CN102232320A - 用于在数字无线电通信系统中建立呼叫的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种数字无线电通信系统(200)使用中继器(216)来在两个无线电装置之间中继不能以直接脱网模式完成的呼叫。中继器(216)通过侦听对目标无线电装置(210)进行直接脱网呼叫的源发无线电装置(204)尝试来在待处理呼叫之前建立早期同步。异步数字双向数字无线电通信系统可以受益于语音呼叫连接时间的减少。

Description

用于在数字无线电通信系统中建立呼叫的方法和装置

技术领域

本发明一般地涉及通信系统，并且更具体地涉及在异步数字双向无线电通信系统中的呼叫建立。

背景技术

在异步数字双向无线电系统中，无线电装置在时间或频率上彼此或者与任何基础设施均不同步。在典型操作中，目标无线电装置在每次呼叫的开始时从源发无线电装置获取时间同步信息和频率同步信息二者。然后，无线电装置在诸如工业、科学和医疗(ISM)无线电频带的免授权频带中使用跳频进行通信。在这样的系统中，只要源发装置和目标装置在彼此的范围内，无线电装置就以直接脱网(talk around)模式进行连接。只要无线电装置保留在彼此的范围内，在该模式中就不需要其他基础设施来支持无线电装置的操作。

可以通过引入中继器来增加在这样的无线电系统中的通信范围。中继器单元仅以按需方式动作，并且不影响无线电装置的默认异步操作。仅在由于范围的限制而导致直接脱网模式不可能时，源发无线电装置才经由中继器连接到目标无线电装置。在这样的系统中，为了中继无法另外以直接脱网模式完成的呼叫，中继器还必须从源发无线电装置获取时间和频率同步信息。在接收到信息之后，中继器必须将新的时间和频率信息发送到目标无线电装置。

图1中示出了典型的基于中继器的通信方案。通信系统100沿着时间线(timeline)102被示出，并且包括源发无线电装置104，该源发无线电装置104首先通过发送初始时间和频率同步信息106来尝试以直接脱网模式连接到目标无线电装置110。如果源发装置104没有从目标装置110接收到响应，则源发装置进行第二次尝试，但是这次尝试连接到中继器116。除了发送同步信息以外，源发装置104还向中继器发送对源发装置想要与之进行连接的目标装置进行标识的标识信息。

一旦在源发装置104和中继器116之间建立了链路(称为上行链路)，则中继器就将新的时间和频率同步信息118发送到目标装置110。因此，从源发装置104发送了两次同步信息，一次到目标装置110，并且然后到中继器116。该过程显著地延长了呼叫连接时间，这在双向无线电系统中的语音通信中是决定性的。

因此，将期望减少在数字双向通信系统中的呼叫连接时间。

附图说明

在不同视图中，相同的附图标记指示相同或功能上类似的元素，并且附图与以下详细说明一起并入说明书中并且形成本说明书的一部分，附图用于进一步说明各种实施例并且解释根据本发明的所有的各种原理和优点。

图1是用于根据典型的基于中继器的异步数字通信系统来建立上行链路的时间线示图。

图2是用于使用根据本发明的各种实施例进行操作的基于中继器的异步数字通信系统来建立上行链路的时间线示图。

图3是根据本发明的各种实施例的上行链路和下行链路交换的示图。

图4是根据本发明的各种实施例的从源发装置角度对数字双向基于中继器的通信系统进行同步的方法。

图5是根据本发明的各种实施例的从中继器角度对数字双向基于中继器的通信系统进行同步的方法。

本领域技术人员应当理解，附图中的元素为了简单明了而进行图示，并且不必按比例绘制。例如，附图中的一些元素的尺寸可能相对其它元素被夸大，以有助于促进对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应当认识到，实施例主要在于涉及在异步数字双向无线电通信系统中建立通信的装置组件和方法。本文描述的技术和组件支持中继器的早期同步，从而减少了呼叫连接时间。

因此，在附图中适当的地方用常规符号表示该装置组件，仅示出了与理解本发明的实施例相关的那些具体细节，以便于不会使本公开与对于受益于在本文描述的那些本领域普通技术人员显而易见的细节相混淆。

在本文中，诸如第一和第二、顶和底等的关系术语可能仅用于将一个实体或动作与另一实体和动作区分开，而不必需要或暗示这样的实体或动作之间的任何实际这样的关系或顺序。术语“包括”或其任何其它变化意在涵盖非排它性包括，使得包括一系列元素的过程、方法、物体、装置不仅包括那些元素，还可以包括没有明确列出的或者这样的过程、方法、物体或装置所固有的其他元素。以“包括...一”引导的元素，在没有更多限制的情况下，并不排除在包括该元素的过程、方法、物体或装置中存在其它相同的元素。

在本文的描述中，给出了很多特定的示例，以提供对本发明各种实施例的全面理解。示例仅出于说明的目的被包括进来，并非意在是穷尽的或者以任何方式限制本发明。应当注意，在本发明的精神和范围内，各种等效修改是可能的。然而，相关领域的技术人员应当认识到本发明的实施例可以通过或不通过在描述中提及的装置、系统、配件、方法、组件来实践。

简言之，根据本发明的各种实施例，数字通信系统和同步技术使用从源发装置初始地发送到目标装置——即在两个无线电装置之间的以直接脱网模式的初始尝试期间的相同信息来实现中继器同步。本质上，中继器通过侦听(窃听)待决呼叫的同步信息预先被同步。如果在首次尝试期间，呼叫以直接脱网模式成功，则中继器不尝试对呼叫进行中继。如果首次尝试未成功，则中继器已经被同步到源发装置，并且立即开始将呼叫中继到目标装置，从而减少连接时间。

图2示出用于在根据本发明各种实施例进行操作的数字无线电通信系统200中建立呼叫的时间线202。在尝试在两个无线电装置之间建立直接脱网链路中，源发无线电装置204向目标无线电装置210发送同步信息206。一个或多个中继器216通过对链路尝试进行窃听来获取同步信息206。如果以直接脱网模式链接到到目标无线电装置210的尝试没有成功，则利用最佳可用中继器来进行链接到目标无线电装置210的第二次尝试。

根据各种实施例进行操作的同步技术使得源发无线电装置204可以容易地在需要时使用中继器，而不需要在使中继器参与特定呼叫之前重新发送目标单独为中继器的时间和频率同步信息。仅在直接模式不可能时才使用中继器，从而降低了中继器的负荷。在同一信道中可以支持多个中继器，并且根据各种实施例进行操作的同步技术使得源发无线电装置可以预先知晓哪些中继器可用于在多中继器站点中服务特定呼叫。另外，源发无线电装置能够基于预定辐射度参数，诸如接收信息强度指示符(RSSI)参数等，来选择用于特定呼叫的最优中继器。如果期望并且可用，则位置信息(中继器的位置、无线电装置的位置)还可以用于补充RSSI。

图3是根据本发明各种实施例的用于在异步数字双向无线电通信系统中建立呼叫的上行链路和下行链路信息的时间线300。时间线300说明了中继器如何对从源发无线电装置302到目标无线电装置306进行的呼叫尝试进行侦听。从源发装置302开始，时间和频率同步信息被发出并且由所有中继器304捕获，在该情况下，仅示出一个中继器304，但是对于多个中继器来说，该过程是相同的。以前导时隙(PRE)310和同步(SYNC)时隙312的形式发送时间和频率同步信息。PRE时隙310实际上表示用于在上行链路频率中发起呼叫的多个前导时隙。PRE时隙310唤醒接收机，并且提供初始的、初步的时间和频率同步信息。SYNC时隙312提供准确的时间和跳频同步信息以及包括目标无线电装置标识(ID)的呼叫内容信息。在本示例中使用的三个SYNC时隙是时隙(SYNC 1、SYNC 2、SYNC 3)，该三个SYNC时隙之间具有预定空白时间段，例如90毫秒。应当注意，这些空白时间已经存在，并且是系统操作所必需的。根据各种实施例建立呼叫的方法有利地使用现有的空白，并且因此不会引起同步定时的增加。

响应于接收到PRE时隙310和SYNC时隙312，中继器在同步信息之间的未使用空白时间段314、316期间，使用中继器可用性时隙(RAV)318来指示其可用性。RAV时隙包含RSSI信息，并且可以进一步包含有助于源发装置选择最优中继器的其他参数，诸如位置信息。在同步时隙之间的空白时间段期间，从特定中继器发送相同的RAV时隙，以确保用于强壮接收的频率分集。中继器发起的RAV时隙预先指示中继器可用于进入呼叫的服务。在每个RAV时隙318内部发送的其他信息包括诸如最后的目标装置RSSI值的目标参数值，该目标装置RSSI值稍后将在多个可用中继器情况下在确定最优中继器中进行使用。在该示例中，在SYNC 3之后没有其他空白时间段，并且因此响应于中继器检测到SYNC 3，没有RAV时隙被发送。通过不对中继器分配特定时间来对SYNC 3进行响应，避免了额外的语音连接延迟。本领域的普通技术人员将理解，可以根据特定的通信系统上行链路和下行链路要求来对所有的同步时隙和空白时间段的数目进行调整。

在该示例中，认为目标装置306在范围之外，并且因此没有从目标装置发送确认(ACK)。在无法接收来自目标装置的ACK之后，源发装置302向最优中继器发送中继器请求(RREG)322(稍后将描述最优中继器的选择，但是处于本示例的目的，假定为中继器304)。RREG包含被请求的中继器的ID。仅在没有从目标装置306接收到确认(ACK)时，才发送RREQ时隙。在接收到RREG 322之后，中继器304将中继器确认(RACK)324发送回源发装置302。一旦中继器304已经将其RACK324发送回源发装置302，中继器304就在326处向目标装置发送相同的时间和频率同步信息(PRE、SYNC 1、2、3)。响应于目标装置处于中继器304的范围内，目标装置在328处发出确认(ACK)。中继器304在330处将确认(ACK)中继到源发装置302，从而使得在304处能够经由中继器在源发装置302和目标装置306之间交换语音业务332/334。

根据本发明的各种实施例，对最优中继器的选择由源发无线电装置负责。从特定中继器接收到RAV指示符指示该特定中继器可用并且不繁忙，并且还提供关于目标装置的历史接收信号强度(RSSI)的信息。通过对来自多个中继器的RAV的RSSI进行比较，源发装置可以确定最靠近其的中继器(越近越好)。图4是根据本发明各种实施例的从源发装置角度的在数字通信系统中选择最优中继器并且建立呼叫的方法400。源发装置在402处开始，在404处发送前导时隙，并且在406处发送初始同步时隙SYNC 1。在408处，源发装置然后侦听指示其可用性(RAV)的中继器。当在410处接收到RAV时，在412处将与目标装置相关的RSSI信息存储在源发装置内。

在412处存储了RSSI信息之后或者在410处没有接收到RAV之后，源发装置在414处发出另一同步时隙(SYNC 2)。在416处进行关于是否已经接收到RAV时隙的确定。当在416处接收到RAV时隙时，在418处存储目标装置RSSI信息。如果在416处没有接收到RAV时隙或者在418处已经存储了RSSI，则在420处发送第三同步时隙(SYNC 3)。

在源发装置已经发送了同步时隙(在该示例中，使用了三个同步时隙)之后，在422处源发装置检查是否已经接收到确认(ACK)。如果在422处已经接收到确认，则源发装置可以继续以直接脱网模式与目标装置的呼叫(不用使用中继器)，直到呼叫在426处结束。

如果在422处没有接收到确认(ACK)，则在428处将中继器请求RREQ发送到最佳中继器，对最佳中继器的选择基于存储的RSSI值。然后，源发装置在430处侦听来自最佳中继器的中继器确认(RACK)。如果在432处没有接收到RACK，则源发装置在431处向下一最佳中继器发送另一中继器请求(RREQ)，并且在430处再次进行侦听以确定是否接收到RACK。重复步骤430、432、431，直到从最大数目的中继器中接收到RACK。一旦在432处接收到RACK，就在434处经由中继器在源发装置和目标装置之间继续呼叫，直到在436处完成呼叫为止。

图5是根据本发明的各种实施例的从中继器角度的在数字无线电通信系统中建立呼叫的方法500。在502处开始，中继器在504处针对前导时隙(PRE)进行扫描，直到在506处确定了接收到PRE时隙，该PRE时隙在508处唤醒中继器并且使得能够进行下行链路操作。中继器在512处开始扫描以第一同步时隙(SYNC 1)开始的同步时隙。如果中继器在512处检测到SYNC 1，则其跳过任何进一步的扫描，并且在513处和517处向源发装置发送两个中继器可用(RAV)指示符(重复相同的信息两次)。然后，中继器直接前进到524，以扫描来自源发装置的中继器请求。

如果在512处没有检测到SYNC 1，则中继器在514处扫描第二同步时隙(SYNC 2)。如果在514处检测到SYNC 2，则中继器在517处向源发装置发送单个RAV指示符，并且然后直接继续在524处扫描中继器请求(RREQ)。

如果在516处没有接收到第二同步时隙(SYNC 2)，则中继器在518处扫描第三同步时隙(SYNC 3)。如果在520处接收到SYNC 3，则中继器直接在525处扫描中继器请求(RREQ)。如果作为扫描的结果没有接收到同步时隙(SYNC 1、2、3)，或者如果在526处没有接收到RREQ，则中继器在522处停止在这些同步时隙上扫描呼叫，并且返回在504处再次扫描前导。

当在526处接收到中继器请求(RREQ)时，中继器在528处发送确认(RACK)。然后，中继器在530联系目标无线电装置，并且在S530处发送同步信息。经由中继器将确认(ACK)从目标装置中继回源发装置，并且经由中继器将呼叫从源发装置中继到目标装置，直到在536处呼叫结束。

因此，已经提供了一种用于在异步数字双向无线电通信系统中建立呼叫的技术和装置。根据各种实施例的技术适用于通常具有高连接延迟的跳频系统和非跳频系统。在诸如工业、科学和医疗(ISM)无线电频带的免授权频带中使用跳频进行通信的无线电装置可以受益于改进的呼叫获取定时。本领域的技术人员应当认识到，以上识别的优点和本文描述的其他优点仅是示例性的，并且并非意在完全呈现本发明的各种实施例的所有优点。

在以上说明中，已经描述了本发明的特定实施例。然而，本领域的普通技术人员将理解，在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明范围的情况下，可以做出各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性意义的，并且希望将所有这样的修改都包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可以使得任何益处、优点或解决方案发生或变得更明显的任何元素都不被解释为任何或所有权利要求的关键的、必须的或基本的特性或元素。本发明仅由所附权利要求来限定，包括在本申请待决期间所做的任何修改以及发布的那些权利要求的等效内容。

Claims (20)

1.一种异步数字双向无线电通信系统，包括：中继器，所述中继器通过在待处理的呼叫之前建立中继器的早期同步来中继不能以直接脱网模式完成的呼叫。

2.如权利要求1所述的通信系统，还包括：

源发无线电装置，所述源发无线电装置通过向目标无线电装置发送同步信息来尝试与所述目标无线电装置以直接脱网模式建立呼叫；以及

多个中继器，所述多个中继器侦听所述尝试并且获取所述同步信息，所述多个中继器与所述源发无线电装置同步，并且当以直接脱网模式的所述尝试不成功时，所述源发装置选择所述多个中继器中的一个来将所述呼叫中继到所述目标无线电装置。

3.如权利要求2所述的通信系统，其中，所述多个中继器处于所述源发装置的直接范围中，并且没有参与呼叫，每个中继器使用所述同步信息与所述源发无线电装置进行同步，所述源发装置基于RSSI从所述多个中继器中选择中继器来进行通信。

4.如权利要求3所述的通信系统，其中，所述RSSI基于每个中继器的上行链路上的中继器RSSI以及下行链路上的每个中继器的目标装置RSSI。

5.如权利要求2所述的通信系统，其中，使用跳频信道来建立所述呼叫。

6.一种在数字通信系统中进行通信的方法，所述数字通信系统具有源发无线电装置、目标无线电装置和中继器，所述方法包括下述步骤：

从所述源发无线电装置向所述目标无线电装置发送同步信息，以尝试以直接脱网模式建立呼叫；

在所述中继器处侦听所述源发无线电装置，以获取所述同步信息；以及

当在所述源发无线电装置和所述目标无线电装置之间以直接脱网模式进行的尝试不成功时，使用所述中继器将所述呼叫立即中继到所述目标无线电装置。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：当在所述源发无线电装置和所述目标无线电装置之间的直接脱网模式成功时，不尝试从所述中继器中继所述呼叫。

8.一种在数字通信系统中建立呼叫的方法，包括：

通过在上行链路频率中从源发无线电装置向目标无线电装置发送前导时隙来发起呼叫；

从所述源发无线电装置向所述目标无线电装置发出多个同步时隙；

当所述目标无线电装置处于源发装置的直接范围内时，使用所述前导时隙和所述同步时隙来同步所述目标无线电装置；

使用所述前导时隙和所述同步时隙，将中继器同步到所述源发无线电装置；

当中继器处于所述源发装置的范围内，并且没有参与另一呼叫时，将中继器可用性指示符发送回所述源发装置；以及

当所述目标无线电装置不在所述源发装置的直接范围内时，在下行链路上，经由所同步的中继器，在所述源发装置和所述目标装置之间建立所述呼叫。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述前导时隙包含初步时间和频率同步信息。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述同步时隙包含已知频率上的准确的时间和频率同步信息。

11.如权利要求8所述的方法，其中，在不同的频率上发送所述多个同步时隙，以确保频率分集。

12.如权利要求8所述的方法，其中，发送中继器可用性指示符的步骤包括：当多个中继器可用并且在所述源发装置的范围内时，发送在时间上分开的多个中继器可用性指示符。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：基于接收信号强度，从所述多个可用中继器中选择最优中继器。

14.一种在数字通信系统中建立呼叫的方法，包括：

通过传送时间和频率同步信息二者来发起从源发无线电装置到目标无线电装置的呼叫；

当中继器处于源发装置的直接范围内并且没有参加另一呼叫时，使用所述同步信息来将所述中继器同步到所述源发无线电装置；以及

当所述目标无线电装置不在所述源发装置的直接范围内时，经由所同步的中继器，在所述源发装置和目标装置之间建立所述呼叫。

15.一种在通信系统中建立呼叫的方法，包括：

在待处理的呼叫之前，建立中继器的早期同步；以及

当所述待处理的呼叫不能以直接脱网模式被完成时，使用所述中继器来中继所述待处理的呼叫，所述通信系统是异步数字双向无线电通信系统。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：

在源发无线电装置处；

将源发时间和频率同步信息传送到目标无线电装置；

在所述传送步骤期间，从多个中继器接收中继器可用性信息；

侦听来自所述目标无线电装置的确认；

在从所述目标无线电装置接收到确认时，以直接脱网模式继续所述呼叫；以及

在没有从所述目标无线电装置接收到确认时，请求所述多个中继器中的一个中继器来中继所述呼叫。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

在所述多个中继器中的每个中继器处：

侦听从源发无线电装置到目标无线电装置的时间和频率同步信息的传输；

使用目标装置同步信息来将其本身同步到呼叫；

在初始同步时间内，向所述源发装置指示每个中继器的可用性；

侦听来自源发无线电装置的中继器请求，以中继所述呼叫；

在接收到来自所述源发装置的所述中继器请求时，通过下行链路向所述目标无线电装置发送时间和频率同步信息，并且建立与所述目标装置的通信，以中继所述呼叫；以及

在没有从所述源发装置接收到中继器请求时，扫描其他呼叫。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

收集每个中继器与所述目标无线电装置的信号强度信息；

基于信号强度信息，从在相同信道中进行操作的所述多个中继器中选择最佳中继器。

19.如权利要求16所述的方法，还包括使用跳频信道来建立通信。

20.如权利要求17所述的方法，还包括使用跳频信道来建立通信。

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