CN100556210C - 多址网络中发射器和接收器频率的同步 - Google Patents

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Abstract

本发明提供集成多个无线电网络的操作的方法和设备。所述多个无线电网络可利用公共频谱。调节无线电设备的中心频率，以便减小相对于每个无线电网络的漂移。另外，可在与无线电网络之一相关的一个无线电信道上发送关于多个无线电网络的系统信息。振荡器同步器使与第一无线电网络相关的第一基准振荡器和与第二无线电网络相关的第二基准振荡器同步，以便调节无线电设备中心频率。就该实施例的变形来说，无线电网络之一的基准振荡器调节与另一无线电网络相关的无线电设备的中心频率。

Description

多址网络中发射器和接收器频率的同步
技术领域
本发明涉及把无线电话系统和支持数字宽带广播的系统结合起来。
背景技术
提供不同的电信服务的不同无线网络系统一般相互独立地部署。例如，第三代(3G)无线系统部署在根据国际电信联盟(ITU)标准的2GHz国际移动电话IMT-2000频率分配。宽带码分多址(WCDMA)是第三代无线技术的一个例子。WCDMA具有许多变种，包括直接扩展频分双工(其中上行链路和下行链路在频率方面分开)，直接扩展时分双工(其中上行链路和下行链路在时间方面分开)，和多载波CDMA。直接扩展频分双工WCDMA一般利用5MHz带宽或5MHz带宽的倍数。第三代无线系统可利用根据不同标准的技术，包括cdma2000。Cdma2000是多载波CDMA技术的一种变种，与目前在北美运行的第二代无线系统兼容。此外，第二代(2G)无线系统目前正在世界各地运行。在欧洲，第二代无线系统一般遵守全球移动通信系统(GSM)标准，GSM标准基于时分多址技术。在北美和韩国，第二代无线系统根据cdmaOne运行，cdmaOne基于码分多址技术。
图1表示了根据现有技术的支持全球移动通信系统(GSM)的基站101、103、105、107和109的系统，这些基站由全球定位系统(GPS)基准系统111同步。基站101、103、105、107和109分别服务于地理区域102、104、106、108和110。全球定位系统(GPS)111向基站101、103、105、107和109提供时间基准113。时间基准113可被用于使基站101、103、105、107和109与公共时基同步，并调节控制与基站101、103、105、107和109相关的无线电设备的中心频率的基准振荡器。时基可用于建立时分多址系统(TDMA)结构的计时。需要频率调整来校正与基站101、103、105、107和109相关的中心频率的漂移，在基站101、103、105、107和109中，频移偏移会导致干扰地理区域102、104、106、108和110。
图2表示了根据现有技术的由全球定位系统基准系统111同步的单频网络(SFN)基站201和203的系统。单频网络基站201和203支持直接扩展宽带码分路存取技术，其中多个无线终端同时利用相同的频谱。基站201和203分别支持地理区域202和204。全球定位系统111提供时间基准113，使来自基站201和203的传输同步。时间基准113还被用于校正控制基站201和203中的无线电设备的中心频率的本地振荡器的漂移。
与第二代和第三代无线系统的部署并行，数字视频广播(DVB)正在世界的不同地方部署。数字视频广播标准支持数字电视内容以及其它数字信息，例如因特网内容的广播。例如，地面数字视频广播(DVB-T)可以利用甚高频(VHF)或超高频(UHF)频带和正交频分多路复用(OFDM)调制，OFDM调制基于多载波调制。DVB-T主要用于单向、广播和组播媒体传送，其中频率带宽足够大，足以支持下行链路(基站到无线终端)上高达32Mbps的数据速率。全世界内采用的其它标准也适用，包括综合业务数字广播-地面传输(ISDB-T)和数字电视(DTV)。
图3表示了根据现有技术的由不同的基准振荡器同步的两个不同无线电网络。无线电网络301包括无线电设备307和基准振荡器305。无线电网络303包括无线电设备311、313和315，及基准振荡器309。基准振荡器305调节无线电设备307的中心频率f1。基准振荡器309分别调节无线电设备311、313和315的中心频率f2、f3和f4。无线电网络301可支持诸如WCDMA之类的宽带CDMA技术，而无线电网络303可支持不同的无线电技术和电信服务，例如地面数字视频广播。一般来说，中心频率f1明显不同于中心频率f2、f3和f4(就WCDMA和DVB-T来说，如上面的例子中所示，无线电网络301可利用约2GHz的频谱，而无线电网络303可利用UHF频带中的频谱，例如对应于大约626MHz的信道40)。由于中心频率的不同，无线电网络301和无线电网络303利用独立的基准振荡器。
如上面的例子中所示，从服务提供商的观点来看，或者从用户的观点来看，不同的无线电网络都被部署成未被集成在一起。不同的无线电系统可利用不同的中心频率和不同的频率带宽，同时具有不同的对称结构。例如，WCDMA系统部署在2GHz频谱中，利用在上行链路(无线终端到基站)和下行链路(基站到无线终端)上具有近似相同数据速率的直接扩展CDMA，而DVB-T系统可部署在利用在下行链路上具有较高数据速率的OFDM调制的UHF电视频谱中。此外，为了既支持DVB-T又支持WCDMA，无线终端需要两个独立的射频(RF)前端。从而，向用户提供不同的电信服务可能低效又复杂。
集成不同的无线电网络系统可简化给用户的不同电信服务的支持。例如，蜂窝无线电服务几乎遍布全世界。此外，宽带、组播服务正在发展，很快会广泛部署。当然，即使用户预订了由不同的无线电网络支持的多种电信服务，用户也希望只持有单个无线终端。从而，集成相关的无线电网络的方法和设备有益于推进支持这些电信服务的技术。
发明内容
本发明的一方面提供集成多个无线电网络的操作的方法和设备。所述多个无线电网络可利用公共频谱。调节每个无线电网络中的无线电设备的中心频率，以便减小相对于每个无线电网络的漂移。另外，可在与无线电网络之一相关的一个无线电信道上发送关于多个无线电网络的系统信息。
在本发明的一个例证实施例中，宽带码分多址(WCDMA)无线电网络和地面数字视频广播(DVB-T)无线电网络被集成，以便在IMT-2000频谱(对应于大约2GHz)中工作。WCDMA无线电网络包括至少一个无线电设备和一个基准振荡器。WCDMA无线电网络与包含一个无线电网络控制器的UMTS地面无线电接入网(UTRAN)耦接。本实施例中，振荡器同步器使与WCDMA无线电网络相关的第一基准振荡器和与DVB-T无线电网络相关的第二基准振荡器同步，以便调节无线电设备中心频率。有关这两个无线电网络的系统信息通过无线电信道，在广播信道(BCCH)上向无线终端广播，并且可由UTRAN和核心网络内的系统信息的传送支持。此外，本实施例支持在无线终端的WCDMA和DVB-T服务的集成操作。就本实施例的一个变形来说，位于WCDMA无线电网络或者DVB-T无线电网络的基准振荡调节与另一无线电网络相关的无线电设备的中心频率。
附图说明
结合附图，参考下面的说明，能够更完整地理解本发明及其优点，附图中相同的附图标记表示相同的特征，其中：
图1表示根据现有技术的，由全球定位系统(GPS)基准时钟同步的基站的系统，所述基站系统支持全球移动通信系统(GSM)；
图2表示根据现有技术的，由全球定位系统(GPS)基准系统同步的单频网络(SFN)基站的系统；
图3表示根据现有技术的，由不同的基准振荡器同步的两个不同的无线电网络；
图4表示根据本发明一个实施例的集成两个不同的无线电网络系统的系统体系结构；
图5表示根据本发明一个实施例的使两个无线电网络系统同步的公共振荡器同步器；
图6表示根据本发明一个实施例的无线电网络控制器的体系结构；
图7表示根据本发明一个实施例的无线终端的体系结构；
图8表示根据本发明一个实施例的集成两个无线电网络系统的无线系统的消息情况。
具体实施方式
在各个实施例的下述说明中，参考了附图，附图构成所述说明的一部分，并且其中举例表示了可实践本发明的各个实施例。显然也可利用其它实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可做出结构和功能修改。
图4表示了根据本发明一个实施例的，集成两个不同的无线电网络系统的无线系统400的系统体系结构。无线电网络403包括UMTS(通用移动电信服务)地面无线电接入网络(UTRAN)，无线电网络409包括地面视频广播网络409。无线电网络403一般包括多个无线电网络子系统(RNS)，例如RNS 407。无线电网络系统407包括节点B411和节点B 413。节点B 411和413起UMTS体系结构中的基站的作用，通过无线电信道459(由Uu接口459指定)，向无线终端401和402提供无线电通信。无线电网络控制器415拥有并控制其范围内的无线电资源(例如节点B411和413)。无线电网络控制器415是UTRAN 403向核心网络(CN)405提供的所有服务的服务接入点。核心网络405包括移动服务交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)423和服务GPRS(通用分组无线电服务)支持节点(SGSN)425。MSC/VLR 423是服务无线终端401和402的电信交换机和数据库。SGSN 425的功能类似于MSC/VLR 424的功能，但是一般用于分组交换服务。核心网络405的对应部分通常被称为分组交换域。Iu-CS接口451连接UTRAN 403和MSC/VLR 423，以便支持电路交换服务。Iu-PS接口453连接UTRAN 403和SGSN 425，以便支持分组交换服务。
无线电网络409包括DVB无线电设备417，通过广播无线电信道461，向无线终端401和402提供数字内容。无线电信道461被配置成提供下行链路(即从DVB无线电设备407到无线终端401和402)上的宽带宽容量。数字多媒体内容的内容传送被广播或组播，其中给无线终端401和402的传送内容相同。无线电网络409通过接口457，从核心网络405接收数字多媒体内容，接口457可连接到核心网络405的某一实体，例如SGSN 425，或者图中未示出的网关GPRS支持节点(GGSN)或者另一连接性网关，以便接收来自因特网(图4中未示出)的内容。
在该实施例中，无线电网络403和409利用国际电信联盟(ITU)分配给第三代移动系统的频谱。在欧洲和在亚洲的多数地方，IMT-2000频带从1920MHz到2170MHz。在美国，没有分配新的频谱，不过可使用用于第二代移动系统的现有频谱(约1850MHz到2000MHz)。通过根据Uu接口，在广播信道(BCCH)上传送的消息，可把频率配置通知无线终端401和402。在图8的语境中更详细地讨论广播信道上的消息接发。
本实施例中，无线电网络403和409利用不同的无线电传输方案(例如，不同的调制技术)，此外，可支持给无线用户的不同电信服务。但是，无线电系统400能够实现无线电网络403和409的集成操作，如同在图5-8的语境中所述。
图5表示了根据本发明的一个实施例，使无线电网络系统501和503同步的公共振荡器同步器517。本实施例中，无线电网络501可对应于DVB-T接入点409，无线电网络503可对应于图4中的节点B 411。无线电网络501包括基准振荡器505和无线电设备507。无线电网络503包括基准振荡器509和无线电设备(radio)511、513和515。基准振荡器505调节与无线电设备507相关的中心频率f1。基准振荡器509调节分别与无线电设备511、513和515相关的中心频率f2、f3和f4。振荡器同步器517使基准振荡器505和509同步，以便提供利用IMT-2000频谱的无线电网络501和无线电网络503的同时操作所需的频率和时间稳定性。可按照多种方式实现振荡器同步器517。例如，振荡器同步器517可包括Tekelec Systemes(www.temex-telecom.com)制造的Epsilon Clock 2S RB型高性能标准。
在不使振荡器505和509同步的情况下，无线电设备507、511、513和515的中心频率会相互漂移，可能导致无线电网络501和503的性能(例如，相邻信道干扰)不满足性能规范。
虽然图5图示表示无线电网络501和无线电网络503极其接近，如同无线电网络501和503位于同一位置那样，不过本实施例的变型可支持其中无线电网络501和503物理分离一定的距离的构型，所述距离受振荡器同步器517和基准振荡器509之间的时间延迟，以及振荡器同步器517和基准振荡器505之间的时间延迟限制。另外，就本发明的本实施例来说，振荡器同步器517可物理地与无线电网络501或无线电网络503相关联，或者远程地与网络501和503相关联。
就本发明的一个变形来说，基准振荡器509通过连接519调节无线电设备507的中心频率，从而不需要基准振荡器505和振荡器同步器517。就本实施例的其它变形来说，基准振荡器505通过连接(未示出)调节无线电设备511、513和515，从而不需要基准振荡器509。
虽然图5表示了两个无线电网络501和503，不过本发明的其它实施例可支持两个以上的无线电网络。这种情况下，振荡器同步器517可使每个无线电网络中的基准振荡器同步。另一方面，无线电网络之一中的基准振荡器可调节其它无线电网络中的无线电设备。
图6表示了根据本发明一个实施例的无线电网络控制器(如图4中所示)的体系结构。无线电网络控制器415包括处理器601，包含关于无线电网络403及无线电网络409的系统信息的数据结构603。系统信息包括与无线电设备507、511、513和515相关的中心频率。数据端口605支持无线电网络控制器415和核心网络405之间的通信，以便支持Iu-CS接口451和Iu-PS接口453。数据端口607支持无线电网络控制器415和节点B 411及413之间的通信。数据端口609支持无线电网络控制器415和控制中心(未示出)之间的通信，控制中心使服务提供商能够配置无线电网络控制器415，包括包含在数据结构603中的系统信息。
图7表示了根据本发明一个实施例的无线终端401(如图4中所示)的体系结构。无线终端701包括处理器703，射频(RF)前端705，WCDMA模块709，DVB-T模块707，用户接口711和存储器713。RF前端705接收无线电信道459(与WCDMA相关)和无线电信道461(与DVB-T相关)上的RF信号。RF前端705过滤、放大并把在无线电信道459(对应于WCDMA)和在广播无线电信道461(对应于DVB-T)上接收的RF信号解调成对应的中间信号。WCDMA中间信号被传送给WCDMA模块709，DVB-T中间信号被传送给DVB-T模块707。WCDMA模块709完成WCDMA中间信号的进一步转换，这可包括消息成帧和检错或纠错，导致由处理器703处理的WCDMA数据信号。DVB-T模块707完成DVB-T中间信号的进一步转换，导致同样由处理器703处理的DVB-T数据信号。本实施例中，WCDMA模块709和DVB-T模块707与无线电子系统(radio subsystem)逻辑相关。在本发明的其它实施例中，所有或者部分的WCDMA模块709和DVB-T模块707可物理地驻留在无线电子系统中，或者物理地驻留在处理器703中。
处理器703处理WCDMA数据信号和DVB-T数据信号，从而数据输出可在用户接口711被提供给用户。DVB-T输出信号可对应于视频显示器上的视频图像，而WCDMA输出信号可对应于通过音频输出装置播放的音频信号。本实施例还使处理器703能够把处理后的信号保存在存储器713中，以便稍后访问。
本实施例中，处理器703通过RF前端705和WCDMA模块709，从节点B 411(如图4中所示)接收系统信息。系统信息可包含在系统信息消息中(如在图8的语境中所述)。处理器703处理系统信息，并根据系统信息配置WCDMA模块709和DVB-T模块707。
图8表示了根据本发明一个实施例的集成无线电网络403和无线电网络409的无线系统的消息情况。系统信息809保存在无线电网络控制器415的数据结构603中(系统信息809可起源于核心网络405、无线电网络控制器415或者节点B 411及413)。借助通过Iub接口455，从无线电网络控制器415发送给节点B 411的系统信息请求消息811，无线电网络控制器415启动系统信息更新程序。节点B 411接收包含与DVB-T接入点409的当前配置相关的信息的更新后的系统信息809。如果更新后的系统信息在Uu接口459上被成功广播，那么节点B 411向无线电网络控制器415返回系统信息响应消息813。
图8中，节点B 411在广播信道(BCCH)上，把系统信息消息815发送给无线终端701、803、805和807，广播信道(BCCH)是由Uu接口459支持的逻辑信道。系统信息消息815携带系统信息块(SIB)，系统信息块把相同本质的系统信息元素集中在一起。系统信息消息815可携带几个系统信息块或者只携带一个系统信息块的一部分，取决于传送的系统信息块的大小。本实施例中，关于DVB-T接入点409的信息(例如，无线电设备511的中心频率)包含在传送给无线终端701、803、805和807的一个或多个系统信息块中。本实施例可使用在第三代合作伙伴计划(3GPP)规范TS 25.331(RRC协议规范)中规定的系统信息块。
节点B 411可从无线电网络控制器415接收包含在数据结构603中的系统信息，所述系统信息包括与无线电设备507、511、513和515相关的中心频率。就本实施例的一个变形来说，无线电网络403和无线电网络409可交换某一地理区域的配置信息(例如，配置的无线电设备的数目，相关的频率带宽和保护频带要求)。无线电网络之一可利用该配置信息计算频率分配，并把所述频率分配通知另一无线电网络(通过把配置的无线电设备的频谱要求相加，并使配置的无线电设备间的干扰降至最小，可确定每个配置的无线电设备的中心频率。一般来说，中心频率被选择成保持配置的无线电设备的相邻频谱之间的最大频率间隔)。
本领域的技术人员会理解，具有包含控制计算机系统的指令的相关计算机可读介质的计算机系统可被用于实现这里公开的例证实施例。计算机系统可包括至少一个计算机，例如微处理器，数据信号处理，和相关的外围电子电路。
虽然关于包括实现本发明的优选模式的具体例子说明了本发明，不过本领域的技术人员会认识到存在落入附加权利要求限定的本发明的精神和范围内的上述系统和技术的各种变化和改变。

Claims (16)

1.一种把第一无线电网络和第二无线电网络结合起来的方法，其中第一电信服务和第一中心频率与第一无线电网络相关，第二电信服务和第二中心频率与第二无线电网络相关，第一电信服务不同于第二电信服务，所述方法包括下述步骤：
a.用第一基准振荡器调节第一中心频率；
b.用第二基准振荡器调节第二中心频率，其中第二中心频率不同于第一中心频率；和
c.使第一基准振荡器和第二基准振荡器同步。
2.按照权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
d.向无线终端广播系统信息，其中系统信息包括关于第一无线电网络和第二无线电网络的参数。
3.按照权利要求2所述的方法，还包括下述步骤：
e.接收系统信息，以便向无线终端广播所述系统信息。
4.按照权利要求2所述的方法，还包括下述步骤：
e.根据第一无线电网络和第二无线电网络的配置，确定第一中心频率和第二中心频率。
5.按照权利要求4所述的方法，其中步骤e包括下述步骤：
i.在第一和第二无线电网络之间交换配置信息；和
ii.根据配置信息，计算第一和第二中心频率。
6.按照权利要求5所述的方法，其中配置信息包括频率带宽要求。
7.按照权利要求1所述的方法，其中第一无线电网络支持选自包含宽带CDMA-频分双工技术，宽带CDMA-时分双工技术，多载波-CDMA技术和GSM技术的组中的一种技术。
8.按照权利要求1所述的方法，其中第二无线电网络支持宽带组播服务。
9.按照权利要求8所述的方法，其中第二无线电网络遵守地面数字视频广播DVB-T标准。
10.一种把第一无线电网络和第二无线电网络结合起来的方法，其中第一电信服务和第一中心频率与第一无线电网络相关，第二电信服务和第二中心频率与第二无线电网络相关，第一电信服务不同于第二电信服务，所述方法包括下述步骤：
a.用基准振荡器调节第一中心频率；
b.用所述基准振荡器调节第二中心频率，其中第二中心频率不同于第一中心频率。
11.按照权利要求10所述的方法，还包括下述步骤：
c.向无线终端广播系统信息，其中系统信息包括关于第一无线电网络和第二无线电网络的参数。
12.一种集成无线电网络，包括：
第一无线电网络，包括：
针对第一中心频率配置的第一无线电设备；和
根据第一中心频率调节第一无线电设备的第一基准振荡器；
第二无线电网络，包括：
针对第二中心频率配置的第二无线电设备；和
根据第二中心频率调节第二无线电设备的第二基准振荡器，其中第二中心频率不同于第一中心频率；和
使第一基准振荡器和第二基准振荡器同步的振荡器同步器。
13.按照权利要求12所述的集成无线电网络，其中第一无线电网络支持蜂窝无线电技术，第二无线电网络支持地面数字视频广播技术。
14.一种集成无线电网络，包括：
第一无线电网络，包括：
针对第一中心频率配置的第一无线电设备；和
第二无线电网络，包括：
针对第二中心频率配置的第二无线电设备，其中第二中心频率不同于第一中心频率；和
根据第一中心频率调节第一无线电设备和根据第二中心频率调节第二无线电设备的基准振荡器。
15.一种把蜂窝无线电网络和数字视频广播无线电网络结合起来的方法，其中第一电信服务和第一中心频率与蜂窝无线电网络相关，第二电信服务和第二中心频率与数字视频广播无线电网络相关，所述方法包括下述步骤：
a.用第一基准振荡器调节第一中心频率；
b.用第二基准振荡器调节第二中心频率；
c.使第一基准振荡器和第二基准振荡器同步；和
d.向无线终端广播系统信息，其中系统信息包括关于蜂窝无线电网络和数字视频广播无线电网络的参数。
16.一种把蜂窝无线电网络和数字视频广播无线电网络结合起来的方法，其中第一电信服务和第一中心频率与蜂窝无线电网络相关，第二电信服务和第二中心频率与数字视频广播无线电网络相关，所述方法包括下述步骤：
a.用基准振荡器调节第一中心频率；
b.用所述基准振荡器调节第二中心频率；和
c.向无线终端广播系统信息，其中系统信息包括关于蜂窝无线电网络和数字视频广播无线电网络的参数。
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