通信系统中用跳频控制信道工作的装置和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN94190628.0

申请日:

1994.07.07

公开号:

CN1113669A

公开日:

1995.12.20

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回||||||公开

IPC分类号:

H04L27/30

主分类号:

H04L27/30

申请人:

莫托罗拉公司;

发明人:

罗文·梅丹; 迈克尔·D·科特金; 杜阿内·卡尔·拉贝

地址:

美国伊利诺斯州

优先权:

1993.08.25 US 08/112,820

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

杨国旭

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内容摘要

提供用于通信系统的通信单元,其包括根据预定跳频图在多个载波频率范围内将通信帧跳频的跳频机构。通信帧中至少一个最好包括具有从中可得出预定跳频图的数据位的同步信道时隙。此外,提供一通信单元,其包括用来最初获取规定跳频帧在多个载波频率内跳频的序列的预定跳频图的信号获取机构。同样地,该通信单元也包括根据预定跳频图跳频接收频率以检测控制信道的跳频机构。

权利要求书

1: 用于通信系统的通信单元,该通信单元的特征在于跳频装置按预定的跳频图在多个载波频率上对多个通信帧进行跳频,多个通信帧中至少一个包含同步信道时隙,同步信道时隙包括可从中得出预定跳频图的数据位。
2: 用于通信系统的通信单元,该通信单元的特征在于: (a)信号获取装置,用于最初获得预定的跳频图,后者规定在多个载波频率对多个通信帧进行跳频的序列,该信号获取装置包括在通信帧内检测同步时隙的检测装置,该同步时隙包括可从中得出预定的跳频图的数据位;和 (b)跳频装置,其与信号获取装置操作地耦合,用来按照预定的跳频图对信号获取装置的接收频率进行跳频以检测控制信道。
3: 权利要求2所述通信单元,其中: 多个通信帧中每一个包括多个时隙,一个特定通信帧的多个时隙中至少一个包括同步信道时隙; 该特定通信帧的多个时隙中的另一个包括频率校正信道时隙,频率校正信道时隙包括用来指示在该特定通信帧中同步信道时隙的位置的信息; 信号获取装置包括: (a)存储装置,其与检测装置操作地耦合,用来同时存储来自包括频率校正信道时隙和同步信道时隙的多个时隙的信息,其中来自频率校正信道时隙的信息指示出同步信道时隙位于特定通信帧中较早被发送的时隙内;和 (b)确定装置,其与存储装置操作地耦合,用来从所存储的特定的较早发送的时隙中检索同步信道时隙并确定预定跳频图;以及 该确定装置包括在从存储的特定的较早发送的时隙中检索同步信道时隙前,根据频率校正信道时隙的信息校正所存的特定较早发送时隙的频率误差的装置。
4: 权利要求2所述的通信单元,其中: (a)同步信道时隙包括可从中得出多个预定跳频图的数据位; (b)跳频装置包括: (ⅰ)用来根据第一和第二预定跳频图跳频接收机频率以分别检测第一和第二控制信道的装置;和 (ⅱ)用来根据所检测的第一和第二控制信道的测量信号品质的比较结果选择第一和第二预定跳频图中的一个来继续跳频接收机的选择装置。
5: 用于通信系统的通信单元,该通信单元的特征是: (a)用来检测全球定位卫星信息的全球定位卫星检测装置; (b)信号获取装置,其与全球定位卫星检测装置操作地耦合,用来利用检测到的全球定位卫星信息获取预定的跳频图,该预定的跳 频图规定多个通信帧在多个载波频率内跳频的序列;和 (c)跳频装置,其与信号获取装置操作耦合,用来根据预定跳频图跳频接收机频率以便能够检测到控制信道。
6: 给用于跳频通信系统中的通信单元提供跳频图的方法,其包括: (a)扫描特定的频率集合搜寻包括同步信道时隙的通信帧; (b)检测该通信帧内的同步信道时隙;和 (c)根据同步信道时隙内的数据位确定预定的跳频图,后者规定多个通信帧在多个载波频率上跳频的序列。
7: 权利要求6所述方法,其中确定步骤包括使用同步信道时隙内的数据位根据从一组步骤所选择的步骤来获取预定跳频图,该组步骤包括: (a)从跳频图查找表中检索预定的跳频图; (b)在预定跳频图内得出下一通信帧的载波频率;和 (c)得出作为同步信道时隙内数据位函数的预定跳频图。
8: 权利要求6所述的方法,其中每个通信帧包括至少一个有多个时隙的时分多址帧,特定跳频帧的多个时隙中至少一个包括同步信道时隙,确定预定跳频图的步骤还包括: (a)根据从下组步骤中选择的步骤获取帧号, (ⅰ)根据同步信道时隙数据位确定帧号;和 (ⅱ)根据多个同步信道时隙位确定简约的帧号,该简约帧号识 别通信帧陪集,其包括在该通信帧陪集的预定帧内的单个同步信道时隙,接着从确定的简约帧号和通信帧陪集的预定帧中确定帧号;和 (b)根据所获取的帧号按从下组步骤中选择的步骤得到预定跳频图: (ⅰ)用获得的帧号从跳频图查找表中检索特定的跳频图;和 (ⅱ)得出作为所获得的帧号的函数的特定跳频图。
9: 权利要求6所述的方法,其还至少包括下列一组步骤中的一个: (a)其中,多个通信帧中的每一个包括多个时隙,多个通信帧中的特定通信帧的多个时隙中至少一个包含同步信道时隙,特定通信帧的多个时隙至少另外一个包括频率校正信道时隙,频率校正信道时隙信息指示同步信道时隙位于该特定通信帧中较早发送的时隙内,检测同步信道时隙的步骤包括: (ⅰ)同时存储包括频率校正信道时隙和同步信道时隙的多个时隙的信息;和 (ⅱ)从所存储的特定较早发送时隙中检索同步信道时隙并从中确定预定的跳频图; (b)其中,多个通信帧中的每一个包括多个时隙,多个通信帧中的特定通信帧的多个时隙中至少一个包括同步信道时隙,该特定通信帧的多个时隙中至少另一个包括频率校正信道时隙,频率校正信道时隙信息指示出同步信道时隙位于特定通信帧中稍后发送的时隙 内,检测同步信道时隙的步骤包括从特定稍后发送的时隙中获取同步信道时隙信息并从中确定预定的跳频图; (c)其中,检测同步信道时隙的步骤包括迭代并顺序地将本机振荡器设定到一个频率直到检测到同步信道时隙; (d)按预定跳频图跳频接收机频率来检测控制信道的步骤,其中同步信道时隙包括可从中得出多个预定跳频图的数据位,跳频步骤包括 (ⅰ)按第一和第二预定跳频图跳频接收机频率以分别检测第一和第二控制信道;和 (ⅱ)根据对第一和第二检测出的控制信道的测量信号品质的比较结果选择第一和第二预定跳频图中的一个继续跳频接收机的频率。
10: 用来给用于跳频通信系统的通信单元提供跳频图的方法,其包括: (a)检测全球定位卫星信息;和 (b)利用检测到的全球定位卫星信息获取预定的跳频图,预定跳频图规定多个通信帧在多个载波频率内跳频的序列。

说明书


本发明涉及采用时分多址(TDMA)信号的通信系统,具体地说是涉及在通信系统中用跳频控制信道工作的方法和装置。

    在TDMA通信系统如开放空间界面的全球移动通信系统(GSM)标准(标准副本可从欧洲电信标准学会得到,ETST  Secretariat:B.  P.  152F-06561,Vabonne  Codex,France)中规定的欧洲数字蜂窝无线电话系统或其衍生系统如数字蜂窝系统1800MHz  CDSS1800)中,通常在每个基站采用多个射频频率。每个频率被时分为帧,每帧有几个时隙。每个时隙可承办特定基站和特定基站覆盖区域内的用户单元(即移动通信单元)间的通信。

    并且,TDMA通信系统的性能可通过将跳频图引入信号调制过程得到提高跳频方式通过提供频率分集来保持信道的完善性。这样结合信道的编码和交错,就减轻了瑞利衰落效应。此外,跳频还是减少信道对同信道干扰和人为干扰(其实质上是故意的或偶然的)的敏感性的重要对策。

    跳频包括在由代码序列或图形规定的图形中以分立的增量改变特定信息信号的载波频率。具体地说,是发射机按照代码序列从一个频率跳到另一频率。跳频通信系统可分为慢跳频(SFH)和快跳频(FFH)通信系统。在SFH通信系统中,代表数据位序列的几个数据符号(如信息信号)在单次跳动中调制载波。但在FFH通信系统中,每个数据符号载波跳动多次。

    在SFH通信系统中,多个通信信道是通过给每个特定信道分配宽频带和/或时隙的一部分来提供的。例如,特定信道中两通信设备间的通信是通过使用频率合成器在短时间内在预定宽频带的特定部分产生一个载波实现的。频率合成器用输入跳频码确定在将要在其上发送载波的宽频带中的频率集合内地特定频率。跳频码由跳频码发生器输入到频率合成器。跳频码发生器周期性地计时所通过的不同的转变,使不同的或变化的跳频码输出到频率合成器。因而,当跳频码发生器被周期计时时,载波频率也这样跳变或被再分配到宽频带的不同部分。

    使用多个跳频码分配多个通信信道,以在同一时间内将频带的各个部分指定给不同的信道。结果,所发送的信号是在信道的同一宽频带中,但在由独有的跳频码指配的宽频带的独有部分中。每个网孔或通信业务区的这些独有的跳频码最好彼此正交以使跳频码间的互相关为零。

    在GSM标准中,描述了用于时隙中跳频通信信道的方案。如果实现这个方案,就可获得显著的性能改善。然而,在GSM系统中,控制信道没有设计跳频,因为该系统要被优化以简化用户单元获取通信系统。因此,为提供简化的存取,控制信道以固定频率发送,这样其作用就象一信标供用户单元在获得通信系统中使用(例如控制信道信标用于调节频率及将用户单元时间对准到通信系统)。然而,这使控制信道易于遭受人为干扰和瑞利衰落。因此,就需要能提供控制信道跳频、而同时仍允许移动单元获得通信系统的方案。

    图1是说明根据本发明所述用于通信系统的用户通信单元最佳实施例的框图。

    图2是说明根据本发明所述用于通信系统的基站通信单元最佳实施例的框图。

    图3是说明根据本发明所述用于图1或图2所示通信单元的检测器最佳实施例的框图。

    图4和图5是说明根据本发明所述用于其有跳频控制信道的通信系统中的帧结构的两个不同最佳实施例的图。

    图6、7和8是说明根据本发明所述用于获得跳频图技术的三种不同的最佳实施例的流程图。

    图9和10是说明根据本发明所述用于检测同步信道时隙技术的两种不同最佳实施技术的流程图。

    在当前的GSM系统(其为非跳频控制信道系统)中,有两种类型的控制信息用户单元必须在用户能接入信道前获取。第一种信息是频率校正信息。其被提供在频率校正信道(FCCH)中。FCCH是周期性地插入某些帧的时隙中的纯正弦波,其被通信单元用来将本机振荡器校正到基站发射机频率范围内。此外,这种频率检测还将提供到时隙结构的粗略的时间校准。这种信息提供在系统所用载波上,其中载波被时分为帧,每帧被分为几个时隙。

    第二种用户单元为获取通信系统所需的信息为同步信息。其提供在同步信道(SCH)中。SCH是周期性地插入某些帧的时隙。在SCH时隙中,通过使用特定的同步字来确定准确的定时信息。SCH的同步字内的训练序列相关峰的位置可用来产生对通信系统的定时,使其在符号周期内。

    由于由FCCH和SCH所传输的信息量很大,故它们通常不在相同的时隙提供。而且,由于检测FCCH和SCH所需的信号处理的复杂性,其通常也不在同一帧中提供。为将最小二频谱(即信道使用率)用于控制信道(留尽可能多的频谱给业务信道),FCCH和SCH都在不同帧但在相同时隙(如时隙0)被周期性地发送。为实现这一点,在一帧(FN)中发送FCCH,在另一帧(FN+1)中发送SCH。一些帧可能没有FCCH或没有SCH,这样可在通信系统中提供更多的控制信道。在GSM中,帧被分成帧陪集(co-set),如图4所示。该帧陪集由10帧构成。在该实施例中,FCCH和SCH仅在陪集的一帧中被发送。

    一旦通信单元得到FCCH和SCH信息,它就可通过其它的控制信道传递和接收信息,并接收其业务信道指配。这些其它的控制信道包括:慢专用控制信道(SPCCH)、寻呼信道(PCH)、随机存取信道(RACCH)、和/或存取许可信道(AGCH),可被通信系统使用。这些控制信道中的一些仅用于上行链路(即用户到基站通信单元)或下行链路(即基站到用户通信单元)。

    实际上,通信单元会扫描几个频率并在每个频率测量品质因数,如信号强度。接着,通信单元从最大信号强度到最小信号强度优先化频率(即最近的基站通信装置将可能有最大信号强度)。然后通信单元将转到具有最好品质因数的频率并从FCCH(帧FN,时隙O)获得频率校正、从SCH(帧FN+1、时隙0)获得同步和跳频图。在非跳频系统中,这样做要花费两帧来实现。

    正如所指明的,以上描述是对非跳频控制信道系统所作的。然而,GSM标准确定允许跳频,但只对业务信道。控制信道保持在固定频率。这是通过使某些频率下一些帧的0时隙作控制信道来实现的。通信单元开始对业务信道跳频所需的信息可在具有控制时隙两连续帧(即FCCH和SCH)以及后来发送的有控制时隙的帧(即广播控制信道)中得到。

    当控制信道也跳频时,获取过程就更困难。这将改变通信单元被要求预占一个单一频率以获得必要的控制信息的时间。在逐帧跳频为基础的跳频控制信道系统中,FCCH将包含在某一频率的帧FN中,而SCH将包含在另一频率的下一帧FN+1中得到。这种过程的一个例子在1992年10月2日递交的美国专利申请号07/955793的相关发明中有描述。

    以上提到的实施方案带来的问题是:当用户单元没有事先具备频率在其范围内跳变的序列时,其不知道在检测到FCCH后,SCH将位于什么频率。此外,另一问题是在存在干扰通信系统的干扰机时。不能希望使所有的通信单元事先知道频率跳动的序列。在这样的系统中,干扰机将试图接入通信单元正使用的频率(例如载有SCH和/或FCCH的频率)并放出该频率的噪声以使用户通信单元不能恢复所发送信号。

    对干扰机来说,通过干扰控制信号来阻止通信单元接入系统是很容易的。在干扰信号时,干扰机很难识别业务信道中发送的随机数据位。虽然要识别SCH的同步字稍微容易一些,但这仅是该时隙的一小部分并且及时识别以进行干扰也同样困难。这就剩下FCCH,如前所述其为一纯正弦波时隙。干扰机能探测到该时隙;销定到该频率;然后开始干扰信号。可以及时做到这一点来干扰SCH并阻止通信单元获取跳频图。这实际上将通信单元与系统隔断。

    本发明提供了一种系统设计以及相关的实现该设计的通信单元(基站和用户)。该设计提上了几种上面提到的方案,包括用户事先不知道跳频序列和干扰的情况。

    根据本发明所述,提出了两个可供选择的跳频控制信道解决方案。对这些方案来说,除同步字外,SCH还给通信装置提供跳频图或扩展码。该码可能是具体的跳频图或是跳频图的识别码。而后通信单元用识别码产生跳频图。在第一种方案中(如图4所示),SCH被置于FCCH前的一个时隙中。因为干扰机另寻打FCCH,所以图4中的结构将使通信单元能够在干扰开始前接收SCH。并且,在干扰开始前可得到足够的FCCH信号来使通信单元能够相应地调节其频率。在这个方案中,当发送FCCH时,SCH已被接收并安全地存放在接收缓冲器中。这样一来,干扰信号(如人工干扰信号)将不再有效。由于干扰机不知道在哪可找到跳频序列的下个频率,所以通信单元就能获得业务信道并进行通信。

    要实现第一方案就需要存放SCH的缓冲器。并且,频率基准源(即本机振荡器)在FCCH检测中必须被精确地校正以便可对所存放的SCH的样本进行频率校正。例如,如果所缓存的SCH样本为rn,那么对假定的频率误差,样本(rn)必须校正为频率校正的样本-rne-j2π△fnTs。其中rn为存放在缓冲器中的原始样本。是频率校正的样本,△f是频率校正项,Ts是采样间隔。

    在第二种跳频控制信道解决方案中(如图5所示),SCH和FCCH在同一帧,但被几个中间时隙分隔开来。这个解决方法的优点在于如果GSM接收机已经能够在7个时间内接收并处理两个时隙(通常其必须在至少8个时隙内接收两个时隙),那么就不需要对通信单元作额外的硬件再设计。不象第一种解决方法,在第二种方法中只使用用在已知GSM接收机中的同一时隙缓冲器。只需要实现慢跳频(即逐帧地改变频率合成器的输出)的软件。和第一种方法一样,第二种解决方法在减轻或消除获取系统时几种干扰的效应方面还是有用的。除人为干扰外,这些干扰包括:同信道干扰,共站干扰,太阳黑子及其它类型的间歇干扰(例如,点对点通信)。

    根据第二种跳频控制信道解决方案所述(如图5所示),在一帧的第一时隙发送FCCH(如帧FN的时隙0),而在同一帧的第八时隙发送SCH(如帧FN的时隙7)。根据第二种解决方法工作的通信单元将以与上述第一种解决方法案基本相同的方式工作,但不需要两时隙缓存机构(即存储装置)。通信单元可从一帧的第一时隙的数据样本中检测出FCCH,计算频率校正项,按频率校正项调节本机振荡器,清除存放这些数据样本的缓冲器,然后准备从同一帧的第八时隙的数据样本检测SCH。这对大多类型的干扰都起作用,除故意的人为干扰。

    应当注意,FCCH的位置可用作指示SCH位置的信息。例如,如果根据第一种跳频控制信道解决方案,FCCH在一帧的第二时隙被接收,那么SCH就位于同一帧内一个较早发送的时隙中。同样地,如果根据第二种跳频控制信道解决方案,FCCH在一帧的第一时隙被接收,那么SCH就位于同一帧的一个稍后发送的时隙中。

    根据本发明所述获得跳频图的三种不同的最佳实施方法在图6、7和8中说明。在每种方法中,数据样本(即,位)从SCH被接收(402步)。接下来,根据三种不同方法中的一种选择预定跳频图。

    第一种方法包括用同步信道时隙数据位寻址跳频图查找表(412步),然后从该查阅表检索特定的被寻址的跳频图(414步)。第二种方法包括在预定的跳频图内得出下一帧的载波频率(420步)。然后,从随后的一帧或多帧中检索跳频图(422步)。最后,第三种方法包括直接得到作为同步信道时隙数据位函数的跳频图(404步)(如,接下来的帧由数据位指出)。

    第三种方法的一个实施方式是得出作为帧号的函数的跳频图。时分多址帧号最初可通过从同步信道时隙数据位确定时分多址帧号来获得。或者,时分多址帧号最初可通过从同步信道时隙数据位确定“简约”(reduced)时分多址帧号来获得。该“简约”时分多址帧号标识了一个时分多址帧陪集,其包括该时分多址帧陪集的一个预定时分多址帧内的单个的同步信道时隙。接下来,根据确定的简约帧号和帧陪集的预定帧确定帧号。一旦获得时分多址帧号,就可通过使用所获得的帧号从跳频图查找表检索特定的跳频图来确定预定跳频图。或者,可直接从获得的时分多址帧号确定跳频图。

    现参考图2,给出的是用于根据本发明所述的慢跳频通信系统的基站通信单元200的最佳实施例。信息位102被输入到基站200的发送部分。本技术领域的那些技术人员应该知道,信息位102可包括数字化的声音、数据、或其组合。信息位102被输入到将入站信息位102分成在一帧结构内的各时隙中作为一组发送的分立组的成帧装置104。帧结构最好部分地从来自基站200接收部分的同步信号146得出。

    在另一实施例中,基站200可使用另一种同步信号149。同步信号149为全球定位卫星(GPS)接收机150通过天线152经通信信道154从一个或更多卫星156接收的GPS信息的函数。本技术领域的那些技术人员应该知道,GPS接收机150的操作在本领域众所周知。

    同步信号146或149被成帧装置104用来使本机振荡器141与通信系统同步。本机振荡器141给成帧装置104提供时钟信号,成帧装置104根据时钟信号再将入站信息位102分组。这些信息位102可包括要通过一个或多个控制及业务信道发送的信息(如,在基站通信装置中,几个信息源被成帧装置104一起多路复用成帧以便每个时隙携带各自来自几个信息源的各控制及业务信道的信息)。

    在最佳实施例中,信息位102包括用户通信单元100(示于图1)最初用来与SFH通信系统同步、保持同步及获得系统信息的控制信息。该控制信息包括至少一个频率校正信道(FCCH)和一同步信道(SCH)。这两个“逻辑”信道(如图4和图5所示)在一个“物理”。信道上复用以便其在相同的频率和帧中被发送。在最佳实施例中,如图4所示,SCH在一帧的时隙0中被发送,而FCCH在同一帧的时隙1中被发送。在另一个实施例中,如图5所示,FCCH在一帧的时隙0被发送,而SCH在同一帧的时隙7被发送。

    要发送的帧由成帧装置104在逻辑上分组成帧陪集以使FCCH和SCH只在帧陪集的一帧中被发送。在一最佳实施例中,帧陪集由10帧构成,以使FCCH和SCH大约每10帧被发送一次(即,在51帧的多帧结构中为5次)。在该系统中,SCH包括规定哪个陪集(即陪集号)正被接收的“简约”帧号。接着,通过事先了解的SCH在该陪集内特定帧(如干帧中的第二帧)中被发送的情况来计算“全”帧号。因此,在这个例子中,帧号是陪集号加两帧。本领域的那些技术人员应该知道,其它类型的控制信息也可插入信息位102。

    一旦要发送的信息位102被组织好,就用跳频图发生器114从一组跳频图中产生至少多个跳频图中的一个。跳频图发生器114通过同步信号146或149周期性地计时不同的转变从而使不同的或变化的跳频图被输出到频率合成器116。

    频率合成器116在很短时间内在宽频带的特定窄带上产生载波。频率合成器116产生的特定窄带是按跳频图的规定从多个窄带中选择的。由于跳频图发生器114被周期性地计时,于是载波频率也通过频率合成器116周期性地跳到频带的不同部分。

    跳频载波被输入到调制器106。调制器106用成帧装置104输出的成帧信息位调制载波。本领域的那些技术人员应该知道,调制器106可用几种调制技术中任一种调制载波而不脱离本发明的范围和精神,如频移键控(FSK),最小频移键控(MSK),高斯滤波最小频移键控(GFSK),或包括其任何衍生技术如二进制或正交相移键控(BPSK划QPSK)的相移键控。

    要在通信信道112(如无线链路或有线线路)发送的信号由调制器106输出。然而,调制器106输出的发送信号可能很弱,不能通过通信信道112发送。如果这样,那么可在通过通信信道112由天线110发送前,用功率放大器(PA)108放大发送信号。

    图1说明根据本发明所述用于SFH通信系统的用户通信单元110最佳实施例的接收部分。天线118通过通信信道12从基站通信单元200接收信号。所接收信号被输入到接收频率合成器128的固定载波信号并将其与所接收信号混合(如相乘)的混频器120。接下来,下变频器122将所接收信号转换成更易为其它接收机部件操作的中频(IF)。

    然后,下变频接收信号被输入到FCCH、SCH检测器142。图3给出检测器142最佳实施例。下变频接收信号被输入到将所接收模拟信号数字化成一串数据样本的模数(A/D)转换器300。数据样本被存放在最好能缓存两个时隙大小的数据样本的缓冲器302。当数据被存储后,检测器142便搜索并测量FCCH的频率,FCCH在这个例子中是在帧的第二时隙中。FCCH将提给到SFH通信系统的时隙结构的粗略的时间校准。一旦检测到FCCH,用户通信单元100就冻结缓冲器302。冻结的缓冲器302中存储的属于FCCH的数据样本被频率误差校估值器306用来产生输入到乘法器304的频率误差校正信号。这样,如果缓存的SCH的样本是rn,那么对假定的频率误差,样本(rn)必须被校正为频率校正样本=rne-j2π△fnTs,其中是频率校正样本,△f是频率校正项,Ts是采样间隔。乘法器304将误差校正信号与属于SCH的延迟样本(即缓存的数据样本)相乘以产生频率校正的数据样本流。

    另外,用户单元100的接收部分所用的频率基准源(即本机振荡器141)必须被精确校正以便样本可被FCCH、SCH检测器142和/或解调器124解码。频率误差估值器306的差(△f)频校正控制线130与FCCH、SCH检测器142一起通过反馈路径校正振荡器141的频率。

    此外,控制器144还用FCCH样值估计信号增益用自动增益控制(AGC)反馈信号138以调节增益控制以保持接收信号在通信单元的线性工作区。

    接着,由于检测器142已将至少两个时隙的数据样本缓存到存储器中,并且已在第二个时隙检测到FCCH,那么通信单元100就知道SCH位于该帧的前面的时隙(即第一时隙)中并可解码先前存放的SCH脉冲串。在该SCH中,确定服务所有一般的控制及业务信道脉冲的基站的精确的定时信息及具体的同步字。用于训练SCH中序列(同步字)相关峰的位置产生一符号周期内对通信系统的定时。另外,SCH的其中一个数据段提供帧号基准。根据SCH得到的信息,控制器144可确定跳频图是什么并可分别通过控制线146和132指示跳频图发生器114和134分别产生供频率合成器116和128使用的跳频图。此时,通信单元被同步并能在SFH通信系统内通信。

    一且通信单元与SFH通信系统同步,所接收信号就被输入到消除跳频效应的混频器120。混频器120从频率合成器128接收载波信号并将其与所接收信号混合(如相乘)。频率合成器128从跳频图发生器134接收在同步过程中确定的跳频图。

    接下来,下变频器122将接收信号转换成能更容易被其它接收器部件操作的中频(IF)。下变频后的接收信号再被输入到检测接收信号中信息位126的解调器124。本领域的那些技术人员应该理解,在通过通信信道112发送信号前,解调器124进行调制操作的逆操作。例如,解调器124可进行接收信号的相干或非相干检测和/或用最大似然序列法估计信息位126。

    本领域的那些技术人员应该理解,在完成SCH的初始获得后,最后通过改变频率合成器128的输出使该通信系统中的通信单元100扫描几个频率。然后,在每个频率,可用接收信号强度指示(RSS1)装置140测量当前接收信号的强度。接下来,通信单元100可用控制器144按优先顺序从最高到最低信号强度排列信道(即,最近的基站通信单元将可能有最高信号强度)以使与通信系统的接下来的通信是与用户接收状况最佳的基站通信单元进行。这点被用于用户单元的初始登记以及用于越局交换的目的。

    此外,本领域的那些技术人员应该知道,SCH可以包含一个以上的跳频图的信息,控制器144可根据第一和第二预定跳频图在通信单元100的接收部分中跳跃,从而可检测两个控制信道并可根据对测量信号品质的比较为下面的使用选择较好的控制信道。信号品质可由位错误率、相对信号强度、相关峰强度和/或延迟扩展来确定。

    图1还显示了根据本发明所述用于SFH通信系统的用户通信单元100最佳实施例的发送部分。该发送部分以基本上与上述基站200的发送部分相似的方式工作,只是用户单元100不需要提供FCCH和SCH控制信道。信息位102被输入到用户通信单元100的发送部分。信息位102可包括数字化的声音、数据或其组合。信息位102被输入到成帧装置104,该装置将入站信息位102分成将在一帧结构的各时隙作为一组发送的分立组。帧结构最好部分由来自用户通信单元150接收部分的同步信号146得出。同步信号146在对接收机的初始同步过程中得到并被接收机电路进行时间校正。

    在另外的实施例中,另一种同步信号149可被用户通信单元100的发送和接收部分使用。这种可供选择的同步信号149为GPS接收机150通过天线152经通信信道154从一个或多个卫星156接收的全球定位卫星(GPS)信息的函数。GPS接收机152获得当前的时刻和/或解调器的位置作为卫星156的GPS信息。

    同步信号146或149被成帧装置104用来同步本机振荡器141和SFH通信系统。本机振荡器141给成帧装置104提供时钟信号,成帧装置104然后根据时钟信号将输入信息位102分组。

    此外,跳频图发生器114使用同步信号146或149根据一组预定跳频图产生多个跳频图中的至少一个。跳频图发生器114用同步信号146或149周期性地计时经过的不同的转变。这使得不同的,变化的跳频图输出到频率合成器116。这些跳频图是提供给频率合成器116输入端的跳频图。频图合成器116在很短时间内在预定宽频带的特定窄带上产生一个载波。频率合成器116用输入的跳频图从产生载波的宽频带的频率集合内确定该特定频率。当跳频图发生器114被周期性地计时时,载波频率便通过频率合成器116跳到宽频带的不同窄带部分。本领域的那些技术人员应该知道,用户单元100可能只有一个频合成器和跳频图发生器,给用户单元100的接收部分和发送部分提供载波。

    跳频载波被输入到调制器106。调制器106用成帧装置106输出的成帧的信息位(即信息位组)调制载波。要通过通信信道112发送的信号由调制器106输出。然而,调制器106输出的发送信号可能很弱,不能通过通信信道112发送。如果这样,发送信号可在由天线110发射前用功率放大器108(PA)放大。

    现参考图2,给出的是基站通信单元200最佳实施例的接收部分。基站200接收部分以与上面有关用户单元接收部分所描述的大致相似的方式工作。基站接收部分的不同之处在于其不需要有FCCH和SCH检测电路保证跳频同步。因为用户单元100发送给基站200的信息信号与基站200先前提供的跳频图同步。

    信号由天线118通过通信信道112从用户单元100接收。所接收信号被输入到消除跳频效应的混频器120。混频器120从频率合成器128接收载波信号并将其与所接收信号混合(如相乘)。频率合成器128最好以与频率合成器116大致相同的方式工作(即,从跳频图发生器134接收跳频图)。本领域的那些技术人员应该知道,基站通信单元200可以只有一个频率合成器和跳频图发生器,其既给通信单元200的接收部分提供载波又给发送部分提供载波。类似地,用户单元100可以只有一个频率合成器和跳频图发生器。

    当去掉了跳频效应时,下变频器122最好将所接收信号转换成更易为其它接收机部件处理的中频(IF)。然后,下变频的接收信号可被输入到检测接收信号中的信息位126的解调器124。解调器124进行开始发送信号前对其所作调制操作的逆操作。例如,解调器124可进行接收信号的相干或非相干检测和/或可用最大似然序列估计信息位126。

    如图9中流程图的500-518部分所示,SCH可由通信单元100或200的接收部分用根据本发明所述的最佳实施检测技术进行检测。该技术包括本机振荡器141(示于图1)迭代并顺序设置(即调节)到一频率(502步),直到同步信道时隙被检测到(506、518步)。本领域的那些技术人员应该知道,如果按图9所示的算法检测SCH,获取系统就不需要FCCH。

    按类似方式,如图10的500-518部分所示,检测FCCH和SCH的最佳实施技术可通过迭代并顺序地设置(调节)FCCH、SCH检测器142中前置放大器的增益(510步),直到FCCH和/或SCH时隙被检测到(512、514步)。调节前置放大器的增益可调节接收电路的灵敏度以便消除或减小失真(即削波)而不牺牲检测接收信号时的灵敏度。

    如果工作在SFH通信系统中的通信单元100和200使用GPS接收机(如,接收机150),那么所有通信单元的绝对定时可被保持并且跳频图可被定为接收的GPS信息中时刻和/或位置信息的函数。本领域的那些技术人员应该知道,为工作在SFH通信系统中的所有通信单元提供绝对定时信息的分离的非跳频导频信道148(示于图1)或公共交换电话网络(PSTN)定时信号148(示于图2)可用来代替GPS接收机。

    例如,如果可用获得得绝对定时的机构,那么用户通信单元就能确定其相对最近的基站的位置。此外,时间也可从GPS信息中确定。然后位置信息被用于选择基站并识别该基站的跳频序列。时间用于确定在跳频图一整天的序列中从何处开始跳频。

    虽然对本发明作了较具体的描述,但是应该知道,本实施例公开仅作为例子给出,本领域的那些技术人员在不脱离所申请的本发明的精神和范围内,可对元器件的布置和组合以及步骤进行各种修改。

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提供用于通信系统的通信单元,其包括根据预定跳频图在多个载波频率范围内将通信帧跳频的跳频机构。通信帧中至少一个最好包括具有从中可得出预定跳频图的数据位的同步信道时隙。此外,提供一通信单元,其包括用来最初获取规定跳频帧在多个载波频率内跳频的序列的预定跳频图的信号获取机构。同样地,该通信单元也包括根据预定跳频图跳频接收频率以检测控制信道的跳频机构。 。

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