CN1205816A - 共存式通信系统 - Google Patents

Abstract

一种支持多重TDMA或TDD通信协议的集成通信系统,包括根据任一种协议选择地通信的装置。每种协议定义时间帧和/或不同持续时间的时隙,由此得出具有预定定时结构的组合时间帧(925)。第一基站单元(104)根据第一种TDMA或TDD协议在该组合时间帧的第一组时隙中通信,而第二基站单元(104)(可与第一基站单元并置)根据第二种TDMA或TDD协议,在该组合时间帧的第二组时隙中通信。供有定坐标的电子设备(比如在一个或两个基站中的GPS接收机),这样就避免了每个基站单元与各自用户通信时发生冲突。在一特定的实施例中,第一种协议是GSM协议,而第二种协议是使用扩谱技术的TDD协议。TDD协议的结构是每个时隙两倍于GSM时隙的持续时间,每个时帧四倍于GSM时间帧的持续时间。该系统在单个蜂窝中可以包括许多“堆积”的基站,每个工作在不同的频率或使用不同的扩谱码。

Description

共存式通信系统

本发明属于两种不同通信方法与设备共存的领域，更准确地说是涉及扩谱TDMA通信系统和GSM通信系统的共存。

对灵活的无线通信不断增长的需要导致各种各样在稳定增加的许多无线服务用户间分配可用通信带宽技术的发展。有一种在基站与用户站组之间分配通信带宽的技术是采用时分多址(TDMA)，在其中通信在时间上是分开的以避免冲突。在采用TDMA技术的通信系统中，重复的时间帧可以分为许多更小的时间单元，或时隙，在基站与用户站间的通信就在所分派的时隙中进行。

其它分配通信带宽的技术包括频分多址(FDMA)，在其中通信是在不同频率上进行；码分多址(CDMA)，在其中通信是采用不同的码进行的。

以上技术的变型还包括频分双工(FDD)与时分双工(TDD)。在此所用的FDD是指一种建立全双工通信的技术，它既有前向又有反向在频率上分开的通路；TDD是指一种建立全双工通信的技术，它既有前向又有反向在时间上分开的通路。各种采用FDD，TDD，FDMA，CDMA，和／或TDMA组合的系统也已提出。

一种特殊的正在使用的FDD／TDMA系统是全球移动通信系统(“GSM”)。按照GSM标准，基站与用户站之间的通信是在时间帧中进行，一个时间帧分为八个时间段或时隙，不同的用户站可在每个时隙中与基站通信，不能有两个用户站在同一时隙与基站通信。GSM标准包括使用两种不同的频段，基站在第一频段上发送，用户站在第二频段上发送。用户站发送滞后基站几个时隙，这尤其是因为基站至用户站的传播延时。

GSM协议规定远程设备间的发送与接收，一般而言，适于相当高的数据速率的通信，除了在欧洲已是一种统一的标准，并已分配了一个1．9GHz左右的频段外，GSM协议已被测试，使用并觉得很牢靠，使得应用欧洲GSM协议的设备与系统有一个基本的安装基础。然而，在美国GSM协议并未分配到一个专门的带宽，它可用在某些未特许的带宽中，并且是某些电话系统操作者采纳的一种标准，他们用以寻求与按欧洲GSM配置的用户站的兼容性。

某些其它的通信系统采用一种称为扩谱通信的技术，在其中发送信号被扩谱至一个宽于发送数据带宽的频带上，在扩谱通信中，典型的做法是用一种伪随机片码对数据信号调制，产生一种被扩谱至相当宽的带宽上的发送信号。发送信号具有低的谱密度并且对于不知道该片码的人而言，它看上去基本上像是噪音。因此，扩谱通信增加了发送信息的安全性，降低了与周围正在使用的其它灵敏的无线电设备之间的相互干扰。

由于扩谱信号的性质，为了恢复原来的数据，必须在接收机中对接收到的扩谱信号进行去扩谱，例如，在一种扩谱技术中，扩谱信号的去扩谱是将接收到的信号与一种参考码进行相关来实现的，这种码是与发送信息前在接收机中对数据编码所采用的伪噪声码相匹配的。在初始相关完成以后，通常必须用跟踪输入信号的方法来保持同步以便与本地参考码匹配。扩谱通信已经在TDMA环境中实行了(如，见美国专利NO．5，455，822，提交日期：1995．10．3)。

无线通信系统的一般问题在于，任何一种系统的用户是可以移动的，他们可以离开他们的提供者的覆盖区，进入提供者不能覆盖的地带。例如，一个购买了一套基于GSM单元的用户可能旅行到美国，并且发现没有支持基于GSM系统的通信系统。同样，一个用户购买了一套在扩谱通信系统中工作的单元，他可能旅行走出了系统提供者提供服务的地理范围。虽然，为了在不同的地点与不同的系统通信，用户可以拥有几个不同的设备(例如手机)来解决这个问题，然而手机之间的换接是麻烦的，不方便的，成本也高。因此，为了易于储存与运输，消费者要求提供尺寸较小、重量较轻的手机。

可以服务于不同的和可能重叠的地理范围的各种通信系统多重性的存在已经导致并将继续导致基站与支撑网络结合点多余的硬件部署，多余的用户硬件和相邻无线提供者间相互干扰的可能。同时，蜂窝式和无线用户数目继续增长，由此对提供更高级的无线数据传送服务，例如无线传真与其它类似服务的要求也继续增加。

因此，提供一种能增加用户在各种通信系统间变动的灵活性而不需要购买额外硬件的通信系统是有利的，提供一种允许按两种协议中任一种和用户通信的通信系统将更为有益。提供一种方法，将两种通信协议集成在一个重叠的地理区域，采用两种通信协议中任一种减轻用户的相互干扰将更为有利。提供一种方法，将按用户的要求动态地分配通信资源于两种不同通信协议中任一种将更为有利，提供一种通信系统，允许在一个地理区域内兼容GSM协议和一种替代的协议，增加两种协议的用户在地理上灵活性将更为有利。

本发明的某些方面包括一种支持多重通信协议的集成通信系统。在一最佳实施例中，通信是依据两种不同的TDMA或TDD协议中的任一种进行的，并且包括依据任一种协议有选择地通信的装置。在该实施例中，每种协议定义时间帧和／或不同持续时间的时隙，并按预先规定的比率重叠。该集成系统同步成一次仅一个用户通信，因此避免了冲突。该系统在单个蜂窝中可以包括许多“堆积”的基站，每个工作在不同的频率或使用不同的扩谱码。因此，对于一个给定的蜂窝，最大潜在的用户容量是可用的频率，时隙和码的数量的函数。

发明的另一方面，一种集成基站包括按第一种TDMA或TDD协议工作的第一基站单元和按第二种TDMA或TDD协议工作的第二基站单元，第一基站单元与第二基站单元工作在相同的或覆盖的地理区域，并且有定座标的电子设备(例如在一个或两个基站中的GPS接收机)，这样避免了每个基站单元与各自用户通信时发生冲突。在一种特定的实施例中，两个基站单元是装在一起的，共同使用同一根天线或同一套天线。

依照一最佳实施例，第一种协议是GSM协议，第二种协议是TDD协议，使用扩谱技术。TDD协议的结构是每个时隙两倍于GSM时隙的持续时间，每个时间帧四倍于GSM时间帧的持续时间。两种协议由一个共同的同步信号同步。对于TDD协议的用户，扩谱通信可由用户响应由TDD基站单元在一个可用的时隙内发送出的通用查询消息并且执行握手处理后建立起来。对于GSM出入口还提供了一个分开的控制通道。

在本发明的又一方面中，一种组合时间帧规定为分配给第一种协议的组合时间帧的部分时隙与分配给第二种协议的部分时隙。分配给每种协议的时隙可以是邻接的，也可以不是邻接的。组合时间帧的结构已被编程在集成基站中，因此，每个基站单元事先就知道分配给它的时隙的相对位置，每个基站单元独立地管理分配给它的时隙，独立地负责使用它的协议建立与维持与用户站的通信。在本发明的另一实施例中，依照用户的需要动态地分配时隙。

其它的变型和替代的实施方案也将在此描述。

通过查阅以下的结合附图对最佳实施例的详细描述之后会更好地理解本发明的各种目的特征和优点，其中：

图1是无线通信系统中蜂窝型式图。

图2是通信系统的方框图。

图3按照现有的GSM标准画的定时型式示意图。

图4是扩谱通信系统中发射机与接收机的方框图。

图5是无线通信系统中的蜂窝配置图，图上示出了一种示范性码与频率复用型式。

图6是一个时间帧分成许多时隙的示意图。

图7是一种替代的定时结构图，示出了一个时间帧分成许多时隙的结构。

图8是在一种特定的通信系统中为建立扩谱通信通路的一种协议的示意图。

图9A是依据一种特定的TDMA协议的时隙优选结构图，图9B与9C分别是在相同的TDMA协议中基站运送消息的结构图和用户站运送消息的结构图。

图10A-10C是用于涉及图9A-9C的TDMA协议的优选查询消息格式图。

图11A和11B是用于涉及图9A-9C的TDMA协议的优选消息头段格式图。

图12A和12B分别是用于涉及图9A-9C的TDMA协议的基站信息包和用户站信息包。

图13是依据本发明的一种实施方案的集成基站图。

图14是比较两种不同通信协议定时结构的定时图。

图15是相对于图14通信协议定时结构的一种组合时间帧定时图。

图16是相对于图14通信协议定时结构的一种不同的组合时间帧定时图。

图17A和17B是表示图14两种通信协议的组合时间帧，可能的时隙分配的需求迁移表。

图18是示出时隙钟与帧钟波形的定时图。

图19是一种特定的TDD通信系统的频率信道化计划，图20是GSM通信系统的频率信道化计划。

图21和图22是对于一种特定的实施方案，表示出具有图19和20频率信道化计划的通信系统的频率信道化关系图。

图23是示出在一个组合时间帧的非GSM时隙期间一部分频谱的频率利用图。

图24A是示出使用虚时隙的图7时间帧结构和GSM时间帧结构之间的定时关系图；图24B是示出相对于图24A定时结构的一种组合时间帧图。

图25是一种具有动态时隙分配能力的集成基站图。

图26是示出由两种协议的时间帧得出的并具有插入条件时隙的“组合”时间帧图。

图27是包括两种不同协议的许多时隙的“组合”时间帧图，未考虑两种协议的时间帧结构。

图1是在许多用户站102间通信的一种无线通信系统的蜂窝型式图。图1的无线通信系统101包括许多蜂窝103，每个蜂窝带一个基站104，优先安排在／或者接近蜂窝103的中心。大多数的站(基站104和用户站102)通常包括一台接收机和一台发射机，在一种最佳实施方案中，控制站105(在此有时称之为“基站控制器”)也包括一台接收机和一台发射机，管理系统101的资源。

图2是本发明优选实施方案中采用的通信系统结构方框图。图2通信系统包括和许多用户站102通信的多个基站104。遵循联邦通信委员会(FCC)规定的条例，基站104和用户站102可以工作在个人通信系统(PCS)之中。

每个基站104最好通过任何一种通信路径109耦合到基站控制器105上，通信路径109每个包括一个或多个通信线路118，每个通信线路118可以包括同轴电缆，光纤电缆，数字无线电线路，或电话线路。每个基站控制器105最好联到一个或多个通信网络126上，譬如公用电话交换网(PSTN)或个人通信系统交换中心(PCSC)，这可通过一个或多个通信线路108来实现，每个通信线路可以包括同轴电缆，光纤电缆，数字无线电线路，或电话线路。

图2通信系统也可包括一个或多个“智能化”基站107，它可直接联到通信网126上，不需要通过基站控制器106界面。为了就地转交和换接用户站102而不是直接在网络126上执行这些功能，智能化基站107将基站控制器105旁路。

在工作中，每个基站104编排格式并且将数字信息发送到各自的基站控制器105(或者在智能化基站107的情况下直接送到网络126)。基站控制器105接收由多重基站104来的输入，帮助基站104之间转交，变换与编排通道信息，给发送到网络126的信息发信号。如果希望的话，基站控制器105也可以管理本地的超高速缓存VLR数据库，也可支持基本的运行，执行与管理(OA & M)功能，例如，开账单，监控与测试。每个基站控制器105，在网络126的控制下优先管理与它有联系的基站104的本地注册与校验，也可考虑基站104的状态修正网络126。

网络126连到基站控制器105上用以呼叫发送和退出呼叫，智能化基站107可使用预先规定的发信号协议--例如ISDN通信联系协议--用于在一个公共电话交换网上注册，呼叫发送及转交，智能化基站107具有基站104的全部能力。另外还可加入BRI卡，附加的智能和本地的语音编码。

如果网络126是GSM网络，那么基站104优先通过一个规定的“A”界面联到网络126，“A”界面也可以加入到基站控制器105和智能化基站107中，GSM的特性和功能以对终端用户透明的方式在界面“A”上传递到基站104和由基站104传递过来。

该系统也可与有线电视分布网络互联，基站104可以小型化，这样它们可安装在标准的有线TV放大器盒内。界面可以用模拟远程天线系统和数字传送机器来实现。例如，T1和FT1数字多路调制器。有线TV网络的输出可用作界面，基速率(BRI)ISDN线路可用于传送。

图13是依照本发明一种实施方案的集成基站850示意图(它可以是图2中的基站104或智能化基站107)。集成基站850包括第一基站单元852和第二基站单元853。在一最佳实施例中，每个基站单元852，853能够依照多重通信协议(例如，两种协议)与许多用户站102通信，在一最佳实施方案中，第一基站单元852优先按第一种协议与许多用户站102通信，第二基站单元853优先按第二种协议与许多用户站102通信、用户站102可以配置成或者用第一种协议，第二种协议，或者两种协议进行通信，这将在以下作进一步的说明。

在一最佳实施方案中，第一种协议是通常应用FDD／TDMA技术的GSM协议，第二种协议是TDMA或TDD协议，它们具有与GSM协议平稳地集成的性能。希望与集成基站850通信的基站102可以采用任何一种协议去运作(假定通道是可用的)。两种优选通信协议的概况将在以下叙述，然后是关于两种优选协议集成和共存的详情。

第一种最佳协议是GSM协议，图3是依照某种现有的GSM标准描绘的定时型式图。依据这些标准，基站104和用户站102之间的通信是分成八个短脉冲周期152进行的。最多八个不同的用户站可以和一个基站通信，在每个短脉冲周期152中的一个时间内进行。

正如以前提过的，GSM标准使用两种分开的频段。基站104发送到用户站102是使用第一频段F_A上的一个频道，而用户站102是使用第二频段F_B上的一个分配的频道发送的。用户站102在一个特定的短脉冲周期152期间于第一频段F_A上接收到基站发送信号155以后，用户站102至第二频段F_B移频预定的数值(如，40MHz或80MHz)，发出用户发送信号156以响应基站发送信号，时间上大约滞后3个短脉冲周期152。考虑到传播时间与其它在基站104与用户站102之间的延时，3个短脉冲周期的延时是足够的。

考虑到在基站104和用户站102之间信号传播延时不确定，每个GSM短脉冲周期152前后加有保护时间157。经过由用户站102来的信号的实际接收时间与期望的接收时间的比较，基站104可以命令用户站102提前或推迟其发送定时，使其落入适当的短脉冲周期内。这种特性称为自适应帧调整。GSM系统自适应帧调整的技术规范是TS GSM05．10。

第二种最佳协议是TDD／TDMA协议，它采用扩谱技术和／或码分多路复用和频分多路复用，在此将作进一步讨论。扩谱发射机与接收机用图4来描述，然后以图6和7来描述优选的TDD定时结构。

图4是扩谱通信系统中示范性的发射机与接收机的方框图。因此可用于扩谱通信系统中信号的扩谱与去扩谱。在图4中，扩谱发射机201包括输入数据203的输入口202，片码序列发送发生器204，调制器205，发送扩谱信号207的发射天线206。扩谱接收机208包括接收天线209，片码序列接收发生器210，解调器211及用以输出数据213的输出口213。在工作中，发送发生器204与接收发生器210都同样地产生各自的片码序列214。对于不了解扩谱码的人看上去基本上是随机的，这就是此技术的基础。扩谱信号207用解调器211进行去扩谱，它是藉助于将接收到的信号与本地产生的片码序列214相关来实现的。示范性的相关器在例如，美国专利NO．5，022，047和NO．5，016，255中有描述。一种对于扩谱信号去扩谱和相关的优选方法在美国专利申请号NO．08／481，613，提交日期：1995，6，7，中有描述。

在扩谱通信采用的场合，控制站105(见图1)给每个蜂窝103中的基站104发射机和用户站102发射机分配扩谱码用以调制在此蜂窝103中通信的无线电信号。通常合成的信号被扩谱在超过发送此数据必要的带宽上，术语“扩谱”就是由此而来的。因此，在此蜂窝103中使用的无线电信号被扩谱在足够宽的带宽上，这样在一个邻近的蜂窝中的基站104接收机和用户站102接收机可以将发源于第一蜂窝103的通信与发源于邻近蜂窝106的通信区分开来。

图5是扩谱协议工作的一种最佳蜂窝环境图，在图5中，地理区域301被划分成许多蜂窝103。与每个蜂窝103关联的是分配到的频率和分配到的扩谱码。最好是，三个不同的频率(或频率组)F1，F2和F3按这样的方式分配，使用没有两个相邻的蜂窝分配到同样的频率(或频率组)F1，F2或F3，这样就减少了相邻蜂窝间的干扰。

为了进一步降低蜂窝间干扰的可能性，不同的接近正交的扩谱码C1到C7分配成重复的型式，与频率复用型式是重迭的。虽然七种扩谱码C1到C7已示于图5中，包含其它扩谱码数目的分配型式也可能是合适的，这取决于各自的应用情况。

扩谱用于载波调制使得分配载频F1，F2和F3于邻近蜂窝取得很有效的N=3的频率复用因数。使得相同载频F1，F2或F3的蜂窝103之间的干扰的降低是由于蜂窝103之间分开的距离造成的传播损耗(没有两个使用相同频率F1，F2或F3的蜂窝的间隔距离小于两个蜂窝103)，也由于使用相同载频F1，F2或F3的蜂窝103采用正交或接近正交扩谱码获得的扩谱处理增益。

图6是TDD系统的最佳定时结构示意图。依照图6的定时结构，通信在时间上分成连续的时间帧301序列。单个完整的时间帧301沿着时间线310示于图6中；类似的时间帧以连续型式沿着时间线310出现在时间帧301的前面和后面。

将时间帧301划分成一组时隙302，顺序编号为TS1，TS2…，TSN，它们每一个都可以支持与用户站102的双工通信。时间帧301可以认为是一个“查询回路”或者是一个时间回路，正如图6中所描述的那样，基站104在时间帧301上以类似于查询的方式顺序地与用户站102通信，每个用户站102在为其指定的时隙302中发送与接收消息。在图6的实施方案中，每个时隙302包括用户段305。在其中用户站102发送用户到基站的消息到基站104；还包括基站段306，在其中基站104发送基站到用户的消息到用户站102。在时隙302中的通信可以是交叉的，即，用户站102在一个实际的时隙302中发送而在另一个不同的实际时隙302中接收(如关于图7定时结构所描述的那样，以下同)。

在一种依照图6的最佳TDD通信系统中，每个时间帧301的持续时间是18．46毫秒，每个时间帧301包括十六个时隙302，或八个时隙302，后者通过增加保护时间扩展了每个时隙占用的时间。如果采用十六个时隙302的方案，每个时隙的持续时间是1153．125微秒。

在某些实施方案中，用户站102可以在每个时间帧301中一个以上的时隙302中通信，这样支持增加数据速率。同样地，在某些实施方案中，用户站102可以周期性地跳过一些时间帧301在整个时间帧301的子帧中通信(如，每隔一个时间帧301，或每隔四个时间帧301)，这样在全速通信不必要时可以支持降低数据速率。关于支持变数据速率的示范性TDMA系统的更进一步的信息，可在共同未决的美国专利申请NO．08／284，053中找到，提交日期为1994，8，1。

图7是应用虚时隙的另一种最佳定时结构图，通常每个时隙包括一对双工通信线路(也就是一个前向线路和一个反向线路)。

在图7中，与图6类似，通信在时间上划分为连续的时间帧601序列。单个完整的时间帧601沿着时间线610示于图7中，类似的时间帧以连续的型式沿着时间线610在时间帧601的前后。

将时间帧601划分成许多实际的时隙602，顺序编号为TS1′，TS2′…TSN′。每个实际的时隙602包括一个用户段605，在其中用户站102发送用户到基站的消息到基站104；还包括一个基站段606，在其中基站104发送基站到用户站的消息到用户站102，在同一个实际的时隙602中可以是不同的用户站102发送到基站104，应用虚时隙时，在实际时隙602中通信可以是交叉的，这样，用户站102在一个实际时隙602中发送而在不同的实际时隙602中接收。规定为与一个给定的用户站通信(典型的做法是分配在不同的实际时隙602)的前向线路与反向线路的用户段605与基站段606称为虚时隙。

与一个特定的用户站102(如，用户站MS2)有关的示范性虚时隙618示于图7中。虚时隙618有一个在第一实际时隙602a中的用户段605a及一个在第二实际时隙602b中的基段606b。在虚时隙618的用户段605a与基段606b之间，基站104在第一实际时隙602a的基段606a中发送(譬如发至第二用户站102，如用户站MS1)，另一用户站102(譬如第三用户站102，如用户站MS3)在用户段605b中发送到基站104。在这种情况下，发送到基站104和从基站104发出是互相交叉的。

时间帧601可以认为是一种“查询回路”或一种时间回路，与图6实施方案的时间帧301类似，基站104在时间帧601上以类似于查询的方式与用户站102通信，每个用户站102在为其规定的虚时隙618中发送与接收消息。然而，图7的虚时隙618并不需要与实际时隙602完全相同，图7定时结构的优点是通常可以延长基站104的时间，这样可处理由用户站102接收到的通道特征数据。

在一个示范性的TDMA通信系统中，每个时间帧601的持续时间是18．46毫秒，每个时间帧601包括十六个时隙602，或者另一种替代方案是八个时隙602，用以通过增加保护时间来支持延长时隙的范围。如果采用十六个时隙，每个时隙602的持续时间是1153．125微秒。

在某些实施方案中，用户站102可以在每个时间帧601一个以上的虚时隙618中通信，这样可支持增加数据速率。同样地，在某些实施方案中，用户站102可以周期性地跳过若干时间帧601，在整个时间帧601的若干子帧中通信(如，每隔一个时间帧601，或每隔四个时间帧601)，这样，不需要全速通信线路时可支持降低数据速率。

在一种实施方案中，建立用户站102与基站104之间通信是在可用的时隙302期间由用户站102对由基站104发出的通用查询消息作出响应来实现的。该过程将参考图8作更详尽的描述，图8用来说明在例如图6的通信系统中建立扩谱通信线路的一种协议。对于图7实施方案通信线路可以按类似的方式建立起来。

在图8协议中，消息(基站发出306和用户站发出305)通常是三种类型之一：通用的查询消息401，专用的查询消息402，或者信息消息403。由用户站102发出的消息，在此可称作“响应”，例如通用查询响应404，专用查询响应405，或信息响应406。

通用查询消息401是在通信可用的每个时隙302中由基站104发出，正在寻求建立通信的用户站102监测基站104发出的信号，根据接收到的通用查询消息401从许多时隙302中确定可用的时隙302。

用户站102用一系列的握手步来“询问”基站104。在通用查询步407，基站104在一个未被占用的时隙302期间发出通用查询消息401，用户站102接收通用查询消息401，如果没有差错，就在下一个时间帧301的相同的时隙302中向基站104发出通用查询响应404。通用查询消息401包括基站ID408b的内容，它可以是32位长，可由用户站102记录下来。同样地，通用查询响应404包括用户ID409的内容，它较可取的是72位长，可由基站104记录下来。

在接收通用查询响应404的基础上，基站104在专用查询步骤410发出专用查询消息402，它包括作为通用查询响应的一部分由基站104接收到的用户ID409。用户站102接收专用查询消息402，如无差错，就在下一个时间帧301的相同的时隙302中以相同的用户ID409发出专用查询响应405至基站104。专用查询响应405包括与通用查询响应404相同的用户ID409。

在特定的实施方案中，专用查询消息402因多余而被略去。因此，用户站102可以将专用查询响应405跟在通用查询响应404后面。

在接收专用查询响应405，它包括与通用查询响应相匹配的用户ID，的基础上，基站104在线路建立步骤411可发出通信消息403，这时，基站104与用户站102已经建立了通信线路412，基站104可以将电话线路连接到信道上，用户站102可在电话网上开始正常操作(例如，用户站102可以接收拨号音，拨号码，接通电话，以及执行其它的电话操作)，基站104与用户站102可以交换通信消息403和406，直到通信线路412被故意地中断，直到通信错误促使用户站102再次询问基站104，或者直到用户站102转至另外的基站104。

如果一个以上的用户站102响应相同的通用查询消息401，基站104可能没有响应。在计算好的时间间隔内，在试图用通用查询消息401和通用查询响应404协议询问相同的基站104以前，基站104未响应的状态将通过发信号告知所包含的用户站102使其退出。退出时间可以用户ID409为基础，因此，用户站102将在不同的时间长度内退出以避免将来冲突。

在基站104接收到输入电话呼叫后，基站104在输入呼叫步骤413，于可用的时隙302上，发出带有指定接收的用户站102的用户ID409的专用查询消息402(跳过通用查询消息401和通用查询响应404)。每个用户站102有规则地监听专用查询消息402，正如在此将作进一步描述的那样，以便在专用查询消息发出后能在预定的时间内接收到它。当专用查询消息402被收到后，用户站102将在此消息中的用户ID409与自己本身的用户ID作比较，如果他们是匹配的，就继续进行线路建立步骤411。这样，基站104可以与通信范围内的任何用户站102建立通信线路。

关于在TDMA系统中建立通信(尤其是扩谱通信)装置更详细的说明可在以下文献中找到：美国专利NO．5，455，822及共同未决的美国专利申请序号NO．08／284，053，提交日期：1994，8，1。

在一最佳实施方案中，通用查询消息401包括一个时隙指针(如在时隙指针810中所示并将用图11A在以后描述)，它指向下一个时隙302(或虚时隙618)，在此时隙期间下一个通用查询消息401将由基站104发出，寻求建立通信的用户站102对通用查询消息401作出响应不必要在下个时间帧301(02 601)的相同时隙中进行，但应在时隙指针指向的时隙302(或618)的用户段305(或605)中进行。在时隙指针指向的时隙中从用户站102接收到通用响应消息404后，基站102发出专用查询消息402作为响应。若一个以上的用户站102对通用查询消息401作出响应，在时隙指针指向的时隙中出现通用查询消息401(而不是专用查询消息402)将引起每个被包含的用户站102在取决于用户站ID的可变时间周期内退出。

专用查询消息402包括一个对用户站102特有的临时的速记标识符(外号)，称为相关ID。相关ID出现在将来的发信号消息中(两个方向)直到已建立的通信线路中断。为了对专用查询消息402作出响应，用户站102在由专用查询消息402头段中的时隙指针分配的时隙302(或618)中发出通信消息作为响应。

图9A是最佳的时隙结构图，图9B和9C分别是基站通信消息结构图和用户站通信消息结构图。在图9A中，时隙510包括可变的无线电延时间隙505，用户站发送帧515，用户站圆整用间隙525，保护时间535，基站发送帧545及基站圆整用间隙555。每个用户站发送帧515包括用户始端516，用户始端声音间隙519，和用户站数据帧521。同样地，每个基站发送帧545包括基站始端547，基站始端声音间隙549，和基站发送数据帧551。

图9B是基站发送数据帧551的最佳消息结构，图9B的消息结构包括基站头段区553，基站D-通道区557。基站数据区559，和基站循环冗余校验(CRC)区561。在一最佳实施方案中，基站头段区553是23位，基站D-通道区557是8位，基站数据区559是192位，基站CRC区561是16位。

图9C是用户站发送数据帧521的最佳消息结构。图9C的消息结构包括用户头段区523，用户D-通道区527，用户数据区529，和用户CRC区531，在一最佳实施方案中，用户头段区523是17位，用户D-通道区527是8位，用户数据区529是192位，和用户CRC区531是16位。

在一最佳实施方案中，时隙301包括3123个片周期(每个片周期等于约0．369微秒)；用户发送帧515和基站发送帧545分别是519．552微秒(1408个片周期)和531．36微秒(1440个片周期)。用户站周转用间隙525是10．7微秒(29个片周期)；保护时间535是66．4微秒(180个片周期)；基站周转用间隙555是25．1微秒(68个片周期)。有效间隙时间是72．3微秒，相应于基站至基站间无阻挡距离大约是13．5英里。负荷通道(也就是用户数据区529)支持的速率是10，400比特／秒，D-通道527支持的速率是433．33比特／秒。

图10A-10C是优选的查询消息格式图。图10A是通用查询消息格式(如用于图8的通用查询消息401)。通用查询消息701包括，依次为：头段区702，备用区703，地区区704，基站控制器(BSC)ID区705，基站ID区706，设备区707，系统类型区708，服务提供者区709，时隙质量区710，前向误差校正(FEC)区711，帧控制字(FCW)区712。在优选实施方案中，头段区702是23位长，备用区703是16位长，地区区704是40位长，BSC ID区705是16位长，基站ID区706是32位长，设备长707是32位长，系统类型区708是8位长，服务提供者区709是16位长，时隙质量区710是8位长，FEC区711是32位长，帧控制字区712是16位长，总共239位。

头段区702识别出消息类型，将用图11A作更完整的描述。地区区704识别出特定的基站104的呼叫地区，用户站102可以从一个基站104服务区移动到同一地区的另一个基站不需要中间重新注册。BSCID区705是一个唯一识别基站控制器105的序列。基站ID区706是唯一识别基站104的序列，设备区707描述出基站104提供的服务(例如，以太网出入口，总的数据容量，语音增强，等)。设备区707可以包括一个副区，指明那一个用户站102被允许接入通道(例如，只是911呼叫电话，或带有特定入口码的用户站102)。系统类型区708识别与基站104有关的系统类型。服务提供者区709识别操作基站104的PCS服务提供者，时隙质量区710依据干扰指明时隙的相对质量。通常，数字越低，时隙质量越好。FEC区711用于前向误差校正。FCW区712用于误差检测，在一种实施方案中，包括按以下算法确定的序列：

1．计算种子多项式SDP被发生器多项式GRP模2除的余数R1；

2．计算X¹⁶的乘积P和FCW区710前的消息701的内容；

3．计算发生器多项式GNP被步骤2得出的乘积P模2除的余数R2；

4．计算余数R₁和余数R₂的模2和S；

5．计算和S的反码，其结果将在FCW区710中发送。

在一最佳实施方案中，种子多项式SDP是：X^k(X¹⁵+X¹⁴+X¹³+X¹²+X¹¹+X¹⁰+X⁹+X⁸+X⁷+X⁶+X⁵+X⁴+X³+X²+X¹+1)发生器多项式GRP为：

X¹⁶+X¹²+X⁵+1

图10B是专用查询消息格式图(如用于图8的专用查询消息)。专用查询消息720包括，依次为：头段区721，相关ID区722，原因区723，个人标识符(PID)区724，空间(OTA)地图类型区725，OTA地图区726，备用区727，时隙质量区728，前向误差标正区729，FCW区730，在一最佳实施方案中，头段区721是23位长，相关ID区722是8位长，原因区723是8位长，PID区724是72位长，OTA地图类型区725是8位长，OTA地图区726是32位长，备用区727是32位长，时隙质量区728是8位长，FEC区729是32位长，FCW区730是16位长，总共239位。

头段区721，时隙质量区728，FEC区729，FCW区730与图10A描述的类似的区相似。相关ID区722用于临时标识分配到一个特定用户站102一个或一个以上通道(也就是时隙)。相关ID数是指定为通话的持续时间，在一次通话结束时被另一个用户站102释放以便再使用；相关ID数在一次接通中也可被改变。为广播用时，特定的相关ID数可由基站104保留。原因区723指明在执行前一次为特定用户站102发信号通信操作期间产生误差的原因。因此原因区723消息的解释可以依据所包含的信号通信的类型。可能的原因消息包括，例如，用户站102来注册或注册未被接收，呼叫未被接通或未能完成。PID区724包括唯一识别用户(例如用户站102)的个人标识符数。OTA映象区725规定后续的OTA映象区726中映象的类型(例如超帧，副帧等)，OTA映象区726描绘了特定用户站102的时隙映象。OTA映象区726的格式取决于映象的类型。

图10C是查询响应消息格式图(如用于图8的通用查询响应404或专用查询响应405)。查询响应消息740包括，依次为：头段区741，第一备用区742，PID区743，服务提供者区744，等级区745，用户能力区746，第二备用区747，FEC区748，和FCW区749，在一最佳实施方案中，头段区741是17位长，第一备用区742是16位长，PID区743是72位长，服务提供者区744是16位长，等级区745是16位长，用户能力区746是16位长，第二备用区747是32位长，FEC区748是32位长，FCW区749是16位长，总共233位。

头段区741识别消息。在图11B中有更完全的描述。PID区743，FEC区748和FCW区746分别与图10B描述的PID区724，FEC区729和FCW区730类似。服务提供者区744识别用户站102希望使用的PCS服务提供者。等级区745可包括一个等级类型子区和一个等级信息子区。等级类型子区指明用户站等级类型(例如，GSM或DCS1900等级类型，IS-41等级类型等)。等级信息子区提供运行信息，例如包括修正水平，可用的密码算法，短消息容量，省略标记及相-2误差处理能力，功率等级，连续／不连续发送，带宽(例如，20MHz或25MHz)，和额定功率水平。用户能力区746识别用户站102中呈现的特性(如，是否用户站102能接收传真或连通数据，是否用户站102有能力译密码等)。

图11A和11B是优选查询消息头段格式图。图11A是基站查询消息(如图8的通用查询消息401或专用查询消息402)的查询消息头段格式图。查询消息头段801包括基站／移动式指示器(B／M)标志802扩展协议(E)标志803，打包类型区804，功率调节(PWR)区805，对称性区806，D-通道抑制(DCS)标志807，虚时隙(VS)标志808，时隙或通道使用(CU)区809，时隙指针区810，误差检查与校正(ARQ)区811，和头段帧控制字(HCF)区812。在优选实施方案中，B／M指示器标志802，E标志803，PWR区805，DCS标志807和VS标志808是每个1位长，打包类型区804和对称性区是每个2位长，CU区809和ARQ区是每个3位长，时隙指针区810和头段HCF区812是每个4位长，总共23位。头段801的第24位在建立RF线路中是“无效”的，这是由于发送每个符号码的6位数据时应用不同的相位编码方法。

B／M指示器标志802指明消息的始发者是用户站102还是基站104。E标志是用来指明是否扩展协议正在使用。消息包类型区804指明依据以下的表8-1A，四种消息包类型中那一种正在使用。

表8-1A

消息包区    消息包类型

00           正常通信

01           专用查询

10           控制(发信号)通信

11           通用查询，或通用响应

消息包类型区804也提供使用D-区557的指示，如下的表8-1B所示。

表8-1B消息包区    D-区使用情况

00        D-通道

01        相关ID

10        相关ID

11        保留

PWR区805是一组从基站104发往用户站102的串联式二进制信息流，用来控制用户站102发射机的功率水平当每个基站至用户站的消息在用户站102接收到后，上个消息的PWR二进制信息与本次的PWR二进制信息一起分析，以确定是否用户站102发射机的功率水平应该提高，降低或保持不变。因此，功率控制操作要求用户站102在采取任何动作以前至少接收到两个连续的基站用户的消息，采取的动作按以下表8-2执行。

表8-2上次位    本次位      动作0        0     降低发射机功率1        1     增加发射机功率0        1     保持功率不变1        0     保持功率不变遗漏    任意    保持功率不变遗漏    任意    保持功率不变

根据在PWR区805中接收的命令执行功率增加或减少的量可是一个固定的或预置的值--例如，每个时间帧301 1dB(如果用户站102是在每个时间帧301的多重时隙302中发送，则增减的动作可更频繁些)。仅用1位来作PWR区805节省了基站至用户消息头段553中的空间，这种性能是适宜的，因为通常质量监测提供了充分的反馈信息来采用小的功率调节档，而没有充分的反馈信号可以有把握采用大的功率调节档。然而，在一个特定基站104的通常地理区域内，仅有一个用户站102在给定的时隙302中发送，当在未使用时分技术的CDMA系统中工作时，为了避免蜂窝间干扰去严格控制用户站102的功率是不需要的。

对称性区806是基站104用来授与用户站102带宽的，带宽授与应用到通道中的下一个时隙302(或618)，对称性区806的内容可依据以下的表8-3作解释。

表8-3对称性位         意义

00     对称带宽许可，每个方向授于一半带宽

01     授与用户站102最大带宽，

       而基站104是最小带宽

10     基站104被授与最大带宽，

       而用户站102是最小带宽

11     广播模式，整个带宽授于基站104，

       没有用户站102消息包。

DCS标志807指明对当前的消息使用D-通道。DCS标志设置为1表明D-通道不能保留用于负荷通道(B-通道)。若设置为别的值表明D-通道能够作别的用，VS标志808表明基站104是否正在使用虚时隙模式。如果虚时隙模式是有效的，(如，采用图6的时隙结构)，那末所用的用户站102进行发送要比VS模式无效时提早一个时隙。

CU区809表明基站104相对时隙的用法，在优选实施方案中，CU区的内容按下面的表8-4作出规定。

表8-4CU区

内容       用法

000    无通道可用：寻找别的基站

001    一个通道可用：仅有911呼叫

010    两个通道可用：991呼叫或仅用转交

011    少量通道可用：等级控制对注册与始发有效

100    接近全部通道可用：出入口无限制

101    约半数通道可用：出入口无限制

110    部分通道可用：出入口无限制

111    全部时隙可用：出入口无限制

其中等级控制对注册和呼叫始端是有效的，出入口平衡与负载平衡等级可在通用查询消息的设备区707中识别(见图10A)。

时隙指针区810一个指针，用于识别在当前基站／用户消息包交换中所用的下一个时隙。用户站102必须在指明的时隙中发送以继续交换。在一个特定的实施方案中，时隙指针区810可以取十六个不同值中任意一个(如，二进制数0至15)，每个值表明离用户站102正在其中发送的当前时隙的时隙数。例如，值0表示用户站102在相同的时隙中发送(如使用固定带宽，则在下一帧；如使用副帧，则在以后的几个帧)。值1表示用户站102在当前时间帧的下一个时隙中发送。值2表示用户站102在当前时间帧的下二个时隙中发送，依此类推。

ARQ区811让接收机构(基站104或用户站102)校正消息误差。

ARQ区811包括三个子区，每个子区占1位：

(1)“ARQ被要求”子区，它表明对于要发送的消息，ARQ是否被要求；(2)“ACK”子区，它表明消息发送者是否正确地接收到上一次发送的消息；(3)“消息数”子区，它表明当前消息的消息数(0或1)，不管ARQ被要求位是否设置，ACK子区与消息数子区是始终采用的。

如ARQ被要求(由ARQ被要求位的值决定)，那末接收机构执行以下步骤：

(1)将接收到的消息的消息数子区与前一次接收到的消息的消息数子区作比较，如果它们是相同的，则没有新信息。

(2)检查接收到的消息的ACK子区，如果值是NAK(表明消息的发送者没有正确地接收上一次的消息)，那末接收机构重发老的数据消息；否则发出新的数据消息。

(3)每次新数据消息发出，将消息数子区位取反。

(4)如果接收到的消息带有FCW误差(正如用图10A已解释过)，或根本就没有接收到消息，那末接收机构重发老数据消息，将ACK子区设置为NAK。

头段HCF区812用于对12个前置位(也就是消息头段的前置位)进行计算，实现循环冗余校验。

图11B是用于查询响应消息(如图8的通用查询响应404或专用查询响应405)的查询消息头段格式图。查询响应头段820包括基站／移动式指示器(B／M)标志821，扩展协议(E)标志822，消息包类型区823，PWR区824，对称性区825，DCS标志826，备用区827，ARQ区828，和头段帧控制字(HCF)区829，在优选实施方案中，B／M指示器标志821，E标志822，DCS标志826是每个1位长，消息包类型区823，对称性区825，和备用区每个2位长，ARQ区828是3位长，HCF区829是4位长，总共17位。由于使用不同的相位编码发送每个6位的符号码，在建立RF线路中第18位是损失掉了。

B／M指示器标志821，E标志822，消息包类型区823，PWR区824，DCS标志826，ARQ区828和HCF区采用的目的与示于图11A的基站头段中相对应的区是相同的。在用户站102头段中对称性区825的内容可由下面的表8-5来解释。

表8-5对称性区          意义00        下一个时隙要求对称带宽01        下一个时隙要求最大带宽10，11    (目前未用)

图12A是以八个一组的格式表示的基站信息包图，它们已在图9B和11A中作过一般性的描述。图12B是以八个一组的格式表示的用户站信息包图，它们已在图9C和11B中作过一般性的描述。

可以使用M-ary扩谱技术将数据在基站104与用户站102之间传送。合适的M-ary扩谱发送与接收技术描述于，例如，美国专利NO．5，022，047和美国专利申请NO．08／484，007之中，提交日期1995．6．7。在一最佳实施方案中，基站104和用户站102每个都发送一个M-ary直接序列扩谱信号，M=6，采用32片扩谱码(称为“符号码”)。32个不同的符号码用来代表最多32个不同的数据符号，每个包括5位数据；相位编码也被优先采用来发送每个符号码的第6个数据位。用于发送每个符号码的附加信息位的相位编码技术描述于，例如，美国专利申请NO．08／984，007之中。

因为基站头段区553被安置在基站发送数据格式551中的第一区，它从第一个被发送的数据符号中失去了第一位(该数据符号是用不同的编码技术发送的)。因此，基站头段区553，它包括四个数据符号，23位长。第一个符号包括五个数据位，以后的三个符号每个包括六个数据位，同样地，因为用户头段区523被安置在用户发送数据格式521中的第一区，它从第一个被发送的数据符号中失去了第一位。因此，用户头段区523包括三个符号，17位长。第一个符号包括五个数据位，以后的二个符号每个包括六个数据位。

在一种实施方案中，用户站102可以包括多重频带和／或多重模式运行的移动式手机。用户站102可以是多重模式的，它们既能够扩谱(即宽带)通信，也能够窄带通信。用户站102可以是这种意义上的多频段，即它可以设置在许多不同的频率上工作，譬如是得到特许的或未得到特许的PCS频段中的一些频率。用户站102可以在第一种频段上的一种模式中(如宽带)工作，也可以第二种频段上的另一种模式(如窄带)中工作。

作为一个例子，用户站102可以设置成工作在1850与1990MHz的许多频率上，频率之间相隔步距是不连续的。每个用户站102可以装有可编程的频率合成器，允许在其中任一频率上接收和／或发送。在特定的实施方案中，可编程频率步距在GSM频带内的增量是200KHz(对于GSM或窄带通信)或1．8MHz(对于扩谱通信)。用户站102也可配置成在同步带1920和1930MHz之间工作，第一通道的中心频率是1920．625MHz，在同步带的其余部分上通道间隔是1．25MHz。

关于双模式和双频段通信的进一步的信息叙述在美国专利申请NO．08／483，514之中，提交日期1995，6，7。

在一种实施方案中，为了帮助基站104选择与用户站102通信的天线，通道信息需要监测。通道信息也能使基站104调节自己的输出功率和用户站102的输出功率。

时分双工允许在基站104与用户站102执行发送与接收功能时使用公共天线，典型的做法是不需要天线双工器。公共天线可用于发送与接收。这是因为这些功能对每个用户站102与基站104在时间上是分开的。公共天线的使用简化了基站104与用户站102的终端设计。基站104最好包括一组基站天线提供天线分集，基站104包括电子部件，用来选择在每个时隙302期间，与每个用户站102通信所用的最佳天线。基站104可以在许多基站天线中每个天线上同时(由于反射或多径效应可能略有先后)接收一个用户的发送信号(例如在一个时隙302的用户段305期间发出的用户至基站的消息)。每个基站天线联到各自的基站接收机上，分析接收到的用户发送信号的质量，并且给基站104中的处理器提供质量标度。基站104比较每个基站接收机产生的质量标度，选择虾仁质量的接收机输出信号。用这种方式为每个用户站102选出最合适的基站天线。由选出的接收机输出信号得出的质量标度为基站104与特定的用户站102间的通信信道提供了一个特征值。

当基站104向一个特定的用户站102发送时，选择最合适的基站天线去发送。天线与发送功率水平宁可这样来选择，使其与基站104至用户站102的传输通道的特性匹配。基站104可以选择与接收用户发送305相同的基站天线作为它的发送天线。因为基站104可以在具有接收用户站102信号最佳质量的天线上接收和发送，用户站102从天线分集中受益，即使它并没有多重天线。因为基站104在接收用户发送后很快就发送，只有很少的时间滞后，因此在基站104发送信号前，通道特性不会有很大的改变。

在分配到查询通路301中特定用户站102的每一个后续的时隙302期间，基站104根据用户站最近的发送过程得出的通道特性数据，基站104再次为基站发送选择天线与功率水平(例如，在时隙302的基站段306期间发出基站至用户的消息)。

基站104是一个时隙一个时隙地控制其输出功率。为了做到这一点，基站104有措施来确定用户站102的功率设置。可是，因为单独一个基站104在查询回路期间能和许多用户站102通信，它们每一个离基站104的距离可以是接近零直至蜂窝103的半径，要让基站发射机输出功率如此控制，使得在每个时隙302期间，在每个用户站102上接收到的功率水平保持几乎不变可能是不实际的，很大程度上是由于这样的事实，即每个时隙302(如，大约每1153μs)在基站发送输出功率方面有较大变化(如，大于40dB)是必要的。作为一个以时隙302为基础，在一个时隙302上提供功率控制的替代方案，在基站104上输出功率控制可以换成在较长的时间间隔上平均而不是每个时隙302。

随着在时隙302的用户段305期间接收到用户站发送信号，基站104确定接收到的信号的质量，它包括，例如，接收到的功率及信号噪声比或信号干扰比。在时隙302的后面部分中的基站段306期间，在一种实施方案中，基站104发出消息至用户站102，指明由基站104接收到的信号质量，并且，如果需要的话，命令用户站102调节其功率。根据接收到的信号的质量，在一种实施方案中，基站104发命令给用户站102，让其按某个离散值(如最小步距3dB)相对于当前设置改变(增加或减小)发射功率，直到基站104接收到的用户发送质量在可接收的阈值以上，一种优选的功率控制方法用在图8A中示出的PWR区805来描述。

一种最佳的从基站104发往用户站102的功率调节命令是依照本文前面部分提到的表8-2编码而成的。虽然将最佳值已列于表8-2中，功率控制命令的级数和级间的差别可以随各种应用情况和系统技术指标不同而变化。

虽然以上的功率调节与天线分集技术是以图6实施方案中的特性作一般性地描写。所描述的技术同样可用于图7的实施方案。

本发明的方向是针对简化在通信系统的定时结构内快速控制的勤务。转交，建立通信或时隙交换等工作可以采用间隔小于一个时间帧的多重时隙来快速地完成。在这样的方式中，控制勤务利用未使用的时隙，这样可避免对于每一次在基站104和用户站102之间交换消息不得不等待整整一个时间帧。因此，备用的资源可用于加快控制勤务的处理。

在一最佳实施方案中，用户站102在时隙302(或虚时隙618)中先于基站104发送消息，时隙指针让用户站102知道下一个可用的时隙302。否则，用户站102在通用查询消息401收到以前是不可能知道是否有一个特定的时隙可用于通信，这样，在响应通用查询消息401之前，典型的做法是必须等待整整一个查询回路。

可用时隙302的消息也在专用查询消息402中应用OTA映象区726传递给用户站102。正如以前提到的，OTA映象区726描述了相对于一个特定用户站102的时隙映象。因此，对于一个有十六个时隙302的时间帧301，在一种实施方案中，OTA映象区726包括16位。每位可以设置为第一个值(如“1”)，表明与这位有关的时隙302是不可用的；可以设置为第二个值(如，“0”)，表明与这位有关的时隙302可用于通信。优先的做法是，从相对于用户站102的当前时隙302的立场来说明时隙的使用……这就是第1位是与随后的时隙有关，第2位与下一个时隙有关，第3位与再下一个时隙有关，依次类推。另一种替代方案是，从相对于一个固定参考点的角度来说明时隙的使用，例如时间帧301的起点，在这种情况下。用户站102需要有相对于时间帧301的起点的信息。

图13是依据本发明的一种实施方案中集成基站850的方框图。集成基站850包括按第一种TDMA或TDD协议工作的第一种基站单元852，和按第二种TDMA或TDD协议工作的第二种基站单元853。第一种基站单元852与第二种基站单元853，最佳的做法是工作在相同或重叠的地理区域。第一基站单元852和第二基站单元853示于图13的分开的方框中，它们实际上可能是放在同一个单元中。另一种替代做法是，它们的实际位置是分开的，不过互相靠得很近。

第一基站单元852包括处理器860，全球定位卫星(GPS)接收机861，钟发生器862，和自由时隙指示器863。第二基站单元853包括处理器870和自由时隙指示器873。第一基站单元852与第二基站单元853在通信线路869上通信。如果第一基站单元852与第二基站单元853是并置的，它们可以分享相同的天线或天线组(未示出)。

在最佳实施方案中，第一基站单元852是按照图6扼要描述的通信协议进行通信(或者图7，包括图8至图12B；今后一起称为“图6通信协议”，或“图6的TDD协议”，或简称为“TDD协议”)，第二基站单元853是按照GSM协议通信的。本发明的一个方面就是：往第一基站单元852和第二基站单元853及由第一基站单元852和第二基站单元853来的通信之间的干扰是依照预定的定时型式，在时间上分开通信来避免的。

尤其是，每个基站单元852，853来和去的通信是按照包含每种通信协议一个或一个以上时间帧的定时型式进行的。这样的定时型式今后通常称它为时间帧，在此将作更完全的解释。

组合时间帧的一些例子示于图15和图16，在图15和图16的每一种组合时间帧中，通常一部分组合时间帧分成按第一种协议使用的时隙，其余部分组合时间帧分成按第二种协议使用的时隙。图14是两种不同协议的时间帧的比较图，图15和图16的组合时间帧就是由它们得到的。图14中示出了标记为“类型-1”的第一时间帧901。第一时间帧901包括许多时隙902。在图14中沿着同样的时间轴示出了标记为“类型-2”的第二时间帧911。第二时间帧911也包括许多时隙912。在图14中，第一时间帧901的时隙902标记为“TS”，后面跟着两个数字(例如，TS00，TS01，TS02，…，TS15)，而第二时间帧911的时隙912标记为“TS”，后面跟着一个数字(例如，TS1，TS2，TS3，…，TS7)。应该说明的是，图14的时隙是从“0”或“00”开始记数的，而图6和图7中时隙图是从“1”开始记数的；对于特定的图选用特定的起始参考数字没有什么别的含义。

在一最佳实施方案中，第一时间帧901规定为TDD通信协议的一部分，特别是图6的TDD协议，在同样的优选实施方案中，第二时间帧911规定为GSM协议的一部分，正如以前用图3描述过的那样，在最佳实施方案中，第一时间帧901的持续时间为18．46毫秒，第二时间帧911的持续时间为4．615毫秒。因此，四个第二时间帧911总的持续时间和单个第一时间帧901相同。在一最佳实施方案中，第一时间帧901的每个时隙902的持续时间为1153．125微秒。第二时间帧911的每个时隙912的持续时间为576．92微秒。因此，两个后面的时隙912总共的持续时间与单个的第一时隙902的相同。

在本发明的一种实施方案中，如图15所示，组合时间帧925是这样规定的，一部分组合时间帧925分配给第一种协议，一部分组合时间帧925分配给第二种协议。因此，图15示出了第一时间帧921(即：图14的时间帧901)，其中未打上阴影的时隙922表示它们编入组合时间帧925，打上阴影的表示它们未包括在组合时间帧925中。同样地，在图15中示出了一套第二时间帧931(即：图14的时间帧911)，其中未打上阴影的时隙932表示它们编入组合时间帧925，打上阴影的表示它们未包括在组合时间帧925中。这样一来，组合时间帧925包括许多不同长度的时隙926，其中一些是与第一时间帧921的时隙922相应的时隙926a，一些是与第二时间帧931的时隙932相应的时隙926b。

在图15中，组合时间帧925包括四个与第一时间帧921相应的时隙926a(即，时隙TS01，TS04，TS08和TS12)，和六个与第二时间帧931相应的时隙926b(即，时隙TS2至TS7)。由于第一时间帧921和第二时间帧931之间的定时关系，组合时间帧925的第一时隙926a每帧出现一次，组合时间帧925的第二时隙926b每帧出现四次(因为在相对应的持续时间里，第一时间帧921覆盖了四个第二时间帧931)。

因为按照第一种和第二种协议的时分通信就其本质来说是周期性的，并且在本实施方案中，第一时间帧921覆盖第二时间帧931的持续时间四次，组合时间帧925不同长短的时隙926a，926b将按照取自时间帧911和931的特定时隙通道出现的周期而散布开。

特定的组合时间帧925的组合--也就是，第一时隙926a与第二时隙926b之比，即特定的阶数--将与特定的系统需要相匹配。在较多用户使用第一种协议(与第一时间帧921相联系)的场合，与此协议有联系的较多的时隙926a可以包含在组合时间帧925中。相反地，在较多的用户使用第二种协议(与第二时间帧931相联系)的场合，与此协议有联系的较多的时隙926b可以包含在组合时间帧925中。

图16是另一种具有不同的时隙946排列的组合时间帧945的示意图，每个时隙946相应于第一时间帧921与第二时间帧931的时隙922或932。如同图15，第一时间帧921的时隙922未打上阴影，表示它们编入组合时间帧945，打上阴影表示它们不包括在组合时间帧945中；同样地，来自第二时间帧931组的时隙932未打上阴影表示它们编入组合时间帧945，打上阴影表示它们不包括在组合时间帧945中。因此，组合时间帧945包括许多不同长度的时隙946，其中一些是与第一时间帧921的时隙922相应的时隙946a，另一些是与第二时间帧931的时隙932相应的时隙946b。

在图16中，组合时间帧945包括八个相应于第一时间帧921的时隙926a(即，时隙TS00，TS01，TS04，TS05、TS08，TS09，TS12，和TS13)，和四个相应于第二时间帧931的时隙926b(即，时隙TS4至TS7)。由于第一时间帧921与第二时间帧931之间的定时关系，组合时间帧945的第一时隙926a每帧出现一次，组合时间帧945的第二时隙926b每帧出现四次(因为在相应的持续时间内第一时间帧921覆盖了四个第二时间帧931)。

因此，比较分别示于图15和16的组合时间帧925和945中的时隙926和946的不同排列，很显然，时隙的不同比例可按照，例如，不同的系统要求来使用。这样，在图15中，组合时间帧925可以支持最多四个第一时隙926a的用户和六个第二时隙926b的用户。在图16中，组合时间帧945可以支持最多八个第一时隙946a的用户和四个第二时隙926b的用户。

图17A是一张需求迁移表，它表明所分配的时隙数改变时，每种协议可支持的用户数的比例是如何改变的。图17A需求迁移表的第一列950相应于第二种协议(即，GSM协议)可支持的用户，第二列951相应于第一种协议(即，图6的TDD协议)可支持的用户，在图17A的需求迁移表中，提供了五种不同的成对选项945，每一种提供的可支持GSM协议的用户952与可支持TDD协议的用户953的比例是不同的。正如图17A所示，在第一个成对选项954下，在一个组合时间帧中，有八个GSM协议的用户952可被支持，而支持TDD协议的用户953数为零；在第二个成对选项954下，在一个组合帧中，可支持六个GSM协议的用户952和四个TDD协议的用户953；在第三个成对选项945下，可支持四个GSM协议的用户952和八个TDD协议的用户953；依此类推，当一种协议的可支持用户数增加时，另一种协议的可支持用户数必然下降，因为给一种协议分配时隙必定要减少对另一种协议可分配的时隙数。

虽然，示于图15和16的实施方案中，每个组合时间帧925和945都和导出它们的两个时间帧921与931的较长者一样长，但本发明并不限于如此的安排。一般来说，组合时间帧应该有足够的持续时间，使得对于导出组合时间帧的第一和第二时间帧都是整数。因此，例如，组合时间帧可以选为，如，60毫秒，其中第一时间帧持续时间是12毫秒，第二时间帧是20毫秒。在这种情况下，60毫秒的组合帧持续时间是既能让一组第一时间帧为整数也能让一组第二时间帧为整数的最佳持续时间。

在没有如此方便的最短长度可用于组合时间帧的场合(当第一种和第二种协议是独立地由不同的部门为不同的通信系统开发的情况下，通常会出现这种情况)，可以插入一些时间间隙，使得在组合时间帧内，每种时间帧都可为整数个。图26是说明这种安排的组合时间帧1085的示意图。在图26中，示出了一组具有第一种时间帧持续期的第一时间帧1080和相对应的一组具有第二种时间帧持续期的第二时间帧1081。一组第一时间帧1080被许多时间间隙1082隔开，它的持续时间是这样选择的，即两个第二时间帧1081与单个第一时间帧1080加上时间间隙1082的持续时间相同。组合时间帧1085是按图15和16所描述的同样方式构成的，只是在时间间隙1082期间从第一时隙1080序列中没有通道可用。因此，在图26的实施方案中，宁愿分配第二时间帧1081的时隙从末端开始(也就是，在第一时间帧1080之间插入的时间间隙1082相应的区域)，用以减少组合时间帧1085中的无用空间。因此，在组合时间帧1085中，时间间隙1082是作为“有条件的”时间间隙1086出现的，因为通常只有当没有时隙可从第二时间帧1081分配到时，有条件的时间间隙1086才将包括实际的时间间隙。

虽然克服了一些由于拥有不等长度的时间帧造成的问题，一般来说，时间间隙的使用总会导致效率下降，这是因为一部分时间线浪费掉了；时间间隙的使用也会导致灵活性降低，这是因为与时间间隙相应的部分组合时间隙只能分配给两种定时协议中的一种。

同样地，时间间隙可在任一种时间帧的时隙中插入，有条件地插入组合时间帧中，使得每个时隙的持续时间相同，或者是最短的时隙持续时间的倍数。采用在时隙中插入时间间隔的办法也出现同样的无效率的问题。

一种替代的办法是，组合时间帧可以这样来构成，它包括两种不同协议时隙的组合，没有限制通常规定每组时隙的时间帧结构。而且时间帧的组合是依据系统需要选取的，对于每个组合时间帧是重覆的。图27是说明这样安排的组合时间帧1090示意图。组合时间帧1090是由与第一种通信协议有联系的时隙1091和与第二种通信协议有联系的时隙1092组成的。图27的实施方案尽管比图26的效率高，在图26中没有导致潜在的时间资源浪费的时间间隙，然而除非组合时间帧长度等于整数个各种通信协议的时间帧，时隙1091，1092是取自这些时间帧，否则其定时结构是不容易适应的，并且难以集成到不同的用户环境中。

因此，示于图15和16的组合时间帧结构是最佳的(即，在每种组合时间帧925和945中，每种时间帧921和931都是整数个)，这是由于它们相对容易根据用户需要改变对于第一种协议与第二种协议时隙的比例，不需要改变组合时间帧长度或做其它内部定时调节。图17A和17B的需求迁移表说明了第一种协议的时隙与第二种时隙的比例是如何依据特定的成对选项相对容易地作修改，而不需要改变组合时间帧的长度。

回到图13，第一基站单元952是在与时间帧921或931之一相对应的时隙926上通信的(如，相应于第一时间帧921的时隙926a)，第二基站单元953是在与时间帧921或931的另一个相对应的时隙926上通信的(如，相应于第二时间帧931的时隙926b)，因此，每个基站单元852，853和用户站102通信是依据分配给特定的基站单元852，853的协议。

在一最佳实施方案中，组合时间帧结构是编程到集成基站850中，因此，每个基站单元852，853提前知道分配给它的时隙的相对位置。每个基站单元852，853独立地处理分配给它的时隙，独立地负责为建立和维持采用分配给它的协议与用户站102进行通信。

更详细地说，每个基站单元852，853为了通信装有一些设施，用于确定组合时间帧的那些时隙是可用的，或者已经分配给它。第一基站单元852装有一个自由时隙指示器863，它可能包括，例如，一个静态或动态存储器，如果自由时隙指示器863包括动态存储器，那末它可被基站控制器105(见图2)远距离卸载，这样就能对分配到基站单元852的时隙进行动态重编程。自由时隙指示器863储存了分配给基站单元852的时隙的映象。因此，如果图15的组合时间帧925在图13的集成基站850中实施，那末自由时隙指示器863可包括一个16个位置的映象，每个位置相应于时隙922中的一个，相应于时隙TS00，TS04，TS08和TS12的位置表明它们是分配给第一基站单元852。

依照上面的例子，当第一基站单元852通信时，它仅使用时隙TS00，TS04，TS08和TS12。当通道建立后，第一基站单元852仅使用分配给它的时隙组(TS00，TS04，TS08和TS12)中的一个时隙。在这种特定的实施方案中，由基站单元852发出通用查询消息，指明对于第一协议用户来说，自由时隙的可用性。因此，通用查询消息仅在时隙TS00，TS04，TS08或TS12上发送，并且只有当此特定时隙是空闲的，其它的时隙922并未被第一基站单元852所使用，除非以后它们分配给第一基站单元。

同样地，第二基站单元853装有一个自由时隙指示器873，它与第一基站单元852的自由时隙指示器863是类似的。然而，第二基站单元853的自由时隙指示器873存贮分配给第二基站单元853的时隙的映象，因此，如果图15的组合时间帧925是在图13的集成基站850中实施，那末自由时隙指示器873可包括一个有八个位置的映象(或者一种替代方案是32个位置，在组合时间帧中每个位置一个)，每个位置相应于第二时间帧931的时隙932中的一个、在自由时隙指示器973中时隙TS2至TS7的位置表明它们是分配给第二基站单元853。

依照上面的例子，当第二基站单元853通信时，它仅使用分配给它的时隙组(即，TS2至TS7)中的一个时隙，在这种特定的实施方案中，第二种协议是GSM协议，它使用一个分开的控制通道来启动通信。因此，当基站单元853接收到与用户站102建立新的通信通道的请求时，它仅从时隙TS2至TS7中选取一个自由时隙，而不是TS0或TS1，因为它们没有分配给它。第二基站853作出这种决定的方法是在分配通道前查看自由时隙指示器的内容。

第一基站单元852与第二基站单元853维持同步是靠通信线869。为了便于系统范围基础上的同步，正如前面提到过的，第一基站单元852最好配置一台GPS接收机861，它接收卫星发出的定时信息，这采用技术上众所周知的方法是可以实现的。

该GPS接收机861给产生时隙钟信号869a和帧钟信号869b的钟产生器862提供定时信息，图18是一张定时图，它示出了时隙钟信号869a的时隙钟波形965和帧钟信号869b的时隙钟波形966。时隙钟波形965是50％占空比的方波钟波形(如图18所示)用以区分第一种协议(GSM)的时隙TS0，TS1，TS2，…以及第二种协议(TDD)的时隙TS00，TS01，TS02，…(因为在这特定的实施方案中，第一种协议的时隙的持续时间是第二种协议的时隙的持续时间的一半)。帧钟波形966包括在每个组合时间帧开始的帧标志967。应用图15的组合时间帧925或图16的组合时间帧945。帧标志967也指示出每个TDD时间帧921的始端。

集成基站850使用时隙钟信号869a和帧钟信号869b维持两个基站单元852，853之间的内部同步。因而，每个基站单元852，853了解每个时隙的定时，了解每个组合时间帧925或945何时开始，何时结束。虽然在图13实施方案中的GPS接收机861是作为第一基站单元852的部件示出的，它也可以放在第二基站单元853中，或者每个基站单元852，853可以有它们自己的GPS接收机。一种替代方案是，两个基站单元852，853可以分享同一个GPS接收机861，但每个有其自己的内部钟发生器电子部件，只要组合时间帧的始端是被同步的。另一种方案是，GPS接收机861可以安放在更上面的部分…如，安放在基站控制器105上(见图2)--它给集成基站850发送关于组合时间帧始端的定时信息，如果必要的话也有其它的定时信息。

在一最佳实施方案中，从第一基站单元852按第二种协议(TDD)发送信号是宽频带的，是用扩谱技术实现的。因为第一种协议(GSM)是窄频带的，按TDD协议发送信号通常将覆盖多个GSM协议的频道。

图19和20分别是说明用于TDD通信系统及GSM通信系统的频率分道计划图，采用了示于图14的定时结构。在图19中示出了预先规定宽度的频率带宽970(如，在图19的实施方案中是15MHz)。频率带宽970是在各个系统部件之间分配的，因此是用频分多路复用方法区分各种通信。在图19的实施方案中，频率带宽970是在一组系统部件之间分配的，每个使用大约1．8MHz的带宽，部分有重叠，因而在频率带宽970内允许有14个分开的TDD频带972。每个TDD频带972可以支持一个TDD基站104和它的用户站102。在地理区域中的频率是根据图5所示的复用型式优先地复用，这在本文前面部分描述过。在频率带宽970的边缘处提供了频率保护带973和974用以消除与相邻频带用户的干扰。

在一最佳实施方案中，工作在图6的TDD系统中的发射机使用扩谱技术发送宽带信号，片速率(chipping rate)大约2．7MHz(每片0．369毫秒)，这是与美国专利申请NO．08／423，225(提交日期1995．4．17)中描述的技术是一致的。

图20示出了用于GSM通信系统的频率分道计划。图20的频率分道计划包括一个用户频段976，譬如说，15MHz，在此频段上用户站102向基站104发送信号；和一个基站频段977，在此频段上基站104向用户站102发送信号。在用户频段976中，规定了许多频道978，分配给每个频道的带宽是200KHz(虽然GSM标准提供的零到零发送带宽是271KHz)。因此，最多75个频道(不考虑频率保护带)可以包含在用户频段内976。同样地，正如FDD系统中的GSM，基站频段分成每个200KHz的频道979。用户频段976被一个预定的频率间隔Fs与基站频段977分开；预定的频率间隔Fs在欧洲的典型值是40MHz，而在美国和其它地区可能是80MHz或任意别的合适的值。最佳的做法是，每个用户频道978与相应的以预定的频率间隔Fs隔开的基站频道979成对出现，因此，每个用户频道978与其相应的基站频道979是以同样的频率间距隔开的。

虽然在图20所示的GSM频率分道计划中有75个频道对(不考虑频率保护带)可以被规定、GSM系统宁愿用与图5中所示的频率复用型式类似的三蜂窝频率复用型式(即，不考虑图5所示的码复用型式)。因此，只有三分之一的频道978，979分配给给定的基站104，典型的做法是，一个基站104将分配到在频段976，977上均匀间隔的频道978，979；也即，从分配到基站104的最低频道对开始，基站104将分配到每个第三频道978，979，因而，在GSM基站单元853上每个频道与相邻频道相隔600KHz。

图21和22示出的是一种特定实施方案的频率分道关系图，它是用于具有图19和20所示的频率分道计划的通信系统的。图21示出了在分配于给定的TDD基站104的大约1．8MHz带宽981和许多频道982--在这种情况下是9个频道982-间的关系。第一套频道983是与GSM三蜂窝频率复用型式中第一套频率(A组)有关；第二套频道984是与GSM三蜂窝频率复用型式中第二套频率(B组)有关；第三套频道985是与GSM三蜂窝频率复用型式中的第三套频率(C组)有关。A组，B组和C组频道在图21中是根据每组打的阴影情况来区分的，正如用图21中的图例来辨认。

在一最佳实施方案中，TDD基站单元852代替与其集成的GSM基站单元853发送信号(见图13的集成基站850)。因此，TDD基站单元852代替与其重叠的GSM频道发送信号。例如，如果TDD基站单元852与分配到A组频率的GSM基站单元853集成，那么，在组合时间帧(譬如，组合时间帧925或945)的TDD时隙期间，频道利用情况将如图23所示，因此，对一个集成基站850的频率利用将依据在组合时间帧925或945中时隙的安排，在三个窄带GSM频道982和一个单个的宽带TDD频道981之间交替变化。

又如图21所示，TDD基站的带宽981的变化略与TDD通道调制谱有联系的滚降因数或“α”有关。若α为0．32，TDD发射机在如图21所示的带宽981a上发送；若α为0．18，TDD发射机在如图21所示的稍窄些的带宽981b上发送。一般来说，α值越低，发送的带宽越窄，效率越高，然而，也越难实现。

图22的频率分道计划说明了在本发明的最佳实施方案中，多个集成基站850的共存性。在图22中示出了下频段990和上频段991。下频段990相应于图20的用户频段976，上频段991相应于图20的基站频段977。多个TDD频段(也就是通道)995，997分别规定于下频段990和上频段991。同样地，多个GSM频道994，996分别规定于下频段990和上频段991。每个TDD频段995或997按图21和23描述，展示类似的方式覆盖了多个GSM频道994或996。

因为GSM系统是一种FDD／TDMA系统，在双工通信中，用户站102滞后基站104三个时隙，支持与一个给定的用户站102GSM通信的定时结构在依据用于特定的用户站102的GSM频道对的两个不同频段上是完全一样的。可是图6的TDD协议只需要单个的频段支持与一个给定的用户站102的双工通信。因此，为了最有效地分配系统资源，部署在一个频段990，991中的同样的组合时间帧结构也应该部署到其它频段990，991的相应位置中。尤其是，规定为运行在上频段991(即，GSM基站频段977)的组合时间帧宁愿有一个运行在下频段990(即，GSM用户频段976)的对应的组合时间帧，但是需要有三个GSM时隙的偏置和滞后。

因此，例如，对于一个如图15中描述的组合时间帧925，它支持四个TDD用户和六个GSM用户，规定为运行在上频段991，其对应的组合时间帧925支持四个附加的TDD用户，它规定为运行在下频段990，但有三个GSM时隙932的滞后，因为GSM系统采用频分双工，在下频段990中对应的GSM时隙已经用来支持同样的GSM用户在上频段通道上接收基站至用户的通信；因此对应的TDD时隙，如果未按所述的方式分配到另一个组合时间帧中，则它就可能未被使用而被浪费了。这样一来，上频段和下频段991，990均被考虑时，两个组合时间帧(一个在上频段991，一个在下频段990)可支持，例如，总共八个TDD用户和六个GSM用户(假定采用图15的组合时间帧925)。

在一最佳实施方案中，两个组合时间帧服务于同一个集成基站850。在此实施方案中，TDD基站单元852利用下频段990中的一个组合时间帧，和在上频段991中的另一个组合时间帧。组合时间帧由与GSM的用户和基站发送信号时同样的频率间隔分开。(即，通常是40MHz或80MHz)。工作在TDD协议中的用户站102，若受到干扰，可以分配到不同的TDD时隙上(执行时隙交换操作)，或者可以分配到由同一个TDD基站单元852提供服务的其它频段990，991中的TDD时隙上(执行频率交换，有时同时执行时隙交换)。因此，当对于一个给定的用户站102，干扰成为问题时，TDD基站单元852有许多种选择来解决。

图13的集成基站850能按多种时隙分配方案中任何一种来配置，如示于图17A或17B中的五种时隙分配方案中任意一种。在仅有一种频段可以考虑的场合，最好采用图17A的方案，如图17A所示，支持GSM的用户越多，可以支持的TDD的用户就越少，反过来也一样。每个集成基站850可以配置一套开关，这样可以人工选择图17A五种方案中的一种，一种替代办法是，每个集成基站850可以配置一个软件表(如，在ROM中)，其中，图17A的五种方案之一可以由软件来选择，例如，通过系统控制程序或基站控制器105。

在上下频段991，990均可考虑的场合，则最好采用图17B的方案，在图21和23所描述的实施方案中，对于每三个GSM用户通道，有四个TDD通道可以支持。因此，例如，如果组合时间帧对的全部时隙(即，一个上频段组合时间帧和一个下频段组合时间帧)都分配给GSM用户，那末可以支持24个GSM用户。另一方面，如果组合时间帧对的全部时隙都分配给TDD用户，那末可以支持32个TDD用户(上频段991和下频段990每个可支持16个TDD用户)。图17B示出了在这两种极端情况之间的几种其它的时隙对分配方案。如图17A所叙述的那样，在本实施方案中，对集成基站850最好提供手动开关或软件表，以便能从时隙分配对中作出选择。

在TDD系统中，每个用户站102“占有”一个可用的时隙来响应通用查询消息，在GSM系统中，用户站102在一个预定的控制通道(称为BCCH)上启动通信，BCCH通道通常被选作一个特定的基站通道频率979(或者可能是多个这样的通道)上的一个特定的GSM时隙。用户站102通过扫频的方法来确定BCCH通道的位置，在BCCH通道确认以后确定时隙，然后，用户站102可以从在BCCH通道上发送到正在监听的用户的系统信息中找出关于邻近基站104的信息，包括它们各自的BCCH通道的时隙／频道。

GSM基站单元853一般以最大功率在BCCH通道上发送信号，这样能被尽可能远的用户站102听到，正在寻求启动通信或转交的用户站102能够估计出最近的基站104的相对信号功率。可是，因为GSM基站单元853以最大功率在BCCH通道上发送信号，和配置的TDD基站单元850发生干扰的可能性是存在的。尤其是，BCCH通道可以在高频段991和TDD基站单元852接收到的信号发生干扰；而且，由于BCCH通道发送信号强，干扰可以“溢出”进入附近的频率。因此，由于BCCH通道在频率和时间上都是预先规定的。最好的做法是，为TDD基站单元852配置用于抵消干扰的电子部件，它在当干扰出现时，可在TDD基站接收机上压制BCCH通道的发送信号。

图24A和24B是组合时间帧的另一种实施方案图，其中虚时隙(如图7所示)用于TDD定时协议中，图24A是在应用虚时隙的图7时间帧结构和GSM时间帧结构之间的定时关系图，在图2A中，TDD时间帧1002(类似于图7的时间帧601)包括许多虚时隙1003，虚时隙1003标记为“VS”，对于用户站时间段后面标上“M”，对于基站时间段后面标上“B”，然后再限一个虚时隙数字标识符。例如，“VS-M3”表示虚时隙时间段，在期间用户站于虚时隙NO．3中发送信号。在图24A的时间帧1002中总共有16个虚时隙1003。在图24A中也示出了GSM时间帧1012序列。每帧有八个GSM时隙1013，在一最佳实施方案中，每个虚时隙1003的时间段1004(不论是基站段还是用户段)与GSM时隙1013的持续时间相同。

图24B是与图24A的定时结构对应的组合时间帧1022示意图，它是按照与图15，16中的组合时间帧925和945相同的原理构成的。主要区别在于，每个虚时隙1003相应于组合时间帧1022的两个不邻接的时间段1023，因此，组合时间帧1022是由许多时间段1023组成，时间段1023用于规定GSM时隙1023b(每个GSM时隙一个时间段1023)和TDD虚时隙1023a(每个TDD虚时隙1023a两个时间段1023)。

在本发明的另一种实施方案中，时隙是根据用户的需要在动态的基础上被分配的。图25是具有动态时隙分配能力的集成基站1050的方框图。在图25的实施方案中，集成基站1050包括第一基站单元1052和第二基站单元1053，GPS接收机1061，钟发生器1062，处理器1060和自由时隙指示器1063与图13的第一基站单元852中类似的对应部分的功能相似。同样地，处理器1070和自由时隙指示器1073也起着与图13的第二基站单元853中类似的对应部分相似的作用。

在图25的实施方案中，每个基站单元1052，1053还分别包括接口1065和1074，它们由一组控制信号线1069相联。在第一基站单元1052中的接口1065被联到钟发生器1062，处理器1060，和自由时隙指示器1063。在第二基站单元1053中的接口1074被联到处理器1070和自由时隙指示器1073。通过接口1065，1074，和联接它们的控制信号线1069，处理器1060和1070可以互相通信，可以询问自由时隙指示器1063，1073的状态，在第二基站单元1053的情况下可以从钟发生器1062获得定时与时标信息。

在本实施方案中，每个基站单元1052，1053起初，根据组合时间帧，用与图13实施方案类似方法先预分配一个常驻时隙分配方案。然而，图25表明基站1050可以根据用户的需要动态地改变时隙分配方案。在本实施方案中，每个基站单元1052，1053的自由时隙指示器1063，1073贮存的信息不仅是识别哪些时隙已分配给基站单元1052或1053，而且也识别出所分配的时隙中哪些已在使用(因此，反过来，哪些时隙是可用的也就知道了)。自由时隙指示器1063或1073偶然也可由其它的基站单元来查看以获得其它基站单元时隙的使用状况。

当基站单元所分配到的时隙快满了，或者接近了某种状态，它可以从其它的基站单元1052，1053请求额外的时隙资源。这种请求是在控制信号线1069上进行的，可以称为时隙转移请求。

例如，若第二基站单元1053正在或已经满了，那要它由接口1074通过控制信号线1069发出时隙转移请求消息，该消息在接口1065被接收到，它将该请求通知处理器1060。处理器1060查看它的自由时隙指示器1063，确定是否有自由时隙可用，并且可进一步考虑挂起它所支持的用户的通信要求。如果处理器1060确定它可以给出时隙而没有对自己的用户带来重大的影响，那么，它就分配一个或更多的时隙给其它的基站单元1053，为了做到这点，首先要改变它的自由时隙指示器1063，指明时隙现在已分配给其它的基站单元1053，然后在控制信号线1069上发出响应消息到第二基站单元1053，通知该单元需要额外时隙的请求已被准许，并通知它被转交来的特定时隙。

根据所收到的响应消息，第二基站单元1053调整其自由时隙指示器1073，指明对它可用的新时隙。以后第二基站单元1053使用这些时隙就像它们原来就是分配给它的一样。如果第一基站单元1052以后请求从第二基站单元1053转交时隙，那么，第二基站单元1053通常将同一个时隙反回到第一基站单元1052。第二基站1053可以在自己的用户之间完成时隙交换，以实现将这样的时隙转交回第一基站单元1052。

因此，在集成基站1050的两个基站单元1052，1053之间进行了时隙动态分配；从而允许根据用户需要使用两种不同的通信协议。每个基站单元1052，1053独立管理自己的时隙资源，但可根据要求将时隙转交给别的基站单元1052，1053。如果一种通信协议比另一种占优势，那第，系统也可提供一种优先权方案，这样，将时隙转交给两个基站单元1052，1053中的一个的请求将优先考虑。

每个接口1065，1074可包括一个独立的微处理器或微控制器，以完成控制信号的传递和时隙分配的请求与响应。

除了至此已描述过的实施方案以外，在本发明范围内，也可得到各种别的修改与变化。

例如，虽然最佳实施方案一直用两种协议来描述……即，图6的GSM协议和TDD协议……本发明的原理也可扩展到包括两个以上协议的共存，为此采用了前面描述过的同样的时间分配技术。例如，每种协议可预先分配到一个组合时间帧中的特定时隙，多个基站单元中每个(宁愿每种协议一个)使用预分配给这种协议的时隙。在这样的实施方案中，每个基站单元和同步信息联起来，包括系统钟和组合时间帧标志。

另外，除了专门描述过的那些协议外。别的使用时间分隔避免用户间冲突的协议也可使用。例如，一种具有前已描述的组合时间帧的时间分配系统可以以图6的协议作为第一种协议，以数字化欧洲无线远程通信(DECT)系统协议为第二种协议工作。DECT协议是一种现有的众所周知的协议，它采用时分多路复用技术，是在欧洲开发的，目前主要部署在欧洲。

虽然本发明已经用最佳实施方案的形式进行了阐述，还有许多修改和变化仍属于本发明的范围和利用本发明的精神。在查阅了本说明书和附图之后，本领域的普通技术人员会很清楚这样的一些修改或改变是属本发明的范围。因而，认作这些变化和改变在所附的权利要求的范围以内。

Claims (37)

1．一种通信系统，包括：

用于时分多址的第一种协议，该协议包括第一组时隙；

用于时分多址的第二种协议，该协议包括第二组时隙；和

按照所说的第一种协议或第二种协议进行有选择地通信的装置。

2．根据权利要求1的通信系统，其中所述的第一组时隙的每个时隙的持续时间等于所述的第二组时隙的整数个时隙。

3．根据权利要求1的通信系统，其中所述的第一种协议是时分双工协议，第二种协议是频分双工协议。

4．根据权利要求1的通信系统，其中所说的第二种协议是GSM协议。

5．根据权利要求1的通信系统，其中所述的第一组时隙和第二组时隙合起来构成组合时间帧。

6．根据权利要求1的通信系统，进而包括一个集成基站，所述的集成基站包括配置成按照所说的第一种协议工作的第一基站单元和配置成按照所说的第二种协议工作的第二基站单元。

7．根据权利要求6的通信系统进而包括在所述的第一基站单元和第二基站单元之间的同步信号。

8．根据权利要求6的通信系统，其中所述的集成基站包括一台GPS接收机。

9．一种通信系统，包括：

第一基站单元，所述的第一基站单元是在第一蜂窝区中按照用于时分多址通信的第一种协议工作的；

第二基站单元，所述的第二基站单元是在至少与所述的第一蜂窝区部分覆盖的第二蜂窝区中按照用于时分多址通信的第二种协议工作的；和

一种从第一基站单元联到第二基站单元的同步信号，由此，使得用所述的第一种协议在第一基站单元与用户站之间的第一种通信同使用第二种协议在第二基站单元与用户站之间的第二种通信是协调好，以便避免所述的第一种通信与第二种通信之间的冲突。

10．根据权利要求9的通信系统，其中所说的第一基站单元和第二基站单元是并列的。

11．根据权利要求9的通信系统，其中所说的第一基站单元和第二基站单元至少共同使用一个公共天线。

12．根据权利要求9的通信系统进而包括一台联到一台钟发生器的GPS接收机，所述的钟发生器输出所述的同步信号。

13．根据权利要求9的通信系统，其中所说的第一种协议是时分双工协议，所说的第二种协议是频分双工协议。

14．根据权利要求13的通信系统，其中所述的第二种协议是GSM协议。

15．根据权利要求13的通信系统，其中所说的第二基站单元在第一频段上发送和在第二频段上接收，其中所说的第一基站单元在至少部分覆盖所述的第一或第二频段的第三频段上发送和接收。

16．根据权利要求9的通信系统，其中所说的第一基站单元和第二基站单元在同一个频段上通信。

17．一种通信方法包括以下步骤：

规定第一组时间帧，每个包括第一组时隙，

规定第二组时间帧，每个包括第二组时隙，其中所述的第一组时隙与第二组时隙临时性地重叠；和

在给定时间内，在所说的第一组时隙和第二组时隙中的仅仅一个时隙上进行选择性地通信。

18．根据权利要求17的方法，其中所说的在给定时间内，在所说的第一组时隙和第二组时隙中仅仅一个时隙上进行选择性地通信的步骤包括以下几步：在所说的第一组时隙的第一时隙中进行时分双工通信，和在所说的第二组时隙的第二时隙中进行频分双工通信。

19．根据权利要求18的方法，其中所述的时分双工通信这一步包括用扩谱格式发送第一消息，其中所说的频分双工通信这一步包括用GSM格式发送第二消息。

20．一种通信系统包括：

第一基站单元按照第一种协议工作，从而在时隙中进行在第一组用户站与所述第一基站单元之间的通信并且使用频分双工技术，所述的第一基站单元在第一频段上发送和在第二频段上接收；

第二基站单元按照第二种协议工作，从而在第二组用户站与第二基站单元之间的通信是用时分双工完成的，所述的第一基站单元至少在所说的第一频段和第二频段之一上发送与接收；和

一种在所述的第一基站单元和第二基站单元之间的同步信号。

21．根据权利要求20的通信系统，其中所说的第一基站单元以GSM格式发送与接收消息。

22．根据权利要求20的通信系统，其中所说的第二基站单元以扩谱格式发送与接收消息。

23．根据权利要求20的通信系统进而包括一台GPS接收机。

24．在一种通信系统中，通信定时结构包括：

组合时间帧序列；

在每个所说的组合时间帧中，第一组时隙，每个时隙是第一种预先规定的持续时间；在每个所说的组合时间帧中，第二组时隙，每个时隙具有第二种预先规定的持续时间。

25．根据权利要求24的定时结构，其中所说的第一时隙和第二时隙的相对定位在所说的每一种组合帧中是相同的。

26．根据权利要求24的定时结构，其中所说的第一时隙是与第一种通信协议有关，第二时隙是与第二种通信协议有关。

27．根据权利要求26的定时结构，其中所说的第一种通信协议是时分双工协议，第二种协议是频分双工协议。

28．根据权利要求27的定时结构，其中所说的第二种通信协议是GSM协议。

29．根据权利要求25的定时结构，其中所说的第一种预先规定的持续时间是两倍于第二种预先规定的持续时间。

30．一种通信方法，包括以下步骤：

在第一频段上，从第一基站单元发送第一种基站至用户的消息到第一用户站；

在第一用户站上接收所述的第一种基站至用户的消息；

在至少部分地覆盖所述的第一频段的第二频段上从第二基站单元发送第一种用户至基站的消息到第二基站单元；

在第二基站单元上接收所述的第一种用户至基站的消息；

在第二频段上，从第二基站单元发送第二种基站至用户的消息到第二用户站；

在第二用户站上接收所述的第二种基站至用户的消息；

在与第一频段隔开并有区别的第三频段上，从所述的第一基站发送第二种用户至基站的消息到所述的第一基站单元；和

在所述的第二基站单元上接收第二种用户至基站的消息。

31．根据权利要求30的方法，其中所说的第一种用户至基站的消息和第二种基站至用户的消息是作为扩谱消息发送的，所说的第一种基站至用户的消息和用户至基站的消息是作为窄带消息发送的。

32．根据权利要求30的方法，其中所说的第一基站单元和第二基站单元是并列的。

33．根据权利要求30的方法，其中所述的第一种基站至用户的消息和第二种用户至基站的消息是按照GSM协议发送的。

34．根据权利要求30的方法，其中所述的第一频段是完全包含在第二频段内。

35．在一种通信系统中，通信的定时结构包括：

持续时间为18．46毫秒的组合时间帧；

在所述的组合时间帧中的第一组时隙，所述的第一组时隙的每个支持半双工GSM通信线路，与位于不同的频段上第二种半双工GSM通信线路对应；和

在所述的组合时间帧中的第二组时隙，第二组时隙的每个具有两倍于第一组时隙的一个的持续时间，所述第二组时隙的每个支持两个半双工时分通信线路。

36．根据权利要求35的定时结构，其中所述的两个半双工时分通信线路合起来构成一个全双工时分通信线路。

37．根据权利要求35的定时结构，其中所述的第一组时隙的每个持续时间为约576．92微秒，第二组时隙的每个持续时间为约1153．125微秒。

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