CN1101120C - 在双向发报文系统中发射出网报文的方法及设备 - Google Patents

Abstract

在具有多个小区的采用频率再用的双向发报文系统中发射出网报文的方法和设备。利用第一个频率再用计划(312)，出网报文被发射到选择呼叫收发机(122)。双向发报文系统等待从选择呼叫收发机(122)发出的通知出网报文被以可接受的品质收到的正确认(316，318)。双向发报文系统利用第二个频率再用计划(332)再次发射出网报文到选择呼叫收发机(122)，作为对收到负确认及在发射出网报文后的预定时间内无法收到任何确认的响应。

Description

在双向发报文系统中发射出网报文的 方法及设备

相关申请

申请No.08/476,771 1995年六月7日由Wang提出，题目为“在多小区无线电通信系统中安排电报业务的方法和设备”

申请No.08/500,280 1995年七月10日由Wang提出，题目为“在双向发报文系统及其方法中的灵活的机动管理”

申请No.08/502,399 1995年七月14日由Wang提出，题目为“在双向发报文系统中分配频率通道的系统及方法”

本发明主要涉及双向发报文系统，特别涉及到采用频率再用的双向发报文系统。

现有的双向发报文系统采用频率再用以最大化系统的通信能力。传统地，频率再用模式包括固定数目的通信小区。随着频率再用(reuse)模式中通信小区数量的减少，系统的能力增加，通信系统的噪声干扰也增加。相反地，随着频率再用模式中通信小区数量的增加，系统的能力下降，噪声干扰也下降。

噪声干扰包括同信道干扰和相邻信道干扰。同信道干扰发生在利用相同通信频率的通信小区上。相邻信道干扰发生于相邻频率通道上，其谐波噪声在通道间耦合。

通常，在发报文系统中受到严重噪声干扰的选择呼叫收发机不能收到报文，直到干扰减退或选择呼叫收发机的用户移动到干扰较小的另一位置。这种形势导致与用户期望不一致的报文等待。

因此，需要一种方法和设备，其可明显减少双向发报文系统中的噪声干扰因而提高报文发送到受到干扰的选择呼叫收发机的几率。特别地，该方法和设备必须尽可能高地保持系统能力，同时降低系统噪声干扰。

本发明概述本发明的一个方面是在具有多个小区的采用频率再用(reuse)的双向发报文系统中发射出网报文的方法。该方法包括以下步骤，利用第一个频率再用计划发射出网报文，等待一个通知出网报文已被以可接受的品质收到的正确认，利用第二个频率再用计划再次发射出网报文，作为收到负确认及在发射出网报文后的预定时间无法收到任何确认的响应。

本发明的第二个方面是在具有多个小区的采用频率再用的双向发报文系统中用来发射出网报文的控制器。该控制器包括用来指示控制器运行的处理系统，与处理系统相连用来接受由用户产生的出网报文的输入接口，与处理系统相连用来控制用于发射出网报文和接收确认响应的基础收发机的收发机接口，及与处理系统相连用来控制处理系统等待通知出网报文被以可接受的品质接收的正确认的定时器。处理系统被编程以利用第一个频率再用计划发射出网报文，在那里处理系统被编程以利用第二个频率再用计划再次发射出网报文，作为收到负确认及在发射出网报文后的预定时间无法收到任何确认的响应。

本发明的第三个方面是用来发射出网报文的双向发报文系统，双向发报文系统采用频率再用具有多个小区。双向发报文系统包括用来控制双向发报文系统运行的控制器，与控制器相连用来发射出网报文和接收确认响应的多个基础收发机，及通过无线电与多个基础收发机中的至少一个相连的、用来接收出网报文和产生确认响应的选择呼叫收发机。控制器包括用来指示控制器运行的处理系统，与处理系统相连用来接受由用户产生的出网报文的输入接口，与处理系统相连用来控制用于发射出网报文和接收确认响应的基础收发机的收发机接口，及与处理系统相连用来控制处理系统等待通知出网报文被以可接受的品质接收的正确认的定时器。处理系统被编程以利用第一个频率再用计划发射出网报文，在那里处理系统被编程以利用第二个频率再用计划再次发射出网报文，作为收到负确认及在发射出网报文后的预定时间无法收到任何确认的响应。

图1是根据本发明推荐的实施方式实现的双向发报文系统的电气框图。

图2是根据本发明推荐的实施方式实现的控制器和基站的电气框图。

图3、4和5是被双向发报文系统使用的频率再用模式的示例。

图6、7和8根据本发明的双向发报文系统使用的频率再用计划的时序图。

图9、10、11绘出了根据本发明的优选实施例的控制器的工作的流程图。

图1是根据本发明的优选实施例的双向报文系统的电气方框图。该双向报文系统包括一个固定部分和一个可移动部分，该固定部分包括一控制器112和多个基站116，该可移动部分包括多个选择呼叫收发信机122。诸基站116用于与使用常规射频(RF)技术的选择呼叫收发信机122通信，并由通信链路114连接到控制基站116的控制器112。

控制器112的硬件最好是无线发报文网关(WMG^TM)Adminisrator！)、寻呼终端及RF-Conductor！报文分配器的组合。基站116的硬件推荐为由摩托罗拉制造的Nucleus^*Orchestra！发射机及RFAudience！接收机。可以理解，其他相似的硬件也可被用于控制器112和基站116。

每个基站116经由收发机天线118发射RF信号到选择呼叫收发机122。每个基站116经由收发机天线118接收从多个选择呼叫收发机122发出的RF信号。被基站116发射到选择呼叫收发机122的RF信号(出网报文)包括标识选择呼叫收发机122的选择呼叫地址，及主叫用户产生的数据或声音报文。被选择呼叫收发机122发射到基站116的RF信号(入网报文)包括指示报文被选择呼叫收发机122可靠接收的正确认(ACKs)，或指示选择呼叫收发机122没有可靠地收到报文、或检测到不好的信号品质的负确认(NAKs)。

入网确认-返回发报文被详细描述于U.S.专利No.4,875,038 1989年10月17日，Siwiak et al.，其在此作为参考被引用。

控制器112最好用电话线101连接到公共交换电话网(PSTN)110以接收从那发出的选择呼叫源。选择呼叫源包括从PSTN110发出的声音或数据报文，例如，其可从与PSTN110相连的常规电话111被产生。

出网和入网报文推荐为与摩托罗拉的众所周知的ReFLEX数字式选择呼叫信令协议相似。该协议采用众所周知的错误检测和错误校正技术，因此可容忍在发射中出现的位错误，假设位错误在任意码字中不是特别多的话。

图2是根据本发明推荐的实施方式实现的控制器112和基站116的电气框图200。控制器112包括处理系统210，收发机接口204，输入接口218，及定时器202。基站116包括基础收发机206。

处理系统210被用来指导控制器112的运行。处理系统210推荐为经由天线链路114通过收发机接口204与基础收发机206相连。通信链路114利用，例如，常规的方式如直连线(电话)链路，数据通信链路，或任意射频链路，如射频(RF)收发机链路，微波收发机链路，或卫星链路，只提到其中几种。

基础收发机206利用常规方式发射出网报文到选择呼叫收发机122，及接收由选择呼叫收发机122发射的入网报文(或应答响应)。

处理系统210还与输入接口218连接以接收通过电话链路101与PSTN110通信的用户产生的出网报文。

定时器202与处理系统210连接用来控制处理系统210等待从选择呼叫收发机122发出的、通知出网报文被以可接受的品质接收的正确认。

为实现用来控制控制器112的元件及基站116的元件所需的功能，处理系统210最好包括一常规的计算机系统212，及常规的大容量存储器介质214。常规的大容量存储器介质214包括，例如，电话用户信息如选择呼叫收发机122选址、编程选项，及用来发射下文将要描述的不同频率再用模式的选择呼叫收发机122的组的表。

常规计算机系统212最好通过包含在常规大容量存储器介质214中的软件被编程。常规计算机系统212最好包括多个处理系统如SUN微系统公司制造的VME Sparc处理系统。这些处理系统包括存储器如动态随机存取存储器(DRAM)，其作为程序执行时的临时存储器设备，及暂时存储处理如，例如，存储由主叫用户使用PSTN110产生的报文，处理从选择呼叫收发机122收到的确认，及用作选择呼叫收发机122的报文的协议处理，只提到其中几种。常规的大容量存储器介质214最好是常规的硬盘大容量存储设备。

可以理解，常规计算机系统212的其他类型可被使用，且另外的计算机系统212和相同或替换类型的大容量存储器介质214可根据控制处理系统210的控制处理要求被增加。

处理系统210被编程以利用第一个频率再用计划发射出网报文。为响应收到了负确认的情况，或响应在定时器202决定的预定时间内无法收到正确认的情况，处理系统210被编程以利用第二个频率再用计划发射出网报文。

图3、4和5是具有多个小区的采用频率再用模式的双向发报文系统的示例。图3示出了具有七个小区的频率再用模式。如果，例如，该双向发报文系统具有21个通信频率，则每个小区可利用三个独立的频率。由于七个小区在整个通信系统被重复，每个小区收到几个通信干扰源。

这些源包括同频率(或同信道)干扰，及相邻信道干扰。同信道干扰由使用相同通信频率的多个小区产生。通信系统被设计为，在频率再用模式容许的条件下，使用相同通信频率的小区被安排得尽可能互相远离。相邻信道干扰从在频谱上相邻的通信频率产生。总是出现在双向发报文系统中的干扰的最终形式为在基础收发机206和选择呼叫收发机122中固有的收发机噪声。

同信道干扰和相邻信道干扰可通过改变频率再用模式被减少。例如，图4示出了包括12个小区的频率再用模式。在采用21个通信频率的双向发报文系统中，每个小区可使用平均1.75个频率。频率再用模式的变化将系统的能力减少了大约42％。然而，使用相同通信频率的小区间的距离增加，因此减少了同信道干扰。另外，由于出现在每个小区内的频率减少，相邻信道干扰被减少。

图5是使用21个小区的频率再用模式。在使用21个通信频率的双向发报文系统中，再用模式的每个小区将使用一个独立频率。该频率再用模式将系统的能力减少到七个小区频率再用模式时可得到的系统能力的三分之一。然而，与前面一样，同信道干扰和相邻信道干扰被明显地减少了。

给定传播损失指数3.5，七小区频率再用模式有大约15dB的信号-干扰(S/I)比。十二小区频率再用模式有大约19dB的S/I比，二十一小区频率再用模式有大约24dB的S/I比。因此，当一个或多个选择呼叫收发机122受到严重的干扰时，频率再用模式的改变能减少干扰和允许通信被完成。通过减少受到严重干扰的单元重试的次数，改变频率再用还增加了系统的最大容量。

图6、7和8示出了对采用不同频率再用方案与受到干扰问题的选择呼叫收发机122通信的三种实施方式的时序图。第一个频率再用计划具有第一个信号-干扰比。第二个频率再用计划具有比第一个信号-干扰比高的第二个信号-干扰比，第三个频率再用计划具有比第一个和第二个频率再用计划的第一个和第二个信号-干扰比高的第三个信号-干扰比。第一个频率再用计划可为，例如，图3的七小区频率再用模式，第二个频率再用计划可为图4的十二小区频率再用模式，第三个频率再用计划可为图5的二十一小区频率再用模式。

在图6的时序图中，处理系统210被编程用来以多个发射循环发射多个出网报文。每个发射循环包括多个同步帧。这些同步帧包括控制帧如“你在哪”帧或“在哪听”帧(分别表示为WRU和WTL)，和报文帧(例中表示为MF2，MF3等等)。每个发射循环包括，例如，一百二十八个同步帧。

在一个发射循环中，选择呼叫收发机122响应响应信道(例中表示为RSP)的控制帧。响应信道(或入网信道)利用常规的时分再用多路传输(TDM)，或代替地利用常规的频分再用(FDM)。在本图解中响应信道(RSP)采用TDM和FDM发射。

在图6的实施方式中，多个发射循环中的选定循环利用第二个频率再用计划。处理系统210被编程以在多个发射循环中的选定循环再次发射出网报文。每个发射循环或用第一个频率再用计划或用第二个频率再用计划发射报文。在本例，发射循环1利用第一个频率再用计划发射报文，发射循环2利用第二个频率再用计划发射报文。

在第一个发射循环1，一个WRU0帧被发射到一组选择呼叫收发机122请求确认响应。对那些确认的选择呼叫收发机122，WTL帧(WTL0)被发射以指示相应的报文帧位置(例如，MF2，MF3，等等)及要被每个选择呼叫收发机122利用的频率。然后，报文帧被利用第一个频率再用计划发射到每个选择呼叫收发机122。选择呼叫收发机122相应于指示报文的完整性的ACK或NAK用入网报文(未显示)作为响应。

那些在由定时器202确定的预定时间内没有响应的选择呼叫收发机122，或用NAK来响应的122被放置在处理系统210的存储器的一个表里。该表定义了一组选择呼叫收发机122，其对用第一个频率再用计划发射的报文以NAK响应。在下一个发射循环(即，发射循环2)，处理系统210被编程，以利用第二个频率再用计划相应于该组选择呼叫收发机122再次发射出网消息。

虽然本实施方式明显消除了被一组选择呼叫收发机122受到的通信干扰问题，它会导致用较长的时间来发射出网报文。例如，利用每个发射循环128个帧的同步系统(如上例)，其每帧持续1.875秒会导致发射循环的周期为4分钟。因此，那些不能在第一个发射循环联系上的122可能会受到4分钟或更长的延迟以在下一个发射循环接收报文。

图7所示的第二个实施方式提供了发射出网报文到受到干扰问题的选择呼叫收发机122的更快的方式。在本实施方式中，一个发射循环的至少第一部分使用第一个频率再用计划，且发射循环的至少第二部分使用第二个频率再用计划。第一部分包括使用第一个频率再用计划的多个同步帧中的至少一个帧，而第二包括使用第二个频率再用计划的多个同步帧中的至少一个帧。处理系统210被编程，以在至少一个其他帧发送出网报文。

在本图解中，发射循环1具有两个控制帧的集(WRU0，WTL1和WRU120，WTL121)。与图6的时序图相似，报文(MF2至MF119)被利用第一个频率再用计划发射到选择呼叫收发机122。不响应、或发送NAK响应的一组选择呼叫收发机122被WRU120询问以再次发射报文。一旦选择呼叫收发机122被WTL121告知到哪里接收再发射报文，报文帧(MF122至MF127)被利用第二个频率再用计划发射。在本实施方式中，与受到干扰的选择呼叫收发机122通信的等待时间被明显减少，因为通信在同一个发射循环发生。

图8所示的第三个实施方式利用图7的实施方式并进一步允许在连接的报文帧集内使用多个频率再用计划。另外，处理系统210被编程以将那些在相同发射循环NAK报文的选择呼叫收发机122的出网报文与从前面发射循环中要被发射的出网报文编成组，即编成一组用来发射的出网报文。

在本例中，在发射循环1启动的报文帧MF2和MF3利用第一个频率再用计划被发射。报文帧MF4和MF5分别利用第二个和第三个频率再用计划被发射。MF4可为，例如，从先前的一个发射循环中被再次发射的第一个报文，而MF5可为，例如，从前面两个发射循环发射的第二个报文。再有，一些WRU和WTL帧可以与用作第一次发射的不同的报文组，和利用多个频率再用计划进行多次发射的报文在同一个发射循环出现。

可以理解，对以上说明的三种实施方式，当在双向发报文系统中时，可以有多于三个的频率再用计划。进一步可以理解的是，一个发射循环可包括少于或多于128个帧。

图9、10和11揭示了根据本发明推荐的实施方式实现的控制器112运行的流程图300。流程图300开始于步骤302，此处处理系统210利用第一个频率再用计划经由基站116在一控制帧上发送一广播WRU帧到选择呼叫收发机122。在步骤304，处理系统210等待从选择呼叫收发机122发来的确认响应。如果在时限306前选择呼叫收发机122未给出响应，则处理系统210前进到步骤308，此处处理系统210产生一包括第二组以NAK响应或无响应的选择呼叫收发机122的表，该选择呼叫收发机122被作为超出范围列出。与该组选择呼叫收发机122的通信将在一较晚时间被继续。对那些以ACK响应的选择呼叫收发机122，处理系统210前进到步骤310，此处处理系统210产生一表，该表包括以ACK响应的选择呼叫收发机122的第一个组。

在步骤311，处理系统210发送一广播WTL帧到第一组选择呼叫收发机122。在广播WTL帧之后，在步骤312，处理系统210利用第一个频率再用计划经由基站116发送报文到选择呼叫收发机122。在步骤316和318，处理系统210等待从第一组选择呼叫收发机122发出的ACK，NAK，或无响应。对以ACK响应发射报文的选择呼叫收发机122，处理系统210停止处理。对以NAK响应或在由定时器202确定的预定时间内无响应的选择呼叫收发机122，处理系统前进到图10中的步骤322。

在步骤322，处理系统210产生第三组以NAK响应的选择呼叫收发机122。在步骤323，处理系统210发送广播WRU帧到第三组选择呼叫收发机122以在通信系统内重定位它们。在步骤324，处理系统210等待从选择呼叫收发机122发出的确认响应。如果在超时325前选择呼叫收发机122未响应，则处理系统210前进到328，此时处理系统210产生一个表，该表包括第五组以NAK响应或无响应的选择呼叫收发机122，作为超出范围被列出。与该组选择呼叫收发机122的通信将在一较晚时间被尝试。对那些以ACK响应的选择呼叫收发机122，处理系统210前进到步骤326，此处处理系统210产生一表，该表包括第四组以ACK响应的选择呼叫收发机122。

在步骤330，处理系统210发送广播WTL帧到第四组选择呼叫收发机122。处理系统210随后利用步骤332中的第二个频率再用计划发送报文到第四组选择呼叫收发机122。在步骤334和338，处理系统等待从第四组选择呼叫收发机122发出的ACK，NAK，或无响应。对以ACK响应发射报文的选择呼叫收发机122，处理系统210停止处理。对以NAK响应或在由定时器202确定的预定时间内无响应的选择呼叫收发机122，处理系统前进到图10中的步骤336并产生第六组无响应的选择呼叫收发机122，作为超出范围列出。对这些单位的通信将在晚些时候尝试。

可以理解，相应地，步骤323，324，325，326，和328可从发射处理中消去。代替地，处理系统210可以估计到，步骤322中的大多数以NAK响应的选择呼叫收发机122仍在相同小区内，可以立即再次发射。进一步可理解，在本图解中给出的两个频率再用计划可被适当增加以改进报文发送到受到干扰的选择呼叫收发机122的可靠性。

因此，现在应该清楚，本发明提供了一种用来明显减少使用频率再用的通信系统中的通信干扰的新颖方法。特别地，本发明提供一方法，其中通过控制器可选择任意数目的频率再用计划，以促进与受到通信干扰的选择呼叫收发机的通信。另外，通过动态和快速地调整频率再用计划，并通过将ACK的选择呼叫收发机从NAK或无响应的选择呼叫收发机中分离并组合，通信系统最大化了系统能力同时保持了与受到干扰的选择呼叫收发机的通信。

Claims (10)

1.在具有多个小区的采用频率再用的双向发报文系统中发射出网报文的方法，该方法包括以下步骤：

利用第一个频率再用方案发射出网报文到多个选呼接收机，所述第一频率再用方案包括包含第一固定数目的小区的第一频率再用图案；

等待一个通知出网报文被以可接受的品质收到的正确认；及

利用第二个频率再用方案再次发射出网报文到多个选呼接收机，作为收到否定性的确认及在发射出网报文后的预定时间无法收到任何确认的响应，所述第二频率再用方案包括包含第二固定数目的小区的第二频率再用图案，

其中发报文系统在多个发射循环发射多个出网报文。

2.权利要求1的方法，

其中多个发射循环中的选定循环利用第二个频率再用方案，及

其中再次发射步骤包括在多个发射循环中的选定循环中的一个再次发射出网报文的步骤。

3.权利要求1的方法，

其中发报文系统在多个发射循环发射多个出网报文，及

其中一个发射循环的至少第一部分使用第一个频率再用方案，且发射循环的至少第二部分使用第二个频率再用方案，及

其中再次发射步骤包括在一个发射循环的至少第二部分再次发射出网报文的步骤。

4.权利要求1的方法，

其中再次发射步骤包括以下步骤：

将出网报文和其他要被再次发射的出网报文组合，即形成一组用于再次发射的出网报文；及

利用第二个频率再用方案再次发射该组出网报文。

5.权利要求1的方法，

其中发报文系统在多个发射循环发射多个出网报文，及

其中一个发射循环包括多个同步帧，及

其中多个同步帧中的至少一个帧使用第一个频率再用方案，及

其中多个同步帧中的至少一个其他帧使用第二个频率再用方案，及

其中再次发射步骤包括在至少一个其他帧发送出网报文的步骤。

6.在具有多个小区的采用频率再用的双向发报文系统中用来发射出网报文的控制器，该控制器包括：

用来指示控制器运行的处理系统；

与处理系统相连用来接受由用户产生的出网报文的输入接口；

与处理系统相连用来控制用于发射出网报文和接收确认响应的基础收发机的收发机接口；及

与处理系统相连用来控制处理系统等待通知出网报文被以可接受的品质接收的正确认的定时器，

其中处理系统被配置成利用第一个频率再用方案发射出网报文到多个小区，及

其中处理系统被配置成利用第二个频率再用方案再次发射出网报文到多个小区，作为收到否定性的确认及在发射出网报文后的预定时间没有收到任何确认的响应。

7.权利要求6的控制器，其中处理系统被配置成在多个发射循环发射多个出网报文，及其中多个发射循环中的选定循环利用第二个频率再用方案，及处理系统被进一步被配置成在多个发射循环中的选定循环再次发射出网报文。

8.权利要求6的控制器，其中处理系统被配置成在多个发射循环发射多个出网报文，及其中一个发射循环的至少第一部分使用第一个频率再用方案，且发射循环的至少第二部分使用第二个频率再用方案，及其中处理系统被进一步配置成在发射循环的至少第二部分再次发射出网报文。

9.权利要求6的控制器，

其中处理系统被配置成：

将出网报文和其他要被再次发射的出网报文编成组，即形成一组用于再次发射的出网报文；及

利用第二个频率再用方案再次发射该组出网报文。

10.权利要求6的控制器，

其中处理系统被配置成在多个发射循环发射多个出网报文，及

其中一个发射循环包括多个同步帧，及

其中多个同步帧中的至少一个帧使用第一个频率再用方案，及

其中多个同步帧中的至少一个其他帧使用第二个频率再用方案，及

其中处理系统被进一步被配置成在至少一个其他帧发送出网报文。

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