專利名稱：用于tdd/fdd的無線通信便攜式手持電話的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線個人便攜式通信系統(tǒng)，本發(fā)明尤其涉及用于此系統(tǒng)中的便攜式手持電話單元，它適用于在兩個不同的頻帶中進行操作，由于兩個頻帶的性質(zhì)需要不同的操作模式。
在1994年12月5日星期一的紐約時報的Business Day部分的第1頁上報導了當天進行的拍賣“用于‘個人通信服務(wù)’，一種無線電話和數(shù)據(jù)服務(wù)的新家族的無線電頻譜的99張許可證....預(yù)期贏得的總投標在30億美元到150億美元之間”。這篇文章援引聯(lián)邦通信委員會(FCC)主席Reed E.Hundt的話說“這次拍賣代表了美國和平歷史時期新興工業(yè)最大的開始時期”。對于每個地理區(qū)域，頒發(fā)的許可證將提供分別為1850-1910MHz和1930-1990MHz的低和高頻帶內(nèi)的個人通信服務(wù)。提供服務(wù)者的許可證將用于15MHz或5MHz寬的一對的次頻帶，第一次頻帶處于低頻帶，而第二次頻帶處于高頻帶離第一次頻帶有80MHz。
公知FCC所分配的頻率在1993年10月22日GEN摘要號為90-314號的“建立新的個人通信服務(wù)的委員會規(guī)則的修改”的FCC第二報告和規(guī)則中以及在1994年6月13日GEN摘要號為90-314號的“建立新的個人通信服務(wù)的委員會規(guī)則的修改”的FCC備忘錄意見和規(guī)則中叫做新興(Emerging)技術(shù)(ET)頻帶。第二報告和規(guī)則以及1994年6月的意見和規(guī)則把所述許可頻帶限定為留作同步操作用，該操作原先試圖用于面向電路的話音和數(shù)據(jù)應(yīng)用。它們也把1910MHz和1930MHz之間得到非許可頻譜限定為其中1910到1920MHz的頻帶留作異步操作用原先試圖用于分組數(shù)據(jù)，而1920到1930Mhz的頻帶留作同步操作用，再次試圖用于電路。
在許可頻帶內(nèi)，每個許可服務(wù)提供者只需要適用于寬的技術(shù)規(guī)則，在提供無線個人通信服務(wù)諸如話音和數(shù)據(jù)中使用幾個候選技術(shù)中的任一個技術(shù)。此個人通信服務(wù)預(yù)計是對當前蜂窩式移動無線電系統(tǒng)的補充而不是代替，當前的蜂窩式移動無線電系統(tǒng)一般設(shè)計用于824-889MHz的低頻帶內(nèi)的模擬話音發(fā)射。在ANSI T1和T1A的聯(lián)合技術(shù)委員會(JTC)中出現(xiàn)了作為低層系統(tǒng)提議中主要候選者的PACS(個人訪問通信系統(tǒng))。當前的高層蜂窩式系統(tǒng)的特征包括高功率(＞1瓦)、大單元尺寸(半徑≈2英里)和高移動率(高達100mph)，與之不同的是，PACS的特征包括低功率(＜1瓦)、小單元尺寸(半徑≈200米)和低移動率(＜40mph)。有利的是，與汽車蜂窩式系統(tǒng)相比，許可頻譜中的PACS(原先用于室外和某些室內(nèi)地點諸如購物街和機場中的行人的公共訪問)可提供更高的話音質(zhì)量和更低的信號延遲。對于此種行人的用途，每個訂戶所使用的便攜式無線電收發(fā)機必須是小巧、重量輕且相當便宜的。此外，其功耗必須是低的，以提供再充電后有長壽命。
針對許可頻譜中許可次頻帶的分開結(jié)構(gòu)，PACS提議使用頻分雙工(FDD)技術(shù)，該技術(shù)最適用于把上行線路發(fā)射(從便攜式手持電話到固定的端口)與下行線路發(fā)射(從固定端口到便攜式手持電話)隔開。通過在時分多路復用/時分多址(TDM/TDMA)的基礎(chǔ)上操作多路復用無線電鏈路，可提供一些不同的全雙工按需分配的數(shù)字通道，以使一些便攜機在多路復用的基礎(chǔ)上同時訪問單個端口。尤其是，在PACS提出的布局中，每個端口在預(yù)定的下行線路載波頻率上發(fā)射時分多路復用(TDM)比特流，繼而，訪問該端口的每個便攜機通過在相應(yīng)的上行線路載波頻率(介于上行線路和下行線路次頻帶之間比上行線路頻率差80MHz)發(fā)射TDMA短脈沖串來響應(yīng)。
PACS的提議使用192 kbaud(384kbits/s)的頻譜整形正交相移鍵控(QPSK)。每個數(shù)字無線電幀為2.5毫秒長，且編號為0到7的每幀包括8-312.5微秒的短脈沖串。選擇如此短的幀長度對于語言可使之具有小的來回延遲，這樣不需要對話音進行回聲控制，對于數(shù)據(jù)可對高數(shù)據(jù)吞吐量的數(shù)據(jù)分組接收，使之具有可快速確認。它也允許以較快的速度由現(xiàn)行呼叫的便攜機進行通道訪問和切換，因為測量可進行地更快。通道數(shù)據(jù)速率的選擇要滿足通道延遲擴散的容差。
在120比特的短脈沖串窗口中，80比特(10 octets)分配給快速通道(FC)。FC提供32kbps的原始數(shù)據(jù)速率，適用于合理質(zhì)量的話音編碼器。300KHz的內(nèi)部載波間隔用于上行線路和下行線路通道。便攜機中發(fā)射機所使用的功率的平均功率范圍在5-10毫瓦之間或更少，此功率可提供幾百到一千英尺的范圍。如此，獲得的低輻射功率基本上對任何用戶都不構(gòu)成生物輻射威脅。此外，端口天線可相當小，并適用于安裝在實用品或燈桿上。由此發(fā)射范圍，端口一般可同時服務(wù)于20-30個位于本地的不同便攜機。同一TDM下行線路通道可在端口處重新使用，只要它們相隔足夠遠，以把信道干擾減少到可接受的低電平，但仍保留有效的頻譜。為了訪問無線電話網(wǎng)絡(luò)，每個端口一般通過常規(guī)的固定分布式的設(shè)備由銅或光纖連接接到本地總局的轉(zhuǎn)換裝置。
為了高性能，PACS中的便攜機在接收和發(fā)射操作中都執(zhí)行微觀分集，這意味著確定多個發(fā)射通路中的哪個通路提供了最佳的信號性能。已示出通過使用分集技術(shù)可使信噪比的性能提高10dB。于是，每個便攜機單元包括多個天線，便攜機的電子裝置智能地選擇來自這些天線的信號以克服信號衰減效應(yīng)。在接收每個短脈沖串前進行此天線選擇。在FDD模式下，必須在便攜機而不是在端口進行此選擇步續(xù)，因為為了確定在哪根天線上接收到質(zhì)量“最佳”的信號必須根據(jù)只能在便攜機獲得的下行線路頻率處的測量值確定較佳的天線。相應(yīng)地，在每個下行線路幀期間，在端口到該便攜機的短脈沖串之間，必須把時間分配給該便攜機，以便對兩根天線上接收到的信號進行測量，接收機然后轉(zhuǎn)換到“較好”的輸入，以接收來自該端口的所需短脈沖串。這叫做預(yù)選分集。
PACS中高性能的需要暗示著便攜機在現(xiàn)行呼叫期間對系統(tǒng)中的其它無線電端口連續(xù)地進行信號測量以支持對另一端口的移動控制切換的能力。于是，在訂戶把其便攜機從靠近一端口的區(qū)域移到另一較近的端口時，或當改變情況導致原來端口信號質(zhì)量惡化而信號質(zhì)量較好的端口具有可獲通道時，轉(zhuǎn)換裝置將被適當?shù)鼐幊桃栽诒銛y機的指導和請求下可控且自動地從原來端口切換到較近或“較好”端口的呼叫。相應(yīng)地，在每個下行線路幀期間，在從端口到該便攜機的短脈沖串之間，也必須把時間分配給便攜機中的頻率合成器，以調(diào)諧到一端口的下行線路載波頻率，而不是當前正與之通信的端口的下行線路載波頻率，并在另一端口的下行頻率上對兩根天線進行處理。在此測量后，接收機必須返回其原來的下行線路頻率，以接收來自它正在通信的原來端口的下一個短脈沖串。
在以下的已有技術(shù)專利中已論述了用于PACS的TDMA的各個方面，諸如1989年7月18日授予H.W.Arnold和N.R.Sollenberger(這里的共同發(fā)明人中的兩個)的第4,849,991號名為“用于確定時分多址無線電系統(tǒng)的符號定時的方法和電路”的美國專利；1990年6月26日授予J.C.Chuang和N.R.Sollenberger的第4,937,841號名為“用于時分多址無線電系統(tǒng)的載波復原的方法和電路”的美國專利；1990年7月10日也授予J.C.Chuang和N.R.Sollenberger的第4,941,155號名為“用于時分多址無線電系統(tǒng)中符號定時和頻率偏移估計的方法和電路”的美國專利；1992年1月28日授予S.Ariyavisitakul、L.F.Chang(也是這里的一個發(fā)明人)和N.R.Sollenberger的第5,084,891名為“用于在TDM/TDMA系統(tǒng)中共同進行比特同步和誤差檢測的技術(shù)”的美國專利；1992年10月13日授予S.Ariyavisitakul和H.W.Arnold的第5,155,742號名為“用于TDMA便攜式無線電系統(tǒng)的具有時間反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的時間色散均衡器接收機”的美國專利；1993年1月5日授予H.W.Arnold和N.R.Sollenberger的第5,177,769號名為“用于對線性TDMA系統(tǒng)產(chǎn)生信號序列的數(shù)字電路”的美國專利；1993年5月18日授予J.C.Chuang和N.R.Sollenberger的第5,212,831號名為“用于在TDMA便攜式無線電系統(tǒng)中進行自動適應(yīng)頻率分配的方法和設(shè)備”的美國專利；1993年6月22日授予S.Ariyavisitakul和H.W.Arnold的第5,222,101號名為“用于TDMA便攜式無線電系統(tǒng)的相位均衡器”的美國專利；1993年7月6日授予J.C.Chuang的第5,226,045號名為“用于在TDMA便攜式無線電系統(tǒng)中在無線電訪問期間進行自動選擇路徑的方法和設(shè)備”的美國專利；1994年7月26日授予S.Ariyavisitakul、J.C.Chuang和N.R.Sollenberger的第5,333,175號名為“用于在TDMA便攜式無線電系統(tǒng)中進行動態(tài)功率控制的方法和設(shè)備”的美國專利；1994年11月8日授予J.C.Chuang和N.R.Sollenberger的第5,363,375號名為“使用分層方案在無線通信系統(tǒng)的無線電端口中進行同步定時的方法和設(shè)備”的美國專利；以及1994年11月8日授予J.C.Chuang和N.R.Sollenberger的第55,363,376號名為“在無線通信系統(tǒng)的無線電端口中進行同步定時的方法和設(shè)備”的美國專利。
如上所述，F(xiàn)CC在其1993年10月的第二報告和規(guī)則及其1994年6月的備忘錄意見和規(guī)則也對同步或基于電路的非許可無線訪問產(chǎn)生了從1920MHz到1930MHz的10MHz的寬頻帶?？煽闯龇窃S可頻帶中的PACS(PACS-UB)可用于無線Centrex或PBX設(shè)備以及私人住宅設(shè)備。對于此住宅設(shè)備，PAC-UB可替代目前的元繩電話機，但與目前可使用的元繩單元相比，具有更好的范圍和話音質(zhì)量。對此PACS-UB系統(tǒng)的主要要求是它們適用于Part 15，Subpart D中新的FCC規(guī)則，在此規(guī)則中限定了不同的系統(tǒng)可共同使用所分配頻譜的“規(guī)定”。此規(guī)則具有兩個主要目的與當前使用該頻譜(直到該頻譜被清除)的現(xiàn)存微波系統(tǒng)以協(xié)調(diào)方式使新興技術(shù)得以推廣；以及使不同的系統(tǒng)合理地共享同一頻譜。在該規(guī)則的各種限制和要求中，最大發(fā)射功率電平把PACS-UB限制于原先的室內(nèi)使用。
此規(guī)則不需要把系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成在時分雙工(TDD)模式下進行操作，在TDD模式下，同一載波頻率的不同時隙用于上行線路和下行線路發(fā)射。然而，只有TDD系統(tǒng)可容易地在非許可頻帶中進行操作，因為沒有足夠的頻率雙工分隔可用于隔離每個方向的發(fā)射。雖然此規(guī)則不需要使便攜式手持電話同時適用于在許可頻譜和非許可頻譜中進行操作，但支持便攜式手持電話在許可和非許可頻帶之間的相互操作能力，以使許可頻帶的訂戶以非許可頻帶在本地環(huán)境內(nèi)使用同一手持電話。向服務(wù)提供者交納費用以獲得其使用許可頻帶的“廣播時間”的這些訂戶，將象如今無繩電話用戶訪問電話網(wǎng)絡(luò)那樣，不必交納其訪問非許可頻帶的有關(guān)費用。于是，與使用他們家里的蜂窩式電話進行本地呼叫并交納此呼叫的廣播時間費的當前蜂窩式電話訂戶不同，PACS訂戶可在他們的家里使用自己的蜂窩式手持電話(如果裝備非許可頻帶終端)，而不會被其許可頻帶服務(wù)提供者收費。此外，如果便攜式手持電話也可在許可頻帶中進行操作，則使用非許可頻帶的一個更大的吸引力在于其成本。便攜式手持電話在兩個頻帶之間的相互操作能力也將支持制造商制造用于非許可頻帶內(nèi)的設(shè)備，如果沒有此相互操作能力，制造商可能不會受到刺激來制造這些設(shè)備。
為了適用于許可和非許可頻帶，便攜式手持電話必須能在FDD和TDD模式下進行操作。然而，用于在兩種操作模式的整體設(shè)計目標是低成本、低復雜性和高性能的。于是必須使設(shè)計中加人大部分可在兩種操作模式下重復使用的硬件，但該設(shè)計仍能提供所需的高性能。
在用于FDD模式或TDD模式下的便攜式手持電話硬件設(shè)計的決定性元件是頻率合成器。在TDD模式下，在一個現(xiàn)行呼叫期間，在上行線路和下行線路通道上使用同一頻率。然而，在每幀周期內(nèi)，必須在用于確定是否要對另一端口進行切換的其它通道上進行測量，于是需要在一幀內(nèi)使合成器返回至少一個其它的通道。在FDD模式下，在一個現(xiàn)行呼叫期間，且在每幀周期內(nèi)，為了從正在與便攜機進行通信的端口發(fā)射和接收短脈沖串，必須產(chǎn)生分開的上行線路載波和下行線路載波頻率。此外，在每幀內(nèi)，切換過程也需要返回至少一個附加的下行線路載波頻率。于是，在一幀的短時間周期內(nèi)使用多個載波頻率，需要一快速轉(zhuǎn)換的合成器或多個合成器，任一個合成器都明顯地增加了便攜機的復雜性和成本。這些解決方法都違背設(shè)計目的。因此想要一種可適應(yīng)較便宜的慢速轉(zhuǎn)換合成器的無線電設(shè)計。
除了必須進行在幀周期中占重要部分的合成器調(diào)諧以外，還必須在每個幀周期中對用于所需高性能的所述分集測量分配時間。通過使用具有較長持續(xù)時間的幀結(jié)構(gòu)，可容易地滿足所需的調(diào)諧功能和分集測量。然而，短的幀持續(xù)時間也有許多優(yōu)點。這些優(yōu)點包括不需要任何回聲控制；對誤差的快速話音復原；支持操作期間的較高用戶速度；快速地建立呼叫和切換；以及用于數(shù)據(jù)發(fā)射、低延遲誤差重新發(fā)射。于是，伴隨著較長的幀持續(xù)時間將不是好的質(zhì)量。
本發(fā)明的一個目的是提供一種低復雜性、高性能的便攜式手持電話，它設(shè)計用于適用于在新興技術(shù)頻帶的許可和非許可部分中進行操作的PACS。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的便攜式手持電話可在FDD和TDD模式下進行操作，于是適用于在FCC分配的發(fā)射技術(shù)頻帶許可和非許可頻帶中操作。有利的是，手持電話接收和發(fā)射部分中的電路被兩種操作模式共享，并且是高性能、低復雜性和低成本的。這可通過對兩種模式都使用類似的時間多路復用周期幀結(jié)構(gòu)和不必在頻率之間快速轉(zhuǎn)換的單個頻率合成器來實現(xiàn)。
便攜式手持電話安裝了在固定中頻(IF)處進行操作的接收和發(fā)射電路，該中頻由FDD模式下相應(yīng)的上行線路和下行線路載波之間的載波差來分隔。在FDD模式下，單個合成器頻率在與發(fā)射電路IF頻率相混頻時產(chǎn)生上行線路頻率，而同一合成器頻率在與下行線路頻率相混頻時產(chǎn)生接收IF頻率。因此，在發(fā)射和接收短脈沖串之間的每幀內(nèi)不需要轉(zhuǎn)換合成器的頻率。于是只需要對切換測量進行合成器轉(zhuǎn)換。另一方面，在TDD模式下，現(xiàn)行呼叫期間是在同一載波頻率上從一個端口發(fā)射和接收短脈沖串。然而，由于接收和發(fā)射電路在不同的IF下進行操作，所以合成器實際上必須在發(fā)射和接收同一載波頻率下的短脈沖串之間的每幀內(nèi)轉(zhuǎn)換頻率，這與TDD模式所預(yù)期的操作是矛盾的。TDD模式下每個短持續(xù)時間幀內(nèi)的這種頻率轉(zhuǎn)換將對FDD模式下的多個轉(zhuǎn)換產(chǎn)生相同的問題。然而，由于發(fā)射和接收載波是相同的，所以可在端口而不是便攜機處進行TDD分集，從而解放了用于分集測量的TDD模式下每幀的時間。然后該時間可用于TDD模式下的每幀，以在發(fā)射和接收時隙之間進行合成器頻率轉(zhuǎn)換。
附圖概述

圖1示出一種便攜式無線通信TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可在許可和非許可頻譜下操作的端口；圖2A和2B示出分別在FDD和TDD模式下進行操作的端口和便攜式手持電話；圖3是便攜式手持電話的前端電路的方框圖；圖4示出在FDD模式下相互通信的端口和便攜式手持電話的幀結(jié)構(gòu)；圖5示出在TDD模式下相互通信的端口和便攜式手持電話的幀結(jié)構(gòu)；以及圖6是適用于在FDD和TDD模式下進行操作的便攜式手持電話的方框圖。
本發(fā)明較佳實施方式圖1中示出低功率許可/非許可便攜式無線通信TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)5的整體圖。在許可和非許可模式下，低功率數(shù)字便攜式電話利用固定的基臺單元(叫做端口)和一些移動無線電收發(fā)機的手持電話(便攜機)。對于許可服務(wù)，F(xiàn)CC許可服務(wù)提供者在特定頻帶和限定的服務(wù)區(qū)內(nèi)提供無線電信服務(wù)。該服務(wù)提供者的訂戶將能通過他們的便攜機訪問一端口，并通過該端口訪問電纜電話網(wǎng)絡(luò)，以開始和接收電話呼叫。雖然不同的服務(wù)提供者可利用不同的技術(shù)，但前述PACS技術(shù)利用時分多址(TDMA)，以使便攜機通過分開的按需求分配的TDMA頻率信道在其間的時分多路復用(TDM)基礎(chǔ)上傳送雙工通信。如上所述，從端口到便攜機的下行線路發(fā)射是用分配給端口的下行頻率按數(shù)字格式發(fā)射，該下行頻率位于1930和1990MHz之間的下行線路頻帶的許可頻譜中。便攜機在介于1850和1910MHz之間上行線路頻帶中以短脈沖串數(shù)字方式發(fā)送到同一端口，發(fā)送頻率比下行線路頻率低80MHz。通過利用TDM/TDMA，每個端口可在一幀的不同時隙內(nèi)與多個便攜機進行通信。
每個便攜機中發(fā)射機所使用的功率的范圍其平均功率將在5-10毫瓦之間或更少，此功率可在端口及其每個便攜機之間提供幾百到一千英尺的范圍。為了容納一個相當大的服務(wù)區(qū)，可使用幾個端口，隨著其相應(yīng)的呼叫者把其便攜機從與一個端口相關(guān)的覆蓋區(qū)傳送到鄰近端口的覆蓋區(qū)，讓各個呼叫相繼在端口之間切換。可對位于本地終端總局的適宜開關(guān)(未示出)進行適當?shù)鼐幊?，隨著呼叫者通過與其相關(guān)的相應(yīng)本地覆蓋區(qū)，以可控方式切換端口之間的呼叫。
當用戶在他的家或辦公室的區(qū)域內(nèi)，兼容的便攜式手持電話也可在1920和1930MHz之間的非許可頻譜內(nèi)進行操作。如上所述，在此頻譜內(nèi)，不可能對上行線路和下行線路發(fā)射進行頻率雙工。此外，時分雙工(TDD)是可用于將上行線路和下行線路分開發(fā)射的唯一可行操作方法。于是，在該頻帶內(nèi)的同一頻率信道上但在不同的時隙中產(chǎn)生上行線路和下行線路發(fā)射。由于沒有一個服務(wù)提供者具有非許可頻譜的獨占權(quán)利，所以可能不同的服務(wù)提供者所屬的多個用戶會同時競爭使用可利用的頻率和時隙。FCC已發(fā)布的規(guī)則是在通信前開始必須被任何裝置滿足的信道訪問標準，以防止干擾可能使用同一頻譜的固定微波系統(tǒng)，并測量試圖操作任何端口/便攜機的時間/頻率窗內(nèi)的干涉。這些訪問標準不是本發(fā)明的一部分，這里將不再進行討論。
當接通在許可和非許可模式下都兼容的便攜式手持電話時，其可能的操作過程將是對非許可頻帶掃描以求得該頻帶內(nèi)的適宜端口，用該端口可進行訪問。這意味著(a)確定在可產(chǎn)生通信的訪問內(nèi)的非許可頻帶中是否有一端口(即確定手持電話是否能“看見”一功率大于預(yù)定閾值的端口)；以及(b)確定便攜機是否具有處于該端口的許可權(quán)利(即，確定該端口和便攜機單元是否適當?shù)叵嚓P(guān))。如果便攜式不在非許可頻帶中可進行訪問的端口范圍內(nèi)，則便攜機將掃描其用戶服務(wù)提供者頻譜內(nèi)的許可頻帶，以找出可登記其本身的一個端口。一旦登記在非許可頻帶內(nèi)，便攜機就準備通過該端口接收指向此便攜機的呼叫，或通過該端口放置呼叫。在被接通時，便攜機總是“知道”它在許可頻帶還是在非許可頻帶內(nèi)進行操作，以及它應(yīng)處于FDD模式還是處于TDD模式。在以下的描述中，將假設(shè)便攜式手持電話“知道”它是處于TDD模式還是處于FDD模式，不需要再詳述確定它所處模式的過程和設(shè)備，因為它們不是本發(fā)明的一部分。
參考圖1，系統(tǒng)5包括在許可頻帶中進行操作的四個端口30、40、50和70；以及在非許可頻帶中進行操作的三個端口60、80和90。端口60位于住宅63內(nèi)，端口80和90位于辦公室建筑95的不同樓層上。便攜機34和36與端口30相連；便攜機42與端口40相連；便攜機52、54、56和58與端口50相連；以及便攜機72、74和76與端口70相連。在住宅63內(nèi)，便攜機65與端口60相連；以及在辦公室建筑95內(nèi)，便攜機82和84與端口80相連，便攜機92和94與端口90相連。端口本身連到位于總局10內(nèi)的開關(guān)，以訪問電纜電話網(wǎng)絡(luò)。此連接一般可以兩種方式中的一種而產(chǎn)生通過分別用于示例端口70和50的銅數(shù)字線16和18，或經(jīng)由中介的銅數(shù)字線23和27到分別用于示例端口30和40的遠程電子裝置20和25。遠程電子裝置包括固定分布式和集中式設(shè)備，除了端口30和40提供的話務(wù)外，該設(shè)備用于多路復用光纖饋送線12和14上的多工話務(wù)，繼而饋送到總局10。端口60可經(jīng)由POTS線13連到總局10，端口80和90通過無線電端口控制器98連到建筑物95內(nèi)的PBX 99，其后通過銅數(shù)字線17連到總局10。無線電端口控制器98對非許可頻帶內(nèi)的信道進行無線切換和分配。位于總局內(nèi)的開關(guān)通過干線7連到無線電話網(wǎng)絡(luò)。
在許可頻帶內(nèi)，端口30、40和50在使用正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制且內(nèi)部載波空間為300KHz的預(yù)定載波頻率上發(fā)射時分多路復用(TDM)比特流。在不同的信道重復使用同一TDM信道，這些端口諸如30和70分開得足夠遠，以把信道相互干擾減少到可接受的低水平，但仍保持有效的頻譜。然而，鄰近端口的位置足夠靠近，以對其各自的服務(wù)區(qū)提供適當?shù)慕化B度，從而保證在呼叫切換期間不產(chǎn)生覆蓋損失。此外，每個端口利用適當?shù)奶炀€諸如用于端口30的天線31，以把其TDM發(fā)射傳送到其相關(guān)的便攜機，并接受來自其相關(guān)便攜機的TDMA短脈沖串。使用給定的載波頻率，這些天線中的每一個都相當小并適用于安裝在實用品或燈桿上或安裝在辦公室建筑內(nèi)。
在系統(tǒng)5中以短范圍的低功率無線電線路替代本地的銅接地和電話線，移動呼叫者可獲得完全的無繩訪問。在其住宅內(nèi)，用戶65可以使用自己的便攜機64通過他的基臺單元60來設(shè)立和接收呼叫，就象他用目前的無繩電話那樣。當在他的端口范圍內(nèi)通過非許可頻譜通信時，該用戶只要象設(shè)立來自有線手持電話的呼叫一樣交費。在端口60和手持電話64之間使用TDD的時分方式中以數(shù)字短脈沖串進行通信，以分隔每個方向的發(fā)射。然而，當用戶65離開其住宅時，他的便攜式手持電話將自動地在離他基本最近的端口31處登記他的PACS服務(wù)提供者。然后設(shè)立到他或被他設(shè)立的呼叫將成為FDD模式下時分方式中的短脈沖串，以隔開上行線路和下行線路發(fā)射。當用戶65在其服務(wù)區(qū)中漫游時，將通過此同一端口31或通過他可到達的近的另一端口保持訪問。此外，在一個呼叫期間，如果發(fā)射狀態(tài)的改變使他的信號質(zhì)量惡化，或如果他要離開其原來家庭端口的范圍，則他正在進行通話將移交給可提供較好質(zhì)量連接的另一端口。
辦公室建筑95中的用戶85在TDD模式下以類似的方式連到其樓層上的端口80。如果她要移到該樓層以下，則他的手持電話將連到端口90。于是，她可在建筑中隨著她的便攜式手持電話一起移動，從而保持繼續(xù)正在進行的通話并可獲得輸入的呼叫。如果她要離開此建筑并移到其服務(wù)區(qū)以外，則她的同一手持電話將繼續(xù)提供通過端口30、40或50中的任一個訪問無線網(wǎng)絡(luò)的裝置。
在許可頻譜的室外環(huán)境中，當一個便攜式用戶想要連到電話網(wǎng)絡(luò)，則那個人的便攜機必須選擇一通道并啟動訪問協(xié)議。選擇一個通道(即，與之通信的端口)需要確定具有空閑時隙的“最好”端口。便攜機確定的“最好”端口是具有最高信號-衰減(SIR)比或其它質(zhì)量標準的端口。一般，這可能是最靠近便攜機的端口。于是在圖1中，便攜機74是最類似的訪問端口70。然而，各種地志和氣象狀態(tài)可影響發(fā)射質(zhì)量，從而最靠近的端口對于被訪問的便攜機可能不是“最好”的端口。因此，在圖1中，用于便攜機74的“最好”端口可能不是最近的端口70，而可能端口40或端口50。也可能不能獲得“最好”的端口。雖然圖1所示的系統(tǒng)只示出與每個端口相關(guān)的有限數(shù)目的便攜機，然而，實際上，在通信量特別高的區(qū)域中更多的便攜機可通過一端口進行通信，從而占據(jù)通道上所有的空閑的時隙。因此，相對于信號質(zhì)量的“最好”端口可以不是可獲得的“最好”端口。1993年7月6日授權(quán)的上述第5,226,054號美國專利揭示了用于選擇可獲得的“最好”端口的方法和設(shè)備。
為了滿足高性能的目的，非許可或許可頻帶中的PACS提供了微觀分集。如上所述，這意味著從多個信號通路中選擇信噪比最高的一個通路。已示出使用分開至少λ/2(對于2GHz的載波信號它≈3英尺)的兩根天線可實現(xiàn)使信噪比提高10dB。圖2A示出包括兩根天線202和203的便攜式手持電話201。由于接收機204總是接收來自多個便攜機的信號且必須同時進行測量和信號檢測處理，所以接收機包括兩個接收機(未示出)，每個接收機與隔開的天線205和206相連。對于從每個便攜機接收到的每個上行線路的短脈沖串，選擇具有最高信噪比的短脈沖串。
在FDD模式下，上行線路和下行線路頻率是不同的。由于對信號質(zhì)量有害影響諸如信號衰減是與頻率有關(guān)的因素，所以可使用根據(jù)在上行線路頻率的端口處所進行測量的分集來選擇對于下行線路頻率處的便攜機“最好”的通路。因此，在FDD模式下，便攜機201必須進行分集測量，以對每個接收到的短脈沖串確定通過信號通路207在天線203上接收到的來自預(yù)選端口天線205的信號或通過信號通路208在天線202上接收到的來自同一預(yù)選端口天線的信號是否產(chǎn)生最高的信噪比。于是，如以下所討論的，在FDD模式下在每幀內(nèi)分配用于測量在天線203和204上接收到的信號的時間。
在TDD模式下，上行線路和下行線路發(fā)射在同一頻率上。于是，所有的分集測量可在根據(jù)上行線路性能的端口上進行，且便攜機處只需要一根天線，從而在每個上行線路幀中消除了多個測量所需的時間。如圖2B所示，在TDD模式下，具有其兩個接收機(未示出)的端口204可確定在通路211上從便攜機201到天線205的接收或在通路212上從便攜機201到天線205的接收是否是較好的。由于從端口204到便攜機201的下行線路通路處于相同的頻率，所以此上行線路確定也可反映下行線路上的性能因素諸如信號衰減。然后從端口204到便攜機201的下一個短脈沖串分別在接收到“最好”上行線路信號的通路213或214上從天線205或206發(fā)射。相應(yīng)地，在TDD模式下，不需要由便攜機在每個上行線路幀中分配用于分集測量的時間。如上所述，F(xiàn)DD/TDD兼容便攜式手持電話在FDD模式下在上許可頻帶中的一個上行線路頻率發(fā)射RF信號，并在低于上行線路頻率80MHz的下許可頻帶中相應(yīng)的一個下行線路頻率接收RF信號。在TDD模式下，手持電話可在非許可頻帶中的同一頻率發(fā)射和接收RF信號。為了在兩種操作模式下最大限度地利用電路，并把成本和復雜性減到最小，便攜機安裝了單個頻率合成器，該合成器不需要在FDD模式下發(fā)射上行線路和接收下行線路之間快速轉(zhuǎn)換頻率，但能在常規(guī)的單回路相位鎖定回路(PLL)合成器的范圍內(nèi)具有相當松弛的轉(zhuǎn)換需求。由于必須進行的分集和切換測量使得在便攜機上行線路幀中轉(zhuǎn)換頻率的時間受到限制，否則便需要快速轉(zhuǎn)換合成器用來在發(fā)射和接收每個短脈沖串之間轉(zhuǎn)換頻率。然而，快速轉(zhuǎn)換合成器將明顯地增加便攜機的成本，違背了低成本的設(shè)計目標。
為了避免在發(fā)射和接收短脈沖串時快速轉(zhuǎn)換FDD模式下便攜機中合成器的頻率，便攜機安裝了設(shè)計在不同IF頻率下進行操作發(fā)射機和接收機電路，如下所示，這些IF頻率必須由相應(yīng)的上行線路和下行線路RF信號之差80MHz來分開。在圖3中示出便攜機300的前端布局。其頻率被輸入端307上的控制信號所控制的合成器301輸出具有頻率fLO的信號。在發(fā)射鏈308中，IF電路(未示出)產(chǎn)生一信號，該信號在被濾波器310濾波以除去寄生信號分量時是頻率fT.IF處所需的IF信號。在該IF信號被混合器302與頻率fLO處的合成器信號相混頻且被濾波器303濾波以除去頻帶外分量時，產(chǎn)生將要上行線路發(fā)射到以下頻率處端口的RF信號fT＝|fLO-fT.IF| (1)在接收鏈309中，濾波器311濾除超出下行線路頻帶的信號分量。然后在頻率fR處獲得的下行線路RF信號被混合器304與合成器頻率fLO相混頻。獲得的信號被濾波器305濾波，從而只能使在以下頻率處接收IF的分量得以通過fR.IF＝|fLO-fR| (2)這表明fR-fT＝|fT.IF-fR.IF| (3)由于相應(yīng)的上行線路和下行線路載波頻率之差fR-fT等于80MHz，所以用于便攜機發(fā)射和接收電路的IF頻率之差必須等于相同的80MHz。于是，例如，如果接收鏈中的電路被設(shè)計成以70MHz的IF信號進行操作，則發(fā)射鏈中的電路被設(shè)計成在150MHz的IF信號下操作。如果便攜機與具有1955MHz下行線路信號和1875MHz的相應(yīng)上行線路信號的端口進行通信，則合成器301的頻率fLO將被調(diào)諧到2025MHz。此頻率在與150MHz的發(fā)射IF頻率fT.IF相混頻時產(chǎn)生1875MHz的所需上行線路頻率，在與1995MHz的接收下行線路頻率相混頻時產(chǎn)生70MHz的接收鏈IF頻率fR。于是，合成器301不必為了在每幀內(nèi)對其相關(guān)的便攜機發(fā)射和接收短脈沖串而轉(zhuǎn)換頻率。
圖4示出用于一端口的幀結(jié)構(gòu)，一便攜機在許可頻譜內(nèi)與用于FDD操作的該端口進行通信。每個2.5毫秒的發(fā)射端口幀具有八個編號為TS0到TS7的時隙，以使該端口在時間分隔的基礎(chǔ)上在七個便攜機進行發(fā)射，而其中的一個時隙TS5保留在系統(tǒng)廣播信道以對所有的便攜機提供尋呼和其它信息。同樣，在相關(guān)的端口上行線路幀上，端口接收來自與其通信的七個便攜機的短脈沖串，保留TS5以用于緊急呼叫訪問。在端口和便攜機幀的每個時隙是120比特，其中的80比特部分是在便攜機和端口之間發(fā)射的短脈沖串，15比特是誤差檢測比特。使便攜機在TS2中進行通信的相應(yīng)幀結(jié)構(gòu)示出便攜機在其兩根天線上進行分集測量，然后在具有最高信噪比或其它信號質(zhì)量標準的天線上進行接收。然后便攜機立即準備把上行線路發(fā)射到端口，因為合成器不需要轉(zhuǎn)換頻率。在發(fā)射后，合成器轉(zhuǎn)換其頻率，以從用于切換目的的另一個端口進行自動線路轉(zhuǎn)移(ALT)信號測量。如上所述，常規(guī)合成器轉(zhuǎn)換頻率所需的時間大約是一個時隙。在ALT測量后，合成器把其頻率轉(zhuǎn)換回其原始頻率，以接收來自與其進行通信的端口的下一個短脈沖串。在連續(xù)幀中，ALT測量在每個不同的端口頻率處循環(huán)進行，以確定哪個端口應(yīng)進行切換。
如上所述，在便攜機的幀結(jié)構(gòu)中沒有時間允許合成器進行附加頻率轉(zhuǎn)換，而不限制將嚴重影響性能的便攜機進行分集和切換測量的能力。于是，上述前端布局允許接收和發(fā)射短脈沖串，而不需要在上行線路和下行線路短脈沖串之間轉(zhuǎn)換合成器的頻率。
為了最大限度地增加電路效率而把成本減到最小，兼容的耳機對FDD和TDD模式使用同一接收機和發(fā)射機電路。于是，對于TDD操作，發(fā)射和接收IF頻率被FDD模式下上行線路和下行線路信號之差80MHz所分隔。于是，對于TDD操作，其中的發(fā)射和接收RF載波信號是相同的，合成器必須在發(fā)射和接收一個短脈沖串之間轉(zhuǎn)換每個幀內(nèi)的頻率，這與TDD操作所希望的相反。如上所述，在TDD模式下在非許可頻帶中進行操作的便攜機不需要分集測量。每個TDD幀具有持續(xù)時間等于FDD模式下幀持續(xù)時間的幀結(jié)構(gòu)，因此，每個TDD幀具有足夠的時間來轉(zhuǎn)換合成器頻率。于是，雖然便攜機在TDD模式下在同一頻率上進行發(fā)射和接收，但圖3中的合成器301在發(fā)射和接收一個短脈沖串之間轉(zhuǎn)換其頻率，以在同一載波頻率下進行發(fā)射和接收。沿用以上例子，如果在非許可頻帶中在1925MHz的載波頻率處進行發(fā)射和接收，則合成器301將被調(diào)諧到2075MHz，以使用一150MHz的發(fā)射機IF信號在1925MHz下發(fā)射一短脈沖串，且該合成器301必須再調(diào)諧到1995MHz，以在同一1925Mhz的頻率下接收一短脈沖串，該頻率將被下行變換到70MHz的接收機IF。
圖5示出用于在TDD模式下在非許可頻譜中進行操作的端口和便攜機幀結(jié)構(gòu)。與FDD模式下使用的幀結(jié)構(gòu)共同的是2.5毫秒的幀結(jié)構(gòu)，與許可FDDMS相同，該幀結(jié)構(gòu)包括編號為TS0到TS7的八個時隙。八個時隙的端口幀結(jié)構(gòu)支持四個時間雙工信道。注意，在時隙TS6和TS7中，端口依次接收來自便攜機0和1的一對短脈沖串，然后在時隙TS0和TS1中把這兩個短脈沖串依次發(fā)射到這兩個同一便攜機。在時隙TS2和TS3中，從便攜機2和3接收到短脈沖串，在時隙TS4和TS5中把短脈沖串發(fā)射到便攜機2和3。在圖5中也示出用于便攜機0的相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)。與許可模式相同，端口和便攜機幀結(jié)構(gòu)中的每個時隙是120比特，其中的80比特部分是在便攜機和端口之間發(fā)射的短脈沖串，15比特是誤差檢測比特。注意，在第一時隙中，便攜機發(fā)射在端口時隙中接收到的短脈沖串。于是，調(diào)諧頻率合成器301以把相關(guān)的IF從便攜機的發(fā)射機電路上行變換到非許可頻帶(端口和便攜機已在該頻帶處建立通信)中的RF載波。在第二時隙的時間周期中，為了把同一RF載波下行變換到與便攜機的接收機電路相關(guān)的IF，合成器301轉(zhuǎn)換其頻率。然后載波在便攜機的第三時隙中接收在端口時隙TS0中發(fā)射的短脈沖串。在剩下的便攜機幀時間中，合成器再次轉(zhuǎn)換頻率以在另一載波頻率處進行ALT測量，并進行測量，然后合成器的頻率轉(zhuǎn)換回來，以在其下一個幀中把下一個短脈沖串發(fā)射到端口。如上所述，用于不必在TDD模式下在便攜機處進行分集測量，但要在端口處進行分集測量，所以便攜機有足夠的時間在在該幀內(nèi)發(fā)射和接收一個短脈沖串之間轉(zhuǎn)換合成器的頻率。
圖6是便攜式手持電話600的示意方框圖，該耳機適應(yīng)于在用于非許可頻帶的TDD模式和用于許可頻帶的FDD模式下進行操作。耳機600安裝了上述前端電路300。前端電路300的元件標號與圖3所使用的相同。微型控制器602控制耳機600內(nèi)各個電路元件的預(yù)定和運行。根據(jù)上述掃描過程，在耳機接通時，微型控制器602“知道”是在TDD模式還是在FDD模式下進行操作。于是，一旦確定耳機處于TDD模式還是FDD模式并開始定時，為了發(fā)射和接收一個短脈沖串并進行ALT測量的目的，微型控制器602就依據(jù)圖4和5所示的便攜機幀結(jié)構(gòu)，在每幀中的適當時間控制合成器301的頻率轉(zhuǎn)換或不轉(zhuǎn)換。由于兩種模式的幀結(jié)構(gòu)被同樣地格式化成為每一幀具有同樣數(shù)目的時隙，每一時隙具有同一數(shù)目的比特，每一短脈沖串具有相同的比特數(shù)，以及同樣的檢錯碼，所以基帶編碼和譯碼電路實質(zhì)上對便攜機是在FDD模式還是在TDD模式下進行操作是透明的。于是，在微型控制器602中包括依據(jù)檢測到的操作模式自動加載的TDD和FDD程序，可自動地進行所有的發(fā)射和接收處理功能。
用戶可通過連到微型控制器602的鍵盤/顯示器603開始一個呼叫。他通過設(shè)置程序(不是本發(fā)明的一部分)來建立呼叫，在這里不進行描述。一旦建立呼叫，用戶的話音輸入到微型控制器604，獲得的的模擬話音信號被話音譯碼器605編碼并存入緩存器606。信道譯碼器和多路復用器607響應(yīng)于來自微型控制器602的定時信號，以固定長度的短脈沖串輸出被編碼的話音信號和相關(guān)的信號信息，以在適當?shù)臅r間包含在上行線路幀中。從用于TDD和FDD模式的便攜機幀結(jié)構(gòu)可看出在把一個短脈沖串發(fā)射到端口的幀中的時間依賴于便攜式手持電話的操作模式。由于微型控制器602“自動”耳機處于哪個操作模式，所以它控制發(fā)射短脈沖串的定時。
獲得的的輸出短脈沖串被調(diào)制器608調(diào)制，以產(chǎn)生基帶信號。基帶信號通過由混合器609與晶振器610的固定頻率輸出信號相混頻被上行變換到發(fā)射鏈的IF頻率。前端電路300把IF頻率信號上行變換到與一許可相關(guān)的上行線路頻率處的RF載波上行線路信號，其中便攜機已通過該端口建立通信。然后此RF信號被功率放大器611放大以發(fā)射。由用于發(fā)射和接收的微型控制器602控制的開關(guān)612通過開關(guān)615把放大的RF信號提供給天線613或614，后一個開關(guān)615也是微型控制器602控制的。如上所述，在TDD模式下，使用一根天線進行發(fā)射和接收。然而，在FDD模式下，在便攜機進行分集，并根據(jù)通過每根天線對下行線路信號質(zhì)量的測量值的比較確定在哪根天線上進行發(fā)射。于是，在FDD模式下，對于每個短脈沖串，開關(guān)615由微型控制器602連到該特定天線，通過該天線在同一幀中測得“最佳”信號。
耳機600的接收鏈包括用于把接收到的RF信號下行變換到IF信號的前端電路，把IF信號下行變換到基帶的電路，以及對每個接收到的幀內(nèi)的每個短脈沖串進行解調(diào)和譯碼的電路。于是，接收鏈包括對頻帶上接收到的信號進行放大的低噪聲放大器627，以及上述前端電路300，該電路300把接收到的下行線路信號下行變換到耳機電路進行操作的預(yù)定和固定IF。然后混合器621把IF信號與晶振器620輸出端處的固定頻率信號相混頻，以產(chǎn)生基帶信號，該基帶信號由解調(diào)器解調(diào)而產(chǎn)生一比特流，該比特流包括幀中所有的比特，包括用于每個短脈沖串的發(fā)射檢錯比特。解調(diào)器622也輸出質(zhì)量標準QM和以每個接收到的短脈沖串為特征的接收信號強度指示測量RSSI。如上述5,333,175號美國專利所述，QM是信號-衰減比的指示，它可通過在每個接收到的短脈沖串上測量接收到的信號樣品和所期望的無噪聲樣品之差來獲得。如上述4,941,155號美國專利所述，通過從16次過采樣接收到的信號中找出特殊的定時瞬時來進行符號定時，此特殊定時瞬時產(chǎn)生接收短脈沖串樣品的擴展和衰減差分相位角X和Y分量的最大矢量和。此最大矢量和直接與信號-衰減比相關(guān)并用于接收到的短脈沖串的質(zhì)量標準QM。通過集合包括信號功率和干擾的短脈沖串上接收到的功率來獲得的RSSI。
質(zhì)量標準QM和RSSI比提供給微型控制器602來處理。解調(diào)的比特流提供給譯碼器和解多路復用器623。譯碼器和解多路復用器623檢測短脈沖串，對從短脈沖串發(fā)射的話音比特進行譯碼，以及分隔短脈沖串內(nèi)的相關(guān)控制比特。只有與幀中短脈沖串部分的話音信號相關(guān)的那些比特才被輸入到緩存器624。如果在發(fā)射中檢測到差錯，則譯碼器623也把字差錯指示W(wǎng)EI提供給微型控制器602。固定數(shù)目的話音比特從每個接收到的短脈沖串輸入到緩存器624。這些比特被緩存器624以恒定速率連續(xù)輸出到話音譯碼器625，譯碼器625把編碼的話音信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后模擬信號被輸出到便攜式手持電話的揚聲器626。
參考圖4和6，在FDD模式下的每幀中，開關(guān)612被連接用以接收，開關(guān)615依次被連接以在天線613和614上進行接收。在頭兩個時隙中，接收鏈電路“收聽”下行線路信號，該信號從與該電路建立通信的端口指向其它便攜機。從天線測量期間確定的QM、RSSI和WEI標準，可確定在其上接收信號的“最佳”天線。在第三時隙中，開關(guān)615連到此“最佳”天線，在時隙TS2中被端口發(fā)射的短脈沖串被接收鏈電路接收和譯碼，用于該短脈沖串的質(zhì)量標準QM、RSSI和WEI被微型控制器602存儲。在下一個時隙中，開關(guān)612連到其發(fā)射一側(cè)，由發(fā)射鏈電路在剛確定的“最佳”天線上發(fā)射一個短脈沖串。由于前端電路300準備發(fā)射響應(yīng)于剛接收到的下行線路頻率的上行線路頻率處的RF信號，合成器301不必在接收和發(fā)射一個短脈沖串之間改變頻率。然而，在發(fā)射一個短脈沖串后，為了切換而對其它端口進行測量時，轉(zhuǎn)換合成器301的頻率，確定來自另一端口的信號的RSSI和QM標準，并由微型控制器602存儲。在進行了多個這樣的ALT測量(在每個連續(xù)幀中進行一次測量)后，可通過把每個ALT測量期間確定的RSSI和QM標準與從通信下行線路信號測得的相同參數(shù)相比較對另一端口進行切換。在每個幀中，在進行了一個ALT測量后，在準備下一個幀時轉(zhuǎn)換合成器301頻率。
參考圖5和6，在TDD模式下在便攜機處不必進行分集測量，且開關(guān)615連到任一根天線613或614。在幀中，首先連接開關(guān)612以在上行線路頻率處發(fā)射一短脈沖串。然后轉(zhuǎn)換合成器301的頻率以在同一頻率處接收一個短脈沖串，確定它的質(zhì)量標準QM、RSSI和WEI。在接收到該短脈沖串后，轉(zhuǎn)換合成器302的頻率以從另一端口進行ALT測量。如FDD模式，在一些幀后，可以或不可以對另一端口進行切換。在每個ALT測量后，在準備下一個幀時再次轉(zhuǎn)換合成器301的頻率。
上述實施例示出本發(fā)明的原理。本領(lǐng)域內(nèi)的那些熟練技術(shù)人員也可發(fā)明其它實施例而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.在具有多個固定端口和多個移動便攜式手持電話的TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)中，每個所述端口具有在多個下行線路頻率的一個頻率處把下行線路短脈沖串信號發(fā)射到至少一個便攜式手持電話的發(fā)射機以及在多個相關(guān)的上行線路頻率的一個頻率處接收來自所述便攜式手持電話中至少一個的上行線路短脈沖串信號的接收機，所述多個端口中的一些端口在許可頻譜中在頻分雙工(FDD)模式下進行操作，其中下行線路頻率和上行線路頻率處于不同的預(yù)定頻帶且每個下行線路頻率和相關(guān)的上行線路頻率被預(yù)定的頻率差所分隔，所述端口的其它端口在非許可頻譜中在時分雙工(TDD)模式下進行操作，其中下行線路頻率及其相關(guān)的上行線路頻率是相同的，且在一幀的不同時隙中接收和發(fā)射下行線路短脈沖串和上行線路短脈沖串，一種便攜式手持電話既適用于與許可頻譜中FDD模式下操作的那些端口進行通信的FDD模式，也適用于與非許可頻譜中TDD模式下操作的那些端口進行通信的TDD模式，其特征在于兼容的便攜式手持電話包括頻率合成器裝置，用于在控制信號確定的頻率處產(chǎn)生合成器信號；下行變頻裝置，通過把接收到的下行線路短脈沖串信號與所述合成器信號相混合，以把其下行線路頻率下行變換到第一預(yù)定中頻(IF)；接收機電路裝置，包括把所述第一預(yù)定IF處下行變換的下行線路短脈沖串信號轉(zhuǎn)換成基帶信號的裝置，對基帶信號進行解調(diào)的裝置，以及對解調(diào)的基帶信號進行譯碼的裝置；發(fā)射機電路裝置，包括對要發(fā)射的信號進行編碼的裝置，把要發(fā)射的編碼信號調(diào)制到基帶信號的裝置，以及把要發(fā)射的基帶信號轉(zhuǎn)換成具有第二預(yù)定IF的信號的裝置；所述第一預(yù)定IF和所述第二預(yù)定IF之間的頻率差等于所述預(yù)定頻率差；上行變頻裝置，通過把要發(fā)射的信號與所述合成器信號相混合，以把其第二預(yù)定IF上行變換到與下行線路頻率相關(guān)的上行線路頻率；以及控制裝置，用于確定便攜式手持電話是在FDD模式還是在TDD模式下進行操作并產(chǎn)生所述控制信號，所述合成器被所述控制信號保持在把下行線路頻率下行變換到所述第一預(yù)定IF以及把所述第二預(yù)定IF上行變換到所述上行線路頻率的同一頻率，以在所述便攜式手持電話處于FDD模式時以所述預(yù)定頻率差保持所述上行線路和下行線路頻率之間的分隔，響應(yīng)于所述控制信號，在每幀中的不同時隙之間，把下行線路頻率下行變換到所述第一預(yù)定IF和把第二預(yù)定IF上行變換到所述上行線路頻率之間轉(zhuǎn)換所述合成器的頻率，以在所述便攜式手持電話處于TDD模式時保持所述上行線路和下行線路頻率相同。
2.如權(quán)利要求1所述的兼容便攜式手持電話，其特征在于許可頻譜包括1850到1910MHz之間用于上行線路發(fā)射的頻帶以及1930到1990MHz之間用于下行線路發(fā)射的頻帶，非許可頻譜包括1910MHz和1930Mhz之間的頻帶。
3.如權(quán)利要求2所述的兼容便攜式手持電話，其特征在于所述預(yù)定頻率差等于80MHz。
4.在具有多個固定端口和多個移動便攜式手持電話的TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)中，每個所述端口具有在多個下行線路頻率的一個頻率處把下行線路短脈沖串信號發(fā)射到至少一個便攜式手持電話的發(fā)射機以及在多個相關(guān)的上行線路頻率的一個頻率處接收來自所述便攜式手持電話中至少一個的上行線路短脈沖串信號的接收機，所述多個端口中的一些端口在許可頻譜中在頻分雙工(FDD)模式下進行操作，其中下行線路頻率和上行線路頻率處于不同的預(yù)定頻帶且每個下行線路頻率和相關(guān)的上行線路頻率被預(yù)定的頻率差所分隔，所述端口的其它端口在非許可頻譜中在時分雙工(TDD)模式下進行操作，其中下行線路頻率及其相關(guān)的上行線路頻率是相同的，且在一幀的不同時隙中接收和發(fā)射下行線路短脈沖串和上行線路短脈沖串，一種方法既適用于與許可頻譜中FDD模式下操作的那些端口進行通信的FDD模式，也適用于與非許可頻譜中TDD模式下操作的那些端口進行通信的TDD模式，其特征在于所述方法包括以下步驟在控制信號確定的頻率處產(chǎn)生合成器信號；把接收到的下行線路短脈沖串信號與所述合成器信號相混合，以把其下行線路頻率下行變換到第一預(yù)定中頻(IF)；把所述第一預(yù)定IF處下行變換的下行線路短脈沖串信號轉(zhuǎn)換成基帶信號，對基帶信號進行解調(diào)，以及對解調(diào)的基帶信號進行譯碼；對要發(fā)射的信號進行編碼，把要發(fā)射的編碼信號調(diào)制到基帶信號，以及把要發(fā)射的基帶信號轉(zhuǎn)換成具有第二預(yù)定IF的信號；所述第一預(yù)定IF和所述第二預(yù)定IF之間的頻率差等于所述預(yù)定頻率差；通過把要發(fā)射的信號與所述合成器信號相混合，以把其第二預(yù)定IF上行變換到與下行線路頻率相關(guān)的上行線路頻率；以及確定便攜式手持電話是在FDD模式還是在TDD模式下進行操作并產(chǎn)生所述控制信號，所述控制信號把所述合成器保持在把下行線路頻率下行變換到所述第一預(yù)定IF以及把所述第二預(yù)定IF上行變換到所述上行線路頻率的同一頻率，以在所述便攜式手持電話處于FDD模式時以所述預(yù)定頻率差保持所述上行線路和下行線路頻率之間的分隔，響應(yīng)于所述控制信號，在每幀中的不同時隙之間，把下行線路頻率下行變換到所述第一預(yù)定IF和把第二預(yù)定IF上行變換到所述上行線路頻率之間轉(zhuǎn)換所述合成器的頻率，以在所述便攜式手持電話處于TDD模式時保持所述上行線路和下行線路頻率相同。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于許可頻譜包括1850到1910MHz之間用于上行線路發(fā)射的頻帶以及1930到1990MHz之間用于下行線路發(fā)射的頻帶，非許可頻譜包括1910MHz和1930Mhz之間的頻帶。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述預(yù)定頻率差等于80MHz。
7.一種用于TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)的便攜式手持電話，它既可在頻分雙工(FDD)模式下進行操作，其中便攜式手持電話分別在被預(yù)定頻率差分隔的上行線路載波頻率和下行線路載波頻率上發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號，也可在時分雙工(TDD)模式下進行操作，其中便攜式手持電話在不同的時隙在同一上行線路和下行線路載波頻率處發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號，其特征在于所述便攜式手持電話包括發(fā)射機，具有相關(guān)的第一預(yù)定中頻(IF)；接收機，具有相關(guān)的第二預(yù)定IF，所述第一和第二IF被所述預(yù)定頻率差分隔；頻率合成器裝置，用于產(chǎn)生具有可調(diào)頻率的合成器信號；通過把所述第一預(yù)定IF與所述合成器信號相混頻以把其上行變換到所述上行線路載波頻率的裝置；通過所述下行線路載波頻率與所述合成器信號相混頻以把其下行變換到所述第二預(yù)定IF的裝置；在便攜式手持電話處于FDD模式時把所述合成器的信號保持在用于發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號的同一頻率，且在便攜式手持電話處于TDD模式時在發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號之間轉(zhuǎn)換所述合成器信號頻率的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式手持電話，其特征在于還包括確定手持電話處于TDD模式還是FDD模式的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的便攜式手持電話，其特征在于當便攜式手持電話處于FDD模式時其上行線路載波頻率處于1850到1910MHz之間的頻帶以及其下行線路載波頻率處于1930到1990MHz之間的頻帶，當便攜式手持電話處于TDD模式時其上行線路和下行線路載波頻率處于1910MHz和1930Mhz之間的頻帶。
10.如權(quán)利要求9所述的兼容便攜式手持電話，其特征在于所述預(yù)定頻率差等于80MHz。
11.在TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)中，一種方法既可在頻分雙工(FDD)模式下操作便攜式手持電話，其中便攜式手持電話分別在被預(yù)定頻率差分隔的上行線路載波頻率和下行線路載波頻率上發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號，也可在時分雙工(TDD)模式下操作便攜式手持電話，其中便攜式手持電話在不同的時隙在同一上行線路和下行線路載波頻率處發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號，其特征在于所述方法包括以下步驟產(chǎn)生具有可調(diào)頻率的合成器信號；通過把所述下行線路信號與所述合成器信號相混頻以把其下行線路載波頻率下行變換到所述第一預(yù)定中頻(IF)；通過把所述第二預(yù)定IF與所述合成器信號相混頻以把其上行變換到上行線路載波頻率；在便攜式手持電話處于FDD模式時把所述合成器的信號保持在用于發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號的同一頻率，且在便攜式手持電話處于TDD模式時在發(fā)射上行線路信號和接收下行線路信號之間轉(zhuǎn)換所述合成器信號頻率。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括確定手持電話處于TDD模式還是FDD模式的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于當便攜式手持電話處于FDD模式時其上行線路載波頻率處于1850到1910MHz之間的頻帶以及其下行線路載波頻率處于1930到1990MHz之間的頻帶，當便攜式手持電話處于TDD模式時其上行線路和下行線路載波頻率處于1910MHz和1930Mhz之間的頻帶。
14.如權(quán)利要求13所述的兼容便攜式手持電話，其特征在于所述預(yù)定頻率差等于80MHz。
全文摘要
在一TDM/TDMA數(shù)字電話系統(tǒng)(5)中,一種便攜式手持電話適用于在FDD模式和TDD模式下進行操作。在FDD模式下,使用不同的頻率差分隔從端口(204)向便攜機(201)的下行線路發(fā)射和從端口(204)向便攜機(201)的上行線路發(fā)射。在TDD模式下,以不同的時隙分隔上行線路和下行線路發(fā)射,但它們處于同一頻率。耳機(201)包括在相應(yīng)的上行線路和下行線路信號之間的固定FDD頻率差分隔的固定IF頻率處進行操作的公共發(fā)射和接收電路(300)。在FDD模式下,不必在從單個端口發(fā)射和接收一個短脈沖串之間轉(zhuǎn)換頻率合成器(301)的頻率,該合成器用于調(diào)諧到在來自不同端口的不同頻率處進行發(fā)射和接收。在TDD模式下,即使上行線路和下行線路信號處于同一頻率,也要在發(fā)射上行線路和接收下行線路之間轉(zhuǎn)換合成器(301)的頻率。
文檔編號H04B7/06GK1171871SQ95197205
公開日1998年1月28日 申請日期1995年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者H·W·阿諾德, L·F·張, A·R·內(nèi)貝爾, N·R·索倫伯格, R·A·齊格爾 申請人:貝爾通訊研究股份有限公司