于该无线电通信系统的无线电通信频道数。

本发明还涉及包括多个无线电接入单元和多个远程无线电通信单元的一个无线电通信系统，每一个接入单元都在一个有限的地理区域也就是小区里提供无线电通信服务。这些无线电接入单元和远程无线电通信单元按照上述方法进行无线电通信。

在本发明的无线电通信系统的一个优选实施方案里，无线电接入单元在一个公共无线电通信频带内发射信号，每一个无线电接入单元都有自己的无线电通信频道跳变序列。

本发明的一个优选实施方案提供了一种无线电通信系统，用于在2400到2483.5MHz的工业、科学和医药(ISM)频带内进行无线电通信，在这个频带内有79个无线电通信频道，每一个频道都有1MHz的传输带宽，其中每一个TDMA帧的长度都是10ms，在无线电通信频道上的跳变速率为100跳每秒，采用的是TDMA/TDD传输方式，其中每一个半帧都有12个连续时隙。

本发明还涉及无绳无线电通信系统中的一种无线电接入单元和一种无线电通信单元，包括收发信机装置和控制装置，用于按照上述方法进行无线电通信。

下面通过参考附图，对本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点进行说明。

附图简述

图1中的简图说明可以采用本发明的一个典型的无绳家用多媒体系统。

图2简单说明现有技术中的一个数字TDMA/TDD传输方案。

图3简单说明现有技术中在图2的TDMA/TDD传输方案中采用的跳时技术。

图4简单说明本发明的一个优选实施方案。

图5简单说明无线电通信系统中按照本发明的方式工作的同一位置上的无线电接入单元。

图6简单说明在跳时同步之前，为跳频同步进行的扫描。

图7简单说明非锁定等待模式无线电通信单元中本发明的扫描方法。

实施方案详述

下面利用优选实施方案介绍本发明。但本发明并不局限于这些优选实施方案。

图1给出家用多媒体系统采用无绳无线电通信系统的一个典型实例，该系统既提供话音服务，又提供数据服务。

在家1里，无线电接入单元2，又叫做无线电基站或者RFP(无线电固定部分)，通过一条传输链路5跟PSTN/ISDN(公共交换电话网/综合业务数字网)连接。此外，控制装置3可以跟这一无线电接入单元2连接。另外，例如个人计算机6形式的数据处理装置和便携式无绳或者移动无线电电话7能够在家1里工作，它也叫做PP(移动部分)。远程无线电通信单元6、7和无线电接入单元2中每一个都有收发信机和天线装置8。无线电通信单元6、7和无线电接入单元2用无绳链路9连接，这一链路9同时支持话音和数据通信，并覆盖了整个住宅。可以有几条链路9同时工作。在这一应用中，无线电通信单元6、7的外部通信是通过无绳链路9、中间的无线电接入单元2、链路5和PSTN/ISDN进行的。无线电通信单元6、7之间的内部连接是通过无线电链路9和无线电接入单元2进行的。

例如，欧洲专利申请0716514公开了用于室内外的无线电通信系统的一个实例。

虽然没有说明，但是对于本领域里的技术人员来说显而易见，在同一住宅1内可以有几个无线电接入单元2，它们的服务区有相互重叠的部分，相邻住宅的无线电接入单元2的服务区或者覆盖区也可以存在重叠。如果无线电接入单元2采用已有的低功率无绳TDMA(时分多址)技术，例如CT3、PHS和DECT，那么每一个无线电接入单元2和无线电通信单元的覆盖区都有限，其大小相当于皮小区、纳小区或者微小区，半径从几米到10米到400米。

在著名的DECT(数字增强型无绳通信)技术中，空中链路9上传输的信息采用了TDMA/TDD(时分双工)协议，其中帧的前一半用于发射信息，后一半用于接收信息，或者反过来。一个DECT/TDMA帧有24个时隙和一个帧重发时间T。在帧的前一半也就是前12个时隙T0、T1、……T11里，无线电接入单元发射数据给远程无线电通信单元，在帧的后一半也就是后12个时隙R12、R13、……R23里，远程通信单元发射信息给无线电接入单元。在无线电接入单元和远程无线电通信单元之间一条典型的双工无线电通信链路一般都分配了前半帧里的一个时隙和后半帧里的一个对应时隙。每一个时隙一般都包括控制数据、系统数据和信息或者用户数据。

在DECT里，有10个载体可以用于信息传输，因此最多有120个双工无线电通信信道。帧的周期是10ms。每一个时隙总共有480个比特。因此，这一系统的比特率为1152kb/s。在欧洲，DECT无线电通信频带的频率范围是1880～1990MHz。

在DECT里，定义了无线电通信频道也就是载体。建立通信信道时为通信信道分配载频和时隙。远程无线电通信单元在移动过程中(小区间切换)，以及某一载频和时隙受到干扰(小区内切换)时，需要切换到另一个频率，例如切换到另一个无线电接入单元的无线电链路上去。在传输过程中采用自适应方式不间断地选择载频和时隙组合，这叫做CDCA(连续动态信道分配)。

在不支持动态信道分配的系统里，以及在无线电通信信道必须采用扩频方式的无线电通信系统里，就象FCC和ETSI对2.4GHz ISM(工业、科学和医药)无线电通信频带所要求的那样，可以采用跳时方式，以避免脉冲干扰源之类引起干扰。

图3说明上述现有技术中，图2所示TDMA/TDD传输方式中跳时的效果。

图3画出了两个连续的TDMA/TDD帧，分别用第k跳和第k+1跳表示。每一帧的前半部分是发射部分，用Tx表示，第二部分Rx则用于接收。此外，假设建立了双工无线电通信信道A、B和C。

假设分配给某一通信信道的时隙在随后的帧中跳过10个时隙位置，那么对于帧的Tx部分，在第k跳上时隙位置1上的通信信道A在第k+1跳上将位于时隙位置11上。同样，通信信道B将从时隙2跳到时隙0，通信信道C跳到时隙1。这一实例中帧的Rx部分采用同样的跳频方案，也就是说，跳过10个时隙，从而在双工信道上维持12个时隙的时隙间隔。

虽然这一跳变方案在例如话音通信中非常合适，但它不适合于所谓的ARQ(自动重发查询)方式中的数据传输。此时，如果接收到的信息中有错误，接收机就在收到出错数据以后在同一帧里立即向发射机发送一个重发请求。

在图3中假设通信信道A和B都用于传输数据，其中信道B用于发送ARQ请求。在第k跳里，数据是用时隙1发送的，必须在时隙14里确认收到了这一数据。也就是说在数据的接收和确认之间，总共有12个时隙。对于10ms的帧长度，有5ms可以用于评估收到的数据。

但现在假设采用上述跳时方式。由图3可见，在第k+1跳里数据信道A移到了时隙11上，而确认信道则是在时隙12上。也就是说，紧接着数据之后。实际上，如果处理电路的速度不能迅速地检查完数据有没有错误，就无法确认。现有的多数无线电通信装置都不能在收到数据以后在紧接着的时隙里立即重新发射信号。总之，至少要有一个时隙的时间差。

在可以采用自适应方式选择时隙用于发射或接收信息的无线电通信系统里，如果要从无线电接入单元向个人计算机类型的远程通信单元发送大量数据，就建立非对称数据链路。在无线电接入单元到远程通信单元的方向(下行链路)上，这样的链路占用帧里的多个时隙，在远程通信单元到无线电接入单元的方向(上行链路)上占用一个时隙。采用跳时方式时，极有可能出现这样的情况，在一帧里的数据全部发送完之前，就有了返回信道，这样，在同一帧里发送确认信号根本不可能。没有得到确认就会自动地重新发送数据，即使没有任何错误，这会大大地降低系统的数据吞吐量，平均只能达到最大吞吐量的50％。

图4说明本发明中改进了的跳时方案。为了描述这一发明，假设该系统采用图3中的TDMA/TDD通信方案。

根据本发明，连续帧之间的跳时方式跟分配了时隙的通信信道类型有关。

在图4里，将时隙A、B和C分配给话音通信信道，而时隙d则用于采用ARQ协议，也就是说没有实时话音信息，的数据通信。

按照本发明的方法，分配给数据通信信道的时隙d占用帧内的固定位置，而连续帧中分配给语音通信的时隙A、B和C则不断跳变。如图4所示，在前半帧中，话音通信信道A从第k跳里的时隙1跳到第k+1跳里的时隙6，也就是说一跳的时间长度是5个时隙位置。

在这一实例里，话音时隙不能跳到数据时隙里去，以维持时隙的完整性并防止时隙重叠。在这一实例中，话音时隙在时隙6处开始往回环绕，从而使跳时长度为5个时隙位置，话音通信信道B从第k跳的时隙2跳到第k+1跳的时隙0，而话音通信信道C则从第k跳的时隙3跳到第k+1跳的时隙1。后半帧的话音通信时隙也采用同样的跳时方案。

由图4可见，数据通信的时隙d不受跳时的影响，这样返回信道总是在发送数据的数据信道以后，从而保证可以在同一帧里进行确认。

因为话音通信信道即话音载体不会跟数据通信信道即数据载体冲突，因此在话音和数据载体之间建立了一条清晰的分界线。数据载体占用TDMA帧的一端，在TDMA/TDD通信中是半帧，而话音载体则占用TDMA帧的另一端即另半帧。话音通信信道可以在数据通信信道不使用的时隙里跳变。图4所示的时隙分配就遵从了这一优选实施方案。

为了分配数据通信信道，在数据传输过程中，首先建立一条特殊的双工通信链路，用于交换建立信息。然后建立几条双工数据通信信道，它们在前半帧和后半帧中都分配了时隙。如果需要的时隙个数为奇数，就可以建立一条单工通信信道或者载体(只有一个时隙)。数据通信信道最好分配在连续的时隙里，在帧或者半帧内时隙越多越好。将时隙组合起来形成连续时隙串对于抗干扰来说很有好处，因为它减少了由于部分重叠而产生冲突的次数。另外，为话音载体的跳时留下了尽可能多的空间。

如上所述，如果为数据通信信道分配了时隙，帧或者半帧内的其余空间就可以分配给双工话音通信信道。同样为了避免冲突，也可以将话音通信信道组合起来，也就是说给它们分配时隙的时候，总是尽可能地选择编号最小的那个时隙。如果释放了一个编号较小的话音通信信道，就将编号最大的话音通信信道切换到刚刚释放的时隙上去。

对于本领域里的技术人员来说显而易见，如果增加了或者释放了载体，跳时系统可用的跳时空间也就是跳时位置数可以动态地改变。

对于一帧里有N个时隙位置的一个系统，帧内的跳时间隙M可以定义为：

M＝Nd-1

其中Nd是TDMA帧中数据通信信道占用的时隙总数。

在TDMA/TDD无线电通信系统里，跳时间隙M定义为：

M＝N/2-Nd’-1

其中Nd’是TDMA/TDD帧中数据通信信道占用的半帧里的最大时隙数。这样做是为了在一帧里提供双工和单工数据通信信道。不管是什么情形，采用M的这种定义，有一对时隙(M，M+N/2)总是空闲的，它可以用于其它单元发出载体请求。

将上述方法应用到图4所示的实例里，取N＝24和Nd＝N’d＝4，得到M＝7。因此，从TDMA帧或者TDMA/TDD通信系统中分配了话音通信的半帧的一端数起，分配给话音通信的时隙在第M-1个时隙处往回绕。也就是说，在上述实例中编号较小的时隙位置。

通过在话音通信信道也就是话音载体上增加一个时间偏移来实现跳时，在TDMA/TDD方案中最好让前半帧和后半帧里的这一时间偏移都相同，并用相同的方式应用到所有的话音信道里去。然而，用时隙数表示的这一时间偏移可以在跳时间隙M范围内随机地选择。时间偏移在跳时间隙的边界绕回来，偏移到跳时间隙以外的信道回到帧的开始，就象前面所描述的一样。采用这一方案，仍然保留了TDMA/TDD方式的双工特性，其中上行链路和下行链路时隙都位于不同的半帧中。

对于本领域里的技术人员来说显而易见，不同的无线电通信系统可以采用不同的时间偏移，从而进一步提高包括覆盖区或者服务区重叠的几个无线电接入单元的无线电通信系统的抗干扰能力。

在本发明的上述方法中，数据通信信道不在时间上扩展，这样，存在脉冲干扰时它们也能使用。

尽管可以采用ARQ传输协议来减轻这种失真的有害影响，从而提高抗干扰能力，但是本发明的方法还能用于FH(跳频)方式。通过将可用无线电通信频带分成多个通信频道，在随后的通信频道里传输随后的帧，干扰源对一个或几个频道的干扰将在所有可用频道上平均开来。

除了跳时(TH)方式以外，这种跳频方式也是一种非常适合于2.4GHzISM频段的无线电通信方式，其中家里烹调食物的微波炉是非常严重的干扰源。这些微波炉刚好工作于这一2.4GHz频段的中间，对许多频道都造成了干扰。

在本发明的一个优选实施方案里，特别是用于ISM无线电通信频带的时候，划定了79个无线电通信频道，每一个频道的带宽都是1MHz，这样FH序列的长度就是79。跳频是循环进行的，也就是说79个频率都用过一次以后又开始采用已经用过的频率。对于长度为10ms的TDMA帧，在这些无线电通信频道上跳频速率为100跳每秒。

跳变系统中一个非常重要的问题是如何同步，只有在发射机和接收机同步跳变时才能进行通信。必须优化同步程序也就是捕获程序，以减小捕获延迟，降低等待模式的功耗。

考虑图5所示的无线电通信系统。图中画出了许多独立的无线电接入单元X、Y、Z，它们的覆盖区也就是服务区分别是x、y、z，同时采用本发明的FH和TH方案。如果无线电接入单元没有任何信号要发送，它就至少发送一个哑载体，作为信标。这是一个没有任何用户数据的载体(见图2)。为了避免两个相隔很近的无线电接入单元一直发生冲突，哑载体的发射同时采用了跳频和跳时方式。最好是不同的无线电接入单元都采用不同的跳频序列，按照无线电接入单元的身份选择FH序列，每一个无线电接入单元都广播它的身份，从而使想跟这样的无线电接入单元通信的那些远程通信单元能够获得所用跳变序列。在前面引用的已有技术里公开了合适的跳频序列。

如上所述，如果跳频序列是这样的，当所有其它无线电通信频道都使用过以后才再一次使用这一频道，那么未同步、未锁定的远程无线电通信单元就可以在一个频道里等待，同时扫描所有的时隙。一旦收到正确信号，这一未锁定的单元就可以根据身份信息对应的跳时序列按照同样的速率跳时，从而跟上发射机。

可以让跳时序列与帧的编号相关联。通过定义一个绝对帧编号，经常广播这一编号，找到了FH同步信号的单元就可以通过跟随帧跳时并扫描所有的时隙而跟上发射机。广播了绝对帧编号的帧到达时，也可以实现TH同步。在有N个时隙的TDMA/TDD通信系统中，最佳的跳时时间是收到正确的信号以后再经过N/2+1个时隙。这一点用图6来说明。

正在扫描的单元W不知道单元X正在用哪一个时隙发射信号。X1和X2给出了两种极端情形：半帧中的第一个时隙和半帧中的最后一个时隙。图中用阴影标出了这些时隙。如果从接收到的时隙的最前端数起刚好第N/2+1个时隙以后，单元W跳到下一个频率上，那么在下一个无线电通信频带里进行一次完整的搜索就会捕获到，由图中对应半帧中的叉表示的偏移模式确定的，偏移了任意时间的载体。甚至可以只扫描N-1次，这样做能够留出一个时隙用于调整扫描单元W的频率综合器。

等待模式中的单元最好采用非常小的占空比，以节省电力。该单元必须周期性的“苏醒”，检查是否有寻呼信息。跟无线电接入单元实现了FH和TH同步的锁定了的单元的占空比可以非常小。在苏醒期间之间，处于等待模式的远程通信单元任何时候都可以苏醒过来，并建立一条链路，因为它跟无线电接入单元实现了完全同步。相反，无线电接入单元必须等到处于等待模式的单元苏醒以后才能跟它建立连接。但如果还没有建立FH和TH，远程无线电通信单元就必须周期性地苏醒，以支持自动锁定。等待模式中远程无线电通信单元的苏醒期间必须在无线电接入单元的发射时间上滑过。

如上所述，假设一个无线电接入单元有79帧，可以选择让等待模式中远程通信单元每78帧苏醒一次。此时，等待模式中的远程扫描单元(SU)以步长-1在无线电接入单元或者基站(BS)的时隙循环上滑动，见图7。考虑到时隙可能未对准，最好让等待单元的扫描时间略长于滑动过程的步长。

为了提高捕获速度，可以更加频繁地发送寻呼消息，甚至在所有空时隙或者哑载体中发送寻呼消息。通过采用相反顺序，也就是相对于正常FH序列颠倒过来的顺序，可以强迫等待模式中的远程通信单元进入连续扫描的活动模式。

虽然没有明确地提到，本发明的无线电接入单元和无线电远程通信单元可以包括合适的收发信机装置和控制装置，按照本发明的方式工作。

虽然介绍本发明时提到了TDMA和/或TDMA/TDD无线电通信系统的某些实施方案，但是本发明并不局限于某种具体的无线电通信系统，笼统地说本发明可以用于移动、无绳和任何其它类型的无线电通信系统。

Claims (22)

1.时分多址(TDMA)无线电通信系统中的一种无线电通信方法，其中的通信信道包括构成一个TDMA帧的多个连续时隙中的至少一个时隙，其中帧内的一个时隙位置在连续帧上跳变，其特征在于时隙的跳变方式取决于分配了这一时隙的通信信道的类型。

2.权利要求1的方法，其中分配给一个话音通信信道的时隙在连续帧里的位置上跳变，其中连续帧中分配给数据通信信道的时隙的位置固定在顺序帧之间。

3.权利要求2的方法，其中分配给话音通信信道的跳时位置只限于帧中没有分配给数据传输信道的那些时隙。

4.权利要求2或3的方法，其中用于数据通信信道的时隙是从帧的一头分配的，用于话音通信信道的时隙是从这一帧的另一头开始分配的。

5.权利要求4的方法，其中尽可能多地将从一头分配给数据通信信道的时隙组合成相邻时隙。

6.权利要求4或5的方法，其中尽可能多地将从帧的所述另一头分配给话音通信信道的时隙组合成相邻时隙。

7.以上权利要求中任意一个的方法，其中每一个TDMA帧都分成前半部分和后半部分连续时隙，按照时分双工(TDD)方案，其中的双工通信信道在每一个半帧中都有相应的时隙，其中的时隙发生跳变，这些时隙是按照半帧方式选择出来的。

8.以上权利要求中任意一个的方法，其中每一个连续帧都有一个不同的时间偏移，这一时间偏移被加到所述帧内分配给话音通信信道的那些时隙上去，所述时间偏移相当于多个时隙时间。

9.权利要求8的方法，其中的TDMA帧有N个时隙，其中帧的时隙间隙M定义为：

M＝N-Nd-1

其中的Nd是数据通信信道占用的所述TDMA帧内时隙的个数，其中对于TDMA/TDD帧：

M＝N/2-N’d-1

其中N’d是数据通信信道占用的所述TDMA/TDD帧的半帧里的最大时隙数。

10.权利要求9的方法，其中从所述TDMA帧的另一头数起，也就是从TDMA/TDD无线电通信系统中前半帧和后半帧的另一头数起，跳变的时隙在第M-1个时隙处绕回来。

11.权利要求8、9或10的方法，其中帧内的时间偏移被传送给工作于所述帧的话音通信信道的所述无线电通信系统中的每一个通信单元。

12.以上权利要求中任意一个的方法，其中为每一帧分配一个帧编号，将这一帧编号发送出去，其中的跳时序列跟所述帧编号有关。

13.以上权利要求中任意一个的方法，其中的无线电通信系统用于在预定无线电通信频带内进行无线电通信，该无线电通信频带包括多个无线电通信频道，每一个这样的无线电通信频道都包括TDMA帧里的多个通信信道，其中每一TDMA帧的位置都在所述无线电通信频道之间跳变。

14.权利要求13的方法，其中随后的每一帧都是在随后的无线电通信频道里发射的。

15.权利要求14的方法，其中的无线电通信系统包括至少第一个和第二个无线电通信单元，第二个单元在一帧的至少一个时隙里连续地发射信号，其中在第一个和第二个单元之间建立无线电通信信道，其方式是所述第一个单元扫描某一无线电通信频道，寻找第二个单元发射的信号，其中收到所述信号时，这第一个单元锁定到第二个单元的跳变序列上去。

16.权利要求15的方法，其中第一个单元连续地扫描整个无线电通信频带，其中对某一无线电通信频道进行扫描，寻找其中一定数量的帧，这些帧的数量至少等于所述无线电通信系统中无线电通信频道的个数。

17.权利要求15或16的方法，其中第一个单元是一个远程无线电通信单元，例如一个便携式或者移动无线电通信单元，第二个无线电通信单元是一个无线电通信系统的一个无线电接入单元，该系统包括多个远程无线电通信单元。

18.一种无线电通信系统，包括多个无线电接入单元和多个远程无线电通信单元，每一个无线电接入单元都在一个有限的地理区域也就是小区内提供无线电通信服务，其中的无线电接入单元和远程无线电通信单元用于按照权利要求1～17中任意一个的方法进行无线电通信。

19.权利要求18的无线电通信系统，其中的无线电接入单元在一个公共无线电通信频带内发射信号，其中每一个无线电接入单元的无线电通信频带的跳变序列都不相同。

20.权利要求18或者19的无线电通信系统，用于在2400～2483.5MHz之间的工业、科学和医药(ISM)频带内进行无线电通信，这一频带包括79个无线电通信频道，每一个频道的带宽都是1MHz，其中每一个TDMA帧的长度都是10ms，在所述无线电通信频道上的跳变速率是100跳每秒，其中每一个TDMA帧都包括前半帧和后半帧，按照TDMA/TDD通信方案每一个半帧都有12个连续时隙。

21.用于无绳通信的无线电通信系统的一个无线电接入单元，包括收发信机装置和控制装置，用于按照以上权利要求中任意一个的方式进行无线电通信。

22.用于无绳通信的无线电通信系统的一个无线电通信单元，包括收发信机装置和控制装置，用于按照权利要求1～20中任意一个的方式进行无线电通信。

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