DE69929995T2

DE69929995T2 - Zugriffsverfahren für kanal mit frequenzsprungbetrieb in einem kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69929995T2
Application number: DE69929995T
Authority: DE
Inventors: Jacobus Haartsen
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: CN1330840A; JP2002528014A; MXPA01003486A; DE69929995D1; EP1119991B1; ZA200102550B; JP4128747B2; WO2000022858A1; TR200100973T2; ATE318488T1; EP1119991A1; CA2345783A1; US6389057B1; RU2001112415A; AU1303300A; MY126535A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationssysteme, die ein langsames Frequenzsprungverfahren anwenden, und genauer gesagt eine Prozedur zum Synchronisieren von zwei Frequenzsprungeinheiten miteinander, um eine Kommunikationsverbindung aufzubauen.
Ein Frequenzsprung-(FH-)Spreizen ist für lange Zeit eine attraktive Kommunikationsform bei militärischen Anwendungen gewesen. Durch sequentielles Senden von Signalen in unterschiedlichen Teilen des Funkspektrums auf eine pseudozufällige Weise wird sowohl eine hohe Sicherheit gegenüber einem Abhören als auch eine Immunität gegenüber Schmalbandstörern erhalten. Mit dem Fortschritt von Synthesizern, die schnell und billig sind und wenig Energie benötigen, werden FH-Transceiver kommerziell attraktiv und werden mehr und mehr auch bei zivilen Anwendungen eingesetzt. Für bestimmte drahtlose Funksysteme ist FH aufgrund seiner Immunität gegenüber einer unbekannten Interferenz bzw. Störung und gegenüber einem Rayleigh-Schwund bzw. Rayleigh-Fading besonders attraktiv. Beispiele sind Funksysteme, die nicht lizenzierte Bänder verwenden, wie die industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen (ISM-)Bänder bei 900, 2400 und 5700 MHz. Weil die Funkkommunikationen in diesen Bändern (außer einiger Sendeleistungsbeschränkungen) nicht geregelt sind, müssen Kommunikationssysteme, die dieses Band verwenden, irgendeine (d.h. eine im Voraus unbekannte) Interferenz aushalten können. FH scheint ein attraktives Werkzeug beim Bekämpfen der Interferenz zu sein.
Zwei Typen von FH-Systemen können unterschieden werden:
langsames FH und schnelles FH. Bei Kommunikationen mit langsamem FH wird ein Burst von Symbolen in einem Sprung bzw. Funkfeld übertragen bzw. gesendet. Somit ist die Symbolrate höher als die Sprungrate. Bei schnellem FH wird ein einzelnes Symbol über mehrere Sprünge gespreizt, so dass die Sprungrate höher als die Symbolrate ist. Schnelles FH erlegt der Geschwindigkeit der Transceiverelektronik höhere Anforderungen auf, und zwar insbesondere bei höheren Symbolraten. Daher ist schnelles FH für einen tragbaren Einsatz aufgrund eines höheren Energieverbrauchs nicht attraktiv. Langsames FH liefert alle Systemeigenschaften, die in einem drahtlosen Kommunikationssystem erforderlich sind, d.h. eine Interferenzimmunität und eine Schwundimmunität bzw. Fading-Immunität.
Damit eine FH-Verbindung arbeitet, ist eine Synchronisation zwischen zwei Sprung-Transceivern erforderlich: der Sende-(TX-)Sprung von einer Einheit muss der Empfangs-(RX-)Sprung der anderen Einheit sein, und umgekehrt. Wenn die zwei Einheiten einmal verriegelt bzw. aufeinander abgestimmt sind, verwenden sie genau dieselbe Sprungsequenz mit der richtigen Rate, um die Verbindung aufrechtzuerhalten. Jedoch besteht ein Problem darin, die zwei Einheiten anfangs synchronisiert zu bekommen. Wenn es keine Verbindung gibt, ist eine tragbare Einheit normalerweise in einem Standby-Mode. In diesem Mode schläft sie die meiste Zeit, aber sie wacht periodisch auf, um Funkrufnachrichten von Einheiten abzuhören, die eine Verbindung wünschen. Ein Problem bei einem FH-Schema besteht darin, dass die Funkruf-Einheit nicht weiß, wann und auf welchem Sprungkanal die Einheit im Standby-Mode Funkrufnachrichten abhören wird. Dies resultiert sowohl bezüglich der Zeit als auch bezüglich der Frequenz in einer Unsicherheit.
Herkömmliche Techniken haben versucht, das Problem eines Aufbauens einer Verbindung zwischen einer Funkrufeinheit und einer Einheit in einem Standby-Mode zu lösen. Im US-Patent Nr. 5,353,341 für Gillis wird ein einziger reservierter Sprungkanal für einen Zugriff verwendet. Die Funkrufeinheit sendet immer Funkrufnachrichten auf diesem einzigen reservierten Kanal aus, und dann, wenn die Standby-Einheit periodisch aufwacht, überwacht sie nur den einen reservierten Kanal. Weil es kein Sprungverfahren des Zugriffskanals gibt, gibt es keine Frequenzunsicherheit. Jedoch hat dieses Strategie den Nachteil, dass ihr die Vorteile fehlen, die eine FH-Strategie zur Verfügung stellen kann: wenn der reservierte Kanal durch einen Störsender gestört wird, kann kein Zugriff stattfinden.
Die internationale Anmeldung WO, A, 98/28928 offenbart ein Kanalsprungverfahren-Kommunikationssystem, bei welchem ein Zugriffsprozess ein Senden einer Vielzahl von Funkrufnachrichten jeweils auf einem anderen Kanal und ein Basieren der Sendezeit der Sendung zu der Standby-Einheit auf einer Schätzung des internen Taktes der Standby-Einheit aufweist.
Das US-Patent Nr. 5,430,775 für Fulghum et al. offenbart ein System, bei welchem reservierte Kanäle auf eine Zustimmung durch einen Sender und einen Empfänger hin verwendet werden. In diesem Fall gibt es zwei reservierte Kanäle: einen zum "reservieren" des Zugriffskanals, und der andere ist der Zugriffskanal selbst. Dem Zugriffsprozess fehlen die Vorteile, die FH zur Verfügung stellen kann, weil sowohl der Reservierungs- als auch der Zugriffskanal nicht springen, sondern statt dessen konstant sind.
Das US-Patent Nr. 5,528,623 für Foster, Jr. offenbart ein System, bei welchem sowohl der Sender als auch der Empfänger in der Zugriffsprozedur springen, um dadurch die vollständigen Vorteile eines FH-Schemas zur Verfügung zu stellen. Jedoch ist es in diesem System für den Empfänger erforderlich, während der Aufwachperiode schnell zu springen, während die Funkrufeinheit langsam springt. Als Ergebnis hat dieses System den unerwünschten Effekt eines Erforderns, dass der Empfänger (d.h. die Einheit im Standby-Mode) während jeder Aufwachperiode eine relativ große Menge an Energie verbraucht, nur um zu prüfen, um zu sehen, ob ein Funkruf zu ihr kommt. Ein weiterer offensichtlicher Nachteil des Systems, wie es durch Foster, Jr. beschrieben ist, besteht darin, dass es keine Erklärung dafür gibt, wie die Rücknachricht von dem Empfänger zu dem Sender angeordnet ist. Das bedeutet, dass eine Rückkehrperiode von 3,3 ms definiert ist, in welcher der Sender auf eine Antwort hört; aber auf einen Empfang der Funkrufnachricht hin weiß der Empfänger nicht, wann diese Hörperiode von 3,3 ms beginnt.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zugriffsverfahren für Einheiten zur Verfügung zu stellen, die ein FH-Schema anwenden, das zulässt, dass die Standby-Einheit einen niedrigen Tastgrad bei der Schlaf/Aufwach-Periode hat, um dadurch einen Standby-Mode niedriger Energie zur Verfügung zu stellen, aber gleichzeitig die Zugriffsverzögerung beim Aufbauen einer Verbindung begrenzt.
Die vorangehende und andere Aufgaben werden in Vorrichtungen und Verfahren zum Aufbauen einer Verbindung zwischen einer Funkrufeinheit und einer Standby-Einheit in einem Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem erreicht. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Standby-Einheit für eine Aktivierungszeitperiode T_wake aus jeder Standby-Zeitperiode T_standby aktiviert. Während jeder Aktivierungszeitperiode wird veranlasst, dass die Standby-Einheit einen ausgewählten Kanal für einen Empfang einer Funkrufnachricht überwacht, wobei der ausgewählte Kanal aus einer Vielzahl von Kanälen ausgewählt wird und wobei für jede darauf folgende Aktivierungszeitperiode der ausgewählte Kanal ein nachfolgender der Vielzahl von Kanälen ist, wie es durch eine Sprungverfahrenssequenz spezifiziert ist. Während einer ersten Wiederholperiode wird ein erster Funkrufzug wiederholt von der Funkrufeinheit zu der Standby-Einheit gesendet, bis eine Antwort von der Standby-Einheit empfangen wird. Wenn die Antwort nicht von der Standby-Einheit während der ersten Wiederholperiode empfangen wird, dann wird während jeder einzelnen oder mehreren darauf folgenden Wiederholperioden ein entsprechender von einem oder von mehreren nachfolgenden Funkrufzügen wiederholt von der Funkrufeinheit zu de Standby-Einheit gesendet, bis die Antwort von der Standby-Einheit empfangen wird. Bei der obigen Technik weist jeder des ersten und der nachfolgenden Funkrufzüge eine Vielzahl von Funkrufnachrichten auf, wobei jede Funkrufnachricht auf einem anderen einer Untergruppe der Vielzahl von Kanälen gesendet wird. Der erste Funkrufzug wird auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet, die aus der Sprungverfahrenssequenz ausgewählt sind, wobei die ausgewählten Kanäle eine Sprungfrequenz enthalten, die zu einer erwarteten Wachfrequenz gehört, und eine oder mehrere andere Sprungfrequenzen, die der erwarteten Wachfrequenz in der Sprungsequenz am nächsten sind, und wobei nicht ausgewählte Kanäle in der Sprungsequenz einen oder mehrere übrige Teile der Sprungsequenz bilden. Jeder von dem einen oder den mehreren nachfolgenden Funkrufzügen wird auf einer jeweils anderen Untergruppe von Kanälen gesendet, die aus denjenigen Kanälen ausgewählt sind, die der erwarteten Wachfrequenz in aufeinander folgend übrigen Teilen der Sprungsequenz am Nächsten sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Wiederholperiode im Wesentlichen gleich der Standby-Periode sein. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Wiederholperiode größer als die Standby-Periode oder gleich dieser sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird jeder Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet, die aus der Vielzahl von Kanälen gemäß der folgenden Gleichung ausgewählt sind: zug i = {sprungmodN(k's – (i + 1)M/2), sprungmodN(k's – (i + 1)M/2 + 1), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + (i + 1)M/2 – 1)}wobei k ' / s eine Schätzung eines Taktwerts der Standby-Einheit ist, wobei der Taktwert der Standby-Einheit jede T_standby-Periode aktualisiert wird,
N die Anzahl von Kanälen in der Sprungsequenz ist,
T_funkruf die Dauer einer Funkrufnachricht ist,
M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer Variablen lässt,
die Anzahl von Funkrufzügen N_T durch N_T = RNDUP(N/M) gegeben ist, wobei RNDUP() eine Funktion ist, die irgendeine nicht ganze Zahl zu der nächsten ganzen Zahl aufrundet,
i = 0, ..., (N_T – 1)
und sprung_modN(x) = sprung(x mod N). Diese Technik zum Auswählen von Funkrufzugkanälen ist insbesondere nützlich, wenn M eine gerade Zahl ist.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird jeder Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet, die aus der Vielzahl von Kanälen gemäß den folgenden Gleichungen ausgewählt werden: zug i = {sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2, ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 + (M – 1)/2)) wobei i eine gerade Zahl innerhalb des Bereichs 0 ... GERADE (N_T – 1) ist; und zug i = {sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 3/2), sprungmodN(k's – iM/2 – 1/2), sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + (M – 1)/2)}wenn i eine ungerade Zahl innerhalb des Bereichs 1 ... UNGERADE (N_T – 1) ist,
wobei:
GERADE(x) eine erste Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x gerade ist und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x ungerade ist;
UNGERADE(x) eine zweite Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x ungerade ist, und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x gerade ist;
k ' / s eine Schätzung eines Taktwerts der Standby-Einheit ist,
wobei der Taktwert der Standby-Einheit jede T_standby-Periode aktualisiert wird;
N die Anzahl von Kanälen in der Sprungsequenz ist;
T_funkruf die Dauer einer Funkrufnachricht ist;
M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer Variablen lässt;
die Anzahl von Funkrufzügen N_T durch N_T = RNDUP(N/M) gegeben ist, wobei RNDUP() eine Funktion ist, die jede nicht ganze Zahl auf die nächste ganze Zahl aufrundet;
und sprung_modN(x) = sprung(x mod N). Diese Technik zum Auswählen von Funkrufzugkanälen ist insbesondere nützlich, wenn M eine ungerade Zahl ist.
Für irgendeines der obigen Ausführungsbeispiele und gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Schätzung des Taktes der Standby-Einheit aus einem gegenwärtigen Taktwert eines Taktes der Funkrufeinheit bestimmt werden, der durch einen zuvor bestimmten Offset zwischen Taktwerten der Standby-Einheit und der Funkrufeinheit eingestellt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann für irgendeines der obigen Ausführungsbeispiele der zuvor bestimmte Offset für zukünftige Zugriffsversuche in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Kanalsprungverfahren-Kommunikationssystem ein Frequenzsprungverfahrens-Kommunikationssystem sein. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann das Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem ein Codesprungverfahrens-Kommunikationssystem sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden werden, wobei:
1 ein Blockdiagramm eines Frequenzsprungverfahrens-Transceivers gemäß der Erfindung ist;
2a und 2b Beispiele nach dem Stand der Technik von Duplex-FH-Verbindungen darstellen, die jeweils einen Zeitduplex und einen Frequenzduplex verwenden;
3 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Einrichtung zum Durchführen einer Sprungauswahl ist;
4 ein Zeitdiagramm einer Standby-Aktivität eines Transceivers gemäß einem Aspekt der Erfindung ist;
5 ein Zeitdiagramm ist, das das wiederholte Senden eines Funkrufzugs gemäß einem Aspekt der Erfindung darstellt;
6 ein Zeitdiagramm ist, das das Senden von unterschiedlichen Funkrufzügen während unterschiedlicher Wiederholperioden gemäß einem Aspekt der Erfindung darstellt;
7 ein Zeitdiagramm ist, das Ineffizienzen darstellt, die durch eine nicht optimierte Auswahl von Funkrufzügen zur Sendung während unterschiedlicher Wiederholperioden verursacht werden können;
8 ein Zeitdiagramm ist, das das Senden von unterschiedlichen Funkrufzügen basierend auf Schätzungen des Taktes der Standby-Einheit gemäß einem Aspekt der Erfindung darstellt;
9 ein Ausführungsbeispiel einer Antwortprozedur in einem Zeitduplexschema gemäß der Erfindung ist;
10 ein Ausführungsbeispiel einer Antwortprozedur in einem Frequenzduplexschema gemäß der Erfindung ist;
11 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Antwortprozedur gemäß der Erfindung ist;
12 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Antwortprozedur gemäß der Erfindung ist; und
13 ein Diagramm ist, das ein Beispiel darstellt, bei welchem drei optimierte Funkrufzüge erzeugt werden, und zwar gemäß einem Aspekt der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die verschiedenen Merkmale der Erfindung werden nun in Bezug auf die Figuren beschrieben werden, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen identifiziert sind.
Die Erfindung schlägt eine Zugriffsprozedur vor, bei welcher eine minimale Aktivität in der Einheit in einem Standby-Mode erforderlich ist, um dadurch in einem Standby-Mode niedrige Energie zu resultieren. Die Einheit, die versucht, einen Zugriff zu erlangen, muss das Zeitunsicherheitsproblem lösen. Dies wird durch wiederholtes Senden von Funkrufnachrichten bei unterschiedlichen Kanalsprüngen (z.B. Frequenzsprüngen) erreicht, bis ein Empfang durch den Empfänger bestätigt wird. Die Suche durch die Funkrufeinheit kann durch Schätzen der Aufwachzeit und des Aufwachsprungs der Standby-Einheit beachtlich reduziert werden. Eine Einheit im Standby-Mode wacht in regelmäßigen Intervallen in Sprungkanälen auf, die durch eine pseudozufällige Aufwachsequenz definiert sind. Ein freilaufender Takt in der Einheit bestimmt, wann und auf welchem Sprungkanal in der Aufwachsequenz die Einheit aufwacht, um auf Funkrufnachrichten zu überwachen. Wenn die Funkrufeinheit den Takt des Empfängers schätzen kann, kann sie schätzen, wann und bei welchem Sprung sie aufwacht, um dadurch die Zugriffsverzögerung zu reduzieren.
Die Genauigkeit der Taktschätzung hängt von der relativen Abweichung der Takte in den zwei Einheiten und von der Zeit, die verstrichen ist, seit die zwei Einheiten ihre internen Taktwerte während einer Verbindung austauschten, ab. Je größer die Abweichung und je länger die verstrichene Zeit ist, um so größer ist die Unsicherheit bezüglich der Zeit und der Frequenz und um so länger wird der Suchprozess dauern. Im vorgeschlagenen System sind die Takte freilaufend und niemals eingestellt. Nur Taktoffsets werden bei dem Schätzprozess verwendet. Auf diese Weise wird eine Einheit eine Liste von Taktoffsets in Bezug auf eine Anzahl von anderen Einheiten haben, mit welchen sie in der Vergangenheit verbunden worden ist.
Um ein Verstehen der Erfindung zu erleichtern, wird ein Kommunikationssystem mit langsamem FH betrachtet werden. Ein Beispiel eines Frequenzsprungverfahrens-(FH-)Transceivers 100 gemäß der Erfindung ist in 1 gezeigt. Der Transceiver 100 enthält eine Antenne 101, einen Funk 102, einen Basisbandprozessor 103 und eine Steuerung 104. Der Basisbandprozessor 103 liefert Frames von Informationsbits zum Funk 102. Der Funk 102 unterzieht dann das modulierte Signal einer Modulation und einer Aufwärtsmischung zu der richtigen Sprungfrequenz und sendet das Signal über die Antenne 101. Der Funk 102 sendet die TX-Frames bei unterschiedlichen Sprungfrequenzen gemäß einer pseudozufälligen FH-Sequenz. Im Fall einer Vollduplexverbindung werden RX-Frames entweder zwischen den TX-Frames in dem Fall einer Zeitduplex-(TDD = time-division duplex)-Verbindung empfangen, oder sonst werden sie gleichzeitig mit dem Senden des TX-Frames in dem Fall einer Frequenzduplex-(FDD = frequency-division duplex)-Verbindung empfangen. Im Fall von FDD können der TX-Sprung und der RX-Sprung nicht identisch sein. Beispiele von Duplex-FH-Verbindungen, die jeweils TDD und FDD verwenden, sind in den 2a und 2b gezeigt. Die Steuerung 104 steuert die Komponenten des Transceivers 100 gemäß den Prinzipien, die nachfolgend vollständig beschrieben sind.
Zum Minimieren einer Interferenz zwischen Transceivern, die unterschiedliche Verbindungen unterstützen, wendet jede Verbindung eine eindeutige Sprungsequenz an. Die Kreuzkorrelation zwischen unterschiedlichen Sprungsequenzen sollte gering sein, um Kollisionen von Frames von unterschiedlichen Verbindungen zu minimieren. Fehlerkorrekturprotokolle zum Überwinden von Kollisionen sollten in Verbindungsprotokollen einer höheren Schicht implementiert sein. Bei einem beispielhaften System hat jeder Transceiver einen eindeutigen Adresscode und einen freilaufenden Takt. Der Adresscode kann als die Anwenderadresse angesehen werden. Der Adresscode wählt die FH-Sequenz aus, die verwendet werden wird, der Takt bestimmt die Phase in der Sequenz, d.h., welcher bestimmte Sprung der Sequenz zu einer spezifischen Zeit ausgewählt wird. Ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Einrichtung zum Durchführen einer Sprungauswahl ist in 3 gezeigt. Diese Figur zeigt einen Verschlüsselungskasten 301, in welchem ein Sprungkanal von dem zugeführten Takt 305 abgeleitet wird, einen Adresscode 303 und (optional) einen eindeutigen (Verschlüsselungs-)Schlüssel (K_e) 307 auf eine pseudozufällige Weise. Jedes Mal dann, wenn der Takt 305 aktualisiert wird, wird ein neuer Sprungkanal 309 gemäß dem Pseudozufallsalgorithmus ausgewählt, der in dem Verschlüsselungskasten implementiert ist.
Zwei Einheiten, die verbunden sind, werden denselben Adresscode, denselben Takt, und dann, wenn er vorhanden ist, denselben Schlüssel K_e für die Dauer der Verbindung verwenden. Wenn sie einmal verbunden sind, muss ein Mechanismus zum Synchronisierthalten der zwei Takte angewendet werden. Dies kann beispielsweise durch Synchronisations-Bitsequenzen in den Frame-Anfangsblöcken erreicht werden, die einen frühen oder späten Empfang anzeigen, was dann jeweils zum Verlangsamen oder zum Beschleunigen der Taktrate verwendet werden kann. Wenn ein undichter Mechanismus bei der Taktaktualisierung angewendet wird, werden die zwei Einheiten bei einer mittleren Taktrate lose gekoppelt sein.
Das Problem bei FH-Systemen liegt in der Anfangssynchronisation der zwei Transceiver. Ein Transceiver bei portierbaren Anwendungen ist normalerweise in einem Standby-Mode, wenn keine Verbindung vorhanden ist. In diesem Mode sollte der Transceiver sehr wenig Aktivität durchführen, um den Energieverbrauch zu minimieren. Die einzige Prozedur, um in dem Standby-Mode ausgeführt zu werden, besteht im Überwachen der Funkkanäle auf Funkrufnachrichten in regelmäßigen Intervallen. Zum Einsparen eines Energieverbrauchs ist es für einen Standby-Mode wünschenswert, die folgenden Charakteristiken zu haben:

1) Der Tastgrad für ein Aufwachintervall/Schlafintervall sollte niedrig sein (sagen wir 1 %), so dass die Standby-Einheit für das Meiste der Zeit überhaupt keine Aktivität durchführt, sondern statt dessen lediglich schläft.
2) Während des Aufwachintervalls T_wach sollte die Einheit sich nur an einer Überwachungsaktivität beteiligen und sollte keinerlei Signale senden.
3) Während des Aufwachintervalls T_wach sollte die Einheit nur bei einer einzigen Sprungsequenz aufwachen.
4) Für jede neue Aufwachzeit sollte die Einheit bei einer anderen Sprungfrequenz gemäß einer pseudozufälligen Sprungsequenz aufweisen.

Ein Beispiel für die Standby-Aktivität des Transceivers gemäß einem Aspekt der Erfindung ist in 4 gezeigt. Alle T_standby Sekunden wacht der Empfängerabschnitt des Funks 102 in der Einheit auf und überwacht für T_wach-Sekunden bei einer einzigen Sprungfrequenz f_k. Die ausgewählte Sprungfrequenz wird durch die Anwenderadresse, den Taktwert k der Einheit und (optional) einen eindeutigen (Verschlüsselungs-)Schlüssel (K_e) bestimmt. Der Standby-Takt wird alle T_standby-Sekunden aktualisiert; daher wird bei jedem neuen Aufwachfall eine neue Sprungfrequenz überwacht.
Eine weitere Einheit, die einen Kontakt sucht (d.h. eine Funkrufeinheit), muss die Einheit im Standby-Mode mit ihrer Funkrufnachricht erreichen. Die Funkrufeinheit weiß nicht, wann die Einheit im Standby-Mode aufwachen wird, oder bei welcher Sprungfrequenz sie aufwachen wird. Folglich muss die Funkrufeinheit die Zeit/Frequenz-Unsicherheit lösen. Dies wird einiges an Anstrengung (= Energieverbrauch) von der Funkrufeinheit erfordern, aber deshalb, weil ein Funkruf bzw. ein Paging im Vergleich mit dem Standby-Mode, der für immer dauern kann, nur einmal in einer Weile erfolgt, wird ein Verlegen der meisten Aktivität für einen Anrufaufbau in den Funkrufprozess und nicht in den Standby-Prozess bevorzugt.
Die Anrufaufbauverzögerung wird durch das Ausmaß an Unsicherheit bezüglich der Zeit und der Frequenz bestimmt. Zum Reduzieren der Verzögerung muss die Unsicherheit beschränkt werden. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dies durch Verwenden einer Sprungsequenz im Standby-Mode für eine endliche Länge N, sagen wir S = {f₁, f₂, ..., f_N}, wobei f_k ein Sprungkanal ist, erreicht. Der Empfänger wendet die Sprünge auf eine sequentielle Weise an: jedes Mal wenn der Takt inkrementiert wird, wird der nächste Sprung in der Sequenz ausgewählt. Nach f_N beginnt die Einheit wieder mit f₁, und so weiter. Somit muss der Takt nur Modulo N zählen. Je kleiner N ist, um so kleiner ist die Frequenzunsicherheit, aber eine um so geringere Interferenzimmunität wird erhalten. Zum Minimieren der Unsicherheit bezüglich der Zeit ist es bevorzugt, dass alle Sprungfrequenzen in der Sequenz eindeutig sind, d.h. f_k = f_m, wenn, und nur wenn k = m. Dies bedeutet, dass dann, wenn es passiert, dass die zwei Einheiten auf derselben Sprungfrequenz landen, sie automatisch synchronisiert werden, vorausgesetzt, dass dieselbe Sprungsequenz und dieselbe Sprungrate darauf folgend angewendet werden.
Die Sprungsequenz S wird durch die Anwenderadresse der Standby-Einheit bestimmt, so dass die Funkrufeinheit dieselbe Adresse verwenden wird, um dieselbe Sprungsequenz wie die Standby-Einheit anzuwenden. Wenn wir annehmen, dass der Takt der Standby-Einheit für die Funkrufeinheit unbekannt ist, weiß die Funkrufeinheit nicht, wann die Standby-Einheit aufwachen wird und welche Phase sie in der Sequenz S verwenden wird. Das Beste, was sie tun kann, besteht im Senden von Funkrufnachrichten auf so vielen unterschiedlichen Sprungsequenzen wie möglich während einer Aufwachperiode T_wach. Es soll angenommen sein, dass die Dauer einer Funkrufnachricht T_funkruf ist. In diesem Fall kann die Funkrufeinheit INT(T_wach/T_funkruf) Funkrufnachrichten bei unterschiedlichen Sprungfrequenzen senden, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer eingegebenen Variablen lässt. Um sicherzustellen, dass jede Funkrufnachricht wenigstens einmal vollständig in die Aufwachperiode fällt, ist die Anzahl von Sprüngen M in einem so genannten Funkrufzug vorzugsweise M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1. Ein Funkrufzug ist als Block von Funkrufnachrichten definiert, wobei jede Funkrufnachricht bei einer anderen Sprungfrequenz gesendet wird. Die Funkrufnachrichten in einem Funkrufzug sind vorzugsweise identisch zueinander. Da die Zeit eines Aufwachens für die Funkrufeinheit unbekannt ist, sollte sie einen Funkrufzug wiederholt senden, bis sie eine Antwort von der anderen Einheit empfängt. Ein Beispiel dieses Aspekts der Erfindung ist in 5 gezeigt. Bei diesem Beispiel ist ein Funkrufzug der Länge M gleich 4 gezeigt. Bei jedem Sprung wird eine Funkrufnachricht (nicht gezeigt) gesendet, die die eindeutige Adresse des Empfängers enthält. Wenn die Sprungsequenz auch die Länge N = 4 hat, dann erreicht die Funkrufeinheit die Standby-Einheit wenigstens innerhalb der Standby-Periode T_standby.
Zum Erfüllen von sowohl dem niedrigen Tastgrad in einem Standby-Mode als auch der Interferenzimmunität im Allgemeinen, ist es normalerweise der Fall, dass N > M gilt. Dies bedeutet, dass, ungleich dem vorherigen Beispiel, die gesamte Sprungsequenz nicht mit einem einzigen Funkrufzug abgedeckt werden kann. Daher ist mehr als ein Funkrufzug nötig. Dafür wird eine Anzahl von Funkrufzügen definiert, die dann, wenn sie zusammengenommen werden, die gesamte Sprungsequenz abdecken. Da die Funkrufeinheit nicht weiß, wann die Standby-Einheit aufwachen wird, sollten von einem gesendeten Funkrufzug zu einem anderen Änderungen nicht irgendwie häufiger als einmal für jede Wiederholperiode T_wiederholung durchgeführt werden. Die Wiederholperiode T_wiederholung kann größer als die Standby-Periode T_standby oder gleich dieser sein und ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich der Standby-Periode T_standby Dies wird sicherstellen, dass jeder Funkrufzug wenigstens eine Aufwachperiode überlagert. Wenn nach einer Zeitperiode T_wiederholung keine Antwort empfangen ist, kann die Funkrufeinheit dann zu einem anderen Funkrufzug schalten.
6 zeigt ein Beispiel dieses Aspekts der Erfindung mit M = 4 und N = 8. Die gesamte Sprungsequenz weist Sprünge 0 bis 7 auf. Der erste Funkrufzug weist Sprünge 0 bis 3 auf, während der zweite Funkrufzug Sprünge 0 und 5 bis 7 aufweist. Bei dem dargestellten Beispiel kommt die Funkrufnachricht bei der Standby-Einheit während der zweiten Aufwachperiode (k_p = 1) bei einem Sprungkanal 6 an. Während der ersten Periode k_p = 0 verwendet die Funkrufeinheit einen Funkrufzug mit den ersten vier Sprungkanälen. Jedoch ist zu beachten, dass in der zweiten Periode k_p = 1 die Sprungkanäle {5, 6, 7, 0} anstelle der vier übrigen Sprungkanäle {4, 5, 6, 7} gewählt sind. Dies ist deshalb so, weil die Funkrufeinheit voraussetzen muss, dass die Standby-Einheit ihren Takt alle T_standy-Sekunden aktualisieren wird. Ein Fehlen dieses Tuns kann in dem Typ einer Ineffizienz resultieren, der in 7 dargestellt ist. Bei dem Beispiel enthält der erste Funkrufzug 701 den Sprungkanal 7 nicht, und daher wird nach einer Periode T_wiederholung (die wenigstens im Wesentlichen gleich T_standby ist) ein zweiter Versuch mit einem zweiten Funkrufzug 703 versucht. In diesem zweiten Funkrufzug 703 werden die übrigen Sprungkanäle verwendet, nämlich {4, 5, 6, 7}. Wie es gezeigt ist, schlägt auch der zweite Versuch fehl, weil die Standby-Einheit ihren Takt auch vorgeschaltet hat, so dass der Sprungkanal 0 überwacht wird. Es erfolgt nicht bis zu der folgenden Überwachungsperiode, dass eine Antwort empfangen werden wird, wenn die Funkrufeinheit den ersten Funkrufzug 701 wieder verwendet und die Standby-Einheit den Sprungkanal 1 überwacht.
Im betrachteten Fall der 6 mit M = 4 und N = 8 verwendet die Funkrufeinheit zwei Funkrufzüge, nämlich zugA = {sprungmod8(kP), sprungmod8(kp + 1), sprungmod8(kp + 2), sprungmod(kp + 3)}und zugB = {sprungmod8(kp + 4), sprungmod8(kp + 5), sprungmod8(kp + 6), sprungmod(kp + 7)}wobei k_p der Taktwert der Funkrufeinheit ist, der alle T_standby inkrementiert wird, und sprung_modN(x) = sprung(x mod N), so dass die Sprungsequenz auf eine kreisförmige Weise verwendet wird.
Es wird verstanden werden, dass dann, wenn N > 2M gilt, mehr als zwei Funkrufzüge verwendet werden müssen. Diese Funkrufzüge sollten sequentiell angewendet werden, und zwar jeweils für eine Dauer von T_wiederholung. Im Allgemeinen ist die Anzahl von erforderlichen Funkrufzügen gegeben durch N_T = RNDUP(N/M), wobei RNDUP() eine Funktion ist, die irgendeine nicht ganze Zahl zu der nächsten ganzen Zahl aufrundet.
Für diesen allgemeinen Fall können die Funkrufzüge durch die folgende Gleichung spezifiziert sein: zugi = {sprungmodN(kp + iM), sprungmodN(kp + iM + 1), ... sprungmodN(kp + iM + (M – 1))},wobei i = 0, ..., (N_T – 1).
Wenn Fehler auf den Kanälen ignoriert werden, stellt die obige Strategie einen Funkrufempfang innerhalb einer maximalen Verzögerung von N_T·T_wiederholung Sekunden sicher. Diese Verzögerung kann reduziert werden, wenn es einen Weg zum Schätzen des Werts des Takts k_s der Standby-Einheit gibt. Wenn der Standby-Takt ungefähr bekannt ist, kann der richtige Funkrufzug ausgewählt werden, der den erwarteten Aufwachsprung bedeckt, sowie die Sprünge genau vor und nach dem erwarteten Aufwachsprung, um Schätzfehler zuzulassen. Bei dem Beispiel der 6 können die folgenden Funkrufzüge verwendet werden: zug A = {sprungmod8(k's – 2), sprungmod8(k's – 1), sprungmod8(k's ), sprungmod8(k's + 1)}und zug B = {sprungmod8(k's + 2), sprungmod8(k's + 3), sprungmod8(k's + 4), sprungmod8(k's + 5)}wobei k ' / s die Schätzung des Standby-Taktes in der Funkrufeinheit ist. Zum Darstellen des Betriebs dieses Aspekts der Erfindung soll angenommen sein, dass der aktuelle Wert des Standby-Takts k_s = 5 ist und dass die Schätzung des Standby-Takts k ' / s = 4 ist. In diesem Fall würde der erste Funkrufzug wie derjenige in 8 ausschauen. Obwohl die Schätzung einen Fehler um eine Sekunde hatte, wird noch ein schneller Zugriff erreicht.
Das obige Beispiel ist für den spezifischen Fall, in welchem M = 4 und N = 8 gilt. Im Allgemeinen können die Funkrufzüge durch die folgende Gleichung spezifiziert werden: zug i = {sprungmodN(k's – α + iM), sprungmodN(k's – α + iM + 1), ..., sprungmodN(k's – α + iM + (M – 1))}wobei i = 0, ..., (N_T – 1);
und wobei α ein fester Offsetwert größer als Null. Dieser Offset α wird so ausgewählt, dass ein Zug A Sprünge enthält, die dem Schätzsprung sprung_modN(k ' / s) vorangehen und folgen, um jeweils zu positiven und negativen Fehlern bei der Taktschätzung k ' / s beizutragen.
Die Schätzung des Standby-Taktwerts kann aus Information abgeleitet werden, die in einer vorherigen Verbindung erhalten wird. Das bedeutet, dass dann, wenn zwei Einheiten verbunden sind, sie einige Parameter einschließlich der Taktwerte in beiden Einheiten austauschen. Jede Einheit vergleicht den Taktwert der anderen Einheit mit ihrem eigenen, um einen Taktoffsetwert zu bestimmen, der darauf folgend zu ihrem eigenen Taktwert addiert werden kann, um den gegenwärtigen Taktwert in der anderen Einheit zu schätzen. Während der Verbindung bleiben die Takte durch einen losen Verriegelungsmechanismus synchronisiert. Beispielsweise kann jede Einheit ihre Empfangssignalzeitgabe in Bezug auf ihre Sendesignalzeitgabe bei einer frühen/späten Ankunft prüfen und ihren Takt entsprechend einstellen. Wenn der Algorithmus undicht ist (d.h. die frühe/späte Kompensation nicht genau ist), werden beide Einheiten sich bei einer mittleren Taktrate irgendwo zwischen den Taktraten der einzelnen Einheiten stabilisieren.
Wenn einmal die Verbindung unterbrochen ist, halten die Einheiten den Taktoffsetwert zurück, der während der Verbindung bestimmt worden war. Aufgrund einer relativen Verschiebung von einem Takt jeder Einheit werden die Taktschätzungen (d.h. die jeweiligen Schätzungen der Einheiten für den Takt der anderen, wie er durch die Summe ihres eigenen Taktwerts addiert zu dem zurückgehaltenen Taktoffsetwert bestimmt wird) unzuverlässig. Für jede Einheit hängt die Unsicherheit in Bezug auf den geschätzten Taktwert der anderen Einheit von dem Ausmaß an Zeit ab, die seit der Trennung verstrichen ist, und von der Rate einer Abweichung. Beispielsweise soll angenommen sein, dass die Einheiten eine relative Abweichung von X Teilen pro Million (ppm) haben. Dann ist nach einer Periode von 1/X Sekunden eine Schätzung einer Einheit von dem Taktwert der anderen Einheit noch innerhalb einer Sekunde genau, und mit der oben beschriebenen Technik würde die Zugriffsprozedur so schnell wie dann sein, wenn eine genaue Replik des internen Taktes in der Standby-Einheit bekannt geworden wäre. Es wird betont, dass die Taktschätzung k ' / s den existierenden Taktwert k_p in dem Takt der Funkrufeinheit nicht ersetzt. Vielmehr bestimmt die Funkrufeinheit lediglich einen Offsetwert Δ basierend auf der Differenz zwischen ihrem eigenen Taktwert und demjenigen der anderen Einheit zu der Zeit, zu der die Verbindung aufgebaut war. Der Offsetwert Δ wird dann zu dem gegenwärtigen Wert des Funkruftakts k_p addiert, um eine gegenwärtige Schätzung des Taktwerts der anderen Einheit zu ergeben: k ' / s = k_p + Δ.
Eine Einheit speichert vorzugsweise eine vollständige Liste von relativen Schätzungen Δ_i für jede der Einheiten, mit welcher sie in der Vergangenheit verbunden gewesen ist. Vor einer Initialisierung prüft sie die Liste, um zu sehen, ob es eine Schätzung Δ_i für die Standby-Einheit gibt, zu welcher der Funkruf beabsichtigt ist. Wenn es so ist, verwendet die Funkrufeinheit einen geschätzten Taktwert k ' / s = k_p + Δ_i zum Senden eines Funkrufs zu der betrachteten Standby-Einheit.
Es wird offensichtlich sein, dass die Zugriffsverzögerung während eines anfänglichen Anrufaufbaus von folgendem abhängt:

1) der Anzahl von Sprungkanälen, die in einem einzigen Zug abgedeckt sind;
2) die Anzahl von Sprungkanälen in der Sprungsequenz;
3) das Ausmaß an relativem Taktversatz; und
4) der verstrichenen Zeit seit einer Trennung.

Zusammen mit der Aufwachdauer T_wach und der Standby-Periode T_standby kann das System für eine kurze Zugriffsverzögerung und einen niedrigen Energieverbrauch in einem Standby-Mode optimiert werden.
Wenn einmal eine Verbindung aufgebaut worden ist, hält die Funkrufeinheit die Taktphase bei derjenigen, Phase, für welche der Zugriff erfolgreich war. Von diesem Moment an kann die Verbindungs-Taktrate bei beiden Einheiten eingestellt werden, um durch ein Spektrum mit einer höheren Rate zu springen, als sie die Standby-Einheit verwendet hatte. Zusätzlich können die Einheiten auch über eine andere (möglicherweise längere) FH-Sequenz zum Fortführen der Verbindung entscheiden. Dies könnte erwünscht sein, wenn das Funkrufsprungmuster weniger als ideal zum Aufrechterhalten der Verbindung ist.
In der obigen Beschreibung wurde nur die Kommunikation von der Funkrufeinheit zu der Standby-Einheit betrachtet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Antwort der Standby-Einheit zu der Funkrufeinheit auf eine Anzahl von Arten erreicht werden. Eine Antwort-Sprungsequenz S' kann definiert werden, in welcher die Sprünge eine Eins-zu-Eins- Entsprechung mit den Sprüngen in der Funkruf-Sprungsequenz S haben. In dem Fall eines TDD-Schemas überwacht die Funkrufeinheit den Antwortsprung f'_k in S genau dann, nachdem sie eine Funkrufnachricht auf einem Sprung f_k im S gesendet hat, wie es in 9 dargestellt ist. Bei diesem Beispiel ist die Antwortsequenz S' von der Funkrufsequenz S durch Addieren einer Konstanten 10 abgeleitet. Die in der Standby-Einheit im Sprung 1 empfangene Funkrufnachricht wird daher im Sprung 11 bestätigt. Im Fall von FDD würde sie im Sprung f_k senden und gleichzeitig im Sprung f'_k überwachen, wie es in 10 dargestellt ist. Jedoch sind auch andere Antwortprozeduren möglich. Beispielsweise können die Funkrufeinheiten auf Antwortnachrichten weniger häufig überwachen. In diesem Fall muss die Funkrufeinheit in ihrer Funkrufnachricht anzeigen, wann sie hören wird, oder ein Verfahren muss verwendet werden, in welchem die Standby-Einheit Antwortnachrichten wiederholt sendet. Ein Beispiel des ersten Verfahrens ist in 11 dargestellt. In jeder Funkrufnachricht muss die Funkrufeinheit anzeigen, wie viele Funkrufsprünge bleiben, bevor die Funkrufeinheit auf eine Antwort hören wird. Die Anzahl von übrigen Sprüngen dekrementiert sich für jede zusätzliche Funkrufnachricht. Vorzugsweise sollte die Funkrufnachricht auch die Sprungfrequenz enthalten, bei welcher die Funkrufeinheit hören wird. Beispielsweise werden in 11 Funkrufnachrichten wiederholt bei Sprüngen 0 bis 3 gesendet. In jeder Funkrufnachricht sind die Parameter (X, Y) spezifiziert, wobei X der Überwachungssprung ist und Y die Anzahl von Sprüngen ist, die gelassen sind, bevor die Funkrufeinheiten auf Antworten hören wird. Im ersten Zug gilt X = 4 und verkleinert sich Y von 3 zu 0. Die Standby-Einheit empfängt die Funkrufnachricht im Sprung 2. Sie wartet auf den Sprung 1 und sendet dann eine Antwortnachricht im Sprung 5, wie es in der Funkrufnachricht angezeigt wurde. Dieses Verfahren erhöht die Menge an Daten, die in einer Funkrufnachricht gesendet werden müssen. Bei einem anderen Verfahren sendet die Standby-Einheit die Antwortnachricht wiederholt bei einer einzigen Sprungfrequenz. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist in 12 dargestellt. Nach jedem Funkrufzug hört die Funkrufeinheit auf einem Sprung auf eine Antwort. Die Überwachungs-Sprungfrequenz ist nach jedem Zug anders. Wenn die Standby-Einheit die Funkrufnachricht empfangen hat, wird sie eine Antwortnachricht unter Verwendung einer Sprungfrequenz zurückbringen, die dem Sprung entspricht, in welchem die Funkrufnachricht empfangen wurde. Die Antwortnachricht wird für eine feste Anzahl von Malen jedes Mal bei derselben Frequenz wiederholt. Der Einfachheit halber ist bei dem Beispiel der Antwortsprung gleich dem erfolgreichen Funkrufsprung gewählt, nämlich der Sprungnummer 1. Zum Lösen des periodisch auftretenden Problems der Funkrufeinheit, die nun weiß, wie lange die Standby-Einheit ihr Senden wiederholen wird, nachdem die Funkrufeinheit die Antwort bei dem zweiten Überwachungsereignis (bei der Sprungnummer 1) empfangen hat, könnte die Antwortnachricht beispielsweise eine Anzeige darüber enthalten, wie viele Antwortnachrichten gelassen sind, bevor die Standby-Einheit wieder hören wird. Dies ist ähnlich dem Verfahren, das in 11 beschrieben ist. Zusätzlich zu der Anzahl von gelassenen Nachrichten kann die Sprungnummer, bei welcher die Standby-Einheit hören wird, angezeigt werden.
In der obigen Diskussion ist eine Beschreibung einer Technik zum Erzeugen von Funkrufzügen zur Verwendung bei der Erfindung enthalten. Die Erzeugung von Funkrufzügen kann für diejenigen Fälle weiter optimiert werden, in welchen mehr als zwei Funkrufzüge gesendet werden. Der Zweck der Optimierung besteht im Erzeugen von Funkrufzügen, die dann, wenn sie gesendet werden, am wahrscheinlichsten eine frühe Antwort von der angefunkten Einheit entlocken. 13 ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel darstellt, bei welchem drei optimierte Funkrufzüge erzeugt sind. In diesem Beispiel hat die FH-Sequenz eine Länge von N = 12, wobei die bestimmten Sprungkanäle mit k – 6, k – 5, ..., k, ..., k + 4, k + 5 (wobei k die geschätzte Aufwachfrequenz bezeichnet) bezeichnet sind. Es ist weiterhin angenommen, dass jeder Zug eine Länge von M = 4 hat, so dass eine Gesamtheit von N_T = RNDUP(N/M) = 3 erforderlich sein wird, die hier als Züge 0, 1 und 2 bezeichnet sind. Der Zug 0 enthält die Sprungkanäle {k – 2, k – 1, k, k + 1}; der Zug 1 enthält die Sprungkanäle {k – 4, k – 3, k + 2, k + 3}; und der Zug 2 enthält die Sprungkanäle {k – 6, k – 5, k + 4, k + 5}. Das Prinzip hinter der Optimierung besteht darin, dass die Funkrufeinheit bzw. der Pager zuerst ein Segment der FH-Sequenz auswählen wird, das nahe der erwarteten Wachfrequenz ist, (d.h. Sprungkanal k), in dem der Zug 0 verwendet wird. Wenn dies nicht wirkt, wählt sie den Zug 1 aus, der Sprungkanäle hat, die weiter entfernt von der erwarteten Frequenz k sind. Wenn dies noch nicht wirkt, wird die Funkrufeinheit dann den Zug 2 nehmen, der die übrigen Sprungkanäle enthält, die noch weiter entfernt als diejenigen sind, die früher versucht wurden. Es wird anzumerken sein, dass mit diesem Ansatz die Unsicherheit bezüglich der Frequenz schrittweise reduziert wird (unter Verwendung eines früheren Wissens), ohne die Aufwachzeit T_wach (die auf die Länge eines einzelnen Zugs bezogen ist) zu beeinflussen.
Bei dem in 13 dargestellten Beispiel gilt M = 4, was eine gerade Zahl ist. 14 stellt ein weiteres Beispiel dar, bei welchem M eine ungerade Zahl ist, nämlich M = 3. Bei diesem Beispiel hat die FH-Sequenz eine Länge von N = 15, wobei die bestimmten Sprungkanäle mit k – 7, k – 6, ..., k, k + 6, k + 7 (wobei k die geschätzte Aufwachfrequenz bezeichnet) bezeichnet sind. Aufgrund der Annahme, dass jeder Zug eine Länge von M = 3 hat, wird eine Gesamtheit von N_T = RNDUP(N/M) = 5 Zügen erforderlich sein, die hier als Züge 0, 1, 2, 3 und 4 bezeichnet sind. Der Zug 0 enthält die Sprungkanäle {k – 1, k, k + 1}; der Zug 1 enthält die Sprungkanäle {k – 3, k – 2, k + 2}; der Zug 2 enthält die Sprungkanäle {k – 4, k + 3, k + 4}; der Zug 3 enthält die Sprungkanäle {k – 6, k – 5, k + 5}; und der Zug 4 enthält die Sprungkanäle {k – 7, k + 6, k + 7}. Wiederum besteht das Prinzip hinter der Optimierung darin, dass die Funkrufeinheit zuerst ein Segment der FH-Sequenz auswählen wird, das nahe der erwarteten Wachfrequenz ist (d.h. dem Sprungkanal k), in dem der Zug 0 verwendet wird. Wenn dies nicht wirkt, wählt sie den Zug 1 aus, der Sprungkanäle hat, die weiter entfernt von der erwarteten Frequenz k sind. Wenn dies noch nicht wirkt, wird die Funkrufeinheit dann den Zug 2 nehmen, der die übrigen Sprungkanäle enthält, die noch weiter entfernt als diejenigen sind, die früher versucht wurden.
Im Allgemeinen können die optimierten Funkrufzüge dann durch eine Anzahl von Formeln spezifiziert werden. Wenn die Länge M von jedem Funkrufzug gerade ist, werden die optimierten Funkrufzüge durch die folgende Gleichung spezifiziert: zug i = (sprungmodN(k's – (i + 1)M/2), sprungmodN(k's – (i + 1)M/2 + 1), ..., sprungmodN(k's – (iM/2 – 1), sprungmodN(k's + (iM/2), sprungmodN(k's – (iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + (i + 1)M/2 – 1)}wobei i = 0, 1, 2, ..., N_T – 1. 15a stellt einen verallgemeinerten Funkrufzug für den Fall dar, in welchem M gerade ist.
Wenn die Länge M eines jeweiligen Funkrufzugs ungerade ist, kann ein optimierter Funkrufzug durch zwei Formeln definiert werden, und zwar durch eine für den Fall, in welchem der Funkrufzug ein i-ter Funkrufzug ist, wobei i eine gerade Zahl ist, und wobei die andere Formel für den Fall gilt, in welchem der Funkrufzug ein i-ter Funkrufzug ist, wobei i eine ungerade Zahl ist. Eine beispielhafte Gruppe von Formeln wird nun präsentiert werden. Für den Fall, in welchem der i-te Funkrufzug zu bilden ist, während i eine gerade Zahl ist, kann der optimierte Funkrufzug spezifiziert sein durch: zug i = (sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2),..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 + (M – 1)/2)}wobei i eine gerade Zahl innerhalb des Bereichs 0 ... GERADE(N_T – 1) ist, wobei GERADE(x) eine Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x gerade ist, und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x ungerade ist. 15b stellt einen verallgemeinerten Funkrufzug für den Fall dar, in welchem M ungerade ist und i gerade ist.
Für den Fall, in welchem die Funkrufzuglänge M eine ungerade Zahl ist und ein i-ter Funkrufzug zu bilden ist, während i eine ungerade Zahl ist, kann der optimierte Funkrufzug spezifiziert sein durch: zug i = {sprungmodN(k's – iM/2 – 1/2 – (M – 1)/2), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 3/2), sprungmodN(k's – iM/2 – 1/2), sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + (iM/2 – 1/2 + (M – 1)/2)}wobei i eine ungerade Zahl innerhalb des Bereichs 1 ... UNGERADE(N_T – 1) ist, wobei UNGERADE(x) eine Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x ungerade ist, und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x gerade ist. 15c stellt einen verallgemeinerten Funkrufzug für den Fall dar, in welchem M ungerade ist und i gerade ist.
Nimmt man wieder Bezug auf 14, kann es gesehen werden, dass für den Fall von M = ungerade der erste Funkrufzug (d.h. der Zug 0) die erwartete Wachfrequenz (d.h. den Sprungkanal k) enthält, der Sprungfrequenzen vorausgehen und nachfolgen, die jeweils früher und später als die erwartete Wachfrequenz sind. Insbesondere wird beobachtet werden, dass der erste Funkrufzug dieselbe Anzahl von früheren Sprungfrequenzen enthält, wie er spätere Sprungfrequenzen hat. Jedoch ist dies für nachfolgende Funkrufzüge nicht möglich, weil die Länge von jedem Funkrufzug ungerade ist. Bei dem Beispiel der 14, 15a und 15b wurde eine willkürliche Auswahl gemacht, um dem ersten Funkrufzug mit einem zu folgen, der mehr von den früheren Sprungfrequenzen hat, als er spätere Sprungfrequenzen hat. Der nächste Funkrufzug (d.h. der Zug 2) hat die gegenteilige Charakteristik: es gibt mehr von den letzteren Sprungfrequenzen, als es frühere Sprungfrequenzen gibt. Dieses Muster springt zurück und nach vorn, bis jeder der Funkrufzüge definiert worden ist, um dadurch jede der möglichen Sprungfrequenzen in einem der Funkrufzüge zu nutzen.
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die willkürliche Entscheidung zum Definieren des Zugs 1 mit mehr von den früheren Sprungfrequenzen als von den späteren Sprungfrequenzen nicht bei allen Ausführungsbeispielen getroffen werden muss. Gegenteilig dazu können alternative Ausführungsbeispiele den Zug 1 derart definieren, dass er mehr von den letzteren Sprungfrequenzen als von den früheren Sprungfrequenzen hat. In diesem Fall wird der nächste Funkrufzug (d.h. der Zug 2) mehr von den früheren Sprungfrequenzen als den letzteren Sprungfrequenzen haben. Dieses Muster wird dann fortgesetzt hin und her springen, bis jede der Sprungfrequenzen definiert worden ist. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird ohne weiteres die Modifikationen an den beispielhaften Gleichungen durchführen können, die oben angegeben sind, um die Definitionen für die ungeraden und geraden Funkrufzüge für eine Verwendung in dem Fall abzuleiten, in welchem die Länge M des Funkrufzugs ungerade ist.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden. Jedoch wird es Fachleuten auf dem Gebiet ohne weiteres klar sein, dass es möglich ist, die Erfindung in spezifischen Formen zu verkörpern, die andere als diejenigen des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels sind. Dies kann durchgeführt werden, ohne von dem Sinngehalt der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise wird das beispielhafte Ausführungsbeispiel auf ein System angewendet, das ein Frequenzsprungverfahren verwendet. Jedoch ist ein Frequenzsprungverfahren lediglich eines einer Anzahl von unterschiedlichen Typen eines Kanalsprungverfahrens. Die Erfindung kann allgemeiner auf Systeme angewendet werden, die andere Typen eines Kanalsprungverfahrens verwenden, wie beispielsweise die Verwendung eines Codes (einer Spreizsequenz) oder irgendeiner übersprungenen Einheit, die einen Kanal zur Verfügung stellt, solange es nicht ein Zeitschlitz ist, der übersprungen wird.
Somit ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel lediglich illustrativ und sollte nicht auf irgendeine Weise beschränkend angesehen werden. Der Schutzumfang der Erfindung ist eher durch die beigefügten Ansprüche gegeben als durch die vorangehende Beschreibung, und alle Variationen und Äquivalente, die in den Bereich der Ansprüche fallen, sollen darin umfasst sein.

Claims

Verfahren zum Aufbauen einer Verbindung zwischen einer Funkrufeinheit und einer Standby-Einheit in einem Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Aktivieren der Standby-Einheit für eine Aktivierungszeitperiode T_wach aus jeder Standby-Zeitperiode T_standby; während jeder Aktivierungszeitperiode Veranlassen, dass die Standby-Einheit einen ausgewählten Kanal für einen Empfang einer Funkrufnachricht überwacht, wobei der ausgewählte Kanal aus einer Vielzahl von Kanälen ausgewählt wird, und wobei für jede nachfolgende Aktivierungszeitperiode der ausgewählte Kanal ein nachfolgender der Vielzahl von Kanälen ist, wie sie durch eine Sprungsequenz spezifiziert sind; während einer ersten Wiederholperiode wiederholtes Senden eines ersten Funkrufzugs von der Funkrufeinheit zur Standby-Einheit, bis eine Antwort von der Standby-Einheit empfangen wird; und wenn die Antwort von der Standby-Einheit nicht während der ersten Wiederholperiode empfangen wird, dann, während jeweils einer oder mehrerer nachfolgender Wiederholperioden, wiederholtes Senden eines entsprechenden von einem oder mehreren nachfolgenden Funkrufzügen von der Funkrufeinheit zu der Standby-Einheit bis die Antwort von der Standby-Einheit empfangen wird, wobei: jeder von dem ersten und den nachfolgenden Funkrufzügen eine Vielzahl von Funkrufnachrichten aufweist, wobei jede Funkrufnachricht auf einem anderen einer Untergruppe der Vielzahl von Kanälen gesendet wird; der erste Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus der Sprungsequenz ausgewählt sind, wobei die ausgewählten Kanäle eine Sprungfrequenz, die zu einer erwarteten Wachfrequenz gehört, und eine oder mehrere unterschiedliche Sprungfrequenzen, die der erwarteten Wachfrequenz in der Sprungfrequenz am nächsten sind, enthalten und wobei nicht ausgewählte Kanäle in der Sprungsequenz einen oder mehrere übrige Teile der Sprungsequenz bilden, und jeder von dem einen oder den mehreren nachfolgenden Funkrufzügen auf einer jeweils anderen Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus denjenigen Kanälen ausgewählt sind, die der erwarteten Wachfrequenz in folgenden übrigen Teilen der Sprungsequenz am nächsten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wiederholperiode im Wesentlichen gleich der Standby-Periode ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wiederholperiode größer als die Standby-Periode oder gleich dieser ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus der Vielzahl von Kanälen gemäß der folgenden Gleichung ausgewählt sind: zug i = (sprungmodN(k's – (i + 1)M/2), sprungmodN(k's – (i + 1)M/2 + 1), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + (i + 1)M/2 – 1)}wobei k ' / s eine Schätzung eines Taktwerts der Standby-Einheit ist, wobei der Taktwert der Standby-Einheit jede T_standby-Periode aktualisiert wird, N die Anzahl von Kanälen in der Sprungsequenz ist, T_funkruf die Dauer einer Funkrufnachricht ist, M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer Variablen lässt, die Anzahl von Funkrufzügen N_T durch N_T = RNDUP(N/M) gegeben ist, wobei RNDUP() eine Funktion ist, die irgendeine nicht ganze Zahl zu der nächsten ganzen Zahl aufrundet, i = 0, ..., (N_T – 1) und sprung_modN(x) = sprung(x mod N).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schätzung des Takts der Standby-Einheit aus einem gegenwärtigen Taktwert eines Funkrufeinheitstaktes bestimmt wird, der durch einen zuvor bestimmten Offset zwischen Taktwerten der Standby-Einheit und der Funkrufeinheit eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zuvor bestimmte Offset in einem nichtflüchtigen Speicher für zukünftige Zugriffsversuche gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus der Vielzahl von Kanälen gemäß den folgenden Gleichungen ausgewählt werden: zug i = {sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 + (M – 1)/2)}wobei i eine gerade Zahl innerhalb des Bereichs 0 ... GERADE (N_T – 1) ist; und zug i = (sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 3/2), sprungmodN(k's – iM/2 – 1/2), sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + (M – 1)/2)} wenn i eine ungerade Zahl innerhalb des Bereichs 1 ... UNGERADE (N_T – 1) ist, wobei: GERADE(x) eine erste Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x gerade ist und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x ungerade ist; UNGERADE(x) eine zweite Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x ungerade ist, und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x gerade ist; k ' / s eine Schätzung eines Taktwerts der Standby-Einheit ist, wobei der Taktwert der Standby-Einheit jede T_standby-Periode aktualisiert wird; N die Anzahl von Kanälen in der Sprungsequenz ist; T_funkruf die Dauer einer Funkrufnachricht ist; M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer Variablen lässt; die Anzahl von Funkrufzügen N_T durch N_T = RNDUP(N/M) gegeben ist, wobei RNDUP() eine Funktion ist, die jede nicht ganze Zahl auf die nächste ganze Zahl aufrundet; und sprung_modN(x) = sprung (x mod N).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schätzung des Takts der Standby-Einheit aus einem gegenwärtigen Taktwert eines Takts einer Funkrufeinheit bestimmt wird, der durch einen zuvor bestimmten Offset zwischen Taktwerten der Standby-Einheit und der Funkrufeinheit eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zuvor bestimmte Offset für zukünftige Zugriffsversuche in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem ein Frequenzsprungverfahrens-Kommunikationssystem ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem ein Codesprungverfahrens-Kommunikationssystem ist.
Vorrichtung (100) zum Aufbauen einer Verbindung zwischen einer Funkrufeinheit und einer Standby-Einheit in einem Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Aktivieren der Standby-Einheit für eine Aktivierungszeitperiode T_wach aus jeder Standby-Zeitperiode T_standby; eine Einrichtung zum Veranlassen, dass die Standby-Einheit einen ausgewählten Kanal für einen Empfang einer Funkrufnachricht während jeder Aktivierungszeitperiode überwacht, wobei der ausgewählte Kanal aus einer Vielzahl von Kanälen ausgewählt wird, und wobei für jede nachfolgende Aktivierungszeitperiode der ausgewählte Kanal ein nachfolgender der Vielzahl von Kanälen ist, wie es durch eine Sprungsequenz spezifiziert ist, eine Einrichtung, die während einer ersten Wiederholperiode in Betrieb ist, zum wiederholten Senden eines ersten Funkrufzugs von der Funkrufeinheit zu der Standby-Einheit, bis eine Antwort von der Standby-Einheit empfangen wird; und eine Einrichtung, die darauf reagiert, dass die Antwort von der Standby-Einheit während der ersten Wiederholperiode nicht empfangen wird, zum wiederholten Senden eines entsprechenden von einem oder mehreren nachfolgenden Funkrufzügen von der Funkrufeinheit zu der Standby-Einheit während jeder von einer oder mehreren nachfolgenden Wiederholperioden, bis die Antwort von der Standby-Einheit empfangen wird, wobei: jeder von dem ersten und nachfolgenden Funkrufzügen eine Vielzahl von Funkrufnachrichten aufweist, wobei jede Funkrufnachricht auf einem anderen einer Untergruppe der Vielzahl von Kanälen gesendet wird; der erste Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus der Sprungsequenz ausgewählt sind, wobei die ausgewählten Kanäle eine Sprungfrequenz enthalten, die zu einer erwarteten Wachfrequenz gehört, und eine oder mehrere andere Sprungfrequenzen, die der erwarteten Wachfrequenz in der Sprungsequenz am nächsten sind und wobei nicht ausgewählte Kanäle in der Sprungsequenz einen oder mehrere übrige Teile der Sprungsequenz bilden; und jeder von dem einen oder mehreren nachfolgenden Funkrufzügen auf einer jeweils anderen Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus denjenigen Kanälen ausgewählt sind, die der erwarteten Wachfrequenz in folgenden übrigen Teilen der Sprungsequenz am nächsten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Wiederholperiode im Wesentlichen gleich der Standby-Periode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Wiederholperiode größer als die Standby-Periode oder gleich dieser ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jeder Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus der Vielzahl von Kanälen ausgewählt sind, gemäß der folgenden Gleichung: zug i = {sprungmodN(k's – (i + 1)M/2), sprungmodN(k's – (i + 1)M/2 + 1), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + (i + 1)M/2 – 1)}wobei k ' / s eine Schätzung eines Taktwerts der Standby-Einheit ist, wobei der Taktwert der Standby-Einheit jede T_standby-Periode aktualisiert wird, N die Anzahl von Kanälen in der Sprungsequenz ist; T_funkruf die Dauer einer Funkrufnachricht ist, M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer Variablen lässt, die Anzahl von Funkrufzügen N_T durch N_T = RNDUP(N/M) gegeben ist, wobei RNDUP() eine Funktion ist, die irgendeine nicht ganze Zahl zu der nächsten ganzen Zahl aufrundet; i = 0, ..., (N_T – 1) und sprung_modN(x) = sprung(x mod N).
Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin eine Einrichtung zum Bestimmen der Schätzung des Takts der Standby-Einheit aus einem gegenwärtigen Taktwert eines Takts einer Funkrufeinheit aufweist, der durch einen zuvor bestimmten Offset zwischen Taktwerten der Standby-Einheit und der Funkrufeinheit eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, die weiterhin einen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern des zuvor bestimmten Offsets zur Verwendung bei zukünftigen Zugriffsversuchen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jeder Funkrufzug auf einer Untergruppe von Kanälen gesendet wird, die aus der Vielzahl von Kanälen gemäß den folgenden Gleichungen ausgewählt sind: zug i = {sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 1), sprungmodN(k's + iM/2), sprungmodN(k's + iM/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 + (M – 1)/2)}wobei i eine gerade Zahl innerhalb des Bereichs 0 ... GERADE(N_T – 1) ist; und zug i = {sprungmodN(k's – iM/2 – (M – 1)/2), ..., sprungmodN(k's – iM/2 – 3/2), sprungmodN(k's – iM/2 – 1/2), sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + 1), ..., sprungmodN(k's + iM/2 – 1/2 + (M – 1)/2)}wenn i eine ungerade Zahl innerhalb des Bereichs 1 ... UNGERADE (N_T – 1) ist, wobei: GERADE(x) eine erste Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x gerade ist, und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x ungerade ist; UNGERADE(x) eine zweite Funktion darstellt, die x zurückbringt, wenn x ungerade ist, und einen Wert x – 1 zurückbringt, wenn x gerade ist; k ' / s eine Schätzung eines Taktwerts der Standby-Einheit ist, wobei der Taktwert der Standby-Einheit jede T_stanaby-Periode aktualisiert wird; N die Anzahl von Kanälen in der Sprungsequenz ist; T_funkruf die Dauer einer Funkrufnachricht ist; M = INT(T_wach/T_funkruf) – 1, wobei INT() eine Funktion ist, die nur den ganzzahligen Teil einer Variablen lässt; die Anzahl von Funkrufzügen N_T durch N_T = RNDUP(N/M) gegeben ist, wobei RNDUP() eine Funktion ist, die irgendeine nicht ganze Zahl zu der nächsten ganzen Zahl aufrundet; und sprung_modN(x) = sprung(x mod N).
Vorrichtung nach Anspruch 18, die weiterhin eine Einrichtung zum Bestimmen der Schätzung des Taktes einer Standby-Einheit aus einem gegenwärtigen Taktwert eines Takts einer Funkrufeinheit aufweist, der durch einen zuvor bestimmten Offset zwischen Taktwerten der Standby-Einheit und der Funkrufeinheit eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, die weiterhin einen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern des zuvor bestimmten Offsets für zukünftige Zugriffsversuche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem ein Frequenzsprungverfahrens-Kommunikationssystem ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Kanalsprungverfahrens-Kommunikationssystem ein Codesprungverfahrens-Kommunikationssystem ist.