CN1223761A

CN1223761A - 用于tdma无线通信系统运行的方法和装置

Info

Publication number: CN1223761A
Application number: CN 97195862
Authority: CN
Inventors: k·-D·皮勒卡姆普
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-07-21

Abstract

本发明涉及一种用于TDMA无线通信系统,尤其是在根据DECT标准的无线通信系统中,无干扰运行的方法和装置。在此,最初识别一个在第一TDMA系统中出现的干扰,该干扰是由第一和至少另一TDMA无线通信系统的时基没有同步化引起的。然而,按照本发明使干扰消除,其中,使相互影响的不同步TDMA系统的时基强制同步。为此,使每两个参与干扰TDMA无线通信系统中的至少一个时基的频率如此适应,即使TDMA无线通信系统的时基同步。首先,通过系统的TDMA帧(F1、F2)相对于另一个的、与频率相适应有关的单个移动,消除分配给各自己有通信的时间段的时间重叠,并且因此排除了已发生的干扰。其次,通过强制同步也消除从属的相对的TDMA帧(F1,F2)的进一步时间漂移,并因此从开始就消除了可能的其他干扰的起因。此外,本方法的优点是,能避免频繁地改变通道和由此相随的缺点。

Description

用于TDMA无线通信系统运行的方法和装置

本发明涉及一种用于TDMA无线通信系统，尤其是在根据DECT标准的无线通信系统中，无干扰运行的方法和装置。

在现代信息传输系统中的需求是，要求最小的频带宽度经济地传输最大量的语言和数据信息。作为无线通信系统，这样的要求具有特别意义。因为对于这样的要求就必须限制他们的宽度和可特别经济地在技术上使用频谱。在许多情况下，人们因此而使用所说的多路传输方法，用该方法使得通过一个共同传输通道将多路电话及多数据流共同传输成为可能。

对此，人们原则上分成两种多路传输方法，频分多路传输方法和时分多路传输方法。

频分多路传输FDM是基于以多个相同的频段(频道)细分已有的频带。从而，每个频段可用作诸如一路电话传输。FDM方法主要用于传输模拟信号。

时分多路传输TDM方法正相反仅适用于数字信号。对此，将多个作为诸如通过一根电缆或一条无线通信线路进行传输的单通道合并成一个共同的传输通道，在这时候在每个单通道中的数字数据流被细分成单个数据包(位桢Bitrahmen)，以及这些不同单通道的位桢各自被合并到传输桢(uebertragungsrahmen)，然后将其串行，即一个接一个地在传输线路上传输。为此，在每个传输桢中给单通道各自固定分配一个时隙，并且在其中在利用全部随时可供使用频带宽度下传输相应单通道的位桢。在接收机中再将数据从传输桢的时隙中选出并且分配给单个接收通道。

运用这两种称作多路传输技术作为传输线路可使通信通道数目增加数倍，并从而提高了其经济性。此外，在无线通信系统中，一般还要求，通过一个采用多路传输方法的通道能为尽可能多的用户数使用。为此，应用所说的多路存取“多路访问”，其既可以在FDM中也可以在TDM中。相应的系统称作为FDMA系统和TDMA系统(频分多路访问和时分多路访问)。下面仅涉及TDMA系统或者在复杂的由具有不同多路传输技术的多级组成的无线通信系统(例如，在DECT无线通信系统)中的相应的TDMA级。

例如，一个TDMA无线通信系统在一个上级由多个这样系统构成的蜂窝式通信系统中，在另一个使用相同频带的TDMA系统附近运行，那么就会产生相互干扰。要能避免这样的传输质量的损害，就要在建立一个新的通信时，在一个子系统中不断地选出一个TDMA通道，其在TDMA传输桢中的时隙在时间上对于同时在另一个TDMA子系统使用单通道的时隙是错开的，并且因此完全不干扰。

可是，例如基于DECT标准，不同步的TDMA无线通信系统具有这样的缺点，即在动程准确性方面，作为钟脉冲信号发生器的单个TDMA系统的时基具有允许误差(在DECT中，为+/-5ppm)。因此，通常产生两个系统的TDMA桢结构相互之间的相对时间漂移。在实际上这样的标移会导致，一个开始在独立的、即TDMA桢不受干扰的时间区域中建立通信，会逐渐到达已经由另一TDMA系统使用的时间区域，并且由此会引起在这系统中对相应通信的干扰。该干扰依据情况也还会波及其他无线通信系统中的其他无线通信通道。

常规的方法(如在DECT中)是在识别出干扰时，如可能的话，TDMA系统通过更换无线通信通道(“移交”)而避开。但是，对此，连续不断地存在一个未使用的并没受干扰的无线通信通道是必需的。另外，如果为了用户不觉察更换通道而不产生中断，更换通道有另一缺点，即为了短时间更换通道同时需要两个无线通信通道。因此，经过频繁更换通道在一起占据无线通信通道时会很快导致负载峰值，并且导致引起通道封锁。然而，存在没有为一个受干扰的通信在一个不受干扰的通道上继续导通的可能性，在这种情况下甚至会导致通信中断。

本发明的任务在于，提供一种克服上述缺点的用于TDMA无线通信系统无干扰运行的方法。

该任务通过一种包含在权利要求1中所称特征的方法完成。用于实施该方法的装置是权利要求8所述的。

与在传统的TDMA无线通信系统中不一样，在那系统中，忍受前面所述的缺点，通过在另一无线通信通道上继续受干扰通信，避开通道干扰，按照本发明用于TDMA无线通信系统运行方法特点是消除了干扰的起因。

对此，最初识别出现在第一个TDMA无线通信系统中的由该第一个和至少另一个TDMA无线通信系统的时基的缺乏同步化引起的干扰。举例来说，在DECT系统中，这样的称作“滑动冲突”的识别与标准有关，并且在TDMA时隙中被传输的位桢各自具有特定的字段，通过它在接收机进行比较可识别不同系统TDMA桢的交错漂移。

然后，按照本发明清除干扰，其中，将相互影响的不同步的TDMA系统的时基强制同步。为此，使每两个涉及干扰的TDMA系统中的至少一个的频率如此适应，即使TDMA无线通信系统的时基同步。首先，通过系统的TDMA桢相对于另一个的、与频率适应相关的单个移动，消除分配给各自己有通信的时间段的时间重叠，并且因此而排除已发生的干扰。其次，通过强制同步也消除从属的相对的TDMA桢进一步的时间漂移，并因此从开始消除了所说的可能的其他干扰的起因。

此外，本方法的优点是，克服了所说的与通道更换有关的缺点。

根据权利要求8，用于实施本发明方法的TDMA系统包括一个作为时基的带有可变频率的时间发送器和一个用于确定该系统的TDMA桢结构相对于另一个TDMA无线通信系统的TDMA桢结构的时间漂移的检测装置。在TDMA无线通信系统中的干扰是借助于检测装置识别的，该干扰是由一个相对一第二TDMA无线通信系统的TDMA无线通信系统的TDMA桢的时间漂移引起的。通过系统的时间发生器的相应的频率变化使得系统同步，就是说，使相应的时基频率相互适应。在此，该同步在确认涉及干扰的系统相互时间漂移时按适当的方法自动实现。并且可通过由每两个系统中的至少一个的时基的频率改变达到。

本发明优先的其他结构和装置由从属权利要求所述。

按照本发明的第一种结构-权利要求2-在至少一个这样的TDMA无线通信系统中，根据一个在TDMA时隙中传输的位桢的最后位/最后几位的破坏，识别由一个第一和至少一个另一TDMA无线通信系统的时基的缺乏同步化而产生干扰。由此，有可能及早认定“滑动冲突”，在该冲突中，一个恰巧使用的一个系统的TDMA桢结构的时隙在同样占用的另一系统的TDMA桢结构时隙上往前挤，因为，首先在“较慢”系统中总是将破坏在被干扰的时隙中传输位桢的最后位。

相应地，根据本发明的其他装置-权利要求3-是合乎目的的，每一个在TDMA时隙中传输的位桢在其末端包括一个字段，其仅仅含有冗余信息和/或对有效数据通信不需要的信息。例如，这对于DECT系统已经在标准中作了相应的规定。

在本发明的另一装置中-权利要求4-TDMA无线通信系统时基频率的适应相互以小步重复进行。其中，通过这样重复调节频率变更，即一方面消除时基的频率差；然后，另一方面所涉及系统实现的也不是过渡补偿而是极大程度的同步。此外，通过步进地频率适应防止在TDMA无线通信系统中发射机和接收机的意外同步破坏，并以此防止相应通信的中断、短时中断或至少通道更换。例如，在DECT系统中，在持续基站和移动器件之间通信的前提下，可实现重复的频率变更，而只有当一次较大的频率跃变时，移动器件才为继续通信必须建立与一个基站的新的联系。

同样，为了防止信息丢失，适合的是-根据权利要求5-总是在时间窗口进行频率变更，其中，在所涉及的TDMA系统中不进行数据传输。一般该时间窗口由所称的保护时间(保护空间)在TDMA桢的单个的单通道之间给出。

根据本发明再一种优先结构-权利要求6-如果由于所使用的TDMA无线通信通道重叠而使TDMA无线通信系统相互干扰，当被干扰的TDMA无线通信系统的时基同步所需的频率变更值超过规定的极限值时，则至少在一个被涉及系统中，从已被干扰的无线通信通道转移到另一够用的未被干扰的无线通信通道。因此，以规定频率将前面所述的频率适应限制在所希望的、可实现和规定的频率范围内，并且防止诸如由任何一个外部干扰引起的对TDMA系统的影响导致失控的频率变更而无望消除干扰。

在本发明又一种构成中-权利要求7-在TDMA无线通信系统中完成每一无线通信后，其时基的已改变频率再回复到频率适应前的它的原始值。借此排除，对一个诸如以最大许可频率修正值调节的TDMA系统持续选定频率，这会引起的后果是，为在相邻系统中进一步频率适应余地会大大地受到限制，并且因此使得在选定频率系统范围内多个系统的同步可能性也大大受到限制。

下面结合附图，以DECT系统为例进一步说明本发明。

图1按照DECT标准在一个TDMA桢的时隙中位桢的结构；

图2简要示出“滑动冲突”的形成；

图3按照本发明的方法用于处理“滑动冲突”的流程图。

在DECT标准中，通过将可支配频带细分，借助于FDMA定义10个分频带，并对该分频带再一次细分，借助于TDMA每个定义24通道，总共定义240个通道。因而，每个TDMA桢(传输桢)由24个时隙构成。为了双向通信，将每两个通道综合为一个全双工通道，这样总共产生了120个全双工通道。把通过将依次传输的TDMA桢按时间排列成行形成的上级结构称为DECT多帧。

在图1中，作为DECT系统，以所称全时隙方式、DECT系统最通用的运行方式，描述了一个在TDMA桢的时隙中传输的位桢的结构。传输一个位桢416μs，并且长度为480位。包含在开始32位的同步字段S用作对每位桢接收机的时钟脉冲收回和同步。跟随其后的64位长度的标题字段A包含发出信号数据和控制数据。以320位长度的有效数据字段B传输实际有效数据。作为本发明，首先有意义的是加入各自具有4位长度的字段X和Z。每位桢的末端还衔接保护时间GS，在DECT中，其为50μs。X字段通过特殊奇偶性确定，称为“循环冗余检验”从B字段中选出的位获得，并就此用作对B字段有缺陷的传输的指示器。通过对X字段的加倍形成Z字段。其包括如前所述的冗余数据并用于识别周围不同步的DECT系统。因此，在接收机中将Z字段的内容与前景的X字段的内容进行比较，并且对此通过对偏差反复统计而检验。如果系统偏差出现，这样就认为识别了“滑动冲突”，并且开始运用消除干扰的措施。对于这一点结合图2和图3描述的本发明将在下面进一步涉及。除了X字段和Z字段，他们用于在位桢的末端检测干扰外，每个位桢的开头处的S字段也能用于在桢的一开始检测干扰。

图2简要描述“滑动冲突”的形成及其按本发明它的清除。

图2中的分图(a)展示了一个由24时隙构成的DECT传输桢F1。所强调的时隙10刚好用作为在第一DECT系统中基站与移动器件之间的无线通信(作为与其相对方向的移动器件-基站使用通道22，其与通道10一起构成一个全双工通道)。

图2的分图(b)中，作为瞬时t₁，描述了一个在第一现有DECT系统周围的第二DECT系统传输桢F₂的片段，其中刚好时隙12(与时隙24一起)由通话占据。两个DECT系统的各已占通道10以及12(和22以及24)都不存在时间重叠，因此没有干扰。

一般来说，DECT系统的时基的内部时钟脉冲在规定的公差范围内存在一个标准化的规定值偏差。两个DECT系统的时基之间由此会造成漂移，其造成了两个系统的TDMA桢结构(DECT多帧)相互移动。由此，两个系统在时间上原本相互错位的时隙至少导致部分时间上的覆盖，从而会产生相互干扰。

这种情况在图2的分图(C)中描述。第二系统的时钟脉冲以稍高于第一系统的时钟脉冲的频率发生，这样达到某一瞬间t₂＞t₁时就产生了通道10和12的时间上重叠。在第一系统中，根据每在通道10中传输的位桢的最后位破坏，也根据X字段和Z字段的比较识别“滑动冲突”。

图2中分图(d)和分图(c)一起展示了借助于本发明的频率适应，两系统强制同步后的情况。其中，例如，可单独对第一，即“较慢”系统进行频率提升产生同步。第一系统紧跟同步最近的位桢(并且对此，全部DECT多帧)开始如前所述的、比同步破坏更早，那么两系统通道10和12之间重叠和由此的互相干扰就会排除。因为现在是两个时基是最大程度上同步运行，排斥了产生其他重叠，至少是明显延缓。

图3根据流程图详细描述了按照本发明用于处理“滑动冲突”的方法。

在TDMA系统中，在步骤1，例如象已经在上面描述过的DECT系统情况，借助于根据在一个TDMA时隙中传输的位桢的单个位或全部字段破坏的“滑动冲突”识别干扰。为了区别由其他原因干扰的“滑动冲突”，例如利用对在多个彼此相继的时隙的位桢中出现的位差错反复统计进行检验。于是，在第一修正步骤2进行系统时基的频率改变。看情形而定，是否在位桢的始端或者末端出现破坏，对此，在图中所描述的相应地或者频率下降或者频率提升，还至少产生部分地适应干扰系统的频率。其中，所有在同步过程中发生的频率改变总是在瞬间进行。在该瞬间在系统中不传输数据，还以相宜的方式在每时隙末端保护时间里进行。在下一步骤3中，检验，是否经过全部修正步骤积累起来的频率修正值DF超过了确定的最大值DF_max。在比较合适的是选择第一次修正量小于DF_max(在DECT中，针对输出频率，合适的数量级为约1ppm)，这样可进行步骤4。这里根据下一个在修正后在其单通道接收的位桢检验，是否在位区，在DECT系统中也在S字段以及Z字段中的有错误的位的数量m不超过已确定的阈值S₁(例如选择S₁=2)。如果其还不是这样，就还没有达到同步，则通过返回到步骤2开始以另一频率修正迭代。另一情况，在步骤5，借助于比较，用另外第二个阈值S₂(用S₂＞S₁)测试还留下的位差错的数量，是否存在原始频率差的过滤补偿。例如当不再出现一个位差错(S₂=1)，就接受这样的过渡补偿。然后，在步骤6取消部分最后修正，并且返回到步骤4进行新的检验。然而，留下的位差错的数量m在由阈值S₁和S₂设定的公差范围，这样至少能最大程度实现所希望的同步。在步骤7，在系统中每次通信的结束时将进行的修整全部取消，以避免对相邻的系统，修正系统的连续频率优势。如果在步骤3修正方法结果证实，如同步而进行的频率修正超过了确定的最大值Dfmax，这样在步骤8，在取消至此为止所有进行的频率修正的条件下，将通道更换成一个尚未受干扰的通道(“移交”)。

Claims

1．用于TDMA无线通信系统，尤其是根据DECT标准的无线通信系统运行的方法，其中，如此识别在第一TDMA无线通信系统中出现的，并且由相对于第二TDMA无线通信系统的TDMA桢(F2)的TDMA无线通信系统的TDMA桢(F1)的时间漂移引起的无线通信通道干扰，其特征在于，通过强制同步消除干扰，其中，两个TDMA无线通信系统中至少将其一个的时基频率如此改变，即使得两个TDMA无线通信系统的时基同步。

2．根据权利要求1的方法，其特征是，根据一个在TDMA时隙(1至24)中传输的位桢的最后位/最后几位的破坏，识别干扰。

3．根据上述任一权利要求的方法，其特征是，在TDMA无线通信系统中，每一个在TDMA时隙(1至24)中传输的位桢，在其末端有一个字段(Z)，其仅仅含有冗余和/或对有效数据通信不需要的信息。

4．根据上述任一权利要求的方法，其特征是，TDMA无线通信系统时基频率的适应相互以小步重复进行。

5．根据上述任一权利要求的方法，其特征是，在时间窗口进行频率变更，其中，在所涉及的TDMA系统中不进行数据传输。

6．根据上述任一权利要求的方法，其特征是，当为了使两个TDMA无线通信系统的时基同步，所需要的频率变更(DF)值超过规定的极限值(DFmax)时，至少在一个TDMA无线通信系统中从已被干扰的无线通信通道(10)中转移到另一够用的未被干扰的无线通信通道。

7．根据上述任一权利要求的方法，其特征是，在TDMA无线通信系统中完成每一无线连接后，将其时基的已改变频率再回复到它的原始值。

8．用于实施上述任一权利要求方法的、尤其是遵循DECT标准的TDMA系统，其特征是，

-该TDMA无线通信系统包括一个作为时基的时间发送器，它的频率至少在一个限定的范围内，以规定的频率值可变；

-该TDMA无线通信系统可通过一个检测装置，用于确定其TDMA桢结构相对于另一个TDMA系统的TDMA桢结构的时间漂移；

-借助于检测装置识别由这样漂移引起的干扰，以及借助于两系统的同步通过相应时基的相互频率适应消除该干扰。