專利名稱：與遠(yuǎn)程或移動的區(qū)域部件數(shù)據(jù)通信的低成本廣域網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，特別涉及用于入站鏈接的高頻基站無線網(wǎng)和用于協(xié)調(diào)使用高頻鏈接的中央控制器的一種低成本廣域數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。
本發(fā)明的背景技術(shù)對各種類型的無線通信網(wǎng)的需求是迫切的和持續(xù)的。尤其需要一種可以實現(xiàn)可靠的雙向數(shù)據(jù)通信的特殊類型的無線系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)無需特殊的高數(shù)據(jù)交換速率的支持，但應(yīng)該在盡可能廣闊的地域(例如美洲大陸)提供通信。
遺憾的是，花費(fèi)了數(shù)百萬美元的現(xiàn)有的和甚至建成的某種系統(tǒng)在此方面都不成功。例如，考慮現(xiàn)在的支持在遠(yuǎn)程或移動的區(qū)域部件與基站之間通信的無線廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)或采用地面站或采用使用衛(wèi)星的基站。地面系統(tǒng)可進(jìn)一步分為單向的或雙向的。單向的地面系統(tǒng)，如全國范圍的尋呼網(wǎng)(如SkyTel)，不具有遠(yuǎn)程用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的能力。盡管某種類型的尋呼網(wǎng)確實支持雙向數(shù)據(jù)傳輸，但它們的地域服務(wù)范圍有限。另外，因為這種網(wǎng)絡(luò)工作在高載頻中，所以它們也典型地表現(xiàn)出較差的建筑結(jié)構(gòu)穿透能力。
其它現(xiàn)存的及建議的雙向地面系統(tǒng)包括蜂窩網(wǎng)，移動數(shù)據(jù)網(wǎng)(如RAM，ARDIS)，和新出現(xiàn)的PCS網(wǎng)絡(luò)(EMBARC)，和許多其它網(wǎng)絡(luò)。由于這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率一般都比較高，所以每種系統(tǒng)要求用戶位于系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的很近范圍內(nèi)(一般是20英里或更少)。這種基礎(chǔ)設(shè)施相當(dāng)昂貴，建設(shè)一個全國網(wǎng)絡(luò)需要數(shù)億美元。在高人口密度的地區(qū)建設(shè)這種基礎(chǔ)設(shè)施有時是合算的，并且確實地這種網(wǎng)絡(luò)可以支持大約美國人口的90％。但是，這種地面基礎(chǔ)設(shè)施只能覆蓋大約15％-20％的地區(qū)。對這種服務(wù)的提供者來說，在人口密度較低的偏遠(yuǎn)地區(qū)安裝所需的基礎(chǔ)設(shè)施完全是不合算的。
在現(xiàn)有的和建議的一些衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，已經(jīng)設(shè)計出解決較差的地域覆蓋范圍的方法。但這種基于衛(wèi)星的系統(tǒng)一般需要在基礎(chǔ)設(shè)施上的巨大投資。如果沒有用于宇宙遠(yuǎn)載火箭的龐大經(jīng)費(fèi)，不可能在軌道上安裝，維護(hù)，或替換定位在軌道上的基礎(chǔ)設(shè)施。另外，與這種系統(tǒng)通信所需的移動用戶設(shè)備也相當(dāng)昂貴。而且，在衛(wèi)星的視距之內(nèi)需要區(qū)域設(shè)備，它們通常是高增益的電磁接收裝置，如拋物面或長的天線，所以，這種系統(tǒng)因此對某些應(yīng)用是不實用的。
試想出租車管理者可能面臨的問題。管理者所負(fù)責(zé)的資產(chǎn)是高移動性的，的確，它們可以停放在美洲大陸的任何一個地方。這些資產(chǎn)容易被偷竊并且保險費(fèi)用也很昂貴。當(dāng)租用客戶沒有把車輛返還到適當(dāng)?shù)攸c時，這些資產(chǎn)也可能變成沒有收益的。當(dāng)出租站通信不良時，出租車也可以變成“丟失”的車輛，并且出租財產(chǎn)的有效可使用時間也浪費(fèi)了。
對出租車的管理者來說很重要的另一個問題是他們客戶的安全。出租車司機(jī)，和實際上所有的司機(jī)都可以從一種在任何時間，任何地點，無需離開車輛就能夠召喚緊急幫助的系統(tǒng)中獲益。
在其它行業(yè)也存在類似的問題。例如，鐵路行業(yè)為改進(jìn)管理服務(wù)，為更好地與汽車貨運(yùn)行業(yè)競爭，促進(jìn)最及時的運(yùn)輸而正面臨不斷增長的壓力。為實現(xiàn)這個目標(biāo)，鐵路系統(tǒng)的管理者可以設(shè)想不管火車在什么地方都能很快地確定每節(jié)火車在正常情況下的位置。最佳的路由和傳送時間接著可以準(zhǔn)確地推算出來。
在這兩種應(yīng)用中，車隊的管理者很希望能夠以最小的花費(fèi)通過查詢一個遠(yuǎn)程設(shè)備確定出租車的位置。例如，現(xiàn)在的蜂窩移動電話服務(wù)需要相當(dāng)高的連接時間費(fèi)用和月服務(wù)費(fèi)，因此，車隊管理者認(rèn)為這種系統(tǒng)是不合算的。
其它行業(yè)，如汽車貨運(yùn)業(yè)和輪船貨運(yùn)業(yè)，也能夠從中獲益而且不管汽車和輪船停在何處都能經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確地追蹤貨運(yùn)集裝箱的位置。每個貨運(yùn)集裝箱可以容納成千或百萬美元的貴重貨物，并且的確，那些負(fù)責(zé)發(fā)送這些貨物的人希望在任何時間知道它們所在的位置。
在讀取遠(yuǎn)程儀表或傳感器，監(jiān)視設(shè)備，安全服務(wù)，浮標(biāo)監(jiān)測，和其它應(yīng)用中也有同樣的需求。
當(dāng)能夠通過將一種位置傳感裝置(如全球定位系統(tǒng)(GPS))或位于每個遠(yuǎn)程區(qū)域部件的羅蘭接收機(jī)中與一種現(xiàn)存的雙向移動數(shù)據(jù)通信裝置(如蜂窩或衛(wèi)星收發(fā)信機(jī))結(jié)合而滿足每一個這樣的應(yīng)用需求時，系統(tǒng)都會具有安裝和操作費(fèi)用較高以及除了在系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的直接視距或相當(dāng)近的區(qū)域工作外，很難在任意地區(qū)工作的困難。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一個目的在于提供一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)能夠以相當(dāng)小的花費(fèi)在遠(yuǎn)程或高移動性的區(qū)域?qū)崟r檢索相當(dāng)少的數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)應(yīng)該是雙向的，即，通信既可以從中央基站到遠(yuǎn)程區(qū)域部件(Field Unit)，又可以從區(qū)域部件返回到中央基站。
本發(fā)明的另一個目的在于對新的基礎(chǔ)設(shè)施要求較少的資金費(fèi)用投資即可，在廣闊的地域(如美洲大陸)提供全面的覆蓋。
另外，這種系統(tǒng)應(yīng)該利用簡單和便宜的域設(shè)備，其花費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于例如同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)終端的費(fèi)用。
區(qū)域部件無需為了通信成功和可靠而要求與基站處于直接的視距內(nèi)。
區(qū)域部件也能夠在電池能源下工作，從而無需要求同步衛(wèi)星接收機(jī)需要的外部電源。
任何數(shù)據(jù)傳輸機(jī)構(gòu)都應(yīng)該提供與無線廣播電臺一樣可靠的高可靠性的服務(wù)。
最后，系統(tǒng)的使用對用戶的花費(fèi)比現(xiàn)在的尋呼，蜂窩，和衛(wèi)星系統(tǒng)少得多。本發(fā)明的概述簡言之，本發(fā)明的通信系統(tǒng)通過使用具有少量廣泛分布的無線基站的網(wǎng)絡(luò)提供全面的無線數(shù)據(jù)通信服務(wù)。無線基站從遠(yuǎn)程或移動的區(qū)域部件接收數(shù)據(jù)，從而極好地證明了工作在短波載頻上(如在高頻無線波段上)的無線技術(shù)。區(qū)域部件遠(yuǎn)程采集可用的數(shù)據(jù)，如同步數(shù)據(jù)。區(qū)域部件在請求報告數(shù)據(jù)時，利用高頻發(fā)射機(jī)向基站報告遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。
一個網(wǎng)絡(luò)集線器或信息操作中心(MOC)單元從中央站控制無線基站站點和區(qū)域部件。為了使高頻對脈沖傳輸是可用的，由信息操作中心從每個無線基站接收信息。根據(jù)與特定的區(qū)域部件通信的請求，信息操作中心接著從可用的高頻頻率中選擇一個頻率，及用于發(fā)送的特定點的區(qū)域部件的時隙，并且將出站請求信息發(fā)給包括指定高頻頻率和時隙數(shù)據(jù)的區(qū)域部件。
發(fā)往遠(yuǎn)程區(qū)域部件的出站請求信息可以利用任何便宜的無線基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)射，如現(xiàn)在的單向?qū)ず艟W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。出站信息也可以通過其它類型的子系統(tǒng)通信，如蜂窩，衛(wèi)星，或其它的無線傳輸裝置。
具體的說，一個用戶啟動與一個特殊的遠(yuǎn)程單元通信的請求(如要求區(qū)域部件確定和報告它的位置的請求)。則信息操作中心接著登記無線基站的網(wǎng)絡(luò)，從高頻頻譜中選擇一個頻率，該頻率適合某些基站從遠(yuǎn)程單元將入站信息發(fā)送回基站。信息操作中心在選擇頻率的過程中也利用估算的傳播概率。
接著，頻率選擇和用于遠(yuǎn)程應(yīng)答的時間形成出站信息的格式。出站信息接著利用出站信息基礎(chǔ)設(shè)施(如尋呼系統(tǒng)或其它的無線網(wǎng)絡(luò)傳送到上述的那個遠(yuǎn)程單元)。
當(dāng)區(qū)域部件接收出站信息時，它通過從相關(guān)的地域安裝(geolocation)接收機(jī)讀取數(shù)據(jù)或通過讀取傳給它的其它可用數(shù)據(jù)的形式收集數(shù)據(jù)，以形成對入站的應(yīng)答。接著，區(qū)域部件以指定的高頻載頻和時間以短周期脈沖信息的格式將其應(yīng)答作為入站信息返回?zé)o線基站。
為在高頻波段臨近的頻率上將現(xiàn)有的廣播或其它通信干擾的概率降到最小值，入站信息更趨向于采用廣播波段編碼方式(如擴(kuò)展頻譜調(diào)制)進(jìn)行編碼。
在無線基站和區(qū)域部件之間的同步可以通過任何常規(guī)的方法解決，如公知的時間音響器，或通過從地域安裝接收機(jī)或?qū)ず艚邮諜C(jī)得到的可用的時間基準(zhǔn)信號。
根據(jù)從區(qū)域部件接收的信息，基站把信息傳回信息操作中心，信息操作中心依次將信息傳給啟動通信請求的用戶。
本發(fā)明的系統(tǒng)由五個不同的子系統(tǒng)組成，包括主叫站，信息操作中心，遠(yuǎn)程區(qū)域部件，出站信號發(fā)送網(wǎng)絡(luò)，和入站無線基站網(wǎng)。
主叫站為系統(tǒng)用戶提供了一個接口。它們包括一個平臺(如一臺個人計算機(jī)和調(diào)制解調(diào)器)。用于接收與特定的遠(yuǎn)程區(qū)域部件通信的用戶請求，向信息操作中心報告該請求，從信息操作中心接收區(qū)域部件的報告，并且顯示返回用戶的報告。主叫站通過任意的方便的方法連接到信息操作中心，如通過連接到公共電話交換網(wǎng)(PSTN)的調(diào)制解調(diào)器。
信息操作中心也是一臺計算機(jī)，它執(zhí)行許多任務(wù)。它從主叫站接收與區(qū)域部件通信的請求并且把區(qū)域部件的應(yīng)答傳回主叫站。信息操作中心也提供對無線基站的中央控制，定期接收來自基站的關(guān)于可用入站鏈接無線頻率的報告并且維護(hù)這種頻率及對它們可用的時隙的數(shù)據(jù)庫。信息操作中心一般根據(jù)基站的個數(shù)和位置，通過調(diào)制解調(diào)器使用低成本的基于陸地的連接(如公共電話交換網(wǎng))，租用的或?qū)Ｓ玫碾娫捑€路，甚小口徑天線終端(VSAT)無線網(wǎng)絡(luò)，或其它經(jīng)濟(jì)的連接與基站通信。
當(dāng)從主叫站接收到用戶請求時，信息操作中心在數(shù)據(jù)庫中選擇一個可用的頻率和時間，并且以選定的頻率和時間作為數(shù)據(jù)變量形成出站請求信息的格式。信息操作中心接著將出站信息發(fā)送到出站信號發(fā)送鏈接，請求將出站信息發(fā)送到區(qū)域部件。出站信號發(fā)送鏈接的請求一般是通過任意方便的基于陸地的媒體，如公共電話交換網(wǎng)，VSAT，或其它類型的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進(jìn)行發(fā)送的。
接著，信息操作中心就提示一個或多個相關(guān)的基站以指定的頻率和時間從指定的區(qū)域部件接收應(yīng)答。根據(jù)從一個或多個基站接收到的入站信息，信息操作中心接著將信息中的數(shù)據(jù)傳送到主叫站。
出站信號發(fā)送鏈接可以是任何用于傳輸數(shù)據(jù)的方便的低成本傳輸系統(tǒng)。雖然現(xiàn)有的尋呼網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施最適于出站鏈接，但應(yīng)該知道，其它系統(tǒng)也可以使用，例如一個專用無線網(wǎng)，蜂窩移動電話網(wǎng)(CMT)，衛(wèi)星網(wǎng)，或其它合適的無線傳輸系統(tǒng)。
在某些情況，為了支持需要的廣域覆蓋出站信號發(fā)送鏈接可能要求使用幾個不同的子系統(tǒng)。例如考慮當(dāng)出站鏈接是由現(xiàn)有的尋呼系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的情況。因為任何給定的區(qū)域部件可以設(shè)置在廣闊地域的任何地方，并且因為任意給定的尋呼系統(tǒng)只有有限的服務(wù)區(qū)域，以及為了避免對昂貴的尋呼服務(wù)的需求，信息操作中心更趨向于通過維護(hù)尋呼系統(tǒng)的本地數(shù)據(jù)庫和每個區(qū)域部件的上一次已知位置的數(shù)據(jù)庫的方式來加速出站信息的傳輸。在形成出站信息后，信息操作中心接著確定與區(qū)域部件的上次已知位置最接近的物理位置處的尋呼系統(tǒng)。在這種情況下，如果出站信息不能從希望的區(qū)域部件得到希望的應(yīng)答，信息操作中心就假定區(qū)域部件已經(jīng)移出了上次已知的有效尋呼系統(tǒng)覆蓋范圍之外。接著，信息操作中心就試圖連續(xù)地將出站信息傳送到其它的位于區(qū)域部件上次已知位置更遠(yuǎn)處的尋呼系統(tǒng)，直到成功地接收到應(yīng)答。
無線基站在不考慮出站鏈接安排的情況下執(zhí)行一些功能。首先，幫助信息操作中心確定哪些頻率是未被占用的和傳輸可用的，每個無線基站定期檢查每個可能的入站鏈接信道以確定該信道是否正在被使用。例如，這可以通過測量每個信道的接收功率電平，或通過在每個信道上對子波段取樣并且結(jié)合檢測到的額外信號功率電平，或通過使用其它的公知的信號檢測算法完成。
為實現(xiàn)從區(qū)域部件接收入站信息，每個無線基站包括一個可調(diào)諧的高頻接收機(jī)和調(diào)制解調(diào)器的共用區(qū)。當(dāng)從信息操作中心接收到命令，從而期待以特定的頻率和時間從一個特定區(qū)域部件接收入站信息時，每個基站從共用區(qū)中分配一個高頻接收機(jī)和調(diào)制解調(diào)器，等待接收入站信息，并且接著形成發(fā)送到信息操作中心的報告。
例如，如果從區(qū)域單元成功接收到了入站信息，則入站數(shù)據(jù)作為尋呼應(yīng)答信息向信息操作中心報告。但是，如果在指定的時間和頻率上沒收到入站信息，就向信息操作中心報告入站鏈接失敗。
區(qū)域部件每次接收的出站信息信號包含表示那個區(qū)域部件特有的識別標(biāo)識的數(shù)據(jù)和該區(qū)域部件產(chǎn)生入站信息的頻率和時間。其它的數(shù)據(jù)也可以包括在入站信息中，如系統(tǒng)特殊應(yīng)用要求的數(shù)據(jù)。
根據(jù)接收到的這種入站信號，區(qū)域部件采集向信息操作中心報告的數(shù)據(jù)，如來自地域安裝系統(tǒng)的緯度和經(jīng)度，或者來自其它傳感器或連接到該區(qū)域部件的設(shè)備上的輸入數(shù)據(jù)。區(qū)域部件接著根據(jù)這些輸入產(chǎn)生入站信息并將入站信息以指定的頻率和時間，通過高頻鏈接發(fā)送到無線基站。
根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)提供了一些益處。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以最小花費(fèi)和接近實時的方式從很遠(yuǎn)的或高移動性的地區(qū)檢索相當(dāng)少的數(shù)據(jù)。
可以從中心源地點向遠(yuǎn)程區(qū)域部件進(jìn)行信息通訊，并且使區(qū)域部件通過提供數(shù)據(jù)響應(yīng)該通信信息。
利用用于出站信息的尋呼系統(tǒng)以及一個小型短波無線接收基站網(wǎng)就可以實現(xiàn)廣域地區(qū)(如美洲大陸)的全面覆蓋。因此，系統(tǒng)對新的基礎(chǔ)設(shè)施需要的基本投資最少。
另外，區(qū)域設(shè)備利用短波發(fā)射器，而無需因與基站進(jìn)行可靠通信而要求在基站的直接視距內(nèi)。
區(qū)域部件可以在電池驅(qū)動下工作，這與常規(guī)的尋呼接收機(jī)一樣，因為發(fā)射機(jī)并不經(jīng)常工作，而且只在短周期脈沖入站信息時才工作。
附圖的簡要敘述在結(jié)合附圖參照下述描述后可以更好地理解本發(fā)明的上述和另外的優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的雙向無線通信網(wǎng)的方框圖；圖2A表示由系統(tǒng)用戶從主叫站發(fā)送到信息操作心控制單元的信息格式；圖2B表示利用尋呼網(wǎng)從信息操作中心向區(qū)域部件發(fā)送的出站信息格式；圖2C表示以特定時間和頻率在短波無線波段從區(qū)域部件向遠(yuǎn)程基站以及前述的從無線基站向信息操作中心發(fā)送入站響應(yīng)信息的格式；圖2D表示從信息操作中心發(fā)送回主叫站的入站信息格式；
圖3是由信息操作中心維護(hù)的顯示若干數(shù)據(jù)庫或表格的信息操作中心控制單元的方框圖；圖4是當(dāng)從特定區(qū)域部件接收到用戶請求數(shù)據(jù)信息時，由信息操作中心執(zhí)行的操作，以及產(chǎn)生出站尋呼信息的執(zhí)行步驟的流程圖；圖5顯示了所維護(hù)若干數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程無線基站控制單元的方框圖；圖6是由無線基站執(zhí)行的定期更新可用頻率的數(shù)據(jù)庫操作的流程圖；以及圖7是為了驗證收到的入站信息而由無線基站執(zhí)行的操作流程圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在把注意力轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙向無線通信系統(tǒng)10的方框圖。系統(tǒng)10包括一個個數(shù)為S的主叫站20a，20b，…，20s(主叫站總稱為20)，一個數(shù)據(jù)通信裝置25，一個信息操作控制信息操作中心中心30，覆蓋了一片廣闊地域(如美洲大陸或歐洲)的在地域上分布的一個個數(shù)為P的出站信息發(fā)送系統(tǒng)40a，40b，…，40p，多個移動的或遠(yuǎn)程的區(qū)域部件50a，50b，50c，50d，…，50y，50z，及個數(shù)例如大約為4的無線基站60a，60b，60c，60d的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)，其中，為提供全面覆蓋，無線基站也是地域分布的。
數(shù)據(jù)通信裝置25最好是如圖所示的一個公共電話交換網(wǎng)(PSTN)。但是，也可以使用專用網(wǎng)，甚小口徑無線終端(VSAT)網(wǎng)，以及其它類型的通信網(wǎng)。
出站信息發(fā)送系統(tǒng)40用于提供從系統(tǒng)10向遠(yuǎn)程區(qū)域部件50a通信的無線鏈接45。這些無線鏈接在這里稱作出站鏈接45。在優(yōu)選實施例中，出站鏈接45可以用多個尋呼子系統(tǒng)40提供。但是，其它系統(tǒng)(如全國的尋呼系統(tǒng)，衛(wèi)星網(wǎng)，專用無線網(wǎng)及諸如此類似的系統(tǒng))都可以用于提供出站鏈接45。因此，雖然出站信息發(fā)送系統(tǒng)40在這里的一些實施例中稱作尋呼系統(tǒng)，但應(yīng)該知道，其它類型的出站無線鏈接同樣可以使用。
從區(qū)域部件50a返回系統(tǒng)10的無線通信，被稱作入站鏈接55，它們是利用無線基站網(wǎng)實現(xiàn)的。入站鏈接55最好是由展開的頻譜編碼而且在高頻無線波段上工作的短波無線鏈接。
在操作中，系統(tǒng)10的用戶利用一個主叫站20啟動一個與特定的區(qū)域部件50a進(jìn)行通信的請求，以報告它的物理位置。用戶的請求通過網(wǎng)絡(luò)25傳送到信息操作中心30，然后通過一個或多個出站信息發(fā)送子系統(tǒng)40將請求發(fā)送到區(qū)域部件50a。為協(xié)調(diào)使用一條特定的入站鏈接55a，信息操作中心為區(qū)域部件60確定使用的頻率和時間，其中，該頻率和時間是在一些基站60中報告為可使用的，在出站鏈接45a上的出站信息因此包括了指定頻率和時間的數(shù)據(jù)，其中遠(yuǎn)程區(qū)域部件50a以指定的頻率和時間向無線基站60發(fā)送帶有自己信息的信號。以指定的頻率和時間，通過一個或多個基站60從區(qū)域部件50a中接收信息，接著，將該信息傳送給信息操作中心30。然后，信息操作中心30通過網(wǎng)絡(luò)25將請求的數(shù)據(jù)提供給主叫站20a的用戶。
因此，根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)10提供了在廣闊地域(如一般只由幾個短波無線基站60的網(wǎng)覆蓋的地區(qū))上以接近實時的方式的雙向通信。這種結(jié)構(gòu)消除了如蜂窩和其它地面系統(tǒng)以及基于衛(wèi)星系統(tǒng)的昂貴的，專用的，和全面覆蓋的或高費(fèi)用的基礎(chǔ)設(shè)施的需求。例如，現(xiàn)有的尋呼子系統(tǒng)可以用于提供出站鏈接45，并且網(wǎng)絡(luò)25可以是公共電話交換網(wǎng)。因此，系統(tǒng)和與之競爭的蜂窩，尋呼，或衛(wèi)星系統(tǒng)相比，更易維護(hù)而且更便宜。
另外，遠(yuǎn)程區(qū)域部件50的無線系統(tǒng)僅在用戶啟動了數(shù)據(jù)請求時工作。因此，區(qū)域部件可以設(shè)計成只用最小的備用電源工作，如可用電池或可得到的太陽能電源工作，這在得不到現(xiàn)成可用的，可靠的，或保險的電源的遠(yuǎn)程地點是理想的工作方式。
因為無線基站60使用短波高頻發(fā)送信號，所以在無線基站60和遠(yuǎn)程區(qū)域部件50之間無需直接的視距范圍，并且因此系統(tǒng)10即使不在視距分布范圍的情況下也能正常工作，如在重疊的集裝箱中或在高人口密度的城區(qū)。因此，系統(tǒng)10和與之競爭的基于衛(wèi)星的系統(tǒng)相比顯示了更大的可用性。
為使本領(lǐng)域的每個技術(shù)人員更容易理解如何建選和操作這種系統(tǒng)10，現(xiàn)在討論每個單元及操作的更多的技術(shù)細(xì)節(jié)。信息格式(圖2A到圖2D)圖2A顯示了從主叫站20向信息操作中心30發(fā)送信息200的格式。以最小配置，信息200至少包括一個指示區(qū)域部件50a的識別(ID)代碼的數(shù)據(jù)字段200-1，其中，用戶從區(qū)域部件50a請求數(shù)據(jù)。但是，從主叫站20發(fā)送到區(qū)域部件50a的數(shù)據(jù)可以包含在一個或多個出站數(shù)據(jù)字段200-2中。
圖2B顯示了通過出站鏈接45發(fā)送到區(qū)域部件50a的出站信息245的格式。出站信息245包括一個區(qū)域部件識別代碼245-1和來自主叫站的出站數(shù)據(jù)245-4。
另外，信息245包括指示遠(yuǎn)程單元50a向無線基站60發(fā)送傳輸頻率和日期的頻率字段245-2和時間字段245-3。
圖2C顯示了由區(qū)域部件50a返回的入站信息255的格式，包括一個區(qū)域部件識別字段255-1以及包括由區(qū)域部件50a返回的數(shù)據(jù)的入站數(shù)據(jù)字段255-2。例如，就移動區(qū)域部件50而言，這種入站數(shù)據(jù)255-2可以包括以緯度和經(jīng)度形式表示的區(qū)域部件位置的信息。但是，應(yīng)該知道區(qū)域部件50a可以是靜止的，并且/或根據(jù)用戶的請求，也可以發(fā)送其它類型的入站數(shù)據(jù)255-2。
最后，圖2D表示由信息操作中心響應(yīng)主叫站20而發(fā)送應(yīng)答信息格式。如果需要，信息270包括區(qū)域部件識別270-1，以及返回的入站數(shù)據(jù)270-1。
應(yīng)該知道從圖2A到2D顯示的信息格式不是限制性的，并且各種字段200-1，200-2，245-1，…，255-1，…，270-1，270-2可以以任意順序出現(xiàn)在每個單獨的信息中。每個信息200，245，255和270，一般還具有附加字段，如首部字段，檢查和，路由，或同步信息，以及任意通信系統(tǒng)一般所需的其它字段。主叫站20主叫站20a，20b，…，20s為用戶與系統(tǒng)10交互提供了接口。一個特殊的站20a可以是一臺個人計算機(jī)(PC)21，它具有一個標(biāo)準(zhǔn)的公知的通信裝置，如用于通過PSTN25與信息操作中心30交換數(shù)據(jù)的計算機(jī)調(diào)制解調(diào)器20-2。因此，信息操作中心也具有一系列與多個主叫站20通信的計算機(jī)調(diào)制解調(diào)器Model31-1，31-2…，31-3。因此，請求與特定區(qū)域部件50a通信的信息一般經(jīng)臨時的撥號連接通過PSTN25從主叫站20發(fā)送到信息操作中心30。信息操作中心信息操作中心30信息操作中心30也包括一臺計算機(jī)，稱作信息操作中心控制器32，和多個調(diào)制解調(diào)器31-1，31-2，…，31-M，33-1，33-1，…，33-4。
信息操作中心利用調(diào)制解調(diào)器31通過網(wǎng)絡(luò)25至少與主叫站20和尋呼中心40通信。
信息操作中心最好使用其它的調(diào)制解調(diào)器33-1，33-2，33-3，和33-4與無線基站60通信。但是，因為信息操作中心需要經(jīng)常與無線基站通信，并且因為只有少量的，例如4個無線基站，所以信息操作中心也可使用連到專用電話線路(如租用線，分組交換網(wǎng)，或其它經(jīng)濟(jì)，高數(shù)據(jù)傳輸速率的長線服務(wù))的調(diào)制解調(diào)器33。
如上簡要提到的，當(dāng)從一個調(diào)制解調(diào)器31中接收到用戶請求信息200時，信息操作中心控制器32發(fā)送一個帶有區(qū)域部件用于應(yīng)答信息所使用的頻率和時間的出站信息45，從無線基站檢索入站數(shù)據(jù)，并且再將入站數(shù)據(jù)傳送到指定的區(qū)域部件50a。
圖3顯示了信息操作中心控制器32和為完成這些任務(wù)所要維護(hù)的各種數(shù)據(jù)庫32-5，32-6，32-7和32-8的更詳細(xì)的方框圖。
信息操作中心控制器32，包括計算機(jī)系統(tǒng)的通用部件，如一個中央處理單元(CPU)32-1，內(nèi)存32-2，磁盤存貯器32-3，和輸入/輸出(I/O)接口32-4。調(diào)制解調(diào)器31和33通過輸入/輸出接口32-4與信息操作中心通信。因為信息操作中心控制器32主要負(fù)責(zé)許多不同設(shè)備之間的協(xié)調(diào)，所以選擇的計算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個適當(dāng)?shù)闹袛囹?qū)動的或多任務(wù)系統(tǒng)。
為了確定區(qū)域部件50a使用的頻率，信息操作中心維護(hù)的第一個數(shù)據(jù)庫(可用頻率表32-5)。這個表包括許多數(shù)據(jù)項目N。表32-5的每一個項目N包括頻率f，接收信號振幅A1，A2，A3和A4表，以及傳播概率因子P。
在高頻頻譜中的每個可用頻率的項目根據(jù)無線基站60向信息操作中心控制器的報告制定。下面詳細(xì)討論每個無線基站60確定一個可用頻率的確切方式。它能使所說的給定的無線基站，如無線基站60-1(圖1)定期報告一個可用頻率表f1，f2，…，fn，或者無線基站60-1目前看到的開路信道，以及與每個這種頻率相關(guān)的噪音振幅電平A1-1，…A1-N。同樣，其它的無線基站60-2，無線基站60-3，和無線基站60-4也定期報告它們各自的頻率和振幅電平A2-1，A2-2，…，A3，…，A4-N表。
在表32-5中的每個頻率的傳播概率P，可以根據(jù)已知的時間利用電離層設(shè)計算法確定。但是，也可以使用更復(fù)雜的概率預(yù)測算法。
第二個表32-6最好用于記錄每個使用的區(qū)域部件50的上次已知位置。這個表的每條項目包括一個區(qū)域部件識別碼，和由區(qū)域部件報告的位置信息，如緯度和經(jīng)度。當(dāng)區(qū)域部件50有效或從服務(wù)中去除時，及當(dāng)入站信息255由每個指定緯度和經(jīng)度的區(qū)域部件發(fā)回時，信息操作中心控制器32維護(hù)并更新這個數(shù)據(jù)庫32-6。
如上所述，在前面實施例中提到的出更新鏈接45由幾個尋呼子系統(tǒng)40提供。第三個表32-7因此用于尋呼子系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)。這張表的每個項目包括一個大概的緯度和經(jīng)度，緯度和經(jīng)度的范圍，以及與系統(tǒng)10相關(guān)的每個尋呼子系統(tǒng)40的識別碼。表32-1可以在系統(tǒng)10的操作員使用各種尋呼系統(tǒng)的任何時間更新。表32-7也包括信息操作中心控制器32如何訪問每個不同的尋呼系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，如調(diào)制解調(diào)器電話號碼，協(xié)議類型等等。
應(yīng)該知道，如果用全國的尋呼網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)10，那就不需要表32-6和32-7；但是，如果系統(tǒng)10確實要記錄區(qū)域部件50的位置，并且使用常規(guī)的尋呼系統(tǒng)40，那么它就可以以低成本提供它的服務(wù)。
最后一個表32-8是未定信息表。這個表的項目包括有關(guān)發(fā)送到一個區(qū)域部件50的每條信息的數(shù)據(jù)，例如一個區(qū)域部件識別，指定的時間t，和頻率f，其中，以該頻率f等待應(yīng)答信息，以及其它為避免訪問可用信道的分配沖突所必需的數(shù)據(jù)。
圖4是由信息操作中心控制器32執(zhí)行的操作的流程圖。當(dāng)從主叫站接收的用戶請求401時，信息操作中心控制器32從空閑狀態(tài)400開始圖示的步驟順序。
下一步，在402處，信息操作中心控制器32從它維護(hù)的可用頻率表32-5中選擇一個可用的高頻鏈接頻率f和時間t。
在選擇使用頻率時，信息操作中心控制器32盡量將噪音和所有無線基站使用頻率的干擾功率降到最小。因此，例如，因為其它的用戶表現(xiàn)為噪音或干擾，并且因為不知道區(qū)域部件的準(zhǔn)確位置，信息操作中心優(yōu)先選擇在所有四個無線基站60報告中具有最低平均噪音功率的頻率。這將使與高頻頻譜的其它用戶相互干擾的機(jī)會降至最小。
其它的技術(shù)可以用于改進(jìn)頻率選擇過程。例如，當(dāng)已知的高頻無線頻譜的必需指定部分包含了固定的發(fā)射機(jī)或已知的干擾裝置時，信息操作中心控制器32就可以永久不再進(jìn)行頻率選擇處理。
另外，傳播概率因子P可以用于進(jìn)一步改進(jìn)頻率f的選擇。例如，如果一個頻率是無干擾的，也就是說，四個無線基站都報告該頻率具有國際先進(jìn)水平低噪音振幅A1，A2，A3，A4，但成功傳播的概率是低的，于是就從表32-5中選擇另一個頻率。
另外，將探測無干擾頻率和接著在步驟402的傳輸中選擇該頻率之間的時間最小化也是成功通信的關(guān)鍵，并且是請求無線基站實時更新可用頻率表32-5的原因。因此，將系統(tǒng)10設(shè)計成信息操作中心控制器32在幾秒之內(nèi)就可以使用識別的無干擾頻率，然后放棄該頻率。
在設(shè)計系統(tǒng)10的過程中，做了一個在歐洲環(huán)境中出現(xiàn)沖突使用概率的計算機(jī)模型。歐洲環(huán)境一般比美國的平均環(huán)境有更多的要求。下面的表顯示了在傳輸發(fā)生前和系統(tǒng)識別出無干擾頻率之后，由另一個與該頻率相沖突的用戶使用該頻率的概率。<
因此，上表可以用于根據(jù)與入站鏈接沖突的預(yù)計概率確定更新可用頻率表的周期。
在任何情況下，步驟403都可以通過查閱未定信息表32-8確定選擇頻率f，的空閑時間t。一旦選定了時間，在步驟404就可以在未定信息表中為當(dāng)前的出站信息245確定一個新的項目。
下一步是在步驟405提示無線基站60以確定頻率f和時間t等待一個入站信息255。
如果尋呼系統(tǒng)40提供了出站鏈接45，這里就必須執(zhí)行另外的步驟。特別地，因為任意給定的區(qū)域部件50可以定位在廣域的任意地方，并且因為任意給定的尋呼系統(tǒng)40只有有限的服務(wù)區(qū)域，而且為了避免對昂貴的尋呼服務(wù)的要求，信息操作中心控制器32優(yōu)先執(zhí)行步驟406和407。
在步驟406中，信息操作中心查閱它的區(qū)域部件定位表32-6和尋呼中心定位表32-7?，F(xiàn)在從用戶請求信息200中知道了目標(biāo)區(qū)域部件50a的標(biāo)識，信息操作中心控制器32因此可以通過查閱區(qū)域部件位置表32-6確定目標(biāo)區(qū)域部件50a的上次已知位置。通過比較尋呼系統(tǒng)位置表32-7相對于上次已知的緯度和經(jīng)度的項目，則可以確定與區(qū)域部件50a的上次已知位置最近的尋呼系統(tǒng)的標(biāo)識。
包括指定頻率f和時間t的出站信息245接著在步驟407傳送到希望的最近的尋呼系統(tǒng)，請求尋呼遠(yuǎn)程單元50a。這個發(fā)向?qū)ず粝到y(tǒng)40的請求接著通過網(wǎng)絡(luò)25(圖1)發(fā)射。
在步驟408，信息操作中心控制器32等待由無線基站60在指定的時間t后不久報告的來自區(qū)域部件50a的應(yīng)答。當(dāng)然，控制器32是中斷驅(qū)動的或是多任務(wù)。準(zhǔn)確地說，在等待區(qū)域部件50a的應(yīng)答時，控制器32可以執(zhí)行許多其它任務(wù)，如執(zhí)行其它用戶主叫站20的請求。
當(dāng)出站信息245確實得到合適應(yīng)答后，在步驟409處，來自單元50a的入站數(shù)據(jù)就以應(yīng)答信息270的形式向主叫站20a報告。在步驟410，從可用頻率表32-5中除去與選定的頻率的時間對應(yīng)的項目，并且也從未定信息表中除去相應(yīng)項目。
當(dāng)出局信息245沒有從區(qū)域部件50a得到所期望的應(yīng)答，信息操作中心控制器32就假設(shè)該區(qū)域部件已經(jīng)移動出了上次已知的最接近出站信息發(fā)送子系統(tǒng)40所覆蓋的區(qū)域。在步驟412，控制器32接著確定下一個最近的出站子系統(tǒng)40的位置，并返回步驟407，以便在成功接收到應(yīng)答之前連續(xù)發(fā)送出站信息。出站無線鏈接45和入站無線鏈接55所有的出站鏈接45都優(yōu)先使用現(xiàn)有的FCC已批準(zhǔn)的通信媒體，如現(xiàn)有的尋呼網(wǎng)40的基礎(chǔ)設(shè)施，但是，這種出站鏈接45也可以由已建立的公共或?qū)Ｓ幂d波提供，如一個調(diào)頻(FM)副載波網(wǎng)絡(luò)尋呼系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)域單元50的特性使用專用的無線網(wǎng)絡(luò)，高頻無線網(wǎng)絡(luò)，或其它類型的合適的出站無線鏈接45。例如，如果希望在層疊的集裝箱中設(shè)置該區(qū)域部件50a，不必用要求視距的無線通信理論實現(xiàn)出站鏈接45。但是，如果區(qū)域部件使用了遠(yuǎn)程的聯(lián)機(jī)應(yīng)用，那么視距通信可能是恰當(dāng)?shù)摹?br> 入站鏈接55使用高頻無線電臺60的網(wǎng)絡(luò)，該電臺是工作在3-30MHz的無線頻譜的載頻上。在高頻入站鏈接上從區(qū)域部件50a到無線基站網(wǎng)60建立可靠通信有兩個關(guān)鍵因素。
首先，必須通知遠(yuǎn)程區(qū)域部件50關(guān)于在它自己和無線基站60網(wǎng)之間傳播高頻波段的頻率。因為在高頻通信中有多種大氣現(xiàn)象，這主要是由一天中的不同時間在不同方向上傳播的3-30MHz的頻譜的不同部分的電離層反射造成的。
其次，在所有的傳播頻率中，必須知道哪些信道是無干擾的，也就是說，目前沒有被使用的信道。尋呼網(wǎng)40一個典型的出站信息發(fā)送子系統(tǒng)可以是一個尋呼系統(tǒng)40a，該系統(tǒng)是可以從網(wǎng)絡(luò)25接收尋呼請求的標(biāo)準(zhǔn)尋呼系統(tǒng)。正如本領(lǐng)域公知的那樣，這種尋呼系統(tǒng)40a包括一個用于接收尋呼請求的調(diào)制解調(diào)器41，一個尋呼中心控制臺42，它通常是一臺某種類型的一般的計算機(jī)，和許多尋呼系統(tǒng)發(fā)射機(jī)43-，43-1，…，43-n。對于一個給定的包括尋呼區(qū)域部件識別和信息的尋呼請求，尋呼子系統(tǒng)40a以常規(guī)方式形成出站尋呼信息245并且廣播出站尋呼信息245。尋呼系統(tǒng)40a無需是一個雙向系統(tǒng)，或無需另外的從區(qū)域部件50接收尋呼確認(rèn)。區(qū)域部件50現(xiàn)在把注意力轉(zhuǎn)向圖1，一個典型的區(qū)域部件包括一個出站信息接收機(jī)(如尋呼接收機(jī))51，一個高頻發(fā)射機(jī)52，一個區(qū)域部件控制器53，和數(shù)據(jù)采集裝置(如地域安裝接收機(jī))54。
尋呼接收機(jī)51是常規(guī)的。區(qū)域部件控制器53也是普通的控制設(shè)備(如一臺微機(jī))。
地域安裝系統(tǒng)接收機(jī)54可以是已知類型的任意一種，如全球定位系統(tǒng)(GPS)或羅蘭接收機(jī)。
當(dāng)接收到出站尋呼信息45時，一個典型的區(qū)域部件50a向無線基站網(wǎng)60發(fā)射入站信息，如包括了當(dāng)前位置或其它數(shù)據(jù)的入站信息255。
然后，以出站信息245指定的載頻和時間發(fā)射入站信息255。在入站通信鏈接55上的傳輸時隙可以用全球標(biāo)準(zhǔn)時間數(shù)據(jù)同步，全球定位系統(tǒng)接收機(jī)54或其它廣播時間標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)也是可用的。
因為遠(yuǎn)程區(qū)域部件50在傳輸前已經(jīng)知道哪些頻率在特定時間沒被使用，所以入站高頻鏈接55的特有的無干擾特性是可能的。這個頻率在信息操作中心控制器32單獨使用后很快就空閑了，留作其它用途，如它的正常的被許可的使用。
另外，區(qū)域部件只在一個開放電的頻率上在極短的時間內(nèi)發(fā)射，至多持續(xù)幾秒。特別地，區(qū)域部件50使用一個大約持續(xù)1-10秒的低功率展開頻譜高頻波形。例如，波形是一個具有3KHz帶寬的八級相移鍵控(PSK)直接擴(kuò)展波形，且芯片速率約為2400。這為入站信息255提供了一個約75位/秒的數(shù)據(jù)速率。
因此，單元控制器53能夠通知遠(yuǎn)程區(qū)域部件50a的高頻發(fā)射機(jī)52在3-30MHz的高頻頻譜中跳變到任何一個3KHz的信道。
即使存在一些與一般的高頻信道衰落有關(guān)的干擾，由于從系統(tǒng)10的噪音脈沖造成的高頻頻譜中對話音用戶的干擾仍然是最小的。一般將高頻頻譜中的其它用戶也裝備成用于管理次長信道衰落的置換并有一般實現(xiàn)自動請求ARQ的方式或為避免衰落困難而采用的交叉編碼。因此，高頻波段的其它數(shù)據(jù)用戶應(yīng)該也不會注意到系統(tǒng)10的存在。無線基站60圖5是一個典型的無線基站60-1的方框圖，包括一個無線基站控制器61，一個陸線調(diào)制解調(diào)器62，一個高頻調(diào)制解調(diào)器63和高頻接收機(jī)64的共有區(qū)，以及一個頻率分析處理器65。
無線基站控制器61是一個與信息操作中心控制器32相同的普通計算機(jī)。無線基站控制器61使用陸線調(diào)制解調(diào)器62與信息操作中心控制器32交換信息。
無線基站控制器61維護(hù)可用頻率信道(如頻率表66)的實時數(shù)據(jù)庫。表66的每個項目包括一個高頻頻率f和一個探測到的噪音電平功率放大器測量值A(chǔ)。
在正常基礎(chǔ)上定期確定無干擾操作高頻頻率標(biāo)志的頻率分析處理器(FAP)65可以維護(hù)頻率表66。頻率分析處理器65可以通過利用一個掃描接收機(jī)，或者對可調(diào)的高頻接收機(jī)64在高頻頻率波段上單步或多步調(diào)整維護(hù)頻率表。頻率分析處理器65一般也包括一臺計算機(jī)或微型計算機(jī)。
頻率表66還可以包括從它自己遠(yuǎn)程設(shè)備或公知的發(fā)聲器上接收信號長度的測量報告以進(jìn)一步幫助信息操作中心控制器預(yù)計可用頻率。
在大多數(shù)情況下，頻率分析處理器發(fā)現(xiàn)沒被其它用戶占用的頻率的可能性極大。假設(shè)處于一天中最壞情況下的時間，如日出時，在任意給定的地點都傳播著高頻無線頻譜中約為2MHz的頻率。根據(jù)實驗觀察，假定占用30％的信道，那么在要求的3KHz可用帶寬內(nèi)一般將有至少466條信道。
通過無線基站控制器61管理高頻調(diào)制解調(diào)器63和相關(guān)高頻接收機(jī)64的分布以監(jiān)測由維護(hù)指定的頻率和時間從區(qū)域部件接收入局信息。表67中的每項項目包括一個高頻接收機(jī)識別，和信道使用相關(guān)的高頻調(diào)制解調(diào)器識別，一個指示當(dāng)前是否指定了高頻接收機(jī)/調(diào)制解調(diào)器對的忙字段B。如果忙字段指示為有效狀態(tài)，那么項目還包括高頻接收機(jī)所希望的頻率f和時間t，調(diào)制解調(diào)器對，以及區(qū)域部件希望的用于發(fā)送信息的識別。
高頻接收機(jī)64適于接收上面已描述過的，由區(qū)域部件50產(chǎn)生的展開頻譜波形。
圖6是頻率分析處理器頻率分析處理器65的控制處理器所執(zhí)行操作的流程圖。在步驟601，從一個空閑狀態(tài)開始，頻率分析處理器確定下一個可能空閑的高頻信道的標(biāo)識。在602步，接著頻率分析處理器測量接收功率電平，并且在603步，如果功率電平比閥值總和低得足夠多，那么頻率分析處理器就更新它的內(nèi)部表66。在步驟604，這種處理一直重復(fù)下去直到掃描了所有的信道。最后，在步驟605，頻率分析處理器通過PSTN公共電話交換網(wǎng)25將更新的表信息傳送到信息操作中心控制器32。
圖7是無線基站控制器61接收入站信息255所執(zhí)行操作的流程圖。當(dāng)從信息操作中心控制器31接收到的在特定的頻率和時間從特定的區(qū)域部件接收信息的命令時，無線基站控制器從空間狀態(tài)步驟700轉(zhuǎn)到步驟701。
在步驟702，從信息操作中心的信息中讀出頻率時間和區(qū)域部件識別。
在步驟703，通過檢查當(dāng)?shù)厥褂帽?7識別出一個空閑的高頻接收機(jī)和調(diào)制解調(diào)器對。將相應(yīng)的項目標(biāo)為忙狀態(tài)并且用頻率，時間，和區(qū)域部件識別信息更新該項目。
在步驟704，無線基站接著等待時間t的來臨。在時間t前不久，也就是說，在為確保所選擇的高頻接收機(jī)的狀態(tài)全部完成而提前的足夠多的時間里，在步驟705，激活高頻接收機(jī)和高頻調(diào)制解調(diào)器對。
在步驟706，接著確定在指定的時間從指定的區(qū)域部件是否接收到入站信息。如果接收到了入站信息，在步驟707，無線基站通過在無線基站和信息操作中心之間的基于陸地的通信鏈接，向信息操作中心發(fā)送一個包括了遠(yuǎn)程區(qū)域部件入局信息255中數(shù)據(jù)的報告信息。但是，如果在指定的時間和頻率沒收到信息，那么在步驟708向信息操作中心報告鏈接失敗。
精通本技術(shù)領(lǐng)域的一般工作人員可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對本發(fā)明上述實施例進(jìn)行改型和變化，相對于上述作為例子介紹的實施方案而言，存在著許多等價方案。本發(fā)明的精神和范圍只受附加權(quán)利要求的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一個雙向無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于包括用于發(fā)送出站信息的出站信息發(fā)送子系統(tǒng)；入站信息發(fā)送子系統(tǒng)，所述入站信息發(fā)送子系統(tǒng)包括具有至少兩個用于接收入站信息的無線頻率基站的網(wǎng)絡(luò)，所述無線頻率基站在各自的位置處連續(xù)對入站無線頻率波段的一組頻率信道采樣，以確定每個基站的頻率組的探測到的可用頻率電平；至少一個遠(yuǎn)程區(qū)域部件，該遠(yuǎn)程區(qū)域部件具有一個出站信息接收機(jī)和一個可調(diào)的入站信息發(fā)射機(jī)；和中央控制單元，其中，該中央控制單元使用所述的出站信息發(fā)送子系統(tǒng)作為出站鏈接向所述的遠(yuǎn)程區(qū)域部件發(fā)送出站信息，而且利用所述的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)作為入站鏈接從所述的區(qū)域部件接收入站信息，其中，所述的出站信息包括指定由每個所述的區(qū)域部件發(fā)送的所述入站信息的入站時間和入站載波頻率的數(shù)據(jù)域，且其中所述的中央控制單元從所述的無線基站網(wǎng)絡(luò)接收探測到的可用頻率電平報告，而且所述的中央控制單元選擇入站載頻以致所述的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)的一個或多個基站能夠接收所述的入站信息而不受另一個通信系統(tǒng)的干擾。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)使用高頻無線頻率波段作為入站無線頻率波段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述的出站信息發(fā)送子系統(tǒng)是一個尋呼子系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的中央控制單元通過估測入站頻率的無線電能量傳播概率另外選擇入站頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)包括由多個無線基站接收機(jī)實現(xiàn)的多個入站鏈接，而且其中所述的中央控制單元根據(jù)在多個無線基站接收機(jī)中的每一個探測到的可用載頻指定載頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)包括多個出站信息發(fā)送子系統(tǒng)，且其中所述的中央控制單元首先為出站鏈接選擇一個初始出站信息發(fā)送子系統(tǒng)，并且如果所述的中央控制單元在選定的時間和載頻處沒有在入站鏈接上接收到信息，所述的中央控制單元在不同出站信息發(fā)送子系統(tǒng)中重新初始化所述出站信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的入站信息包括表示區(qū)域部件地域安裝位置的數(shù)據(jù)。
8.一個雙向無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括向遠(yuǎn)程區(qū)域部件發(fā)送出站請求信息的尋呼子系統(tǒng)；入站信息發(fā)送子系統(tǒng)，所述的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)包括從遠(yuǎn)程區(qū)域部件接收入站信息的至少一個無線基站，所述的無線基站在其位置上對入站無線頻段上的一組頻率信息連續(xù)采樣以便為基站的頻率組確定一個探測到的可用頻率電平；具有一個出站信息接收機(jī)和可調(diào)入站信息發(fā)射機(jī)的至少一個遠(yuǎn)程區(qū)域部件；和中央控制單元，其中所述的中央控制單元使用所述的尋呼子系統(tǒng)作為出站鏈接向遠(yuǎn)程區(qū)域部件發(fā)送出站信息，而且利用入站信息發(fā)送子系統(tǒng)作為入站鏈接從遠(yuǎn)程區(qū)域部件接收入站信息，其中，所述的出站信息包括指定由每個區(qū)域部件發(fā)送入站信息的入站時間和入站載頻的數(shù)據(jù)字段，且其中所述的中央控制單元從無線基站的網(wǎng)絡(luò)接收探測到的可用頻率的電平報告，而且所述的中央控制單元選擇入站載頻以便使所述的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)的一個或多個基站能夠接收所述的入站信息而不受另一個通信系統(tǒng)的干擾。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述的入站信息發(fā)送子系統(tǒng)使用高頻無線頻率波段作為入站無線頻率波段。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)包括由多個無線基站接收機(jī)實現(xiàn)的多個入站鏈接，并且根據(jù)在所述的多個無線基站接收機(jī)中探測到的可用載頻由所述的中央控制單元指定載頻。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)包括多個尋呼子系統(tǒng)，且其中的中央控制單元為出站鏈接首先選擇一個初始尋呼子系統(tǒng)，并且如果中央控制單元在選定的時間和載頻上沒有收到入站鏈接的信息，所述的中央控制單元就在不同的尋呼子系統(tǒng)中重新初始化出站信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)包括多個尋呼子系統(tǒng)，并且其中所述的中央控制單元維護(hù)指示區(qū)域部件上次已知位置的數(shù)據(jù)庫，并且根據(jù)區(qū)域部件的上次已知位置為入站鏈接選擇一個初始尋呼子系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，在入站信息的傳輸完成后，所述的控制單元放棄使用選定的入站載頻以便將使用該載頻的其它通信系統(tǒng)的干擾到最小。
14.一種操作通信系統(tǒng)的方法，該方法用于通過使用廣泛分布的無線基站站點網(wǎng)絡(luò)和多個尋呼系統(tǒng)在信息操作中心和多個遠(yuǎn)程區(qū)域部件之間提供全面覆蓋的無線數(shù)據(jù)通信服務(wù)，上述方法的特征在于包括以下步驟A.在用戶主叫站啟動一個發(fā)送到信息操作中心要求與特定遠(yuǎn)程區(qū)域部件通信的請求，例如請求區(qū)域部件確定并報告它的位置；B.在信息操作中心處，I.登記無線基站的位置以確定適合于區(qū)域部件向一個或多個無線基站站點發(fā)送入站信息的無線頻率；II.確定用于區(qū)域部件響應(yīng)的可用頻率和時間；III.將區(qū)域部件響應(yīng)中的時間和頻率格式化成為出站尋呼信息；IV.將尋呼信息發(fā)送到至少一個尋呼系統(tǒng)；C.在至少一個尋呼系統(tǒng)位置處，通過尋呼系統(tǒng)間區(qū)域部件發(fā)送尋呼信息；D.在選定的區(qū)域部件，I.接收尋呼信息；II.通過從區(qū)域部件讀取本地可用的數(shù)據(jù)，形成對尋呼信息的響應(yīng)；III.形成響應(yīng)信息并作為入站信息向無線基站發(fā)送；IV.以短周期脈沖信息的形式對響應(yīng)編碼，以便使現(xiàn)存的廣播和在選定頻率及附近頻率的其它通信發(fā)生干擾的概率降到最?。籚.在指定的載頻和時間通過無線電波發(fā)射入站信息；E.在無線基站位置處，I.通過無線電波從區(qū)域部件接收入站信息；和II.向信息操作中心發(fā)送入站信息；F.在信息操作中心處向用戶主叫站發(fā)送入站信息；和G.在主叫站接收入站信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過基于陸地的公共電話交換網(wǎng)將主叫站連接到所述的信息操作中心。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過基于陸地的公共電話交換網(wǎng)將信息操作中心連接到所述的尋呼系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述的信息操作中心通過基于陸地的連接(如公用交換電話網(wǎng)絡(luò))與所述的無線基站通信。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述的信息操作中心通過基于陸地的連接(如租用的專用話線路)與所述的無線基站通信。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述的信息操作中心提示一個或多個相關(guān)的無線基站在指定的頻率和時間從指定的區(qū)域部件等待接收響應(yīng)的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括如果沒有接收到所述的信息操作中心提示的信息在無線基站向所述的信息操作中心報告錯誤的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括在所述的信息操作中心根據(jù)從所述的無線基站接收到的所述的錯誤報告使用另一個尋呼系統(tǒng)發(fā)射所述的出站信息的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的步驟B.IV還包括以下步驟，在所述的信息操作中心，I.接收所述的區(qū)域部件的位置報告；II.維護(hù)系統(tǒng)中所述的區(qū)域部件上次已知位置的數(shù)據(jù)庫，和III.確定與所述的區(qū)域部件上次已知位置最近的物理位置的尋呼系統(tǒng)的標(biāo)識，并且首先用最近的尋呼系統(tǒng)發(fā)射出站信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，每個所述的無線基站還執(zhí)行的步驟包括在每個可能的入站頻率信道上周期地檢測接收功率電平。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述的區(qū)域部件收集包括來自地域安裝系統(tǒng)的緯度和經(jīng)度的數(shù)據(jù)報告的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，利用展開頻譜調(diào)制對短周期入站信息編碼。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述的信息操作中心通過甚小口徑天線終端網(wǎng)與無線基站通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及可以提供全面覆蓋的無線數(shù)據(jù)通信服務(wù)的雙向通信系統(tǒng)。尋呼網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施用作從遠(yuǎn)程區(qū)域部件請求數(shù)據(jù)的出站鏈接。出站尋呼信息指定無線基站從區(qū)域部件等待接收數(shù)據(jù)的時間和頻率。網(wǎng)絡(luò)集線器從中央位置協(xié)調(diào)尋呼系統(tǒng)和無線基站的操作。信息操作中心為一個特定的區(qū)域部件確定可用的發(fā)射高頻頻率和時間,并利用現(xiàn)有的尋呼網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施對區(qū)域部件發(fā)出數(shù)據(jù)請求。區(qū)域部件在請求數(shù)據(jù)時報告遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。
文檔編號H04W84/02GK1191047SQ96195238
公開日1998年8月19日 申請日期1996年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月6日
發(fā)明者布雷登·T·菲茨格拿德, 安德魯·T·彭可, 唐納德·K·貝齊, 杰菲瑞·R·懷特, 小阿爾伯特·D·達(dá)比, 羅德尼·尼爾森 申請人:閃速通訊有限公司