使用移动基站的移动无线通信系统的制作方法

专利名称：使用移动基站的移动无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝电话系统，其中一个移动单元通过无线通信与一个连接至有线电话网的基站通信，本发明尤其涉及适合用于快速移动的移动单元的蜂窝电话系统。
在典型的蜂窝电话系统中，一个区域被划分成多个小区，每个小区拥有一个设在中心的小区站点。在这样的蜂窝网络中移动的一个移动单元通过无线与最近的小区站点通信。每个小区站点通过电缆或点对点微波与一个电话网接口连接。网络接口典型地提供诸通信小区站点之间的通信以及诸小区站点与所谓的有线电话网之间的通信。一个典型的网络接口的功能在The Bell System Technical Journal，January 1979，Volume 58，No.1中被描述。电话网接口将执行的诸功能之一是所谓的″越区切换(handoff)″功能。当一个移动单元移动穿过一个蜂窝网络时，它将离开一个小区站点而朝着另一个小区站点移动。每个小区站点监测从移动单元接到的信号的信号质量并将信息传送至电话网接口，并且确定何时将此进行之中的呼叫从一个小区站点转移至另一个。这个过程称作″越区切换″。越区切换过程涉及几种操作， 包括在MTSO与新小区站点之间选择一条小区站点中继线，发送一则消息至移动单元发射机/接收机以从当前声音信道调谐至新小区站点中对应于新选定中继线的声音信道，在MTSO中设立一条从小区站点中继线至该呼叫当前使用的电话网中继线的通话路径，并使MTSO中交换网络内的旧小区中继线与指定给该呼叫的电话网中继线之间的通话路径空闲。
移动电话系统存在的一个问题是在越区切换上花费了相当多的时间。这在高度拥挤的城市地区特别成问题。蜂窝电话系统的一个基本原理是频率再用概念。可证明当小区大小即它的半径以因子N减小时，一个蜂窝系统的业务容量以因子N2增长。这归因于这样的事实——至少是在原理上，对于在每个独立小区内的使用，移动电话频谱内的所有频率是可用的。因此，当小区数量增加时，能并行存在于一个区域内的呼叫总数增加。然而，减小小区大小的一个缺点是移动单元趋于更频繁地越过小区边界，要求更多的越区切换，这将趋向使移动电话交换局(MTSO)过载到现有呼叫将被中断或终止的程度。
个人通信业务(PCS)实质上以与移动蜂窝系统相同的方式工作。在PCS中，用户可在建筑物内或在街上行走或乘车并使用这样一个手机，该手机以和移动单元与蜂窝网络中的基站或小区站点通信一样的方式与一个基站通信。预想通过实行非常小的小区，例如在人口密集的城市地区， PCS能给极其大量的用户提供服务。PCS的困难与蜂窝系统中的相同，即越区切换成为瓶颈。
现代蜂窝系统使用称作码分多址(CDMA)的扩频通信。在直接序列编码CDMA(DS-CDMA)中，通过提供相邻小区内相同频率的诸用户之间的隔离的扩展过程，用户信号的能量均匀地分布于系统带宽内。DS-CDMA的一项要求是接收的干扰信号不能明显比有用信号更强，因为接收干扰信号将干扰较弱的信号。这类编码用于有时被称作分层小区的结构中。最常参照的分层结构是一种覆盖多个微小区的宏/伞状(macro/umbrella)小区。例如，一个快速移动的移动单元，可由宏小区服务以避免极其大量的越区切换。慢速移动用户被指定给微小区以节省宏小区的容量。使用DS-CDMA概念，微小区与宏小区共享相同的频率。在微小区为避免来自与一个宏基站通信的移动单元的强干扰，增大微小区中的移动单元的输出功率以压倒干扰信号。为在高达每秒2兆比特的速率上提供高质量语音、数据通信和与以超过每小时100英里的速度行进的移动单元的视频通信以及适用的PCS，分层小区结构的使用被看作是满足未来的移动电信所必需的。
分层小区结构中，低层次、小小区，例如100英尺半径的等级，适合于低速度。低速度大多是行人以及其它的以低于每小时30英里的速度移动的流动车辆。小小区的优点是低功率、简单、廉价以及终端的重量轻。所想得到的是以下这样一种结构，在所有应用中，不论是在家或是办公室、街上、购物商场、机场等、以及在高速路上高速行驶的汽车内，这种结构允许使用无绳电话这样的终端。此外，需要高的频谱再用以提供低价格、高质量业务，对于每个用户这种高质量业务需要大的带宽。
为提供有线长途高质量声音业务，采用ADPCM编码器要求每秒32千比特的比特率。当出现无线数据业务时，将需要更大的频谱带宽。将来，有可能利用提供非常大带宽的60吉赫兹(gigahertz)范围的频谱。然而，这个频率的无线电波特性将站点传播限定于一个非常短的范围、路线，要求非常小的小区。然而，如所指出的，小小区和快速移动的移动单元是不相容的，这归因于越区切换所需要的时间。
根据本发明，借助于设置在一个移动的移动电话单元与一个固定基站之间的移动基站，克服了现有技术的这些以及诸其它问题。根据本发明，可移动基站以与流动车辆的速度可比的速度与流动车辆一起移动并通过标准移动无线传输与一个移动的移动电话单元通信。可移动基站进一步通过无线信号与沿着移动基站行进的路径隔开的多个固定天线通信。这几个固定天线通过标准方式的电话出口局被连接至一个电话有线网络。根据本发明，将诸固定无线端口同步并且移动基站与诸固定无线端口之间的接口是一种时分复用(TDM)直接序列、扩展频谱CDMA。
在一个特别的实施方式中，除若干个移动基站外，还提供多个固定基站，允许较慢速移动的流动车辆——比如缓慢流动车辆或高峰期移动流动车辆——通过诸固定基站通信。
在本发明的一个具体实施方式
中，给诸移动基站提供了指向运动的流动车辆的高定向天线以及指向诸无线端口的高定向天线。从诸固定无线端口到诸可移动基站的通信处在相对低的功率电平上，而从诸可移动基站到诸移动单元的通信处在相对高的功率电平上。因直接序列、扩展频谱CDMA的特性，较高的功率电平信号将压倒较低的电平信号，使得移动单元从固定无线端口接收不到通信，而只是从可移动基站接收通信。在相反方向，从诸移动单元传输一个低电平信号至可移动基站并从基站传输一个高电平信号至诸固定无线端口，从而消除从移动单元至固定无线端口的任何直接通信。
在本发明的一个实施方式中，在一系列闭合环路上维持诸可移动基站并且诸相邻环路的接口交叠以便于诸相邻环路之间诸电话小区的转移。


图1是具体体现本发明的诸原理的一个移动电信系统的略图表示。例如，图1表示一条分道的高速路，若干个移动单元20在第一条行车道10上沿一个方向行进而多个移动单元25沿着第二条行车道15向相对方向行进。沿行车道10的一侧设置多个移动基站30。以这样一个选定距离将诸基站隔开，该距离与移动基站所服务的小区的直径相等。借助于轨道35或者其它合适的传送装置—可以包含在行车道上行进的机动车，诸移动基站30可在与行车道10上的车流方向相同的方向上移动，如箭头12所指方向。以类似的方式，相邻于行车道15，设置沿箭头17所指的车流方向移动的多个移动基站。使诸移动基站40沿着轨道45移动。诸移动基站30、40可被支撑在任何合适的传送装置上，比如轨道35、45。传送装置可以与地面平齐或高于地面，这取决于地形及供设备用的可用空间。诸移动基站最好设置成有利于与行车道上的诸移动单元的最佳无线通信。
在沿轨道35、45移动的诸移动基站之间设置这样的多个固定无线端口50，这些端口借助一条光纤环(fiber optic ring)55或一个类似的信号传输设备与这样一个电话局连接，该电话局连接至有线电话网并被称为出口局(gateway office)。出口局60在移动电信系统与有线电话网之间形成接口。出口局是众所周知的设备。它是电话网的一部分并与诸基站一起负责呼叫处理。如以下进一步描述的，出口局将包含一定的处理器硬件和软件以检测一个最优信号质量指示并选择性地将带有最优信号质量指示符的信息传输至电话网。多个固定基站70被设置在行车道10的附近并且通过光纤环75或类似的信号传输设备被连接至出口局60。
操作中，诸移动基站30可在车流方向以比如每小时60英里的速度移动，这个速度可能快于某些流动车辆但慢于其它流动车辆。移动基站最好处理与这样的移动单元的电信，这些移动单元以比移动基站快或慢不超过每小时30英里的速度行进。例如，移动基站30、40可能在以每小时60英里的速度行进以容纳在每小时30至90英里范围内移动的流动车辆。在图1的布局中，诸固定基站70将容纳与以低于每小时30英里的速度行进的移动单元——包括诸行人和静止单元——的通信。易于明了的是，代替图1所描述的诸固定及移动基站，亦可使用慢速移动及快速移动单元。当若干个移动单元在与一个基站相同的方向上移动时，一特定移动基站是有效的。图1显示两条行车道，其行进方向与其间所设的若干个沿流动车辆方向移动的移动基站相反。诸基站亦可设置在具有双向流动车辆的同一行车道的相对两边，诸移动基站在行车道的相对两边向相反方向移动。
典型的蜂窝电话系统中，基站，亦称为小区站点，形成移动单元与出口局之间的接口。基站本身可执行多种功能，包含诸如找到一个特定移动单元的位置的功能，以及声音处理和与呼叫设立、呼叫监视、呼叫终止相关联的功能。此外，诸基站执行交接和接收一个现有呼叫——涉及已移动进或出一个基站的正常业务区域的移动单元——的功能。所有这些均是众所周知的基站功能。在一些已被提出的移动电话系统中，基站主要只是若干个无线端口单元，而一个与多个基站连接的基站控制器为多个基站执行诸呼叫处理功能。根据本发明的系统主要在以下方面与现有技术有区别诸基站30、40与流动车辆一起移动并通过固定无线端口50与出口局60通信。另外，各种呼叫处理功能，包含越区切换，是由移动基站执行的。因基站沿与行进中的移动单元相同的方向移动，越区切换的次数大量减少。
给移动基站30、40的每个提供天线100、101。天线100、101——最好是高增益的用于移动通信的定向天线——是众所周知的并且是现成的商品。给诸固定基站70提供向四个不同方向延伸的四个分立的天线110。基站30、40上的天线100被用于与诸移动单元20、25通信，而移动基站30、40上的天线101被用于与固定无线端口50通信。最好给诸固定基站70每个提供四个天线102-105。亦可使用少于四个的天线。此情形下，至少使用一个全方向天线。图1的结构中，天线102被布置来与移动单元20通信，而天线103-105被布置来与来自慢速移动流动车辆或静止用户的其它移动电话的通信互通。给图1结构中的诸固定无线端口50每个提供一对与定向天线100-105相同的一般类型的定向天线110、111。当移动基站30、40相对移向固定无线端口50时，代表声音信号以及与呼叫相关联的信息的数据在移动基站30、40上的天线101与固定无线端口50上的天线110、111之间传输。
图2是固定无线端口50的略图表示。该单元包含一个标准微处理器150，以及这样一个无线接口电路154，它在天线110、111上接到的无线信号与处理器150之间提供一个接口。这些电路典型地被用于诸固定基站中，并在技术上是众所周知的。此外，每个无线端口50包含一个连接至一加/落(add/drop)多路复用器(ADM)152的处理器150。ADM 152与光缆55对接并能够将来自处理器150的数据加到光缆55的数据流上。此外，ADM 152识别一个伴随一标识处理器150的地址的数据流并将这样的数据从光缆55转移至处理器150。如同随后将进一步描述的，处理器150以众所周知的方式对从无线端口电路154接到的信息计算一个信号质量指示符，该计算主要基于无线信号强度。处理器150控制光缆55与各种移动基站的通过天线110、111的转移信息。
图3是诸固定基站70之一的框图表示。固定基站70执行标准的现有技术固定基站的诸功能。基站70被连接至光纤环75并包含这样一个加/落多路复用器(ADM)162，该多路复用器在处理器160与光纤环75之间提供一个接口。
如以前所提及的，光纤环55和光纤环75均与出口局60连接。出口局的主要功能是提供一个到有线电话网的接口。它通过诸固定无线端口在网络与移动基站之间分配电信业务。光纤环55、75最好是出口局中每个环带有一个加/落多路复用器的连续环。光纤环55、75上的数据传输最好根据众所周知的SONET协议或同步数字分层(SDH)传输协议之一。
定向天线100-105、110、111可以是扇区化结构的，或可以是具有强的定向射频波束的相控阵天线。这种天线最好用于减小诸移动基站与诸固定无线端口之间的干扰，允许更大的频谱再用。可借助于这样两个空间分离的无线波束提供天线多样性，该两波束在时间上以一预定的时延偏移分离，以方便在接收时区分。用于获取高的天线多样性的各种技术在技术上是众知的，并且使用这些技术的天线有现成的商品。
图4是移动基站30的框图表示。基站30包含一个通过无线接口132、134分别与天线100、101连接的处理器130。处理器130可以是一个标准微处理器，而无线接口电路132可以是标准无线接口电路。微处理器最好被编程以处理在现有技术系统中由一个呼叫站点或由一个共享基站控制器执行的诸呼叫处理功能。以这种方式，移动基站高度自治且较少地要求与一个基站控制器或类似物通信。如同固定无线端口50中的无线接口电路154及固定基站70中的无线接口电路164，电路132是众所周知的并且有现成商品的电路。
移动单元20、25与移动基站30、40及固定基站70之间的无线接口是技术上众所周知的一个标准无线接口。移动基站30、40与固定无线端口50之间的无线接口最好是一个时分多路复用、直接序列、扩展频谱、码分多址接口(TDM/CDMA)。基站与诸固定无线端口之间的多重信道被时分多路复用成为数据流中的时隙。使用伪随机码将数据流扩展到所分配的频谱内。在传输信号中插入一个导频序列以便于以一种众所周知的方式同步。频谱使用中，可移动基站与固定无线端口之间的接口最好是对整个系统透明的。
频分或时分可被用于双工通信。频分双工(FDD)模式下，在两个方向上数据被同时发送，每个处在不同频谱频带。一个FDD模式下的典型的系统中，TDM帧传输持续期约将是500微秒，使得接口实质上对整个系统延迟透明。
移动单元与可移动基站之间的接口可以是标准的基于IS-95的PCS空中接口标准。已将所谓的″扩充模式(extended mode)″的信道容量(2.5mhz)确定为七个每秒32千比特的信道。FCC将得到许可的频谱指定给个人通信业务(PCS)，包括若干个10-mhz的许可和若干个30-mhz的许可。用于双向通信，每个10-mhz许可提供两个分立的5-mhz频带而每个30-mhz许可提供两个分立的15-mhz频带。两个5-mhz频带能支持每秒32千比特的14个双工信道，而两个15-mhz频带能支持每秒32千比特的42个双工信道。
使用具有每个信道每秒32千比特的最小比特率的ADPCM声音编码，以标准形式编码一个移动单元与该出口局之间的声音信号。移动基站与固定无线端口之间的接口被调适以支持每时隙16比特的每秒32千比特的信道多达19个。帧结构包含16个每时隙16比特的每秒32千比特的负荷(bearer)信道。可移动基站与固定无线端口之间的时分多路复用帧速率为每秒608千比特。为达到9分贝的处理增益，用因子8乘以帧速率，得出每秒4,864千比特，这适合单个5-mhz频带。图6是一个信道分配的列表表示，显示出16个负荷信道外加3个用于信令、控制、错误码的信道。图7是图6的信道18和19的表示。
采用以众知的方式借助Walsh函数的使用得到的预定码序列来寻找诸移动基站。题为″System and Method for Generating Single Wave Forms inCDMA Cellular Telephone System″的U.S.专利5,103,349描述Walsh函数用于代码的产生。U.S.专利5,103,349插入于此作为参考。如同该专利中所描述的，通过选择一个8阶的Walsh函数，在使用扩展频谱CDMA的本实施方式中提供8个正交代码，使用全零Walsh序列作为导频载波，其它7个序列可用于移动基站通信。可重复诸代码序列，如ABCDEFG；ABCDEFG；……。尽管可使用更少的代码，但最好不少于3个。因信号在一个特定移动基站与两个或更多的不同固定无线端口之间的传播时间有别，不可能同时对两个或更多的固定无线端口满足Walsh函数正交性要求的时间对准条件。为此目的，使用两个外部伪噪声代码以提供从不同的固定无线端口到达移动基站的诸信号之间的区别。伪噪声码率最好为每秒4,864千比特。所传输的载波信号的序列长度最好为32,768码片(chip)，这一点描述于U.S.专利5,103,459中。外部伪噪声码以正交移相键控方式调制该信号。
导频信号将在两个方向上被发送，即从诸移动基站至诸固定无线端口和从诸固定无线端口至诸移动基站。通过被描述为Rician(莱斯)的站点衰落线路使得这成为可能。
导频序列将足够长，致使通过基本序列的移位能产生多个不同序列。分隔将足够大以保证诸导频信号之间不存在干扰。每个移动基站将使用一个不同的偏移离开一个相邻移动基站以提供信号分隔。类似地，每个固定无线端口将使用一个不同的偏移离开一个相邻的固定无线端口。
FCC已分配20mhz的未经许可频谱的，包括一个用于声音产物的10mhz频带和一个用于数据产物的10-mhz频带。因此，一个连续的10兆赫信道是可用的，并且最好使用时分多路复用传输。传输的两个方向的比特率将是频分双工速率的两倍，引入一个500微秒的总延迟和一个9分贝的处理增益。在时分双工模式中，传输时间和方向——移动单元与移动基站之间的前向和反向以及移动基站与固定无线端口之间的前向和反向——被调准。在时分的一半中，将双工周期信号从移动单元传输至移动基站，并从那里传输至固定无线端口。在另一半周期内，将信号从固定无线端口传输至移动基站并随后传输至移动单元。
最好将两个15-mhz经许可的频谱频带(30mhz)在每个方向划分成三个5兆赫兹信道，利用与此前关于5兆赫经许可的频谱所描述的相同结构。在15-mhz经许可的频谱中，每个5兆赫信道将支持14个业务信道，每个15-mhz频带中一共有42个业务信道。移动基站与固定无线端口之间的空中接口以及信号结构，可被修改并适应于多种频谱分配和空中接口标准。
在本实施方式中，如同此前所描述的，7个正交代码可用于固定无线端口50与移动基站30、40之间的通信。如同此前所描述的以及在图6和7中所描述的，一个16比特通信信道—信道19，被留出用于控制和标识位。如同图7中所描述的，信道19可包括7个控制位和9个标识位。这9个标识位提供512个唯一标识号码。使用7个正交代码和512个标识号码，可唯一地标识3,854个移动基站。当诸移动基站以200英尺的间距分隔时，使用3,854个移动基站覆盖的总距离约为135英里。图1显示具有若干个沿相对方向的行车道向相对方向移动的移动基站和若干个带有双天线的固定无线端口的系统的一部分。在同一行车道上向相对方向移动的流动车辆最好由处在行车道相对两边的若干个移动基站服务。在每个行车道仅拥有单向流动车辆的地方，系统最好设置在行车道之间。在本发明的描述于图9的一个实施方式中，两个隔离的环路200、205被设置在两个隔离的行车道206、208之间，诸行车道的流动车辆由箭头207和209指示。环路200和205分别包括移动基站210和250。在该实施方式中，诸基站向箭头201和202所指示的方向移动。作为一种特殊情形，因为环路200、205不是无限长的，覆盖预期的区域需要多个环路。为避免通信中的干扰，诸环路的端点最好足够靠近或重叠在一起，以提供一个覆盖行进于诸环路端点区域中的诸移动单元的重叠区域。这将允许一个靠近环路端点的移动站将呼叫移交给相邻环路的一个移动站。
每个环路最好拥有用于连接至电话网的单一出口(gateway)。此布局的一个优点是它消除了对诸移动基站的登记的需求，这种登记在移动基站于出口之间移动的情形下是需要的。图9显示一对与环路200相关联的出口215以及一对与环路205相关联的出口255。一个环路的两个出口均被始终连接至环路的诸固定无线端口并可在一种负载共享模式下工作，在两出口之一发生故障的情况下，每个都能够处理该环路的全部电信业务。
为避免中断与沿这样的区域——该区域中两个相邻环路终止——中的行车道行进的移动单元的通信，任何现存呼叫均被从靠近其环路终止端点的移动基站移交给下个环路的移动基站。除了被移交的呼叫将被发送至通向一个不同出口的有线网络外，该越区切换过程基本上与同一环路上的移动基站之间的越区切换相同。该过程等价于以技术上众知的方式的现有蜂窝网络中不同小区的小区站点之间的越区切换。环路200和205物理上可重叠以保证两环路的诸移动基站之间的通信适当重叠，并避免丢失与从一个环路移交给另一个环路的移动单元的通信。
移动基站和该移动基站与之通信的一个固定无线端口之间的时标和同步被锁相到从该移动基站与之通信的固定无线端口接收到的导频信号上。为了同步，该移动基站将每秒接收一次全球定位卫星(GPS)坐标世界时(UCT)(Global Positioning Satellite Coordinated Universal Time)时标信号。
CDMA技术对功率控制敏感是众所周知的。具体地，在接收机处较强的信号趋向于″掩蔽掉(mask out)″较弱的信号。典型地，实施精心的功率控制方案以保证所有信号以相同的电平到达接收机。然而，根据本发明的系统，CDMA对功率电平的灵敏度被用作优点。本发明的系统中所使用的信号传输原理在图8中描述。定义两种无线传输的功率电平——高(H)和低(L)。参看图1，将高功率电平信号从移动基站30传输至移动单元20并从基站30传输至固定无线端口50。将低功率电平信号从固定无线端口50传输至移动基站30。类似地，将低功率信号从移动单元20传输至移动基站30。因为移动基站从固定无线端口接收功率电平信号并向诸终端发送高功率电平信号，在移动单元20处接收的高功率电平将掩蔽从固定无线端口向移动基站发送的任何低功率信号。在类似的方式下，从移动单元20到达固定无线端口50的任何低功率信号将被从移动基站向固定无线端口发送的高功率电平信号掩蔽。如以上所陈述的，天线100-105、110、111最好是高定向天线，具有极少的从发射信号到接收信号的反馈。使用众所周知的噪声消除技术，在移动基站处可容易地消除归因于反射以及其它外来源的反馈。
当一个移动单元装置首次上电并首次进入一个业务区域时，该移动单元必须以先前所描述的方式登记，这是通过在新的业务区中发送它的唯一地址来实现的。该地址将被距离最近的移动基站30接收并通过一个固定无线端口以及一个出口交换60传输至电话网。这个登记过程是必需的以便使对该移动单元的呼叫能被正确地引导。
图1的移动基站20与固定无线端口50的间距，连同移动基站与固定无线端口之间所传输的信号强度决定移动基站能在任何时间点与之通信的固定无线端口的个数。间距与信号强度最好使得每个固定无线端口接收来自三个移动基站的信号。当一个固定无线端口接收伴有移动基站的标识号码的数据时，处理器150(图2)计算关于该接收信号的一个信号质量指示。该信号质量指示最好是这样一个性能指标，它是作为信号强度和信噪比的函数而算出的。它通过ADM 152被加到光纤环55上。出口60最好从几个不同的固定无线端口50接收同一数据并将该数据与移动基站标识号码和Walsh函数扩展码相关联，存入出口60的一个内存中。从中接到数据的固定无线端口的地址也被存入处理器64的存储器。结果，单个移动基站所发送的相同数据的多个备份被存入该出口中的处理器64的存储器。将几个固定无线端口的每个中的处理器150所计算出的信号质量指示与一个预定信号质量指示门限相比，将对应于信号质量指示低于该门限的数据丢弃。否则，将该数据保留。使用一个与数据一起发送的循环冗余码(cycleredundancy code)来检测任何TOM帧错误。将最佳数据，即与最佳信号质量指示相关联的数据从出口60传输至电话网。在出口60处从电话网接到的并打算发给一个已登记的移动单元的数据被存入一个与当前正为该移动单元服务的移动基站特别相关联的登记器中的处理器150的存储器中。这个数据将通过光纤环55发送至所有的固定无线端口——它们在处理器65的存储器中被识别为具有可接受的信号质量指示的固定无线端口。接收数据将从一并接到数据和移动基站的标识码及Walsh函数码的诸固定无线端口的每个传输至该数据指向的那一个。将来自诸不同固定无线端口的数据的传输交错，延迟不同的量，使得它们能在诸移动基站被接收并分离。以SONET或SDH格式，通过光纤环55，诸延迟能借助于同步分布被精确地控制。利用其处理器130，接收移动基站比较所接收数据信号的多个副本，将它们对准并合并以得到最佳接收。
诸移动基站的每个将拥有N个指定代码之一，其中N可以是一个数，但最好至少是3或更大。最好使用7个Walsh函数码。可顺序重复诸代码，例如，ABCDEFGABCDEFG。诸代码被顺序指定给各个移动基站使得具有同一代码的两个移动基站将以足够的距离在物理上分开以防止固定无线端口与移动基站之间通信中的干扰。固定基站70的操作基本与标准固定基站的操作相同。在交通拥挤的区域，一个停止的或慢速——比如低于每小时30英里移动的移动单元，最好将由固定基站70之一服务。当移动单元20的行进速度增加时，将在该固定基站与一个移动基站之间出现一次越区切换。确定一个移动单元是否是由一个固定基站或一个移动基站服务的过程与先前所描述的确定哪个移动基站被选定来服务一个移动单元的诸过程相同，即基于信号强度和差错率。因此，当开始一个涉及一移动单元的呼叫时或当确定将出现一次越区切换时，该移动单元将被从移动站移交给一个固定站，或从固定站移交给一个移动站。每个移动单元检测来自固定及移动基站的导频信号并同步于提供最佳信号的基站。该移动单元可与三个固定或移动基站″连接″同时以称作″软″越区切换模式的方式寻找第四个。当车辆的速度增加时，固定或慢速移动基站被挂断。在更为拥挤的区域内，其中流动车辆速度将在每小时0与60英里之间变化，诸基站的速度可被设定为例如以30mph移动。那时移动基站应能够适应所有处在0-60mph范围内的流动车辆。
应被理解的是，以上所描述的布局仅是对本发明的原理描述，并且不脱离后附权利要求书所定义的本发明的范围，熟练的技术人员可设计诸其它布局。
权利要求
1.接口装置，用于在一个连接至一电话网的电话局与一个发送无线信号并向一特定方向移动的移动电话单元之间建立信号连接，该接口装置包括一个在该特定方向可移动的可移动接口单元；以及一个通过信号传输连接接至该电话局的静止接口单元；可移动接口单元响应于移动电话单元所传输的无线信号，发送相应的无线信号至静止接口单元，而静止接口单元响应于从可移动单元发送的无线信号，通过信号传输连接将对应于从该可移动单元发送的信号的信号传输至电话局。
2.根据权利要求1的接口装置，其中移动电话单元沿着路基移动，而可移动接口单元被可移动地支撑在沿着平行于路基延伸的路径布置的传送装置上。
3.根据权利要求2的接口装置，其中传送装置包括一条可移动地支撑可移动接口单元的轨道。
4.根据权利要求2的接口装置，其中静止接口单元被设置在传送装置与路基相对的一侧。
5.根据权利要求1的接口装置，其中可移动接口单元包括信号处理电路和一个指向移动电话单元的第一无线天线以及一个指向静止接口单元的第二无线天线，并且其中静止接口单元包括信号处理电路和一个指向可移动接口单元的无线天线，可移动接口单元响应于第一天线接到的无线信号以通过第二天线发送相应的无线信号至静止接口单元，而静止接口单元响应于通过静止接口单元的无线天线接到的无线信号，以通过信号传输连接发送相应信号至电话局。
6.接口装置，用于在一个电话局与多个发送无线信号的移动电话单元之间建立若干个信号连接，诸移动电话单元的某些沿着预定路径向一个特定方向移动，该接口装置包括多个在该特定方向可移动的可移动接口单元；以及多个通过信号传输连接连接至该电话局的静止接口单元；可移动接口单元的每个响应于一个移动电话单元所传输的无线信号，在静止接口单元的方向上发送相应的无线信号，而静止接口单元的每个响应于从一个相邻的可移动单元发送的无线信号，通过信号传输连接将对应于从该相邻可移动单元发送的信号的信号传输至电话局。
7.根据权利要求6的接口装置，其中诸可移动接口单元沿在平行于预定路径方向上延伸的一个接口单元路径是可移动的，并且拥有一个与预定路径相邻的第一侧；诸静止接口单元被分隔开并被设置在接口单元路径的一个与接口单元路径的第一侧相对的第二侧；诸可移动接口单元的每个包括信号处理电路和一个指向第一侧的相关联的第一无线天线和一个指向第二侧的相关联的第二无线天线；诸静止接口单元的每个包括信号处理电路和一个指向接口单元路径的相关联的无线天线；诸可移动接口单元的每个响应于在相关联的第一天线处接到的无线信号，通过相关联的第二天线发送若干无线信号至静止接口单元；以及诸静止接口单元的每个响应于经由相关联无线天线所接到的无线信号，通过信号传输连接发送若干相应信号至电话局。
8.根据权利要求6的接口装置，其中诸可移动单元沿接口单元路径以一个预定速度移动。
9.根据权利要求8的接口装置，其中预定速度是多个移动电话单元的平均速度的一个函数。
10.根据权利要求6的接口装置，并进一步包括在与特定方向相对的相对方向上沿另一个路径移动的多个移动电话单元和在该相对方向可移动的多个可移动接口单元，并且其中在该特定方向移动的多个移动电话单元沿着第一路基移动，而在该相对方向移动的多个移动电话单元沿着与第一路基隔开的第二路基移动；在特定方向可移动的多个可移动接口单元沿着与第二路基相邻的第一路基的一侧设置；在相对方向可移动的多个可移动接口单元沿着与第一路基相邻的第二路基的一侧设置；以及多个静止接口单元被设置于在特定方向可移动的多个可移动接口单元和在相对方向可移动的多个可移动接口单元之间。
11.根据权利要求6的接口装置，进一步包括通过信号传输连接连接至电话局的多个静止接口单元，并且响应于一个移动电话单元所发送的无线信号，发送相应信号至电话局。
12.根据权利要求1的接口装置，其中在可移动接口单元与静止接口单元之间传输的无线信号是根据一种码分多址、直接序列、扩展频谱传输信令协议传输的。
13.根据权利要求12的接口装置，其中从移动电话单元传输至可移动接口单元的信号是以第一功率电平传输的，而从可移动接口单元传输至静止接口单元的信号是以一个高于第一功率电平的第二功率电平传输的。
14.根据权利要求1的接口装置，其中可移动接口单元响应于从静止接口单元接收到的无线信号，发送相应无线信号至移动电话单元，并且其中从静止接口单元传输至可移动接口单元的信号是以第一功率电平传输的，而从可移动接口单元传输至移动电话单元的信号是以一个高于第一功率电平的第二功率电平传输的。
15.根据权利要求12的接口装置，其中在静止接口单元与可移动接口单元之间传输的数据是以时分双工方式传输的。
16.根据权利要求12的接口装置，其中在静止接口单元与可移动接口单元之间传输的数据是以频分双工方式传输的。
17.根据权利要求12的接口装置，其中每个可移动接口单元通过发送导频信号至选定的单元被同步至一个选定的静止单元。
18.根据权利要求6的接口装置，其中电话局被连接至一个电话网，并且其中多个静止接口单元响应于由诸可移动接口单元中被标识的一个所传输的无线信号，而响应于来自该标识可移动接口单元的无线信号的每个静止接口单元有效地来对传输的无线信号所代表的数据计算一个信号质量指示，并将对应所传输的无线信号的数据信号连同一个相应的信号质量指示传输至电话局，电话局响应于数据信号和信号质量指示的接收，将从选定的一个静止接口单元接到的具有最佳信号质量指示的数据传输至电话网。
19.根据权利要求6的接口装置，其中诸静止单元的每个响应于从电话局接到的一数据消息，将一相应的无线消息传输至选定的若干个可移动接口单元，并且其中电话局有效地将打算给选定的一个可移动接口单元的一预定的数据消息传输至选定的一个静止接口单元，而选定的若干个静止接口单元的每个响应于预定数据消息的接收，将相应的无线信号传输至选定的一个可移动接口单元。
20.根据权利要求19的接口装置，其中预定数据消息被按照一定的时序传输至若干个选定的静止接口单元的每个，而选定的若干个静止接口单元按照相应的时序传输诸相应无线信号。
21.一种移动电话系统，包括一个与一电话网连接的电话局；一个通过一信号传输连接连接至电话局的静止接口单元；一个可移动接口单元，可以以预定的速度沿着第一预定行进路径并且在沿着第二预定路径行进的移动电信单元的行进方向所定义的方向上移动；静止接口单元包括信号处理电路和一个指向第一预定行进路径的静止接口无线天线；移动接口单元包括信号处理电路和一个指向第二预定行进路径的第一无线天线和一个指向静止接口单元的第二无线天线；移动接口单元响应于在第一无线天线接到的无线信号，通过第二无线天线将相应的无线信号传输至静止接口，而静止接口响应于在静止接口无线天线接到的无线信号，通过信号传输连接将相应的信号传输至电话局。
22.一种移动电话系统，包括与一个电话网连接的第一和第二电话局；拥有相对端的第一闭合环路和拥有相对端的第二闭合环路，第一环路的相对端之一设在与第二环路的相对端之一相邻处，每个环路可移动地支撑多个可移动接口单元；设在与各个环路相邻的多个静止接口单元，每个连接至诸电话局之一；每个可移动接口单元响应于一个移动电话单元所发送的无线电话信号，将相应的无线信号传输至诸静止接口单元之一；诸电话局有效地来记录每个环路上的每个可移动基站的位置，以通过诸静止接口单元之一将一个报警信号传输至接近环路相对端之一的可移动基站，而接到该报警信号的可移动基站响应于该报警信号，向与一个接到该报警信号的可移动基站通信的诸移动单元指示，以将连接转移到另一个基站。
23.根据权利要求22的系统，其中一个环路的相对端之一与另一个环路的相对端之一重叠。
全文摘要
一个移动通信系统,使用若干个在沿着行车道移动的车流的方向上移动的移动基站。移动基站与若干个连接至一个出口局的固定无线端口通信。多个移动基站在一个闭合环路上被分隔开并随沿着环路一边的一个行车道上的车流和沿着环路另一边的另一个行车道上的车流一起移动。诸移动基站与通过一信号传输链路连接至这样一个出口局的多个固定无线端口通信,该出口局反过来与有线网络连接。给诸移动基站每个提供一对定向天线,一个天线指向车流,而另一个天线指向诸固定无线端口。
文档编号H04W88/08GK1185264SQ95197867
公开日1998年6月17日 申请日期1995年6月2日 优先权日1995年6月2日
发明者查尔斯·D·加弗里罗维奇 申请人:查尔斯·D·加弗里罗维奇