CN1115890C

CN1115890C - 点到多点的无线电传输系统

Info

Publication number: CN1115890C
Application number: CN96199692A
Authority: CN
Inventors: 海因茨·戈克勒; 托马斯·阿尔贝蒂
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: ERICSSON Ltd
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-12-07
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2016-12-07
Also published as: WO1997036433A1; FI981636A7; KR20000004927A; JP2000510664A; DE19612108A1; RU2160507C2; CN1207853A; BR9612560A; AU707804B2; FI981636A0; DE59608748D1; AU1920897A; EP0890271A1; EP0890271B1; US6185202B1; ES2168525T3

Abstract

为了能够在这样一类无线电传输系统中灵活地分配传输能力，而不中断或干扰现有的无线电通讯，预先规定了控制装置(SE)，当总站及相关用户站的传输频道发射变化时，它这样调节一个或多个传输参数：最优化利用正在使用的无线电频道的带宽。对此，在总站和用户站的调制解调器中装备了两个发射和两个接收信号通道(ENC1，ENC2，IF1，IF2，MOD1，MOD2，DEM1，DEM2，DF1，DF2，DEC1，DEC2)，在这些通道中每次只有一个接通用于信号传输。发射信号通道的输出和接收信号通道的输入用分频器(FWS，FWE)连接。当传输频道变化时，在正好未接通的信号通道中进行新的传输参数的调节。在获得新的传输参数后再切换到这一信号通道上。

Description

点到多点的无线电传输系统

技术领域

本发明涉及的是点到多点的无线电传输系统，该系统由一个总站和多个用户站组成，在总站和用户站之间的传输频道可按要求分配。

背景技术

无线电传输系统(地面定向无线电中继通信系统或卫星传输系统)允许很快地建立或补充组成新的无线电通讯。在这些无线电传输系统中，应尽可能优化使用被使用的频谱。这一要求可在点到多点的无线电传输系统(地面定向无线电中继通信系统，卫星传输系统)中实现。

微波杂志1984年第6期(第10卷)中的629-630页介绍了点到多点的地面定向无线电中继通信系统。此后，通过按要求占用所需的频带可以改善使用的无线电频道的频带使用。在总站和单个用户站之间的通信或通过多频道选择制(FDMA)中多路存取或通过时间区分多路通信制(TDMA)中的多路存取进行，在这一过程中根据用户要求分配频道或时间间隔。

根据德国专利DE 44 26 183 A1，在点到多点的地面定向无线电中继通信系统中，将单个传输频道的带宽调节为用户每次要求的数据传输率，因而传输容量可灵活地满足用户的需求。也可将可变化的调制种类或调制系数(例如，n-PSK，n＝2…16；或M-QAM，M＝4…256)的调节预先规定在单个传输频道上。

然而，上述的系统中存在着传输容量相对于用户站来说分配不够灵活以及需要中断正在进行的无线电通讯或对其产生干扰的缺陷。

发明内容

本发明的任务在于提供开始提到的那种点到多点的无线电传输系统，该系统能够将传输容量灵活地分配和匹配给连接的用户站，而不中断或干扰已有的无线电通讯。

为实现上述的任务，根据本发明，提供了一种由一个总站和多个用户站组成的、在总站和用户站之间的传输频道可按要求分配的点到多点的无线电传输系统，其中：总站(ZS)对于每个使用的传输频道都有一个调制解调器(MDM)，同样，每个用户站(TS1，TS2，…，TSn)也都装备一个调制解调器(MDM)，有一个控制装置(SE)，在每个有关的调制解调器(MDM)中的传输频道变化时，它这样调制一个或多个传输参数—频道频率，数据速率，调制，编码，发射电平以及用于平均信号质量的参数，使得可最优化利用正在使用的无线电频道的带宽，每个调制解调器(MDM)具有两个发射和接收频道，调制解调器中的信号传输只通过两个发射或接收频道中的一个频道进行，当传输频道变化时，控制装置(SE)对调制解调器的处于未工作发射或接收频道进行新的传输参数调节，而信号传输在另一发射或接收频道中继续进行，在获得新的传输参数后，将传输频道切换到以前没有工作的另一发射或接收频道上，预先规定第一分频器(FWS)，它将整个用于信号发射的频率带至少分成两个分频带，在这一过程中，发射频道的信号可以有选择地分配给分频带，预先规定第二分频器(FWE)，它将整个用于信号接收的频率带至少分成两个分频带，在这一过程中，分频带的信号可以有选择地分配给接收频道。

在点到多点的无线电传输系统中，用上述措施可以使得使用的无线电频道很灵活地与各个用户要求的传输频道相适应，而不必中断或干扰无线电通讯。也可以调节所有的传输参数，实现无线电频道高效利用和信号传输质量优化的目的。数字分频器(其分频带可以有选择地分配给发射频道或接收频道)的使用使得可以非常灵活地分配发射和接收频道。此外，数字分频器可以减小或提高(例如减半或两倍)其输入信号的扫描频率，这样，随后的内插补器或减小器必须实现较小的内插补系数或减小系数，由此减少线路费用。

本发明的其他特点和优越之处可从后面对具体实施例的描述中得到。

附图说明

下面借助于附图中描述的实施例来详细说明发明。

图1是点到多点无线电传输系统框图；

图2是调制解调器的框图；

图3，4，5，6是具有各种多路发射或接收频道的调制解调器的框图。

具体实施方式

图1中从原理上描述的点到多点的无线电传输系统由一个总站ZS和多个用户站TS1，TS2，…，TSn组成。总站ZF有如此多个并联联接的调制解调器MDM，使得最大量的用户站TS1，TS2，…，TSn可以接收总站ZS的无线电通讯。总站ZS的所有调制解调器MDM通过倍增器/倍减器MX1和MX2与两个输出端相连。第一倍增器/倍减器MX1与其它信息网相连，第二倍增器/倍减器MX2与联接块ZF相连，ZF将发射或接收的信号变频到中频面上。然后与发射/接收装置(前端)RF相连。

每个用户站TS1，TS2，…，TSn具有类似的结构。中频线路ZF与发射/接收装置RF相连，而ZF又与调制解调器MDM相连。终端倍增器/倍减器TMX在调制解调器MDM与终端装置(例如电话)或公用或私人信息网(例如ISDN，PABX)之间建立联接。

图2给出了调制解调器MDM结构的例子，同它以相同方式在总站ZS和各用户站TS1，TS2，…，TSn中使用的那样。调制解调器有两个发射和接收频道。此外，对于实施例中的发射频道和接收频道预先规定了实现各自联接的信号通道。

在发射装置中，倍减器DMUX将要发射的数据信号与两个编码器ENC1或ENC2中的一个相连。每个编码器ENC1，ENC2属于两个发射信号通道中的一个，其联接线路用双线表示，因为这里的数据信号是复数的，有实数部分和虚数部分。每次，在每个编码器ENC1，ENC2之后是具有可变内插系数的数字内插过滤器IF1，IF2。在每个信号通道中联接上一个调制器MOD1，MOD2，但在此之前还可以联接具有固定内插系数的内插补器MS1，MS2。两个调制器MOD1，MOD2中的每一个都要调谐到两个发射频道中的一个频道上。两个调制器MOD1和MOD2的输出端通过开关SWS与具有两个分频带过滤器H1和H2的分频器FWS相连。例如，从杂志“频率”42卷(1988年)，第6-7期181-189页中可以了解这样一种由两个复合半带过滤器组成的分频器。分频带过滤器H1，H2的分频带这样选择，使得它们要覆盖所有用于信号发射的频带。合理的是，当分频带相互叠加时，具有总频带中部频率的信号也可以由分频器FWS传输。两个分频带过滤器H1，H2的中频fm可以例如处于fm＝(2m-1)fa/8处(m＝1，2，3或4)，其中，fa是分频器FWS输出信号的扫描频率。例如，第一分频带过滤器H1可以有中频fm＝3fa/8，第二分频带过滤器H2可以有中频fm＝5fa/8。此外，分频器FWS提高扫描频率(内插)，这样，可变内插过滤器IF1，IF2的内插系数可以选择的较低。

开关SWS可以有选择地将单个发射频道接通到分频器FWS的一个或另一个分频带过滤器H1或H2上。开关SWS由下面详细介绍的控制装置SE控制。

用具有固定内插系数2的内插补器IS将分频器FWS的复数数字输出信号转换为实数数字信号(例如参阅DE 36 21 737 C2)。此后，用数字/模拟转换器DAU将实数数字数据信号转换为模拟信号，随后通过反混淆过滤器AFFS传输。

在相反方向(接收方向)上，接收到的模拟数据信号通过反混淆过滤器AFFE到达模拟/数字转换器ADU。具有固定减少系数2(例如参阅DE 3621 737 C2)的减少器将模拟/数字转换器ADU的实数数字输出信号转换为复数数字信号。每次，由分频器FWE和与其相连的开关SWE将这一复数数字信号与两个接收信号通道中的一个接通。分频器FWE分频带的位置与什么有关，对于发射频道来说，已谈到的与分频器FWE相关联的话题适于这一问题。分频器FWE使得扫描速率降低(减少)。由于分频器将用于接收信号的全部频带分配在较窄的分频带内，因此，对于单个接收频道来说，扫描原理得以满足。在解调过程中没有干扰的重叠，因为扫描频率至少必须同信号带宽(与分频器的分频带相对应)一样大的条件得以遵守。类似地，与接收频道相关的、关于扫描原理的话题也适用于发射频道。

SWE开关可以将分频器的分频带过滤器H1，H2的输出信号以任意组合方式传输给后面接收信号通道。

在每个接收信号通道中有复数数字解调器DEM1和DEM2，其中的每个调谐到两个接收频道中的一个频道上。具有可变减少系数的减少过滤器DF1，DF2(匹配过滤器)连接在每个解调器DEM1和DEM2之后，可能的话在其中间连接上具有固定减少系数的减少器ME1和ME2。由于分频器FWE已使扫描速率降低，因此，可以选择较小的可变减少过滤器DF1，DF2的减少系数。

将用于将扫描频率改变一固定系数的内插补器和减少器主要构成为具有要求线性相的非降低过滤器，而在线性相的情况下，通过使用系数对称得到费用适宜的线路。进而，通过将这一过滤器作为半带过滤器可有目的地降低费用。最后，通过将内插补器和减少器组成多相过滤器，可以将运算速率(每时间单位的运算数)降低到一最小值。在固定减少器和内插补器的情况下，通过用状态参数的加法和/或减法来代替乘法(CSD码系数描述)可以进一步降低线路费用和减少损耗功率。

同内插补过滤器IF1，IF2一样，减少过滤器DF1，DF2满足方根—尼奎斯特条件。在“第二届欧洲卫星通讯大会”(列日，比利时，1991年10月)文集中的457-464页介绍了这类可变减少和内插补过滤器的结构和工作原理。

在两个接收信号通道中有同步线路SYNC1和SYNC2，同样，可从“第二届欧洲卫星通讯大会”文集中了解它们。同步线路使得每个信号通道中线路同步到接收数据信号的载波频率，载波相位和扫描周期上。因此，调制解调器不取决于同步信号，否则，必须将同步信号与接收信号一起传输。

在每个接收信号通道的末端有译码器DEC1，DEC2。不仅发射信号通道中的译码，而且接收信号通道中的译码都主要用Viterbi编码/译码器进行。两个译码器DEC1，DEC2的输出端通向多路转接器MUX。

对于复数数字调制器MOD1，MOD2和解调器DEM1，DEM2，以适宜的方式用直接数字合成法(DDS)(参阅“相位累加器截断中直接数字频率合成器的输出频谱分析”，IEEE 1987，第41届频率控制研讨会年会，第495页)或线性内插补数字合成法产生复数载波振荡。

如同开始时说明的那样，点到多点的无线电传输系统应能在总站与用户站之间非常灵活地分配传输频道，并在这一过程中优化使用无线电频道。如果由于一个或多个用户站与总站进行新的数据交换而造成所需的传输频道数目发生变化，那么，从总站ZS中存在的控制装置SE来看，在总站和用户站中，由于传输频道变化涉及到的调制解调器中的传输参数这样改变，使得传输频道高效地占用无线电频道。例如，数据速率，调制类型或调制系数(例如n-PSK，n＝2，…，16或M-QAM，m＝4，…，256)，编码，频道频率或发射电平以及用于平均信号质量的参数都属于可变传输参数，以保证预定的数据传输质量(例如字节误差率＜10^-7)和减小无线电中继站距离的影响(衰减，反射)。

在所需传输频道数变化的条件下，根据前面提到的无线电频道的整个带宽高效利用和最佳信号传输质量的观点，控制装置SE计算传输参数。控制装置SE将这些变化的传输参数作为控制信号(在附图中以点划双箭头线表示)传递给有关的调制解调器中的电路块。用户站的调制解调器中的控制信号例如通过信号化频道传输，该信号化频道附加在一个或多个有效信号频道上，或作为单独的广播频道发射。

可变内插补过滤器IF1，IF2和减小过滤器DF1，DF2中的数据速率由传输参数调谐。频道频率的改变在调制器MOD1，MOD2和解调器DEM1，DEM2中进行，调制和编码的改变在编码器ENC1，ENC2和译码器DEC1，DEC2中进行。

如上所述，在每个调制解调器中存在有两个发射和两个接收频道。信号传输总是在一个发射和接收频道中进行。另一发射或接收频道处于非激活状态。当控制装置SE接收到改变传输频道的命令时，便计算相应的新的传输参数，并将新的传输参数作为控制信号传递给未接通的发射或接收频道中有关的线路块。只要在总站的有关调制解调器中有新的传输参数被调节，并且用户站确认通过控制装置SE的信号化频道接收到新的传输参数，那么，在另一频道(将传输参数变换为改变了的传输参数)中，在所有有关的调制解调器中继续进行信号传输与信号加工。当因为例如要求一个或多个附加的传输频道或有其它频带要求而需要改变传输参数时，信号传输先以旧的传输参数进行，直到将尚未激活的发射或接收频道中的传输参数调制为新的传输参数，然后才突然切换到这一频道上。由此避免信号传输过程中的干扰中断。

控制装置SE通过预先规定这些发射或接收频道的调制或解调频率来选择有关调制解调器中的发射和接收频道，在改变传输参数后，发射或接收频道应继续进行传输。

在上述实施例中，每个发射或接收频道有一个自己的信号通道，即对于发射和接收装置来说，线路块的一大部分是双重的。可以这样降低这一线路费用，即在时间区分电路的多路通信中不仅开动两个发射信号的通道部分，而且也开动两个接收信号的通道部分。

在图3中描述了两个发射频道的信号通道和两个接收频道的信号通道。对于两个发射频道来说，发射信号通道有一编码器ENC，一可变内插补过滤器IF和一调制器MOD。此外，在可变内插补过滤器IF和调制器MOD之间还可以附加上另一个具有固定内插补系数的内插补器MSS，如从图3中得知的那样。这里不对单个线路块ENC，IF，MSS，MOD以及连接到可切换分频器SWS，FWS上的线路块(内插补器IS，数字/模拟转换器DAU，反混淆过滤器AFFS)予以详细讨论，因为在与图2相关联的实施例中已经对此予以了详细说明。

这也适用于图3中描述的接收信号通道的单个线路块。同样，这是一个接收信号通道，在这一通道中，对于预定的两个接收频道的传输，只需对所有线路块进行简单的操作。

附加在单个线路结构组件上的虚线线路块应说明，时间区分电路多路通信中的两个发射频道KS1和KS2可以通过发射信号通道传输，时间区分电路多路通信中的两个接收频道KE1和KE2可以通过接收信号通道传输。

在一个发射信号通道(它在时间区分电路多路通信中处理两个发射频道)和在一个接收信号通道(它在时间区分电路多路通信中处理两个接收频道)中产生一个频率多路通信信号(FDM)，因为每一频道频率被分配给调制器MOD或解调器DEM中的每个发射或接收频道。在发射信号通道中，通过是分频器FWE组成部分的多路转接器进行时间区分多路通信处理运算。接收信号通道中的时间区分多路通信处理可以通过倍减器(它是分频器FWE的组成部分)进行。换言之，在频率多路通信开始之前，每次都要处理时间区分多路通信。

如图4所示，线路结构组件的另一种集中可以这样进行：就可变减少和可变内插补而言，将两个发射频道和两个接收频道进行多路传输。对此，预先规定了功能元件DI，它不仅包括可变减小过滤器DF，而且还包括可变内插补过滤器IF。在功能元件DI两个门上的多路转接器/倍减器DMX1和DMX2的作用是，通过功能元件DI不仅可以传输时间区分多路通信中的两个发射频道，而且还可传输两个接收频道。如描述的调制解调器的实施例那样，在图3中具有这一参考符号的所有其它线路结构组件也都具有这一功能。

在图5中描述的调制解调器中，解调器DEM和调制器MOD组合在一个共同的功能元件DM中，该功能元件不仅处理时间区分多路通信中的发射频道，而且还处理接收频道。这一调制解调器的线路变化再次降低线路的费用。然而，不利的是，内插补器MSS和减小器MEE有复数系数。因此，在图6描述的实施例中，互换调制器MOD和内插补器MSS的顺序以及解调器DEM和减小器MEE的顺序。由此可以使组合在一个功能元件MES中的内插补器MSS和减小器MEE用实数系数实现。发射信号通道和接收信号通道的时间区分多路通信的优点仍得以保留。

Claims

1.由一个总站和多个用户站组成的、在总站和用户站之间的传输频道可按要求分配的点到多点的无线电传输系统，其特征是，

—总站(ZS)对于每个使用的传输频道都有一个调制解调器(MDM)，同样，每个用户站(TS1，TS2，…，TSn)也都装备一个调制解调器(MDM)，

—有一个控制装置(SE)，在每个有关的调制解调器(MDM)中的传输频道变化时，它这样调制一个或多个传输参数—频道频率，数据速率，调制，编码，发射电平以及用于平均信号质量的参数，使得可最优化利用正在使用的无线电频道的带宽，

—每个调制解调器(MDM)具有两个发射和接收频道，调制解调器中的信号传输只通过两个发射或接收频道中的一个频道进行，

—当传输频道变化时，控制装置(SE)对调制解调器的处于未工作发射或接收频道进行新的传输参数调节，而信号传输在另一发射或接收频道中继续进行，在获得新的传输参数后，将传输频道切换到以前没有工作的另一发射或接收频道上，

—预先规定第一分频器(FWS)，它将整个用于信号发射的频率带至少分成两个分频带，在这一过程中，发射频道的信号可以有选择地分配给分频带，

—预先规定第二分频器(FWE)，它将整个用于信号接收的频率带至少分成两个分频带，在这一过程中，分频带的信号可以有选择地分配给接收频道。

2.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，对于两个发射频道中的每个频道有一个编码器(ENC1，ENC2)和一个调制器(MOD1，MOD2)，先将具有可调节内插补系数(IF1，IF2)的内插补过滤器与每个调制器(MOD1，MOD2)连接。

3.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，在发射频道的分频器(FWS)后连接上一个内插补器(IS)，它将分频器(FWS)的复数数字输出信号转换为实数数字信号。

4.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，发射频道的数字分频器(FWS)使其输入信号的扫描频率增大两倍。

5.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，为两个接收频道中的每个频道预先规定了一个解调器(DEM1，DEM2)和一个译码器(DEC1，DEC2)，并在每个解调器(DEM1，DEM2)后面连接上一个具有可调节减小系数的减小过滤器(DF1，DF2)。

6.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，在接收频道的分频器(FWE)之前连接上一个减小器(DE)，它将实数数字接收信号转换为复数数字信号。

7.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，接收频道的数字分频器(FWE)使其输出信号的扫描频率减半。

8.根据前述权利要求之一的点到多点无线电传输系统，其特征是，分频器(FWS，FWE)的两个分频带过滤器(H1，H2)的通带范围重叠。

9.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，为两个发射频道预先规定了一个编码器(ENC)，一个调制器(MOD)和一个附加在这两者之间的具有可变内插补系数(IF)的内插补过滤器，时间区分多路通信中的两个发射频道可以通过编码器(ENC)，调制器(MOD)和可变的内插补过滤器(IF)传输。

10.根据权利要求1的点到多点无线电传输系统，其特征是，为两个接收频道预先规定了一个解调器(DEM)，一个译码器(DEC)和一个附加在这两者之间的具有可变减小系数(DF)的减小过滤器，时间区分多路通信中的两个接收频道可以通过解调器(DEM)，可变的减小过滤器(DF)和译码器(DEC)传输。

11.根据权利要求3或6之一的点到多点无线电传输系统，其特征是，将内插补器(IS)或减小器(DE)作为复数半带过滤器。

12.根据权利要求9或10之一的点到多点无线电传输系统，其特征是，多路传输器/倍减器(DMX1，DMX2)通过共同的功能元件(DI)不仅传输时间区分多路通信中的发射频道，而且还传输接收频道，功能元件(DI)具有可变减小过滤器和可变内插补过滤器。

13.根据权利要求9或10之一的点到多点无线电传输系统，其特征是，多路传输器/倍减器(DMX1，DMX2)通过第一功能元件(DI)和第二功能元件(DM)不仅传输时间区分多路通信中的发射频道，而且还传输接收频道，第一功能元件(DI)具有可变减小过滤器和可变内插补过滤器，第二功能元件(DM)具有调制器和解调器。

14.根据权利要求9或10之一的点到多点无线电传输系统，其特征是，多路传输器/倍减器(DMX1，DMX2)通过第一功能元件(DI)和第二功能元件(MES)不仅传输时间区分多路通信中的发射频道，而且还传输接收频道，第一功能元件(DI)具有可变减小过滤器和可变内插补过滤器，第二功能元件(MES)具有一个内插补器和一个具有固定内插补系数或减小系数的减小器。