专利名称：调节移动无线电系统移动站的传输功率的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调节移动无线电系统移动站的传输功率的一种方法和一种系统，在此移动无线电系统中以不同的载频借助于跳频方法传输信息。
为了替代在欧洲存在的不同的模拟和数字式标准，在九十年代初已通过DECT标准。DECT标准是无绳电信用的第一个共同的欧洲标准。DECT网是一种高用户密度用的微蜂窝数字式移动无线电网。此DECT网首先是为建筑物内用途设计的。室外采用DECT标准却同样是可能的。每平方公里约10,000用户的DECT网的容量从无绳标准中创立网络经营商用的一种理想的接入技术。按DECT标准不仅语音传输，而且数据信号的传输也是可能的。因此在DECT基础上也可以建立无绳数据网。
以下应参照图2详述DECT标准。在名称DECT(数字增强无绳通信)下为欧洲已标准化一种数字式无绳电信系统。因此结合电信设备的交换功能，此系统适合于在办公楼中或在厂区的移动的电话和数据传送。DECT功能补充电信设备，并且因此使电信设备成为无绳电信系统的固定站FS。可以高达120个信道来建立，监测和控制在固定站FS和最多120个移动站MS之间的数字式无线电连接。
在频段1.88GHz至1.9GHz中在最多10个不同的载频(载体)上发送。这种频率复用方法称作为FDMA(频分多址)。
在10个载频中的每一个上，以时分复用方法TDMA(时分多址)时间上相继地在上行链路和下行链路上分别传输12个时隙。因此对于按DECT标准的无绳电信，在10个载频和上行链路与下行链路上的各自12个时隙上，分别产生120个信道。由于例如对于每个语音连接一个信道是必要的，所以产生通向最多120个移动站MS的120个连接。在载体上以交替作业(双工运行，TTD)工作。在由固定站发送了12个信道(信道1-12)之后，固定站接通到接收上，并且在相反方向上接收至少一个移动站的12个信道(信道13-24)。
一个时分复用帧因此由24个信道组成(请参阅图2)。在此从固定站FS向移动站MS传输信道1至信道12，而在相反方向上从移动站MS向固定站FS传输信道13至信道24。帧持续时间为10ms。一个信道(时隙，Slot)的持续时间为417μs。在此时间内传输320比特信息(例如语音)和104比特控制数据(同步，信令和差错监控)。在10ms之内从320比特信息中产生一个用户(信道)用的有用比特率。此有用比特率因此为每秒32千比特。
对于固定和移动站已开发转换DECT功能的若干集成模块。固定站和移动站在此满足相似的功能。这些所述的集成模块之一在此是HF模块，即在HF段中实施接收和发送的原来功能的模块。
众所周知采用所谓的快速跳频的HF模块，即可以实施从一个时隙或信道向下一个的载频变换的HF模块。在这期间这些快速跳频HF模块是花费很大的和昂贵的。在实践中所以首先采用所谓的缓慢跳频HF模块，即需要某个时间区间用于变换载频的模块。在实践中缓慢跳频HF模块用于变换载频所需要的时间区间主要相当于一个时隙的时间区间。这意味着，在每个有效时隙之后，即在每个在其中传输数据的时隙之后，必须跟随在其中不能传输数据的一个所谓的无功效时隙(盲时隙Blind Slot)。这意味着，在实践中在DECT标准上替代在一个载频上的可能的12个连接只能实施6个连接。
DECT信道通过它的时隙和它的载频来确定。在此要注意，按DECT标准借助于动态的信道选择(dynamic channel selection)实现物理信道重新采用的组织。像在蜂窝系统中那样，费事的频率规划因此是不必要的。为连接建立连续地测量所有信道的信号电平，并且在信道清单(信道图)中管理无干扰的信道。此外在连接期间监控所有信道的信号电平和接收质量。如果此监控得出，在(例如通过来或往于另外固定站的，相同载频上的传输作用)已受干扰的载频上已传输正在利用的信道的话，则对于下一个有效时隙自动选择在信道清单中登录为无干扰的另外的载频。
也可采用一种所谓的跳频方法作为替代方案，在此跳频方法中在某个预定的时间区间之后，例如在传输的一个帧之后变换载频。
对于欧洲之外的国家必要时必须修改DECT标准，并且必须与当地的情况匹配。例如在美国不能在1.88和1.90GHz之间的通常DECT段中进行传输，而是更确切地说有一般可方便使用2.4GHz的ISM带(工业的，科学的，医学的)供支配。此外必须进行用于与本国规范，例如与像美国规范FCC部分15相匹配的改变。所述的美国规范说明对于空气接口允许的传输方法，发送功率和供支配的带宽。
在DECT标准中每个时隙除了上述320个信息比特之外，还含有信令传输所需的其它的104个比特，以及防护字段的56个比特，使得每个时隙总共含有480个比特。由此产生(24×48比特)/10ms=)1152 000比特/s的数据速率。以此高度的数据速率在美国ISM带中是不合理的，因为对于每个可利用的信道会需要太大的带宽。尽管有这些规范，然而出于成本原因应能够尽可能不改变地继续采用为DECT标准开发的部件，例如像基带控制器。
此外，由于移动站通常是用电池或蓄电池运行的，在运行期间在移动站中消耗的能量应是尽可能小的，以便使长的运行时间成为可能。本发明的任务因此是，创立用于调节按权利要求1或权利要求6的移动无线电系统的移动站传输功率的一种方法和一种系统，此方法和系统使得在移动站中消耗的能量的减少成为可能。
通过用于调节按所附权利要求1或所附权利要求6的移动无线电系统的移动站传输功率的一种方法和一种系统解决此任务。在各从属权利要求中说明了本发明的有利的进一步发展。
用于传输移动站的传输功率的按本发明方法以及按本发明系统，在移动无线电系统中得到应用，在此移动无线电系统中借助于跳频方法在不同的载频上传输信息。本发明的系统包括用于在固定站中接收由移动站传输的信息的装置。此外安排了用于在固定站中检测所传输信息的传输质量的装置。如果传输质量是良好的和用高传输功率已传输信息的话，则在相应的装置中将用于发送传输功率的第一消息传输到移动站上。如果传输质量是低劣的和用低传输功率已传输信息的话，则在装置中将用于提高传输功率的第二消息传输到移动站上。按本发明因此取决于所传输信息的质量来匹配用于传输信息到固定站上的、在移动站中所采用的传输功率。如果传输质量足够好的话，则可在移动站中采用低的传输功率，由此可以显著地降低在移动站中所消耗的能量。
移动站包括用于当移动站接收第一消息时降低传输功率的、和当移动站接收第二消息时提高传输功率的装置。
如果在DEGT标准中或在类似的标准中运行移动无线电系统的话，用于在固定站中检测所传输信息的传输质量的装置有利地包括，用于确定是否存在着A字段循环冗余比特中的差错(A-CRC-差错)的装置，用于确定是否存在着X字段循环冗余比特中的差错(X-CRC-差错)的装置，用于确定是否丢失了数据分组的装置，和用于确定无线电信号强度指示器的值(RSSI值)是否位于某个阈值之下的装置。
当所述装置中的至少一个遇到肯定的确定时，检测装置判断传输质量是低劣的。当所有的所述装置遇到否定的确定时，检测装置判断传输质量是良好的。
由移动站采用的高传输功率可以例如是几百mW的最大传输功率，而低的传输功率可以例如为几十mW。
现在借助于实施例和根据附图详述本发明。所示的
图1为用于数据的数字式无线电传输的一种装置，图2为已知DECT标准的示意图，图3为在已知DECT标准与美国ISM带匹配时的信道占用的示意图，和图4为与ISM带匹配的DECT标准的信道的特别有效占用，图5展示按本发明固定站的示意图，图6展示按本发明移动站的示意图，和图7展示用本发明方法调节移动站传输功率的流程图。
图1中规定了用于数据的数字式无线电传输的一种装置。固定站1在此是借助于终端导线10与固定网连接的。固定站1具有HF模块4，通过此HF模块借助于天线6是可以发送或接收数据的。HF模块4尤其可以是所谓的缓慢跳频HF模块，即在其中需要某个时间区间用于从一个载频变换到另外载频上的一种成本特别低的HF模块。这个时间区间位于一个时隙的数量级上，即在大约100μs与1ms之间，并且尤其是在大约300μs与500μs之间。对于载频变换所需要的这个时间区间可以例如相当于通过时分复用方法(TDMA)的一个时隙占用的时间区间。借助于天线6可以经无线电传输路段8实现通向移动站2的无线电传输，或者经第二个无线电传输路段9实现通向移动站(无绳电话)3的无线电传输。所有在图1中所示的移动站具有相同的构造，以至于仅应借助于所示的移动站2进行详述。
如同在图1中可看到的那样，此移动站2具有用于来或往于固定站1接收或发送数据的天线7。在移动站2中安排了主要相当于固定站1中所采用的HF模块4的HF模块5。在移动站2的HF模块5上因此也可能涉及一种所谓的缓慢跳频HF模块。
现在应根据图3阐述，已知的DECT标准可以如何与美国的ISM带匹配。如前面已阐述的那样，在保留DECT标准时产生的数据速率对于ISM带会是太高的。如在图3中可看到的那样，出于此原因可以二等分每个帧的时隙数目，即在一个时帧的10毫秒中仅还规定12个时隙Z1-Z12来代替DECT标准的24个时隙(信道)，在这些12个时隙中可以分别传输480个比特。通过时隙数目的二等分，数据速率也相应地二等分为(12×480比特)/10ms=576000比特/s。这种较低的数据速率得到对于美国ISM带可以接受的带宽的结果。
如在图3中在此期间可看到的那样，在成本有利地实施对于无线电传输所需设备时，所谓的缓慢跳频HF模块是必须安排的，这意味着，在每个在其中传输数据的有效时隙之后必须跟随在其中不能传输数据的一个无功效时隙(盲时隙)。在12个规定的时隙Z1--Z12(从固定站向移动站传输用的6个时隙Z1-Z6，和从移动站向固定站传输用的6个时隙Z7--Z12)上，因此最多仅有3个可能的连接供支配。因此在用成本有利的缓慢跳频HF模块实施时，通过由缓慢跳频HF模块调整到最多3个连接上的可利用的信道容量不是很大的。
在图3中以阴影表示了可能的有效时隙。例如在时隙Z1中如所示的那样用载频f2可以实现从固定站1向移动站2,3的传输(RX1)。当在其中不进行数据传输的一个时隙Z2(无功效时隙，盲时隙)跟随此时隙Z1时，缓慢跳频HF模块也可利用无功效时隙Z2的持续时间用于载频的变换。如图3中所示的那样，例如可以将载频从载频f2变换到载频f1上。因此在时隙Z3中，如图3中所示的那样，可以在载频f1上实现从固定站向移动站的传输(RX2)。因而图3中所展示的图表的特征在于，在存在的时隙分配上可以用给定载频(f1,f2…)中的每一个运行有效时隙(阴影表示的)。
要提醒的是，按DECT标准借助于动态信道选择(dynamic channelselection)进行重新采用物理信道的组织，信道在此是通过它的载频和它的时隙规定的。因此可以不发生像在蜂窝系统中的费事的频率规划。为了连接建立连续地测量所有信道的信号电平，并且在信道清单(信道图)中管理无干扰的信道。此外，在连接期间监控所有可能载频的所有信道的信号电平以及接收质量。
如果因此如图3中所示的那样，在载频f2上的传输(RX1)时在时隙Z1中确定，载频f1上的接收或发送情况是较有利的话，则在其中不进行数据传输的时隙Z2的持续时间期间，可以变换到已识别为较有利的载频1上。在识别为较有利的载频f2上进行在时隙Z3期间的传输RX2。
作为对于在其上仅在干扰情况下变换载频的这种假设的有利替代方案，也可以采用一种所谓的跳频方法(跳频扩展频谱)，在此跳频方法上在某个预定的时间区间之后，例如在传输的一个帧或一个时隙之后，与正在采用的载频是否是或未受干扰无关地变换载频。因此可以将幅射的能量分配在多个载频上，这总共导致在发送作用半径中另外系统有较小的影响。
在此要注意，按规范FCC部分15平均地相同频繁地利用所有的载频。
如已阐述的那样，图3中所示的，信道的占用图表具有的缺点在于，根据将每个时帧的时隙数目二等分为12，由此将一个时隙的持续时间加倍到833μs，并且根据在每个有效时隙之后的无功效时隙的必要性，导致与按DECT标准6个可能的连接相反地，仅还存在着3个可能的连接(从固定站通向移动站的3个连接，和从移动站通向固定站的3个连接)。
图4中表示了允许将最多可能的连接从3提高到4的一种时隙结构，而不会影响从一个有效时隙向下一个有效时隙的载频的灵活选择，或者不会影响HF模块4,5中的合成器的编程。如在图4中可看到的那样，主要由此来实现将最多可能的连接从3到4的这种提高，与有效时隙的持续时间相比缩短在其期间不进行数据传输的无功效时隙的持续时间。如在图4中展示的那样，当时帧总共为10ms时，一个时帧的一个有效时隙Z1,Z3,Z5,Z7,Z9,Z11,Z13和Z15的持续时间分别为833μs。如在图4中所示的那样，无功效时隙Z2,Z4,Z6,Z8,Z10,Z12,Z14和Z16的持续时间仅为417μs，并且因此主要地仅为有效时隙的持续时间的一半。在有效时隙之后有一个417μs的无功效时隙供从DECT技术中已知的缓慢跳频HF模块支配，以便对于下一个时隙的载频实施频率编程。与ISM带匹配的DECT标准的，具有833μs/2=417μs持续时间的半个时隙因此足够作为无功效时隙(盲时隙)。
如在图4中可看到的那样，例如在时隙Z1期间可以在载频f1上从固定站向移动站进行数据传输RX1。为了也能以小的带宽实施传输，时隙Z1的持续时间在此为按DECT标准的持续时间的两倍，也就是833μs。其持续时间仅为417μs的一个无功效时隙Z2跟随时隙Z1。对于缓慢跳频技术的HF模块，此417μs的持续时间在此期间足够来编程随后的有效时隙Z3用的载频。如果因此识别，例如载频f3比载频f1提供较好的接收情况的话，可以在时隙Z2的，在其期间不进行数据传输的持续时间期间，实现从时隙Z1的载频f1到时隙Z3用的载频f3的载频，并且在时隙Z3期间可以因此进行从固定站向移动站的传输(RX3)。
在所示的实例中表示了这种情况，即不变换用于在固定站和某个移动站之间传输的载频fx。
作为替代方案当然也可以采用一种所谓的跳频方法，在此跳频方法上在某个预定的时间区间之后，例如在传输一个时帧之后变换载频。
在相当于10ms时帧的时隙Z1至Z16一半的8个时隙Z1至Z8之后，按双工运行方法(TTD)进行从这个或这些移动站向固定站的传输。例如在时隙Z9期间可以用载频f1进行从移动站向固定站的传输(TX1)。跟随有效时隙Z9的无功效时隙Z10又在它的持续时间中仅具有有效时隙Z9持续时间(833μs)的一半，也就是417μs。无功效半时隙Z10的持续时间对于HF模块又是足够的，以便为了从移动站向固定站的其它传输(TX2)进行随后的有效时隙Z11用的频率编程。
图5中示意地表示了按本发明的固定站1。固定站包括用于发送和接收往或返于一个或多个移动站2的信息的天线6，以及HF模块4，此HF模块用于将信息调制到载频上，或从载频上解调信息。HF模块是经终端导线10与固定网连接的。
固定站1此外包括用于检测由移动站传输信息的传输质量的装置11。对于传输质量是良好的和已用高传输功率传输信息的情况，装置11生成用于降低传输功率的第一消息。如果传输质量是低劣的和已用低传输功率传输信息的话，装置11生成用于提高移动站传输功率的第二消息。
在移动站2和固定站1之间的连接开始时，具有例如像图6中展示的示意性构造的移动站，经移动站的HF模块5和天线7，用高传输功率将信息传输到固定站1上。固定站1经天线6和HF模块4接收用高传输功率所接收的信息。与HF模块4连接的装置11检测，从移动站2所接收的站的传输质量是否是良好或低劣的。如果传输质量是良好的，在固定站1中的装置11生成经HF模块4和天线6发送到移动站2上的第一消息。移动站2经它的天线7和HF模块5接收第一消息。与HF模块5连接的装置12检测移动站2中的第一消息和降低传输功率。因此由移动站2用低传输功率发送从移动站2传输到固定站上的信息，因为传输信道使得具有良好质量的信息传输成为可能。
如果固定站1的装置11在较后的时刻检测到，由移动站2用低传输功率传输的信息具有低劣的传输质量的话，装置11则生成经HF模块4和天线6发送到移动站2上的第二消息。移动站2经它的天线7和HF模块5接收第二消息。移动站2的装置12检测第二消息和相应地提高传输功率，以便保证具有相应质量的传输信息到固定站1上。
在传输开始时由移动站2因此总是用例如几百mW的高传输功率传输信息。在相应的传输质量时接通到低传输功率例如可能是几十mW。
用于在固定站1中检测由移动站2所传输信息的传输质量的装置11借助于多项准则确定传输质量。这些准则取决于移动无线电系统基于其上的标准。对于按本发明移动无线电系统基于DECT标准的，或基于例如用于在ISM带中传输信息的类似标准的情况，如上面已阐述的那样，装置11包括，用于确定在A字段循环冗余比特中是否存在差错(A-CRC差错)的装置，用于确定在X字段循环冗余比特中是否存在差错(X-CRC差错)的装置，用于确定是否丢失了数据分组的装置，和用于确定无线电信号强度指示器的值(RSSI值)是否位于某个阈值之下的装置。当例如所述装置中的至少一个遇到肯定的确定时，装置11判断，传输质量是低劣的，并且如果已用低传输功率传输信息的话，生成用于提高移动站传输功率的第二消息。当所有所述的装置遇到否定的确定时，装置11判断，传输质量是良好的，并且如果已用高传输功率传输信息的话，生成用于降低移动站传输功率的第一消息。
图7中示意地在流程图中表示了用于调节移动站2传输功率的按本发明的方法过程。在第一步骤S1中由移动站2用高传输功率将信息传送到固定站1上。在第二步骤S2中在固定站1中判断，由移动站2传输信息的传输质量是否是良好的。如果是否定的，则不改变移动站2的传输功率，并且固定站1此外以有规律的间隔检查从移动站2所接收的信息的传输质量。如果固定站1确定传输质量是良好的话，则在下一个步骤S3中将移动站2接通到低的传输功率上。如上面已阐述的那样，借助于由固定站1生成的和传送到移动站2上的第一消息实现这一点，由移动站2接收此第一消息。在下一个步骤S4中固定站检查，由移动站2用低传输功率传输的信息是否具有低劣的传输质量。如果是否定的，则在移动站的传输功率上不作任何改变，并且此移动站继续用低传输功率传输信息。如果固定站1确定用低传输功率传输的信息具有低劣的传输质量的话，则在下一个步骤S5中将移动站2的传输功率重新接通到高传输功率上。如上面已阐述的那样，为此由固定站1生成第一消息和传送到移动站2上。由于移动站随即重新用高传输功率将信息传输到固定站1上，此固定站重新在第二步骤S2中开始确定，传输的信息是否具有良好的传输质量。
本发明方法和本发明系统用于在移动无线电系统的通常用电池或蓄电池运行的移动站中来减少能量消耗。
权利要求
1．用于调节移动无线电系统移动站的传输功率的方法，在此移动无线电系统中以不同的载频借助于跳频方法传输信息，具有以下步骤在固定站(1)中接收由移动站(2)传输的信息，在固定站(1)中检测所传输信息的传输质量，如果传输质量是良好的和已用高传输功率传输信息的话将用于降低传输功率的一个第一消息传输到移动站(2)上，和如果传输质量是低劣的和已用低传输功率传输信息的话将用于提高传输功率的一个第二消息传输到移动站(2)上。
2．用于调节按权利要求1的移动无线电系统移动站的传输功率的方法，其特征在于，当移动站(2)接收第一消息时，移动站(2)降低它的传输功率，并且当移动站(2)接收第二消息时，提高它的传输功率。
3．用于调节按权利要求1或2的移动无线电系统移动站的传输功率的方法，其特征在于，在DECT标准或类似标准中，在固定站(1)中检测所传输信息的传输质量的步骤包括a)确定是否存在A字段循环冗余比特中的差错(A-CRC差错)，b)确定是否存在X字段循环冗余比特中的差错(X-CRC差错)，c)确定是否丢失了数据分组，和d)确定无线电信号强度指示器的值(RSSI值)是否位于某个阈值之下。
4．用于调节按权利要求3的移动无线电系统移动站的传输功率的方法，其特征在于，固定站(1)判断，如果确定a),b),c)和d)中之一是肯定的话，传输质量是低劣的。
5．用于调节按权利要求3或4的移动无线电系统移动站的传输功率的方法，其特征在于，固定站(1)判断，如果所有确定a),b),c)和d)是否定的话，传输质量是良好的。
6．用于调节移动无线电系统移动站的传输功率的系统，在此移动无线电系统中以不同的载频借助于跳频方法传输信息，具有用于在固定站(1)中接收由移动站(2)传输的信息的一种装置(4)，用于在固定站(1)中检测所传输信息的传输质量的一种装置(11)，用于如果传输质量是良好的和已用高传输功率传输信息的话，将用于降低传输功率的一个第一消息传输到移动站上的，和用于如果传输质量是低劣的和已用低传输功率传输信息的话，将用于提高传输功率的一个第二消息传输到移动站上的一个装置。
7．用于调节按权利要求6的移动无线电系统移动站的传输功率的系统，其特征在于，移动站(2)具有用于当移动站接收第一消息时降低传输功率的，和用于当移动站接收第二消息时提高传输功率的一个装置(12)。
8．用于调节按权利要求6或7的移动无线电系统移动站的传输功率的系统，其特征在于，在DECT标准或类似标准中，用于在固定站中检测所传输信息的传输质量的装置(11)包括a)用于确定是否存在A字段循环冗余比特中的差错(A-CRC差错)的装置，b)用于确定是否存在X字段循环冗余比特中的差错(X-CRC差错)的装置，c)用于确定是否丢失了数据分组的装置，和d)用于确定无线电信号强度指示器的值(RSSI值)是否位于某个阈值之下的装置。
9．用于调节按权利要求8的移动无线电系统移动站的传输功率的系统，其特征在于，用于检测的装置(11)判断，如果装置a),b),c)和d)中的至少一个遇到肯定的确定的话，传输质量是低劣的。
10．用于调节按权利要求8或9的移动无线电系统移动站的传输功率的系统，其特征在于，用于检测的装置(11)判断，如果所有装置a),b),c)和d)遇到否定的确定的话，传输质量是良好的。
全文摘要
本发明涉及用于调节移动无线电系统移动站(2)的传输功率的一种方法和一种系统,在此移动无线电系统中以不同的载频借助于跳频方法传输信息。固定站(1)包括用于接收由移动站(2)传输的信息的装置(4)。此外固定站(1)包括用于检测所传输信息的传输质量的装置(11)。如果传输质量是良好的和已用高传输功率传输信息的话,将用于降低传输功率的一个第一消息发送到移动站上,并且如果传输质量是低劣的和已用低传输功率传输信息的话,将用于提高传输功率的一个第二消息发送到移动站上。本发明用于在移动无线电系统的移动站中减少功率消耗。
文档编号H04B7/005GK1305665SQ99807504
公开日2001年7月25日 申请日期1999年6月16日 优先权日1998年6月17日
发明者O·迪克尔, J·科克曼 申请人:西门子公司