CN1985457A - 无线通信网络、无线通信单元及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种在无线数字通信网络中的通信方法，该通信网络包括至少三个通信单元，该方法包括下面步骤：第一通信单元在RF信道上RF载波的空闲时隙中发射(302)音频。尽管在所述RF信道上所述RF载波上进行传输，第二通信单元在所述RF信道上所述RF载波的其它空闲时隙中发射(310)音频。第三通信单元在所述RF信道上所述RF载波的两个时隙中接收(312)来自所述第一和第二通信单元的音频，并分离地处理(314)来自所述两个时隙的音频。

Description

无线通信网络、无线通信单元及其操作方法

发明领域

本发明通常涉及在无线数字通信网络中的通信，更具体而言涉及在移动通信网络中通信的单元、方法和系统。

发明背景

在蜂窝通信系统(诸如例如全球移动通信系统(GSM)和TETRA(陆地集群无线电))中，地理区域被划分为多个小区，每个小区由基站来服务。具有交换基础设施的一个基站被称为网络节点，基站也被称为基地收发信台(BTS)。其它的BTS可以共享支持BTS的交换基础设施。在TETRA系统中的系统基础设施通常被称为交换和管理基础设施(SwMI)，该SwMI基本上包含除通信单元(也被称为用户或移动台(MS))之外的全部通信元件。这包括通过基站控制器(BSC)和移动交换中心(MSC)连接到常规公共交换电话网(PSTN)的基地收发信台(BTS)。在地理术语中，对节点的提及是对由一个BTS服务的区域的提及，在网络术语中，对节点的提及是对一个BT和支持它基础设置的提及。通信单元通过小区的基站经无线电通信链路来提供服务，该通信单元也称为用户或移动台(MS)或通信单元，通信单元在小区内操作。

蜂窝通信系统的一个基本优点是通信单元可以从一个地理位置移动到另一个地理位置，同时接收来自网络的服务。为了提供无缝服务，存在重叠两个基站的覆盖范围的区域。当通信单元从由第一基站服务的区域向由第二基站服务的区域移动时，该通信单元进入重叠覆盖范围的区域。在重叠覆盖范围的区域内，通信单元改变服务的基站。这被称为小区重新选择或切换。

从BTS到通信单元的通信链路通常被称为下行链路通信信道。相反，从通信单元到BTS的通信链路通常被称为上行链路通信信道。

为了使两个通信单元之间进行通信，固定网络互连基站，这两个通信单元是诸如在两个不同的小区中操作的手机。固定网络可以操作用于在任何两个基站之间路由数据，并且这种方式允许在这两个远端手机之间进行通信。此外，固定网络可以包括用于互连到外部网络的网关功能，该外部网络是诸如公共交换电话网(PSTN)。这允许通信单元与陆地线电话和通过陆电线连接的其它通信终端进行通信。此外，固定网络适用于执行管理常规蜂窝通信网所必需的功能，这包括路由数据、准入控制、资源分配、用户计费、移动台鉴权等。

TETRA是一种时分多址(TDMA)系统，其中25kHz宽的信道被划分为4个时隙。每个时隙具有14.167毫秒的持续时间，并且四个时隙被组合为一个时间帧，该时间帧具有56.67毫秒的持续时间。时间帧被组合为包含18个时间帧的复帧。帧数18作为控制帧被预留，其中在活动呼叫期间可以传送控制信息。

TETRA通信系统可以被用作商业上运营的蜂窝通信系统。然而，它们的主要目标用户是诸如应急服务的组织或团体。在TETRA系统中实现的特定功能和服务使这个系统特别适合于像警察、护理人员、火灾营救者和其他人的服务。由TETRA系统提供的尤其适用于应急服务的这样一种功能，是群呼叫和管理这些群成员的控制。由TETRA系统提供的其它特征和服务包括：一键通话信道分配、广播呼叫等。除远端通信单元经基站进行通信的集群模式操作之外，TETRA系统还提供直接在远端单元之间通信的可能性，而不需要基础设施的参与。这被称为直接模式操作(DMO)。需要基础设施参与的通信被称为集群模式操作(TMO)(Trunked Mode Operation)。

图1中以最大简化的方式描述了本领域技术上已知的数字通信系统100的一个实例。系统100包括多个通信单元102-108。每次只允许一个音频信号在RF信道的指定RF载波上进行发射。发射通信单元102将这个信号发射给接收通信单元106。试图在RF信道繁忙的相同RF载波上发射的其它通信单元104将被拒绝接入。在某些环境下这可能是不利的。

发明内容

存在一种对缓解或克服现有技术缺陷的用于无线通信方法和设备的需要。

根据本发明的第一个方面，提供了一种在如后附权利要求书的权利要求1中所要求的用于在数字通信系统中使用的无线通信单元。

根据本发明的第二个方面，提供了一种在如后附权利要求书的权利要求7中所要求的无线数字通信网络。

根据本发明的第三个方面，提供一种在如后附权利要求书的权利要求10中所要求的无线数字通信系统中的通信方法。

在后附的从属权利要求中定义了和在随后本发明实施例的描述中公开了本发明的更多特征。

本发明有利地允许同时接收来自多于一个发射机的呼叫，并允许在一个接收无线通信单元中产生优质音频输出。在实践中，这允许例如指挥人员能够使用该单元收听同时发射的两个人员。在无线电路径上和音频处理路径上对两个或多个信号的分离、以及在输出之前将它们进行混合能确保清晰而优质的音频信号。

附图说明

从下文结合附图的本发明实施例的详细描述中，将更全面地理解和认识本发明，附图中：

图1是描述根据本领域技术中的已知方法操作的无线数字通信网络的框图，

图2是描述根据本发明的一个实施例操作的无线数字通信网络的框图，

图3是描述在本发明一个实施例中无线数字通信网络中的通信方法的流程图，

图4是描述根据本发明一个实施例的无线通信单元的框图。

具体实施方式

下文的描述集中在可应用于TETRA蜂窝通信系统的本发明实施例。然而，我们将意识到，本发明并不局限于这种应用，而是可以应用于许多其它的通信系统(例如，APCO项目25和其它数字移动通信系统)。

参考图2和图3，显示了根据本发明在无线数字通信网络200中通信的一个实施例。在网络200中，该网络包括多个通信单元202-208，第一通信单元202在RF信道上的RF载波的空闲时隙中发射302音频。第二通信单元204可以听到在所述RF信道上在这个RF载波上存在传输。如果RF载波正在使用中，在RF信道上的RF载波就被标记为繁忙。尽管事实为在所述RF信道上的RF载波是繁忙的，但是第二通信单元204在所述RF信道上所述RF载波的其它空闲时隙中发射310音频。结果，所述第二通信单元204在所述RF信道上的传输与所述第一通信单元202在相同RF载波上的传输同时发生，但这两个发射通信单元202、204使用在RF信道上相同RF载波的不同时隙。

在所述RF信道上所述RF载波的两个时隙中，第三通信单元206接收312来自所述第一202和所述第二204通信单元的音频，并分离地处理314来自所述两个时隙的音频。

在处理接收的两个音频信号之后，第三通信单元206的控制器混合316来自所述两个时隙中经过处理的音频，并将所述混合的音频发送318到第三通信单元206的扬声器。

在一个实施例中，第三通信单元202的音频部分可以装备有立体声放大器，并且在处理之后，所述控制器发送所述的分离音频，用于分离立体声放大器的声道(channel)。

这种解决方案的显著优点在于，通过在分离的时隙中执行发射，就可以避免在无线电传输路径上的干扰。结果，可以分离由第三通信单元206接收的信号，并且可以独立地处理每个音频流。这允许在第三通信单元的扬声器中产生未受干扰、清晰的音频信号。

在实际的实施中，在像警察、警卫、消防队员等特定服务的操作期间，可以由指挥人员使用第三通信单元206。这允许指挥人员收听同时发送无线通信的多于一个的其他人员。

对于第二通信设备204的用户，这意味着他或她可以立即传递信息，而不需要等待较早开始的呼叫(即，在图3中显示的实例中，在第一通信单元202和第三通信单元206之间的呼叫)的结束。

在一个实施例中，在所述RF载波的每个时隙中发射来自其它通信单元的音频。

仍然在另一个实施例中，由通话群(例如通信单元206、208)接收来自至少两个通信单元202、204的所述音频传输，该音频是在所述RF信道上所述RF载波的至少两个时隙中进行发射。

在一个实施例中，在直接模式中实施在所述通信单元202-208之间的通信。可替换地，在集群模式中实施该通信。

当在集群模式中实施通信时，所述第三通信单元206向基础设施注册作为接收并行音频。所述注册(registration)是对基础设施的指令，用于允许在相同的RF信道上传输多于一个音频信号。

参考图2，显示了在本发明一个实施例中的无线数字通信网络200。网络200至少包括三个通信单元204-206，并且第一通信单元202在RF信道上RF载波的空闲时隙中发射音频。尽管检测到在所述RF信道所述RF载波上的传输，第二通信单元204在所述RF信道上所述RF载波的其它空闲时隙中发射音频。在这种情况下，由这个传输的接收者，即第三通信单元206接收的信号是由两个音频信号的混合组成，这两个音频信号使用所述RF信道所述RF载波的两个不同时隙。在所述RF信道上所述RF载波的两个时隙中接收来自所述第一202和所述第二204通信单元的音频之后，第三通信单元206分离地处理来自所述两个时隙的音频。

在一个实施例中，在集群模式下实施通信时，无线数字通信网200允许所述第三通信单元206向基础设施注册，作为接收并行音频的通信单元，并且所述注册是对基础设施的指令，用于允许在相同的RF信道上向所述第三通信单元206传输多于一个音频信号。

参考图4，显示了在本发明一个实施例中的无线通信单元400。无线通信单元400包括：控制器402、存储器430、接收机部分422、发射机部分420、射频(RF)开关424、天线426。为了使用户容易的操作通信单元，该通信单元还包括显示器408、键盘410、麦克风412和扬声器402，它们结合形成用户接口404。模/数转换器418互连麦克风和控制器402。接收的音频信号经由数/模转换器432从所述控制器402被传送给放大器434，并且然后传送给扬声器。使用微处理器作为控制器402。所述控制器402被配置为，允许发射机部分420在RF信道RF载波上的空闲时隙中进行传输，即使第二通信单元在所述RF信道的所述RF载波上传输。

在一个实施例中，通信单元400适用于在所述RF信道上所述RF载波的至少两个时隙中接收来自至少两个通信单元的并行音频(表示音频信息的信号)，并分离地处理来自所述至少两个时隙的音频。

当在集群模式下操作时，通信单元400的控制器402向网络注册所述通信单元400作为接收并行音频。发射机部分420发送注册请求。在这种注册之后，网络的基础设施被指示允许在相同的RF信道上传输多于一个通信单元。

通信单元400的用户接口404允许用户进行手动配置，以便向网络注册通信单元作为接收并行音频。

在另一个实施例中，通信单元400的用户可以切断(switch off)一个或多个所述的音频信号。通信单元400的用户通过使用用户接口404，选择所要切断的音频信号。在一个实施例中，在显示器408上向用户呈现接收音频信号的列表，并且他或她可以选择切断的信号。很明显他或她可以同样选择将要保持的信号，并且剩余的信号将被切断。在通信单元中可以在处理的各种阶段实施切断信号。通过丢弃从在所述处理的开始阶段处理的特定时隙，就可以实现切断信号，或者在另一个实施例中，通过从发射给扬声器的信号中排除，可以在音频部分产生切断。然而，本领域的普通技术人员很清楚，在所述处理的较早阶段禁用特定的音频信号，会保存控制器402的处理资源。可以设想到，为了选择切断的信号，如果通信单元能够执行语音识别，则可以使用语音命令。

在一个实施例中，通信单元400(代表单元202-206的实例)可以作为便携式或移动通信单元来实现。

在一个实施例中，第二通信单元204适用于发射语音呼叫，同时使用至少一个剩余帧来传输(非语音)数据。

Claims (10)

1.一种用于在无线数字通信系统(200)中使用的通信单元(400)，该通信单元操用于在RF信道的至少两个时隙中并行地接收信号，该信号表示来自至少两个其它通信单元的音频信息，并且该通信单元操用于分离地处理(314)在所述的至少两个时隙中接收的所述信号。

2.根据权利要求1的通信单元，该通信单元进一步操作用于，从所述信号中产生至少两个音频输出信号，这两个音频输出信号是同时产生、可选择地混合在一起。

3.根据权利要求1或权利要求2的通信单元，包括：

发射机部分(420)；和

控制器(402)；

其中所述控制器(402)被配置为，通过发射机部分(420)控制在RF信道RF载波上空闲时隙中的传输，即使第二通信单元在所述RF信道所述RF载波的其它时隙中传输。

4.根据权利要求3的通信单元(400)，其中所述控制器(402)和所述发射机部分(420)被配置为，向服务该通信单元的网络注册所述通信单元，作为接收并行音频信号。

5.根据前述任何一个权利要求的通信单元(400)，其中所述控制器(402)适用于由通信单元(400)的用户进行手动配置，以接收并行音频信号。

6.根据权利要求2至5中任何一个权利要求的通信单元(400)，该通信单元适用于切断至少一个所述音频信号，其中通信单元(400)的用户通过使用用户接口(404)可以选择切断的音频信号。

7.一种无线数字通信系统(200)，它包括至少三个通信单元(202-206)，其中：

第一通信单元(202)适用于在RF信道上RF载波的空闲时隙中发射表示音频信息的信号；

第二通信单元(204)适用于在所述RF信道上所述RF载波的其它空闲时隙中发射表示音频信息的信号；

第三通信单元(206)适用于在所述RF信道上所述RF载波的两个时隙中接收来自所述第一和第二通信单元的信号，并且适用于分离地处理来自所述两个时间信号中的音频；以及

其中所述第一和第二通信单元操作用于，经由基础设施，在直接模式或集群模式中与第三通信单元进行通信。

8.根据权利要求7的无线数字通信系统(200)，该通信系统包括系统基础设施，该系统基础设施适用于允许所述第三通信单元(206)注册作为接收并行音频信号，并响应于所述注册，允许在相同的RF信道上传输多于一个表示音频信息的信号，以并行地发送给第三通信单元。

9.根据权利要求7或权利要求8的系统，其中所述系统是根据TETRA或APCO项目25标准操作的通信网络。

10.一种在无线数字通信网络(200)中的通信方法，该通信网络包括至少三个通信单元(202-206)，该方法包括以下步骤：

在第一通信单元(202)中：

-在RF信道上RF载波的空闲时隙中发射(302)音频；

在第二通信单元(204)中：

-在所述RF信道上所述RF载波的其它空闲时隙中发射(310)音频；

在第三通信单元(206)中：

-在所述RF信道上所述RF载波的两个时隙中接收(312)来自所述第一和第二通信单元的音频；

-分离地处理(314)来自所述两个时隙的音频。

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