专利名称：选择收发信机及其登记方法
技术领域：
本发明一般涉及RF(Radio Frequency，射频)通信领域，尤其涉及基站与用户单元比如选择收发信机之间的双向RF通信。
一个常规RF通信系统的覆盖区典型地被划分成若干个这样的域(zone)和子域(sub-zone)，用户单元可位于这些域或子域内。为了与一特定用户单元有效地通信，系统需要知道该用户单元位于何处。这允许建立与和用户单元同处一域或子域的基站的通信。
为在一种类型的双向通信系统中确定给定用户单元的位置，系统可通过正向信道同时广播WRU(Where Are You？你在哪儿？)信号，要求所发往的(addressed)用户单元在一个反向信道上作出响应。如果用户单元正确响应，基站接收机能确定响应单元位于何处，这比如可通过在覆盖区内的一位置上检测一个无差错响应来实现。这允许系统通过处在靠近用户单元的地区内的发射机将消息发送至该用户单元。
当用户单元从一个域或子域移动至另一个时，用户单元典型地向系统登记，这是通过将登记信息传回位于该用户单元的新域或子域内的基站接收机来实现的。在一双向寻呼系统中，例如，一个用户单元借助该单元在一个反向信道上传输的ALOHA登记包来向系统登记。通过检测该登记包，系统便得知用该户单元位于何处，并能在已知该用户单元所处的域或子域内向该用户单元发送消息(address the subscriber)。
用户单元遇到丢失正向信道信号的情况时，则会出现问题。比如，进入隧道时，用户单元可能丢失正向信道信号，并且，出隧道后重新获得同一域或子域内的信号。信号丢失期间，系统可多次尝试(但不能)确定用户单元的位置或向它发送消息。系统那时将持有未递送的、打算发给该位置不详的用户单元的消息。
亟待以这样的方式解决以上问题，即避免不必要的重新登记的尝试充塞反向信道且允许重新建立与确已丢失的用户单元的通信。
图1是一个根据本发明工作的RF通信系统的框图2描述这样一个块信息字，它由图1基站发射机发往用户单元，以告知用户单元重新登记间隔的持续时间；图3是显示如何编程图1系统控制器以便根据本发明工作的流程图；图4是根据本发明工作的选择收发信机的框图；以及图5是显示如何根据本发明最佳地编程用户单元的处理器的流程图。
参看图1，它显示这样一个通信系统100，该系统用于在基站102、104和用户单元106、108之间传输信息。所描述的系统是这样的寻呼系统，它用于将消息传输至已预订(subscribed to)在该寻呼系统上的各选择收发信机(用户单元)，但本发明对其它双向通信系统亦是有用的。
消息可以来源于由常规电话链路118通过常规公众电话交换网(PTSN)116连接至系统控制器120的常规电话110、传真机112或消息发送终端114。
系统控制器120通过一条或多条这样的通信链路124、126监管各射频发射机/接收机121、122的操作，这些通信链路典型地是双绞电话线对或其它形式的高质量音频通信链路。系统控制器120将进站和出站电话地址编码和解码成与陆地线路(land line)消息交换计算机兼容的格式。系统控制器还编码并预排(schedule)进站消息，以便由发射机/接收机121、122使用天线128、130传输至用户单元106、108。这些进站消息可包括诸如模拟声音消息和数字字母数字消息的信息。系统控制器120还解码由发射机/接收机121、122从用户单元接到的进站消息，包括未被请求的(unsolicited)消息和响应消息。
参看用户单元106、108，它们的每个(以及分配给该通信系统的所有其它用户单元)至少拥有一个指定给它的唯一地址。该唯一地址允许将一则消息仅传输给所发往的(addressed)用户单元。
一个通信系统的覆盖区典型地被划分成若干个域，并可能被划分成若干个子域。图1描述各域的这种使用，其中线132显示域1与域2之间的边界。基站102和用户单元108位于域1内；基站104和用户单元106位于域2内。因为用户单元是便携的，它们可从这个域移动至那个域，或甚至移动到该系统的覆盖区之外。
运行中，各基站在一个正向信道上使用一个同步帧结构将信息发送至各用户单元，而各用户单元在一个反向信道上将确认信号和其它信息发送至基站。供这种类型的双向通信使用的信令协议在美国申请，序列号08/498212中已被描述，该专利申请于1995年7月5日申请，并转让给本发明的受让人。该专利申请所讲授的被插入于此作为参考。以下对该信令协议的简单描述足以达到解释本发明的目的。
基站102、104以同时广播模式并在正向信道上传输这样的WRU(Where Are You？，你在哪儿？)询问，该问讯被发往消息所等待的用户单元。接到WRU问讯的用户单元在反向信道上自动发回这样一个确认，该确认标识其WRU已被用户单元接收的(诸)基站。所标识的(诸)基站随将消息传输至该用户单元。如果一个用户单元没有用确认作出响应，(诸)基站将等待一段时间(重新尝试间隔)并重新发送WRU。这个循环被重复一个选定的次数，直至所期待的用户单元确认已接到WRU、接收它的消息、并确认已接到它的消息。
当一个用户单元从一个域移动到另一个域时，该用户单元能检测出这一事实，这是通过确定它正在接收哪一个基站信号而实现的。当确定它已变换域或子域时，它将一个ALOHA登记包(关于ALOHA传输及登记包，请参看以上参考申请)传输至新域内的基站。
如同前面所提及的，当一个用户单元移动到不再能在正向信道上接收基站的信号的地方时，将会出现问题。在正向信道信号丢失的时间里，系统可能在不成功地尝试确定用户单元的位置或向它发送消息。系统可能随后假定该消息无法传送，或者它可能继续尝试，这取决于系统的设计。
为根据本发明克服这一问题，使基站发射机向其地区内的诸用户单元传输一个指示重新登记间隔的持续时间的信号。这个重新登记间隔是用户单元应在其域内重新登记前正向信道信号丢失必须经历的时间。因此，如果一个用户单元在T1时刻丢失其正向信道信号并在时刻T2重新获得正向信道信号，并且持续时间T2-T1超过重新登记间隔的话，则该用户单元应向系统重新登记。(这假定该用户单元在丢失正向信道信号期间没有变换域。一个变换域的用户单元总是应向新域内的系统重新登记的)。如果当一个用户单元重新获得正向信道信号时未超过重新登记间隔，则该用户单元不应向系统重新登记。
首选地，每个用户单元将重新登记间隔的一个指示存储在它的存储器中。它确定何时丢失正向信道信号，以及何时重新获得正向信道信号，它确定正向信道信号丢失的持续时间是否超过重新登记间隔。最后，如果超过重新登记间隔，用户单元将一个重新登记信号发送至基站。重新登记信号报告基站该用户单元仍处在同一域或子域内，且此时能够在正向信道上接收信息。重新登记信号可与以上所参考的ALOHA登记包类似或相同。
为使系统通知用户单元重新登记时间间隔，基站传输图2所示的一个块信息字。这个块信息字200不仅用于告知诸用户单元重新登记间隔，而且它还用于向诸用户单元指明它们是在哪个域内工作的。比特位置6-12被用于标识用户单元工作所处的域。比特位置13-17是重新登记计时器比特。即，它们以周期数为单位指示重新登记计时器间隔的长度。如果用户单元丢失正向信道信号久于这个时间间隔，则该用户单元必须向系统重新登记。
现在参看图3，该流程图显示如何编程系统控制器120(图1)以根据本发明来工作。过程由一则消息到达系统控制器120以待传送给用户单元(步骤302)开始。系统控制器随后起动重新尝试间隔计时器(步骤304)。重新尝试间隔是两次连续尝试发送其接收未被获确认的WRU或消息之间的持续时间。
在下一个步骤306，系统起动重新登记间隔计时器。重新登记间隔，即在一个用户单元应发送重新登记信号前正向信道信号丢失必须经历的时间，是可由该通信系统的操作员或管理员改变的软件变量。首选地，选择重新登记间隔以使得它不短于重新尝试间隔。典型的重新尝试间隔可约从30秒到4分钟；重新登记间隔可以是8分钟或更长。这两个变量均可受系统操作员控制。
程序随后进行至步骤308，这里它发送一个WRU或一则消息，这依赖于系统尝试确定特定用户单元位置或向它发送消息已有多久。任一情形下，期望从所发往的(addressed)用户单元返回一个确认。在步骤310，系统询问是否已接到响应步骤308所发送的信息的确认。如果已接到一个响应，则程序进行至步骤312以便按照指令314清除计时器并随后停止。
如果在步骤310没有接到确认，则程序进行至步骤316以确定重新尝试计时器是否已超过其门限(即是否已超过步骤304所设置的间隔)。如果尚未超过该间隔，则程序经由步骤310和316返还，寻求对WRU或所传输的消息的确认直至重新尝试计时器间隔逾期。当出现这一情形时，程序从步骤316进行至步骤318以确定重新登记计时器是否已超过其门限。即是否超过(步骤306所设置的)重新登记间隔？如果已超过该间隔，则程序进行至步骤320以便重新发送WRU或消息。下一个步骤322使系统等待确认已接到步骤320所发送的信息，或等待来自所发往(addressed)的用户单元的重新登记包。如果接到确认，则程序往回进行至步骤312和314以清除计时器并停止对该特定消息的处理。如果没有接到确认，但已接到重新登记包，则步骤往回进行至步骤304以重新起动整个过程，因为重新登记包指示该用户单元已重新获得正向信道并处于接收其WRU或消息的状态。
返回指令318，如果已超过重新登记计时器间隔，程序将从步骤318进行至步骤314以停止对该特定消息的处理。这意味着系统不能确定用户单元的位置的时间间隔已超过重新登记时间。因此，假定该消息至少暂时无法传送，并且系统不再尝试，直至该用户单元发送一个重新登记包。在用户单元因移动到另一个域而联系不上的情形下，则可将一则等待该特定系统发送的消息转发至用户单元的新域内的基站。
参看块324，它指示系统在正向信道上周期地广播重新登记时间间隔。这种广播将典型地每一至四分钟出现一次。块324是以分离于其它步骤的形式示出的，这是因为它不适合插入图3所显示的其它步骤的序列。
参看图4，它显示一个根据本发明编程的选择收发信机400的电方框图。选择收发信机400包含一付用于截获并传输无线电信号的天线402。天线402与这样的常规接收电路(接收机404)耦连，该接收电路对到达信号进行滤波以去除偏离信道频率的不想要的能量，放大滤波后的信号，将信号变频，并且以常规方式将其解调以在与处理系统408耦连的负载406上产生一个解调信号。接收机404还具有一个与处理系统408耦连的功率控制输入410。
处理系统408常规地与显示器412、报警器414、驱动扬声器417的音频放大器416、发射机418、以及一组用户控制420耦连。
发射机418由携载解调信号的引线422、以及携载信道控制信号的引线424耦连至处理系统408。发射机418的输出耦连至天线402。
处理系统408包含这样一个微处理器428，该微处理器与模-数转换器(ADC)430、数-模转换器(DAC)432、随机存取存储器(RAM)434、只读存储器(ROM)436、以及电可擦除可编程存储器(EEPROM)438耦连。微处理器428可以是摩托罗拉所生产的型号IIC 11。
来自接收机404的解调信号被耦连至ADC 430，该转换器以常规方式将解调信号由模拟信号转换成数字信号以待由处理系统408处理。当解调信号为模拟信号时，使用诸如自适应脉码调制(ADPCM)的模-数转换技术将模拟信号转换成数字信号。一种比特恢复功能以常规方式将数字信号转换成二进制数据。同步功能以常规方式获得并保持与出站信令协议的比特、字、块、帧、以及循环同步。在以上参考的申请中可找到对选择收发信机400的细节的进一步描述。它足以说明微处理器428可通过存储在ROM 436中的指令编程以根据本发明工作。可将有关重新登记间隔的信息存储在RAM 434、EEPROM 438、或任何其它合适形式的存储器中。最佳编程微处理器428的方法示于图5，现在参看该图。
所描述的程序由收发信机400读取在正向信道传输的重新登记间隔开始(步骤500)。重新登记间隔被包含在用户单元的基站所传输的块信息字200(图2)内。在下一个步骤502，收发信机400确定它是否已丢失正向信道信号。如果答案是否，则程序返回步骤500；然而如果信号已被丢失，则程序进行至步骤504，在这里收发信机400起动重新登记间隔计时器。
在下一个步骤506，收发信机400确定是否已重新获得正向信道信号。如果答案是否，则程序继续执行步骤506以确定何时重新获得正向信道信号。当出现重新获得时，步骤508询问是否超过重新登记间隔。如果没有超过重新登记间隔，则程序返回步骤500。于是，当正向信道信号被丢失的持续时间短于重新登记间隔时，最好禁止用户单元发送重新登记信号。这避免了不必要的重新登记请求充塞反向信道。
返回步骤508，如果超过重新登记间隔，则持续进行至步骤510以便产生这样一个重新登记包，该重新登记包在反向信道基站被传往基站。这告知基站该用户单元此时能够在正向信道上接收WRU、消息或其它信息。
因为用户单元能够从这个域移动到那个域，用户单元的处理器最好被编程以确定该用户单元在丢失正向信道信号及在其后的重新获得它的过程中是否已变换了域。如果用户单元未变换域，则如同上述，该用户单元发送一个重新登记信号。如果该用户单元已变换域，则向新域内的基站发送一个ALOHA登记包。
从以上的说明中应理解到的是，本发明在基站与用户单元之间提供改进的且更可靠的通信。当一个用户单元丢失正向信道的持续时间已超过重新登记间隔时，基站能安全地停止向该用户单元发送WRU和其它消息。于是，基站能更有效地工作。进一步地，因为用户单元仅在超过重新登记间隔时才发送重新登记信号，反向信道不会不希望地被不必要的重新登记请求所充塞。其结果是更有效的通信系统。
尽管本发明是以最佳实施方式的形式描述的，对于熟练的技术人员明显的是，不离开本发明可做若干修改和变化。因此，意欲将后附权利要求书所定义的所有修改和变化视为是处在本发明精神和范围之内的。
权利要求
1.在一个拥有一在正向信道上向诸用户单元传输信号的基站发射机、并拥有一在反向信道上接收诸用户单元所发送的信号的基站接收机的通信系统中，一种重新建立与已暂时丢失正向信道信号的已登记用户单元的通信的方法，包括使用基站发射机以向用户单元传输一个指示重新登记间隔持续时间的信号；在用户单元中存储重新登记间隔的一个指示；确定何时起丢失正向信道信号；重新获得正向信道信号并确定正向信道信号丢失持续时间是否超过重新登记间隔；以及如果超过重新登记间隔，则将一个重新登记信号发送至基站接收机。
2.权利要求1所述的一种方法，其中基站发射机能将一则消息发送至一个要发往的(addressed)用户单元，其中用户单元能确认该消息的消息接收，其中如果基站接收机不能接到接收消息的确认，则基站发射机从上次发送消息起在一个重新尝试间隔之后重新发送该消息，并且其中重新登记间隔被选取为短于重新尝试间隔。
3.权利要求1所述的一种方法，其中重新登记间隔是可由通信系统的操作员改变的变量。
4.权利要求1所述的一种方法，进一步包含当丢失正向信道信号的持续时间短于重新登记间隔时禁止用户单元发送重新登记信号。
5.权利要求1所述的一种方法，其中当开始丢失正向信道信号时用户单元处在一个给定域内，且如果在重新获得正向信道信号时用户单元处于同一给定域，则进行发送重新登记信号的步骤。
6.在一个拥有一在正向信道上向诸用户单元传输信号的基站发射机、并拥有一在反向信道上接收诸用户单元所发送的信号的基站接收机的通信系统中，一种重新建立与已暂时丢失正向信道信号的已登记用户单元的通信的方法，包括a)在正向信道上向已登记的用户单元传输包含一则消息和一个重新登记间隔的信息；b)当未能从用户单元接到该消息已被接收的确认时，确定是否超过重新登记间隔；以及c)如果尚未超过重新登记间隔，则向该已登记用户单元重新传输消息。
7.权利要求6所述的一种方法，其中系统具有这样一个重新尝试间隔，该重新尝试间隔设置向已登记用户单元发送消息的两次连续尝试之间的最小时间间隔，并且其中重新登记间隔长于重新尝试间隔。
8.权利要求7所述的一种方法包含如果已超过重新登记间隔则不传输消息。
9.一种在正向信道上接收来自基站的信号并在反向信道上向基站传输信号的选择收发信机，包括一个存储器，用于存储重新登记间隔的一个指示；一个发射机；以及一个处理器，与发射机耦连并被编程来a)确定何时丢失正向信道信号；b)在重新获得正向信道信号时确定丢失正向信道信号的持续时间是否超过重新登记间隔；以及c)如果已超过重新登记间隔，使发射机向基站发送一个重新登记信号。
10.权利要求9所述的一种选择收发信机，其中重新登记间隔被包含在由基站传输的一个信号内，并且其中选择收发信机包含用于接收该信号的接收电路。
11.权利要求9所述的一种选择收发信机，其中用户单元能够从这个域移动到那个域，并且其中处理器被编程来确定在丢失正向信道信号与其后重新获得正向信道信号之间该选择收发信机是否已变换域。
12.权利要求11所述的一种选择收发信机，其中如果选择收发信机没有变换域则处理器执行步骤c)。
13.一个在正向信道上接收来自基站的信号并在反向信道上传输信号的选择收发信机中，一种在暂时丢失正向信道之后重新建立与基站通信的方法，包括a)存储重新登记间隔的一个指示；b)确定何时丢失正向信道信号；c)在获得正向信道信号时确定丢失正向信道信号的持续时间是否超过重新登记间隔；以及d)如果已超过重新登记间隔，将一个重新登记信号发送至基站。
全文摘要
重新建立一个在正向信道上传输的基站(102)与一个已暂时丢失正向信道的用户单元(108)之间的通信的一种方法,使用重新登记间隔的概念。基站(102)向处在其区域内的诸用户单元(106、108)传输一个指示重新登记间隔的信号。暂时丢失正向信道的用户单元确定此丢失的持续时间是否超过重新登记间隔。如果超过该间隔,则该用户单元在反向信道上将一个重新登记信号发送至基站。一个选择收发信机(400)被编程以作为使用重新登记间隔的用户单元进行工作。
文档编号H04B7/26GK1203722SQ96198859
公开日1998年12月30日 申请日期1996年11月4日 优先权日1995年12月8日
发明者道格拉斯·I·艾尔斯特, 罗伯特·加里·古德曼, 詹姆斯·A·斯塔克韦瑟 申请人:摩托罗拉公司