CN1332914A - 无线收发信机和数字信号处理源间时分复用映射基带跳频 - Google Patents

无线收发信机和数字信号处理源间时分复用映射基带跳频 Download PDF

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Abstract

无线电话体系结构中采用宽带收发信机,该宽带收发信机连接于数字信道器(channelizer)和数字组合器,如可用快速傅立叶变换,来提取或组合一组同时发生的基带信号。根据电话呼叫初始化时的映射机制,代表物理信道的基带信号被映射到代表逻辑信道的数字信号处理器单元集。该映射周期性地发生变化以遵循一种预定的频率跳跃方案。这样频率跳跃在静态调节的宽带收发信机中处于使能状态。

Description

无线收发信机和数字信号处理源间时分复用映射基带跳频
发明的领域
此发明通常与无线通讯网络有关(例如蜂窝及个人通讯系统)，并且尤其面向于支持与频率跳跃有关的结构。
发明的背景
当前多信道无线通讯服务(如蜂窝移动电话CMT、个人通讯系统PCS)供应商所使用的基站，常常为每个信号接收机信道指定信号处理设备。这可能是这一事实产生的结果：在配置每个基站时，为其提供的通讯容量只局限于整个频谱中预先定义的信道数目。
这样典型的基站就可能包括由多组接收和发送信号处理元件组成的多套设备来为可用信道的子集提供服务。例如在一个IS-136TDMA蜂窝系统中，典型的基站可为预先设定数目(如12个)的RF(无线频率)信道提供服务；这12个信道可同时支持总共36个移动单元，而对服务供应商而言可用的RF信道总数可达到416个。
然而供应商却宁愿采用更灵活的设备，无论从位置上来说，还是从某一特定收发信机位置所能达到的带宽覆盖范围方面。尤其是相对大型的、安全的、保护性的成套设备结构不必要或不经济时。另外服务供应商在期望设备能适应订户数目增长的同时能更充分利用现有的RF信道，比如对于PCS应用。
解决这一问题的一种方法是使用基站收发信机，它采用高速模数(A/D)转换器和能利用有效的数字过滤算法如快速傅立叶变换(FFT)的设备，来将输入的信号能量分离到多个基带信道中。在发送端，这一实现包括了逆向快速傅立叶变换(inverse FFT)处理组合器，它将输入的基带信号成分组合后进行输出。
转让给本专利同一受让人的美国5,940,384号专利以及相关参考介绍了一种灵活的方法，当需要附加的资源时，例如在高信息流传输时，该方法分配调制器和解调器(采用数字信号处理器DSP的形式)给基带信道。将基站通过呼叫处理资源模块来实现，可将基站配置为只支持有限数目的信道；之后，随着服务需求的增长，额外的信道可由加入额外的DSP来提供。这些DSP容许服务类型改变或扩充到几种无线接口标准之一，例如：代码分离多路访问(CDMA)及时间分离多路访问(TDMA)。
为确保分散基站之间的无干扰覆盖，每一基站仅使用可用的RF信道的一个子集，这样就降低了网络中各信道之间的互相干扰。为进一步降低干扰，又采用了频率跳跃技术。与静态调节的信道相比，频率跳跃可显著降低在给定RF信道上的平均干扰。随着干扰的降低，更高的频率再利用成为可能，这使得可用的RF频段能更加有效地得到利用，保证了更高的网络容量。
发明概述
此发明提供一种实现频率跳跃的方法：用模块方式配置宽带收发信机，并周期性地改变数字信号处理器(DSP)和与之相关的信道之间的映射来遵循一定的频率跳跃方案。在信道间自由分配DSP的能力，正如以后要描述的，在处理变化的业务负载时可提供灵活性，被用来提供频率跳跃的修正。
特别的是，频率跳跃通过特定业务信道传输的频率的切换减少了每次呼叫时的共信道(co-channel)之间的干扰。这样频率跳跃就减少了共信道间RF干扰事件发生的可能性。这就用更大的系统容量通过更高的频率复用改进了通话质量。为进一步说明，频率跳跃在预先确定的时间间隔采用不同的频率，并在占用相同频段子集的基站间采用不相关联的不同跳跃序列。所以，该发明在RF收发信机资源和数字信号处理器资源之间基于时分多路复用(TDM)总线利用实时切换RF载波来支持频率跳跃。
RF收发信机资源将接收到的RF载波转换为基带信号。类似的，它将待发送信号从基带形式转换成适当的RF频率。此发明的一种实现方案采用了双端口(DP)随机访问存储器(RAM)，它将基带信号映射至产生该信号的逻辑数字信号处理器(DSP)资源。当RF载波频率变化时，拥有基带信号频率跳跃序列的微处理器被用于刷新DP存储器。RF载波被从载波实时使用的RF频率映射至相同的DSP处理资源。
正如在GSM示例中所提供的，为支持频率跳跃，该发明的结构也容许判定频率的变化并具有与移动单元同步实现这些变化的能力。为实现这些变化，该发明将DP-RAM分为两部分。一部分包括所有RF信道的当前频率集。另一部分包括跳跃序列中的下一次频率集。这种DP-RAM的乒乓(PING/PONG)结构允许数字信号处理器在预先确定的时间间隔内互换DP-RAM的两个部分，它用于映射RF信道至TDM总线。同一个DSP有权访问DP-RAM并且用下一次频率跳跃信息填充DP-RAM的未激活部分。这样，所有的互换和乒乓均以频率跳跃(FHOP)的速率发生。进一步说，一个DSP调用的DP-RAM的乒乓必须与进行RF信道基带处理的其他DSP同步，因为FHOP速率由GSM TDMA RF(无线频率)信号的帧结构所决定。实现这一同步的一种方案是用基带处理DSP对准DSP控制DP-RAM的GSM帧时间，采用由数字时钟逻辑产生并由精确的时间源如全球定位系统(GPS)接收机驱动的公共TDMA帧信号。在频率跳跃模式中，所有的DSP监视该TDMA信号，并通过这一体系结构，频率跳跃在宽带基站中得以支持。
根据该发明，与多信道无线通讯服务供应商所采用的信号处理体系结构有关的共信道干扰，就被这一新型的、改进了的并支持频率跳跃的宽带体系和方法所降低。
该发明下面的和其他的主题和优点会在后面的叙述中出现。在叙述过程中，伴以相应的图形作为参考引用，图形本身及图形中的示例使该发明更加具体化。这些具体表现未必代表该发明的全部范围，然而所做的参考引用在此必须说明以解释该发明的范围。
附图的简要说明
图1为使用时分多路复用(TDM)总线的宽带数字基站的方框图。
图2为可访问TDM总线的可寻址的总线驱动器和接收器的详细方框图。
图3为在数字信道器中使用的采用DP-RAM的可寻址的总线驱动器的详细框图。
图4A和图4B的时间图示显示对于两个不同的信道带宽在TDM总线上帧的长度和时间片的数目。
图5为DSP解调器所用的可寻址总线接收器的详细图示，其中采用了双端口随机访问存储器(DP-RAM)。
图6为DSP调制器所用的可寻址总线驱动器的详细图示，其中采用了双端口随机访问存储器(DP-RAM)。
图7为数字组合器所用的可寻址总线发送器的详细图示，其中采用了双端口随机访问存储器(DP-RAM)。
图8显示该发明在数字信道器内频率跳跃DP-RAM的使用。
图9显示该发明在数字组合器内频率跳跃DP-RAM的使用。
图10显示频率跳跃控制信号的一种产生与同步的方法。
图11显示双端口随机访问存储器(DP-RAM)的划分。
具体实施方案的详细介绍
图1为宽带数字基站10的方框图。简单的说，基站10包括接收天线11，一个或多个宽带数字调谐器12，一个或多个数字信道器14，一条时分复用(TDM)总线16，一条控制总线17，一组数字信号处理器(DSP)，DSP的第一部分设计成解调器18-1-1、18-1-2、……、18-1-P(共同组成解调器18-1)，第二部分设计成调制器18-2-1、18-2-2、……、18-2-Q(共同组成调制器18-2)，第三部分18-U目前暂时不用，传输信号(T-1)编码器20，一个传输信号(T-1)解码器22，一个或多个数字组合器24，一个或多个宽带数字激励器26，一个功率放大器28，一个发射天线29，一个基站控制处理单元(CPU)30，一个TDM总线时钟发生器32，一个信号计算系统机构(SCSA)总线38，一个TDM帧同步时钟发生器35，一个TDM帧同步时钟信号34，一个全球定位系统(GPS)接收器36，一个GPS天线37。
特别说明的是，基站10与大量的移动用户终端40a、40b交换无线频率(RF)信号。RF载波信号为调制的语音和/或数据(信道)信号，这些信号由基站10连接至公共电话交换网络(PSTN)。所采用的具体调制方法可以是大量不同的无线接口标准中的任一个，比如大家熟知的先进移动电话服务(AMPS)，时分复用(TDMA)中的IS-136，码分离复用(CDMA)中的IS-95，频率跳跃标准中的欧洲GSM，个人通讯网络标准(PCN)等等。实际上，就下面描述的某个方式来说，基站10甚至可配置成并可同时处理这种多个无线标准格式化的无线(RF)信号。
就基站10来说，在接收端，RF调制信号首先在接收天线11处被接收，之后输入给宽带数字调谐器12，数字调谐器12将从天线11处接收的无线(RF)信号下变频至中频(IF)信号，再进行模数转换(A/D)来产生数字组合信号13。
数字调谐器12是宽带的，因为它覆盖了操作基站10的无线服务供应商所使用带宽的实质部分，例如：如果基站10采用的无线接口为GSM，那么宽带数字调谐器12可以将1900MHz的频率范围下变频至5MHz的带宽，该带宽内可包括多达25个RF信道接收信号，每一个大致有200KHz的带宽。
数字信道器14采用一个信道单元将已降频的组合数字信号13分离为N路的数字信道信号15。
对于GSM实例来说，该数字信号又被进一步过滤，并分离为独立的200KHz的信道信号。因此，数字信道器14可被理解为分解数字滤波器单元，每一分解滤波器单元具有200KHz的带宽。数字信道器14的过滤单元可采用多种不同的滤波器结构，数字滤波器结构对于该发明的实现来说并不至关重要。然而，在某一具体实现中，数字信道器14包括了一套卷积型数字滤波器以及快速傅立叶变换(FFT)处理器。卷积型数字过滤器利用多路数字滤波技术，如重叠，加或多相等，来有效地利用数字滤波单元，其过程是先将降频信号分组采样，再用卷积函数与采样信号相乘，之后由FFT将采样信号转换为N路独立的信道信号。该滤波单元可采用Crochiere R.E.和Rabiner L.R.编写的教材《多路数字信号处理》(Englewood Cliffs，N.J.：Prentice-Hall，1983)第289-399页中介绍的任一种技术。
在任何情况下，信道器14都提供N路独立的数字信道信号15，而N路输出的每一个在无线频率信道中表示的信息都源于大量的移动用户(40)的射频信道之一，这些信息在信号的RF信道上按时间进行多路复用，对于GSM来说移动用户40的数目最多可达8个。
这N个数字RF信道信号之后又通过时分多路(TDM)总线16被传送给多路数字信号处理器(DSP)18-1-1，18-1-2，…18-1-P(汇总为解调器DSP 18-1)，从稍详细些的角度来理解，TDM总线16的作用类似一个时分多路复用的交叉式交换设备，也就是说，通过TDM总线16，任何一个N路数字信道信号15都可被连接至任何一个解调器DSP 18-1。
TDM总线16时序的确切属性，即由数字信道器14输出的每一帧数据采样的时间片数量，因此，N路数字信道信号在TDM总线16上的传输方式都随着信道信号的数量N而改变，稍后会详细介绍基站10如何在TDM总线16的时间划分方面来适应这一变化。根据基站10所支持的无线接口标准，DSP 18-1都被分别设计用来解除对每一信道信号15的调制。但在DSP 18-1的数量和信道器14所提供的信道信号数目N之间却不存在典型的一一对应关系。例如：DSP可能同时处理一定数量的比如24个数字RF信道信号15。
DSP 18之间彼此通过公共TDMA帧同步时钟信号34实现同步，该信号由TDMA帧同步时钟发生器35产生，用来对基于TDMA无线接口标准比如GSM或IS-136之上时间片进行校准。GPS接收器36通过GPS天线37从GPS卫星来接收精确的时间信息，来保证时间片划分的精度。
CPU 30采用VME总线17及TDM同步时钟发生器32，来管理各个数字RF信道信号15对TDM总线16的访问，其管理方式在稍后介绍。VME总线17是大家熟知的工业标准，多用于互联处理器及元件中的高频总线。
数字信号处理器18-1的输出信号，代表着解调后的语音或数据信号，又通过SCSA总线38输入给编码器20。SCSA总线17是另一工业标准，多被开发用于计算机电话应用。
编码器20，依次地，将解调信号重新格式化，以传输给GSM例或类似的用于其它无线标准的移动电话交换中心(MTSO)内的本地基站控制器(BSC)。解调信号的重新格式化可根据任何时分复用电话信号传输协议来进行，比如所谓的T1(或E1)跨距(span)。T1信号再由BSC按大家熟知的方式进行处理，最后完成从拨叫单元40到目的地比如连接到公共电话交换网(PSTN)上的另一个电话用户之间的电话呼叫。
由于每一T1跨距只有有限的容量，可能要有多个T1信号来容纳基站10服务的所有的信道，在所讨论的例子中，一个T1信号格式化后可传递多达92个GSM带宽压缩的业务信号给BSC，允许T1跨距上的带宽在基站10和BSC之间的信息控制，并假设解调信号均为压缩的音频信号。在GSM实例中，其它的T1跨距用于语音或数据业务时可传输多达96个业务信号。当并非所有的信道都繁忙时，许多T1线路资源却都必须连接于BSC，在稍后会理解这种方式。
换句话说，由DSP 18-1输出的解调信号下变频后仍包括其它的编码的每个子速率(例如，子DSO频率信号)，而并非如无线接口标准那样，比如被语音压缩方案压缩仍未由基站10去除。另外，为使T1信号所需的时间片数降至最低，这种压缩可在将信号连至PSTN之前在BSC内或其它网络组件中去除。
基站10发送端的信号流属模拟的，信号从BSC接收，并提供给T1解码器22，在此将T1的格式去掉。去除格式后的T1信号又通过SCSA总线38连接到DSP 18。DSP18-2-1，18-2-2，…18-2-Q等(汇总为调制器18-2)再对这些信号进行调制，并将其输送给TDM总线16。最后这些信号的每一个都被连接到N路数字信道信号23中的一个，并输入给组合器24，正如接收端的交叉交换一样，TDM总线16允许将调制器DSP 18-2中的任一个连接到信道信号输入23中的任一个。
尽管每一调制器DSP 18-2处理多路信道信号，但每一个由调制器DSP 18-2产生的信道信号在TDM总线16上都被分配一个或多个独立的时间片，没有任何两个信道信号占据同一时间片。与此类似，没有任何两个接收端信道信号占据TDM总线16的同一时间片。
对于解调器DSP 18-1来说，TDM总线16上所分配给每一帧的时间片也依赖于所采用的调制标准中的信道带宽而变化。
其它的DSP 18-U在特定点上可能不用，然而，当有新的移动用户40请求访问时，这些未用的DSP 18-U对于基站10来说仍是可用资源。当对一次呼叫进行设置时，DSP的分配方式在下面会详细介绍。
数据组合器24将TDM总线16的输出进行组合，来生成表示待发送的N路信道的组合IF(中频)数字信号25，之后数字组合器24将该组合信号输入给数字振荡器26，并由此生成RF信号27。该RF信号27又被功率放大器28放大，再传送给发送天线29。
为设置每一次呼叫，CPU30必须与BSC交换一定的控制信息。例如，当某一移动单元40希望呼叫时，先要在一个或多个控制信号信道上发送这些信息。这些控制信号经交换后形成一个或多个信道信号，再由信道器14输出，或输入至组合器24。
在任一种情况下，基站10先将移动用户40的访问请求传递给BSC来建立端对端的连接，一旦从BSC收到的信号表明与远端的连接已经建立，基站10就执行一定的步骤来确保TDM总线16和SCSA总线38之间合适的数据信道能够支持移动用户40和BSC之间的通信。
例如，BSC返回一对T1跨越线(span line)和T1时间片标识符，并通知CPU30使其出口T1线路和时间片来放置接收信号，入口T1线路和期望的时间片来为移动用户40获取发送信号。
然而在详细解释该呼叫设置过程之前，TDM总线16的操作细节还要稍作说明。如图2所示，数字信道器14可包括卷积分析数字过滤器140，快速傅立叶变换器142，以及TDM双端口(DP)驱动器144。
卷积分析过滤器140及FFT 142的实现在该发明中并不至关得要。可以这样说，卷积过滤器140和FFT 142利用多速率数字信号处理技术，比如重叠，倍增或多相，并由数字过滤单元对降频信号13进行分组，再由加权函数进行倍增，之后传递给FFT142将其转化为N路独立的RF信道信号。
图2中所示为一个示例的DSP解调器18-1-1和调制器18-2-1。解调器DSP 18-1-1包括TDM DP驱动器180-1，TDM DP接收器140-1，DSP处理单元184-1和程序存储器186-1。与此类似，调制器DSP 18-2-1包括TDM DP驱动器180-2，TDM DP接收器140-2，DSP处理单元184-2和程序存储器186-2。
实际上，调制器与解调器DSP可以共享相同的硬件体系结构，其差别仅仅是程序存储器186中程序的不同。程序存储器186依次又控制是接收器140还是TDM驱动器180硬件的使能状态，同样地，调制器与解调器DSP也可以是同一硬件设备，其中对DSP时间的编程在DSP内部共享调制器与解调器的处理。
这样，在DSP解调器18-1-1中，只有TDM DP接收器140-1处理使能状态(正如驱动器180-1周围的斜线所示)，因为解调器18-1-1只从TDM总线16接收数据。同样，只有TDM DP驱动器180-2在DSP调制器18-2-1中处于使能状态，因为它只在TDM总线16上发送数据。
在发送端，数据组合器24包括TDM双端口(DP)接收器244，逆向FFT 242，以及卷积综合数字过滤器240。按照稍后即将介绍的方式，TDM DP接收器244在分配的时间片内读取TDM总线16上的数据信号瞬时值，再将其按适当的顺序提供给逆向FFT 242，这些瞬时值由逆向FFT 242和卷积综合数字过滤器240处理后形成组合数字信号25。
现在转到信道器14，图3所示为TDM DP驱动器144的详细图示。简单地说，它在TDM总线16上的适当时间片内从FFT 142中输出采样。为简化TDM总线16的实现，这些时间片可固定分配给特定的信道(比如按频率的上升顺序和时间片的数目)。这样，N路信道信号中给定的一个如第K路当处于激活状态时，就会在特定的第K个时间片内出现。
TDM DP驱动器144包括TDM时间片计数器200，其中的一个DP-RAM指的是使能DP-RAM 202，另一个DP-RAM指的是数据DP-RAM 204，驱动器208具有使能输入EN。
与从前的一样，每一个DP-RAM带有两个独立的地址和数据端口用于读取和写入数据，即输入地址和数据端口AI和DI，输出地址和数据端口AO和DO。
在具体实现中，TDM时间片计数器200接收由TDM同步线路32产生的一对信号。第一个信号TDM CLK是用于识别TDM总线16上的时钟周期或时间片的数字时钟信号，第二信号为TDM FRAMESYNC信号，用于表征TDM总线16上的新的一帧何时开始。
TDM时间片计数器200，作为标准的数字计数器，在重置输入R处接收TDM FRAME SYNC信号，在时钟输入R处接收TDM时钟信号，这样TDM时间片计数器在TDM总线上持续跟踪当前处于激活状态的持续的编号时间片。
由于TDM总线速率可能与FFT 142的输出采样速率不一致，因此采用了一个比较器206来跟踪存贮于数据DP-RAM 204中的采样的全集(源于所有RF信道的采样)。比较器206监测DP-RAM的输入地址AI，并将其与即将写入该DP-RAM的最后一次RF信道的采样地址进行比较，当最后一次地址出现于TDM FRAME SYNC信号接收之间时，DP-RAM 204就包含了该数据的全集。比较器206输出信号205，以使TDM时间片计数器200继续运作并为TDM总线16提供采样数据。若最后一次地址未在TDM FRAME SYNC信号之间产生，比较器206就禁用TDM时间片计数器200以防止DP-RAM 204出现采样来保证TDM帧的完全。为识别DSP 18-1中的数据是否可用，一个数据可用性信号(DAV)可被设定为可用或不可用。
信号在TDM总线16上多路复用的方式随着所采用的调制方案中信道带宽的不同而改变。尤其是，TDM总线上每帧的时间片数目也要依赖所采用的无线接口标准的调制带宽来进行调整。
这样，对于不同的无线接口标准，TDM时间片计数器200可按不同的时间间隔来接收TDM FRAME SYNC信号，而TDM CLK却按恒定的速率产生。举一个有代表性的实例，TDM总线16运行于恒定速率方式，比如25MHz。TDM FRAME SYNC信号间隔按特定的无线接口标准调速以适应相关的无线接口标准的RF信道基带采样速率。现在看一下图4A和图4B，这一定义就更容易理解。如图4A所示，对于GSM标准，分频率14在宽带收发信机的5MHz带宽内提供25个RF信道，每一RF信道带宽为200KHz。由FFT 142输出的复数值过程(如同相和积分)采样为320KHz，这决定于200KHz的RF信道间隔以及数据信道器14采用的算法。这样，TDM总线帧速率必须以不低于3.125微秒(3.125μs)(1/320KHz)的周期产生。
然而，TDM总线时钟却运行于25MHz的恒定速率，每一时钟间隔标志着TDM总线16上的一个时间片。为调整所有25个RF信道，确切的TDM FRAME SYNC信号周期应该是RF信道的数量除以TDM总线时钟速率。然而，TDM总线16必须同时调整发送和接收信道，这样，TDM FRAM SYNC周期就要加倍。这就导致了实际的帧同步周期为2μs，高出了所需的速率。这样就出现了有的帧周期中无数据输出至TDM总线16，并且如前所述，在这些帧当中，利用数据可用性信号(DAV)207相关信号不会被维持。
因此，为支持GSM信道，TDM帧同步信号(TDM FRAME SYNC)可由TDM同步时钟发生器32来控制，并每2μs重置一次TDM时间片计数器200，TDM CLK被设置为在给定的2μs/(25×2)的帧周期内给25个信道中的每一个复数值采样校时；换句话说，即每隔40ns提供一个采样，然而在3.125μs/(2×25)的平均周期内，换言之大约62.5ns内，并非所有的帧都具有有效的采样数据。
如图4B所示，对于IS-136 TDMA标准，信道器14提供166个信道，每一信道具有30KHz的带宽。每一信道所期望达到的复数值采样速率大约为48KHZ，因此带有由效采样的平均帧周期为20.8333μs，而瞬时帧周期为13.28μs。
因此，为支持IS-136信道，TDM FRAME SYNC信号被控制为每隔13.28μs来重置一次TDM时间片计数器200。TDM CLK信号被设置为在给定的13.28μs/(2×166)的帧周期内给166个信道中的每一个采样校时，换句话说，即每隔40ns提供一个采样，然而在20.8333μs/(2×166)的平均周期内，即大约62.75ns内并非所有帧都具有有效的采样数据。
如图1所示，TDM同步时钟发生器32信道VME总线17从CPU30接收适当的信号，也表明了期望的TDM时钟及期望的TDMFRAME SYNC速率。
现在详细介绍一下TDM总线16上任一时间片内数据的声明方式。尤其是，使能RAM 202(图3)产生使能信号203来表时何时TDM驱动器144可在TDM总线16上声明数据。在对最新一次呼叫的设置过程中，输入给DP-RAM 202的AI和DI被写入到CPU30。尤其是，如表中所描绘的使能DP-RAM 202的内容所示，RAM中的地址也与TDM总线16上的每一时间片有关(例如果TDM总线包括512个时间片，那么RAM202就会有512个地址)。
在相关使能DP-RAM 202地址中的逻辑“0”表时该TDM驱动器144在该时间片内未被激活，即那段时间内无数据声明。相关地址中的逻辑“1”表明该时间片已被分配给该特定的TDM驱动器144。
这样，为保证TDM总线16上的连接，对于CPU 30来说一个步骤是借助于VME总线17将逻辑“1”写入DP-RAM 202与最新使能的数字信道信号“X”相关的地址“X”。在图3所示的实例中，“1”被写入地址“27”和“30”，表明该特定的TDM驱动器144在时间片27和30内被激活。
数据DP-RAM的作用类似于一个缓冲区，将FFT 142输出的数字信道采样写入数据DP-RAM 204的DI输入，DP-RAM 204存贮该数据采样直到其输出端被TDM时间片计数器200寻址。
类似的，DSP 18-1采用先前所述的DP-RAM体系结构从TDM总线16接收RF信道数据。图5所示，信道数据从DP-RAM 214内的TDM总线16处接收。DAV信号207表明总线16上有效数据的可用性，并将TDM时间片计数器200设置为使能。该计数器200由TDM FRAME SYNC信号初始化，并由TDM CLK定时。之后采样被写入DP-RAM 214。然而，与TDM驱动器144-1不同，使能DP-RAM 202在TDM接收器140中并无必要。相反，DSP 184-1通过VME总线17由CPU 30直接配置带有有效数据的TDM总线时间片，即先找到DP-RAM 202中含有采样数据的地址，当由DAV信号207确认DP-RAM 214中的数据有效后，再从DP-RAM 214中读取数据。
现在来看一下相反方向采样数据的发送。图6详细说明了DSP140中的TDM DP驱动器180-2。DSP处理器184-2输出数据到数据DP-RAM 220。DSP处理器184-2通过VME总线17由CPU30配置有效的TDM总线时间片。DSP处理器184-2由数据请求(DRQ)209信号触发，表时数据DP-RAM 220中先前的采样数据已被输出，因此数据DP-RAM 220可以接收新的采样数据。由于DSP处理器184-2在等待下一次DRQ信号209出现过程中必须在数据DP-RAM 220中维持有效的采样，DRQ信号209出现后就将采样数据输出至TDM总线16。这使得TDM时间片计数器200要寻址DP-RAM 220以便输出数据到TDM总线16。类似的，使能DP-RAM 202也通过VME总线17由CPU 30配置时间片，在该时间片内采样数据被输出给TDM总线16。TDM时间片计数器200寻址使能DP-RAM 202以便在使能的TDM时间片内由驱动器218驱动TDM总线16上的采样数据。
图7所示为TDM DP接收器244。至于其它的任一个接收器，都包括TDM时间片计数器200和使能DP-RAM 202。TDM DP接收器244包括数据DP-RAM 210和总线接收器212。前者的作用类似于图5所示TDM DP接收器214中的数据DP-RAM。逆向FFT242信号表明何时它必须输入采样。该信号通过TDM FRAME SYNC信号与TDM总线16同步以输出DRQ信号209。这使得DSP 140-2在TDM总线16上输出采样数据，并由数据DP-RAM 210接收。对每一个TDM CLK，都有一个采样被发送到TDM DP接收器244并存贮于DP-RAM 210，TDM时间片计数器200为每个对应于发送信道的采样寻址DP-RAM 210中不同的地址。类似地，TDM时间片计数器200寻址使能DP-RAM 202。然而使能DP-RAM 202的输出借助于多路复用器213来选择特定信道数据是从DSP 140-2处接收数据还是没有数据，即零采样。与TDM DP通过器144中的DP-RAM 202类似，TDM DP接收器244的使能DP-RAM 202中的使能信道也借助于VME总线17由CPU 30来配置。
有这些知识作为背景，频率跳跃技术就容易理解了。实质上说，频率跳跃允许每一个移动站40与基站10以不同频率通讯。移动站40和基站10的发送频率在信息脉冲之间要发生变化。在基站10和移动站40之间发送的信息脉冲具有帧格式，其内部的发送信号在基站10和移动站40的定时之间进行同步。在这里，帧格式指的是无线接口标准中的帧，定时也指的是无线接口标准中的定时。无线接口定时容许基站的10和移动站40同步地跳跃频率，以及为无线电讯网络的正常运作中必需的其它功能进行同步。此外，无线接口定时的速率也不一定是数字信道器14输入的采样速率或数字组合器24的输出速率的倍数，并且也不是前面所述的TDM总线时钟速率的倍数。这样，实际的发明要调整定时和时钟速率之间的差异来确保基站10内频率跳跃功能的正常运行。
正如前面指到的，TDMA无线接口协议为多路通讯进行时分复用并将信道控制在一个独立的物理RF信道之内。信道在预先定义的时间片内在RF信道上传输。此处的时间片指的是时间片脉冲以避免与TDM总线16的时间片混淆。这样，在频率跳跃时，移动站40在跳至不同的频率时通常要维持同样的相关时间片脉冲序号。在具体实现中，在同一介质上分配不同时间片脉冲的移动单元40一起跳跃，而唯一的介质频率的分配要根据频率跳跃算法随着无线接口帧的不同而变化。
现在来看一下图8，FHOP DP-RAM 312与TDM DP驱动器144相结合，而TDM DP驱动器144的其它组成部分，如数据DP-RAM204，TDM时间片计数器200，使能DP-RAM 202，比较器206，驱动器208的作用与前面所述的类似。然而，TDM时间片计数器200的输出对FHOP DP-RAM 312的低位有效位(LSB)输出地址进行寻址。另外，FHOP DP-RAM 312的高位地址位(MSB)由Rx PING/PONG信号304来驱动。稍后介绍这样作的原因。类似地，数据DP-RAM 204的输出地址也由FHOP DP-RAM 312的输出数据来驱动。
进一步说，FHOP DP-RAM 312由控制处理器300来配置FHOPDP-RAM 312内的相邻的存储地址块内的数字信道器14和DSP解调器18-1的逻辑信道之间的当前物理RF信道映射。类似的，在频率跳跃序列中下一个物理RF信道映射有FHOP DP-RAM 312内另一个相邻的存储地址块来配置。此外，当前映射和下一映射应这样来存储以使每个RF信道各自的映射在存储器内由Rx PING/PONG信号304驱动MSB地址位来实现偏置。在跳跃序列间隔中，控制处理器300使Rx PING/PONG信号翻转，以使RF信道从一个RF频率跳至下一个RF频率，尽管物理RF信道已经改变，但通过TDM总线移动单元40的物理信号仍能被重新映射至同一逻辑信道。这样，同一个DSP解调器18-2在RF频率改变之前和之后仍对来自移动单元40的信号进行基带处理。
类似的，TDM DP接收器244也与图9所示的FHOP DP-RAM 310相结合。采用类似的方式，当前和下一个信道在DSP调制器18-2和数字组合器24之间映射。物理RF信道的跳跃有受控制处理器300驱动的一个Tx PING/PONG信号306实现。
正如先前所提到的，在不同的无线接口帧速率之间要保持同步，并且同步也决定着跳跃序列间隔，TDM总线帧，以及数字信道器14和数字组合器24的基带采样速率。为实现这一同步，GPS接收器36(图1)驱动TDMAFRAME SYNC电路35，来产生无线接口帧。对于GSM无线接口标准，无线接口帧周期性的与来自GPS接收器36的每秒一次的脉冲信号(PPS)校准。CPU 30读取来自GPS接收器36的时间，来决定下一次校准何时发生，并配置图10所示的控制处理器300以使其与无线接口帧同步。在知晓无线接口帧之后，控制处理器300按跳跃序列间隔翻转信号308，该信号由无线接口帧通过同步元件304和306来限定。用TDM总线时钟通过同步元件305和307来做进一步的限定以保证映射的变化不会破坏TDM总线16上传输的采样数据。尤其是对于GSM，接收信号(移动单元40对基站10)的瞬时频率跳跃偏离于发送信号(基站10对移动单元40)的频率跳跃。可编程延时器301和302可弥补这一偏差及在发送和接收信道中的传播延时差异。
为进一步阐明RF信道对逻辑信道的映射，图11展示了FHOPDP-RAM 310和312的存储器分配。一个存储器块或存储器页保存当前映射，而另一个存储器页保存下一映射。给定页面上的每一存储地址保存一个逻辑信道的映射。例如，第一页的地址0和第二页的地址400可以分别表示同一逻辑信道对不同物理RF信道的当前和下一次映射。每隔一次跳跃间隔，DP-RAM的MSB就会翻转以使第二页保存当前映射，在此次跳跃之后及下一次跳跃之前，控制处理器300将跳跃序列的下一次映射写入第一页，当下次跳跃初始化后控制处理器300等待下次无线接口帧。
此发明的核心并不只限于上面所述的实现方式。相反，实例所体现的细节和特征是根据需要进行揭示的。不必偏离该发明的范围，对于本领域技术人员来说做一些别的修正也是显而易见的。因此，必须明白发明和附图的详细介绍只是倾向于描述性的，而不是限制性的。

Claims (14)

1.一基站，用于处理来自在多路不同的物理信道上通讯的多个移动用户的信号，该移动用户根据预先定义的频率跳跃方案改变其通信的物理信道，该基站包括：
宽带收发信机，在多路物理信道上发送和接收信号，以接收和产生IF信号，该IF信号有多个IF信道与前述的物理信道相对应；
数字信道器，从该宽带收发信机接收该IF信号，以产生多路基带输出，每路输出提供该多路IF信道之一的下变频的、调制的基带信号；
多路数字信号处理源，具有接收该调制的基带信号的输入和产生解调的逻辑信道的输出；
另一或同一多路数字信号处理源，具有逻辑输出，以从接收到的未调制的逻辑信道产生调制的基带信号，具有输入，以接收该未调制信道；
数字组合器，具有多路基带输入，每一路接收对应于一个物理RF信道的单个基带调制信号，并将该基带信号上变频及组合为单一的IF信号给该宽带收发信机；
信道分配器，将数字信道器的基带输出分配给该数字信号处理源的逻辑输入，并按照映射信号将数字组合器的基带输入分配给数字信号处理器的逻辑输出；
一个物理到逻辑信道的映射器，根据预先定义的频率跳跃方案将该映射信号提供给该信道分配器；
因而不重新调谐该收发信机也可以适应频率跳跃。
2.根据权利要求1的基站，其中，所述信道分配器包括一个时分多路复用(TDM)总线。
3.根据权利要求1的基站，其中，所述信道分配器采用TDM映射该物理信道至该逻辑信道。
4.根据权利要求3的基站，其中，至少一个双端口存储设备保存当前映射信号和下一次映射信号。
5.根据权利要求4的基站，还包括至少一个控制处理器，该处理器可运行地连接至该双端口存储设备来改变该处理器，以同时重新映射物理信道至逻辑信道。
6.根据权利要求5的基站，其中，至少一个控制处理器被使能，以便用当前和下一个映射信号来配置该双端口存储设备。
7.根据权利要求5的基站，其中，至少一个控制处理器被同步到频率跳跃间隔，该间隔取决于基站和移动单元之间无线接口通信帧。
8.根据权利要求6的基站，其中，至少一个新的映射信号被写入该双端口存储设备，以实现期望的频率跳跃序列。
9.根据权利要求7的基站，其中，同步由GPS接收器实现。
10.根据权利要求7的基站，其中，至少一个控制处理器被使能，以实现物理信道对逻辑信道的重新映射同步于该频率跳跃间隔。
11.根据权利要求10的基站，还包括补偿设备，用以弥补发送和接收信道之间频率跳跃间隔的传播延时差异和偏移。
12.根据权利要求10的基站，还包括至少一个延时设备，该设备用以补偿发送和接收信道之间频率跳跃间隔的传播延时差异和偏移。
13.根据权利要求11的基站，还包括调节在无线接口信号帧、数字信道器和数字组合器的信道采样、和TDM总线间的时间差异的设备。
14.根据权利要求12的基站，还包括至少一个同步设备，该设备调节在无线接口信号帧、数字信道器和数字组合器的信道采样、和TDM总线间的时间差异。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100448310C (zh) * 2005-04-06 2008-12-31 大唐移动通信设备有限公司 移动终端的待机处理方法以及装置
CN1723647B (zh) * 2002-10-26 2010-08-25 韩国电子通信研究院 利用comb模式码元的跳频正交频分多址方法
WO2011000295A1 (zh) * 2009-06-30 2011-01-06 中兴通讯股份有限公司 一种实现基带跳频的基站及方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6970709B1 (en) * 1998-10-15 2005-11-29 Airnet Communications Corporation Method for dynamic allocation of wireless base station DSP resources
US6952408B2 (en) * 1998-10-15 2005-10-04 Airnet Communications Corporation Method of baseband frequency hopping utilizing time division multiplexed mapping between a radio transceiver and digital signal processing resources
KR20010009378A (ko) * 1999-07-09 2001-02-05 김영환 디지털 이동 통신 시스템의 기지국 제어장치
US6377801B1 (en) * 1999-08-16 2002-04-23 Ericsson Inc. Methods, satellite user terminals, switching centers and systems for selectively conducting calls in a satellite radiotelephone system as dual HOP calls
US6898235B1 (en) * 1999-12-10 2005-05-24 Argon St Incorporated Wideband communication intercept and direction finding device using hyperchannelization
US6493331B1 (en) * 2000-03-30 2002-12-10 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for controlling transmissions of a communications systems
US7315556B1 (en) * 2000-07-31 2008-01-01 Agere Systems Inc. Shared CODEC in multiprocessor systems
US20020022465A1 (en) * 2000-08-15 2002-02-21 Mccullagh Michael J. Apparatus and method for integrated frequency hopping and GPS receiver
US6748219B2 (en) * 2001-01-09 2004-06-08 Harri Jokinen Method for dynamically mapping channels for new GSM frequency bands
US7027418B2 (en) 2001-01-25 2006-04-11 Bandspeed, Inc. Approach for selecting communications channels based on performance
US20020172231A1 (en) * 2001-04-12 2002-11-21 Claxton Shimen K. Time-multiplexed multi-carrier transmitter
US20030027579A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-06 Uwe Sydon System for and method of providing an air interface with variable data rate by switching the bit time
US7463616B1 (en) * 2002-03-28 2008-12-09 Nortel Networks Limited Scheduling based on channel change indicia
US20040063465A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Uhlik Christopher R. Hopping hardware resources during paging in a wireless communications system
DE60336570D1 (de) * 2002-10-07 2011-05-12 Panasonic Corp Kommunikationsvorrichtung und verfahren zum umkonfigurieren der kommunikationsvorrichtung
DE102004014191A1 (de) * 2004-03-23 2005-10-20 Siemens Ag Verfahren zur Signalübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem
WO2006071096A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Lg Electronics Inc. A method of updating channel information by a mobile station that is in power saving mode
US8447252B2 (en) * 2009-01-21 2013-05-21 Bandspeed, Inc. Adaptive channel scanning for detection and classification of RF signals
US8849213B2 (en) * 2009-01-21 2014-09-30 Bandspeed, Inc. Integrated circuit for signal analysis
US9992124B2 (en) * 2015-10-09 2018-06-05 Itron, Inc. Multi-channel decoder architecture
CN114499582B (zh) * 2021-12-30 2024-02-13 中国人民解放军陆军工程大学 非同步差分跳频的通信方法及装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5430713A (en) * 1994-05-06 1995-07-04 At&T Corp. Frequency hopping in digital cellular networks
US5592480A (en) * 1995-03-13 1997-01-07 Carney; Ronald R. Wideband wireless basestation making use of time division multiple-access bus having selectable number of time slots and frame synchronization to support different modulation standards

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1723647B (zh) * 2002-10-26 2010-08-25 韩国电子通信研究院 利用comb模式码元的跳频正交频分多址方法
CN100448310C (zh) * 2005-04-06 2008-12-31 大唐移动通信设备有限公司 移动终端的待机处理方法以及装置
WO2011000295A1 (zh) * 2009-06-30 2011-01-06 中兴通讯股份有限公司 一种实现基带跳频的基站及方法

Also Published As

Publication number Publication date
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