CN1209941C - 无线通信的寻呼装置 - Google Patents

Abstract

动态地建立与无线终端相联系的寻呼区。第一基站给无线终端传递全部基站的列表，这些基站是第一基站已知的并在第一基站的规定数目越区切换内。无线终端利用这个列表确定它自己的“个人”寻呼区。无线终端从睡眠状态中出现时，它监听有最佳信号的基站，并把其标识符与它个人寻呼区中的基站列表进行对照。若有最佳信号的基站是在这个列表中，则那个基站会自动地给无线终端广播任何的寻呼消息。

Description

无线通信的寻呼装置

本发明涉及无线通信技术，具体涉及有效寻呼无线终端的系统。

当无线终端在一段时间内预期不会处在它的激活通信状态(例如，呼叫)时，现有技术无线系统采用一种称之为睡眠技术，它与称之为寻呼技术相结合以保存资源(例如，功率和/或带宽)。往往，确定无线终端预期不会处在它的激活通信状态是它先前激活性的函数，例如，无线终端在规定的时间周期内一直没有进行有效的通信。当无线终端在一段时间内预期不会处在它的激活通信状态时，它进入到“睡眠”方式，这是一种无线终端中的接收机和发射机都消耗很少功率的方式。例如，在某些系统中，接收机和发射机在这个睡眠时间内都被关断电源。

给进入睡眠之前的无线终端指定一个专用的寻呼信道和时间。寻呼信道至少是一个逻辑信道，虽然它可以是一个物理信道，利用该信道传送寻呼，即，寻呼消息。在指定的时间，无线终端“睡醒”，调谐它的接收机到指定的寻呼信道，并监听是否有给它的寻呼消息，这个寻呼消息可能只是传输无线终端的标识符。若有一个寻呼消息，但该寻呼消息不包含传送给无线终端的完整消息，则该无线终端可以调谐到这样一个信道，该信道可能是无线终端事先已知的，或可能是作为部分的寻呼消息所规定的，并引导适合的信息交换以接收这个消息。

虽然移动终端可能处在睡眠方式，但是它们可以运动。因此，它们的位置可能改变成这样一个位置，可以从一个基站得到更好的信号，这个基站不是进入睡眠方式之前与其通信的基站。在改变基站时，可以预期移动终端引导一次“越区切换”，从而与新的基站进行联系，并安排它服务于无线终端。然而，这种越区切换是耗费功率的，利用了不然可用于传输数据业务的系统资源。为了避免这些代价，现有技术系统已确定“寻呼区”，睡眠方式的无线终端在该寻呼区不需要引导越区切换。代替的是，寻呼区内的所有基站广播寻呼无线终端的一些消息。于是，无线终端只需要调谐它的接收机到该寻呼区内有最佳信号的基站。中央控制器跟踪每个无线终端所在的寻呼区。

现有技术基站还广播它们所归属的寻呼区标识。当移动终端离开寻呼区时，通过察觉到它现在接收的寻呼区标识不同于以前接收的寻呼区标识，移动终端检测到它已经离开了原先的寻呼区。然后，它引导越区切换到有最佳通信信号的基站，并安排加入到新的寻呼区。于是，中央控制器路由无线终端的未来消息到它的新寻呼区。

不利的是，现有技术无线系统需要事先知道寻呼区地图。通常，这种信息有很高的成本，因为它是在构造网络之前的系统工程设计或规划期间被开发的。不利的还有，由于固定的寻呼区边界，给定寻呼区边缘上的基站被寻呼方式无线终端的越区切换严重加载，因此，减小了它们正常的数据业务容量。

我们认识到，利用动态的无线终端基寻呼区分配，可以大大降低无线系统的成本和增加它们的性能。在已知网络结构时，虽然可以利用本发明的技术进一步降低成本，最好还是利用无线终端控制的越区切换过程，由此至少可以发现和更新作为一个寻呼区的部分“地图(map)”，即，各个相邻基站的图形(pattern)。在我们共同申请的美国专利申请序列No.(Davies-Vanderveen 1-5)中公开这样一种自发现网络装置，把它合并在此作为参考。在这个装置中，每个相邻基站至少进行一次越区切换以发现它齐全的局部地图。一旦知道网络结构的地图，按照本发明的一个方面，可以动态地建立与无线终端的初始基站相联系的寻呼区。有利的是，因为没有固定的寻呼区边界，寻呼越区切换可以相对均匀地分布到各个基站，因此，避免了与固定寻呼区边界相联系的基站负载问题。

更具体地说，作为部分的越区切换过程，无线终端把前一个基站的标识告诉它正在越区切换呼叫到的新基站，从这前一个基站越区切换控制操作。若新的基站没有前一个基站的合法记录，则它与这前一个基站形成信任关系，并为它建立一个记录，因此，识别它为近邻的基站。此外，这两个基站互相交换它们已知的其他基站列表，最好是有这样的约束，这些其他基站必须是在规定数目越区切换内，少一个提供列表的基站。例如，两个越区切换之间距离的意思是，在从基站A行进到基站C时，无线终端从A越区切换到B，再从B越区切换到C，因此，完成总数为2的越区切换。因此，接收列表的基站知道接收基站的规定数目越区切换内的全部基站，提供列表的基站知道这个接收基站。

当无线终端在接通电源之后首先开始它的会话时，它形成与它的第一基站的连接。然后，这个基站给无线终端传递全部基站的列表，这些基站是第一基站已知的并在第一基站的规定数目越区切换内。于是，无线终端利用这个列表确定它自己的“个人”寻呼区。因此，不严格地说，规定数目相当于以越区切换为单位量度的无线终端个人寻呼区的寻呼区半径。每次无线终端从睡眠状态中出现时，该无线终端监听有最佳通信信号的基站，并把其标识符与它个人寻呼区中的基站列表进行对照。若有最佳通信信号的基站是在这个列表中，则无线终端知道，有最佳通信信号的基站会自动地广播给它的任何寻呼消息。若该基站不在这个列表中，则无线终端必须引导越区切换到这个基站，所以，它从这个基站得到以那个基站为中心的新个人寻呼区。请注意，这些越区切换是无规则地分布到整个系统，因为无线终端在无线通信覆盖区内的运动是无规则的，所以，它们开始的会话初始位置也是无规则的。

最近与无线终端进行越区切换的基站，或者越区切换尚未完成，与无线终端开始会话的基站，作为该无线终端的寻呼代理。起源于网络中某处递交给无线终端的消息被转发到寻呼代理。然后，寻呼代理指令它规定数目越区切换内的所有已知基站寻呼该无线终端。在收听到寻呼消息之后，无线终端与有最佳通信信号的基站进行连接。有最佳通信信号的基站通知寻呼代理，它已经与无线终端建立了连接，而无线终端离开了寻呼方式，它变成激活的无线终端。

在这些附图中：

图1表示按照本发明原理的典型网络装置；和

图2以流程图形式表示按照本发明原理确定和重新确定寻呼区的典型过程。

以下仅仅描述本发明的原理。因此，本领域专业人员可以理解，他们能够设计出各式各样的装置，虽然此处没有明确地给以描述和展示，这些装置体现了本发明的原理，应当包括在它的精神和范围内。此外，此处陈述的所有例子和条件语言主要是为了教育的目的，帮助读者理解本发明的原理和本发明者开发该技术提出的概念，所以，不应该局限于这些具体说明的例子和语言。此外，此处陈述本发明原理，特征，和实施例的所有说明以及特定的例子应当包含结构和功能两个方面的内容。而且，这些内容应当包括当前已知的和未来开发的，即，完成相同功能而开发的各种单元，它们与结构无关。

因此，本领域专业人员可以理解，此处的方框图代表体现本发明原理的说明性电路概念。类似地，应当理解，任何的流程图，状态转变图，伪代码等代表各种过程，它们大体上可以表现在计算机可读媒体中并被计算机或处理器执行，不管此处是否明确地画出这种计算机或处理器。

图中所示的各个单元的功能，包括标记为“处理器”的功能块，可以由专用硬件以及能够执行相应软件的硬件提供。若由处理器提供，则这些功能可以由单个专用处理器，单个共享处理器，或多个单独的处理提供，其中一些处理器可以被共享。此外，明确使用的术语“处理器”或“控制器”不应当解释成专指能够执行软件的硬件，可以暗示地包括：数字信号处理器(DSP)硬件，存储软件的只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，和非易失性存储器。还可以包括普通和/或定制的其他硬件。类似地，图中所示的开关仅仅是概念化的。它们的功能可以通过运行程序逻辑，专用逻辑，程序控制与专用逻辑的相互作用，甚至是人工操作给以实现，可以通过上下文的内容更具体地明白执行者所选取的特定技术。

在权利要求书中，表示完成特定功能的任何单元应当包括完成该功能的任何方法，例如其中有：a)完成该功能的电路单元组合或b)任何形式的软件，它包括与适当电路组合的固件，微代码等，通过执行那个软件完成该功能。这个权利要求书确定的本发明是基于这样一个事实，把各种陈述的装置提供的功能进行组合，并按照权利要求书的要求把它们合并在一起。因此，本申请人把能够提供那些功能的任何装置看成是与此处描述的装置相当。

除非给以明确的规定，这些附图不是按比例画出的。

图1表示按照本发明原理的典型网络装置。图1中所示的是：a)无线终端101；b)N个基站，其中N是大于或等于2的整数，包括：基站103-1至103-N；c)N个天线105，包括：天线105-1至105-N；d)N个建筑物107，包括：建筑物107-1至107-N；e)N个小区109，包括：小区109-1至109-N；f)网络111；g)基站鉴别单元113；h)N个通信链路115，包括：通信链路115-1至115-N；i)通信链路117和121；j)安全中心119。

无线终端101能够与与多个基站通信，这些基站发射足够强度的信号，在无线终端101的当前位置处被检测和可用于通信。一旦检测到特定基站足够强度的信号，无线终端101可以与那个基站进行通信。无线终端101采用的无线链路和协议的具体类型，即，空中接口，对于本发明是不重要的，它可以是操作者所需要的任何类型，当然，无线终端101采用的无线电链路和协议必须是与基站103所采用的相同。

无线终端101可以用操作者所需的任何方法获得与多个基站的通信。例如，无线终端101可能只有一个接收机，在它没有被与当前服务于它的基站的信息交换占用时，接收机可以从其他的基站接收信号，这些其他的基站有足够强的信号到达无线终端101。或者，无线终端101可以从多个基站同时接收信号，例如，在无线终端101中采用多个并行的接收机。或者，无线终端101可以有多于一个接收机，但是，接收机的数目小于基站的数目，无线终端101在它的当前位置可以从这些基站接收足够强的信号，所以，无线终端101需要在它的至少一个接收机上完成扫描操作以得到某些基站的信号。

除了下列的不同点以外，基站103基本上是普通的基站。第一，基站103不需要连接到基站间通信的专用网。代替的是，基站103可以利用共享公用网，例如，网际协议(IP)基网络，互联网。第二，每个基站103不需要包含任何的“地图”信息。代替的是，每个基站103能够发现它所需要的部分“地图”信息。最好是，基站103是可以容易合并到狭小空间中的小型基站，例如，现有的那种基站，而不是需要专用的建筑物和场地准备。有利的是，这种小尺寸以及具有发现所需部分“地图”信息的能力，能够快速地构造新的无线通信网。此外，这种无线通信网的结构是非常灵活的，即，可以很容易地添加或去掉基站，而且，它还是容易维护的。

每个天线105耦合到各自的一个基站103。每个天线105辐射它各自的一个基站103产生的信号。由一个基站103和它各自的一个天线105构成的每个组合形成一个小区109，小区109是一个特定的覆盖区域。图1中小区109的形状并不代表实际的小区形状，它仅仅是小区的常规标记。请注意，实际的各个小区109的形状是完全独立的。

每个建筑物107提供放置一个或多个基站103的设施。此外，建筑物107还提供安装天线105的地方。例如，某些建筑物107可以是现有的房屋，在其中未使用的空间放置一个基站103，从外部固定一个天线105到该房子。

网络111提供一种途径，便于基站103之间以及基站103与基站鉴别单元113和安全中心119的通信。网络111可以是由各种子网络构成的，子网络可能是本身固有的网络。此外，各种子网络可以是不同类型的网络，且可以采用不同的协议。在本发明的一个实施例中，网络111是分组基网，例如，异步传递方式(ATM)网或IP网。

每个基站103经各自的一条通信链路115连接到网络111，通信链路115可以看成是网络111的一部分。例如，网络111或其中至少的一个子网络是IP网，一个基站103位于房屋的建筑物107内，通信链路115可以是互联网连接，例如，通过有线电视线路或光纤到街边连接，它被与其他基站通信的基站共享和被互联网浏览的房屋居住者共享。

基站鉴别单元113包含全部合法基站103的列表和一些相关的信息，例如，保密密钥和基站的标识符或地址。基站可以列出在基站鉴别单元113中的任何点。然而，一旦基站列出在基站鉴别单元113中，它才变成合法的。虽然图中只画出一个单元，实际上，基站鉴别单元113可以由几个部分组成，这些部分在地理上不必同在一处。此外，本领域一般专业人员容易地知道，为了提高可靠性和性能，基站鉴别单元113的各个部分或功能中的一些部分或全部可以是复制的。

基站鉴别单元113经通信链路117连接到网络111。当然，若基站鉴别单元113是由多于一个部分组成的或复制的，则可以认为通信链路117覆盖网络111与各个部分或复制部分之间所有必需的通信路径。

安全中心119包含被服务的全部合法无线终端的列表。此外，安全中心119包含安全信息，例如，与每个无线终端相关的鉴别询问响应对和/或加密密钥。根据需要，安全信息可以由安全中心119分布到各个基站103。无线终端可以列出在安全中心119中的任何点。然而，一旦无线终端列出在安全中心119中，它才变成合法的。虽然图中只画出一个单元，实际上，安全中心119可以由几个部分组成，这些部分在地理上不必同在一处。此外，本领域一般专业人员容易地知道，为了提高可靠性和性能，安全中心119的各个部分或功能中的一些或全部可以是复制的。

安全中心119经通信链路121连接到网络111。当然，若安全中心119是由多于一个部分组成的或复制的，则可以认为通信链路121覆盖网络111与各个部分或复制部分之间所有必需的通信路径。

利用动态的无线终端基寻呼区分配，可以大大降低无线系统的成本和增加它们的性能。在已知网络结构时，虽然可以利用本发明的技术进一步降低成本，最好还是利用无线终端控制的越区切换过程，由此至少可以发现和更新作为一个寻呼区的部分“地图”，即，各个相邻基站的图形。在我们共同申请的美国专利申请序列号No.(Davies-Vanderveen 1-5)中公开这样一种自发现网络装置，把它合并在此作为参考。在这个装置中，每个相邻基站至少进行一次越区切换以发现它齐全的局部地图。一旦知道网络结构的地图，按照本发明的一个方面，可以动态地建立与无线终端的初始基站相联系的寻呼区。为了达到这个目的，图1的网络大致按照如下的方式运行。

作为部分的越区切换过程，无线终端把前一个基站的标识告诉它正在越区切换呼叫到的新基站，从这前一个基站越区切换控制操作。若新的基站没有前一个基站的合法记录，则它与这前一个基站形成信任关系，并为它建立一个记录，因此，识别它为近邻的基站。此外，这两个基站互相交换它们已知的其他基站列表，最好是有这样的约束，这些其他基站必须是在规定数目越区切换内，少一个提供列表的基站。例如，两个越区切换之间距离的意思是，在从基站A行进到基站C时，无线终端从A越区切换到B，再从B越区切换到C，因此，完成总数为2的越区切换。因此，接收列表的基站知道接收基站的规定数目越区切换内的全部基站，提供列表的基站知道这个接收基站。

图2以流程图形式表示按照本发明原理确定和重新确定寻呼区的典型过程。当a)无线终端(例如，无线终端101)初始接通电源时；b)无线终端是在当前基站(例如，基站103-1)的基站范围内时；和c)无线终端进入寻呼方式时，因为它没有激活模式下通信的用户信息；过程在步骤201进入。若无线终端是在多于一个基站的范围内，则有最佳通信信号的基站变成当前基站。在步骤203，按照本发明的原理，当前基站(例如，基站103-1)变成无线终端的寻呼代理。接着，在步骤205，寻呼代理发送寻呼区列表给无线终端。如上所述，寻呼区列表是当前基站知道并在第一基站的规定数目越区切换内的全部基站列表。在步骤207，无线终端进入睡眠方式。

在无线终端睡眠之后的任何时间，可能有消息到达该无线终端的寻呼代理。倘若如此，在步骤209，寻呼代理指令寻呼区基站(它也包括在其中)给无线终端发射寻呼消息。在操作者规定的规定时间内，寻呼区中的每个基站重复地发射寻呼消息。

在一段时间之后，这段时间：1)可以是特定无线终端所特有的，2)可以是系统的函数，或3)可以是操作者直接规定的，在步骤211，无线终端“睡醒”，其目的是确定：a)它的当前位置，因为在它睡眠时，它可能一直在运动，和b)是否有给它的寻呼消息。为此目的，无线终端调谐到有最佳通信信号的基站。

在条件转移点213，无线终端进行测试以确定它是否正在从睡醒之后调谐到的基站接收寻呼消息。若在步骤213的测试结果是NO，表明它没有从睡醒之后调谐到的基站接收寻呼消息。则控制操作传递到步骤215，其中无线终端进行测试以确定它是否仍在步骤205中指定的寻呼区内，即，在无线终端睡眠之前的寻呼区。这是通过检查无线终端调谐到它睡醒之后的基站标识与步骤205中无线终端接收的寻呼区列表进行对照完成的。若在步骤215的测试结果是YES，表明无线终端仍然是在相同的寻呼区内，则在此时不需要采取任何行动。所以，控制操作传递回步骤207，过程按照上述继续进行。

若在步骤215的测试结果是NO，表明无线终端已经运动到以前指定的寻呼区之外，则控制操作传递到步骤217，其中无线终端进入到激活模式，即，它建立与基站(例如，基站103-2)双向通信的无线链路，无线终端睡醒之后调谐到这个基站。这个进入到激活模式的有限目的是引导越区切换到它睡醒之后调谐到的基站，这个过程是在步骤219完成的。例如，越区切换可以是熟知的移动互联网协议(IP)中完成的类型。

无线终端在它睡醒之后调谐到的基站现在变成该无线终端的当前基站。因此，当过程在步骤203中继续时，按照本发明的原理，新的当前基站变成无线终端的新寻呼代理。

请注意，若存在给无线终端的消息，则无线终端可能立即变成激活的，并直接进行到步骤225中退出以接收该消息。任意地，可以把越区切换和寻呼代理的变更通知先前的寻呼代理，即，解除它作为无线终端的寻呼代理。

若在步骤213的测试结果是YES，因为无线终端接收到寻呼消息，这表明无线终端仍然在寻呼区内。所以，控制操作传递到步骤221，其中无线终端进入到激活模式，即，它建立与基站双向通信的无线链路，无线终端睡醒之后调谐到这个基站。此后，条件转移点223进行测试以确定无线终端睡醒之后调谐到的基站是否为当前的寻呼代理。若在步骤223的测试结果是YES，则不需要采取进一步的行动，并进行到步骤225中退出，因为无线终端现在从事于响应寻呼消息所需要的通信。

若在步骤223的测试结果是NO，则控制操作传递到步骤227，其中无线终端引导越区切换到它睡醒之后调谐到的基站。无线终端睡醒之后调谐到的基站现在变成该无线终端的当前基站。然后，过程在步骤225中退出，因为无线终端现在从事于响应寻呼消息所需要的通信。

Claims (12)

1.一种在有多个基站的无线网中完成寻呼无线终端的方法，该方法包括以下步骤：

指定第一基站作为所述无线终端的第一寻呼代理；

给无线终端指定第一寻呼区，所述第一寻呼区包括：所述第一寻呼代理和在所述第一寻呼代理的规定数目的越区切换内的一些所述基站；和

当所述无线终端运动到所述第一寻呼区之外的区域时，给所述无线终端指定第二寻呼代理；当所述无线终端首先发现它是在所述第一寻呼区之外时，所述第二寻呼代理是有最佳通信信号的基站；

所述方法的特征在于

所述第二寻呼代理确定第二寻呼区，该第二寻呼区包括在所述第二寻呼代理的规定越区切换数目内的一组基站；和

其中，所述第二寻呼区的开发，以如下步骤为特征：

在所述第二寻呼代理中，从至少一个无线终端接收有关至少一个基站的信息，该至少一个无线终端可以是，但不必一定是所述第一无线终端，而该至少一个基站与所述第二寻呼代理相邻；

在所述第二寻呼代理中，从所述至少另一个无线基站接收信息，所述信息指示与所述另一个基站相邻的基站，该至少另一个无线基站可以是，但不必一定是所述第一寻呼代理；和

作为从所述至少一个无线终端和从所述至少另一个无线基站接收的所述信息的一种功能，确定在所述第二寻呼代理的规定数目的越区切换内有哪些基站。

2.按照权利要求1的方法，还包括步骤：把所述已确定的基站用作所述第二寻呼区的指示，发射到所述无线终端，所述已确定的基站是在所述第二寻呼代理的规定越区切换数目内。

3.一种为无线基站开发寻呼区的方法，包括步骤：

在所述基站中，从至少一个无线终端，接收有关至少一个与所述基站相邻的基站的信息；

在所述基站中，从至少另一个无线基站的信息中，接收指示与所述另一个基站相邻的基站的信息；和

作为从所述至少一个无线终端和从所述至少另一个无线基站接收的所述信息的功能，确定在所述基站的规定越区切换数目内有哪些基站。

4.按照权利要求3的方法，还包括步骤：把所述已确定的基站用作一个寻呼区的指示，发射到无线终端，所述已确定的基站是在所述基站的规定数目的越区切换内。

5.按照权利要求3的方法，还包括步骤：从所述基站把所述已确定的基站用作一个寻呼区的指示，发射到无线终端，所述已确定的基站是在所述基站的规定数目的越区切换内。

6.按照权利要求3的方法，还包括步骤：把所述已确定的基站用作一个寻呼区的列表，发射到无线终端。

7.一种在有多个无线基站的无线网中与无线终端连接的方法，该方法包括以下步骤：

当所述无线终端被作为寻呼代理的第一基站服务时，从第一基站接收第一寻呼区的指示；

当所述无线终端在此之后被作为寻呼代理的第二基站服务时，接收第二寻呼区的指示；和

当所述无线终端在此之后仍被作为寻呼代理的所述第一基站服务时，从所述第一基站接收第三寻呼区的指示；

其中所述第一寻呼区和第三寻呼区是不同的，因为在所述指定所述第一寻呼区的时间，所述第一基站的规定数目的越区切换内的基站数目，不同于在所述指定所述第三寻呼区的时间，所述第一基站的规定数目的越区切换内的基站数目。

8.按照权利要求7的方法，其中所述无线终端，在所述指定所述第一寻呼区的时间，到指定所述第二寻呼区的时间之间，至少有部分时间为睡眠方式。

9.按照权利要求7的方法，其中所述无线终端，在所述指定所述第二寻呼区的时间，到指定所述第三寻呼区的时间之间，至少有部分时间为睡眠方式。

10.一种在有多个无线基站的无线网中与无线终端连接的方法，该方法包括以下步骤：

当所述无线终端被作为寻呼代理的第一基站服务时，从第一基站接收第一寻呼区的指示；

当所述无线终端在此之后被作为寻呼代理的第二基站服务时，接收第二寻呼区的指示；和

当所述无线终端在此之后仍被作为寻呼代理的所述第一基站服务时，从所述第一基站接收第三寻呼区的指示；

其中所述第一寻呼区和第三寻呼区是不同的，因为在所述指定所述第一寻呼区的时间，到指定所述第三寻呼区的时间之间，所述第一基站被重新定位。

11.按照权利要求10的方法，其中所述无线终端，在所述指定所述第一寻呼区的时间，到指定所述第二寻呼区的时间之间，至少有部分时间为睡眠方式。

12.按照权利要求10的方法，其中所述无线终端，在所述指定所述第二寻呼区的时间，到指定所述第三寻呼区的时间之间，至少有部分时间为睡眠方式。

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