CN1284221A - 采用用户台/无线电基站超帧对准的s－cdma固定无线环路系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种运行一个具有一个主机单元(RBU－12)和多个用户单元(SU－14)的同步码分多址(S－CDMA)射频通信系统的方法。这种方法包括下列步骤:定义一个超帧包括三个数据帧;根据从主机(RBU－12)接收到的一个定时校准参数将用户(SU－14)的接收机和发射机的定时与超帧边界对准。超帧边界相应于帧＃1的同步段开始的前一刻,在到达SU－14的接收机(Rx40)时实际上受到(D1=d1+d2+d3)的时间延迟。在将发送的数据帧与超帧边界对准的步骤期间,RBU－12与SU－14在一个异步副信道上相互通信。在对准过程完成时,通信转到一个同步通信信道上进行。

Description

采用用户台/无线电基站超帧 对准的S-CDMA固定无线环路系统

本发明与无线本地环路系统有关，具体地说与提供一个无线电基站与多个用户台之间的语音和数据通信的固定无线环路系统有关。

按照传统的定义，本地环路是将用户居地接至中心局交换机的那部分网络。然而，这是一个广义的定义，随着网络通过数字环路承载和数字交叉连接扩展到本地环路就不再成立。对于本发明来说，将本地环路看作从用户房屋至网络内连接点的连接，而不管其连接的性质。

迄今，本地环路大多数还是基于铜线配置，辅以对远地区域或不利铺设地带的微波无线电链路。前十年来，纤维光学显著地侵入了本地环路(也称为“接入”网)，一直到达很接近用户居地和建筑物的程度。基于Sonet的接入网将光纤铺设到建筑物路边。这些采用光纤的解决方案在具有大量客户的城市/大都会区域可以高可靠和低成本地提供带宽很大的服务。事实上，大多数美国的接入提供商都已采用这种基于光纤的设施为美国的商业客户提供接入服务。

基于铜线和光纤的解决方案虽然在许多情况下都是很经济的，但是仍有一些缺点。

例如，在一个没有一个现有网络设施的区域内，建立一个新的网络是很费时间和花费的。费用主要是在动力上、在权利(道路或地面的使用权)的获得上和在电子设备(基于光纤的接入设备)上。整个过程是非常缓慢的，因为涉及到获取道路使用权和实施所需的架空和/或地下施工等范围相当大的各方面努力。而且，在有昂贵但很拥挤的现有设施的地区，由于已经充斥了管道和电缆，要增加容量通常是非常昂贵的，有时候不对整个系统升级是不可能增加容量的。此外，有线的解决方案在成本上对距离是很敏感的，本来就不适合客户稀少/分散的地区。有线网也不适合重新部署，在客户搬移时就要浪费布线资源。无线网在紧急情况下也不能迅速部署。

所谓“固定无线环路”或者说FWL是指一种基于固定无线设施的本地接入。然而，通常就更广的“无线电接入”而言它也结合了提供有限移动能力的方案。无论是采用何种无线电技术，所有的固定无线或无线电接入系统都利用无线装置为用户提供网络接入。

概括地说，固定无线方案主要有以下三类：

主要基于现有模拟蜂窝系统，如北美的AMPS或北欧国家的NMT，的国家蜂窝系统；

主要基于采用数字TDMA时分双工技术的欧洲DECT标准的固定无绳系统；以及

专为固定无线应用设计的定制系统。

属于最后一类的一些传统的系统是模拟的微波点对多点系统。近来所部署的系统工作在较高的频率，采用了一些数字技术。这些系统可以从类似的蜂窝技术得出，但并不是基于任何现有所达成一致的标准。

这三种主要的固定无线系统中还没有哪种方案明显优于其他方案的。如果对系统运营商的主要需求是提供服务质量不成问题的面向语音的服务，那么一个固定蜂窝系统通常就很适当，甚至是所希望的，因为设备的成本比较低。对于密度很高的市区情况，可能DECT解决方案是所希望的，因为它的承载负荷容量大和具有皮可(pico)蜂窝体系结构。微波解决方案对于人口稀少地区是最佳的。定制系统在许多情况下都工作得很好，具有最好的总体质量和所要求的功能，然而似乎昂贵了一些，至少对于目前这段时期来说是这样。

处在经济发展中的大多数居民消费者主要感兴趣的还是适当的语音服务。然而，大多数商业客户除了语音外还需要能得到数据和传真服务。随着家用计算机和互联网接入的日益普及，为在家的居民消费者提供高速数据服务的需求也逐渐增大。这样，就总的趋势来说，将要求为所有客户，无论是居民还是办公人员，提供高质量的语音和数据服务。

在同步CDMA(S-CDMA)固定无线环路系统中所出现的一个问题是寻求系统主机收发信机与各个远地或用户收发机之间的最佳定时。如果定时不是最佳，通信效率就不高，从而可能导致总系统容量的减小。

因此，本发明的第一个目的和优点是提供一种经改善的固定无线环路系统，这种系统可以满足上述和其他需要和要求。

本发明的另一个目的和优点是提供一种经改善的固定无线环路系统，这种系统在运行时使用户单元在超帧边界处与系统主机定时同步。

采用按照本发明的实施例所设计的方法和设备可以克服上述和其他问题，实现本发明的目的。

按照本发明，所揭示的运行具有一个主机收发单元和多个用户收发单元的同步码分多址(S-CDMA)射频通信系统的方法包括定义一个超帧包括N个序贯数据帧的初始步骤。在优选实施例中，N等于3。对于一个获准接入主机收发单元的用户收发单元，下个步骤是接收主机收发单元所发送的数据帧和将本用户收发单元的接收机定时和发射机定时与所接收的帧的超帧边界初始对准。然后，利用初始定时对准从用户收发单元向主机收发单元发送数据帧。这种方法的再下个步骤是在主机收发单元检测所发送的数据帧到达时间与超帧边界之差，然后将一个定时校准参数，最好是用码元数表示，从主机收发单元发送给用户收发单元，以便将所发送的数据帧与超帧边界对准。

接收和发送数据帧的步骤发生在一个异步副信道上，本发明还包括将用户收发单元与主机收发单元之间的通信从异步副信道转至一个诸如同步话务信道那样的同步通信信道的步骤。

定义一个超帧包括N个序贯数据帧的步骤规定在从主机收发单元至用户收发单元的方向上超帧的第一帧具有一个同步段，这个同步段与超帧内其余N-1个数据帧的同步段都不同。初始对准的步骤包括检测超帧的第一帧的同步段的步骤。

这种方法还包括利用时隙ALOHA协议从一个超帧对准的用户收发单元向主机收发单元发送一个消息的步骤。这一步骤发生在一个同步副信道上，使得用户收发单元能获得一个通信信道，进行语音或数据呼叫。

本发明的上述功能和其他功能从以下结合附图所作的详细说明中可以看得更为清楚。在这些附图中：

图1为按照本发明设计的一个同步DS-CDMA固定无线通信系统的简化方框图，这个系统具有一个无线电基站(RBU)和多个收发机或用户台(SU)，RBU向这些SU发送一个副信道，而且也接收由这些SU本质上是异步发送的副信道；

图2为图1所示系统的频率分配的例示图；

图3A和3B为分别例示正向链路信号路径和反向链路信号路径的方框图；

图4为图1所示RBU和SU的较为详细的方框图，图中还例示了各种系统时间延迟；

图5A为总系统定时图，图中还例示了各种时间延迟；

图5B为示出各种RBU和SU延迟的示意图；

图6为例示SU发射机与接收机定时同步的定时图；以及

图7为例示SU发射机码元滑移操作的定时图。

现参见图1，图中，介绍本发明的一个优选实施例设计的固定无线系统(FWS)10，它是一个基于数字无线电技术的定制系统。具体地说，FWS10利用基于直接序列扩频的CDMA技术通过空间链路为用户提供本地接入。这种系统可以提供高质量、高可靠的服务，而且在成本上很可以与有线方案竞争。FWS10的谱利用率很高，因此能以有限的可用带宽提供良好的有线质量的服务。大的动态范围使FWS10能以超微、微或小蜂窝体系结构部署，十分经济地满足大都会、市区和郊区通信的各种特殊需求。

FWS10的一些重要属性包括：以32Kbps分发的有线语音质量；吞吐量为32/64Kbps的高数据和传真应用吞吐量；能很好耐受噪声和侵入的高可靠性服务；安全的空间链路；以及支持诸如优先级别/应急呼叫之类的增强业务，无论是对于入站还是出站。

FWS10具有是采用传统的异步CDMA技术的三至五倍的容量，是当前采用的时分多址(TDMA)技术的三至七倍，因为它能采用频率再用方式工作。

FWS10是一个同步CDMA(S-CDMA)通信系统，从一个无线电基站(RBU)12为多个收发单元(这里称为用户或用户台SU)14的正向链路(FL)传输都是时间对准的码元和码片(chip)，而这些SU14工作时接收FL传输，同步到其中之一的传输上。每个SU14也在一个反向链路(RL)上向RBU12发送一个信号，以便同步它向RBU12传输的定时和可以进行通常的双向通信。FWS10适合用来实现RBU12和SU14之间传送语音和/或数据的电信系统。

SU14形成用户住所设备(CPE)的一部分。CPE还包括一个网络终接单元(NTU)和一个不间断电源(UPS)，这在图1中都未示出。

RBU12包括产生多个在图1中未示出的用户信号(USER-1至USER-n)和一个连续发送的同步副信道(SIDE-CHAN)信号。这些信号各有一个指配的相应pn扩频码，经它调制后送至具有无线12b的发射机12a。在发送到FL上时，各路传输都经正交相位调制，而SU14假设都包括适当的相位解调器，用以得出同相(I)和正交(Q)分量。RBU12能发送多个频率信道。例如，每个频率信道包括最多达128个编码信道，中心频率在2GHz至3GHz的范围内。

RBU12还包括一个接收机12C，它的输出端接至副信道接收机12d。副信道接收机12d接收来自接收机12c的扩频信号、比例因子信号和副信道扩频pn码。其中后两个信号来自RBU处理器或控制器12e。比例因子信号可以是固定的，也可以随在反向信道上发送信号的SU14的数目自适应地改变。副信道接收机12d输出一个检测/没检测信号送至RBU控制器12e，指示是否检测到来自SU14之一的传输，还输出一个功率估计值X，情况将在下面说明。读/写存储器(MEM)12f与RBU控制器12e双向连接，用来存储系统参数和其他信息，例如SU定时相位信息和功率估计值。

网络接口单元(NIU)13将RBU12接至公众网，如公众电话交换网(PSTN)13a，所经过的模拟或数字干线适合与本地公众网配合。RBU12通过E1干线接至NTU13，通过同轴电缆接至它的共用天线12b。SU14通过无线电接口与RBU12通信，如上所述。

此外，FWS10具有一个单元管理系统EMS(未示出)，为NIT13和RBU12提供操作、管理、维护和配备(OAM&P)功能。EMS的作用并不与理解本发明有多少关系，因此不再详细说明。

NIU13是系统10与公众网的接口，其主要作用是提供公众网所要求的专用协议和信令。这些协议可以随国家和用户而改变，甚至可能随网络内的连接点不同而不同。

在本发明的一个优选实施例中，NTU13可以利用每个RBU12一至四个E1连接接至最多15个RBU12，用四个E1连接可以满足一个满负荷的RBU12的需要。此外，每个NIU13的规模可以高达为例如10，000个用户服务。每个E1干线上的时隙16用来传送NIU13与所连接的RBU12之间控制信息，以及传送发至和来自控制EMS的信息。协议是基于HDLC格式，为增强RBU-NIU通信作了优化。

NIU13提供的具体功能包括：对RBU12进行初始化；准备发至SU14的拨号音和DTMF；建立和拆除语音和数据呼叫；维护呼叫情况记录(CDR)数据；HDLC协议(对RBU链路控制处理器的数据链路协议)；计费系统接口；振铃和挂机/摘机检测的共路信令(CCS)；在NIU、RBU和SU中的双占用检测；呼叫优先权管理；对进行中的呼叫的信道重新指配；检测拍叉簧信号以提供普通老式电话业务(POTS)服务和增强的POTS呼叫功能；32/64 Kbps速率改变的初始化；投币电话能力(12/16KHz音检测，线路反接)；优先和紧急号码呼叫；适配国家专用接口，如E&M、R1、R2、R2变型和C7；以及系统模块化：对于线路和干线方模拟/数字均可选。

SU14的普通工作模式是采用遵从ITU-TG.721标准的ADPCM编码的压缩语音模式。这长途质量，每当与RBU12建立一个非X.21信道(在由EMS／NIU提供时事先配置X.21信道)时，采用默认的32Kbps业务。这些32Kbps信道如果有必要的话可以用于高达9600b/s的语音频带数据。在由于检测到传真/调制解调器启动音而信道速率跳到64Kbps的PCM编码的语音/数据时，至少33.6Kbps的传真和调制解调器速率是可能的。

SU-RBU空间链路提供一个独立的2.72MHz(包括保持带为3.5MHz)信道，在每个方向上分隔91MHz或119MHz的带宽。标称工作频谱为2.1-2.3GHz或2.5-2.7GHz。然而，这个系统设计成频率可以从1.8GHz改变到5GHz，如果按ITU283.5规范保持发射与接收频率之间的谱屏蔽和隔离的话。按照ITU 283.5规范，总共可以有96对频率，如图2所示。例如，RBU12可以用3′频带发射和用3频带接收，而SU14用3频带发射和用3′频带接收。

RBU12能用2.72MHz带宽128个同时的34Kbps信道，从而谱效率为1.6bit／Hz。在这个总容量中，8个信道由FWS10使用，而另外的每个信道2Kbps为系统开销。因此，实际业务承载容量为120个32Kbps信道。

FWS10的谱效率是常规CDMA系统的三至五倍，主要是因为FWS采用的是双向同步CDMA。那些具有竞争性的系统，包括基于IS-95的，都是异步的，或者只在一个方向上是同步的。双向同步使得FWS10可以采用接近正交的扩频码，从而获得最大可能的数据承载容量。

无线电辐射随着在空间传播的距离的增大而能量减小。为了保证来自远地用户的接收信号能量不致被附近用户的完全压制，RBU12对各SU14的功率进行控制。在本优选实施例中，只有反向信道的功率(从SU14发至RBU12的功率)受RBU12控制。功率控制主要在SU14初始化时设置。

以后的功率调整并不频繁，只是在环境条件改变时进行。通过与一个所要求的功率电平相比较进行增量调整直到达到所要求的电平来实现闭环功率控制。

正向信道的功率控制并不需要，因为每个SU14所接收的信号总处在某个电平。因此，RSU12只需要保证最远的SU14所接收的信号强度足以满足它的应用。

并不是总希望距离延长。在人口稠密的市区甚至是近郊住宅区，需要以如下所述的蜂窝体系结构来部署系统。为了降低扇区之间和小区之间的干扰，总的来说要限制RBU的覆盖距离，而且有选择地指向一些特定方向。这样的距离控制可以通过在RBU12采用一个定向共用天线12b和控制总的RBU功率来实现。

在SU14中的一个检测到摘机(用户拿起电话)时，它就在六个反向同步副信道之一上以有隙ALOHA方式发出一个呼出请求，这个副信道是随机选取的。RBU12对这个请求进行处理，如果有一个有效信道可用，就向SU14发送一个呼出应答，其中含有这个有效信道(正向和反向)的代码。同时，RBU12开始在新激活的信道上发送正向副信道数据，并且在给定时间发送有效呼叫数据。收听正向副信道的SU14接收到有效信道指配后，就在一个超帧边界切换到有效代码。然后，SU14开始接收副信道数据和其后的有效呼叫数据。

在NIU13接收到对本地环路内的一个SU14的呼入时，就通过E1链路通知RBU12。RBU12首先进行检查，确定所期望的SU14是否忙。如果不忙，RBU12就在正向副信道上向这个SU14发送一个消息，这个消息含有有效信道的代码。于是，呼叫处理就以与上面所讨论的呼出处理相同的方式继续进行。

如果所有信道都忙，而NIU13接收到一个对一个不忙的SU14的呼入，它就向主叫方提供一个用户忙音，除非被叫SU具有优先入站接入(诸如医院、消防站、公安机关)，在这种情况下，NIU13指令RBU12停止优先权最低的呼叫，为被叫SU14释放出一个信道。类似，如果有一个SU14发起一个业务请求，而没有一个业务信道是开放的，于是RBU12在一个临时业务信道上提供一个拨号音，接收所拨的号码。如果所拨的号码是一个应急号码，RBU12就停止一个优先权最低的呼叫，释放出一个业务信道，将这个自由信道接至SU14。如果被叫号码不是一个应急号码，SU14就会得到一个特殊的忙音，指示是一个“等待服务”条件。

以上说明的是FWS10的总体结构和能力，下面将给出本发明的详细说明。

在一个真正的S-CDMA系统中，要求出现在RBU12的输入端上的每个信号是与RBU的主定时对准的定时相位(即子码片、半码片和全码片)。在本发明的这个优选实施例中，S-CDMA要求扩展到包括帧和超帧。因此，出现在RBU12的输入端上的每个用户信号是与RBU的主定时对准的定时相位、半码片、全码片、帧和超帧。超帧对准是通过RBU12与各个SU14之间的异步通信动态地实现的。RBU12以FWS10内每个要联机的SU14启动一个2步骤过程。第一个步骤是SU14实现与RBU的发送信号超帧对帧。RBU至SU的链路称为“正向链路”，而SU至RBU的链路称为“反向链路”。

SU14通过搜索进入的数据和确定RBU12装入每个帧的开始部分的两个时间对准的5码元同步码(总标为S)来同步到RBU的发送信号上。这个同步完成后，SU14继续搜索，直至发现三个依次含在 S、S、S(S为S的逻辑逆)的相继帧。然而，在反向链路上没有 S，因为在系统参数的限制下并不需要它。此时，SU14就建立了它自身的超帧边界。由于硬件和RF路径延迟，SU14的超帧边界通常要从RBU的超帧边界延迟几个码元的时间。随着SU的接收超帧定时的建立，SU14通过反向链路向RBU12发送一些帧。起初，SU14将发射机超帧边界从接收机超帧边界延迟一个量，使SU14的信号与RBU12超帧对准，犹如RF路径延迟为零的情况(即，RBU12与SU14之间的物理距离为零米)。

这个2步骤过程的第二个步骤是RBU的接收机内的电路对进入的数据进入搜索，找出同步码。由于硬件和RF路径延迟，超帧边界将再次延迟几个码元的时间。发现同步码后，RBU12计算出RBU12与SU14的超帧边界之间的码元延迟数N。利用这个偏移量，RBU12命令SU14将它的发射信号延迟N个码元。在FWS10内RBU12与SU14之间允许的最大直线距离最终使N限制为：0≤N≤15，虽然在其他实施例中最大延迟可以大于或小于15个码元。这个操作驱使在RBU12内这两个超帧边界在时间上重合。此时，完成了与这个SU14的超帧对准，于是与SU14的通信从异步转为同步。对于每个要联机的新的SU14，RBU12同样都执行这个2步骤过程。

现在结合图3A、3B和4详细说明建立S-CDMA FWS10超帧对准的过程。无论RBU12还是SU14都包括各种模拟、数字和RF硬件，它们在天线12b和14a的配合下进行工作。

来自PSTN13a的呼入通过NIU13送至每个信道64Kbps的E1干线13b，再送至驻留在RBU内的E1接口20。E1接口20可选地执行A-LawADPCM算法，将64Kbps信道压缩成一个32Kbps信道置于一个PCM公共通路21的时隙。如果不用A-Law ADPCM压缩，64Kbps信道分裂成两个32Kbps信道置于PPCM公共通路21上。在这个优选实施例中，RBU12能容纳多达128个32Kbps信道，而每个SU14能容纳多达四个32Kbps。PPCM公共通路在帧同步信号(FrameSync)20a的配合下工作。帧同步信号20a表示每16ms产生一个的主定时脉冲。所有发至和来自RBU12的呼叫都通过PPCM公共通路21和E1接口20。对于是一个呼入的情况，信号加到一个基带合并器(BBC)22上，再通过D/A变换器24和发送射频前端(RFFE)26送至天线12b，传输给SU14。在SU14，呼入信号由天线14a接收，加到接收RFFE34，再通过A／D36和解调器38送至接收机40。SU14包括一个用户线路接口电路(SLIC)42，它将脉冲编码调制(PCM)公共通路41接至网络终端单元(NTU)52。在相反方向上，NTU52发起的呼叫通过SLIC42和PCM公共通路41送至发射机44，再通过调制器46、D／A变换器48和发送RFFE50，信号加到SU天线14a上。信号被RBU的天线12b接收后加到接收RFFE28上，再通过A/D变换器30、解调和同步单元32、PPCM公共通路21后送至E1接口20，经E1干线13b之一和NIU13接入PSTN13a。

RBU12控制整个FWS10的主定时。贯穿FWS10的定时是以在PPCM公共通路21上产生的周期性定时脉冲，即FrameSync信号20a，为基准的。FrameSync信号20a的选通脉冲指定在PPCM公共通路21的输入/输出端上的一个新的数据帧的开始。如前面所述，在FWS10中，所有数据组成一系列长度相等的分组，称为帧，而这些帧再组合成超帧，例如三个帧组成一个超帧。

一种在这里推荐的帧结构如表1所示。每个帧有340个码元，一个码元的持续时间为47.4微秒。

表1：帧结构

码元位置    内容

4-0         同步码，S或 S

84-5        数据段#1

89-85       控制字节#1，C1

169-90      数据段#2

174-170     控制字节#2，C2

254-175     数据段#3

259-255     控制字节#3，C3

339-260     数据段#4

在这个推荐的实施例中，采用了3/4率收缩比特方法，因此得出每帧544个比特。

在图4中标示了各种延迟di。这个延迟表示数据在流过FWS10时所产生的时间延迟。可以看到，d1、d3、d4和d5都是硬件延迟，具有已知的值，是不随时间改变的。然而，延迟参数d2是RF路径延迟，不是固定的。总的来说，d2的值取决于两个因素。第一个是SU天线14a离RBU天线12b的物理距离，它在SU14安装在一个给定的地理位置后是不变的。第二个是RBU12和SU14之间任何给定时间存在的本地环境条件。这些环境条件往往是动态改变的，因此，对于FWS10内的每个SU14来说正向/反向链路延迟各不相同。

所以，为了建立S-CDMA FWS10的超帧同步，RBU12动态地调整各个SU14的定时，使得所有的SU在RBU12的输入端帧对准。

所有SU14的主定时都用FrameSync信号20a控制。在通常的系统操作期间，RBU12向SU14发送一个消息，而SU14回答RBU12。

FWS10中最大的数据单位是超帧，由三个表1所示帧组成。一个超帧构造成在正向链路上帧#2和#3具有含S的同步段，而帧#1含有S(其中S为S的逻辑逆)。然而，在反向链路上，所有三个帧在各自的同步段内都含有S。

考虑RBU12通过正向链路向SU14发送一个消息的情况。假设，在整个超帧对准过程完成前，RBU12与SU14一直在一个异步副信道上相互通信。在时间上与帧#1的同步段开始点相应的超帧边界在到达SU14的接收机(Rx40)时实际上已延迟了D1=d1+d2+d3。

为了图示FWS10的时间延迟情况，下面来看图5A和5B。由于延迟d2主要是距离的函数，SU14必需能找到超帧边界，而无论SU-RBU距离(和当前的环境条件(见图5B))如何。SU的Rx40包括一个称为同步检测器(SyncDet)40a的电路。因为SU14并不知道超帧边界在哪里，所以有一个状态机对整个进入的比特流，直到发现相互相隔恰好一帧的 S、S和S。发现后，SU14就“同步”到正向链路上。于是，SU14产生它自己的超帧脉冲，RxSuperFrm(也示于图6)，它标出了接收超帧的边界。

然后，SU14通过反向链路对RBU12进行应答。从SU14向RBU12发送的数据产生的时延为D2=d4+d2+d5。由于d2就各SU14来说是不同的，因此在RBU12的输入端上各SU的超帧边界的位置就是不同的。然而，由于系统的功率限制，2·d2(即来回双程RF路径延迟)具有一个最大值，例如为15个码元。虽然d2对于不同的SU14是不同的，但其他延迟都是固定的，而且是已知的。因此，SU14首先发送一个相对接收超帧延迟的超帧，使得出现在RBU12的输入端上的SU信号在RF路径延迟如果是零的情况下是与RBU的主定时对准的超帧。这个定时滑移值是M个码元，提供了对获得超帧对准所需的码元延迟数的第一估计值。最多，偏离对准15个码元的时间。RBU的解调/同步块32含有通过搜索进入的帧内的同步码S来确定超帧边界的电路。在信噪比适当的环境中，同步码处在离开始点延迟0至15个码元处，这取决于RBU12与SU14之间的直线距离。一旦发现了超帧边界，RBU的解调/同步块32就计算出一个参数X，它是RBU所接收的超帧与由PPCM公共通路21指定的超帧的时间差，以码元计。

在超帧对准的S-CDMA FWS10中所要求的是使SU14的发射机延迟它的数据，驱使参数X为零。RBU12通过向SU14发送一个新的消息，命令SU14将它发送的数据延迟M+X个码元来实现这个目的。

现在参见示出SU14对RBU12的命令进行响应的图6和7。应注意的是，这里所说明的同样操作也用来执行首先滑移M个码元。SUl4所执行的第一个步骤是驱使它的RsCP(接收时钟)和TsCP(发送时钟)至最小相位差。每个码元有256个TsCP和RsCP。由于相位差不能真正减小到零，因此RsCP和RxSuperFrm相对于TsCP的真正边缘，总是有些不确定(阴影区)。然而，在TsCP的下降沿处RxSuperFrm是稳定的是保证的。因此，发射机44在TsCP的下降沿选通这个脉冲作为RxPulse_R。在TsCP的下个上升沿处，将信号iRxSoftFound_R确定为高电平，用以表明发射机44已经发现接收机40的超帧边界。标为CntReg_R的计数器在这点开始从零计数。这个计数器每计256表示一个码元时间，而由另一个计数器DelagCat_R对码元进数。此时，有一个寄存器SymbolDelay_R保持有前面所讨论的值M+X。在DelayCnt_R=SymbolDelay_R时，就确定是发射机44的超帧边界。再来看图5A，这相应于SU Tx的定时(经调整的)。对于不同的路径延迟，RBU Rx(经调整的)超帧边界因此同样使RBU Tx边界得到匹配。

此时，超帧对准的S-CDMA通信就在RBU12与SU14之间建立，使SU14能在与E1接口20的E1干线的定时关联的超帧边界处开始和停止它的传输。于是，RBU12与SU14之间的通信就能从异步副信道转到一个采用指定PN扩频码的同步信道上。在本优选实施例中，首先为SU14指配一个没有使用的业务信道，对RBU12与RU14之间的通信进行测试。如果测试通过，SU14就放开业务信道PN码，开始监视一个正向同步信道，以检测来自RBU12的消息，例如一些页面。在要进行呼叫时，SU14利用时隙ALOHA技术在多个反向同步副信道之一上发出请求，情况将如下面所述。

对于每个在系统内联机的SU14同样重复这整个过程。联机后，SU14将正确的定时和功率控制信息存入一个非易失存储器，以备以后SU14失去与正向链路同步时使用。

上述超帧对准过程的优点是使反向同步副信道能按时隙ALOHA协议操作。可以证明，时隙ALOHA协议在效率上将近是只要两个发射机之间在传输中有少数几个码元交叠就会引起冲突的标准ALOHA多址协议的两倍。在本发明采用的有隙ALOHA技术中，所有的SU14都是超帧对准的，唯一可能发生冲突的是在一个超帧的开始处。

在这种方法中，有若干个专用PN码(例如是6个)用来为RBU12提供同步接入或副信道。在某个SU14电话机摘机时，如果这个SU已经如上述那样与系统同步，那么这个SU14就随机地从同步副信道中选择一个，在适当的超帧时间边界开始传输(假设这些同步副信道都以有隙ALOHA方式操作)。SU14发送一个有三个帧的突发串(即一个超帧)，请示分配一个有效信道，然后，SU14等待一段时间，使RBU12可以接收这个请求，进行判读和响应。这段等待时间例如可以是32毫秒量级。如果在这段时间内没有响应，SU14就认为在这个超帧时隙期间有另一个SU已试图用同样的副信道，从而引起冲突。于是，SU14再等待随机个超帧后再发送另一个超帧对准的突发串。在这个优选实施例中，SU14还可以再随机地选择用以试图接入的副信道，从而进一步减小再冲突的概率。这个过程一直重复到从RBU12接收到一个肯定的答覆。此时，SU14得到命令，转到一个特定的有效正向和反向信道的PN码对，开始接收和发送。

虽然以上说明中列举了码元、延迟、比特和码元率等具体数字，但可以理解这些都是示例性的，并不是说对本发明的实现有所限制。

因此，虽然本发明是结合本发明的优选实施例具体进行说明的，但对于熟悉本技术领域的人员来说，所有根据本发明的精神实质无论在形式上还是细节上的各种改动都是显而易见的，因此都属于本发明的专利保护范围。

Claims (20)

1．一种运行一个具有一个主机收发单元和多个用户收发单元的同步码分多址(S-CDMA)射频通信系统的方法，所述方法包括下列步骤：

定义一个超帧包括N个序贯数据帧；

为一个获准接入主机收发单元的用户收发单元接收主机收发单元发送的数据帧，并将本用户收发单元的接收机定时和发射机定时与所接收的帧的超帧边界初始对准；

利用初始定时对准从用户收发单元向主机收发单元发送数据帧；

在主机收发单元检测所发送的数据帧到达时间与一个超帧边界之差；以及

从主机收发单元向用户收发单元发送一个定时校准参数，以便将所发送的数据帧与超帧边界对准。

2．一种如在权利要求1中所提出的方法，其中所述定时校准参数用码元数表示。

3．一种如在权利要求1中所提出的方法，其中所述接收和发送数据帧的步骤发生在一个异步副信道上，而所述方法还包括将用户收发单元与主机收发单元之间的通信从异步副信道转到一个同步通信信道的步骤。

4．一种如在权利要求1中所提出的方法，其中N等于3。

5．一种如在权利要求1中所提出的方法，其中所述定义一个超帧包括N个序贯数据帧的步骤规定在从主机收发单元至用户收发单元的方向上超帧的第一帧具有一个同步段，这个同步段与超帧内其余N-1个数据帧的同步段都不同，而其中所述初始对准的步骤包括检测超帧的第一帧的同步段的步骤。

6．一种如在权利要求1中所提出的方法，所述方法还包括利用有隙ALOHA协议从一个超帧对准的用户收发单元向主机收发单元发送一个消息的步骤。

7．一种具有一个主机收发单元和多个用户收发单元的同步码分多址(S-CDMA)射频通信系统，所述主机收发单元与用户收发单元利用各包括N个序贯数据帧的超帧进行通信，所述用户收发单元各包括一个接收主机收发单元发送的数据帧的接收机和将所述接收机的定时和一个发射机的定时与所接收的帧的超帧边界初始对准的装置，以便利用初始定时对准向主机收发单元发送数据帧；所述主机收发单元包括检测所发送的数据帧到达时间与超帧边界之差、向所述用户收发单元发送一个定时校准参数以便将所发送的数据帧与超帧边界对准的装置。

8．一种如在权利要求7中所提出的系统，其中所述定时校准参数用码元数表示。

9．一种如在权利要求7中所提出的系统，其中所述用户收发单元的对准发生在一个异步副信道上，而所述用户收发单元与所述主机收发单元之间的通信随后从所述异步副信道转到一个同步通信信道。

10．一种如在权利要求7中所提出的系统，其中N等于3。

11．一种如在权利要求7中所提出的系统，在从所述主机收发单元至所述用户收发单元的方向上一个超帧的第一帧具有一个同步段，所述同步段与所述超帧内其余N-1个数据帧的同步段都不同，而其中所述初始对准的装置包括检测超帧的第一帧的同步段的装置。

12．一种如在权利要求7中所提出的系统，其中一个超帧对准的用户收发单元包括利用有隙ALOHA协议向所述主机收发单元发送一个消息的装置。

13．一种运行一个具有一个无线电基站(RBU)和多个用户台(SU)的同步码分多址(S-CDMA)射频通信系统的方法，所述方法包括下列步骤：

定义一个超帧包括N个序贯数据帧；

利用一个SU与RBU之间的一个异步信道使这个SU与一个RSU超帧边界时间对准；以及

然后利用一个同步信道按照有隙ALOHA系统接入协议从SU向RBU发送一个超帧对准的突发串。

14．一种如在权利要求13中所提出的方法，其中所述对准的步骤包括下列步骤：

在SU接收RBU发送的数据帧，将SU的接收机和发射机定时与所接收的帧的一个超帧边界初始对准；

利用初始定时对准从SU向RBU发送数据帧；

在RBU检测所发送的数据帧到达时间与一个超帧边界之差；以及

从RBU向SU发送一个定时校准参数，以便将所发送的数据帧与超帧边界对准。

15．一种如在权利要求14中所提出的方法，其中所述定时校准参数用码元数表示。

16．一种如在权利要求13中所提出的方法，其中N等于3.

17．一种如在权利要求14中所提出的方法，其中所述定义一个超帧包括N个序贯数据帧的步骤规定在从RBU至SU的方向上超帧的第一帧具有一个同步段，这个同步段与超帧内其余N-1数据帧的同步段都不同，而其中所述初始对准的步骤包括检测超帧的第一帧的同步段的步骤。

18．一种如在权利要求13中所提出的方法，其中所述SU如果在发送超帧对准的突发串后没有接收到来自RBU的响应，就延迟个数随机的超帧，再发送另一个超帧对准的突发串。

19．一种如在权利要求13中所提出的方法，其中所述SU如果在发送超帧对准的突发串后没有接收到来自RBU的响应，就延迟个数随机的超帧，再在一个随机选择的同步信道上发送另一个超帧对准的突发串。

20．一种如在权利要求19中所提出的方法，其中所述超帧对准的突发串包括N个帧。

Images