專利名稱:動態(tài)選擇發(fā)射機的方法、便攜通信單元和控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信，具體地說是涉及在通信系統(tǒng)中動態(tài)選擇用于發(fā)射消息的發(fā)射機的方法、用于接收信號的便攜通信單元和用于動態(tài)地對向便攜消息單元發(fā)射消息的發(fā)射機進行分組的控制器。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)或消息系統(tǒng)是已知的。這類系統(tǒng)一般包括發(fā)射消息的發(fā)射機，接收消息的消息單元(Mu)或便攜消息單元(PMU)，控制消息傳送操作的控制器，和耦合到諸如電話或因特網(wǎng)系統(tǒng)之類的公共交換業(yè)務(wù)的終端或網(wǎng)關(guān)。這類系統(tǒng)通常使用聯(lián)播發(fā)射模式傳送消息。聯(lián)播模式表示一個地區(qū)內(nèi)的所有發(fā)射機同時在相同射頻上活動的情況。為了簡化，并確實能夠以聯(lián)播模式成功地通信，必須非常小心以確保對從不同發(fā)射機發(fā)出的并且到達每個信號的信號強度相等的位置的無線信號的調(diào)制是相位相干或同相的。這里的相等指的是信號強度在通常的消息單元的俘獲比內(nèi)或接近俘獲比，或當(dāng)使用調(diào)頻時對許多消息接收機來說在約6dB內(nèi)。
已經(jīng)證明聯(lián)播操作在到達位于大地區(qū)內(nèi)某些未知位置的消息接收機方面非常有效。然而，除在系統(tǒng)中的任何地方傳送或發(fā)射單個消息外，由于系統(tǒng)所使用的射頻不能再為任何目的而被同時使用，可能不適當(dāng)?shù)叵拗屏送耆蕾囉诼?lián)播操作的消息發(fā)送系統(tǒng)的容量。從業(yè)人員已經(jīng)認(rèn)識到了解消息單元的位置將允許系統(tǒng)的一部分，例如一個發(fā)射機向期望的消息單元發(fā)射消息。同時，該系統(tǒng)的其它部分，例如其它發(fā)射機可用于其它任務(wù)(例如向其它消息單元傳送其它消息)而不會產(chǎn)生干擾，從而更好地利用系統(tǒng)容量。
認(rèn)識到這一點后，某些系統(tǒng)對在一個區(qū)域內(nèi)提供覆蓋的每個發(fā)射機采用唯一的數(shù)字識別(ID)信號或代碼。這些數(shù)字識別信號或數(shù)字色標(biāo)碼是從每個發(fā)射機聯(lián)播的，具有與聯(lián)播發(fā)射的消息匹配的地址的消息單元向該系統(tǒng)發(fā)回其已接收該數(shù)字ID的報告。此后，該系統(tǒng)嘗試僅利用帶有該數(shù)字ID的發(fā)射機向該單元傳送進一步的或附加的同時存在的消息。后一種操作模式經(jīng)常是指定向或定向傳送或非聯(lián)播的操作。雖然使用數(shù)字色標(biāo)碼可提供大規(guī)模的定向消息傳送，并因此系統(tǒng)內(nèi)的其它發(fā)射機能相當(dāng)程度上重復(fù)使用系統(tǒng)頻率，這些系統(tǒng)仍然保留了某些缺陷或限制。
例如，如果接收了各自具有近似相等幅度的兩個信號，數(shù)字色標(biāo)碼將相互干擾并且誰也不能準(zhǔn)確地恢復(fù)。這種情況下，消息單元不能確定哪個發(fā)射機正在提供覆蓋。在任何一種情況下，當(dāng)只恢復(fù)單個數(shù)字ID時，它表示在消息單元的位置提供最好或最強信號的發(fā)射機。帶有其相應(yīng)數(shù)字ID的較弱信號將丟失，即使較弱的信號具有完全足夠的信號電平。在這種情況下，可能會失去向兩個消息單元傳送同期(contemporaneous)定向消息的潛在機會，導(dǎo)致系統(tǒng)的利用率降低。很明顯，需要一種動態(tài)地選擇一個適當(dāng)?shù)陌l(fā)射機來傳送定向消息以便有效地利用系統(tǒng)資源的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，包括消息系統(tǒng)，選擇性消息系統(tǒng)和該系統(tǒng)的消息發(fā)送單元(MU)或便攜消息單元(PMU)，以及這些系統(tǒng)中的方法，所有這些涉及一種改進和發(fā)明的方案，以確定和選擇一個適當(dāng)?shù)陌l(fā)射機或發(fā)射機組，把定向消息傳送到用戶消息單元。討論一種在以聯(lián)播模式工作配置和構(gòu)成的消息系統(tǒng)中選擇傳送定向消息的發(fā)射機的優(yōu)選方法，和對應(yīng)的消息系統(tǒng)。該方法包括命令第一和第二發(fā)射機分別以聯(lián)播模式發(fā)射包括一個基準(zhǔn)參數(shù)和一個第一識別信號的第一信號以及包括該基準(zhǔn)參數(shù)和一個第二識別信號的第二信號，其中第一識別信號和第二識別信號分別與基準(zhǔn)信號相差第一和第二預(yù)定量；接收一個包括在一個消息單元位置確定的第一識別信號相對于第二識別信號的強度指示的確認(rèn)信號，該強度指示對應(yīng)于從第一和第二發(fā)射機選擇的優(yōu)選發(fā)射機，以便以非聯(lián)播模式把消息傳送到該消息單元。
確定優(yōu)選發(fā)射機后，可進一步從該發(fā)射機以非聯(lián)播模式向該消息單元發(fā)射消息。基準(zhǔn)參數(shù)或基準(zhǔn)信號和識別信號的優(yōu)選形式包括一個基準(zhǔn)單音(tone)和多個識別(ID)單音，其中每個這樣的單音唯一地分配給一個發(fā)射機，以使給定消息單元通信范圍內(nèi)的任何兩個發(fā)射機沒有相同的識別單音。作為替換，基準(zhǔn)參數(shù)或基準(zhǔn)信號可以是僅包括相對高頻穩(wěn)定性系統(tǒng)中的載頻的任何信號屬性，只要基準(zhǔn)信號的某些特性是已知的，對所有發(fā)射機都類似，并且不受諸如調(diào)相通信系統(tǒng)中遇到的捕獲效應(yīng)(capture effect)之類的非線性影響。識別信號雖然最好是單音，也可以是任何正交信號，包括例如窗口化單音(windowed tone)。
可以考慮各自具有某些實用性的各種形式的強度指示。第一種形式把在消息發(fā)送單元接收的所有識別單音與一個閾值比較，并報告滿足條件的所有或多個識別單音，而另一種形式僅報告由最好是多個發(fā)射范圍的加權(quán)平均確定的最強或最好的單音，以及作為一個用戶機，至少隱含地報告接收的發(fā)射機ID單音都不滿足的情況。在最后一種情況下，可假設(shè)對于報告該情況的消息單元應(yīng)延遲進一步的消息或替代地，以聯(lián)播模式發(fā)射。
還討論另一種確定用于向消息單元傳送消息的理想發(fā)射機的優(yōu)選方法，和對應(yīng)的消息單元或選擇性消息單元。該方法包括接收包括一個基準(zhǔn)參數(shù)或信號、第一識別信號、和第二識別信號的聯(lián)播信號，其中第一識別信號和第二識別信號在頻譜間隔上最好與基準(zhǔn)信號分別相差第一和第二預(yù)定量，該第一和第二預(yù)定量分別對應(yīng)于第一發(fā)射機和第二發(fā)射機；比較第一識別信號和第二識別信號以提供強度指示；和發(fā)射包括與該強度指示對應(yīng)的發(fā)射機識別的信號。對于這種方法，通過如下面進一步討論的對應(yīng)結(jié)果，對基準(zhǔn)和識別信號對應(yīng)采用優(yōu)選形式。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選消息系統(tǒng)包括多個以聯(lián)播模式或非聯(lián)播、重復(fù)使用模式工作來配置和構(gòu)成的發(fā)射機。該系統(tǒng)包括一個第一發(fā)射機，用于以聯(lián)播模式發(fā)射包括一個基準(zhǔn)參數(shù)或信號和與該基準(zhǔn)信號相差或頻譜上相隔第一預(yù)定量的第一識別信號的第一信號；一個第二發(fā)射機，用于以聯(lián)播模式發(fā)射包括該基準(zhǔn)參數(shù)和一個與該基準(zhǔn)信號頻譜上相隔第二預(yù)定量的第二識別信號的第二信號；一個基站接收機，用于接收包括與在一個消息單元位置確定的第一識別信號和第二識別信號的比較結(jié)果對應(yīng)的強度指示的確認(rèn)信號，其中強度指示對應(yīng)于為以非聯(lián)播模式向該消息發(fā)送單元傳送消息而從第一和第二發(fā)射機選擇的優(yōu)選發(fā)射機。該系統(tǒng)最好另外包括一個耦合到所有發(fā)射機和基站的控制器，用于控制該系統(tǒng)和以聯(lián)播或非聯(lián)播模式安排或指揮發(fā)射。使用基準(zhǔn)和識別信號的相似優(yōu)選形式并推導(dǎo)出相似結(jié)果。



被認(rèn)為本發(fā)明的新的特性的內(nèi)容都?xì)w納在后面所附的權(quán)利要求
書中。然而，可以通過參考附圖最佳地理解本發(fā)明及其進一步的優(yōu)點，其中圖1以一種典型形式描繪了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的消息系統(tǒng)；圖2示出了一個典型識別信號的頻譜曲線；圖3示出了第二個典型識別信號的頻譜曲線；圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明適合于在圖1的系統(tǒng)中使用的消息單元的優(yōu)選方框圖；圖5示出適合于在圖1的消息系統(tǒng)中使用的部分轉(zhuǎn)發(fā)信道幀結(jié)構(gòu)；圖6描繪了在適合于在圖1的系統(tǒng)中使用的圖4的消息單元檢測的典型接收頻譜；圖7描繪了從圖1系統(tǒng)的觀點操作的優(yōu)選方法的流程圖；圖8描繪了從圖4消息單元的觀點的替換方法實施例的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明在圖17的控制器中包括的發(fā)送器的操作流程圖；圖10是圖11的通信系統(tǒng)中包括的PMU的電路方框圖，用于根據(jù)本發(fā)明計算C/I值并向控制器提供發(fā)射機分組的指示。
圖11是根據(jù)與由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機發(fā)射的單音相關(guān)的載波干擾比(C/I)值把發(fā)射機分組成重復(fù)使用組的通信系統(tǒng)示意圖。
圖12和13是根據(jù)本發(fā)明可把圖11的發(fā)射機分組成不同重復(fù)使用組的示意圖。
圖14是便攜消息單元的電路方框圖，用于根據(jù)本發(fā)明向圖11的通信系統(tǒng)中包括的控制器提供接收單音的信號強度。
圖15是根據(jù)本發(fā)明在圖14的PMU中包括的處理器操作的流程圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明在圖14的PMU中包括的測量器操作的流程圖。
圖17是在圖1的通信系統(tǒng)中包括的控制器的電路方框圖，用于根據(jù)本發(fā)明計算C/I和把發(fā)射機分成重復(fù)使用的組。
圖18是描繪根據(jù)本發(fā)明在圖17的控制器中包括的計算器的操作流程圖。
具體實施方式
為了更清楚地理解本發(fā)明，請讀者參見描繪代表消息系統(tǒng)(100)，最好是選擇性消息系統(tǒng)的圖1。消息系統(tǒng)包括一個耦合到諸如公用交換電話網(wǎng)(103)之類的消息資源的網(wǎng)關(guān)或終端(101)。該終端可從摩托羅拉的WMGTM產(chǎn)品以及其他制造商處得到。終端耦合到系統(tǒng)控制器(105)，例如摩托羅拉的RFCTM或CONDUCTOR，并且該終端經(jīng)常與系統(tǒng)控制器相關(guān)。終端和系統(tǒng)控制器一起工作，向系統(tǒng)控制器傳送帶有目的地地址的消息，或從PSTN和發(fā)送端回到終端的各種響應(yīng)。
消息系統(tǒng)包括多個發(fā)射機，圖中的三個發(fā)射機描繪為第一、第二和第n個發(fā)射機(107，109，...，111)。發(fā)射機可使用摩托羅拉的NUCLEUS IITM發(fā)射機，并通過出站網(wǎng)絡(luò)信道(113)耦合到系統(tǒng)控制器。出站網(wǎng)絡(luò)信道最好是租用的電話線，但可以是通過包括無線鏈路的任何適當(dāng)組網(wǎng)或通信協(xié)議工作的任何適當(dāng)媒體。該系統(tǒng)，特別是控制器和發(fā)射機是以聯(lián)播和非聯(lián)播模式工作配置和構(gòu)成的。以聯(lián)播模式工作通常是已知暗指對在所有發(fā)射機發(fā)出的所有載波的調(diào)制基本上相位相干，并且這是通過確保所有發(fā)射機同時發(fā)射相同消息來實現(xiàn)的。非聯(lián)播操作是一個或多個發(fā)射機以獨立的方式操作，因而可能借助發(fā)射機的重復(fù)使用來增加系統(tǒng)容量。諸如通常用來向定時信息提供與聯(lián)播操作有關(guān)或聯(lián)播操作所需精確程度的基于衛(wèi)星或GPS系統(tǒng)之類的特定設(shè)備是已知的，因此不再進一步涉及和討論，并且未特別示出。
通常，系統(tǒng)控制器對系統(tǒng)提供控制，包括對準(zhǔn)備送到已登記或預(yù)訂了系統(tǒng)業(yè)務(wù)的消息單元(例如圖中所示的兩個單元(115，117))的消息進行進度安排。這些消息轉(zhuǎn)發(fā)到發(fā)射機，以便隨后在一個特定時期根據(jù)系統(tǒng)協(xié)議在轉(zhuǎn)發(fā)或出站無線信道(119)上發(fā)射。另外，消息系統(tǒng)包括多個基站接收機，例如圖中所示的通過入站或網(wǎng)絡(luò)信道(125)耦合到系統(tǒng)控制器的兩個基站接收機(121，123)。在消息單元發(fā)出的或是自發(fā)發(fā)出的消息或是響應(yīng)消息的接收而發(fā)出的消息，由反向或入站無線信道(127)耦合到一個或多個基站接收機，在此，在入站或網(wǎng)絡(luò)信道上把這些消息轉(zhuǎn)發(fā)或轉(zhuǎn)播到系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器可以使用這些入站消息進行進度安排決定，或可以把它們轉(zhuǎn)發(fā)到終端，例如如果準(zhǔn)備把它們送到用戶目的地。
具體地說，操作中的消息系統(tǒng)包括第一發(fā)射機(107)，以聯(lián)播模式在轉(zhuǎn)發(fā)信道(119)上發(fā)射第一信號，最好是FM調(diào)制的無線信號。參見圖2的頻譜曲線，第一信號包括基準(zhǔn)信號(201)和第一識別信號或是由基準(zhǔn)信號(201)和第一識別信號調(diào)制，基準(zhǔn)信號最好是1000Hz的基準(zhǔn)單音，第一識別信號最好是1200Hz的唯一第一發(fā)射機識別單音，與所述基準(zhǔn)信號在頻譜上相隔第一預(yù)定量，最好是200Hz。同樣，包括以聯(lián)播模式在轉(zhuǎn)發(fā)信道上發(fā)射第二，最好是FM調(diào)制的無線信號的第二發(fā)射機(109)。參見圖3的頻譜曲線，第二信號包括基準(zhǔn)信號(201)和第二識別信號，或是由基準(zhǔn)信號(201)和第二識別信號調(diào)制，1400Hz的第二發(fā)射機識別單音最好是與基準(zhǔn)信號在頻譜上相隔第二預(yù)定量，最好是400Hz。概括地說，許多基站可通過其相應(yīng)的識別單音和共用基準(zhǔn)參數(shù)聯(lián)播其相應(yīng)的信號，在此，可通過正在根據(jù)在此討論的發(fā)明原理工作的共用覆蓋區(qū)中的接收機來區(qū)分單音和每個發(fā)射機。已考慮了多達30個不同的識別單音，所有識別單音最好分別間隔200Hz。
一般來說，在一個實際的消息系統(tǒng)中，多個發(fā)射機全部以聯(lián)播模式發(fā)射，每個發(fā)射機具有一個最好是唯一的發(fā)射機識別單音的唯一識別信號，和一個共用基準(zhǔn)參數(shù)或基準(zhǔn)信號，最好是基準(zhǔn)單音。系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)向基站群或組內(nèi)的每個基站分配唯一識別信號，僅在不同的群內(nèi)利用熟知的重復(fù)使用原理從諸如蜂窩系統(tǒng)之類的空間分集系統(tǒng)重新分配相同的識別信號。優(yōu)選系統(tǒng)是預(yù)定消息系統(tǒng)(scheduled messaging system)，例如根據(jù)在此公開的發(fā)明原理改進的摩托羅拉的ReFLEXTM或inFLEXionTM系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有例如圖5所示的由轉(zhuǎn)發(fā)無線信道構(gòu)成的幀和時隙。
圖5示出優(yōu)選的幀結(jié)構(gòu)(500)，例如每當(dāng)系統(tǒng)具有將要傳送的消息并需要了解目的地消息單元的所在地時，聯(lián)播模式不時地發(fā)射該幀結(jié)構(gòu)。該幀結(jié)構(gòu)包括一個第一同步部分(501)，一個第二同步部分(503)，和該幀的剩余部分(505)。同步部分向轉(zhuǎn)發(fā)無線信道提供足夠的信息，以允許與消息單元有關(guān)的幀、字、和比特同步，同時還提供諸如區(qū)域標(biāo)識符(zone identifier)、幀編號、周期編號(cyclenumbers)等可能是系統(tǒng)中的工作所必需的與協(xié)議有關(guān)的額外開銷信息，但在此不進一步涉及。幀的剩余部分包括消息發(fā)送單元地址和每個消息單元在轉(zhuǎn)發(fā)和反向無線信道上的進度信息(schedulinginformation)。
第一同步部分為90毫秒(ms)長，并且最好以1600Bps發(fā)射。該部分包括一個持續(xù)時間為10ms或相當(dāng)于16比特的識別或色標(biāo)碼部分(507)。通過測試，該持續(xù)時間已成功地從5ms改變到多達40ms并可被包括在幀結(jié)構(gòu)的任何預(yù)定位置。在給定的基站區(qū)或群內(nèi)的上述識別信號，具體地說是唯一碼，每個基站的該信號最好在部分(507)期間聯(lián)播發(fā)射。
上面的聯(lián)播信號可能由消息單元(MU)(例如消息單元(117))作為聯(lián)播信號接收。參見圖4的方框圖，該MU基于數(shù)字信號處理器(DSP)并以確定用于傳送消息的理想(desirable)發(fā)射機配置和構(gòu)成，該MU包括一個接收機(403)，用于接收聯(lián)播信號，聯(lián)播信號包括結(jié)構(gòu)相加(constructive addition)后檢測的基準(zhǔn)信號(201)，通過路徑損耗檢測的第一識別信號(203)，和通過路徑損耗檢測的第二識別信號(303)，其中保存了所有區(qū)別，例如基準(zhǔn)參數(shù)和識別信號之間的頻譜間隔。
MU還包括，這里只示出了與接收機(403)相連的一部分，一個緩沖器(405)和比較器(408)，用于協(xié)同操作以比較信號強度或質(zhì)量，最好是第一識別信號和第二識別信號，以便在輸出端(406)提供指示或強度指示信號。比較器選擇與相關(guān)的發(fā)射機識別信號對應(yīng)的適當(dāng)指示信號，并將指示信號提供給MU發(fā)射機(407)。MU發(fā)射機(407)在反向無線信道上發(fā)射包括該指示或強度指示信號和發(fā)射機識別的信號。概括地說，此后系統(tǒng)控制器(105)進一步指揮目的地為該MU的消息，并因此而由該MU以非聯(lián)播模式從與該指示或發(fā)射機識別對應(yīng)的發(fā)射機接收。
接收機(403)主要基于DSP，并耦合到基于摩托羅拉68300或類似的系列微處理器的控制器(409)，并由控制器(409)控制?？刂破?409)執(zhí)行已知的或給出在此討論的發(fā)明原理并注意諸如正確的操作功能、定時、合成器頻率設(shè)定等通常是熟知的無線管理后，易于由普通技術(shù)人員開發(fā)的軟件程序。接收機還包括一個耦合到天線(402)的RF前端(411)，RF前端(411)工作以濾波，放大，和選擇給定的頻率載波信號，解調(diào)載波以提供所有熟知的基帶信號。當(dāng)接收到指定給用戶消耗的可視或可聽的消息時，開關(guān)(413)把消息路由選擇到消息處理器(415)和用戶I/O(417)。另外，接收的所有消息以基帶格式耦合到熟知的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(419)，在此以每秒8比特51.2千的速率對它們抽樣。
根據(jù)熟知的128點或作為替換根據(jù)256點快速付立葉變換(FFT)函數(shù)(421)處理這些抽樣或字。接收的聯(lián)播信號最好包括基準(zhǔn)參數(shù)或信號的基準(zhǔn)單音型式以及第一和第二識別信號的第一和第二發(fā)射機識別單音的型式。如果是這樣，參見圖6，由緩沖器(405)緩沖和存儲該FFT的結(jié)果(600)。這些結(jié)果最好包括幅度峰值(601)和對應(yīng)的位置(603)，例如標(biāo)記為f1-f12的指定的識別信號或單音的第一，第二等識別信號頻譜相對于基準(zhǔn)參數(shù)(606)或基準(zhǔn)單音頻譜的位置。在優(yōu)選形式中，在FFT函數(shù)的每次運算中，該結(jié)果耦合到緩沖器(405)，在緩沖器(405)中最好保持或存儲最后的多個，例如八個操作的游動或滾動加權(quán)平均或總和。一種更簡單的方法是僅存儲最后的結(jié)果，雖然可靠性可能降低。
加權(quán)允許給出更新的結(jié)果或更大效應(yīng)的測量值，而多個測量值說明了無線信道的各種異常，例如衰減。已經(jīng)做出了一個具有滿意結(jié)果的簡單線性加權(quán)曲線模型，其中給出更新的測量值是帶有接收線性相關(guān)中間加權(quán)的中間值的最老測量值的加權(quán)的兩倍?？刹捎脧?fù)雜的加權(quán)曲線，例如指數(shù)或幾何加權(quán)曲線，以便更仔細(xì)地形成更新和更老測量值的效果。正如前面指出或暗示的，比較器通過掃描和比較所有接收的幅度峰值或其加權(quán)總和并選擇一個適當(dāng)?shù)幕蚩山邮艿?，最好是這些峰值或總和中最好的或最強的一個來提供指示或強度指示信號。作為對于報告最強峰值的一種替換，可以報告所有可接受的峰值或總和或指示。
作為例子并假設(shè)來自FFT函數(shù)的單個結(jié)果的簡單情況，通過觀察圖6表明最強的識別信號，在此為單音，是f1(607)以及接近的次強的f5(609)和f6(611)。假設(shè)一一對應(yīng)的關(guān)系，發(fā)射機1(107)顯現(xiàn)出最強的信號，因此，作為優(yōu)選發(fā)射機。替換實施例或?qū)Ρ葘嵤├龑⑺薪邮盏淖R別單音與閾值(613)比較，然后提供與所有可接受的識別單音對應(yīng)的強度指示信號，在此通過觀察，(607，609，611)表明可接受的對應(yīng)發(fā)射機1，發(fā)射機5，或發(fā)射機6。然而，應(yīng)指出，如果系統(tǒng)控制器嘗試?yán)冒l(fā)射機5或6中的一個向MU傳送定向消息，報告該狀態(tài)，并同時嘗試?yán)昧硪粋€發(fā)射機向另一個MU傳送消息，由于發(fā)射機5和6二者顯然由報告的MU以相同的電平接收，很可能不能成功地向報告的MU傳送消息。作為進一步的替換，如果將所有接收的識別單音與閾值比較的結(jié)果表明沒有有可接受的識別單音，MU可仍用該狀態(tài)的指示報告。系統(tǒng)控制器將隱含地知道可用聯(lián)播模式而不是定向消息模式來進行通信。
更一般的情況是，MU發(fā)射機(407)包括一個在輸出端(406)耦合到該指示的譯碼器(423)，輸出端把該指示引入出站發(fā)射比特流或一般所知道的信息。當(dāng)系統(tǒng)已尋址MU時，該出站比特流可表示一個確認(rèn)消息，或僅作為自發(fā)產(chǎn)生的消息。譯碼器耦合到編碼器和調(diào)制器(425)，如一般熟知的那樣，調(diào)制器用編碼的信號調(diào)制MU發(fā)射機載波，從而產(chǎn)生一調(diào)制載波，然后如大家熟知的由功率放大器(427)放大并耦合到天線(402)。這樣，MU，具體說是MU發(fā)射機發(fā)射一個信號，該信號包括一個與基站或基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)射機的最強或最佳的識別單音對應(yīng)的發(fā)射機識別，與多個發(fā)射機的多個可接受識別單音對應(yīng)的多個發(fā)射機識別，或者沒有可接受的識別單音及因此沒有可接受的發(fā)射機，這是通過把包括第一和第二發(fā)射機識別單音的所有識別信號相互比較或與預(yù)定閾值比較而確定的。當(dāng)觀測到?jīng)]有可接受的識別單音時，MU接收機可利用例如第一和第二發(fā)射機以聯(lián)播模式進一步接收發(fā)射。
來自MU的這些發(fā)射通常由一個或多個基站接收機(121，123)接收。因此基站接收機將接收一個包括一個指示的確認(rèn)信號，該指示對應(yīng)于在MU接收的所有識別信號的一個比較結(jié)果，該指示包括在MU位置確定的第一識別信號和第二識別信號，并且該指示對于向所述消息單元傳送定向消息將對應(yīng)于從第一和第二發(fā)射機選擇的優(yōu)選發(fā)射機。基站接收機把該指示轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)控制器，并由控制器指揮向該MU的同期發(fā)射，由優(yōu)選發(fā)射機以非聯(lián)播或定向傳送模式承擔(dān)。
當(dāng)消息或確認(rèn)消息包括與最強識別單音對應(yīng)的指示時，對應(yīng)的發(fā)射機用來嘗試傳送定向消息。當(dāng)該指示對應(yīng)于通過在消息單元把所述第一和所述第二發(fā)射機識別單音與預(yù)定閾值比較而確定的多個可接受識別單音時，系統(tǒng)控制器可選擇任何一個發(fā)射機用于后續(xù)的定向消息。這種情況下，特定的選擇可能取決于對其它系統(tǒng)業(yè)務(wù)考慮。如果該指示對應(yīng)于沒有可接受的識別單音，系統(tǒng)控制器需要為該MU延遲定向傳送的消息，或采用聯(lián)播嘗試，以便為該特定MU進一步嘗試同期消息傳送。
參見圖7，提供對本發(fā)明方法實施例更詳細(xì)的說明。設(shè)定一個包括多個以聯(lián)播模式工作配置和構(gòu)成的發(fā)射機的消息系統(tǒng)，例如參見圖1討論的系統(tǒng)。該方法涉及在該多個發(fā)射機中選擇一個發(fā)射機用來向諸如參見圖4討論的MU之類的MU傳送定向的或非聯(lián)播的消息。該方法在700開始。步驟(703)指示向每個發(fā)射機分配識別(ID)信號。如前面討論的，該ID信號最好是一個單音，并且對于給定的幾何臨近區(qū)域中的每個基站是唯一的。提供這種唯一分配的方法可從例如具有類似問題的蜂窩電話工業(yè)的載頻分配中了解。分配一般是由系統(tǒng)操作員利用系統(tǒng)控制器處理，以便于任何進一步的系統(tǒng)更新或改進。
此后，步驟(705)確定是否開始或安排新幀。″新幀″可以是任何時間周期或按某些相對固定性規(guī)律出現(xiàn)的情況。在任何情況下，如果安排新幀或其它情況，步驟(707)指揮相應(yīng)識別信號的聯(lián)播發(fā)射，識別信號最好是對射頻載波調(diào)制的唯一識別單音，包括來自每個發(fā)射機的基準(zhǔn)參數(shù)，最好是調(diào)制的基準(zhǔn)單音。最好是系統(tǒng)控制器指揮至少是一個第一和一個第二發(fā)射機以聯(lián)播模式分別發(fā)射包括基準(zhǔn)參數(shù)和第一識別信號的第一信號以及包括基準(zhǔn)參數(shù)和第二識別信號的第二信號，第一識別信號和第二識別信號與基準(zhǔn)參數(shù)分別相差第一和第二預(yù)定量。步驟(707)后，程序分別在A(709)和B(711)進入圖8和從圖8返回，在A(709)和B(711)最好是如下面討論的，由一個MU檢測和響應(yīng)聯(lián)播信號。
在B(711)之后，步驟(713)最好是從MU接收確認(rèn)信號或其它自發(fā)產(chǎn)生的信號，該信號具有與優(yōu)選發(fā)射機對應(yīng)的ID信號的相對指示。該信號最好至少包括在消息發(fā)送單元位置確定的第一識別信號相對于第二識別信號的指示，該指示對應(yīng)于從第一和第二發(fā)射機選出的一個優(yōu)選發(fā)射機，以便向該消息單元傳送定向或非聯(lián)播消息。該接收步驟最好是在基站進行，然后把接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)控制器和由系統(tǒng)控制器接收。
具體地說，步驟(713)包括步驟(715，717，719)，每一步驟表示取決于接收的特定指示的不同方法。通過比較所有的接收ID信號，當(dāng)該指示對應(yīng)于在MU位置確定的最佳或最強ID信號時，跟隨步驟(715)，隨后在步驟(721)最好由系統(tǒng)控制器選擇具有該對應(yīng)ID信號的發(fā)射機。應(yīng)注意，來自MU的指示可以包括或規(guī)定該優(yōu)選發(fā)射機，但是允許系統(tǒng)控制器進行相關(guān)選擇將為將來的系統(tǒng)提供更大的靈活性。此后，步驟(725)指揮該優(yōu)選發(fā)射機以非聯(lián)播或定向傳送模式向MU發(fā)送任何進一步的同期消息。
如果通過把所有接收的ID單音與一個閾值比較而在MU確定該指示對應(yīng)于多個可接受的ID信號，則建議多個可接受的發(fā)射機嘗試進一步傳送定向消息，進入步驟(717)，在步驟(717)之后，步驟(723)指揮選擇與多個ID信號之一對應(yīng)的一個發(fā)射機。最好由系統(tǒng)控制器執(zhí)行步驟(723)，最終選擇取決于例如其它系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求。在步驟(723)之后執(zhí)行步驟(725)。當(dāng)該指示未規(guī)定ID信號來以此表明與閾值比較時沒有可接受的ID信號時，進入步驟(719)，然后執(zhí)行步驟(727)。步驟(727)以聯(lián)播模式控制向MU進一步同期發(fā)送。圖7的方法雖然是在消息系統(tǒng)中設(shè)定的，最好在系統(tǒng)控制器執(zhí)行，并且通過軟件程序?qū)嵤?，從而便于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員根據(jù)在此討論的發(fā)明原理修改或編寫。
圖8在A(709)開始，描繪了用于確定向消息單元傳送消息的理想發(fā)射機的方法。該方法最好在MU主要用根據(jù)在此討論的原理編寫的容易得到或便于修改的軟件程序?qū)嵤?，以便在MU的控制器或DSP中執(zhí)行。步驟(801)接收聯(lián)播信號，最好是在步驟(707)發(fā)射的。具體地說，聯(lián)播信號至少包括基準(zhǔn)參數(shù)，第一識別信號，和第二識別信號，第一識別信號和第二識別信號與基準(zhǔn)信號分別相差分別與第一發(fā)射機和第二發(fā)射機對應(yīng)的第一和第二預(yù)定量。在步驟(803)，我們確定該信號是否包括要送給用戶的消息，如果包括，在步驟(805)處理并將該消息提供給用戶。
在任何一種情況下，步驟(807)對包括ID信號和基準(zhǔn)參數(shù)(最好是前面提到的單音)的聯(lián)播信號部分進行FFT。在步驟(809)緩沖和存儲得到的ID信號的幅度。在任選步驟(811)，更新ID信號的加權(quán)滾動(rolling)平均。步驟(813)對ID信號或加權(quán)滾動平均進行掃描和比較過程，并選擇一個適當(dāng)?shù)闹甘?。步驟(813)包括步驟(815，817，819，821)，依據(jù)特定的實施例有選擇地執(zhí)行這些步驟。
步驟(815)通過比較所有ID信號選擇最強的ID信號和ID信號的對應(yīng)指示，ID信號特別包括第一識別信號至第二識別信號，以便提供與理想發(fā)射機對應(yīng)的指示。作為替換，步驟(817)選擇多個ID信號，每個ID信號滿足閾值和其對應(yīng)的指示。如果在步驟(819)確定沒有ID信號滿足該閾值，步驟(821)選擇一個空白指示。在任何情況下，步驟(813)之后，步驟(823)發(fā)射確認(rèn)信號或自發(fā)產(chǎn)生的信號，該信號包括從步驟(815，817，或821)選擇的指示，然后處理進入B(711)?？傊瑘D7和8描繪了確定用于以聯(lián)播模式傳送消息的理想發(fā)射機的發(fā)明方法。選擇發(fā)射機并進行了發(fā)射之后，MU以非聯(lián)播模式接收該發(fā)送，包括來自與該指示對應(yīng)的發(fā)射機的消息。
現(xiàn)在把上面描述的用于確定傳送定向消息的優(yōu)選和理想發(fā)射機的發(fā)明方法進一步擴展到把發(fā)射機分組，并在該組內(nèi)選擇用于向MU或PMU傳送定向消息的理想發(fā)射機的范圍。參見下面圖9-18的說明，分組是以優(yōu)化可提供的傳送消息的信號質(zhì)量同時改善或提高系統(tǒng)資源的利用率的方式實現(xiàn)的。
圖11說明了通信系統(tǒng)1100，包括一個或多個便攜消息單元(PMU)1105，例如無線收發(fā)信機，用于接收和發(fā)射無線信號。通信系統(tǒng)1100還包括至少一個射頻控制器(RFC)1110，用于控制系統(tǒng)1100的工作。特別是，RFC1110接收諸如消息之類的數(shù)據(jù)以便發(fā)送到PMU1105。RFC1110例如通過電話網(wǎng)(未示出)從常規(guī)的電話或調(diào)制解調(diào)器接收數(shù)據(jù)。然后，由RFC1110把消息提供給系統(tǒng)1100中包括的一個或多個發(fā)射機1115，把消息作為無線信號發(fā)射。接收裝置1120從PMU1105接收通信，并經(jīng)諸如專用有線線路或無線通信信道之類的通信鏈路向RFC1110提供該通信。
下面參見圖12和13，描繪了系統(tǒng)1100中發(fā)射機1115可能的配置。如圖所示，通信系統(tǒng)1100包括多個分成群的蜂窩，每一群包括特定數(shù)量的蜂窩，發(fā)射機1115在蜂窩內(nèi)發(fā)射無線信號。圖12的說明給出了每群1205，1210三個蜂窩的安排，即根據(jù)重復(fù)使用系數(shù)3來重復(fù)使用這些組，而圖13的說明給出了每群1305，1310七個蜂窩的安排，即根據(jù)重復(fù)使用系數(shù)7來重復(fù)使用這些組。每個蜂窩由包括相關(guān)發(fā)射機1115的發(fā)射范圍的預(yù)定義區(qū)組成，這些蜂窩通常位于與其它蜂窩固定的距離。蜂窩之間的距離由群的大小和發(fā)射機1115的發(fā)射范圍確定。應(yīng)該理解，在任何給定的重復(fù)使用組中，一次僅有一個發(fā)射機通過特定的通信信道(例如頻率)發(fā)射。其它發(fā)射機1115可能例如處于關(guān)斷狀態(tài)或在不同信道上發(fā)射。
雖然圖12和13描繪了發(fā)射機1115的固定群，每群中包括的發(fā)射機1115也可以改變。例如，參見圖12，RFC1110可將TX1，TX3，和TX5分在一個三個蜂窩的群中。參見圖13，RFC1110可將TX3，TX4，TX5，TX6，TX7，TX10，和TX11分在一個七個蜂窩的群中。下面將對本發(fā)明的這一方面詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明，可根據(jù)由系統(tǒng)1100內(nèi)的PMU1105向RFC1110提供的信息把發(fā)射機1115動態(tài)地劃分成包括不同數(shù)量發(fā)射機1115的重復(fù)使用組。具體地說，系統(tǒng)1100內(nèi)的每個發(fā)射機1115以基準(zhǔn)頻率發(fā)出一個發(fā)射信號，并以PMU1105識別的另一個頻率發(fā)出一個發(fā)射信號。最好是采用諸如熟知的FLEXTM協(xié)議之類的信令協(xié)議傳送消息，從而發(fā)射機1115在預(yù)定時間期間，例如在同步碼的″B″字的發(fā)射期間在無線信號的所選幀內(nèi)或所有幀內(nèi)發(fā)出發(fā)射信號。PMU1105接收發(fā)射的信號，或至少是從范圍內(nèi)的發(fā)射機1115發(fā)出的那部分。根據(jù)本發(fā)明，例如通過存儲發(fā)射機識別信息(ID)表和與此相關(guān)的頻率，PMU1105能夠使接收的發(fā)射信號與發(fā)出該發(fā)射信號的發(fā)射機1115相關(guān)聯(lián)?？赏ㄟ^例如業(yè)務(wù)提供商或通過無線編程對這些ID手工編程。
由發(fā)射機1115提供的發(fā)射信號只需對接收PMU1105而言是可從系統(tǒng)1100內(nèi)的其它通信相分離的。發(fā)射信號最好由正交信號，例如單音組成。下文稱發(fā)射信號為單音，盡管可用其它信號類型替換。
可改變單音的帶寬和頻率間隔以適應(yīng)系統(tǒng)的要求。作為例子，發(fā)射機1115發(fā)出的頻率單音可位于6.25千赫(kHz)并分開150Hz間隔的頻率帶寬中。因此，根據(jù)該實例，在6.25kHz的帶寬內(nèi)配備二十九(29)個單音。通過時間重復(fù)使用可將單音的數(shù)量加倍。例如，包括二十八(28)個發(fā)射機1115的第一組發(fā)射機1115可在一組無線信號幀期間發(fā)射單音，而包括另外二十八(28)個發(fā)射機1115的第二組發(fā)射機1115可使用另一組幀。作為例子，可選擇兩組發(fā)射機對應(yīng)奇數(shù)和偶數(shù)幀。當(dāng)系統(tǒng)1100內(nèi)，或系統(tǒng)1100的任何特定區(qū)域內(nèi)的發(fā)射機1115的數(shù)量超過五十六(56)時，如果需要可重復(fù)使用單音。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，PMU1105從發(fā)射機1115接收單音并測量每個接收的單音的功率，即信號強度。功率按分貝直接提供給RFC1110，以便由此計算與PMU1105相關(guān)的載波干擾比(C/I)的值。C/I的值表示發(fā)射機1115提供的單音的相對強度，并且不僅是對每個發(fā)射機進行計算，而且對每個可能的發(fā)射機組，即每個可能的重復(fù)使用系數(shù)進行計算。然后，RFC1110從C/I值確定哪個特定的發(fā)射機1115和哪個特定的重復(fù)使用系數(shù)被用來向PMU1105發(fā)射一個測量值。此后可指示PMU1105用哪個頻率發(fā)射其消息。作為替換，PMU1105可進行掃描以找出與所選的發(fā)射機相關(guān)的正確頻率來向PMU1105發(fā)射消息。當(dāng)系統(tǒng)1100內(nèi)的發(fā)射機1115能在不同頻率上發(fā)射時，RFC1110最好也向所選的發(fā)射機1115指示哪個頻率將用于發(fā)射。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，PMU1105從接收的單音計算C/I值。然后由PMU1105向RFC1110發(fā)送C/I值，以便RFC1110可確定重復(fù)使用系數(shù)，即三，五，七等，這表示重復(fù)使用組中包括的特定發(fā)射機的數(shù)量，并用于確定哪個發(fā)射機1115將用來向PMU1105發(fā)射消息。這兩個實施例將在下面詳細(xì)說明。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的PMU1105的電路方框圖。PMU1105包括一個收發(fā)信機1405，用于接收發(fā)射機1115(圖11)發(fā)射的單音和準(zhǔn)備由PMU1105接收的消息。由耦合到收發(fā)信機1405，用于控制PMU1105的操作的處理器1420處理單音和消息。消息存儲器1415存儲該消息，頻率數(shù)據(jù)庫1430存儲基準(zhǔn)頻率以及不同發(fā)射機1115用來發(fā)射單音的頻率的指示，單音數(shù)據(jù)庫1410存儲接收的單音的測量值和與此相關(guān)的發(fā)射機1115的發(fā)射機ID。裝置存儲器1425存儲與PMU1105相關(guān)的地址，測量器1435測量接收的單音的信號強度。測量器1435可由例如裝置存儲器1425中存儲的固件實現(xiàn)，并由處理器1420執(zhí)行。
圖15是說明處理器1420根據(jù)本發(fā)明的操作的流程圖。在步驟1505，當(dāng)處理器1420識別出接收的無線信號的同步字時，在步驟1510啟動測量器1435。在步驟1515，當(dāng)同步字結(jié)束時，把單音數(shù)據(jù)庫1410(圖14)的內(nèi)容經(jīng)收發(fā)信機1405提供給RFC1110(圖11)。在步驟1635，通過參照頻率數(shù)據(jù)庫1430發(fā)現(xiàn)要找出進一步的單音，處理在步驟1615繼續(xù)。否則，等待處理器1420重新啟動測量器1435，這種情況下，處理在步驟1605繼續(xù)。
圖16是測量器1435在步驟1605在基準(zhǔn)頻率搜索單音的操作的流程圖。在步驟1610，當(dāng)找到基準(zhǔn)頻率單音時，測量器1435在步驟1615嘗試找到下一個單音。此后，在步驟1620以常規(guī)方式測量找到的下一個單音的功率。在步驟1625，參考頻率數(shù)據(jù)庫1430，以確定哪個發(fā)射機1115與找到的單音相關(guān)，在步驟1630，在單音數(shù)據(jù)庫1410中做出包括發(fā)射機ID及其信號強度的適當(dāng)?shù)卿涰棥?br> 接下來參見圖17，示出根據(jù)本發(fā)明的RFC1110的電路方框圖。RFC1110包括一個接收機1745，用于從PMU1105接收單音數(shù)據(jù)庫1410的內(nèi)容，數(shù)據(jù)端口1705，用于耦合到發(fā)射機1115，和一個中央處理單元(CPU)1710，用于控制RFC1110的操作。數(shù)據(jù)端口1705還可耦合到電話網(wǎng)(未示出)，用于接收準(zhǔn)備讓系統(tǒng)1100(圖11)內(nèi)的PMU1105接收的消息。
發(fā)射數(shù)據(jù)庫1715耦合到CPU1710，用于存儲準(zhǔn)備由PMU1105接收的消息，功率數(shù)據(jù)庫1720耦合到CPU1710，用于存儲由系統(tǒng)1100中的不同PMU1105返回到RFC1110的功率測量值，即信號強度?？刂破鞔鎯ζ?725存儲系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)信息，例如用戶信息，表示可使接收單元PMU1105正確地接收消息的計算值的C/I閾值，和包括不同重復(fù)使用系數(shù)的重復(fù)使用信息。當(dāng)固定與每個重復(fù)使用組相關(guān)的發(fā)射機時，重復(fù)使用信息進一步包括與每個重復(fù)使用組相關(guān)的發(fā)射機組。重復(fù)使用信息可包括，例如當(dāng)重復(fù)使用系數(shù)等于七時，TX9，TX10，TX12，TX13，TX14，TX15，和TX24形成一個單獨的重復(fù)使用組1310(圖13)的指示。雖然當(dāng)可以改變重復(fù)使用組的組成時，該信息將變成是不必要的。
RFC1110還包括一個計算器1730，用于為返回單音的信號強度的每個PMU1105計算表示每個發(fā)射機1115和每個重復(fù)使用組的相對信號強度的C/I值。發(fā)送器1735動態(tài)地把發(fā)射機劃分成適當(dāng)?shù)闹貜?fù)使用組，以便在系統(tǒng)1100內(nèi)發(fā)射消息。重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740耦合到CPU1710，用于存儲計算器1730計算的C/I值。計算器1730和發(fā)送器1735最好在控制器存儲器1725中存儲的固件中實施，并由CPU1710執(zhí)行。作為替換，可使用能執(zhí)行等效操作的硬件。
根據(jù)本發(fā)明，RFC1110從PMU1105接收信號強度，并從這些信號強度中計算出系統(tǒng)1100中使用的每個重復(fù)使用系數(shù)的C/I值。作為實例，當(dāng)重復(fù)使用的系數(shù)是三，五，七，九，和十三時(如圖所示)，如下面更詳細(xì)說明的，為包括三個發(fā)射機1115的發(fā)射機重復(fù)使用組的每個PMU1105計算C/I值，然后為包括五個發(fā)射機1115的發(fā)射機重復(fù)使用組計算等等。另外，如上所述，每個重復(fù)使用組中包括的發(fā)射機1115不必固定。因此，不僅可為不同的重復(fù)使用系數(shù)計算C/I值，而且可為每個重復(fù)使用系數(shù)中不同的發(fā)射機1115的組合計算C/I值。
一旦完成了重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740，RFC1110為每個等待消息傳送的PMU1105確定哪個重復(fù)使用系數(shù)產(chǎn)生了仍超過控制器存儲器1725中存儲的C/I閾值的最低C/I值。例如，當(dāng)C/I閾值等于16分貝(dB)時，選擇重復(fù)使用系數(shù)7向第一PMU1105(例如PMU1)傳送消息，并選擇七蜂窩重復(fù)使用組之一中的一個特定發(fā)射機(例如TX2)向PMU1發(fā)射消息。同樣，選擇重復(fù)使用系數(shù)5向另一個PMU1105(例如PMU3)傳送消息，并選擇五蜂窩重復(fù)使用組之一中的另一個發(fā)射機(例如TX8)向PMU3發(fā)射消息。確定了哪個重復(fù)使用系數(shù)和哪個發(fā)射機1115為每個準(zhǔn)備接收消息的PMU1105優(yōu)化消息傳送過程，然后，RFC1110把具有相等重復(fù)使用系數(shù)的所有輸出消息分在一起，以便在不同的時間周期利用不同的重復(fù)使用分組發(fā)射。這樣，可動態(tài)地的發(fā)射機1115分組來傳送消息用于消息傳送，同時仍然優(yōu)化C/I值以確保正確的消息傳送。
僅為了說明的目的，圖17示出一個簡化的重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740，僅包括C/I值和針對每個重復(fù)使用系數(shù)選擇的發(fā)射機。然而，可以理解，對那些包括在重復(fù)使用組中的特定發(fā)射機要變化的系統(tǒng)還包括其它一些附加信息。作為例子，實際上，更復(fù)雜的重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫也可包括一個哪個發(fā)射機1115將與數(shù)據(jù)庫中每個重復(fù)使用系數(shù)項的所選發(fā)射機1115組合成一個重復(fù)使用組的指示。在圖17的重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740中，例如，與PMU1及與重復(fù)使用系數(shù)為三(3)相關(guān)的項也可表明所選的重復(fù)使用組將包括TX11，TX13，和TX14。然而，為簡化的目的，下面將按照每個重復(fù)使用組中包括的發(fā)射機1115是固定的情況來說明系統(tǒng)1100。
接下來參見圖18，該圖是說明計算器1730根據(jù)本發(fā)明工作的流程圖。在步驟1805，1810，當(dāng)消息存儲在發(fā)射數(shù)據(jù)庫1715中以便發(fā)射，但要接收該消息的PMU1105仍未提供功率測量值時，保持該特定PMU1105的消息一直到稍后時間從PMU1105接收到功率測量值為止。
在步驟1805，1810，當(dāng)有消息要發(fā)射并且要接收該消息的PMU1105已提供功率測量值時，在步驟1820，設(shè)定一個變量R_U(表示″重復(fù)使用系數(shù)″)等于由控制器存儲器1725中存儲的重復(fù)使用信息指示的最低重復(fù)使用系數(shù)。然后，在步驟1825，對于與由接收單元PMU提供的功率測量值相關(guān)的每個發(fā)射機，利用與R_U相關(guān)的特定發(fā)射機分組計算C/I的值。具體地說，通過對系統(tǒng)1100內(nèi)所有對應(yīng)發(fā)射機1115發(fā)射的單音的信號強度求和來計算特定發(fā)射機1115的C/I值。對應(yīng)的發(fā)射機是那些要在與特定發(fā)射機1115相同的信道上發(fā)射但在不同的重復(fù)使用組中的發(fā)射機。然后，用特定發(fā)射機1115發(fā)射的單音的信號強度除以該和數(shù)。該過程由下面的公式給出(1)C/IPMUn＝強度發(fā)射機m/∑(強度所有相應(yīng)發(fā)射機)下面的例子中假設(shè)TX1，TX5，TX9，TX12，TX14，TX18，和TX12是在相同信道上不同重復(fù)使用組中發(fā)射的對應(yīng)發(fā)射機以及PMU1從TX1，TX5，TX9，TX12，TX14，TX18，和TX12接收單音。給出這些假設(shè)并結(jié)合圖18參見圖12，當(dāng)R_U＝3時，由下面的公式給出TX1相對于PMU1的C/I值(2)C/IPMU1＝強度TX1/(強度TX5+強度TX9+強度TX12+強度TX14+強度TX18+強度TX21)。
下一個例子假設(shè)TX3，TX13，TX18，和TX25是不同重復(fù)使用組中對應(yīng)的發(fā)射機和PMU1從TX3，TX13，TX18，和TX25接收單音。結(jié)合圖18參見圖13，當(dāng)R_U＝7(圖13)時，由下面的公式給出TX13相對于PMU1的C/I值(3)C/IPMU1＝強度TX13/(強度TX3+強度TX18+強度TX25)。
在上面兩個例子中，可以理解，那些發(fā)射的單音未被PMU1105接收的對應(yīng)發(fā)射機不包括在分母總和中。此外，當(dāng)系統(tǒng)1100包括比圖12和13所示的更多數(shù)量的重復(fù)使用組時，分母總和將考慮附加的對應(yīng)發(fā)射機，只要PMU1105接收到由此發(fā)射的單音。
回到圖18，一旦已經(jīng)計算了所有發(fā)射機1115相對于接收單元PMU1105和相對于當(dāng)前設(shè)定的R_U的所有C/I值，在步驟1830，在重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740中為例如由R_U表示的當(dāng)前重復(fù)使用系數(shù)存儲最高的C/I值及與其相關(guān)的發(fā)射機的ID。如上所述，重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740可進一步指示當(dāng)每個重復(fù)使用組中的特定發(fā)射機可在系統(tǒng)1100內(nèi)變化時每個重復(fù)使用組中都包括哪些發(fā)射機1115。
在步驟1835，當(dāng)在接收單元PMU1105的C/I值計算中仍未考慮所有重復(fù)使用系數(shù)時，R_U在步驟1840增加到下一個重復(fù)使用系數(shù)。例如，在重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740(圖17)中，R_U從3增加到5。然后，處理在步驟1825繼續(xù)，針對下一個R_U值計算所有發(fā)射機相對于接收單元PMU1105的C/I值。
在步驟1835，當(dāng)在接收單元PMU1105的C/I值計算中已考慮所有重復(fù)使用系數(shù)時，在步驟1815參考發(fā)射數(shù)據(jù)庫1715，以便確定是否存儲了發(fā)射到其它PMU1105的任何消息。如果是這樣，程序在步驟1810繼續(xù)。這樣，計算器1730把每個接收單元PMU1105最理想的C/I值和與每個重復(fù)使用系數(shù)相關(guān)的發(fā)射機ID填入重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740。
可以理解，在較簡單一點的通信系統(tǒng)可總是以固定的重復(fù)使用模式工作，這種情況下，可為與不足夠的低C/I值相關(guān)的PMU保持消息，直到稍后時間的計算表明有更高的C/I值。作為替換，可使用不同重復(fù)使用系數(shù)，但在某些情況下，例如當(dāng)在某些發(fā)射機不能使用時不能由系統(tǒng)使用。
接下來參見圖9，描繪了發(fā)送器1735(圖17)根據(jù)本發(fā)明工作的流程圖。在步驟1905，當(dāng)在當(dāng)前時間，例如與PMU1105的起始幀(home frame)對應(yīng)的幀到達時發(fā)射消息時，在步驟1910設(shè)定變量R_U為最低重復(fù)使用系數(shù)，如控制器存儲器1725中存儲的重復(fù)使用信息所指示的。然后，在步驟1915，當(dāng)任何接收單元PMU1105的C/I值超過控制器存儲器1725中存儲的C/I閾值時，收集那些接收單元PMU1105的消息，并在步驟1920提供給用來發(fā)射的發(fā)射機。具體地說，RFC1110根據(jù)與R_U的當(dāng)前值相關(guān)的重復(fù)使用系數(shù)來提供把系統(tǒng)1100中的發(fā)射機1115劃分成重復(fù)使用組的指令。另外，把利用與R_U的當(dāng)前值相關(guān)的重復(fù)使用系數(shù)發(fā)射的每個消息提供給重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1740(圖17)中規(guī)定的發(fā)射機1115，即已預(yù)先確定為特定重復(fù)使用組產(chǎn)生最高C/I值的發(fā)射機1115。此后，在步驟1925，可從發(fā)射數(shù)據(jù)庫1715刪除已提供給發(fā)射機1115的消息或?qū)⑵錁?biāo)記為已發(fā)射。
在步驟1915，當(dāng)數(shù)據(jù)庫1740中的C/I值未超過R_U指示的重復(fù)使用系數(shù)的C/I閾值，并且在步驟1930已考慮了所有重復(fù)使用系數(shù)時，發(fā)送器1735等待一個稍后時間，等處理在步驟1905繼續(xù)時再又啟動。在步驟1930，當(dāng)仍未考慮所有重復(fù)使用系數(shù)時，在步驟1935，把變量R-U增加到下一個重復(fù)使用系數(shù)，并且程序在步驟1915繼續(xù)。
如在圖9，14-18所描述的，PMU1105計算接收的單音的信號強度并將信號強度返回到計算C/I值的RFC1110。然后，RFC1110可根據(jù)C/I值針對要發(fā)射的每個消息確定最少數(shù)量的發(fā)射機，最少數(shù)量的發(fā)射機是指可以集合成重復(fù)使用組而又仍能確保傳送的消息可由PMU1105無錯誤地解碼的發(fā)射機數(shù)量。此外，RFC1110最好還能改變傳送不同消息的重復(fù)使用組中發(fā)射機的數(shù)量。結(jié)果是，由于不使用比所需要的重復(fù)使用系數(shù)高的任何重復(fù)使用系數(shù)發(fā)射消息，可有效地利用發(fā)射資源。因此，可以沒有延遲和沒有錯誤或不象常規(guī)消息系統(tǒng)中那樣經(jīng)常出現(xiàn)丟失消息來提供消息。
另外，C/I值還能有利地用于除將發(fā)射機1115劃分成重復(fù)使用組外的其它目的。例如，可根據(jù)C/I值改變數(shù)據(jù)速率，以使報告有高C/I值的PMU1105可以更高的信道速度接收消息，從而進一步減少系統(tǒng)的等待(backlog)和延遲。當(dāng)PMU1105的值足夠高時，甚至可以取消誤差校正以減小消息長度。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，當(dāng)RFC1110了解了系統(tǒng)布局配置(layout)和發(fā)射機特性時，RFC1110根本不需要根據(jù)固定重復(fù)使用系數(shù)將發(fā)射機1115劃分成分組。而代之以依據(jù)PMU的位置和報告的功率測量值，按照需要來選擇和/或劃分發(fā)射機1115，RFC1110通過報告的功率測量值計算C/I值。作為例子，參照為接收單元PMU計算的C/I值可揭示由選擇的發(fā)射機1105發(fā)射，同時其它發(fā)射機關(guān)斷，能足夠保證在特定時間傳送消息，即使在通信系統(tǒng)1100中沒有重復(fù)使用組的構(gòu)造。作為替換，可利用不同數(shù)量的發(fā)射機1115群形成重復(fù)使用組。例如，在系統(tǒng)1100的一個區(qū)域，可由三個發(fā)射機1115形成一個重復(fù)使用組，而在另一個區(qū)域，可由七個發(fā)射機1115形成重復(fù)使用組，兩個重復(fù)使用組可同時發(fā)射。
即使在采用固定數(shù)量發(fā)射機1115的重復(fù)使用組的實施例中，不必在RFC1110中對重復(fù)使用系數(shù)進行預(yù)編程。而代之以可由RFC1110將發(fā)射機1115劃分成由任何合理的重復(fù)使用系數(shù)定義的重復(fù)使用組。例如，除使用設(shè)定的重復(fù)使用系數(shù)3，5，7，9，12，和13(如圖17所示)外，RFC1110可計算重復(fù)使用系數(shù)1，2，3，4，5，...等的C/I值，直到重復(fù)使用系數(shù)之一產(chǎn)生超過C/I閾值的C/I值。這樣，可有效和快速地實現(xiàn)消息發(fā)射而不會影響到可靠性。
圖10是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例可使用的PMU1105′的電路方框圖。PMU1105′使用一個收發(fā)信機1405′，一個消息存儲器1415′，一個頻率數(shù)據(jù)庫1430′，一個測量器1435′，一個單音數(shù)據(jù)庫1410′，一個裝置存儲器1425′，和一個處理器1420′進行與圖14的PMU1105執(zhí)行的操作相似的操作。另外，PMU1105′包括可在固件中實施的計算器1950，用于從接收單音的信號強度計算每個重復(fù)使用系數(shù)的C/I值。然后，重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1955存儲該C/I值。PMU1105的裝置存儲器1425′最好包括C/I閾值和相當(dāng)于圖17的RFC1110存儲的信息。然而，應(yīng)該理解，在本發(fā)明的該實施例中，每個重復(fù)使用組中包括的特定發(fā)射機對于每個重復(fù)使用系數(shù)來說應(yīng)該是固定的。
根據(jù)本發(fā)明的該實施例，計算器1950針對每個重復(fù)使用系數(shù)計算不同發(fā)射機1115的C/I值，并以與參見圖18描述的相同方式確定哪個發(fā)射機1115產(chǎn)生最高C/I值。然后把該C/I值和該特定發(fā)射機的ID存儲在重復(fù)使用數(shù)據(jù)庫1955中。處理器1420′最好參考存儲的C/I值以確定超過C/I閾值的最低C/I值，然后啟動收發(fā)信機1405′向RFC1110發(fā)射所選擇的重復(fù)使用系數(shù)和發(fā)射機ID。這樣，PMU1105′僅需發(fā)送少量信息；不需要發(fā)射單音數(shù)據(jù)庫1410′的整個內(nèi)容。結(jié)果是，只需要較低的功率和較少的時間向RFC1110發(fā)射所需的信息。
總之，如上所述的通信系統(tǒng)包括一個用于控制該系統(tǒng)的射頻控制器(RFC)，用于接收消息的便攜消息單元(PMU)，和用于向PMU發(fā)射消息的發(fā)射機。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射機發(fā)出由PMU接收的單音，隨后由PMU計算接收單音的信號強度，并將信號強度和相關(guān)的發(fā)射機ID發(fā)射到RFC。然后，RFC針對與將發(fā)射機劃分成用于消息發(fā)射的不同重復(fù)使用組相關(guān)的重復(fù)使用系數(shù)計算不同PMU接收的單音的相對信號強度，即C/I值。把C/I值與閾值比較，以便針對準(zhǔn)備接收消息的每個PMU確定幾個可能的重復(fù)使用組中的哪一個將有效地利用系統(tǒng)資源同時保持消息可靠性。此后，根據(jù)重復(fù)使用系數(shù)對將要發(fā)射的消息分組，RFC在不同時間周期期間分別利用不用不同的重復(fù)使用組發(fā)出將要發(fā)射的消息。
作為例子，當(dāng)?shù)谝籔MU發(fā)出表示第一信號強度的第一信號時，RFC可計算與第一PMU相關(guān)的第一C/I值。然后，可在第一時間周期期間，利用從第一C/I值確定的、并包括在以第一數(shù)量的發(fā)射機群，即第一重復(fù)使用系數(shù)為特征的第一重復(fù)使用組的第一選擇發(fā)射機向第一PMU發(fā)射消息。當(dāng)?shù)诙MU發(fā)出表示第二信號強度的第二信號時，RFC可計算與第二PMU相關(guān)的第二C/I值。此后，在第二時間周期期間，利用從第二C/I值確定的、并包括在以第二數(shù)量的發(fā)射機群，即第二重復(fù)使用系數(shù)為特征的第二重復(fù)使用組的第二選擇發(fā)射機向一個不同的PMU發(fā)射消息。這樣，通過根據(jù)計算的C/I值動態(tài)地改變發(fā)射機的重復(fù)使用組可優(yōu)化系統(tǒng)性能。
作為替換，每個PMU可針對每個重復(fù)使用組自己計算其C/I值，然后把用來表示最適合用來發(fā)送消息的重復(fù)使用組和所選發(fā)射機的信號提供給RFC。該實施例需要較少的時間和較低的功率從PMU向RFC發(fā)射信息。
計算C/I值的另一個優(yōu)點在于可根據(jù)C/I值改變數(shù)據(jù)速率，以便報告高C/I值的PMU1105可以更高的信道速度接收消息，從而加速消息發(fā)射。另外，對于具有足夠高的C/I值的PMU1105可取消誤差校正。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，所公開的裝置和方法提供了各種在為聯(lián)播操作建立的通信系統(tǒng)中確定以最佳質(zhì)量傳送定向消息的理想發(fā)射機的方案。已給出的一種方案是提高系統(tǒng)資源利用率而不損害任何信號或系統(tǒng)特性，也不會不必要地加重處理資源的負(fù)擔(dān)。這些發(fā)明結(jié)構(gòu)和方法便于并有利于在無線選擇性消息系統(tǒng)中采用，系統(tǒng)控制器或消息單元提供定向消息傳送，并且系統(tǒng)容量和效率得到提高。因此，在促進滿足無線通信長期需求方面，本發(fā)明方便地使需要聯(lián)播操作的例如系統(tǒng)、接收機等先獲取或初始化單元位置然后接著傳送定向消息以適應(yīng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)量的需求水平。這些信息極其有用，通過實現(xiàn)例如更精確的定向的消息發(fā)送或使提供消息發(fā)送的系統(tǒng)更自由，提供了更大的系統(tǒng)容量。
很顯然，所公開的發(fā)明領(lǐng)域中的技術(shù)人員在除具體陳述和上面說明的優(yōu)選形式外可用多種方式對本發(fā)明進行改進和假設(shè)許多實施例。例如以FSK系統(tǒng)的優(yōu)選形式描述的許多本發(fā)明的過程和裝置在例如QAM系統(tǒng)同樣工作得很好。因此，應(yīng)由所附權(quán)利要求
覆蓋落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明所有改進。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中動態(tài)選擇用于發(fā)射消息的發(fā)射機的方法，該方法包括以下步驟從發(fā)射機發(fā)送發(fā)射信號；計算表示由通信系統(tǒng)中包含的一個便攜通信單元接收的發(fā)射信號的相對強度的載波干擾比的值；和在傳送消息前確定一個用于向便攜通信單元發(fā)射消息的選定發(fā)射機，該選定發(fā)射機與從載波干擾比的值中選擇出的、超過載波干擾比閾值的載波干擾比的最低值相關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中，計算步驟包括以下步驟便攜通信單元計算發(fā)射信號的信號強度；便攜通信單元向通信系統(tǒng)中包含的一個控制器發(fā)射表示信號強度的信號；控制器計算載波干擾比的值；和控制器確定該選定發(fā)射機。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中，計算步驟包括以下步驟便攜通信單元計算發(fā)射信號的信號強度；便攜通信單元計算載波干擾比的值；便攜通信單元確定該選定發(fā)射機；和便攜通信單元向通信系統(tǒng)中包含的一個控制器發(fā)射表示選定發(fā)射機的信號。
4.一種用于接收信號的便攜通信單元，該便攜通信單元包括收發(fā)機，用于接收由發(fā)射機發(fā)射的發(fā)射信號；耦合到收發(fā)機的計算裝置，用于計算表示發(fā)射信號的相對強度的載波干擾比的值；和耦合到計算裝置的確定裝置，用于在向便攜通信單元傳送消息前，確定一個向便攜通信單元發(fā)射消息的選定發(fā)射機，該選定發(fā)射機與從載波干擾比的值中選擇出的、超過載波干擾比閾值的載波干擾比的最低值相關(guān)，其中，收發(fā)機發(fā)射一個表示隨后用來向便攜通信單元發(fā)射消息的選定發(fā)射機的信號。
5.一種用于動態(tài)地對用于向便攜消息單元發(fā)射消息的發(fā)射機進行分組的控制器，該控制器包括接收機，用于接收表示由第一便攜消息單元接收的發(fā)射信號的第一信號強度的第一信號和表示由第二便攜消息單元接收的發(fā)射信號的第二信號強度的第二信號；耦合到接收機的計算器，用于計算表示由第一便攜消息單元接收的發(fā)射信號的相對強度的第一載波干擾比的值，并計算表示由第二便攜消息單元接收的發(fā)射信號的相對強度的第二載波干擾比的值；和耦合到計算器的發(fā)送器，用于在向第一和第二便攜消息單元傳送消息前，根據(jù)第一載波干擾比的值確定用于向第一便攜消息單元發(fā)射第一消息的第一選定發(fā)射機和第一重復(fù)使用系數(shù)，并根據(jù)第二載波干擾比的值確定用于向第二便攜消息單元發(fā)射第二消息的第二選定發(fā)射機和第二重復(fù)使用系數(shù)，其中第一重復(fù)使用系數(shù)包含在用于對傳送消息的發(fā)射機進行分組的控制器所使用的多個重復(fù)使用系數(shù)中，第二重復(fù)使用系數(shù)也包含在該多個重復(fù)使用系數(shù)中。
專利摘要
用于動態(tài)選擇在消息系統(tǒng)(100)中傳送定向消息的發(fā)射機的裝置和方法，該消息系統(tǒng)包括多個以聯(lián)播或非聯(lián)播模式工作的發(fā)射機(107-111)。通信系統(tǒng)(1100)通過發(fā)送發(fā)射信號，在PMU(1105)接收發(fā)射信號，計算發(fā)射信號的信號強度，發(fā)射表示信號強度的信號，接收該信號，和在控制器(1110)從其確定表示發(fā)射信號的相對強度的載波干擾比(C/I)值來動態(tài)地選擇發(fā)射機(1115)，并用與從C/I值選擇的并超過C/I閾值的最低C/I值相關(guān)的選擇發(fā)射機傳送消息。
文檔編號H04H20/67GKCN1252945SQ200310102513
公開日2006年4月19日 申請日期1997年10月31日
發(fā)明者斯利姆·索依斯, 薩默·薩瓦亞, 杰羅恩·P·多倫博斯, 阿蘭·查爾斯·路易斯·布里恩康, 格里高里·路易斯·坎農(nóng) 申請人:摩托羅拉公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan