专利名称：提供最小消息传输延迟的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信系统，该系统向通信收发信机传送消息，特别是涉及这样的通信系统，为向通信收发信机的消息传送提供最小的传输延迟。
很多年来，通信系统，特别是联播传输通信系统，一直被用于传送模拟和数字编码的消息，特别是最近它们被用于传送数字和相对较短的字母数字寻呼和数据消息。长的字母数字寻呼消息的传送受到了阻碍，一部分原因是因为缺乏适当的高速消息传输协议，一部分原因是因为使用了联播传输系统，该系统在消息传送的数据速率上设定了上限。
发送长的字母数字寻呼消息问题的一种解决方法在Jasinski等人于1990年4月17日发布的编号为4,918,437的美国专利中予以了描述。如Jasinski等人描述的那样，以一个第一、较低的数据率联播发送地址消息，以启动对消息所指向的通信收发信机的可靠编址。一旦接收到该地址，通信收发信机提供一个确认回应信号，允许定位联播传输系统的传输小区内的通信收发信机。一旦通信收发信机被定位，那些在通信收发信机所在的传输小区之内的发送器提供一个以第二、较高的数据率的非联播的消息传输。协调在相临的传输小区内的非联播消息传输，目的是排除在相临的传输小区内同时传输不同的消息，在一种情况下，并且排除在几个相临的传输小区内同一消息的受限的联播传输。对于发送长的字母数字寻呼消息来说，可以证明上面描述的操作是一种有效的方法，可以发现，对于在相临的传输小区中的消息传输必须被及时协调和交替的情况，在消息传送中存在着延迟。因为消息传输的接收不与通信收发信机相协调，所以在每一个交替的传输时间间隔中，通信收发信机必须接收所有的消息传输时，能够发现它多少会导致电池寿命的减少。
其它采用以前的技术的系统曾经企图通过在相临的传输小区之间使用频率重复使用来解决前面提到的问题。虽然这样的频率重复使用能够在相临的传输小区内同时发送不同的消息，但在这样的消息传输中，延迟是必要的，以将位于每一个传输小区中的每一个通信收发信机正确地指向一个适当的复用频率，来在通信接收机所位于的传输小区之中接收消息。因此，附加的延迟和电池寿命的减少多少仍会发生。
因此需要的是一个系统和一种方法，最小化在将消息传送到位于联播通信系统的传输小区中的通信收发信机过程中所遇到的传输延迟，其中在联播通信系统中，这些通信收发信机被定位。此外，还需要一个系统和一种方法，最小化在将消息传送到使用频率重复使用的通信收发信机过程中所遇到的传输延迟。此外，还需要一个系统和一种方法，通过使用多个与预定的消息传输帧相协调的频率重复使用信道，籍此也能最大化通信收发信机的电池的寿命，最小化将消息传送到通信收发信机过程中所遇到的传输延迟。
本发明的一个方面是一种方法，为一个通信系统中消息的传送提供最小的传输延迟，该通信系统包括多个传输小区，其中每个传输小区包括一个或多个小区接收器和一个小区发送器，并且定义了地区传输区域。该方法包括这样的步骤，在第一个预定的时间间隔中，从位于该多个传输小区中的小区发送器中发送一个地址，用于识别消息所指向的通信收发信机，和一个色标码信号，用于识别该小区发送器。该方法还包括在第二个预定的时间间隔中，由位于该多个传输小区内的一个或多个小区接收器中的至少一个接收一个由消息所指向的通信收发信机所产生的一个确认信号，该确认信号包括用于识别发送该地址的小区发送器的色标码信号。该方法还包括这样的步骤，在多个消息传输帧中一个由色标码指定的选定的传输帧中，从由色标码信号识别出的小区发送器发送用于识别消息所指向的通信收发信机的地址和消息。该方法还包括在多个消息传输帧中选定的传输帧中，由通信收发信机接收用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，和由识别出的发送器发送的消息。
本发明的另一个方面是一个通信系统，它为消息的传输提供了最小的传输延迟。该通信系统包括一个通信收发信机，和多个传输小区，传输小区包括一个或多个小区接收器和一个小区发送器，并且定义了一个地理传输区域。该小区发送器位于在多个传输小区中的每一个之中，并且在第一个预定的传输时间间隔中发送一个地址，用于识别消息所指向的通信收发信机，和一个色标码信号用于识别该小区发送器。该通信收发信机在第一个预定的传输时间间隔内，应答接收到的地址色标码信号，用于在第二个预定的传输时间间隔内生成和发送一个确认信号，该确认信号包括地址和用于识别该小区发送器的色标码信号。一个或多个小区接收器中至少有一个位于该多个传输小区中，以在第二个预定的传输时间间隔中接收确认信号，该确认信号包括有用于识别发送地址的小区发送器的色标码信号。由色标码信号识别的小区发送器，在多个消息传输帧中由色标码信号指定的一个传输帧中，还发送用于识别消息所指向的通信收发信机的地址和消息，并且该通信收发信机还在多个消息传输帧中由色标码信号指定的的一个传输帧中，接收用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，和由小区发送器发送的消息。
本发明的第三个方面是一个用在通信系统中的通信收发信机，该通信系统为消息的传输提供最小的传输延迟。通信收发信机包括一个接收器，一个发送器，一个存储器和一个控制器。接收器在第一个预定的传输时间间隔内接收一个地址，该地址用于识别消息所指向的通信收发信机，并接收一个色标码信号，该色标码信号用于识别发送该地址的小区发送器。发送器在第二个预定的时间间隔内发送一个确认信号，该确认信号包括用于识别消息所指向的通信收发信机的地址和接收到的用于识别该小区发送器的色标码信号。存储器存储一张预定的色标码信号和相关的消息传输帧之间的表，控制器响应接收到的色标码信号，以从预定的色标码信号的表中选择一个与接收到的色标码信号相关的传输帧。接收器还响应于控制器，以在与接收到的色标码信号相关的传输帧内，接收用于识别消息所指向的通信收发信机的地址和消息。
本发明的第四个方面是一种将消息发送到工作在通信系统中的一个通信收发信机的方法，该通信系统包括多个定义地理传输区域的传输小区，该传输小区包括一个发送器，为它指定了一个发送器ID以识别该发送器，一个或多个接收器，以接收由该通信收发信机产生的确认信号。该方法包括这样的步骤，在该多个传输小区中发送用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，和用于识别发送该地址的发送器的发送器ID。该方法还包括这样的步骤，由通信收发信机接收地址，和发送该地址的发送器的发送器ID，并且作为应答发送确认信号，该确认信号包括通信收发信机的地址，和接收到的发送器ID。该方法还包括这样的步骤，在存储在通信收发信机中的发送器ID与相关的预定消息传输帧的表中进行选择。该方法还包括这样的步骤，由位于该多个传输小区中的一个或多个的传输小区中的一个或多个接收器中的至少一个接收器来接收该确认信号，将接收到的发送器ID与预定的用于识别发送器的发送器ID表相比较并识别地址是从哪个发送器中发送出的，并且从识别出的发送器中发送通信收发信机的地址和消息，该地址和消息是在与接收到的发送器ID相关的预定义的传输帧过程中发送的。该方法还包括这样的步骤，由通信收发信机接收在预定的传输帧中发送的地址和消息。
图1是一张合成图，它描述了一个通信系统和相关的通信协议，依据本发明，该通信协议为向一个通信收发信机的消息传送提供了最小传输延迟。
图2是一张信令图，它依据本发明的第一种实施方式，示出了图1中的通信协议。
图3是一张信令图，它示出了图2的通信协议中使用的同步代码字。
图4是一张信令图，它依据本发明的第二种实施方式，示出了图1中的通信协议。
图5是依据本发明图1中的通信系统的电气框图。
图6是依据本发明图5中的通信系统所使用的发送器的电气框图。
图7是依据本发明的图5中的通信系统所使用的通信收发信机的电气框图。
图8-12是流程图，示出了依据本发明图5中的通信系统的操作。
图1是一张合成图，它描述了一个通信系统100和相关的通信协议120，依据本发明该通信协议为向一个通信收发信机的消息传送提供了最小的传输延迟。该通信系统100包括多个传输小区，如图所示为传输小区102，传输小区104和传输小区106，它们在一个联播通信系统中定义了地区传输区域，这一点为本技术领域中的熟练的技术人员所熟知。这些多个传输小区中的每一个都包括一个或多个小区接收器和一个小区发送器，下面将详细描述。通信协议120包括一个控制帧108，控制帧108后面紧接着多个消息传输帧110，在例子中将它们标注为1-7。在下面将进一步详细描述控制帧108和消息传输帧110。如图1所示，通信系统被组织为提供频率重复使用，在示例中图示了一个七小区频率重复使用模式(小区1A-7A，1B-7B等)，尽管能够发现，可以使用提供或多或少小区的其它的频率重复使用模式。在通信协议120的频率重复使用部分中，消息传输是按一个预定的序列发生的，即在第一个传输帧102中在传输小区1A，1B，1C等中，在第二个传输帧104中在传输小区2A，2B，2C等中，在第三个传输帧106中在传输小区3A，3B，3C等中，等等。从上面提供的描述中可以发现，当小区频率重复使用模式中的传输小区的数量增加时，所提供的消息传输帧110的数量也相应增加，同样当小区频率重复使用模式中的传输小区的数量减少时，所提供的消息传输帧110的数量也相应减少，下面将进一步详细描述。
总之，通信协议120提供了一个预定的传输序列，它允许直达传输小区中工作的通信收发信机的消息传输，而不存在对于联播传输中所固有的问题。通信协议120包括一个控制帧，从通信系统100内的所有小区发送器联播发送该控制帧，并且该控制帧后面紧接着多个消息传输帧，每个小区发送器按一个预先定义的序列以非联播传输方式发送这些消息传输帧。
图2是一张信令图，它依据本发明的第一种实施方式，示出了图1中的通信协议。控制帧108和消息传输帧110对应于一个同步信号传输协议，例如FLEXTM信令协议中的帧202，204等等。FLEX信号传输协议在这里是作为例子的方式来描述，能够发现，依据本发明，也可以使用其它的同步信号传输协议来为向通信收发信机的消息传送提供最小的传输延迟。
同步信号传输协议130在例子中包括128个帧，标号为帧-0 204到帧-127 202。这128个帧中的任何一个都可以被指定为一个控制帧108和消息传输帧110，然而，能够发现，这种指定通常是由小区频率重复使用模式中传输小区的数量来确定的。对于图1中所图解的七小区复用模式，在同步信号传输协议130的128个帧中，一个控制帧108和七个消息传输帧110将顺序重复十六次。
在本发明的第一种实施方式中，控制帧108的一部分提供了控制消息，该控制消息被直接传送到工作在通信系统内的通信收发信机，并在一个输出传输时间间隔212中被发送。控制帧108的第二部分被用来接收由通信收发信机在输入传输时间间隔216中产生的应答回应。应答回应被用来定位通信收发信机，下面将详细描述。在输出时间间隔212和输入时间间隔216中发送的消息是在一个单RF信道或频率上被发送的，这样对于信道上的输出和输入消息，可以提供一个时分双工(TDD)排列。一旦通信收发信机已经被定位，在接下来的消息传输帧110中，发送直达通信收发信机的消息。虽然只显示了一个控制帧108，但能够发现，依据信道的负载量可以顺序发送若干个控制帧，籍此增加输出信道的吞吐量，输出信道的吞吐量是用来定位消息所直达的通信收发信机。
帧202，204等在例子中包括一个同步部分206，该同步部分后紧接着11个传输块208(标识为B0到B10)。输出传输时间间隔212和输入时间间隔216之间的界限210被定义为两个传输块之间的界限，一个提供输出消息传输，另一个提供输入消息传输的开始。在本发明的一种实施方式中，界限210是固定的，籍此来为输出消息传输提供可用的预定数量的传输时隙，并且为输入消息传输提供可用的预定数量的传输时隙。在本发明的第二种实施方式中，界限210是可变的，籍此来为输出消息传输提供可用的变化数量的传输时隙，并且为输入提供消息传输可用的变化数量的传输时隙，下面将详细描述。
除了在输出和输入消息传输之间的界限210之外，还可以提供一个第二界限222，它界定了为预定的应答回应所提供的传输时隙或预定的应答回应时隙218，与为非预定的应答回应提供的传输时隙或非预定的应答回应时隙224之间的界限。预定的应答回应是这样的应答，它们是由通信收发信机产生的以响应在控制帧108中的输出传输时间间隔212中被寻址。非预定的应答回应是这样的应答，它们是由一个未被象上面描述的那样寻址的通信收发信机产生的，但是它们宁愿是由该通信收发信机产生的，目的是获得一个预定的输入传输时间间隔，在该时间间隔中，消息能够被从该通信收发信机传送到通信系统。当提供了未预定的应答回应时，所提供的未预定的应答回应时隙224的数量通常是被限定的，位于输入传输时间间隔216的结尾处，并且未预定的应答回应时隙224的数量通常是在通信收发信机中预定的，尽管可以发现当通信收发信机有能力通过无线广播再编程时也可以改变它的数量。
在控制帧108中被发送的每一个传输块208都是在输出时间间隔212中被发送的，在例子中它包括8个代码字214，代表双方的地址代码字，向量代码字，数据代码字或空闲代码字，而在输入时间间隔216中被发送的每一个传输块208作在例子中也包括8个代码字，它们表示应答回应，包括用于识别相应的通信收发信机的地址代码字，和提供发送器ID或色标码的数据代码字，下面将进一步对其详细描述。在消息传输帧110中的输出数据传输220中发送的每一个传输块208在例子中也包括8个代码字，代表地址代码字和数据代码字，并且仅仅在那些通信收发信机被定位的传输小区内才被发送，如上所述。
如上所述，通信协议120包括一个控制帧108，通信系统100中的所有小区发送器都是在一个联播传输中发送该控制帧的，并且该控制帧后面紧接着多个消息传输帧110，它们在一个非联播传输中由通信系统100中的小区发送器以一个如上所述的预定的序列发送。在操作上，可以发现，指向通信收发信机的消息不是紧接控制帧108的传输之后，而是紧接在控制帧108传输之后的，在消息传输帧110中发送的消息通常是指向通信收发信机的消息，这些收发信机是前一个控制帧108传输中被定位的，以下将进一步详细描述。
图3是在图2中的通信协议中所使用的同步代码字206的信令图。同步代码字206包括两个部分，第一个同步部分或同步“1”和第二个同步部分或同步“2”。同步“1”包括一个位同步“1”代码字302，一个“A”代码字304，一个“B”代码字306，和一个“A”条码字308。同步“2”包括一个位同步“2”代码字312，一个“C”代码字314，一个位同步“2”条码字316，和一个“C”条码字320。同步“1”最好以每秒钟1600位的速率发送，并且提供获取帧同步的方法，还提供了发送器ID，或色标码，下面将详细的描述。同步“I”还可以提供用以指定发送帧的其余部分的帧块速度或位速率的消息。帧消息字310也最好以每秒钟1600位的速率被发送，并且携带一个帧，一个循环序数和其它的消息。同步“2”在由同步“1”指定的帧块速度处提供同步。
上面描述的发送器ID在例子中是由在“B”代码字306中传送的消息所提供的，该“B”代码字是一个使用一个16，5博斯-乔赫里-霍克文里姆码(BCH)编码格式编码的十六位的代码字。为减少错误识别的发送器的可能性，仅仅使用可能的BCH代码字中的128个预定的代码字的子集来提供发送器ID或色标码。通常使用的色标码中的附加消息可以在1993年10月4日由Simpson等人申请的美国专利号为08/131,243题目为“在一个无线通信系统中识别一个发送器的方法和设备”的专利中发现，该专利与本发明转让给同一个受让人，在这里作为参考被包含了进来。
图4是一张信令图，它依据本发明的第二种实施方式示出了图1中的通信协议。如上面图2中所描述的，输出传输和输入传输在单RF信道或频率上的时分双工传输。在图4中所示的本发明的第二种实施方式中，对于输出传输和输入传输都使用了分离的RF信道或频率，输出传输和输入传输都使用了大家所熟知的频分多路复用(FDM)技术。如图4中所示，将输出RF信道传输表示为输出传输时间间隔212，而将输入RF信道传输表示为输入传输时间间隔216。当发送表示一系列消息所指向的通信收发信机地址的代码字214时，正如本技术领域中的技术人员所熟知的那样，存在一个延迟时间间隔228，在该延迟时间间隔之后才接收到表示一系列应答回应的代码字。可以发现，作为结果，在输出RF信道上发送通信收发信机地址时，与在输入RF信道上接收来自通信收发信机的应答回应时之间存在着一个预定的通信。依据本发明的第二种实施方式，图1中的通信协议与上面在图2中描述的并不相同，因为不存在界限210。仅仅是在通信系统100中提供非预定的应答回应时隙224的时候，在预定的应答回应时隙218与非预定的应答回应时隙224之间才存在界限222。依据本发明的第二种实施方式，图1中的通信协议工作的其它方面是在上面针对于图2描述的。
总之，上面描述了一个通信协议的两种实施方式，依据本发明可以使用它们向通信收发信机传送消息。在一个第一联播输出传输中，发送器由一个色标码来识别，该色标码最好位于通信协议200或通信协议400的同步部分，在这之后，如上所述的那样在控制帧108之中发送用于识别消息所指向的通信收发信机的地址。那些消息所指向的通信收发信机然后能够识别发送地址的发送器，并且提供一个应答回应，该应答回应包括它们的地址和接收地址传输的发送器的色标码。然后处理接收到的应答回应以识别通信收发信机所位于的传输小区，在这之后在合适的传输帧中的非联播输出传输中，将消息传送到通信收发信机，其中适当的传输帧对应于通信收发信机所位于的传输小区。
图5是依据本发明的图1中的通信系统的电气框图。通信系统100包括一个系统控制器500，该系统控制器通过使用例如公共交换电话网(PSTN)来接收来自消息始发端的消息输入，在某种意义上本技术领域的专业人员对于这很熟悉。在将消息分配到多个基站502之前，采用以下面描述的方法处理消息，该基站在例子中，表示为在传输小区102和传输小区104之中，并被分别指定为小区1A和小区2A。在系统控制器500和基站502之间的消息分配是使用一个广为人知的消息分配系统514来完成的，例如一个直接的有线(电话)通信，一个数据通信链路，或多个射频链路中的任何一个，例如一个RF中继发送器/中继接收器，一个微波传输链路或一个卫星传输链路，这里只是举了一些例子。
基站502包括一个小区控制器504，该控制器具有一个输入与消息分配系统514相连接，并具有一个输出与小区发送器506的输入相连接。小区发送器506的输出与一个天线508相连接。一个或多个小区接收器512的输出，在例子中在每一个传输小区102，104中表示了三个，与小区控制器的接收器输入相连接。在消息分配系统514上，系统控制器500分配的消息是在小区控制器504的输入端接收的，小区控制器然后存储该消息。在如上所述的一个适当的时间，从存储器中恢复消息所直达的通信收发信机510的地址，并且被处理加上一个发送器ID，或用于识别发送器506的色标码，发送器506然后将在每一个传输小区102，104中发送地址。在通信系统100中的每一个发送器都是用一个唯一的发送器ID或颜色代来识别的。在本发明优选的实施方式中，存在128个唯一的发送器ID，允许在给定的地区区域内大约有128个发送器被唯一识别。地址和用于识别发送消息的发送器的色标码与小区发送器506的输入相连接，该小区发送器然后以一种本技术领域的专业技术人员所熟知的方式发送该地址和色标码。被发送的地址和色标码由传输小区内的通信收发信机510来接收，在该通信小区中在例子中图示了一个通信收发信机510。当发送的地址中的一个与分配给通信收发信机510的一个预定的地址相同时，通信收发信机510接收并存储发送消息的发送器的色标码。
紧接在接收用于识别通信收发信机的地址之后，通信收发信机生成一个应答回应，该回应包括地址和用于识别发送该地址的发送器色标码，这样就确定了通信收发信机510位于传输小区102，104的哪一个。如图5所示，通信收发信机也有可能接收传输小区102和传输小区104中发送器发送的地址和色标码。当传输小区102中的小区发送器506正在发送与传输小区104中的小区发送器506相比一个不同的色标码时，通常是来自一个发送器的传输捕获通信收发信机510，这样仅仅收到具有最强的信号的发送器色标码。在这些情况中，在传输小区102和传输小区104中的两个小区发送器506的信号强度完全相同的地方，才收到地址和两个色标码。128个唯一的色标码的一个特性是代码字正交，这样当同时收到几个色标码时，能够以一种本技术领域的专业技术人员所熟知的方式分别识别出两个发送器的色标码。在这样一种情况中，通信收发信机将依据一个预先定义的选择标准，来选择两个发送器中一个的色标码，以象上面所描述的那样在应答回应中传输。
依据通信收发信机510的位置，位于一个或多个传输小区中的一个或多个小区接收器512能够接收到应答回应传输。不考虑正在接收应答回应的小区接收器512的数量，在应答回应中接收到的通信收发信机510地址和色标码被转发到各个小区接收器中的小区控制器504。正如以前描述的那样，色标码不仅仅识别哪一个发送器发送了地址，如下描述的那样它还能够识别实际的消息将在哪一个消息传输帧110中被传送到通信收发信机510。同样，通过识别色标码，如上所述，通信收发信机510还可以知道将在哪一个消息传输帧中传送消息。依据本发明，通过不再需要在基站502和通信收发信机510之间传输消息，来最小化将消息传送到通信收发信机的传输延迟。同样，因为消息传输帧110也可以以上面所描述的方式进行识别，所以在那些不传送消息的消息传输帧110中，通信收发信机510可以节省电池。
总之，在控制帧108的第一部分，它代表着第一个预定的传输时间间隔，并且在例子中与图2中帧_127 202的输出传输时间间隔相对应，以联播方式发送用于识别消息所指向的通信收发信机510的地址，同时发送的还有用于识别发生地址传输的基站502的色标码信号。在控制帧108的第二部分中，它代表着第二个预定的时间间隔，并且在例子中与帧_127 202的输入传输时间间隔216相对应，由位于多个传输小区内的一个或多个小区接收器中的至少一个小区接收器512接收应答回应。该应答回应包括色标码，该色标码用于识别发送地址的基站502，该地址是由通信收发信机510接收到的。由色标码信号识别的小区发送器506，其中色标码信号是由一个或多个小区接收器中的至少一个小区接收器512接收的，发送用于识别消息指向的通信收发信机510的地址和消息。在用于识别基站502的色标码信号指定的多个预定消息传输帧中的一个选定的传输帧中发送该地址和消息。通信收发信机510也在多个预定消息传输帧中所选定的传输帧中接收地址和消息。进行地址和消息传输时，基站502和通信收发信机510之间没有其它附加通信，这样就使得向通信收发信机510的消息传送的传输延迟最小化。
图6是根据本发明的图5的通信系统中所使用的基站502的电气框图。如上所述，基站502包括小区控制器504，小区发送器506和天线508。控制器504包括一个线接口602，一个控制器604，一个接收器接口606，一个非易失性存储器608，一个只读存储器610，一个编码器612，一个系统时钟614和一个大容量存储介质616。线接口602通过上面描述的消息分配系统514把小区控制器504与系统控制器500相连接。线接口602提供一个输出，该输出与控制器604的一个输入相连接。控制器604对系统控制器500分配的报文消息的处理进行控制。控制器604最好使用一个微型计算机，例如MC68XXX系列微型计算机，或一个数字信号处理器，例如Schaumburg I11的摩托罗拉公司生产的DSP56000数字信号处理器来实现，也可以使用一台个人计算机或工作站来实现。接收器接口606将小区控制器504与一个或多个小区接收器512相连接，其中小区接收器512位于基站502的地区传输区域内。接收器接口606的输出与控制器604的一个输入相连接，其中控制器604还控制从小区接收器512接收到的地址和相关的色标码的处理过程，下面将对其详细描述。
非易失性存储器608与控制器604相连接，并且存储小区发送器506运行时所必需的消息，以及在处理由系统控制器500分配的报文消息时所必需的消息。非易失性存储608存储这样一些消息，如分配绐基站502的色标码(CC)，联播传输时所用的输出传输信道的频率(FO)，使用除联播频率(FO)以外的频率进行非联播消息传输时的消息子信道频率(FS)，以及分配给基站502用来向通信收发信机510进行非联播消息传送的传输时隙(TS)。该非易失性存储器608可被集成为微型计算机或数字信号处理器的一部分，或使用众多广为人知的非易失性存储器装置中的任何一种，例如电子可擦写编程只读存储器(EEPROM)，“快速”存储器，电子可编程只读存储器(EPROM)和其它广为人知的非易失性存储器装置，以外设存储器装置形式实现。
只读存储器(ROM)610可被集成为微型计算机或数字信号处理器的一部分，或使用上面描述的外设存储器装置来实现。只读存储器(ROM)610存储控制基站502运行所必需的固件程序，这将在下面进一步描述。该固件程序最好在只读存储器(ROM)610中被编程，包括，但不限于此，一个消息输入处理元件618，用来控制系统控制器500分配的地址和相关消息的接收和临时存储；一个地址传输元件620，用来为联播传输控制地址和色标码的排队和传输；一个地址确认元件622，用来控制从一个或多个小区接收器512转发的应答回应的接收和临时存储；在控制帧108中控制地址和色标码传输的一个消息传输元件624，用来控制分配给基站的色标码标识的地址的识别，以及与之相关消息的恢复，还控制向位于基站发送区域内的通信收发信机地址和消息的非联播传输；以及一个地址确认转发元件626，用来控制小区接收器512接收的应答回应的处理，以向系统控制器500进行回传，这将在下面详细描述。
大容量存储介质616为系统控制器500所分配的地址和相关报文消息提供临时存储。该大容量存储介质616使用随机访问存储器，一个硬盘驱动器或其它广为人知的大容量存储装置来实现。大容量存储介质616提供几个消息队列，一个当前消息队列628，一个确认存储器630和一个消息传输队列632，该当前消息队列628以批量为基础存储由系统控制器500分配的地址和相关消息。确认存储器630存储由一个或多个小区接收器接收的所有地址和相关色标码。消息传输队列632存储将在控制帧108中发送的地址和相关色标码，还存储将在所分配的非联播消息传输帧110中发送的地址和相关消息。
图7是根据本发明图5中通信系统100中所用的通信收发信机510的一个电气框图。通信收发信机510包括一个接收器天线702和发送器天线708，分别用来截获来自基站502的RF信号和向基站502传输RF信号。接收器天线702与一个传统的接收器704相连接，用来解调所接收到的来自基站502的RF信号。接收器704还与一个频率合成器706相连接，该合成器为此类技术中一般人员所熟知，该接收器704用来从一个控制器714中接收编程指令。频率合成器706用于控制对使用FDM的输出和输入信道的多载波频率的解调。同样对于图2中使用TDD协议的通信系统100而言，可以使用一个固定振荡器来替换频率合成器706。发送器天线708与一个发送器710相连接，该发送器710为此类技术中一般人员所熟知，用来调制发送给基站502的RF信号。
从基站502接收的RF信号使用传统的二和四级FSK。通信收发信机510向基站502发送的RF信号使用四级FSK。接收器704接收的无线信号在输出端产生已解调的消息。该已解调消息与控制器714的输出相连接，该控制器714被用做一个解码器以对输出消息进行解码。在输入信号传输中，由控制器714处理确认消息，并将确认传送到发送器710进行传输。一个传统的电源开关712与控制器714相连接，用来控制对发送器710和接收器714的电源供应，以提供节电功能。
为了执行通信收发信机510必要的功能，控制器714最好包括一个微型处理器，一个RAM718，一个ROM717，和一个非易失性存储器716。微型处理器最好与摩托罗拉公司生产的DSP56XXX数字处理器系列相类似。可以发现，该微型处理器可以使用其它相类似的处理器，当需要时可以增加同样的或可选择的类型的附加处理器来处理控制器714的处理请求。ROM717和RAM718可以使用其它类型的存储器，例如EEPOM或FLASH。还可以发现，ROM717和RAM718，单独或连在一起，可以被集成作为微型处理器的一个相邻接的部分。
非易失性存储器716包括例如通信协议所使用的一个或多个用于识别通信收发信机510的地址这样的消息和一张传输表。该传输表一个包括有效的色标码(K)的列表和通信系统100所使用的有效的联播频率(FO)的列表。为了输入通信，该传输表包括一个确认信道频率(FA)和相关的消息子信道频率(FR)，与在输入信道上可用的时隙之间的列表。FA和FR最好由采用频分双工(FDM)的一个通信系统所使用。非易失性存储器可以是一个EEPROM或快速装置，是控制器714的外部或组成部分。当提供一个EEPROM时，可以通过在本技术中大家所熟知的无线广播传输来更新或改变传输表。
RAM718包括一个色标码存储器720和一个消息存储器722。色标码存储器用来存储由控制器714所解码的色标码。消息存储器722用于存储始发于基站502的被成功解码的消息。
ROM717中包括有由控制器714所使用的用于处理输出和输入消息的固件。该固件包括一个地址解码元件724，一个色标码解码元件726，一个确认传输元件728，一个消息接收元件730和一个消息存储元件732。在输出消息处理中，控制器714访问消息接收元件730，对把解调信号转化为解调数据的接收器704产生的解调信号进行采样。控制器714然后访问地址解码元件724和色标码解码元件726，以在输出信道上分别解码接收到的地址和色标码。控制器714然后将解码后的地址与存储在EEPROM中的一个或多个地址相比较，当检测到一个匹配时，控制器714调用消息存储元件732来处理消息的其余部分。消息存储元件732执行一个存储管理器管理器的功能以高效的使用消息存储器。
一旦控制器已经处理了消息，就产生一个调用报警信号来提醒用户消息已经被接收到。该调用报警信号被直接送到一个传统声音或触觉报警装置736用于产生一个声音或触觉调用报警信号。此外，编程控制器714来依据接收到的消息的质量来发送一个应答回应，ACK指示一次成功的消息接收，NACK指示一次不成功的消息接收。为了发送ACK或NACK(应答回应)控制器714调用确认传输元件728来处理一个到基站502的确认消息以确认成功的或不成功的消息接收。确认传输元件728控制发送器710，该发送器调制对应于确认的消息的FSK数据，在本发明的优选实施方式中，确认消息是收发信机地址和发送器色标码。
用户可以通过用户控制器734来访问被存储的消息，用户控制器提供了锁定，解锁，删除，读取等功能。更特别的是，通过使用用户控制器734所提供的适当的功能，能够从RAM718中恢复消息，然后显示在显示器740上，例如一个传统的液晶显示器(LCD)，或是在声音消息的情况下通过一个声音放大器和扬声器的组合(图中未显示)来将消息播放出来。
图8-12示出了依据本发明图5中的通信系统的操作的流程图。首先参考图8，当在步骤802接收到消息输入时，由系统控制器500识别出主叫用户的电话号码。系统控制器500从一个用户号码簿中识别消息所指向的通信收发信机510，这对于一个本技术领域的技术人员很熟悉，并且在步骤804分配一个地址和消息标号给该消息，并将重复次数设为0。然后在步骤806将地址，消息，消息标号，重复次数，和主叫用户的电话号码存储在一个活动页文件，如下面描述的那样，从该活动页文件可以提取出该信息。系统控制器500然后恢复消息所指向的通信收发信机510的地址，并且在步骤808将地址和当前消息排队为一个批。一旦批队列已经被建立起来，在步骤810系统控制器500将当前消息队列转发到小区控制器504。在步骤812小区控制器504接收当前的消息队列并在步骤814将当前消息队列存储到大容量存储介质616中。然后在步骤816小区控制器504检查是否控制帧(即传输帧0)被预定。当控制帧没有被预定时，小区控制器504继续到图10的步骤848，下面将详细描述。
在步骤816当控制帧被预定时，在步骤818小区控制器504恢复传输参数，该传输参数中包括地址传输速率和联播传输频率。小区控制器504然后在步骤820设定小区发送器506的频率和地址传输速率。小区控制器504然后在步骤822恢复批地址并利用发送器色标码编码该批地址。然后在步骤824，批地址和色标码被小区发送器506联播发送。
继续到图9，在步骤825，它包括步骤826和步骤828，在步骤826，通信收发信机510接收批地址和色标码，在步骤828，对于地址与所指定的PAM相匹配的通信收发信机510，发送一个应答回应，该应答回应包括有通信收发信机地址和色标码。应答回应是供小区控制器504和用于识别通信收发信机510的位置的系统控制器500来使用的，下面将进一步对其详细说明。小区接收器512在步骤830接收由通信收发信机510发送的应答回应消息。由小区接收器512接收的消息然后在步骤832被转发到小区控制器504，这时在步骤834由小区控制器接收该消息。在步骤836小区控制器504利用色标码将小区接收器512所收到的应答回应进行排序。在步骤844被排序的应答回应然后被转发到系统控制器500，系统控制器500然后处理该应答回应，下面将对其详细描述。
在步骤836排序和删除了复制的应答之后，在步骤838，小区控制器504使用该应答回应来识别与分配给该地区区域的发送器代码相对应的通信收发信机510。小区控制器504然后在步骤840恢复对应于识别出的地址的消息，并且在步骤842排序该消息以在分配给通信收发信机510的传输帧中传送出该消息。
继续到图10，小区控制器504在步骤848从非易失性存储器608中恢复传输帧参数，例如消息传输速率和子信道频率。小区控制器然后继续在步骤850设定发送器频率和小区发送器506的消息传输速率。在步骤854，小区控制器504检查是否分配给消息的传输帧被预定。当分配的传输帧被预定时，小区控制器504命令小区发送器506在步骤856将存储在当前消息队列的地址和消息发送到位于传输小区的通信收发信机510。一旦地址和消息传输完成，通信系统回到图8中的步骤802，其中在该处系统控制器500检测来自主叫用户的接下来的消息。
回到图10，当在步骤854没有给预定的传输帧分配地址和消息传输时，，小区控制器504在步骤851将传输帧计数器加1。小区控制器504然后在步骤852继续检查是否预定的传输帧被分配。当下一个预定的传输帧是传输帧0 108(即控制帧)时，那么小区控制器继续到如上所述的图8的步骤818。
继续到图11，系统控制器在步骤858接收应答回应，并且在步骤860利用色标码将应答回应排序，删除任何复制的应答，以确定在通信系统中所有的通信收发信机的位置。系统控制器然后在步骤862确定还没有应答的通信收发信机的地址。在步骤864，对每个没有应答的地址将重试计数器加1。在步骤866，当重试计数已经超过了一个预定的重试计数时，，并且消息还没有被确认时，系统控制器可任意在步骤870恢复主叫用户的电话号码，并且在步骤872向消息没有被传送的主叫用户发送一条消息，接下来回到图8的步骤802以接收接下来的消息。在步骤866，当没有超过重试计数时，将对应于未成功的应答回应的消息在步骤868加到接下来的消息队列上，以在如上所述的那样在图8的步骤806中传输。
继续到图12，诸步骤进一步详细的描述了图9中的步骤825。通信收发信机510在步骤874接收由基站502发送的控制帧地址和色标码。通信收发信机510然后继续如上所述的那样在步骤876解码控制帧地址。在步骤878，通信收发信机510检查是否与存储在EEPROM中的分配的地址相匹配。当在步骤878没有检测到匹配时，通信收发信机510在步骤880转换到一个电池节省模式直到下一个控制帧。当在步骤878检测到一个匹配时，通信收发信机510在步骤利用在输出信道接收到的色标码和地址编码应答回应。在步骤884，通信收发信机510如上所述的那样依据存储在EEPROM中的消息选择应答回传传输帧。通信收发信机510然后继续到步骤886，在该步骤应答回应被发送到小区接收器512。
因此，到现在可以清楚的看到本发明提供了一个通信系统100和由通信系统100所使用的方法，以最小化在将消息传送到通信收发信机510中遇到的传输延迟，其中该通信收发信机510位于它所位于的联播通信系统的传输小区内。特别是，该通信系统100最小化了在通过使用如上所述的频率重复使用来将消息传送到通信收发信机510时所遇到的传输延迟。此外，通过使用多个与预定的消息传输帧相关联的频率重复使用信，通信系统100最小化了在将传送到通信收发信机510中所遇到的传输延迟，这样也最大化了通信收发信机510的电池的寿命。
权利要求
1.一种为由多个传输小区组成的通信系统中的消息传送提供最小传输延迟的方法，其中的传输小区包括一个或多个小区接收器和一个小区发送器，并定义了一个地理传输区域，该方法包括以下步骤在第一个预定的时间间隔中，从位于多个传输小区内的小区发送器发送一个用于识别消息指向的通信收发信机的地址，以及一个用于识别该小区发送器的色标码；在第二个预定的时间间隔中，由位于该多个传输小区内的所述一个或多个小区接收器中的至少一个接收消息所指向的通信收发信机所产生的确认信号，该确认信号包括用于识别发送该地址的小区发送器的色标码；在色标码信号所指定的多个预定的消息传输帧中所选定的一个传输帧中，色标码信号识别的小区发送器发送用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，以及消息；以及在多个预定的消息传输帧中所选定的一个传输帧中，通信收发信机接收用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，以及所识别的小区发送器发送的消息。
2.一个为消息传送提供最小传输延迟的通信系统，该系统包括多个传输小区，该传输小区包括一个或多个小区接收器以及一个小区发送器，并且定义了一个地理传输区域；位于所述的多个传输小区中的所述小区发送器，在第一个预定的传输时间间隔中发送用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，以及用于识别所述小区发送器的色标码信号；所述的通信收发信机在第一个预定的传输时间间隔中对接收到的地址和色标码信号作出响应，用以在第二个预定传输时间间隔中产生并发送一个确认信号，该信号包括地址和用于识别该小区发送器的色标码信号；位于所述多个传输小区中的所述的一个或多个小区接收器中的至少一个，在第二个预定传输时间间隔中接收由消息所指向的所述通信收发信机产生的确认信号，该确认信号包括用于识别发送该地址的所述小区发送器的色标码信号；由色标码信号识别的所述小区发送器，在由色标码信号所指定的多个预定的消息传输帧中所选定的一个传输帧中，还发送用于识别消息所指向的所述通信收发信机的地址和消息，以及所述通信收发信机，在色标码信号指定的多个预定消息传输帧中的一个传输帧中，还接收用于识别消息指向的所述通信收发信机的地址，和由所述小区发送器发送的消息。
3.根据权利要求2的通信系统，其中在第一个预定的传输时间间隔中的传输是多个传输小区产生的联播传输。
4.根据权利要求3的通信系统，其中地址在联播传输中是以一个第一个数据率被发送的。
5.根据权利要求4的通信系统，其中色标码信号指定的多个预定消息传输帧中进行的传输是非联播传输，该非联播传输是在所述通信收发信机位于的传输小区中产生的。
6.根据权利要求5的通信系统，其中地址和消息在非联播传输中是以一个第二数据速率被发送的，其中第二个数据率大于第一个数据率。
7.根据权利要求2的通信系统，其中多个预定的消息传输帧与预定的传输时间间隔序列相对应。
8.根据权利要求2的通信系统，其中多个预定的消息传输帧与预定的传输频率序列相对应。
9.根据权利要求2的通信系统，其中在第一个预定的传输时间间隔中的地址传输是在第一工作频率上发生的。
10.根据权利要求9的通信系统，其中在第二预定的传输时间间隔中确认信号的传输是在与第一工作频率不同的第二工作频率上发生的。
11.根据权利要求2的通信系统，其中在第二个预定的传输时间间隔中确认信号的传输是在第一工作频率上发生的。
12.根据权利要求2的通信系统，还包括一个与所述小区发送器相连接的小区控制器，用于在第一个预定传输时间间隔中控制地址的传输，并且用于在由色标码信号指定的多个预定消息传输帧中的一个帧中，控制地址和相应的消息的传输；以及一个系统控制器，与位于所述多个传输小区每一个中的所述的小区控制器相连接，用于接收指向所述通信收发信机的消息，还用于把接收到的消息分配给所述小区控制器。
13.根据权利要求12的通信系统，其中所述小区控制器包括第一存储器，用来存储用于识别小区发送器的色标码，以及对应于由用于识别小区发送器的色标码信号所指定的多个预定消息传输帧中的一个传输帧的一个预定的传输帧；以及第二存储器，用来存储相应的地址和消息。
14.根据权利要求13的通信系统，其中所述的第二存储器还存储接收到的确认信号，并且其中所述小区控制器还包括一种方法，用来把存储在第二存储器中的所述确认信号与存储在第一存储器中的所述色标码信号相比较，作为对存储的确认信号与存储的色标码信号相同的回应，在预定传输帧中传输地址和相应的消息。
15.根据权利要求12的通信系统，其中所述系统控制器包括第一存储器，用来存储一张预定的色标码信号和相关的预定消息发送帧之间的表格；以及第二存储器，用来存储地址和相应的消息，它们由所述系统控制器分配给所述小区控制器。
16.根据权利要求15的通信系统，其中所述小区控制器包括向所述系统控制器发送地址，色标码信号以及确认信号的方法，并且其中所述系统控制器还包括把从所述小区控制器接收到的确认信号与存储在第一存储器中的所述色标码信号的表格相比较的方法，作为对所接收的确认信号与存储的色标码信号表格中的一项相同的响应，所述系统控制器向从所述小区控制器接收的色标码信号指定的小区控制器发送地址和消息。
17.一个通信收发信机，用于为消息传送提供最小消息传输延迟的通信系统中，所述的通信收发信机包括一个接收器，用来在第一个预定的传输时间间隔中接收一个用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，以及用于识别发送该消息的小区发送器的色标码信号；一个发送器，用来在第二个预定的传输时间间隔中发送一个确认信号，该信号包括用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，以及所接收到的用于识别该小区发送器的色标码信号；一个存储器，用来存储一张预定的色标码信号和相关的预定消息传输帧之间的表格；以及一个响应接收到的色标码信号的控制器，用来从所述的预定的色标码信号表格中选择一个与接收到的该色标码信号相关的传输帧；其中所述的接收器还响应于所述的控制器，用来在该接收到的色标码信号相关的传输帧中，接收用于识别消息所指向的通信收发信机的地址和消息。
18.根据权利要求17的通信收发信机还包括一个解码器，用来对用于识别消息所指向的通信收发信机的地址进行解码，并产生一个控制信号作为响应；以及一个编码器，响应于该控制信号，用来对消息指向的通信收发信机的地址，以及用于识别发送消息的小区发送器的色标码信号进行编码，作为一个确认信号。
19.根据权利要求17的通信收发信机，其中所述存储器还存储一张与预定色标码信号相关的预定传输参数的表。
20.根据权利要求19的通信收发信机，其中所述预定的传输参数的表格包括一张分配给具有相同色标码信号的小区发送器的可选工作频率的表格。
21.一种向通信系统中运行的通信收发信机发送消息的方法，该通信系统包括多个传输小区，该传输小区定义了一个地理传输区域，并且包括一个发送器，分配一个发送器ID以识别该发送器，以及一个或多个接收器，用来接收通信收发信机产生的确认信号，所述方法包括如下步骤在多个传输小区内，发送一个用于识别消息所指向的通信收发信机的地址，以及一个用于识别发送该地址的发送器的发送器ID。通信收发信机接收地址和发送该地址的发送器的发送器ID，作为响应，发送一个确认信号，该确认信号包括所接收到的通信收发信机地址和发送器ID；从存储在通信收发信机内的预定的发送器ID和相关的预定的定时消息传输帧之间的表格中进行选择；由位于在多个传输小区中的一个或多个传输小区中的一个或多个接收器中的至少一个接收确认信号；比较接收到的发送器ID和预定的用于识别该发送器的发送器ID表格，并且从而识别发送该地址的发送器；从识别出的发送器发送通信收发信机的地址和消息，该地址和消息是在与所接收到的发送器ID相关的预定传输帧中发送的；以及由通信收发信机接收在预定的传输帧中发送的地址和消息。
全文摘要
一个通信系统(100)为向通信收发信机(510)的消息传送提供了最小的传输延迟,该通信系统中包括有多个传输小区(102,104),其中传输小区包括一个或多个接收器(512)和一个发送器(506)并且定义了地区传输区域。发送器(506)在第一个预定的传输时间间隔(212)中发送一个用于识别消息所指向的通信收发信机(510)的地址和一个用于识别发送器(506)的色标码。至少一个位于传输小区(102,104)中的接收器(512)在第二个预定的时间间隔(216)中接收一个确认信号,该确认信号包括由通信收发信机(510)产生的地址和色标码。由色标码信号所识别的发送器(506)在由色标码指定的一个传输帧中发送地址和消息,在该传输帧中地址和消息是由通信收发信机(510)所接收的。
文档编号H04W84/02GK1199536SQ96197559
公开日1998年11月18日 申请日期1996年8月23日 优先权日1995年10月10日
发明者道格拉斯I·艾尔斯特, 威廉·约瑟夫·库兹尼克, 罗伯特·约翰·施文德曼 申请人:摩托罗拉公司