CN1119059C - 从寻呼和始发信号中导出一个随机参考号码的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用来从一个寻呼信号中推导一个随机参考值的一个方法和相关的装置，该寻呼信号是在一个无线电话通信系统，例如一个卫星蜂窝通信系统，的一个网络站和一个用户终端间发射的。当要开始通信时，由一个网络站向一个用户终端发射一个寻呼信号。当用户终端检测到该寻呼信号时，从寻呼信号的一部分中推导出一个随机参考值，并根据该随机参考值，产生一个应答信号并发射给网络站。当网络站接收到应答信号时，它将其与一个期望应答值比较以认证该用户终端。

Description

从寻呼和始发信号中导出一个 随机参考号码的装置和方法

技术领域

本发明大概关于诸如一个地面蜂窝通信系统或一个卫星蜂窝通信系统的无线电话通信系统。更具体地，关于用来从一个寻呼和始发通信信号中导出一个随机参考号码的电路和方法，该寻呼和始发信号用于认证一个基站或网络站同一个移动电台之间的通信。在基站请求该认证，以便唯一地将一个在一个确认信道上被转播的用户识别为一个被寻呼的用户。由于用户在基站的服务区域内是地理上分散的，所以用户终端对由基站发送的寻呼的确认可能不出现在同一逻辑序列中，从而也不在同一认证请求中。

背景技术描述

一个通信系统是由，最简单地，由一个通信信道互联的一个发射机和一个接收机组成的。该通信系统至少可用于发射具有信息内容的，在发射机内生成或加到发射机上的通信信号。通信信号在通信信道上被发射给接收机。接收机用于接收被发射的通信信号并重新生成通信信号的信息内容。

一个无线通信系统是这样一个通信系统，其中通信信道是由电磁频谱的一个或多个频带形成的。一个能在无线通信系统中工作的发射机生成一个通信信号，该信号具有允许其在通信信道上被发射的特性，可以工作于无线通信系统中的接收机被用于接收在通信信道上发射的通信信号。

一个无线通信系统的优点是，它不需要一个固定的，硬件实现的连接来形成发射机和接收机之间的通信信道。可以在远距离的发射机和接收机之间实现通信，而不需要在它们之间形成硬件实现的或其它固定的连接。

蜂窝通信系统是无线通信系统的一类。当蜂窝通信系统的基础结构，以下称为网络，被安装在一个地理区域中时，若该蜂窝网络的用户位于被该系统所包围的地理区域中的任何位置，则他通常能够在系统中进行电话通信。

蜂窝通信网络至少已被遍布安装在许多世界人口中心的重要部分。当由这样的蜂窝网络形成的蜂窝系统的大量用户位于被这样的蜂窝网络所包围的区域中时，他们可以进行电话通信。

不过，在一些地区，地面蜂窝通信网络可能没被安装或是经济上不可行的。对于已被安装的地面通信网络，有些可能是按不同标准构造的。在一个蜂窝通信系统中可操作的用户在其它蜂窝通信系统中可能不能操作。

因此，即使在一个已安装了蜂窝通信网络的系统中，如果用户试图使用被制造为只能在另一个蜂窝电信网络中操作的一个用户终端，则用户无法借助于该蜂窝通信网络进行通信。

卫星蜂窝通信系统已被提出，当它被实现时，能够允许用户在位于几乎任何位置时，利用一个在那里可操作的用户终端，借助于卫星蜂窝通信系统进行电话通信。通过在一个卫星收发机和用户终端之间发射下行链路信号和上行链路信号，可以进行用户终端和卫星收发机间的电话通信。通过在卫星收发机和地面站之间实现附加通信链路，用户终端的用户应能借助于地面站和卫星收发机，同其它用户进行电话通信。

在卫星和地面蜂窝通信系统中，当要对一个用户终端通话时，卫星系统中的一个网络站，或地面蜂窝系统中的一个基站，向用户终端发射一个寻呼信号。该寻呼信号包括用户终端的设备标识和一个随机参考号数。

一旦接收到寻呼信号，用户根据随机参考号向基/网络站发送一个应答信号。以类似方式，基/网络站生成同样的应答信号并将其与用户终端应答信号比较。这些信号必须大体相关，以便基/网络端唯一地标识或认证用户终端。类似地，在卫星和地面蜂窝通信系统中，当一个用户终端始发一个呼叫时，从用户终端向基/网络站发送一个接入请求信号。典型地，该接入请求信号包括一个呼叫建立原因，拨号信息，和一个随机参考号。

一旦接收到接入请求信号，基/网络站根据随机参考号向用户终端发送一个应答信号。用户终端生成同样的应答信号，并将其与基/网络站应答信号比较。这些信号必须大体相关以进行呼叫建立。

由于通信系统是以这样的方式发展的，即它试图最小化在基/网络站和用户终端之间通信所需的带宽，所以在正向及反向信道上用于在基/网络站和用户终端之间通信的可用带宽常常是有限的。

当被发射的寻呼数据或接入请求数据超过了可用的有限带宽时，有限带宽将阻止用户终端和基/网络站间的满足要求的寻呼通信或接入请求通信，从而阻止了适当的通信。

接入请求信号所遇到的另一个问题的出现如前面所述，典型地，在始发一个呼叫时由用户终端向基/网络站发射的接入请求信号包括一个呼叫建立原因，拨号号码信息和一个随机参考号。用于随机参考号数的信息的位数从两位到五位不同。

一般，用于出现最频繁或高优先权的呼叫，如始发呼叫或紧急呼叫，的随机参考号是五位。使用五位来减少两个电话具有同一随机参考号的可能性。相反，对出现频率最低的呼叫类型使用两位。

由于上述问题，所需要的是这样一种方式，即通过它，可以减小要被在一个基/网络站和一个用户终端之间发射的呼叫和接入请求信号的大小，以保证信号适合一个有限的带宽。还需要一个有固定长度和固定格式的接入请求信号。

本发明是借助于与按照一个无线电话通信系统(例如一个卫星或地面蜂窝通信系统)的通信有关的这一背景信息改进的。

发明概要

本发明通过提供一个装置和一个方法，来从一个寻呼或接入请求信号的某些部分中导出一个用于认证应答信号的随机参考号，并通过最优化信道的带宽要求，来克服前面所述问题及现有技术的其它缺点和不足之处。

在本发明的一个实施例中，不要求随机参考号作为寻呼信号或接入请求信号的一组附加比特被发送。

从中导出应答信号以认证一个用户终端和网络站的寻呼信号和接入请求信号的发射是最小化的。

一个网络站发射一个寻呼信号，以呼叫一个用户终端，使其启动一个输入呼叫。当用户终端接收到寻呼信号时，从该寻呼信号的一部分中导出一个随机参考号，然后，响应于该随机参考号的一个应答信号被发射回网络站。

当网络站接收到应答信号时，将其与一个期望应答信号进行比较，若在应答信号和期望信号之间存在某种程度的相关性，则确定认证且通信继续。

一个用户电台向一个网络站发射一个固定长度的接入请求信号，以始发一个呼叫。当网络站接收到接入请求信号时，从该接入请求信号的一部分中导出一个随机参考号。然后，一个对随机参考号响应的应答信号被发射回用户终端。

当用户终端收到应答信号时，将其与一个期望应答信号比较，若在应答信号和期望信号间存在某种程度的相关，则确定认证且通信继续。

附图简述

借助于以下具体描述及附图，可以得到有关本发明方法和设备的更全面的理解：

图1示出了体现本发明的一个实施例的电路和方法的卫星蜂窝通信系统的方块图。

图2是本发明实施例的工作期间使用的一个寻呼信号中包含的信息的一个图形。

图3是在本发明实施例的工作期间使用的一个接入请求信号中包含的信息的一个图形。

图4更详细地说明了图1所示通信系统的诸部分。

图5是一个说明本发明的一个实施例的第一个操作方法的方法步骤的流程图；及

图6是一个说明本发明的一个实施例的第二个操作方法的方法步骤的流程图。

详细描述

首先参照图1，一个卫星蜂窝通信系统，概括地表示为10，包含本发明的一个实施例的电路和相应的方法。首先应该指出的是，尽管通信系统10被举例为一个卫星蜂窝通信系统，可以想到本发明可在其它通信系统例如一个地面蜂窝通信系统或其它无线电话通信系统中类似地实现。例如，正如本技术专业人士可以体会的，通过适当地用地面基站代替一个卫星蜂窝通信系统的某卫星收发机，可以形成一个地面蜂窝通信系统。

通信系统10包括一个陆地地球站12，它被连接到一个无线电话网上，此处由线14代表。陆地地球站12包括收发机电路，特别用来与卫星收发机16收发通信信号。

卫星收发机16不仅能同陆地地球站12收发通信信号，而且能同其它陆地设备，例如网络控制中心18的收发机电路收发通信信号。收发机16主要用来向网络控制中心18中继转播在陆地地球站21生成的信号或反之。收发机最好能够在任何频道上接收信号并在另一频道上转播该信号。

然后，网络控制中心18的收发机电路能够与其它卫星收发机，例如收发机22收发通信信号。收发机22，类似于收发机16，能够同包括例如一个用户终端24的陆地收发机收发通信信号。设备12，16，18和22的收发机电路都包括多个收发单元，以允许大量通信站间的同时通信。

按照一个卫星蜂窝通信系统(例如图1所示系统10)进行的通信，允许一个用户终端的一个用户，例如用户终端24，在任何位置与世界上大部分地区进行电话通信。

只要用户终端24的用户位于允许同一个卫星收发机，例如收发机16和22之一，发送和接收通信信号的地方，则用户能够同另一用户终端的用户或同一个常规无线网络的电话设备进行通信。

由于卫星蜂窝通信系统几乎覆盖全球范围，所以用户终端24的用户不需关心用户终端与一个局部蜂窝系统的兼容性。用户还可以在一个除卫星蜂窝系统之外，没有一个已安装的蜂窝或无线电话网络的区域内进行电话通信。

例如，当陆地地球站12(即一个连接到那里的电话设备)向用户终端始发一个呼叫时，通过收发机16向网络控制中心18提供该始发的一个表示。网络控制中心产生包含寻呼信号的控制信号，它们是通过收发机22提供给终端24的。一旦呼叫建立成功完成，通过收发机22规定陆地地球站和用户终端间的语音信道以允许陆地地球站和用户终端间的双路通信。

现在将描述系统10的总的操作。当要对一个用户终端发出一个呼叫时，首先必须向用户终端发送监测和控制信号。发送这类信号来，例如，通知输入呼叫的用户终端，并使用户终端调谐以收发根据该呼叫的通信信号。发射到用户终端的监测和控制信号包括一个寻呼信号，它使用户终端留心输入呼叫。在接收到来自LES的一个请求后，网络控制中心启动寻呼信号的发射，它被发射给收发机22并依次被发射给用户终端24。

网络控制中心18包括类似于图4所示的收发机电路，并包括一个发射机414，接收机412，它们都被连接到一个控制机416上。控制机416用于形成并引发发射机414对收发机22所做的寻呼信号的发射。

一旦收发机接收了由网络控制中心18产生的寻呼信号，收发机向用户终端24发射寻呼信号。

若用户终端24检测到发射给它的寻呼信号。则终端24生成并向收发机22发射回一个应答信号。然后，收发机22向网络控制中心18发射要被其中的接收器接收的应答信号。

网络控制中心18的控制机确定接收的信号是否与一个期望应答信号相匹配。若是，则认证该用户终端24且对用户终端24的呼叫安排被允许继续。

类似地，当从用户终端24始发一个呼叫时，用户终端24开始发射一个接入请求信号，并将其发射到收发机，又再将其发射到网络控制中心18。

若网络控制中心18检测到被发送到那里的接入请求信号，则网络控制中心18生成一个应答信号，发射回收发机22。然后，收发机22向用户终端24发射应答信号。

用户终端24确定接收的信号是否与一个期望应答信号相匹配。若是，则用户终端24被认证且从用户终端24始发的呼叫被允许继续。

现参照图2，这里是一个方块图200，描述了本发明使用的包含在一个寻呼信号中的信息的例子。如前面所述，寻呼信号是在通信系统10的工作期间被发射的，以寻呼一个用户终端。

在图200中示出的寻呼信号包括一个用户终端标识码210。标识码具有一个唯一地识别一个用户终端的值，例如图1所示用户终端24，的值。标识210可以如在ASEAN(东南亚地区协会)蜂窝卫星(ACES)系统中定义的那样由一个暂时移动用户标识(TMSI)值或一个国际移动用户标识(IMSI)值形成。不过，应该认识到，在本发明范围内，其中可以使用其它类型的标识。当一个用户终端接收到一个寻呼信号时，标识210的值识别被寻呼的用户终端。

在图200中示出的寻呼信号还包括代码位212，此处为常规的循环冗余码(CRC)位。寻呼信号还包括用于其它目的的标志位。在过去被用于生成应答信号的一个随机参考号，即没有被包含在寻呼信号中，也不由基站或网络站发射。还有，在本发明中，为适当的用户终端形成适当的应答信号所需的随机参考值是从寻呼信号的标识符210中导出的。

建立一个对于基站或网络端和用户终端来说都是已知的算法，以便从标识210中导出随机参考号数。例如，若标记是7位数，算法可能取第1，4，6和7位，并将这些值发射回基站或网络站。另一个例子，可能包括从标识符号中取选定数量的比特并在预定函数中利用这些比特产生一个随机参考号，从而计算一个CRC并发射所生成的奇偶检验位。

基站或网络站，使用与适当的用户终端同样的算法，导出期望的随机参考值并将该期望随机参考值与从用户终端发射的随机参考号比较。若两者大体匹配，则得到认证且通信继续。在以下，将参考图5对其做更详细的介绍。

现参照图3，示出了一个方块图300，用以说明本发明在ACES系统中使用的包含在一个接入请求信号中的信息。如前面所述，当一个用户终端始发一个呼叫时，从用户终端向基站或网络站发射接入请求信号。

图300中说明的接入请求信号包括呼叫建立原因信息310和拨号信息312。尽管未示出，但可以认识到，类似于图2所示，接入请求信号还可以包括CRC和标志信息。

通常，呼叫建立原因信息310被用于识别被始发呼叫的类型，例如一个紧急呼叫。于是，供它使用的位数将依赖于所用呼叫建立的数量。例如，若有多达16种呼叫建立，则有4位就够了。其它的呼叫类型对那些本技术的专业人士来说是已知的。

拨号信息312一般包括代表被呼叫方的拨号号码的信息的数字比特。一个过去被基站或网络站用于生成应答信号的随机参考号，未被包含在呼叫接入信号中，也没在其它时间被用户终端发射。进一步，在本发明中，基站或网络站用来形成要被发射给用户终端的适当的应答信号所需要的随机参考号是从呼叫接入信号的拨号信息312中导出的。

类似于以上对寻呼信号所描述的那样，建立一个对于用户终端和基站或网络站来说都已知的算法，以从拨号信息中导出随机参考号数。例如，若拨号信息包含24二进制位，算法可取第11，14，16和21位并将这些位发射回用户终端。另一个例子，可以包括从拨号信息中取选定数量的位并在预定函数中利用这些位生成一个随机参考号。

用户终端使用与基站或网络站相同的算法，导出期望随机参考值并将该期望随机参考值与从基站或网络站发射的随机参考号比较。若两者大体匹配，则达到认证且通信继续。以下将借助图6对此做更详细的介绍。

现参照图4，这里示出了一个更详细的通信电台410的图形，例如类似于图1所示的网络控制中心1 8或用户终端24。如所描述的，通信电台410包括一个接收机412和一个发送机414，它们都被连接到控制接收机412和发送机414的操作的控制机416上。

将通信电台410参考为用户终端24，当向用户终端发出一个呼叫时，接收机412用来接收一个信号418，例如一个从网络控制中心18发射到用户终端24去的一个寻呼信号。一旦接收到该信号，则按需要对该信号解调，解码和解扰。然后，从呼叫信号的一部分中导出一个随机参考号数。

根据该随机参考号数的值，控制机416使发射机414发射一个应答信号，如前面所述，当该应答信号被网络控制中心18接收时，它与一个期望应答信号比较，用来认证。

当用户终端24始发一个呼叫时，控制机416使发射机414发射一个呼叫请求信号。且如前面所述，呼叫请求信号被网络控制中心18接收。然后，一个应答信号被发送回用户终端24，用来认证。

现参照图5，这里示出了一个流程图510，描述了一个使用一个寻呼信号的本发明的一个实施例的方法。该寻呼信号来自类似于图1所示的通信系统中的一个网络控制中心。首先，如块512所表示的，发射一个寻呼信号。然后，如由判定块514所表示的，判断是否已接收到寻呼信号。若没有，则执行否分支，重复执行判定块514。

若在判定块514中判定已接收到寻呼信号，则执行是分支，到块516，从寻呼信号的一部分导出随机参考号数。

然后，如块518所表示的，生成一个响应于随机参考号的应答信号，一旦形成了应答信号，则该应答信号如块520所表示的那样被发射。

如块524所表示的，从始发寻呼信号中导出一个期望应答信号。

然后，如判定块522所表示的，判断是否接收了应答信号。若没有，则执行否分支，重复执行判定块522。

若判定已接收了应答信号，则执行是分支，到判定块526，判定所接收应答信号是否与期望应答信号相匹配。若不，则执行否分支且不允许通信继续。若所接收应答信号被确定为与所期望应答信号相匹配，则执行是分支到块528，且允许通信继续。

块530包含块514，516，518和520，且描述了在用户终端24执行的那些方法步骤，而块530以外的块在网络控制中心18中执行。

现参照图6，这里示出了一个流程图610，它描述了使用一个接入请求信号的本发明的一个实施例的一个方法，该接入请求信号是由类似于图1所示通信系统中的一个用户终端发射的。首先，如在块612中所表示的，发射接入请求信号。然后，如由判定块614所表示的，判断是否已接收了接入请求信号。若没有，则执行否分支，重复执行判定块614。

若在判定块614中断定已接收了一个接入请求信号，则执行是分支，到块616中，并从该接入请求信号的一部分导出一个随机参考号数。

然后，如由块618所表示的，生成一个响应于随机参考号数的应答信号。一旦生成了应答信号，则如块620所表示的，发射该应答信号。

如块624所表示的，在用户终端，从接入请求信号中导出一个期望应答信号。

然后，如由判定块622所表示的，判断是否接收了应答信号。若没有，则执行否分支，重复执行判定块622。

若判定应答信号已被接收，则执行一个是分支，到判定块626，并判断所接收应答信号是否与期望应答信号相匹配。若不，则执行否分支，不允许通信继续。若判定所接收应答信号与期望应答信号匹配，则执行是分支到块628，并允许通信继续。

块630包含块614，616，618和620，且描述了由网络控制中心18所执行的方法步骤，而块630以外的块发生在用户终端24。

图5和图6中所描述的方法相对于已知通信方法的一个本质区别在于，用于生成认证应答信号的随机参考号数不是同寻呼信号或接入请求信号一起被发送的，而是从这些信号中导出的。

尽管本发明的方法和设备的一个最佳实施例已在附图中举例说明，并在以上具体描述中做了阐述，但应该理解到，本发明并不局限于所述实施例，而是可以在不脱离以下权利要求所记载并限定的范围的条件下，进行大量重新安排，修改和替换。

Claims (15)

1.一种用来在至少包含一个第一无线通信站和一个第二无线通信站的通信系统中导出一个随机参考值的方法，所述方法包括以下步骤：

从第一无线通信站向第二无线通信站发射一个寻呼信号，至少寻呼信号的一部分包括识别第二无线通信站的标识信息；

根据标识信息的值，在第二无线通信电台导出随机参考值，而该标识信息组成了在所述发射步骤期间发射的一部分寻呼信号；

在第二无线通信站生成一个应答信号，该应答信号的值响应于在所述导出随机参考值的步骤中被导出的随机参考值；

从第二无线通信站向第一无线通信站发射应答信号；

将在第一无线通信站接收的应答信号的值与计算的期望值比较；且

若计算的期望值与应答信号的值充分相关，则允许继续第一无线通信站与第二无线通信站间的通信。

2.如权利要求1中所述的方法，其中：

寻呼信号包含一个数字编码信号，且其中包含有识别信息。

3.如在权利要求2中所述的方法，其中：

导出随机参考值的步骤包括从寻呼信号中提取至少识别信息的一部分的步骤。

4.如在权利要求3中所述的方法，其中：

随机参考值等于识别信息的提取部分的值。

5.如在权利要求3中所述的方法，其中：

随机参考值包含识别信息的提取部分的值的函数。

6.一种用来在至少有一个第一无线通信站和一个第二无线通信站的通信系统中导出一个随机参考值的方法，所述方法包括以下步骤：

从第一无线通信站向第二无线通信站发射一个接入信号，至少接入信号的一部分包括识别被叫用户的拨号号码的拨号号码信息，

根据在所述步骤中发射的一部分接入信号的拨号信息的值，在第二无线通信站导出随机参考值。

在第二无线通信站生成一个应答信号，该应答信号具有响应于随机参考值的值，该随机参考值是在所述推导随机参考值的步骤中导出的；

从第二无线通信电台向第一无线通信站发射应答信号；

将在第一无线通信站接收的应答信号的值与计算的期望值比较；且

若计算的期望值与应答信号的值大体相关，则允许第一无线通信站与第二无线通信站间的连续通信。

7.如在权利要求6中所述的方法，其中：

接入信号包含一个数字编码信号且其中包含拨号号码信息。

8.如在权利要求7中所述的方法，其中：

推导随机参考值的步骤包括从接入信号中提取至少一部分拨号号码信息的步骤。

9.如权利要求8中所述的方法，其中：

随机参考值等于拨号号码信息的提取部分的值。

10.如在权利要求8中所述的方法，其中：

随机参考值包括拨号号码信息的提取部分的值的函数。

11.如在权利要求6中所述的方法，其中：

接入信号包含一个数字编码信号且其中拨号号码信息包含一个固定数量的单信息元编码部分。

12.一个用来在一个通信系统中，在一个基站和一个移动电台之间推导一个随机参考值的方法，所述方法包括以下步骤：

从基站向移动电台发射一个寻呼信号，至少该寻呼信号的一部分包括标识该移动电台的识别信息；

根据识别信息(该信息形成在所述发射步骤中被发射的寻呼信号的一部分)的值，在移动电台推导认证参考值；并

在移动电台产生一个应答信号，该应答信号的值响应于在所述推导认证参考值的步骤中推导出的随机参考值。

13.如在权利要求12中所述的方法，其中：

寻呼信号包含一个数字编码信号且其中包含有识别信息。

14.一种用来在至少第一无线通信站和第二无线通信站之间建立通信的通信系统包括：

从第一无线通信站向第二无线通信站发射一个寻呼信号的装置，至少所述寻呼信号的一部分包括标识第二无线通信站的识别信息；

在第二无线通信站，根据所述识别信息的值，导出所述随机参考值的装置；以及

用来在第二无线通信站产生应答信号的装置，该应答信号具有一个与导出的随机参考值相对应的值；

用于从第二无线通信站向第一无线通信站发送应答信号的装置；

用于将在第一无线通信站接收的应答信号的值与计算出的期望值相比较的装置；以及

其中，如果计算的期望值与应答信号充分相关，则允许继续通信站间的通信。

15.一种用来在至少第一无线通信站和第二无线通信站之间建立通信的通信系统，包括：

用来从第一无线通信站向第二无线通信站发射一个接入信号的装置，至少所述接入信号的一部分包括标识被叫用户的拨号号码的拨号号码信息；

用来在第二无线通信站，根据所述拨号号码信息的值导出所述随机参考值的装置；

用于在第二无线通信站产生应答信号的装置，该应答信号具有与导出的随机参考值相对应的值；

用于从第二无线通信站向第一无线通信站发送应答信号的装置；

用于将在第一无线通信站接收的应答信号的值与计算的期望值相比较的装置；以及

其中，若计算的值与应答信号的值充分相关，则允许继续通信站间的通信。

Images