專(zhuān)利名稱(chēng)：共存式通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于兩種不同通信方法與設(shè)備共存的領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說(shuō)是涉及擴(kuò)譜TDMA通信系統(tǒng)和GSM通信系統(tǒng)的共存。
對(duì)靈活的無(wú)線(xiàn)通信不斷增長(zhǎng)的需要導(dǎo)致各種各樣在穩(wěn)定增加的許多無(wú)線(xiàn)服務(wù)用戶(hù)間分配可用通信帶寬技術(shù)的發(fā)展。有一種在基站與用戶(hù)站組之間分配通信帶寬的技術(shù)是采用時(shí)分多址(TDMA)，在其中通信在時(shí)間上是分開(kāi)的以避免沖突。在采用TDMA技術(shù)的通信系統(tǒng)中，重復(fù)的時(shí)間幀可以分為許多更小的時(shí)間單元，或時(shí)隙，在基站與用戶(hù)站間的通信就在所分派的時(shí)隙中進(jìn)行。
其它分配通信帶寬的技術(shù)包括頻分多址(FDMA)，在其中通信是在不同頻率上進(jìn)行；碼分多址(CDMA)，在其中通信是采用不同的碼進(jìn)行的。
以上技術(shù)的變型還包括頻分雙工(FDD)與時(shí)分雙工(TDD)。在此所用的FDD是指一種建立全雙工通信的技術(shù)，它既有前向又有反向在頻率上分開(kāi)的通路；TDD是指一種建立全雙工通信的技術(shù)，它既有前向又有反向在時(shí)間上分開(kāi)的通路。各種采用FDD，TDD，F(xiàn)DMA，CDMA，和／或TDMA組合的系統(tǒng)也已提出。
一種特殊的正在使用的FDD／TDMA系統(tǒng)是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(“GSM”)。按照GSM標(biāo)準(zhǔn)，基站與用戶(hù)站之間的通信是在時(shí)間幀中進(jìn)行，一個(gè)時(shí)間幀分為八個(gè)時(shí)間段或時(shí)隙，不同的用戶(hù)站可在每個(gè)時(shí)隙中與基站通信，不能有兩個(gè)用戶(hù)站在同一時(shí)隙與基站通信。GSM標(biāo)準(zhǔn)包括使用兩種不同的頻段，基站在第一頻段上發(fā)送，用戶(hù)站在第二頻段上發(fā)送。用戶(hù)站發(fā)送滯后基站幾個(gè)時(shí)隙，這尤其是因?yàn)榛局劣脩?hù)站的傳播延時(shí)。
GSM協(xié)議規(guī)定遠(yuǎn)程設(shè)備間的發(fā)送與接收，一般而言，適于相當(dāng)高的數(shù)據(jù)速率的通信，除了在歐洲已是一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并已分配了一個(gè)1．9GHz左右的頻段外，GSM協(xié)議已被測(cè)試，使用并覺(jué)得很牢靠，使得應(yīng)用歐洲GSM協(xié)議的設(shè)備與系統(tǒng)有一個(gè)基本的安裝基礎(chǔ)。然而，在美國(guó)GSM協(xié)議并未分配到一個(gè)專(zhuān)門(mén)的帶寬，它可用在某些未特許的帶寬中，并且是某些電話(huà)系統(tǒng)操作者采納的一種標(biāo)準(zhǔn)，他們用以尋求與按歐洲GSM配置的用戶(hù)站的兼容性。
某些其它的通信系統(tǒng)采用一種稱(chēng)為擴(kuò)譜通信的技術(shù)，在其中發(fā)送信號(hào)被擴(kuò)譜至一個(gè)寬于發(fā)送數(shù)據(jù)帶寬的頻帶上，在擴(kuò)譜通信中，典型的做法是用一種偽隨機(jī)片碼對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制，產(chǎn)生一種被擴(kuò)譜至相當(dāng)寬的帶寬上的發(fā)送信號(hào)。發(fā)送信號(hào)具有低的譜密度并且對(duì)于不知道該片碼的人而言，它看上去基本上像是噪音。因此，擴(kuò)譜通信增加了發(fā)送信息的安全性，降低了與周?chē)谑褂玫钠渌`敏的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備之間的相互干擾。
由于擴(kuò)譜信號(hào)的性質(zhì)，為了恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)，必須在接收機(jī)中對(duì)接收到的擴(kuò)譜信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)譜，例如，在一種擴(kuò)譜技術(shù)中，擴(kuò)譜信號(hào)的去擴(kuò)譜是將接收到的信號(hào)與一種參考碼進(jìn)行相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種碼是與發(fā)送信息前在接收機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)編碼所采用的偽噪聲碼相匹配的。在初始相關(guān)完成以后，通常必須用跟蹤輸入信號(hào)的方法來(lái)保持同步以便與本地參考碼匹配。擴(kuò)譜通信已經(jīng)在TDMA環(huán)境中實(shí)行了(如，見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利NO．5，455，822，提交日期1995．10．3)。
無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的一般問(wèn)題在于，任何一種系統(tǒng)的用戶(hù)是可以移動(dòng)的，他們可以離開(kāi)他們的提供者的覆蓋區(qū)，進(jìn)入提供者不能覆蓋的地帶。例如，一個(gè)購(gòu)買(mǎi)了一套基于GSM單元的用戶(hù)可能旅行到美國(guó)，并且發(fā)現(xiàn)沒(méi)有支持基于GSM系統(tǒng)的通信系統(tǒng)。同樣，一個(gè)用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)了一套在擴(kuò)譜通信系統(tǒng)中工作的單元，他可能旅行走出了系統(tǒng)提供者提供服務(wù)的地理范圍。雖然，為了在不同的地點(diǎn)與不同的系統(tǒng)通信，用戶(hù)可以擁有幾個(gè)不同的設(shè)備(例如手機(jī))來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，然而手機(jī)之間的換接是麻煩的，不方便的，成本也高。因此，為了易于儲(chǔ)存與運(yùn)輸，消費(fèi)者要求提供尺寸較小、重量較輕的手機(jī)。
可以服務(wù)于不同的和可能重疊的地理范圍的各種通信系統(tǒng)多重性的存在已經(jīng)導(dǎo)致并將繼續(xù)導(dǎo)致基站與支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)合點(diǎn)多余的硬件部署，多余的用戶(hù)硬件和相鄰無(wú)線(xiàn)提供者間相互干擾的可能。同時(shí)，蜂窩式和無(wú)線(xiàn)用戶(hù)數(shù)目繼續(xù)增長(zhǎng)，由此對(duì)提供更高級(jí)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，例如無(wú)線(xiàn)傳真與其它類(lèi)似服務(wù)的要求也繼續(xù)增加。
因此，提供一種能增加用戶(hù)在各種通信系統(tǒng)間變動(dòng)的靈活性而不需要購(gòu)買(mǎi)額外硬件的通信系統(tǒng)是有利的，提供一種允許按兩種協(xié)議中任一種和用戶(hù)通信的通信系統(tǒng)將更為有益。提供一種方法，將兩種通信協(xié)議集成在一個(gè)重疊的地理區(qū)域，采用兩種通信協(xié)議中任一種減輕用戶(hù)的相互干擾將更為有利。提供一種方法，將按用戶(hù)的要求動(dòng)態(tài)地分配通信資源于兩種不同通信協(xié)議中任一種將更為有利，提供一種通信系統(tǒng)，允許在一個(gè)地理區(qū)域內(nèi)兼容GSM協(xié)議和一種替代的協(xié)議，增加兩種協(xié)議的用戶(hù)在地理上靈活性將更為有利。
本發(fā)明的某些方面包括一種支持多重通信協(xié)議的集成通信系統(tǒng)。在一最佳實(shí)施例中，通信是依據(jù)兩種不同的TDMA或TDD協(xié)議中的任一種進(jìn)行的，并且包括依據(jù)任一種協(xié)議有選擇地通信的裝置。在該實(shí)施例中，每種協(xié)議定義時(shí)間幀和／或不同持續(xù)時(shí)間的時(shí)隙，并按預(yù)先規(guī)定的比率重疊。該集成系統(tǒng)同步成一次僅一個(gè)用戶(hù)通信，因此避免了沖突。該系統(tǒng)在單個(gè)蜂窩中可以包括許多“堆積”的基站，每個(gè)工作在不同的頻率或使用不同的擴(kuò)譜碼。因此，對(duì)于一個(gè)給定的蜂窩，最大潛在的用戶(hù)容量是可用的頻率，時(shí)隙和碼的數(shù)量的函數(shù)。
發(fā)明的另一方面，一種集成基站包括按第一種TDMA或TDD協(xié)議工作的第一基站單元和按第二種TDMA或TDD協(xié)議工作的第二基站單元，第一基站單元與第二基站單元工作在相同的或覆蓋的地理區(qū)域，并且有定座標(biāo)的電子設(shè)備(例如在一個(gè)或兩個(gè)基站中的GPS接收機(jī))，這樣避免了每個(gè)基站單元與各自用戶(hù)通信時(shí)發(fā)生沖突。在一種特定的實(shí)施例中，兩個(gè)基站單元是裝在一起的，共同使用同一根天線(xiàn)或同一套天線(xiàn)。
依照一最佳實(shí)施例，第一種協(xié)議是GSM協(xié)議，第二種協(xié)議是TDD協(xié)議，使用擴(kuò)譜技術(shù)。TDD協(xié)議的結(jié)構(gòu)是每個(gè)時(shí)隙兩倍于GSM時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間，每個(gè)時(shí)間幀四倍于GSM時(shí)間幀的持續(xù)時(shí)間。兩種協(xié)議由一個(gè)共同的同步信號(hào)同步。對(duì)于TDD協(xié)議的用戶(hù)，擴(kuò)譜通信可由用戶(hù)響應(yīng)由TDD基站單元在一個(gè)可用的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送出的通用查詢(xún)消息并且執(zhí)行握手處理后建立起來(lái)。對(duì)于GSM出入口還提供了一個(gè)分開(kāi)的控制通道。
在本發(fā)明的又一方面中，一種組合時(shí)間幀規(guī)定為分配給第一種協(xié)議的組合時(shí)間幀的部分時(shí)隙與分配給第二種協(xié)議的部分時(shí)隙。分配給每種協(xié)議的時(shí)隙可以是鄰接的，也可以不是鄰接的。組合時(shí)間幀的結(jié)構(gòu)已被編程在集成基站中，因此，每個(gè)基站單元事先就知道分配給它的時(shí)隙的相對(duì)位置，每個(gè)基站單元獨(dú)立地管理分配給它的時(shí)隙，獨(dú)立地負(fù)責(zé)使用它的協(xié)議建立與維持與用戶(hù)站的通信。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，依照用戶(hù)的需要?jiǎng)討B(tài)地分配時(shí)隙。
其它的變型和替代的實(shí)施方案也將在此描述。
通過(guò)查閱以下的結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述之后會(huì)更好地理解本發(fā)明的各種目的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中蜂窩型式圖。
圖2是通信系統(tǒng)的方框圖。
圖3按照現(xiàn)有的GSM標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)的定時(shí)型式示意圖。
圖4是擴(kuò)譜通信系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的方框圖。
圖5是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的蜂窩配置圖，圖上示出了一種示范性碼與頻率復(fù)用型式。
圖6是一個(gè)時(shí)間幀分成許多時(shí)隙的示意圖。
圖7是一種替代的定時(shí)結(jié)構(gòu)圖，示出了一個(gè)時(shí)間幀分成許多時(shí)隙的結(jié)構(gòu)。
圖8是在一種特定的通信系統(tǒng)中為建立擴(kuò)譜通信通路的一種協(xié)議的示意圖。
圖9A是依據(jù)一種特定的TDMA協(xié)議的時(shí)隙優(yōu)選結(jié)構(gòu)圖，圖9B與9C分別是在相同的TDMA協(xié)議中基站運(yùn)送消息的結(jié)構(gòu)圖和用戶(hù)站運(yùn)送消息的結(jié)構(gòu)圖。
圖10A-10C是用于涉及圖9A-9C的TDMA協(xié)議的優(yōu)選查詢(xún)消息格式圖。
圖11A和11B是用于涉及圖9A-9C的TDMA協(xié)議的優(yōu)選消息頭段格式圖。
圖12A和12B分別是用于涉及圖9A-9C的TDMA協(xié)議的基站信息包和用戶(hù)站信息包。
圖13是依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的集成基站圖。
圖14是比較兩種不同通信協(xié)議定時(shí)結(jié)構(gòu)的定時(shí)圖。
圖15是相對(duì)于圖14通信協(xié)議定時(shí)結(jié)構(gòu)的一種組合時(shí)間幀定時(shí)圖。
圖16是相對(duì)于圖14通信協(xié)議定時(shí)結(jié)構(gòu)的一種不同的組合時(shí)間幀定時(shí)圖。
圖17A和17B是表示圖14兩種通信協(xié)議的組合時(shí)間幀，可能的時(shí)隙分配的需求遷移表。
圖18是示出時(shí)隙鐘與幀鐘波形的定時(shí)圖。
圖19是一種特定的TDD通信系統(tǒng)的頻率信道化計(jì)劃，圖20是GSM通信系統(tǒng)的頻率信道化計(jì)劃。
圖21和圖22是對(duì)于一種特定的實(shí)施方案，表示出具有圖19和20頻率信道化計(jì)劃的通信系統(tǒng)的頻率信道化關(guān)系圖。
圖23是示出在一個(gè)組合時(shí)間幀的非GSM時(shí)隙期間一部分頻譜的頻率利用圖。
圖24A是示出使用虛時(shí)隙的圖7時(shí)間幀結(jié)構(gòu)和GSM時(shí)間幀結(jié)構(gòu)之間的定時(shí)關(guān)系圖；圖24B是示出相對(duì)于圖24A定時(shí)結(jié)構(gòu)的一種組合時(shí)間幀圖。
圖25是一種具有動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配能力的集成基站圖。
圖26是示出由兩種協(xié)議的時(shí)間幀得出的并具有插入條件時(shí)隙的“組合”時(shí)間幀圖。
圖27是包括兩種不同協(xié)議的許多時(shí)隙的“組合”時(shí)間幀圖，未考慮兩種協(xié)議的時(shí)間幀結(jié)構(gòu)。
圖1是在許多用戶(hù)站102間通信的一種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的蜂窩型式圖。圖1的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)101包括許多蜂窩103，每個(gè)蜂窩帶一個(gè)基站104，優(yōu)先安排在／或者接近蜂窩103的中心。大多數(shù)的站(基站104和用戶(hù)站102)通常包括一臺(tái)接收機(jī)和一臺(tái)發(fā)射機(jī)，在一種最佳實(shí)施方案中，控制站105(在此有時(shí)稱(chēng)之為“基站控制器”)也包括一臺(tái)接收機(jī)和一臺(tái)發(fā)射機(jī)，管理系統(tǒng)101的資源。
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中采用的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。圖2通信系統(tǒng)包括和許多用戶(hù)站102通信的多個(gè)基站104。遵循聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)規(guī)定的條例，基站104和用戶(hù)站102可以工作在個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)之中。
每個(gè)基站104最好通過(guò)任何一種通信路徑109耦合到基站控制器105上，通信路徑109每個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)通信線(xiàn)路118，每個(gè)通信線(xiàn)路118可以包括同軸電纜，光纖電纜，數(shù)字無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路，或電話(huà)線(xiàn)路。每個(gè)基站控制器105最好聯(lián)到一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)126上，譬如公用電話(huà)交換網(wǎng)(PSTN)或個(gè)人通信系統(tǒng)交換中心(PCSC)，這可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通信線(xiàn)路108來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)通信線(xiàn)路可以包括同軸電纜，光纖電纜，數(shù)字無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路，或電話(huà)線(xiàn)路。
圖2通信系統(tǒng)也可包括一個(gè)或多個(gè)“智能化”基站107，它可直接聯(lián)到通信網(wǎng)126上，不需要通過(guò)基站控制器106界面。為了就地轉(zhuǎn)交和換接用戶(hù)站102而不是直接在網(wǎng)絡(luò)126上執(zhí)行這些功能，智能化基站107將基站控制器105旁路。
在工作中，每個(gè)基站104編排格式并且將數(shù)字信息發(fā)送到各自的基站控制器105(或者在智能化基站107的情況下直接送到網(wǎng)絡(luò)126)?；究刂破?05接收由多重基站104來(lái)的輸入，幫助基站104之間轉(zhuǎn)交，變換與編排通道信息，給發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)126的信息發(fā)信號(hào)。如果希望的話(huà)，基站控制器105也可以管理本地的超高速緩存VLR數(shù)據(jù)庫(kù)，也可支持基本的運(yùn)行，執(zhí)行與管理(OA & M)功能，例如，開(kāi)賬單，監(jiān)控與測(cè)試。每個(gè)基站控制器105，在網(wǎng)絡(luò)126的控制下優(yōu)先管理與它有聯(lián)系的基站104的本地注冊(cè)與校驗(yàn)，也可考慮基站104的狀態(tài)修正網(wǎng)絡(luò)126。
網(wǎng)絡(luò)126連到基站控制器105上用以呼叫發(fā)送和退出呼叫，智能化基站107可使用預(yù)先規(guī)定的發(fā)信號(hào)協(xié)議--例如ISDN通信聯(lián)系協(xié)議--用于在一個(gè)公共電話(huà)交換網(wǎng)上注冊(cè)，呼叫發(fā)送及轉(zhuǎn)交，智能化基站107具有基站104的全部能力。另外還可加入BRI卡，附加的智能和本地的語(yǔ)音編碼。
如果網(wǎng)絡(luò)126是GSM網(wǎng)絡(luò)，那么基站104優(yōu)先通過(guò)一個(gè)規(guī)定的“A”界面聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)126，“A”界面也可以加入到基站控制器105和智能化基站107中，GSM的特性和功能以對(duì)終端用戶(hù)透明的方式在界面“A”上傳遞到基站104和由基站104傳遞過(guò)來(lái)。
該系統(tǒng)也可與有線(xiàn)電視分布網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，基站104可以小型化，這樣它們可安裝在標(biāo)準(zhǔn)的有線(xiàn)TV放大器盒內(nèi)。界面可以用模擬遠(yuǎn)程天線(xiàn)系統(tǒng)和數(shù)字傳送機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，T1和FT1數(shù)字多路調(diào)制器。有線(xiàn)TV網(wǎng)絡(luò)的輸出可用作界面，基速率(BRI)ISDN線(xiàn)路可用于傳送。
圖13是依照本發(fā)明一種實(shí)施方案的集成基站850示意圖(它可以是圖2中的基站104或智能化基站107)。集成基站850包括第一基站單元852和第二基站單元853。在一最佳實(shí)施例中，每個(gè)基站單元852，853能夠依照多重通信協(xié)議(例如，兩種協(xié)議)與許多用戶(hù)站102通信，在一最佳實(shí)施方案中，第一基站單元852優(yōu)先按第一種協(xié)議與許多用戶(hù)站102通信，第二基站單元853優(yōu)先按第二種協(xié)議與許多用戶(hù)站102通信、用戶(hù)站102可以配置成或者用第一種協(xié)議，第二種協(xié)議，或者兩種協(xié)議進(jìn)行通信，這將在以下作進(jìn)一步的說(shuō)明。
在一最佳實(shí)施方案中，第一種協(xié)議是通常應(yīng)用FDD／TDMA技術(shù)的GSM協(xié)議，第二種協(xié)議是TDMA或TDD協(xié)議，它們具有與GSM協(xié)議平穩(wěn)地集成的性能。希望與集成基站850通信的基站102可以采用任何一種協(xié)議去運(yùn)作(假定通道是可用的)。兩種優(yōu)選通信協(xié)議的概況將在以下敘述，然后是關(guān)于兩種優(yōu)選協(xié)議集成和共存的詳情。
第一種最佳協(xié)議是GSM協(xié)議，圖3是依照某種現(xiàn)有的GSM標(biāo)準(zhǔn)描繪的定時(shí)型式圖。依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，基站104和用戶(hù)站102之間的通信是分成八個(gè)短脈沖周期152進(jìn)行的。最多八個(gè)不同的用戶(hù)站可以和一個(gè)基站通信，在每個(gè)短脈沖周期152中的一個(gè)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。
正如以前提過(guò)的，GSM標(biāo)準(zhǔn)使用兩種分開(kāi)的頻段。基站104發(fā)送到用戶(hù)站102是使用第一頻段FA上的一個(gè)頻道，而用戶(hù)站102是使用第二頻段FB上的一個(gè)分配的頻道發(fā)送的。用戶(hù)站102在一個(gè)特定的短脈沖周期152期間于第一頻段FA上接收到基站發(fā)送信號(hào)155以后，用戶(hù)站102至第二頻段FB移頻預(yù)定的數(shù)值(如，40MHz或80MHz)，發(fā)出用戶(hù)發(fā)送信號(hào)156以響應(yīng)基站發(fā)送信號(hào)，時(shí)間上大約滯后3個(gè)短脈沖周期152?？紤]到傳播時(shí)間與其它在基站104與用戶(hù)站102之間的延時(shí)，3個(gè)短脈沖周期的延時(shí)是足夠的。
考慮到在基站104和用戶(hù)站102之間信號(hào)傳播延時(shí)不確定，每個(gè)GSM短脈沖周期152前后加有保護(hù)時(shí)間157。經(jīng)過(guò)由用戶(hù)站102來(lái)的信號(hào)的實(shí)際接收時(shí)間與期望的接收時(shí)間的比較，基站104可以命令用戶(hù)站102提前或推遲其發(fā)送定時(shí)，使其落入適當(dāng)?shù)亩堂}沖周期內(nèi)。這種特性稱(chēng)為自適應(yīng)幀調(diào)整。GSM系統(tǒng)自適應(yīng)幀調(diào)整的技術(shù)規(guī)范是TS GSM05．10。
第二種最佳協(xié)議是TDD／TDMA協(xié)議，它采用擴(kuò)譜技術(shù)和／或碼分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用，在此將作進(jìn)一步討論。擴(kuò)譜發(fā)射機(jī)與接收機(jī)用圖4來(lái)描述，然后以圖6和7來(lái)描述優(yōu)選的TDD定時(shí)結(jié)構(gòu)。
圖4是擴(kuò)譜通信系統(tǒng)中示范性的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的方框圖。因此可用于擴(kuò)譜通信系統(tǒng)中信號(hào)的擴(kuò)譜與去擴(kuò)譜。在圖4中，擴(kuò)譜發(fā)射機(jī)201包括輸入數(shù)據(jù)203的輸入口202，片碼序列發(fā)送發(fā)生器204，調(diào)制器205，發(fā)送擴(kuò)譜信號(hào)207的發(fā)射天線(xiàn)206。擴(kuò)譜接收機(jī)208包括接收天線(xiàn)209，片碼序列接收發(fā)生器210，解調(diào)器211及用以輸出數(shù)據(jù)213的輸出口213。在工作中，發(fā)送發(fā)生器204與接收發(fā)生器210都同樣地產(chǎn)生各自的片碼序列214。對(duì)于不了解擴(kuò)譜碼的人看上去基本上是隨機(jī)的，這就是此技術(shù)的基礎(chǔ)。擴(kuò)譜信號(hào)207用解調(diào)器211進(jìn)行去擴(kuò)譜，它是藉助于將接收到的信號(hào)與本地產(chǎn)生的片碼序列214相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。示范性的相關(guān)器在例如，美國(guó)專(zhuān)利NO．5，022，047和NO．5，016，255中有描述。一種對(duì)于擴(kuò)譜信號(hào)去擴(kuò)譜和相關(guān)的優(yōu)選方法在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朜O．08／481，613，提交日期1995，6，7，中有描述。
在擴(kuò)譜通信采用的場(chǎng)合，控制站105(見(jiàn)圖1)給每個(gè)蜂窩103中的基站104發(fā)射機(jī)和用戶(hù)站102發(fā)射機(jī)分配擴(kuò)譜碼用以調(diào)制在此蜂窩103中通信的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。通常合成的信號(hào)被擴(kuò)譜在超過(guò)發(fā)送此數(shù)據(jù)必要的帶寬上，術(shù)語(yǔ)“擴(kuò)譜”就是由此而來(lái)的。因此，在此蜂窩103中使用的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)被擴(kuò)譜在足夠?qū)挼膸捝希@樣在一個(gè)鄰近的蜂窩中的基站104接收機(jī)和用戶(hù)站102接收機(jī)可以將發(fā)源于第一蜂窩103的通信與發(fā)源于鄰近蜂窩106的通信區(qū)分開(kāi)來(lái)。
圖5是擴(kuò)譜協(xié)議工作的一種最佳蜂窩環(huán)境圖，在圖5中，地理區(qū)域301被劃分成許多蜂窩103。與每個(gè)蜂窩103關(guān)聯(lián)的是分配到的頻率和分配到的擴(kuò)譜碼。最好是，三個(gè)不同的頻率(或頻率組)F1，F(xiàn)2和F3按這樣的方式分配，使用沒(méi)有兩個(gè)相鄰的蜂窩分配到同樣的頻率(或頻率組)F1，F(xiàn)2或F3，這樣就減少了相鄰蜂窩間的干擾。
為了進(jìn)一步降低蜂窩間干擾的可能性，不同的接近正交的擴(kuò)譜碼C1到C7分配成重復(fù)的型式，與頻率復(fù)用型式是重迭的。雖然七種擴(kuò)譜碼C1到C7已示于圖5中，包含其它擴(kuò)譜碼數(shù)目的分配型式也可能是合適的，這取決于各自的應(yīng)用情況。
擴(kuò)譜用于載波調(diào)制使得分配載頻F1，F(xiàn)2和F3于鄰近蜂窩取得很有效的N=3的頻率復(fù)用因數(shù)。使得相同載頻F1，F(xiàn)2或F3的蜂窩103之間的干擾的降低是由于蜂窩103之間分開(kāi)的距離造成的傳播損耗(沒(méi)有兩個(gè)使用相同頻率F1，F(xiàn)2或F3的蜂窩的間隔距離小于兩個(gè)蜂窩103)，也由于使用相同載頻F1，F(xiàn)2或F3的蜂窩103采用正交或接近正交擴(kuò)譜碼獲得的擴(kuò)譜處理增益。
圖6是TDD系統(tǒng)的最佳定時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。依照?qǐng)D6的定時(shí)結(jié)構(gòu)，通信在時(shí)間上分成連續(xù)的時(shí)間幀301序列。單個(gè)完整的時(shí)間幀301沿著時(shí)間線(xiàn)310示于圖6中；類(lèi)似的時(shí)間幀以連續(xù)型式沿著時(shí)間線(xiàn)310出現(xiàn)在時(shí)間幀301的前面和后面。
將時(shí)間幀301劃分成一組時(shí)隙302，順序編號(hào)為T(mén)S1，TS2…，TSN，它們每一個(gè)都可以支持與用戶(hù)站102的雙工通信。時(shí)間幀301可以認(rèn)為是一個(gè)“查詢(xún)回路”或者是一個(gè)時(shí)間回路，正如圖6中所描述的那樣，基站104在時(shí)間幀301上以類(lèi)似于查詢(xún)的方式順序地與用戶(hù)站102通信，每個(gè)用戶(hù)站102在為其指定的時(shí)隙302中發(fā)送與接收消息。在圖6的實(shí)施方案中，每個(gè)時(shí)隙302包括用戶(hù)段305。在其中用戶(hù)站102發(fā)送用戶(hù)到基站的消息到基站104；還包括基站段306，在其中基站104發(fā)送基站到用戶(hù)的消息到用戶(hù)站102。在時(shí)隙302中的通信可以是交叉的，即，用戶(hù)站102在一個(gè)實(shí)際的時(shí)隙302中發(fā)送而在另一個(gè)不同的實(shí)際時(shí)隙302中接收(如關(guān)于圖7定時(shí)結(jié)構(gòu)所描述的那樣，以下同)。
在一種依照?qǐng)D6的最佳TDD通信系統(tǒng)中，每個(gè)時(shí)間幀301的持續(xù)時(shí)間是18．46毫秒，每個(gè)時(shí)間幀301包括十六個(gè)時(shí)隙302，或八個(gè)時(shí)隙302，后者通過(guò)增加保護(hù)時(shí)間擴(kuò)展了每個(gè)時(shí)隙占用的時(shí)間。如果采用十六個(gè)時(shí)隙302的方案，每個(gè)時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間是1153．125微秒。
在某些實(shí)施方案中，用戶(hù)站102可以在每個(gè)時(shí)間幀301中一個(gè)以上的時(shí)隙302中通信，這樣支持增加數(shù)據(jù)速率。同樣地，在某些實(shí)施方案中，用戶(hù)站102可以周期性地跳過(guò)一些時(shí)間幀301在整個(gè)時(shí)間幀301的子幀中通信(如，每隔一個(gè)時(shí)間幀301，或每隔四個(gè)時(shí)間幀301)，這樣在全速通信不必要時(shí)可以支持降低數(shù)據(jù)速率。關(guān)于支持變數(shù)據(jù)速率的示范性TDMA系統(tǒng)的更進(jìn)一步的信息，可在共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO．08／284，053中找到，提交日期為1994，8，1。
圖7是應(yīng)用虛時(shí)隙的另一種最佳定時(shí)結(jié)構(gòu)圖，通常每個(gè)時(shí)隙包括一對(duì)雙工通信線(xiàn)路(也就是一個(gè)前向線(xiàn)路和一個(gè)反向線(xiàn)路)。
在圖7中，與圖6類(lèi)似，通信在時(shí)間上劃分為連續(xù)的時(shí)間幀601序列。單個(gè)完整的時(shí)間幀601沿著時(shí)間線(xiàn)610示于圖7中，類(lèi)似的時(shí)間幀以連續(xù)的型式沿著時(shí)間線(xiàn)610在時(shí)間幀601的前后。
將時(shí)間幀601劃分成許多實(shí)際的時(shí)隙602，順序編號(hào)為T(mén)S1′，TS2′…TSN′。每個(gè)實(shí)際的時(shí)隙602包括一個(gè)用戶(hù)段605，在其中用戶(hù)站102發(fā)送用戶(hù)到基站的消息到基站104；還包括一個(gè)基站段606，在其中基站104發(fā)送基站到用戶(hù)站的消息到用戶(hù)站102，在同一個(gè)實(shí)際的時(shí)隙602中可以是不同的用戶(hù)站102發(fā)送到基站104，應(yīng)用虛時(shí)隙時(shí)，在實(shí)際時(shí)隙602中通信可以是交叉的，這樣，用戶(hù)站102在一個(gè)實(shí)際時(shí)隙602中發(fā)送而在不同的實(shí)際時(shí)隙602中接收。規(guī)定為與一個(gè)給定的用戶(hù)站通信(典型的做法是分配在不同的實(shí)際時(shí)隙602)的前向線(xiàn)路與反向線(xiàn)路的用戶(hù)段605與基站段606稱(chēng)為虛時(shí)隙。
與一個(gè)特定的用戶(hù)站102(如，用戶(hù)站MS2)有關(guān)的示范性虛時(shí)隙618示于圖7中。虛時(shí)隙618有一個(gè)在第一實(shí)際時(shí)隙602a中的用戶(hù)段605a及一個(gè)在第二實(shí)際時(shí)隙602b中的基段606b。在虛時(shí)隙618的用戶(hù)段605a與基段606b之間，基站104在第一實(shí)際時(shí)隙602a的基段606a中發(fā)送(譬如發(fā)至第二用戶(hù)站102，如用戶(hù)站MS1)，另一用戶(hù)站102(譬如第三用戶(hù)站102，如用戶(hù)站MS3)在用戶(hù)段605b中發(fā)送到基站104。在這種情況下，發(fā)送到基站104和從基站104發(fā)出是互相交叉的。
時(shí)間幀601可以認(rèn)為是一種“查詢(xún)回路”或一種時(shí)間回路，與圖6實(shí)施方案的時(shí)間幀301類(lèi)似，基站104在時(shí)間幀601上以類(lèi)似于查詢(xún)的方式與用戶(hù)站102通信，每個(gè)用戶(hù)站102在為其規(guī)定的虛時(shí)隙618中發(fā)送與接收消息。然而，圖7的虛時(shí)隙618并不需要與實(shí)際時(shí)隙602完全相同，圖7定時(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是通?？梢匝娱L(zhǎng)基站104的時(shí)間，這樣可處理由用戶(hù)站102接收到的通道特征數(shù)據(jù)。
在一個(gè)示范性的TDMA通信系統(tǒng)中，每個(gè)時(shí)間幀601的持續(xù)時(shí)間是18．46毫秒，每個(gè)時(shí)間幀601包括十六個(gè)時(shí)隙602，或者另一種替代方案是八個(gè)時(shí)隙602，用以通過(guò)增加保護(hù)時(shí)間來(lái)支持延長(zhǎng)時(shí)隙的范圍。如果采用十六個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙602的持續(xù)時(shí)間是1153．125微秒。
在某些實(shí)施方案中，用戶(hù)站102可以在每個(gè)時(shí)間幀601一個(gè)以上的虛時(shí)隙618中通信，這樣可支持增加數(shù)據(jù)速率。同樣地，在某些實(shí)施方案中，用戶(hù)站102可以周期性地跳過(guò)若干時(shí)間幀601，在整個(gè)時(shí)間幀601的若干子幀中通信(如，每隔一個(gè)時(shí)間幀601，或每隔四個(gè)時(shí)間幀601)，這樣，不需要全速通信線(xiàn)路時(shí)可支持降低數(shù)據(jù)速率。
在一種實(shí)施方案中，建立用戶(hù)站102與基站104之間通信是在可用的時(shí)隙302期間由用戶(hù)站102對(duì)由基站104發(fā)出的通用查詢(xún)消息作出響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該過(guò)程將參考圖8作更詳盡的描述，圖8用來(lái)說(shuō)明在例如圖6的通信系統(tǒng)中建立擴(kuò)譜通信線(xiàn)路的一種協(xié)議。對(duì)于圖7實(shí)施方案通信線(xiàn)路可以按類(lèi)似的方式建立起來(lái)。
在圖8協(xié)議中，消息(基站發(fā)出306和用戶(hù)站發(fā)出305)通常是三種類(lèi)型之一通用的查詢(xún)消息401，專(zhuān)用的查詢(xún)消息402，或者信息消息403。由用戶(hù)站102發(fā)出的消息，在此可稱(chēng)作“響應(yīng)”，例如通用查詢(xún)響應(yīng)404，專(zhuān)用查詢(xún)響應(yīng)405，或信息響應(yīng)406。
通用查詢(xún)消息401是在通信可用的每個(gè)時(shí)隙302中由基站104發(fā)出，正在尋求建立通信的用戶(hù)站102監(jiān)測(cè)基站104發(fā)出的信號(hào)，根據(jù)接收到的通用查詢(xún)消息401從許多時(shí)隙302中確定可用的時(shí)隙302。
用戶(hù)站102用一系列的握手步來(lái)“詢(xún)問(wèn)”基站104。在通用查詢(xún)步407，基站104在一個(gè)未被占用的時(shí)隙302期間發(fā)出通用查詢(xún)消息401，用戶(hù)站102接收通用查詢(xún)消息401，如果沒(méi)有差錯(cuò)，就在下一個(gè)時(shí)間幀301的相同的時(shí)隙302中向基站104發(fā)出通用查詢(xún)響應(yīng)404。通用查詢(xún)消息401包括基站ID408b的內(nèi)容，它可以是32位長(zhǎng)，可由用戶(hù)站102記錄下來(lái)。同樣地，通用查詢(xún)響應(yīng)404包括用戶(hù)ID409的內(nèi)容，它較可取的是72位長(zhǎng)，可由基站104記錄下來(lái)。
在接收通用查詢(xún)響應(yīng)404的基礎(chǔ)上，基站104在專(zhuān)用查詢(xún)步驟410發(fā)出專(zhuān)用查詢(xún)消息402，它包括作為通用查詢(xún)響應(yīng)的一部分由基站104接收到的用戶(hù)ID409。用戶(hù)站102接收專(zhuān)用查詢(xún)消息402，如無(wú)差錯(cuò)，就在下一個(gè)時(shí)間幀301的相同的時(shí)隙302中以相同的用戶(hù)ID409發(fā)出專(zhuān)用查詢(xún)響應(yīng)405至基站104。專(zhuān)用查詢(xún)響應(yīng)405包括與通用查詢(xún)響應(yīng)404相同的用戶(hù)ID409。
在特定的實(shí)施方案中，專(zhuān)用查詢(xún)消息402因多余而被略去。因此，用戶(hù)站102可以將專(zhuān)用查詢(xún)響應(yīng)405跟在通用查詢(xún)響應(yīng)404后面。
在接收專(zhuān)用查詢(xún)響應(yīng)405，它包括與通用查詢(xún)響應(yīng)相匹配的用戶(hù)ID，的基礎(chǔ)上，基站104在線(xiàn)路建立步驟411可發(fā)出通信消息403，這時(shí)，基站104與用戶(hù)站102已經(jīng)建立了通信線(xiàn)路412，基站104可以將電話(huà)線(xiàn)路連接到信道上，用戶(hù)站102可在電話(huà)網(wǎng)上開(kāi)始正常操作(例如，用戶(hù)站102可以接收撥號(hào)音，撥號(hào)碼，接通電話(huà)，以及執(zhí)行其它的電話(huà)操作)，基站104與用戶(hù)站102可以交換通信消息403和406，直到通信線(xiàn)路412被故意地中斷，直到通信錯(cuò)誤促使用戶(hù)站102再次詢(xún)問(wèn)基站104，或者直到用戶(hù)站102轉(zhuǎn)至另外的基站104。
如果一個(gè)以上的用戶(hù)站102響應(yīng)相同的通用查詢(xún)消息401，基站104可能沒(méi)有響應(yīng)。在計(jì)算好的時(shí)間間隔內(nèi)，在試圖用通用查詢(xún)消息401和通用查詢(xún)響應(yīng)404協(xié)議詢(xún)問(wèn)相同的基站104以前，基站104未響應(yīng)的狀態(tài)將通過(guò)發(fā)信號(hào)告知所包含的用戶(hù)站102使其退出。退出時(shí)間可以用戶(hù)ID409為基礎(chǔ)，因此，用戶(hù)站102將在不同的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)退出以避免將來(lái)沖突。
在基站104接收到輸入電話(huà)呼叫后，基站104在輸入呼叫步驟413，于可用的時(shí)隙302上，發(fā)出帶有指定接收的用戶(hù)站102的用戶(hù)ID409的專(zhuān)用查詢(xún)消息402(跳過(guò)通用查詢(xún)消息401和通用查詢(xún)響應(yīng)404)。每個(gè)用戶(hù)站102有規(guī)則地監(jiān)聽(tīng)專(zhuān)用查詢(xún)消息402，正如在此將作進(jìn)一步描述的那樣，以便在專(zhuān)用查詢(xún)消息發(fā)出后能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)接收到它。當(dāng)專(zhuān)用查詢(xún)消息402被收到后，用戶(hù)站102將在此消息中的用戶(hù)ID409與自己本身的用戶(hù)ID作比較，如果他們是匹配的，就繼續(xù)進(jìn)行線(xiàn)路建立步驟411。這樣，基站104可以與通信范圍內(nèi)的任何用戶(hù)站102建立通信線(xiàn)路。
關(guān)于在TDMA系統(tǒng)中建立通信(尤其是擴(kuò)譜通信)裝置更詳細(xì)的說(shuō)明可在以下文獻(xiàn)中找到美國(guó)專(zhuān)利NO．5，455，822及共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序號(hào)NO．08／284，053，提交日期1994，8，1。
在一最佳實(shí)施方案中，通用查詢(xún)消息401包括一個(gè)時(shí)隙指針(如在時(shí)隙指針810中所示并將用圖11A在以后描述)，它指向下一個(gè)時(shí)隙302(或虛時(shí)隙618)，在此時(shí)隙期間下一個(gè)通用查詢(xún)消息401將由基站104發(fā)出，尋求建立通信的用戶(hù)站102對(duì)通用查詢(xún)消息401作出響應(yīng)不必要在下個(gè)時(shí)間幀301(02 601)的相同時(shí)隙中進(jìn)行，但應(yīng)在時(shí)隙指針指向的時(shí)隙302(或618)的用戶(hù)段305(或605)中進(jìn)行。在時(shí)隙指針指向的時(shí)隙中從用戶(hù)站102接收到通用響應(yīng)消息404后，基站102發(fā)出專(zhuān)用查詢(xún)消息402作為響應(yīng)。若一個(gè)以上的用戶(hù)站102對(duì)通用查詢(xún)消息401作出響應(yīng)，在時(shí)隙指針指向的時(shí)隙中出現(xiàn)通用查詢(xún)消息401(而不是專(zhuān)用查詢(xún)消息402)將引起每個(gè)被包含的用戶(hù)站102在取決于用戶(hù)站ID的可變時(shí)間周期內(nèi)退出。
專(zhuān)用查詢(xún)消息402包括一個(gè)對(duì)用戶(hù)站102特有的臨時(shí)的速記標(biāo)識(shí)符(外號(hào))，稱(chēng)為相關(guān)ID。相關(guān)ID出現(xiàn)在將來(lái)的發(fā)信號(hào)消息中(兩個(gè)方向)直到已建立的通信線(xiàn)路中斷。為了對(duì)專(zhuān)用查詢(xún)消息402作出響應(yīng)，用戶(hù)站102在由專(zhuān)用查詢(xún)消息402頭段中的時(shí)隙指針?lè)峙涞臅r(shí)隙302(或618)中發(fā)出通信消息作為響應(yīng)。
圖9A是最佳的時(shí)隙結(jié)構(gòu)圖，圖9B和9C分別是基站通信消息結(jié)構(gòu)圖和用戶(hù)站通信消息結(jié)構(gòu)圖。在圖9A中，時(shí)隙510包括可變的無(wú)線(xiàn)電延時(shí)間隙505，用戶(hù)站發(fā)送幀515，用戶(hù)站圓整用間隙525，保護(hù)時(shí)間535，基站發(fā)送幀545及基站圓整用間隙555。每個(gè)用戶(hù)站發(fā)送幀515包括用戶(hù)始端516，用戶(hù)始端聲音間隙519，和用戶(hù)站數(shù)據(jù)幀521。同樣地，每個(gè)基站發(fā)送幀545包括基站始端547，基站始端聲音間隙549，和基站發(fā)送數(shù)據(jù)幀551。
圖9B是基站發(fā)送數(shù)據(jù)幀551的最佳消息結(jié)構(gòu)，圖9B的消息結(jié)構(gòu)包括基站頭段區(qū)553，基站D-通道區(qū)557?；緮?shù)據(jù)區(qū)559，和基站循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)區(qū)561。在一最佳實(shí)施方案中，基站頭段區(qū)553是23位，基站D-通道區(qū)557是8位，基站數(shù)據(jù)區(qū)559是192位，基站CRC區(qū)561是16位。
圖9C是用戶(hù)站發(fā)送數(shù)據(jù)幀521的最佳消息結(jié)構(gòu)。圖9C的消息結(jié)構(gòu)包括用戶(hù)頭段區(qū)523，用戶(hù)D-通道區(qū)527，用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)529，和用戶(hù)CRC區(qū)531，在一最佳實(shí)施方案中，用戶(hù)頭段區(qū)523是17位，用戶(hù)D-通道區(qū)527是8位，用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)529是192位，和用戶(hù)CRC區(qū)531是16位。
在一最佳實(shí)施方案中，時(shí)隙301包括3123個(gè)片周期(每個(gè)片周期等于約0．369微秒)；用戶(hù)發(fā)送幀515和基站發(fā)送幀545分別是519．552微秒(1408個(gè)片周期)和531．36微秒(1440個(gè)片周期)。用戶(hù)站周轉(zhuǎn)用間隙525是10．7微秒(29個(gè)片周期)；保護(hù)時(shí)間535是66．4微秒(180個(gè)片周期)；基站周轉(zhuǎn)用間隙555是25．1微秒(68個(gè)片周期)。有效間隙時(shí)間是72．3微秒，相應(yīng)于基站至基站間無(wú)阻擋距離大約是13．5英里。負(fù)荷通道(也就是用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)529)支持的速率是10，400比特／秒，D-通道527支持的速率是433．33比特／秒。
圖10A-10C是優(yōu)選的查詢(xún)消息格式圖。圖10A是通用查詢(xún)消息格式(如用于圖8的通用查詢(xún)消息401)。通用查詢(xún)消息701包括，依次為頭段區(qū)702，備用區(qū)703，地區(qū)區(qū)704，基站控制器(BSC)ID區(qū)705，基站ID區(qū)706，設(shè)備區(qū)707，系統(tǒng)類(lèi)型區(qū)708，服務(wù)提供者區(qū)709，時(shí)隙質(zhì)量區(qū)710，前向誤差校正(FEC)區(qū)711，幀控制字(FCW)區(qū)712。在優(yōu)選實(shí)施方案中，頭段區(qū)702是23位長(zhǎng)，備用區(qū)703是16位長(zhǎng)，地區(qū)區(qū)704是40位長(zhǎng)，BSC ID區(qū)705是16位長(zhǎng)，基站ID區(qū)706是32位長(zhǎng)，設(shè)備長(zhǎng)707是32位長(zhǎng)，系統(tǒng)類(lèi)型區(qū)708是8位長(zhǎng)，服務(wù)提供者區(qū)709是16位長(zhǎng)，時(shí)隙質(zhì)量區(qū)710是8位長(zhǎng)，F(xiàn)EC區(qū)711是32位長(zhǎng)，幀控制字區(qū)712是16位長(zhǎng)，總共239位。
頭段區(qū)702識(shí)別出消息類(lèi)型，將用圖11A作更完整的描述。地區(qū)區(qū)704識(shí)別出特定的基站104的呼叫地區(qū)，用戶(hù)站102可以從一個(gè)基站104服務(wù)區(qū)移動(dòng)到同一地區(qū)的另一個(gè)基站不需要中間重新注冊(cè)。BSCID區(qū)705是一個(gè)唯一識(shí)別基站控制器105的序列?；綢D區(qū)706是唯一識(shí)別基站104的序列，設(shè)備區(qū)707描述出基站104提供的服務(wù)(例如，以太網(wǎng)出入口，總的數(shù)據(jù)容量，語(yǔ)音增強(qiáng)，等)。設(shè)備區(qū)707可以包括一個(gè)副區(qū)，指明那一個(gè)用戶(hù)站102被允許接入通道(例如，只是911呼叫電話(huà)，或帶有特定入口碼的用戶(hù)站102)。系統(tǒng)類(lèi)型區(qū)708識(shí)別與基站104有關(guān)的系統(tǒng)類(lèi)型。服務(wù)提供者區(qū)709識(shí)別操作基站104的PCS服務(wù)提供者，時(shí)隙質(zhì)量區(qū)710依據(jù)干擾指明時(shí)隙的相對(duì)質(zhì)量。通常，數(shù)字越低，時(shí)隙質(zhì)量越好。FEC區(qū)711用于前向誤差校正。FCW區(qū)712用于誤差檢測(cè)，在一種實(shí)施方案中，包括按以下算法確定的序列1．計(jì)算種子多項(xiàng)式SDP被發(fā)生器多項(xiàng)式GRP模2除的余數(shù)R1；2．計(jì)算X16的乘積P和FCW區(qū)710前的消息701的內(nèi)容；3．計(jì)算發(fā)生器多項(xiàng)式GNP被步驟2得出的乘積P模2除的余數(shù)R2；4．計(jì)算余數(shù)R1和余數(shù)R2的模2和S；5．計(jì)算和S的反碼，其結(jié)果將在FCW區(qū)710中發(fā)送。
在一最佳實(shí)施方案中，種子多項(xiàng)式SDP是Xk(X15+X14+X13+X12+X11+X10+X9+X8+X7+X6+X5+X4+X3+X2+X1+1)發(fā)生器多項(xiàng)式GRP為X16+X12+X5+1圖10B是專(zhuān)用查詢(xún)消息格式圖(如用于圖8的專(zhuān)用查詢(xún)消息)。專(zhuān)用查詢(xún)消息720包括，依次為頭段區(qū)721，相關(guān)ID區(qū)722，原因區(qū)723，個(gè)人標(biāo)識(shí)符(PID)區(qū)724，空間(OTA)地圖類(lèi)型區(qū)725，OTA地圖區(qū)726，備用區(qū)727，時(shí)隙質(zhì)量區(qū)728，前向誤差標(biāo)正區(qū)729，F(xiàn)CW區(qū)730，在一最佳實(shí)施方案中，頭段區(qū)721是23位長(zhǎng)，相關(guān)ID區(qū)722是8位長(zhǎng)，原因區(qū)723是8位長(zhǎng)，PID區(qū)724是72位長(zhǎng)，OTA地圖類(lèi)型區(qū)725是8位長(zhǎng)，OTA地圖區(qū)726是32位長(zhǎng)，備用區(qū)727是32位長(zhǎng)，時(shí)隙質(zhì)量區(qū)728是8位長(zhǎng)，F(xiàn)EC區(qū)729是32位長(zhǎng)，F(xiàn)CW區(qū)730是16位長(zhǎng)，總共239位。
頭段區(qū)721，時(shí)隙質(zhì)量區(qū)728，F(xiàn)EC區(qū)729，F(xiàn)CW區(qū)730與圖10A描述的類(lèi)似的區(qū)相似。相關(guān)ID區(qū)722用于臨時(shí)標(biāo)識(shí)分配到一個(gè)特定用戶(hù)站102一個(gè)或一個(gè)以上通道(也就是時(shí)隙)。相關(guān)ID數(shù)是指定為通話(huà)的持續(xù)時(shí)間，在一次通話(huà)結(jié)束時(shí)被另一個(gè)用戶(hù)站102釋放以便再使用；相關(guān)ID數(shù)在一次接通中也可被改變。為廣播用時(shí)，特定的相關(guān)ID數(shù)可由基站104保留。原因區(qū)723指明在執(zhí)行前一次為特定用戶(hù)站102發(fā)信號(hào)通信操作期間產(chǎn)生誤差的原因。因此原因區(qū)723消息的解釋可以依據(jù)所包含的信號(hào)通信的類(lèi)型。可能的原因消息包括，例如，用戶(hù)站102來(lái)注冊(cè)或注冊(cè)未被接收，呼叫未被接通或未能完成。PID區(qū)724包括唯一識(shí)別用戶(hù)(例如用戶(hù)站102)的個(gè)人標(biāo)識(shí)符數(shù)。OTA映象區(qū)725規(guī)定后續(xù)的OTA映象區(qū)726中映象的類(lèi)型(例如超幀，副幀等)，OTA映象區(qū)726描繪了特定用戶(hù)站102的時(shí)隙映象。OTA映象區(qū)726的格式取決于映象的類(lèi)型。
圖10C是查詢(xún)響應(yīng)消息格式圖(如用于圖8的通用查詢(xún)響應(yīng)404或?qū)Ｓ貌樵?xún)響應(yīng)405)。查詢(xún)響應(yīng)消息740包括，依次為頭段區(qū)741，第一備用區(qū)742，PID區(qū)743，服務(wù)提供者區(qū)744，等級(jí)區(qū)745，用戶(hù)能力區(qū)746，第二備用區(qū)747，F(xiàn)EC區(qū)748，和FCW區(qū)749，在一最佳實(shí)施方案中，頭段區(qū)741是17位長(zhǎng)，第一備用區(qū)742是16位長(zhǎng)，PID區(qū)743是72位長(zhǎng)，服務(wù)提供者區(qū)744是16位長(zhǎng)，等級(jí)區(qū)745是16位長(zhǎng)，用戶(hù)能力區(qū)746是16位長(zhǎng)，第二備用區(qū)747是32位長(zhǎng)，F(xiàn)EC區(qū)748是32位長(zhǎng)，F(xiàn)CW區(qū)749是16位長(zhǎng)，總共233位。
頭段區(qū)741識(shí)別消息。在圖11B中有更完全的描述。PID區(qū)743，F(xiàn)EC區(qū)748和FCW區(qū)746分別與圖10B描述的PID區(qū)724，F(xiàn)EC區(qū)729和FCW區(qū)730類(lèi)似。服務(wù)提供者區(qū)744識(shí)別用戶(hù)站102希望使用的PCS服務(wù)提供者。等級(jí)區(qū)745可包括一個(gè)等級(jí)類(lèi)型子區(qū)和一個(gè)等級(jí)信息子區(qū)。等級(jí)類(lèi)型子區(qū)指明用戶(hù)站等級(jí)類(lèi)型(例如，GSM或DCS1900等級(jí)類(lèi)型，IS-41等級(jí)類(lèi)型等)。等級(jí)信息子區(qū)提供運(yùn)行信息，例如包括修正水平，可用的密碼算法，短消息容量，省略標(biāo)記及相-2誤差處理能力，功率等級(jí)，連續(xù)／不連續(xù)發(fā)送，帶寬(例如，20MHz或25MHz)，和額定功率水平。用戶(hù)能力區(qū)746識(shí)別用戶(hù)站102中呈現(xiàn)的特性(如，是否用戶(hù)站102能接收傳真或連通數(shù)據(jù)，是否用戶(hù)站102有能力譯密碼等)。
圖11A和11B是優(yōu)選查詢(xún)消息頭段格式圖。圖11A是基站查詢(xún)消息(如圖8的通用查詢(xún)消息401或?qū)Ｓ貌樵?xún)消息402)的查詢(xún)消息頭段格式圖。查詢(xún)消息頭段801包括基站／移動(dòng)式指示器(B／M)標(biāo)志802擴(kuò)展協(xié)議(E)標(biāo)志803，打包類(lèi)型區(qū)804，功率調(diào)節(jié)(PWR)區(qū)805，對(duì)稱(chēng)性區(qū)806，D-通道抑制(DCS)標(biāo)志807，虛時(shí)隙(VS)標(biāo)志808，時(shí)隙或通道使用(CU)區(qū)809，時(shí)隙指針區(qū)810，誤差檢查與校正(ARQ)區(qū)811，和頭段幀控制字(HCF)區(qū)812。在優(yōu)選實(shí)施方案中，B／M指示器標(biāo)志802，E標(biāo)志803，PWR區(qū)805，DCS標(biāo)志807和VS標(biāo)志808是每個(gè)1位長(zhǎng)，打包類(lèi)型區(qū)804和對(duì)稱(chēng)性區(qū)是每個(gè)2位長(zhǎng)，CU區(qū)809和ARQ區(qū)是每個(gè)3位長(zhǎng)，時(shí)隙指針區(qū)810和頭段HCF區(qū)812是每個(gè)4位長(zhǎng)，總共23位。頭段801的第24位在建立RF線(xiàn)路中是“無(wú)效”的，這是由于發(fā)送每個(gè)符號(hào)碼的6位數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用不同的相位編碼方法。
B／M指示器標(biāo)志802指明消息的始發(fā)者是用戶(hù)站102還是基站104。E標(biāo)志是用來(lái)指明是否擴(kuò)展協(xié)議正在使用。消息包類(lèi)型區(qū)804指明依據(jù)以下的表8-1A，四種消息包類(lèi)型中那一種正在使用。
表8-1A消息包區(qū)消息包類(lèi)型00 正常通信01 專(zhuān)用查詢(xún)10 控制(發(fā)信號(hào))通信11 通用查詢(xún)，或通用響應(yīng)消息包類(lèi)型區(qū)804也提供使用D-區(qū)557的指示，如下的表8-1B所示。
表8-1B消息包區(qū)D-區(qū)使用情況00D-通道01相關(guān)ID10相關(guān)ID11保留PWR區(qū)805是一組從基站104發(fā)往用戶(hù)站102的串聯(lián)式二進(jìn)制信息流，用來(lái)控制用戶(hù)站102發(fā)射機(jī)的功率水平當(dāng)每個(gè)基站至用戶(hù)站的消息在用戶(hù)站102接收到后，上個(gè)消息的PWR二進(jìn)制信息與本次的PWR二進(jìn)制信息一起分析，以確定是否用戶(hù)站102發(fā)射機(jī)的功率水平應(yīng)該提高，降低或保持不變。因此，功率控制操作要求用戶(hù)站102在采取任何動(dòng)作以前至少接收到兩個(gè)連續(xù)的基站用戶(hù)的消息，采取的動(dòng)作按以下表8-2執(zhí)行。
表8-2上次位本次位 動(dòng)作00 降低發(fā)射機(jī)功率11 增加發(fā)射機(jī)功率01 保持功率不變10 保持功率不變遺漏任意保持功率不變遺漏任意保持功率不變根據(jù)在PWR區(qū)805中接收的命令執(zhí)行功率增加或減少的量可是一個(gè)固定的或預(yù)置的值--例如，每個(gè)時(shí)間幀301 1dB(如果用戶(hù)站102是在每個(gè)時(shí)間幀301的多重時(shí)隙302中發(fā)送，則增減的動(dòng)作可更頻繁些)。僅用1位來(lái)作PWR區(qū)805節(jié)省了基站至用戶(hù)消息頭段553中的空間，這種性能是適宜的，因?yàn)橥ǔＹ|(zhì)量監(jiān)測(cè)提供了充分的反饋信息來(lái)采用小的功率調(diào)節(jié)檔，而沒(méi)有充分的反饋信號(hào)可以有把握采用大的功率調(diào)節(jié)檔。然而，在一個(gè)特定基站104的通常地理區(qū)域內(nèi)，僅有一個(gè)用戶(hù)站102在給定的時(shí)隙302中發(fā)送，當(dāng)在未使用時(shí)分技術(shù)的CDMA系統(tǒng)中工作時(shí)，為了避免蜂窩間干擾去嚴(yán)格控制用戶(hù)站102的功率是不需要的。
對(duì)稱(chēng)性區(qū)806是基站104用來(lái)授與用戶(hù)站102帶寬的，帶寬授與應(yīng)用到通道中的下一個(gè)時(shí)隙302(或618)，對(duì)稱(chēng)性區(qū)806的內(nèi)容可依據(jù)以下的表8-3作解釋。
表8-3對(duì)稱(chēng)性位 意義00 對(duì)稱(chēng)帶寬許可，每個(gè)方向授于一半帶寬01 授與用戶(hù)站102最大帶寬，而基站104是最小帶寬10 基站104被授與最大帶寬，而用戶(hù)站102是最小帶寬11 廣播模式，整個(gè)帶寬授于基站104，沒(méi)有用戶(hù)站102消息包。
DCS標(biāo)志807指明對(duì)當(dāng)前的消息使用D-通道。DCS標(biāo)志設(shè)置為1表明D-通道不能保留用于負(fù)荷通道(B-通道)。若設(shè)置為別的值表明D-通道能夠作別的用，VS標(biāo)志808表明基站104是否正在使用虛時(shí)隙模式。如果虛時(shí)隙模式是有效的，(如，采用圖6的時(shí)隙結(jié)構(gòu))，那末所用的用戶(hù)站102進(jìn)行發(fā)送要比VS模式無(wú)效時(shí)提早一個(gè)時(shí)隙。
CU區(qū)809表明基站104相對(duì)時(shí)隙的用法，在優(yōu)選實(shí)施方案中，CU區(qū)的內(nèi)容按下面的表8-4作出規(guī)定。
表8-4CU區(qū)內(nèi)容 用法000無(wú)通道可用尋找別的基站001一個(gè)通道可用僅有911呼叫010兩個(gè)通道可用991呼叫或僅用轉(zhuǎn)交011少量通道可用等級(jí)控制對(duì)注冊(cè)與始發(fā)有效100接近全部通道可用出入口無(wú)限制101約半數(shù)通道可用出入口無(wú)限制110部分通道可用出入口無(wú)限制111全部時(shí)隙可用出入口無(wú)限制其中等級(jí)控制對(duì)注冊(cè)和呼叫始端是有效的，出入口平衡與負(fù)載平衡等級(jí)可在通用查詢(xún)消息的設(shè)備區(qū)707中識(shí)別(見(jiàn)圖10A)。
時(shí)隙指針區(qū)810一個(gè)指針，用于識(shí)別在當(dāng)前基站／用戶(hù)消息包交換中所用的下一個(gè)時(shí)隙。用戶(hù)站102必須在指明的時(shí)隙中發(fā)送以繼續(xù)交換。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，時(shí)隙指針區(qū)810可以取十六個(gè)不同值中任意一個(gè)(如，二進(jìn)制數(shù)0至15)，每個(gè)值表明離用戶(hù)站102正在其中發(fā)送的當(dāng)前時(shí)隙的時(shí)隙數(shù)。例如，值0表示用戶(hù)站102在相同的時(shí)隙中發(fā)送(如使用固定帶寬，則在下一幀；如使用副幀，則在以后的幾個(gè)幀)。值1表示用戶(hù)站102在當(dāng)前時(shí)間幀的下一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送。值2表示用戶(hù)站102在當(dāng)前時(shí)間幀的下二個(gè)時(shí)隙中發(fā)送，依此類(lèi)推。
ARQ區(qū)811讓接收機(jī)構(gòu)(基站104或用戶(hù)站102)校正消息誤差。
ARQ區(qū)811包括三個(gè)子區(qū)，每個(gè)子區(qū)占1位(1)“ARQ被要求”子區(qū)，它表明對(duì)于要發(fā)送的消息，ARQ是否被要求；(2)“ACK”子區(qū)，它表明消息發(fā)送者是否正確地接收到上一次發(fā)送的消息；(3)“消息數(shù)”子區(qū)，它表明當(dāng)前消息的消息數(shù)(0或1)，不管ARQ被要求位是否設(shè)置，ACK子區(qū)與消息數(shù)子區(qū)是始終采用的。
如ARQ被要求(由ARQ被要求位的值決定)，那末接收機(jī)構(gòu)執(zhí)行以下步驟(1)將接收到的消息的消息數(shù)子區(qū)與前一次接收到的消息的消息數(shù)子區(qū)作比較，如果它們是相同的，則沒(méi)有新信息。
(2)檢查接收到的消息的ACK子區(qū)，如果值是NAK(表明消息的發(fā)送者沒(méi)有正確地接收上一次的消息)，那末接收機(jī)構(gòu)重發(fā)老的數(shù)據(jù)消息；否則發(fā)出新的數(shù)據(jù)消息。
(3)每次新數(shù)據(jù)消息發(fā)出，將消息數(shù)子區(qū)位取反。
(4)如果接收到的消息帶有FCW誤差(正如用圖10A已解釋過(guò))，或根本就沒(méi)有接收到消息，那末接收機(jī)構(gòu)重發(fā)老數(shù)據(jù)消息，將ACK子區(qū)設(shè)置為NAK。
頭段HCF區(qū)812用于對(duì)12個(gè)前置位(也就是消息頭段的前置位)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)。
圖11B是用于查詢(xún)響應(yīng)消息(如圖8的通用查詢(xún)響應(yīng)404或?qū)Ｓ貌樵?xún)響應(yīng)405)的查詢(xún)消息頭段格式圖。查詢(xún)響應(yīng)頭段820包括基站／移動(dòng)式指示器(B／M)標(biāo)志821，擴(kuò)展協(xié)議(E)標(biāo)志822，消息包類(lèi)型區(qū)823，PWR區(qū)824，對(duì)稱(chēng)性區(qū)825，DCS標(biāo)志826，備用區(qū)827，ARQ區(qū)828，和頭段幀控制字(HCF)區(qū)829，在優(yōu)選實(shí)施方案中，B／M指示器標(biāo)志821，E標(biāo)志822，DCS標(biāo)志826是每個(gè)1位長(zhǎng)，消息包類(lèi)型區(qū)823，對(duì)稱(chēng)性區(qū)825，和備用區(qū)每個(gè)2位長(zhǎng)，ARQ區(qū)828是3位長(zhǎng)，HCF區(qū)829是4位長(zhǎng)，總共17位。由于使用不同的相位編碼發(fā)送每個(gè)6位的符號(hào)碼，在建立RF線(xiàn)路中第18位是損失掉了。
B／M指示器標(biāo)志821，E標(biāo)志822，消息包類(lèi)型區(qū)823，PWR區(qū)824，DCS標(biāo)志826，ARQ區(qū)828和HCF區(qū)采用的目的與示于圖11A的基站頭段中相對(duì)應(yīng)的區(qū)是相同的。在用戶(hù)站102頭段中對(duì)稱(chēng)性區(qū)825的內(nèi)容可由下面的表8-5來(lái)解釋。
表8-5對(duì)稱(chēng)性區(qū) 意義00下一個(gè)時(shí)隙要求對(duì)稱(chēng)帶寬01下一個(gè)時(shí)隙要求最大帶寬10，11(目前未用)圖12A是以八個(gè)一組的格式表示的基站信息包圖，它們已在圖9B和11A中作過(guò)一般性的描述。圖12B是以八個(gè)一組的格式表示的用戶(hù)站信息包圖，它們已在圖9C和11B中作過(guò)一般性的描述。
可以使用M-ary擴(kuò)譜技術(shù)將數(shù)據(jù)在基站104與用戶(hù)站102之間傳送。合適的M-ary擴(kuò)譜發(fā)送與接收技術(shù)描述于，例如，美國(guó)專(zhuān)利NO．5，022，047和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO．08／484，007之中，提交日期1995．6．7。在一最佳實(shí)施方案中，基站104和用戶(hù)站102每個(gè)都發(fā)送一個(gè)M-ary直接序列擴(kuò)譜信號(hào)，M=6，采用32片擴(kuò)譜碼(稱(chēng)為“符號(hào)碼”)。32個(gè)不同的符號(hào)碼用來(lái)代表最多32個(gè)不同的數(shù)據(jù)符號(hào)，每個(gè)包括5位數(shù)據(jù)；相位編碼也被優(yōu)先采用來(lái)發(fā)送每個(gè)符號(hào)碼的第6個(gè)數(shù)據(jù)位。用于發(fā)送每個(gè)符號(hào)碼的附加信息位的相位編碼技術(shù)描述于，例如，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO．08／984，007之中。
因?yàn)榛绢^段區(qū)553被安置在基站發(fā)送數(shù)據(jù)格式551中的第一區(qū)，它從第一個(gè)被發(fā)送的數(shù)據(jù)符號(hào)中失去了第一位(該數(shù)據(jù)符號(hào)是用不同的編碼技術(shù)發(fā)送的)。因此，基站頭段區(qū)553，它包括四個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)，23位長(zhǎng)。第一個(gè)符號(hào)包括五個(gè)數(shù)據(jù)位，以后的三個(gè)符號(hào)每個(gè)包括六個(gè)數(shù)據(jù)位，同樣地，因?yàn)橛脩?hù)頭段區(qū)523被安置在用戶(hù)發(fā)送數(shù)據(jù)格式521中的第一區(qū)，它從第一個(gè)被發(fā)送的數(shù)據(jù)符號(hào)中失去了第一位。因此，用戶(hù)頭段區(qū)523包括三個(gè)符號(hào)，17位長(zhǎng)。第一個(gè)符號(hào)包括五個(gè)數(shù)據(jù)位，以后的二個(gè)符號(hào)每個(gè)包括六個(gè)數(shù)據(jù)位。
在一種實(shí)施方案中，用戶(hù)站102可以包括多重頻帶和／或多重模式運(yùn)行的移動(dòng)式手機(jī)。用戶(hù)站102可以是多重模式的，它們既能夠擴(kuò)譜(即寬帶)通信，也能夠窄帶通信。用戶(hù)站102可以是這種意義上的多頻段，即它可以設(shè)置在許多不同的頻率上工作，譬如是得到特許的或未得到特許的PCS頻段中的一些頻率。用戶(hù)站102可以在第一種頻段上的一種模式中(如寬帶)工作，也可以第二種頻段上的另一種模式(如窄帶)中工作。
作為一個(gè)例子，用戶(hù)站102可以設(shè)置成工作在1850與1990MHz的許多頻率上，頻率之間相隔步距是不連續(xù)的。每個(gè)用戶(hù)站102可以裝有可編程的頻率合成器，允許在其中任一頻率上接收和／或發(fā)送。在特定的實(shí)施方案中，可編程頻率步距在GSM頻帶內(nèi)的增量是200KHz(對(duì)于GSM或窄帶通信)或1．8MHz(對(duì)于擴(kuò)譜通信)。用戶(hù)站102也可配置成在同步帶1920和1930MHz之間工作，第一通道的中心頻率是1920．625MHz，在同步帶的其余部分上通道間隔是1．25MHz。
關(guān)于雙模式和雙頻段通信的進(jìn)一步的信息敘述在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO．08／483，514之中，提交日期1995，6，7。
在一種實(shí)施方案中，為了幫助基站104選擇與用戶(hù)站102通信的天線(xiàn)，通道信息需要監(jiān)測(cè)。通道信息也能使基站104調(diào)節(jié)自己的輸出功率和用戶(hù)站102的輸出功率。
時(shí)分雙工允許在基站104與用戶(hù)站102執(zhí)行發(fā)送與接收功能時(shí)使用公共天線(xiàn)，典型的做法是不需要天線(xiàn)雙工器。公共天線(xiàn)可用于發(fā)送與接收。這是因?yàn)檫@些功能對(duì)每個(gè)用戶(hù)站102與基站104在時(shí)間上是分開(kāi)的。公共天線(xiàn)的使用簡(jiǎn)化了基站104與用戶(hù)站102的終端設(shè)計(jì)?；?04最好包括一組基站天線(xiàn)提供天線(xiàn)分集，基站104包括電子部件，用來(lái)選擇在每個(gè)時(shí)隙302期間，與每個(gè)用戶(hù)站102通信所用的最佳天線(xiàn)?；?04可以在許多基站天線(xiàn)中每個(gè)天線(xiàn)上同時(shí)(由于反射或多徑效應(yīng)可能略有先后)接收一個(gè)用戶(hù)的發(fā)送信號(hào)(例如在一個(gè)時(shí)隙302的用戶(hù)段305期間發(fā)出的用戶(hù)至基站的消息)。每個(gè)基站天線(xiàn)聯(lián)到各自的基站接收機(jī)上，分析接收到的用戶(hù)發(fā)送信號(hào)的質(zhì)量，并且給基站104中的處理器提供質(zhì)量標(biāo)度。基站104比較每個(gè)基站接收機(jī)產(chǎn)生的質(zhì)量標(biāo)度，選擇蝦仁質(zhì)量的接收機(jī)輸出信號(hào)。用這種方式為每個(gè)用戶(hù)站102選出最合適的基站天線(xiàn)。由選出的接收機(jī)輸出信號(hào)得出的質(zhì)量標(biāo)度為基站104與特定的用戶(hù)站102間的通信信道提供了一個(gè)特征值。
當(dāng)基站104向一個(gè)特定的用戶(hù)站102發(fā)送時(shí)，選擇最合適的基站天線(xiàn)去發(fā)送。天線(xiàn)與發(fā)送功率水平寧可這樣來(lái)選擇，使其與基站104至用戶(hù)站102的傳輸通道的特性匹配?；?04可以選擇與接收用戶(hù)發(fā)送305相同的基站天線(xiàn)作為它的發(fā)送天線(xiàn)。因?yàn)榛?04可以在具有接收用戶(hù)站102信號(hào)最佳質(zhì)量的天線(xiàn)上接收和發(fā)送，用戶(hù)站102從天線(xiàn)分集中受益，即使它并沒(méi)有多重天線(xiàn)。因?yàn)榛?04在接收用戶(hù)發(fā)送后很快就發(fā)送，只有很少的時(shí)間滯后，因此在基站104發(fā)送信號(hào)前，通道特性不會(huì)有很大的改變。
在分配到查詢(xún)通路301中特定用戶(hù)站102的每一個(gè)后續(xù)的時(shí)隙302期間，基站104根據(jù)用戶(hù)站最近的發(fā)送過(guò)程得出的通道特性數(shù)據(jù)，基站104再次為基站發(fā)送選擇天線(xiàn)與功率水平(例如，在時(shí)隙302的基站段306期間發(fā)出基站至用戶(hù)的消息)。
基站104是一個(gè)時(shí)隙一個(gè)時(shí)隙地控制其輸出功率。為了做到這一點(diǎn)，基站104有措施來(lái)確定用戶(hù)站102的功率設(shè)置。可是，因?yàn)閱为?dú)一個(gè)基站104在查詢(xún)回路期間能和許多用戶(hù)站102通信，它們每一個(gè)離基站104的距離可以是接近零直至蜂窩103的半徑，要讓基站發(fā)射機(jī)輸出功率如此控制，使得在每個(gè)時(shí)隙302期間，在每個(gè)用戶(hù)站102上接收到的功率水平保持幾乎不變可能是不實(shí)際的，很大程度上是由于這樣的事實(shí)，即每個(gè)時(shí)隙302(如，大約每1153μs)在基站發(fā)送輸出功率方面有較大變化(如，大于40dB)是必要的。作為一個(gè)以時(shí)隙302為基礎(chǔ)，在一個(gè)時(shí)隙302上提供功率控制的替代方案，在基站104上輸出功率控制可以換成在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔上平均而不是每個(gè)時(shí)隙302。
隨著在時(shí)隙302的用戶(hù)段305期間接收到用戶(hù)站發(fā)送信號(hào)，基站104確定接收到的信號(hào)的質(zhì)量，它包括，例如，接收到的功率及信號(hào)噪聲比或信號(hào)干擾比。在時(shí)隙302的后面部分中的基站段306期間，在一種實(shí)施方案中，基站104發(fā)出消息至用戶(hù)站102，指明由基站104接收到的信號(hào)質(zhì)量，并且，如果需要的話(huà)，命令用戶(hù)站102調(diào)節(jié)其功率。根據(jù)接收到的信號(hào)的質(zhì)量，在一種實(shí)施方案中，基站104發(fā)命令給用戶(hù)站102，讓其按某個(gè)離散值(如最小步距3dB)相對(duì)于當(dāng)前設(shè)置改變(增加或減小)發(fā)射功率，直到基站104接收到的用戶(hù)發(fā)送質(zhì)量在可接收的閾值以上，一種優(yōu)選的功率控制方法用在圖8A中示出的PWR區(qū)805來(lái)描述。
一種最佳的從基站104發(fā)往用戶(hù)站102的功率調(diào)節(jié)命令是依照本文前面部分提到的表8-2編碼而成的。雖然將最佳值已列于表8-2中，功率控制命令的級(jí)數(shù)和級(jí)間的差別可以隨各種應(yīng)用情況和系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)不同而變化。
雖然以上的功率調(diào)節(jié)與天線(xiàn)分集技術(shù)是以圖6實(shí)施方案中的特性作一般性地描寫(xiě)。所描述的技術(shù)同樣可用于圖7的實(shí)施方案。
本發(fā)明的方向是針對(duì)簡(jiǎn)化在通信系統(tǒng)的定時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)快速控制的勤務(wù)。轉(zhuǎn)交，建立通信或時(shí)隙交換等工作可以采用間隔小于一個(gè)時(shí)間幀的多重時(shí)隙來(lái)快速地完成。在這樣的方式中，控制勤務(wù)利用未使用的時(shí)隙，這樣可避免對(duì)于每一次在基站104和用戶(hù)站102之間交換消息不得不等待整整一個(gè)時(shí)間幀。因此，備用的資源可用于加快控制勤務(wù)的處理。
在一最佳實(shí)施方案中，用戶(hù)站102在時(shí)隙302(或虛時(shí)隙618)中先于基站104發(fā)送消息，時(shí)隙指針讓用戶(hù)站102知道下一個(gè)可用的時(shí)隙302。否則，用戶(hù)站102在通用查詢(xún)消息401收到以前是不可能知道是否有一個(gè)特定的時(shí)隙可用于通信，這樣，在響應(yīng)通用查詢(xún)消息401之前，典型的做法是必須等待整整一個(gè)查詢(xún)回路。
可用時(shí)隙302的消息也在專(zhuān)用查詢(xún)消息402中應(yīng)用OTA映象區(qū)726傳遞給用戶(hù)站102。正如以前提到的，OTA映象區(qū)726描述了相對(duì)于一個(gè)特定用戶(hù)站102的時(shí)隙映象。因此，對(duì)于一個(gè)有十六個(gè)時(shí)隙302的時(shí)間幀301，在一種實(shí)施方案中，OTA映象區(qū)726包括16位。每位可以設(shè)置為第一個(gè)值(如“1”)，表明與這位有關(guān)的時(shí)隙302是不可用的；可以設(shè)置為第二個(gè)值(如，“0”)，表明與這位有關(guān)的時(shí)隙302可用于通信。優(yōu)先的做法是，從相對(duì)于用戶(hù)站102的當(dāng)前時(shí)隙302的立場(chǎng)來(lái)說(shuō)明時(shí)隙的使用……這就是第1位是與隨后的時(shí)隙有關(guān)，第2位與下一個(gè)時(shí)隙有關(guān)，第3位與再下一個(gè)時(shí)隙有關(guān)，依次類(lèi)推。另一種替代方案是，從相對(duì)于一個(gè)固定參考點(diǎn)的角度來(lái)說(shuō)明時(shí)隙的使用，例如時(shí)間幀301的起點(diǎn)，在這種情況下。用戶(hù)站102需要有相對(duì)于時(shí)間幀301的起點(diǎn)的信息。
圖13是依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案中集成基站850的方框圖。集成基站850包括按第一種TDMA或TDD協(xié)議工作的第一種基站單元852，和按第二種TDMA或TDD協(xié)議工作的第二種基站單元853。第一種基站單元852與第二種基站單元853，最佳的做法是工作在相同或重疊的地理區(qū)域。第一基站單元852和第二基站單元853示于圖13的分開(kāi)的方框中，它們實(shí)際上可能是放在同一個(gè)單元中。另一種替代做法是，它們的實(shí)際位置是分開(kāi)的，不過(guò)互相靠得很近。
第一基站單元852包括處理器860，全球定位衛(wèi)星(GPS)接收機(jī)861，鐘發(fā)生器862，和自由時(shí)隙指示器863。第二基站單元853包括處理器870和自由時(shí)隙指示器873。第一基站單元852與第二基站單元853在通信線(xiàn)路869上通信。如果第一基站單元852與第二基站單元853是并置的，它們可以分享相同的天線(xiàn)或天線(xiàn)組(未示出)。
在最佳實(shí)施方案中，第一基站單元852是按照?qǐng)D6扼要描述的通信協(xié)議進(jìn)行通信(或者圖7，包括圖8至圖12B；今后一起稱(chēng)為“圖6通信協(xié)議”，或“圖6的TDD協(xié)議”，或簡(jiǎn)稱(chēng)為“TDD協(xié)議”)，第二基站單元853是按照GSM協(xié)議通信的。本發(fā)明的一個(gè)方面就是往第一基站單元852和第二基站單元853及由第一基站單元852和第二基站單元853來(lái)的通信之間的干擾是依照預(yù)定的定時(shí)型式，在時(shí)間上分開(kāi)通信來(lái)避免的。
尤其是，每個(gè)基站單元852，853來(lái)和去的通信是按照包含每種通信協(xié)議一個(gè)或一個(gè)以上時(shí)間幀的定時(shí)型式進(jìn)行的。這樣的定時(shí)型式今后通常稱(chēng)它為時(shí)間幀，在此將作更完全的解釋。
組合時(shí)間幀的一些例子示于圖15和圖16，在圖15和圖16的每一種組合時(shí)間幀中，通常一部分組合時(shí)間幀分成按第一種協(xié)議使用的時(shí)隙，其余部分組合時(shí)間幀分成按第二種協(xié)議使用的時(shí)隙。圖14是兩種不同協(xié)議的時(shí)間幀的比較圖，圖15和圖16的組合時(shí)間幀就是由它們得到的。圖14中示出了標(biāo)記為“類(lèi)型-1”的第一時(shí)間幀901。第一時(shí)間幀901包括許多時(shí)隙902。在圖14中沿著同樣的時(shí)間軸示出了標(biāo)記為“類(lèi)型-2”的第二時(shí)間幀911。第二時(shí)間幀911也包括許多時(shí)隙912。在圖14中，第一時(shí)間幀901的時(shí)隙902標(biāo)記為“TS”，后面跟著兩個(gè)數(shù)字(例如，TS00，TS01，TS02，…，TS15)，而第二時(shí)間幀911的時(shí)隙912標(biāo)記為“TS”，后面跟著一個(gè)數(shù)字(例如，TS1，TS2，TS3，…，TS7)。應(yīng)該說(shuō)明的是，圖14的時(shí)隙是從“0”或“00”開(kāi)始記數(shù)的，而圖6和圖7中時(shí)隙圖是從“1”開(kāi)始記數(shù)的；對(duì)于特定的圖選用特定的起始參考數(shù)字沒(méi)有什么別的含義。
在一最佳實(shí)施方案中，第一時(shí)間幀901規(guī)定為T(mén)DD通信協(xié)議的一部分，特別是圖6的TDD協(xié)議，在同樣的優(yōu)選實(shí)施方案中，第二時(shí)間幀911規(guī)定為GSM協(xié)議的一部分，正如以前用圖3描述過(guò)的那樣，在最佳實(shí)施方案中，第一時(shí)間幀901的持續(xù)時(shí)間為18．46毫秒，第二時(shí)間幀911的持續(xù)時(shí)間為4．615毫秒。因此，四個(gè)第二時(shí)間幀911總的持續(xù)時(shí)間和單個(gè)第一時(shí)間幀901相同。在一最佳實(shí)施方案中，第一時(shí)間幀901的每個(gè)時(shí)隙902的持續(xù)時(shí)間為1153．125微秒。第二時(shí)間幀911的每個(gè)時(shí)隙912的持續(xù)時(shí)間為576．92微秒。因此，兩個(gè)后面的時(shí)隙912總共的持續(xù)時(shí)間與單個(gè)的第一時(shí)隙902的相同。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，如圖15所示，組合時(shí)間幀925是這樣規(guī)定的，一部分組合時(shí)間幀925分配給第一種協(xié)議，一部分組合時(shí)間幀925分配給第二種協(xié)議。因此，圖15示出了第一時(shí)間幀921(即圖14的時(shí)間幀901)，其中未打上陰影的時(shí)隙922表示它們編入組合時(shí)間幀925，打上陰影的表示它們未包括在組合時(shí)間幀925中。同樣地，在圖15中示出了一套第二時(shí)間幀931(即圖14的時(shí)間幀911)，其中未打上陰影的時(shí)隙932表示它們編入組合時(shí)間幀925，打上陰影的表示它們未包括在組合時(shí)間幀925中。這樣一來(lái)，組合時(shí)間幀925包括許多不同長(zhǎng)度的時(shí)隙926，其中一些是與第一時(shí)間幀921的時(shí)隙922相應(yīng)的時(shí)隙926a，一些是與第二時(shí)間幀931的時(shí)隙932相應(yīng)的時(shí)隙926b。
在圖15中，組合時(shí)間幀925包括四個(gè)與第一時(shí)間幀921相應(yīng)的時(shí)隙926a(即，時(shí)隙TS01，TS04，TS08和TS12)，和六個(gè)與第二時(shí)間幀931相應(yīng)的時(shí)隙926b(即，時(shí)隙TS2至TS7)。由于第一時(shí)間幀921和第二時(shí)間幀931之間的定時(shí)關(guān)系，組合時(shí)間幀925的第一時(shí)隙926a每幀出現(xiàn)一次，組合時(shí)間幀925的第二時(shí)隙926b每幀出現(xiàn)四次(因?yàn)樵谙鄬?duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間里，第一時(shí)間幀921覆蓋了四個(gè)第二時(shí)間幀931)。
因?yàn)榘凑盏谝环N和第二種協(xié)議的時(shí)分通信就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是周期性的，并且在本實(shí)施方案中，第一時(shí)間幀921覆蓋第二時(shí)間幀931的持續(xù)時(shí)間四次，組合時(shí)間幀925不同長(zhǎng)短的時(shí)隙926a，926b將按照取自時(shí)間幀911和931的特定時(shí)隙通道出現(xiàn)的周期而散布開(kāi)。
特定的組合時(shí)間幀925的組合--也就是，第一時(shí)隙926a與第二時(shí)隙926b之比，即特定的階數(shù)--將與特定的系統(tǒng)需要相匹配。在較多用戶(hù)使用第一種協(xié)議(與第一時(shí)間幀921相聯(lián)系)的場(chǎng)合，與此協(xié)議有聯(lián)系的較多的時(shí)隙926a可以包含在組合時(shí)間幀925中。相反地，在較多的用戶(hù)使用第二種協(xié)議(與第二時(shí)間幀931相聯(lián)系)的場(chǎng)合，與此協(xié)議有聯(lián)系的較多的時(shí)隙926b可以包含在組合時(shí)間幀925中。
圖16是另一種具有不同的時(shí)隙946排列的組合時(shí)間幀945的示意圖，每個(gè)時(shí)隙946相應(yīng)于第一時(shí)間幀921與第二時(shí)間幀931的時(shí)隙922或932。如同圖15，第一時(shí)間幀921的時(shí)隙922未打上陰影，表示它們編入組合時(shí)間幀945，打上陰影表示它們不包括在組合時(shí)間幀945中；同樣地，來(lái)自第二時(shí)間幀931組的時(shí)隙932未打上陰影表示它們編入組合時(shí)間幀945，打上陰影表示它們不包括在組合時(shí)間幀945中。因此，組合時(shí)間幀945包括許多不同長(zhǎng)度的時(shí)隙946，其中一些是與第一時(shí)間幀921的時(shí)隙922相應(yīng)的時(shí)隙946a，另一些是與第二時(shí)間幀931的時(shí)隙932相應(yīng)的時(shí)隙946b。
在圖16中，組合時(shí)間幀945包括八個(gè)相應(yīng)于第一時(shí)間幀921的時(shí)隙926a(即，時(shí)隙TS00，TS01，TS04，TS05、TS08，TS09，TS12，和TS13)，和四個(gè)相應(yīng)于第二時(shí)間幀931的時(shí)隙926b(即，時(shí)隙TS4至TS7)。由于第一時(shí)間幀921與第二時(shí)間幀931之間的定時(shí)關(guān)系，組合時(shí)間幀945的第一時(shí)隙926a每幀出現(xiàn)一次，組合時(shí)間幀945的第二時(shí)隙926b每幀出現(xiàn)四次(因?yàn)樵谙鄳?yīng)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)第一時(shí)間幀921覆蓋了四個(gè)第二時(shí)間幀931)。
因此，比較分別示于圖15和16的組合時(shí)間幀925和945中的時(shí)隙926和946的不同排列，很顯然，時(shí)隙的不同比例可按照，例如，不同的系統(tǒng)要求來(lái)使用。這樣，在圖15中，組合時(shí)間幀925可以支持最多四個(gè)第一時(shí)隙926a的用戶(hù)和六個(gè)第二時(shí)隙926b的用戶(hù)。在圖16中，組合時(shí)間幀945可以支持最多八個(gè)第一時(shí)隙946a的用戶(hù)和四個(gè)第二時(shí)隙926b的用戶(hù)。
圖17A是一張需求遷移表，它表明所分配的時(shí)隙數(shù)改變時(shí)，每種協(xié)議可支持的用戶(hù)數(shù)的比例是如何改變的。圖17A需求遷移表的第一列950相應(yīng)于第二種協(xié)議(即，GSM協(xié)議)可支持的用戶(hù)，第二列951相應(yīng)于第一種協(xié)議(即，圖6的TDD協(xié)議)可支持的用戶(hù)，在圖17A的需求遷移表中，提供了五種不同的成對(duì)選項(xiàng)945，每一種提供的可支持GSM協(xié)議的用戶(hù)952與可支持TDD協(xié)議的用戶(hù)953的比例是不同的。正如圖17A所示，在第一個(gè)成對(duì)選項(xiàng)954下，在一個(gè)組合時(shí)間幀中，有八個(gè)GSM協(xié)議的用戶(hù)952可被支持，而支持TDD協(xié)議的用戶(hù)953數(shù)為零；在第二個(gè)成對(duì)選項(xiàng)954下，在一個(gè)組合幀中，可支持六個(gè)GSM協(xié)議的用戶(hù)952和四個(gè)TDD協(xié)議的用戶(hù)953；在第三個(gè)成對(duì)選項(xiàng)945下，可支持四個(gè)GSM協(xié)議的用戶(hù)952和八個(gè)TDD協(xié)議的用戶(hù)953；依此類(lèi)推，當(dāng)一種協(xié)議的可支持用戶(hù)數(shù)增加時(shí)，另一種協(xié)議的可支持用戶(hù)數(shù)必然下降，因?yàn)榻o一種協(xié)議分配時(shí)隙必定要減少對(duì)另一種協(xié)議可分配的時(shí)隙數(shù)。
雖然，示于圖15和16的實(shí)施方案中，每個(gè)組合時(shí)間幀925和945都和導(dǎo)出它們的兩個(gè)時(shí)間幀921與931的較長(zhǎng)者一樣長(zhǎng)，但本發(fā)明并不限于如此的安排。一般來(lái)說(shuō)，組合時(shí)間幀應(yīng)該有足夠的持續(xù)時(shí)間，使得對(duì)于導(dǎo)出組合時(shí)間幀的第一和第二時(shí)間幀都是整數(shù)。因此，例如，組合時(shí)間幀可以選為，如，60毫秒，其中第一時(shí)間幀持續(xù)時(shí)間是12毫秒，第二時(shí)間幀是20毫秒。在這種情況下，60毫秒的組合幀持續(xù)時(shí)間是既能讓一組第一時(shí)間幀為整數(shù)也能讓一組第二時(shí)間幀為整數(shù)的最佳持續(xù)時(shí)間。
在沒(méi)有如此方便的最短長(zhǎng)度可用于組合時(shí)間幀的場(chǎng)合(當(dāng)?shù)谝环N和第二種協(xié)議是獨(dú)立地由不同的部門(mén)為不同的通信系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的情況下，通常會(huì)出現(xiàn)這種情況)，可以插入一些時(shí)間間隙，使得在組合時(shí)間幀內(nèi)，每種時(shí)間幀都可為整數(shù)個(gè)。圖26是說(shuō)明這種安排的組合時(shí)間幀1085的示意圖。在圖26中，示出了一組具有第一種時(shí)間幀持續(xù)期的第一時(shí)間幀1080和相對(duì)應(yīng)的一組具有第二種時(shí)間幀持續(xù)期的第二時(shí)間幀1081。一組第一時(shí)間幀1080被許多時(shí)間間隙1082隔開(kāi)，它的持續(xù)時(shí)間是這樣選擇的，即兩個(gè)第二時(shí)間幀1081與單個(gè)第一時(shí)間幀1080加上時(shí)間間隙1082的持續(xù)時(shí)間相同。組合時(shí)間幀1085是按圖15和16所描述的同樣方式構(gòu)成的，只是在時(shí)間間隙1082期間從第一時(shí)隙1080序列中沒(méi)有通道可用。因此，在圖26的實(shí)施方案中，寧愿分配第二時(shí)間幀1081的時(shí)隙從末端開(kāi)始(也就是，在第一時(shí)間幀1080之間插入的時(shí)間間隙1082相應(yīng)的區(qū)域)，用以減少組合時(shí)間幀1085中的無(wú)用空間。因此，在組合時(shí)間幀1085中，時(shí)間間隙1082是作為“有條件的”時(shí)間間隙1086出現(xiàn)的，因?yàn)橥ǔＶ挥挟?dāng)沒(méi)有時(shí)隙可從第二時(shí)間幀1081分配到時(shí)，有條件的時(shí)間間隙1086才將包括實(shí)際的時(shí)間間隙。
雖然克服了一些由于擁有不等長(zhǎng)度的時(shí)間幀造成的問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，時(shí)間間隙的使用總會(huì)導(dǎo)致效率下降，這是因?yàn)橐徊糠謺r(shí)間線(xiàn)浪費(fèi)掉了；時(shí)間間隙的使用也會(huì)導(dǎo)致靈活性降低，這是因?yàn)榕c時(shí)間間隙相應(yīng)的部分組合時(shí)間隙只能分配給兩種定時(shí)協(xié)議中的一種。
同樣地，時(shí)間間隙可在任一種時(shí)間幀的時(shí)隙中插入，有條件地插入組合時(shí)間幀中，使得每個(gè)時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間相同，或者是最短的時(shí)隙持續(xù)時(shí)間的倍數(shù)。采用在時(shí)隙中插入時(shí)間間隔的辦法也出現(xiàn)同樣的無(wú)效率的問(wèn)題。
一種替代的辦法是，組合時(shí)間幀可以這樣來(lái)構(gòu)成，它包括兩種不同協(xié)議時(shí)隙的組合，沒(méi)有限制通常規(guī)定每組時(shí)隙的時(shí)間幀結(jié)構(gòu)。而且時(shí)間幀的組合是依據(jù)系統(tǒng)需要選取的，對(duì)于每個(gè)組合時(shí)間幀是重覆的。圖27是說(shuō)明這樣安排的組合時(shí)間幀1090示意圖。組合時(shí)間幀1090是由與第一種通信協(xié)議有聯(lián)系的時(shí)隙1091和與第二種通信協(xié)議有聯(lián)系的時(shí)隙1092組成的。圖27的實(shí)施方案盡管比圖26的效率高，在圖26中沒(méi)有導(dǎo)致潛在的時(shí)間資源浪費(fèi)的時(shí)間間隙，然而除非組合時(shí)間幀長(zhǎng)度等于整數(shù)個(gè)各種通信協(xié)議的時(shí)間幀，時(shí)隙1091，1092是取自這些時(shí)間幀，否則其定時(shí)結(jié)構(gòu)是不容易適應(yīng)的，并且難以集成到不同的用戶(hù)環(huán)境中。
因此，示于圖15和16的組合時(shí)間幀結(jié)構(gòu)是最佳的(即，在每種組合時(shí)間幀925和945中，每種時(shí)間幀921和931都是整數(shù)個(gè))，這是由于它們相對(duì)容易根據(jù)用戶(hù)需要改變對(duì)于第一種協(xié)議與第二種協(xié)議時(shí)隙的比例，不需要改變組合時(shí)間幀長(zhǎng)度或做其它內(nèi)部定時(shí)調(diào)節(jié)。圖17A和17B的需求遷移表說(shuō)明了第一種協(xié)議的時(shí)隙與第二種時(shí)隙的比例是如何依據(jù)特定的成對(duì)選項(xiàng)相對(duì)容易地作修改，而不需要改變組合時(shí)間幀的長(zhǎng)度。
回到圖13，第一基站單元952是在與時(shí)間幀921或931之一相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙926上通信的(如，相應(yīng)于第一時(shí)間幀921的時(shí)隙926a)，第二基站單元953是在與時(shí)間幀921或931的另一個(gè)相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙926上通信的(如，相應(yīng)于第二時(shí)間幀931的時(shí)隙926b)，因此，每個(gè)基站單元852，853和用戶(hù)站102通信是依據(jù)分配給特定的基站單元852，853的協(xié)議。
在一最佳實(shí)施方案中，組合時(shí)間幀結(jié)構(gòu)是編程到集成基站850中，因此，每個(gè)基站單元852，853提前知道分配給它的時(shí)隙的相對(duì)位置。每個(gè)基站單元852，853獨(dú)立地處理分配給它的時(shí)隙，獨(dú)立地負(fù)責(zé)為建立和維持采用分配給它的協(xié)議與用戶(hù)站102進(jìn)行通信。
更詳細(xì)地說(shuō)，每個(gè)基站單元852，853為了通信裝有一些設(shè)施，用于確定組合時(shí)間幀的那些時(shí)隙是可用的，或者已經(jīng)分配給它。第一基站單元852裝有一個(gè)自由時(shí)隙指示器863，它可能包括，例如，一個(gè)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，如果自由時(shí)隙指示器863包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，那末它可被基站控制器105(見(jiàn)圖2)遠(yuǎn)距離卸載，這樣就能對(duì)分配到基站單元852的時(shí)隙進(jìn)行動(dòng)態(tài)重編程。自由時(shí)隙指示器863儲(chǔ)存了分配給基站單元852的時(shí)隙的映象。因此，如果圖15的組合時(shí)間幀925在圖13的集成基站850中實(shí)施，那末自由時(shí)隙指示器863可包括一個(gè)16個(gè)位置的映象，每個(gè)位置相應(yīng)于時(shí)隙922中的一個(gè)，相應(yīng)于時(shí)隙TS00，TS04，TS08和TS12的位置表明它們是分配給第一基站單元852。
依照上面的例子，當(dāng)?shù)谝换締卧?52通信時(shí)，它僅使用時(shí)隙TS00，TS04，TS08和TS12。當(dāng)通道建立后，第一基站單元852僅使用分配給它的時(shí)隙組(TS00，TS04，TS08和TS12)中的一個(gè)時(shí)隙。在這種特定的實(shí)施方案中，由基站單元852發(fā)出通用查詢(xún)消息，指明對(duì)于第一協(xié)議用戶(hù)來(lái)說(shuō)，自由時(shí)隙的可用性。因此，通用查詢(xún)消息僅在時(shí)隙TS00，TS04，TS08或TS12上發(fā)送，并且只有當(dāng)此特定時(shí)隙是空閑的，其它的時(shí)隙922并未被第一基站單元852所使用，除非以后它們分配給第一基站單元。
同樣地，第二基站單元853裝有一個(gè)自由時(shí)隙指示器873，它與第一基站單元852的自由時(shí)隙指示器863是類(lèi)似的。然而，第二基站單元853的自由時(shí)隙指示器873存貯分配給第二基站單元853的時(shí)隙的映象，因此，如果圖15的組合時(shí)間幀925是在圖13的集成基站850中實(shí)施，那末自由時(shí)隙指示器873可包括一個(gè)有八個(gè)位置的映象(或者一種替代方案是32個(gè)位置，在組合時(shí)間幀中每個(gè)位置一個(gè))，每個(gè)位置相應(yīng)于第二時(shí)間幀931的時(shí)隙932中的一個(gè)、在自由時(shí)隙指示器973中時(shí)隙TS2至TS7的位置表明它們是分配給第二基站單元853。
依照上面的例子，當(dāng)?shù)诙締卧?53通信時(shí)，它僅使用分配給它的時(shí)隙組(即，TS2至TS7)中的一個(gè)時(shí)隙，在這種特定的實(shí)施方案中，第二種協(xié)議是GSM協(xié)議，它使用一個(gè)分開(kāi)的控制通道來(lái)啟動(dòng)通信。因此，當(dāng)基站單元853接收到與用戶(hù)站102建立新的通信通道的請(qǐng)求時(shí)，它僅從時(shí)隙TS2至TS7中選取一個(gè)自由時(shí)隙，而不是TS0或TS1，因?yàn)樗鼈儧](méi)有分配給它。第二基站853作出這種決定的方法是在分配通道前查看自由時(shí)隙指示器的內(nèi)容。
第一基站單元852與第二基站單元853維持同步是靠通信線(xiàn)869。為了便于系統(tǒng)范圍基礎(chǔ)上的同步，正如前面提到過(guò)的，第一基站單元852最好配置一臺(tái)GPS接收機(jī)861，它接收衛(wèi)星發(fā)出的定時(shí)信息，這采用技術(shù)上眾所周知的方法是可以實(shí)現(xiàn)的。
該GPS接收機(jī)861給產(chǎn)生時(shí)隙鐘信號(hào)869a和幀鐘信號(hào)869b的鐘產(chǎn)生器862提供定時(shí)信息，圖18是一張定時(shí)圖，它示出了時(shí)隙鐘信號(hào)869a的時(shí)隙鐘波形965和幀鐘信號(hào)869b的時(shí)隙鐘波形966。時(shí)隙鐘波形965是50％占空比的方波鐘波形(如圖18所示)用以區(qū)分第一種協(xié)議(GSM)的時(shí)隙TS0，TS1，TS2，…以及第二種協(xié)議(TDD)的時(shí)隙TS00，TS01，TS02，…(因?yàn)樵谶@特定的實(shí)施方案中，第一種協(xié)議的時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間是第二種協(xié)議的時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間的一半)。幀鐘波形966包括在每個(gè)組合時(shí)間幀開(kāi)始的幀標(biāo)志967。應(yīng)用圖15的組合時(shí)間幀925或圖16的組合時(shí)間幀945。幀標(biāo)志967也指示出每個(gè)TDD時(shí)間幀921的始端。
集成基站850使用時(shí)隙鐘信號(hào)869a和幀鐘信號(hào)869b維持兩個(gè)基站單元852，853之間的內(nèi)部同步。因而，每個(gè)基站單元852，853了解每個(gè)時(shí)隙的定時(shí)，了解每個(gè)組合時(shí)間幀925或945何時(shí)開(kāi)始，何時(shí)結(jié)束。雖然在圖13實(shí)施方案中的GPS接收機(jī)861是作為第一基站單元852的部件示出的，它也可以放在第二基站單元853中，或者每個(gè)基站單元852，853可以有它們自己的GPS接收機(jī)。一種替代方案是，兩個(gè)基站單元852，853可以分享同一個(gè)GPS接收機(jī)861，但每個(gè)有其自己的內(nèi)部鐘發(fā)生器電子部件，只要組合時(shí)間幀的始端是被同步的。另一種方案是，GPS接收機(jī)861可以安放在更上面的部分…如，安放在基站控制器105上(見(jiàn)圖2)--它給集成基站850發(fā)送關(guān)于組合時(shí)間幀始端的定時(shí)信息，如果必要的話(huà)也有其它的定時(shí)信息。
在一最佳實(shí)施方案中，從第一基站單元852按第二種協(xié)議(TDD)發(fā)送信號(hào)是寬頻帶的，是用擴(kuò)譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)榈谝环N協(xié)議(GSM)是窄頻帶的，按TDD協(xié)議發(fā)送信號(hào)通常將覆蓋多個(gè)GSM協(xié)議的頻道。
圖19和20分別是說(shuō)明用于TDD通信系統(tǒng)及GSM通信系統(tǒng)的頻率分道計(jì)劃圖，采用了示于圖14的定時(shí)結(jié)構(gòu)。在圖19中示出了預(yù)先規(guī)定寬度的頻率帶寬970(如，在圖19的實(shí)施方案中是15MHz)。頻率帶寬970是在各個(gè)系統(tǒng)部件之間分配的，因此是用頻分多路復(fù)用方法區(qū)分各種通信。在圖19的實(shí)施方案中，頻率帶寬970是在一組系統(tǒng)部件之間分配的，每個(gè)使用大約1．8MHz的帶寬，部分有重疊，因而在頻率帶寬970內(nèi)允許有14個(gè)分開(kāi)的TDD頻帶972。每個(gè)TDD頻帶972可以支持一個(gè)TDD基站104和它的用戶(hù)站102。在地理區(qū)域中的頻率是根據(jù)圖5所示的復(fù)用型式優(yōu)先地復(fù)用，這在本文前面部分描述過(guò)。在頻率帶寬970的邊緣處提供了頻率保護(hù)帶973和974用以消除與相鄰頻帶用戶(hù)的干擾。
在一最佳實(shí)施方案中，工作在圖6的TDD系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)使用擴(kuò)譜技術(shù)發(fā)送寬帶信號(hào)，片速率(chipping rate)大約2．7MHz(每片0．369毫秒)，這是與美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO．08／423，225(提交日期1995．4．17)中描述的技術(shù)是一致的。
圖20示出了用于GSM通信系統(tǒng)的頻率分道計(jì)劃。圖20的頻率分道計(jì)劃包括一個(gè)用戶(hù)頻段976，譬如說(shuō)，15MHz，在此頻段上用戶(hù)站102向基站104發(fā)送信號(hào)；和一個(gè)基站頻段977，在此頻段上基站104向用戶(hù)站102發(fā)送信號(hào)。在用戶(hù)頻段976中，規(guī)定了許多頻道978，分配給每個(gè)頻道的帶寬是200KHz(雖然GSM標(biāo)準(zhǔn)提供的零到零發(fā)送帶寬是271KHz)。因此，最多75個(gè)頻道(不考慮頻率保護(hù)帶)可以包含在用戶(hù)頻段內(nèi)976。同樣地，正如FDD系統(tǒng)中的GSM，基站頻段分成每個(gè)200KHz的頻道979。用戶(hù)頻段976被一個(gè)預(yù)定的頻率間隔Fs與基站頻段977分開(kāi)；預(yù)定的頻率間隔Fs在歐洲的典型值是40MHz，而在美國(guó)和其它地區(qū)可能是80MHz或任意別的合適的值。最佳的做法是，每個(gè)用戶(hù)頻道978與相應(yīng)的以預(yù)定的頻率間隔Fs隔開(kāi)的基站頻道979成對(duì)出現(xiàn)，因此，每個(gè)用戶(hù)頻道978與其相應(yīng)的基站頻道979是以同樣的頻率間距隔開(kāi)的。
雖然在圖20所示的GSM頻率分道計(jì)劃中有75個(gè)頻道對(duì)(不考慮頻率保護(hù)帶)可以被規(guī)定、GSM系統(tǒng)寧愿用與圖5中所示的頻率復(fù)用型式類(lèi)似的三蜂窩頻率復(fù)用型式(即，不考慮圖5所示的碼復(fù)用型式)。因此，只有三分之一的頻道978，979分配給給定的基站104，典型的做法是，一個(gè)基站104將分配到在頻段976，977上均勻間隔的頻道978，979；也即，從分配到基站104的最低頻道對(duì)開(kāi)始，基站104將分配到每個(gè)第三頻道978，979，因而，在GSM基站單元853上每個(gè)頻道與相鄰頻道相隔600KHz。
圖21和22示出的是一種特定實(shí)施方案的頻率分道關(guān)系圖，它是用于具有圖19和20所示的頻率分道計(jì)劃的通信系統(tǒng)的。圖21示出了在分配于給定的TDD基站104的大約1．8MHz帶寬981和許多頻道982--在這種情況下是9個(gè)頻道982-間的關(guān)系。第一套頻道983是與GSM三蜂窩頻率復(fù)用型式中第一套頻率(A組)有關(guān)；第二套頻道984是與GSM三蜂窩頻率復(fù)用型式中第二套頻率(B組)有關(guān)；第三套頻道985是與GSM三蜂窩頻率復(fù)用型式中的第三套頻率(C組)有關(guān)。A組，B組和C組頻道在圖21中是根據(jù)每組打的陰影情況來(lái)區(qū)分的，正如用圖21中的圖例來(lái)辨認(rèn)。
在一最佳實(shí)施方案中，TDD基站單元852代替與其集成的GSM基站單元853發(fā)送信號(hào)(見(jiàn)圖13的集成基站850)。因此，TDD基站單元852代替與其重疊的GSM頻道發(fā)送信號(hào)。例如，如果TDD基站單元852與分配到A組頻率的GSM基站單元853集成，那么，在組合時(shí)間幀(譬如，組合時(shí)間幀925或945)的TDD時(shí)隙期間，頻道利用情況將如圖23所示，因此，對(duì)一個(gè)集成基站850的頻率利用將依據(jù)在組合時(shí)間幀925或945中時(shí)隙的安排，在三個(gè)窄帶GSM頻道982和一個(gè)單個(gè)的寬帶TDD頻道981之間交替變化。
又如圖21所示，TDD基站的帶寬981的變化略與TDD通道調(diào)制譜有聯(lián)系的滾降因數(shù)或“α”有關(guān)。若α為0．32，TDD發(fā)射機(jī)在如圖21所示的帶寬981a上發(fā)送；若α為0．18，TDD發(fā)射機(jī)在如圖21所示的稍窄些的帶寬981b上發(fā)送。一般來(lái)說(shuō)，α值越低，發(fā)送的帶寬越窄，效率越高，然而，也越難實(shí)現(xiàn)。
圖22的頻率分道計(jì)劃說(shuō)明了在本發(fā)明的最佳實(shí)施方案中，多個(gè)集成基站850的共存性。在圖22中示出了下頻段990和上頻段991。下頻段990相應(yīng)于圖20的用戶(hù)頻段976，上頻段991相應(yīng)于圖20的基站頻段977。多個(gè)TDD頻段(也就是通道)995，997分別規(guī)定于下頻段990和上頻段991。同樣地，多個(gè)GSM頻道994，996分別規(guī)定于下頻段990和上頻段991。每個(gè)TDD頻段995或997按圖21和23描述，展示類(lèi)似的方式覆蓋了多個(gè)GSM頻道994或996。
因?yàn)镚SM系統(tǒng)是一種FDD／TDMA系統(tǒng)，在雙工通信中，用戶(hù)站102滯后基站104三個(gè)時(shí)隙，支持與一個(gè)給定的用戶(hù)站102GSM通信的定時(shí)結(jié)構(gòu)在依據(jù)用于特定的用戶(hù)站102的GSM頻道對(duì)的兩個(gè)不同頻段上是完全一樣的?？墒菆D6的TDD協(xié)議只需要單個(gè)的頻段支持與一個(gè)給定的用戶(hù)站102的雙工通信。因此，為了最有效地分配系統(tǒng)資源，部署在一個(gè)頻段990，991中的同樣的組合時(shí)間幀結(jié)構(gòu)也應(yīng)該部署到其它頻段990，991的相應(yīng)位置中。尤其是，規(guī)定為運(yùn)行在上頻段991(即，GSM基站頻段977)的組合時(shí)間幀寧愿有一個(gè)運(yùn)行在下頻段990(即，GSM用戶(hù)頻段976)的對(duì)應(yīng)的組合時(shí)間幀，但是需要有三個(gè)GSM時(shí)隙的偏置和滯后。
因此，例如，對(duì)于一個(gè)如圖15中描述的組合時(shí)間幀925，它支持四個(gè)TDD用戶(hù)和六個(gè)GSM用戶(hù)，規(guī)定為運(yùn)行在上頻段991，其對(duì)應(yīng)的組合時(shí)間幀925支持四個(gè)附加的TDD用戶(hù)，它規(guī)定為運(yùn)行在下頻段990，但有三個(gè)GSM時(shí)隙932的滯后，因?yàn)镚SM系統(tǒng)采用頻分雙工，在下頻段990中對(duì)應(yīng)的GSM時(shí)隙已經(jīng)用來(lái)支持同樣的GSM用戶(hù)在上頻段通道上接收基站至用戶(hù)的通信；因此對(duì)應(yīng)的TDD時(shí)隙，如果未按所述的方式分配到另一個(gè)組合時(shí)間幀中，則它就可能未被使用而被浪費(fèi)了。這樣一來(lái)，上頻段和下頻段991，990均被考慮時(shí)，兩個(gè)組合時(shí)間幀(一個(gè)在上頻段991，一個(gè)在下頻段990)可支持，例如，總共八個(gè)TDD用戶(hù)和六個(gè)GSM用戶(hù)(假定采用圖15的組合時(shí)間幀925)。
在一最佳實(shí)施方案中，兩個(gè)組合時(shí)間幀服務(wù)于同一個(gè)集成基站850。在此實(shí)施方案中，TDD基站單元852利用下頻段990中的一個(gè)組合時(shí)間幀，和在上頻段991中的另一個(gè)組合時(shí)間幀。組合時(shí)間幀由與GSM的用戶(hù)和基站發(fā)送信號(hào)時(shí)同樣的頻率間隔分開(kāi)。(即，通常是40MHz或80MHz)。工作在TDD協(xié)議中的用戶(hù)站102，若受到干擾，可以分配到不同的TDD時(shí)隙上(執(zhí)行時(shí)隙交換操作)，或者可以分配到由同一個(gè)TDD基站單元852提供服務(wù)的其它頻段990，991中的TDD時(shí)隙上(執(zhí)行頻率交換，有時(shí)同時(shí)執(zhí)行時(shí)隙交換)。因此，當(dāng)對(duì)于一個(gè)給定的用戶(hù)站102，干擾成為問(wèn)題時(shí)，TDD基站單元852有許多種選擇來(lái)解決。
圖13的集成基站850能按多種時(shí)隙分配方案中任何一種來(lái)配置，如示于圖17A或17B中的五種時(shí)隙分配方案中任意一種。在僅有一種頻段可以考慮的場(chǎng)合，最好采用圖17A的方案，如圖17A所示，支持GSM的用戶(hù)越多，可以支持的TDD的用戶(hù)就越少，反過(guò)來(lái)也一樣。每個(gè)集成基站850可以配置一套開(kāi)關(guān)，這樣可以人工選擇圖17A五種方案中的一種，一種替代辦法是，每個(gè)集成基站850可以配置一個(gè)軟件表(如，在ROM中)，其中，圖17A的五種方案之一可以由軟件來(lái)選擇，例如，通過(guò)系統(tǒng)控制程序或基站控制器105。
在上下頻段991，990均可考慮的場(chǎng)合，則最好采用圖17B的方案，在圖21和23所描述的實(shí)施方案中，對(duì)于每三個(gè)GSM用戶(hù)通道，有四個(gè)TDD通道可以支持。因此，例如，如果組合時(shí)間幀對(duì)的全部時(shí)隙(即，一個(gè)上頻段組合時(shí)間幀和一個(gè)下頻段組合時(shí)間幀)都分配給GSM用戶(hù)，那末可以支持24個(gè)GSM用戶(hù)。另一方面，如果組合時(shí)間幀對(duì)的全部時(shí)隙都分配給TDD用戶(hù)，那末可以支持32個(gè)TDD用戶(hù)(上頻段991和下頻段990每個(gè)可支持16個(gè)TDD用戶(hù))。圖17B示出了在這兩種極端情況之間的幾種其它的時(shí)隙對(duì)分配方案。如圖17A所敘述的那樣，在本實(shí)施方案中，對(duì)集成基站850最好提供手動(dòng)開(kāi)關(guān)或軟件表，以便能從時(shí)隙分配對(duì)中作出選擇。
在TDD系統(tǒng)中，每個(gè)用戶(hù)站102“占有”一個(gè)可用的時(shí)隙來(lái)響應(yīng)通用查詢(xún)消息，在GSM系統(tǒng)中，用戶(hù)站102在一個(gè)預(yù)定的控制通道(稱(chēng)為BCCH)上啟動(dòng)通信，BCCH通道通常被選作一個(gè)特定的基站通道頻率979(或者可能是多個(gè)這樣的通道)上的一個(gè)特定的GSM時(shí)隙。用戶(hù)站102通過(guò)掃頻的方法來(lái)確定BCCH通道的位置，在BCCH通道確認(rèn)以后確定時(shí)隙，然后，用戶(hù)站102可以從在BCCH通道上發(fā)送到正在監(jiān)聽(tīng)的用戶(hù)的系統(tǒng)信息中找出關(guān)于鄰近基站104的信息，包括它們各自的BCCH通道的時(shí)隙／頻道。
GSM基站單元853一般以最大功率在BCCH通道上發(fā)送信號(hào)，這樣能被盡可能遠(yuǎn)的用戶(hù)站102聽(tīng)到，正在尋求啟動(dòng)通信或轉(zhuǎn)交的用戶(hù)站102能夠估計(jì)出最近的基站104的相對(duì)信號(hào)功率?？墒?，因?yàn)镚SM基站單元853以最大功率在BCCH通道上發(fā)送信號(hào)，和配置的TDD基站單元850發(fā)生干擾的可能性是存在的。尤其是，BCCH通道可以在高頻段991和TDD基站單元852接收到的信號(hào)發(fā)生干擾；而且，由于BCCH通道發(fā)送信號(hào)強(qiáng)，干擾可以“溢出”進(jìn)入附近的頻率。因此，由于BCCH通道在頻率和時(shí)間上都是預(yù)先規(guī)定的。最好的做法是，為T(mén)DD基站單元852配置用于抵消干擾的電子部件，它在當(dāng)干擾出現(xiàn)時(shí)，可在TDD基站接收機(jī)上壓制BCCH通道的發(fā)送信號(hào)。
圖24A和24B是組合時(shí)間幀的另一種實(shí)施方案圖，其中虛時(shí)隙(如圖7所示)用于TDD定時(shí)協(xié)議中，圖24A是在應(yīng)用虛時(shí)隙的圖7時(shí)間幀結(jié)構(gòu)和GSM時(shí)間幀結(jié)構(gòu)之間的定時(shí)關(guān)系圖，在圖2A中，TDD時(shí)間幀1002(類(lèi)似于圖7的時(shí)間幀601)包括許多虛時(shí)隙1003，虛時(shí)隙1003標(biāo)記為“VS”，對(duì)于用戶(hù)站時(shí)間段后面標(biāo)上“M”，對(duì)于基站時(shí)間段后面標(biāo)上“B”，然后再限一個(gè)虛時(shí)隙數(shù)字標(biāo)識(shí)符。例如，“VS-M3”表示虛時(shí)隙時(shí)間段，在期間用戶(hù)站于虛時(shí)隙NO．3中發(fā)送信號(hào)。在圖24A的時(shí)間幀1002中總共有16個(gè)虛時(shí)隙1003。在圖24A中也示出了GSM時(shí)間幀1012序列。每幀有八個(gè)GSM時(shí)隙1013，在一最佳實(shí)施方案中，每個(gè)虛時(shí)隙1003的時(shí)間段1004(不論是基站段還是用戶(hù)段)與GSM時(shí)隙1013的持續(xù)時(shí)間相同。
圖24B是與圖24A的定時(shí)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)間幀1022示意圖，它是按照與圖15，16中的組合時(shí)間幀925和945相同的原理構(gòu)成的。主要區(qū)別在于，每個(gè)虛時(shí)隙1003相應(yīng)于組合時(shí)間幀1022的兩個(gè)不鄰接的時(shí)間段1023，因此，組合時(shí)間幀1022是由許多時(shí)間段1023組成，時(shí)間段1023用于規(guī)定GSM時(shí)隙1023b(每個(gè)GSM時(shí)隙一個(gè)時(shí)間段1023)和TDD虛時(shí)隙1023a(每個(gè)TDD虛時(shí)隙1023a兩個(gè)時(shí)間段1023)。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，時(shí)隙是根據(jù)用戶(hù)的需要在動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上被分配的。圖25是具有動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配能力的集成基站1050的方框圖。在圖25的實(shí)施方案中，集成基站1050包括第一基站單元1052和第二基站單元1053，GPS接收機(jī)1061，鐘發(fā)生器1062，處理器1060和自由時(shí)隙指示器1063與圖13的第一基站單元852中類(lèi)似的對(duì)應(yīng)部分的功能相似。同樣地，處理器1070和自由時(shí)隙指示器1073也起著與圖13的第二基站單元853中類(lèi)似的對(duì)應(yīng)部分相似的作用。
在圖25的實(shí)施方案中，每個(gè)基站單元1052，1053還分別包括接口1065和1074，它們由一組控制信號(hào)線(xiàn)1069相聯(lián)。在第一基站單元1052中的接口1065被聯(lián)到鐘發(fā)生器1062，處理器1060，和自由時(shí)隙指示器1063。在第二基站單元1053中的接口1074被聯(lián)到處理器1070和自由時(shí)隙指示器1073。通過(guò)接口1065，1074，和聯(lián)接它們的控制信號(hào)線(xiàn)1069，處理器1060和1070可以互相通信，可以詢(xún)問(wèn)自由時(shí)隙指示器1063，1073的狀態(tài)，在第二基站單元1053的情況下可以從鐘發(fā)生器1062獲得定時(shí)與時(shí)標(biāo)信息。
在本實(shí)施方案中，每個(gè)基站單元1052，1053起初，根據(jù)組合時(shí)間幀，用與圖13實(shí)施方案類(lèi)似方法先預(yù)分配一個(gè)常駐時(shí)隙分配方案。然而，圖25表明基站1050可以根據(jù)用戶(hù)的需要?jiǎng)討B(tài)地改變時(shí)隙分配方案。在本實(shí)施方案中，每個(gè)基站單元1052，1053的自由時(shí)隙指示器1063，1073貯存的信息不僅是識(shí)別哪些時(shí)隙已分配給基站單元1052或1053，而且也識(shí)別出所分配的時(shí)隙中哪些已在使用(因此，反過(guò)來(lái)，哪些時(shí)隙是可用的也就知道了)。自由時(shí)隙指示器1063或1073偶然也可由其它的基站單元來(lái)查看以獲得其它基站單元時(shí)隙的使用狀況。
當(dāng)基站單元所分配到的時(shí)隙快滿(mǎn)了，或者接近了某種狀態(tài)，它可以從其它的基站單元1052，1053請(qǐng)求額外的時(shí)隙資源。這種請(qǐng)求是在控制信號(hào)線(xiàn)1069上進(jìn)行的，可以稱(chēng)為時(shí)隙轉(zhuǎn)移請(qǐng)求。
例如，若第二基站單元1053正在或已經(jīng)滿(mǎn)了，那要它由接口1074通過(guò)控制信號(hào)線(xiàn)1069發(fā)出時(shí)隙轉(zhuǎn)移請(qǐng)求消息，該消息在接口1065被接收到，它將該請(qǐng)求通知處理器1060。處理器1060查看它的自由時(shí)隙指示器1063，確定是否有自由時(shí)隙可用，并且可進(jìn)一步考慮掛起它所支持的用戶(hù)的通信要求。如果處理器1060確定它可以給出時(shí)隙而沒(méi)有對(duì)自己的用戶(hù)帶來(lái)重大的影響，那么，它就分配一個(gè)或更多的時(shí)隙給其它的基站單元1053，為了做到這點(diǎn)，首先要改變它的自由時(shí)隙指示器1063，指明時(shí)隙現(xiàn)在已分配給其它的基站單元1053，然后在控制信號(hào)線(xiàn)1069上發(fā)出響應(yīng)消息到第二基站單元1053，通知該單元需要額外時(shí)隙的請(qǐng)求已被準(zhǔn)許，并通知它被轉(zhuǎn)交來(lái)的特定時(shí)隙。
根據(jù)所收到的響應(yīng)消息，第二基站單元1053調(diào)整其自由時(shí)隙指示器1073，指明對(duì)它可用的新時(shí)隙。以后第二基站單元1053使用這些時(shí)隙就像它們?cè)瓉?lái)就是分配給它的一樣。如果第一基站單元1052以后請(qǐng)求從第二基站單元1053轉(zhuǎn)交時(shí)隙，那么，第二基站單元1053通常將同一個(gè)時(shí)隙反回到第一基站單元1052。第二基站1053可以在自己的用戶(hù)之間完成時(shí)隙交換，以實(shí)現(xiàn)將這樣的時(shí)隙轉(zhuǎn)交回第一基站單元1052。
因此，在集成基站1050的兩個(gè)基站單元1052，1053之間進(jìn)行了時(shí)隙動(dòng)態(tài)分配；從而允許根據(jù)用戶(hù)需要使用兩種不同的通信協(xié)議。每個(gè)基站單元1052，1053獨(dú)立管理自己的時(shí)隙資源，但可根據(jù)要求將時(shí)隙轉(zhuǎn)交給別的基站單元1052，1053。如果一種通信協(xié)議比另一種占優(yōu)勢(shì)，那第，系統(tǒng)也可提供一種優(yōu)先權(quán)方案，這樣，將時(shí)隙轉(zhuǎn)交給兩個(gè)基站單元1052，1053中的一個(gè)的請(qǐng)求將優(yōu)先考慮。
每個(gè)接口1065，1074可包括一個(gè)獨(dú)立的微處理器或微控制器，以完成控制信號(hào)的傳遞和時(shí)隙分配的請(qǐng)求與響應(yīng)。
除了至此已描述過(guò)的實(shí)施方案以外，在本發(fā)明范圍內(nèi)，也可得到各種別的修改與變化。
例如，雖然最佳實(shí)施方案一直用兩種協(xié)議來(lái)描述……即，圖6的GSM協(xié)議和TDD協(xié)議……本發(fā)明的原理也可擴(kuò)展到包括兩個(gè)以上協(xié)議的共存，為此采用了前面描述過(guò)的同樣的時(shí)間分配技術(shù)。例如，每種協(xié)議可預(yù)先分配到一個(gè)組合時(shí)間幀中的特定時(shí)隙，多個(gè)基站單元中每個(gè)(寧愿每種協(xié)議一個(gè))使用預(yù)分配給這種協(xié)議的時(shí)隙。在這樣的實(shí)施方案中，每個(gè)基站單元和同步信息聯(lián)起來(lái)，包括系統(tǒng)鐘和組合時(shí)間幀標(biāo)志。
另外，除了專(zhuān)門(mén)描述過(guò)的那些協(xié)議外。別的使用時(shí)間分隔避免用戶(hù)間沖突的協(xié)議也可使用。例如，一種具有前已描述的組合時(shí)間幀的時(shí)間分配系統(tǒng)可以以圖6的協(xié)議作為第一種協(xié)議，以數(shù)字化歐洲無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程通信(DECT)系統(tǒng)協(xié)議為第二種協(xié)議工作。DECT協(xié)議是一種現(xiàn)有的眾所周知的協(xié)議，它采用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，是在歐洲開(kāi)發(fā)的，目前主要部署在歐洲。
雖然本發(fā)明已經(jīng)用最佳實(shí)施方案的形式進(jìn)行了闡述，還有許多修改和變化仍屬于本發(fā)明的范圍和利用本發(fā)明的精神。在查閱了本說(shuō)明書(shū)和附圖之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)很清楚這樣的一些修改或改變是屬本發(fā)明的范圍。因而，認(rèn)作這些變化和改變?cè)谒降臋?quán)利要求的范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求
1．一種通信系統(tǒng)，包括用于時(shí)分多址的第一種協(xié)議，該協(xié)議包括第一組時(shí)隙；用于時(shí)分多址的第二種協(xié)議，該協(xié)議包括第二組時(shí)隙；和按照所說(shuō)的第一種協(xié)議或第二種協(xié)議進(jìn)行有選擇地通信的裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中所述的第一組時(shí)隙的每個(gè)時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間等于所述的第二組時(shí)隙的整數(shù)個(gè)時(shí)隙。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中所述的第一種協(xié)議是時(shí)分雙工協(xié)議，第二種協(xié)議是頻分雙工協(xié)議。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第二種協(xié)議是GSM協(xié)議。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，其中所述的第一組時(shí)隙和第二組時(shí)隙合起來(lái)構(gòu)成組合時(shí)間幀。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的通信系統(tǒng)，進(jìn)而包括一個(gè)集成基站，所述的集成基站包括配置成按照所說(shuō)的第一種協(xié)議工作的第一基站單元和配置成按照所說(shuō)的第二種協(xié)議工作的第二基站單元。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的通信系統(tǒng)進(jìn)而包括在所述的第一基站單元和第二基站單元之間的同步信號(hào)。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的通信系統(tǒng)，其中所述的集成基站包括一臺(tái)GPS接收機(jī)。
9．一種通信系統(tǒng)，包括第一基站單元，所述的第一基站單元是在第一蜂窩區(qū)中按照用于時(shí)分多址通信的第一種協(xié)議工作的；第二基站單元，所述的第二基站單元是在至少與所述的第一蜂窩區(qū)部分覆蓋的第二蜂窩區(qū)中按照用于時(shí)分多址通信的第二種協(xié)議工作的；和一種從第一基站單元聯(lián)到第二基站單元的同步信號(hào)，由此，使得用所述的第一種協(xié)議在第一基站單元與用戶(hù)站之間的第一種通信同使用第二種協(xié)議在第二基站單元與用戶(hù)站之間的第二種通信是協(xié)調(diào)好，以便避免所述的第一種通信與第二種通信之間的沖突。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一基站單元和第二基站單元是并列的。
11．根據(jù)權(quán)利要求9的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一基站單元和第二基站單元至少共同使用一個(gè)公共天線(xiàn)。
12．根據(jù)權(quán)利要求9的通信系統(tǒng)進(jìn)而包括一臺(tái)聯(lián)到一臺(tái)鐘發(fā)生器的GPS接收機(jī)，所述的鐘發(fā)生器輸出所述的同步信號(hào)。
13．根據(jù)權(quán)利要求9的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一種協(xié)議是時(shí)分雙工協(xié)議，所說(shuō)的第二種協(xié)議是頻分雙工協(xié)議。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的通信系統(tǒng)，其中所述的第二種協(xié)議是GSM協(xié)議。
15．根據(jù)權(quán)利要求13的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第二基站單元在第一頻段上發(fā)送和在第二頻段上接收，其中所說(shuō)的第一基站單元在至少部分覆蓋所述的第一或第二頻段的第三頻段上發(fā)送和接收。
16．根據(jù)權(quán)利要求9的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一基站單元和第二基站單元在同一個(gè)頻段上通信。
17．一種通信方法包括以下步驟規(guī)定第一組時(shí)間幀，每個(gè)包括第一組時(shí)隙，規(guī)定第二組時(shí)間幀，每個(gè)包括第二組時(shí)隙，其中所述的第一組時(shí)隙與第二組時(shí)隙臨時(shí)性地重疊；和在給定時(shí)間內(nèi)，在所說(shuō)的第一組時(shí)隙和第二組時(shí)隙中的僅僅一個(gè)時(shí)隙上進(jìn)行選擇性地通信。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所說(shuō)的在給定時(shí)間內(nèi)，在所說(shuō)的第一組時(shí)隙和第二組時(shí)隙中僅僅一個(gè)時(shí)隙上進(jìn)行選擇性地通信的步驟包括以下幾步在所說(shuō)的第一組時(shí)隙的第一時(shí)隙中進(jìn)行時(shí)分雙工通信，和在所說(shuō)的第二組時(shí)隙的第二時(shí)隙中進(jìn)行頻分雙工通信。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述的時(shí)分雙工通信這一步包括用擴(kuò)譜格式發(fā)送第一消息，其中所說(shuō)的頻分雙工通信這一步包括用GSM格式發(fā)送第二消息。
20．一種通信系統(tǒng)包括第一基站單元按照第一種協(xié)議工作，從而在時(shí)隙中進(jìn)行在第一組用戶(hù)站與所述第一基站單元之間的通信并且使用頻分雙工技術(shù)，所述的第一基站單元在第一頻段上發(fā)送和在第二頻段上接收；第二基站單元按照第二種協(xié)議工作，從而在第二組用戶(hù)站與第二基站單元之間的通信是用時(shí)分雙工完成的，所述的第一基站單元至少在所說(shuō)的第一頻段和第二頻段之一上發(fā)送與接收；和一種在所述的第一基站單元和第二基站單元之間的同步信號(hào)。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第一基站單元以GSM格式發(fā)送與接收消息。
22．根據(jù)權(quán)利要求20的通信系統(tǒng)，其中所說(shuō)的第二基站單元以擴(kuò)譜格式發(fā)送與接收消息。
23．根據(jù)權(quán)利要求20的通信系統(tǒng)進(jìn)而包括一臺(tái)GPS接收機(jī)。
24．在一種通信系統(tǒng)中，通信定時(shí)結(jié)構(gòu)包括組合時(shí)間幀序列；在每個(gè)所說(shuō)的組合時(shí)間幀中，第一組時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙是第一種預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時(shí)間；在每個(gè)所說(shuō)的組合時(shí)間幀中，第二組時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙具有第二種預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時(shí)間。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所說(shuō)的第一時(shí)隙和第二時(shí)隙的相對(duì)定位在所說(shuō)的每一種組合幀中是相同的。
26．根據(jù)權(quán)利要求24的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所說(shuō)的第一時(shí)隙是與第一種通信協(xié)議有關(guān)，第二時(shí)隙是與第二種通信協(xié)議有關(guān)。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所說(shuō)的第一種通信協(xié)議是時(shí)分雙工協(xié)議，第二種協(xié)議是頻分雙工協(xié)議。
28．根據(jù)權(quán)利要求27的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所說(shuō)的第二種通信協(xié)議是GSM協(xié)議。
29．根據(jù)權(quán)利要求25的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所說(shuō)的第一種預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時(shí)間是兩倍于第二種預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時(shí)間。
30．一種通信方法，包括以下步驟在第一頻段上，從第一基站單元發(fā)送第一種基站至用戶(hù)的消息到第一用戶(hù)站；在第一用戶(hù)站上接收所述的第一種基站至用戶(hù)的消息；在至少部分地覆蓋所述的第一頻段的第二頻段上從第二基站單元發(fā)送第一種用戶(hù)至基站的消息到第二基站單元；在第二基站單元上接收所述的第一種用戶(hù)至基站的消息；在第二頻段上，從第二基站單元發(fā)送第二種基站至用戶(hù)的消息到第二用戶(hù)站；在第二用戶(hù)站上接收所述的第二種基站至用戶(hù)的消息；在與第一頻段隔開(kāi)并有區(qū)別的第三頻段上，從所述的第一基站發(fā)送第二種用戶(hù)至基站的消息到所述的第一基站單元；和在所述的第二基站單元上接收第二種用戶(hù)至基站的消息。
31．根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所說(shuō)的第一種用戶(hù)至基站的消息和第二種基站至用戶(hù)的消息是作為擴(kuò)譜消息發(fā)送的，所說(shuō)的第一種基站至用戶(hù)的消息和用戶(hù)至基站的消息是作為窄帶消息發(fā)送的。
32．根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所說(shuō)的第一基站單元和第二基站單元是并列的。
33．根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述的第一種基站至用戶(hù)的消息和第二種用戶(hù)至基站的消息是按照GSM協(xié)議發(fā)送的。
34．根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述的第一頻段是完全包含在第二頻段內(nèi)。
35．在一種通信系統(tǒng)中，通信的定時(shí)結(jié)構(gòu)包括持續(xù)時(shí)間為18．46毫秒的組合時(shí)間幀；在所述的組合時(shí)間幀中的第一組時(shí)隙，所述的第一組時(shí)隙的每個(gè)支持半雙工GSM通信線(xiàn)路，與位于不同的頻段上第二種半雙工GSM通信線(xiàn)路對(duì)應(yīng)；和在所述的組合時(shí)間幀中的第二組時(shí)隙，第二組時(shí)隙的每個(gè)具有兩倍于第一組時(shí)隙的一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，所述第二組時(shí)隙的每個(gè)支持兩個(gè)半雙工時(shí)分通信線(xiàn)路。
36．根據(jù)權(quán)利要求35的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所述的兩個(gè)半雙工時(shí)分通信線(xiàn)路合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)全雙工時(shí)分通信線(xiàn)路。
37．根據(jù)權(quán)利要求35的定時(shí)結(jié)構(gòu)，其中所述的第一組時(shí)隙的每個(gè)持續(xù)時(shí)間為約576．92微秒，第二組時(shí)隙的每個(gè)持續(xù)時(shí)間為約1153．125微秒。
全文摘要
一種支持多重TDMA或TDD通信協(xié)議的集成通信系統(tǒng),包括根據(jù)任一種協(xié)議選擇地通信的裝置。每種協(xié)議定義時(shí)間幀和/或不同持續(xù)時(shí)間的時(shí)隙,由此得出具有預(yù)定定時(shí)結(jié)構(gòu)的組合時(shí)間幀(925)。第一基站單元(104)根據(jù)第一種TDMA或TDD協(xié)議在該組合時(shí)間幀的第一組時(shí)隙中通信,而第二基站單元(104)(可與第一基站單元并置)根據(jù)第二種TDMA或TDD協(xié)議,在該組合時(shí)間幀的第二組時(shí)隙中通信。供有定坐標(biāo)的電子設(shè)備(比如在一個(gè)或兩個(gè)基站中的GPS接收機(jī)),這樣就避免了每個(gè)基站單元與各自用戶(hù)通信時(shí)發(fā)生沖突。在一特定的實(shí)施例中,第一種協(xié)議是GSM協(xié)議,而第二種協(xié)議是使用擴(kuò)譜技術(shù)的TDD協(xié)議。TDD協(xié)議的結(jié)構(gòu)是每個(gè)時(shí)隙兩倍于GSM時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間,每個(gè)時(shí)幀四倍于GSM時(shí)間幀的持續(xù)時(shí)間。該系統(tǒng)在單個(gè)蜂窩中可以包括許多“堆積”的基站,每個(gè)工作在不同的頻率或使用不同的擴(kuò)譜碼。
文檔編號(hào)H04B1/54GK1205816SQ96199098
公開(kāi)日1999年1月20日 申請(qǐng)日期1996年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月7日
發(fā)明者T·J·克瑟奧格羅, R·C·迪克斯安, W·馬森藤 申請(qǐng)人:全點(diǎn)有限公司