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通信系统

基本信息

  • 申请号 CN00810032.2 
  • 公开号 CN1360795A 
  • 申请日 2000/04/04 
  • 公开日 2002/07/24 
  • 申请人 艾利森电话股份有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 A·斯莫伦佐夫 O·A·格兰贝里 S·阿勒克休斯 L·多夫纳  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 瑞典斯德哥尔摩 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 栾本生 
  • 有效性 失效 
  • 法律状态 失效
  •  

摘要

本发明涉及用于在许多本地无线电网络(109,110)如微微网之外创建蜂窝无线电通信系统(100)的方法和装置。
本地无线电网络(109,110)彼此不同步并采用没有广播信道的无线电接口,如蓝牙无线电接口。
控制单元(108)连接到每个本地无线电网络以便为蜂窝无线电通信系统(100)提供基本装置和方法。
无线电单元(101-103)可以通过各自的无线电节点(104-107)连接到控制单元(108)并保持连接。
无线电单元(101-103)也可以在系统(100)中执行漫游、切换。
测量和快速连接建立。
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权利要求书


1.一种用于将第一个无线电单元(101)连接到蜂窝无线电通信 系统(100)的方法,该系统包括许多本地无线电网络(109,110), 应用位于所述本地无线电网络(109,110)之间彼此不同步的无线电 接口,其中所述本地无线电网络的每个包括用于与许多无线电单元 (101-103)通信的无线电节点(104-107),并且其中所述第一个无 线电单元(101)在所述第一个无线电单元(101)能够检测到来自第 一个无线电节点(105)的信号之前必须与第一个无线电节点(105) 进行首次联系,其特征在于以下步骤: 在第一个本地无线电网络(109)的所述第一个无线电单元(101) 和所述第一个无线电节点(105)之间建立链路(201),其中所述第 一个无线电节点接收包括来自所述第一个无线电单元(101)的识别 和验证数据的信息;以及 从所述第一个无线电节点(105)到与所述无线电节点(104-107) 相关的控制节点(108)建立连接(203-206),以便所述第一个无线 电单元(101)连接到所述蜂窝无线电通信系统(100)上,并且其中 所述控制节点控制所述本地无线电网络(109,110)的每一个的通信。

2.如权利要求1所述的方法,其中所述建立连接(203-206)的 步骤包括步骤: 从所述第一个无线电节点(105)将所述识别和验证数据转发 (203)到所述控制节点(108); 利用所述识别数据识别(204)所述控制节点中的所述第一个无 线电单元(101); 利用所述验证数据验证(205)所述控制节点中的所述第一个无 线电单元(101);以及 在所述控制节点中注册(206)所述第一个无线电单元(101), 以便所述控制节点(108)可以指示到或来自所述第一个本地无线电 网络(109)的所述第一个无线电单元(101)的呼叫。

3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述识别数据包括IEEE 或IMSI身份中的至少一个。

4.如权利要求1-3的任何一个所述的方法,其中所述无线电节 点(104-107)的每一个与无线电单元(101-103)共享一个跳频信道, 所述无线电节点在其相应的本地无线电网络中连到这些无线电单 元。

5.一种用于在蜂窝无线电通信系统(100)中保持到第一个无线 电单元(101)的连接的方法,该系统包括许多本地无线电网络(109, 110),应用位于所述无线电网络(109,110)之间彼此不同步的无 线电接口,并且其中所述本地无线电网络的每个包括用于与许多无线 电单元(101-103)通信的无线电节点(104-107),其特征在于以下 步骤: 在第一个本地无线电网络(109)中从所述第一个无线电节点 (105)到所述第一个无线电单元(101)建立(301)信标信令; 在第一次测量中测量(304)涉及来自所述第一个无线电单元 (101)的所述第一个无线电节点(105)的所述信标信号的至少一个 信号参数,并且在响应信号中将所述第一个测量发送给所述第一个无 线电节点;以及 在第二次测量中,在来自所述第一个无线电节点(105)的所述 第一个无线电单元(101)的至少一个信号中测量(205)至少一个信 号参数,并且将所述第一和第二个测量转发给与所述无线电节点 (104-107)相关的控制节点(108)。

6.如权利要求5所述的方法,其中所述方法还包括步骤: 命令(307)所述第一个无线电节点(105)的邻近无线电节点 (104,106)寻呼所述第一个无线电单元(101);以及 从所述邻近无线电节点(104,106)到所述第一个无线电单元 (101)建立(307)信标信令;以及 测量来自涉及所述邻近无线电节点(104,106)的所述第一个无 线电单元(101)的信号的至少一个信号参数。

7.如权利要求6所述的方法,其中所述邻近无线电节点(104, 106)在所述控制节点(108)的邻近列表(图5)中注册,其中所述 邻近列表包括当所述第一个无线电单元(101)位于所述第一个本地 无线电网络(109)中时,所述系统(100)中哪些无线电节点在所述 第一个无线电单元(101)的无线电覆盖内的信息。

8.如权利要求5-7中任何一个所述的方法,其中所述无线电节 点(104-107)的每一个与无线电单元(101-103)共享一个跳频信道, 所述无线电节点在各自的本地无线电网络中连接到这些无线电单 元。

9.如权利要求5-8的任何一个所述的方法,其中所述第一个和 第二个测量存储在所述控制节点(108)的BRFP_candidates列表(图 4)中。

10.一种用于为蜂窝无线电通信系统(100)的邻近列表收集数 据的方法,该系统包括许多本地无线电网络(109,110),应用位于 所述无线电网络(109,110)之间彼此不同步的无线电接口,并且其 中所述本地无线电网络的每个包括安排与许多无线电单元(101- 103)通信的无线电节点(104-107),其特征在于以下步骤: 从所述系统(100)的所有无线电节点(104-107)向连接到第一 个无线电节点(105)的第一个无线电单元(101)发送(701)寻呼 信号; 从所述第一个无线电单元(101)向所述第一个无线电节点(105) 发送(702)响应信号,其中所述响应信号包括所述第一个无线电单 元(101)从哪个所述无线电节点(104-107)检测到寻呼信号的信息; 以及 从所述第一个无线电节点(105)向与所述无线电节点(104-107) 相关的控制节点(108)转发(703)所述响应信号。

11.如权利要求10所述的方法,其中所述邻近列表通过向所述 第一个无线电节点将所述第一个无线电单元(101)从中检测寻呼信 号的所述无线电节点注册为邻近节点,而由所述控制节点(108)的 所述响应信号创建。

12.如权利要求10所述的方法,其中所述控制节点(108)中的 邻近列表根据所述控制节点(108)中的响应信号更新。

13.如权利要求10-12中任何一个所述的方法,其中所述响应信 号还包括由所述第一个无线电单元在来自所述无线电节点(104- 107)的检测寻呼信号上测量的至少一个信号参数的信息。

14.一种用于计算蜂窝无线电通信系统(100)中第二个无线电 节点(106)中第一个无线电节点(105)的实时时钟的方法,该系统 包括许多本地无线电网络(109,110),应用位于所述无线电网络 (109,110)之间彼此不同步的无线电接口,并且其中所述本地无线 电网络的每个包括用于与许多无线电单元(101-103)通信的无线电 节点(104-107),并且在第一个无线电单元(102)和所述第一个和 第二个无线电节点(105,106)之间建立了链路,其特征在于以下步 骤: 生成(901-905)所述第一个无线电节点和与所述无线电节点 (104-107)相关的控制节点(108)中的所述第二个无线电节点的实 时时钟之间的第一个BRFP实时时钟差值; 向所述第二个无线电节点(106)发送(907)所述第一个BRFP 实时时钟差值;以及 通过将所述第一个BRFP实时时钟差值增加到所述第二个无线电 节点(106)的实时时钟来计算(908)所述第二个无线电节点(106) 中所述第一个无线电节点(105)的实时时钟。

15.如权利要求14所述的方法,其中所述生成第一个BRFP实时 时钟差值的步骤包括步骤: 计算(901)所述第一个无线电单元(101)与所述第一个无线电 节点中的所述第一个无线电节点(105)之间的第一个实时时钟差值; 向所述控制节点(108)发送(902)所述第一个实时时钟差值; 计算(903)所述第一个无线电单元(101)与所述第二个无线电 节点中的所述第二个无线电节点(106)之间的第二个实时时钟差值; 向所述控制节点(108)发送(904)所述第二个实时时钟差值; 从所述第一和第二个实时时钟差值中计算(905)所述控制单元 中的所述第一个BRFP实时时钟差值。

16.如权利要求14或15所述的方法,其中所述计算(908)所 述第二个无线电节点(106)中的所述第一个无线电节点(105)的实 时时钟的步骤之后有以下步骤: 从所述第二个无线电节点(106)寻呼第二个无线电单元(101), 其中所述第二个无线电单元(101)已建立到所述第一个无线电节点 (105)的链路。

17.一种用于协调蜂窝无线电通信系统(100)中不同本地无线 电网络(109,110)中时隙使用的方法,该系统包括许多本地无线电 网络(109,110),应用位于所述无线电网络(109,110)之间彼此 不同步并有至少三个时隙的无线电接口,并且其中所述本地无线电网 络的每个包括用于与许多无线电单元(101-103)通信的无线电节点 (104-107),其特征在于以下步骤: 在与所述无线电节点(104-107)相关的控制节点(108)中生成 (1001-1003)所述系统(100)中所述无线电节点(104-107)的所 有实时时钟之间的BRFP实时时钟差值; 选择(1004)所述无线电节点(104)的第一个实时时钟作为所 述系统(100)中所有无线电节点(104-107)的参考时钟; 命令(1105)所述系统的所有无线电节点(104-107)通过使用 所述BRFP实时时钟差值,将与所述第一个无线电节点(104)的所述 参考时钟协调的时隙用于信令和有效负载。

18.如权利要求17所述的方法,其中所述在所述无线电节点 (104-107)的所有实时时钟之间生成BRFP实时时钟差值的步骤包括 步骤: 计算(1001)所有无线电节点(104-107)自己的实时时钟和其 连接的所述无线电单元(101-103)之间的实时时钟差值; 将所述实时时钟差值发送(1002)到所述控制节点(108); 从所述控制节点(108)的所述计算的实时时钟差值中计算 (1003)所述BRFP实时时钟差值。

19.一种蜂窝无线电通信系统包括许多本地无线电网络(109, 110),应用位于所述无线电网络(109,110)之间彼此不同步的无 线电接口,并且其中所述本地无线电网络的每个包括用于与许多无线 电单元(101-103)通信的无线电节点(104-107),并且其中第一个 无线电单元(101)在所述第一个无线电单元(101)能够检测到来自 第一个无线电节点(105)的信号之前必须与第一个无线电节点(105) 进行首次联系,其特征在于该系统包括: 用于在第一个本地无线电网络(109)的所述第一个无线电单元 (101)和所述第一个无线电节点(105)之间建立链路的装置; 用于从所述第一个无线电节点(105)到与所述无线电节点 (104-107)相关的控制节点(108)建立连接的装置,并且其中所 述控制节点用于控制每个所述本地无线电网络(109,110)的通信。

20.如权利要求19所述的蜂窝无线电通信系统,其中所述系统 还提供: 用于识别、验证和在所述控制节点注册所述第一个无线电单元 (101)的装置,以便所述控制节点(108)可以指示到或来自所述第 一个本地无线电网络(109)的所述第一个无线电单元(101)的呼叫。

21.如权利要求19或20所述的蜂窝无线电通信系统,其中所述 系统还提供: 用于将所述第一个无线电单元(101)的所述链路在所述系统 (100)中的所述无线电节点(104-107)之间漫游的装置。

22.如权利要求19-21的任何一个所述的蜂窝无线电通信系统, 其中所述系统还提供: 用于在所述系统(100)的所述无线电节点(104-107)之间执行 所述到所述第一个无线电单元(101)的连接的切换的装置。

23.如权利要求19-22的任何一个所述的蜂窝无线电通信系统, 其中所述系统还提供: 用于将邻近无线电节点(104,106)注册到所述控制节点(108) 的邻近列表(图5)的所述第一个无线电节点(105)的装置,其中当 所述第一个无线电单元(101)位于所述第一个本地无线电网络(109) 时,所述邻近无线电节点是系统(100)中在所述第一个无线电单元 (101)的无线电覆盖之内的无线电节点。

24.如权利要求19-23的任何一个所述的蜂窝无线电通信系统, 其中所述无线电节点(104-107)的每一个用于与无线电单元(101- 103)共享一个跳频信道,所述无线电节点在各自的本地无线电网络 中连接到这些无线电单元。

25.蜂窝无线电通信系统中的控制节点,该系统包括许多本地无 线电网络(109,110),应用位于所述无线电网络(109,110)之间 彼此不同步的无线电接口,并且其中所述本地无线电网络的每个包括 用于与许多无线电单元(101-103)通信的无线电节点(104-107), 其特征在于所述控制节点(108)连接到所述系统(100)的每个本地 无线电网络(109,110)的至少一个无线电节点(104-107),以便 在所述本地无线电网络(109,110)之外创建蜂窝无线电通信系统, 并且其中所述控制节点用于控制每个所述本地无线电网络(109, 110)的通信。

26.如权利要求25所述的控制节点,其中所述控制节点包括用 于从每个所述无线电节点(104-107)到所述控制节点(108)建立连 接的装置。

27.如权利要求25或26所述的控制节点,其中所述控制节点包 括用于识别(204)、验证(205)和注册(206)每个所述无线电单 元(101-103)的装置,以便所述控制节点(108)可以指引到或来自 所述无线电单元(101-103)的呼叫。

28.如权利要求25-27的任何一个所述的控制节点,其中所述控 制节点包括用于将到无线电单元(101-103)的所述链路在所述系统 (100)的所述无线电节点(104-107)之间漫游的装置。

29.如权利要求25-28的任何一个所述的控制节点,其中所述控 制节点包括用于在所述系统(100)的所述无线电节点(104-107)之 间执行到所述无线电单元(101-103)的连接切换的装置。

30.如权利要求25-29的任何一个所述的控制节点,其中所述控 制节点包括用于生成所述系统(100)的所述无线电节点(104-107) 的所有实时时钟之间的BRFP实时时钟差值的装置。

31.如权利要求25-30的任何一个所述的控制节点,其中所述控 制节点包括: 用于选择(1004)第一个所述无线电节点(104)的实时时钟作 为系统(100)中所有无线电节点(104-107)的参考时钟的装置;以 及 用于命令(1105)所述系统中所有无线电节点(104-107)将与 所述第一个无线电节点(104)的所述参考时钟协调的时隙用于信令 和有效负载的装置。

32.如权利要求25-31中任何一个所述的控制节点,其中所述控 制节点包括: 用于通过向所述第一个无线电节点(105)将所述第一个无线电 单元(101)从中检测到信号的所述无线电节点注册作为邻近节点来 创建邻近列表的装置。
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说明书

发明技术领域 本发明总体上涉及无线电通信领域,特别地涉及用于提供一种蜂 窝无线电通信系统的方法和装置,该系统包括许多利用彼此不同步而 且没有广播控制信道的无线接口的本地无线电网络。
相关技术描述 有许多带有某种无线电通信装置的设备。
“无线电单元”指用于 和无线电通信系统进行无线电通信的所有便携和非便携设备。
这种无 线电单元的例子有带有集成无线电、发报机、计算机、无线头戴送受 话器、无线打印机、无线键盘或利用无线电链路作为通信手段的其它 电子设备的移动电话、无绳电话、寻呼机、电传、电子记事本、PC机 和便携式电脑。
这些设备可以和任何类型的无线电通信系统,如蜂窝 网络、卫星或小的本地无线电网络一起使用。
其也可以不通过任何系 统直接互相通信。
广泛地采用蜂窝无线电通信系统为多个无线电单元或用户提供 话音和数据通信。
这种蜂窝无线电通信系统的例子有AMPS、D-AMPS、GSM和IS-95 (CDMA)。
这些系统通常包括许多为便携式无线电单元服务的基站, 一个或多个基站控制器(BSC)以及至少一个移动交换中心(MSC)或 类似部分。
系统中所有的无线电传输都通过使便携式无线电单元和基 站之间实现无线电通信的特定无线电接口进行。
蜂窝无线电通信系统覆盖一定的地理范围。
这一范围典型地划分 为小区或区域。
一个小区典型地包括基站和与基站通信的无线电单 元。
与无线电单元通信的特定基站相关的小区通常称为服务小区。
对每个小区分配有一个或多个话音/数据和/或业务/控制信道。
注意“信道”在模拟系统如AMPS中指特定的载波频率,在混合 TDMA/FDMA系统,如GSM中指特定的载波/时隙组合,或在DS-CDMA 系统中指一个或多个指定编码。
蜂窝无线电通信系统通常提供广播信道,所有无线电单元可以从 中收听来自基站的系统信息或以定期间隔测量信号强度和/或信号质 量。
这种信道在GSM和寻呼中称为广播控制信道,在D-AMPS中称为 接入信道。
在通话过程中改变小区的过程通常称为切换或转移。
一旦如通过 在广播信道上的信号测量,认为邻近小区有比服务小区更好的信号强 度/质量,就切换到特定的邻近小区。
当无线电单元开机或在某种待机模式但没有开始通话时,四处移 动、改变小区和通过无线电接口的连接的能力称为漫游。
当无线电单 元漫游时,其监听广播信道以获得系统信息,如无线电单元当前位于 系统的哪个特定区域。
今天,已经开发出许多无线单元及其附件之间低功率、低成本的 无线电接口。
目的是用短距离无线电链路(无线链路)替换如计算机 和打印机之间的电缆或红外链路,形成一个本地无线电网络。
这种无线电接口的合适频带是2.4GHz ISM带(工业、科学和医 药设备带),在美国和欧洲为2,400-2,483GHz,在日本为2,471- 2497GHz。
这一频带全球可用,无需许可证并且对所有无线电系统是 开放的。
每个无线电系统如果使用这一ISM频带则需要遵循一些规则,如 在ETSI中的ETS300328。
采用ISM频带的无线电系统中的不同发送 机之间不允许同步。
当然如当两个无线电单元彼此通信时,发送机和 接收机之间允许同步。
另一个规则规定采用ISM频带的无线电接口必 须采用扩频。
IEEE 802.11是采用ISM频带的规范的一个例子。
这种无线电接口的一个例子是蓝牙(见电信技术期刊“Ericsson Review”1998年第3期Jaap Haartsen的文章“BLUETOOTH-The universal radio interface for ad hoc,wireless connectivity (蓝牙-特定无线连接的通用无线电接口))。
蓝牙是ISM频带中操 作的通用无线电接口,能够使便携式电子设备通过短距离特定网络 (本地无线电网络)进行无线连接和通信。
蓝牙采用跳频扩频技术 (FH-CDMA),其中频带划分成几个跳跃信道。
在连接期间,带有蓝 牙收发机的无线电单元以伪随机形式从一个信道跳到另一个信道。
每 个信道在时分复用方案中划分成许多时隙,其中对每个时隙采用不同 的跳频。
带有蓝牙的无线电单元可以在称为微微网的很小的本地无线电 网络中同时与多达七个其它无线电单元通信。
每个微微网由唯一的跳 频信道建成,也就是特定微微网中的所有无线电单元共享相同的跳频 方案。
一个无线电单元作为主设备,控制微微网中的业务量,而微微 网中的另外无线电单元作为从设备。
任何无线电单元可以作为主设 备,但是任何时候一个微微网中只能存在一个主设备(通常是启动连 接的那个)。
通常是启动连接的无线电单元作为主设备。
任何无线电 单元可以从从设备变为主设备或相反(从从设备到主设备或从主设备 到从设备转换)。
微微网中的每个无线电单元利用主设备身份和实时 时钟跟踪跳跃信道。
因此从设备在能够与主设备通信之前必须将主设 备的身份和时钟通知从设备。
蓝牙支持点到点(主设备到从设备)和点到多点(主设备到多个 从设备)的连接。
两个从设备必须通过主设备或通过从设备到主设备 转换将一个从设备改为主设备才能彼此通信。
不同微微网里的无线单元之间没有跳和时间同步,但是相同微微 网中所有的无线电单元跳同步到一个跳频信道并且时间同步,以便能 够在正确时间发送和接收。
这并不违反ISM带中发送机之间不同步的 规则,因为在微微网中任何时间瞬间只有一个无线电单元在发送。
无线电单元可以在几个微微网中作为从设备。
这可以通过采用信 道的时分复用方案实现,例如在第一时隙访问第一微微网,在第三时 隙访问第二微微网。
每个信道有三个不同的时隙,其中每个时隙分为 两部分,一部分用于传输而另一部分用于接收。
在蓝牙中没有广播信道(如GSM中的广播控制信道),没有连接 到或已经没有连接到蓝牙微微网的无线电单元可以从中收听系统信 息,“找到”基站或测量信号强度/质量。
因为蓝牙被设计用来替换不同电子设备之间的电缆或红外链 路,所以在无线电接口中没有合并漫游和切换支持。
一旦连接到微微 网的无线电单元移到主设备的无线电覆盖之外,无线电单元会失去连 接(通话)。
概述 当利用彼此不同步并且没有广播控制信道的无线电接口的本地 无线电网络连入并作为蜂窝无线电通信系统使用时,会出现许多问 题。
在本地无线电网络中接通的无线电单元在广播信道帮助下不能 够接入系统。
已建立到本地无线电网络链路的无线电单元不能够到达另一个 本地无线电网络或由另一个本地无线电网络到达。
无线电单元当移动到其先连接的本地无线电网络之外时,不能漫 游或切换到新的本地无线电网络。
系统不能够测量信号强度/质量并且跟踪邻近本地无线电网络, 以便能够执行高质量漫游和切换。
来自一个本地无线电网络的无线电节点/基站不能够建立与邻近 本地无线电网络中无线电单元的链路。
根据上述内容,本发明的主要目的是为在许多本地无线电网络之 外建立蜂窝无线电通信系统提供方法和装置,其中每个网络利用与系 统中其它无线电接口相比没有广播信道并且不同步的无线电接口。
例 如,将无线电单元连接到系统,保持对系统的连接并且提供测量、漫 游和切换功能的方法和装置。
根据本发明的第一个方面,有一种将无线电单元连接到包括许多 利用彼此不同步无线电接口的本地无线电网络的蜂窝无线电通信系 统中的方法。
根据本发明的第二个方面,有一种保持到包括许多利用彼此不同 步无线电接口的本地无线电网络的蜂窝无线电通信系统中无线电单 元的连接的方法。
根据本发明的第三个方面,有一种收集包括许多利用彼此不同步 无线电接口的本地无线电网络的蜂窝无线电通信系统中邻近列表数 据的方法。
根据本发明的第四个方面,有一种用于计算包括许多利用彼此不 同步无线电接口的本地无线电网络的蜂窝无线电通信系统中第二个 无线电节点中第一个无线电节点的实时时钟的方法。
根据本发明的第五个方面,有一种协调包括许多利用彼此不同步 无线电接口的本地无线电网络的蜂窝无线电通信系统中不同本地无 线电网络中时隙使用的方法。
根据本发明的系统包括与许多本地无线电网络连接的控制单元 并且提供蜂窝无线电通信系统的基本装置。
根据本发明的控制单元与许多本地无线电网络相连接以便为蜂 窝无线电通信系统提供基本装置。
本发明的一个优点是可能连接和保持在没有广播信道的蜂窝无 线电通信系统中接通的无线电单元。
另一个优点是可能在具有彼此不同步的无线电接口的本地无线 电网络之间漫游和切换。
另一个优点是对于一个本地无线电网络中的无线电节点可能与 另一个邻近本地无线电网络中的无线电单元相联系。
另一个优点是可以协调相应本地无线电网络中的信令以实现本 地无线电网络内部通信。
还有一个优点是系统可能跟踪邻近本地无线电网络到每个无线 电单元。
附图概述 图1说明了根据本发明的蜂窝无线电通信系统的第一个实施方案 的框图。
图2说明了根据本发明的第一个方法的流程图。
图3说明了根据本发明的第二个方法的第一个实施方案的流程 图。
图4说明了根据本发明的BRFP_candidates列表示例。
图5说明了根据本发明的邻近列表的示例。
图6说明了根据本发明的第二个方法的第二个实施方案的流程 图。
图7说明了根据本发明的第三个方法的第一个实施方案的流程 图。
图8a-b说明了根据本发明的寻呼方案的框图。
图9说明了根据本发明的第四个方法的流程图。
图10说明了根据本发明的第五个方法的流程图。
图11a说明了两个本地无线电网络中的不协调时隙。
图11b说明了根据本发明的两个本地无线电网络中的协调时隙。
图12说明了根据本发明的蜂窝无线电通信系统的第二个实施方 案框图。
图13a说明了根据本发明的控制节点的第一个实施方案的示意框 图。
图13b说明了根据本发明的控制节点的第二个实施方案的示意框 图。
图14说明了根据本发明的无线电节点的示意框图。
实施方案详述 如前所述,本发明涉及包括许多本地无线电网络(微微网)的蜂 窝无线电通信系统。
图1说明了利用本发明的蜂窝无线电通信系统100的第一个实施 方案框图。
系统100包括分别连接到四个无线电节点(BRFP)104-107 的控制节点(BCCFP)108。
BRFP105分别为两个无线电单元(BPP) 101、102服务,并且BRFP107为无线电单元(BPP)103服务。
BRFP105 和两个BPP101、102分别利用一个无线电接口实现相互之间通信,并 且形成第一个微微网109(第一个本地无线电网络)。
BRFP107和 BPP103利用相同的无线电接口并形成第二个微微网110(第二个本地 无线电网络)。
微微网109使用的无线电接口与微微网110使用的无 线电接口不同步。
控制节点108如虚线的云状物112所示可连接到PSTN(公共交换 电话网)和/或PLMN(公共陆地移动网)。
控制节点108还可以连接 到其它控制节点以形成比图1所示更大的蜂窝无线电通信系统。
这一 系统100在描述的最后还会更详细地说明。
图2说明了根据本发明将BPP101连接到图1所示蜂窝无线电通 信系统100的第一个方法的流程图。
连接BPP意味着蜂窝系统知道一 个新的无线电单元接通到系统中,该新的无线电单元位于系统中的什 么地方,如果新的无线电单元被授权使用该系统,还将新的无线电单 元在系统中注册。
按照步骤201,BPP101建立与BRFP105之间的链路以成为图1所 示第一个微微网的一部分。
BPP通过发送包括BPP101身份和实时时钟 的请求信号(LC_INQUIRY)以定期时间间隔在其无线电覆盖范围内搜 索BRFP。
无线电区域内的BRFP通过向BPP101发送包括其身份和实 时时钟的确认信号(LC_FHSBRFP)进行响应。
然后BPP101选择这些BRFP 中的一个,在这里是BRFP105,并且将寻呼信号(LC_PAGE)发送给 选定的BRFP并建立链路。
假定BPP101是主设备而BRFP105是从设 备。
BRFP105接收来自BPP101的标识数据,例如IEEE-身份和/或如 果无线电单元101配备有SIM卡时的IMSI身份。
BRFP105还接收 BPP101提供的关于服务级别、验证以及前面提到的在BRFP105中计 算跳频序列需要的BPP101的实时时钟等信息。
, BPP101在检测到来自BRFP105的任何信号之前通过LC_INQUIRY 与BRFP105进行首次联系。
BRFP105需要知道至少BPP101的身份(通 过LCINQUIRY接收)以便发送BPP101能够检测的信号。
因为在系统 100采用的无线电接口中没有广播控制信道。
按照步骤202,BRFP105执行蓝牙验证 (LMP_Bluetooth_Authentication)。
这在BRFP105和BPP101之间 的蓝牙电路以已知方式执行。
按照步骤203,BRFP105将步骤201中接收的信息和标识数据转 发到BCCFP108。
按照步骤204,BCCFP108利用标识数据识别BPP101。
按照步骤205,BCCFP108验证BPP101。
作为例子,这一验证可 以使用GSM中使用的已知验证技术。
也可以使用带有附加验证信息的 IEEE身份。
按照步骤206,BCCFP108在系统中登记BPP101的身份。
这意味 着BPP101已建立了与系统100的连接并准备好接收来话呼叫等等。
按照步骤207,BRFP105初始化主从切换,以便BRFP105成为主 设备而BPP101成为从设备。
按照步骤208,BRFP105通过发送暂停命令使BPP101进入暂停模 式。
这意味着BPP101将中断与BRFP105的链路,但仍处于激活状态 并且能够监听来自BRFP105(主设备)的信号,以便能够再次保留到 BRFP105的链路。
这意味着如果微微网中BPP的最大数是7而BPP101 是第七个,则当BPP101被置为暂停模式后,一个新的BPP可以连接 到微微网中。
图3说明了根据本发明的第二个方法的流程图,该方法用于在 BPP101连接到系统后保持到图1中蜂窝无线电通信系统中BPP101的 连接。
按照步骤301,BRFP105(主设备)以均匀间隔时间(信标间隔) 建立到BPP101(从设备)的信标信令。
这意味着BPP101以信标间隔 接收来自BRFP105的信号。
这一信标信号作为例子可包括激活暂停从设备(如BPP101的信 道访问编码)、重新同步暂停从设备或允许一定从设备访问信道的参 数。
该信号作为替代者还可包括关于BRFP105有多忙的信息。
信标信 号发送到许多特定无线电单元,这里是BPP101,但并不象广播信道中 一样送给无线电节点的无线电范围内所有无线电单元。
信标信号是主 设备用于保持到任何传输中不主动的从设备链路以及需要时激活暂 停从设备(见上面步骤208)的一种手段。
按照步骤302,如果BPP101处于暂停模式,则该方法从步骤303 继续,否则从步骤304继续。
按照步骤303,BRFP105通过传输带有BPP101身份的寻呼激活暂 停BPP101。
这可以在均匀间隔时间进行。
按照步骤304,BPP101测量来自BRFP105的信标信号中的信号参 数,如信号质量或信号强度。
BPP101将测量值放在结果信号中发送给 BRFP105。
按照步骤305,BRFP105在来自BPP101的一个或多个信号上测量 信号参数,如步骤304中的结果信号。
BRFP105将步骤304和305中 的测量值转发给BCCFP108,其将结果存储在BRFP_candidates列表 中。
参见作为这一列表例子的图4。
如果BPP101在步骤302处于暂停 模式,则BRFP105将BPP101再次放入暂停模式。
按照步骤306,BCCFP108对于存储在BCCFP中的BRFP105检测是 否有邻近列表。
如果没有,该方法按照图7继续步骤701,创建一个 这样的列表。
BRFP105的邻近列表包括连接到微微网109的BRFP105 应该听到系统中哪些其它BRFP的信息。
图5显示了BRFP105的邻近 列表例子,其中BRFP104和106列出作为邻居。
按照步骤307,BCCFP108命令邻近列表中的BRFP104和106寻呼 BPP101,如果需要激活该BPP,则按照步骤301-305建立信标信令并 执行测量。
如果邻近列表中的BRFP不能建立到BPP101(BPP101可能 临时不能到达)的链路,则只要BPP101逗留在与BRFP105相关的微 微网109中,其将继续寻呼BPP101。
因BCCFP108将BPP101的身份 分发给BRFP,所以邻近列表中的BRFP104和106可以寻呼(到达) 到BPP101。
现在三个BRFP104、105和106各自有了与BPP101正在进行的信 标信令。
BRFP104和106只要有空闲的容量,将分别测量来自BPP101 的一个或多个信号参数,如信号质量和信号强度。
作为替代,如果 BPP101处于暂停模式,一个BRFP,如BRFP105,能够激活BPP101, 接收来自BPP的测量值,并且在短期内去激活该BPP,其它BRFP,如 BRFP104和106,可以做同样的事,但是会在较长的时间间隔中,以 减少系统中的信令。
如果是这种情况,则BPP将与在BRFP105上同时, 在BRFP104和106上执行测量,并以更短的时间间隔将测量值发送到 BRFP105。
图6说明了第二个方法的第二个实施方案的流程图,其中在进行 呼叫期间进行了步骤304和305中的测量。
这意味着按照图3的步骤 304和305可由以下步骤代替。
按照步骤601,BRFP105将到BPP101的呼叫/链路用到的有关确 切时钟信息和跳跃序列信息发送给BCCFP108。
按照步骤602,BCCFP108将步骤601中接收到的信息转发给 BRFP104和106,也就是给BRFP105的邻近列表上的所有其它BRFP。
按照步骤603,BRFP104和106,如在BRFP中监视(如测量)专 用的单独的接收机中测量BRFP105和BPP101之间进行呼叫的信号强 度和/或信号质量。
按照步骤604,BRFP104和106将已测量的信号强度和/或信号质 量发送给BCCFP108,其将这些测量值存储在用于BRFP105的 BRFP_candidates列表中。
步骤601-604在第二个方法的第三个实施方案中(没有显示)可 用来作为步骤304和305的补充,而不是代替它们。
这意味着步骤 601-604在图3的步骤607之后执行。
如果BPP101和BRFP105之间的链路变坏,则第二种方法可继续 执行如下所述的漫游(没有在流程图中说明)。
按照BRFP105的BRFP_candidates列表,从BRFP105到BRFP104 的链路漫游在目前有最好的信号强度和/或信号质量(见图4)。
这意 味着BCCFP108选择新的BRFP在BRFP_candidates列表帮助下进行 漫游。
这一选择可作为邻近BRFP中空闲容量上的替代或补充。
如果BPP101不响应来自BRFP104的任何信令,如寻呼信号,则 第二个方法如下所述将以由取消BPP101的注册结束(在任何流程图 中没有显示)。
BRFP104将关于失去到BPP101链路损耗的未注册消息(UNREG) 发送到BCCFP108。
如果其它BRFP(如BRFP105和106)有正在进行的到BPP101的 信标信令,则BCCFP108进行控制。
这通过检测邻近列表中的BRFP完 成。
如果系统中没有BRFP有到BPP101的进行中信标信令,则BCCFP108 取消系统中BPP101的注册(失去所有到BPP101的链路)。
如果要执行系统启动的切换,则第二种方法按下述(没有图解) 继续进行切换。
BCCFP108从BRFP104的邻近列表中选择新的BRFP并命令选定的 BRFP,如BRFP105启动切换。
如果要执行BPP启动的切换,则第二种方法按下述(没有图解) 继续进行切换。
BPP101建立到BRFP105的新链路,按照BPP101的 BRFP_candidates列表,其具有最高的信号强度和/或信号质量。
BRFP105命令BCCFP108将呼叫路由到BRFP105。
因此BRFP104、 105分别都在一个短暂时刻连接到BPP101上。
当新的链路建立时,BRFP105启动从BRFP104到BPP101的链路 终止。
这通过BCCFP108完成。
图7说明了根据本发明的第三个方法的流程图,用于为例如上述 第二种方法用到的系统中相应的BRFP收集邻近列表的数据。
收集的 数据用于为相应的BRFP创建和更新邻近列表。
如前所述,BRFP105 的邻近列表包括微微网109中的BPP101可以听到系统中哪个其它 BRFP的信息。
这可以在如一个新系统第一次运行时,新的BRFP加入 到系统时,特定时间间隔,或当一个或几个BRFP移动到系统中新的 位置时执行。
按照步骤701,系统100中所有BRFP向BPP101发送寻呼信号 (LC_PAGE),参见图8a。
由也可能启动这一步骤的BCCFP108将BPP101 的身份给BRFP。
按照步骤702,BPP101向BRFP105发送响应信号 (BRFP_same_time list)。
响应信号包括关于BPP同时可以听到哪 个BRFP的信息(如从中检测寻呼信号)以及,作为替代,检测到寻 呼信号(LC_PAGE)中的信号强度。
每次新的BRFP建立与BPP101的 信标信令时可以发送这个响应信号(如步骤307中)。
按照步骤703,BRFP105将步骤702中接收的信息转发给 BCCFP108。
BCCFP108收集这一信息,并通过将BPP101在步骤702中 听到的BRFP(除BRFP105外)注册为BRFP105的邻居,或如果这一 列表已经存在则相应地更新该邻近列表,来建立BRFP105的邻近列 表。
这可以通过如增加包括在响应信号(BRFP_same_time list)中 但没有在邻近列表中注册的“新”邻近BRFP,以及删除在邻近列表中 注册但没有包括在响应信号中的“旧”邻近BRFP来实现。
在删除邻 近列表中的BRFP时可用到延迟以避免删除寻呼临时达不到的BRFP。
作为例子,列表中的特定BRFP在从邻近列表中删除之前,必须排除 在按照步骤702接收到的两个或多个连续响应信号之外。
现在BCCFP108在图8b所示可减少系统中信令的邻近列表的帮助 下,可将信号,如寻呼信号指向为系统中特定BPP服务的BRFP及其 邻近BRFP。
这改善了系统性能。
图9说明了根据本发明第四种方法的流程图,其中一个微微网中 的BRFP的实时时钟由另一个微微网中的BRFP计算,如参见图1, BRFP105的实时时钟由BRFP106计算。
当不只一个BRFP(来自不同微 微网)建立了到一个与同一个BPP的链路时,优先使用这种方法。
在 下面的步骤中,系统100中的BRFP105和BRFP106建立了到BPP102 的链路。
按照步骤901,BRFP105计算BPP102及其自己的realtime_clock (clock_BPP102-clock_BRFP105)之间的第一个realtime_clock差值 (Δ1_CLOCK)。
按照步骤902,BRFP105将计算的Δ1_CLOCK值发送到BCCFP108, 其将该值存储在sync_list中或替代地在邻近列表中。
按照步骤903,BRFP106计算BPP102及其自己的realtime_clock (ClocK_BPP102-Clock_BRFP106)之间的第二个realtime_clock差值 (Δ2_CLOCK)。
按照步骤904,BRFP106将计算的Δ2_CLOCK值发送到BCCFP108, 其将该值存储在sync_list中。
作为替代,BCCFP108可以将Δ1_CLOCK 和Δ2_CLOCK值分发给BRFP104、106和107。
按照步骤905,BCCFP108按照下面的等式计算BRFP106和 BRFP105之间(Clock_BRFP106-Clock_BRFP105)的 BRFP_realtime_clock差值(Δ3_CLOCK): Δ3_CLOCK=Δ1_CLOCK-Δ2_CLOCK=[Clock_BPP102-Clock_BRFP105] -[Clock_BPP102-Clock_BRFP106]=-Clock_BRFP105+Clock_BRFP106= Clock_BRFP106-Clock_BRFP105Δ3_CLOCK值存储在sync_list中。
如果,按照步骤906,BCCFP想要BRFP106建立到邻近微微网109 中的BPP101的链路,则如按照步骤305建立信标信令,该方法按下 面步骤907继续,否则终止。
按照步骤907,BCCFP108将Δ3_CLOCK值发送给BRFP106并且命 令BRFP106将LC_PAGE发送给BPP101。
按照步骤908,BRFP106计算BPP101如在暂停或活动模式期间 收听的BRFP105的实时时钟(Clock_BRFP105)。
当BPP假定为从设 备时,微微网中的每个BPP使用主设备时钟(如BRFP时钟)跟踪 微微网中的公共跳频信道。
因此如果知道当前微微网中的主设备时 钟,则只要当前微微网外部的其它BRFP或BPP在无线电到达之内, 就可以很容易地到达当前微微网中的BPP。
ClocK_BRFP105按照下面 的等式计算: Clock_BRFP105=Δ3_CLOCK-Clock_BRFP106=Clock_BRFP106- Clock_BRFP105-Clock_BRFP106=Clock_BRFP105按照步骤909,BRFP106将LC_PAGE发送到BPP101并与BPP101 建立一个新的链路和新微微网。
如果BCCFP108将存储在sync_list中关于BRFP_realtime差值 的信息发送给BRFP106,则步骤905中的计算以及步骤908中的计算 可以作为替代在BRFP106中完成。
简单地说,蜂窝无线电通信系统中所有的BRFP计算与其连接的 BPP之间的realtime_clock差值及其自己的实时时钟。
BRFP将 realtime_clock差值发送给BCCFP108,其中它们用于计算系统中每 个BRFP之间的BRFP_realtime_clock差值。
与第一个微微网相关的 第一个BRFP则可以在步骤908所述的BRFP realtime_clock差值的 帮助下非常准确和快速地寻呼第二个微微网中的第二个BPP(如建立 一个新的微微网)。
图10说明了根据本发明的用于协调蜂窝无线电通信系统相关 的,每个微微网中时隙的使用的第五种方法的流程图。
当呼叫在微微 网的链路上进行并且因此占用一个可用时隙时优选地采用本方法。
按照步骤1001,系统100中的BRFP104-107按照图9的步骤901 和903计算其连接的BPP与其自己实时时钟之间的realtime_clock 差值。
按照步骤1002,BRFP104-107按照图9的步骤902和904将计算 的realtime_clock差值发送给BCCFP108。
按照步骤1003,BCCFP108按照图9的步骤905,从步骤1002中 接收到的realtime_clock差值计算BRFP104-107之间的 BRFP_realtime_clock差值。
按照步骤1004,BCCFP108选择BRFP104的realtime_clock作 为系统100中所有微微网的参考时钟(ref_clock)。
作为例子,这 一点可通过将时间值0给BRFP104的第一时隙,而根据其它BRFP与 BRFP104的BRFP_realtime_clock差值(其例如是从它们自身的实时 时钟中加上或减去的)给其它BRFP一个偏移值来完成。
按照步骤1005,BCCFP108命令系统100中所有的BRFP尽可能长 时间地使用与ref_clock协调的时隙作为其相应BPP的信令和有效负 载。
这意味着因为阻塞时隙(blind_spots)将更罕见,系统100中 的信令通过增加不同微微网中BPP和BRFP之间的快速连接建立的可 能性而更有效地完成。
整个系统的容量也将增加。
图11a说明了系统100中微微网109和107中的不协调流量和信 令。
在BPP和BRFP可以使用的每个微微网中的跳频信道上有三个时 隙,每个包括传输部分和接收部分。
在微微网109中BRFP105和BPP101 在第一个时隙上通信,而BRFP105和BPP102在第二个时隙上通信, 这意味着微微网109的第三个时隙是空闲的。
在微微网110中BRFP107 和BPP103在第三个时隙上通信,这意味着微微网110的第一和第二 个时隙是空闲的。
如果BRFP107想要寻呼微微网109中的BPP102, 则BRFP107必须使用微微网110中的第一和第二个时隙(空闲的), 但是微微网109中的相应时隙不空闲。
这意味着现在BRFP107不能到 达BPP102并且必须等到微微网109的第一或第二时隙上的通信停 止。
因此,发生了两个blind_spots1101和1102。
图11b说明了与图11a中相同的流量和信令但是按照第五种方法 (图10)进行了协调。
选择BRFP105的实时时钟作为ref_clock并 且BRFP107相应地将其流量调整到BPP103,以便BPP102可以在第三 个时隙由BRFP107的寻呼P到达。
通过在BPP102的第二和第三时隙 之间引入一个小的暂停1103,使BPP102的第三个时隙与BRFP107的 第三个时隙同步。
这意味着BPP102放置下一时隙的一部分空间(因 第三时隙方案的第一个)用于第三时隙。
因此第一时隙暂时不使用。
如图11b所示相应微微网中的BRFP彼此仍不同步。
根据图2、3、6、7、9和10的发明方法可以全部或部分作为至 少一个微处理器中的软件实现。
如前所述,图1说明了采用本发明的蜂窝无线电通信系统100的 第一个实施方案的框图。
图1中的BRFP通过本地网(LAN)111连接 到BCCFP108。
图12说明了一个替代的连接,其中每个BRFP电路交换地连接到 通过专用传输线优选地安装在BCCFP108中的交换机1201。
BRFP可以 替代地通过一个或多个无线电链路,如无线电LAN或无线LAN(WLAN) 连接到BCCFP108。
每个BRFP和BPP包括至少一个用于在蓝牙无线电接口上进行无 线电通信的蓝牙电路/芯片。
蓝牙无线电接口是在小的短距离本地无 线电网络中应用的无线电接口的一个例子。
也可以使用其它具有类似 特性的无线电接口。
系统100作为例子可以是一个室内蜂窝无线电通信系统,其中第 一个微微网109位于第一个房间而第二个微微网110位于第二个房 间。
BRFP105和107作为例子可以是带有用于无线电通信和连接到 LAN111的装置的个人计算机(PC)。
BPP101作为例子可以是无绳电 话,BPP102是带有用于无线电通信装置的便携式电脑,而BPP103是 带有无线电通信装置的打印机。
BRFP106可以是位于第三个房间并通 过导线连接到LAN的电话。
如果BPP101移动到第三个房间,则BRFP106 和BPP101建立连接并且因此形成一个新的(第三个)微微网。
一个完整的蜂窝无线电通信系统需要有一些基本功能以便工作 并达到可接受系统行为。
这些在根据图2、3、6、7、9和10的方法 中进行了描述。
根据本发明的蜂窝无线电通信系统100中提供了所有这些基本功 能。
这通过连接到系统100中所有的BRFP的BCCFP108(控制节点) 来实现。
图13a说明了根据本发明的一个BCCFP1301(控制节点)的第一 个实施方案的示意框图。
BCCFP1301包括带有存储器1302的处理器、 硬盘1303和通过计算机总线1305互相连接的网络接口1304。
带存 储器的处理器例如用于创建和更新邻近列表以及计算实时时钟差 值。
硬盘例如用于存储邻近列表、实时时钟和身份信息。
网络接口1304 用于通过LAN1306将BCCFP连接到BRFP。
在本实施方案中所有话音 和数据流量与BCCFP分离,因此由连接到LAN1306的单独的话音/数 据单元1307处理。
图13b说明了根据本发明的BCCFP1308的第二个实施方案的示意 框图,其中语音/数据单元1307集成在BCCFP1308中。
语音/数据单 元1307包括语音编解码器和用于在电路交换和分组交换信息之间转 换的装置。
图14说明了根据本发明的BRFP1401(无线电节点)的示意框图。
BRFP包括带有RAM存储器和闪存1402的处理器、蓝牙无线电接口芯 片/单元1403以及通过计算机总线1405互相连接的网络或串行通信 接口1404。
带有RAM存储器和闪存的处理器如用于处理和分发实时时 钟信息。
蓝牙无线电接口芯片/单元在前面已经描述过。
网络接口用 于根据图1将BRFP连接到LAN,并且如果BRFP根据图12是电路交 换连接的,则使用串行通信接口。
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