专利名称：数字控制信道的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，更具体地说，涉及一种蜂窝区无线通信系统中在数字控制信道上进行消息联络的方法和装置。
在一典型的蜂窝区无线通信系统中，将一地理区域(例如在大城市区)分作若干个蜂窝区，每个蜂窝区又分别由一无线电波覆盖范围有限的基地站提供服务。基地站与一移动通信业务交换中心(MSC)相连，该中心再接到陆上通信线的公用交换电话网(PSTN)。蜂窝区无线通信系统中的每个用户(移动用户)都有一可搬式、袖珍式、手持式或车载式的设备(移动台)，该设备与附近的基地站和MSC进行话音通信和/或数据通信。MSC有助于各类通信，例如在移动台与系统中的其他移动台之间或与PSTN中陆上通信线电话机之间交换呼叫和控制信令。
图1示出根据高级移动电话业务(AMPS)标准所建立的传统的蜂窝区无线通信系统的结构。
在图1中会发现一任意地理区域可分成C1-C10这样的多个相应邻接无线电波覆盖区(或称为蜂窝区)。图1为了说明，所示系统仅包括10个蜂窝区，但实际上蜂窝区的数量可以大得多。与C1-C10各蜂窝区相关联，并位于各区中的是一标注为与多个基地站B1-B10中之一相对应的基地站。各基地站B1-B10分别包括多个信道单元，本技术领域众所周知，各个信道单元包括一发信机、一收信机和一控制器。图1中，基地站B1-B10分别位于蜂窝区C1-C10的中心，具有在所有方向上相同发射的全向天线。在这种情况下，每个基地站B1-B10的所有信道单元都与一天线相连。但在蜂窝区无线通信系统的其他结构中，基地站可以位于蜂窝区边缘附近，即不在蜂窝区C1-C10的中心，因而可用无线电信号定向辐射蜂窝区C1-C10。例如，基地站可以配备3副定向天线，每一副如图2所示覆盖一个120°扇形区。在这种情况下，某些信道单元就与覆盖某一扇形区的某副天线相连，其他信道单元就与覆盖另一扇形区的另一天线相连，其余信道单元则与覆盖所余扇形区的所余一天线相连。因而，在图2中基地站向3个扇形区提供服务。不过，并不总是需要有3个扇形区，例如仅需要一个扇形区用来覆盖一条公路。
回到图1，基地站B1-B10均由话音和数据链路与移动通信交换中心(MSC)20相连，该交换中心再与公用交换电话网(PSTN)或诸如综合业务数字网(ISDN)等类似设施中的电话局(未图示)相连。移动通信交换中心MSC20和基地站B1-B10之间，或者移动通信交换中心MSC20和PSTN或ISDN之间的相关连接和传输方式都是本领域技术人员所熟知的，可以包括扭绞线对、同轴电缆、光纤电缆或按模拟式或数字式工作的微波无线信道。此外，上述话音和数据链路要以由运营公司提供或从电话公司租借。
继续参见图1，在蜂窝区C1-C10内可以找到多个移动台M1-M10。尽管图1中仅仅示出10个移动台，但实际上下移动台的真正数量会大得多，而且总要超过基地站的数量。此外，在某些蜂窝区中可能找不到移动台M1-M10，在蜂窝区C1-C10的某一区中有无移动台M1-M10取决于每个移动用户的个人的意愿，他们可以从蜂窝区的某个位置移到另一位置，或者从某一蜂窝区运行到邻近蜂窝区。本技术领域中众所周知，移动台M1-M10都包括一发信机、一收信机、一控制器和一用户接口设备，如电话手机。指派给M1-M10各移动台一个移动通信标识号(MIN)，此标识号在美国就是移动用户电话号薄号码的数字表示。此MIN表明移动用户对无线电通路的订用，并且在呼叫始发时，从移动台送到MSC20，在呼叫终接时，从MSC20送到移动台。M1-M10各移动台还分别用一电子序列号(ESN)来鉴别，此ESN是工厂设定的、无法更改的号码，设计用来防止未经认可就使用移动台。例如，在呼叫始发端，如移动台会把ESN送至MSC20。该MSC就会将收到的ESN已与报告被偷盗的移动台的ESN“黑名单”作比较。若发现有符合的，该偷盗的移动台就会被拒绝入网。
C1-C10各蜂窝区都从有关政府部门，例如美国的联邦通信委员会(FCC)，指派给整个蜂窝区通信系统的射频(RF)信道中，分到一子集信道。各RF信道子集分成若干话音信道和至少一条控制信道(或称播叫/接入信道)，在基地站B1-B10和其覆盖范围内的移动站M1-M10之间，前者用来载送对讲话音，后来用来载送监管数据消息。各RF信道由一基地站和移动台之间的双工信道(双向无线传输通道)组成。RF包括一对分开的频率，一个用于基地站发射(由移动台接收)，一个用于移动台发射(由基地站接收)。基地站B1-B10中的每个信道单元通常工作于分配给相应蜂窝区的射频信道中的一条预选信道上，即信道单元的发信机(TX)和收信机(RX)分别调谐到一对不变的发射和接收频率上。不过，移动台M1-M10的收发信机(TX/RX)可调谐至系统中规定的任意射频信道。
根据容量需要，一个蜂窝区可以有15条话音信道，而另一蜂窝区可以具有100条以上的话音信通，以及相应的信道单元。然而一般来说，一基地站服务的每个全向蜂窝区或扇形区内仅全有一控制信道，也就是说，为一个全向蜂窝区服务的基地站(图1)有1条控制信道，而为三个扇形服务的基地站(图2)有3条控制信道。本技术领域众所周知，分配给任何给定蜂窝区的RF(控制和话音)信道可以根据频率重复使用方案再分配给远端的蜂窝区。为了避免射频干扰，相同蜂窝区中的所有射频信道将工作于不同的频率，而且，任何一个蜂窝区的射频信道将工作在与任何邻近蜂窝区所用的频率都不同的一组频率上。
在空闲状态(不是通话状态)时，M1-M10各移动台调谐至信号最强的控制信道(一般来说即移动台当时所处蜂窝区的控制信道)，接着连续监视该信道，并可通过与移动通信交换中心MSC20相连的基地站B1-B10中相对应的一个基地站接收或发出一电话呼叫。当处于空闲状态下在蜂窝区之间移动时，移动台最终会“失去”与“旧”蜂窝区在控制信道的无线接续，并调谐到“新”蜂窝区的控制信道上。控制信道的起始调谐和变换通过扫描蜂窝区通信系统全部运行中的控制信道自动完成(在美国，每个AMPS系统具有21条“专用”控制信道，即各控制信道的收、发信频率预先确定，且不能改变。这意味着移动台必须扫描最多达21条的信道，以找到“最佳”控制信道)。当找到高接收质量的控制信道时，移动台就保持调谐在该信道上，直到质量又变差。用这种方式，所有移动台总是与该蜂窝区通信系统相“接触”。
在空闲(备用)状态时，M1-M10各移动台连续判断是否在控制信道上收到发给它的播叫消息。例如，一普通(陆上通信线)用户呼叫某一移动用户时，该呼叫立即从PSTN送到分析所拨号码的MSC20。若所拨的号码被证实，MSC20就请求某些或全部基地站B1-B10在它们对应的蜂窝区C1-C10内播叫被呼移动台。接收MSC20请求的B1-B10各基地站接着就在相应蜂窝区的控制信道上传送包含被呼移动台MIN的播叫消息。每个空闲移动台M1-M10就将所监视的控制信道上接收到的播叫消息中的MIN与移动台存储的MIN比较。MIN相符的被呼移动台就在控制信道上发送一播叫应答给基地站，该基地站又将此应答送给MSC20。
一接收到播叫应答，MSC20就在发出该播叫应答的蜂窝区中选择一可供使用的话音信道，并请求该蜂窝区的基地站通过控制信道指令上述移动台调谐到选定的话音信道上(MSC随时保留着一份其服务区内所有信道的表格，表中包括各信道忙、闲、封锁等状态)。一旦该移动台调谐到选定的话音信道上，便建立直通连接。另一方面，当移动用户发出呼叫，例如通过拨普通用户电话号码，并按其电话手机上的“送出”键时，移动台的MIN，ESN和所拨号码就经过控制信道送给基地站，然后又接给MSC20。如上文所述，该MSC20证实此移动台，分配一话音信道，再为通话建立直通连接。
若通话状态下移动台在蜂窝区间移动，就会发生呼叫从旧基地站到新基地站的“区间转接”。MSC在新蜂窝区选择一可供使用的话音信道，然后指令旧基地站在旧蜂窝区中当前的话音信道上将区间转接信息送给移动台，此信息通知移动台调谐到新蜂窝区中选定的话音信道。上述信息以“隐蔽加突发”的方式发送，使通话中断短暂且察觉不到。一旦收到区间转接消息，移动台就调谐到新的话音信道上，并由MSC经过新蜂窝区建立直通连接。旧蜂窝区的旧话音信道则在MSC中示闲，可用于另一次通话。
除了呼叫始发和播叫应答之外，AMPS移动台还可接入蜂窝区通信系统进行登记。AMPS中可进行两类登记(ⅰ)基于时间，更具体地说，基于基地站发送的REGID(“当前时间”)和REGINCR值(“登记周期”)，以及存储在移动台的NXTREG值(“叫醒时间”)的周期性登记;(ⅱ)基于位置，更具体地说，基于正提供服务的蜂窝区通信系统所发送的系统标识的系统地域登记。周期性登记可以用来判断移动台是在工作(在无线电波覆盖范围内并通电)，还是不在蜂窝区通信系统中。系统地域登记则可以用来判断移动站何时越过边界从一个蜂窝区通信系统到另一个。
一旦在前向控制信道(基地站至移动台)上接收到REGID信息，若正提供服务的蜂窝区通信系统中允许登记，该移动台就将REGID值与NXTREG值比较，并且将最近一次接收的SID值与移动台最近一次登记的蜂窝区通信系统的SID值比较。如果REGID值大于或等于NXTREG值，表明周期性登记时间已到的话，或者，如果最近一次接收的SID值与最近存储的SID值不同，表明移动台在最近一次成功的登记之后从一个蜂窝区通信系统到达另一个系统的话，移动台就会在后向控制信道(移动台至基地站)上自动送出登记接入消息，并且在前向控制信道上接收到登记确认消息之后，用最近一次接收的REGID值与REGINCR值之和更新NXTREG值(移动台还在每次始发呼叫或播叫应答之后更新NXTREG值)。
上面所述的传统AMPS系统利用频分多路复用(FDM)在话音及控制信道上载送电话通话和控制信息。如上文所述，在此系统各蜂窝区之间划分可供使用的频谱。在每个蜂窝区中，话音(模拟)信号和数据(数字)信号组成至基地站或移动台中发信机的输入信号，该发信机产生与分配给蜂窝区的一个频率相对应的恒频正弦载波，并在发射无线电信号之前，用输入信号调制上述载波的特性(幅度、频率或相位)。此已调载波占据标称中心频率(即未调载波频率)周围较窄的频谱区域(即信道带宽)。一般采用频率调制，使载波频率在任一瞬间都与该瞬间的输入信号的幅度成正比变化(增大或减小)。所形成的已调载波频率在未调(中心)频率周围的偏移一般限制在某一带宽内，例如为30KHz，以免相邻RF信道重叠和引起相邻信道干扰。
因此，在传统的AMPS系统中，模拟话音信号对用于RF信道上发射的载波加以调制。AMPS系统采用模拟频率调制(FM)，是一种“每载波一信道”(SCPC)系统，即每一RF信道有一话音电路(一对电话用户通话)。但是近期的发展已迎来蜂窝区通信的数字化新时代。提高频谱效率，满足日益增长的系统容量需求。此愿望已经成为模拟转向数字的主要推动力。通过在调制和发射前对若干话音电路的话音进行编码(数字化和压缩)和多路复接，一条RF话音信道可以由若干数字话音信道共用，而不是仅仅被一模拟话音信道占据。按照这种方式，信道容量，从而整个系统的容量，无需增加话音信道的带宽就可以获得大幅度增加。这样，蜂窝区无线通信系统当然能以值得注意的低成本，例如基地站仅需较少数量的信道单元(收发信机)，为相当大数量的移动台提供服务。而且，数字格式有利于蜂窝区通信系统与正在出现的数字通信网结合。
在美国，电子工业协会(EIA)和通信工业协会(TIA)已经在“走数字化道路”的努力方面领先，并制定了数字蜂窝区通信系统空中接口的临时标准。这一EIA/TIA临时标准即为众人所知的“双式移动台-基地站兼容标准”，并且称为“IS-54”(“IS-54”各种版本的复印件可以从华盛顿特区20006N.W.宾夕法尼亚街2001号的电子工业协会获得)。术语“双式”是指此系统可工作于模拟式，也可工作于数字式。这种数字式的工作依靠与长期用于陆上通信线电话网中、同时在一实体信道载送多路电话通话的技术相类似的时分多路复用(TDM)技术(对于蜂窝区通信系统还提出过码分多路复用(CDM)，但目前的IS-54-B(B版本)规范采用TDM)。
在有线电话网中，将市内电话用户经分立模拟信道传送至市内电话公司电话局的模拟话音信号连续取样，并对取样幅度进行量化，再按脉冲编码调制(PCM)方法编码成用恒幅脉冲表示的二进制数。将预定数量的PCM信道(即数字话音信道)用一系列的帧传送，每一帧包含各PCM信道的信息猝发段(经编码的取样)。不同PCM信道的猝发段占据诸如铜线设备之类实体信道中所传输各帧中的不同时隙(时间间隔)。最长距离的电话呼叫通过采用TDM的交换体系传输。此项技术还可以应用于在蜂窝区无线通信系统RF信道上的传输。
按TDM运行的RF信道分成一系列重复的时隙，第一时隙包含不同数据源(例如话音信道编码器)的信息猝发段。这些时隙组合成持续时间预定的一些帧。每一帧的时隙数随该RF信道上所要容纳的数学信道数而变化，而此数字信道数又由数字信道的编码速率、RF信道的调制电平以及带宽给出。帧中的每一时隙一般表示不同的数字信道。因此，RF信道上每个TDM帧的长度即为分配给相同用户的相同数字信道所使用的两个重复时隙之间的最小长度。换句话说，对于每个用户，每个TDM帧仅仅包含一个时隙。
根据IS-54，各数字TDMRF信道依照每一数字信道所用话音编码器源速率，可载送3-6条数字话音信道(3-6个电话通话)(在IS-54中设定了调制电平和信道带宽)。各数字业务信道(DTC)的话音编码器能以全速率或半速率工作(预计近期会用全速率话音编码器，并一直用到开发出话音质量可接受的半速率编码器)。全速率DTC在给定时间中需要比半速率DTC多一倍的时隙。在IS-54中，每条TDMRF信道所载送的可多达3条全速率DTC或6条半速率DTC。
IS-54的TDMRF信道帧结构示于图3。TDMRF信道的每一“帧”包括6个相同长度的时隙(1-6)，帧的长度为40ms(每分钟25帧)。每条全速率DTC使用图3帧中的两个等间距时隙，即时隙1和4，或时隙2和5，或时隙3和6。当工作在全速率时，TDMRF信道可以分配给3个用户(A-C)，即在图3所示“帧”中，用户A分到时隙1和4;用户B分到时隙2和5;用户C分到时间片3和6。因此，对于全速率，每个TDM帧实际由3个时隙组成而不是6个时隙组成，是20ms长而不是40ms长。每条半速率DTC使用图3所示“帧”的一个时隙。半速率时，TDMRF信道可以分配给6个用户(A-F)，每个用户A-F分到图3所示帧中6个时隙之一。对于半速率，每个TDM帧实际由6个时隙组成，与IS-54中的“帧”定义是一致的。
因此，与基地站和移动台均在RF信道上连续发射和接收的模拟FDM蜂窝区通信系统不同，TDM蜂窝区通信系统以缓冲加突发的不连续传输方式进行运转。各移动台在RF信道上所分配的时隙内收、发信号。例如，在全速率的情况下，用户A的移动台在时隙1发送，在时隙2不工作，在时隙3接收，在时隙4发送，在时隙5不工作，在时隙6接收，接着重复这一循环(收、发时隙相互错开，无需采用双工电路，否则需要双工电路使移动台的收、发信机可同时工作)。因此，移动台在部分时间(对于全速率为三分之一，对于半速率为六分之一)收、发信号，从而其余时间可以关掉，以节省电力。
然而，目前的IS-54标准不是全数字标准，而是一种打算在所用移动台由新的双式移动台和全模拟旧移动台混合构成的模拟到数字过滤阶段得到遵守的模拟、数字混合标准。更具体地来说，IS-54标准是为AMPS传统的模拟话音信道和按图3所示帧格式组成的数字话音信道这两者提供的。在呼叫建立时，可分配给双式移动台一模拟话音信道(全载波频率)，或者一数字业务信道(载波频率上的一个重复时隙)。单一模拟式移动台则只能分配到一模拟话音信道。
继续需要为现行的单一模拟式移动台提供服务，还导致在IS-54中对已有的AMPS或类似的EIA/TIA553标准所遗留的模拟控制信道作出规定。根据IS-54，从基地站到移动台的下行链路的前向模拟控制信道(即播叫信道)按一特定格式载送消息(字)的连续数据流。然而，从移动台到基地站的上行链路的后向模拟控制信道(即接入信道)，即是一种随机出入信道，该信道以争用为基础，用来传送起呼、播叫应答和登记消息。前向控制信道(FOCC)上传送的忙/闲位表示后向控制信道(RECC)当前的状态(可用性)，也就是说，如果该忙/闲位为0，则RECC忙，如果忙/闲位为1，则RECC闲。
IS-54中规定的FOCC格式示于图4中。FOCC上可以传送下列若干不同类型(功能级)的消息(ⅰ)系统参数开销消息(SPOM);(ⅱ)通用动作开销消息(GOAM);(ⅲ)登记标识消息，(REGID);(ⅳ)移动台控制消息，例如播叫消息;(ⅴ)控制填充符消息。SPOM、GOAM以及REGID是基地站覆盖范围内的所有移动站都将用到的开销消息。开销消息按称为开销消息序列(OMT)的组进行传送。每个OMT的第一消息必须总是每隔0.8±0.3秒传送一次的SPOM。
SPOM包含有所用蜂窝区通信系统有关信息的两个字，这些信息包括系统标识(SID)和分别表示是否允许归属台和漫游台登记的控制位REGH以及REGR(归属台是工作于订用业务的蜂窝区通信系统的移动台，而漫游台是工作于非订用业务的蜂窝区通信系统的移动台)。GOAM或REGID由一个字组成，并附加在SPOM末尾，按需要发送。可按需要将任意数量的通用动作消息附加给SPOM。通用动作消息的类型包括再扫描播叫信道以及登记递增(REGINCR)消息(REGINCR和REGID二消息控制移动台向提供服务的蜂窝区通信系统进行周期性登记的频率)。发送时REGID消息必须附加在SPOM上，若有通用动作消息发送，则附加在OMT中的最后一个GOAM上。
当广播SPOM、GOAM和REGID，以便所有移动台收听前向控制信道(FOCC)时，移动台控制消息(例如播叫消息)就送到某一特定的移动台(特定的MIN)。移动台控制消息的其它例子还包括模拟话音信道或数字业务信道(全速率或半速率)的分配消息和改变发射功率电平的指令。移动台控制消息由1至4个字组成。控制填充符消息由一个字组成，无消息在FOCC上发送时，总要发送该消息，即用来填充不同消息之间的空隙或多字消息的组间的空隙。
图4所示IS-54中规定的前向模拟控制信道格式非常不灵活，因而对于要延长移动台电池寿命等现代蜂窝电话来说不利。具体来说，SPOM传输的时间间隔是固定的，而且开销以及控制消息附加到SPOM上的顺序也是不变的。尽管蜂窝区通信系统可以控制大多数开销消息的传输频率(仅仅需要SPOM包含在每个OMT中)，但已调谐到FOCC的空闲移动台即便当前OMT开销消息所含信息可能与先前OMT中的相同，也必须重复读出OMT中所有的消息，而不仅仅是播叫信息(例外的例子是GOAM指令移动台重新扫描播叫信道)。因此，尽管信息与移动台存储器已存储的相同，移动台也频繁更新该存储器。在上述读出周期，耗费电池电力，而未给移动台的运行带来任何相应的好处。
针对已有技术模拟控制信道(ACC)的这些缺点和不足，本发明的目的在于提供一种数字控制信道(DCC)，它可载送与ACC上所载送的消息相类似的各种消息，但其中基地站的消息发送频率通常与移动台的消息读出频率无关。换句话说，某些类型的消息可以比其他类型的消息更为频繁地发送，但移动台无需一一读出DCC上发送来的消息。
例如，一个刚锁定到DCC上的移动台会需要尽快得到当前提供服务的系统的所有相关信息，例如所有权(是不是私营系统？)、服务项目(能否处理某一项特定数据业务？)、系统参数(最大移动台发射功率为多少？)等。因此，这种开销信息可以尽可能经常传送，而不必过分限制DCC载送诸如播叫消息等其他消息的容量。但是，这种开销信息大多不经常改变，而且过于频繁地读出这种信息会耗费电池电力。因此，移动台一旦读出开销信息，在收到该信息已变的指示之前，就不再读出。这样就能显著地节约移动台的电池电力。
本发明另一目的在于提供一种DCC，该DCC允许空闲状态的移动台在规定的时间段内从DCC读出数量达最低限度的信息，而在所有的其它时间进入“休眠”态。因此，移动台可在返回休眠态之前尽可能短的时间内读出播叫消息。在休眠态期间，移动台的大多数电子电路关闭，电池电力的消耗为最小。在此情形下，电池寿命可以从例如13小时延长至100小时，其后才需要对电池充电。读出播叫消息的时间与休眠态时间的比例是可以控制的，并表现为呼叫建立延时与电池功率消耗之间的折衷。
本发明又一个目的在于提供一种灵活的DCC格式，该格式适合于一种由“宏”(大半径)蜂窝区和“微”(小半径)蜂窝区组成的分层蜂窝区结构。在分层蜂窝区结构中，与目前面向宏蜂窝区的系统相比，移动台更换蜂窝区要频繁得多。重要的是，频繁的蜂窝区选择和再选择不妨碍移动台接收播叫或接通呼叫的能力。本发明通过频繁地发送开销消息，可迅速选择和再选择蜂窝区，同时还提供有效的休眠态运行。开销消息重复频率高，使即将锁定到一新蜂窝区的移动台可迅速寻找播叫信道和接入系统所需的其它参数。
本发明再一个目的在于提供一种调整各蜂窝区DCC容量的能力，以满足该蜂窝区的使用要求，即每秒的播叫和接入期望数。
本发明另一个目的在于提供一种DCC，该DCC便于移动通信网融入不断发展的ISDN业务范围(与“ISDN业务公事包”相结合)。
本发明还有一个目的是提供一种在现行IS-54架构内可以方便实施的DCC。
本发明提供一种在通信信道，例如在蜂窝区通信系统中基地站与移动台之间的数字控制信道，传送信息的方法。此方法包括下列步骤将信息组成若干信息单元，提供至少一个更改标志以表明至少一个信号单元的值是否已更改，并在通信信道上发送该更改标志和该信息单元。若更改标志表明有更改，就仅仅读出此信息单元。按此方式，发送信息的频率就与读出信息的频率不相关了。因此，收信机可以关闭较长的时间，以减小功率消耗。
在另一方面，本发明提供一种在分成多个子信道的信道上讲行信息通信的方法。该方法包括下列步骤在至少一个子信道上发送信息的至少一部分;在至少一个子信道上发送至少一个更改标志，以表示当时该信息部分更改;接收该信息部分和更改标志，并且响应该更改标志中的指示，读出该信息部分。
本技术领域的技术人员通过参考以下附图，本发明将更好理解，其多种目的和优点将变得更清楚。
图1示出传统蜂窝区无线通信系统的结构。
图2示出一种可以用于图1所示系统中的3扇形区蜂窝。
图3根据已知的业界标准示出时分多路复用(TDM)射频(RF)信道的帧结构。
图4示出该业界标准规定的前向模拟控制信道(ACC)的格式。
图5示出可载送至少一条业界标准数字业务信道(DTC)和本发明数字控制信道(DCC)的一RF载波TDM流的格式。
图6示出本发明示例超帧结构。
图7示出图6所示超帧中全速率DCC的结构。
图8示出本发明DCC开销信息的示例格式。
图9示出超帧内DCC的示例逻辑信道结构。
图10示出图9所示BBCH的结构。
本发明主要突破点是使开销消息传输频率与移动台读出全部开销信息的要求无关。按照本发明的数字控制信道(DCC)，移动通信系统能以足够高的频率发送开销消息，以充分地为即将锁定到DCC上的移动台提供服务，而对DCC上已锁定的移动台无消极影响。
在此描述的实施例中，本发明的DCC采用时分多路复用(TDM)，因而配置成为一系列具有特定持续时间的时隙(DCC也可以采用码分多路复用，但为方便这里的描述，假定采用TDM)。一般来说，任何合适的时隙格式均可以用于实施本发明构思。但从实际考虑，最好是采用与IS-54中定义的数字业务信道(TDC)的格式相兼容的DCC格式，也就是说采用长度相等的时隙，每个时隙的持续时间都是6.66ms(按照IS-54，3个时隙20ms)。换句话说，DCC和DTC的基本单位将是一个6.66mms的时隙。
既然DTC和DCC均可以置于相同载波上，本发明在此描述的实施例中选择IS-54格式就避免以下两种情形(ⅰ)基地站和移动台处理两套不同的时隙格式、源编码速率和信令协议(交织、信道编码、同步、检错等)，一套为DCC而另一套为DTC，因而所要求的技术复杂;(ⅱ)DCC必须分开使用另一载波。前一特点有利于迅速地开发和采用工作在DCC及DTC上的IS-54兼容商售产品(基地站和移动台)。后一特点在具备少量载波或者可能仅有一个载波的小蜂窝区的情况下显得尤为重要。
因此，DCC采用6.66ms时隙的合理性在于对兼容性和复杂性的考虑。要能够在相同载波上混合DCC时隙和IS-54和DTC时隙，DCC时隙持续时间就不得长于DTC时隙。从技术复杂性的立足点来看，若DCC时隙与DTC时隙相等就会简化移动台的设计和测试。在不是不得不需要采用比DTC时隙短的DCC时隙的情况下，DCC时隙和DTC时隙应该具有相同的持续时间，即为6.66ms。
参见图5，可以看到一载波TDM流格式，该载波可以载送至少一条IS-54的DTC和本发明的DCC。正如前面所述，IS-54规定的DTC既可以工作在全速率也可以工作在半速率。全速率DTC每20ms占有1个时隙(每40ms占用2个时隙)，而半速率DTC每40ms占有1个时隙。此载波可载送3条全速率DTC或6条半速率DTC，或两者的任意组合，例如载送1条全速率加4条半速率的DTC。
与DTC相同，本发明的DCC也可以按全速率或半速率工作(对于DCC来说，作为与DTC的区别，术语“全速率”或“半速率”均是指所选择的传输速率而不是话音编码器的源速率-一般来说，不论是DCC还是DTC，“全速率”信道每单位时间需要比“半速率”信道多一倍的时隙)。因此，根据加在载波上的DCC和DTC工作在全速率还是半速率，TDM流中可有若干可供选择的数字信道(DCC和DTC)组合。图5示出对某一载波定义的三种可供选择的数字信道组合，即X、Y和Z。
根据方案X、2条全速率DTC(DTC1和DTC2)和1条全速率DCC(DCC1)在载波上时分多路复用。方案X中，来自DTC1的猝发段在时隙1、4、7、10等期间发送;来自DTC2的猝发段在时隙2、5、8、11等期间发送;来自DCC1的猝发段在时隙3、6、9、12等期间发送。
根据方案Y，1条全速率DTC(DTC1)、2条半速率DTC(DTC3和DTC4)和1条全速率DCC(DCC1)在载波上时分多路复用。方案Y中，来自DCC1的猝发段在时隙1、4、7、10等期间发送;来自DTC3的猝发段在时隙2、8等期间发送;来自DTC1的猝发段在时隙3、6、9、12等期间发送;来自DTC4的猝发段在时隙5、11等期间发送。
根据方案Z，1条全速率DTC(DTC1)、3条半速率DTC(DTC3、DTC4和DTC5)和1条半速率DCC(DCC2)在载波上时分多路复用。方案Z中，来自DTC1的猝发段在时隙1、4、7、10等期间发送;来自DCC2的猝发段在时隙2、8等期间发送;来自DTC3的猝发段在时隙3、9等期间发送;来自DTC4的猝发段在时隙5、11等期间发送;来自DTC5的猝发段在时隙6、12等期间发送。
本领域普通技术人员不难看出，图5中所示的可选方案X、Y和Z并未列完可对任一可用载波定义的所有数字信道组合。例如图5中，方案X、Y和Z都只定义一条DCC，而所示出的其它时隙都由DTC占用。然而，必须明白可对载波定义一条以上的DCC(全速率或半速率)，而且其余时隙的状态(占用或空闲)都取决于该时隙是否用来定义。可以分配给载送电话通话的一条或多条DTC(全速率或半速率)。
一般来说，任一载波所定义的DCC的类型(全速率或半速率)和数量取决于具体应用需要多少控制信道容量。最小的构成单元可以认为是一条半速率的DCC。因此，人们可以从对可使用的载波定义半速率DCC开始。若需要更多的容量，可以由全速率DCC代替半速率DCC。接下来还可以在载波上有1条全速率DCC和1条半速率DCC，再通过增加1条半速率DCC而成为2条全速率DCC，最后载波上可有3条全速率DCC(此时，全部载波用于控制信息，没有留给数字话音信息的容量)。若还要更多的容量，可以从半速率DCC开始，再按前面那样进行对另一载波定义一条或多条DCC。
回到图5，为了达到本发明目的，可以将多个IS-54的连续TDM帧组成一个“超帧”。一般来说，本发明所采用的超帧与IS-54定义的TDM帧之间无需有任何特定的关系。但这里说明的本发明实施例中DCC时隙与IS-54TDM帧(话音和控制信息交织在同一载波上)内的DTC时隙具有相同结构(长度等)。在IS-54中，TDM的“帧”由6个连续时隙组成，帧长为40ms。但对于全速率运行。每个用户分配到TDM帧的两个时隙，每20ms一个时隙(对于半速率，每个用户分配到该帧的一个时隙)。若将TDM“块”定义为由三个连续TDM时隙组成，其中的第一时隙就与IS-54TDM帧(图3)的第一或第四时隙相一致，而超帧则由整数个TDM组成，每个TDM块长20ms。
接下来参见图6，现在可以看到示例超帧的结构。一般来说，超帧可以由任意适当数量的TDM块组成。图6中，超帧由50个TDM块(150个时隙)组成，因此，该超帧的长度为1秒(＝50×20ms)。若采用一条全速率DCC，例如图5中的方案X或Y的话，每个这样的超帧将包含50个DCC时隙，即载波上每秒将有50个时隙被DCC占用。反之，若采用一条半速率DCC，例如图5中的方案Z的话，每个这样的超帧将包含25个DCC时隙。前向DCC上每个超帧内至少有某些DCC时隙将用来对移动台播叫，即通知空闲移动台来向呼叫。
根据本发明，每个移动台在每个超帧中分配到一个用于接收播叫消息的时隙。因此，超帧可以定义为分配来播叫某移动台的时隙与分配来播叫相同移动台的下一时隙之间的时间。因为很有可能移动台的数量比每个超帧中DCC时隙的数量大得多，所以已分配的某一移动台播叫时隙还可以用来播叫共有某种独特特性的其它移动台。更广义地说，超帧还可以定义为分配给相同播叫群的DCC时隙之间的时间。
可以采用许多参数中的任意一个来区分各移动台播叫群。例如，若采用移动台识别号(MIN)来区分播叫群，则可在每个超帧的一个DCC时隙发送对MIN以数字“0”结尾的移动台的播叫消息，在每个超帧的另一个DCC时隙发送对MIN以数字“1”结尾的移动台的播叫消息。
空闲态时，一特定播叫群内的每个移动台在每个超帧的一个时隙期间均被“叫醒”(锁定并读出分配给该移动台所属播叫群的DCC时隙)，然后查找发给移动台的播叫消息(确定所收到的播叫消息是否包含该移动台的MIN)，若没有接收到这样的消息，移动台就“返回到休眠状态”(关闭大多数的内部电路以省电)。因此，收听本发明DCC上的播叫消息的移动台仅短时间“醒”着，与收听已有技术的IS-54模拟控制信道，并连续读出所有控制信息以查找发来的播叫消息的另一种移动台相比，会消耗相当少的电力。
然而，电池电力的节省与呼叫建立的延时(主叫方在接通移动用户之前必须等待的时间)之间要折衷。这种折衷确定移动台“叫醒”和“查找”DCC上的播叫消息的频率，换句话说，也就是确定每个超帧的长度。例如，若超帧长1秒(图6)，则每个移动台仅“醒”一个时隙的时间，电池用量为全速率时的五十分之一。在这个例子中，对移动台的呼叫平均会延迟1/2秒，而最大的延时是1秒(呼叫建立的实际延时将取决于与播叫移动台的下一播叫群时隙出现的时间相对的呼叫建立时间)。
将超帧的长度从1秒延长到2秒，则电力节约加倍，而平均呼叫建立延时从1/2秒增加到1秒。反之，将超帧的长度从1秒减小到1/2秒，则电力节约减半，而平均呼叫建立延时从1/2秒减小到1/4秒。因此超帧的范围包括既有可能是确定大量播叫群来限制休眠态电池消耗的长超帧，也有可能是确定较少量播叫群来限制终接呼叫建立时间的短超帧。
注意到，对节省电池消耗和缩短呼叫建立时间此相互竞争的目标进行平衡的关键是每个超帧中的播叫群(播叫时隙)数量，而不是每个播叫群中的移动台数量。一旦达到平衡，且播叫群的数量确定，则任意播叫群中过多的移动台会出现排队问题。例如，若超帧的长度选为1秒，而且对任意播叫群中移动台的呼叫速率大于每秒1呼叫，则其中有些呼叫将损失，或者在队列中无限延迟。但这是容量问题，可通过半速率DCC变换为全速率DCC来解决，或者在有必要时，通过接前面所述的方式和顺序在相同或不同载波上激励另一半速率或全速率DCC来解决。
接下来参见图7，可以看到图6所示超帧中的全速率DCC的结构。在图7中，已将DCC时隙从图6的超帧中抽出，为了便于说明，使此二图相邻。全速率DCC占据超帧的时隙1、4、7、10……和148，将按图5中的方案Y配置。但应该明白，按图5中方案X配置的全速率DCC，或按图5中方案Z配置的半速率DCC，也都可以用。如图5有关解释那样，全速率或半速率DCC对载波也可以有几种其它配置。
继续参见图7，每个超帧将有许多DCC时隙用于播叫，分配给不同的播叫群。但不是每个超帧中的所有DCC时隙都会是播叫时隙。至少有某些DCC时隙可用来向所有移动台发送开销信息，而其它时隙则可用来向特定的移动台发送数据包。例如，前面5个DCC时隙(图7的时隙1、4、7、10和13)可用来广播开销信息，后面40个DCC时隙可用于播叫，而超帧的最后5个DCC时隙可用于数据包。开销消息、寻呼消息以及数据消息只是在DCC上可以发送的各种信息的一个例子。
在DCC的一个或多个时隙内发送的开销信息包括提供服务的系统的信息和工作在此系统中所需要的移动台性能。该开销信息可包括各种指示，其例子有(ⅰ)指示移动台分配到播叫时隙;(ⅱ)指示移动台是可收、发通过此基地站的任意呼叫，还是只可收、发紧急呼叫(限制性呼叫);(ⅲ)指示用于对此基地站发射的功率值;(ⅳ)指示系统标识(归属系统或漫游系统);(ⅴ)指示是否采用均衡器(均衡器用于收信机以补偿无线电信道失真和衰减对所发信号的影响);(ⅵ)从此基地站接收的DCC信号太弱或另外一些原因，例如另一基地站的信号比此基地站的信号强时，可供选择的邻近基地站的DCC位置(频率、时隙、超帧的时间偏移)。
根据本发明，当移动台锁定到DCC时，该台将首先读出开销信息，以确定系统标识、呼叫限制等，以及(ⅰ)邻近基地站的DCC位置(频率、时隙等可找到这些DCC的参数)，(ⅱ)超帧中播叫时隙的位置(分配给移动台所属播叫群的DCC时隙)。将相关的DCC频率存储在存储器中，然后移动台进入休眠态。每个超帧“叫醒”一次，移动台例如每秒“叫醒”一次，以读出分配到的播叫时隙，再返回到休眠态。
休眠态时，移动台基本上不工作，但还有某些任务要执行，例如，移动台将监视以前存储在存储器的相关DCC频率的信号强度。为此，移动台可以周期性地扫描这些频率，并在当时调谐的每个频率上测量信号功率值。要注意，既然该频率的所有时隙发射功率都相同，在测量时该频率上无论发送话音还是数据，任意频率的信号强度测量过程就都相同。
根据本发明，若当前DCC信号强度下降到规定值以下，移动台就可以立刻调谐到所监视的DCC频率中最好(最强)的那个频率，或调谐到信号比当前DCC强一预定值的DCC上。这点与现今模拟控制信道(ACC)的运行是有区别的，在模拟控制信道中，“丢失”当前控制信道的移动台必须再扫描系统中所有的专用控制信道(在美国有21条信道)，以找出最强的控制信道。
工作在本发明的DCC与工作在IS-54的模拟信道另一不同点是开销消息的读出。根据IS-54，移动台连续读出ACC上在开销消息序列(OMT)中发送的所有开销消息。但根据本发明，移动台在锁定到DCC时读出开销消息一次，仅当开销信息改变时才一次一次地读出。这使得必须由移动台读出的开销信息量减到最少，进而使移动台的电池消耗为最小。
接下来参见图8，可以看到DCC上开销信息的示例格式。将开销信息分为不同类的“信息单元”E1、E2、E3，这些单元附加有多个相关“更改标态”F1、F2、F3等。信息单元包括可以在DCC上传送的各类开销消息。每个更改标志代表相应信息单元的指针，也就是说，更改标志Fi表示信息单元Ei的指针，这里“i”是1、2、3等。
移动台不是连续读出信息单元本身，而是以规则的间隔读出信息单元的指针(与之相关的更改标志)。更改标志与相应的信息单元一起发送，移动台可根据更改标志判断是否要读出信息单元。信息单元Ei的值改变时将设定相应的更改标志Fi。当且仅当设定Fi时，移动台就必须在休眠态期间读出Ei(例如，若Fi为1位，当Ei更改时，Fi就要置“1”，而所有的其它时间都复位为“0”)。当锁定到一条新DCC时，可以要求移动台读出所有信息单元，不论更改标志当时和当前的状态如何。
要注意，图8所示的信息单元(开销信息)以规则的间隔重复，将接入系统所需的信息等提供给移动台，特别是即将锁定到DCC上的那些移动台。可以通过考虑移动台面临无线电信道干扰的情况下接收信息的速率来确定实际的重复频率(例如在已有技术的模拟控制信道中SPOM每0.8秒发一次送)。本技术领域众所周知，某些无线电现象，例如瑞利衰落、同信道干扰等，在移动通信环境下会导致所发消息译码差错(误码)。若各类消息以比消息内容更改速率高的速率发送，收信机就有多重机会对发送来的各消息内容进行正确译码(消息发送的频繁程度和消息内容修改的频繁程度有区别)。
在按图8所示原则发送的情况下，Fi和Ei会以最小的周期重复，例如每个超帧重复一次，或者每超帧为一秒的话，就每秒重复一次。但由于移动通信环境不尽人意，移动台会无法对特定超帧中所含Fi和Ei正确译码。若设定此超帧中Fi的值(Ei更改)，移动台就将错过Ei值的更改(下一超帧中的Fi将复位，在Ei再次更改，Fi再次设定之前，移动台就不会再试图读出Ei)。
要确保将Ei的每次更改通知尽可能多的移动台，系统可以在Ei值更改的每个超帧之后的若干超帧内保持设定的Fi值。按此方式，如果移动台在Ei更改时未读出该Ei，就至少还有一次机会读出Ei新的值。这项技术消除了因失译码失误而丢失新Ei值的威胁，但会使移动台重复读出Ei的新值，而导致在休眠态运行期间电池电力的不必要浪费。但通过对更改标志的合理配置，能避免上述不良影响。
根据本发明，每个更改标志Fi可以由2位组成。例如，Fi的“00”值可以用来向移动台表示信息单元Ei已更改，但不需要读出Ei。反之，Fi和“01”值可以用来向移动台表示信息单元Ei已更改，并且需要读出。另一方面，Fi的11”值可以用来表有条件的读出，即仅当移动台在前一个超帧中丢失Fi(未能正确译码)时，该台才会读出Ei。在Fi设定为“01”的超帧之后的预定数量的超帧中，更改标志Fi设定为“11”。下表列出移动台根据前一个超帧和当前超帧中的Fi值所要执行的动作(Fi栏中的“X”表示Fi错过)前一个超帧中的Fi当前超帧中的Fi读出当前的Ei0000不执行0100不执行1100不执行X00不执行0001执行0101执行0101执行X01执行0011系统差错0111不执行1111不执行X11执行XXX如上表所示，不论前一个Fi值如何，只要当前Fi的值“00”就不读出当前的Ei，只要当前Fi值为“01”就总是读出当前的Ei。这与仅发送一次Ei和Fi的场合下，让1位的更改标志复位为“0”来表示“不读出”，设定为“1”来表示“读出”是相类似的。在超帧中的Ei值已更改时，至少有一个连续的超帧其Fi值为“11”，移动台就不会再读出Ei。若移动台错过读出前一个Fi的值，并且当前的Fi值是“11”的话，移动台就读出当前的Ei，以便顾及错过的Fi值是“01”的可能性。
一般来说，更改标志的管理可以由系统话务员控制，但要服从一个条件。若前一个Fi值为“00”当前的Fi值就不应该为“11”。因为前一个Fi的“00”表明前一个Ei已更改，而当前的Fi“11”又表明前一个Ei更改，所以“00”之后接“11”的顺序出现内在的矛盾(因此表示为“系统差错”)。除了这种异常情况之外，话务员留有相当大的灵活性。例如在上一表中，表明前一个Fi值“01”将后接任意的当前Fi值“00”、“01”或“11”。一般来说，要使电池消耗最小，最好是有条件读出都跟在读出之后，也就是说，Fi值“11”总是跟在Fi值“01”之后。然而，如果当前的Fi值是“00”或“01”，并且前一个Fi值是“01”(而且“01”代表Ei新更改)的话，就仅仅意味着移动台将只有一次机会对前一个Fi所指示的Ei值更改作正确译码。
在实际应用中，让移动台分开其它Ei或Fi仅只读出某个信息单元Ei或某个更改标志Fi是不现实的，甚至在技术上不可能，这是因为把许多信息单元或许多更改标志组合在一起用于包括检错(CRC)编码在内的信道编码才更为实际。这样，在实际应用中一组信息单元或更改标志可以为最小的可读出单元。
通过结合DCC上的时隙格式对前面提及的兼容性和复杂性给予充分考虑，移动台工作(读出)的最小时间单位最好应该等于一个DTC时隙的持续时间。因此，更改标志可以在每个超帧开头的第一个DCC时隙(后文称为FBCCH)内发送，而信息单元可以在该第一时隙的其余部分以及超帧中给定数量的后续DCC时隙(后文称为SBCCH)内发送。
包含更改标志的第一DCC时隙(FBCCH)可以由移动台经常读出，到足以使系统话务员可通过更改其它DCC时隙(SBCCH)所载送的信息，动态地调整系统的配置，例如调整即将锁定到DCC上的移动站的接入控制参数。对于已经锁定到DCC上的移动台来说，FBCCH控制是否应该读出其它时隙(SBCCH和EBCCH)。
利用更改标志使必须由移动台读出的开销消息量最少，无需更多措施，即可达到限制电池消耗的预期目标。此外，本发明还提供一项通过以不同速率发送不同种类开销消息使DCC利用效率最高的技术。原则上，各种开销信息可以用相同的速率发送，而不至于损害到限制电池消耗的目的，这是因为即使所有信息按相同速率发送，移动台也只读出更改标志，而不是详细的信息单元(除非它们更改过)。
一般来说，开销信息的传输速率应该足够高，以便使移动台，尤其是即将锁定到DCC上的移动台一直随最新的开销信息更新。通过以最频繁更新的开销信息所应发送的速率来发送所有开销信息，可达到上述要求。但是，不需要用这样高的速率发送所有开销信息。实际上，这样做会浪费DCC容量，这是为因某些种类的开销信息不如活动性较大的一类开销信息改频繁，可以用较低的速率发送，而不会造成开销信息“过时”。于是，要有效地利用容量，就应该较经常发送频繁更新的各类开销信息，使移动台不停地更新，而较稳定的其它类开销信息应该不常发送。
接下来参见图9，可以看到一超帧内的示例DCC逻辑信道结构。图9中，图7超帧所示的时隙分配给一组逻辑信道。在前向信道上，这组逻辑信道包括广播控制信道(BCCH);至少一条播叫信道(PCH);单蜂窝区控制信道(SCCH)和至少一条用户数据包信道(UPCH)。但后向DCC上的每个时隙都可以为随机接入信道(RCH)。
每条逻辑信道都传送具有某些共同特性或类型相类似的信息流。一条逻辑信道可以按照其分布路径(点到点或点到多点)以及传输方向(单向或双向)描述其特性。BCCH是单向、点到多点的信道，所载送开销信息对移动台起到例如可识别系统，识别控制和播叫信道等作用。DCC的BCCH所载送的这类开销信息，在某种程度上与模拟控制信道(ACC)上OMT中发送的那类开销消息，例如SPOM、GOAM和REGID是相对应的。
一般来说，每个超帧会包含分配给不同播叫群的若干条播叫信道(PCH)。各PCH都是单向信道，载送专门送至一个移动台或一群移动台(例如车队)的播叫消息。各SCCH(可以有几条)都是双向、点到点的信道，用于控制单蜂窝区中的一个移动台。UPCH按术语的严格意义来说并非控制信道，实际上是一种可以用于向各个用户传送包数据(异步数据)的业务信道。RCH则是单向、点到点信道，用于传送一移动台的起呼、播叫应答以及登记消息。对移动台的答复可以经SCCH返回。
图9所示的逻辑信道结构(特定的逻辑信道组)和逻辑信道在超帧内的位置都仅仅是示范性的，并未打算包容种种可能的逻辑信道组及其在超帧内的相应信道位置。前向信道上各种逻辑信道组之间最起码的共同点也许是都有BCCH和PCH。如前文所述，若每条PCH在各超帧中占据分配给一特定播叫群的特定时隙，就可以达到限制电池消耗以及有效利用DCC容量的双重目标。图10中示出达到这些目标的BCCH结构。
接下来参见图10，可以看到图9所示的BCCH结构。在设计BCCH结构的过程中，必须考虑三个主要因素(ⅰ)效率;(ⅱ)系统接入速度;(ⅲ)便携电池经济性。对BCCH需传送消息的类别的仔细研究，结果得到一种确定不同类别BCCH的设计。这些BCCH类别可以参照移动台需读出这些信道所载送信息的速率来确定。
BCCH上可以载送若干种信息。例如，BCCH可以载送以下种类的信息。(ⅰ)随机接入控制参数和认证参数(认证是系统证实移动台有效性的过程，反之亦然);(ⅱ)终端用户普遍感兴趣的消息(例如移动台附近的交通事故);(ⅲ)邻近蜂窝区DCC的有无、位置(频率、时隙等)以及某些特征;(ⅳ)提供服务的系统和蜂窝区的标识以及它们的服务能力。
信息内容的更改速率以种类“(ⅰ)”的消息为最高，种类“(ⅳ)”的消息为最低。换句话说，通常更改速率按种类“ⅰ”到种类“ⅳ”的上升顺序而下降。此外，消息长度在各种类之间也会变化。例如，种类(ⅱ)的消息可以相当长(IS-54中规定为几个字)，但它们零星发送。因此，不仅不同种类的信息单元以不同速率更改，而且BCCH上所要发送的信息总量也以无法预知的方式随时间而变化。于是必须在BCCH中对内容以不同速率改变且长度不同的各种消息作出规定。
前向DCC上有BCCH、PCH，可能还有如图9所示的其它种类的逻辑信道。前向DCC上的超帧可以定义为分配给相同播叫群的某一BCCH到下一BCCH，或某一PCH到下一PCH的重复时间。每个PCH一般只载送一种消息，即播叫消息，而且最好每个超帧只分配一个时隙，使电池消耗为最小。另一方面，BCCH可以载送不同长度的各种消息，还可以分配到每个超帧中数量固定的时隙，或根据瞬时容量需要，即任意时刻所要发送的BCCH消息的数量和长度，分配到超帧之间各不相同的数量动态变化的时隙。
至少两方面因素支持将数量固定而不是数量动态变化的时隙分配给每个超帧的BCCH。首先，超帧之间BCCH时隙数量的改变使得移动台读出BCCH时隙的操作变得复杂(将会要求移动台连续判断每个超帧中的哪些时隙分配给BCCH)。其次，BCCH时隙的动态分配会导致PCH容量的浪费，这是因为，要么每个超帧得有大量时隙为BCCH保留，以应付最坏的情况(可能的最长BCCH消息)，每个超帧就剩下较少的PCH时隙;要么每个超帧保留较少数量的时隙，在这种情况下，不管何时需要发送长的BCCH消息都得废弃邻接的PCH时隙。
要避免选择BCCH时隙动态分配会浪费PCH容量，可以为BCCH保留少量时隙，不论何时要发送长的BCCH消息，分配到邻接PCH播叫时隙的移动台都可以再分配到该超帧的其它PCH时隙。但是，改变超帧中PCH时隙(播叫群)的数量需要在休眠态期间叫醒受影响的移动台重新分配，这与限制电池消耗的目标不符。因此，BCCH时隙动态分配必须为坏的情况设计，在这种情况下，BCCH时隙常常(除了必须发送长消息以外的全部时间)由无用的控制填充符填充而不是有用的控制信息。
总之，各个超帧分配数量固定的BCCH时隙胜过动态分配。可以由蜂窝区通信系统的话务员选择每个超帧中BCCH时隙的实际数量，以满足使用的需要(所选数量BCCH时隙将在DCC上传送到移动台)。但是，不论每帧多少时隙用于BCCH，应该要求移动台在休眠态期间读出尽可能少的BCCH信息(时隙)，以便电池消耗为最小。为达到此目的，BCCH可以组成如图8所示的许多信息单元及其相关的更改标志。
这些更改标志可以插入移动台以某一最小频率(例如每个超帧一次或每秒一次)读出的一BCCH部分。因为这部分频繁地由移动台读出，对于有效的休眠态运行来说，该部分应尽可能小。一般来说，这部分可以是长度小于或等于一个时隙的任意单位时间。但为了简化移动台的读出，可以使这部分等于一个BCCH时隙。该时隙称为“快速”BCCH(FBCCH)，每个超帧重复一次。信息单元可以插入FBCCH中未被更改标志占据的任何部分以及后续BCCH时隙中。这些后续时隙可以与FBCCH相邻或者分离，还可以组成一个或多个逻辑信道。
考虑不同种类信息的频谱后可知，经常被读出的FBCCH可以用来发送频繁更新的信息。为了避免重复读出不是频繁更新的信息，这种信息可以在其它BCCH信道中传送。移动台可以从FBCCH获得更改标志以及这些其它BCCH信道在超帧中的位置信息(有多少时隙分配给这些信道，信道的起始位置等)，因此，FBCCH可指示何时何处读出信息单元。
某些信息必须在每个超帧中传送，以便移动台可读出超帧中的其它信息，或者可在第一次锁定到DCC时迅速找到提供最佳服务的蜂窝区。例如，移动台必须在读出DCC低层结构的某些基本信息后，才能读出超帧中的其它信息。这种基本信息所含内容的例子为超帧开始指示;超帧时间(DCC时隙数量)，DCC是半速率还是全速率;DCC格式(TDM块中时隙1、2或3中的哪个时隙);其它BCCH信道的位置;所分配PCH的位置;移动台收信机是不是应该用均衡器。其它种类的信息也应该经常发送，以便移动台能迅速地接受或拒绝一特定的DCC。例如，每个超帧器发送蜂窝区可用性以及数据处理能力的信息(蜂窝区可能仅仅是封闭用户群可用，或无法处理移动台的数据传输)、系统标识和蜂窝区标识等。
一般来说，至少某些系统接入所需要的信息可以在每个超帧中读出的FBCCH中传送(假定插入更改标志后FBCCH仍留有足够的空间)。这允许即将锁定到DCC上的移动台可迅速找到所需的信息，例如用来收、发呼叫的信息等。但在锁定到DCC后，移动台将不再需要读出这种信息，除非这种信息更改。因而对于有效的休眠态工作而言，若非全部至少是大多数这种信息可以不在FBCCH中传送，而在称为“慢”BCCH(SBCCH)的另一BCCH子信道中传送。与FBCCH一样，SBCCH以最小的周期(例如以每一超帧)重复，并在每个超帧中分配数量固定的时隙(SBCCH中时隙的数量和位置可以在FBCCH中指示)。但是与FBCCH不同，SBCCH不是每次传送都读出，而仅仅在FBCCH中相关更改标志设定时才读出(除了在系统接入以前可以读出SBCCH一次以外)。
在进行DCC上的锁定时，移动台可以自动读出SBCCH。若每个超帧为1秒长，移动台平均必须等待半秒种以读出SBCCH中的信息。但在无线通信环境中，同信道干扰和瑞利衰落会使所接收的头几个超帧产生误码，或者移动台无法立刻与一开始所接收的超帧同步，而与后面的超帧同步，所以读出(译码)SBCCH的真正平均等待时间实际上比半秒钟长。但是在锁定长DCC上，并且读出一次SBCCH中的信息单元以后，移动台将不再读出任何信息单元，直到FBCCH中的相应更改标志要求这么做。
讨述至此的FBCCH和SBCCH，每超帧均采用数量较少的时隙，并足以适应有效的休眠态工作以及快速蜂窝区选择(每条FBCCH和SBCCH的时隙数量固定，但由系统控制)的需要。还需要一种机制以便在BCCH上发送长的开销消息。为达到此目的，引入称为“延伸”BCCH(EBCCH)的第三种BCCH信道。
EBCCH每个超帧同样分配到系统控制的固定数量时隙，但EBCCH上发送的长消息可以延伸(持续)几个超帧，因此，每个超帧中EBCCH时隙的数量可能比载送长消息所需的时隙数量少得多。换句话说，不论消息长短，每个超帧中EBCCH时隙的数量是固定的。若超帧中没有足够的EBCCH时隙适应所有的EBCCH消息，就采用后续的超帧。可以经FBCCH或SBCCH通知移动台分配给每个超帧的EBCCH的数量和位置。在当前FBCCH或SBCCH中可以发送一EBCCH标志的开头，以通知移动台当前超帧包含EBCCH消息的开头。
借助BCCH，长信息和/或零星信息可以在DCC上传送，而不危及超帧的组织，如PCH的分配，或者DCC的容量等。例如，可以在EBCCH上传送邻近基地站DCC表。该表所含信息规模相当大，需要几个时隙，它们可以分布在几个超帧的EBCCH，而不是占据一个超帧的很大部分。
因此，根据本发明，BCCH分为三种逻辑子信道，即FBCCH、SBCCH和EBCCH，至少两种(SBCCH和EBCCH)可以用来传送不同种类的信息。一般来说，SBCCH载送长度可预测或预定的消息。EBCCH为发送可变长度消息提供附加灵活性。FBCCH、SBCCH和EBCCH可以是一个超帧中的连续块。
FBCCH含有通知移动台是否要在SBCCH和EBCCH中读出信息单元的更改标志。作为替换，FBCCH可以包含SBCCH中信息单元的更改标志，SBCCH可以包含EBCCH中信息单元的更改标志。移动台以最小的周期读出FBCCH。在接入系统之前，可以至少读出一次SBCCH。也可以至少读出一次EBCCH。当进行DCC上的锁定时，移动台可以读出FBCCH、SBCCH和EBCCH中的全部信息。一旦锁定到DCC上，移动台在休眠态期间每帧仅读出FBCCH和分配到的PCH，除非有更改标志表明移动台还应该读出SBCCH和/或EBCCH中的信息单元。
应该指出的是更改标志的位置在不同的应用中可以改变。例如，SBCCH的更改标志(也可能是EBCCH的)可以置于分配到的PCH中，在这种情况下移动台可以在休眠态期间仅读出分配到的PCH，而不读出FBCCH和分配到的PCH两者(EBCCH的更改标志可以置于分配到的PCH中或SBCCH中)。实际上，FBCCH可以完全不用，或者如果保留FBCCH，则PCH除SBCCH(还可能是EBCCH)的信息单元更改标志外，还可以包含FBCCH的信息单元更改标志。在另一种变形中，FBCCH和分配到的PCH都有多份SBCCH(还可能是EBCCH)更改标志。后一方法对当前没有分配PCH的移动台(例如工作在UPCH上的移动台)有利。
还应该指出的是，由于消息在DCC上安排格式的方法，移动台无法独立于所有其它信息单元读出任意一种信息单元(Ei)，但至少必须读出组合和编码在一起后插入FBCCH、SBCCH或EBCCH的一个时隙的一组信息单元。在这种情况下，每个更改标志将不是指出单个信息单元，而是指出可以占据一FBCCH、SBCCH或EBCCH时隙的部分或全部，甚至于整个FBCCH、SBCCH和/或EBCCH信道(例如BCCH的全部)的一组信息单元。因此，根据消息的格式安排，一更改标志可以表示，移动台是否应该按照适当的情况，分别读出一个信息单元、一组信息单元、整个时隙或者是FBCCH、SBCCH和/或EBCH的全部。
在此详细论述的本发明实施例中，采用的是某种时隙、帧、超帧以及信道格式。但是本发明的构思同样适用于普通技术人员所采用的其它格式。另外，在此叙述的实施例的蜂窝区无线通信系统采用时分多路复用技术。但应该清楚，本发明的构思，例如指针技术(更改标志)和开销信息(BCCH)的划分，对于包含采用频分多路复用(FDM)或者码分多路复用(CDM)技术的蜂窝区无线通信系统在内、无限制的任何无线通信系统起着同等作用。
因此，前面的详细说明只表示本发明的某个特定的实施例。本领域技术人员将会知道，在不脱离在此说明的本发明实质和保护范围的前提下，可以作出许多修改和变形。因而应该清楚，在此说明的本发明的形式仅是示范性的，无论如何也不能用于限定如后面权利要求所确定的本发明保护范围。
权利要求
1.一种在通信信道上发送信息的方法，其特征在于包括下列步骤将信息组成为多个信息单元；提供至少一个更改标志，以指示至少一个所述信息单元的值是否已更改；在所述通信信道上传送所述至少一个更改标志和所述至少一个信号单元。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述通信信道是基地站和至少一个移动台之间的数字控制信道。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述至少一个移动台读出所述至少一个更改标态，以判断所述至少一个信息单元是否已更改。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于只有所述至少一个更改标志表明其值已更改，所述至少一个移动站才读出所述至少一个信息单元。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述至少一个更改标志包括至少一2进制位，所述至少一个信息单元包括一开销消息。
6.一种在收信机和发信机上收、发随时间变化且按规则间隔传送的信息的方法，其特征在于包括下列步骤与所述信息的每次传送一起，所述发信机发射一个所述信息是否已更改的指示;只有表明为已更改，所述收信机才读出所述信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述发信机包括基地站，所述收信机包括移动台，所述信息包括开销信息。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述指示可以设定为至少第一、第二以及第三数值当中的任意一个;所述第一数值表示所述信息未更改，并且不应该读出;所述第二数值表示所述信息已更改，并且应该读出;所述第三数值在所述第二数值传送后传送预定次数，以表示所述信息只有从发送所述第二数值起未被读出过时，才应该读出所述信息。
9.一种在一信道上进行信息通信的方法，其特征在于包括下列步骤将所述信道分成多个子信道;在至少一条所述子信道中传送所述信息的至少一个部分;在至少一条所述子信道中传送至少一个更改标志，以指示所述至少一个信息部分何时更改;接收所述至少一个信息部分和所述至少一个更改标志;响应所述至少一个更改标志的指示，读出所述至少一个信息部分。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述子信道包括一快速播发控制信道(FBCCH);一慢速播发控制信道(SBCCH);一延伸播发控制信道(EBCCH)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一信息部分在所述SBCCH中传送;第二信息部分在所述EBCCH中传送;第一以及第二更改标志在所述FBCCH中传送，以指示所述第一以及第二信息部分分别何时更改。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一信息部分在所述SBCCH中传送;第二信息部分在所述EBCCH中传送;第一更改标志在所述FBCCH中传送，以指示所述第一信息部分何时更改;第二更改标志在所述SBCCH中传送以指示所述第二信息部分何时更改。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述信息在所述信道上以超帧序列的形式通信，每个超帧包括多个时隙，其中，所述FBCCH占据每个所述超帧中的一个时隙;所述SBCCH占据每个所述超帧中的第一规定数量的时隙;所述EBCCH占据每个所述超帧中的第二规定数量的时隙。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述至少一个信息部分包括至少一个数据消息，而且长的数据消息在多个连续超帧上的EBCCH中传送。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于所述子信道还包括占据每个超帧中一个时隙的播叫信道(PCH)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第一信息部分在所述SBCCH中传送;第二信息部分在所述EBCCH中传送;第一以及第二更改标志在所述PCH中传送，以指示所述第一以及第二信息部分分别何时更改。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第一信息部分在所述SBCCH中传送;第二信息部分在所述EBCCH中传送;第一更改标志在所述PCH中传送，以指示所述第一信息部分何时更改;第二更改标志在所述SBCCH中传送，以指示所述第二信息部分何时更改。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第一信息部分在所述SBCCH中传送;第二信息部分在所述EBCCH中传送;第一以及第二更改标志在所述FBCCH以及所述PCH的每一个当中传送，以指示所述第一以及第二信息部分分别何时更改。
全文摘要
本发明提供一种在诸如蜂窝区通信系统中基地站与移动台之间的数字控制信道之类的通信信道上传送信息的方法。此方法包括以下步骤，将信息组成多个信息单元；提供至少一个更改标志以指示至少一个信息单元的值已更改；在该通信信道上传送更改标志以及信息单元。
文档编号H04J3/12GK1086061SQ9311824
公开日1994年4月27日 申请日期1993年10月5日 优先权日1992年10月5日
发明者亚历克斯K·赖特 申请人:埃利克逊Ge汽车交通股份有限公司