专利名称：支援经模拟和数字蜂窝电话空中接口的数据传输的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝电话网络，更具体地说，涉及用于支援经模拟和数字蜂窝电话空中接口的数据传输的方法和装置。
蜂窝电话网络支援一组呼叫服务。最通常公认和广泛使用的呼叫服务涉及对来往蜂窝用户的移动台的话音通信的处理。蜂窝电话网络还支援数据呼叫服务的设备，例如，异步数据通信和传真通信都由蜂窝电话网络支援。
蜂窝电话网络利用大量不同类型的空中接口来处理移动台与基地台之间的射频通信。历史上，经使用模拟业务信道的模拟空中接口实现了话音和数据的蜂窝通信。对于数据通信，这一般需要在空中接口的每一端使用调制解调器，以调制用于模拟传输的数字数据信号。然而，近来在实施为蜂窝服务的数字空中接口中提供了新的能力(例如，请见TIA/EIA IS-130/135说明书)。数字空中接口的可利用性优越地消除了进行数字数据通信时在移动台上使用调制解调器的需要。因此，用在数字空中接口的数字业务信道上携带的数字数据信号可将诸如膝上型计算机等数字终端设备容易地连接到移动台。
在蜂窝电话网络中有一些情况，不能利用在数字空中接口上的数字业务信道。例如，在移动台接入时所有的数字业务信道可能在用于传递其它蜂窝用户的通信。另外，被接入的蜂窝网络的具体部分可能还未被升级来支援数字业务信道。在这些情况中，对于要立即进蜂窝数据通信的用户，必须在数据终端设备与移动台之间连接调制解调器，以便利用模拟业务信道来传输该通信。这种调制解调器不容易总能得到，因此，这种分集既不经济又不实际。
因此需要一种方案，使用户利用它们的双模式(模拟和数字)蜂窝移动台经模拟或数字空中接口进行蜂窝数据通信，用户不需要和使用分立的调制解调器。
根据本发明的移动台包括一个数据泵功能，用于对移动台从数据终端设备的连接部件接收的数字数据信号通信执行数字位到波形编码。然后将从该数据泵功能输出的波形编码模拟数据信号经模拟空中接口发送。在一实施例中，是经模拟空中接口的模拟业务信道发送的。在另一实施例中，数字泵功能因为在模拟空中接口的模拟控制信道上传输移动台产生的蜂窝系统控制信号，多路复用该波形编码模拟数据信号。在空中接口传输的另一端，在互相配合单元或基地台中提供的另一数据泵功能，从经空中接口发射的波形编码模拟数据信号恢复数字数据信号。与第二实施相联系的还有，该数据泵功能还多路分解所接收的模拟控制信道传输，以便从该蜂窝系统控制信号分离波形编码模拟数据信号。对于发送到移动台的数据通信，由包括在模拟空中接口的两端上的数据泵功能执行相反的操作。
通过参考结合附图的下面详细描述，将会更完全地了解本发明的方法和装置，其中
图1是调制器/解调器(调制解调器)的简化框图；图2是包括蜂窝通信部分的电话网络的框图；图3是电话网络的蜂窝通信部分的略图，表示与在数字空中接口上的数据通信相关的它的操作；图4是电话网络的蜂窝通信部分的略图，表示本发明的双模式数据传输系统及其与在模拟及数字空中接口上的数据通信相关的它的操作；图5是模拟空中接口的略图；图6是电话网络的蜂窝通信部分的略图，表示本发明的双模式数据传输系统的另一实施例及其与在模拟及数字空中接口上的数据通信相关的它的操作。
现在参考图1，其中表示对于现有技术人员已知结构的调制器/解调器(调制解调器)10的简化框图。该调制解调器10包括可以连接到任何数量的数据设备(比如，诸如个人计算机或膝上计算机等数据终端)的串行数据端口12。经连接14连接到数据端口12的是协议处理器(PP)16，用于完成实施诸如V.34或V.42bis的特定V.X调制解调通信协议的数据格式化功能。经连接18连接到协议处理器16是数据泵(DP)20，通过数字位到波形编码和解码操作，为调制解调器10执行实际的调制器和解调器功能。经连接22连接到数据泵20的是一模拟端口24，用于进行连接到，比如，模拟电话线，链路，或连线(未示出)的模拟通信。连接14，协议处理器16，连接18，数据泵20和连接22构成调制解调器10的调制解调部分，当把调制解调功能结合在设备中而不是作为一个单独的产品提供时使用该调制解调部分。
在操作的数据传输模式，在串行数据端口12上接收从数据终端输出的串行数字数据信号，由协议处理器16根据适当的通信协议进行格式化。这个格式化操作包括将该数字数据信号的二进制数据流破开为位组(或帧)。然后，由数据泵20将该格式化后的数字数据信号调制为作为载波相位和振幅变化的唯一组合的载波，并作为模拟数据信号从模拟端口24输出。对于在模拟端口24由调制解调器10接收的模拟数据信号进行相反的功能操作。首先由数据泵20解调在接收的模拟数据信号中的相位和振幅的变化，然后，由协议处理器16根据适当的协议将该信号变换(即去格式化)，重组原来的二进制数据流，以便从数据端口12输出。
现在参看图2，其中表示了包括蜂窝通信部分32的电话网络30的框图。该蜂窝通信部分32包括移动台34，经空中接口38与固定位置的基地台(BS)36进行射频通信。该移动台34包括一个双模式移动台，即能够模拟或数字方式经空中接口38进行通信。关于此，应了解该基地台36还支援经空中接口38的模拟和数字通信两者。
该电话网络30的蜂窝通信部分32包括一个移动交换中心(MSC)40，连接到包括所示的基地台36的一组基地台。该移动交换中心40执行交换功能，以便向移动台34发送电话呼叫和从那里接收电话呼叫。将该移动交换中心连接到互相配合单元(IWV)42，它包括可以是与图1中所示同样种类的调制解调部分10′。该互相配合单元42的功能是将电话网络30的蜂窝通信部分32连接到公共交换电话网络44。
该电话网络30包括它的蜂窝通信部分32，支援数据传输以及话音传输。对于数字通信，一个蜂窝服务用户(未示出)可经串行数字数据信号连接48，可将数据终端设备(DTE)46(包括，例如，个人计算机如膝上型)连接到移动台34。数据呼叫发送，和也许是交换数字数据信号，则可向第二数据终端设备50或从那里接收。在这个例子中，所示的第2数据终端设备50通过调制解调器10(如图1中所示的)连接到公共电话交换网络44。与该数据呼叫的连接占用了数字业务信道(DTV)52，以支援经空中接口38的数字数据信号的传输。在互相配合单元42中的调制解调部分10′执行协议变换，格式化，去格式化，调制和去调制，这些是对于经来于公共交换电话网络44的数据呼叫的数字数据信号的模拟传输所必需的。连接到数据终端设备50的第二部件的调制解调器10执行与公共交换电话网络44通信连接的同样功能。
现在参看图3，其中表示电话网络30的蜂窝通信部分32的略图，说明与处理数据通信相关的它的操作。移动台34处理器(未示出)根据TIA/EIA IS-135规范功能60和IS-130规范功能62工作，以便支援对于数字终端设备46的连接部件的数字数据服务。更准确地说，这些功能60和62使移动台34支援Hayes(海氏)AT调制解调命令组，提供V.X，特别是V.42bis，数据/传真服务，并实施任何必需的无线链路协议(RLP)，以便经例如调制解调部分10′的连接14(图1)发送和接收所载类型的数字数据信号。该IS-130规范功能62需要TIA/EIAIS-136规范传送层64传输该数字数据信号。这个限制了移动台34到，通过使用可得到数字业务信道52的空中接口38之一的操作的数据通信方式。
在基地台36中完成的信号处理功能是从TIA/EIA IS-136规范传输层64数字业务信道52中取出数字数据信号传输。根据在互相配合单元42中所完成的TIA/EIA IS-130规范功能62和TIA/EIA IS-135规范功能60的信号处理，还处理根据适当的无线链路协议接收的数字数据信号，以便支援数字数据业务并恢复由数据终端设备46原始发送的数字数据信号。然后，由调制解调部分10′进一步处理该恢复的数字数据信号，调制解调部分10′，对于例如，V.34协议，实施向公共交换电话网44(见图2)的数据通信的模拟数据信号传输。
现在参考图2和3。移动台34具有漫游整个蜂窝服务区的倾向。当一个呼叫(话音或数据)，对于电话网络30的蜂窝通信32它必须改变通过它完成蜂窝通信服务的基地台36时，时常发生这种漫游。通常称为越区切换或转移的这种惯例，一般发生在图2的66，在这里移动台34将它的空中接口通信从基地台36转移到基地台36′。在一些情况中，由当前正在服务的一个基地台36所支援的空中接口38不同于由处于越区切换的目标基地台36′所支援的空中接口38′，如图所示。这使得不仅必须改变移动台34的业务信道，而且必须改变所使用的超高频段，也许还有移动台工作的模式(模拟对数字)。这造成了在越区切换之后保持蜂窝通信中的一些问题(下面讨论)。
假设，例如，当基地台36′支援空中接口38′时基地台36支援双模式(模拟和数字)空中接口36的使用，该空中接口38′或者只是模拟方式或者是双模式，但现在只有模拟服务能力可得到(也许由于在数字一侧的加载问题)。还假设，移动台现在正从事使用基地台36和它的空中接口38的数据通信。因为TIA/EIA IS-130规范功能62需要TIA/EIAIS-136规范传输层64，用于数字发射该数据通信，还因为模拟空中接口38′从来就不能提供传输层64，故当移动台34的越区切换从基地台36到基地台36′时，不能对移动台34提供数据服务，从而丢失了当前进行的数据通信。
现在参看图4，其中表示电话网络30的蜂窝通信部分32的略图，表示本发明的双模式数据传输系统和它的经模拟以及数字空中接口的数据通信的操作。移动台34′处理器实施TIA/EIA IS-135规范功能60和IS-130规范功能64，以支援对于连接的数字终端设备46的数字数据服务。确切地说，这些功能60和62使移动台34′支援Hayes AT调制解调命令组，提供V.X，特别是V.42bis，数据/传真服务，并执行所有必须的无线链路协议(RLP)，以便发送和接收数字数据信号。对于使用数字空中接口38的数据通信，移动台34′用与图2和3所示的使用IS-136传输层64的移动台34的同样方式操作。然而，为了进行使用模拟空中接口38′的数据通信，移动台34′还包括V.32或同样的数据泵68，用于执行在模拟空中接口38′上发送(或接收)信息所需的任何数字到模拟(反之亦然)数据信号转换。这些转换包括对采用载波相位和振幅变化的唯一组合的数据信号的调制和解调。数据泵68的功能还模拟由IS-130规范功能62所要求的TIA/EIA IS-136规范功能传输层64，并通过实施适当的调制解调链路协议(MLP)，接入空中接口38′的模拟业务信道(ATC)68。在通过基地台36′进行模拟数据信号通信的另一端上的互相配合单元42，还包括V.32或同样的数据泵68，以执行同样的操作。
现在参看图5，表示一个模拟空中接口38′的略图，该空中接口包括一组模拟业务信道68和至少一个模拟控制信道(ACC)70。该模拟控制信道70是曼彻斯特编码的，以便携带控制信息和在基地台36与移动台34之间的信号。即使它具有相高的数据速率，该控制信道70也不是控制信息和信号适当信息重复请求的特别有效的载运者。因此，即使用10千赫的可用带宽，在该信道70上实际发送只是大约每秒150位的控制信令。
现在参看图6，这是电话网络30的蜂窝通信部分32的略图，表示本发明的双模式数据传输系统的另一实施例和它在模拟及数字空中接口上进行数据通信的操作。该移动台34″还包括控制功能72，用于处理和回答接收的控制信息和信号，并产生输出的控制信息和信号。移动台34″处理器根据TIA/EIA IS-135规范功能60和IS-130规范功能62而操作，以支援对于数字终端设备的连接部件的数字数据服务。确切地说，这些功能60和62使移动台34支援Hayer AT调制解调命令组，提供V.X特别是V.42bis，数据/传真服务，并实施任何需要的无线链路协议(RLP)，以便发送和接收数字数据信号。对于使用数字空中接口38的数据通信，移动台34″按照与图2和3所示的使用IS-136传输层64的移动台34的同样方式工作。移动台34″还包括V.32数据泵(MUX DP)74，用于执行在模拟空中接口38′上发送(或接收)信息所需的任何数字到模拟(反之亦然)转换。这些转换包括对使用载波相位和振幅变化的唯一组合的数据信号的调制和解调。该数据泵74还以上述方式执行如IS-136仿真器功能，以及对于控制信息，发送到控制功能或从那里接收的信号，来往于IS-130规范功能62的数据通信。然后，采用模拟空中接口38′的模拟数据控制信道70中的不同的逻辑子信道，在移动台34″与基地台36″之间发送多路控制信息和信号及模拟数据信号。使用模拟控制信道70进行的模拟通信的另一端上的基地台36″也包括V.32数据泵74，以执行同样的操作。因此，对于来往于互相配合单元42″的控制信息和信号及数据信号执行多路化和去多路化。基地台36″的数据泵74还执行在模拟空中接口38′上发送(或接收)信息所需的任何数字到模拟(反之亦然)的转换。该互相配合单元42″包括TIA/EIA IS-130规范功能，连接到基地台36″的数据泵74和基地台36的TIA/EIA IS-136规范传输层64。该互相配合单元42″还包括IS-135规范功能60，以及执行，例如，V.34协议的调制解调部分10′。
在图4和6中所示的通信系统相应地支援在数字业务信道52，模拟业务信道68和模拟控制信道70上的移动台34′和34″操作。因此，在移动台34′和34″操作中，不仅对初始通信选择提供支援，而且对数字业务信道52，模拟业务信道68和/或模拟控制信道70等它们之中和任何之间的数据通信的越区切换提供支援。是以本领域中已知的方式来完成越区切换。在对于模拟或数字空中接口上的传输进行初始和越区切换选择中，控制功能72控制移动台34″操作。
尽管在附图中表示并在上面的详细描述中描述了本发明的最佳实施例，但应理解，本发明并不限于所公开的实施例，而可有许多重新安排，变化和替换，而都不离开由下面权利要求书提出和限定的本发明的精神实质。具体地说，尽管所表示和公开的是有关在IS-130/136规范基础上的实施，但应理解。用其它的调制解调规范，包括例如对于全球移动通信系统数据调制解调等，可同样很好地实施本发明。
权利要求
1．一种用于在蜂窝电话网络的空中接口上实现数据通信的移动台，包括用于将该移动台接口到采用数字数据信号通信的数据终端设备的部件的装置；数据泵，连接到上述的接口装置，用于执行在数据终端设备发送的数字数据信号的数据位到模拟波形编码，以输出模拟数据信号，并对接收的模拟数据信号执行译码，以输出用于向数据终端设备传输的数字数据信号；用于将该数据泵连接到蜂窝电话网络的模拟空中接口的装置，用于在该模拟空中接口上发送和接收模拟数据信号。
2．根据权利要求1的移动台，其中所述的模拟空中接口包括一组模拟业务信道，将所述数据泵连接到所述模拟接口的装置，连接所述移动台到选择的一个模拟业务信道，以便在该模拟空中接口上发送和接收模拟数据信号。
3．根据权利要求2的移动台，其中该模拟空中接口还包括模拟控制信道，还包括用于交换在选择的一个模拟业务信道与该模拟控制信道之间的数据通信连接。
4．根据权利要求1的移动台，其中的模拟空中接口包括至少一个模拟控制信道，用于将数据泵连接到模拟空中接口的装置将移动台连接到模拟控制信道，以便在该模拟空中接口上发送和接收模拟数据信号。
5．根据权利要求4的移动台，其中所述的模拟空中接口还包括一组模拟业务信道，还包括用于在该模拟控制信道与所述一组模拟业务信道的选择的一个之间交换数据通信连接的装置。
6．根据权利要求4的移动台，还包括一控制功能，用于处理发送和接收的蜂窝电话网络控制信号，其中用于将数据泵连接到模拟空中接口的装置还连接到该控制功能，并对在模拟空中接口的模拟控制信道上发送和接收的模拟数据信号和控制信号一块进行多路复用和去多路复用。
7．根据权利要求1的移动台，其中所述的蜂窝电话网络还包括具有一组数字业务信道的数字空中接口，所述的移动台还包括用于连接数字数据信号的装置，以便在选择的一个数字空中接口的数字业务信道上发送和接收。
8．根据权利要求7的移动台，还包括一装置，用于在选择的一个数字空中接口的数字业务信道与选择的模拟空中接口的模拟信道之间转换数据通信连接。
9．根据权利要求8的移动台，其中该模拟信道包括模拟业务信道。
10．根据权利要求8的移动台，其中该模拟信道包括模拟控制信道。
11．一种蜂窝电话网络，用于支援来往于使用数字数据信号通信的数据终端设备的部件的数据通信，该蜂窝电话网络包括连接到数据终端设备的蜂窝电话，包括一数据泵，用于在数字数据信号与模拟数据信号之间进行转换；以射频通信的基地台，具有蜂窝电话；模拟空中接口，在其上的模拟数据信号是在蜂窝电话与基地台之间传输的射频；一互相配合单元，连接到基地台，用于将蜂窝电话网络连接到公共交换电话网络。
12．根据权利要求11的蜂窝电话网络，其中该模拟空中接口包括一组模拟业务信道，该蜂窝电话和基地台每个包括一个装置，用于在选择的一个模拟空中接口的模拟业务信道上进行模拟数据信号的通信。
13．根据权利要求12的蜂窝电话网络，其中该模拟空中接口还包括一模拟控制信道，该蜂窝电话还包括一装置，用于转换在所选的一个模拟业务信道与模拟控制信道之间的数据通信连接。
14．根据权利要求12的蜂窝电话网络还包括一数字空中接口，该蜂窝电话包括一装置，用于转换在所述的模拟业务信道与数字空中接口的数字业务信道之间的数据信号通信。
15．根据权利要求12的蜂窝电话网络，其中的互相配合单元包括一数据泵，用于在模拟空中接口上发送的模拟数据信号与数字数据信号之间进行转换。
16．根据权利要求12的蜂窝电话网络，其中的互相配合单元还包括一调制解调器，用于连接该蜂窝电话网络到公用交换电话网络的数据通信。
17．根据权利要求11的蜂窝电话网络，其中的模拟空中接口包括至少一个模拟控制信道，该蜂窝电话和基地台每个包括一装置，用于在该模拟空中接口的模拟控制信道上传输模拟数据信号。
18．根据权利要求17的蜂窝电话网络，其中的模拟空中接口还包括一组模拟业务信道，该蜂窝电话还包括一装置，用于转换在模拟控制信道与该组模拟业务信道的所选的一个之间的数据通信连接。
19．根据权利要求18的蜂窝电话网络还包括一数字空中接口，该蜂窝电话包括一装置，用于转换在所选的模拟控制信道与数字空中接口的数字业务信道之间的数据信号通信。
20．根据权利要求18的蜂窝电话网络，其中的移动台还包括一控制功能，用于处理发送和接收的蜂窝电话网络控制信号，其中的移动台的数据泵还连接到该控制功能，对在该模拟空中接口的模拟控制信道上发送和接收的模拟数据信号和控制信号一起进行多路复用和去多路复用。
21．根据权利要求20的蜂窝电话网络，其中的基地台包括一数据泵，用于多路复用和去多路复用模拟数据信号和在模拟空中接口的模拟控制信道上发送和接收的控制信号，并用于在模拟空中接口上发送的模拟数据信号与数字数据信号之间的转换。
22．根据权利要求27的蜂窝电话网络，其中的互相配合单元还包括一个调制解调器，用于该蜂窝电话网络到公共交换电话网络的数据通信接口连接。
23．使用能够和模拟空中接口进行射频通信的移动台，实现在蜂窝电话网络上的数据终端设备数字数据信号的通信的一种方法，包括步骤在该移动台接收来自数据终端设备的数字数据信号；在该移动台执行由数据终端设备发送的数字数据信号的数字位到模拟波形编码，以输出模拟数据信号；由该移动台在该蜂窝电话网络的模拟空中接口上发送该模拟数据信号。
24．根据权利要求23的方法，其中的模拟空中接口包括一组模拟业务信道，而且，所述发送步骤包括步骤在选择的一个模拟空中接口的模拟业务信道上传输该模拟数据信号。
25．根据权利要求23的方法，其中该模拟空中接口包括一模拟控制信道，所述的发送步骤包括步骤在选择的模拟业务信道与模拟控制信道之间转换数据信号通信。
26．根据权利要求23的方法，其中该模拟空中接口包括至少一个模拟控制信道，并且所述的发送步骤包括步骤在该模拟空中接口的该模拟控制信道上传输该模拟数据信号。
27．根据权利要求26的方法，其中该模拟空中接口包括一组模拟业务信道，并且所述发送步骤包括步骤在所选的模拟业务信道与模拟控制信道之间转换数据信号通信。
28．根据权利要求26的方法，其中该移动台还在该模拟控制信道上发送蜂窝电话网络控制信号，并且所述的执行步骤还包括步骤多路复用该控制信号和该模拟数据信号，以便一块在该模拟空中接口的模拟控制信道上传输。
全文摘要
移动台包括一数据泵功能,用于对接收的数字数据信号进行数字位到波形编码。在使用模拟业务信道或模拟控制信道的模拟空中接口上发送该波形编码输出(模拟数据信号)。为了在模拟控制信道上传输,数据泵功能用移动台产生的蜂窝系统控制信号多路复用该波形编码模拟数据信号。在该空中接口传输的另一端也设有数据泵功能,以便从该波形编码模拟数据信号传输恢复数字数据信号。如果需要,还执行该接收的模拟控制信道传输的去多路复用,以抽取该数据信号。对于向移动台发送的数据通信,则由在该模拟空中接口的另一端包括的数据泵功能执行相反的操作。因此,该移动台支援了在模拟业务信道或模拟控制信道上的IS－130/135调制解调器功能的运行。
文档编号H04W88/02GK1232598SQ97198498
公开日1999年10月20日 申请日期1997年8月13日 优先权日1996年8月15日
发明者B·G·穆恩 申请人:艾利森公司