CN1238105A - 时分复用短消息确认系统和方法 - Google Patents
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Abstract
在第一RACH消息时间窗期间在随机接入信道载波频带上从多个无线电话机中传送接入请求给中央站。在第二RACH消息时间窗期间在随机接入信道载波频带上从多个无线电话机中传送短消息确认给中央站，以响应从中央站传送给多个无线电话机的短消息。优选地，第一RACH消息时间窗包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙，并且第二RACH消息时间窗包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙，从而形成RACH多帧。优选地，第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。代表根据预定短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号最好先前从中央站在短消息中传送给无线电话机，此无线电话通信信号可以从无线电话机中发送。在中央站上接收此无线电话通信信号并根据预定的短消息码进行解码，以便从而恢复短消息确认。多个无线电话机可以安排在寻呼组中，每个组具有分配给它的唯一的短消息码，并且可以在给定的RACH多帧期间传送包括此唯一短消息码的有限数量的短消息。
Description
本发明涉及通信系统和方法，特别涉及无线电话通信系统和方法。
蜂窝无线电话系统通常用于提供话音与数据通信给多个用户。例如，诸如称为AMPS、ETACS、NMT-450与NMT-900的模拟蜂窝电话系统已成功地遍及世界进行部署。最近，已引入数字蜂窝无线电话系统，诸如称为北美IS-54B与泛欧GSM系统。例如，在1993年由ArtechHouse,Norwood,MA出版的Balston等人所著的题为“Cellular RadioSystems”的一书中描述这些系统和其他系统。
图1表示现有技术中典型的地面蜂窝无线电话通信系统20，此蜂窝无线电话系统可以包括一个或多个无线电话机21，与由基站23和移动电话交换局(MTSO)25提供服务的多个网孔36进行通信。虽然在图1中仅示出三个网孔36，但一般的蜂窝网络可以包括数百个网孔、可以包括多于一个的MTSO并且可以服务数千个无线电话机。
网孔36一般用作通信系统20中的节点，从中利用服务网孔36的基站23在无线电话机21与MTSO25之间建立链路。每个网孔具有分配给它的一个或多个专用控制信道和一个或多个业务信道。该控制信道是用于发送网孔识别与寻呼信息的专用信道，该业务信道传送话音与数据信息。通过蜂窝网络20，可以在两个移动站21或在无线电话机21与陆地线路电话用户33之间实现双工无线电通信链路32。基站23的功能通常是处理网孔与移动站21之间的无线电通信。以其职能来说，基站23主要用作数据与话音信号的中继站。
如图2所示，例如在人口稀疏分布的大区域或崎岖地形往往使常规陆线电话或地面蜂窝电话基础结构在技术上或经济上不实际的区域中，卫星110可用于执行类似于常规地面无线电话系统中基站所执行的功能。卫星无线电话系统一般包括用作一个或多个地球站130与无线电话机21之间的中继站或转发器的一个或多个卫星110。卫星通过双工链路170与无线电话机21和地球站130通信，地球站可以又连列公用交换电话网140，允许卫星无线电话机之间的通信和卫星无线电话机与常规地面蜂窝无线电话机或陆线电话机之间的通信。卫星无线电话系统可以利用覆盖此系统所服务的整个区域的单个天线波束，或如所示的，可以设计此卫星，使得它产生多个最少重叠的波束150，每个波束服务此系统服务区中唯一的地理覆盖区160。卫星110与覆盖区160分别起着类似于地面蜂窝系统中基站23与网孔16的作用。
传统的模拟无线电话系统一般采用称为频分多址(FDMA)的系统来生成通信信道。如本领域技术人员所熟知的实际情况，作为调制波形的无线电话通信信号一般利用载频频谱中预定的频带进行通信。将这些离散的频带用作信道，蜂窝无线电话机通过基站或服务于此网孔的卫星与此网孔在这些信道上进行通信。例如，在美国联邦机构已分配一组进一步细分为窄频带对的UHF频谱给蜂窝通信，即称为EIA-553或IS-19B的系统。信道成对是频率双工安排的结果，在频率双工安排中每对中发送与接收频率偏移45MHz。目前，在美国有832个30KHz宽的无线电信道分配给蜂窝移动通信。
随着用户数量的增加，可用频带数量的限制呈现几个挑战。增加蜂窝无线电话系统中用户的数量要求更有效的利用有限的可用频谱，以便在保持通信质量的同时提供更多的信道。这个挑战由于在系统的网孔之间可能不是均匀地分布用户而突出。需要更多的信道，以便特别网孔在任何给定的时间处理潜在地较高的本机用户密度。例如，市区中的网孔可能可想象地一次包含数百或数千用户，易于耗尽此网孔中可用的频带数量。
因此，常规蜂窝系统采用频率复用来增加每个网孔中潜在的信道容量和增加频谱效率。频率复用包括分配频带给每个网孔，采用相同频率的网孔地理上隔开以允许不同网孔中的无线电话机同时使用同一频率而不相互干扰。通过这样做，可以由仅有几百个频带的系统为成千个用户提供服务。
可以进一步增加信道容量和频谱效率的另一个技术是时分多址(TDMA)技术，可以通过将常规FDMA系统中采用的频带细分为顺序时隙来实施TDMA系统，如图3所示。虽然频带fl-fm上的通信一般发生在包括多个时隙tl-tn的公用TDMA帧310上，如所示的，但每个频带上的通信可以根据唯一的TDMA帧发生，而时隙对于那个频带是唯一的。采用TDMA的系统示例是美国采用的双模拟/数字IS-54B标准和欧洲GSM标准，在IS-54B标准中EIA-553的每个原始频带细分为3个时隙，而在GSM标准中每个频带细分为8个时隙。在这些TDMA系统中，每个用户利用在此用户的分配时隙期间发送的数字数据子帧与基站通信。TDMA系统中的信道一般包括一个或多个频带上的一个或多个时隙。
由于永久分配TDMA时隙给无线电话机一般是低效的，所以典型的无线电话系统根据需求分配时隙以便更有效地使用此系统可用的有限载波频谱。因此，无线电话通信中重要的任务是给无线电话机提供接入系统的能力，即在此无线电话机希望与另一个无线电话机或通过PSTN与陆线电话机或常规蜂窝无线电话机通信时，分配对应话音或数据信道的时隙给此无线电话机，在无线电话机试图进行呼叫时和在无线电话机试图响应来自另一无线电话机或常规电话机的寻呼时，都遇到这个任务。
至无线电话通信系统的接入可以利用许多方式来提供。例如，可以使用轮询技术，从而中央站或基站顺序轮询用户，给每个用户以有序方式请求接入的机会而无争用。然而，由于一般无线电话系统可以具有数百(即使不是数千)用户，所以顺序轮询趋于不实际。本领域技术人员将意识到：顺序轮询这么多用户可能是极其低效的，尤其在考虑到许多用户可能完全不希望接入或在它们被轮询的特定时刻可能不希望接入时。
因此，无线电话系统一般使用随机接入技术，从而希望话音或数据信道的无线电话机随机地发送接入请求给基站或主站，中央站或基站可以通过建立通信信道(如果可用的话)至请求无线电话机来确认。用于TDMA无线电话通信系统的随机接入技术的示例是在GSM系统中使用的技术。在GSM系统中，一组公用控制信道(CCCH)由系统中的无线电话机共享并包括一个或多个随机接入信道(RACH)。
如果一个无线电话机希望接入，此无线电话机一般发送通常称为“RACH脉冲串”的随机接入信道信号，此信号一般包括此无线电话机的识别和此无线电话机希望联系的电话机的识别。如图4A所示，RACH脉冲串410一般包含几个字段，包括多个保护比特420、一系列同步比特430和一系列信息比特440。保护比特420用于阻止通信重叠出现在相邻时隙上，如下所讨论的。同步序列430由接收站用于与RACH脉冲串同步，以解码包含在信息序列440中的信息。信息序列440也可以包括许多子字段，例如用作识别来自特殊无线电话机的特定随机接入请求的“标记”的随机基准号数字段450，如图4B所示。
在GSM系统中，RACH是载波频带上的专用TDMA时隙，由无线电话机用于请求接入通信系统。无线电话机一般例如通过在由基站发送的同步信号转接之后等待预定的时间周期并随后发送RACH脉冲串来安排其RACH脉冲串的时间落入分配给此RACH的TDMA时隙内。然而，由于无线电话机常规使用公用TDMA时隙来发送RACH脉冲串，所以在由相邻无线电话机同时或几乎同时发送的接入请求之间有冲突的概率。为了解决这些冲突，基站一般采用某种形式的争用解决协议。例如，基站可以拒绝确认同时请求，如果请求无线电话机在不能建立信道之后继续希望接入，则要求此电话机再申明其请求。争用解决协议也可以使用各种预定的延迟和类似的技术来减少无线电话机卷入第一冲突之后的重复冲突中的可能性。欧洲GSM系统中使用的争用逻辑描述在1992年由M.Mouly和M.B.Pautet出版的“GSM System for Mobile Communications”的第368-72页上。虽然这些争用解决协议可以补偿接入故障，但这些协议一般通过招致附加的传输与处理开销来补偿接入故障。
除了与其他RACH脉冲串冲突之外，RACH脉冲串可能重叠其他TDMA时隙，引起使用那些时隙的信道上不适当的干扰。在请求信道之前，无线电话机可能仅仅例如通过以开环方式将其内部时间基准与基站发送的同步信号对准来大致地与基站TDMA帧同步。然而，细同步一般仅在基站确认无线电话机的接入请求之后发生，并给此无线电话机提供允许确定此无线电话机与基站之间的传播延迟的信号。利用这个信息，此无线电话机能调整其TDMA脉冲串，以阻止与相邻TDMA时隙上来自其他无线电话机的到达基站的脉冲串的冲突。
然而，请求接入的无线电话机在这样的同步之前一般遭受相对系统中的其他TDMA脉冲串的时间模糊。这是因为传播延迟随覆盖区域中的位置而变化。图5表示接近同步的并与基站在TDMA话音信道上通信的第一无线电话机和希望接入系统的远离基站的第二无线电话机之间的定时关系。由于第二无线电话机仅是大致同步，所以其内部定时可能显著地偏离基站的TDMA帧，如所示的。如果未补偿，这个时间偏斜可以例如使第二无线电话机发送的RACH脉冲串510与第一无线电话机发送的话音或数据通信在相邻时隙上具有显著的重叠520，这个重叠可以引起不希望的干扰和降低通信质量。
如图6所示，常规地面TDMA蜂窝无线电话系统可以通过一般在传送同步、话音、数据或其他信息的数据比特620前面在每个TDMA时隙中采用保护时间或保护比特610来解决此问题。保护比特插入在每个时隙中，在此期间接收单元忽略输入信号，这是因为这些输入信号可能由于重叠RACH脉冲串与其他干扰源而被破坏。由于地面无线电话系统中最大时间模糊相对TDMA帧趋于相对小，所以保证可接受的信号质量所需的保护比特的数量一般小。例如，GSM系统在每个时隙中采用大约68.25个保护比特来保证远离基站35公里的无线电话机的RACH脉冲串将不在其他TDMA时隙上引起不适当的干扰。
然而，由于由典型卫星波束覆盖的大区域和从卫星至无线电话机的大信号传播距离能一起生成比常规地面TDMA蜂窝无线电话系统中所经历的更大的时间模糊，所以对于卫星TDMA无线电话系统来说，使用保护时间或比特来阻止RACH脉冲串的重叠趋于不实际。例如，在具有大约500公里半径的覆盖区域的卫星波束中的无线电话通信信号对于位于此覆盖区域周围的无线电话机可能具有接近6毫秒的不同传播延迟，导致RACH脉冲串可比的时间模糊。由于一个典型的TDMA时间帧可能只有几十毫秒长并且具有仅几微秒的时隙长度，所以阻止干扰未同步的RACH脉冲串所需的保护比特的数量能具有接近整个TDMA帧持续时间的量级，并且远大于单个时隙。增加TDMA帧长度和时隙长度来提供足够数量的保护比特一般不是实际的选择方案，这是因为这个解决方案趋于减少通信信道的潜在信息率。
用于提供至TDMA卫星无线电话通信系统的接入的技术已建议在转让给本发明受让人的1996年4月8日提交的美国专利申请系列号08/629358中，此技术包括使用专用的RACH载波频带传送随机接入信道无线电话通信信号。如图7所示，对于使用专用的RACH载波频带的系统来说，RACH消息能在此频带上在TDMA多帧710的任一时隙720期间进行传送，并且避免如可能在诸如GSM的分时隙RACH系统中出现的与业务信道的重叠。然而，在两个无线电话机同时在RACH载波频带上发送RACH信号时，接入请求冲突仍可能发生。
由于卫星转发器和移动单元的功率限制，移动卫星通信希望由视距信号成分支配。在差的传输条件下，例如，在移动单元天线未正确进行布置或被诸如建筑物的物体阻碍时，反射波可能支配视距波，导致瑞利衰落和差的通信质量，到了此移动单元可能很难监视寻呼信道来检测输入呼叫的程度。因此，一些移动卫星系统采用增强边缘(margin)“短消息业务”(SMS)，在此SMS中提供短的高边缘字母数字消息给移动单元以表示输入呼叫。在收到此短消息之后，移动用户则可以移到更有利的结果来建立通信。一般通过的高于通常用于业务信道的功率电平发送、重复此短消息以允许在移动单元的接收机上的综合、编码以增加信噪比或其组合来获得用于此短消息的较高边缘。较高边缘SMS系统描述在转让给本申请受让人的于1996年3月29日提交的美国专利申请系列号08/626182中。
短消息通信可以是单向的，或者移动单元可以利用确认信号来响应以表示短消息的接收。一般地，在RACH载波频带上发送短消息确认信号。为了提高确认到达中央站的机会，可以利用增加的功率、比特重复与编码，即作为高边缘RACH(HMRACH)来发送确认。不幸地，使用增加的消息重复一般增加HMRACH脉冲串的数量，并因此增加随机接入信道载波频带上的脉冲串速率。所增加的脉冲串速率又能增加RACH频带上冲突的概率。例如，对于未分时隙的ALOHA随机接入方案来说，冲突概率Pcol由下式给出：
其中Tslot和TDMA帧的时隙时长，而Rburst是RACH脉冲串到达接收站的平均速率。如从上式中可看出，当速率Rburst增加时，RACH冲突的概率一般也增加。
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供用于在无线电话通信系统的随机接入信道(RACH)载波频带上传送短消息业务(SMS)消息的确认的系统和方法，减少确认与接入请求之间的冲突概率。
利用根据本发明的无线电话通信系统、无线电话机和方法提供此及其他目的、特性和优点，其中在无线电话通信系统的RACH载波频带上在第一RACH消息时间窗中传送接入请求，并在RACH载波频带上在第二RACH消息时间窗中传送短消息确认。如果此无线电话通信系统是时分多址(TDMA)无线电话通信系统，在多个TDMA控制信道多帧期间在多个载波频带上在中央站与多个无线电话机之间传送控制消息，每个TDMA控制信道多帧包括多个TDMA时隙，第一RACH消息时间窗最好包括在一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙，而第二RACH消息时间窗包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙，从而形成包括第一RACH消息时间窗与第二RACH消息时间窗的RACH多帧。最好，将时间窗隔开一个保护时间，更好的是，足以阻止接入请求与短消息确认的冲突的一个保护时间。减少的短消息确认之间冲突概率能通过发送根据预定短消息码编码的短消息确认来提供，最好扩展唯一分配给寻呼组的代码，以使一个特定的扩展码在给定的RACH多帧期间由有限数量的无线电话机使用。
具体地，根据本发明，无线电话通信系统包括中央站和多个无线电话机。短消息传送装置从中央站传送字母数字消息给多个无线电话机，接入请求传送装置在第一RACH消息时间窗期间在随机接入信道(RACH)载波频带上从多个无线电话机传送接入请求给中央站，这些接入请求代表接入此无线电话通信系统的请求。短消息确认传送装置为响应该短消息，在第二RACH消息时间窗期间在RACH载波频带上从多个无线电话机中传送短消息确认给中央站，以响应传送至无线电话机的短消息。
最好是，第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间，最好足以阻止接入请求与短消息确认冲突的一个保护时间。此系统也最好包括时分多址(TDMA)控制消息传送装置，在多个TDMA控制信道多帧期间在多个载波频带上在中央站与多个无线电话机之间传送控制消息，每个TDMA控制信道多帧包括多个时隙。接入请求传送装置最好在包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗期间传送接入请求，而短消息确认传送装置最好在包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗期间传送短消息确认。从而在RACH载波频带上提供RACH多帧，此RACH多帧包括第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗。
根据本发明的一个最佳实施例，此无线电话通信系统包括无线电话通信媒体，在此媒体上在中央站与多个无线电话机之间传送无线电话通信信号。这多个无线电话机中的每一个电话机包括短消息确认发送装置，用于在无线电话通信媒体中发送代表根据预定的短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号。中央站包括：用于从无线电话通信媒体中接收无线电话通信信号的装置和用于根据预定的短消息码解码所接收的第二无线电话通信信号以便从而恢复短消息确认的装置。短消息传送装置可以从中央站传送包括预定的短消息码的短消息给无线电话机。为了提供减少的短消息确认冲突的可能性，可以唯一地分配短消息码给寻呼组的无线电话机。短消息传送装置可以在RACH多帧期间传送包括分配给寻呼组的唯一的短消息组的短消息给寻呼组中预定数量的无线电话机，最好只传送给一个无线电话机。
根据本发明的无线电话机包括用于从中央站接收短消息的短消息接收装置和用于在第一RACH消息时间窗期间在随机接入信道(RACH)载波频带上从无线电话机中发送接入请求的接入请求发送装置，此接入请求代表接入此无线电话通信系统的请求。短消息确认发送装置响应短消息接收装置，用于在第二RACH消息时间窗期间在RACH载波频带上从无线电话机中发送短消息确认，根据在无线电话机上从中央站接收短消息发送每个短消息确认。接入请求发送装置最好在包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗期间发送接入请求。短消息确认发送装置最好在RACH载波频带上在包括RACH多帧的此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗期间发送短消息确认，此RACH多帧包括最好隔开一个保护时间的第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗。根据优选实施例，短消息确认发送装置包括用于发送代表根据预定短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号的装置，并且短消息接收装置包括用于接收包括预定短消息码的短消息的装置。
根据本发明的方法方面，在第一RACH消息时间窗期间在随机接入信道载波频带上从多个无线电话机中传送接入请求给中央站，这些接入请求代表接入无线电话系统的请求。在第二RACH消息时间窗期间在随机接入信道载波频带上从多个无线电话机中传送短消息确认给中央站，以响应从中央站传送给多个无线电话机的短消息。根据最佳方法方面，在包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗期间传送接入请求，并在包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗期间传送短消息确认，以便从而在RACH载波频带上形成RACH多帧，此RACH多帧包括第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗。优选地，第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间，最好隔开足以阻止接入请求与短消息确认冲突的一个保护时间。
根据本发明另一最佳方法方面，此无线电话通信系统包括无线电话通信媒体，在此媒体上在中央站与多个无线电话机之间传送无线电话通信信号，并且发送无线电话通信信号的步骤包括从一个无线电话机中发送无线电话通信信号的步骤，此无线电话通信信号代表根据预定短消息码编码的短消息确认，以响应短消息传送给这一个无线电话机。在中央站上接收此无线电话通信信号并根据短消息码进行解码，以便从而恢复短消息确认。此短消息码可以先前从中央站传送给这一个无线电话机。可以给这一个无线电话机是其成员的寻呼组分配唯一的短消息码，并且包括此唯一短消息码的短消息可以传送给这一个无线电话机。为了减少短消息确认之间冲突的可能性，可以在RACH多帧期间传送此唯一短消息码给此寻呼组中预定数量的无线电话机，最好传送给仅一个无线电话机。
已陈述了本发明的一些目的与优点，但从下面结合附图的详细描述中将更全面地理解其他目的与优点，其中：
图1表示根据现有技术的蜂窝无线电话通信系统；
图2表示根据现有技术的移动卫星无线电话通信系统；
图3表示根据现有技术的无线电话通信系统的载波频带上的时隙；
图4A-4B表示根据现有技术的随机接入信道(RACH)脉冲串的成分；
图5表示根据现有技术的无线电话通信系统中随机接入信道脉冲串中的时间模糊；
图6表示根据现有技术的无线电话通信系统中的TDMA帧；
图7表示根据现有技术的TDMA无线电话通信系统中用于传送接入请求RACH脉冲串的专用随机接入信道(RACH)载波频带；
图8表示根据本发明的无线电话通信系统；
图9表示根据本发明的RACH多帧实施例；
图10表示根据本发明的无线电话通信系统的优选实施例；和
图11表示根据本发明的优选方法中用于传送短消息与短消息确认的操作。
下面将结合附图更全面描述本发明，在附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形成来实施并且不应限制为本文所提出的实施例；相反地，提供这些实施例，以便此公开更详尽和完全，并且将全部表达本发明的范畴给本领域中的技术人员。在附图中，相同标号始终表示相同部件。
图8表示根据本发明的无线电话通信系统，包括中央站810和至少一个在多个载波频带上与此中央站通信的无线电话机820。也已示出的是用于从中央站810传送字母数字消息给无线电话机820的短消息传送装置830、用于从无线电话机820传送接入请求给中央站810的接入请求传送装置840和用于从无线电话机820传送短消息确认给中央站810以响应从中央站810传送给无线电话机820的短消息的短消息确认传送装置850。
如本领域技术人员所理解的，许多无线电话系统包括使短的字母数字消息能传送给此系统中的无线电话机的短消息业务(SMS)，这个业务可以以许多不同的方式来实施。例如，在GSM系统中，可以使用专用的载波频带发送短消息给无线电话机，或可选择地，一个或多个公用控制信道(CCCH)上的时隙可以用于传送短消息。因此，本领域技术人员将理解：短消息传送装置830可以使用这些和其他技术来从中央站810中传送短消息给无线电话机820。
另外，本领域技术人员将理解：短消息传送装置830可以包括用于传送无线电话通信消息的一般无线电话通信部件。例如，在卫星用作中央站810的基于卫星的系统中，短消息传送装置可以包括位于卫星上的信号处理器、发射器、天线、控制器与其他电信设备和位于无线电话机820中的天线、接收器、信号处理器、控制器与其他电设备以及自由空间通信媒体，在此媒体上传送代表短消息的无线电话通信信号。类似地，中央站810可以是通过基于卫星的转发器操作的地球站，并且短消息传送装置830可以包括地球站与卫星上的接收器、发射器、天线、信号处理器和其他通信设备。这些部件的操作是众所周知的并且在此无需具体进行讨论。本领域技术人员将认识到：一般可以利用特殊用途硬件、在通用数据处理器上运行的软件及其组合来实施短消息传送装置830。
本领域技术人员也将意识到：在诸如GSM的时分多址(TDMA)无线电话通信系统中，接入请求，即从无线电话机820发送给中央站810的用于请求接入无线电话系统800的消息在随机接入信道(RACH)载波频带上进行传送。在移动卫星系统中，RACH载波频率可以是专用的载波频带，因为来自寻求接入通信系统800的无线电话机的接入请求可能未充分与此系统同步以允许在用于话音或其他业务的载波频带的时隙期间的通信。接入请求传送装置840在RACH载波频带上从无线电话机820中传送接入请求给中央站810。接入请求传送装置840可以在RACH载波频带中作为“脉冲串”传送接入请求。本领域技术人员将理解：例如增强的边缘编码、比特重复等的附加技术也可以用于根据本发明传送接入请求。
本领域技术人员将理解：接入请求传送装置840可以包括电信部件，用于在这样的专用载波频带上传送代表接入请求的无线电话通信信号。例如，在其中卫星用作中央站810的基于卫星的系统中，接入请求传送装置840可以包括位于无线电话机820中的信号处理器、发送器、无线、控制器与其他电信设备和位于卫星中央站810上的天线、接收器、信号处理器、控制器与其他电信设备以及自由空间通信媒体，在此媒体上传送代表短消息的无线电话通信信号。类似地，中央站810可以是通过基于卫星的转发器操作的地球站，并且接入请求传送装置840可以包括位于地球站或卫星上的接收器、发送器、天线、信号处理器和其他电信设备。这些部件的操作是众所周知的并且在此无需具体进行讨论。本领域技术人员将意识到：一般可以利用特殊用途硬件、在通用数据处理器上运行的软件或其组合来实施接入请求传送装置840。
短消息确认传送装置850在RACH载波频带上在无线电话机820与中央站810之间传送短消息确认以响应从中央站810与无线电话机820中传送的短消息。本领域技术人员将理解：短消息确认传送装置850也可以采用诸如编码、比特重复与消息重复的边缘增强技术。
本领域技术人员将理解：短消息确认传送装置850可以包括电信部件，用于在这样的专用载波频带上传送代表接入请求的无线电话通信信号。例如，在卫星用作中央站810的基于卫星的系统中，短消息确认传送装置850可以包括位于无线电话机820中的信号处理器、发送器、天线、控制器与其他电信设备和位于无线电话卫星中央站810上的天线、接收器、信号处理器、控制器与其他电信设备以及自由空间通信媒体，在此媒体上传送代表短消息的无线电话通信信号。类似地，中央站810可以是通过基于卫星的转发器操作的地球站，并且短消息确认传送装置850可以包括位于地球站与卫星上的接收器、发送器、天线、信号处理器与其他电信设备。这些部件的操作是众所周知的并且在此无需具体进行讨论。本领域技术人员将意识到：一般可以利用特殊用途硬件、在通用数据处理器上运行的软件或其组合来实施短消息确认传送装置850。
图9是根据本发明的优选RACH多帧900实施例的定时图，表示用于在根据本发明的无线电话系统中传送接入请求与短消息确认的操作。为了减少接入请求与短消息确认之间冲突的概率，图8的接入请示传送装置840与短消息确认传送装置850分别在第一与第二RACH消息时间窗910、920期间在RACH载波频带上传送接入请求与短消息确认。虽然在第一与第二RACH消息时间窗910、920重叠到某种程度时仍能获得减少的冲突率，但第一与第二RACH消息时间窗910、920最好隔开保护时间930。优选地，这些保护时间具有足够的时长来阻止接入请求与短消息确认之间的冲突。阻止冲突所要求的保护时间930的长度一般取决于由特定中央站提供服务的无线电话机之间传播时间的变化。例如，在移动卫星无线电话通信系统中，在此系统中中央站是在它服务的无线电话机上面几百英里(即使不是数干英里的话)的轨道上运行的卫星，阻止冲突所需的保护时间930可能是对应位于例如此系统的点波束(spot-beam)网孔内的移动无线电话机之间信号传播时间变化的几毫秒时长的数量级。相反地，在利用相隔不远的中央站的无线电话系统中，阻止冲突所需的保护时间930可能相对小。
如图9所示，第一与第二RACH消息窗910、920表示为以包括隔开两个保护时间的第一RACH消息时间窗910与第二RACH消息时间窗920的周期循环来实施。本领域技术人员将意识到：可以与本发明一起使用其他安排。例如，用于接入请求传输的多个窗可以与循环周期中用于短消息确认的单个窗相关，或反之亦然。类似地，一个循环可以包括用于一种类型消息的偶数量的窗和用于另一种类型消息的奇数量窗。另外，虽然窗之间保护时间在图9的实施例中表示为相同的时间，但本领域技术人员将理解，可以与本发明一起使用不等的保护时间。
根据图9所示的最佳实施例，第一与第二RACH消息时间窗910、920形成与两个下行链路控制信道多帧940一致的RACH多帧900。本领域技术人员将意识到。虽然RACH多帧最好以某种形式与无线电话系统的整个TDMA帧结构同步，但一般可以形成RACH多帧900以便与下行链路控制信道多帧的任意倍数或其他多帧一致，也可以不与特定帧、多帧、超帧或其倍数一致来形成RACH多帧900、例如，可以根据特定多帧来形成RACH多帧。另外，第一和第二RACH消息时间窗910、920不必逐个循环保持固定不变。例如，可以根据网络参数动态调整窗口的时长。
根据图10所示的本发明的另一方面，从无线电话机820传送给中央站810的短消息确认根据预定短消息码进行传送，此预定短消息码可以在从中央站810传送给无线电话机820的短消息中传送给无线电话机820或例如在无线电话机820上利用预定的寻呼组或类似的识别来确定。无线电话机820最好包括：短消息确认发送装置822，用于在无线电话通信媒体1000中发送代表短消息确认的无线电话通信信号，并且中央站包括用于接收发送的无线电话通信信号的装置812和用于根据预定的短消息码解码接收的无线电话通信信号。可以提供用于从中央站810传送包括预定的短消息码的短消息给无线电话机820的装置，例如，中央站810上的在无线电话通信媒体1000中发送包括短消息的无线电话通信信号的短消息发送装置816，以及用于接收发送的短消息的短消息接收装置824。例如，可以在无线电话机820上从预定的寻呼组或类似识别中导出短消息码。至于上述的其他装置，发送与接收装置812、816、822、824和解码装置814包括诸如接收器、发送器、信号处理器、天线、控制器等的电信部件，其具体操作是众所周知的并且在此无需具体进行讨论。本领域技术人员也将理解：这些部件可以包括特殊用途硬件、在通用数据处理器上运行的软件及其组合。
上述的编码方面可以与用于改善短消息确认通信的边缘增强编码进行组合。例如，短消息码可以代表可以用于改善中央站上短消息确认接收概率的扩展序列码。优选地，短消息码唯一地分配给无线电话寻呼组，以便在特定RACH多帧期间传送特定短消息给一组中预定数量的无线电话机。优选地，此组中仅一个无线电话机将在给定的RACH多帧期间接收此码，以便在分配用于传送短消息确认的RACH消息时间窗期间发送根据此码编码的仅一个短消息确认，从而减少短消息确认之间冲突的可能性。
在图11中提供表示传送短消息及其确认的操作的流程图(方框1100)。包括预定短消息码的短消息从中央站发送(方框1110)，并在无线电话机上接收(方框820)。随后，从此无线电话机中发送代表根据此短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号(方框1130)。在中央站上接收此无线电话通信信号(方框1140)，并随后根据此短消息码进行解码以恢复短消息确认(方框1150)。本领域技术人员将认识到：可以与本发明一起使用这些基本操作的变化，诸如用于从中央站发送的短消息和从无线电话机中发送的短消息确认的附加编码、比特重复与消息重复。
在附图和说明中，已公开了本发明的典型实施例，并且虽然采用特定术语，但仅在一般和描述意义上使用这些术语，而且不是限制目的，本发明的范畴在下面权利要求书中给出。
Claims (28)
1．在包括在多个载波频带上通信的中央站与多个无线电话机的无线电话通信系统中传送接入请求与短消息确认的一种方法，此无线电话通信系统包括用于从中央站传送短消息给多个无线电话机的短消息业务(SMS)，此方法包括以下步骤：
在第一RACH消息时间窗期间在随机接入载波(RACH)频带上从多个无线电话机传送接入请求给中央站，这些接入请求代表接入此无线电话系统的请求；和
在第二RACH消息时间窗期间在RACH载波频带上从多个无线电话机传送短消息确认给中央站。
2．根据权利要求1的方法，其中此无线电话通信系统是时分多址(TDMA)无线电话通信系统，在多个TDMA控制信道多帧期间在多个载波频带上在中央站与多个无线电话机之间传送控制消息，每个TDMA控制信道多帧包括多个TDMA时隙，和：
其中传送接入请求的所述步骤包括在包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗期间传送接入请求的步骤；和
其中传送短消息确认的所述步骤包括在包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗期间传送短消息确认的步骤，以便从而在RACH载波频带上形成RAGH多帧，此RACH多帧包括第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗。
3．根据权利要求1的方法，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
4．根据权利要求2的方法，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
5．根据权利要求2的方法，其中无线电话通信系统包括无线电话通信媒体，在此媒体上在中央站与多个无线电话机之间传送无线电话通信信号，和其中传送短消息确认的所述步骤包括以下步骤：
从一个无线电话机中发送无线电话通信信号，以响应短消息传送给这一个无线电话机，此无线电话通信信号代表根据预定的短消息码编码的短消息确认；和
在中央站上接收此无线电话通信信号；
在中央站上解码所接收的无线电话通信信号，以便从而恢复短消息确认。
6．根据权利要求5的方法，其中在所述发送步骤之前是以下步骤：
从中央站中传送包括预定的短消息码的短消息给这一个无线电话机。
7．根据权利要求6的方法，其中在多个寻呼组中安排这多个无线电话机，和：
其中传送包括预定的短消息码的短消息给这一个无线电话机的所述步骤之前是给每个寻呼组分配唯一的短消息码的步骤；和
其中传送包括预定的短消息码的短消息的所述步骤包括传送包括分配给这一个无线电话机是其成员的寻呼的唯一的短消息码的短消息的步骤。
8．根据权利要求7的方法，其中传送包括唯一的短消息码的短消息的所述步骤包括在RACH多帧期间传送包括分配给这一个无线电话机是其成员的寻呼组的唯一的短消息码的短消息给此寻呼组中预定数量的无线电话机的步骤。
9．根据权利要求7的方法，其中传送包括唯一的短消息码的短消息的所述步骤包括在RACH多帧期间传送包括分配给此寻呼组的唯一的短消息码的短消息给此寻呼组中唯一一个无线电话机的步骤。
10．在时分多址(TDMA)无线电话通信系统中传送接入请求与短消息确认的一种方法，此TDMA无线电话通信系统在多个载波频带上在中央站与多个无线电话机之间传信，这多个无线电话机在随机接入信道(RACH)载波频带上传送接入请求给中央站，此无线电话通信系统包括从中央站传送字母数字消息给多个无线电话机和为响应短消息在RACH载波频带上从多个无线电话机中传送短消息确认给中央站的短消息业务(SMS)，此方法包括以下步骤：
在RACH载波频带上将接入请求与短消息确认分别时分多路复用到第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗中。
11．根据权利要求10的方法，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
12．根据权利要求10的方法，其中无线电话通信系统在多个TDMA控制信道多帧期间在多个载波频带上在中央站与这多个无线电话机之间传送控制消息，每个TDMA控制信道多帧包括多个TDMA时隙，和其中时分多路复用的所述步骤包括以下步骤：
分别将接入请求和短消息确认时分多路复用到包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗与包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗中，从而在包括第一RACH消息时间窗与第二RACH消息时间窗的RACH载波频带上形成RACH多帧。
13．根据权利要求12的方法，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
14．一种无线电话通信系统，包括：
中央站；
多个无线电话机；
短消息传送装置，用于从所述中央站传送字母数字消息给多个无线电话机；
接入请求传送装置，用于在第一RACH消息时间窗期间在随机接入信道(RACH)载波频带上从多个无线电话机中传送接入请求给中央站，这些接入请求代表接入无线电话通信系统的请求；和
短消息确认传送装置，响应所述短消息，用于在第二RACH消息时间窗期间在RACH载波频带上从多个无线电话机中传送短消息确认给中央站。
15．根据权利要求14的系统，还包括：
时分多址(TDMA)控制消息传送装置，用于在多个TDMA控制信道多帧期间在多个载波频带上在中央站与多个无线电话机之间传送控制消息，每个TDMA控制信道多帧包括多个TDMA时隙，和
其中所述接入请求装置包括用于在包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗期间传送接入请求的装置；和
其中所述短消息确认传送装置包括用于在包括此组TDMA控制信道多帧中第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗期间传送短消息确认的装置，从而在RACH载波频带上形成RACH多帧，此RACH多帧包括第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗。
16．根据权利要求14的系统，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
17．根据权利要求15的系统，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
18．根据权利要求15的系统，还包括无线电话通信媒体，在此媒体上在中央站与多个无线电话机之间传送无线电话通信信号；和
其中所述多个无线电话机中每一个无线电话机包括短消息确认发送装置，用于在无线电话通信媒体中发送代表根据预定的短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号；
其中所述中央站包括：
响应所述无线电话通信媒体，用于从此无线电话通信媒体中接收无线电话通信信号的装置；和
响应所述接收装置，用于根据预定短消息码解码所接收的无线电话通信信号以便从而恢复短消息确认的装置。
19．根据权利要求18的系统，其中所述短消息传送装置还包括用于从中央站传送包括预定短消息码的短消息给无线电话机的装置。
20．根据权利要求19的系统，其中所述多个无线电话机组织为多个寻呼组，每个寻呼组具有分配给它的唯一的短消息码；
其中所述短消息传送装置包括用于传送包括分配给一个寻呼组的唯一短消息码的短消息的装置；和
其中所述短消息确认发送装置包括用于发送代表根据所传送的唯一短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号的装置。
21．根据权利要求20的系统，其中用于传送包括分配给一个寻呼组的唯一短消息码的短消息的所述装置包括用于在RACH多帧期间传送包括唯一短消息码的短消息给此组中预定数量的无线电话机的装置。
22．根据权利要求20的系统，其中用于传送包括分配给一个寻呼组的唯一短消息码的短消息的所述装置包括用于在RACH多帧期间传送包括唯一短消息码的短消息给此组中唯一一个无线电话机的装置。
23．用于在无线电话通信系统中与中央站通信的一种无线电话机，此无线电话机包括：
短消息接收装置，用于从中央站接收短消息；
接入请求发送装置，用于在第一RACH消息时间窗期间在随机接入信道(RACH)载波频带上从此无线电话机中发送接入请求，此接入请求代表接入此无线电话通信系统的请求；和
短消息确认发送装置，响应所述短消息接收装置，用于在第二RACH消息时间窗期间在RACH载波频带上从此无线电话机中发送短消息确认，发送每个所述短消息确认以响应在无线电话机上从中央站接收短消息。
24．根据权利要求23的无线电话机，还包括时分多址(TDMA)控制消息接收装置，用于在多个TDMA控制信道多帧期间在多个载波频带上从中央站接收控制消息，每个TDMA控制信道多帧包括多个TDMA时隙，和
其中所述接入请求发送装置包括用于在包括一组TDMA控制信道多帧中第一组TDMA时隙的第一RACH消息时间窗期间发送接入请求的装置；和
其中所述短消息确认发送装置包括用于在RACH载波频带上在包括RACH多帧的此组TDMA控制信道多帧中和第二组TDMA时隙的第二RACH消息时间窗期间发送短消息确认的装置，此RACH多帧包括第一RACH消息时间窗和第二RACH消息时间窗。
25．根据权利要求23的无线电话机，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
26．根据权利要求24的无线电话机，其中所述第一与第二RACH消息时间窗隔开一个保护时间。
27．根据权利要求23的无线电话机，其中此无线电话通信系统包括无线电话通信媒体，在此媒体上在中央站与无线电话机之间传送无线电话通信信号，和其中所述短消息确认发送装置包括：
用于发送代表根据预定的短消息码编码的短消息确认的无线电话通信信号的装置。
28．根据权利要求27的无线电话机：
其中所述短消息接收装置包括用于接收包括预定短消息码的短消息的装置；和
其中所述短消息确认发送装置包括用于发送根据接收的预定短消息码编码的无线电话通信信号的装置。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |