CN1108853A - 用于数据传输的中继无线电系统的操作方法 - Google Patents

Abstract

一种中继无线电系统，其中，中继控制器通过发 射信道许可命令和通话组指示控制系统运行以将信 道分给无线电单元的通话组。为了传输数据，让每个 无线电单元暂时把它自己分配到一个会话数据组，使 得在由中继控制器许可的会话数据组信道上传输时， 该无线电单元响应该信道，调谐到会话数据组信道 上，执行多址接入争用过程以接入会话数据组信道并 与主计算机开始数据交换。

Description

本发明涉及到无线电中继系统和将这种系统用于数据传输的方法。本发明还涉及一种中继无线数据调制-解调器。

中继系统，在其基本意义上，是把大量的无线电信道集合在一起。其中一个信道定为控制信道。无论何时，当一个无线电单元要发出一个呼叫时，该无线电单元通过在控制信道上发出某种信息自动地请求一个信道。

在中断系统中，有两种分配通信信道的方法。一种方法是，将所有用户都集合在一起，因此，每当一个用户台（通过控制信道）请求一个信道时，该信道就被分配给这群用户（通话组）的全体成员。另一种方法是，实施专用呼叫寻址，因此，该信道仅被分配给主叫单元和指定的单元。

中继系统主要用于传递话音信息。利用同一无线电单元，透过同一系统上的共享的话音和数据传输，正越来越成为市场的需求。通常的情况是，远端移动数据单元与中心计算机或和计算机通信。

实现这种混合的数据和话音业务的一种可能的途径可以是指定两个不同的通话组（talkgroup），一个用于数据服务，另一个用于话音。由于无线电系统为话音用户和数据用户所共享，将数据单元集合到一个公共数据组中不能提供满意的性能。而将一个信道分配给一个数据用户组的全体成员，但实际上仅两个成员传送数据，又妨碍了话音用户使用该无线电系统，并且使效率不高，甚至中断主要的话音服务。这种方法被用在某些现已开通的共享话音和数据系统中。

另一方面，采用专用呼叫的方法也是低效率的。使用这种方法，每当数据单元要进行数据事务处理时，就必须请求一个信道，而不能使用已分配给其他数据单元的信道，因而，控制信道的负荷越增加，话音（和数据）服务的性能越下降。此外，每一次数据事务处理都要引起信道建立时间（从控制信道上的一个请求到建立信道所用的时间）和拆收（tear-down）时间（即系统撤消信道分配所用的时间）的额外开销。通常，数据通信是用其持续时间远小于建立时间和拆收时间的短的数据脉冲串来进行的。另外，专用呼叫方法要求外部调制-解调（modem）单元在数据处理事务开始时，保存一张无线电装装置的ID清单，并将被选定的ID传送到无线电系统，这样就使操作复杂化了。

因此，需要一种在无线电中继系统上进行数据通信的改进了的方法。

根据本发明提供的无线电中继系统包括：一台主计算机和一个相连的无线电单元;多个带有相连的无线电单元的远端单元;以及中继控制器，它具有用于发送信道许可命令和通话组指示，以把信道分给无线电单元的通话组的装置。每一个远端无线电具有响应发送到该无线电单元所属通话组的信道许可命令的装置。每一个无线电单元默认为寻呼组的一个成员，并接收由主无线电单元（the    host    radio）在寻呼组信道上所发射的消息。为了传输数据，每一个无线电单元被设置成临时地把自己分到一个会话数据组，使得在由中继控制器许可的一个会话数据组信道上传输时，无线电单元设置成响应那个信道许可命令，调谐到一个会话数据组信道，完成多址争用过程以接入那个信道，并开始在那个信道上与主计算机交换数据。

本发明还涉及到操作中继无线电系统的一种方法。在中继控制器中，信道许可命令与通话组指示一起发送用于把一个信道分给无线电单元的一个通话组。每一个无线电单元都在本电台上认为自己是一个寻呼组的成员，并接收寻呼组信道上的消息。该远端单元接收开始进行数据传输的指令（DGS）并临时把他自己分配到一个会话数据组。当从中继控制器接收到会话数据组信道许可命令时，该远端单元响应那个信道许可命令，调谐到会话数据组信道，执行多址争用过程以接入那个信道，并开始在该信道上与主计算机进行数据交换。

多址争用过程最好包括由对被其他单元用于传输的信道的监视，并当发现信道空闭时，接入该信道，而该过程可采用aloha争用分辩或时隙aloha。

另一方面，本发明还涉及到中继无线电数据调制-解调器，用于到中继无线电单元的连接，它包括：从数据终端接收命令和数据的第一端口，发出命令和向中继无线电单元提供数据的第二端口。该调制-解调器具有第一装置（如控制器），用于从第一端口接收开始数据传输的命令;响应第一装置的第二装置，用于向第二端口提供让中继无线电单元把自己分配到一个会话数据组的命令;从第二端口接收信道已被许可到一个会话数据组的指示的第三装置;以及响应第三装置从第一端口到第二端口发送数据的传输装置。

调制-解调器最好设置成从第二端口接收会话结束命令并通过向第二端口提供使中继无线电台终止将它自己分配到会话数据组，和把它自己分配到寻呼数据组的命令以响应接收到会话结束命令。

这里所描述的信道接入方式为数据用户提供了一种有效的接入信道的方法但又没有妨碍主要的话音服务。

下面，参考若干示意图，仅以举例的方式叙述本发明的最佳实施例。

图1示出按照本发明最佳实施例的一个完整系统的例子。

图2是一个状态图，它示出了图1中的远端单元操作中的不同的状态。

图3更详细地地出了图1中的远端单元的各部件。

图4和图5均是时序图，示出了图3中的远端单元的操作流程。

图6是说明图1中的主计算机的操作流程图。

本发明涉及接到移动终端或主计算机的移动调制-解调器与中继无线电单元之间的接口，如图1中所示，以及在该无线电单元中实施的接入通信信道的过程。

图1示出由中继控制器30控制的中继系统上运行的两个移动终端10，20的例子。移动终端10通过一个标准接口11（例如RS-232），连接到数据调制-解调器12，而后者通过一个新颖的接口13连接到一个中继无线电单元14，诸如由摩托罗拉公司制造的Maxtrae    spectra（商标）无线电单元14。另外被连接到中继无线电单元14上的还有用于话音通信的麦克风15。终端20类似地连接到数据调制-解调器22，并通过接口23连接到中继无线电单元24（也可有麦克风，图中没有画出）。

无线电单元14和24通过中继基站31与第三个中继无线电单元40通信，中继无线电台40通过接口41被连接到数据调制-解调器42，后者通过标准接口43连接到一台主计算机44上。调制-解调器42与调制-解调器12和22一致，而接口41与接口12和13也是一致的。

为简化起见，终端10或20与调制-解调器12或22的组合将称为“远端单元”，而主机44和调制-解调器的组合将称为“主计算机”。

下面将首先描述要向主机44发送数据的远端单元10是怎样打开一个数据会话的，接下来描述主机44是怎样启动一个与远端终端的会话的。这是不常发生的情况。

有两类信道被定义并被用于数据通信。它们被称为“会话信道”和“寻呼消息信道”这两类信道，以及话音信道在物理性能上完全是一样的，并且都是由中继控制器30来分配。

除各标准话音通话组外，中继无线电单元14有两个被编程在其中的数据通话组。它们被称作“会话数据组”（SDG）用于在会话信道上通信，和“寻呼数据组”（PDG），用于寻呼消息信道。“会话信道”意思是分给SDG的信道，“寻呼消息信道”意思是分给PDG的信道。

会话数据组用于启动（或重新开始）远端单元10，20与主计算机44之间的会话。寻呼数据组用于发送由主计算机44启始的简短寻呼消息，并在需要时，从远端单元发出的确认以响应。

一个特别有用的特征是，在主计算机的寻呼消息中，给出了是否需要一个确认的指示。最好是一个自动确认，因为每一个这端单元都得争用信道以便发送它的确认，因而信道将因为这些确认而变得过载。

为说明该系统的操作，首先解释数据会话的情形。

无论何时，当在主计算机44和一个或多个远端单元之间进行时会话时，主计算机与那些远端单元之间的数据通信都在会话通道上进行。注意，主计算机可以同时开放多个与多个远端单元的会话。

如果远端单元10想要开始与主计算机的会话，它就指示无线电单元14对控制信道进行监视以寻找一个有效的（active）信道，即，分给会话数据组的信道。如果有一个有效的信道正被其它与主计算机进行会话的远端单元所使用，则该无线电单元被直接选址到那个信道。可以看到，这样的监视不需要从远端单元发出信道请求消息。一旦进入这个有用的信道，该远端单元就在传输以前监视这个信道的活动以避免碰撞。否则，该单元就立即开始传输。换句话说，无论何时，当一个会话信道被用于数据通信时，任何远端单元都可以“加入”该信道而不加重控制信道负荷。一旦会话开通，该远端单元和主计算机将在这条分配的信道上进行他们的对话。

应该看到，其他争用方法也可以用来替代仅仅是监视信道活动的这种方法。例如，也可用所周知的，“aloha”竞争方法，或者在时分复用系统中，也可以采用分时隙aloha。

默认的情况下，一旦会话信道被许可给任何一个远端单元，主计算机就监视该会话信道。在那个信道上，主计算机响应从远端单元起始的传输。

中继控制器30监视所有被分配的信道的活动。如果在一个给定的信道（任意信道）上没有活动，则“定时计时器”被启动。如果该定时计时器到时间了，而在这一段时间内（被称为“释放延迟时间”无传输进行，则该信道分配被撤消。

在一个会话仍在进行时，会话数据组的信道也可能被撤销。例如，可以考虑从远端单元10到主计算机44的查询需要一段长的处理时间。因为主计算机已经了解会话仍是开放的，它将使用会话数据组从中继系统30，32中请求一个信道。只有与主计算机44进行会话的远端单元才响应这种呼叫。换句话说，主计算机将使用会话数据组请求一个信道以仅用于恢复先前没有完成的会话。

这种方式的结果是，仅那些与主计算机44具有会话的远端单元才涉及数据传输。所有其他用户仍自由地继续他们的主要的话音业务。

现在来研究数据寻呼，其操作过程如下。

如果主计算机44要向一个或多个远端单元10，20发送消息，它将在寻呼消息信道上进行，换句话说，或者通过使用其寻呼信道组请求一个信道来进行。任何其他没有开放会话的远端单元将在控制信道上监视这个寻呼信道组。

当从主计算机来的消息被接收时，每一个远端单元就检查数据是否是发给它的。例如，如果数据消息不是被发向远端单元10的，它就指示它的无线电单元14回复到控制信道上去。

结果，远端单元10将在所分的寻呼消息信道上保持相对短的一段时间，释放其无线电单元14，以便通过麦克风15进行话音传输。

上面所描述的操作在图2中被更进一步地说明。图2示出可能被远端单元和其相联的无线电单元所占用的各种状态。

默认状态是状态100，在该状态上，远端单元监视着控制信道，等待“进入信道”命令或一个话音PTT（“按键通话”）命令。

当从麦克风15接收到话音PTT命令时，该远端单元进入状态101以进行话音通信，而释放PTT时，它就返回到状态100。

与接收到寻呼信道许可命令时，该远端单元进入状态102，并调谐到寻呼信道。在这个状态上，该无线电单元在实际上把它自己看作为寻呼数据组的一上成员。当在这个状态上时，如果一个远端单元接收到带有它自己的地址的一条寻呼消息，它将进入状态103，并将记录会话正在进行。也可由远端单元自己起始（使用下面所叙述的先于从终端10发出的数据PTT命令的一个特殊的“DGS”命令），从状态100直接到达状态103。

考虑终端本身已经开始了一个会话的情况，该终端向调制-解调器12提供一个数据PTT命令，如果该信道处于空闲状态，该远端单元进入状态104，并通过入站信道把数据发送到中继系统基站31以便通过出站信道再发送到主计算机44。

当从中继站31接收到会话信道许可命令时，或者通过从中继无线电单元14透过控制信道发出的请求，或者根据由主计算机44在控制信道上起始，该远端单元从状态103进入状态105，在此状态上，它能够接收从主计算机经过基站31发出的数据。

上面所述的方案也能使得主计算机44启动与远端单元的会话（一种不常有的需要）。其简短消息可以指示远端单元主计算机希望启动一个会话。在这种情况下，该远端单元将使用SDG来做这件事。

为了支持这种运行模式，需要一个最小信号集将该移动外部调制-解调器12与移动中继无线电单元14接口。此最小信号集由下述信号组成：

数据PTT：这是一个从调制-解调器到无线电单元的信号，以指示请求发送数据。

信道许可（CG）：这是一个从无线电单元向调制-解调器发出的信号，以指示出该无线电单元当前正在所分配的数据信道上。

数据组选择（DGS）：这是一个从调制-解调器到无线电单元的信号。调制-解调器使用这个信号向无线电单元指示，如果无线电单元在开放会话期间通信，则选择SDG，否则，则选择PDG。

这些信号通过图1中的接口13，并在图3中更详细地说明调制-解调器12和中继无线电单元14。如所示，调制-解调器12包含控制器200和缓冲存贮器201。无线电台14包含控制器204，缓冲存贮器205和一个射频单元206。无线电单元控制器204通过所示的控制线205调谐射频单元206。在两个控制器之间是标为DGS，数据PTT，和信道许可（CG）、用于传送上面所列各种信号的三条控制线208，209和210。当一个会话被建立起来时，数据则通过数据总线212，213，214在终端10和射频单元206之间流动。其它的数据线216则被设置在终端10和调制-解调器的控制器200之间，用于向调制-解调器指示发送数据以及其它这里不需要说明的一些控制信号的请求。

作为系统运行的一些例子，图4和图5示出了两种运行情形下的时序图。图示出利用会话数据组来启始一个传输。假定，当请求一个会话信道时，数据组选择信号为高电平，否则，为低电平，图中示出了会话信道中的传输。

首先参见图4，当终端10要起始与主计算机44的会话时，它的调制-解调器12激活DGS信号以向无线电单元14指示请求一个会话信通。无线电控制器204就扫描控制信道信息以查看会话数据组是否已经是激活状态。如果SDG如图4中所示是活动的，则无线电单元激活信道许可（CG）信号，并自动地进入该会话信道。相反，经过一般定时后，如果没有接收到信道许可信号，该调制-解调器则认为无信道已被分配，并通过激活PTT信号为SDG请求一个信道（图5）。

一旦信道许可信号被无线电单元14所接收到并被指示给调制-解调器12，则远端单元就发送其消息，无线电单元14回复到接收状态。在本例中观察到，主计算机44通过向远端单元明确地提供确切的信息（会话结束指示）结束会话。这个信息是在远端单元的缓冲存贮器201中被接收到并被判定为会话结束消息的。一旦会话结束，远端单元去激活其DSG信号并回复到监听控制信道上的PDG的状态。

远端单元也可以终止会话。这是由调制-解调器在数据上增加（prepending）会话结束消息，然后将数据PTT和DGS信号变换成低电平来实现的。

尽管在上面的例子中没有说明，只要会话是开放的，DGS信号就应保持有效，而与如上面所说明的信道是否已被控制信道所撤消无关。

下面，将考虑使用寻呼数据组起始传输的情形。

主计算机44可以使用这种寻呼数据组来启动传输。图6画出寻呼消息信道中传输的时序图。图6中所示的信号是主计算机调制-解调器42和主计算机无线电单元40之间的信号。

主计算机调制-解调器42去激活其DGS信号，向其无线电单元40指示无线电单元40应该暂时地把自己看作为PDG的一个成员。与此同时，调制-解调器42激活所示的数据PTT信号。由无线电单元40在控制信道上向中继控制器30发出寻呼数据组（PDG）的信道请求信号，以指示请求PDG的群呼（group    call），中继控制器通过控制信道发出一简短消息，指示出一个特定的信道，例如第四号信道，已经被分配给所请求的寻呼数据组。这是一个信道许可信号，并通过在控制线208上产生信道许可信号（高电平）向调制-解调器42发出指示。

同时，任何正监听该控制信道的远端单元都接收该消息，如果寻呼组与它自己匹配，则就进入该信道。默认的情形下，所有不处于正在会话（active    session）状态的远端单元都是该PDG的成员。每一个这样的远端单元通过保持DGS信号为低电平向其所连的无线电单元指明它是该PDG的成员。每一个早先被调谐到控制信道上的这样的远端单元现在重新调谐以便接收寻呼消息信道中的消息。

接下来，主计算机向一个或多个远端单元发出寻呼消息（如所示），消息中包含被寻呼的远端单元的专用识别码，如果需要的话，还指示出请求确认。如果有的话，该消息还包括将要发生的事务处理的进一步的指示。

PDG的全体成员都接收到该寻呼消息。在该消息中所有没有被标识的单元都回复到控制信道上去。这是通过运行中继系统中的一段标准程序来进行，其中，中继控制器30指示远端单元在业务信道（在这种情形下，该信道被指定为寻呼信道）上经过一段不活动的时间后返回到控制信道上去。在标准中继系统中，这一段时间被称作为“释放延迟时间”（hang    time）。另外，一个远端单元也可以独立地回复到控制信道上去，只要一条完整的寻呼消息已经被接收到和被解码出来并且确定该寻呼消息不是被发向那个远端单元的。在上述每一种情况下，该远端单元仍然是PDG的一个成员。

如果要求对该消息的确认，这个确认就由所寻呼的一个（或多个）远端单元10，20使用分给寻呼数据组的信道被发出。图6画出了该信道上的确认信号。然后，每一个被寻呼的远端单元都暂时地把自己分配到SDG，返回到控制信道，并等待到SDG的一个信道分配。

虽然，图6中没有说明各单元之间的更进一步的事务活动，但会如前所述那样继续运行下去。例如，根据寻呼消息中所包含的指令的性质，主计算机调制-解调器22或被寻呼单元的远端调制-解调器12，22现在可以使用如上面所述的用于PDG的过程来为SDG请求一个信道。

一旦寻呼信道上主机到远端的事务处理结束，主计算机调制-解调器42保持到其无线电单元40的DGS信号仍然有效以在SDG中开始一个呼叫或监视SDG中的一个可能的呼叫。

远端到远端（remote-to-remote）的通信也是可能的。图与另一个远端单元建立会话的一个远端单元临时地把自己“装扮（“disguises”）成主端并发出寻呼。中继基础结构区分不出远端单元和主端，只是在出站信道上转发它在入站信道上接收的一切消息。

总起来说，为混合的数据的话音的应用提出了一种新的中继信道接入过程。下面是这种安排的优点如下：单个数据组用于远端单元和主计算机之间的数据会话;采用这种方式，当希望同时进行多个会话的情况下，主计算机44不必使每一个有效的会话都有一个无线电单元;主计算机44或远地终端都不需要向无线电单元传送它想要呼叫的用户的任何ID信息;在会话信道上，仅那些涉及到与主计算机44会话的远端单元在会议信道上是有效的，而所有其它无线电单元可以自由地与任何其它用户进行话音通信;提供了寻呼消息信道用于主计算机44向远端单元发送简短消息，而对无线电单元的主要话音业务影响最小。

Claims (6)

1、一个中继无线电系统，包括：

一台主计算机(44)和相连的无线电单元(40)；

多个带有相连的无线电单元(14，24)的远端单元(10，20)；

一个中继控制器(30)，它具有发送信道许可命令和通话组指示，用于把信道分配给一个无线电单元的通话组的装置(31)，以及

在每一个远端无线电单元中的用于响应被发射到该无线电单元所属的通话组的信道许可命令的装置(204)，

其中，每一个无线电台被默认为一个导呼组的成员，并接收由主无线电单元在一个寻呼组信道上发送的消息，以及

为了传输数据，每一个无线电单元临时地把自己分配到一个会话数据组，使得在由中继控制器许可的会话数据组信道上的传输时，该无线电单元设置成响应那个信道许可命令，调谐到一个会话数据组，执行多址接入争用过程以接入那个信道，并开始在那个信道上与主计算机进行数据交换。

2、操作包括主计算机（44）和相连的无线电单元（40），多个带有相联接的无线电单元（14，24）的远端单元（10，20）以及一个中继控制器（30）的一个中继无线电系统的方法，包括下述步骤：

在中继控制器（30）中：

发送信道许可命令和通话组指示，以便把一个信道分配给一个无线电台的通话组，以及

在远端无线电单元（10）;

在本电台上，使远端无线电单元（14）在默认情况下把它自己分配到一个寻呼组并接收寻呼信道上的信息，

接收开始进行数据传输的指令（DGS）并暂时把它自己分配到一个会话数据组，

接收来自中继控制器的会话数据组信道许可命令，

通过调谐到会话数据组信道对信通许可命令进行响应，

执行多址接入争用过程以便接入那个信道，以及

在那个信道上开始与主计算机（44）的数据交换。

3、根据权利要求2的方法，其中，多址接入争用过程包括监视其他用户用于数据传输的信道，当监视到信道空闲时接入那个信道。

4、一种连接到中继无线电单元（14，24，40）上的中继无线电数据调制-解调器（12，22，42），包括：

从数据终端（10，20，44）接收命令和数据的第一个端口（11，21，43）和用于发送命令和向中继无线电单元（14，24，20）提供数据的第二个端口（13，23，41），

从第一个端口接收命令以开始数据传输的第一装置（200），

响应第一装置的第二装置（210），以便向第二端口提供让该中继无线电单元把自己分配到一个会话数据组的命令，

从第二端口接收一个信道已被许可给一个会话组的指示的第三装置（208），以及

响应第三装置以便把数据从第一端口发送到第二端口的传输装置（201）。

5、根据权利要求4的调制-解调器，其中，第一装置（200）被用于从第二端口接收会话结束命令，第二装置（210）响应所述第一装置接收的会话结束命令，向第二个端口提供一个让中继无线电单元停止将它自己分配到会话数据组和把它自己分配给寻呼数据组的命令。

6、根据权利要求5的一种调制-解调器，与连接到第二个端口的中继无线电单元（14，24，40）相结合使用，其中，中继无线单元包括：

用于接收信道许可命令和相联的分组指示信息的收发信机装置（206），

被连接到收发信机装置的信道选择装置（204），它响应所接收到的信道许可命令以选择信道，以及

被连接到收发信机装置和信道选择装置的调谐装置（205），用于控制发收发信机装置以调谐到被信道选择装置所选定的信道上，

在其中，信道选择装置被连接到该调制-解调器的第二端口，以便响应第二装置，使中继无线电单元对具有相联系的会话组指示的信道许可命令作出响应。

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