CN1183786C - 通信系统 - Google Patents

Abstract

一个选择呼叫系统包括一个连接到基站收发机(12)的系统控制器(10)和多个带有接收机并具有发射扩展频谱信号能力的低功率发射机的从站(SS1，SS2)。为了避免近/远问题影响基站收发机(12)接收信号和避免在从站的发射机使用发射机输出功率控制，系统控制器向从站发出应答邀请，但是基站收发机的功率输出是在低和高门限之间步进的，所以只有那些接收到邀请信号的从站能够应答。在任何邀请集中，一个从站只允许应答一次。这样接收的应答的强度就位于一个适当的范围而避免了使用功率控制。

Description

通信系统

本申请是申请号为95191622.X的专利申请案的分案申请。

技术领域

本发明涉及一个选择呼叫系统，特别是但不唯一是一个发射长数据信息和/或电视广播稿的信息传输系统。

背景技术

PCT专利说明书WO94/28685揭示了一种寻呼系统，该系统适于在高于当前一般使用的速率上发射长数据信息，该系统是也称为POCSAG寻呼码的CCIR Radiopaging Code No1的增强并与之兼容。这种被申请人称为先进寻呼操作码(APOC)的增强的寻呼系统规定在6.8秒的周期中发射地址码字和连锁的信息码字。每个周期包括多个批，例如3个等周期的批。每个批包括一个同步(sync)码字和连锁的n个帧，每帧由m个码字构成。

在发射长数据信息时，常希望获得一个数据信息已经成功接收的指示并且最好再获得一个尽管很简单的某种形式的应答。寻呼信息的确认的传输已经在该技术中揭示。在PCT专利申请IB95/00291中揭示的发射应答是一个扩展频谱信号的确认、简单应答。几个有不同扩展码序列的寻呼者，他们可以全部同时应答并且每个应答都能在基站或寻呼系统控制器通过将接收的信号与各自的扩展码序列相乘恢复。上面提到的PCT专利申请IB95/00291还揭示了分配到位于一个批中的同一帧的全部信息寻呼者的6个唯一的扩展码序列，每个码序列有如下不同的含义：

码序列1-区域中的从站的用途只是注册。

码序列2-接收的最后信息。

码序列3-读取信息。

码序列4-回答“是”。

码序列5-回答“否”。

码序列6-重发最后信息。

在系统控制器已经发射一个数据信息到一个寻呼者或从站时的操作中，在可寻址的从站中的一个微控制器将在信息已经接收并成功解码的情况下，将应答脉冲与上述的码序列2相乘并发射该信号。由于系统控制器知道已经向哪一个从站发射了数据信息，协议将允许在发射下一个信息到那个从站前间隔一个适当的时间。

在一些其它的情况，希望从站发射一个信号而不是响应以前发出的信息，例如在一个特定的基站覆盖的区域中注册一个寻呼者的出现。

在一个数据信息被主站发射到相对于主站漫游并用非常低的功率扩展频谱信号发射应答的从站的选择呼叫系统中，有强信号抑制弱信号的近/远问题。这意味着在相连于系统控制器的接收机接收的相对弱的信号可能被一个很强的信号抑制并导致检测不到的后果。

发明内容

本发明的一个目的是促进相当不同的接收信号强度的扩展频谱应答的接收。

根据本发明的一个方面，提供一个包括一个主站和一个或多个从站的通信系统，主站具有发射装置和接收装置，格式化被发射装置发射的信息的装置，该从站或每一个从站具有接收来自主站的信息的接收装置和发射扩展频谱信号的发射装置，上述的主站中的接收装置适于接收并解码上述扩展频谱信号，该主站还包括向从站发出邀请，邀请它们发射它们的信号的装置，该装置选择地调整发射邀请的功率，该功率调整在低和高门限之间，在该从站或每一个从站中的接收装置具有检测邀请信号并响应接收的邀请信号的较低或最低门限初始化信号传输的装置。

根据本发明的方法，从站得到一种机会使得它们接收的信号与它们距接收机天线的距离和路径的变化无关，而不需要从站具有特殊的信号强度测量电路或使它们的传输功率变化。不管入站信号是否是一个应答/确认或是如注册信息这样的其它信息，都只要在主站的邀请之后发射。

根据本发明的第二个方面，提供一个用于根据本发明的第一个方面的通信系统的从站，从站包括接收来自主站的信息的接收装置和响应从主站接收的邀请发射扩展频谱信号的发射装置，该从站中的接收装置具有检测主站发射的邀请信号并响应接收的邀请信号的较低或最低门限初始化扩展频谱信号传输的装置。

根据本发明的第三个方面，提供一个用于根据本发明的第一个方面的通信系统的主站，该主站包括发射装置和接收装置，格式化被发射装置发射的信息的装置，该接收装置适于接收并解码扩展频谱信号，该主站还包括向从站发出邀请，邀请它们发射它们的扩展频谱信号的装置，该装置选择地调整发射邀请的功率，该功率调整在低和高门限之间。

根据本发明的第四个方面，提供一种在一个包括一个主站和多个从站的通信系统中发射扩展频谱信号的方法，其特征在于主站在不同的功率输出级上发射至少两个邀请信号，邀请那些想要发射扩展频谱信号的从站，同时从站在接收的第一个可接受的邀请信号上确定它距该邀请信号的传输时间。

附图说明

本发明现在将要通过参考附图举例描述：

图1图示说明了一个发射数据信息的选择呼叫系统，

图2是一个包括系统控制器和基站收发机的主站的原理框图，

图3是一个从站的原理框图，

图4是一个主站在输出功率增量等量增加时发射邀请的说明图，

图5是一个主站在输出功率增量非等量增加时发射邀请的说明图，

图6是一个主站在步进递增功率级上发射邀请信号序列，其后有多个可以发射应答的时隙的说明图，

图7到9是图示说明本发明的一个实施例的时间图，其中邀请信号在连串的批中发射并在其后有多个时隙用于从站发射它们的扩展频谱信号，

图10是一个当从站在根据图7到9所示实施例操作时的涉及从站操作的流程图。

在附图中同样的参考数字用于指示一致的特征。

具体实施方式

参考图1，如果陆地线路或其它合适的链路需要，寻呼系统包括一个连接到至少一个基站收发机12的寻呼系统控制器10。在有多于一个基站收发机的情况下，它们可以在地理上分开放置并且可以操作在准同步模式。

提供选择呼叫接收机或从站SS1，SS2，它们中的每一个包括一个能够接收收发机12的发射并且能够在比收发机12的输出功率低诸如30dB的有效功率上发射包括确认的有限几种类型的信息的收发机。发射的扩展频谱信息的典型信息速率是收发机12发射的千分之一，并且扩展序列的长度是10⁴的量级，例如每比特8191个码片。

根据本发明，寻呼系统控制器10尝试通过发射一组在预定的低和高门限之间的多个不同功率级的邀请信号，例如步进递增功率级，并且接收邀请信号的从站应答较低或最低功率的邀请信号而不应答在同一组中较高功率的将被更远的从站接收的邀请来克服近/远问题。阶梯状邀请信号功率级的好处是在任何一个瞬间的应答的强度都将是相近的，因而克服了通常要在发射机使用功率控制才能克服的近/远问题。

图2展示了连接到收发机12的系统控制器10的一种设计。系统控制器10包括一个用于被收发机12中继的数据信息的输入端18。该信息保存在一个存贮器20中并在那里被中继到一个格式化单元：在信息上添加一个地址码字并分成多个级连的预定长度的码字，每个码字包括检错/纠错位和可选的偶数奇偶校验位。地址码字保存在存储器24中。处理器26用于根据存储器28中存贮的程序控制系统控制器的运作。时钟/定时器单元30，邀请信号发生器32和存贮从站在发射它们对邀请信息的应答时使用的码序列的细节的存储器34也连接到处理器26。一旦存储器20中的数据信息在单元22中被格式化，处理器26就使它们被基站收发器12中继。数据信息的格式可以遵从任何一种已知的信息格式如APOC或POCSAG或任何其它已知的或正在制定的信号格式。一旦信息已经被发射，处理器就去安排发射在单元32中产生的邀请-应答(invitation-to-respond)信号。在一种设计中，当每个邀请信号在步进递增级上发射之后，为从站应答提供一个时间间隔。一旦时间间隔过去，邀请信号在上至最大功率级的递增功率级上重复，每个邀请之后有一个用于应答的时间周期。

处理器26在发射邀请信号之后，将收发机12切换到接收，并准备好接受收发机12接收的信号，到某个或每个从站的出站传播路径与入站传播路径大体上相同。为了识别作为扩展频谱信号发射的应答，每一个码序列都被按顺序地与保存在缓冲区中的接收信号混合，并当达到相关时，记录下应答并且其它的码序列还和接收信号混合以恢复可能出现的其它应答。

在另一种成功的发射相应的邀请信号并且提供多个时隙用于接收扩展频谱信号响应的设计下，每功率级有一个时隙。可选的，为了克服短时衰落的影响，应答序列可以分为子序列并且子序列在多个时隙上交织。

在最后提到的设计中的变化是，发射多个邀请信号集并且从站在最后发射的邀请信号集之后适当的时候对接收的最低功率邀请信号发射一个应答。

一个应答，如果它是作为一个单一突发信号发射的，大体上要持续一秒，这比典型的衰落速率长。因此，如果一个从站处于深衰落中，当它选择时隙时会在接收机上产生一个比该时隙预定的强度高20dB的信号。因为衰落信号通常低于平均值，但也可能高3dB，因此在选择时隙时最好使用平均信号强度量度。信号强度的间接测量不需要专用电路从在级连集接收的邀请信号的次序中计算出平均信号强度。然而，它需要优化确定平均值的时间，因为如果得到平均值的时间太长，在发射应答时就过时了。

信号强度变化的另一个影响是错误率。如果信号变化就要改变相关。因为这个原因需要选择在乘积上具有好的一和零的短期平衡的码。这样衰落影响的一和零的数目大致相等。

图3是一个能够响应邀请信号发射扩展频谱信号的从站SS的原理框图。从站SS包括一个连接到接收机单元38的天线36。接收机单元38的一个输出端连接到解码器40的一个输入端。微处理器42连接到解码器40的输出端并根据保存在只读存储器(ROM)44中的程序控制从站的运作。微控制器具有输入/输出，在适当的情况下，连接到可以是音频的、可视的和/或触觉的通告装置46，一个键区48，数据输出装置，例如一个连接到LCD板52的LCD驱动器50，和一个用于存储已经接收的和解码的任何信息的随机访问存储器(RAM)56。

在操作过程中，接收机单元38被激励以响应从站SS遵循的特定的电池经济协议。可选地，解码器40和微控制器42可以在不需要的时候“睡眠”，在适当的情况下，微控制器42被一个内部定时器(未画出)或一个中断信号唤醒，并且以此唤醒从站中的其它单元。当接收到地址码字时，它被解调、解码、纠错和检错以观察它是否分配给从站或是邀请向主站发射一个信息。假设它是一个分配给从站的地址码字，这就依赖于微控制器42的编程，通告装置46可以被激活以通知用户已经接收到一个呼叫。而用户可以通过敲击键区48上的一个或多个键来禁止通告装置的一个或多个输出设备。如果一个与地址码字的数据率相同的短信息和一个寻呼呼叫连接，那么一旦它被解码并检错/纠错，微控制器42就将解码的信息存储在RAM 56中。通过敲击键区48中的一个或多个键，用户能够命令微控制器42从RAM 56中读出信息送到LCD驱动器50，该驱动器将把信息显示在屏幕52上。到现在为止描述的操作典型的用于许多遵从POCSAG标准的数字文字信息寻呼机。

所说明的从站SS包括一个低功率发射机58，通过它，确认和/或短信息可以被中继到某个或任何一个在范围之内的基站收发机。实际的确认或信息是由微控制器42产生的并将作为扩展频谱信号发射。一个或更多的近似正交的伪随机码序列可以存储在单元60中或由单元60产生。微控制器42控制从连结到发射机58的单元60中的码序列的读出。码序列可以是一组近似正交序列中的一个或这样的序列的一个时移形式。所选择的序列如下所示可以代表从站的标识和/或接收的信息的编号和/或编码的应答。

码序列1-区域中的从站的用途只是注册。

码序列2-接收的最后信息。

码序列3-读取信息。

码序列4-回答“是”。

码序列5-回答“否”。

码序列6-重发最后信息。

作为为分配到相应帧的从站分配预定的码序列集的另一种方法，寻呼系统控制器和从站都可以存储比如说1000个码序列的同样的码序列块。当一个数据信息被发射到一个可寻址的从站时，系统控制器预期20个可能的应答中的一种是可能的并且全部的数据信息传输包括一个1000种码序列中的二十个已经动态地分配给从站用于发射它的应答的指示，每一个码序列代表二十种可能应答中的一种。一旦邀请信号的应答已经接收并中继到系统控制器，它就与二十个动态分配的码序列的每一个相比较并且将获得最佳相关的码序列当作对信息给出的应答。一旦确定了应答，为那个从站的应答分配的二十个码序列就被取消。

在实际情况下，信息串被连续地发射到不同的从站并且在那些要求应答的情况下，可能的应答的数目可能是不同的，结果是，系统控制器为一个特定的从站的应答分配的可能的码序列，比如说1000个，的批中的码序列的数目将随之不同。然而，如上所述的分配是临时的。

为了避免在不同的功率级上接收几个扩展频谱信号时产生近/远问题，寻呼系统控制器10使基站收发器12在不同的功率级上发射邀请信号，例如步进递增或递减功率级，例如如图4中所示的等距离级间隔或图5中所示的不等距离级间隔。在图5的情况下，步距的大小可以预先确定或在运作中动态地变化以改变每一个邀请信号之后发射的应答的数目。

在图4和5中所示的每个时隙包括两部分，一个邀请部分INV和一个应答部分RES。在后一个部分期间，基站收发器12切换到接收。

可替换地在图6中，邀请INV1到INV5在递增的功率级上连续地发射并且提供数目一致的时隙RES1到RES5接收与每一个功率级相对应的应答。

在每个从站SS中的微控制器42存储已经对接收的最低功率的邀请信号发射了应答的事实并以此禁止从站应答更高功率的邀请信号。

图7，8和9说明了另一种设计：对应于一千个高速率信息传输的四个信息周期(4×6.8秒)MC1到MC4(图7)后面跟着一个RC周期(6.8秒)，在RC周期中发射四个邀请信号序列INC1到INC4以及跟随其后的六个应答时隙RES1到RES6用于来自从站的确认，应答和/或注册，每个应答时隙的周期近似1秒。

如图8所示的应答周期RC以一个全功率发射的同步码字S开始，随后是一个由无分配地址码字构成的Batch Zero Marker BZM和一个Batch Zero Message BZMess，该BZMess指示后面是邀请信号，以及在不同的功率级上的四个邀请信号序列INC1到INC4。每一个序列包括六个从预定的最小级MIN到预定的最大级MAX之间递增的邀请INV1到INV6。从站希望发射一个信号响应该邀请信号，标识它接收的INV1到INV6的步阶中的哪一个具有最低功率或最低平均功率，并且在微控制器42(图3)的控制下在应答时隙RES1到RES6中适当的一个中发射信息。

图10是一个流程图说明当发射跟随着多个应答时隙RES1到RES6(图8)的级连的邀请序列时所包括的操作周期。流程从指示从站获得了同步周期的块62开始。在块64中，从站根据一般的电池节省协议激励，也就是说在每个周期的开始和至少一个预定的帧的周期内接收同步码字和Batch Zero Marker。块66涉及确定从站是否需要发射一个信号。如果回答是‘否’(N)，流程就回到块64。然而，如果回答是‘是’(Y)，从站就被激励到应答周期RC1(图7)的开始，块68。在块70中检查是否已经接收到在最大功率级上发射的同步码字，如果回答是‘否’(N)，从站就掉电并回到块62。如果回答是‘是’(Y)，则在块72中检查是否已经接收到在最大功率级发射的Batch Zero MarkerBZM。如果回答是‘否’(N)，流程就回到块62，而如果回答是‘是’(Y)，流程就进行到块74。在块74中检查是否已经接收到在最大功率级发射的Batch Zero Message BZMess，如果回答是‘否’(N)，流程就回到块62，而如果回答是‘是’(Y)，流程就进行到涉及从站监听邀请信号的操作的块76。在块78中，那些接收的邀请信号序列中的较弱或最弱的邀请信号的顺序或相对位置被记录下来。在块80中，检查是否第四个(或最后的)序列已经接收。如果回答是‘否’(N)，流程就回到块76，但是如果回答是‘是’(Y)，流程就进行到块82，在那里选定接收的最低功率的邀请信号的顺序。在举例说明中，这将是最接近各自序列的开始的邀请信号。在块84中从站在应答时隙RES1到RES6中相当于在块82中选定的次序上发射它的扩展频谱信号。此后流程回到块62。

虽然图1所示的系统是参考一个选择呼叫系统描述的，它也可以用于如遥感这样的其它应用，在那里站SS1和SS2可能是监视蓄水水位和抽水机的运转以及供水装置的阀门的远程站。使用本发明的概念，就有可能不影响通信系统的运作的情况下改变装置，也许是临时地添加远程站。

在参考图4，5，6和8描述并被它们说明的本发明的实施例中，所有的应答时隙RES的周期都是相等的。然而，既然当实现本发明时，扩展频谱信号根据它们的信号强度排列在时隙中，就有可能将较短的时隙用于强的扩展频谱信号，因为强的信号具有较高的信噪比。在另一个设计中，维持相等的时隙而按图5所指示调整功率级以在“强”时隙中装载更多的用户。在实现变时隙周期的设计中，从站将相应地调整它们的发射周期。微控制器42可以按照所要求的细节编程以应答较强的邀请信号产生较短的周期信号，反之亦然。

Batch Zero Message可以不仅仅指示后面跟有邀请信号，还可以包括不同的参数或指示，如：时隙的数目、时隙周期，如果是可变的、在一个特定的时间响应的类和子群。

通过阅读本揭示，对于本领域的技术人员，其它的修改将是显而易见。这样的修改可以包括其它在设计、制造和通信系统的使用中已知特征和它们的组合并且它们可以用来替换或添加到已经在这里描述的特征。虽然在这个申请中权利要求已经制定了特定的特征的组合，但是应该理解本申请的揭示的范围还包括任何新奇的特征或任何在这里显示或暗示描述的特征或它们的任何归纳的新奇组合，无论它是否涉及在任何权利要求中声明的同一发明并且无论它是否缓和本发明中的任何或所有的技术问题。申请人在这里提请注意在本申请或任何从那里得到的其它申请实行期间新的权利要求可能明确地叙述这样的特征和/或这样的特征的组合。

工业的适用性

适用扩展频谱技术的信息传输系统。

Claims (4)

1.一个信息发送站，包括发射装置和接收装置，格式化被发射装置发射的信息的装置，所述接收装置适合于接收并解码扩展频谱信号，所述信息发送站还包括向一个或多个信息接收站发出邀请，邀请发射其扩展频谱信号的装置，所述发出邀请的装置选择地调整发射邀请的功率，所述功率在低和高门限之间调整。

2.如权利要求1的一个信息发送站，其特征在于所述发出邀请的装置在所述低和高门限之间等增量地调整功率级。

3.如权利要求1的一个信息发送站，其特征在于所述发出邀请的装置包括动态地改变发射邀请的功率以影响为响应每一个邀请信号而发射的信号的数目的装置。

4.如权利要求1的一个信息发送站，其特征在于所述发出邀请的装置以所述低和高门限之间的增量调整功率级，其中所述增量的大小不等。

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