CN1090411C - 在通信系统中的入站信道选择装置 - Google Patents

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Abstract

系统控制器(102)用于具有入站信道集的通信系统(100)中。系统控制器(102)包括一个处理系统(204)，用于产生第一消息，该第一消息被发送到选择呼叫装置(106)。第一消息包括一个子集标识符，该子集标识符由一组选择呼叫装置(106)用来识别入站信道集的一个ALOHA子集。选择呼叫装置(106)包括发射机(708)和处理系统(710)。处理系统(710)识别出入站信道集的ALOHA子集，并产生第二消息，当第二消息是第一类型时，在入站信道集的ALOHA子集中的一个入站信道上采用ALOHA协议将第二消息耦合到该发射机(708)。发射机(708)发送该第二消息。

Description

在通信系统中的入站信道选择装置
本发明涉及多信道通信系统，具体涉及选择一个入站无线电信道利用争用协议来传输消息。
在含有多个选择呼叫装置和具有多个入站信道的多信道通信系统中传送入站消息的已知技术是利用预定时间表的(scheduled)入站传输协议的技术和利用争用(非预定时间表的)入站传输协议的技术。预定时间表的传输协议的一个例子是至少在一个预定入站信道上为通信系统中现用的每个选择呼叫装置保留至少一个预定时隙的一种传输协议。预定时间表的入站传输协议的另一个例子是通知选择呼叫装置把一个需求响应时隙用于传送长的入站消息的一种传输协议。该通知在出站消息中给出，该出站消息是响应于由选择呼叫装置所发送的一个短的入站消息而被发送的，用以通知该通信系统存在长的入站消息。
争用入站传输协议的一个例子是ALOHA协议，这种协议是本领域技术人员所熟知的。按照ALOHA协议发送的入站消息通常是一经产生便被发送。当两个这样的消息碰巧在一个信道上被发送而使某些部分同时传输时，一个或两个消息便有可能不正确地被接收。在这种事件中，两个消息都不会由通信系统确认，每个选择呼叫装置要在一个随机的时延之后重复发送该消息。
通信系统可以是有线的、光的或无线电的通信系统。在有线通信系统的情况下，各入站信道可以用物理上不同的线路分隔开，或者可以用限定带宽的信道分隔开(尤其是在各种高速有线系统的情况下)，或是兼用这两种方法进行分隔。在光的和无线电的通信系统的情况下，各信道通常用限定带宽的信道分隔开，可是，也可以采用时分复用来替换地或附加地进行信道分隔。
现已设计了一些具有同步的出站信令协议的系统，可使选择呼叫装置能获得与出站信令协议相同步，因为对于诸如一些需求响应和确认之类的几种类型的入站消息而言预定时间表的入站传输协议通常比争用入站传输协议更有效，故采用了预定时间表的入站传输协议。然而，对于另一些入站消息类型诸如某些未经请求的入站消息，争用传输协议通常是高效的。为此，希望提供两种类型的入站传输协议。
先有技术的系统通常通过指定一些类型的消息使用ALOHA协议来传送、而另一些类型的消息使用预定时间表的传输协议来传送，以提供出预定时间表的和争用的入站传输协议的混合。选择呼叫装置则在许可的入站信道上使用指定的技术。许可的入站信道通常是选择呼叫装置设计上所使用的各入站信道的任一信道。
然而，在某些通信系统中，当采用ALOHA协议用于入站消息时，一些入站信道并非那么有效率。例如，在某些无线电通信系统中，一些入站无线电信道(以下称作“受限信道”)在地域上被限制在比出站无线电信道覆盖区小些的一些区内，而其它入站无线电信道则具有与出站无线电信道基本上等效的覆盖区。受限信道采用ALOHA协议传送入站消息的效率不那么高，因为选择呼叫装置有可能不在受限信道的覆盖区内。
据此，现在需要一种用于选择入站信道的改进技术，它在通信系统中采用ALOHA协议来传送入站消息。
根据本发明的第一方面，一种选择呼叫装置应用于通信系统中。该通信系统具有一个入站信道集。选择呼叫装置含有一个发射机和一个处理系统。该发射机发送第一消息。该处理系统耦接到该发射机，用于识别该入站信道集的一个ALOHA子集，并产生第一消息，且当第一消息是第一消息类型时，在入站信道集的ALOHA子集中的一个入站信道上采用ALOHA协议将第一消息耦合到发射机。
根据本发明的第二方面，一种选择呼叫装置应用于无线电通信系统中。该选择呼叫装置具有一个入站信道集。选择呼叫装置含有一个发射机和一个处理系统。该发射机发送第一消息。该处理系统耦接到该发射机，用于识别出入站信道集中的ALOHA子集和入站信道集中每个ALOHA子集的ALOHA部分的位置，还识别出在入站信道集的ALOHA子集中的入站信道，并产生第一消息，且当第一消息是第一消息类型时，在入站信道的ALOHA部分期间采用ALOHA协议将第一消息耦合到发射机。
根据本发明的第三方面，一种系统控制器应用于通信系统中。该通信系统含有选择呼叫装置和系统控制器。该通信系统具有一个入站信道集。该系统控制器含有一个处理系统，用于产生第一消息，该第一消息要传送给选择呼叫装置。该第一消息包含一个子集标识符，利用一组选择呼叫装置来识别入站集道集的一个ALOHA子集。
图1是按照本发明优选实施例的无线电通信系统的电方框图。
图2是按照本发明的优选和替代的实施例的用于无线电通信系统的系统控制器的电方框图。
图3是按照本发明的优选和替代的实施例的由无线电通信系统所使用的出站信令协议的传输格式的特点定时图。
图4是按照本发明的优选实施例的用于第一类型无线电通信系统的出站和入站信道无线电信号的定时图。
图5是按照本发明优选的和替代的实施例的第二类型无线电通信系统的出站和入站信道无线电信号的定时图。
图6是按照本发明优选的和替代的实施例的一种用以在系统控制器中识别选择呼叫无线电装置可利用的入站信道的子集以便采用ALOHA技术发送入站消息的方法的流程图。
图7是按照本发明优选的和替代的实施例的一种多信道选择呼叫无线电装置的电方框图。
图8是按照本发明的优选的和替代的实施例的一种用以在选择呼叫无线电装置中使用方法的流程图。
参照图1，该图表示按照本发明优选的和替代的实施例的无线电通信系统100的电方框图。无线电通信系统100包括消息输入装置，诸如常规的电话机101、传真机120或消息终端122。它们通过常规的公共交换电话网(PSTN)168经常规的电话链路11耦接到系统控制器102上。系统控制器102通过一个或多个通信链路116监督多个射频发射机/接收机103的工作，链路116通常是对绞电话线，另外也可以包括射频(RF)、微波或其它高质量话音通信链路。系统控制器102将各入站和出站的电话地址编码和译码成为与陆线消息交换计算机相兼容的格式。系统控制器102还有编码出站消息和为它预定时间表的功能，该消息可以包括诸如模拟话音消息、数字的字母数字消息和响应命令之类的信息，以便通过射频发射机/接收机103传送给多个选择呼叫无线电装置106。系统控制器102还有译码入站消息的功能，该消息包括由射频发射机/接收机103从多个选择呼叫无线电装置106中接收到的未经请求的消息和响应消息。
预定给一个选择呼叫无线电装置106的出站字母数字消息的一个例子是，从消息终端122输入的一个字母数字寻呼消息。预定给一个选择呼叫无线电装置106的出站模拟消息的一个例子是，从电话机101输入的一个话音寻呼消息。响应消息的例子是确认消息和需求响应消息。确认消息是由选择呼叫无线电装置106发送的一个入站消息，它表明成功地接收到一个出站消息。需求响应消息是由选择呼叫无线电装置发送的一个消息，它响应于从系统控制器102来的一个出站消息中所包含的命令。需求响应消息的一个例子是一个由选择呼叫无线电装置106始发的文本消息，但该文本消息是直至从系统控制器102收到一个需求响应命令之后才发送。在需求响应消息从选择呼叫无线电装置106传送给系统控制器102的一个入站消息请求许可以后，需求响应命令由系统控制器102发送。一个需求响应消息由选择呼叫无线电装置106在系统控制器102所预定时间表的一个时刻发送，并指定在一个出站需求消息内，或者采用非预定时间表技术即时隙的ALOHA协议来传送需求响应消息，这对本领域技术人员是周知的。当采用ALOHA协议传送需求响应时，它被称为“需求ALOHA响应消息”。一个未经请求的消息是由选择呼叫无线电装置106在没有收到要求响应的出站消息情况下发送的一个入站消息。未经请求的消息的一个例子是来自一个选呼无线电装置106的入站消息，它警示无线电通信系统100∶该选呼无线电装置106处于无线电通信系统100的覆盖范围之内。未经请求的消息可以包含一个请求，即请求发送预定时间表的即需求的响应，而该响应可以包括数据，例如字母数字数据。未经请求的消息采用分时隙的ALOHA协议。出站和入站消息包含在与射频发射机/接收机103相连接的常规天线104发送的出站无线电信号和接收的入站无线电信号中。
请注意，系统控制器102能够工作在分布的传输控制环境下，这种环境允许常规蜂窝、同播、卫星或其它的覆盖方案混合，其中包含多个射频发射机/接收机103、常规天线104，用以在大到世界范围网路的地理区域内提供可靠的无线电信号。尚且，如本领域技术人员会认识到的那样，电话的和选呼无线电通信系统的功能都可以驻存在分开的系统控制器102中，系统控制器102可独立地工作，也可以联网方式工作。
指配用于无线电通信系统100的每个选呼无线电装置106具有至少一个指配给它的地址，这是一个独特的选择呼叫地址。该选择呼叫地址使来自系统控制器102的消息只能传送给所寻址的选择呼叫无线电装置106。
可以理解，选择呼叫无线电装置106是几种类型的无线电装置其中之一，它们包括双向寻呼机、常规移动无线电话机以及其上接有数据终端或设计上具有可选的数据终端能力的常规或集群移动电话机。指配用于无线电通信系统100中的每个选择呼叫无线电装置106具有一个指配给它的一地址，这是一个独特的选择呼叫地址。该选择呼叫地址使来自系统控制器102的消息只能传送给所寻址的选择呼叫无线电装置，还能在系统控制器102上识别出从该选择呼叫无线电装置所接收到的消息和响应。另外，一个或多个选择呼叫无线电装置106之中的每个可以具有指配给它的一个独特的电话号码，该电话号码在PSTN 108中是独特的。选择呼叫无线电装置的已指配的选择呼叫地址和相关电话号码的表以用户数据库的形式存储在系统控制器102中。
参照图2，该图表示按照本发明的优选实施例的系统控制器102的电气方框图。系统控制器102使数据和存储的话音消息排队，以便传送到选择呼叫无线电装置106，接通电话呼叫，以便传送给选择呼叫无线电装置106，并接收来自选择呼叫无线电装置106的确认、需求响应、非经请求的数据和存储的话音消息，以及电话呼叫。
系统控制器102包括一个网孔现场控制器202、一个处理系统204、一个出站消息存储208、一个用户数据库220和一个电话接口206。网孔现场控制器202通过链路116与射频发射机/接收机103(图1)和固定的系统接收机107(图1)相连接。网孔现场控制器202采用消息处理器功能所预定时间表的一个或多个出站信道，将包括选择呼叫地址在内的各出站消息传送给发射机/接收机103，并控制发射机/接收机103发送含有出站消息的无线电传输循环。网孔现场控制器202还处理从选择呼叫无线电装置106来的入站消息。各入站消息由发射机/接收机103和固定系统接收机107在一个入站无线电信道集上进行接收，并送给网孔现场控制器202。处理系统204包括用于安排路由和处理消息的消息处理器功能，并耦接至网孔现场控制器202、电话接口206、用户数据库220和出站消息存储器208。电话接口206处理公共交换电话网108(PSTN)(图1)的物理连接，以便连接和拆断电话链路上的电话呼叫，并安排电话链路110和处理系统204之间的音频信号路由。
用户数据库220耦接至处理系统204，存储每个用户的信息，其中包括在指配给每个选择呼叫无线电装置106的选择呼叫地址与PSTN108内所使用的电话号码之间的相关性，以将消息和电话呼叫接通到每个选择呼叫无线电装置106，以及包括其它确定选择权的一些用户，例如在哪些小时内要阻止消息传送给选择呼叫无线电装置106。出站消息存储器208用以存储排队消息，它们排队传送给多个选择呼叫无线电装置106中的至少一个，其中该排队消息的每个消息与一个选择呼叫地址相关联，该地址是预定将每个消息传送给多个选择呼叫无线电装置106中之某一个的地址，也存储在出站消息存储器208中。
模拟消息在存入出站消息存储器208之前，由处理系统204变换为数字形式。消息处理器的功能为出站消息和与之相应的选择呼叫地址预定时间表，以便在一个传输循环周期内传送，如果有必要，消息的各部分安排在传输循环周期的一些帧内。如上所述，各消息可以是数字信息，例如字母数字消息，或是模拟信息，例如话音。按照本发明优选实施例，一个传输循环周期有一个或多个控制帧，一个传输循环周期的数字部分利用消息处理器功能来准备传送，消息处理器功能从用户数据库220中确定出该传输周期中包含的数字和模拟消息所关联的选择呼叫无线电装置的选择呼叫地址。一个模拟消息包含在一个或多个模拟帧中。由于模拟信息通常是一个或多个话音信号，所以模拟帧另外也叫“话音帧”。
消息处理器功能还识别出与用户数据库220中选择呼叫无线电装置之一相关联的入站消息，并识别出与出站消息存储器208中出站消息之一相关联的响应消息。作为系统控制器102工作的一个例子，传送出站消息存储器208所存储的一个出站消息是在如下时候完成的：即出站消息已传送到预定的选择呼叫无线电装置106时；出站消息已由选择呼叫无线电装置106产生的一个入站确认所确认时；出站消息出现用户操作的选择呼叫无线电装置106的显示屏上时；一个用户入站消息由一个用户产生出并从选呼无线电装置106传送回系统控制器102时；以及响应出站消息，用户入站响应已由用户特定地消息产生并被消息处理器功能所识别时。在这个例子中，消息处理器功能产生出送给出站消息始发者的另一消息，以通知始发者：该出站消息由选择呼叫无线电装置106确认了，并已由该选择呼叫无线电装置106的用户响应。
系统控制器102为从选呼无线电装置106来的需求响应和确认消息的传输预定时间表。在某些情况下，入站消息的预定时间表，与诸如ALOHA系统中所用的非预定时间表、随机输入入站信道组织方式可达到的通过量相比较，改善了入站信道的通过量。如下文详细描述的那样，预定时间表的入站信道可以是在半双工单频无线电信道(单个无线电载波频率由入站和出站信道分时共用)中可用总时间的一部分。另一种可替代的方案是，在具有的无线电载波频率不同于出站信道射频的一个入站信道上，预定时间表的入站信道可以是可用时间的某个部分，或是可用时间的全部。
系统控制器最好是由摩托罗拉公司(Schaumburg Illinois)生产的MPS 2000型寻呼终端。处理系统204最好包括常规的计算机系统212和常规的大容量存储媒体214。常规的计算机系统212最好包含多个处理器，例如由Sun Microsystems公司生产的VME Sparc处理器。这些处理器包括诸如动态随机存取存储器(DRAM)之类的存储器，它用作暂时处理中的暂时存储器，例如用作出站消息存储器208，用以从选择呼叫无线电装置106接收确认，还使送往选择呼叫无线电装置106的消息格式化。常规的大容量存储媒体214最好是常规的硬盘大容量存储装置。用户数据库220最好存储在常规的大容量存储媒体214中。
可以理解，也可以采用其它类型的常规的计算机系统212，当需要应付处理系统204的处理要求时还可以加入另外的同型或替代型的计算机系统212和大容量存储媒体214。
处理系统204完成的功能有：上述的消息处理器功能，这是常规的；和下面参照图6描述的功能，这是独特的。常规的和独特的功能都由常规的计算机系统212执行，并由大容量存储媒体214中所存储的一组程序指令进行控制。独特功能由采用常规编程工具产生的一组独特程序码进行控制。网孔现场控制器202和电话接口206采用MPS 2000寻呼终端的常规输入/输出部分来实现。
本发明的无线电通信系统100在寻址数字消息和话音消息的出站信道上最好采用类似于FLEXTM(摩托罗拉公司(Schaumburg Illinois)的高速寻呼协议)的同步帧结构。如上所述，采用两种类型的帧：控制帧和话音帧。控制帧最好用于控制、寻址以及传送数字消息给选呼无线电装置106。话音帧用于传送模拟话音消息给选呼无线电装置106。两种类型的帧在长度上都等于标准FLEXTM帧；两种帧都与标准FLEXTM同步。这两种类型的帧在单一前向信道上时间复用。
参照图3，图中示出按照本发明的优选的和替代的实施例的图1无线电通信系统100所使用的出站信令协议的传输格式特性和包括控制帧330细节的定时图。控制帧330又归类为数字帧330。出站信令协议细分为协议组成部分，即小时310、周期320、帧330和345、字组340和字350。在每小时310内传送多达15个4分钟的独特标识的周期。通常，每小时传送全部15个周期320。在每个周期320中传送多达128个1.875秒的独特标识的帧，其中包括控制帧330和模拟帧345。通常，所有128个帧都进行传送。在每个控制帧330中传送一个持续115ms的同步信号331和11个160ms的独特标识的字组340。同步信号331包括第一同步部分337、帧信息字338和第二同步部分339。帧信息字338包括21个信息比特和11个奇偶校验比特。在每个控制帧330的各字组期间，每秒1600比特(bps)、3200bps或6400bps的比特率都是可以用的。在同步信号331期间，将每个控制帧330的字组340的比特率传送到选呼无线电装置106。当比特率为1600bps时，在每个字组340中传送8个32比特的独特标识的字350。对于比特率3200bps或6400bps，每一字组340中分别包含16个独特标识的字和32个独特标识的字，每个字具有32个独特标识的比特。在每个字中，至少11个比特用于检错和纠错，21个比特或较少的比特用于信息，这种格式是本领域技术人员所周知的。在一些字中，15个比特用于检错和纠错，17个比特用于信息，这种格式也是本专业领域技术人员所周知的。每字组340中的各比特和各字350采用本专业领域技术人员所周知的技术方法以交织方式传送，以改善协议的突发误码纠错能力。
信息含在信息字段内每个控制帧中，它包括：帧信息字338和字组信息字段(BI)332中的系统信息；地址字段(AF)333中的一个或多个选呼地址；信息字段(IF)335中的一组或多组矢量包、短消息包和长消息；以及其中无有用信息的未用字段336。含在帧信息字338中的系统信息的一个方面是帧号和周期号。周期号是标识每一周期320的从0至15的号码。帧号是标识周期320内每一帧330的从0至127的号码。字组信息字段332内含有在控制帧330期间所有现用(即不在省电状态)选呼无线电装置106译码的信息，这称作“总体信息”。帧330内信息字段335中的每个矢量包和短消息包对应于同一帧330内地址字段333中至少一个地址。信息字段335内的每个长消息对应于至少一个或多个帧330的信息字段335中的至少一个矢量包。字段332、333、335、336的边界由字350规定，而不是由字组340规定，并且字段332、333、335、336的长度是可变的，取决于一些因素，诸如字组信息字段332中所包含的系统信息的类型和数量、所用的地址类型及每个消息中信息的数量等。据此，字段332、333、335、336的每个的长度可以短于或长于字组340。当其它字段332、333、335的总长度等于11个字组340时，未用字段336的长度可以为0。预定用于已被标准业务启动的特定选呼无线电装置106的全部矢量包和短消息最好安排为在每一周期320内帧330中的一个预定帧上传送，以便当不包含有给该特定选呼无线电装置106的短消息和矢量包时允许该特定选呼无线电装置106在其它帧期间进入低功耗(不接收)状态。在帧O中的字组信息段332包含下列实时信息：年、月、星期、日、小时、分和1/8分。
矢量含有信息，该信息规定出按上述协议组成部分的长消息的起始字，还包含无线电信道信息，例如无线电信道的频率、子信道对于无线电信道频率的偏移。长消息、短消息或矢量包的起始位置和长度规定长消息、短消息或矢量包的协议位置。
当一个选呼无线电装置106在帧330中检测到它的地址时，该选呼无线电装置106处理帧330中有关的矢量包或短消息包。当选呼无线电装置106译码与其选呼地址对应的帧330中的矢量包时，选呼无线电装置106在同一帧330或另一个控制帧330或模拟帧345中直接接收和译码一个长消息或一个模拟消息。
参照图4，该定时图400表示按照本发明优选实施例的第一类型的无线电通信系统的出站和入站信道无线电信号。出站信道无线电信号和入站信道无线电信号是在同一无线电载波频率上时分复用的，在控制帧330的出站部分420期间发送出站信道无线电信号，在控制帧330的入站部分期间发送入站信道无线电信号。出站信道无线电信号采用图3描述的协议产生和发送。入站信道无线电信号采用常规的数字协议产生和发送，它包含同步部分和带有差错保护的信息字。入站信道无线电信号在时隙440边界处开始发送。图4所示的控制帧330之前和之后有控制帧330和模拟帧345(图4中没示出)，其顺序是由从发射机/接收机103发送所产生的消息类型确定的。控制帧330的入站部分包括预定时间表部分430和ALOHA部分450。当一个选呼无线电装置106发送入站消息时，该消息是在预定数目的周期性时隙440之一处开始发送的，该时隙440是在出站信令协议中每帧330、345期间规定的。
在出站部分420期间，将出站信道无线电信号从发射机/接收机103发送给一个或多个选呼无线电装置106。同步信号331(图3)、字组信息字段332(图3)、地址字段333(图3)都表示为控制帧330中出站部分420开始处的一段403(图4)。在控制帧330的出站部分420内发送出多个出站消息404、405、出站部分420在控制帧330的开始处起始，在出站/入站边界402处结束。预定部分430处在控制帧330中这样一个部位上，它起始于出站/入站边界402处，结束于预定时间表/ALOHA边界431处。在控制帧330的字组信息字段332中发送的出站/入站标识符，以时隙440的数目标识出出站/入站边界402相对于控制帧330开始点401的位置。ALOHA部分450处于控制帧330中这样一个部位上，它起始于预定时间表/ALOHA边界431处，结束于下一帧330、345的开始点401。在控制帧330的字组信息字段332中发送的协议分隔标识符以时隙440的数目标识出预定时间表/ALOHA边界431对于控制帧330中出站/入站边界的位置。多个预定响应406、410、412、413、414以数据单元发送，每个数据单元延伸在一个或多个时隙440上。例如，预定时间表的响应410为4个时隙440，预定时间表的响应412为5个时隙440，而预定时间表的响应413为2个时隙440。多个预定时间表的406、410、412、413、414中的每个均是由选呼无线电装置106之一响应一个命令455而发送的，这在出站消息404、405之一中完成。预定时间表的响应410是由选呼无线电装置106一与其它选呼无线电装置106发送出预定时间表的响应412和413两部分的同时进行发送的。预定时间表的响应410是预定时间表的响应在时间上与其它预定时间表的响应412、413重叠的例子。例如，当系统控制器102安排不同的选呼无线电装置106发送预定时间表响应，而它们中至少某些部分预期要由在不同地域上分隔开的发射机/接收机103在同一时间接收时，便会发生预定时间表的响应重叠的情况。
将每个出站消息404的开始时间规定为帧号、字组号和字号。命令455含在一个或多个出站消息404中，通过所标识的选呼无线电装置106的选呼地址来识别出选呼无线电装置106中的一个，并识别出一个预定时间表的响应时间，在该预定时间表响应时间所标识的选呼无线电装置106在入站信道无线电信号中发送一个预定时间表响应，该预定时间表响应内包含一个数据单元。命令455包括一个数据单元的指定长度。出站消息404还可以包括数据457，例如一个字母数字信息消息。每个预定时间表响应406、410、412、413、414的开始时间是相对于出站/入站边界402规定的。
无线电通信系统100中，选呼无线电装置在控制帧330出站部分期间用于接收和在控制帧330入站部分期间用于发送所需的同步和定时信息，是由段403和出站消息404确定的。当选呼无线电装置106接收出站无线电信号时，选呼无线电装置106处理出站消息404，它含在出站无线电信号中，这时出站消息404包含选呼无线电装置的选呼地址，从而标识出处理出站消息404的选呼无线电装置106。当在出站消息404中或在多个出站消息中收到命令455，并由选呼无线电装置106进行处理时，该选呼无线电装置106便以系统控制器102在命令455中指定的数据单元长度和在命令安排的预定时间表的响应时间发送预定时间表的响应406、410、412、413、414之一。由标识的选呼无线电装置在出站消息404中所收到的命令455与来自标识的选呼无线电装置的预定时间表的响应406、410、412、413、414之间的对应关系由图4中从出站消息404、405至预定时间表响应406、410、412、413、414的箭头线表明，其中，一个例子是线415，该线从出站消息405中完成的命令455连接到预定时间表响应414。另一个例子是线416，它从比图4所示控制帧330早的一个控制帧330中完成的命令455(图4未示出)连接到图4中预定时间表的响应406之一。另一例子是线417，它表明从命令455(图4未示出)连接至一个预定时间表的响应，其中，命令455是在比图4所示出站控制帧330早的一个出站控制帧中完成的，而预定时间表的响应是在比图4所示控制帧迟的一个控制帧330中。
参照图5，该定时图500表示按照本发明的优选的和替代的实施例的第二类型无线电通信系统的出站和入站信道无线电信号。出站信道无线电信号工作在第一无线电载波频率上，在出站控制帧330期间发送。入站信道无线电信号工作在第二无线电载波频率上(即与出站信道无线电信号频分复用)，在入站帧时段530期间发送。采用图3中描述的协议产生和发送出站信道无线电信号。采用常规的数字协议产生和发送入站信道无线电信号，它包含同步部分和带有差错保护的信息字。入站信道无线电信号在时隙440边界处开始发送。入站帧时段530包含预定时间表部分515和ALOHA部分518。示于图5中出站控制帧330后面的帧520可以是控制帧330或是模拟帧345。
出站信道无线电信号的控制帧330持续期和协议组成部分与上面图3中对控制帧330的描述相同。段403(图4)、字组信息字段332(图3)、地址字段333(图3)在控制帧330和帧520的开始处发送，段403包括同步信号331(图3)。多个出站消息504、505由发射机/接收机103在控制帧内发送。(出站消息还在帧520和图5中未示出的其它帧中发送。)入站帧时段530在入站帧边界502处开始，延伸到下一个入站帧边界502，包括多个时隙440。从出站控制帧330开始测量起，入站帧边界502有一个偏移时间525，它是一个常数，可以取大于或等于0的任意数值。入站帧时段530由与出站控制帧330相同的帧号进行标识，偏移时间525与该出站控制帧330有关。预定部分515处在起始于入站帧边界502和结束于预定/ALOHA边界510的位置上。ALOHA部分处在起始于预定时间表/ALOHA边界510和结束于入站帧边界502的位置上。在预定时间表部分515期间按数据单方发送多个预定时间表响应506、507，每个数据单元延伸到每一入站帧时段530期间规定的一个或多个时隙上。多个预定时间表响应506、507中的每一个为一个无线电信号，是由标识出的选呼无线电装置之一响应于出站消息504、505中的一个而发送的。如以上对第一类型无线电通信系统100(但图5中未示出)所描述的那样，预定时间表响应可以由一个选呼无线电装置106与其它选呼无线电装置106发送出其它预定时间表响应的部分的同时进行发送的。
每个段403包含同步信号331(图3)，它标示出出站帧边界401，并包含有例如按时隙的数目描述的对入站帧边界502的偏移时间525和预定时间表/ALOHA边界510的位置的信息，偏移时间可以在0个时隙到超过出站控制帧330长度的数值内变化。出站消息504、505包括一个或多个命令455，每个命令455标识出一个选呼无线电装置，并包含有以上对第一类型无线电通信系统100描述的信息。每个预定时间表响应506、507的起始时间相对于入站帧边界502予以规定。
在无线电通信系统100中，选呼无线电装置在出站控制帧330上接收和在入站帧时段530期间发送所需的同步和定时信息，是由段503和出站消息504确定的。选呼无线电装置106的工作与第一类型无线电通信系统100中的工作相同。由标识的选呼无线电装置于出站消息504、505中收到的命令455与来自标识的选呼无线电装置的预定时间表响应506、507之间的对应关系，在图5中用出站消息504、505至预定时间表响应506、507的箭头线表示，其中，一个例子是线513，它连接好出站消息505中完成的命令455，到达预定时间表响应507。以类似于图4中对第一类型无线电通信系统100给出的例子(但图5中未示出)方式，产生命令455，来为下一个其中产生命令455的出站信道帧之后发生的入站信道帧中的响应预定时间表。
参照图6，该图表示按照本发明优选的和替代的实施例的系统控制器102中所用方法的流程图，用于识别选呼无线电装置106可用的入站信道的一个子集，以便采用ALOHA技术方法传送入站消息。该方法含有在系统控制器102的处理系统204中编程的、独特的ALOHA信道控制(ACC)功能。如上所述，ACC功能是由系统控制器102内存储的常规程序指令的独特组合来控制的。在步骤605，对允许由所有选呼无线电装置106识别采用ALOHA技术方法传送消息的入站信道集的一个子集。这最好由系统维护人员采用耦接至系统控制器102的输入终端来完成。允许由所有选呼无线电装置106使用的信道通常是能普遍覆盖无线电通信系统100的一个大地理区域的入站信道，而那些不允许所有选呼无线电装置106使用的信道则是那些其无线电覆盖区为无线电通信系统100总覆盖区之一小部分的入站信道。作为一个例子，系统操作员可以临时增加一个或两个入站信道，以提供常规网孔的可靠覆盖。这些信道不适合应用于所有选呼无线电装置106进行ALOHA传输，所以它们不在所有选择呼叫无线电装置106可用的ALOHA信道子集中。当作出或改变ALOHA子集这一识别后，系统控制器102便在步骤610上产生一个出站总体消息予以发送，在一个控制帧330内传送给所有选呼无线电装置106。该总体消息包含在字组信息字段332中；该总体消息含有一个标识符，用以标识那些信道在ALOHA子集中。
在某些情况下，当入站信道不适合由所有选呼无线电装置106使用时，有一些选呼无线电装置106能适当地允许它们使用入站信道进行ALOHA传送。如上面所述在常规中心场合，这种情况的一个例子是这样一种选呼无线电装置106，它在一个入站信道覆盖区内工作，但有受限的地理覆盖区。适当地允许工作在受限覆盖区内的选呼无线电装置106使用入站信道，该信道是受限的ALOHA信道，用于受限的ALOHA传送。在步骤615，识别可用于受限ALOHA传送的一个或多个信道，最好由系统维护人员采用一个输入终端未进行。当对适合于受限ALOHA传送的信道子集作出或改变标识后，在步骤620产生一个传送给选呼无线电装置106或一组选呼无线电装置106的出站消息，该出站消息包括一个如此识别的入站信道指示。在步骤625，系统控制器102在控制帧330中发送一个协议分隔标识符，它识别出每个入站信道中ALOHA部分和预定时间表部分的位置，所作识别由任一选呼无线电装置106用作为入站信道或受限的ALOHA信道，以用于ALOHA传送或受限的ALOHA传送。在步骤630，系统控制器102收到一个入站消息，它是在步骤610或620上识别的一个入站信道上采用ALOHA协议已传送出的。
参照图7，该图表示按照本发明另外的优选实施例的多信道选呼无线电装置106的电方框图。选呼无线电装置106包含一个用于截取和发送无线电信号的天线702。该天线702耦接到常规接收机704，在其中接收如上面图3中描述的截取信号703。接收中包括以常规方式滤除信道频率之外的非所需能量，放大滤波出的信号，对信号703进行多频和解调信号703。接收机704由之产生解调信号705，并送给处理部分710。接收机704还具有耦接至处理系统710的功率控制输入端707。处理系统710耦接至显示器724、告警装置722、音频放大器726、发射机708和一组用户控制钮720。发射机708由调制信号713和信道控制信号706与处理系统710相连接，并且还接至天线702。音频放大器726接至扬声器728。处理器部分包括耦接到模数/变换器(ADC)711和数/模变换器(DAC)715的微处理器、随机存取存储器(RAM)712、只读存储器(ROM)714和电擦除可编程只读存储器(EEPROM)718。解调信号与ADC711相连接。处理系统710通过DAC715耦接至发射机。ADC711以常规方式将解调信号从模拟信号变换为数字信号，以便由处理系统710进行处理。当解调信号为模拟信号时，采用诸如自适应差分脉冲编码(ADPCM)之类的常规模/数变换技术将模拟信号变换为数字信号。比特恢复功能以常规方式将数字信号变换为二进制数据。同步功能以本领域技术人员周知的方式从帧330、345(图3)的同步信号331(图3)中获得和保持比特、字、字组、帧和周期与出站信令协议相同步。字组的字译码器功能以本领域技术人员周知的方式译码出在出站信令协议的字组340中所含的字350(图3)。当在出站信令协议的地址字段333(图3)中所收到的地址与EEPROM718中所存储的嵌入地址符合一致，或者当收到一个总体消息指示时，消息处理器功能便对选呼装置106以本领域技术人员周知的方式译码出站字，并处理出站消息。对于由地址一致或总体指示符已确定为用于选呼无线电装置106的出站消息，由消息处理器功能以常规方式按照出站消息内容和按照用户控制钮720组的操作所设置的模式进行处理。当出站消息包含用户信息时，通常产生一个告警信号。告警信号送至告警装置722，它通常是可闻的和静声的告警装置之中的一种。
当出站消息包含字母数字或图形信息时，由显示功能以常规方式在由一组用户控制720操作所确定的时间上将信息显示在显示器724上。当出站消息包含话音的音频信息时，消息处理功能将话音信号变换为模拟信号，通过音频放大器726耦接至扬声器728，放大器726以常规方式放大信号。响应于一组控制720的用户操作或处理系统710检测到的事件，例如收到一个出站消息或一天内预定时间的出现，由入站消息功能用常规方式以数字形式产生入站消息。采用图4和图5中描述的协议以本领域技术人员周知的方式产生和编码反向(入站)信道的入站消息，送给DAC715，在那里将入站消息变换为对发射机708进行调制的模拟信号。常规的发射机708产生射频信号，由天线702将它发射出去。
RAM 712、EEPROM 718、ADC 711和DAC 715最好是常规部件。ROM 714是具有独特掩模程序指令集的常规部件，它的一部分执行下面所述的独特功能。处理器716最好是类似于摩托罗拉公司生产的DSP 56100数字信号处理器(DSP)。可以理解，处理器716也可以采用其它类似的处理器，当处理系统710的处理要求需要时，也可以增加另外的同型或不同型的处理器。还可以理解，对于ROM 714和RAM 712也可以采用其它类型的存储器，例如紫外线擦除可编程只读存储器(UVEPROM)或快速(flash)ROM。还可以理解，可以将RAM 712、EEPROM 718、ADC711、DAC715和ROM714单个地或组合地集成为微处理器716的邻接部分。
由处理系统710完成的功能至少包括上述的比特恢复、同步、字组字译码、消息处理、显示、消息控制和入站消息产生等部分，这些功能是常规的，还包括下面图8中描述的其它功能，它们是独特的。常规的和独特的功能由微处理器716执行，它是由大容量存储媒体214中所存储的一组程序码进行控制的常规微处理器。独特功能由采用常规编程工具产生的一组独特的程序码控制。
可以理解，可以另外地实现处理系统而不用微处理器716，将诸如CMOS移位寄存器、时钟、门电路、计数器、DAC、ADC和RAM之类的常规现用集成电路加以组合来实现这里所述的常规和独特功能，此外，用以实现处理系统的一些或所有常规现用集成电路都可以另外地用专用集成电路来实现。还可以理解，微处理器716也可以是常规微处理器，例如由摩托罗拉公司(Schaumburg IL)生产的68 HC11微处理器系列中的一个微处理器。
参照图8，该图表示按照本发明的优选的和替代的实施例用于选呼无线电装置106的方法流程图。该方法包括在选呼无线电装置106的处理系统710中编程的独特ALOHA信道选择(ACS)功能。独特ACS功能由处理系统710中所存储的常规程序指令的独特组合进行控制。在步骤805，处理系统710从选呼无线电装置106内的存储器中恢复入站信道集中的一个默认ALOHA子集和入站信道中的一组默认ALOHA部分，并初始化入站信道集的ALOHA子集和入站信道的一组ALOHA部分。初始化的入站信道的ALOHA子集识别出入站信道集中的入站信道，它们是由选呼无线电装置106用于发送入站消息的，这些入站消息采用ALOHA技术进行发送，直到选呼无线电装置106收到更新的信息，规定或加到入站信道的ALOHA子集上为止。从存储的子集确定初始化ALOHA子集的技术是常规技术，但采用默认的ALOHA子集是独特的。默认ALOHA子集可以是从空集(即没有分配信道用于ALOHA传送)至整个入站信道集的任一子集。通常，默认集至少包括一个信道，允许未登记的选呼无线电装置106采用ALOHA技术方法发送主动的登记请求。可用于系统中ALOHA传送的每个入站信道，入站信道的ALOHA部分初始化集识别出这每个入站信道的预定/ALOHA边界位置(因而识别出ALOHA部分)。入站信道的ALOHA部分的默认集可以是共同用于所有入站信道的预定时间表/ALOHA位置，或是用于每一入站信道或一组入站信道的几个规定不同预定/ALOHA位置的数值。从存储的默认集确定入站信道的ALOHA部分初始化集的技术是常规的，但入站信道的ALOHA部分默认集的使用是独特的。在步骤810，选呼无线电装置106接收一个含有ALOHA子集标识符的出站消息，识别出一个由系统上所有选呼无线电装置106使用的入站信道集合的新ALOHA子集。ALOHA子集标识符包括有在字组信息字段332中按常规安排的一些比特，以标识一个或多个入站信道。该消息或是一个总体消息，识别在系统上由所有现用的选呼无线电装置106使用的一个新的ALOHA子集，或是个别呼叫或全呼叫型的一个选呼消息，标识出受限入站信道集合中的新ALOHA子集，以供一组标识的选呼无线电装置106使用，或供仅只一个所寻址的选呼无线电装置106使用。在步骤813，处理系统710用新子集代替旧子集的方法更新所存储的ALOHA子集。可以理解，对于允许由选呼无线电装置106用来进行ALOHA传输的子集入站信道进行识别的替代方法，是同样可采用的。例如，由于每个信道或是可以或是不可以由每个选呼无线电装置106用作ALOHA传输，所以可以对不允许ALOHA使用的信道的子集进行识别。在另一个变型中，识别可用于(或不可用于)ALOHA传输的信道的出站消息可以仅仅指示ALOHA子集的改变，例如从该ALOHA子集中增加或删去一个信道或几个信道。在步骤815，选呼无线电装置106接收一个总体出站消息，它包括入站信道的一个预定时间表/ALOHA边界标识符(协议分隔标识符)。预定时间表/ALOHA边界标识符标识入站信道的预定时间表/ALOHA边界431(图4)、510(图5)的位置。该预定时间表/ALOHA边界标识符包括有字组信息字段332中按常规安排的一些比特，以标识一个信道和一个入站信道的预定时间表/ALOHA这界431(图4)、510(图5)的位置。预定时间表/ALOHA边界431、510的位置存储在选呼无线电装置106中，并由处理系统710在步骤820上由总体消息中的信息进行更新，所采用的方式类似于对入站信道集的ALOHA子集所描述的方式。可以理解，对于处在任一选呼无线电装置106中任一ALOHA子集内的所有入站信道，它们的预定时间表/ALOHA边界431、510是由各ALOHA部分的默认集或由一个或多个预定时间表/ALOHA边界标识符之传输确定的。
在步骤825，处理系统710产生一个入站消息。该入站消息通常是下列类型中的一种：未经请求的入站消息、请求的ALOHA响应消息、预定时间表的确认消息，或者预定时间表的响应。未经请求的入站消息和请求的ALOHA响应消息是第一类型的“ALOHA”，它们由处理系统710产生，并由发射机708在由处理系统710采用ALOHA技术确定的时隙和入站信道上发送，而预定时间表的确认和预定的时间表响应为第二类型的“预定时间表”的响应，它们按照在出站消息中所收到的预定的时间表进行发送，该出站消息包括必要的预定时间表的信息，例如入站信道识别、开始时隙和数据速率。定时、调制和信道选择由处理系统710控制。在步骤830，入站消息的类型由处理系统710确定。当步骤830的类型为“预定时间表”时，在步骤855采用预定的时间表入站信道在预定的时间表的时隙中发送入站消息，这是在入站信道的预定的时间表部分期间进行的。当步骤830的类型不是“预定时间表”，并当无线电通信系统100是图5中所描述的频分复用系统时，处理系统710进一步确定，出站帧330中的上一个ALOHA信道标识符或协议分隔标识符是否具有与入站帧相同的帧号，在该入站帧中于步骤835上产生出入站消息进行传送。当确定所收到的上次的ALOHA信道标识符或协议分隔标识符所在的出站帧330具有与其中在步骤830上产生入站消息的入站帧那样相同的帧号时，则由处理系统710在步骤840延迟入站消息的传送，直到下一个入站帧530到来。当确定所收到的上次的ALOHA信道标识符或协议分隔标识符所在的出站帧330不具有与其中在步骤835产生入站消息的入站帧那样相同的帧号时，或者当消息已在步骤840延迟时，则在步骤845上由处理系统710随机地选择ALOHA子集中的一个入站信道，而后在步骤850，于随机选择的信道的ALOHA部分450、518中采用ALOHA技术方法在由处理系统710确定的时隙上发送入站消息。例如，采用ALOHA技术方法，在相对于预定时间表/ALOHA这界431、510的一个时隙上开始发送入站消息，该时隙是以本领域技术人员周知的方式随机地在ALOHA时隙中的预定时间段上选取的。
当无线电通信系统100是图4中所描述的时分复用系统时，步骤835和840可以删除。
按照本发明另一个替代的用于图5中所描述的时分复用系统的实施例，也可以删除步骤835和840。在这另一个替代实施例的情况下，采用ALOHA协议发送的入站消息通常是由选呼无线电装置106在消息产生的帧330的ALOHA部分发送的。在本发明的这另一个实施例中，入站消息是采用ALOHA协议在产生消息的入站帧530上发送的。该另一个实施例的不足在于，在图5所描述的频分复用系统中，当偏移时间525小于一帧330、520、530的持续时间时，规定了入站消息的一个预定最大ALOHA部分，在这期间出站消息中将不发送边界或子集的改变，并在这之前选呼无线电装置106将不发送ALOHA消息。这虽然在发送改变的该帧期间避免了在消息的非ALOHA部分发送ALOHA消息的问题，但限制了ALOHA部分小于整个入站帧。
可以理解，上述独特的方法和设备提供了多信道的信道选择的改进技术，这些多信道是计划用于具有多个入站信道的无线电通信系统100中入站消息的ALOHA传输的，并当用于与所述系统有一些相似性的系统时，上述方法和设备提供相似的改进，但这在其它方面可能十分不同。尤其是，该系统无需是无线电系统，甚至可以不是无线电系统。例如，在具有多个选择呼叫装置和多个入站信道(例如多个线对)的有线的一点对多点通信系统中，通过采用上述技术方法，一些入站信道可以分配给所有的选呼装置用于ALOHA传输，而其它的入站信道用于预定时间表的传输。例如，比某一固定长度短的各消息可以指定在一个ALOHA信道上进行ALOHA传输。
此外，当通信系统为无线电通信系统时，无需是采用诸如ReFLEXTM或InFLEXionTM协议之类FLEXTM系列协议的无线电通信系统。其它的协议，例如用于ARDISTM系统的协议，也可以经修改后提供这里所述的功能。
现在应当看出，业已提供了一种方法和设备，在具有多个入站信道的通信系统中，通过控制选呼装置所用的入站信道的ALOHA子集的选择，可以改善入站消息的通过量。

Claims (9)

1.一种在通信系统中应用的选择呼叫装置，其中，该通信系统具有一个出站信道集，用于从系统控制器向多个选择呼叫装置发送消息，和一个入站信道集，用以在该系统控制器接收来自多个选择呼叫装置的消息，其特征在于，所述的选择呼叫装置含有：
一个发射机，用以发送第一消息；
一个处理系统，与所述发射机相连接，其中所述的处理系统被编程为：
接收由系统控制器在出站信道集中一个信道内发送的一个子集标识符，
从该子集标识符中识别出该出站信道集中的一个ALOHA子集，
产生第一消息，并应用ALOHA协议将该第一消息耦合到所述发射机，以便在一个入站信道上传输给系统控制器，当第一消息是第一消息类型时，该入站信道是在入站信道集的该ALOHA子集中。
2.按照权利要求1的选择呼叫装置，其特征在于该处理系统被编程为当产生第一消息时，从入站信道集的ALOHA子集中随机地选择入站信道。
3.按照权利要求1的选择呼叫装置，其特征在于该处理系统被编程为当第一消息类型是未经请求的入站消息和请求的ALOHA响应消息中的一个时产生该第一消息。
4.按照权利要求1的选择呼叫装置，其特征在于该处理系统被进一步编程为产生第二消息，并应用入站信道集中的一个信道将该第二消息耦合到所述发射机，当该第二消息是第二消息类型时，该信道不是ALOHA子集中的信道之一。
5.按照权利要求1的选择呼叫装置，其特征在于该处理系统被编程为在其帧号与从中接收到子集标识符的出站帧号相同的一个入站帧之后，于下一个入站帧期间，将第一消息耦合到发射机。
6.按照权利要求1的选择呼叫装置，其特征在于，所述的入站信道有一个ALOHA部分，其中，所述处理系统被编程为在该入站信道的ALOHA部分期间耦合第一消息。
7.按照权利要求1的选择呼叫装置，还包括：
一个接收机，用以在出站信道集的一个信道中接收由系统控制器发送的子集标识符和出站/入站标识符；
其中，该处理系统被进一步编程为：
从出站/入站标识符中识别出入站信道集中每一个ALOHA子集的ALOHA部分的位置；以及
从入站信道集的ALOHA子集中识别出一个入站信道。
8.一种在通信系统中应用的系统控制器，其中该通信系统含有选择呼叫装置和该系统控制器，该通信系统具有一个出站信道集，用于从系统控制器向多个选择呼叫装置发送消息，和一个入站信道集，用于在该系统控制器接收来自多个选择呼叫装置的消息，其特征在于，该系统控制器含有：
一个处理系统，用以产生一个子集标识符，它识别出供选择呼叫装置集应用的一个入站信道集中的ALOHA子集；
一个网孔现场控制器，用以将该子集标识符耦合到一个发射机，该发射机将该子集标识符在出站信道集的一个信道内发射给选择呼叫装置集。
9.按照权利要求8的系统控制器，其特征在于，所述处理系统被编程以产生一个协议分隔标识符，该协议分隔标识符包括在发送给选择呼叫装置的第二消息内，所述协议分隔标识符识别出ALOHA部分的位置和入站信道集中每一个ALOHA子集的预定部分。
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