专利名称：无线电寻呼系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种无线电寻呼系统，其中一个消息从电话机单元或类似设备通过公共的或租用的网络发送到便携的无线电接收或寻呼设备。
已经实现了一种无线电寻呼系统，其中一个消息从电话机单元或类似设备通过租用线路发送到一种便携无线电寻呼设备，该设备已广泛地使用并称为″袖珍铃″。
例如通过图25所示的配置能够实现这样的无线电寻呼系统。
在图25中，标号1表示一个中心交换机，标号2和3表示发射机，标号4指定为接收机或接收单元，标号5表示一个网络，和标号6代表一个电话终端(用户)设备。
从终端设备6发送到任一个接收机4的消息经网络5发送到中心交换机1。该交换机发送该消息到所有发射机2和3。然后每个发射机2和3通过无线电广播该消息。每个接收机4接收从处在无线电接收范围内的发射机2和3发送的该消息。当该消息被指定到那里时，接收机在其显示器或其类似的装置上显示消息的内容。
如上所述，根据该方法，其中到某一接收机的呼叫从所有发射机发送，不需要网络系统(一个网络，一个已知站1和发射机2及3)来实现，例如，控制操作来检查每个接收机是否在传输的范围内。此外，每个接收机4不要求提供发射功能来通知其位置至网络侧。因此以简单的配置可实现无线电寻呼系统。
另一方面，根据上述方法，每个接收机4接收从多个发射机2和3发射的无线电波。即，在每个接收机4中，从多个发射机2和3发射的无线电波互相干扰。因此，当存在这样的干扰时，为了每个接收机4适当地实现电波接收，需要同步所有的发射机2和3，以便在差不多相同的时间点从这里发送相同的内容。
在这种情况下，例如可以认为以如下的方法同步所有发射机2和3。
即发射机2和3之一首先被设置为基准站或发射机。在这种情况下发射机3被指定为基准站。而且，首先在基准站3和每个发射机2之间测量传输时延。此后，在基准站3中提供的时钟时间经无线传输发送。在每个发射机2中，根据前面得到的时延时间，其时钟被设置到基准站的时钟。
另一方面，中心交换机1给每个消息加上规定时间点的信息项，在该时间点该消息被发送，然后发送该消息到发射机2和3。每个发射机2和3根据自己的时钟在规定时间发送该消息。
根据上面描述的同步所有发射机2和3的方法，首先需要测量基准站和每个发射机2之间的传输延迟时间，以便对每个发射机设置延迟时间。但是由于要求高精密度测量是困难的，而且当该发射机2被安装时增加了工作负担。
此外，当在该系统中安排一个基准站的情况下，在一些地理条件或类似的情况下，一些发射机2不能从该基准站接收无线电波，要求提供多个基准站，在这种情况下，还需要调整基准站和发射机之间的时间，因此在建立无线电寻呼系统的工作中，附加地增加了工作负担。而且获得高精密度是困难的。
因此，根据上述的方法，当在基准站出现故障时，整个无线电寻呼机系统置于不可能正常工作的状态，导致可靠性的问题。
因此，本发明的目的是提供以满意精密度的比较简单的方式能够同步所有发射机的一种无线电寻呼系统。
为了达到上述目的，根据本发明提供一种无线电寻呼系统，在该系统中例如利用无线电发送一个消息到多个接收机，该系统包括多个发射机，用于通过无线电发送该消息，和一个中心交换机，该交换机连接到一个网络，用于分配从该网络接收的一个消息到多个发射机。该中心交换机和每个发射机各包括一个卫星接收单元，用于通过无线电接收从卫星发射的时间信息，和一个卫星时钟，用于根据由卫星接收单元接收的时间信息测量当前的时间。该中心交换机进一步包括用于相加的装置，根据卫星时钟测量的当前时间，将传输时间信息加到从该网络接收的消息上，该信息规定一个时间点，在该时间点从发射机发送该消息；和分配装置，用于给每个发射机分配被加上传输时间信息的消息。每一个发射机包括接收装置，用于接收从中心交换机分配的消息；一个接收机发送单元，用于通过无线电发送一个消息；和控制装置，用于根据由卫星时钟测量的当前时间，在加到由接收装置接收的该消息的时间信息规定的时间点上发送来自接收机发送单元的消息。
在根据本发明的无线电寻呼系统中，通过无线电从卫星发送的时间信息分别由中心交换机和多个发射机接收，而且根据接收的时间信息测量当前的时间。根据被测量的当前时间，然后每个发射机发送从中心交换机接收的消息给接收机。
在这种情况下，如果中心交换机和发射机的原始安排不是过于庞大，可假定从中心交换机至每个发射机的无线传输时延是相同的。因此，每个发射机能够根据被测量的当前时间几乎在相同的时间发送从中心站接收的消息到各接收机。
通过参见如下的描述和附图，本发明的这些和其它目的及优点将变得明显了。
图1是表示根据本发明无线寻呼系统的实施例结构的方框图；图2是表示在无线电寻呼系统中由接收机接收的空中帧格式安排的图；图3是表示在空中帧和相位的信息组中包含的字构成之间相应关系的图；图4是表示在空中帧和相位的信息组中包含的字构成之间相应关系的图；图5是表示在空中帧和相位的信息组中包含的字构成之间相应关系的图；图6是表示包括空中帧的信息组中包含一个相位字的通信帧配置的图；图7是表示根据本发明的交换机帧(Switchboard frame)实施例结构的图。
图8是表示根据本发明的中心交换机的编码器部分实施例的结构的方框图；图9是表示根据本发明的多帧实施例构成的图；图10是表示根据本发明的中心交换机的发送线路终端的实施例配置的方框图11是表示专用数字传输路径的传输格式的图；图12是表示租用数字传输路径的传输格式的图；图13是表示在本发明的实施例中采用模拟线路时使用的空中帧和监视控制信号的复用规则的图；图14是表示根据本发明发射机的同步部分的实施例结构的方框图；图15是表示根据本发明实施例的基准站和备用基准站的安排的图；图16是表示本发明的实施例中基准站和备用基准站安排的图；图17是表示根据本发明中心交换机的监视控制器的实施例配置的方框图；图18是表示经数字线路连接到本发明的中心交换机的发射机的监视控制器的实施例的结构方框图；图19是根据本发明备用基准站的监视控制器的实施例构成的方框图；图20是表示根据本发明的基准站的监视控制器的实施例的构成的方框图；图21是表示根据本发明经数字线路连接到中心交换机的发射机的监视控制器的实施例结构的方框图；图22是用于说明本发明实施例中获得发送单元的延迟时间的过程的图；图23是表示根据本发明实施例中空中帧传输过程的图；图24是表示在本发明的实施例中在线路和线路终端内获得延迟时间方法的图25是表示现有技术无线寻呼系统结构的方框图。
接着，将描述根据本发明的无线寻呼系统的实施例。
图1表示根据本发明的无线寻呼系统的结构。
在这个配置中，标号1表示中心交换机，标号2表示发射机，标号4表示接收机，标号5代表一个网络和标号6表示电话单元或终端。
中心交换机1经专用数字线路，租用数字线路，模拟线路(modem线路)或类似线路与每个发射机2连接。而且，发射机2经无线传输路径连接到接收机4。每个无线传输路径包括多个频率信道，以便在每个频率信道上形成多条无线通信线路。每个接收机4接收从特定无线电路或线路发送的消息。
在上述结构中，从电话机终端6发送到任何一个接收机4的消息经网络5发送到中心交换机1。交换机1传送该消息到所有发射机2。各个发射机2相互同步并广播该消息，该消息是从交换机1接收的，并经与其相关的无线线路几乎同时到达目的地。每个接收机4接收在无线电电波接收范围内从发射机2发送的消息。当该消息被指定到那里时，接收机4在其装备的显示器或类似设备上显示该消息的内容。
因此，将详细描述根据本发明的无线寻呼系统。
首先描述经频率信道从发射机2发送的空中帧的格式。
即，发射机2经各个频率信道发送图2所示的空中帧到接收机4。
从图2可看出，每个发射机2在一小时除以15得到的15个周期的每个周期即每4分钟间隔内发送128个空中帧。每个空中帧包括一个同步区和11个信息组。
同步区包括一个同步字段1(S1)，一个帧信息(F1)字段和一个同步字段2(S2)。除了同步字段1(S1)和帧信息(F1)字段之外，每个帧在1600比特/秒(bps)，3200bps和6400bps的转移速度的任一个速度发送。另一方面，同步字段1(S1)和帧信息(F1)字段在任何情况下以1600bps发送。同步字段1除了用于空中帧的同步图之外，还有用于规定同步字段2(S2)和信息组转移速度的信息。而且，帧信息包括诸如指定给传输空中帧的周期的数量(周期数)和指定给该周期中空中帧的数量(空中帧数)这样的信息项。同步字段2包括用于信息组的同步图。
此外，当该信息组是以1600bps发送时每个信息组包括8个32比特字，当该信息组是以3200bps发送时为16个32比特字。当该信息组是以6400bps发送时为32个32比特字。
而且，在3200bps传输中，每个信息组的每个16个字被划分为两种状态，每一种状态包括8个字。此外，在3200bps传输中，每个信息组的每个32个字被细分为4种状态，每种状态包括8个字。即每种状态对于每个信息组包括8个字，而对于每个空中帧包括88个字。在这个实施例中，88个字构成一个传输帧。图3至5表示对每个信息组的每字状态的分配。在该图中，字nx表示相应的字是在状态x的相应信息组中的第n个字。
从图3至5可看出，每个字包括21个信息比特，用作21个信息比特的纠错码的10个检验(BCH)和一个奇偶校验比特，用于包括21个信息比特和10个校验比特的31个比特的奇偶校验。
在这方面，为了对付突发误码，在传输前对各个字进行交错。简而言之，如图3所示，以第一字的第一比特、第二字的第一比特和以此类推的次序选择比特。即，从图3至图5的字序列沿着其列方向，从右上位置至左下位置，顺序地选择比特用于传输。
在这种情况下，如图6所示那样配置每个通信帧的88个字。即88字帧包括信息组信息(BI)、地址信息(AF)、矢量信息(VF)、消息信息(MF)和空信息(IB)。
每个通信帧的信息组信息分别包括地址信息和矢量信息的位置。而且在每周期的第一空中帧的通信帧中，发送相应空中帧的信息的时间点(实际时间)被发送作为时钟信息。即每四分钟发送该实际时间。而且，除此之外，当该系统也支持时间区和本地信道时，其信息项也能发送作为时钟信息。
接着，地址信息包括接收相应通信帧的接收机4的地址。附加地存储在矢量信息中的是规定消息信息类型和业务内容的信息项。空信息是无效字信息。
在上述配置中，每个接收机4被预先指定接收频率信道、可接收的帧数、可接收的相位及其地址。而且，可接收的和可处理的转移速度在接收机4之间变化。而混合地提供分别能处理1600、3200和6400bps通信帧的接收机4。每个接收机4在分配频率信道上接收分配帧数的空中帧的分配相位的通信帧。当在一个字内存在任何传输差错时，该接收机4根据加到其上的BCH比特校正该字。当地址信息与其地址相符时，该接收机4根据帧的矢量信息进行处理，然后把在消息信息中包含的消息显示在显示器或类似设备上。此外，当以加密形式发送该消息信息时，例如还需要执行一个过程，在其中通过事先寄存在接收机4中的密码或口令密钥来解码接收的消息。顺便地，被发送到接收机4的通信帧以可用于接收机4的转移速度发送，这将在后面描述。
在这方面，虽然在上述实施例中利用每个空中帧的状态的88个字作为一个通信帧，但是也可以细分每个通信帧为多个子原始通信帧1以便重复发送子帧。
在实施例中，已对发射机2和接收机4间传送的空中帧格式进行了描述。
下面将详细描述根据本发明的无线电寻呼系统的各个部分。
首先，将描述中心交换机1的详细情况。
如图1所示，该中心交换机1包括一个用户数据库13，一个交换机11和一个编码部分12。
事先寄存到用户数据库13的是用户号码，由具有用户号码的用户使用的接收机的地址，指配给接收机4的频率信道，帧数和相位，由接收机使用的口令密钥，接收机可用的转移速度等等。
在从网路5接收的消息上，交换机11顺序地根据加到该消息的用户号通过数据库13进行检索操作，因此获得频率信道，帧号，相位和传输该消息的转移速度。此后，交换机11根据检索的口令密钥编码该消息。此外，根据检索的信息，交换机11为每个空中帧建立图7所示交换机帧。
如图所示，一个交换机帧相应于从发射机2发送的一个空中帧。该帧包括交换机帧的帧长度，相关的空中帧的帧号，用于传输相关空中帧的频率信道，用于传输有关空中帧的周期的周期号码，相关的空中帧的帧号，用相关空中帧发送的消息信息，用于交换机帧纠错的循环冗余码(CRC)信息等。而且，交换机帧的消息信息通过从相关的空中帧中除去每个信息组的每个字的同步区，BCH比特与奇偶校验比特和时钟信息的实际时间而构成。简言之，当每个信息组的每个字的同步区，BCH比特与奇偶校验比特和时钟信息的实际时间被加到图7的消息信息时可构成一个空中帧。
交换机11经专用数字线路，租用数字线路或多个模拟线路以预定转移速度发送上述交换机帧到编码器12。
在如下的描述中，在实施例中假定使用8个频率信道。在这种情况下，发射机的空中帧的最大传输速度是6400bps和在相同时间发送的空中帧数是8，它与频率信道数相同。因此，对于交换机11需要以至少51200bps的速率发送交换机帧。现在假定可用在租用和专用数字线路的数字传输路径具有192kbps的传输速率，租用和专用数字线路的线路容量是64Kbps。而且，当利用一个modem用于模拟线路时，保证的传输速度和线路容量是9600bps。在这种情况下，在租用和专用线路上，经一条通信线路的不同频率信道上同时发送的交换机帧通过时间共用操作进行复用，因此没有任何问题能发送每个交换机帧。但是，交换机不能仅经一条模拟通信线路发送。因此，当使用模拟线路时，交换机11使用一条模拟线路用于每个频率信道，即总共8条模拟线路发送信息到编码器部分。在这方面，在这个时间点的空中帧的转移速度与用于从发射机4发送空中帧的每个部分的转移速度不一致。
在这种情况下，进一步安排两个传输线路系统用于交换机11和编码器12之间的交换机帧以复份传输线路。即交换机11经独立的线路系统发送相同的内容到编码器12。例如，两条租用数字线路或两条专用数字线路是复份的，每条线路一个系统；另一方面，16条模拟线路被分组为两个系统，每个系统包括8条线路，以便形成两个系统的复份系统。
接着，根据从交换机11接收的交换机帧，编码器12从这里产生空中帧，然后分配该帧到各个发射机3。
图8表示编码器12的结构。
如图所示，编码器部分12包括两个交换机线路终端1201和1202，两个交换机去复用器1203和1204，两组与频率信道数相关的编码器1206和1207，一个选择部分1208，一个发射机去复用器1209，两个发射机线路终端1210及1211和一个监视控制器1213。
每个交换机线路终端1201和1202被连接到复份线路的任一个系统，该复份线路连接到交换机11上。交换机线路终端1201，交换机去复用器1204和编码器1206组在交换机侧构成系统N1。交换机线路终端1202，交换机去复用器1205和编码器1207组在交换机侧构成系统N2。选择器1208从系统N1和N2中选择其中的一个输出。即，包括交换机线路终端1202，交换机去复用器1205和编码器1207组的组是双重的，而且选择器1208决定那一个系统是有效的。
而且，为了复份编码器13和每个发射机2之间的线路，配置两个发射机线路终端1210和1211，在发射机侧分别构成系统N1和N2。两个终端1210和1211发送相同的内容到每个发射机2。
由于由交换机和发射机两侧的系统N1和N2进行与上述相同的操作，将有代表性地描述在交换机和发射机侧的系统1内编码器的工作。
首先，当从交换机11经复份线路系统之一接收到交换机帧时，交换机线路终端1201传送该帧到交换机去复用器1203。但是，在一个系统包括8个模拟线路的情况下，从各个模拟线路接收的交换机帧以时间共用方式复用，以便产生的帧被传送到交换机去复用器1203。此外，交换机线路终端1201根据CRC(图7)进行交换机帧的传输纠错。
因此，交换机去复用器1203去复用所接收的已复用的帧，然后根据加到交换机11的频率信道信息分配得到的帧项到其中的一个编码器，这些编码器构成组1206，该组相应于交换机帧(图7)传输的频率信道。
然后每个编码器组1206从分配的交换机帧产生一个空中帧。即该编码器得到每个信息组的每个字的BCH比特及奇偶校验比特和实时发送相应的空中帧，然后加得到的BCH及奇偶校验比特到交换机帧的消息信息的字和加实际时间到信息组信息。而且编码器加上例如根据交换机帧包含的转移速度信息产生的同步区作为第一项，因此产生空中帧。在这方面，根据监视器或监视控制器1213控制的目前时间决定实际时间。下面将详细描述由监视控制器对当前时间的控制操作。
如上所述，空中帧比特长度在由各个编码器产生的空中帧之间变化。这是因为在空中帧内包含的比特数随上述的转移速度而变化。而且，由每个编码器产生的空中帧要求在传输到发射机2之前以时间共用方式复用。但是，一般来说，在保证在接收侧同步的同时，以时间共用方式复用具有相互不同比特长度的帧是不容易的。
根据本实施例，为了克服这个困难，以1600bps发送的空中帧的比特(同步区或各个信息组的比特)被变换为4比特数据和以3200bps发送的空中帧的比特(同步区或各个信息组的比特)被变换为4比特数据。在变换操作中，在被变换的一个比特之后，被插入相同值的一比特(或3比特)。此后，作为变换结果的任何情况下具有固定长度的空中帧以6400bps的转移速度发送到发射机去复用器1209。由于该措施，在发射机去复用器1209之后，各个空中帧可由简单配置的电路以类似方式处理，没有什么区别。
发射机去复用器1209以时分方式去复用从8个编码器组1206发送的8个帧和从上面所述的监视控制器1213来的1600bps监视控制信号，因此产生图9所示的以64Kbps转送的多帧。在图9中，DATAn表示第n个空中帧的8比特数据。而且，SV表示监视控制信号和P指定为用于多帧的奇偶校验。一个多帧相应于空中帧的64比特(每个空中帧8比特)和两个监视控制信号的两比特。顺便地，当转移多帧项时，被转移的项是在沿着列方向从左上角到右下角的方向。换句话说，以图的MF1、MF2……和MF10的次序转移各项。
这样产生的多帧项被顺序地发送到发射机线路控制器1210。
线路控制器1210经8条模拟线路或一条专用的或租用的数字线路发送从发射机去复用器1209接收的64Kbps的多帧到各个发射机。
为此目的，发射机线路控制器1210进行处理，以192Kbps的传输速度在数字传输路径上发送64Kbps的多帧到容量为64Kbps的专用或租用数字线路上，因此，发送多帧到经专用或租用线路连接的发射机2，和进行一个处理以细划分和分配64Kbps多帧到8条模拟线路，因此发送多帧到经模拟线路连接的发射机2。
图10表示发射机线路终端的结构。
在这个配置中，为了经专用的或租用数字线路发送多帧，仅需要由帧变换部分12101将多帧的速度变换为192Kbps，然后传送到图11或12所示的B1或B2信道，这样由分配器12103把多帧分配到线路控制器12104，每个线路控制器12104经一条专用的或租用的数字线路连接到发射机2(总计128个发射机)。
另一方面，为了经8条模拟线路发送多帧，其比特由去复用器12102去复用为各个空中帧的比特和相应的监视控制信号比特。然后第一频率信道的空中帧的6400bps比特和监视控制信号的1600bps比特由复用器12105复用，如图13所示。此后，通过每帧变换器12106加上适当的比特，例如标记和奇偶校验比特，因此产生9600bps帧。该帧由分配器12110分配到第一modem12108，以处理8条模拟线路的每组的第一模拟线路(各个组被连接到互相不同的发射机)。而且，为了发送6400bps比特的第二空中帧到第8个频率信道，适当的比特分别地加到帧上，以产生9600bps帧。该帧由分配器12107分配到响应于8条模拟线路组的第2至第8模拟线路的modem12109。
在这方面，系统N2的发射机线路终端1211还以类似于系统N1的发射机线路终端1211的方法进行操作。即配置在中心交换机1和各个发射机2之间的是提供复份系统的两个传输线系统。两条租用的或专用的数字线路用于复份，其中一条被分配给一个系统，或16条模拟线路分组为8线路系统用于两线路系统的复份。
在这方面，为了证实在交换机侧的系统N1和N2的正常操作，这些系统由选择器部分1208以周期的方式互相替代。而且，当使用的系统故障时，该故障的系统通过选择系统1208用另一个系统替代。该替代是由监视控制器1213监视的。
中心交换机1的工作已给予了描述。因而，后面将详细描述监视控制器1213。
接着，将描述发射机2。
从图1可以看出，每个发射机2包括一个同步部分21和多个发送单元22，每个单元响应一个频率信道。
图4表示同步部分2的配置。
如图所示，同步器21包括两个线路终端2101和2102，一个中心交换机选择器2103，用于频率信道的一组同步单元2104，一个备用同步单元2105，发射机选择器2106及2109，和一个监视控制器2107。
两个线路终端2101和2102分别连接到两个线路系统之一，这两个线路系统连接到中心交换机1并以上面描述的格式从中心交换机1发送的帧中恢复各个空中帧和监视控制信号。中心交换机选择器2103仅证实来自两个线路终端2101和2102的输出之一。
由中心交换机选择器2103证实的线路终端2101或2102恢复的监视控制信号发送到监视控制器2107，并且各个空中帧被发送到相应于传输空中帧的频率信道的那些同步单元组2104。
每个同步单元组2104一旦在存储器中存储空中帧和实现对传输误码的空中帧每个信息组的每个字的BCH比特检验。如果检测到这样的误码，同步单元向监视控制器2107报告状况。当从各个同步单元通知的传输误码频率等于或大于固定值时，监视控制器2107控制中心交换机选择器2103证实从线路终端2101和2102的当前无效的一个终端的输出。换句话说，线路终端互相替代。
而且，监视控制器2107与组2104的各个同步单元合作从该存储器中读出空中帧，并响应与其相关的频率信道发送该帧到的发送单元22，以便根据在存储器中存储的每个空中帧的周期号和帧号，在帧号1的信息组信息内包含的实际时间和由监视控制器2107控制的当前时间，由帧号1的信息组信息内包含的周期号、帧号和实际时间规定的时间点发送该帧到接收机4。另外，每个同步单元检验每个空中帧的同步区，以检测发送每个信息组的转移速度，然后报告该速度给监视控制器2107。控制器2107传送接收的转移速度到发送单元22，以发送相关的空中帧。
每个发送单元22处理从相应同步单元发送的空中帧并根据从监视控制器2107通知的转移速度，恢复中心交换机1的编码器12中经过比特变换的部分，因此，以从监视控制器2107报告的转移速度发送其它部分和以1600bps速度发送空中帧的同步区1及帧信息。
在这方面，当在组2104中的任一个同步单元故障时，通过中心交换机选择器2103和发射机选择器2106使备用同步单元2105有效，用作故障同步单元的替代单元。
而且，在每个发射机2的同步部分21的线路终端2101和2102与中心交换机1的编码器12的发射机线路终端1210和1211之间，在从发射机2的同步部分21到中心交换机1的编码器12的方向(向上方向)中配置线路。使用这些线路，每个发射机2的同步部分21的监视控制器2107可在向上方向发送监视控制信号到交换机1的编码器12的监视控制器1213。
在这种情况下，如上所述，为了防止在接收机4中与无线电干扰相关的工作差错，要求各个发射机2在几乎相同的时间发送相同的空中帧。即相同空中帧的传输要求在各个发射机2中同步。
因此，将描述实施例中实现空中帧传输同步的过程。
首先，对于每个区，确定在相关区中安排的一个发射机2作为一个基准站或如图15或16所示的实施例的发射机。此外，确定在相关区内安排的另一个发射机2作为备用基准站。(在如下的描述中，基准站，备用基准站和其它发射机整体称为发射机，如果这些发射机无需特别地互相区别开)。而且，在实施例中，基准和备用基准发射机经专用的或租用数字线路连接到中心交换机1。
而且，每个发射机2的同步部分21的监视控制器2107和中心交换机1的编码器12的监视控制器1213各具有控制空中帧传输的同步结构。
即中心交换机1的编码器12的监视控制器包括一个GPS接收单元1801，一个GPS时钟1802，一个自运行时钟1702和一个控制器1701，如图17所示。控制器1701产生一个控制输出，连接到编码器12的各个部分，此外，控制器1701具有一条通信线路，利用各个发射机2传送监视控制信号，该通信线路与发射机去复用器1209连接。
接着，每一个发射机2的监视控制器2107包括一个GPS接收单元1801，一个GPS时钟1802，一个监视接收单元或接收机1804，一个线路时钟1803，一个控制器1806和一个基准站接收单元或接收机1805，如图18所示，这些监视控制器不是基准和备用基准站并且它们经专用的或租用数字线路接到中心交换机1。控制器1806输出连接到同步部分21的每个单元的控制信号。而且控制器1806具有监视控制信号的通信线路，与中心交换机1通信，该线路与线路终端2101和2102连接。
而且，除图18的结构之外，备用基准站包括一个发射机发送单元1901，经过该发射机的频率信道执行通信，如图19所示。
另外，备用基准站包括一个GPS接收单元1801，一个GPS时钟1802，一个监视接收单元或接收机1804，一个线路时钟1803，一个控制器1806和一个发射机发送单元1901，经发射机2的频率信道执行通信，如图20所示的。
此外，每个发射机2的监视控制器2107包括一个GPS接收单元1801，一个GPS时钟1802，一个监视器接收单元或接收机1804，一个基准站接收单元1805，一个基准站时钟2204和一个控制器1806，如图21所示，监视控制器不是基准的和备用基准站，它们经模拟线路耦合到中心交换机1。
接着，将描述空中帧传输同步操作，主要集中在各个监视控制器1213和2107的操作。
首先，在初始状态，中心交换机1的每个监视控制器2107和1213接收从GPS卫星传送的当前时间并设置该时间到GPS时钟1802。该时间以一秒钟的间隔以高精密度发送。此外，从GPS卫星到地球上的每个站的传输时延大约是相等的，因此是可忽略的。因此，该相同时间可以几乎是准确地设置到每个站的GPS时钟1802。
在这种情况下，每个GPS时钟1802使用由具有来自GPS卫星的当前时间的集成锁相环(PPL)同相同步的预定频率的时钟信号相对于这样设定的当前时间测量一秒钟，然后顺序地输出当前时间，因此输出具有预定频率的时钟信号作为基准时钟。
因此，对于中心交换机1的各个监视控制器2107与1213的每一个控制器1701与1806和各个发射机2被置于由于中心交换机1和发射机2之间的线路引起的时延最大值的总的TMAX、由于发射机2编码器21的线路终端2101和2102引起的时延最大值TI和紧在空中帧被存储之后从存储器中读出空中帧时在同步单元中所要求的时延的最大值TD。此外，对于每个发射机的监视控制器2107的控制器1806，设定根据设定值或类似值得到的由于监视接收机引起的延迟时间dm。
在上面描述的初始状态中，无线电寻呼系统首先进行训练。
在训练中，交换机1的监视控制器1213的控制器1701启动合适的一个编码器组1206(或1207)产生一个测试空中帧。规定的空中帧是作为信息组信息的实际时间的一个适当时间。控制器1701启动该编码器发送空中帧到发射机去复用器1209，以便根据自己的GPS时钟1802的时间，在比规定实际时间早TMAX的时间点从线路终端1210(或1211)发送该空中帧。顺便地，在编码器之后，在发射机侧上的各个部分以与从自己的GPS时钟1802输出的基准时钟同步的时钟一起工作。
另一方面，每个发射机2的同步部分21在与同步单元相关的存储器中暂时地存储测试的空中帧。当GPS时钟1802的时间变为等于空中帧中信息组信息的实际时间时，监视控制器2107的控制器1806控制同步部分2107，以便从存储器中读出空中帧然后经选择器1208发送到发送单元22。
接着，根据规定，从发射机2发送的空中帧由监视控制器2107的监视接收机1804接收，如图22所示的。在控制器1806中，在根据GPS时钟1802由监视接收机1804测量的空中帧的接收时间和空中帧的信息组信息的实际时间之间得到差别。此后获得的时间差作为发射单元22的延迟时间和监视接收机1804的延迟时间，从得到的时间差减去由于监视接收机1804产生的预定时延dm得到的值被设置为发射单元22的延迟时间ds。接着，重复执行得到发射机单元22的延迟时间ds的过程预定次数，以便得到dm的平均值，因此最后得到发送单元22的延迟时间ds。
上面的训练已被终止。
当训练结束时，正常操作开始。
在通常的操作中，中心交换机1的监视控制器1213启动该编码器发送每个空中帧到发射器去复用器1209，以便根据中心交换机1的GPS时钟1802的时间，在比从发射机2发送该帧的时间早TMAX的时间从线路终端1210(或1211)发送该帧到各个发射机2。
另一方面，在每个发射机2的同步部分21中，如可从图23看出的，当自己的GPS时钟1802的时间指示这样的一个时间点，它比空中帧的信息组信息的实际时间早了通过训练得到的dm，如前所述的，一旦空中帧存储在同步单元的存储器中，监视控制器2107的控制器1806监视该同步部分2107从该存储器中读出空中帧并经过选择器1208发送空中帧到发送单元22。因此，从每个相应的发射机发送具有信息组信息的空中帧，如图23所示的对它设置相同的实际时间。
顺便地，GPS卫星是在美国国防部的监视下，因此它不保证当前的时间在任何情况下适当地从这里发送。为了适应这情况，根据本实施例进行如下故障检测操作。当假定GPS卫星故障时，根据代替GPS卫星的中心交换机的时间完成时间控制操作。此外，有可能出现发射机和线路的各个部分故障的情况。为了克服这个困难，在实施例中提供如下故障检测和对策。而且，为此目的，中心交换机1的监视控制器1213和每个发射机2的监视控制器2107分别是复份的，以便在该实施例中利用复份控制器之一作为原始单元(N)和另一个作为用于差错(E)的单元。
首先，将描述在实施例中采用的故障检测和对策。
中心交换机1的监视控制器1213的控制器1701首先断续地启动编码器1206建立空中帧，其中将时间描述为消息信息并经线路终端1210(或1211)、根据其GPS时钟1802在消息中描述的时间点发送空中帧到发射机2。另一方面，经专用线路或租用线路连接到中心交换机1的每个发射机2(包括基准和备用基准站)与同步单元2103组共同工作检测到同步单元的帧的输入定时并获得在该定时的自己的GPS时钟1802的时间和在空中帧的消息信息内描述的时间之间的区别。发射机2存储所得到的时间差作为在中心交换机1和发射机2之间的线路上的延迟时间以及线路终端2101和2102的延迟时间的和db。但是，也可能设置为适当得到的固定值为该值db。
而且，基准和备用基准站的每一个站的监视控制器1213的控制器1701发送一个测试空中帧，该空中帧具有包含在根据自己的GPS时钟1802由实际时间指示的时间点的发射机发送单元901的实际时间的信息组信息。在这种情况下，根据实施例，由在相同区域内安排的基准和备用基准站的发射机发送单元1901使用的频带是互相略微偏移的，通过选择每个发射机中的中心频率可选择地接收分别来自基准或备用基准站的任一个信号。但是，对于基准和备用基准站在不同的时间点发送测试空中帧，也可能是在预定定时发射空中帧，以便每个发射机2根据该定时点分别从基准和备用基准站选择地接收任一个空中帧。
另一方面，每个发射机2的监视控制器1213由基准站接收单元1805接收该空中帧。然后该控制器1806把包含在接收的空中帧的信息组信息内的实际时间与自己的GPS时钟1802的时间进行比较。当时间差等于或大于预定值时，控制器1806认为事件a发生，而且控制器1806存储时间的不同作为从基准站无线传输中的延迟时间to和在基准站接收单元1805的延迟时间dn的和don。
而且，在每个发射机的控制器1213中，由监视接收单元1804接收与其相关的发射机2发送的空中帧。然后控制器1806把接收的空中帧的信息组信息中的实际时间与自己的GPS时钟1802的时间进行比较。当时间的不同等于或大于预定值时，控制器1806认为事件b出现。
在仅事件a已出现的情况下，认为基准站损坏，而因此由基准站接收单元1804接收的空中帧用从备用基准站发送的一个空中帧代替。在转换操作中，仅需要启动综合到基准站接收单元1804中的启动器，以调整原始对着基准站的基准站接收单元1804的基准站天线的方向面向备用基准站(另一方面，改变天线的方向性，或代替地，分别安排用于备用基准站的天线用于基准站)。结果如上所述的，由基准站天线选择地接收的信号从基准站信号改变为备用基准站的信号。如果甚至在信号转换后也仅出现事件a的话，则认为基准站接收单元1805损坏，因此目前在工作的监视控制器2107用故障恢复监视控制器代替的。
另一方面，当仅事件b出现时，则认为监视接收单元1804损坏，而且当前正工作的监视控制器2107用于故障恢复，由一个监视控制器代替。当在替换之后仅b出现时，认为发送单元22是处于故障，那么执行如下的过程。即，在每个发射机2的监视控制器1213中，由监视接收单元1804监视从发送单元22发送的空中帧。此后，根据由空中帧的信息组信息内的周期数，帧数和实际时间确定传输时间，该信息组信息从发射机2发送和由同步单元接收，如果检测到在固定的时间期间内没有接收到空中帧，则规定发送空中帧的发送单元22波认为有故障，而且发送单元22的故障条件被通知给中心交换机1的监视控制器1213。
另一方面，当事件a和b二者出现时，监视接收单元1804被认为有故障，因此当前工作的监视控制器2107用故障恢复的监视控制器代替。如果事件a和b甚至在转换操作之后的相同时间出现，GPS卫星被认为有故障，然后将该情况报告给交换机1的控制器1213。
而且，在每个发射机2的监视控制器1213内，通过从帧传输时间减去上述TMAX得到的时间点与发射机2的GPS时钟1802的时间进行比较，帧的传输时间是由从发射机2发送和由同步单元接收的空中帧的信息组信息内周期数、帧数和实际时间决定的。如果GPS时钟1802的时间较大(较迟)，则认为发生事件C。
如果事件C出现，则认为线路至中心交换机1，线路终端2101或2102，或者同步单元组2103有故障，因此该情况通知给中心交换机1的监视控制器1213。
另一方面，根据预定程序，当从发射机2接收到发送单元的故障或者线路、线路终端2101或2102、或者同步单元1的组故障的消息时，中心交换机1的监视控制器1213的控制器1701执行预定故障对策过程。
另一方面，当从发射机2报告GPS卫星的故障时，中心交换机1的监视控制器1213的控制器1701完成如下过程。
即，中心交换机1的监视控制器1213的控制器1701首先命令每个发射机2使用线路时钟1803或基准站时钟2204代替发射机2的GPS时钟1802。
此后，中心交换机1的监视控制器1213启动该编码器发送每个空中帧到发射机去复用器1209，以便根据代替GPS时钟的自运行的时钟1702在比从发射机2传输时间早了上述的TMAX的一个时间点上从线路终端1210(或1211)发送该空中帧到每个发射机2。在这方面，自运行的时钟1702在初始设置的时间开始、与从线路到交换机11提取的预定频率的时钟信号同步地测量时间。而且，自运行的时钟1702产生一个基准时钟信号，它与从线路至交换机11提取的预定频率的时钟信号同步。而且，在这种情况下，在发射机侧的编码器后的每一部分用与从自运行时钟产生的基准时钟同步的时钟信号一起工作。此外，编码器1206断续地被启动产生空中帧，其中时间被描述为消息信息，以便根据自运行时钟1702的时间在描述为消息信息的时间从线路终端1210(或1211)发送空中帧。
另一方面，每个发射机(基准或备用基准站)2经专用的或租用的数字线路连接到中心交换机1，该发射机2响应从中心交换机1来的线路时钟1803使用的命令，将在中心交换机1和相关的发射机2之间线路延迟时间和线路终端2101或2102的延迟时间预先得到的和db加到从中心交换机1断续地发送的空中帧的消息信息上，因此设定得到的时间为当前时间。在当前的时间这样被设置时，线路时钟1803测量与从线路到中心交换机1提取的预定频率的时钟信号同步的时间。此后，经专用的或租用的数字线路接到中心交换机1的，发射机(以及基准站或备用基准站)2的监视控制器2107通过代替GPS时钟的线路时钟1803控制空中帧的传输时间。
而且，根据线路时钟每个基准和备用基准站，在由实际时间指示的时间点从发射机2发送单元还发送包含信息组信息中的实际时间的测试空中帧。
另一方面，当收到使用基准站时钟2204的指示时，经模拟线路耦合到中心交换机1的每个发射机2的监视控制器2107通过控制器1806将来自基准站无线传输的延迟时间to和基准站接收(单元)中的延迟时间的预先得到的和don加到由基准站接收单元从基准站接收的测试空中帧的信息组信息内的实际时间上，因此，设定该时间为当前时间给基准站时钟2202。在当前时间被设置时，基准站时钟2204测量通过基准站接收单元接收的空中帧内包含的时钟分量同步的时间。在这之后，发射机(基准站或备用站)2的监视控制站2107由替换GPS时钟的基准站时钟2204控制空中帧的传输时间。
由于上述操作，在每个发射没有达到任何特定设别操作或类似的操作，甚至当GPS卫星是在故障的时候，根据在GPS卫星是正常时得到的每部分的延迟时间，空中帧传输正确地相互同步。
顺便地，一般一百多个发射机2被连接到一个中心交换机1。在这种情况下，对于中心交换机1管理和控制各个发射机2的状态是困难的，这使中心交换机1负载增加。
根据本实施例为了克服这个困难，中心交换机1的监视控制器1213以轮询方法控制发射机2。
假定提供128个发射机2。发射机2被分类为四个32发射机组，组内的地址指定给属于每个组的每个发射机2。而且全球的地址还规定为对所有发射机2是公共的地址。另外指定给每个发射机2是唯一的地址。
在这种情况下，当实际地进行控制操作时，中心交换机1的监视控制器1213的控制器1701周期地发送一个帧作为监视控制信号到每个发射机2，该帧包括全球地址，组内地址或对在命令的引导字段内指定的发射机唯一地址。另一方面，当接收的帧的地址是全球地址时，每个发射机2的监视控制器2107的控制器执行指定给发射机的组内地址或唯一地址、由命令指示的过程，然后报告作为监视控制信号的执行的结果与代表发射机2的地址一起送到中心交换机1。关于该命令，提供一个指令通知发射机2的状态，一个命令以转换系统，一个命令替换上面描述的时钟，等。
顺便地，报告命令执行结果给每个发射机2可实现如下。即根据上面描述的实施例，中心交换机1和各个发射机2的时钟相互高精度地相一致。因此，报告命令执行结果的时间区域预先分配到每个发射机2。根据在时间点(GPS线路或基准站时钟)是有效的时钟时间，在分配的时间区期间发射机2的监视控制器2107通知中心交换机1该命令执行结果，预先接收的这些结果。监视控制器1213根据在时间点(GPS或自运行时钟)有效的时钟的时间从发射机2接收执行结果。
由于上面的规定，中心交换机1和每个发射机2之间的信号交换操作能够执行并因此使负荷减至最小。而且，甚至当发射机2是在命令执行禁止状态，中心交换机1能够在发射机2被置于命令执行启动状态之前事先发送一个命令。此外，发射机2事先识别发送对该命令的响应的时间点，因此可根据该时间准备执行命令时间表。而且，发射机2可执行该命令，而同时其它发射机2在发送响应到中心交换机1。这些事实便于降低轮询周期。
根据该实施例已描述了无线电寻呼设备。
顺便地，经专用的或租用数字线路连接到中心交换机的每个发射机利用上面实施例中的线路时钟。但是，与经模拟线路连接到中心交换机的相似，该发射机而不是基准或备用基准站可使用基准站时钟代替线路时钟。
而且，虽然在上面的实施例中从GPS卫星接收该时间，当存在任何卫星而不是GPS卫星发送该时间时，也有可能使用该卫星代替GPS卫星，以便接收和使用从这里发送的时间。
根据上面描述的本发明，能够提供一种无线寻呼系统，该系统能够用满意的精度简单地互相同步所有发射机。
虽然结合特定的说明性的实施例描述了本发明，但是不受这些实施例的限制，而仅受所附的权利要求的限制。本领域的技术人员能够改变、修改这些实施例，而不脱离本发明的范围的精神。
权利要求
1.一种无线电寻呼系统，其中一个消息通过无线电发送到多个接收机，其特征在于包括多个发射机，用于通过无线电发送该消息；和一个中心交换机，连接到一个网络，用于分配从网络接收的消息到多个发射机，该中心交换机和每个发射机各包括一个卫星接收单元，用于接收通过无线电从卫星发送的时间信息和用于根据由卫星接收单元接收的时间信息测量当前时间的卫星时钟，该中心交换机进一步包括用于相加的装置，根据由卫星时钟测量的当前时间，将传输时间信息加到从网络接收的消息，该消息规定从发射机发射消息的时间点，和分配装置，用于分配该消息给每个发射机，传输时间信息加到该消息上，每个发射机包括接收装置，用于接收从中心交换机分配的消息，一个接收机发送单元，用于通过无线电发送一个消息，和控制装置，用于根据由卫星时钟测量的当前时间，在由加到接收装置接收的消息的时间信息规定的时间点发送来自接收机发送单元的消息。
2.根据权利要求1的无线电寻呼系统，其特征在于每个发射机包括一个监视接收单元，用于接收从接收机发送单元发送的消息，和一个装置，根据加到由监视接收单元接收的消息上的时间信息规定的时间和在由监视接收单元接收的消息时的时间点由卫星时钟测量的当前时间之间的差，用于获得接收机发送单元的传输延迟时间。控制装置，根据由卫星时钟测量的当前时间，在比由加到由接收装置接收的消息上的时间信息规定的时间点早了获得的传输延迟时间的时间点发送来自接收发送单元的消息。
3.一种发射机设备，用于通过无线电在由加到该消息的时间信息规定的时间点发送来自另一个发射机的消息到一个接收单元，其特征在于包括一个卫星接收单元，用于通过无线电接收从卫星发送的时间信息；一个卫星时钟，根据由卫星接收单元接收的时间信息，测量当前的时间；接收装置，用于接收从其它发射机发送的消息；接收机发送单元，用于通过无线电发送一个消息；和控制装置，根据由卫星时钟测量的当前时间，在加到由接收装置接收的消息上的时间信息规定的时间点上发送来自接收机发送单元的消息。
4.根据权利要求3中的发射机设备，其特征在于进一步包括一个监视接收单元，用于接收从接收机发送单元发送的消息；和一个装置，根据加到由监视接收单元接收的消息上的时间信息规定的时间和当由监视接收单元接收消息时的时间点上由卫星时钟测量的当前时间之间的差，用于获得接收机发送单元的传输延迟时间。控制装置，根据由卫星时钟测量的当前时间，在比由加到接收装置接收的消息上的时间信息规定的时间点早了获得的传输延迟时间的时间点上发送来自接收发送单元的消息。
5.在由多个发射机控制同步当前时间的无线电寻呼系统中，一种当前时间同步的方法，发射机通过无线电发送该消息和通过连接到网络的一个中心交换机控制的当前时间，该网络用于分配从网络接收的消息到多个发射机，其特征在于包括分别由中心交换机和多个发射机接收从卫星通过无线电发射的时间信息；和分别由中心交换机和多个发射机根据各个接收的时间信息测量当前的时间；由中心交换机将规定从发射机发送消息的时间点的信息的传输时间加到根据卫星时钟测量的当前时间从网络收到的消息上，因此产生一个消息；由中心交换机分配该消息到各个发射机；和由每个发射机接收从中心交换机分配的消息，通过无线电发送该消息，和根据由卫星时钟测量的当前时间，在由加到接收消息的时间信息规定的时间点传送该消息到一个接收机。
6.根据权利要求5的当前时间同步方法，其特征在于由中心交换机产生传输时间信息的步骤包括将中心交换机和每个发射机之间延迟时间的最大值TB加到该发射机中的延迟时间的最大值TI上和事先设置结果的和作为由于发射机接收单元引起的延迟时间dm；获得在从中心交换机到达该发射机的消息的时间点和由中心交换加到传输消息的实际时间之间的不同，和设置从时间差减去延迟时间m获得的值作为发射机的发送单元的延迟时间；根据延迟时间dm由中心交换机发送该消息到发射机；和根据发送单元的延迟时间dm，由发射机发送该消息到终端单元(接收机)。
全文摘要
一个中心交换机和每个发射机各装有一个GPS时钟，根据从GPS时钟发送的当前时间测量时间。中心交换机的编码器在从网络接收的消息上加上一个实际时间，该时间是根据由GPS时钟测量的当前时间规定从每个发射机发送消息时间的信息，然后分配该消息到发射机。根据由GPS时钟测量的当前时间，每个发射机的同步部分在加到该消息的实际时间规定的时间从发送单元发送从中心交换机分配的消息。
文档编号G01S5/14GK1131884SQ95121780
公开日1996年9月25日 申请日期1995年12月1日 优先权日1994年12月2日
发明者黑木芳德, 铃木俊郎, 小出步, 儿岛公文, 小桧保夫 申请人:株式会社日立制作所