专利名称：移动台发射的同步的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在移动无线系统中对移动台的发射进行同步的方法，该系统含第一与第二移动台及一在直接模式信道上通信的无线单元。
本发明涉及移动无线系统领域。在移动无线系统中的一个用户，即用户台，如一部移动电话或一个移动台，可在无线网或系统中注册，由此它能通过系统信道与无线网通信，系统信道含由无线网基站维持的控制与业务信道。
移动无线系统中除系统信道外，所谓的直接模式信道也能用于连接无线系统，即应用了直接模式工作。采用直接模式工作的用户台不与无线网或其基站直接通信。直接模式信道是这样一些频率在其上，移动电话或其它通信装置可不通过系统而直接相互通信，或通过中继站与系统基站通信或与其它移动台通信。
直接模式信道典型地用于这种情形如一组手持移动电话在离基站很远以致不能使用系统信道相互通信。
另一重要的使用直接模式信道的方法是当系统服务区某些部分，如无线网某些节点(point-like)部分，处于系统业务快速增长时增加容量。
直接模式信道叫作直接或单工信道，或单工连接。直接模式信道是通常情况下根本不被系统使用的信道。如，它的信道间隔可与系统信道相同，如12.5KHz或25KHz。在工作于直接模式信道的移动电话中，发射台把它的发射器调谐到该信道并发射语音或数据信息。其余的置于直接模式工作的移动电话把它们的接收器调谐到同一信道，由此它们能直接接收该发射。
直接模式信道上的工作可基于模拟或数字调制原理。在信道上发射的移动电话也可发射信令信息，如使用权和优先级信息或关于工作于信道上的组的信息。在直接模式信道上，可执行加密或发射一般语音。
使用直接模式工作的用户台可在直接模式信道上与其它用户台通信而不必与无线网的基站直接联系。使用直接模式工作的用户台也可通过中继站与另一个通信。中继站是重发它所接收的消息的设备。中继站也可在无线网和用户台之间转发业务。
根据移动无线系统领域所知的TETRA标准(TETRA＝泛欧集群无线通信)，基站(BS)的频率精度应在+/-0.2ppm以内。因此，如为800MHz时，允许频率容差是+/-160Hz。频率精度表示发射器的实际频率相对于分配给它的指定频率有多精确。移动台(MS)的基本频率精度为+/-2ppm，这与从精度为+/-0.2ppm的基站接收的信号相适应。这样，要求移动台有+/-160Hz的精度。这意味着只有当移动台(MS)的发射频率在限制以内时才允许移动台(MS)发射。在直接模式工作中，所有移动台可能都不能接收基站，因此不能同步发射频率。频率同步代表与接收频率相比发射频率调在+/-0.2ppm内。发射和接收频率可以在不同频率信道上，但互相在一个固定的公约数(divisor)上。然而在直接模式工作中都采用相同频道。在接收信号的基础上通过软件计算相位误差并用低通滤波器滤波所得的相位误差，由此得到频率误差来实现频率同步。频率同步就是最小化频率误差。
以前，直接模式业务中频率同步的思想或是接收移动台即第二移动台MS2的发射器总是与发射移动台即第一移动台MS1的频率同步，或是根本不进行校正。若接收发射的移动台MS2在下一次作为发射者，它所用的频率须与此时为接收者的第一移动台MS1的频率同步。然而移动台MS不能严格地与接收频率同步，这意味着它发射的频率信息不同于它早先接收的频率信息。由于信号源的大量改变，频率可能远远偏离标定频率且可能偏离分配的频率信道。
本发明的目的是使移动台相互之间及与基站发射间保持频率同步，且当移动台在直接模式信道上通信时使移动台保持在分配给它们的频率信道上。
本发明的目的是在基站范围外且在不偏离分配给它们的频率信道下，使移动台相互直接通信成为可能。
本发明的进一步目的是即使在信源，即发射部件移动台，无线单元，中继站和基站改变时，还能为直接模式信道上的数字数据传输保持频率同步。若发射同步足够精确，错误比特数会很少，这样能更有效地利用发射器的功率。
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
本发明的方法是对移动台的发射进行同步的新型方法，其特征在于包括下列步骤所述无线单元在直接模式信道发射同步信息消息，这消息指出所述无线单元所用频率并含表明所述无线单元所用发射频率精度超过直接模式信道上一般采用的精度的精度信息，所述移动台接收所述同步信息消息并把它们的接收器调谐到所述同步信息消息指明的频率，相应于所述精度信息，第一移动台把它的发射器调谐到所述同步信息消息指出的频率，并开始在直接模式信道上发射。
本发明进一步涉及移动无线系统中的无线单元，该无线单元含与工作于直接模式信道的多个移动台通信的收发器，及控制所述无线单元工作的控制单元。
本发明进一步的特征在于含有一个发射同步信息消息的发射装置，该消息指出所述无线单元所用频率并含表明所述无线单元所用发射频率精度超过直接模式信道上一般采用的精度的精度信息。
本发明进一步涉及在直接模式信道上通信的移动台，该移动台包含存贮装置，收发器及控制移动台工作的控制器。
本发明的移动台的特征在于它包含响应包含所接收的同步信息消息中的精度信息的激活装置，它把移动台的收发器调谐到所述同步信息消息指出的频率并激活移动台去发射。
本发明基于这样一种思想在直接模式信道上通信并有足够精确的发射频率的无线单元在它的发射中加入发射是精确的信息。所以，监测该无线单元的移动台将知道它们能把它们的接收器和发射器都调谐到所述无线单元所用的频率。因此，所有无线发射器，即在直接模式信道上通信的移动台和无线单元的相应的频率将基本上保持/变成相同频率。
根据本发明的这种方法的一个优点是移动台MS的频率将严格保持在与频带和给定的基站频率相应的正确频率上。这也改善了双向监测设备(Dual Watch facility)的操作。此外，多个在直接模式信道上通信的移动台之间的潜在通信距离增加了，移动台之间的连接质量改善了。
相比之下，把基站的频率尽可能精确地保持在所需点上比移动台更容易且更经济。若严格遵守本发明，就不必在每一移动台MS中建立一足够精确的频率部件来保持移动台发射频率足够精确，但移动台须能利用基站产生的并由无线单元转发的频率信息。
下面参考附图更详细地描述本发明。
图1是本发明的在直接模式信道上通信的移动台的功能图。
图2是根据本发明的无线单元的方框图。
图3是本发明移动台的方框图。
若发射器与精确知道信道频率的无线单元MSsy的频率同步，可防止频率漂移。这无线单元MSsy可以是任何一精确知道信道频率的移动台。所讨论的无线单元可以是普通的移动台MS或中继站。两者的频率精度都基于对基站的接收和产生精确频率的晶体恒温箱。在一组呼叫中，其中至少有一个移动台(即MSsy)完全了解信道频率，当所述无线单元MSsy发射时，其它移动台的频率都被修正。若无线单元MSsy根本不发射，也没有发生同步。这样，当没有其它业务时，无线单元可以特定间隔发射同步信息，借此，当前在直接模式信道上通信的移动台可与所述无线单元的频率同步。所以，无线单元MSsy可不必是直接模式工作中进行通信的一方，但它也可以参与通信。
图1显示了在直接模式信道上通信的一无线单元MSsy，及与无线单元MSsy通信且相互通信的移动台MS1和MS2。这些移动台不与基站BS连接。仅无线单元MSsy可能与基站通信。无线单元MSsy可能早已与基站BS通信过，或该无线单元也可能正与所述基站连续通信。这样，它被同步于基站频率。根据本发明，该无线单元告知移动台它有足够精确的频率。当移动台MS1与MS2相互通信，且无线单元MSsy暂停使用时，发射根本就不必同步。然而，发射也会基于一错误的频率信息而被同步。这样做意味着无线单元MSsy以特定间隔发射它的同步信息消息以将可能失谐的移动台MS1和MS2调整到基本正确的频率。在两种情况下，无线单元能监测业务且当不出现其它业务时发射同步消息。当无线单元MSsy加入会话时，移动台MS1和MS2的频率同步到无线单元MSsy的发射频率。结果，当移动台MS1和MS2通信时，其相应的发射频率已与基站BS的频率同步。假如采用中继站，若所述中继器因配有晶体恒温室而获得足够精确的频率，或若所述中继器已从基站获得一精确的频率，移动台能与它同步。
由于无线发射器的频率随时间而变，当移动台在基站BS所及范围以外在直接模式信道上通信时，给不同无线单元MSsy分配相应的优先级是明智的。或根据晶体的精确性，或根据离接收到基站所发射的精确频率信息的时间间隔来决定优先级。在这种情形，同步信息消息中可包含优先级信息使得在特定时间内已接收到基站的发射的收发器有最高优先级。无线单元MSsy本身也可有一计数器，根据该计数器，当计数器终止时无线单元降低它的同步信息的优先级，并随后发射含于同步信息消息的精度信息以指出所述无线单元的频率精度已降低。
在本发明的一种实施方式中，利用同步信息消息中的一比特来通知正确频率信息。这使得如在前1分钟或5分钟在收听或一直收听基站，且当时已将它的频率调谐到相对于基站频率而言是正确的频率上的移动台MS1或MS2有可能通过置位这个比特为1，来在同步信息消息内告知与所述移动台频率的同步是适宜的。
下面将描述本发明的工作方式。首先，移动台MSsy(无线单元)收听基站，且移动台MS1与MS2未收听到基站。通过发射一同步信息消息，或消息，其中指明频率信息的比特已插入，无线单元MSsy开始在直接模式信道上通信。
根据从无线单元MSsy接收的发射，移动台MS1和MS2把它们相应的频率调整到与MSsy频率相匹配，此外将接收的频率修正信息存入存贮器。这频率修正信息是数字值，它必须送给发射器的D/A转换器以使发射频率调整到与接收频率相匹配。
接下来，无线单元MSsy中止发射，且移动台MS1开始发射一个同步消息/多个消息。例如可在每一发射开始时发射同步消息。移动台MS1根据无线单元MSsy的发射调整它的发射频率，即频率与前一MS1的接收频率相匹配。由于与基站或无线单元MSsy的发射的精确性相比，移动台MS1的发射是不精确的，所以不在它的发射中插入一频率信息比特。
接着，根据移动台MS1的发射，移动台MS2与MSsy调整各自的接收频率以获得最佳可能的灵敏度。
当移动台MS1停止发射时，移动台MS2开始发射。通过象上面解释的所保存的频率修正信息，移动台MS2根据无线单元MSsy的发射而不是根据刚接收的移动台MS1的发射调整它的发射频率。由于它不依赖足够精确的频率，移动台MS2不插入一频率信息比特。
无线单元MSsy保持，即计算从无线信道上有关于最后一次参考频率信息的时刻起的时间，该信息即关于频率足够精确的信息，即如最新的带精度信息的同步消息。必须注意到这里的精确频率信息可能已被其它无线单元MSsy发射。若无线单元MSsy本身不参与会话，它在说话顺序交换期间的合适的时刻发射一段时间，以便移动台MS1与MS2得到一精确频率信息。这种方法也适用于这种情况移动台MS1与MS2根据接收频率调整各自的发射而不考虑它是否是正确的参考频率。
若在直接模式信道上通信的移动台有几个有精确频率信息，它们都能插入各自的频率信息比特，即告知有一精确频率信息。这意味着其它移动台及无线单元与最近一次发射精确频率信息的发送方同步。
无线单元主要根据它从基站或它的晶体恒温室获得的精确频率信息来调谐它的发射频率。结果，无线单元可在它的发射中给出有一精确频率信息的信息。否则，无线单元不在它的发射中给出有一精确频率信息的信息。
当直接模式工作发生于基站BS服务区以外时，困难产生了若没有装备了晶体恒温室的这样的移动台MS1正在通信，并已给单元(移动台，无线单元)精确频率信息，则没有单元能告知有精确频率信息。但根据上述的原理进行工作，直接模式工作的发起方能采用它的第一发射精度信息，即用于告知信息的一比特。这几乎使所有参与通信的移动台的发射完全同步。当任何一移动台MS得到关于基站频率的信息时，它给所有其它移动台发射频率信息。
下面，在没有一个工作于直接模式信道的移动台MS在基站BS服务区内时来描述本发明的工作。结果，移动台没从基站获得精确频率信息。
因此，根据本发明的工作按如下进行。通过发射含精确频率信息，即如插入的必要的一比特，的同步信息消息，移动台MS1开始在直接模式信道上工作。这意味着移动台MSsy及MS2把各自的接收频率调整到与移动台MS1的发射相匹配，并保存所获得的频率修正信息。接着， 当移动台MS1停止发射时，第二移动台MS2开始发射同步消息。移动台SM2根据移动台MS1的发射调整它的发射频率。MS2不插入一频率信息比特。接着，根据移动台MS2的发射频率，移动台MSsy及MS1调整各自的接收频率以得到最佳可能的灵敏度。
然后，移动台MS2停止发射，由此MSsy开始发射。无线单元MSsy借助上述保存的频率修正信息根据移动台MS1的发射而不是根据移动台MS2的发射来调整它的发射频率。由于它不依赖足够精确的频率，无线单元MSsy不插入频率信息比特。
下一步，当无线单元MSsy停止发射，移动台MS1开始发射时，因为移动台MS1不知道精确频率，即使是原来的频率也不知道，所以它不再插入频率信息比特。
也可能移动台MS2能够通过双向监测设备(Dual Watchfacility)监测基站频率。这意味着它能发送一同步消息和含于其中的精度信息以告知其它移动台精确频率。就加入直接模式工作并知道精确频率的新移动MS而言，这也是正确的。
下面，描述无线单元和移动台收发器的接收部分，即RX侧。
根据本方法，接收方总是根据发射方的同步调整它的接收频率。无线单元或移动台接收一发起直接模式工作的同步消息，这消息含精度信息，即插入了必要的比特。基于所述精度信息，接收移动台存贮频率修正信息。
在接受随后的同步消息时，检测所述精度信息，若插入了表示精度信息的比特，移动台存贮频率修正信息。然而，若表示精度的比特没有插入，以前的频率修正信息仍然有效。
例如在双向监测设备(Dual Watch facility)期间，若移动台监测基站，则所接收的频率修正信息被存在存贮器中，且移动台激活一时间计数器。基于此，若时间计数器到零，则可在发射中插入所述比特或定义它为零，由此可知道所述移动台的发射不再精确。
下面描述无线单元和移动台收发器的发射器即TX侧。
对于刚开始的发射，不管它最近是否从基站接收了发射，发起直接模式工作的一方在发射信息消息中插入一精度信息比特。目的是使所有在直接模式信道上通信的移动台同步于相同频率。当所讨论的无线单元或移动台最后从基站接收到发射时，可借助获得的修正信息调整发射频率。
若随后的发射器在一特定时间内从基站接收了发射，它根据基站的发射调节它的发射频率并在同步消息中插入一表示精度的频率信息比特。
若发射方未在特定时间内从基站接收发射，发射方不在同步消息中插入表示精度的频率信息比特。
图2示出了移动无线系统的一无线单元20，它包含用于与工作于直接模式信道的移动台通信的收发器21，控制所述无线单元工作的控制单元22。借助收发器和天线24，无线单元在直接模式信道上与移动台、基站和可能的中继站通信。根据本发明的无线单元进一步包含一发射同步信息消息的发射装置23，该消息指出所述无线单元所用的频率，并含表示所述无线单元发射频率的精度超过直接模式信道上一般所采用精度的精度信息。
本发明的无线单元中，所述发射装置23用于以所需间隔发射所述同步信息消息。
本发明的无线单元中，所述发射装置23用于在发射的同步信息消息中插入所述精度信息，即使所述无线单元的发射频率精度未超过直接模式信道上一般所采用的精度。
图3是根据本发明的移动台的方框图。图中显示了一个在直接模式信道上通信的典型无线单元400，如用户操作的移动电话，移动台或用户台。收发器(TX/RX)401的作用是在任何时候都与所用的无线信道相匹配。与无线路径RP相连的天线402与收发器401相连。虽然也能采用其它频率，一般采用60-1000MHz(VHF和UHF波段)的无线频率。无线路径RP上可采用模拟调制，则调制方法通常为相位调制。也可采用其它调制方法。为传信令，可采用如快速频移键控调制(FFSK)。无线路径上的传输也可以是数字的。
用户接口405含一电声转换装置，典型地为一扬声器406和一麦克风407，还可能有用于开始、终止及拨号的按钮。由于在集群系统中，特别是在直接模式信道上，无线路径RP上的会话交替进行是有利的，用户单元典型地包含一个在讲话期间须一直按下的PPT(按下讲话)键。PTT键未示于图3。
控制器403的目的是控制无线单元的工作。控制器403与用户接口405相连，并从中获得关于发起呼叫和终止呼叫的脉冲。通过用户接口405，控制器403也可给用户提供关于移动电话和/或移动无线系统的语音/声音或视觉符号。
控制器403与收发器TX/RX401相连。控制器403决定收发器所用的信道，这意味着收发器被调谐到控制器403所决定的信道即无线频率和一合适的时隙上。根据本发明的无线单元能调谐到直接模式信道的频率上。控制器403也控制收发器401的开关。借助收发器401控制器403接收和发射信令信息。例如可在无线系统中采用根据本发明的无线单元即移动台400，该无线系统是含有至少一基站和多个用户台，及可能有一个或多个中继站的无线网，中继站转发在直接模式信道上通信的用户台之间的业务，或基站与用户台之间的业务。所述无线单元含一存贮装置411，一收发器401和一控制移动台工作的控制器403。
本发明的移动台含激活装置410，它对含于用以把移动台的收发器调谐到所述同步信息消息决定的频率上的同步信息消息中的精度信息作出响应，并激活移动台的发射。
此外，本发明的移动台用于响应所述同步信息消息，并把含于同步信息消息中的精度信息和频率修正信息存入它的存储装置411，以同步所述移动台的收发器。
进一步，本发明的移动台用于响应所述同步信息消息，并把含于同步信息消息的最新可能的精度信息和频率修正信息存入存贮装置411，以同步所述移动台的收发器。
这儿涉及的图和描述仅用于解释本发明的思想。根据本发明的同步移动台的方法的细节可在权利要求书的范围内变化。虽然上述本发明主要争对移动无线系统，特别是TETRA系统描述，本发明的也能用于其它形式的移动无线系统。
根据本发明的一种实施方式，一个有保持频率精确的，如晶体恒温室的设备用作有精确频率信息的移动台。这意味着在基站覆盖范围外也能把移动台的发射精确地同步。
不用所公开的一比特信息即精度信息，而采用几比特，由此能加入时间信息以指出什么时候每一发射“精确”信号的移动台或无线单元已接收来自产生精确信号的基站BS的发射。基于时间信息，可通过给最后5分钟内接收到来自基站发射的移动台以最高优先级，并给最后30分钟内这样做的移动台以最低优先级等等，对发射的移动台按质量排序。因此，根据本发明接收方可根据最高优先级的发射调整它们的发射频率。这样一些比特也可用来给有不同精度级别晶体的移动台以优先级。
决定优先级时，本发明的一种实施方式考虑了经过多少中间站才获得了精确频率信息。
权利要求
1.一种对移动无线系统的移动台的发射进行同步的方法，该系统含第一(MS1)与第二移动台(MS2)和一在直接模式信道上通信的无线单元(MSsy)，该方法的特征在于下述步骤所述无线单元(MSsy)在直接模式信道上发射同步信息消息，该消息指出所述无线单元(MSsy)所用频率，并含表示所述无线单元所用发射频率精度超过了直接模式信道上一般所用精度的精度信息，所述移动台(MS1，MS2)接收所述同步信息消息，并把它们的接收器(401)调谐到所述同步信息消息所示的频率，第一移动台(MS1)响应所述精度信息，把它的发射器调谐到所述同步信息消息所示的频率，并开始在直接模式信道上发射。
2.如权利要求1的方法，其特征在于当第一移动台(MS1)停止在直接模式信道上的所述发射时，第二移动台(MS2)响应所述精度信息，并把它的发射频率调谐到与由所述无线单元(MSsy)发射的同步信息消息所示的频率相匹配，并开始发射。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于借助基于同步信息消息所获得的频率修正信息，第二移动台(MS2)响应所述精度信息，把它的发射频率调谐到与所述无线单元(MSsy)发射的同步信息消息所示的频率匹配。
4.如权利要求1，2或3中任一个的方法，其特征在于在发射所述同步信息消息前，所述无线单元(MSsy)基于从移动无线系统的基站(BS)获得的同步信息同步它的发射。
5.如权利要求1，2，3或4中任一个的方法，其特征在于所述精度信息指出距无线单元(MSsy)接收来自基站(BS)的同步信息有多长时间。
6.如权利要求1，2或3中任一个的方法，其特征在于在发射所述同步信息消息前，所述无线单元(MSsy)基于从它的晶体恒温室获得的同步信息同步它的发射。
7.如权利要求1，2，3，4，5或6中任一个的方法，其特征在于所述精度信息指出所述无线单元(MSsy)的发射频率有多精确。
8.如权利要求1，2，3，4，5，6或7中任一个的方法，其特征在于所述无线单元(MSsy)以所需间隔发射所述同步信息消息。
9.如权利要求1，2，3，4，5，6，7或8中任一个的方法，其特征在于在距所述无线单元(MSsy)上一次接收到另一同步信息消息一特定时间后，它发射所述同步信息消息。
10.如权利要求1，2，3，4，5，6，8或9中任一个的方法，其特征在于即使所述无线单元(MSsy)的发射频率精度未超过直接模式信道上一般所采用的精度，所述无线单元也在它的同步信息消息中插入精度信息，移动台(MS1，MS2)响应精度信息并把它们各自的接收器和发射器(401)调谐到所述同步信息所示的频率。
11.如权利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9或10中任一个的方法，其特征在于所述移动台(MS1，MS2)响应所述同步信息消息，把含于所述同步信息消息的精度信息和所述频率修正信息存入各自的存贮器(411)以同步所述移动台各自的接收器与发射器。
12.如权利要求11的方法，其特征在于所述移动台(MS1，MS2)响应所述同步信息消息，把最新同步信息消息中的精度信息和所述频率修正信息存入各自的存贮器(411)以同步所述移动台各自的接收器和发射器。
13.一种移动无线系统中的无线单元(MSsy；20)包含一个与工作于直接模式信道的移动台(MS1，MS2)通信的收发器(21)，一个控制所述无线单元工作的控制单元(22)，其特征在于无线单元还包含一发射同步信息消息的发射装置(23)，该消息指出所述无线单元(MSsy；20)所用频率，并含表示所述无线单元所用发射频率的精度超过直接模式信道上一般所采用的精度的精度信息。
14.如权利要求13的无线单元(MSsy；20)，其特征在于所述发射装置(23)用于以所需间隔发射所述同步信息消息。
15.如权利要求13或14的无线单元(MSsy；20)，其特征在于即使所述无线单元(MSsy；20)所用发射频率的精度未超过直接模式信道上一般所采用的精度，所述发射装置(23)也在发射的同步信息消息中插入所述精度信息。
16.在直接模式信道上通信的移动台(MS1，MS2；400)包含一个存贮装置(411)，一个收发器(401)，一个控制移动台工作的控制器(403)，其特征在于移动台包含一个对含于所接收到的同步信息消息中的精度信息作出响应的激活装置(410)，该装置把移动台的收发器调谐到所述同步信息消息所示的频率并激活移动台的发射。
17.如权利要求16的移动台，其特征在于所述移动台(MS1，MS2；400)响应所述同步信息消息，并把含于同步信息消息中的精度信息和频率修正信息存入它的存贮装置(411)以同步所述移动台的收发器。
18.如权利要求17的移动台，其特征在于所述移动台(MS1，MS2；400)响应所述同步信息消息，并把含于同步信息消息的最新可能的精度信息和频率修正信息存入它的存贮装置(411)以同步所述移动台的收发器。
全文摘要
一种同步移动无线系统中的移动台的发射的方法，该系统含第一(MS1)和第二移动台(MS2)和一在直接模式信道上通信的无线单元(MSsy)。根据本方法，无线单元(MSsy)在直接模式信道上发射同步信息消息，该消息指出无线单元所用频率，并含有表示无线单元所用发射频率精度超过直接模式信道上一般所采用的精度的精度信息，移动台(MS1，MS2)接收同步信息消息并把它们的接收器(401)调谐到同步信息消息所示频率，第一移动台(MS1)响应精度信息，把它的发射器调谐到同步信息消息所示频率，并在直接模式信道上开始发射。
文档编号H04W92/18GK1148450SQ96190159
公开日1997年4月23日 申请日期1996年3月1日 优先权日1995年3月3日
发明者于哈·索罗宁, 亚利·库斯凯罗 申请人:诺基亚电信公司