CN1247654A

CN1247654A - 信道跳变通信系统的访问技术

Info

Publication number: CN1247654A
Application number: CN97181925A
Authority: CN
Inventors: J·哈特森; P·登特
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2000-03-15
Also published as: DE69734009T2; DE69734009D1; WO1998028926A2; PL334240A1; EP0947060A2; EP0947060B1; EE9900314A; JP2001507191A; US5940431A; JP3841227B2; AU5581598A; BR9713622B1; WO1998028926A3; MY127477A; AU732197B2; KR20000069653A; BR9713622A

Abstract

在信道跳变通信系统里的一个寻呼单元和一个等待单元之间建立连接,包括从每一个等待期里激活等待单元一段活动期。在每一活动期里,等待单元都监测一个选定的信道以接收一个寻呼信息。选定的信道是从多个信道里选择出来的,对于每一个随后的活动期,选定的信道都是按照跳变序列和内部时钟规定的多个信道里的随后一个。寻呼单元将寻呼信息串重复地发射给等待单元,直到收到等待单元的一个响应。每一寻呼信息串都包括多个寻呼信息,每一个寻呼信息都是在多个信道的一个子集里的一个不同信道上发射的。寻呼单元选择寻呼信息串来发射的依据可以是对等待单元内部时钟的一个估计。

Description

信道跳变通信系统的访问技术

发明背景

本发明涉及应用慢速跳频的通信系统，特别涉及两个跳频单元为了建立通信链路而进行的同步过程。

跳频(FH)扩频早就成为颇受军事应用青睐的一种通信形式。通过用按伪随机方式排列的无线电频率顺序发送信息，得到了对抗窃听的高安全性和抵御窄带干扰的良好性能。随着快速、廉价、低功耗频率合成器的出现，跳频收发信机越来越有商业吸引力，在民用领域也获得了越来越多的应用。对于某些无线无线电系统，跳频由于它抗拒未知干扰和瑞利衰落的能力而特别有吸引力。使用未许可频带如频率为900、2400和5700MHz的工业、科学和医学(ISM)频带的无线电系统就是很好的实例。因为在这些频带里无线电通信没有受到规范(除了对发射功率的一些限制以外)，所以使用这些频带的通信系统必须能够抵抗任何(即事先未知的)干扰。跳频似乎是对抗这种干扰很有吸引力的通信方式。

跳频系统可以分成两种类型：慢速跳频和快速跳频。在慢速跳频通信里，在每一跳里发射一串码元。所以码元速率高于跳频速率。在快速跳频里，一个码元被扩展到几跳里，所以跳频速率高于码元速率。快速跳频对收发信机的电路速度有很高的要求，特另是码元速率很高时。因此在便携式应用里快速跳频由于功耗较高而吸引力不大。慢速跳频具有无线通信系统所要求的所有系统特性，即抗干扰和抗衰落。

为了使跳频连接能够工作，两个收发信机必须同步：一个单元的发射(TX)跳频必须是另一个单元的接收(RX)跳频，反之亦然。一旦两个单元互相锁定，它们就只需使用相同的跳变序列(hop sequence)和相同的跳频速率以维持连接。然而问题在于获得这两个单元初始同步。没有任何连接时，便携式单元通常处于等待模式。在这一模式中，它在多数时间里处于睡眠状态，只是周期性地醒过来收听想建立连接的单元发射的寻呼信息。跳频通信的问题是寻呼单元并不知道等待单元什么时候在哪一跳频信道上收听寻呼信息。这导致了时间和频率上的不确定性。

传统技术已经尝试过解决在寻呼单元和等待单元之间建立连接的问题。在专利人为Gillis的第5353341号美国专利里，使用了一个单独的保留跳频信道用作访问。寻呼单元总是在这一单独保留的信道里发射寻呼信息，当等待单元周期性地苏醒时，它只监测这一保留信道。因为这一访问信道不进行跳频，所以没有频率不确定性。然而，这一方法缺乏跳频技术的一些优点——当保留信道受到干扰时，根本无法实现访问。

授于Fulghum等发明人的美国专利NO.5430775公开了一个系统，该系统里使用的保留信道是经过了收端和发端的同意的。在这种情况下，有两个保留的信道：一个用于“预约”访问信道，另一个就是访问信道本身。这一访问过程也缺乏跳频的优点，因为预约信道和访问信道都不跳频，都维持不变。

授于Jr·Foster的美国专利第5528623号公开了一个系统，在该系统的访问过程中发端和收端都跳频，因此具有跳频技术的所有优点。但是在这一系统里要求等待单元醒来时快速跳频，而寻呼单元则慢速跳频。结果是，这一系统要求收端(即等待单元)在每一苏醒期里都消耗相对较大的功率，仅仅是为了检查看它是否被呼叫，这一结果不是所希望的。如同Jr·Foster所介绍的，这一系统的另一个明显缺点是，没有说明如何从收端向发端返回信息。也就是说，规定了一个3.3ms的应答期，在这一期间里，发端监听等待单元的响应；但是当收端收到寻呼信息时，它却不知道这一3.3ms的应答期何时开始。

发明简述

因此本发明的一个目的是为应用跳频技术的单元提供一种访问方法，这一方法允许等待单元在睡眠/苏醒期里占空比很小，从而使等待模式功耗很小，建立连接的访问延迟也很小。

根据本发明的一个方面，上述和其它目的是用一种用于在信道跳变通信系统的寻呼单元和等待单元之间建立连接的方法实现的，这一方法包括以下步骤：激活等待单元使它从等待期T_standby进入活动期T_wake在每一活动期里，等待单元都监听一个选定的信道以接收寻呼信息，其中选定的信道是从多个信道里选出来的，而且对于每一个随后的活动期，这一选定的信道都是按照跳频顺序从多个信道里选择出来的下一个信道。寻呼单元重复发射寻呼信息串(page train)给等待单元，直到收到等待单元的响应。每一寻呼信息串都包括多个寻呼信息，每一寻呼信息都在这多个信道里的一个子集里的不同信道上发射。

另一方面本发明用于发射每一寻呼信息串的信道子集都是按照跳变序列的顺序排列的。跳变序列可以是例如一个随机序列。

在上述方法中，等待单元选择哪一个信道进行监测的依据可以是等待单元里一个独立运行的时钟的值的函数；寻呼信息串则可以选自多个寻呼信息串，选择依据是寻呼单元里独立运行的一个时钟的值。

另一方面，在本发明中不同的等待期里，可以选择不同的寻呼信息串，不同的寻呼信息串在不同的信道子集里发射。可以这样来为任意特定的等待期选择寻呼信息串，使得这种方式能够解决寻呼单元和等待单元中独立运行的时钟之间的不确定性。

例如，在本发明的一个实施方案里，发射每一寻呼信息串的信道子集都根据以下公式选自多个信道：train i＝{hop_modN(k_p+iM)，hop_modN(k_p+iM+1)，...，

hop_modN(k_p+iM+(M-1))}其中k_p是寻呼单元的时钟值，每一T_standby周期将它更新一次，N是跳变序列里的信道数，T_page是寻呼信息串的时间长度，M＝INT(T_wake/T_page)-1，其中M是每一寻呼信息串里的寻呼信息个数，INT()是取变量的整数部分的函数，不同寻呼信息串的个数N_T由N_T＝RNDUP(N/M)给出，这里RNDUP()是将任意非整数值舍入到最近的整数的一个函数，i＝0，...，(N_T-1)，以及hop_modN(x)＝hop(x mod N)。

在本发明的另一个实施方案里，发射每一寻呼信息串的信道子集都根据以下公式选自多个信道：

train i＝{hop_modN(k_s′-α+iM)，hop_modN(k_s′-α+iM+1)，...，

hop_modN(k_s′-α+iM+(M-1))}其中k_s′是等待单元时钟值的一个估计，每一T_standby周期更新一次等待单元的时钟值，α是大于零的一个固定偏移值，N是跳变序列里的信道个数，T_page是寻呼信息串的时间长度，M＝INT(T_wake/T_page)-1，寻呼信息串的个数N_T由N_T＝RNDUP(N/M)给出，其中INT()是取变量的整数部分的函数，RNDUP()是将任意非整数值舍入到最近的整数的一个函数，i＝0，...，(N_T-1)，以及hop_modN(x)＝hop(x mod N)。等待单元内部时钟的估计可以用前面确定的等待单元和寻呼单元时钟值之间的偏移来调整寻呼单元当前的内部时钟值而获得。

附图简述

下文中的详细说明和以下附图将说明本发明的目的和优点。其中：

图1本发明里跳频收发信机的一个框图；

图2a和2b分别是已有技术里采用时分双工和频分双工的双工跳频链路的两个实例；

图3是完成跳频选择的传统装置的一个框图；

图4是根据本发明一个方面的收发信机等待阶段的时序图；

图5是根据本发明一个方面的重复发射寻呼信息串的时序图；

图6是根据本发明一个方面在不同的等待期里发射不同的寻呼信息串的时序图；

图7是一个时序图，它说明在不同的等待期间里，发射的寻呼信息串非最优化选择所引起的低效率；

图8是本发明的一个方面里，在对等待单元时钟的估计的基础上发射不同寻呼信息串的时序图；

图9是本发明里时分双工方案一个响应过程的一个实施方案；

图10是本发明里频分双工方案一个响应过程的一个实施方案；

图11是本发明里一个响应过程的另一个实施方案；和

图12是本发明里一个响应过程的又一个实施方案。

发明详述

现在开始参考附图来介绍本发明的各个特征，附图中相同的部件都用同样的字符标识来表示。

本发明提出一种访问程序，按照这一程序处于等待状态的单元需要的操作最少，从而实现等待模式的低功耗。试图访问的单元必须解决时间不确定性问题。这一问题是这样解决的，就是在不同的跳变信道(即跳频频率)里重复发射寻呼信息直到收到收端的确认信息为止。通过估计等待单元的苏醒时刻和苏醒信道可以显著地减少寻呼单元的搜索工作量。这是通过利用通信单元里独立运行的时钟来实现的。等待模式的单元在伪随机苏醒序列规定的跳变信道上有规律地苏醒。单元里独立运行的时钟决定什么时候在苏醒序列的什么跳变信道上苏醒来检测寻呼信息。如果寻呼单元能够估计出等待单元的时钟，那么它就可以估计出等待单元什么时候在什么跳变信道上苏醒，因此减少访问延迟。

估计时钟的精度取决于两个单元里时钟的相对漂移，还取决于两个单元在连接中交换它们的内部时钟值以后经历了多长时间。漂移越大、经历的时间越长，时间和频率的不确定性就越大，搜索过程也就越长。在本发明建议的系统中，那些时钟是自由运行的，从没有调整过。估计过程中只利用时钟的偏移。这样，一个单元会有一个时钟偏移清单，对应于在过去它连接过的许多其它单元。

为了促进对本发明的理解，考虑一个慢速跳频通信系统。在图1是本发明里跳频收发信机100的一个实例。收发信机100包括一付天线101、一个无线电台(radio)102、一个基带处理器103和一个控制器104。基带处理器103为无线电台102提供一帧一帧的信息位。然后无线电台102将信息调制到载波上，并将调制后的信息上变频到合适的跳频频率，通过天线101发射出去。无线电台102根据一个伪随机跳频序列(FH sequence)将发射(TX)帧用不同的跳频频率发射出去。在全双工链路中，或者是在时分双工(TDD)链路里在TX帧之间接收接收(RX)帧，或者是在频分双工(FDD)链路里在发射TX帧的同时接收RX帧。在FDD情形里，发射用的跳频频率和接收用的跳频频率不能相同。图2a和图2b分别是TDD和FDD双工跳频链路的实例。控制器104根据下文中完整描述的原理控制收发信机100的部件。

为了使支持不同链路的收发信机之间的干扰降到最小，每一条链路都使用一个唯一的跳变序列。不同跳变序列的互相关应当很小，以减少不同链路之间的帧冲突。在更高层的链路协议里应当有纠错协议用来克服冲突。例如在一个系统中，每一个收发信机都有一个唯一的访问码和一个独立运行的时钟。这个访问码可以看成用户地址。利用访问码来选择要使用的跳频序列，时钟则决定序列里的相位，即在某一时刻选择序列里的哪一跳频频率。图3说明了进行跳频频率选择的传统装置的一个实施方案。该图说明了一个扰频盒301，其中的跳频信道是从提供的时钟305、访问码303和(可选)唯一的(加密)钥匙(K_e)307用一种伪随机方式获得的。时钟305每更新一次，就根据扰频盒里的伪随机算法选择一个新的跳变信道309。

连接上的两个单元在整个连接过程中将使用同样的访问码、同样的时钟和同样的密钥K_e，如果有这样的钥匙的话。一旦连接上，就需要一种机制来保持两个时钟同步。这一点可以用帧头里的同步位序列来实现，这些帧头说明接收的超前和滞后，依此可以分别将时钟速率调慢或调快。如果应用一种泄漏机制(leaky mechanism)来调整时钟，那么两个单元将松散地耦合在一个中间时钟速率上。

跳频系统的困难在于两个收发信机的初始同步。没有任何连接时，一个便携式收发信机通常都处于等待模式。在这种模式下，收发信机不应当进行多少工作，以降低功耗。等待模式里唯一需要进行的工作是对无线信道进行常规监测看是否有寻呼信息。为了节省功率，等待模式应当具备下述特点：

1)苏醒期间/睡眠期间的占空比应当很小(如1％)，以便让等待单元在多数时间里没有任何活动，仅仅是睡眠。

2)在苏醒期间T_wake里，该单元应当只进行监测，而不发射任何信号。

3)在苏醒期间T_wake里，该单元应当只使用一个跳频频率。

4)在每一新的苏醒期间里，该单元都应当根据伪随机跳变序列工作于一个不同的跳频频率。

根据本发明的一个方面，在图4里说明收发信机等待活动的一个实例。每经过长度为T_standby的一段时间，单元里无线电台102的接收机部分都醒来一段时间T_wake，在单一一个跳频频率f_k上检测寻呼信号。这一跳频频率是利用用户地址、该单元的时钟值k和(可选)唯一的(加密)钥匙(k_e)选择出来的。每经历长度为T_standby的一段时间就将等待单元的时钟更新一次；因此，每一次醒来时，监测的都是一个新的跳频频率。

寻求连接的另一个单元(即寻呼单元)必须用它的寻呼信息来跟等待单元建立联系。寻呼单元既不知道等待单元什么时候苏醒，又不知道醒来时它会监测哪一个跳频频率。因此，寻呼单元必须解决时间/频率不确定性。这要求寻呼单元付出相当大的努力(即功耗)，但既然只是偶尔进行寻呼，跟持续的等待模式比起来，就最好在寻呼过程里完成建立呼叫的多数工作，而不是在等待过程里。

呼叫建立延迟取决于时间和频率不确定性的程度。为了减少延迟，必须减少不确定性。根据本发明的第一方面，这是通过在等待模式里使用长度N有限的跳变序列来实现的，如S＝{f₁，f₂，...，f_N}，其中f_k是跳频频率。接收机顺序地选择跳频频率：时钟每往前走一点，就选择序列里的下一个跳频频率。选择到f_N以后，等待单元又从f₁开始，如此往复。这样，时钟只需数到N。N越小，频率的不确定性就越小，但同时抗干扰能力也越差。为了减少时间上的不确定性，跳频序列里的跳频频率最好都是唯一的，也就是说在也只有在k＝m时才有f_k＝f_m。这意味着，如果两个单元偶然落在同一个跳频频率上，那么它们就已经实现了同步，只要跳变序列和跳频速率相同。

跳变序列S由等待单元的用户地址决定，所以跟等待单元使用同一跳变序列，寻呼单元必须使用同样的地址。如果我们假定寻呼单元不知道等待单元的时钟值，那么寻呼单元就不知道等待单元会何时苏醒，醒来后会使用跳频序列S的哪一个相位。它所能做的是在苏醒期T_wake里使用尽可能多的频率上发射寻呼信息。假设寻呼信息的延续时间是T_page。此时，寻呼单元可以在不同的跳频频率上发射IN_T(T_wake/T_page)次寻呼信息，这里INT()是取输入变量的整数部分的一个函数。为了保证每一寻呼信息串至少有一次完全落在苏醒期里，在所谓寻呼信息串里跳频频率的数目M最好是M＝INT(T_wake/T_page)-1。一个寻呼信息串被定义为一组寻呼信息，每一寻呼信息都在不同的跳频频率上发射。寻呼信息串里的寻呼信息最好都一样。因为寻呼单元不知道苏醒时刻，所以它应当重复发射寻呼信息串直到它收到其它单元的一个响应。关于本发明的这一点图5里有一个实例。在这个实例中，寻呼信息串的长度M等于4。在每一跳中，都发射包括收端唯一地址的一个寻呼信息(没有画出)。如果跳变序列长度也是N＝4，那么在等待期T_standby以内寻呼单元就可以将寻呼信息发给等待单元。

为了保证等待模式的低占空比和总的抗干扰性，常常有N＞M。也就是说，跟前面的实例不一样，用一个寻呼信息串无法覆盖整个跳变序列。因此需要多于一个的寻呼信息串。为此目的，定义了许多寻呼信息串，它们加在一起能够覆盖整个跳变序列。既然寻呼单元并不知道等待单元会在什么时候苏醒，在一个等待期间T_standby以内，就不应该从一个寻呼信息串变换到另一个寻呼信息串。这将保证每一寻呼信息串至少覆盖一个苏醒期。如果一段时间T_standby以后没有收到任何响应，那么就可以从一个寻呼信息串变到另一个寻呼信息串。

图6是本发明关于这一方面的一个实例，其中M＝4，N＝8。整个跳变序列包括跳频频率0～7。第一个寻呼信息串包括跳频频率0～3，而第二个寻呼信息串则包括跳频频率0和5～7。在这一实例中，寻呼信息在第二苏醒期(k_p＝1)被等待单元在跳频频道6上收到。在第一个周期里k_p＝0，寻呼单元使用的是包括前四个跳频频率的一个寻呼信息串。然而，在第二个周期里，k_p＝1，选择了跳频频道{5，6，7，0}而不是剩下的跳频信道{4，5，6，7}。这是因为寻呼单元必须预计到每经过一段时间T_standby等待单元也要更新它的时钟。图7说明了不这样做会导致效率降低。在这一实例中，第一个寻呼信息串701里没有跳频频率7，因此经过一个周期T_standby以后，又用第二个寻呼信息串703进行尝试。在这第二个寻呼信息串703里，使用了剩下的跳频频道，即{4，5，6，7}。如图所示，第二次尝试也失败了，因为等待单元也将它的时钟往前调整了，所以被监测的是跳频频率0。直到下一个监测周期，寻呼单元又一次使用第一个寻呼信息串701，等待单元则监测跳频频率1时，才可能收到一个信号。

在图6所考虑的情形里，M＝4，N＝8，寻呼单元用了两个寻呼信息串，即train A＝{hop_mod8(k_p)，hop_mod8(k_p+1)，hop_mod8(k_p+2)，hop_mod8(k_p+3)}和train B＝{hop_mod8(k_p+4)，hop_mod8(k_p+5)，hop_mod8(k_p+6)，hop_mod8(k_p+7)}其中k_p是寻呼单元的时钟值，它每过T_standby时间改变一次值，hop_modN(x)＝hop(x mod N)，这样跳变序列被循环使用。

应当明白，当N＞2M时，需要两个以上的寻呼信息串。应当顺序使用这些寻呼信息串，每一个持续时间T_standby。总之，需要的寻呼信息串的数目由N_T＝RNDUP(N/M)给出，这里RNDUP()是将非整数舍入到最接近的整数的一个函数。

对于这种一般情形，寻呼信息串可以用以下公式来确定：train i＝{hop_modN(k_p+iM)，hop_modN(k_p+iM+1)，...，

hop_modN(k_p+iM+(M-1))}其中i＝0…，(N_T-1)。

如果忽略信道误差，上述方案可以确保接收到寻呼信号的最大延迟为：N_t*T_standby。如果有一种方法能够估计等待单元时钟k_s的值，就可以缩小这一延迟。如果大致地知道等待单元的时钟值，那么就可以选择适当的寻呼信息串来覆盖预期的苏醒频率，同时也覆盖预期苏醒频率的前后频率，从而允许估计出现误差。在图6的实例里，可以使用以下寻呼信息串：train A＝{hop_mod8(k_s′-2)，hop_mod8(k_s′-1)，hop_mod8(k_s′)，

hop_mod8(k_s′+1)}和train B＝{hop_mod8(k_s′+2)，hop_mod8(k_s′+3)，hop_mod8(k_s′+4)，

hop_mod8(k_s′+5)}这里k_s′是寻呼单元对等待单元的时钟的估计。为了说明本发明的这一点，假定等待单元的实际时钟值是k_s＝5，而对等待时钟的估计是k_s′＝4。在此情形，第一个寻呼信息串看起来跟图8里的一样。虽然估计值有一秒的误差，但还是迅速地实现了访问。

上述实例是针对M＝4和N＝8的特殊情况的。一般而言，寻呼信息串可以用以下表达式来确定：train i＝{hop_modN(k_s′-α+iM)，hop_modN(k_s′-α+iM+1)，...，

hop_modN(k_s′-α+iM+(M-1)}其中i＝0，...，(N_T-1)；α是大于零的一个固定偏移值。选择这一偏移值α的目的是使得信息串A包括跳频频率估计hop_modN(k_s′)的前后频率，从而分别将时钟估计k_s′的正负误差都考虑在内。

对等待时钟的估计可以从上一次连接时获得的信息推算出来。也就是说，当两个单元获得连接时，它们互相交换包括时钟值在内的一些参数。每一个单元都将另一单元的时钟值跟它自己的进行比较，从而确定一个时钟偏移值，这个值可以被随后加到它自己的时钟值之上，已估计另一单元的当前时钟值。在连接过程中，两个时钟用一种松散的锁定机制来维持同步。例如，每一单元都可以检查它接收到的信号的时标相对于发射的信号的时标的超前和滞后，并据此来调整它自己的时钟。如果这种算法是松弛的(即对超前与滞后的补偿并不是严格的)，那么这两个单元的时钟都会稳定在一个中间时钟速率，即两个时钟速率之间的某一个值。

连接断开以后，这两个单元都保留在连接过程中确定的时钟偏移值。由于各自时钟的相对漂移，时钟的估计值(即用它自己的时钟值与保留的时钟偏移值相加而得到的另一单元时钟的相对估计值)变得不可靠了。对于每一单元来说，估计另一单元时钟值的不确定性取决于断开连接以后所经历的时间和漂移速率。例如，假定这些单元的相对偏移是百万分之X。于是经过时间1/X秒以后，一个单元对另一个单元时钟值的估计的误差仍然在一秒以内，利用上述技术，访问过程跟获得等待单元内部时钟的一个精确副本所需要的时间一样长。应当强调，时钟估计k_s′并没有取代寻呼单元的时钟值k_p。相反，寻呼单元只是确定建立起连接时它自己的时钟值跟另一单元的时钟值之差即偏移值。然后将偏移值跟寻呼单元时钟的当前值k_p相加，以得到另一单元时钟值的当前估计：k_s′＝k_p+。

每个单元最好能够保存它过去联系过的所有单元的相对估计的一个完全列表。开始连接之前，它先检查列表，看看是否有要寻呼的等待单元的估计

_i。如果有，寻呼单元就根据估计的时钟值k_s′＝k_p+

来寻呼这一等待单元。

显然，建立呼叫的初始过程中访问延迟取决于：

1)一个信息串所覆盖的跳变信道数；

2)跳变序列里跳变信道数；

3)时钟相对漂移的大小；和

4)中断连接以后所经历的时间。

综合考虑苏醒时间T_wake和等待时间T_standby，可以对系统进行优化，从而减小访问延迟并降低等待模式的功率消耗。

一旦建立起连接，寻呼单元就将时钟相位保持在成功地实现访问的时钟相位上。从此以后，连接好的两个单元的时钟速率都可以调整到比等待单元使用的更高的速率上去。此外，这些单元还可以采用一个不同的跳频序列(可能更长)来继续它们的连接。当寻呼跳频模式对于维持连接来说并不理想的时候，这是非常必要的。

在以上说明中，只考虑了从寻呼单元到等待单元的通信。另一方面，本发明里等待单元可以用许多方式对寻呼单元做出响应。可以定义一个响应跳变序列S′，其中的跳频频率跟寻呼跳变序列S中的频率有一一对应的关系。在时分双工情形里，寻呼单元用S里的频率f_k发射完寻呼信息以后，就监测S′里的响应频率f_k′，如图9所示。在这一实例中，响应序列S′是在寻呼序列S的基础上加上常数10而得到的。因此等待单元在第11跳上应答它在第1跳上收到的寻呼信息。在频分双工情形里，它在跳频频率f_k上发射信号同时又在跳频频率f_k′上监测，如图10所示。但是，其它的响应过程也是可以的。例如，寻呼单元不那么经常地监测响应。在这种情形下，寻呼单元必须在寻呼信息里说明它什么时候监听，或者必须让等待单元重复地发射响应信息。图11说明第一种方法的一个实例。在每一寻呼信息里，寻呼单元必须说明在寻呼单元监听之前有多少个寻呼跳频。每重复发射一次寻呼信息，剩余跳频数就减一。最好是在寻呼信息里还包括寻呼单元将监听的跳频频率。例如，在图11中，用跳频频率0～3重复地发射寻呼信息。在每一寻呼信息里，规定参数(X，Y)中的X表示监测频率，Y表示要等待多少跳以后寻呼单元才开始监听。在第一串里，X＝4而Y则从3减到0。等待单元在第二跳上收到寻呼信息。跟寻呼信息里说明的一样，它等待一跳以后，在第5跳上发射响应信息。这一方法增加了寻呼信息要传输的数据量。在另一种方法中，等待单元在一个单独的跳频频率上重复地发射响应信息。图12说明这种方法的一个实例。每次发射完寻呼信息串以后，寻呼单元就在一个跳频频率上监听响应。每一串以后的监测跳频频率都不相同。当等待单元收到寻呼信息时，它就用对应于收到寻呼信息的那一个跳频频率的一个频率返回响应信息。将响应信息重复一定的次数，每次都用同样的频率。在实例中为简单起见，让响应频率等于成功地收到寻呼信息的寻呼频率，即跳频频率1。在寻呼单元于第二次监测中(第1跳)收到响应以后，为了解决寻呼单元不知道等待单元要重发多长时间这一经常发生的问题，响应信息可以包括一个信息，说明等待单元再次监听之前还有多少信息要发。这跟图11里的方法类似。除了说明还剩下的多少信息以外，还可以说明等待单元将在哪一跳里监听。

描述本发明时参考了一个特定的实施方案。然而，对本领域的技术人员来说，完全可以用除上述实施方案以外的其它形式来实现本发明。这样做并没有偏离本发明的精神。

例如，实施方案的实例是针对跳频系统的。然而，跳频只是众多信道跳变类型里的一种。本发明还可以更广泛地用于其它类型的信道跳变系统，如利用提供信道的跳码(扩频序列)或任何其它的跳变实体，只要不是在时隙之间跳变。

所以，上述优选实施方案只是说明性的，而不应当看成是对本发明的范围的限制。本发明的范围由后面的权利要求给出，而不是前面的描述，并且所有属于权利要求范围内的改变或等价变化都属于本发明的范围。

Claims

1.一种用于信道跳变通信系统里在一个寻呼单元和一个等待单元之间建立连接的方法，该方法包括以下步骤：

激活等待单元，使它从等待期T_standby进入活动期T_wake；

在每一活动期里，让等待单元监测一个选定信道以接收寻呼信息，其中的选定信道是从多个信道里选出来的，而且对于每一个随后的活动期，这一选定信道是由跳变序列规定的多个信道里的随后一个；以及

寻呼单元重复地发射寻呼信息串给等待单元，直到收到等待单元的一个响应，

其中每一寻呼信息串都包括多个寻呼信息，每一寻呼信息都在多个信道的一个子集里的一个不同信道里发射。

2.权利要求1的方法，其中，对于每一寻呼信息串，信道子集是按跳变序列的规定排列的。

3.权利要求2的方法，其中跳变序列是一个伪随机序列。

4.权利要求3的方法，其中伪随机序列是有限序列，它由等待单元的一个地址来确定。

5.权利要求1的方法，其中：

选择等待单元要监测的信道是依据等待单元里独立运行的时钟的值；和

寻呼信息串是从多个寻呼信息串里选择出来的，选择的依据是寻呼单元里独立运行的时钟的值。

6.权利要求1的方法，其中寻呼信息串的时间长度基本等于活动期的T_wake。

7.权利要求1的方法，其中每一寻呼信息串的时间长度比活动期的T_wake短。

8.权利要求1的方法，其中从寻呼单元重复发射寻呼信息串给等待单元的步骤包括：

选择第一个寻呼信息串用于第一个等待期；

在第一等待期里寻呼单元向等待单元重复发射第一个寻呼信息串；和

选择第二个寻呼信息串用于随后的等待期，其中跟发射第一个寻呼信息串的信道子集相比第二寻呼信息串是从不同的信道子集里发射的。

9.权利要求1的方法，其中每一寻呼信息串都是在一个信道子集上发射的，这一子集是从多个信道里根据以下公式选择的：train i＝{hop_modN(k_p+iM)，hop_modN(k_p+iM+1)，...，

hop_modN(k_p+iM+(M-1))}其中k_p是寻呼单元的时钟值，每过一个T_standby周期都更新一次寻呼单元的时钟值，N是跳变序列里的信道数，T_page是寻呼信息的时间长度，M＝INT(T_wake/T_page)-1，其中INT()是取其变量的整数部分的函数，寻呼信息串的数量N_T由N_T＝RNDUP(N/M)给出，其中RNDUP()是将一个非整数舍入到最接近的整数的函数，i＝0，...，(N_T-1)，以及hop_modN(x)＝hop(x mod N)。

10.权利要求1的方法，其中每一寻呼信息串是在根据以下公式从多个信道里选择出来的一个信道子集里发射的：

train i＝{hop_modN(k_s′-α+iM)，hop_modN(k_s′-α+iM+1)，...，

hop_modN(k_s′-α+iM+(M-1))}其中k_s′是对等待单元时钟值的一个估计，每过一个T_standby周期更新一次等待单元的时钟值，α是一个大于零的固定偏移值，N是跳变序列里的信道数，T_page是一个寻呼信息的时间长度，M＝INT(T_wake/T_page)-1，其中INT()是取其变量的变量整数部分的函数，信息串的数量N_T由N_T＝RNDUP(N/M)给出，其中RNDUP()是将非整数舍入到最近的整数的函数，i＝0，...，(NT-1)，以及hop_modN(x)＝hop(x mod N)。

11.权利要求10的方法，其中对等待单元时钟的估计，是通过在寻呼单元当前时钟值的基础上加上在此之前确定的等待单元和寻呼单元时钟值的偏移值而确定的。

12.权利要求11的方法，其中先前确定的偏移值存储在一个非易失性存储器里，以便将来读取。

13.权利要求1的方法，其中的信道跳变通信系统是一种跳频通信系统。

14.权利要求1的方法，其中的信道跳变通信系统是一种跳码通信系统。

15.一种设备，用于信道跳变通信系统里在寻呼单元和等待单元之间建立连接，该设备包括：

用于从每一个等待期T_standby里激活等待单元一段活动期T_wake的装置；

让等待单元在每一活动期里监测一个选定信道以接收寻呼信息的装置，其中的选定信道是从多个信道里选出来的，对于每一随后活动期，选定的信道是跳变序列规定的多个信道里的随后一个；和

寻呼单元向等待单元重复发射寻呼信息串，直到收到等待单元的响应的装置，

其中每一寻呼信息串包括多个寻呼信息，每一寻呼信息都是在多个信道的一个子集里不同的一个信道上发射的。

16.权利要求15的设备，其中，对于每一寻呼信息串，信道子集是按跳变序列规定的顺序排列的。

17.权利要求16的设备，其中跳变序列是一个伪随机序列。

18.权利要求17的设备，其中伪随机序列是有限序列，它由等待单元的一个地址来确定。

19.权利要求15的设备，其中：

等待单元选择监测信道的依据是等待单元里独立运行的时钟；和

寻呼信息串是从多个寻呼信息串里选择出来的，这种选择的依据是寻呼单元里独立运行的时钟。

20.权利要求15的设备，其中每一寻呼信息串的时间长度基本等于活动期T_wake。

21.权利要求15的设备，其中每一寻呼信息串的时间长度小于活动周期T_wake。

22.权利要求15的设备，其中寻呼单元向等待单元重复发射寻呼信息串的装置包括：

选择第一个寻呼信息串用于第一个等待期的装置；

第一个等待期里寻呼单元向等待单元重复发射第一个寻呼信息串的装置；和

选择第二个寻呼信息串用于随后的等待期的装置，其中跟发射第一个寻呼信息串所用的信道子集相比第二个寻呼信息串是在不同的一个信道子集上发射的。

23.权利要求15的设备，其中每一寻呼信息串都是在根据以下公式从多个信道里选择出来的一个信道子集上发射的：train i＝{hop_modN(k_p+iM)，hop_modN(k_p+iM+1)，...，

24.权利要求15的设备，其中每一寻呼信息串是在根据以下公式从多个信道里选择出来的一个信道子集里发射的：

train i＝{hop_modN(k_s′-α+iM)，hop_modN(k_s′-α+iM+1)，...，

hop_modN(k_s′-α+iM+(M-1))}其中k_s′是对等待单元时钟值的一个估计，每过一个T_standby周期更新一次等待单元的时钟值，α是一个大于零的固定偏移值，N是跳变序列里的信道数，T_page是一个寻呼信息的时间长度，M＝INT(T_wake/T_page)-1，其中INT()是取其变量的整数部分的函数，信息串的数量N_T由N_T＝RNDUP(N/M)给出，其中RNDUP()是将非整数舍入到最近的整数的函数，i＝0，...，(NT-1)，以及hop_modN(x)＝hop(x mod N)。

25.权利要求24的设备，其中对等待单元时钟的估计，是通过在寻呼单元当前时钟值的基础上加上在此之前确定的等待单元和寻呼单元时钟值的偏移值而确定的。

26.权利要求25的设备，还包括一个非易失性存储器用于存储先前确定的偏移值，以便将来读取。

27.权利要求15的设备，其中的信道跳变通信系统是一种跳频通信系统。

28.权利要求16的设备，其中的信道跳变通信系统是一种跳码通信系统。