局间相位同步系统和局间相位同步方法

摘要

具有一个主控台和多个从属台的TDMA通信系统,用很简单的结构在从属台间产生输出帧相位的相位同步。主控台内,在超帧生成部分产生超帧。在主控台,使用一在主控台和从属台间已经存在的定时位置匹配循环,导出从属台和主控台间的信号延迟周期。在超帧周期,在帧上重叠发射延迟周期。在从属台,计算出由延迟信息限定的延迟周期的半周期。超帧被延迟相应的周期以输出到下一步的服务区。由此,在所有的从属台间实现超帧的相位同步。

说明书

本发明涉及一种局间相位同步系统和一种局间相位同步方法。尤其是，本发明涉及一种由主控台和多个从属台构成的局间相位同步系统，其中从主控台向多个从属台发射帧信号，且在从属台间建立起帧的相位同步。

在由一个主控台、多个从属台或转发台所构成的时分多向多路通信系统中，当一基台，例如数字无绳电话系统、蜂窝式系统等类似的等同物在从属台的控制下被安装时，需要在从属台(基台)间的一所需允许的范围内调节整个系统的绝对相位。

例如，假设整个系统由主控台10、从属台20A和20B及一转发台40所构成，并且基台30A和30B分别与从属台20A和20B相连，且如图3中所示，这些从属台20A和20B的服务区域(A区和B区)部分重叠。需注意的是，FT₁和FT₂为固定或移动通信终端。

在此系统中，设置在相互重叠服务区的终端FT₂从两个从属台，也即基台30A和30B接收到相同帧信号。因此，由于两基台的无线电波会在终端FT₂造成干扰因此广播控制信道等需要在区域A和B建立相位同步。

这里，参考的是日本未审查专利公开No.平7-284148，其中描述了在台间建立无线电帧的同步的一个实例。在图6中对该实例进行了描绘。

作为这样类型的局间同步系统，给出的主要有：网络级联同步系统、自动同步系统和参考时钟同步系统等。图6中所示的实例阐述了在网络级联同步系统中的技术。

在所示的实例中，综合控制台512和基台511i之间被线路传输线513i相连。当来自网络方的帧信号产生一同步时，很有必要对各基台测量一延迟量。

为此目的，来自其它基台511j(获得周边空间无线电帧的相位)的信号、所接收到的信号的相位差根据来自网络的参考帧被相位比较器531、相位差检测器532比较和检测。据此，来自网络的参考帧被相位调节器530进行相位控制从而建立台511i的无线电帧同步。

必须注意的是，在图6中，时钟发生器514和帧发生器515被调节产生参考帧并将其分配到相应的基台。另一方面，TX521表示一发射部分，RX522表示一接收部分，而523表示一控制部分。通信功能部分533将相位差信息由相位差检测器532转换为适于用来通信的格式传输到控制部分523，以便用于向综合控制部分512发射。

在此种常规的局间相位同步系统中，基台除了具有对终端进行控制的功能外，为了周围基台的相位匹配，还需要具有接收和发射的功能。在某些情况下，还需要提供一种特殊的接收机。

换句话说，为了相位同步，需要从周围的台来捕获无线电波(控制信道)。为了捕获无线电波，需要提供一种专用接收机。

因此，本发明的目的是提供一种局间相位同步系统和一种局间相位同步方法，其尽可能少地附加特殊功能以期最充分地利用现有TDMA(时分多址)系统所提供的功能。

根据本发明的第一个方面，一种用于从主控台向多个从属台发射帧信号并在从属台间建立帧信号同步的局间相位同步系统，其包括：

主控台，而其中主控台包括：用于检测从从属台发射的用于相位同步的定时信号的接收定时位置相对于预先所限定定时位置的偏移量的偏移量检测装置；及

用于根据所检测的偏移量发射一延迟信息的发射装置；

从属台，而其包括：

用于向主控台发射定时信号的发射装置；

用于抽取来自主控台的发射信号中的延迟信息的抽取装置；及

用于根据抽出的延迟信息在一延迟周期内延迟来自主控台的发射帧信号的延迟装置。

根据本发明的第二个方面，一种用于从主控台向多个从属台发射帧信号并在从属台间建立帧信号相位同步的局间相位同步方法，它包括：

第一步，从从属台向主控台发射一定时信号；

第二步，在主控台内，检测相对于预先所限定的定时位置的从从属台发射用于相位同步的定时信号的接收定时位置的偏移量；

第三步，在主控台内，根据所检测到的偏移量发射延迟信息。

第四步，在从属台内，抽取包含在来自主控台的发射信号内的延迟信息；及

第五步，在从属台内，根据取出的延迟信息，在一延迟周期内，延迟来自主控台的发射帧信号。

下面将描述操作过程。在TMA(时分多向多路通信)系统中，主控台(综合控制台)和相应的从属台(基台)用无线通信而不是线路通信相连接。在这样的一种TDMA系统中，从从属台到主控台的上行帧是空间多路复用的。因此，在主控台内的接收点处，来自不同从属台的突发脉冲序列信号必须相互匹配。因此，在每一从属台内，已提供了对相位调节的相位延迟功能。另一方面，在主控台内，也已提供了测量发射延迟的功能。通过最好地应用这些功能，可产生相位同步。

通过下面给出的详细描述和通过本发明最佳实施例的相应附图会对本发明有更全面的了解。然而，这将不是对本发明的限制，而仅是为了解释和理解。

图1为根据本发明的局间相位同步系统的最佳实施例的方框图；

图2A到2D是对帧同步和超帧同步之间关系的一种说明；

图3为使用本发明的局间通信系统的示意图；

图4为适用于本发明的最佳实施例的定时位置匹配的控制过程流程图；

图5示出延迟周期与距主控台距离之间关系的示意图；

图6示出常规系统的方框图。

下面将参考相应附图并针对本发明的最佳实施例对本发明进行详细描述。在下面的描述中，为了彻底地理解本发明进行了很多特定细节的描述，然而很明显地，对本领域的熟练技能者而言，本发明可在无这些特定细节的情况下实施。在其它情况下，对众所周知的结构并未做详细的描述以避免对本发明产生不必要的模糊。

图1为本发明局间相位同步系统最佳实施例的方框图。

在附图中，系统设有主控台10和从属台20。然而为了简化起见仅示出了一个从属台20，很明显也可设置多个从属台。

在主控台10中，发射控制部分11形成一将被发射到从属台20内的接收控制部分21的无线电帧格式。具体地说，发射控制部分11对于来自标准帧生成部分12、帧数生成部分13、超帧信号生成部分14和延迟量计算部分15的信息执行多路复用处理以形成一发射帧。

标准帧生成部分12产生作为无线电帧基础的标准帧。在实践中，标准帧生成部分12包括一计数器或类似物以产生一帧模式和与帧周期对应的循环定时脉冲。

帧数生成部分13将帧数分配给标准帧并在每次帧发生变化时顺序计数。帧数生成部分13的计数值根据来自超帧信号生成部分14的超帧周期来被重新设定以完成一计数循环。

超帧信号生成部分14形成一超帧，超帧具有与各从属台间在输出级用于发射帧信号匹配所需相位信息的周期相适应的周期(此相位是周围从属台间匹配所需要，此后将把在每一从属台中在输出级帧信号的相位定时称为绝对时间(参见图5))。由此超帧将被生成为包含n个标准帧的多帧(n为大于或等于2的整数)。

在此情况下，在与外部信号同步的情况下产生超帧。因此，此外部信号具有与将要产生的超帧周期相一致的周期。当存在多个主控台时，对所有这些主控台提供一公用外部信号。

接收控制部分17接收来自从属台20的用于定时位置匹配的定时位置匹配突发脉冲序列信号(从发射突发脉冲序列信号控制部分28发射)。定时位置匹配控制部分16检测位置匹配突发脉冲序列信号的接收定时位置。延迟量计算部分15由所需定时位置计算定时位置匹配突发脉冲序列信号的检测出的定时位置的误差，并将要通知从属台的延迟信息输送到发射控制部分11。

在从属台20中，接收控制21接收一来自主控台10的无线电帧信号。标准帧再生部分22产生一与主控台10的标准帧生成部分12生成的帧相类似的作为基本帧的标准帧的帧脉冲。

帧数检测部分23从无线电帧信号抽取并传送帧数以确定当前被发射的帧数。超帧信号再生部分24通过标准帧脉冲和帧数来确认超帧并再生与在超帧信号生成部分14中产生的超帧一样的超帧脉冲。

延迟信息抽取部分25抽取用于在接收的超帧中多路复用的从属台20的帧脉冲匹配的延迟信息1/2计算部分26在被抽取的延迟信息中得出半个延迟周期并将其设定作为延迟电路27的延迟周期。延迟电路27将再生的超帧信号延迟至延迟信息延迟周期的一半以发射到控制服务区。

定时位置匹配信号29为定时位置匹配突发脉冲序列信号(具有预先确定的特定模式并由几个比特串组成的信号)。发射突发脉冲序列信号控制部分28根据延迟信息抽取部分25抽取的延迟周期发射具有一延迟的定时位置匹配信号的突发脉冲序列信号。

图2A到2D示出了标准帧和超帧间的关系。如图2A中所示，在标准帧格式中，标准帧脉冲1和2被多路复用且其间的周期变为标准帧周期。另一方面，各个帧的帧数被多路复用且如图2B中所示被指定帧数。在所示的实例中，超帧由三百个标准帧组成。

图2C示出了再生的标准帧脉冲，其可根据从图2中所示的标准帧信号中抽取的标准帧脉冲通过建立帧同步来获得。图2D示出了再生的超帧脉冲，每个超帧脉冲是由图2C的标准帧脉冲和帧数再生的。

在图1中，参考图4中所示的操作流程图对时分多向多路复用通信系统中的根据来自从属台20的发射突发脉冲序列信号的发射突发脉冲序列定时位置匹配的操作进行描述。

首先，在地图上测量主控台和从属台间的距离(步骤S1)。然后，当从从属台发射定时位置匹配信号时，根据所测得的距离来确定延迟量从而在主控台的接收定时位置基本与预先限定的定时位置相一致并在从属台中的发射突发脉冲序列控制部分28内设定延迟量(步骤S2)。

在此情况下，预先限定的定时位置意味着在图5中所示的主控台处的接收定时位置t6。

接着，为了避开被其它从属台使用的帧中的用户部分和使用预先被保留在附加帧内的用于定时位置匹配的区域，定时位置匹配信号29被发射到主控台(步骤S3)。在此情况下，定时位置匹配信号29为如前所述的几个比特的特定模式。

在主控台内接收控制部分17中接收定时位置匹配信号29。然后，在位置匹配控制部分16内，对定时位置匹配信号进行检测。延迟量计算部分15导出接收到的定时位置匹配信号29的接收定时位置相对于预先限定的接收定时位置的偏差。在延迟量计算部分15中导出的延迟(偏差)信息的重叠在超帧上在超帧周期由发射控制部分11发射(步骤S4)。

在从属台内的延迟信息抽取部分25内抽取延迟信息并再次发射具有与延迟信息相对应的周期偏移的位置匹配信号29(步骤S5)。

步骤S4到S5的处理过程被重复进行直到偏移(偏差)量变为“0”为止(步骤S6)。在从属台29内发射的定时位置匹配信号29的延迟周期在后面将要描述的图5中用a或b代表。

在通常的操作过程中，前述定时位置匹配操作不仅通过最初从属台的设置，而且还要对来自所限定的位置(图5中的t6)从属台的定时位置匹配信号29的主控台内的接收定时位置的偏移量进行经常的检测以执行图4的定时位置匹配过程。

在使用图3中所示系统结构的情况下，到达从属台20A和到达从属台20B的帧的延迟之间的关系被示于图5中。当在定时位置t₁从主控台发射的下行帧信号达到定时位置t₂处的从属台20A并到达位于定时位置t₃处的从属台20B时。如前面所述，由主控台提供的延迟信息为图5中的a和b。相对于距离主控台的距离，在定时位置t₄和t₅从从属台20A和20B发射上行帧。从而接收帧的定时位置在主控台的定时位置t₆处匹配，且延迟信息a和b分别提供给从属台20A和20B。

这里，考虑到帧信号，如果下行帧和上行帧的发射延迟基本相同，对于一半的延迟信息a和b而言，从到达周期被延迟的所有时间点应与绝对时间相匹配。

因此，在图1的从属台20内，设置1/2计算部分26以将由延迟信息抽取部分25抽取的一半的延迟信息提供到延迟电路27并为来自超帧信号再生部分24的超帧脉冲提供一半的延迟信息延迟。在各从属台内的输出部分处的超帧相位可被同步。

图3中所示的结构为一应用系统，该系统包含了一适用于无线本地回路市场等的无线TDMA(时分多路复用通信)系统和一数字无绳电话系统(PHS技术应用)。在这样的一种情况下，当被与从属台20A相连的数字无绳电话系统的基台30A所控制的区域A和被与从属台20B相连的基台30B所控制的区域B彼此位置相邻时，在同一时刻被从各基台发射的广播控制信道等需要在区域A和区域B之间建立相位同步，因为否则的话会对来自基台30A和30的两无线电波在电话终端FT₂造成干扰。

相应地，通过从各从属台的延迟电路27向与从属台相连的各基台提供超帧信号，可以建立局间相位同步。相位同步的建立即使在数字无绳电话系统的DCA(动态信道分配)操作中也是有效地功能。DCA操作为众所周知的技术从而省略对其的详细讨论。

下面将讨论使用图2B中所示的超帧结构的原因。对于局间相位同步，很典型的是在一长周期单位而非每一帧单位来执行同步过程。其原因在于，在信息传输中，一些信息的每一发射周期很长，例如，在使用PHS的系统中，需要在1200ms(毫秒)的周期内建立局间同步。

因此，在本发明中，超帧被限定为通过集合几百个标准帧而生成超帧并在超帧的周期内从主控台发射延迟信息。在此情况下，延迟信息可通过向标准帧内的一些时隙分配而被多路复用。

一般的讲，一个标准帧包括一用于同步的帧模式部分、一用于发射包含帧数和控制信号的帧信息的附加部分和一用于发射用户信息的用户部分。在附加部分内的空白区可以被延迟信息使用。

本发明的第一个效果在于在需要与周围的基台建立相位同步的基台内对于专用硬件和控制功能的需要被减至最小，其原因在于可以仅通过来自网络的延迟信息来建立局间同步。

第二个效果在于，综合控制台和基台间不是传统的最佳发射区域而是TDMA的无线电发射，从而特殊发射延迟测量功能变得不很必要了。在TDMA(时分多向多路复用通信系统)中，由于来自从属台的上行帧被空间多路复用，在主控台的接收点，来自各从属台的突发脉冲序列信号必须彼此一致。因此，从属台固有地提供一相位延迟的功能，且在主控台内，提供了与发射延迟测量相对应的功能。因此，现有的功能可以完成局间绝对相位匹配的基本使用。通过此方面，当TDMA系统用户无线通信系统被作为数字无绳电话系统的(个人手持电话系统PHS)的入口电路来使用时，可提供有用的局间相位同步。