专利名称：通用无线通信系统,传输协议,无线通信站,以及射频基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及通用无线通信系统，其中可供使用的射频频谱在至少的第一和第二无线系统之间被划分，第一无线系统包括至少一个第一无线基站和第一多个无线通信站，以及第二无线系统包括至少一个第二无线基站和第二多个无线通信站。这样的通用无线通信系统可包括多个无线子系统，例如，地面蜂窝或无绳射频系统，无线局域网，卫星系统，或任何其它适用的通信子系统。子系统能互相独立地运行。
本发明还涉及传输协议，无线通信站，以及用于这样的系统的射频基站。
以上类型的通用无线通信系统一般可从许多有关通用无线通信系统的刊物中得知，例如，D.MacFarlane的文章，“ThirdGeneration Mobile-UMTS and FPLMTS(第三代移动系统-UMTS和FPLMTS)”,7th World Telecommunication Forum,TechnologySummit,Vol.2,pp.185-188,ITU,Geneva,3-11 October 1995。在这样一个将来的系统以及也在现有系统中(其中专用或公共无线子系统的许多操作员共享可供使用的频带)，射频资源正变得很稀少，这样有需要有效地使用这样的射频资源。另一方面，特别是从商业观点看来，在该系统中操作无线通信站以使得被包括在这样的无线通信站中的能量装置被有效地使用，是非常想要达到的，即给定环境条件后，无线通信站应当使用尽可能少的功率。如果在各种不同的子系统中存在许多用户，则运行的无线通信站，由这些站在射频(RF)载波上发送的信号对于在相邻RF载波或射频频段上的信号造成干扰。为了有效地利用可供使用的频谱，特别是在子系统间的边界处，于是很需要操作该系统以使得在减小干扰与经济地运行无线通信站方面达到最佳。
本发明的目的是提供以上类型的通用无线通信系统，有效地利用可供使用的频谱，在此同时以在功率消耗方面经济的方式运行无线通信站。
为此，本发明的特征在于，对于运行无线通信系统直到频谱频段的极限，而在此同时允许无线通信站这样运行，以使得在可接受的传输条件下，达到最小功率消耗，而该无线通信系统包括用于适应频谱传输特性的传输协议，包括以下步骤(a)无线子系统之一的射频基站确定其它无线子系统的无线通信站在该一个元件子系统的信道是否造成邻信道干扰，用以由所述射频基站来识别其它子系统的无线通信站，(b)一个无线子系统的射频基站根据所确定的干扰情形发送命令给其它无线子系统的无线通信站，以及所识别的无线通信站根据命令把其频谱传输特性从第一特性调整到第二特性。本发明是基于这样的观点，在一个子系统中由另一个子系统的系统资源对干扰无线通信站传输频谱的单独控制达到系统中更好的总的干扰控制，并且在系统的无线通信站中比起用未协调的传输频谱成形可达到更好的总的功率节省。而且，这样的干扰带宽/能量调整并不影响干扰带宽或其它RF特性。在如子系统那样的蜂窝和无绳射频系统的情形中，这样的子系统在应用宽带CDMA或宽带TDMA载波的同时可使用相邻的频段，而当从工作在邻近频等的无线通信站中识别出干扰时，除发送命令以外无需在这样的系统之间作任何进一步的协调。当无线通信系统工作在非拥挤的系统中时，无线通信系统中的电源消耗通常可被减小。借助于按照本发明的传输协议，RF载波可被密集地包装，以使得频谱效率被改进。
在按照本发明的通用无线通信系统的实施例中，所述射频基站从一个以规则间隔发送的代码识别无线通信站，该代码具体地说是训练序列，即规则间隔的已知训练序列的信号，该代码由无线通信站发送。这里，干扰无线通信站在接通电源以后可容易地被识别，并且可被命令来按照系统中的干扰情形立刻调整它们的发射频谱。
在按照本发明的通用无线通信系统的实施例中，干扰测量是基于能量对误码的测量来进行的，如果干扰是不能接受的，则命令是使所识别的干扰的发送频谱变窄的指令，以及如果干扰是能接受的，则命令是使发送频谱加宽的指令。通过测量在频谱的不同部分中的信号能量，即在干扰的信道内和干扰的信道外的信号能量，可以确定是否有干扰条件，以及干扰是否能被识别。最好，对于非干扰的信道，误码率对接收信号能量的特性可被存储在查找表中。然后，从实际的测量的能量和错误特性可容易地确定是否存在干扰条件，是否存在比相应于给定误码率特性(例如，指示有干扰)的能量更高的测量能量。
在按照本发明的通用无线通信系统的一个实施例中，频谱传输特性通过调整调制模型和/或通过修正功率放大器的线性度和/或通过调整发送信号处理特性和/或通过调整发送滤波器特性而被调整的。虽然优选地频谱传输特性是通过发送滤波器特性而被调整的，但因为当在无干扰的条件下使用不太复杂的滤波器，优选地是数字滤波器，运行无线通信站时，与在干扰条件下使用使频谱变窄的更复杂的滤波器相对比，能节省大量的功率，所以，加宽或压窄频谱也能通过其它装置结合或不结合使用可调节滤波器来完成。
在按照本发明的通用无线通信系统的优选实施例中，命令是通过系统的公共控制信道发出的。这样的控制信道能控制在系统内的所有子系统，或系统内的子系统的子集，等等，并可以是优先权的控制信道。因而，这样的控制信道被用作为子系统间的控制信道。具体地，干扰的无线通信站通过以前面描述的机制发送的识别码被辨认。
在按照本发明的通用无线通信系统的另一个实施例中，命令是通过被包括在系统中、与第一和第二无线子系统相耦合的网络发出的。虽然在这个实施例中，没有频谱资源被用于子系统间的控制信道以使得频谱效率多少好于优选实施例的情况，但可以是这样的情况，不同子系统的操作员将不允许进行这样的子系统间的操作。
现在将参照附图，通过举例描述本发明，其中
图1概略地显示按照本发明的通用无线通信系统，图2显示用于通用无线通信系统的可供使用的频谱，图3显示按照本发明的干扰控制，图4显示按照本发明的通用无线通信系统中使用的射频基站的方框图，图5显示误码率对能量的特性，图6显示围绕想要的信道的FFT窗，以及图7显示按照本发明的通用无线通信系统中使用的无线通信站的方框图。
在所有图中相同的参考数字被用于相同的特性。
图1概略地显示按照本发明的通用无线通信系统1，包括第一无线子系统2和第二无线子系统3，它们可以是第一和第二操作员的数字蜂窝系统，子系统2和3被耦合到公共交换电话网4。通常，耦合子系统2和3可通过任何网络和节点装置来完成。系统1还包括可以是无绳电话系统的第三无线子系统5，图上显示了该无绳电话系统的射频基站6连同相应的手机7。第一子系统2包括射频基站8和9，通过移动交换中心10被耦合到公共网4，以及多个无线通信站11、12、和13。第二子系统3包括射频基站14和15，通过移动交换中心16被耦合到交换网4，以及多个无线通信站17和18。子系统2、3、和4在地理上至少部分地重叠。还显示了被包括在网络4中的耦合装置19，用于耦合子系统2、3、和5以及用于在子系统2、3、和5之间交换信息。在按照本发明的一个实施例中，来自子系统之一的射频基站的命令被传送到另一个子系统的无线通信站或手机，用于指令无线通信站或手机把其频谱传输特性从第一特性调整到第二特性。在一个例子中，如果所述一个子系统的所述射频基站在给定信道上从所述其它子系统的所述无线通信站或手机中检测到干扰，则传输特性被调整，以便得到相对较窄的传输频谱，而如果未检测到干扰，则传输特性被调整，以便得到相对较宽的频谱。干扰的无线通信站或手机通过射频基站在由无线通信站或手机在规则的时间点发送的代码中检测到干扰而来识别的，例如通过随时以代码代替与每个消息一起发送的训练序列。在另一个优选实施例，来自干扰的基站的命令在可以是全球的控制信道上通过空中接口被发送到系统或子系统的子集。另外的子系统，诸如卫星系统，可被包括在系统1。
图2显示了用于通用无线通信系统1的可供使用的频谱20，如由频率分配机构所分配的，包括用于无绳子系统5的频带A，用于公共数字蜂窝无线子系统2和3的频带B1和B2，以及用于专用的通用无线通信子系统(图上未示出)的另一个频带C，用于通用无线通信卫星系统(图上未示出)的频带D，以及地面频带E，包括，特别是按照本发明，用于交换命令的全球控制信道的子频带。子系统可按照任何一个可供使用的方案，例如FDMA、TDMA、CDMA、ATM或它们的组合、任何其它传输方案，来实施。任何载波间隔，从宽带载波到小频带载波或它们的任意组合，都可被使用。
图3显示按照本发明的干扰控制。显示的是能量密度频谱30，显示了在子系统2中的无线通信站12和13的信道和在子系统3中的无线通信站17的干扰的信道。射频基站9在与无线通信站12和13进行射频通信，以及射频基站14在与无线通信站17进行射频通信。如果在给定的例子中射频基站9检测到无线通信站17在信道13上造成相邻信道干扰，则它通过全球控制信道之一发送一个命令给无线通信站17，以便指令无线通信站17压窄其发射频谱。如果未检测到干扰，则允许无线通信站加宽其发射频谱。这些操作优选地通过调整发射频谱而完成的，在未检测到干扰时采用不太复杂的发送滤波器，以便节省功率，而如果检测到干扰则采用更复杂的发送滤波器，但是这些操作可通过如在本申请的引言中描述的其它装置来完成。代替该两个步骤的调整，调整可以以两个以上的步骤来完成，取决于所检测的相邻信道干扰的电平，滤波器复杂度随检测的干扰电平的增加而增加。优选地，该滤波器是以数字信号处理器实现的数字滤波器，其复杂度然后，例如，以每个样本的完全加法总数来表示。
图4显示按照本发明的通用无线通信系统中使用的射频基站9的方框图。射频基站9包括天线40、接收/发送开关41、和接收分支，包括射频前端42、频率选择滤波器43、采样器44、和提供解调的比特流的解调器45。射频基站9还包括发送分支(未详细示出)和处理来自采样器44的样本的数字信号处理器46。其它通常的功能，例如频率合成和信道选择，未详细显示出。数字信号处理器46特别是被用来实行快速富立叶变换，它包括ROM和RAM存储器(图上未示出)。
图5显示误码率BER对能量EN的误差特性CHR。这样的特性显示了对于已知的信号类型和接收机结构，在无干扰的信道下误码率对能量的熟知的关系。这个特性被存储在数字信号处理器46的ROM中的查对表中。
图6显示围绕想要的信道Chd的频谱窗，该窗是在由采样器44所产生的样本的富立叶变换以后得到的，以及实线60表示在想要的信道Chd中的想要的信号的富立叶变换。从在频域中所测量的能量和想要的能量的差值，射频基站9判决是否有干扰，然后从来自干扰的无线通信站17的接收码确定其同一性，并随之命令无线通信站17。如果在邻近想要的信道的信道中，接收的能量高于在给定的误码率下的预期的接收能量，则对于无干扰信道在预期的接收能量和误码率之间的关系被存储在查对表中。
图7显示按照本发明的通用无线通信系统1中使用的无线通信站17的方框图。无线通信站17包括数据处理单元70，提供要被调制的数据流，以及信道编码单元71，提供信道编码比特流给无线通信站17的发射机分支的正交分支。正交分支分别包括采样的数字滤波器72、数字-模拟转换器73、抗混入滤波器74、载波调制器75、以及采样的数字滤波器76、数字-模拟转换器77、抗混入滤波器78、载波调制器79。正交分支的输出信号被馈送到求和装置80，它被耦合到发送功率放大器81，它被耦合到接收/发送开关82，它又被耦合到天线83。无线通信站17还包括接收分支(未详细示出)。
所以，提供了用于命令无线通信站的机制，以便按照所测量的由基站中的无线通信站造成的干扰，来调整它们的频谱传输特性。这里，相邻频段的操作员可使用它们的频带，直到频带边缘。专用子系统以不协调的方式工作在可供使用的频带，或被用作为用于多个子系统的公共频带的一个频带。载波频带和在频带内的定时结构是不同的，并由非预期的要求驱动，而不是由频带规划来驱动。从以上说明来看，对于本领域的技术人员显而易见的是，可在此后由附属权利要求限定的本发明的精神和范围内作出各种不同修正，因而本发明并不限于所提供的例子。
权利要求
1．一种通用无线通信系统，其中可供使用的射频频谱在至少的第一和第二无线系统之间被划分，第一无线系统包括至少一个第一射频基站和第一多个无线通信站，以及第二无线系统包括至少一个第二射频基站和第二多个无线通信站，其特征在于，对于运行无线通信系统直到频谱频段的极限，而在此同时允许无线通信站这样运行，以使得在可接受的传输条件下，达到最小功率消耗，无线通信系统包括用于适应频谱传输特性的传输协议，包括以下步骤(a)无线子系统之一的射频基站确定其它无线子系统的无线通信站在该一个子系统的无线通信站是否造成相邻信道干扰，借此其它子系统的无线通信站由所述射频基站识别，(b)无线子系统之一的射频基站根据所确定的干扰状况发送命令给其它无线子系统的无线通信站，以及(c)所识别的无线通信站根据命令把其频谱传输特性从第一特性调整到第二特性。
2．按照权利要求1的通用无线通信系统，其特征在于，其中所述射频基站从一个以规则间隔发送的代码识别无线通信站，具体地是训练序列，如代替以规则间隔的已知训练序列的信号，代码由无线通信站发送。
3．按照权利要求1或2的通用无线通信系统，其特征在于，其中判决在一个无线子系统的信道中，是否有干扰，如果有的话，确定干扰的无线通信站的识别号。
4．按照权利要求3的通用无线通信系统，其特征在于，其中干扰测量是基于能量对误码的测量来进行的，如果干扰是不能接受的，则命令是使所识别的干扰的发送频谱变窄的指令，以及如果干扰是能接受的，则命令是使发送频谱加宽的指令。
5．按照权利要求1、2、3或4的通用无线通信系统，其特征在于，其中频谱传输特性通过调整调制模型，和/或通过修正功率放大器的线性度，和/或通过调整发送信号处理特性，和/或通过调整发送滤波器特性而被调整的。
6．按照前面所述权利要求中的任一项的通用无线通信系统，其特征在于，其中命令是通过系统的公共控制信道发出的。
7．按照权利要求1到6中的任一项的通用无线通信系统，其特征在于，其中命令是通过被包括在系统中、与第一和第二无线子系统相耦合的网络发出的。
8．用于通用无线通信系统的传输协议，其中可供使用的射频频谱在至少的第一和第二无线系统之间被划分，第一无线系统包括至少一个第一射频基站和第一多个无线通信站，以及第二无线系统包括至少一个第二射频基站和第二多个无线通信站，其特征在于，对于运行无线通信系统直到频谱频段的极限，而在此同时允许无线通信站这样运行，以使得在可接受的传输条件下，达到最小功率消耗，则按照以下步骤使传输协议适应通信站的频谱传输特性(a)无线子系统之一的射频基站确定其它无线子系统的无线通信站在该一个子系统的无线通信站是否造成相邻信道干扰，借此其它子系统的无线通信站由所述射频基站识别，(b)无线子系统之一的射频基站根据所确定的干扰情形发送命令给其它无线子系统的无线通信站，以及(c)所识别的无线通信站根据命令把其频谱传输特性从第一特性调整到第二特性。
9．适合于在按照权利要求1到8的任一项的系统中使用的无线通信站，该无线通信站被安排来处理如由所述射频基站发送的命令，以及相应调整其传输特性。
10．适合于在按照权利要求1到8的任一项的系统中使用的射频基站，该射频基站被安排来发送命令给系统的另一个子系统的无线通信站，该无线通信站用来按照由所述射频基站实行的相邻信道测量调整其传输特性。
全文摘要
提出了包括至少两个无线子系统的通用无线通信系统,它以频谱效率的极限运行,而同时允许无线通信站这样地运行,以使得在可接受的传输条件下达到最佳功率节省。子系统之一的射频基站测量另一个子系统的无线通信站在它本身的子系统的信道上是否造成相邻信道干扰。如果是的话,射频基站命令该另一个子系统的无线通信站调整其频谱传输特性,以便得发送频谱变窄。如果未检测到干扰,则允许该另一个子系统的无线通信站加宽其频谱,以使得可采用不太复杂的发送信号的处理,例如滤波,因而达到功率节省。
文档编号H04B7/005GK1224562SQ98800517
公开日1999年7月28日 申请日期1998年2月16日 优先权日1997年2月28日
发明者J·拉佩利 申请人:皇家菲利浦电子有限公司