专利名称：用于配合多频方案的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及远程通信。本发明特别涉及用在多频方案中的移动无线电。
背景技术：
移动无线电在传统上是在有限频带内并在由无线电的特定应用给出的频带内的特定预定信道内工作。例如，蜂窝式无线电系统中使用的移动无线电将在指定信道、例如(在北美)在用于发射频率的824MMHz和849MHz(或用于接收频率的869MHz至894MHz)之间的30KHz频带上与蜂窝式无线电系统中的其他移动无线电相连。这在指定频带内产生832个可能的信道。
如同所公知的，将蜂窝式无线电通信的地理区域分成多个单元。一般惯例是向每个单元分配832个可能信道中的特定数目的信道(小于任何控制信道)，例如每个单元10-50个信道。当然，每个单元所使用的信道数取决于通信负载等。当移动无线电从一个单元移向另一个单元时，将其认为是在“漫游”，并可以在其这样做时改变信道。
其他移动无线电应用将采用在不同频率的不同信道频带。例如，地面移动无线电频带当前在25KHz宽的信道上广播。GSM(地面移动系统-欧洲蜂窝式系统)和PCS(个人通信系统)可以在不同的全部系统带宽上的仍然不同的信道频带上工作。
图1显示了漫游通过多个不同类型的移动无线电频率分配方案的移动无线电的一个例子。在这里，将移动无线电显示为潜在地存在于地面移动无线电(LMR)、蜂窝系统、地面移动系统(GSM)以及个人通信系统(PCS)网络中。
以不同的移动无线电系统为特征的不同的信道频带和不同的系统带宽被称为频率分配方案。用于不同的移动无线电系统的不同的频率分配方案使得相同的移动无线电在实际上不能用在多个方案中。因此，在传统上，无线电在一个固定并唯一的频率分配方案、例如北美蜂窝系统或地面移动系统中工作，而不能在两个方案中工作。由于不同的频率分配方案是由恒定的、固定尺寸的不同长度的信道频率步长所分开的，所以无线电被设计只能适应一个这样的步长长度，而不能适应另一个(在没有昂贵、不切实际的修改的情况下)。
因此，例如，使用30KHz步长的北美蜂窝式系统采用频率为n.30KHz的信道，其中n是一个整数。另一方面，地面移动无线电频带采用频率为n·25KHz的信道，其中n是一个整数。无线电包括允许其步长通过其想要工作的频率分配方案的信道宽度的整数增量(即，30KHz的整数倍)中的全部频带的电路。
如果无线电能够与非整数(n＜1)频率步长相一致，则无线电将增大其灵活性，并因此增大其可销售性，从而在多个频率分配方案中工作。对这个问题的两个传统的解决办法已经被证明是不实用的。第一个解决办法是在移动无线电内采用多循环合成器结构。在这些无线电中，每个频率分配方案采用一个合成器，因此即使多个合成器共享一个公共的基准振荡器，也增大了费用和复杂性。另一个解决办法为所需步长尺寸将基准频率分成高的公分母。但是，由于引入了大的寄生信号，这个方法导致性能下降。
发明实施例概述本发明解决了与以前的多个频率分配方案无线电相关的许多问题。依据本发明的一个实施例，无线电在不增加电路的复杂性或成本的情况下在多个频率分配方案内工作。它是采用对无线电的本地振荡器的动态重编程序来实现的。因为本地振荡器在恒定频率步长尺寸系统中的在本地振荡器寄生信号生成与频率稳定时间的最佳平衡，所以以前的射频设计采用一个本地振荡器。这在恒定频率步长尺寸系统(其中n是一个整数)中工作得很好，但当无线电用在不同频率步长尺寸环境中时则工作得不好。本发明提出采用对无线电的主基准振荡器的自动频率控制以及对无线电的本地振荡器的动态重新编程来实现非恒定频率步长尺寸，同时保持在寄生信号生成与频率稳定时间之间的适当平衡。在一个实施例中，这是采用无线电合成器的动态重新编程与所发射基站载波对基准振荡器的基准的结合来实现的。这允许无线电即使在进入一个非连续频率分配方案时也能在一个小范围的频率误差内工作。这个实施例将不会对现有设计增加额外的复杂性或成本。
附图简要说明下面将参考附图详细说明本发明的其他优点和目的，在附图中图1是在不同频率分配方案之间移动的移动无线电的原理图2是依据本发明的一个实施例的相关移动无线电电路的一个实施例的原理方框图；以及图3是图2电路的合成器本地振荡器部分的原理方框图。
目前最佳实施例的详细说明移动无线电在传统上提供了对唯一一组用户的服务。即使在移动电话领域内，也将电话指定为在基于地面的蜂窝式系统、基于地面的专用系统或基于卫星的系统中工作。因为可兼容性规定无线电不能用在不同的信道频率以及不同的信道频率步长尺寸中，所以无线电很少在不同的系统之间兼容。
本发明已经实现了可以以低成本和低制造冲击来将这些无线电修改成可以在不同信道步长尺寸的频率分配方案上用的无线电。这是特别重要的，因为试图提供多个频率分配方案的现有无线电并没有满足这些相同的成本和冲击目标。特别地，采用每个频率分配方案一个合成器的多环路合成器的无线电的限制在于，它们是只为有限数目的频率步长尺寸设计的，不能适应以后采用不同步长尺寸的通信系统。此外，多环路合成器既复杂又昂贵。其他的多频率分配方案无线电将一个基准振荡器频率除以所希望频率步长尺寸的一个最高公分母。但是，这个方法导致一个较低基准振荡频率被插入鉴相器。这生成频率低于频率合成器的环路带宽的低频率寄生信号。因此不能将其衰减。这个方法是不能接受的，因为它允许在频率通带中有大的寄生信号。
本发明可以在一个采用可动态重新编程的单环路合成器的无线电结构中实现。一旦一个频率分配方案被识别为需要非整数频率步长尺寸，则将分频器电路重新编程以适应新的步长尺寸。这个重新编程出现在信道频率扫描期间。分频器电路的重新编程提供了对无线电本地振荡器的粗频率调整。在另一实施例中，无线电可以采用传统的基于整数的分频器电路或基于分数N的分频器电路。
另外，该无线电结构采用自动频率控制电路来恢复所接收信号的载波频率并提供对电话内的基准振荡器频率的闭环反馈控制。随着基准振荡器频率的调节，受基准振荡器控制的本地振荡器频率也被调节。一个典型的晶控基准振荡器的可允许的频率误差控制范围很小，因为，这个频率差错控制将提供微频率调节。
这个方法允许无线电在有以及没有整数频率信道步长尺寸的情况下用在多个不同的频率分配方案中。
图2表示了依据本发明工作的无线电发射机/接收机的电路示意图。无线电电路1包括自双工器3发射或接收无线信号的天线2。双工器3选择一个发射或接收模式，这取决于无线电在任何给定时间的特定操作。接收机电路16包括与带通滤波器5相连的放大器4。带通滤波器5的输出提供给将所接收信号与来自合成器本地振荡器7的解调脉冲相混合的混频器6。将来自混频器6的混合信号提供给中间频率电路8，然后提供给数字处理电路9。在发射端15，由数字处理电路9将要发射的数字信号提供给发射调制器10。发射调制器10以来自合成器本地振荡器7的调制信号对来自数字信号电路9的数字信号进行调制。将发射调制器10的输出提供给放大器11，然后提供给带通滤波器12。将带通滤波器12的输出提供给放大器13，然后提供给循环器14。最后，将这个输出提供给双工器3，双工器3将发射信号提供给天线2进行发射。
在操作中，在接收端16，由放大器4对所接收信号进行放大，然后由第一带通滤波器5滤波。放大器4和带通滤波器5以本领域普通技术人员所公知的传统方式工作。将带通滤波器5的输出与来自合成器本地振荡器7的解调信号进行混合。由合成器本地振荡器7提供的信号是一个已经根据这里所提供的说明、特别是图3的说明动态编程的信号。最后，合成器本地振荡器7根据无线电电路1当前所采用的频率分配方案的信道频率需求将一个解调信号提供给混频器6。
混频器6的输出由IF电路8以传统方式下变频，然后提供给数字处理电路9。
在发射端15，要发射的信号由数字处理电路9通过发射调制器10提供。发射调制器10从合成器本地振荡器7接收其调制信号，其中该调制信号被再次动态编程到由无线电电路在发射时所使用的频率分配方案所需的特定信道频率。发射调制器10的输出在放大器11中放大，然后以传统方式通过带通滤波器12、放大器13和循环器14到达双工器3。
图3更加详细地显示了图2的合成器本地振荡器部分7。与图2类似，图3显示了天线2、发射机和接收机部分15和16以及数字处理电路9。如图2所示，发射机/接收机部分15/16从合成器本地振荡器7接收调制/解调振荡器信号。在图3中，更加详细地显示了合成器本地振荡器部分7的元件。合成器本地振荡器部分7开始于基准振荡器16，基准振荡器16将一个振荡信号输出提供给相位比较器17。相位比较器17将一个输出提供给与振荡器19相连的滤波器18。振荡器19与耦合器20相连。耦合器20将来自振荡器19的信号分成一个送往发射机/接收机部分15/16的输出信号和一个送往分频器21的相同的反馈信号。分频器21反馈回相位比较器17。
在操作中，合成器本地振荡器部分7与数字处理电路9相连，以便向基准振荡器16提供一个反馈信号。基准振荡器16是可变的，并在数字处理电路9中的自动频率控制电路22的自动频率控制下工作。数字处理电路9中的自动频率控制电路22恢复从接收机部分16接收的信号的载波频率，并采用该载波频率来维持对基准振荡器16的控制。例如，蜂窝式电话系统中的载波频率将为所发射的基站载波。这个载波频率由数字处理电路9用来将基准振荡器16锁定在一个小的频率误差范围内，从而提供了对由合成器本地振荡器部分7提供给发射机/接收机部分15/16的最终本地振荡器信号的微调谐。由于基准振荡器16被适当地控制，所以适当的基准频率被提供给相位比较器17。相位比较器17比较基准振荡器16的输出与通过分频器电路21提供的反馈信号。相位比较器17的输出是一个提供给环形滤波器18的差分信号。振荡器19在环形滤波器18的输出的控制下工作，以使得合成器本地振荡器部分7根据由无线电电路1所使用的特定频率分配方案提供一个适当的精确调制/解调频率，以供发射机/接收机部分15/16使用。
合成器本地振荡器部分7的反馈环路中的分频器21可以是传统的基于整数的分频器电路或基于分数N的分频器电路。在这两种情况下的分频器21都可以根据由无线电电路1在任何给定时间所用的特定频率分配方案信道步长尺寸所需的分频来被编程以使用。因此，当无线电电路1用在一个例如采用25KHz步长尺寸系统以及30KHz步长尺寸系统的移动无线电系统中时，分频器21将提供不同的反馈信号。因为来自分频器电路21的反馈信号频率将显著影响由振荡器19提供的最终信号频率，所以对分频器电路21的动态重新编程提供了对合成器本地振荡器部分7的输出的大范围频率调节。
本方法并不限于任何特定的频率分配方案或移动通信网络类型。例如，它既支持基于地面的系统，也支持基于卫星的系统。并且，由该无线电支持的不同方案中的多个频带不需要重叠或相互有任何其他类型的关系。频带可以是连续或非连续的，而且可以在一个频谱内零星地分布。
本发明还可以由以信道频率查找表实施的信道频率检索算法来进一步增强。在从一个信道漫游到另一个信道时，信道检索算法可以根据几个参数被智能地更新。可以从几个自由度来构造这些参数，并将其存储在数据库查找表中。例如，这些自由度可以是如果/则历史频率信道环路等式，信道合意加权，基于有效性的概率加权，以及在所有所希望的频率分配方案上可用的全部信道列表。
根据本发明，采用了一个单个环路合成器，该合成器可被动态地重新编程，并与一个基于所接收载波恢复的基准振荡器的自动频率控制相结合使用。还可以共同采用智能信道选择算法来提供一个能够在采用多个频率分配方案的几个电信系统上(以基本未降级的性能)提供服务的低成本无线电。
虽然这里已经结合目前认为是最实用且最佳的实施例描述了本发明，但应该理解，本发明并不限于所公开的实施例，相反，附带的权利要求书的精神和范围将包括对本发明的各种修改和等效结构。
权利要求
1．一种用在以不同频率信道步长尺寸工作的不同频率分配方案中的移动无线电，包括单个环路频率合成器，通过采用一单个可变基准振荡器来根据不同的频率信道步长尺寸提供不同的调制信号；以及接收载波恢复电路，用于控制单个可变基准振荡器。
2．如权利要求1所述的移动无线电，其中，不同的频率信道步长尺寸包括可由第二频率分配方案的第二频率信道步长尺寸以非整数除尽的第一频率分配方案的第一频率信道步长尺寸。
3．如权利要求1所述的移动无线电，其中，根据不同的频率信道步长尺寸对单个环路频率合成器动态地编程。
4．如权利要求1所述的移动无线电，其中，接收机载波恢复电路恢复一个载波频率，并将可变基准振荡器基本上锁定到所恢复的载波频率。
5．如权利要求1所述的移动无线电，其中，移动无线电采用重叠频带的不同频率分配方案。
6．如权利要求1所述的移动无线电，其中，移动无线电采用非重叠频带的不同频率分配方案。
7．如权利要求1所述的移动无线电，其中，移动无线电采用相同的单个环路频率合成器和相同的接收载波恢复电路的基于地面和基于卫星的频率分配方案。
8．如权利要求1所述的移动无线电，其中，单个环路频率合成器进一步包括一个分数-N合成器。
9．如权利要求1所述的移动无线电，进一步包括信道选择器，包括一个具有用于不同频率分配方案的工作参数的预编程的信道频率查找表。
10．如权利要求9所述的移动无线电，其中，不同参数包括包含下列项的组中的一个或多个给定的所希望的频率信道，所找到的历史频率信道，基于信道合意度的信道加权，与特定信道相联系的概率，以及在所有不同频率分配方案上的唯一信道的全部列表。
11．一种在多个不同频率分配方案内发射和接收信号的移动无线电电路，包括单个环路合成器，提供一个对应于多个不同频率分配方案中的当前频率分配方案的振荡器信号；发射机/接收机部分，采用所述振荡器信号进行所需信号的调制和解调；以及数字信号处理器，包括恢复来自发射机/接收机部分的载波频率并将载波频率提供给单个环路合成器以便用于设定当前频率分配方案的振荡器信号的过程。
12．如权利要求11所述的移动无线电电路，其中，数字信号处理器包括自动频率控制过程，单个环路合成器进一步包括一个具有由自动频率控制来控制的可变输出频率的基准振荡器。
13．如权利要求11所述的移动无线电电路，其中，单个环路合成器包括由数字信号处理器根据多个不同频率分配方案中的当前频率分配方案的频率信道步长尺寸而编程的分频器电路反馈环路。
14．如权利要求11所述的移动无线电，其中，单个环路合成器包括可变基准振荡器，具有由数字信号处理器根据恢复的载波频率控制的输出基准频率；相位比较器，接收可变基准振荡器在输出基准频率的输出；分频器电路反馈环路，由数字信号处理器根据多个不同频率分配方案中的当前频率分配方案的频率信道步长尺寸而编程，并向相位比较器提供一个分频器电路输出，以便与可变基准振荡器的输出进行比较；以及可变输出振荡器，提供由分频器电路输出与可变基准振荡器输出之间的相位比较控制的本地振荡器输出。
15．一种在无线通信方案中操作无线电话的方法，包括下列步骤根据一个对应于无线通信方案的频率步长尺寸来对一个单个环路合成器进行动态重新编程；以及根据所恢复的载波频率自动控制环路合成器中的基准振荡器的输出频率。
16．一种采用公共单个环路合成器在不同频率分配方案上发射和接收无线通信的方法，包括下列步骤从所接收的无线通信恢复一个载波频率；自动控制一个基准振荡器频率，以便根据所恢复的载波频率在一个基准频率提供一个基准输出；自动编程一个分频器电路，以便根据一个对应于不同频率分配方案中的当前频率分配方案的频率信道步长尺寸输出一个分频器信号；对基准输出和分频器信号进行相位比较，以提供一个比较信号；以及将本地振荡器信号设定到一个取决于比较信号的频率。
17．如权利要求15所述的方法，在上述所有步骤之后，还包括下列步骤将上述所有步骤至少重复在不同频率分配方案中当前频率分配方案改变的次数。
全文摘要
这里公开了一种用在多个不同频率分配方案中的移动无线电。多个不同频率分配方案、例如基于地面的方案(蜂窝式,地面移动无线电,等等)和基于卫星的方案可以采用不同的频带以及在这些不同的频带内的不同的频率信道步长尺寸。移动无线电只采用单个环路合成器来适应所有不同的方案,包括所有不同的信道步长尺寸。这是通过采用单个环路合成器内的一个用于粗调节本地振荡器频率的可动态编程的分频器电路以及单个环路合成器内的一个用于根据所恢复的载波信号微调节本地振荡器频率的可动态编程的基准振荡器来实现的。
文档编号H04Q7/38GK1282463SQ98812452
公开日2001年1月31日 申请日期1998年6月15日 优先权日1997年10月20日
发明者R·J·布拉塞尔, T·A·普热罗米克 申请人:艾利森公司