專利名稱：跳頻方法和無線電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線電系統中實現下行鏈路跳頻到一個廣播控制信道的頻率的一種方法，該無線電系統包括一個網絡部分，一個用戶終端，及作為網絡部分和用戶終端間傳送通路的無線電連接。
跳頻技術是因軍用無線電通信系統用以擾亂竊聽和消除干擾而發展起來的。在消除干擾方面，應注意借助跳頻可實現頻率分集和干擾分集。由發射機以某一給定頻率發送一定量的無線電信息可實現跳頻。然后發射機以另一頻率繼續發送無線電信息。這一頻率可變化幾次。通常這一頻率按某一已知序列變化，該序列稱為跳頻序列。
在無線電系統中，每個基站都有一個載波，稱之為廣播信道。也可使用術語(term)控制信道。事實上，該術語是指用戶終端和網絡部分用于控制其操作的幾個信道。下行鏈路廣播信道稱為廣播控制信道。除此之外，用同一載波傳送實際業務信道，在這些信道上，當建立連接后傳送諸如語音或數據的用戶有效負載。如果需要，信令數據也可在業務信道內傳送。
術語信道有兩個不同的含意。在這一表示方式中，一個信道是指包含其數據特征的邏輯信道。一個信道的第二個含義是指用于載送邏輯信道的實際信道。在這一表示方式中，實際信道稱為時隙。
在GSM系統中，一個實際信道是一個TDMA幀的一個時隙。邏輯信道是公用信道或專用信道。一個TDMA幀包含8個時隙。對專用信道已定義一個長度為26的TDMA幀的26復幀。同樣，對公用信道已定義一個長度為51的TDMA幀的51復幀。
公用信道包括BCH信道(廣播信道)和CCCH信道(公用控制信道)。BCH信道包括一個FCCH信道(頻率校正信道)，一個SCH信道(同步信道)和一些BCCH信道(廣播控制信道)。CCCH信道包括一個PCH信道(尋呼信道)，一個AGCH信道(訪問允許信道)和一些RACH信道(隨機訪問信道)。專用信道包括業務信道和DCH信道(專用控制信道)。DCH信道包括一個SDCCH信道(獨立專用控制信道)，一個SACCH信道(慢關聯控制信道)和一個FACCH信道(快關聯控制信道)。
至于本發明，基本信道是廣播控制信道，包括FCCH信道，SCH信道，BCCH信道和CCCH信道(PCH和AGCH信道)。FCCH信道包括用戶終端頻率校正信息。SCH信道包括幀同步信息。BCCH信道包括普通基站專用信息。在CCCH信道中，PCH信道包括發向用戶終端的呼叫信息和有關業務信道分配的AGCH信道信息。
廣播控制信道以同一頻率(即不能利用跳頻)和發射機滿載功率發送。這給無線電系統的規劃和使用帶來問題。
主要問題是雙重網絡規劃。首先是正常載波的使用規劃。這可通過跳頻，間斷發送和功率控制得到加強。其次是廣播控制信道載波的使用規劃。
另一個主要問題是系統容量減小，因為在與廣播控制信道同一載波上的業務信道無法使用跳頻，間斷發送和功率控制。
本發明的目的是實現跳頻到廣播控制信道的頻率，這種方法避免了所提出的問題。
這可用前面所述的方法實現，其特征在于該方法包括以下步驟A)網絡部分以一個給定頻率在廣播控制信道上向用戶終端發送第一信號群，第一信號群規定第一信號群下次將以哪個第二頻率發送，B)然后，網絡部分利用跳頻在廣播控制信道上向用戶終端發送已知個數的其他信號，第一跳頻的偏頻已預先商定，其他跳頻的偏頻也已預先商定，C)進入步驟A，網絡部分以第二頻率向用戶終端發送隨后的第一信號群，D)重復步驟A到C，步驟A到C重復一定次數即形成跳頻序列。
本發明還涉及無線電系統中用于實現下行鏈路跳頻到一個廣播控制信道的頻率的一種系統，該無線電系統包括一個網絡部分，一個用戶終端，及作為網絡部分和用戶終端間傳送通路的無線電連接。
這種系統其特征在于網絡部分適合于以一個給定頻率在廣播控制信道上向用戶終端發送第一信號群，第一信號群規定第一信號群下次將以哪個第二頻率發送，利用跳頻在廣播控制信道上向用戶終端發送其他信號，第一跳頻的偏頻已預先商定，其他跳頻的偏頻也已預先商定；用戶終端適合于產生第一信號群發送頻率的跳頻序列，第一跳頻的偏頻和其他跳頻的偏頻。
本發明的方法具有許多優點。由于可使用跳頻，廣播控制信道的載波上的所有信道的性能明顯改善。
一個顯著的優點是使網絡規劃更簡單。由于網絡部分傳送的所有信道可利用跳頻，因此不再需要雙重網絡規劃。甚至有可能根本不必進行小區頻率規劃，而由基站隨機選擇一個跳頻序列。一些鄰近基站應使用同一頻率，跳頻充分確保了其性能良好。
本發明的這種系統具有與該方法有關的上述優點同樣的優點。本發明的優選實施方式和其他更具體的實施方式突出了本發明的這些優點。顯然，這些優選實施方式和更具體的實施方式可進行不同的組合以達到所期望的技術強度。
下面，參照根據附圖所舉的例子詳細描述本發明，其中
圖1示出了一個無線電系統；圖2示出了按本發明實現跳頻；圖3示出了GSM系統中實現跳頻的一種方式；圖4示出了GSM系統中實現跳頻的第二種方式；圖5示出了GSM系統中實現跳頻的第三種方式；圖6示出了該系統的一個例子。
圖1示出了本發明的一個無線電系統的基本組成部分。該無線電系統包括一個網絡部分100和一個用戶終端102。網絡部分100和用戶終端102間的無線電連接104構成傳送通路。實際上，一個無線電系統包括成百甚至上千個基站和大量用戶終端。
圖2在X軸上示出了頻率f1到f6，在Y軸上示出了時間。本發明的跳頻方法按下列步驟實現A)網絡部分100以頻率f1在廣播控制信道上向用戶終端102發送第一信號群200A，信號群200是指一個或多個單一信號構成的整體。第一信號群200A規定第一信號群200B下次將以哪個第二頻率發送。
B)然后，網絡部分100利用跳頻在廣播控制信道上向用戶終端102發送一定個數的其他信號202A，204A。其他信號202，204的個數可以是一個或多個，本例中的個數是兩個。第一其他信號202A以頻率f2發送，第二其他信號204A以頻率f3發送。第一跳頻的偏頻220即從頻率f1到頻率f2的頻率偏移，已預先商定即用戶終端和網絡部分都知道。其他跳頻的偏頻222即本例中從頻率f2到頻率f3的頻率偏移，也已預先商定。
C)然后，網絡部分100以第二頻率f2向用戶終端102發送下一個第一信號群200B，第二頻率f2由上一個第一信號群200A規定。然后，其他信號202B，204以頻率f3和f4發送。
D)重復步驟A到C，步驟A到C重復一定次數即形成跳頻序列210。于是，在本例中，跳頻序列210為f1-f2-f3-f2-f3-f4-f3-f4-f5-f4-f5-f6。然后，跳頻序列210再從頭開始。
用戶終端102通過監測頻率識別跳頻序列。當檢測到第一信號群200時，它調諧到第一信號群200給定的頻率，開始隨鏈沿行。隨鏈沿行一段時間后，用戶終端102監視其重復情況，于是用戶終端102便識別出跳頻序列。
在本發明的一個優選實施方式中，第一信號群200還規定第一跳頻的偏頻220。它所帶來的優點是偏頻不必是預先商定的缺省值，而可以視情進行最佳適配。
在第二優選實施方式中，第一信號群200規定第一信號群200至少下次和下下次將以至少哪兩個其他頻率發送。于是，用戶終端102即使檢測不到第一信號群200，也不會失去整個跳頻序列210。
下面研究本發明在GSM系統中的實現，但本發明并不局限于這種系統。顯然，本發明利用跳頻可在各種無線電系統中實現，如增強型GSM系統，DCS1800系統，和UMTS系統。在GSM系統中，第一信號群200包括至少一個FCCH信號和至少一個SCH信號。其他信號202，204包括BCCH信號和/或CCCH信號。51復幀的典型構造是這樣的，時隙0包括公用信道，而時隙1到7包括專用信道。關于本發明，有必要研究在時隙0中公用信道如何跳頻，盡管現有技術方案可適用時隙1到7中的專用信道，跳頻序列可被通知給BCCH信道中的那些信道。
圖3示出了這種方法如何在GSM系統中實現。X軸又示出了頻率f1到f6。Y軸示出了時間，這樣，51復幀的時隙0的數字0到50表示時隙0的序號0到50。第一信號群首先以頻率f1發送。這一信號群由三個信號組成，包括一個FCCH信道和兩個SCH信道。盡管通常只有一個SCH信道，但在本發明的這一實施方式中，有一個CCCH信道已被一個SCH信道取代。接著，四個BCCH信號以頻率f2，f3，f4，和f5發送。然后，三個CCCH信號以頻率f6，f1，和f2發送。下一個第一信號群再以頻率f2發送，接著七個CCCH信號以頻率f3，f4，f5，f6，f1，f2和f3發送。一個FCCH信號，兩個SCH信號和七個CCCH信號構成的這組信號在本例的跳頻序列210中還要重復兩次。在最后的51復幀的時隙0中不發送任何信號。如上所述，第二SCH信號規定第一信號群即一個FCCH信號和兩個SCH信號下次將以第二頻率發送。
本發明的另一個實施方式不需要一個額外的SCH信號；而是由第一SCH信號規定第一信號群即一個FCCH信號和兩個SCH信號下次將以第二頻率發送。其優點是不必改變現有時隙劃分。本發明的這一實施方式如圖4所示。跳頻序列210的重復情況如圖3所示，不同之處在于它只有一個SCH信號，而不必減少CCCH信號的個數。
圖5示出了本發明的又一個實施方式，其中FCCH信號始終以一個給定的頻率發送以改善頻率同步。因此該FCCH信號不進行跳頻。圖5示出了FCCH信號如何始終以頻率f1發送。該圖所示的兩個SCH信號如同圖3所示，然而，顯然這一實施方式還可結合圖4的實施方式，只用一個SCH信號。
這一SCH信號包括BSIC(基站識別碼)和TDMA幀數。根據圖3所示的實施方式，第一SCH信號包括TDMA幀數，第二SCH信號包括BSIC和第一信號群下次發送的頻率。根據圖4所示的實施方式，SCH信號包括BSIC和第一信號群下次發送的頻率。
下行鏈路跳頻序列也可用于公用上行鏈路信道，例如GSM系統中的RACH信道。
本發明還涉及用于實現該方法的一種無線電系統。網絡部分和用戶終端適合于實現本發明的方法。根據圖1，該系統的基本組成部分是網絡部分100和用戶終端102及這兩者間的無線電連接104。網絡部分包括一個基站，一個基站控制器和一個移動電話交換機。圖6示出了該系統如何實現這一必要過程的一個例子。基站控制器器600與基站610有關。基站控制器600包括一個群交換區602，一個變碼器604和一個控制單元606。群交換區602用于交換語音和數據并接通信令電路。變碼器604將公共交換電話網和移動通信網兩者間所使用的不同的數字語音編碼方式轉換成互相適應的方式。控制單元606執行呼叫控制，流動性管理，收集統計數據，及信令。基站610包括一個幀單元612，一個跳頻單元614，一個載波單元616和一付天線618。幀單元612用于信道編碼，信道交織，數據加密和脈沖串發生。跳頻單元614用于跳頻到基帶載波。載波單元616對一個信號進行調制和A/D轉換以便發送。用戶終端102包括一付天線620，一個雙向濾波器622，一個接收機624和一個控制部分626。接收機624包括一個解調器628，一個信道解碼器630，一個解密器632和一個信源解碼器634。
使用了本方法的這種方式是用于基站610以一個給定的頻率在廣播控制信道上向用戶終端102發送第一信號群200，第一信號群200規定信號群200下次將以哪個第二頻率發送。該基站還利用跳頻在廣播控制信道上向用戶終端102發送其他信號202，204，第一跳頻的偏頻220預先商定，其他跳頻的偏頻222也預先商定。實現本發明最簡單的方式是將本發明方法的步驟轉化為可執行軟件。然后該軟件可存入如基站控制器600的控制部分606的存儲器中。然后控制部分606再向基站610發出信令，其中必要的數據存放在幀單元612中以便信道發送。跳頻單元614還被指令需如何實現跳頻序列。這種方法也可由一般的信號處理器或離散邏輯實現。
用戶終端102形成第一信號群200發送頻率的跳頻序列210，第一跳頻的偏頻220，和其他跳頻的偏頻222。實現本發明最簡單的方式是將本發明方法的步驟轉化為可執行軟件。在這一方式中，用于從接收機624接收必要信息的軟件可存入控制部分626的存儲器中并在同一控制部分626執行。這一實現方式也可由一般的信號處理器或離散邏輯完成。
盡管以上參照根據相應圖所舉的例子敘述了本發明，顯然本發明并不局限于此，在隨后的權利要求書中所揭示的本發明設計思想范圍內，可以不同方式進行變形。
權利要求
1.一種無線電系統中實現下行鏈路跳頻到一個廣播控制信道的頻率的方法，該無線電系統包括一個網絡部分(100)，一個用戶終端(102)，及作為網絡部分(100)和用戶終端(102)間傳送通路的無線電連接(104)，其特征在于該方法包括以下步驟A)網絡部分(100)以一個給定頻率在廣播控制信道上向用戶終端(102)發送第一信號群(200)，第一信號群(200)規定第一信號群(200)下次將以哪個第二頻率發送，B)然后，網絡部分(100)利用跳頻在廣播控制信道上向用戶終端(102)發送已知個數的其他信號(202，204)，第一跳頻的偏頻(220)已預先商定，其他跳頻的偏頻(222)也已預先商定，C)進入步驟A，網絡部分(100)以第二頻率向用戶終端(102)發送隨后的第一信號群(200)，D)重復步驟A到C，步驟A到C重復一定次數即形成跳頻序列(210)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于在第一信號群(200)中還規定第一跳頻的偏頻(220)。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于第一信號群(200)規定第一信號群(200)至少下次和下下次將以至少哪個兩個其他頻率發送。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于下行鏈路跳頻序列也可用于公用上行鏈路信道。
5.如上述權利要求任一所述的方法，其特征在于GSM系統中第一信號群包括至少一個FCCH信號和至少一個SCH信號。
6.如上述權利要求任一所述的方法，其特征在于GSM系統中其他信號包括BCCH信號和/或CCCH信號。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于第一SCH信號規定第一信號群(200)下次將以哪個第二頻率發送。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于第二SCH信號規定第一信號群(200)下次將以哪個第二頻率發送。
9.如權利要求5所述的方法，其特征在于FCCH信號始終以同一給定的頻率發送。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于當前的SCH信號包括BSIC和TDMA幀數，以及根據本發明，該SCH信號包括BSIC和第一信號群下次發送的頻率。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于當前的SCH信號包括BSIC和TDMA幀數，以及根據本發明，SCH信號包括TDMA幀數，第二SCH信號包括BSIC和第一信號群下次發送的頻率。
12.一種無線電系統中用于實現下行鏈路跳頻到一個廣播控制信道的頻率的系統，該無線電系統包括一個網絡部分(100)，一個用戶終端(102)，及作為網絡部分(100)和用戶終端(102)間傳送通路的無線電連接(104)，其特征在于網絡部分適合于以一個給定頻率在廣播控制信道上向用戶終端(102)發送第一信號群(200)，第一信號群(200)規定第一信號群(200)下次將以哪個第二頻率發送，以及利用跳頻在廣播控制信道上向用戶終端(102)發送其他信號(202，204)，第一跳頻的偏頻(220)預先商定，其他跳頻的偏頻(222)也預先商定；用戶終端(102)適合于產生第一信號群(200)發送頻率的跳頻序列(210)，第一跳頻的偏頻(220)和其他跳頻的偏頻(222)。
全文摘要
本發明涉及一種跳頻方法和一種無線電系統。實現下行鏈路跳頻到一個廣播控制信道的頻率。該無線電系統包括一個網絡部分(100),一個用戶終端(102),及作為傳送通路的無線電連接(104)。創新之處在于廣播控制信道通常不進行跳頻。該系統最簡單的實現方式是在網絡部分(100)和用戶終端(102)中進行軟件改進。本發明利用跳頻可應用于所有無線電系統,尤其適用于GSM/DCS1800系統和UMTS系統。
文檔編號H04B1/69GK1207218SQ97191649
公開日1999年2月3日 申請日期1997年11月12日 優先權日1997年11月12日
發明者米卡·雷拖拉, 瑪考·西爾維托恩 申請人:諾基亞電信公司