[发明专利]用于无线通信系统的TDMA控制器及其操作方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2006年10月12日递交的美国申请No.11/546,671的继续申 请，上述美国申请No.11/546,671要求2006年1月30日递交的美国临时申 请No.60/766,591的优先权。上述申请的公开内容通过引用被整体上结合 于此。

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体而言，涉及在无线系统中使用时分多址 (TDMA)进行通信的通信系统和方法。

背景技术

这里提供的“背景技术”的描述出于一般地给出本发明的上下文的目 的。就“背景技术”部分所描述的程度而言，本申请的发明人的工作以及 在递交时可能尚未限定为现有技术的各方面描述既不明示也不暗示承认为 针对本申请的现有技术。

诸如蜂窝系统和无线系统之类的通信系统允许用户在用户之间和/或在 用户和蜂窝台站之间无线地发送和接收数据。通常，蜂窝和无线系统必须 在特定频率上并在特定功率电平之下工作。在这些限制之内，蜂窝和无线 系统尝试使针对单独用户的数据传输最大化，同时适应共享该蜂窝或无线 系统的所有其他用户的需求。因此，每个无线设备必须明智地使用分配的 带宽来使数据传输最大化。这些系统的设计者还可能受限于对低成本设备 的市场需求以及不断发生的操作成本。

已经开发出多种方法用于在使得蜂窝和无线用户之间的干扰最小化的 同时使分配的带宽的使用最大化。例如，一种方法包括利用时分多址 (TDMA)来分配可用带宽。TDMA是一种数字信号传输方案，其允许多 个用户访问单个射频(RF)信道。信道之间的干扰通过在每个信道内向每 个用户分配特有的时隙而得以避免。其他方法包括扩展频谱技术，所述扩 展频谱技术将发送信号扩频或分割到多个不同的频率上并且在接收机处重 组信号。扩展频谱方法通常更复杂，并且可能增大无线设备的成本和整体 操作成本。

各种不同类型的通信系统采用TDMA。例如，蜂窝系统经常使用 TDMA。一种使用TDMA的蜂窝系统是个人手持电话系统(PHS)，该系 统是工作在1.88-1.93GHz频带内的移动电话系统。PHS已经由于市场上 对于低成本蜂窝电话和操作成本的强烈需求而逐渐流行起来，PHS是一种 无线电话系统，其具有将信号从一个小区越区切换到另一小区的能力。 PHS小区比使用全球移动通信系统(GSM)的蜂窝电话系统的小区要小。

通常，PHS具有500mW的传输功率以及10-100米的范围。PHS在具 有大呼叫流量的区域(例如商业区、市区等等)中以最小拥塞提供服务。 这是通过以每隔100-200米的径向距离安装小区台站来实现的。因此， PHS尤其适用于城市区域。

基于PHS的电话可以在家中、办公室和户外使用。PHS相对于使用地 面线路的传统电话系统提供了一种划算的替代方案。另外，基于PHS的电 话可以与传统的电话系统接口连接。因此，在传统电话系统的地面线路无 法达到订户的物理位置时，订户可以使用PHS达到传统电话系统并与传统 电话系统服务的其他订户建立通信。

PHS使用时分多址(TDMA)作为无线电接口并使用自适应差分脉冲 编码调制(ADPCM)作为语音编解码器(codec)。编解码器包括模数转 换器(ADC)和数模转换器(DAC)，用来在模拟和数字格式之间翻译信 号。TDMA是一种数字信号传输方案，其允许多个用户访问单个射频 (RF)信道。信道之间的干扰通过在每个信道内向每个用户分配特有的时 隙而得以避免。例如，一个PHS帧包括四个信道：一个控制信道和三个流 量信道。

不同于直接量化语音信号的PCM编解码器，ADPCM编解码器量化 语音信号和由语音信号构成的预测(prediction)之间的差值。如果预测是 准确的，实际和预测语音之间的差值则可能具有比实际语音中的方差更低 的方差。另外，与量化实际语音所需的比特数目相比，差值可以用更少的 比特被准确地量化。在解码时，经量化的差值信号被添加到预测信号以重 建原始语音信号。编解码器的性能通过使用自适应预测和量化而被辅助， 从而使得预测器和差值量化器能够适应被编码的语音特性的改变。