专利名称：用于实施专用无线通信的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信系统，并且具体涉及用于实施专用无线通信的系统和方法。
采用常规的有线电信技术的专用小交换机(PBXs)通常在频繁要求组织或场所内部通信的社区、校园和类似环境中建立。一般地，PBX或键控电话系统是封闭的，而服务只提供给指定数量的电话单元或准许的用户。内部呼叫一般在固定收费或固定费用基础上进行。PBX系统的主要优点是不利用公用交换电话网就能支持内部通信的能力。PBX(封闭)系统的其他优点是支持缩位拨号、专用电话传送(电话邮件)和专用操作者业务的能力。
利用蜂窝电话技术，已努力研制了本地化的专用无线系统，例如，用于校园、小型办公室、家庭办公室或类似的“PBX”环境。虽然已研制一些这样系统，并且已建立其实施和使用的标准，但这些本地化的无线系统仍然受主要与用户容量有关的许多限制。
尤其是TIA IS-94的用于高级移动电话系统(AMPS)模拟技术的当前标准包括实施模拟PBX系统的规定。然而，模拟系统的话音质量显著不如数字系统。另外，典型的模拟系统未有效使用珍贵的可用带宽的频分多址(FDMA)，具体地，在FDMA中，信道仅利用频率来区分，而每个信道仅支持一个用户。由于可用于指定提供者的带宽受政府分配的限制，所以提供者一次能服务的用户数量(即，容量)也成比例地受到限制。
诸如在TIA IS-136中已建立用于时分多址系统(TDMA)的实施诸如PBX的局域(专用)无线业务的标准。TDMA是对模拟FDMA技术改善的数字技术，并且具体地容量为FDMA的三倍以上。在TDMA系统中，对提供者可用的带宽根据频率划分为信道，如在FDMA中，并且然后将信道在时间方向上划分为时隙，每个用户具有两个时隙(使用目前全速率声码器技术)。实质上，多个用户分时共享同一频带。目前，在此技术中，可获得每信道6时隙，并因此在一个信道上能支持三个用户。然而，即使TDMA技术一般提供超过FDMA技术三倍的容量增加，但增长的容量仍然不足以满足日益增长的用户要求。
如在TIA IS-95所定义的码分多址(CDMA)是目前最有效使用频带的技术。随着容量的增长，CDMA也要求较少的频率规划和由于软越区切换而改善话音质量。在CDMA中，所有的用户接收整个信号，并然后根据编码滤除它们相应的信息。一般地，CDMA采用直接序列扩频传输去/自伪正交用户。一个CDMA信道为1.25MHz宽，这相当于42个30KHz的AMPS或TDMA信道。然而，在CDMA中，当今在1.25MHz的信道上每扇区能支持大约20个用户，而在AMPS中同一频谱的每扇区只能支持2个用户，这是因为这42个信道必须分布在21个扇区。因此，CDMA在理论上一般提供超过AMPS十倍的容量提高。然而，迄今为止，还没有可能使用CDMA技术来支持本地(专用)无线系统。
专用系统可以利用TDMA和FDMA技术来支持，因为有可能利用TDMA和FDMA实施“频率复用”。例如，利用典型的频率规划，将指定的地理地区划分为7个地区或宏小区，而每个宏小区又划分为3个扇区，然后将可用的频谱在这7个宏小区间进行分配，一般给每个宏小区分配3个控制信道和57个话音信道。反过来，每个宏小区分为三个扇区，给每个扇区分配一个控制信道和19个话音信道。对于本地化或专用系统，低功率宏小区重叠于指定扇区的一部分。宏小区和微小区之间的干扰则利用频率扫描和能用于专用/本地的无线传输的未用频带和/或时隙的识别来控制。
同理，CDMA允许每个带宽更多的容量，CDMA不会经济地支持与宏系统相同的RF信道上用于封闭的用户群的专用无线电交换机。尤其是，由于所有的宏小区和扇区都在单个信道上，所以不可能“偷”一个信道或时隙用于专用。用户利用编码来区分，并且小区之间的干扰主要通过控制基站和移动单元之间的功率电平来控制。在这种系统中的微小区覆盖是极不实际的。除此之外，微小区发送可以胜过宏小区发送给附近的移动单元。类似地，传送非专用系统部分的移动单元能够毁坏微小区基站而对专用用户群造成损害。虽然有可能将漫游进入微小区覆盖区的移动单元的功率控制越区切换到微小区基站，但专用系统上的负担可能显著增加。特别是，不仅要求控制所有专用用户，而且也要求控制偶然进入覆盖区域的任何移动单元，根据转移到此覆盖区域的移动单元数目这将造成宏小区基站上过度的负载。
另一个解决方案是给每个专用系统分配一个专用CDMA RF信道。然而，这方案对于业务提供者来说相当复杂而且昂贵。首先，要求频率再规划能相对现有的公用信道调整每个专用信道。第二，通过使CDMA信道专用，相应的CDMA信道不再可能为整个覆盖区域的公共使用。换而言之，用于专用的专用CDMA信道将使42个AMPS公用信道不可利用。这个问题只在更多的资源从公用系统转移到专用系统时变得复杂。由于业务提供者通常关心最佳收益，以潜在的更高收益公共使用为代价将信道专用于具有有限潜在收益的小覆盖区域中封闭群的选择是不能接受的。
鉴于干扰问题而用于实施专用CDMA系统的其他建议的解决方案包括在每个微小区周围建立“保护区”和降低灵敏度。在保护区方案中，通过将所有专用移动系统限制在微小区基站周围的指定地区将减少微小区对宏小区的干扰，但这种方案不实际。第一，将移动站限制在指定地区内是困难的。第二，即使出现发送信号的某些自然衰减，但仍要求人工衰减系统来控制宏小区内的信号电平。
在降低灵敏度方案中，噪声平面将升高，以致在宏小区-微小区边界上自然出现软越区切换。换而言之，微/宏小区边界上的信号差清晰度由于更高的噪声平面而减小，以使移动站从一个微/宏小区自然转移到其它的小区。但上面所讨论的问题仍然存在。即，微小区基站现在必须控制所有进入微小区区域的移动站，而不管这些移动站是否属于封闭的用户群。
因此，需要在仍保持CDMA技术可利用性的同时实施专用(本地)无线通信系统的电路、系统和方法。而且，这些电路、系统和方法允许建立其中消除或显著减少宏小区、非用户移动单元和专用系统之间干扰的专用无线系统。为此，功率控制负担不应过度地设置在专用系统上。另外，也应保持专用移动单元的便利性。
根据本发明的一个实施例，提供一种通信系统，包括一个双模式移动站，用于选择地以CDMA和模拟模式并在归属基站中通信。归属基站包括用于以模拟模式与移动站建立模拟无线通信的电路和用于与有线通信系统建立通信的电路，从而此基站允许移动站和有线系统之间以模拟模式的信息交换。
本发明的原理也在实施无线通信的方法中体现。在这样的一个方法中，在第一模式中，在移动站与无线系统之间使用码分多址信令建立通信。在第二模式中，在移动站和有线系统之间建立通信，这一步骤包括若干子步骤。在移动站和专用基站之间使用模拟信令建立无线连接。在专用基站和有线网络之间也建立了连接。随后在移动站和有线网络之间通过专用基站交换信息。
根据本发明的另一实施例，提供一种专用无线系统，包括多模式移动站和归属基站。移动站具有专用操作模式，其中移动站以高级移动电话系统(AMPS)格式发送和接收信号。归属基站以专用模式选择性地利用以高级移动电话系统格式的信号与移动站通信。该归属基站还耦合到公用交换电话网络。因此，归属基站以专用模式在移动站和公用交换网络之间实施信息的交换。
采用本发明原理的设备、系统和方法具有比现有技术显著的优势。其中，在仍然保留更有利的CDMA技术可利用性的同时能实施专用(本地)无线通信系统。这样的专用无线系统能有益地建立而没有来自重叠宏小区或附近的非法移动单元的明显干扰。因此，未将系统控制的负担过分地加在专用系统上。
上文已相当广泛地概括本发明的特点和技术优点，以便更好了解接下来的本发明详细描述。下文中将描述形成权利要求主题的本发明的其他特点和优点。本领域技术人员应理解可将所揭示的概念和具体实施例容易地用作修改或设计用于实施本发明相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员也应理解这样的等同结构不背离所附权利要求书所提出的本发明的精神和范围。
为了更完全地了解本发明及其优点，现在参考下面结合附图的说明，其中
图1为表示采用本发明原理的双模式系统的高级概念方框图；图2A为图1所示的归属基站的最佳实施例的高级功能方框图；图2B是图2所示的归属基站的更具体的功能方框图；图3是表示图2A所示的微控制器的操作结构的流程图；图4A是图1所示的移动站的功能方框图；图4B是表示图4B所示的CDMA模块的更具体的功能方框图；图4C是图4A所示的移动站AMPS模块的更具体的功能方框图；图5A表示图1所示的归属基站鉴别期间事件的优选顺序；图5B表示移动站利用归属位置寄存器通过归属基站登记期间事件的最佳顺序；图5C表示由移动站利用归属基站的呼叫始发期间事件的最佳顺序；和图5D表示利用归属基站接收至移动站的输入呼叫期间事件的最佳顺序。
结合图1-5所示的实施例，最佳理解本发明原理及其优点，其中图中相同的数字代表相同的部分。
图1是描述采用本发明原则的双模式电信系统100的一般特性的概念方框图。系统100包括本地(专用)子系统(101)和蜂窝子系统102(最好是CDMA系统，尽管这不是绝对要求)。
专用子系统101包括优选通过RJ11连接器耦合到有线技术公用交换电话网(PSTN)104的双模式归属基站103。归属基站103可以实际位于例如公司办公区、校园、私人住所、个人办公室或类似的需要专用和/或本地化无线通信的地方。
蜂窝子系统102包括用于所选择宏小区的业务提供者的无线通信系统，一般以105表示。无线通信交换系统106耦合到归属位置寄存器108，用于登记签约的移动站。PSTN104和无线系统106的互连控制利用授权与呼叫路由选择设备(ACRE)107来执行。
根据本发明的原理，至少一个移动站可工作在多个模式中，以允许公用无线、专用无线或无绳电话操作。在优选实施例中，指定的移动站能操作在CDMA模式、AMPS专用模式或无绳模式之一中。在CDMA模式中，指定移动站109根据IS-95以常规方式与诸如105所示的CDMA宏小区通信。在专用模式中，指定的移动单元109构造为作为最好符合IS-91A或IS-94 AMPS标准的模拟蜂窝电话机或作为无绳电话机与归属基站通信，。换句话说，移动站109在远离开归属基站103漫游进入CDMA宏小区时，可以以CDMA模式进行操作，而在归属基站103的覆盖区域内的同时能以AMPS或无绳电话模式进行操作。在专用系统模式中，归属基站103和相应移动站“偷窃”可利用的AMPS频带。如下文将会进一步讨论的，归属基站103寻找和按优先顺序安排可利用信道。
在该最佳实施例中，归属基站103将响应至少二个号码。首先，当呼叫方输入分配给归属基站103的有线电话号码时，基站103将响应PSTN 104。如果登记的移动站处于基站覆盖区域内并且适当地进行构造，它将作为无绳电话机来应答呼叫。第二，归属基站103将应答接收的覆盖区域内登记的移动站109的移动识别号码(MIN)。在这种情况中，当授权的移动站109向归属基站103以专用模式登记时，那个归属基站反过来利用归属位置寄存器108登记此移动站。然后，当任何呼叫者拨打此移动站的号码时，通过无线交换机106传送此呼叫给PSTN 104和归属基站103，基站103然后利用AMPS或无绳特点来传送此呼叫；放弃从无线系统106至移动站109的直接无线连接。有益地，消除用于无线传输的空中时间费用，至少消除来自接收用户的传输费用。
在专用模式呼出期间，移动单元109根据需要以AMPS或无绳电话模式与相应的归属基站103连接。归属基站又通过PSTN 104建立适当的连接。
在图2A中提供归属基站103的高级方框图。基站103包括射频/中频(RF/IF)前端201、调制解调器-发射机/接收机部分202、微控制器203和电话接口模块204。
在图2B中提供归属基站103更具体的方框图。RF/IF前端201包括天线205、双向耦合器206和发送路径上的功率放大器207A与接收路径上的低噪音放大器207B。在一个实施例中，CDMA RF信号定义为在一般以800MHz为中心的12.5MHz频带上分配的多个12.5MHz信道之一(每个业务提供者具有12.5MHz上行链路频带和12.5MHz下行链路频带)。另一种方案，CDMA RF信号可以是分布以1.9GHz为中心的5、10或15MHz频带中的多个信道之一。发送路径上的上变换利用混频器208A完成，而接收路径上的下变换利用相应的混频器208B来完成。混频器208的频率转换响应振荡器209提供的本地振荡信号。一对锁相环路210A和210B控制混频器208B和振荡器209，这有利地允许话音信道和控制信道之间的快速转换并且减少扫描时间。双锁相环路210更具体地描述在1995年3月24日提交的未审的和共同转让的题为“MICRO-CELLULAR RADIO COMMUNICATIONS SYSTEMS”的US专利申请系列号08/409802中。
混频器208B的下变换输出经过滤波器211，并由微控器203通过模拟数字(A/D)转换器212进行监视。另外，前端201包括RSSI(无线电信号强度指示符)测量硬件213。
调制解调器-发射机/接收机202通过发送路径中的数字模拟转换器214和接收路径上的模拟数字转换器215与RF/IF前端接口。提供均耦合到数字模拟转换器214的输入端和模拟数字转换器215的输出端的两个信道。话音信道经过数字信号处理器216、功率控制电路217和编解码器218。控制信道经过数字信号处理器219到比特流控制信道电路220。继电器221接口部分202与电话接口模块204，具体地接口编解码器218的输入/输出端与电话接口模块204。电话接口模块204通过RJ 11连接器222与PSTN104耦合。一般地，接口模块204包括用于与PSTN 104通信的按键音(DTMF)发生器(收发信机)223、给PSTN 104的双线环路设备提供信号兼容性和连接性的混合网络224和振铃器/拨号音检测变换器225。
电话接口204包括4个部分，即(a)拨号脉冲/按键音收发信机(发生器)223；(b)混合网络及相关电路224；(c)振铃电流和拨号音检测变换器224；和(d)继电器功能221。拨号音/按键音收发信机223、混合电路网络224和振铃电流/拨号音变换器225包括归属基站103的有线电话功能。继电器电路221是将归属基站103的无线功能综合到有线电话功能的一种特殊的继电器结构，。
以前称为发生器并如图中223所示的拨号脉冲/按键音收发信机由外部开关(图未示出)控制，以便将设备设置到用于本地交换的正确信令模式。此电路接收从微控制器203始发的呼叫的输出数字，并且将信息传送给本地交换环路。在与ACRE107通信的情况中，收发信机223从微控制器接收信息并利用按键音信号传送此信息。至设备107的连接由本地交换环路和网络建立。在微控制器的控制下，拨号音/按键音收发信机223利用本地交换机的传信方式将合适的信息传送给本地交换机，并且保持用于与本地环路及其它网络设备通信的正确的频率、定时和脉冲形状。
混合电路网络224完成传统的环路设备的二线至四线的转换和侧音与噪音管理的附加功能。静噪功能变换与实施量的调整也包括在此子系统之中。混合网络224由微控制器203控制，用来测试、调整和维护。
根据微控制器203的指令，振铃电流/拨号音检测变换器225检测来自环路设备的振铃电流或拨号音的接收，并将消息传送给微控制器203。微控制器203也在合适的控制状态中发出指令，以便将变换器从环路中除去。
继电器电路221具有几项重要的功能。在空闲状态中，继电器电路221保证本地环路设备提供有线电话系统的准确电路情况给本地交换机。在始发呼叫阶段期间，继电器电路221保证用于拨号音检测与信令的环路设备的电路参数和有线电话系统所提供的相同。具体地，继电器电路221与有线电话系统一起产生有效的占线信号，等待拨号音，检测拨号音，并随后将有效的拨号数字传送给本地交换机。此交换机然后将基站103与移动站109系统耦合来传送所有的可闻信号。
在输入呼叫情况中，继电器电路221保证在从有线电话机接收振铃电流时，本地环路接收准确的处理。在这种情况中，无线系统对输入的呼叫产生警报。一旦收到移动站109的呼叫接受，继电器系统221与微控制器223一起工作将正确的应答信号传送给本地交换机，并将来自本地交换机的音频信号耦合到移动站109。
在随后的转换期间，继电器电路221保持两个方向中音频信号的耦合。本地交换机所接受的任何辅助信号由继电器电路221利用3个有线电话系统进行传送。在微控制器203控制下，继电器电路221与无绳或AMPS无线系统连接来建立完整的通信路径。
微控制器203负责归属基站103的所有控制功能。通过微控制器203将控制信息从有线网络侧传送给无线网络侧，微控制器203负责以下主要任务1、有线网络与归属基站的无线网络之间的消息传送；2、AMPS RF频谱的扫描和AMPS模式专用通信的可用信道的确定；3、控制继电器电路221建立音频信号的耦合；4、登记移动终端109，并且与ACRE104通信以确定无线电网络知道此登记；5、管理归属基站的输出和输入呼叫；6、寻呼输入呼叫；7、将数字传送给收发信机221，以便输出呼叫；8、维护和分析系统的测试；和9、系统初始化。
微控制器203的控制系统通过优先级队列的操作系统执行上述任务和中断系统。微控制器203的所有输入信息都产生中断，以便给系统传送消息。微控制器203中断当前的任务，接受消息并且随后使用优先顺序表调度安排下一个任务。计时器系统生成系统中的计时器中断来安排依赖时间的任务。根据任务的重要性，以上功能由优先级系统来安排。如果微控制器203没有正在进行的任务，微控制器203将执行扫描、维护和诊断功能。
图3是最佳实施例中微控制器203的控制结构的图形说明。在基站101处于电源接通状态期间，微控制器203在步骤300处于空闲状态，并且产生初始化信号以便开始系统初始化。一旦完成初始化，控制器进入准备就绪状态。然后，当需要电话活动时，处理过程由6项主要任务组成。
所有的任务在步骤301发出调度程序请求。(在收到多个调度程序任务时，在步骤302在调度任务中按优先顺序安排(调度)各种执行任务。)当在步骤303同意超时请求时，在步骤304执行计时器任务。在计时器任务中，确定基站103的电话活动是否已停止预定时间周期并将利用微控制器安排新的任务。如果这样的活动己中止，微控制器203在步骤300重发调度程序请求之后返回到空闲状态。调度程序任务随后将合适的任务分配给微控制器。当计时器任务需要再次执行时，将超时信号发回给调度程序任务302。
当在步骤305同意初始化请求时，在步骤306进行初始化。在步骤301和302，请求时间初始化，并向调度程序任务发出调度程序请求。类似地，在需要维护并且在步骤307同意维护请求时，在步骤308进行维护。
在步骤310执行要求执行的清除任务。当基站103不用于对话时，可以执行频谱消除，并且不断地更新识别可用于支持专用(即，本地)通信的模拟频道的信道表。至于消除算法的更全面描述，现在参考题为“微蜂窝无线电通信系统”并在此引入作为参考的未审与共同转让的美国专利申请序列号08/409,802。
一旦最佳信道从表顶端下降，基站选择新的最高信道作为控制信道，并且在这个信道上发送AMPS控制信道消息。表中接下来的2-5个信道用于话音对话传输。因此，微控制器在开始通电后将永远不会保持空闲。
当消息处理要求在步骤311得到允许时，在步骤312执行消息处理任务。
在该最佳实施例中，基站103使用模拟话音信道传输以便利用蜂窝/PCS(个人通信系统)和/或不规则频谱与在其覆盖范围之内已登记的移动站109交换话音业务。上行接收机的功能用于测量归属基站103附近利用可用的蜂窝/PCS频率操作在专用模式中的移动站109的上行链路RSSI。下行接收机的功能用于测量指定的归属基站103附近的其他归属基站或AMPS蜂窝基站的下行链路RSSI。软件控制算法连续地执行上行接收机与下行接收机的功能，以便制定和保持能用于控制与无绳功能的控制频率与话音信道频率的表。具体地，从RSSI结果中，归属基站103保证锁定到通过无干扰的AMPS信道发送的移动站109，而不锁定到更高功率的公用无线电传输或正与另一归属基站通信的移动站。
在该最佳实施例中，从基站103发出的控制信息经过专用AMPS控制信道，以便操作在模拟模式中的移动站109能选择同一控制信道并将其控制信息发回给基站103。在接受移动站与基站103通信之前，检查从操作在AMPS模式中的移动站接收的控制信息以便登记和/或授权。根据从指定移动站109接收的登记ID，基站103选择是使用简单的无绳功能还是使用CDMA/AMPS无线功能。
至于简单的无绳功能或输出呼叫，控制信道将被叫号码传送给基站103。归属基站103随后开始至PSTN的呼叫建立功能并给移动站109分配话音信道。在呼叫结束时，根据操作是简单的无绳电话还是CDMA/AMPS模式，归属基站103产生寻呼和特殊的振铃。
当移动站109离开基站103时，移动站能处于空闲状态或对话状态。在处于对话状态时，移动站109继续监视衰落定时状态，并在5秒中没有检测到SAT时，移动站109再次扫描专用系统控制信道。如果发现授权使用的任何其它的归属基站103，此基站将以模拟(AMPS)模式使用此专用系统(归属基站)。否则，此归属基站将进入CDMA系统初始化状态。在CDMA系统初始化状态中，常规系统选择算法指示移动站109到授权移动站以CDMA模式使用的CDMA宏小区。
当移动站109在空闲状态中离开基站103时，它监视寻呼信道。当寻呼信道的RSSI降到低于预定的门限时，进入系统初始化状态。常规选择算法又指示移动站109寻找CDMA宏系统。
当移动站109在系统100中操作时，为了它检测系统103，至少可以采用两种方法。优选的方法是移动站109自动地查找授权它接收业务的专用系统103。在这种方法中，移动系统周期性地扫描传送无线PBX103系统消息的模拟控制信道。这个周期范围可以是从几秒到几分钟不等。若发现授权指定移动站109使用的任何一个专用系统103，移动站103可以利用本文规定的步骤从CDMA系统退出并且进入专用系统操作。
作为另一种方法，移动系统103也可以在键盘404上装配人工“按钮”，允许用户人工操纵转换系统403。这样，当移动站操作在宏网络(即，在CDMA模式中或在一个AMPS操作控制信道上)并且正移入无线PBX、家庭住宅系统或无绳BS覆盖边界时，用户必须激活此按钮。应注意当移动站109正进行话音或数据通信时，用户不能激活此按钮。一旦按钮被激活，移动站109取消它正执行的任何处理并从所处的状态中退出，移动站109随后扫描无线PBX或家庭住宅系统控制信道。如果能找到控制信道，移动站操作在相应标准(IS-94或IS-91-A)所指定的模式中，或者可以操作在无绳环境下。但如果不能找到控制信道，移动站109则应试图再扫描CDMA系统。
图4A为所选移动站109的高级功能框图。为了目前的讨论，移动站的主要组成部分是宏CDMA模块401、归属基站(AMPS)模块402和转换系统403，也示出键盘404、扬声器405、话筒406和天线407。在可选实施例中，转换系统403对蜂窝(CDMA)模式与专用模式之间变换的人工操纵按钮进行响应。在优选实施例中，移动站109可以具有扫描兼容性以便自动寻找专用系统并且根据结果进行转换。
图4B是描述所选移动站109的CDMA部分的更具体的方框图。在图4B所示的实施例中，移动站包括模拟发送/接收部分408、数字CDMA接收机/发射机部分409和用户接口部分410。
模拟发送/接收部分408包括天线407和模拟前端部分411。模拟前端411包括低噪音放大器、振荡器和在发送期间上变频输出模拟信号与在接收期间下变频输入模拟信号所需的混频器。在发送路径上，包括数字模拟转换器412，用于将数字部分409提供的数字信息转换为模拟形式以便发送。类拟地，包括模拟数字转换器413，用于将模拟的下变频模拟信号转换为数字形式以便数字部分409处理。
数字部分409包括发送路径和接收路径。发送的数据从用户接口部分410输出并且利用卷积编码器414进行编码。编码的数据随后经过交织器415和PN序列读取器416。数字数据随后在发送给D/A转换器412以便模拟发送之前由数字脉冲随机函数发生器417进行处理，并经过FIR滤波器418。
接收路径包括CDMA接收机指针(finger)419，由组合器420组合其输出。自动增益控制(AGC)参考环路421产生用于设置接收机中功率电平的参考电平。信号查找硬件422寻找可利用的最强的信道。
组合器420的输出经过去交织器423，并传送给串行Viterbi(维特比)解码器424。在传送给接口模块410之前，数据质量利用电路425来检验。
接口单元410由微处理器426进行控制。微处理器426和键盘与显示单元404一起与数字接收和发送路径接口。键盘与显示单元404提供用户接口字母数字数据。微处理器428也控制通过话筒与扬声器405/406、编解码器427和功率控制器428的用户音频数据的输入和输出。FM子系统耦合FM载频模拟前端408和CODEC427。
图4C是移动站109的AMPS部分更具体的功能方框图。模块402的前端包括用于发送和接收功能并可经过循环器430接入的双工天线407。
接收的信号通过RF放大器435放大，并且随后利用带通滤波器436进行滤波以消除带外的信号成分。接收的信号然后由混频器437使用从倍频器447接收的混频信号下变频为中频(IF)。倍频器447可进行编程来提供各种不同的混频信号以响应查找表、控制电路444、信道合成器445和振荡器446。IF信号然后经IF滤波器438滤波并且再次由混频器439下变频为基带信号以相应来自本地振荡器440的混频信号。
将混频器439输出的基带信号提供给FM/FSK/QPSK检测器441，以便在此信号通过滤波器442传送话音数据(模拟的FM或PSK和数字的QPSK)给控制电路444时、在要求进行控制信道识别时处理。控制电路444包括匹配滤波器或频谱分析器，能够通过识别调制方案和/或频谱特征来识别信道为控制信道。
发送路径包括用于处理从话筒406接收的话音的音频处理电路431、相位调制器432、RF放大器433和带通滤波器434。为了更全面描述移动站109，现参考均于1996年9月13日提交的题为“METHOD ANDSYSTEM FOR QUICKLY FINDING A CONTROL CHANNEL IN A PRIVATECELLULR SYSTEM”的待审和共同转让的专利申请系列号08/710285和08/713383，这些专利申请引入在此作为参考。
图5A-5B描述根据本发明原理的子系统之间优选的传送消息顺序。然而，应该注意在可选的实施例中，事件顺序可以不同。也应注意在图5A-5D中，事件以顺时针方向从图的顶部到底部的顺序发生。
在图5A中，归属基站103由归属基站103将要与之一起工作的ACRE 107来鉴别。这一过程一般在基站103第一次连接时使用并在以后会周期性地使用。归属基站103通过经过其接口单元204发送识别将使用的ACRE的ACRE号码来开始鉴别处理。具体地，接口单元204产生摘机信号给本地交换机，本地交换机准备好时，返回拨号音。接口单元204然后将ACRE号码传送给本地交换机。
本地交换机开始至选择的ACRE107的连接建立。在准备好后，ACRE107通过PSTN 104和接口单元204将应答传送给归属基站103。归属基站103将鉴别请求传送给ACRE 107，并在鉴别请求有效时，授权归属基站103接入ACRE 107。归属基站103随后将确认其接收的鉴别结果与授权一起发回给ACRE 107，以便通过PSTN 104接入归属基站103。
图5B表示利用归属基站登记选择的移动单元109的优选方法。在这种情况中，移动站109将登记请求发送给归属基站103。采用大致与上面结合图5A所讨论的建立最初连接相似的过程在归属基站103与相应的ACRE 107之间建立连接。
一旦建立连接，归属基站103给ACRE 107发送登记请求，ACRE 107又将登记号码发送给归属位置寄存器108。来自归属基站103的登记请求包括移动站识别号码(MIN)和移动单元109的电子系列号码(ESN)、所使用的个人(归属)基站103识别符和PSTN 104的号码。在归属位置寄存器108中登记时，发送返回给ACRE 107，ACRE 107将登记结果发回给确认登记的归属基站103。当登记完成时，归属基站103将每个子系统释放为原始状态。
图5C表示根据本发明的优选实施例其中指定的移动站109通过归属基站103始发呼叫的情况。呼叫始发利用从指定的移动站109在选择的AMPS控制信道上发送给归属基站103的始发消息来开始。随后是移动终端109和归属基站103之间一系列的控制信道消息。在此消息交换之后，7或10位电话或移动识别号码发送给归属基站103的接口单元204以便通过有线网络开始呼叫。
接口单元204通过产生摘机信号给本地交换机(PSTN)104来开始有线呼叫。反过来，本地交换机104产生拨号音。归属基站103和移动站109之间的传输从控制信道转换到话音信道。接口单元204随后使用常规的双音多频(DTMF)信令将有线呼叫发送给本地交换机104。本地交换机104建立至目标无线和/或有线网络的呼叫。网络发出的回铃音返回给移动终端109、本地交换机104和归属基站103。当至目标电话机或移动站的连接建立时，返回应答并且开始对话。
图5D表示输入给指定移动站109的情况。从始发电话机或移动站通过有关归属位置寄存器108的相应无线和/或有线网络接收输入呼叫。如果登记目标移动站，连接请求传送给ACRE 107。ACRE 107及时返回包括识别本地交换机的PSTN号码和识别归属基站103的PB号码的传输线路识别号码(TLDN)给HLR108最终始发网络，此网络随后通过发送PSTN号码与本地交换机连接。
一旦接收到PSTN号码，本地交换机104振铃接口单元204，将输入呼叫通知归属基站103。归属基站103然后通过可利用的AMPS或无绳信道寻呼目标移动站109。如果移动单元应答，寻呼响应传递给接口单元204，接口单元204产生摘机信号给本地交换机104。归属基站103进行话音信道分配用于与指定的移动站109进行通信。本地交换机104生成应答给始发网络，在始发网络和移动站之间建立连接，并随后进行对话。
虽然已经对本发明及其优点具体进行了描述，但应理解，能进行各种变化、替代和修改而不会脱离由下面的权利要求所定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种通信系统，包括双模式移动站，用于选择地以CDMA和模拟模式通信；和归属基站，此归属基站包括用于以所述模拟模式与所述移动站建立无线通信的电路；和用于与有线通信系统建立通信的电路，所述基站允许所述移动站与所述有线系统之间所述模拟模式的信息交换。
2.根据权利要求1的通信系统，其中所述模拟模式包括AMPS模式。
3.根据权利要求1的通信系统，其中所述归属基站和所述移动站还可用于选择性地以无绳电话模式进行通信。
4.根据权利要求1的通信系统，其中所述双模式移动站在所选的覆盖区域内的同时以所述模拟模式与所述基站通信，而在位于所述覆盖区域之外的同时与CDMA宏小区基站通信。
5.根据权利要求4的通信系统，其中所述移动站还可用于检测所述移动单元从所述覆盖区域内到所述覆盖区域外的转移并在响应中从所述模拟模式转变为所述CDMA模式。
6.根据权利要求4的通信系统，其中所述移动站还可用于检测所述移动单元从所述覆盖区域外到所述覆盖区域内的转移并在响应中从所述CDMA模式转变为所述模拟模式。
7.根据权利要求1的通信系统，其中可在所述CDMA模式中利用第一号码和在所述模拟模式中利用第二号码接入所述移动站。
8.根据权利要求1的通信系统，其中所述移动站可用于在所述CDMA模式和模拟模式之间进行转换以响应人工转换动作。
9.根据权利要求1的通信系统，其中可利用用于所述CDMA模式和模拟模式二者的一个单独号码接入所述移动站。
10.实施无线通信的一种方法，包括以下步骤在第一模式中，使用码分多址信令在移动站与无线系统之间建立通信；和在第二模式中，在移动站与有线系统之间建立通信，所述步骤包括以下分步骤使用模拟信令在移动站与专用基站之间建立无线连接；在专用基站与有线网络之间建立连接；和通过专用基站在移动站与有线网络之间交换信息。
11.根据权利要求10的实施无线通信的方法，其中在移动站与专用基站之间建立无线连接的所述分步骤包括使用高级移动电话系统技术在其之间建立信道的另一分步骤。
12.根据权利要求10的实施无线通信的方法，其中在移动站与专用基站之间建立无线连接的所述分步骤包括在基站与移动站之间建立无绳电话互连的另一分步骤。
13.根据权利要求10的实施无线电通信的方法，其中在移动站与专用基站之间建立无线连接的所述分步骤包括以下分步骤检测可用的模拟信道保持识别可用模拟信道的信息表；和通过至少一个可用的模拟信道将控制信息从基站传送到移动站，以便在其之间开始连接。
14.根据权利要求13的实施无线通信的方法，还包括以下分步骤检测第二可用的模拟信道，保持识别表中第二可用信道的信息；和通过第二信道在归属基站与移动站之间建立话音连接。
15.根据权利要求14的实施无线通信的方法，其中检测可用信道的所述分步骤包括以下分步骤测量基站附近区域中操作在第二模式中的另一移动站的上行链路信号强度；测量操作在此基站附近的另一基站的下行链路信号强度；响应所述测量步骤，保持可用信道的表；
16.根据权利要求10的方法，还包括以下步骤监视移动单元中从归属基站发送的信号强度；和当从归属基站发送的信号强度低于预定门限时，将移动单元从第二模式转换为第一模式。
17.根据权利要求10的方法，还包括以下步骤利用所选的归属位置寄存器登记分配给此移动单元的移动识别号码；和当归属位置寄存器接收到呼叫时，将发送给此移动识别号码的呼叫通过有线网络改选路由至归属基站。
18.一种专用无线系统，包括移动站，具有专用操作模式，所述移动站以高级移动电话系统格式发送和接收信号；和归属基站，所述归属基站选择地以所述专用模式利用所述高级移动电话系统格式的信号与所述移动站通信和耦合到公用交换电话网，所述归属基站在所述移动站与所述公用交换网之间进行信息交换。
19.根据权利要求18的专用无线系统，其中所述移动站可操作在第二模式中，以便以码分多址格式发送和接收信号。
20.根据权利要求18的专用无线系统，其中所述基站和所述移动站还可用于以无绳电话格式进行通信。
21.根据权利要求18的专用无线系统，其中所述基站还可用于检测至少一个可用信道以便与所述移动站通信。
全文摘要
一种通信系统(101)包括双模式移动基站(109)和归属基站(103)。双模式移动基站(109)可选择地操作在CDMA和模拟模式中。归属基站(103)包括用于以模拟模式与移动站(109)建立无线通信的电路和用于与有线通信系统(104)建立通信的电路,基站(103)允许移动站(109)与有线系统(104)之间模拟模式的信息交换。
文档编号H04W88/08GK1262018SQ98805860
公开日2000年8月2日 申请日期1998年4月7日 优先权日1997年4月8日
发明者K·巴苏, G·帕特尔, C·黄 申请人:美国北方电讯网络公司