JP4027983B2 - ディスパッチシステム内での効率的なシステムアクセスのための方法と装置 - Google Patents

Description

発明の背景
Ｉ．発明の分野
本発明は概してディスパッチ（dispath）システムに関し、さらに特定するとディスパッチシステムにおけるアクセス（access）の規制に関する。
ＩＩ．関連技術の説明
無線電話通信システムにおいて、多くのユーザーは、無線チャンネル上で通信し、他の無線電話システムおよび有線電話システムに接続する。無線チャンネル上での通信は、多岐に渡る多元アクセス技法の内の１つである場合がある。これらの多元アクセス技法は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）および符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を含む。ＣＤＭＡ技法は多くの利点を持っている。例示的なＣＤＭＡシステムは、１９９０年２月１３日にＫ．Ｇｉｌｈｏｕｓｅｎらに発行され、本発明の譲受人に譲渡され、参照してここに組み込まれる「衛星中継器または地上中継器を使用するスペクトラム拡散多重アクセス通信システム（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ）」と題する米国特許第４，９０１，３０７号に説明される。
前述の特許では、各自がトランシーバーを有する大多数の移動電話システムユーザーが、ＣＤＭＡスペクトラム拡散通信信号を使用する、衛星中継器、航空機搭載の中継器、または地上基地局を通して通信する多元アクセス技法が開示される。ＣＤＭＡ通信を使用する上で、周波数スペクトルは、複数回再利用することが可能で、システムユーザーの容量の増加を可能にする。
ＣＤＭＡセルラシステムにおいては、各基地局トランシーバサブシステムが、限られた地理学上の領域に有効範囲を提供し、その有効範囲領域内にある遠隔装置をシステム交換機を介して公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）にリンクする。遠隔装置が新しい基地局トランシーバサブシステムの有効範囲領域に移動すると、その遠隔装置の呼の経路選択は、その新しい基地局トランシーバサブシステムに転送される。基地局から遠隔装置への信号伝走路が順方向リンクと呼ばれ、遠隔装置から基地局への信号伝走路が逆方向リンクと呼ばれる。
典型的なＣＤＭＡシステムにおいては、それぞれの基地局トランシーバサブシステムは、他の基地局トランシーバサブシステムのパイロット信号からの符号位相中のオフセットである共通の疑似ランダム雑音（ＰＮ）拡散符号を有するパイロット信号を伝送する。システムが動作中は、遠隔装置には、通信を確立する基地局トランシーバサブシステムを包囲する近隣の基地局トランシーバサブシステムに対応する符号位相オフセットのリストが提供される。遠隔装置には、近隣の基地局トランシーバサブシステムを含む１群の基地局トランシーバサブシステムからパイロット信号の信号強度を追跡するための探索エレメントが装備されている。
ハンドオフプロセスの間に２つ以上の基地局トランシーバサブシステムを介して遠隔装置との通信を提供するための方法と装置は、本発明の譲受人に譲渡された、１９９３年１１月３０日発行の「ＣＤＭＡセルラ通信システムにおける移動式補助ソフト・ハンドオフ」（MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELULAR COMMUNICATIN SYSTEM）という題名の米国特許第５，２６７，２６１号に開示されている。このシステムを用いれば、遠隔装置とエンドユーザー間の通信は、オリジナルの基地局トランシーバサブシステムから後続の基地局トランシーバサブシステムへの万一のハンドオフによっても中断されることはない。このタイプのハンドオフは、後続の基地局トランシーバサブシステムとの通信が、オリジナルの基地局トランシーバサブシステムとの通信が終了する前に確立されるという点で「ソフトな」ハンドオフと考えてもよい。遠隔装置が２つの基地局トランシーバサブシステムと通信中の場合、遠隔装置は、共通基地局トランシーバサブシステムからの多重経路信号の結合と同じようにそれぞれの基地局トランシーバサブシステムから受信された信号を結合する。
典型的なマクロセルラシステムでは、システムコントローラを用いて、それぞれの基地局トランシーバサブシステムによって受信された信号から、エンドユーザーのために１つの信号を生成する。それぞれの基地局トランシーバサブシステム内では、共通遠隔装置から受信された信号は、復号される前に合成され、このようにして、受信された多重信号の利点を十分に生かす。それぞれの基地局トランシーバサブシステムから得られた復号結果は、システムコントローラに提供される。信号は、一度復号されると、他の信号と「結合する」ことはできない。したがって、システムコントローラは、１つの遠隔装置によって確立された通信の相手である基地局トランシーバサブシステムそれぞれによって発生された複数の復号済み信号から適当な信号を選択しなければならない。最も優位な復号済み信号は、基地局トランシーバサブシステムからの信号の集合から選択されるが、選択されなかった信号は単に切り捨てられる。
遠隔装置は、ソフトなハンドオフプロセス全体にわたって常に少なくとも１つの基地局トランシーバサブシステムを介してエンドユーザーと通信しているので、遠隔装置とエンドユーザーとの間では通信の中断は発生しない。ソフトなハンドオフによって、その固有の「中断する前に実行する」技法には、他のセルラ通信システムで採用される従来型の「実行する前に中断する」技法にない利点がかなりある。
無線電話システムにおいては、取り扱い可能な同時電話通話の数という点でシステムの容量を最大化することはきわめて重要である。スペクトラム拡散システムにおけるシステム容量は、それぞれの遠隔装置の伝送出力が、伝送されたそれぞれの信号が同じレベルで基地局トランシーバサブシステムに到達するように制御できれば最大化することができる。実際のシステムでは、それぞれの遠隔装置は、許容可能なデータ回復を可能とするような信号対雑音比を発生する最小レベルの信号を伝送する。遠隔装置によって伝送された信号があまり低い出力レベルで基地局トランシーバサブシステムの受信機に到達すると、ビット誤り率が高くなりすぎて、他の遠隔装置からの干渉によって高品質の通信が不可能となる。一方、遠隔装置が伝送した信号の出力レベルが基地局トランシーバサブシステムに受信されたときに高すぎると、この特定の遠隔装置との通信は許容可能であるが、この高い出力信号は他の遠隔装置に対しては干渉として作用する。
したがって、典型的なＣＤＭＡスペクトラム拡散システムでの容量を最大にするためには、基地局トランシーバサブシステムの有効範囲領域内のそれぞれの遠隔装置の伝送出力は基地局トランシーバサブシステムによって制御されて、基地局トランシーバサブシステムで同じ公称値の受信済み信号を発生する。理想的な場合、基地局トランシーバサブシステムで受信された信号の合計出力は、それぞれの遠隔装置から受信された公称出力に基地局トランシーバサブシステムの有効範囲領域内で伝送する遠隔装置の数を乗算したものに、近隣の基地局トランシーバサブシステムの有効範囲領域中にある遠隔装置から基地局トランシーバサブシステムが受信した出力を加算した値である。
また、それぞれの遠隔装置によって伝送される制御情報に応答して基地局トランシーバサブシステムによって伝送されたそれぞれのデータ信号中で用いられる相対的な出力を制御することが望ましい。このような制御をする第１の理由は、ある位置では、順方向チャンネルリンクは常に不利というわけではないという事実に適応させるためである。不利な遠隔装置に伝送される出力が増さない限り、信号品質は許容不可能となりかねない。このような位置の１例は、１つまたは２つの近隣の基地局トランシーバサブシステムへの通過損失が、遠隔装置と通信する基地局トランシーバサブシステムへの通過損失とほぼ等しいような点である。このような位置では、干渉の合計は、自身の基地局トランシーバサブシステムに比較的近い点での遠隔装置から見た干渉によって３倍に増加する。さらに、近隣の基地局トランシーバサブシステムからの干渉は、アクティブな基地局トランシーバサブシステムからの干渉の場合のように、アクティブな基地局トランシーバサブシステムからの信号と調和して衰弱することはない。このような状況下では、適切な性能を達成するためには、遠隔装置はアクティブな基地局トランシーバサブシステムから３ｄＢから４ｄＢの追加の信号出力を必要とするであろう。
それ以外のときには、遠隔装置は、信号対干渉比が非常に良好な位置に置かれる。このような場合、基地局トランシーバサブシステムは、通常の送信機より低い出力で希望の信号を伝送して、システムによって伝送される他の信号に対する干渉を減少させることができる。
上記の目的を達成するために、信号対干渉比を測定する機能が遠隔装置の受信機内に装備されている。この測定は、希望の信号の出力を全干渉と雑音出力と比較することによって実行される。測定された比が事前決定された値未満の場合、遠隔装置は基地局トランシーバサブシステムに対して、順方向リンク信号に対して出力を追加するように要求する。この比が事前決定された値を越える場合は、遠隔装置は出力を減少するように要求を伝送する。遠隔装置の受信機が信号対干渉比をモニターできる１つの方法は、結果としての信号のフレーム誤り率（ＦＥＲ）をモニターすることである。これとは別に、受信された消去の数を測定する方法もある。
基地局トランシーバサブシステムは、それぞれの遠隔装置から出力調節要求を受信し、これに応答して、対応する順方向リンク信号に割り当てられた出力を事前決定された量だけ調節する。この調節量は通常は、０．５ｄＢから１．０ｄＢのオーダー、すなわち約１２％と小さい。出力の変化率は逆方向リンクに用いられる値よりいくぶん遅く、たぶん毎秒１回である。本好ましい実施態様では、調節のダイナミックレンジは通常は、伝送出力の公称値から４ｄＢ低い値からその公称値より約６ｄＢ高い値に制限される。
基地局トランシーバサブシステムはまた、なんらかの特定の遠隔装置の要求を受託すべきが否か決定する際に、他の遠隔装置から出されている出力要請を考慮する。例えば、基地局トランシーバサブシステムが容量にまでロードされている場合でも、追加出力を求める要求は許可されるが、通常の１２％ではなくたった６％以下だけである。この構成下では、出力減少を求める要求はいまだ、通常の１２％変化率で許可される。
オリジナルのセルラ電話ライセンスが政府によって発行されていたとき、スペクトルの使用に対する制約の１つは、通信事業者がディスパッチサービスを提供できなかったという点であった。しかしながら、ＣＤＭＡシステムの大きな利点と、民間ディスパッチシステムの配備と保守の本来の費用および問題点のため、政府はこの問題を再検討中である。政府自体が、このようなサービスから大きく利益を得るだろう。
典型的な無線電話サービスと有線電話サービスは２地点間サービスを提供するが、ディスパッチサービスは１対多数サービスを提供する。ディスパッチサービスの一般的な使用は、地元警察の無線システム、タクシー急送システム、連邦捜査局、および機密調査部の作戦、および一般的な軍事通信システムである。
ディスパッチシステムの基本的モデルは、ユーザーの放送網である。放送網のユーザーは一人一人が、共通の放送順方向リンク信号をモニターする。放送網のユーザーが話したいときは、プッシュ−ツートーク（ＰＴＴ）ボタン（push-to-talk button）を押す。通常は、通話中のユーザーの音声は、放送順方向リンク上を逆方向リンクから経路指定される。理想的には、ディスパッチシステムによって、システムに対する有線と無線によるアクセスが可能となる。
ディスパッチシステムの一部である遠隔装置がプッシュ−ツートークボタンを押すと、そのユーザーは即座に通話を開始したくなる。しかしながら、従来の無線システムでは、ユーザーが話し始める前に、リンクを確立するためにはある知覚可能な長さの時間が必要である。本発明はシステムアクセスにとって効率的な解決法となる。本発明はまた、ディスパッチシステムにおけるシステムアクセスの調節と保護のための手段を提供する。
発明の概要
遠隔装置が最初にプッシュ−ツートークボタンを押すと、１群のリソース（resources）が割り当てられる。遠隔装置がプッシュ−ツートークボタンを押していなくても、このリソースはある時間にわたって遠隔装置専用のままとどまる。ユーザーがプッシュ−ツートークボタンを押していない間に、遠隔装置と基地局トランシーバサブシステムは低速の１連のアイドルフレーム（idle frames）を互いに送出しあって、リンクの電力制御を保存する。このようにして、遠隔装置のユーザーが次にプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、このリンクは完全に確立され即座に応答可能となる。このような動作によって、ディスパッチシステムが自然に使用できるようにする。
ある遠隔装置がプッシュ−ツ−トークボタンを押している時間は２つの互いに異なった期間に分割される。第１の時間期間の間に、この遠隔装置は、システム通話者として認可されるとシステムの完全優先使用権を与えられる。第１の期間が終了すると、第２の期間が始まる。第２の期間の間に、もし他の遠隔装置がプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、第１の遠隔装置は差し替えられてそのシステム通話者特権を否認される（deny）。割り込んだ遠隔装置はシステム通話者として認可される。
通常は、プッシュ−ツ−トークボタンが離されると、遠隔装置はＰＴＴ＿オフ表示を基地局に送る。基地局は、通信マネージャ（manager）が新しい遠隔装置をシステム通話者として認可するように、通信マネージャにＰＴＴ＿オフ表示を送る。しかしながら、ある遠隔装置がシステム通話者として認可され、その間にシステムの有効範囲領域外に出ると、その遠隔装置はＰＴＴ＿オフ表示を基地局に伝送することが不可能となる。基地局はこの遠隔装置が有効範囲を励起した（exite）が通信マネージャは励起されていないことに気付く。遠隔装置が出ていったことに応答して、基地局は、代わりのＰＴＴ＿オフ表示を発生して通信マネージャに送る。通信マネージャはこれに応答して、遠隔装置のシステム通話者アクセスを否認し、これによって、他の遠隔装置をシステム通話者になれるように開放する。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴、目的および利点は、図面といっしょに解釈されるときに、以下に述べられる詳細な説明からさらに明らかになるだろう。
図１は、典型的なディスパッチシステムの図を示し、
図２Ａと２Ｂは、ハング時間（hang time）システムの典型的なブロック図の実現方法を示し、
図３Ａと３Ｂは、ディスパッチシステムのアクセス調節とシステム保護の典型的なブロック図の実現方法であり、
図４は、典型的なディスパッチシステムのより詳細な図である。
好ましい実施態様の説明
図１に、典型的なディスパッチシステムを示す。好ましい実施態様では、遠隔装置１０，２０，２２および２４は、ディスパッチ装置と２地点間電話の双方の機能を持ち得る。図１では、遠隔装置１０は現在のところ、アクティブな通話者であり、遠隔装置２０，２２および２４は現在のところパッシブなリスナーである。基地局アンテナ３０，３２および３４は、遠隔装置２０，２２および２４に対してブロードキャスト順方向リンクチャンネルを提供する。基地局アンテナ３０は、専用の順方向と逆方向のトラフィックチャンネルを遠隔装置１０との間で送受信する。この専用トラフィックチャンネルは順方向リンク放送チャンネルと類似しているが、例えば遠隔装置１０が、電力制御コマンドなどの他の遠隔装置特有の信号通知情報を受信する点が異なる。好ましい実施態様では、遠隔装置１０との専用のトラフィックチャンネルリンクに対する電力制御は、本発明の譲受人に譲渡された、１９９１年１０月８日に発行された「ＣＤＭＡセルラ移動電話システムにおける伝送出力を制御するための方法と装置」 （ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＰＯＷＥＲ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＭＯＢＩＬＥ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）という題名の米国特許第５，０５６，１０９号に開示されるように遂行される。移動局スイッチングセンター（ＭＳＣ）（mobile switching center）３８は、基地局トランシーバサブシステム４４，４８および５０のようなすべての基地局トランシーバサブシステム同士間の信号による通知を整理する。基地局アンテナ３０，３２および３４、基地局トランシーバサブシステム４４，４８および５０，ならびにＭＳＣ３８を具備するシステムは基地局２８と呼ばれる。通信マネージャ４０は、プッシュ−ツ−トーク（ＰＴＴ）ボタンを押したユーザーの遠隔装置に対するシステム通話者特権の認可のような、放送網の制御する。好ましい実施態様では、空中インタフェースの信号通知と変調は、一般に単にＩＳ−９５と呼ばれる、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５の「デュアルモード広帯域スペクトラム拡散セルラシステムの移動局−基地局の互換性標準規格」（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の中に述べる符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムに従って実行される。
基地局トランシーバサブシステムが、例えば３セクタに分割されることは技術上周知である。基地局または基地局トランシーバサブシステムという用語が本書で使用される場合、その用語は基地局トランシーバサブシステム全体または基地局トランシーバサブシステムの１つのセクタのことであることが暗示される。
図１では、アクティブな遠隔装置１０は、基地局トランシーバサブシステム４４との間で二方向性リンクを確立している。アクティブとなるために、遠隔装置１０は、トラフィックチャンネルを要求するアクセスチャンネルメッセージを基地局トランシーバサブシステム４４に送る。このアクセスメッセージはアクセスチャンネル上に送出される。このアクセスチャンネルは、基地局と通信するために遠隔装置によって使用される逆方向リンクである。アクセスチャンネルは共用のスロット付きランダムアクセスチャンネルである。基地局トランシーバサブシステムセクタに対するたった１つの遠隔装置が、一時にアクセスチャンネルを成功裏に使用できる。アクセスチャンネルは、呼の発信、ページに対する応答および登録などの短い信号通知メッセージ交換に用いられる。アクセス試行は、遠隔装置によって１連のアクセスプローブとして送出される。それぞれのアクセスプローブは同じ情報を持っているが、直前のプローブより高いレベルで伝送される。アクセスプローブは、基地局の肯定応答が遠隔装置によって受信されるまで継続される。
遠隔装置１０は、通信リンクを確立すると、専用の順方向リンクトラフィックチャンネル上の順方向放送チャンネル上に存在するなんらかの信号通知を受信する。このようにして、遠隔装置１０は順方向リンク放送チャンネルをモニターしなくても、自分自身の専用の順方向リンクトラフィックチャンネル上のディスパッチシステム情報のすべてを受信する。遠隔装置１０は翻って専用の逆方向チャンネル上の基地局トランシーバサブシステム４４に通信する。好ましい実施態様では順方向リンクと逆方向リンクに対する電力制御は、ＩＳ−９５に従って上述のように実行される。遠隔装置１０は自分自身の専用順方向リンク信号経路を有しているので、遠隔装置特有のメッセージ通知は信号通知に含んでもよい。例えば、遠隔装置１０がディスパッチシステムの遠隔装置と固定通信電話装置双方として動作することが可能であれば、遠隔装置１０は、到来固定通信呼は遠隔装置１０に向けて出力されていることを、順方向リンクトラフィックチャンネルを介して通知される。
一方、図１では、パッシブな遠隔装置２０，２２および２４は、どの基地局トランシーバサブシステムに対しても確立された逆方向リンクの信号を有していない。遠隔装置２０，２２および２４が完全にパッシブであれば、個別の基地局トランシーバサブシステムは、遠隔装置がその対応する有効範囲領域に存在するか否かということを知らないことがあり得る。遠隔装置が、それが基地局トランシーバサブシステムの有効範囲領域に入るときにその基地局トランシーバサブシステムに登録しても、基地局トランシーバサブシステムは、遠隔装置がいつその基地局トランシーバサブシステムの有効範囲領域から離れたかを知る方法はない。
遠隔装置２０，２２および２４は、たとえ自身がパッシブであっても、アクセスチャンネルを用いて基地局と通信する。好ましい実施態様では、パッシブな遠隔装置２０，２２および２４はアクセスチャンネルを用いて、自身が順方向リンク放送チャンネルからより多くの出力を必要としているか否かを基地局トランシーバサブシステムに信号で通知する。出力要求アクセスメッセージに応答して、基地局トランシーバサブシステムは、順方向リンク放送チャンネルの伝送出力を増す。
ある遠隔装置が接続を開始するときには、１連のトランザクションを実行してリソースを割り当てる必要がある。例えば、図４に、典型的なディスパッチシステムのより詳細な図を示す。図４では、ＣＤＭＡ相互接続サブシステム２１６，呼制御プロセッサ２２４およびシステムコントローラ２１８が図１のＭＳＣ３８に含まれる。接続を開始するためには、遠隔装置２００は、プッシュ−ツ−トークボタンが押されたことを示すＰＴＴ＿オンを含むアクセスチャンネル上に発信メッセージを送る。基地局２１０Ａはこのメッセージを受信すると、あるメッセージをＣＤＭＡ相互接続サブシステム２１６を介してシステムコントローラ２１８に送る。システムコントローラ２１８は１つのメッセージを基地局２１０Ａに送り返すと、基地局２１０Ａは、これに応答して、アクセスメッセージの受領を受信通知するメッセージをページングチャンネルを介して、遠隔装置２００に送る。システムコントローラ２１８は、呼をモニターする呼コントロールプロセッサ（ＣＣＰ）２２４に通知しなければならない。呼コントロールプロセッサ２２４は、要求されるあらゆるさまざまなサービス（例えば、固定通信サービス、プッシュ−ツ−トークサービス、データサービス、安全音声サービス）をモニターする。呼コントロールプロセッサ２２４がリソース割当てに対して認可を発行すると、呼コントロールプロセッサ２２４は、システムリソースをさまざまなエンティティ内に割り当てる。ハードウエアとソフトウエア双方のリソースが呼を処理するために割り当てられる。例えば、変調器／復調器の対２１２は基地局２１０Ａ中に割り当てられる。ＣＤＭＡ相互接続システム（ＣＩＳ）２１６は、変調器／復調器対２１２をシステムコントローラ２１８に接続する。システムコントローラ２１８内では、セレクタ２２０Ａは呼を処理するために割り当てられる。セレクタ２２０Ａから、スイッチ２２６を用いて呼をＰＳＴＮに接続するか、または、呼を翻ってシステムコントローラ２１８に接続する。割り当てられたリソースと制御情報のアドレス指定は、さまざまなエンティティ間を通過させて、遠隔装置２００からＰＳＴＮに至る経路を確立するようにしなければならない。すでに述べたように、トラフィックチャンネルをあっ区立するには３０を越える数のメッセージを送出しなければならない。ＰＴＴ＿オン表示が通信マネージャに送られることに注意されたい（図示しない）。
図４の典型的な実施態様は、リソースの割当てを示す目的で用いられている。もちろん、他のアーキテクチャを本発明に対して用いてもよい。さまざまなアーキテクチャに加えて、図１と４に示すものとは異なった装置部品間に必要な機能を配分するようにしてもよい。例えば、通信マネージャの機能を、汎用システムコントローラ装置またはセレクタ内に統合してもよい。
メッセージの通信とリソースの割当ては１秒から３秒かかる。正常の固定通信呼の場合、３秒遅れでさえも許容され、たぶんエンドユーザーには気付かないだろう。通常は、ユーザーが固定通信呼を発すると、このユーザーは、発信先の電話が鳴る間は待たなければならない。更に３秒かかっても、このユーザーが相手の応答を待たなければならない時間にはあまり影響しない。固定通信システムの動作をプッシュ−ツ−トークディスパッチシステムの動作と対比させると、ディスパッチシステムにおいては、遠隔装置のユーザーは、自身がプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、即座に話し始めたがる。３秒遅れはそのユーザーにとって許容できない。典型的なディスパッチシステムは最大の遅延時間を３００ミリ秒から４００ミリ秒と定めている。リソースを事前割当てするプロセスは、１９９６年６月１１日に提出され、本発明の譲受人に譲渡された、「ディスパッチシステムにおけるリソース割当て要求に対する応答の加速化のための方法と装置」 （ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＡＣＣＥＬＥＲＡＴＥＤ ＲＥＳＰＯＮＳＥ ＴＯ Ａ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＡＬＬＯＣＡＴＩＯＮ ＲＥＱＵＥＳＴ ＩＮ ＤＩＳＰＡＴＣＨ ＳＹＳＴＥＭ）という題名の同時係属米国特許出願第０８／６６１，６９０号に詳述されている。事前割当てプロセスに加えて、本発明は、プッシュ−ツ−トークボタンが押されてからのある時間にわたって割当て済みのリンクを保持することによってリソース割当て要求の数を減少させる。本発明は、事前割当てプロセスが用いられようと用いられまいと効果的である。
上述のシステムの動作は標準のプッシュ−ツ−トーク動作とは極めて異なったものである。典型的なプッシュ−ツ−トークシステムは１つの共通周波数またはセットとなった２つの周波数を用いて実現される。遠隔装置のユーザーは、自身がプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、共通周波数で伝送しているのであり、他者がチャンネルをアクセスするのを遮断したことになる。そのユーザーはまた、他のユーザーが最初に離していた場合でも、自分のプッシュ−ツ−トークボタンを押すことによってそのチャンネルを遮断することになる。また、普通はフィードバックを避けるために、通話者が話している間は、そのユーザーの受信機は不能にされる（disabled）。フィードバックを避けるために、遠隔装置ユーザーがプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、そのユーザーが自分の音声が聞こえないように、そのユーザーの受信機は不能にされる。したがって、１つの装置のプッシュ−ツ−トークボタンが押されたままであると、他のユーザーがシステムにアクセスできないだけでなく、そのユーザー自身も、たとえオーバライドメッセージが伝送されても警告メッセージが聞こえないことがある。
標準のプッシュ−ツ−トークシステムにおいては、リソースに対する要求とそれに対応するリソース認可もない。また、遠隔装置がプッシュ−ツ−トークボタンを押したら、アクセスを否認する方法はない。本発明はこれとは異なる。好ましい実施態様において、ＣＤＭＡ多重アクセス技法が用いられていることに注意されたい。（代替の実施態様では、他の多重アクセス技法が用いられている。）ＣＤＭＡシステムでは、２つ以上の遠隔装置が同時に同じ周波数で伝送することがある。たとえ遠隔装置が連続的に伝送しても、該当する地域における他の遠隔装置は、同じ周波数を用いてそのアクセスチャンネル、すなわち専用チャンネルとさらに順方向リンク放送チャンネルや他のチャンネル上で通信し続けることが可能である。また、遠隔装置が話し中で逆方向リンクトラフィックチャンネル信号を発生中である間は、その遠隔装置は、順方向リンクトラフィックチャンネル信号を受信し続ける。遠隔装置ユーザーの音声が順方向リンクトラフィックチャネル信号中に含まれていない場合でも、その遠隔装置で話している話者は、その遠隔装置がシステム通話者として設計されている限りイネーブルの状態に留まる。このようににして、特権が付与された装置は、たとえ自身のプッシュ−ツ−トークボタンが押されても遠隔装置に音声メッセージを発生することができる。
標準のＣＤＭＡシステムでは、リソースを割り当てる認可を受信するプロセスおよびリソースを割り当てるプロセスは、かなりの量の処理リソースと同様に数秒間必要である。システムリソースを保存しそれに伴う遅延を避けるためには、以下に詳述する好ましい実施態様において、遠隔装置がプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、１群のリソースが割り当てられる。遠隔装置がプッシュ−ツ−トークボタンを離しても、リソースはある時間にわたってその遠隔装置専用の状態に留まる。ユーザーがプッシュ−ツ−トークボタンを押していない間は、遠隔装置はアクティブと指定され、さらに、ハング状態（hanging）であると言われる。ハング状態にある遠隔装置は低速の１連のアイドルメッセージを送受信して、リンクの出力を引き続き制御する。このようにして、遠隔装置ユーザーが次にプッシュ−ツ−トークボタンを押すと、リンクは完全に確立され、即座に応答状態となる。このタイプの動作によって、ディスパッチシステムの自然な対話が可能となる。プッシュ−ツ−トーク起動間の休止があるしきい値を越えると、リソースは開放される。リソースが開放されると、遠隔装置はアクセスチャンネル上に発信メッセージを送出して、接続を確立しなければならない。いつでも一時にはたった１つの遠隔装置しか話すことができないことは確かだが、２つ以上の遠隔装置がアクティブであることはあり得る。
図２Ａと２Ｂは、ハング時間システムの典型的なブロック図の実現方法である。「ハング時間」という用語は、遠隔装置がアクティブであり、専用リンクは割り当てられているが、その遠隔装置がシステム通話者ではないような状態を示すのに使用される。好ましい実施態様において、システムは基地局２８（図１を参照）によって実行される。システムは、基地局トランシーバサブシステム内で複数の動作が発生している間はＭＳＣ３８（図１を参照）内に常駐していることがほとんどである。最も一般的な実施態様では、システムは通信システムのどの部分に存在してもよい。図２Ａと２Ｂに示すシステムは、ＰＴＴ＿オン表示を発生する遠隔装置１つ１つに対して一度実行される。
処理フローは開始ブロック１００から始まる。遠隔装置がまだアクティブでない場合は、基地局はリソース割当ての認可に対する要求を処理し、遠隔装置はリソースを割り当てられる。ブロック１０２で、ＰＴＴ＿オン表示はその遠隔装置から受信され、リンク上を通過して通信マネージャに至る。またブロック１０２においては、パラメータＴ３が初期値に設定される。ブロック１０６で、通信マネージャがシステム通話者特権を否認したか否か問われる。別の遠隔装置がすでにシステム通話者として指定されていた場合は、その遠隔装置はシステム通話者特権を認可されない。ＰＴＴ＿オフ表示が遠隔装置から受信されていた場合、その遠隔装置はシステム通話者特権を認可されない。図３Ａと３Ｂに関連して広範囲に述べたように、通信マネージャは、もし他のシステム通話者特権要求を受信した場合は、システム通話者特権を認可した後でその特権を否認することがある。また、通信マネージャは、もし遠隔装置が事前決定された時間を越えてシステム通話者特権を有していた場合は、システム通話者特権を認可した後でそれを否認することがある。答えがノーであれば、処理フローはブロック１１２に進む。
システム通話者特権を認可された遠隔装置がシステムの有効範囲領域から出たり、出力が遠隔装置から除去されたり、遠隔装置が破壊されたりした場合は、その遠隔装置は、基地局にＰＴＴ＿オフ表示を通信することはできない。基地局は、遠隔装置が有効範囲領域を励起したが通信マネージャはそれではないことに気付く。遠隔装置が包括範囲から出ていくと、これに応答して、基地局は代わりのＰＴＴ＿オフ表示を遠隔装置に対して発生する。通信マネージャは、不在の遠隔装置システム通話者特権を否認することにより応答し、これによって、システムを開放して他の遠隔装置によって使用可能とする。
ブロック１１２では、サービスオプションが接続されたか否か問われる。基地局が有効なフレームを遠隔装置から受信中である場合、サービスオプションは接続される。もしそうでなければ、遠隔装置はシステムの有効範囲領域から出るか、または、出力を喪失するか破壊されているので、処理フローはブロック１１４に進む。ブロック１１４では、基地局は代わりのＰＴＴ＿オフ表示を発生して、これを通信マネージャに送る。次に、基地局はリンクを解体する（tearing down）要求を処理する。ハング時間システムの実行が完了し、処理フローはブロック１２８で終わる。ブロック１１２に戻ると、そのときにサービスオプションが接続されていれば、処理フローはブロック１０６にさらに戻る。
ブロック１０６では、通信マネージャがシステム通話者特権を否認したか否か問われる。答えがイエスであれば、処理フローはブロック１１８に留まる。ブロック１１８，１２０，１２２，１２４および１２６によって、ハング時間機能が実現される。遠隔装置は、自身が「ハング」中のときは、アイドルフレームを送受信してリンクを保存する。アイドルフレームは、システムリソースが割り当てられたままであり、順方向リンクと逆方向リンクに対する電力制御が機能し続けるように、システムをデータで充填する。
ブロック１１８では、サービスオプションがブロック１１２と同じように接続されているか否か問われる。オプションが接続されていない場合、遠隔装置はシステムは有効範囲領域外に出ているか、出力を喪失しているか、破壊されているかのいずれかである。このような場合、割り当てられたリソースは開放されて別の遠隔装置が使用できるようになり、処理フローはブロック１２６に進む。ブロック１２６では、基地局はリンクの分解処理を実行する。ハング時間システムの実行が完了すると、処理フローはブロック１２８で終了する。
サービスオプションが接続されていれば、処理７ローはブロック１１８からブロック１２０に進む。ブロック１２０では、Ｔ３は増加（increment）されて時間の経過を反映する。ブロック１２２では、現行のＴ３値がしきい値と比較される。Ｔ３値がしきい値を越えていれば、ブロック１２６で、基地局はリンクの分解処理を実行する。ハング時間システムの実行が完了すると、処理フローはブロック１２８で終了する。Ｔ３値がしきい値を越えていない場合、処理フローはブロック１２４に進む。この間に遠隔装置ユーザーがプッシュツートークボタンを押して遠隔装置がＰＴＴ＿オン表示を発生すると、通信マネージャはシステム通話者特権をこの遠隔装置に対して認可することがある。ブロック１２４では、システム通話者特権が遠隔装置に対して認可されているか否か問われる。もし認可されていなければ、処理フローはブロック１１８に進み、遠隔装置はハングし続ける。システム通話者特権の認可が受信されれば、Ｔ３値はブロック１０８でリセットされ、処理フローはブロック１０６に戻る。
ある遠隔装置がリンクを保存し、システムハング時間パラメータＴ３が指定するより長くハングし続けることを望む場合、その遠隔装置のユーザーは、プッシュツートークボタンを迅速に押して離すことによってプッシュツートークボタンを「キー」（"key"）することがあることに注意されたい。このような行動によって、遠隔装置は肯定応答をブロック１２４の質問に対して発生する。Ｔ３値はブロック１０８でリセットされる。プッシュツートークボタンは迅速に離されるので、肯定応答はブロック１０６の照会に応答して発生され、遠隔装置は、Ｔ３値の持続時間全体に渡って再度ハングし始める。
上記で注意したように、ユーザーが最初にプッシュツートークボタンを押すと、ＰＴＴ＿オン表示が遠隔装置から通信マネージャに送出される。ユーザーがプッシュツートークボタンを離すと、ＰＴＴ＿オフ表示は遠隔装置から通信マネージャに送出される。公称では、ＰＴＴ＿オフ表示が受信されるまでは、他のいかなるユーザーもプッシュツートークアクセスを認可されない。本発明のある態様では、プッシュツートークボタンが誤動作する、または一般的な非優先割り込みが希望される状況が記されている。
図３Ａと３Ｂに、ディスパッチシステムのアクセス調節とシステム保護のためのシステムの典型的なブロック図の実現方法が示されている。この場合、通信マネージャは時間を、遠隔装置がプッシュツートークボタンを押す時点から始まる３つの期間に分割する。第１の期間中は、遠隔装置はリンクを排他制御し、これによって、同じランクの他の遠隔装置は割り込めない。第１の期間が終了すると、第２の期間が始まる。第２の期間中は、遠隔装置は、同じかまたは場合によってはより下位のランクの他の遠隔装置によって割り込まれる。どの他の遠隔装置もプッシュボタンを押さない場合、この遠隔装置は指定されたシステム通話者として留まる。別の遠隔装置がプッシュツートークボタンを押すと、通信マネージャはオリジナルの遠隔装置にシステム通話者特権の否認を送出し、割り込みを掛けた遠隔装置にシステム通話者特権を認可する。割り込みが第２の期間中に受信されないと、第２の期間が終了した後で、たとえ他のどの遠隔装置もシステムを使用しようとしていなくても、通信マネージャは遠隔装置にシステム通話者特権の否認を送る。
たとえ他のどのユーザーがシステムにアクセスしょうとしていなくても、第２の期間が終了した後で特権を否認する目的は、システム保全性のためである。遠隔装置が有効にシステムを使用して通信している場合は、その装置は、プッシュツートークボタンを単に離してから押すことによって接続を再開始できる。一方、遠隔装置が不能にされていてＰＴＴ＿オフ表示を発生できないような場合でも、システムリソースは無駄にはされない。例えば、遠隔装置のプッシュツートークボタンが押されたままであると、システムリソースが不必要に消費され続ける。また、プッシュツートークボタンが押されたときに遠隔装置の話者が不能にされるようにシステムが設計されている場合、第２の期間が終了したらリンクが開放されることによって、話者は再度可能（re-enable）にされ、遠隔装置は再度メッセージを受信することが可能となる。
好ましい実施態様において、第２の期間が終了したり、遠隔装置が他の遠隔装置によって割り込まれたりすると、通信マネージャはシステム通話者特権の否認を発生する。これに応答して、遠隔装置は上記のように「ハング」し始める。ハング状態において、システムリソースはその遠隔装置に割り当てられたままであり、その遠隔装置は、ハングしている間にプッシュツートークボタンを押すとリソース割当て遅延を受けない。
図３Ａと３Ｂは、ディスパッチシステムのアクセス調節とシステム保護のためのシステムの典型的なブロック図の実現方法であり、ブロック１４０から始まる。ブロック１４２と１４４と同様にブロック１４０では、どの遠隔装置もその時点ではシステム通話者特権を認可されていない。ブロック１４２で、ある遠隔装置のためのシステム通話者特権を求める要求、通常はＰＴＴ＿オン表示が通信マネージャから受信される。ブロック１４４で、通信マネージャはシステム通話者特権をその遠隔装置に認可する。またブロック１４４では、Ｔ１が初期値に設定される。
ブロック１４６で、システム通話者特権に対する要求が別の遠隔装置から受信されたか否か問われる。もしそうなら、ブロック１３８は、割り込みを掛けた遠隔装置がより高いランクのものであるあるか問う。もし受信されていなければ、ブロック１５４において、通信マネージャはシステム通話者特権要求の否認を発行する。上記で注意したように、否認に応答して、割り込みを掛けた遠隔装置はハングし始め、割り当てられたリンクは保存されたまま留まる。システム通話者特権要求が受信されたか否かとは無関係に、処理フローはブロック１４８に進み、そこで、Ｔ１は増加されて時間の経過を反映し、処理フローはブロック１５０に進む。ブロック１５０で、通常はＰＴＴ＿オフ表示という形で与えられるシステム通話者特権の否認を求める要求が遠隔装置から受信されたか否か問われる。もし受信されていれば、処理フローはブロック１４２に戻り、プロセスはシステム通話者特権に対する次の要求を待つ。もし受信されていなければ、処理フローはブロック１５２に進み、ここで、Ｔ１がしきい値１を越えるか否か問われる。もし越えていなければ、処理フローはブロック１４６に戻り、遠隔装置はシステム通話者として留まり、Ｔ１は増加され続ける。Ｔ１がしきい値１を越えれば、第１の割り込み不可能期間が終了し、第２の割り込み可能期間が始まる。
再度ブロック１３８に戻り、割り込みを掛けた遠隔装置がより高いランクのものであるか否か問われる。好ましい実施態様において、割り込みを掛けた遠隔装置がより高いランクのものであれば、第１の期間中であっても遠隔装置に割り込みを掛けることができる。したがって、ブロック１３８に対する答えが肯定であれば、処理フローはブロック１６８に居続ける。通信マネージャはシステム通話者特権の否認をブロック１６８中の遠隔装置に送る。ブロック１７０で、通信マネージャはまた、システム通話者特権の許可を割り込み中の遠隔装置に送る。Ｔ１が初期値に設定される。処理フローはブロック１４６に戻る。
ブロック１５６で、Ｔ２値は初期値に設定される。ブロック１５８で、Ｔ２が時間の経過を反映するように増加される。ブロック１６０で、一般にＰＴＴ＿オフ表示という形態で与えられるシステム通話者特権否認要求が遠隔装置から受信されているか否か問われる。もし受信されていれば、第２の期間が切り捨てられ、システム通話者特権に対する次の要求が受信されるとブロック１４２で動作が継続される。システム通話者特権否認要求が受信されていなければ、処理フローはブロック１６２に進む。ブロック１６２では、システム通話者特権の認可に対する要求が割り込み中の遠隔装置から受信されたか否か問われる。好ましい実施態様において、他のどの遠隔装置でもその遠隔装置に対して割り込める。ある代替の実施態様では、等しいまたはより高いランクの遠隔装置だけが該遠隔装置に対して割り込める。ブロック１６２での答えがイエスであれば、ブロック１６８で通信マネージャはシステム通話者特権の否認を遠隔装置に送る。ブロック１７０で、通信マネージャはまた、システム通話者特権の認可を割り込み中の遠隔装置に送る。Ｔ１は初期値に設定される。処理フローはブロック１４６に戻る。
システム通話者特権を求める要求が割り込み中の遠隔装置から受信されると、処理フローはブロック１６２からブロック１６４に進む。ブロック１６４で、Ｔ２値がしきい値２を越えているか否か問われる。もし越えていなければ、第２の期間がブロック１５８に戻って継続される。しきい値２を越えていれば、ブロック１６６で通信マネージャはシステム通話者特権の否認を遠隔装置に送る。そして、システムは再度ブロック１４２から開始される。
本発明の範囲に入るさまざまな変更例や実現例が存在する。ある実現例は、本発明のあらゆる部品を具備しながらも、図２Ａおよび２Ｂならびに図３Ａおよび３Ｂのフローチャートに厳密には従わない。例えば、どんな表示が受信されたかという状況に対する周期的な照会の代わりに割り込みを用いてもよい。明らかに、これらのブロックは、システムの動作に影響することなくフロー中で再順序化してもよい。また、本書は「遠隔」装置に言及しているが、一部の装置は有線装置であり得る。
好ましい実施態様のこれまでの説明は、当業者であればだれでも、本発明を用いたり利用したりできるように与えられたものである。これらの実施態様に対するさまざまな修正が当業者には容易に明らかであり、本書に述べる一般的な原理を発明の才を用いなくても他の実施態様に適用可能である。したがって、本発明は、ここに示す実施態様を制限すること意図するものではなく、ここに開示する原理と新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲を許容されるべきものである。

Claims (12)

1. ディスパッチシステム内でアクセスする方法であり、前記ディスパッチシステムが、複数の遠隔装置、少なくとも１つの基地局、通信マネージャおよび移動スイッチングセンターを有し、前記遠隔装置の各々は少なくとも１つの基地局と無線通信をすることができる方法において、前記方法が、
   第１の遠隔装置が要求するときに通信リソースを確立すること、
   前記通信マネージャからの前記第１の遠隔装置による排他的システム通話者特権を要求すること、前記排他的システム通話者特権は前記複数の遠隔装置の内の１つのみがいずれの時にも他の遠隔装置と通信することを可能とする、
   前記排他的システム通話者特権を前記第１の遠隔装置に認可すること、
   前記第１の遠隔装置から送られた放棄要求を受信したら、前記排他的システム通話者特権を保持している前記第１の遠隔装置から、前記通信マネージャによって、前記排他的システム通話者特権を取り消すこと、
   前記放棄要求を受信した後の第１の事前決定された期間にわたって前記第１の遠隔装置が使用する前記通信リソースを保持すること、
   前記第１の事前決定された期間が終了した後で前記通信マネージャによって前記通信リソースを解体すること、及び
   前記通信リソースを保持する前記保持ステップが、前記基地局の少なくとも１つと前記第１の遠隔装置との間で１連のアイドルフレームを送受信するステップを具備する方法。
2. 前記１連のアイドルフレームが電力制御情報を具備する請求項１に記載の方法。
3. ディスパッチシステム内でアクセスする方法であり、前記ディスパッチシステムが、複数の遠隔装置、少なくとも１つの基地局、通信マネージャおよび移動スイッチングセンターを有し、前記遠隔装置の各々は少なくとも１つの基地局と無線通信をすることができる方法において、前記方法が、
   第１の遠隔装置が要求するときに通信リソースを確立すること、
   前記通信マネージャからの前記第１の遠隔装置による排他的システム通話者特権を要求すること、前記排他的システム通話者特権は前記複数の遠隔装置の内の１つのみがいずれの時にも他の遠隔装置と通信することを可能とする、及び
   前記排他的システム通話者特権を前記第１の遠隔装置に認可すること、
   前記第１の遠隔装置から送られた放棄要求を受信したら、前記排他的システム通話者特権を保持している前記第１の遠隔装置から、前記通信マネージャによって、前記排他的システム通話者特権を取り消すこと、
   前記放棄要求を受信した後の第１の事前決定された期間にわたって前記第１の遠隔装置が使用する前記通信リソースを保持すること、
   前記第１の事前決定された期間が終了した後で前記通信マネージャによって前記通信リソースを解体すること、
   事前定義された事象が発生したら前記基地局の内の少なくとも１つによって代わりの放棄要求を発生すること、
   前記代わりの放棄要求を前記通信マネージャに伝送すること、
   を具備する方法。
4. 前記事前定義された事象が、前記排他的システム通話者特権を保持する前記第１の遠隔装置が前記ディスパッチシステムの有効範囲領域から出ていくことを含む請求項３に記載の方法。
5. 前記事前定義された事象が、前記排他的システム通話者特権を保持する前記第１の遠隔装置が出力を喪失することを含む請求項３に記載の方法。
6. 前記事前定義された事象が、前記排他的システム通話者特権を保持する前記第１の遠隔装置が破壊されることを含む請求項３に記載の方法。
7. ディスパッチシステム内でアクセスする装置であり、前記ディスパッチシステムが、複数の遠隔装置、少なくとも１つの基地局、通信マネージャおよび移動スイッチングセンターを有する装置において、前記装置が、
   第１の遠隔装置により前記通信マネージャーとの通信リンクの確立を要求されたときに、第１の遠隔装置と前記通信マネージャとの間に通信リンクを確立する手段と、
   第１の遠隔装置によって排他的システム通話者特権要求メッセージを発生し、前記排他的システム通話者特権は前記複数の遠隔装置の内の１だけがいずれの時にも送信可能とする手段と、
   前記通信マネージャ内に配置された、前記第１の遠隔装置に対して前記排他的システム通話者特権を認可したり否認したりする手段と、
   通信リンクを確立する前記手段が、事前決定された事象が発生したら、前記排他的システム通話者特権を保持している前記第１の遠隔装置から前記排他的システム通話者特権を取り消すように要求する代わりメッセージを発生するように、それぞれが構成された、前記少なくとも１つの基地局を具備する上記装置。
8. 前記事前決定された事象が、前記第１の遠隔装置が前記ディスパッチシステムの有効範囲領域から出ていくことを含む請求項７に記載の装置。
9. 前記事前決定された事象が前記第１の遠隔装置の電源異常を含む請求項７に記載の装置。
10. 前記事前決定された事象が前記第１の遠隔装置が破壊されることを含む請求項７に記載の装置。
11. ディスパッチシステム内でアクセスする装置であり、前記ディスパッチシステムが、複数の遠隔装置、少なくとも１つの基地局、通信マネージャおよび移動スイッチングセンターを有する装置において、前記装置が、
    第１の遠隔装置により前記通信マネージャーとの通信リンクの確立を要求されたときに、第１の遠隔装置と前記通信マネージャとの間に通信リンクを確立する手段と、
    第１の遠隔装置によって排他的システム通話者特権要求メッセージを発生し、前記排他的システム通話者特権は前記複数の遠隔装置の内の１だけがいずれの時にも送信可能とする手段と、
    前記通信マネージャ内に配置された、前記第１の遠隔装置に対して前記排他的システム通話者特権を認可したり否認したりする手段と、
    ハング状態の遠隔装置に対して前記基地局によって情報のアイドルフレームを提供するためのアイドルフレーム発生手段と、
    前記通信マネージャに対して前記遠隔装置の内の１つによって情報のアイドルフレームを提供するためのアイドルフレーム発生手段と、
    を前記通信保持手段がさらに具備する、上記装置。
12. 前記１連のアイドルフレームが電力制御情報を含む請求項１１に記載の装置。

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