专利名称：使用在时隙中传输的用于射频频率分配的控制消息的数字电话的制作方法
技术领域：
本发明涉及在定长时间帧中的预定时隙中数字数据和控制消息的传输。
本发明涉及一种在定长时间帧中的预定时隙中将控制消息从第一传输和接收单元传输到第二传输和接收单元的方法，该控制消息用于控制第二单元，该第二单元在等待接收时以选择的RF载频来“收听(listen)”输入的消息，所选择的RF载频是从可用并最优先使用的RF频率类中选出，该RF频率根据在先前选择的载频上的通信成功与否来进行分类。
最好，分配到第一单元的载波射频被分类成优先使用(preferred for use)、次优先使用(less preferred for use)、最差优先使用(least preferred for use)。如果不能选择优先使用的RF载频，则将选择次优先使用的RF载频。如果没有分类为次优先使用的RF载频可选择，则第二单元扫描分配到第一和第二单元的网络的所有RF载频，以确定可用于通过第一单元传输的RF载频，并以此频率“收听”。
第二单元最好是用户单元，而第一单元最好是基站。最好采用无线传输。第二单元最好“收听”呼叫设置请求或短消息。当具有多个第二单元用于与第一单元进行通信时，对每个第二单元进行载波射频的分类，例如，特定的射频可优先用于由一个第二单元进行通信，但不用于由另一个第二单元进行通信。
本发明还涉及接收数字数据信号的相应方法、接收机、和包括第一单元和多个第二单元的通信装置。
下面将参照附图以示例方式描述本发明的优选实施例，附图中
图1是表示包括基站(BTE-Base Terminating EquipmentBTE-基站终端设备)和用户单元(NTE-Network Terminating EquipmentNTE-网络终端设备)的系统的示意图；图2是表示双工链路的帧结构和时序的示意图；图3是表示来自基站的时隙表(slot-list)消息的示意图。
基本系统如图1所示，该优选系统是电话系统的一部分，其中从交换机到用户的局部有线环路已由固定基站和固定用户单元之间的全双工无线链路替代。该优选系统包括双工无线链路及用于实施必要的协议的发射机和接收机。该优选系统与本技术领域中所周知的诸如GSM的数字蜂窝移动电话系统有相似之处。该系统采用基于分层模型的协议，具体地说采用一种具有如下层的分层模型PHY(物理层)、MAC(介质访问控制层)、DLC(数据链路控制层)、NWK(网络层)。与GSM相比，一个不同之处在于在该优选系统中，用户单元位于固定位置处，不需要越区切换(hand-off arrangement)和与移动性相关的其它特征。这意味着，例如，在该优选系统中，可采用方向性天线和市电。
该优选系统中的每个基站均设有以从整个频率分配中选出的12个频率运行的6个双工无线链路，从而使附近的基站之间的干扰最小。该双工链路的帧结构和时序示于图2中。每个双工无线链路均包括从用户单元到基站的上行链路，以及具有固定频率偏移的从基站到用户单元的下行链路。下行链路是TDM，而上行链路是TDMA。对所有链路的调制采用π／4-DQPSK，所有链路的基本帧结构是每2560个比特的帧为10个时隙，即每个时隙256个比特。比特率是512kbps。下行链路为连续传输，并设有用于基本系统信息的广播信道。当没有用户信息传输时，下行链路传输继续采用基本帧和时隙结构，并包括适当的充填模式(fill pattern)。
对于上行链路和下行链路传输两者而言，具有两种时隙普通(normal)时隙，其在呼叫设置之后使用；和导频时隙，其在呼叫设置期间使用。
每个下行链路普通时隙均包括24个比特的同步信息，其后为24个比特的指定的S字段(其包括8比特首标)，再后是160个比特的指定的D字段。这之后是24个比特的前向纠错，和8比特尾部，之后是12个比特的广播信道。每个广播消息包括从每个下行链路时隙取出的10个12比特的段。当组装为120比特消息时，该广播消息包括104比特的数据、14比特的前向纠错连接和2个填充比特(padding bits)。在该104比特的数据中，有16比特的循环冗余校验(CRC)。该广播信道由一个帧的每个时隙中的多个段组成，各段共同形成由基站传输的下行公共信令信道，该广播信道还包括控制消息、无连接(connectionless)消息和该系统的操作所必需的信息，该控制消息包括时隙表(slot lists)等链路信息、多帧和超帧信息。
在呼叫设置期间，每个下行导频时隙均包括频率校正数据和／或仅具有短S字段而无D字段信息的用于接收机初始化的训练序列。
上行链路时隙基本上包括两种不同类型的数据分组(data packet)。第一种分组，称作导频分组，被例如在设置连接之前用于ALOHA呼叫请求，并进行自适应时间校准。数据分组的另一种类型被称作普通(normal)分组，其用于在已经建立呼叫时，并且由于使用自适应时间校准，因此是较大的数据分组。
每个上行链路普通分组包括前后各有4比特持续时间斜坡(ramp)的244个比特的数据分组。该斜坡和256比特时隙的其余比特提供了防护间隔(guardgap)，用于防止由于时序差错而引起的来自邻近时隙(neighbouring slots)的干扰。每个用户单元调整其时隙传输的时序，以补偿信号到达基站所需的时间。每个上行链路普通数据分组包括24个比特的同步数据，之后为相同数目比特的S字段和D字段，这就象每个下行链路普通时隙的情况一样。
每个上行链路导频时隙均包括导频数据分组，该导频数据分组为92个比特长，前后各有4比特斜坡，该斜坡定义了60个比特的扩展的防护间隔。由于没有可用的时序信息，而如果没有它，则传播延迟引起邻近时隙产生干扰，因此这种更大的防护间隔是必要的。该导频分组包括64个比特的同步，之后为104个比特的S字段，该S字段以8比特首标开始，并以16个比特循环冗余校验、2个保留比特、14个FEC比特、和8个尾部比特结束。这里没有D字段。
上述数据分组中的S字段可用于两种类型的信令。第一种类型为MAC信令(MS)，并被用于基站的MAC层与用户单元的MAC层之间的信令，此时时序是比较重要的。第二种类型称作辅助(associated)信令，其可慢可快，并被用于DLC或NWK层中的基站与用户单元的信令。
D字段是最大数据字段，在普通(normal)电话的情况下包含数字化语音，但还可包含非语音数据样本。
如下详述，在随机存取Aloha时隙中进行呼叫请求。在该优选系统中规定，用户单元授权(authorisation)采用询问响应协议(challenge responseprotocol)。通过将语音或数据与由密钥流发生器产生的密码比特的不可预测序列进行组合来进行一般的加密，该密钥发生器被同步到传输的超帧号(super-frame number)。
此外，传输的信号被加扰以去除dc分量。
争用协议(Contention Protocol)
用户单元采用时隙Aloha协议来将呼叫设置请求和短信息消息(数据报)发送给基站。这些请求和消息在一个称作Aloha时隙的时隙表中以导频分组发送，该Aloha时隙已经被指定为对此目的可由基站广播的时隙表中得到。典型的时隙表广播示于图3中。时隙表对一个包括16个标号为0～15的连续帧的复帧(multiframe)有效，它在一个复帧中广播，以被应用到下一个复帧。时隙表中的Aloha时隙的数目可能不同，因此，包含该信息的消息具有可变长度，并且可被分段成用于在广播信道中传输的几个时隙表消息。每个时隙表消息可指定多至3个Aloha时隙，如图3所示。最少量的时隙消息被使用，而这些均被分配一个序列号并以增序发送，并且在相同复帧中在完成传输后以相同顺序重新发送。然而，有时，发送完整的时隙表用单个时隙表消息就足以了。
广播信道其自身包括复帧的每个帧中的每个时隙的预定部分，并且除被用于广播时隙表消息以外还被用于广播各种消息。此外，给这些不同类型的消息分配不同的优先级。因此，在复帧的0至7帧中，时隙表消息具有最低优先级，并且可能由于其它消息的容量而不能传输。然而，在帧8、9、12和13中，对时隙表消息设置高优先级，从而保证了时隙表的至少一部分和很有可能是所有的时隙表的传输。
时隙表中的信息被编码以减小带宽，并且必须参照包括荷载频率细节的载波表(Carrtier-List)来进行定义。该载波表也在传输时隙表的前一复帧的帧15中的广播信道中传输。
基站发送每个用户单元独有的信息，用户单元中的RF载波频率如下(ⅰ)优先(所谓的‘白’信道)(ⅱ)在没有可用的rf频率时使用(所谓的‘灰’信道)(ⅲ)不使用(所谓的‘黑’信道)每个用户单元存储该信息。具体地讲，每个用户单元保持相应于从基站接收到的信息的分类的载波表，指示优先的射频(“白”)、仅在没有可用的优先时隙时才被使用(这是由于它们提供较差的品质)的频率(“灰”)、和不被使用的频率(“黑”)。
如果，例如，RF频率在一个区段(sector)中的用户单元的使用有可能会干扰相邻区段中的用户单元的传输，则该RF频率被分类为“黑”。当RF频率虽然提供较差品质但仍可可接受地传播时，RF频率被分类为“灰”。
根据呼叫成功来更新分类的载波表基站在一段时间上监视呼叫是否成功，这些呼叫可以是公共交换电话网(PSTN)呼叫和／或以无线电通信的至每个用户单元的每个RF频率上的尝试呼叫(test calls)。必要时，对RF频率重新分类。例如，如果被分类为“白”的RF频率在超过预定百分比的时间上不能用于成功呼叫传输，则该频率可被自动重新分类为“灰”。反过来说，被监测足够可靠的“灰”频率被重新分类为“白”。
足够不可靠的、或引起干扰的RF频率被重新分类成“黑”。每个用户单元的更新的分类的载波表被周期性地更新。
用户单元的等待接收模式当用户单元不被用于呼叫时，其保持一状态，在该状态下，用户单元以优先的RF载波频率“收听”通过广播信道输入的寻呼消息。如上所述，广播信道包括一帧中的每个时隙的多个段，这些段共同形成下行链路(基站到用户单元)公共信令信道。接收寻呼消息表明应设置呼叫。
在其上“设营(camp)”即“收听”寻呼消息的优先RF载波频率通常是被分类为“白”的RF载波频率，然而，如果该RF载波频率失效，则自动进行其它被分类为“白”的RF载波频率的搜索，以确定在这些其它RF载波频率中是否有适于“设营”的。如果有，则选择一个。如果没有被分类为“白”的RF载波频率可用，则进行被分类为“灰”的RF载波频率的搜索。如果该搜索仍未得到结果，则扫描网络中所有基站的所有可能的RF载波频率，以寻找可用于与用户单元进行通信的特定基站的RF载波频率。
由用户单元确定是否应设营在一特定的RF载波频率，该用户单元对在下行公共信令信道(广播信道)中发送的消息中的循环冗余校验(CRC)差错数进行计数。如果在预定时间内具有多于阈值数的差错，则该RF载波频率被认为是不符合的，并且再尝试另一个RF载波频率。
在另一实施例中，在通过广播信道发送的消息中的前向纠错(FEC)码中检测差错，以确定哪个RF载波频率适合。
权利要求
1．一种在定长时间帧中的预定时隙中从第一传输和接收单元向第二传输和接收单元传输控制消息的方法，所述控制消息用于控制所述第二单元，所述第二单元在等待接收时以所选择的RF载波频率“收听(listen)”输入的消息，所述选择的RF载波频率从可用并且最优先使用的RF频率类中选择，所述RF频率根据在预先选择的载波频率上的通信是否成功来进行分类。
2．如权利要求1所述的传输控制消息的方法，其中所述控制消息包括用于与所述第一单元进行通信的所述第二单元的RF载波频率的可用性(availability)数据，所述可用性数据根据在每个选择的RF载波频率上的通信是否成功来更新，所述可用性数据时时传输，以更新所述第二单元。
3．如权利要求1或2所述的传输控制消息的方法，其中分配到第一单元的载波射频中的每个均被分类成优先使用、次优先使用、和最差优先使用。
4．如权利要求1至3中的任一个所述的传输控制消息的方法，其中如果不能选择被分类为优先使用的RF载波频率，则将选择次优先的RF载波频率。
5．如权利要求4所述的传输控制消息的方法，其中如果没有被分类为优先或次优先的RF载波频率可选择，则所述第二单元扫描分配到第一和第二单元的网络的所有RF载波频率，以确定可用于由所述第一单元传输的RF载波频率并以所述频率“收听”。
6．如前述任一权利要求所述的传输控制消息的方法，其中所述第二单元是用户单元，而所述第一单元是基站。
7．如前述任一权利要求所述的传输控制消息的方法，其中所述传输通过无线电进行。
8．如前述任一权利要求所述的传输控制消息的方法，其中所述第二单元“收听”呼叫设置请求或短消息。
9．如前述任一权利要求所述的传输控制消息的方法，其中存在多个用于与所述第一单元进行通信的第二单元，对于每个第二单元将所述RF载波频率单独分类。
10．一种在定长时间帧中的预定时隙中在第二传输和接收单元从第一传输和接收单元接收控制消息的方法，所述控制消息用于控制所述第二单元，所述第二单元在等待接收时以所选择的RF载波频率“收听”输入的消息，所述选择的RF载波频率从可用并且最优先使用的RF频率类中选择，所述RF频率根据在预先选择的载波频率上的通信是否成功来进行分类。
11．如权利要求10所述的接收控制消息的方法，其中所述控制消息包括用于与所述第一单元进行通信的所述第二单元的RF载波频率的可用性数据，所述可用性数据根据在每个选择的RF载波频率上的通信是否成功来更新，所述可用性数据时时接收，以更新所述第二单元。
12．如权利要求10或11所述的接收控制消息的方法，其中分配到第一单元的载波射频被分类成优先使用、次优先使用、和最差优先使用。
13．如权利要求10至12中的任一个所述的接收控制消息的方法，其中如果不能选择被分类为优先使用的RF载波频率，则将选择次优先的RF载波频率。
14．如权利要求13所述的接收控制消息的方法，其中如果没有被分类为优先或次优先的RF载波频率可选择，则所述第二单元扫描分配到第一和第二单元的网络的所有RF载波频率，以确定可用于由所述第一单元传输的RF载波频率并以所述频率“收听”。
15．一种用于在定长时间帧中的预定时隙中从发射机接收控制消息的接收机，所述控制消息用于控制所述接收机，所述接收机在等待接收时以所选择的RF载波频率“收听”输入的消息，所述选择的RF载波频率从可用并且最优先使用的RF频率类中选择，所述RF频率根据在预先选择的载波频率上的通信是否成功来进行分类。
16．如权利要求15所述的接收机，其中所述载波射频被分类成优先使用、次优先使用、和最差优先使用。
17．如权利要求15至16所述的接收机，其中如果不能选择被分类为优先使用的RF载波频率，则将选择次优先的RF载波频率。
18．如权利要求17所述的接收机，其中如果没有被分类为次优先的RF载波频率可选择，则所述接收机扫描分配到包含发射机和其它接收机的网络的所有RF载波频率，以确定用于“收听”的RF载波频率。
19．一种通信装置，包括第一传输和接收单元及多个第二传输和接收单元，所述第一单元在定长时间帧中的预定时隙中向每个第二单元传输控制消息，所述控制消息用于控制所述接收的第二单元，每个第二单元在等待接收时以所选择的RF载波频率“收听”输入的消息，所述选择的RF载波频率从可用并且最优先使用的RF频率类中选择，所述RF频率根据在预先选择的载波频率上的通信是否成功来进行分类。
20．如权利要求19所述的通信装置，其中所述至第二单元的控制消息包括用于与所述第一单元进行通信的所述第二单元的RF载波频率的可用性数据，所述可用性数据根据在每个选择的RF载波频率上的通信是否成功来更新，所述可用性数据时时传输，以更新所述第二单元。
21．如权利要求19或20所述的通信装置，其中分配到第二单元的载波射频被分类成优先使用、次优先使用、和最差优先使用。
22．如权利要求19至21中的任一个所述的通信装置，其中如果不能选择被分类为优先使用的RF载波频率，则将选择次优先的RF载波频率。
23．如权利要求22所述的通信装置，其中如果选择不出被分类为次优先的RF载波频率以向所述第二单元中的一个单元进行传输，则所述第二单元扫描分配到第一和第二单元的所有RF载波频率，以确定可用于由所述第一单元传输的RF载波频率并以所述频率“收听”。
24．如权利要求19至23中的任一个所述的通信装置，其中对于每个第二单元将所述RF频率单独分类。
全文摘要
在定长时间帧中的预定时隙中从第一传输和接收单元向第二传输和接受单元传输控制消息的系统中,第二单元以所选择的RF载波频率“收听”输入的消息,所选择的RF载波频率从可用并且优先使用的RF频率类中选择,RF频率根据在预先选择的载波频率上的通信是否成功来进行分类。
文档编号H04B7/26GK1205814SQ9619929
公开日1999年1月20日 申请日期1996年11月8日 优先权日1996年11月8日
发明者保罗·M·马丁, 鲁珀特·L·A·古丁斯, 克里斯托弗·J·肖尔 申请人:艾奥尼卡国际有限公司