CN1098576C - 在dect无绳电话系统中从mfn参数出发确定pscn参数的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在按照DECT标准实现的小型电话系统中从关于所谓复帧号(MFN)的数据出发获得所谓接收机原发扫描载波号(PSCN)的方法和系统。本发明方法的优先实施例包括以下步骤：计算复帧持续期(160ms)和无线固定部(RFP)进行完整的频率扫描所需的周期之间的最小公倍数(m.c.m.)；将该最小公倍数(m.c.m.)除以复帧持续期并取其商数以获得周期性值；等待到复帧号(MFN)表现为如上计算的周期性的整倍数值及开始从所有待同步的无线固定部(RFP)的共同已知频率(x)起扫描。

Description

在DECT无绳电话系统中从MFN参数出发确定PSCN参数的方法和系统

本发明涉及一种例如适合在无绳系统中的移动台和固定站之间发送和接收数字信号的小型(personal)电话系统。

本发明特别在DECT(泛欧数字无绳电信)系统中获得优先的但不是限制性的应用，该DECT系统构成适用于提供电话和数据服务的无绳型无线通信系统的欧洲标准。

小型电话系统包括多个固定的无线收发站和手持式用户设备，多个固定的无线收发站覆盖感兴趣的区域并且连接到可以是公用交换系统或专用交换系统(PABX)的交换网络，手持式用户设备通过无线电和这些固定的基站建立联系，因此它们适合互相通信及和连接到电话网的其他住宅用户通信。连接可以是话音式的，也可交换占据相当于一个或更多话音“信道”的数据。

图1作为例子示意性地表示典型的DECT网络结构，该网络结构包括多组k个(在图1的例子中k＝4)在DECT标准中称为无线固定部RFP的固定无线收发站，这些固定的无线收发站通过解脱/接入(drop/insert)装置DI连接到由连接线L组成的分支上(在本例子中有3个分支)。每个无线固定部RFP可以通过无线电管理预定数目的用户，这些用户通常是移动的，在DECT标准中称为手持部PP。所述各分支连接到一组代码转换器TRAS，代码转换器TRAS通过中央控制固定部CCFP连接到公用网PSTN(公用电话交换网)。在有些应用中，CCFP执行的功能可以加进交换局或PABX的用户插件中。

就话音信号而言，在CCFP和DECT网之间的接口一般由一些64Kbit/s(8000样本/秒，每个样本用8比特编码)的数字通道组成。如上所述，连接到CCFP单元的是一组代码转换器TRAS，这些代码转换器TRAS把在PTSN一方使用的8比特PCM(脉冲编码调制)编码转换成在DECT一方使用的ADPCM(自适应差分脉码调制)4比特编码。把CCFP连接到不同的无线固定部RFP的2.048Mbit/s的(双向)线路L因而支持48个话音信道外加预定数目的同步和信令信道。

由无线固定部RFP覆盖的区域，也称作小区(cell)，通常很小，有时只达到半径为十分之几或几百米的范围。小型电话系统典型地应用在它们可以代替安装有线网络的工厂里、在它们可以有利地代替公共电话亭的商业单位或市中心、和其他一些地方。

所述小型电话系统的网络属于数字式网络。无线电通路属于FDMA-TDMA-TDD类。

该系统属于TDD(时分双工)型，因为发和收不同时进行。更准确地说，如图2所示，10ms的基本帧分成两半：通常在第一个5ms期间无线固定部发送、手持部接收(在半帧中是无线固定部的TX DECT和各手持部的RXDECT)，在此后的5ms期间则反之。每个半帧细分成12个时间信道或时隙(因此该系统是属于TDMA型)，每个时隙又由420(或在某些情况下为424)比特组成。这些时隙用10个(或更多)不同的频率发送或接收(因而系统属于FDMA型)，总共为120个(或更多)可用信道，这些可用信道进行分配以便不产生干扰问题。

在DECT系统包括的逻辑信道中有一称为信道“Q”的信道。它是广播类的信道，系统的固定部(FP)用该广播信道向各手持部提供关于本系统的有用信息。该广播信道每次发出不同的信息，而这些不同信息则周期性地重复。

如图3A所示，信道Q的发送只发生在每个复帧的帧8中。在该信道上发送的信息中，有一些信息可使FP和PP能同步地作用在称为公共接口(CI)的空中接口上。

这些信息中的一种称为复帧号(MFN)的信息适合于保证无线部(RFP)和手持部(PP)在复帧信息方面的一致。DECT系统中的复帧号(MFN)由24比特组成，用于支持连接的加密过程以确保对已发送信息的辨别。在DECT的标准加密算法中，这种复帧号连同帧号及密钥(CK)一起使用(其使用方法为已知，所以本文不再叙述)。

如所已知，无线固定部(RFP)接连地扫描它支持的载波频率以便监视各手持部可能的链接请求。该扫描以每帧一个频率的速度进行，即，在整个接收的半帧期间，无线固定部在一给定频率上保持调谐，在下一帧中则在另一频率上保持调谐，等等。在DECT范围内的各个频率约定从发送频段的最高频率起从0编号到N-1，其中N表示受支持的频率数目。

在Q信道上传送另一个称作由接收机扫描的载波号PSCN(接收机原发扫描载波号)的信息，该PSCN能使PP知道无线固定部在下一帧将要调谐在其上的正在扫描的载波。该信息由6比特的数字组成，在10个支持的频率的情况下，它通常表示由0至9的十进制数。

由MFN和由PSCN组成的这两个信息不必在每个160ms的复帧期间发送，事实上，虽然这样的信息必须以一定合理的周期性到达各手持部，但是该两个参数在信道Q中在以不同次数发送的消息中发送。具体说，DECT标准为参数MFN和PSCN二者规定了最小发送频率为8复帧，即每个参数两次发送之间的最大时间大致不超过8*160ms。这种情况示意性地表示在图3B中。

可以用不连续形式获得参数MFN这一点延长了通信开始时的建立过程，因为手持部在获得MFN参数之后必须等待1至7复帧的时间以知道何能开始发送，才肯定无线固定部能检测到他的发送。

与此类似，在需要构成交换通信的很大一部分内容的加密(采用获得MFN参数所必须的后续PP)的连接情况下，可以用不连续形式获得参数PSCN这一点带来更多的延迟。

在越区切换(handover)尤其是所谓“外部越区切换”的情况下，获得PP有用信息的时间延迟问题甚至变得更为严重。如所已知，当手持部越过一个小区进入邻近小区时，执行把正在一物理信道上进行的连接转向另一物理信道的过程。该过程是必要的，其目的是连续地维持通信及在移动用户运动和周围无线电情况变动时以最高可能的质量水平进行通信。

DECT标准包括一种所谓硬式的切换，该切换无任何中断地(无缝隙地)并且在移动单元的直接控制下进行(理解为时隙/频率对偶的)信道变换，启动这一过程的决定由所述移动单元作出。此外，切换属于前向型，因为为此所需的一切信令均转移到与老信道并行建立的新的无线信道上。切换过程包括较低电平联系的改变以保持较高电平联系；这就可能确保不同性能不同类型的切换。尤其是外部越区切换，这是由一DECT系统向另一与其独立的DECT系统呼叫的切换过程(例如在属于两个不同的但是互有部分重叠的小区的DECT系统的两个RFP之间，见图4)，对于CI原则上不保证两个DECT系统之间的同步，具体说不保证MFN和PSCN参数的同步。

如前所述，鉴于标准的DECT包括复帧号MFN和接收机原发扫描载波号PSCN的传送，这种系统的操作器必须保证处于中心地位的这两个参数(PSCN和MFN)的同步，随着可由例如卫星之类的昂贵的同步技术来实现的十分迫切的技术需要，这种保证更为必要。

欧洲专利EP 637 144公开了在无线DECT系统中通过中继站装置在手持部PP和无线固定部RFP之间进行通信的两种方法，在该无线DECT系统中发送和接收以FDMA TDMA和TDD模态进行。具体地讲，中继站RFP适于在半帧间隔内进行手持部PP和无线固定部RFP之间的中继：从PP(RFP)接收到X时隙的信息被传送到Y时隙上的RFP(PP)，其中时隙X和Y属于同一半帧，而时隙Y出现在时隙X之后。

这个发明没有公开或建议本发明的方法，即用于在时分多址联接或TDMA小型电话系统中从复帧号或MFN出发获得接收机原发扫描载波号或PSCN信息的方法。

本发明的一个目的是减轻操作器必须保证的同步方面的困难。

本发明的另一目的是尽量减少执行“外部越区切换”过程所需的时间(从而减少用户觉察到的噪声)，一般说是尽量减少因必须接收上述两个信息PSCN和MFN而造成的等待时期，如前所述，该两信息也可能以相隔8*160ms的周期接收。

实现上述目的的本发明涉及一种在时分多址联接或TDMA小型电话系统中从复帧号或MFN出发获得接收机原发扫描载波号或PSCN信息的方法，

PSCN是所指定载波的载波号，该无线固定部将在下一帧进行扫描，和

MFN是TDMA小型电话系统的当前复帧号，

该系统的类型中：

至少两个无线固定部通过至少一个中央控制固定部连接到至少一个通信网络，和经由无线电连接到多个手持部；

每个无线固定部接连地扫描受支持载波的频率以探索各手持部可能的连接请求；

所述至少一个中央控制固定部向所有无线固定部发送上述复帧号，

其特征在于所述方法包括以下步骤：

为所有无线固定部规定所述复帧号的初始值及相应的扫描起始频率；

为所有无线固定部规定受支持的频率的数目N；

在每个无线固定部中根据所述至少一个中央控制固定部所接收的上述复帧号参数推断上述接收机原发扫描载波号参数，从上述扫描起始频率开始启动频率的无线扫描，并以增大的顺序逐帧地进行下去。

按照另一方面，本发明还涉及一种适合在小型DECT电话系统中从运行的DECT复帧号或“复帧号”出发在下一TDMA帧或“接收机原发扫描载波号”内获得由接收机扫描的载波号的小型电话系统，该小型电话系统包括通过至少一个中央控制固定部连接到至少一个交换网络并经由无线电连接到多个手持部的至少一个无线固定部，其中所述无线固定部接连地扫描受支持载波的频率以探索各手持部可能的连接请求，和其中所述至少一个中央控制固定部向所有无线固定部发送所述复帧号，

其特征在于所述小型电话系统包括适合于进行以下操作的装置：

向所有无线固定部发送所述复帧号的初始值及相应的扫描起始频率；

为所有无线固定部规定受支持的频率的数目；

在至少一个所述无线固定部中根据上述的复帧号信息推断上述接收机原发扫描载波号，从上述扫描起始频率起开始频率扫描，及以增大的顺序逐帧地进行下去。

鉴于从某种意义上说本发明适合于允许根据参数MFN推断参数PSCN，本发明能实现的优点就变得明显了。

第一个优点是内含的，即系统的操作器只须保证参数MFN的同步。

如果通过将MFN参数锁定到绝对基准(该基准可以是例如国家基准时钟或者通过卫星系统分发的时间基准)上来取得该MFN参数，本发明就在空中既就参数MFN而言又就参数PSCN而言使属于不同系统和/或不同操作器的若干RFP站同步。

其他优点是内含的，这些优点在于减少执行“外部越区切换”过程的必要时间和总的说来既加快手持部PP又加快无线固定部RFP的运行。

本发明的相信是新颖的特点在所附权利要求书中详细陈述。参考以下结合附图的说明，可以理解本发明及其更多的目的和优点，附图中：

图1已作了说明，是表示DECT型无绳系统结构的总图；

图2已作了说明，表示DECT帧的构成；

图3A已作了说明，表示DECT复帧的构成；

图3B已作了说明，表示参数MFN和PSCN的发送；

图4已作了说明，表示外部越区切换的情景；

图5是说明本发明运行情况的DECT系统的部分示意图；

图6A和6B表示根据本发明方法的优先实施例的参数MFN和PSCN之间的联系。

参照图5和图6说明本发明涉及两个无线固定站RFP1和RFP2的简化应用系统。

图6A表示由中心CCFP发送给已开始工作的第一RFP站的号码MFN时的过程，图6B表示由所述无线固定部产生的号码PSCN时的过程，其中假定给该系统指派了10个载波频率。

我们假定RFP1是从绝对意义上说在给定的DECT系统范围内第一个进入服务的无线固定部。

该第一站从中心CCFP接收例如等于零(见图6A)的MFN值，并轮到它开始从号码0的频率(即最高频率)起扫描这些指派的频率(图6B，在本例中为10个)。

系统的其他固定站接着开始运行，它们必须同步在这两个参数PSCN和MFN上以便在空中发送相同的信息。

当在本图示例中等于约1.020秒的时间Tx之后第二站RFP2开始工作时，必须将上述两参数之一传递给该站；即，MFN，它以2²⁴为模每160ms增加一个单位，以及PSCN，它以N为模每10ms增加一个单位，其中N为受支持频率的数目(在本例中为10个)，即在值N-1之后返回到值0。

按照本发明，CCFP只把MFN发送给站RFP2。同一系统的所有RFP都知道中心指派给首先工作的RFP(用Z表示，在本例中为0)的MFN值，也知道该站扫描的第一个频率(用X表示，在本例中为0)。本发明还包括由CCFP发送给各RFP的参数MFN要以2²⁴和N之间的最小公倍数为模来表示。

换句话说，按照本发明的第一实施例，已经从CCFP接收到参数MFN的站RFP2计算复帧持续期(160ms)和RFP完成一次完整的频率扫描所需时间(它等于10ms乘以指派给RFP的频率的数目N，即，在本例中为100ms)之间的最小公倍数。

把在本图示例中等于800ms的m.c.m.(最小公倍数)用复帧的持续期相除，从而获得在本图示例中等于5的数值，该数值表示参数MFN的周期性，即从中心指派给第一个已起动的RFP的复帧号z开始计数的复帧数M，一旦这些复帧过去，第一个已起动的站RFP1重新从频率0(一般说从频率X)起开始扫描无线电环境。

因此，以帧周期(10ms)进行归一化，有： $M=\frac{m.c.m.(N,16)}{16}=\frac{N}{M.C.D.(N,16)}$ 其中m.c.m.(N，16)表示N和16的最小公倍数，M.C.D.(N，16)表示N和16的最大公约数。

在从中心接收的复帧参数已表现为等于M的整倍数的数值后，RFP2于是开始从频率0起连续逐帧地以这种方式扫描无线电环境。更具体说，站RFP2用收到的数据计算在复帧号与频率0的RFP1扫描之间重合的下一个MFN值(在述及的例子中等于10)。

以上用简化的实现方法描述的过程可以以加大实现方法的复杂性为代价作如下的推广：

由于属于同一系统的所有的站都知道MFN初始值z和扫描开始时的对应频率x，

由于N是受支持频率的数目，并且中心发送的参数MFN以2²⁴和N之间的m.c.m.为模来表示，各站能计算下列比值：

160*(MFN-Z)/(10*N)

将第一位小数的值(结果为R)加到x上会指示RFP必须开始扫描的无线电频率R+x，并且可能发送到当前帧中的RSCN值会是R+x+1。

根据该推广的过程，各个RFP可以如此地一旦收到MFN参数就立即与属于同一DECT系统的所有其他RFP一起同步地开始无线电活动。

根据以上说明，因为各RFP只接收MFN参数，系统的操作器显然只须保证MFN参数的同步。与此相反，在已知的系统中，操作器不但要保证参数MFN的同步，也要保证参数PSCN的同步，这就大大增加了成本。

此外，如果根据本发明的方法也应用到各PP单元，就可得到更多的好处，由于PP通过信道Q接收由RFP发送的MFN信息，它将能从中推断PSCN参数的值，而不必被迫等待该PSCN参数的接收和还要利用这些参数只在复帧中的(系统信息专用的)帧8出现的特性。

从申请人研究的结果看，由于PP可以根据MFN获得参数PSCN，接受扫描的频率数目N必须是2²⁴的约数。

由PP中的接收机所扫描的频率值的获得时间的节省在“外部越区切换”的过程中变得特别有利。

过程由手持部启动(但是可以由RFP向该手持部建议开始此过程)，其时机是手持部发觉发送质量(接收功率的电平和/或在不同地点注意到的接收差错)在恶化。这种启动过程是可能的，因为每个进行现行通信的终端循环地描扫所有其他信道，并在适当的表格中记录空闲信道、占用信道和受干扰信道，还记录具有比当前RFP更高功率的RFP。当终端发觉现行通信的质量水平在降低时，它与已建立的通信信道并列地建立具有更高质量的信道(同时维持原来的信道/载体)。

因此，根据本发明，参数PSCN单一地与参数MFN联系，使复帧的周期(160ms)与需要RFP完成无线扫描一完整周期的时间相关。

本发明具有种种优点。

它能保证在若干固定部RFP之间实现两个参数MFN和PSCN的同步，这些无线固定部RFP属于：

同一固定部FP；

不同固定部FP，如果参数MFN已从各系统共知的绝对基准(即，例如全球定位系统GPS型的卫星基准)中获得的话。

上述是为了获得不同无线固定部RFP与仅将MFN参数从中心发送到上述RFP的同步。

本发明还允许加快手持部PP获得实现连接到一已知RFP所必需的参数PSCN的速度，尤其是优化了越区切换(外部越区切换)，因为终端能从接收载有信息MFN或PSCN的第一个消息Q中推断该参数PSCN的值。

因此，根据参数MFN推断参数PSCN的可能性使PP，就获得时间而言，能节省至少1复帧至最多7复帧。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是应当明白本发明不局限于此特定实施例，因为在不脱离本发明范围的情况下，本领域的技术人员可以作出其他的实施例。因此，本发明旨在包括由后附权利要求书所覆盖的任何和所有这样的实施例。

Claims (5)

1.一种在小型电话系统中从复帧号(MFN)出发获得接收机原发扫描载波号(PSCN)信息的方法，在该小型电话系统中至少两个无线固定部(RFP)通过至少一个中央控制固定部(CCFP)连接到至少一个通信网络(例如PSTN，GSM，…)，所述无线固定部(RFP)经由无线电连接到手持部(PP)，其中每个无线固定部(RFP)接连地扫描受支持载波的频率以探索所述各手持部(PP)可能的连接请求，和其中所述至少一个中央控制固定部(CCFP)向所有无线固定部(RFP)发送上述的复帧号(MFN)，其特征在于所述方法包括以下步骤：

为所有无线固定部(RFP)规定所述复帧号(MFN)的初始值及相应的扫描起始频率(x)；

为所有无线固定部(RFP)规定受支持的频率的数目N；

在每个无线固定部(RFP)中根据所述至少一个中央控制固定部(CCFP)所接收的上述复帧号(MFN)参数来推断上述接收机原发扫描载波号(PSCN)参数，从上述扫描起始频率(x)开始启动频率的无线扫描，及以增大的顺序逐帧地进行下去。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一个中央控制固定部(CCFP)向所述各无线固定部(RFP)供应以2²⁴和N的最小公倍数为模表示的所述复帧号(MFN)信息。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于受支持和经受扫描的频率的所述数目N是2²⁴的约数，所述方法还包括在每个手持部(PP)中根据由所述至少一个中央控制固定部(CCFP)接收的上述复帧号(MFN)信息来推断上述接收机原发扫描载波号(PSCN)信息的步骤。

4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于所述在每个无线固定部(RFP)中和/或在每个手持部(PP)中根据从所述至少一个中央控制固定部(CCFP)接收的所述复帧号(MFN)信息来推断上述接收机原发扫描载波号(PSCN)信息的步骤进一步包括以下步骤：

计算所述复帧的持续期(160ms)和所述无线固定部(RFP)进行一完整的频率扫描所需的周期之间的最小公倍数；

将该最小公倍数除以一个复帧的持续期以获得周期性值；

等待到复帧号(MFN)表现为按上一步指示算出的周期性的整倍数值，并在此时开始从所述扫描起始频率(x)起的扫描。

5.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于所述在每个无线固定部(RFP)中和/或在每个手持部(PP)中根据由所述至少一个中央控制固定部(CCFP)接收的上述复帧号信息来推断上述接收机原发扫描载波号(PSCN)信息的步骤进一步包括以下步骤：

计算比值160*(MFN-Z)/(10*N)，其中MFN表示从所述至少一个中央控制固定部(CCFP)接收的复帧号的值，和N表示受支持的无线电频率的数目；

把从上述比值得到的第一位小数R加到所述扫描起始频率的值x上，从而识别出在扫描阶段R+x的当前频率；

从在扫描阶段R+x的当前频率起以增大的顺序立即开始无线电扫描；

给当前在处理阶段中的所述接收机原发扫描载波号(PSCN)信息赋予数值R+x+1。

Images