专利名称：点到多点的无线电传输系统的制作方法
现有技术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。
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一方面应进可能优化使用所用的频谱，另一方面无线电传输应有抗干扰能力(天气条件衰减，频率选择衰减，反射产生的干扰，相邻电话间产生的干扰，其它无线电通信业务产生的干扰，振幅失真和相位失真)。
优化使用频谱的要求可用点到多点的无线电传输系统(定向通讯或无线电通讯)来实现。在微波杂志1984年第6期(第10卷)的629和630页中介绍了点到多点的无线电定向传输系统。随后，通过按要求占用所需频带可以改善所用无线电频道的频带使用。在总站和单个用户站之间的通讯可以通过多频率通讯制(FDMA)，多时间通讯制(TDMA)，多代码通讯制(CDMA)，多空间通讯制(SDMA)中的夺路存取或以这些存取方法的混合形式进行。在这一过程中，可以根据用户要求分配频道、时间间隔、扩展代码和空间天线波瓣。
根据德国专利DE 44 26 183 A1，在点到多点的定向无线电传输系统中，通过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使得传输能力可灵活地满足用户的需求。也可为单个传输频道预先规定调制种类和调制系数(例如，n-PSK，n＝2...16，或M-QAM，M＝4...256)的可变化调节。
频道编码是提高抗干扰能力的第一个辅助手段。通过频谱扩展和/或频率跳跃以及通过按预定线路图进行的互射多媒体传输可以进一步提高抗干扰能力。
发明的任务在于说明开始提到的那种点到多点的无线电传输系统，该系统一方面不仅能够将传输容量灵活地、无中断和干扰地分配和匹配给相连的用户站，另一方面还可以尽可能提高无线电传输的抗干扰能力(天气条件衰减，频率选择衰减，反射产生的干扰，相邻电话间产生的干扰，其它无线电通信业务产生的干扰，振幅失真和相位失真)。发明的优点提出的任务用权利要求1中的特征这样解决有一个控制装置，只是当传输频道中的多媒体调制解调器有抗干扰要求时，它才被装备给总站和每个用户站。当传输单个媒体中的数字数据时，首先这样调节一个或多个传输参数，使得在最优化使用带宽时，无线电频道尽可能地抗干扰。此外，每个多媒体调制解调器还有至少两个发射频道和至少两个接收频道，调制解调器中的信号传输首先只通过一个发射或接收频道进行。当传输频道变化时，控制装置在至少一个未工作的发射或接收频道中进行新的传输参数调节，而在另一发射或传输频道中继续信号传输。在获得新的无线电频道传输参数后，再转换到以前未工作的发射或接收频道上。如果用一个媒体传输时再次不能满足抗干扰要求，那么提出的任务用权利要求1中的特征这样解决已有的控制装置这样处理从一个单一媒体到一个多媒体的转变，在已有的总站和用户站的多媒体调制解调器中，要传输的数据流(如果其不是由多个单一的数据流组成(例如N×2兆字节/秒，或M×1.5字节/秒))在单一的数据流中解调，并在单一的媒体中传输它们。在这一过程中，通过控制装置将单一媒体的传输参数进行要求的抗干扰优化。多媒体传输时媒体的数量受到在总站和用户站的多媒体调制解调器中实现的数量的限制，并可在要求时相应地调整。
从一个单一媒体到一个多媒体的转变可以在传输不中断或不受干扰的情况下用权利要求1中的特征这样进行总站和用户站的多媒体调制解调器具有多于两个的发射和接收频道。在这一过程中，为了用控制装置改变传输频道，不仅在单一媒体传输，而且在多媒体传输中都至少有一个发射或接收频道始终用于新的传输参数调节(为其它发射或接收频道)，而其它发射或接收频道中的信号传输继续进行。因而，只有在获得新的无线电频道传输参数后，才转换到至少一个以前未工作的发射或接收频道上。
在点到多点的无线电传输系统中，用上述措施可以使得所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。在单一媒体传输，多媒体传输，单一媒体传输向多媒体传输转变以及多媒体传输时媒体数目变化的情况下，为了高效使用无线电频道和实现所要求的抗干扰，可以通过控制装置控制所有发射和接收频道的全部传输参数。
从其它权利要求中可以得知发明的其它改进。实施例描述下面借助于附图中描述的实施例来详细说明发明。
图1是点到多点的无线电传输系统框图；图2和图3是各种实施例的调制解调器框图；图4，5，6和7是具有各种多路发射或接收频道的调制解调器的框图。
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ZS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可以与总站ZS进行无线电通讯。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(前后)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又与其调制解调器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ZF和各用户站TS1，TS2，...，TSn中使用的一样。调制解调器有L发射频道和K接收频道，其前提条件是L≥2和K≥2。
在发射方向上，倍减器DMUX将要发射的数据信号与L编码器ENC1到ENCL中的一个相连。L编码器ENC1到ENCL的每一个都属于L发射频道中的一个。双线表示的联接线路表明，这里的数字数据信号是复数的，即具有实数部分和虚数部分。每次，在L编码器ENC1到ENCL的每个上都跟随有可变内插过滤器IF1到IFL(频道过滤器)。在每个信号线路中联接上一个调制器MOD1到MODL，调制器中的每一个都调整到所属发射频道的频率上。具有固定内插补系数2(例如根据DE36 21 737C2)的内插补器IS1到ISL与调制器MOD1到MODL的出口相连，内补器将调制器MOD1到MODL的复数数字输出信号转变为实数数字数据信号。通过分路VZS，每一发射频道的实数数字数据信号得到一个共用的数字/模拟转换器DAU，该转换器将数字数据信号转换为模拟数据信号。随后，模拟数据信号通过一反混淆过滤器AAFS。
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AAFE到达模拟/数字转换器ADU。由此得到的实数数字数据信号通过分路VZE传输给所有的接收信号线路，每个线路都有一个K接收频道。每个接收线路1到K都有一个具有固定减少系数2(例如根据DE36 21 737C2)的减少器DE1到DEK，减少器将模拟/数字转换器的实数数字输出信号转变为复数数字数据信号。在每个接收线路1到K的减少器DE1到DEK后都有一个用于复数数字数据信号的解调器DEM1到DEMK。将解调器调整到其所属接收频道的频率上。在每个信号线路中，减少过滤器DF1到DFK(匹配过滤器)都接在解调器DEM1到DEMK后。
同内插补过滤器IF1到IFL一样，减少过滤器DF1到DFK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页介绍了这类可变的减少过滤器和内插补过滤器的结构和工作原理。
在K接收信号线路中有同步线路SYCN1和SYCNK，如从“第二届欧洲卫星通讯大会”文集中对它们了解的那样。同步线路使得每个信号线路中的线路同步到接收的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。
在每个接收信号线路1到K的末端都有译码器DEC1到DECK。不仅发射信号线路1到L中的译码，而且接收信号线路1到K中的译码都主要用Viterbi编码/译码器进行。译码器DEC1到DECK的输出端通向多路转接器MUX。
如图表中描述的那样，根据图3中显示的实施例，对于L个发射信号线路和K个接收信号线路每次也可以使用内插补器IS或减少器DE来取代每个发射信号线路1到L的内插补器IS1到ISL和每个接收信号线路1到K的减少器DE1到DEK。内插补器IS前的分路VZSK和减少器DE之后的分路VZEK必须分配或联合复数数字信号。
不仅实数数字信号(图2)的分路VZS，VZE，而且复数数字信号(图3)的分路VZSK，VZEK都可被实施为频率倍增器(发射方向的VZS，VZSK)或频率倍减器(接收方向的VZE1，VZEK)。
内插补器IS，IS1到ISL和减少器DE，DE1到DEK可以被实现为复数半带过滤器(参照EP 0 250 926 B1)。
对于复数数字调制器MOD1到MODL和解调器DEM1到DEMK，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)产生复数载波振荡。
如开始时说明的那样，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所用的无线电频道。如果由于一个或多个用户站与总站进行新的数据交换或数据传输中断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，由于传输频道变化而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。对于每一单独的媒体来说，例如数据速率，调制类型或调制系数(例如，N-PSK，N＝2，...，16，QAM，M＝4，...，256)，编码，频道频率或发射电平以及用于评价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)。此外，被用来传输的媒体数也属于可变传输参数，这包括单一媒体和多媒体传输。这样，多媒体传输时，每一媒体都可用上述传输参数进行控制。下面，在动态正交频率部分多路传输的概念下总结了这些特征。
在所需传输频道数改变的条件下，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线路块。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，该信号化频道或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。
在传输参数中，首先将数1(附加条件为1≤1≤L-1)确定为待激活的发射媒体的实际数目，将数k(附加条件为1≤k≤K-1)确定为待激活的接收媒体的实际数目。
所有发射媒体1到L的数据速率在可变插补过滤器IF1到IFL中调节，所有接收媒体1到K的数据速率在减少过滤器DF1到DFK中调节。发射媒体1到L的媒体频率的变化在调制器MOD1到MODL中进行，接收媒体1到K的媒体频率的变化在解调器DEM1到DEMK中进行。对于发射媒体1到L来说，调制和编码的变化在编码器ENC1到ENCL中进行；对于接收媒体1到来说，则在译码器DEC1到DECK中进行。
如上所述，在每个调制解调器中都存在有L个发射频道和K个接收频道。激活的发射频道数1最大只能达到L-1，这样，至少还有一个未激活的发射频道用于改变传输参数。同样，激活的接收频道数k最大只能达到K-1，这样，至少还有一个未激活的接收频道用于改变传输参数。
当控制装置SE或是收到改变传输频道的指令，或是确定需要提高抗干扰能力时，便重新计算相应的传输参数，并将新的传输参数作为控制信号传输给总站的未激活的发射或接收频道中有关的线路块。只要在总站以及所属的用户站的调制解调器的有关发射和/或接收频道中进行新的传输参数调节，那么，在信号传输转入新的激活发射和/或接收频道之前以及被替代发射和/或接收频道结束工作之前，在控制装置SE中，通过信号化线路等待所有新的激活发射和/或接收频道完成的确认。由此避免信号传输时干扰中断的出现。
控制装置SE根据状态信息(即哪些频道是激活的，哪些是未激活的)来选择相关调制解调器中的发射和/或接收频道。
在前述实施例中，每个发射或接收频道都有一个自己的信号线路，也就是说，对于发射装置，线路块的大部分都要增大L倍或K倍。这样减少线路上的这一费用不仅对于L个发射信号线路，而且对于K个接收信号线路在时间多路通讯制中驱动它们。
在图4中描述了L个发射频道的一个信号线路和K个接收频道的一个信号线路。对于L个发射频道来说，发射信号线路具有一个编码器ENC，一个可变内插补器IF和一个调制器MOD。此外，在可变内插补器IF和调制器MOD之间还可附加上另一个具有固定内插补系数的内插补器ISS，如图4所示。由于这一附加的内插补器ISS，可变内插补器IF只需有一个很小的内插补系数。这里不详细介绍各个线路块ENC，IF，ISS，MOD和联接在频率倍增器FMX上的线路块(内插补器IS，数字/模拟转换器DAU，抗混淆过滤器AFFS)的功能，因为在与图2和图3中描述的相关实施例中已介绍过它们。这也适于图4中描述的接收信号线路的各个线路块。同样，对于K个接收频道的传输预先规定了接收信号线路，在这一线路中只简单存在有所有的线路块。在解调器DEM和可变减少过滤器DF之间有选择地使用具有固定减少系数的减少器DEE，使得对于可变减少过滤器DF能预先规定很小的减少系数。
附加在单个线路结构组件上的虚线线路块应说明，在时间多路通讯制中，可以通过发射信号线路加工处理L个发射频道KS1到KSL，通过接收信号线路加工处理K个接收频道KE1到KEK。
L个发射频道在调制器MOD之后由频率倍增器FMX总括成一个发射信号，布置在解调器DEM之前的频率倍减器FDMX将接收信号分解到K个接收频道中。
如图5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L个发射频道和K个接收频道通过一唯一的装置进行多路传输。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两个门上的多路倍增器/倍减器DMX1和DMX2的作用是在时间多路通讯制中，通过功能元件DI不仅可以处理L个发射频道，而且还可处理K个接收频道。与这里描述的调制解调器的实施例一样，所有其它具有与图4中符号相同的线路装置都有这样相同的功能。
在图6中描述的调制解调器中，解调器DEM和调制器MOD也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多路通讯制中的L个发射频道，而且还处理时间多路通讯制中的K个接收频道。这一调制解调器的线路变化再次降低了线路的费用。
然而，内插补器ISS和减小器DEE必须具有复数系数。
与图6描述的实施形式相比，图7显示了费用适宜的线路。通过交换调制器MOD和内插补器ISS的顺序以及交换解调器DEM和减少器DEE可以实现具有实数系数的内插补器ISS和减少器DEE。两者组合到一个共同的功能装置ISDE中。发射和接受线路的时间多路通讯制处理的优点依然保留。
在调制解调器的每个发射或接受频道中，可以进行传输参数的连续变化以取代切换到尚未激活的发射和接受频道上。传输可以这样短时中断，使得在这一中断时间区间内可以改变传输参数。在这一中断时间区间内中间存储接受或发送的数据，使其不会丢失。
权利要求
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-对于最大限度使用的传输频道中的每个频道来说，总站(ZS)都有一个调制解调器(MDM)；同样，每个用户站(TS1，TS2，...，TSn)也都装备有一个调制解调器(MDM)；-每个调制解调器(MDM)具有L个发射频道(其中L大于或等于2)，K个接收频道(其中K大于或等于2)，调制解调器中的信号传输通过最大为L-1的发射频道或最大为K-1的接收频道进行；-有这样一个控制装置(SE)，在传输频道改变和/或每个相关调制解调器中的传输频道的抗干扰能力要求改变时，在1个激活的发射频道和/或k个激活的接收频道的一个或多个频道中，控制装置这样调节激活的发射频道数量1(1≤1≤L-1)和/或激活的接收频道数量k(1≤k≤K-1)以及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，用于平均信号质量的参数，使得不仅可最优化利用所用的无线电频道的带宽，而且在传输频道中还可实现要求的抗干扰；-当传输参数变化时，控制装置(SE)在至少一个未处于工作状态的发射或接收频道中进行新的传输参数调节，而信号传输在其它最大为L-1的发射频道或最大为K-1的接收频道中继续；只有在获得新的传输参数后，才从传输频道切换到以前没有工作的发射或接收频道上。
2.根据权利要求1的点到多点的无线电传输系统，其特征是，对于L个发射频道中的每个频道有一个编码器(ENC1到ENCL)和调制器(MOD1到MODL)，在编码器(ENC1到ENCL)和调制器(MOD1到MODL)之间每次都预先规定一个可变内插补过滤器(IF1到IFL)。
3.根据权利要求2的点到多点的无线电传输系统，其特征是，每次在调制器(MOD1到MODL)之后都接上一个内插补器(IS1到ISL)，它每次将调制器(MOD1到MODL)的复数数字输出信号转变为实数数字信号。
4.根据权利要求2的点到多点的无线电传输系统，其特征是，L个发射频道的L个调制器(MOD1到MODL)的输出信号通过分路(VZSK)传输给内插补器IS，它每次将调制器(MOD1到MODL)的复数数字输出信号转变为实数数字信号。
5.根据权利要求1的点到多点的无线电传输系统，其特征是，对于L个发射频道，预先规定了一个编码器(ENC)，一个调制器(MOD)和一个附加在二者之间的可变内插补过滤器(IF)，编码器(ENC)，调制器(MOD)和可变内插补过滤器(IF)处理时间多路通讯制中的所有L个发射频道。
6.根据权利要求5的点到多点的无线电传输系统，其特征是，倍增器(FMX)将调制器(MOD)的复数数字输出信号传输给内插补器(IS)，内插补器将复数数字输出信号转变为实数数字信号。
7.根据权利要求1的点到多点的无线电传输系统的特征是，对于K个接收频道中的每个频道，预先规定了一个解调器(DEM1到DEMK)和一个译码器(DEC1到DECK)，并且，每次在解调器(DEM1到DEMK)和一个译码器(DEC1到DECK)之间联接上一个可变减少过滤器(DF1到DFK)。
8.根据权利要求7的点到多点的无线电传输系统，其特征是，每次在解调器(DEM1到DEMK)之前联接上一个减少器(DE1到DEK)，它将实数数字接收信号转变为复数数字信号。
9.根据权利要求7的点到多点的无线电传输系统，其特征是，为K个接收频道预先规定了一个减少器(DE)，它将实数数字接收信号转变为复数数字信号，该信号通过分路(VZEK)被传输给K个接收信号线路的解调器(DEM1到DEMK)。
10.根据权利要求1的点到多点的无线电传输系统，其特征是，对于K个接收频道，预先规定了一个解调器(DEM)，一个译码器(DEC)和一个附加在二者之间的可变减少过滤器(DF)，在时间多路通讯器中通过解调器(DEM)，可变减少过滤器(DF)和译码器(DEC)处理所有的K个接收频道。
11.根据权利要求10的点到多点的无线电传输系统，其特征是，减少器(DE)将实数数字接收信号转换为复数数字接收信号，并预先规定倍减器(FDMX)，它将复数数字接收信号传输给解调器(DEM)。
12.根据权利要求3，4，6，8，9，10的点到多点的无线电传输系统，其特征是，内插补器(IS1到ISL，IS)或减少器(DE1到DEK，DE)被用作复数半带过滤器。
13.根据权利要求4或9的点到多点的无线电传输系统，其特征是，发射信号线路的分路(VZS，VZSK)被用作频率倍增器，接收信号线路的分路(VZE，VZEK)被用作频率倍减器。
14.根据权利要求5或10的点到多点的无线电传输系统，其特征是，借助于倍增器/倍减器(DMX1，DMX2)，通过具有可变减少过滤器和可变内插补过滤器的共同功能装置(DI)不仅处理时间多路通讯中的L个发射频道，而且处理K个接收频道。
15.根据权利要求5或10的点到多点的无线电传输系统，其特征是，借助于倍增器/倍减器(DMX1，DMX2)，通过具有可变减少过滤器和可变内插补过滤器的第一功能装置(DI)和通过具有调制器和解调器的第二功能装置(DM)不仅处理时间多路通讯中的L个发射频道，而且处理K个接收频道。
16.根据权利要求5或10的点到多点的无线电传输系统，其特征是，借助于倍增器/倍减器(DMX1，DMX2)，通过具有可变减少过滤器和可变内插补过滤器的第一功能装置(DI)和通过具有内插补器和减少器(具有固定内插补系数或减少系数)的第二功能装置(ISDE)不仅处理时间多路通讯中的L个发射频道，而且处理K个接收频道。
全文摘要
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,而不中断或干扰已有的无线电通讯预先规定了这样的控制装置(SE),它在总站及相关的用户站中的传输频道改变时这样调节一个或多个传输参数,使得不仅可最优化使用所用的无线电频道的带宽,而且在无线电频道中还可达到要求的抗干扰能力。对此,在总站和用户站中已有的调制解调器装备了L个发射频道和K个接收频道(ENC1到ENCL,IF1到IFL,MOD1到MODL,DEM到DEMK,DF1到DFK,DEC1到DECK),在这些频道中每次在发射方向最多激活L－1个频道,在接收方向最多激活K－1个频道。在传输频道改变(数量和媒体)和/或每个媒体的传输参数改变时,在至少一个未激活的发射或接收频道中调节新的传输参数,在获得新的传输参数后再切换到发射或接收频道上。
文档编号H04J1/00GK1209236SQ96180106
公开日1999年2月24日 申请日期1996年11月7日 优先权日1996年3月27日
发明者托马斯·阿尔贝蒂, 埃里希·奥尔 申请人:罗伯特·博施有限公司