專利名稱：提供非預定應答回應的通信收發信機的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及雙向無線通信系統中使用的通信收發信機，特別是涉及產生非預定應答回應的通信收發信機。
以往技術中使用時間或頻率復用(reuse)的通信系統依靠預先設定好的預定應答回應時隙，為應答回應提供傳輸時間，該應答回應用來跟蹤通信收發信機以提供消息傳送。在使用以往技術的系統中，應答回應是沒有沖突的，因為應答回應時隙是在通信收發信機接收到的消息隊列內的消息數量基礎之上專門分配的。盡管從消息分批或排隊的角度來講，這種無沖突消息輸入是一個很具吸引力的特點，但由于預定的應答回應時隙的數量已經事先定好，因此使用這種方法的通信系統通常會受到同一時間所能被查詢的通信收發信機數量的限制。
在多數情況下，隨著通信系統服務的用戶的數量增加，需要傳送的消息數量也相應地增加。因此，必須對排隊等待傳送給運行在通信系統中的通信收發信機的消息批的大小加以限制，以為應答回應操作提供時間，這將會導致消息傳送的延遲的增加。在高通信量的情況下，對試圖向分配方傳送消息和接收消息的分配方的人來講，這種消息傳送的延遲的增加都會變得無法接受。
這樣所需要的是一個通信收發信機，它能夠產生非預定應答回應，從而降低消息傳送的延遲。還需要一種方法，使運行在提供時分雙工操作的通信系統中的通信收發信機通過使用這種方法能夠產生非預定應答回應，從而提高消息傳輸吞吐量并降低消息傳送延遲。
根據本發明的第一方面，一種使用運行于時分雙工通信系統中的多個通信收發信機產生的非預定應答回應的方法。該通信系統包括多個傳輸小區，用來定義地理傳輸區域，每一個傳輸小區包括一個或多個小區接收器，用來接收由多個通信收發信機產生的非預定應答回應，以及一個小區發送器，用來發送地址和一個用于標識該小區發送器的色標碼。從通信收發信機傳送非預定應答回應的方法包括以下步驟，在第一個預定時間間隔中接收地址和標識發送該地址的小區發送器的色標碼，根據所接收的地址從用來傳輸非預定應答回應的預定數量的保留響應時隙中選擇一個保留響應時隙，在第二個預定時間間隔中所選的保留響應時隙中發送非預定應答回應。
根據本發明第二個方面，一個通信收發信機運行于一個通信系統中，該通信系統使用時分雙工通信，并且包括多個定義了地域傳輸區域的傳輸小區，每一個傳輸小區包括一個或多個用于接收通信收發信機產生的應答回應的小區接收器，以及一個用于發送地址和標識該小區發送器的色標碼的小區發送器。該通信收發信機包括一個接收器，用來在第一個預定時間間隔中接收地址和用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼，一個控制器，用來根據所接收的地址從一個預定數量的保留時隙中選擇一個保留響應時隙用來傳輸應答回應，以及一個發送器，用來在第二個預定時間間隔中所選的保留響應時隙中發送應答回應。
根據本發明第三個方面，一個使用非預定應答回應的時分雙工通信系統，包括多個定義了地理傳輸區域的傳輸小區，該傳輸小區包括一個或多個小區接收器，以及一個小區發送器用來在第一個預定時間間隔中發送地址和用于標識發送該地址的所述小區發送器的色標碼。一個通信收發信機，在第一個預定時間間隔中，接收地址和用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼，根據所接收的地址從用來傳輸非預定應答回應的預定數量的保留響應時隙中選擇一個保留響應時隙，并且在第二個間間隔中所選的保留響應時隙中發送該非預定應答回應。在第二個預定時間間隔中，一個或多個小區接收器中的至少一個接收在預定數量的保留響應時隙中發送的非預定應答回應。由一個或多個小區接收器中的至少一個接收到的色標碼所標識出的小區發送器，在由色標碼所指定的預定消息復用時隙序列中一個時隙中，發送用以標識消息所指向的通信收發信機的地址和相應的消息。


圖1為根據本發明的一個合成圖，用以描述通信系統和相關的通信協議，該協議為向通信收發信機的消息傳送提供最小傳輸延遲。
圖2為根據本發明的圖1中通信協議的信令圖。
圖3為圖2中的通信協議使用的同步代碼字206的信令圖。
圖4為根據本發明的一個信令圖，用來說明一個使用圖2中通信協議的輸出和輸入消息接發的例子。
圖5為根據本發明的一個合成圖，用來描述一個通信收發信機和與其相關的隨機數的隨機分布。
圖6為根據本發明的圖1中通信系統的電氣框圖。
圖7為根據本發明的圖5中通信系統使用的發送器的電氣框圖。
圖8為根據本發明的圖5中通信系統使用的通信收發信機的電氣框圖。
圖9-14為根據本發明的流程圖，用來說明圖6中通信系統的運行過程。
圖1為根據本發明的一個合成圖，用來描述使用時分雙工通信的通信系統，該系統在后面被稱為通信系統100，以及相關的通信協議120，該協議提供由運行在通信系統100中的多個通信收發信機產生的非預定應答回應，使得向通信收發信機的消息傳送的傳輸延遲最小。通信系統100包括多個傳輸小區，圖中表示為傳輸小區102，傳輸小區104和傳輸小區106，它們定義了聯播通信系統內的地域傳輸區域，這為此技術領域中的技術人員所熟知。多個傳輸小區中的每一個傳輸小區包括一個或多個小區接收器和一個小區發送器，下面將對其詳細描述。通信協議120包括一個控制幀108，其后緊接著多個傳輸幀110，傳輸幀110在例子中被標注1-7。將在下面進一步詳細描述控制幀108和傳輸幀110。如圖1所示，通信系統100被組織為提供頻率復用，示例中所示為一個七小區頻率復用模式(小區1A-7A，1B-7B等)，盡管能夠發現，同樣可以使用其它提供較多或較少小區的頻率復用模式。在通信協議120的頻率復用部分，消息傳輸以一個預定的序列發生的，也就是在第一個傳輸幀112中在傳輸小區1A，1B，1C等中，在第二個傳輸幀114中在傳輸小區2A，2B，2C等中，在第三個傳輸幀116中在傳輸小區3A，3B，3C等中，以此類推。根據以上的描述，可以發現，當小區頻率復用模式中的傳輸小區數量增加時，所提供的傳輸幀110的數量也有一個相應的增加，同樣，當小區頻率復用模式內的傳輸小區數量減少時，所提供的傳輸幀110的數量也相應的減少，這將在下面進一步詳細描述。
總之，通信協議120提供了一個預定傳輸序列，它使得對指向運行在傳輸小區內的通信收發信機的消息的傳輸，不存聯播傳輸所固有的問題。通信協議120包括一個控制幀，它被從通信系統100內的全部小區發送器聯播發送，其后緊接著多個傳輸幀，這些傳輸幀由每一個小區發送器在一個預定序列中以非聯播方式發送。
圖2為根據本發明第一種實施方式的一個信令圖，用來說明圖1中的通信協議120。控制幀108和傳輸幀110對應于與一個同步信號傳輸協議130，例如FLEXTM信號傳輸協議，中的幀202，204相對應。FLEX信號傳輸協議在此作為例子，能夠發現，同樣可以使用其它同步信號傳輸協議，為向通信收發信機的消息傳送提供最小的傳輸延遲。
同步信號傳輸協議130包括，例如，128個幀，編號為幀-0 204到幀-127 202。這128個幀中的任何一個都可以被指定為一個控制幀108和傳輸幀110，但是，能夠發現，這種指定通常由小區頻率復用模式內的傳輸小區的數量來確定的。對于圖1中所示的七小區復用模式，一個控制幀108和七個傳輸幀110將在同步信號傳輸協議130的128個幀中順序重復十六次。
控制幀108提供控制消息，控制該消息在第一個預定時間間隔中，即輸出傳輸時間間隔212中，被發送給運行在通信系統中的通信收發信機。控制幀108中的第二部分在第二個預定時間間隔，即輸入傳輸時間間隔216中，進一步用來接收由通信接收器所產生的應答回應。該應答回應用來對通信收發信機進行定位，這將在下面詳細描述。在輸出傳輸時間間隔212和輸入傳輸時間間隔216中發送的消息是在一個單RF信道或頻率上發送的，這樣就為信道上的輸出和輸入消息提供了一個時分雙工(TDD)排列。一旦通信收發信機被定位，指向該通信收發信機的消息就在接下來的傳輸幀110中被發送。雖然只顯示了一個單控制幀108，但能夠發現，可以根據信道負載在一個序列中發送多個控制幀，以提高用來做對消息所指向的通信收發信機進行定位的輸出信道的吞吐量。
幀202，204等，作為例子包括一個同步部分206，其后緊接有11個傳輸塊208(標識為B0到B10)。輸出傳輸時間間隔212和輸入傳輸時間間隔216之間的界限210被定義為兩個傳輸塊之間的界限，這兩個傳輸塊分別作為輸出消息傳輸的結束和輸入消息傳輸的開始。在本發明的一種實施方式中，界限210是固定的，以此為輸出消息傳輸提供可用的預定數量的傳輸時隙214，為輸入消息傳輸提供可用的預定數量的保留響應時隙224。在本發明的第二種實施方式中，界限210是可變的，以此為輸出消息傳輸提供可用的數量可變的傳輸時隙214，為輸入消息傳輸提供可用的數量可變的保留響應時隙224，這些將在下面進一步描述。
為了保留響應時隙224中的非預定應答回應，保留輸入傳輸時間間隔216的一部分。非預定應答回應是由一個通信收發信機所產生的那些響應，通信系統100沒有事先為其分配一個時隙以傳輸應答回應。所提供的保留響應時隙224的數量限制了通信系統100發送的輸出地址的數量，在下面進一步對其進行描述。較為典型的是，保留響應時隙224的數量被預編程在通信收發信機中，盡管能夠發現，當在所提供的通信系統100中提供無線廣播(OTA)再編程功能時，也可以改變該數量。
根據本發明，控制幀108中的每一個傳輸塊208是在輸出傳輸時間間隔212中被發送的，并且它在例子中包括，8個代碼字，分別表示每個地址代碼字，向量代碼字，數據代碼字或空閑代碼字，而輸入傳輸時間間隔216中的每一個傳輸塊208，也在例子中也包括8個代碼字，代表應答回應，其中包括用于標識相應的通信收發信機的地址代碼字，以及提供發送器ID的數據代碼字，或色標碼，這些將在下面進一步詳細描述。傳輸幀110中在輸出數據傳輸220內發送的每一個傳輸塊208在例子中也包括8個代碼字，代表地址代碼字和數據代碼字，其僅在如上所述的通信收發信機已被定位的傳輸小區內發送。
如上所述，通信協議120包括一個控制幀108，它被從通信系統100內的所有小區發送器以聯播傳輸方式進行發送，其后緊接著多個傳輸幀110，這些傳輸幀由按如上所述的預定序列由通信系統100中的小區發送器以非聯播傳輸方式進行發送。在操作中，指向通信收發信機的消息最好不緊接在控制幀108傳輸之后，而是緊跟在控制幀108傳輸之后的傳輸幀110中發送的消息通常是要傳輸給在前一個控制幀傳輸過程中被定位的通信收發信機，這將在下面詳細解釋。
圖3是圖2的通信協議中使用的同步代碼字206的信令圖。同步代碼字206包括兩部分，一個第一同步部分或同步“1”和一個第二同步部分或同步“2”。同步“1”包括一個位同步“1”代碼字302，一個“A”代碼字304，一個“B”代碼字306和一個“A”條碼字308。同步2包括一個一位同步“2”代碼字312，一個“C”代碼字314，一個位同步“2”條碼字316和一個“C”條碼字320。同步“1”最好以每秒1600位的速率發送，并提供一種獲取幀同步的方法，同時還提供發送器ID，或色標碼，這將在下面進一步描述。同步1也能提供指定幀塊速度的消息，或傳輸幀的其余部分發送的位速率。幀消息字310最好也以每秒1600位的速率進行發送，并攜帶一個幀編號，一個循環序數以及其它信息。同步“2”在同步“1”指定的幀塊速度處提供同步。
上述的發送器ID，在例子中，是由在“B”代碼字306中傳送的消息所提供的，“B”代碼字306是一個十六位的代碼字，最好使用一個16，5博斯-喬赫里-霍克文里姆碼(BCH)編碼格式進行編碼。為降低錯誤標識發送器的可能性，僅使用可能的16，5BCH代碼字中的128個預定代碼字中的一個子集來提供發送器ID，或色標碼。色標碼的通常使用中的附加消息可以在1993年10月4日由Simpson等人申請的美國專利號為08/131,243題目為“在一個無線通信系統中標識一個發送器的方法和設備”的專利中發現，該專利與本發明轉讓給同一個受讓人，在這里作為參考被包含了進來。
圖4為根據本發明的一張信令圖，用來說明使用圖2的通信協議的輸出和輸入消息接發的一個例子。如上所述，在一個控制幀108內有11個傳輸塊208，每一個傳輸塊208都由8個代碼字組成。這樣，11個傳輸塊208共提供了88個時隙，用以進行代碼字的傳輸。在TDD系統中，如上所述，一些時隙，即保留響應時隙224被保留用來傳輸輸入消息。保留響應時隙224的數量由通信系統100固定，或者在使用OTA編程時，可以變化。如圖4所示，在時間間隔410中為輸入非預定確認響應(ACK0到ACK15)保留了16個保留響應時隙224。剩余的72個傳輸時隙214用來在時間間隔408中傳輸72個地址(ADDR0到ADDR71)。每一個地址代碼字414最好包括21個消息的地址位，其具有相關的11個用于BCH編碼的奇偶校驗位。在本發明的一種實現方式中，地址416中的最低有效位(D0到D3)用來選擇傳輸非預定應答回應的16個保留響應時隙224的序列中的一個保留響應時隙，該16個保留響應時間間隔與控制幀108中發送的最后16個代碼字相對應。圖1通信協議運行的所有其它元件和方面如上面圖2中所描述。這樣，如例所示，分配到一個最低有效位是“0001”的地址代碼字的通信收發信機將在第一個保留響應時隙中自動提供一個非預定應答回應ACK1。
圖5為根據本發明的一張合成圖，用來描述在通信系統100中可能遇到的通信收發信機的隨機分布。所示的通信系統100包括多個傳輸小區102，104，106，如上所述，它們定義聯播通信系統內的地理傳輸區域。每一個傳輸小區包括多個通信收發信機，這些通信收發信機由一個(或四位字節)十六進制數字(從0至F，或等價于10進制的數字0到15)標識。在本發明的第一種實施方式中，所示的每一個十六進制數字與分配給一個通信收發信機的地址中最低有效的十六進制數字相對應。在本發明的第二種實施方式中，每一個十六進制數字與分配該通信收發信機的地址中的最低的有效十六進制數字相對應，該通信收發信機，如下所述，被一個隨機數生成器進一步隨機化。
圖5中所示的通信收發信機的分布假定通信收發信機通常隨機分布于通信系統100中，并且位于任意給定傳輸小區內的通信收發信機的編號402，404和406同樣也是隨機的。對于兩個或更多通信收發信機選擇同一傳輸小區內同一輸入時隙的之間沖突概率的第一個順序近似值可用以下表達式來確定PCOLL=NADDNCELL•NRCVR•NTS×100%]]>其中PCOLL是沖突的概率，NADD是在控制幀108中發送的聯播地址的數量，NCELL是通信系統100內小區的數量，NRCVR是小區的，或每個小區應答回應接收器的數量，NTS是每個小區接收器可用的保留響應時隙224的數量。使用圖4所示的地址和保留響應時隙224的數量(即NADD＝72，NTS＝16)，并假定通信系統100中有40個小區，每小區有3個接收器，如圖6所示，則沖突的概率為PCOLL=7240•3•16×100%=3.75%]]>
如上例所示，對于每組編址72個通信收發位機，大約96％的通信收發信機將無沖突應答。可以發現，例如把標識通信收發信機的最低有效位的地址位進一步隨機化，或采用與這里所述不同的系統配置，可以使實際沖突概率得到改進。
總之，在保留響應時隙224中發送的用于跟蹤大的量通信收發信機的非預定應答回應的通信系統100可以如上所述提供有效的信道帶寬應用。與以前使用預定應答回應的系統不同，本發明改進了消息傳送的延遲，以及通信系統100的整體能力。
圖6為根據本發明的圖1中的通信系統100的電氣框圖。該通信系統100包括一個系統控制器500，它從消息始發站，通過例如公用交換電話網(PSTN)的使用接收消息輸入，這種方法為此類技術中的技術人員所熟知。在把消息分配到多個基站502之前，用下面所述的方式對消息進行處理，示例中表示了在傳輸小區102和傳輸小區104中的兩個基站502，傳輸小區102和傳輸小區104中被分別指定為小區1A和小區2A。系統控制器500和基站502之間的消息分配是使用廣為人知的消息分配系統514來實現，例如一個直接的有線(電話)通信，一個數據通信鏈路，或多個射頻鏈路中的任何一個，例如一個RF中繼發送器/中繼接收器，一個微波傳輸鏈路或一個衛星傳輸鏈路，這里只是舉了一些例子。
基站502包括一個小區控制器504，該小區控制器有一個輸入與消息分配系統514相連接，并有一個輸出與小區發送器506輸入的相連接。小區發送器506的輸出與一個天線508相連接。一個或多個小區接收器512的輸出，示例中每一個傳輸小區102，104中顯示了三個，與小區控制器504的接收器輸入相連接。在消息分配系統514上分配的來自系統控制器500的消息在小區控制器504的輸入上被接收，小區控制器504然后存儲該消息。在一個適當的時間，如上所述，從存儲器中恢復消息所直達的通信收發信機的地址，并處理該消息加上一個發送器ID，也可將其稱為一個色標碼，用于唯一標識發送該地址的小區發送器506。在本發明的優選實施方式中，有128個唯一的發送器ID，這就允許在一個給定的地區范圍內能夠唯一標識128個發送器。該地址和用于標識發送該地址的發送器的色標碼與小區發送器506的輸入相連接，該小區發送器506接下來以此技術領域中的技術人員所熟知的方式發送該地址和色標碼。發送的地址和色標碼由傳輸小區內的任意通信收發信機所接收，在例子中顯示了一個通信收發信機510。當發送的一個地址與分配給通信收發信機510的一個預定的地址相同時，通信收發信機510接收并存儲發送該消息的發送器的色標碼。
緊接在接收用于標識通信收發信機510的地址之后，通信收發信機產生一個應答回應，該應答回應包括地址和用于標識發送該地址的發送器的色標碼，以此確定通信收發信機510位于傳輸小區102，104中的哪一中。如圖6所示，通信收發信機510有可能接收傳輸小區102或傳輸小區104中發送器所發送的地址和色標碼。當傳輸小區102中的小區發送器506正在發送與傳輸小區104中的小區發送器506相比不同的色標碼時，通常來自其中一個發送器的傳輸將捕獲通信收發器510，這樣只有具有最強信號的發送器的色標碼才會被接收。在那些來自傳輸小區102和傳輸小區104中小區發送器506的信號強度基本一致的情況中，地址和兩個色標碼都被接收。該128個唯一的色標碼的一個特性是代碼字正交，這樣當幾個色標碼被同時接收到時，兩個發送器的色標碼會以此技術領域中的技術人員所熟知的方式被分別標識出來。在這樣的情況中，通信收發信機510會根據一個預定選擇標準，選擇兩個發送器的中一個的色標碼，用于在上述的應答回應中傳輸。
應答回應傳輸可以由一個或多個傳輸小區102，104中的一個或多個小區接收器512接收，這取決于通信收發信機510的位置。不論接收應答回應的小區接收器512的數量是多少，在應答回應內接收到的通信收發信機510地址和色標碼被轉發到接收該地址和色標碼的小區接收器512的小區控制器504。如前面所述，色標碼不僅標識哪一個發送器發送該地址，還標識，如下所述，在哪一個傳輸幀110中將實際消息傳送給通信收發信機510。同樣，通過標識色標碼，如上所述，通信收發信機510還可以知道消息將在哪一個傳輸幀110中被傳送。根據本發明，通過刪除基站502和通信收發信機510之間的任何進一步的傳輸消息，向通信收發信機510傳送消息的傳輸延遲被最小化了。同樣，由于也以上述的方式標識傳輸幀110，因此在不傳送消息的那些傳輸幀110中通信收發信機510可以節省電池。
總之，控制幀108的第一部分中，它代表第一個預定傳輸時間間隔，在示例中它與圖2的幀-127 202中的輸出傳輸時間間隔212相對應，以同時聯播方式進行發送用于標識消息指向的通信收發器510的地址，和用于標識產生地址傳輸的基站的色標碼信號。在控制幀108的第二部分中，它代表第二個預定時間間隔，在示例中它與幀-127 202的輸入傳輸時間間隔216相對應，應答回應被位于多個傳輸小區中的一個或多個小區接收器中的至少一個小區接收器512所接收。該應答回應包括用于標識發送通信收發信機510所接收到的地址的基站502的色標碼信號。一旦通信收發信機510被定位，由一個或多個小區接收器中至少一個小區接收器512接收的色標碼所標識的小區發送器506就發送用于消息指向的通信收發信機510的地址和消息。該地址和消息在標識基站502的色標碼信號所指定的多個預定消息復用時隙中的一個選定時隙被發送的。通信收發信機510還在多個預定消息復用時隙中一個選定時隙中接收該地址和消息。進行地址和消息傳輸無需在基站502和通信收發信機510之間進行任何附加通信，這樣就使向通信收發信機510的消息傳送的延遲最小化。
圖7是依據本發明的圖6的通信系統中使用的基站502的電氣框圖。該基站502如上所述包括控制小區器504，小區發送器506和天線508。小區控制器504包括一個線接口602，一個控制器604，一個接收器接口606，一個非易失性存儲器608，一個只讀存儲器610，一個編碼器612，一個系統時鐘614和一個大容量存儲介質616。線接口602通過上述的消息分配系統514把小區控制器504與系統控制器5 00相連接。線接口602提供一個輸出，該輸出與控制器604的一個輸入相連接。控制器604控制系統控制器500分配的的報文消息的處理。控制器604最好使用一個微型計算機，例如MC68XXX系列微計算機，或一個數字信號處理器，例如Schaumburg的摩托羅拉公司制造的DSP56XXX數字信號處理器來實現，也可以使用一個個人計算機或計算機工作站來實現。接收器接口606把小區控制器504連接到位于基站502地理傳輸范圍內的一個或多個小區接收器512。接收器接口606的輸出被連接到控制器604的一個輸入上，該控制器604還控制從小區接收器512接收的地址和相關色標碼的處理，這將在下面進一步加以說明。
非易失性存儲器608與控制器604相連接，存儲小區發送器506運行以及處理系統控制器500分配的消息所必需的消息。非易失性存儲器608存儲這樣一些消息，如分配給基站502的色標碼，進行聯播傳輸所用的輸出傳輸信道的頻率(FO)，使用聯播頻率(FO)以外的頻率進行非聯播消息傳輸時的消息子信道頻率(FS)，以及分配給基站502用于向通信收發信機510進行非聯播消息傳送的傳輸時隙(TS)。非易失性存儲器608可以被集成為微型計算機或數字信號處理器的一部分，或使用眾多廣為人知的非易失性存儲器裝置中的任何一種，例如電子可擦寫編程只讀存儲器(EEPROM)，“快速讀寫(flash)”存儲器，電子可編程只讀存儲器(EPROM)和其它廣為人知的非易失性存儲器裝置，以外設存儲器裝置形式實現。
只讀存儲器(ROM)610可以被集成為微型計算機或數字信號處理器的一部分，或者使用如上所述的外設存儲器裝置實現。只讀存儲器(ROM)610存儲對控制基站502運行所必需的固件程序，這將在下面進一步詳細討論。固件程序最好是在只讀存儲器(ROM)610中被編程的，它包括，但并不只限于此，一個消息輸入處理元件618，用來控制接收并臨時存儲系統控制器500分配的地址和相關消息；一個地址傳輸元件620，用來控制聯播傳輸的地址和色標碼的排隊和傳輸；一個地址確認元件622，用來控制由一個或多個小區接收器512轉發的應答回應的接收并臨時存儲；一個消息傳輸元件624，用來控制控制幀108中控制地址和色標碼的傳輸，控制分配給基站的色標碼所標識的地址的標識和與之相關的消息的恢復，還控制向位于基站傳輸區內的通信收發信機510的地址和消息非聯播傳輸；以及一個地址確認轉發元件626，用來控制對小區接收器接收的應答回應的處理，以傳輸回系統控制器500，在下面將對其詳細討論。
編碼器612與控制器604相連接，并且響應于消息傳輸元件624，用來編碼通信協議中的地址和色標碼以傳輸應答回應。系統時鐘614與控制器604相連接，提供同步信號，控制器604使用該同步信號，在輸出消息傳輸中控制地址，色標碼和消息信號的接收，在輸入消息傳輸時控制應答回應的傳輸。
大容量存儲介質616為系統控制器500分配的地址和相關消息提供臨時存儲。大容量存儲介質616通過使用隨機訪問存儲器，一個硬盤驅動器或其它眾所周知的大容量存儲裝置來實現。大容量存儲介質616提供若干消息隊列，一個當前消息隊列628，一個確認存儲器630和一個消息傳輸隊列632。當前消息隊列628以批量為基礎存儲系統控制器500分配的地址和相關消息。確認存儲器630存儲由一個或多個小區接收器接收的全部地址和相關色標碼。消息傳輸隊列632存儲將在控制幀108中被發送的地址和相關色標碼，還存儲將在所分配的非聯播傳輸幀110中發送的地址和相關消息。
圖8是依據本發明的圖6中通信系統使用的通信收發信機510的一個電氣框圖。通信收發信機510包括一個接收器天線702和發送器天線708，分別用來截獲來自基站502的RF信號和向基站502發送RF信號。接收天線702與一個接收器704相連接，該接收器在此類技術中廣為人知，用來解調所接收的來自基站502的RF信號。發送器天線708與一個發送器710相連接，該發送器在此類技術中廣為人知，用來調制發送給基站502的RF信號。
接收到的來自基站502的RF信號使用傳統的二和四電平FSK。通信收發信機510發送到基站502的RF信號使用四電平FSK。接收器704接收到的無線信號在輸出端生成已解調的消息。該已解調消息與控制器714的輸入端相連接，該控制器被用做一個解碼器解碼輸出消息。在輸入信號傳輸中，確認消息經控制器714處理然后被轉發到發送器710進行傳輸。一個電源開關712，該開關為此技術領域中的技術人員所熟知，與控制器714相連接，用來控制對發送器710和接收器704的電源供應，以提供節電功能。
為完成通信收發信機510的必要功能，控制器714最好包括一個微型處理器，一個RAM718，一個ROM717和一個非易失性存儲器716。處理器最好與摩托羅拉公司制造的DSP56XXX數字信號處理器(DSP)系列產品相似。也可以使用其它類似的處理器作為微型處理器，可以根據要求加入相同或可選類型的附加處理器，來處理控制器714的處理要求。能夠發現，ROM717和RAM718也可以使用其它類型的存儲器，例如，EEPROM或快速存儲器，。還可以發現，ROM717和RAM718，單獨或連在一起，可以被集成作為微型處理器的一個相鄰接的部分。
非易失性存儲器716包括這樣一些消息，例如通信協議所使用的一個或多個地址，用于標識通信收發信機510，以及一張傳輸表。該傳輸表包括通信系統100使用的一個有效的色標碼(CC)列表和有效的聯播頻率(FO)列表。對輸入通信而言，該傳輸表包括一個確認信道頻率(FA)和相關消息子信道頻率(FR)之間的列表，以及輸入信道上可用時隙(TS)。FA和FR最好由使用頻分多路復用(FDM)的通信系統使用。非易失性存儲器可以是一個外部的或集成到控制器714中的EEPROM或快速讀寫裝置。
RAM718包括一個色標碼存儲器720和一個消息存儲器722。色標碼存儲器720用來存儲控制器714編碼的色標碼。消息存儲器722用來存儲始發自基站502的已被成功編碼的消息。
ROM717包括由控制器714使用的固件來處理輸出和輸入消息。該固件包括一個地址解碼元件724，一個色標碼解碼元件726，一個確認傳輸元件728以及一個消息接收元件730，以及一個消息存儲元件732。在輸出消息處理中，控制器714調用消息接收元件730，對把解調信號轉化為解調數據的接收器704產生的解調信號進行采樣。接下來控制器714調用地址解碼元件724和色標碼解碼元件726，分別對在輸出信道上接收到的地址和色標碼進行解碼。然后控制器714把經過解碼的地址和EEPROM中存儲的一個或多個地址進行比較，當檢測到一個匹配時，控制器714就調用消息存儲元件732處理消息的剩余部分，消息存儲元件732執行存儲器管理器的功能以高效利用消息存儲器。
一旦控制器714處理完該消息，就產生一個調用警告信號來提醒用戶，已接收到一個消息。該調用警告信號被直接送到一個傳統的聲音或觸覺警告裝置736，以產生一個聲音或觸覺調用警告信號。此外，編程控制器714以根據所接收的消息的質量發送一個應答回應，ACK表示一次成功的消息接收，NACK表示一次未成功的消息接收。為發送ACK或NACK(應答回應)，控制器714調用確認傳輸元件728向基站502發送應答回應，用來確認消息接收的成功或失敗。確認傳輸元件728控制對應于應答回應的FSK數據的發送器710。
在位置查詢過程中，即基站502接收地址和色標碼以定位通信收發信機510，確認傳輸元件728選擇分配給通信收發信機510的地址的最低有效十六進制位，來確定用來發送應答回應的時隙。同樣能夠發現，如上所述，可以選擇提供一個隨機數生成器735，來進一步隨機化最低有效的十六進制地址位。
用戶可以通過用戶控制器734來訪問存儲的消息，用戶控制器734提供鎖定，解鎖，刪除，讀取等功能。而且，通過使用用戶控制器734提供的相應功能，可以從RAM718中恢復消息，然后在顯示器740上顯示，顯示器740可以是一個傳統的液晶顯示器(LCD)，或當消息為聲音時，通過結合使用一個聲音放大器和一個揚聲器(圖中沒有顯示)把聲音播放出來。
圖9-14是根據本發明說明圖6中通信系統運行的流程圖。首先參照圖9，當在步驟802時接收到一個消息輸入時，系統控制器500標識出主叫用戶的電話號碼。系統控制器500從一個用戶號碼簿中標識出消息指向的通信收發信機510，這為此類技術中的技術人員所共知，并且在步驟804分配一個地址和一個消息標號給該消息，并把重試次數設置為零。地址，消息，消息標號，重試次數和主叫用戶的電話號碼在步驟806被存儲在一個活動頁文件中，可從該文件中獲取該消息，這將在下面詳細描述。接下來在步驟808中系統控制器500恢復消息指向的通信收發信機510的地址，并將地址和當前消息排隊為一個批。一旦該批量隊列建立起來，系統控制器500在步驟810中把當前消息隊列轉發到小區控制器504。在步驟812中小區控制器504接收當前消息隊列，然后在步驟814把當前消息隊列存儲到在大容量存儲介質616中。接下來小區控制器504檢測控制幀(即傳輸幀0)是否在步驟816中被預定。當控制幀不是預定時，小區控制器504就進行圖11中的步驟848，這將在下面詳細描述。
當在步驟816中控制幀被預定時，小區控制器504在步驟818中恢復包括有地址傳輸速率和聯播傳輸頻率的傳輸參數。然后小區控制器504在步驟820設置小區發送器506的頻率和地址傳輸速率。然后在步驟822，小區控制器504恢復批量地址并用發送器色標碼對批量地址進行編碼。然后在步驟824中小區發送器506以聯播方式發送該批量地址和色標碼。
接下來參照圖10，在步驟825中，該步驟包括步驟826和步驟828，通信收發信機510在步驟826接收批量地址和色標碼，對于地址與所分配的地址相匹配的通信收發信機510，在步驟828通信收發信機發送一個應答回應，該應答回應包括通信收發信機的地址和色標碼。該應答回應由小區控制器504和系統控制器500使用，以標識通信收發信機510的位置，這將在下面進一步詳細描述。小區接收器512在步驟830接收通信收發信機510發送的應答回應消息。小區接收器512接收的消息在步驟832被轉發至小區控制器504，小區控制器在步驟834中接收該消息。在步驟836中，小區控制器504利用色標碼把從小區接收器512接收到的應答回應加以排序。在步驟844將存儲的應答回應轉發到系統控制器500，然后繼續如下所述處理該應答回應。
在步驟836排序并刪除復制的響應之后，在步驟838，小區控制器504使用應答回應以標識與分配給該區域的發送器色標碼相對應的通信收發信機510。在步驟840，小區控制器504恢復與所標識的地址相對應的消息，接著在步驟842，排隊該消息以在分配給通信收發信機510的消息傳輸幀中傳送該消息。
接下來參照圖11，小區控制器504在步驟848從非易失性存儲器608中恢復傳輸幀參數，如消息傳輸速率和子信道頻率。接下來在步驟850小區控制器504設置小區發送器頻率和小區發送器506的消息傳輸速率。在步驟854中，小區控制器504檢測分配給消息的傳輸幀是否為預定。當分配的傳輸幀是預定的時候，小區控制器504指令小區發送器506在步驟856把存儲于當前消息隊列中的地址和消息發送給位于傳輸小區內的通信收發信機510。一旦地址和消息傳輸完畢，通信系統100返回圖9的步驟802，在該步驟中系統控制器500檢測接下來來自主叫用戶的消息。
返回圖11，當在步驟854沒有為地址和消息傳輸分配預定傳輸幀時，在步驟851，小區控制器504將傳輸幀計數器(使用模8加)加1。接著在步驟852小區控制器504繼續檢測預定傳輸幀是否被分配。當下一個預定傳輸幀為傳輸幀0 108(即控制幀)時，那么小區控制器504執行如上所述的圖9中的步驟818。
接下來參照圖12，系統控制器500在步驟858接收應答回應，并在步驟860根據色標碼對應答回應加以排序，并且刪除任何復制響應，來確定通信系統內全部通信收發信機510的位置。然后在步驟862系統控制器500確定沒有確認的通信收發信機的地址。在步驟864中，對每個未確認的地址，將重試計數器加1。當在步驟866該重試計數超過一個預定的重試值，而消息還沒有確認，系統控制器500在步驟870可任意地恢復主叫用戶的電話號碼，并在步驟872向消息未被發送的主叫用戶發送一條消息，并返回圖8的步驟802接收接下來的消息。當在步驟866沒有超過重試計數值時，在步驟868，對應于未成功的應答回應的消息被加到接下來的消息隊列，以在圖9中的步驟806中象上面描述的那樣進行再傳輸。
接下來參照圖13，該步驟進一步詳細圖解了圖10中的步驟825。通信收發信機510在步驟874接收基站502在控制幀中所發送的控制幀地址和色標碼。通信收發信機510接下來在步驟876對地址進行譯碼，如上所述。在步驟878中，通信收發信機510存儲在EEPROM中的所分配的地址檢測是否匹配。當在步驟878沒有檢測到匹配時，通信收發信機510在步驟880轉換至電池節省模式，直到下一個控制幀被預定。當在步驟878檢測到一個匹配時，通信收發信機510在步驟882利用在輸出信道上接收到的色標碼和地址對應答回應進行編碼。在步驟884中，通信收發信機510根據存儲于EEPROM中的消息選擇保留的響應時隙，如上所述。通信收發信機510然后繼續到步驟881，在該處把應答回應發送給小區接收器512。
圖14中描述了步驟884中通信收發信機510選擇保留響應時隙的過程。在步驟886中，控制器714標識與輸出信道上接收到的地址相對應的最低有效的十六進制位。在步驟888中，控制器714將一個保留響應時隙計數器(ACK_TS)置為0。在步驟890，控制器714等待輸入傳輸時間間隔216的調度。當在步驟890輸入傳輸時間間隔216預定時，控制器714在步驟892檢測與分配給通信收發信機510的地址中的最低有效十六進制位相對應的當前保留響應時隙224是否已預定。當在步驟892保留響應時隙沒有預定時，在步驟894將保留響應時隙計數器加1。當在步驟892被預定的當前保留響應時隙224，與地址中最低有效十六進制位相匹配時，控制器714繼續到步驟896，在該處發送該應答回應。
這樣，至此已經很明顯本發明提供了一個用于優化通信收發信機510定位跟蹤的通信系統100和方法。特別是，通信系統100在整個系統中使用了通信收發信機510的的隨機分布，將其作為一種具有最小沖突的有效跟蹤通信收發信機510位置的方法。在保留響應時隙224中使用隨機應答回應，與以前使用預定應答回應來限制定位查詢數目的系統相比，它提高了被查詢的通信收發信機510的能力。而且，本發明提供了一種性能價格比較高的產生隨機數的方法和設備。
權利要求
1.一種用來提供由工作在一個通信系統中的多個通信收發信機所產生的非預定應答回應的方法，該通信系統使用時分雙工通信，并包括多個定義地理傳輸區域的傳輸小區，該多個傳輸小區中的每一個傳輸小區都包括一個或多個用來接收由多個通信收發信機所產生的非預定應答回應的小區接收器，以及一個用來發送地址和標識該小區發送器的色標碼的小區發送器，提供來自通信收發信機的非預定回應的方法包括如下步驟在第一個預定時間間隔中接收地址和用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼；從預定數量的保留響應時隙中選擇一個保留響應時隙，用來根據接收到的地址傳輸非預定應答回應；并且在第二個預定時間間隔中，在所選定的保留響應時隙中傳輸非預定應答回應。
2.權利要求1的方法，其中所述的發送非預定應答回應的步驟，發送用于標識多個通信收發信機的地址，以及用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼，以啟動對該多個通信收發信機的定位。
3.權利要求1的方法，其中所述選擇步驟，根據一個預定的位的數量選擇一個保留響應時隙，該預定的位的數量是從所接收的地址內選出。
4.權利要求3的方法，其中預定的位的數量是從最低有效位中選出的。
5.根據權利要求1中的方法，其中保留響應時隙的預定數量是可變的。
6.一個通信收發信機，用在一個使用時分雙工通信并包括多個定義地理傳輸區域的傳輸小區的通信系統中，該多個傳輸小區中的每個傳輸小區包括一個或多個小區接收器，用來接收通信收發信機產生的應答回應，以及一個小區發送器，用來發送地址和標識該小區發送器的色標碼，通信收發信機包括一個接收器，用來在第一個預定時間間隔中接收地址和用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼；一個控制器，用來根據所接收的地址從一個預定數量的保留響應時隙中選擇一個保留響應時隙，來傳輸應答回應；以及一個發送器，用來在第二個預定時間間隔中的所選保留響應時隙中發送應答回應。
7.根據權利要求6的通信收發信機，其中發送的應答回應包括一個用于標識通信收發信機的地址和用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼，以啟動對通信收發信機的定位。
8.根據權利要求6的通信收發信機，其中保留響應時隙根據在所接收地址中選擇的預定的位的數量進行選擇。
9.根據權利要求8的通信收發信機，其中預定的位的數量是從最低有效位中選擇的。
10.根據權利要求6的通信收發信機，其中保留響應時隙的預定數量可變。
11.根據權利要求6的通信收發信機，還包括一個解碼器，用來對接收到的地址進行解碼，并且當一個接收到的地址與分配給該通信收發信機的地址相匹配時，作為響應產生一個控制信號；以及一個編碼器，對控制信號加以響應，用來編碼分配給通信收發信機的地址和用于標識發送非預定應答回應中的地址的小區發送器的色標碼。
12.根據權利要求6的通信收發信機，還包括一個存儲器，用來存儲一個保留響應時隙和與之相關的地址位之間的表格。
13.一個使用時分雙工通信提供非預定應答回應的通信系統，包括多個定義地理傳輸區域的傳輸小區，包括一個或多個小區接收器和一個小區發送器，該小區發送器用來在第一個預定時間間隔中發送地址和標識所述的發送該傳輸地址的所述小區發送器的色標碼；一個通信收發信機，用來在第一個預定時間間隔中接收地址和標識發送該地址的小區發送器的色標碼，從預定數量的保留響應時隙中選擇一個保留響應時隙，用來根據接收到的地址傳輸非預定應答回應，在第二個預定時間間隔中的所選的保留響應時隙中發送非預定應答回應。所述的一個或多個小區接收器中的至少一個，用來接收在第二個預定時間間隔中的預定數量的保留響應時隙內接收非預定應答回應；以及由所述一個或多個小區接收器中所述的至少一個接收器接收到的色標碼標識的所述小區發送器，還用于發送由色標碼指定的預定消息復用時隙序列中一個時隙中標識消息所指向的通信收發信機的地址和消息。
14.根據權利要求13的通信系統，其中所述的發送非預定應答回應的步驟，發送用于標識多個通信收發信機的地址以及用于標識發送該地址的小區發送器的色標碼以啟動對該多個通信收發信機的定位。
15.根據權利要求13的通信系統，其中所述選擇步驟根據所接收地址內選定的預定的位的數量選擇一個保留響應時隙。
16.根據權利要求15的通信系統，其中預定的位的數量是從最低有效位中選出。
17.根據權利要求13的通信系統，其中保留響應時隙的預定數量可變。
18.根據權利要求13的通信系統，還包括一個與所述小區發送器相連接的小區控制器，用來在第一個預定時間間隔中控制地址和標識發送該地址的小區發送器色標碼的傳輸，在由標識小區發送器的色標碼所指定的預定消息復用時隙序列中的一個時隙中，還用于控制用于標識消息所指向的通信收發信機的地址的傳輸；以及一個與所述小區控制器相連接的系統控制器，用來接收指向所述通信收發信機的消息，還用來把接收的消息分配給小區控制器。
19.根據權利要求18的通信系統，其中所述小區控制器包括一個第一存儲器，用來存儲用于標識小區發送器的色標碼，以及一個傳輸幀，該傳輸幀與標識小區發送器的色標碼所分配的預定消息復用時隙序列中的一個時隙相對應；以及一個第二存儲器，用來存儲標識消息所指向的通信收發信機的地址和與所述系統控制器所分配的相應消息。
20.根據權利要求19的通信系統，其中所述第二存儲器還存儲接收到的非預定應答回應，其中所述小區控制器還包括一種設備，用來把存儲在所述第二存儲器中的非預定應答回應和存儲于所述第一存儲器中的色標碼相比較，對所存儲的非預定應答回應和所存儲的色標碼的匹配做出響應，在預定消息復用時隙中高效地傳輸地址和相應的消息。
全文摘要
一個通信收發信機(510),它使用設備和方法以產生非預定應答回應,該通信收發信機包括一個接收器(704),一個控制器(714)和一個發送器(710)。該接收器(704)在第一個預定時間間隔(212)中接收地址和標識發送該地址的小區發送器(506)的色標碼。控制器(714)從預定數量的響應時隙中選擇一個保留響應時隙,根據所接收的地址,傳輸非預定應答回應。然后發送器(710)在第二個預定時間間隔(216)中的選定的保留響應時隙(224)內發送非預定應答回應。
文檔編號H04L1/18GK1199520SQ96197556
公開日1998年11月18日 申請日期1996年8月26日 優先權日1995年10月10日
發明者愛德瓦多·岡汀 申請人:摩托羅拉公司