專利名稱：無線通信系統(tǒng)的激活方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及用于激活在系統(tǒng)中與便攜單元一起工作的中繼單元的方法和裝置。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)被公共服務(wù)組織(如警察局、消防和救護(hù)隊(duì))和私有組織(如貨運(yùn)公司)普遍使用，以提供相互通信的手段。最近，無線通信領(lǐng)域的發(fā)展使得產(chǎn)生了既能處理語音又能處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。這種系統(tǒng)的例子是由M/A-COM公司(Lowell，MA)開發(fā)的OpenSky系統(tǒng)。
當(dāng)今使用的系統(tǒng)(如OpenSky)通常包括與一個(gè)或多個(gè)個(gè)人無線通信設(shè)備通信的至少一個(gè)基站，無線通信設(shè)備包括移動(dòng)單元或便攜單元?！耙苿?dòng)單元”通常認(rèn)為是位于車輛內(nèi)的單元，而“便攜單元”通常認(rèn)為是由用戶手持的單元。每個(gè)基站被配置成從通常位于地面上相當(dāng)高的位置處的天線發(fā)射高功率RF能量。每個(gè)基站還能夠通過天線接收RF能量?；九c地理上足夠近的個(gè)人無線通信單元通信，來發(fā)射和接收成功通信的最小所需功率電平的RF信號(hào)。
通信系統(tǒng)常常包括多于一個(gè)基站。每個(gè)基站使用基于地面的或無線系統(tǒng)連接到中心局，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成不影響基站工作的通信系統(tǒng)。中心局執(zhí)行各種交換和路由功能，允許幾個(gè)基站作為單個(gè)無線通信系統(tǒng)一起工作。
除了一個(gè)或多個(gè)基站之外，在給定系統(tǒng)上還可以有多個(gè)移動(dòng)單元和便攜單元工作。移動(dòng)單元通常具有比便攜單元更大的范圍，意思是說，它們可以在離基站更遠(yuǎn)的距離處維持有效的通信。原因在于，移動(dòng)單元固定在車輛內(nèi)，因此車輛攜帶的電池給它們供電。典型的移動(dòng)單元可以以接近20瓦的功率電平發(fā)射RF信號(hào)。然而，內(nèi)置在無線設(shè)備中的小得多的電池給便攜單元供電。結(jié)果，它們受限于它們可以發(fā)射的信號(hào)功率量。典型的便攜單元以接近3瓦的功率電平發(fā)射RF信號(hào)。因此，便攜單元的范圍大大小于移動(dòng)單元的范圍。
此外，便攜單元常常受到用戶位置的限制。例如，用戶可以將便攜單元帶到建筑物的地下室或其他結(jié)構(gòu)中，這產(chǎn)生進(jìn)一步限制了單元的范圍的效果。結(jié)果，常常有基站和便攜單元之間的通信變差或完全丟失的區(qū)域。
已經(jīng)被用來提高便攜單元的通信范圍的一種方法是使用通信中繼單元。移動(dòng)中繼單元是永久安裝在用作便攜單元和通信系統(tǒng)之間的通信中繼的車輛中的單元。由此，移動(dòng)中繼單元用作便攜單元和基站之間的中介。它在“中繼器信道”上從便攜單元接收信息，并且在作為通信系統(tǒng)一部分的特定基站的“基本信道”上將信息轉(zhuǎn)發(fā)給通信系統(tǒng)。類似地，它通過基本信道從通信系統(tǒng)接收信息，并且通過中繼器信道將其中繼給便攜單元。通過執(zhí)行該功能，移動(dòng)中繼單元提高了便攜單元可以有效工作的覆蓋區(qū)域。接近移動(dòng)中繼單元、但處于信道能夠直接到達(dá)基站的區(qū)域之外的區(qū)域的便攜單元可以通過移動(dòng)中繼單元經(jīng)由經(jīng)中繼的傳輸與基站通信。
移動(dòng)中繼單元典型地與移動(dòng)無線單元合并在一起，因此典型的車載移動(dòng)中繼單元允許車輛內(nèi)的用戶直接與基站通信，同時(shí)還中繼來自位于附近的便攜單元的通信。為了本討論的目的，在下面，術(shù)語“移動(dòng)中繼單元”應(yīng)當(dāng)指的是具有移動(dòng)無線通信能力的移動(dòng)車輛中繼單元。與2000年10月25日一起提交的申請(qǐng)No.09/696930還描述了在無線通信系統(tǒng)內(nèi)工作的移動(dòng)中繼單元，這里援引其內(nèi)容。
使用移動(dòng)中繼單元的系統(tǒng)中存在的一個(gè)問題是，需要便攜單元和移動(dòng)中繼單元在公共頻率或信道上通信。通常，移動(dòng)中繼單元和便攜單元都將擁有中繼器信道的列表，但沒有建立任何關(guān)于在哪個(gè)中繼器信道上工作的優(yōu)先級(jí)。此外，由于移動(dòng)中繼單元本質(zhì)上是移動(dòng)的，因此可能(實(shí)際上很可能)多于一個(gè)移動(dòng)中繼單元會(huì)位于便攜單元的傳輸范圍之內(nèi)。由于相互靠近、工作在同一信道上的多個(gè)移動(dòng)中繼單元可能會(huì)相互干擾，并且由于中繼器信道是必須在多個(gè)移動(dòng)中繼器和它們相關(guān)的便攜單元之間共享的稀缺資源，因此最好以防止干擾和有效利用中繼器信道的方式分配中繼器信道。此外，便攜單元最好與根據(jù)某些有用標(biāo)準(zhǔn)提供最好的服務(wù)的移動(dòng)中繼單元通信。
此外，由于移動(dòng)中繼單元可能無人照管，而便攜單元的用戶可能完全忙于他的主要任務(wù)，因此移動(dòng)中繼單元和便攜單元最好自動(dòng)建立通信，而不需要任何用戶輸入。
因此，最好有這樣一種手段，它使得便攜單元自動(dòng)與多個(gè)通信中繼單元之一建立通信，并且在該過程中標(biāo)識(shí)工作的信道，防止其他鄰近的移動(dòng)中繼單元工作在同一信道上，同時(shí)還為便攜單元提供最好的服務(wù)，并且有效利用可用的信道資源。本發(fā)明尤其滿足這些需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供從用來在同一無線通信系統(tǒng)中工作的便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間通信的多個(gè)預(yù)定信道中確定開放信道或可用信道的方法。在選擇了可用信道之后，在所選的信道上建立便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間的通信，并且在該區(qū)域中工作的所有其他便攜單元和移動(dòng)中繼單元都能夠確定所選的信道為現(xiàn)用(active)。
能夠工作在選擇的多個(gè)信道上并且不與便攜設(shè)備通信(即，“非現(xiàn)用”(inactive))的移動(dòng)中繼單元從選擇的多個(gè)信道中隨機(jī)選擇一個(gè)信道。工作在與基站直接通信的范圍之外的便攜單元首先在多個(gè)信道中搜索當(dāng)前與另一便攜單元通信(即，“現(xiàn)用”)的移動(dòng)中繼單元。如果找到能夠提供夠用服務(wù)的現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元，則便攜單元與它連接。這樣，監(jiān)視同一信道的任何其他移動(dòng)中繼單元認(rèn)識(shí)到信道目前忙，并且隨機(jī)地切換到另一信道。
然后，不能夠定位合適的現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的便攜單元將通過查詢不包含現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的信道來搜索非現(xiàn)用的移動(dòng)中繼單元。監(jiān)視被查詢信道的非現(xiàn)用的移動(dòng)中繼單元將響應(yīng)該查詢。便攜單元將從接收到的對(duì)查詢的響應(yīng)中選擇一個(gè)移動(dòng)中繼單元，并且請(qǐng)求連接。監(jiān)視該信道的其他移動(dòng)中繼單元將檢測(cè)在便攜單元和該移動(dòng)中繼單元之間的通信，并且切換到另一信道來監(jiān)視。這防止了其他移動(dòng)中繼單元嘗試在同一信道上工作，而這可能會(huì)引起干擾。
此外，在接收到來自便攜單元的請(qǐng)求后，該移動(dòng)中繼單元驗(yàn)證便攜單元的合法性。即，移動(dòng)中繼單元檢查分配給該便攜設(shè)備的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)，以確定發(fā)送請(qǐng)求的便攜設(shè)備是否為通信系統(tǒng)的一部分。這確保了通信只在通信系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)授權(quán)的單元之間進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的信道標(biāo)識(shí)和分配方法允許便攜單元使用移動(dòng)中繼單元作為便攜基站，從而擴(kuò)展了系統(tǒng)的覆蓋，同時(shí)消除了以前在該通信期間出現(xiàn)的干擾。此外，移動(dòng)中繼單元不限于單個(gè)信道與便攜單元通信，而是可以使用多個(gè)預(yù)定信道。這擴(kuò)展了能夠在同一地理區(qū)域中在系統(tǒng)上同時(shí)工作的單元數(shù)量。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法使得當(dāng)現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元可用時(shí)選擇，從而有效利用了有限的信道資源。


圖1是圖解處于非現(xiàn)用模式的移動(dòng)中繼單元執(zhí)行的步驟的流程圖。
圖2是圖解處于現(xiàn)用模式的移動(dòng)中繼單元執(zhí)行的步驟的流程圖。
圖3是圖解在現(xiàn)用掃描期間由便攜單元執(zhí)行的步驟的流程圖。
圖4是圖解在非現(xiàn)用掃描期間由便攜單元執(zhí)行的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供從用來在同一無線通信系統(tǒng)中工作的便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間通信的多個(gè)預(yù)定信道中確定開放信道或可用信道的方法。該裝置和方法涉及移動(dòng)中繼單元和便攜單元。因此，這里將對(duì)于每個(gè)單元描述本發(fā)明。
沒有與便攜單元通信的移動(dòng)中繼單元稱為非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元。圖1圖解處于非現(xiàn)用狀態(tài)的移動(dòng)中繼單元執(zhí)行的步驟。參照?qǐng)D1，處于非現(xiàn)用狀態(tài)的移動(dòng)中繼單元駐留在暫停(dwell)模式或監(jiān)視狀態(tài)(步驟101)。在這種狀態(tài)下，非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元依次監(jiān)視能夠與一個(gè)或多個(gè)便攜單元通信的預(yù)定的多個(gè)信道。監(jiān)視包括選擇特定信道、并且執(zhí)行檢查以確定移動(dòng)中繼單元是否接收到任何消息(步驟103)。如果沒有接收到消息，則移動(dòng)中繼單元執(zhí)行干擾測(cè)試來確定所選信道是否正在使用(步驟105)。干擾測(cè)試是用于確定所選信道是否正在使用的檢測(cè)(盡管沒有接收到可識(shí)別的消息)。例如，如果接收到部分消息，或者存在類似于消息的噪聲，則盡管沒有接收到完整的可識(shí)別的消息，該單元仍可以確定另一移動(dòng)中繼單元正在該信道上工作。在這種情況下，移動(dòng)中繼單元將該信道標(biāo)記為現(xiàn)用(步驟107)，并且從多個(gè)預(yù)定信道中隨機(jī)選擇另一信道，繼續(xù)監(jiān)視過程(步驟101)。
如果在信道上沒有檢測(cè)到傳輸，則移動(dòng)中繼單元繼續(xù)監(jiān)視該信道直到經(jīng)過了預(yù)定監(jiān)視時(shí)間為止，此時(shí)移動(dòng)中繼單元隨機(jī)選擇另一信道并重復(fù)監(jiān)視過程。
如果在檢查消息(103)期間接收到消息，則移動(dòng)中繼單元必須評(píng)估該消息以確定消息類型。移動(dòng)中繼單元確定所接收到的消息是否是非現(xiàn)用查詢消息(步驟109)。非現(xiàn)用查詢消息是由便攜單元發(fā)送的消息，便攜單元由此請(qǐng)求任何可用的非現(xiàn)用狀態(tài)的移動(dòng)中繼單元響應(yīng)。如果消息被確定為非現(xiàn)用查詢，則由移動(dòng)中繼單元發(fā)送查詢響應(yīng)(步驟111)。查詢響應(yīng)將該移動(dòng)中繼單元標(biāo)識(shí)為可用的非現(xiàn)用單元。移動(dòng)中繼單元發(fā)送其EID以供便攜單元在連接過程中使用。移動(dòng)中繼單元還發(fā)送服務(wù)等級(jí)(LoS)指示符給便攜無線通信設(shè)備。LoS表示由便攜無線通信設(shè)備發(fā)起的話音呼叫的優(yōu)先級(jí)。如果由多于一個(gè)便攜單元或者由便攜單元和移動(dòng)中繼單元發(fā)起并發(fā)話音呼叫，則具有像由LoS指示的最高優(yōu)先級(jí)的話音呼叫將被發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)中繼單元還發(fā)送便攜單元的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)(UID)與存儲(chǔ)在移動(dòng)單元屏蔽(mask)信息中的許可屏蔽進(jìn)行比較的結(jié)果，稱為匹配信息。此外，發(fā)送已經(jīng)連接到該移動(dòng)中繼單元的客戶數(shù)量。匹配信息用于確定便攜無線通信設(shè)備是否被授權(quán)使用該特定移動(dòng)中繼單元進(jìn)行通信。例如，最好將警員之間的傳輸與消防隊(duì)員之間的傳輸分開。這可以通過為各個(gè)移動(dòng)中繼單元分配不同的許可屏蔽來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于連接的客戶數(shù)量的信息被便攜單元用來確定哪個(gè)移動(dòng)中繼單元能夠提供最好的服務(wù)。優(yōu)先選擇連接有較少便攜單元的移動(dòng)中繼單元，因?yàn)樗斜銛y單元必須共享移動(dòng)中繼單元有限的資源量或容量。
在發(fā)送查詢響應(yīng)消息來通知便攜單元存在移動(dòng)中繼單元之后，移動(dòng)中繼單元返回監(jiān)視狀態(tài)(步驟101)，并且等待隨后來自便攜單元的通信。
如果接收到的消息不是非現(xiàn)用查詢(步驟109)，則執(zhí)行檢查來確定該消息是否是連接到移動(dòng)中繼單元的請(qǐng)求(步驟113)。如果接收到的消息不是非現(xiàn)用查詢或來自便攜單元的連接請(qǐng)求，則移動(dòng)中繼單元進(jìn)一步檢查以確定該請(qǐng)求是否是請(qǐng)求現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的查詢(步驟106)。如果接收到的消息不屬于這些類型中的任一種，則它表示已經(jīng)建立了通信的便攜單元和另一移動(dòng)中繼單元之間的傳輸。因此，該移動(dòng)中繼單元將特定信道指定為現(xiàn)用，隨機(jī)選擇另一信道(步驟107)，并且重新開始監(jiān)視過程(步驟101)。
如果接收到的消息是請(qǐng)求現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的查詢(步驟106)，則該移動(dòng)中繼單元忽略該請(qǐng)求，并且繼續(xù)監(jiān)視信道(步驟101)，這是因?yàn)樗幱诜乾F(xiàn)用狀態(tài)。
如果接收到的消息是連接到移動(dòng)中繼單元的請(qǐng)求，則移動(dòng)中繼單元需要確定該請(qǐng)求是指向它還是另一移動(dòng)中繼單元。由便攜單元發(fā)送的連接請(qǐng)求將包含其嘗試連接的移動(dòng)中繼單元的設(shè)備標(biāo)識(shí)號(hào)(EID)。一旦確定該消息是連接請(qǐng)求，移動(dòng)中繼單元就檢查在請(qǐng)求中發(fā)送的EID號(hào)是否匹配該特定移動(dòng)中繼單元的EID號(hào)(步驟115)。換句話說，執(zhí)行檢查來確定便攜單元是否嘗試連接到該特定移動(dòng)中繼單元。如果EID號(hào)不匹配(即，便攜單元嘗試連接到另一移動(dòng)中繼單元)，則移動(dòng)設(shè)備認(rèn)識(shí)到它所駐留的信道正在由另一移動(dòng)中繼單元使用。因此，將信道標(biāo)記為現(xiàn)用(步驟117)，并且移動(dòng)中繼單元隨機(jī)選擇另一可用信道并返回到監(jiān)視狀態(tài)(步驟101)。
如果連接請(qǐng)求中的EID號(hào)匹配移動(dòng)中繼單元的EID號(hào)，則移動(dòng)中繼單元認(rèn)識(shí)到便攜單元正嘗試連接到它。在允許連接之前，移動(dòng)中繼單元按照許可屏蔽檢查便攜單元的UID，以及已經(jīng)連接的便攜單元數(shù)量。便攜單元的UID包含在連接請(qǐng)求中，用于確定是否允許便攜單元接入系統(tǒng)(步驟119)。如果便攜單元不是合法設(shè)備(即，它不具有系統(tǒng)的接入權(quán))，則發(fā)送連接響應(yīng)來通知便攜單元該接入被拒絕(步驟121)。移動(dòng)單元由于仍處于非現(xiàn)用狀態(tài)，因而繼續(xù)監(jiān)視信道(步驟101)。
如果便攜單元是合法用戶，則建立便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間的連接。通過從移動(dòng)中繼單元向便攜單元發(fā)送連接響應(yīng)來通知便攜單元成功聯(lián)系，建立連接(步驟123)。移動(dòng)中繼單元將便攜單元加入它的客戶列表，該列表是與該移動(dòng)中繼單元進(jìn)行現(xiàn)用通信的便攜單元的登記表。移動(dòng)中繼單元還保持正在與它現(xiàn)用通信的每個(gè)便攜單元相關(guān)的計(jì)時(shí)器。該計(jì)時(shí)器稱為客戶到期計(jì)時(shí)器。如果在進(jìn)行連接后在一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有從特定便攜單元接收到通信，則該特定便攜單元將被從客戶列表中移除。
一旦建立了與便攜單元的通信后，移動(dòng)中繼單元從非現(xiàn)用狀態(tài)切換到現(xiàn)用狀態(tài)(步驟125)。圖2是圖解工作在現(xiàn)用狀態(tài)中的移動(dòng)中繼單元的信道激活過程的步驟。參照?qǐng)D2，現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元監(jiān)視它變?yōu)楝F(xiàn)用的信道(步驟201)，等待接收消息(步驟203)。如果在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)沒有接收到消息，則移動(dòng)中繼單元檢查任何連接上的便攜單元的客戶到期計(jì)時(shí)器是否期滿(步驟205)。如果與任何連接上的便攜設(shè)備相關(guān)聯(lián)的計(jì)時(shí)器沒有期滿，則移動(dòng)中繼單元返回監(jiān)視狀態(tài)，由此它監(jiān)視現(xiàn)用信道(步驟201)。如果特定的連接的便攜單元的客戶到期計(jì)時(shí)器期滿，則將該便攜單元從客戶列表中移除(步驟207)。如果移除的便攜單元是僅有的、與移動(dòng)中繼單元通信的便攜單元，則在將其移除后客戶列表將變空(步驟209)。當(dāng)移動(dòng)中繼單元不再與便攜單元通信(即，客戶列表為空)時(shí)，移動(dòng)中繼單元返回非現(xiàn)用模式(步驟211)，并且如上所述那樣用作處于非現(xiàn)用模式的移動(dòng)中繼單元。
如果客戶列表未空(即，存在仍然與移動(dòng)中繼單元通信的其他便攜單元)，則移動(dòng)中繼單元繼續(xù)為了消息監(jiān)視現(xiàn)用信道(步驟201)。當(dāng)接收到消息時(shí)，移動(dòng)中繼單元檢查以確定它是現(xiàn)用查詢還是非現(xiàn)用查詢(步驟207)。如果它屬于這些消息類型之一，則移動(dòng)中繼單元向便攜單元返回標(biāo)識(shí)自身的查詢響應(yīng)消息(步驟213)，并且等待進(jìn)一步的消息。
如果接收到的消息不是現(xiàn)用查詢或非現(xiàn)用查詢，則檢查它是否是連接請(qǐng)求(步驟215)。如果接收到的消息是連接請(qǐng)求，則便攜單元嘗試連接到現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元。該移動(dòng)中繼單元檢查該請(qǐng)求是否包含其EID號(hào)，指示該便攜單元正嘗試連接到它而不是另一移動(dòng)中繼單元(步驟217)。如果便攜單元正嘗試連接到該特定移動(dòng)中繼單元，則移動(dòng)中繼單元還通過按照允許屏蔽評(píng)估其UID來確定該便攜單元是否是合法單元(步驟219)。還執(zhí)行所連接的便攜單元數(shù)量的檢查。如果它是合法單元，并且所連接的單元數(shù)量沒有達(dá)到最大允許等級(jí)，則允許連接。移動(dòng)中繼單元將便攜單元加到它的客戶列表中，將該單元的客戶到期計(jì)時(shí)器復(fù)位到0，并且向便攜單元發(fā)送連接響應(yīng)(步驟221)。如果它不是合法單元，則移動(dòng)中繼單元通知便攜單元連接被拒絕(步驟223)，并且返回現(xiàn)用模式(步驟201)。
如果接收到消息不是現(xiàn)用查詢、非現(xiàn)用查詢或連接請(qǐng)求，則移動(dòng)中繼單元檢查它是否是斷開或終止通信信道授權(quán)的請(qǐng)求(步驟225)。如果便攜單元請(qǐng)求斷開，則移動(dòng)中繼單元將其從客戶列表中移除(步驟207)。任何時(shí)候移除客戶，移動(dòng)中繼單元都檢查客戶列表是否為空(步驟209)以確定它應(yīng)當(dāng)返回現(xiàn)用模式還是非現(xiàn)用模式。
如果接收到的消息是指向該移動(dòng)中繼單元的，但卻不是上面討論的消息類型(現(xiàn)用查詢、非現(xiàn)用查詢、連接請(qǐng)求、斷開請(qǐng)求)之一，則它不是用于信道授權(quán)的消息。它可能是在完成授權(quán)后發(fā)送的通信消息。這樣，移動(dòng)中繼單元通過將它中繼到基站、或者通過將它發(fā)送給其他便攜單元來處理它。每次處理來自便攜單元的消息時(shí)，就是它仍然與移動(dòng)中繼單元通信的指示。因此，用于監(jiān)視便攜設(shè)備已經(jīng)成為非現(xiàn)用多久的客戶到期計(jì)時(shí)器被復(fù)位(步驟227)。
系統(tǒng)上的便攜單元與移動(dòng)中繼單元同時(shí)工作，來實(shí)現(xiàn)信道授權(quán)和連接。便攜單元可以被編程來以至少三種最優(yōu)的方式搜索適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)中繼單元，這里稱為“最佳服務(wù)者”模式、“良好服務(wù)者”模式和“夠用服務(wù)者”模式。在“最佳服務(wù)者”模式中，便攜單元在選擇信道之前掃描現(xiàn)用和非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的所有信道。特別地，便攜單元掃描所有信道，并且一旦檢測(cè)到所有可用信道后，就選擇具有最佳質(zhì)量參數(shù)的移動(dòng)中繼單元(即，可以與之實(shí)現(xiàn)最佳通信)。在“良好服務(wù)者”模式中，便攜單元只掃描現(xiàn)用單元的所有信道，并且選擇可用的最高質(zhì)量的現(xiàn)用單元?！傲己梅?wù)者”模式通過允許便攜單元與在已經(jīng)使用的信道上的現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元進(jìn)行通信，而不是必須激活另一信道上的非現(xiàn)用單元，從而提供對(duì)資源的有效利用。只有當(dāng)沒有可用的現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元時(shí)，便攜單元才搜索可用的非現(xiàn)用單元，非現(xiàn)用單元將變?yōu)楝F(xiàn)用以便于便攜單元和基站或其他便攜單元之間的通信?！皦蛴梅?wù)者”模式掃描信道，僅僅到找到合適的信道為止，然后馬上嘗試連接到該合適的信道，而不掃描其余信道。
圖3是圖解便攜單元在進(jìn)行掃描移動(dòng)中繼單元時(shí)執(zhí)行的步驟的流程圖。便攜單元在所選的信道上發(fā)出查詢消息，請(qǐng)求任何現(xiàn)用單元響應(yīng)(步驟301)。便攜單元然后在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)等待來自任何現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的響應(yīng)(步驟305)。如果在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)沒有接收到響應(yīng)，則便攜設(shè)備檢查是否存在搜索現(xiàn)用設(shè)備的另外信道(步驟307)。如果存在另外信道，則便攜單元前進(jìn)到下一信道(步驟309)，并且重復(fù)該過程。
如果接收到指示存在現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的響應(yīng)，則在便攜單元上維護(hù)的信道列表上將該信道標(biāo)記為包含現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元(步驟311)。來自移動(dòng)中繼單元的查詢響應(yīng)包含確定該移動(dòng)中繼單元可以實(shí)現(xiàn)的連接質(zhì)量所必需的信息。關(guān)于OpenSky系統(tǒng)的這種信息的例子包括諸如接收信號(hào)強(qiáng)度指示符(RSSI)、控制塊符號(hào)出錯(cuò)率(CBSER)、服務(wù)等級(jí)和已經(jīng)連接的便攜單元數(shù)量之類的參數(shù)。其他實(shí)施例可以使用信號(hào)質(zhì)量的其他指示符。
圖3使用從方框311出來的兩條可選路徑圖解在“良好服務(wù)者”模式和“夠用服務(wù)者”模式中、在每個(gè)信道上執(zhí)行的步驟?！皦蛴梅?wù)者”模式的路徑使用虛線示出。除了下面一點(diǎn)以外，“最佳服務(wù)者”模式中的流程與“良好服務(wù)者”模式所示的相同“最佳服務(wù)者”模式在選擇隨后信道之前，在每個(gè)信道上執(zhí)行在圖3和圖4這兩者中“良好服務(wù)者”模式所示的步驟(對(duì)非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元掃描)，而不是在執(zhí)行圖4的任何步驟之前在每個(gè)信道上執(zhí)行圖3的所有步驟。
再次參照?qǐng)D3，如果便攜單元工作在“最佳服務(wù)者”或“良好服務(wù)者”模式中，則所選信道的質(zhì)量信息被存儲(chǔ)在便攜單元上的存儲(chǔ)器中(步驟313)。便攜單元然后將繼續(xù)等待來自任何其他移動(dòng)中繼單元的另外響應(yīng)(步驟305)。如果沒有接收到進(jìn)一步的響應(yīng)，則便攜單元將檢查是否到達(dá)了可用信道的列表的結(jié)尾(步驟307)，如果沒有，對(duì)能夠工作的所有信道重復(fù)該處理來確定可用的現(xiàn)用服務(wù)者的最佳質(zhì)量(步驟317)。在“最佳服務(wù)者”模式中，便攜單元在選擇工作的信道之前還將掃描非現(xiàn)用服務(wù)者的所有可用信道，這將在下面結(jié)合圖4討論。在“夠用服務(wù)者”模式中，便攜單元評(píng)估從現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元接收到的每個(gè)響應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)(步驟312)。便攜單元將嘗試與具有看起來夠用通信需要的質(zhì)量參數(shù)的第一信道上的移動(dòng)中繼單元通信?！白罴逊?wù)者”模式的優(yōu)點(diǎn)在于允許選擇最佳質(zhì)量的信道，但缺點(diǎn)在于需要在所有信道上大量傳輸來執(zhí)行搜索?！傲己梅?wù)者”模式需要較少的傳輸，從而節(jié)省了信道資源，但仍然要求在所有信道上查詢。在系統(tǒng)上具有有限可用的信道和/或大量單元的區(qū)域，可以通過在“夠用服務(wù)者”模式中工作來節(jié)省信道資源，該模式用較少的查詢來選擇信道，并且將導(dǎo)致在任何給定時(shí)間上激活的移動(dòng)中繼單元較少。
在優(yōu)選實(shí)施例中，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)來進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。所有質(zhì)量參數(shù)被分配特定的值，并且對(duì)參數(shù)執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算來生成質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如果質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于最小預(yù)定閾值，則認(rèn)為移動(dòng)中繼單元對(duì)連接是夠用的，并且將其選為“夠用服務(wù)者”模式。在“最佳服務(wù)者”或“良好服務(wù)者”模式中，比較所有查詢的信道的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且選擇具有最高分?jǐn)?shù)的信道(假定它滿足最小預(yù)定質(zhì)量閾值)。
一旦使用“最佳服務(wù)者”、“良好服務(wù)者”或“夠用服務(wù)者”方法選擇了信道，便攜單元就在所選信道上向移動(dòng)中繼單元發(fā)送連接請(qǐng)求(步驟319)。連接請(qǐng)求包含移動(dòng)中繼單元的唯一標(biāo)識(shí)符，該標(biāo)識(shí)符曾包含在對(duì)便攜單元的查詢響應(yīng)中。這樣，在所選信道上的所選移動(dòng)中繼單元將響應(yīng)連接請(qǐng)求，并且在該同一信道上監(jiān)視非現(xiàn)用的任何其他移動(dòng)中繼單元將該信道標(biāo)識(shí)為現(xiàn)用，并且轉(zhuǎn)移到另一隨機(jī)選擇的信道上。便攜單元然后在預(yù)定量的時(shí)間內(nèi)等待響應(yīng)(步驟323)。如果從移動(dòng)中繼單元接收到肯定的響應(yīng)(步驟325)，則進(jìn)行連接并且可以發(fā)生通信。如果沒有接收到響應(yīng)或者接入被移動(dòng)中繼單元拒絕，則工作在“最佳服務(wù)者”或“良好服務(wù)者”模式中的便攜單元檢查是否有另一現(xiàn)用單元響應(yīng)其初始查詢(步驟315)，如果有的話，轉(zhuǎn)移到下一最佳質(zhì)量信道(步驟317)并且重復(fù)該過程。工作在“夠用服務(wù)者”模式中的便攜單元繼續(xù)查詢其余信道(步驟307)。如果沒有其他現(xiàn)用信道可用，則便攜單元如下面所述并且圖4所示那樣，搜索非現(xiàn)用單元。
搜索非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元的過程與搜索現(xiàn)用單元的過程類似，除了可以在同一信道上找到多個(gè)非現(xiàn)用移動(dòng)單元之外。圖4示出非現(xiàn)用掃描過程的流程圖。參照?qǐng)D4，便攜單元發(fā)送搜索可用非現(xiàn)用單元的查詢(步驟401)。便攜單元然后在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)等待響應(yīng)(步驟405)。如果沒有接收到響應(yīng)，則便攜單元檢查是否還有尚未查詢的額外信道(步驟407)，如果有的話，前進(jìn)到下一信道(步驟409)并重復(fù)該過程。
如果在便攜單元處于“良好服務(wù)者”模式期間接收到一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)，則信道被標(biāo)記為現(xiàn)用，即，其上有工作的移動(dòng)中繼單元(步驟411)，并且將質(zhì)量參數(shù)連同移動(dòng)中繼單元提供的唯一標(biāo)識(shí)符一起存儲(chǔ)(步驟413)，這與現(xiàn)用掃描期間使用的過程類似。然后重復(fù)該過程直到查詢到所有可用的信道為止。在“夠用服務(wù)者”模式中，評(píng)估質(zhì)量參數(shù)是否夠用(步驟412)，并且便攜單元將嘗試在具有足夠通信需要的質(zhì)量參數(shù)的第一信道上與移動(dòng)中繼單元通信，而不查詢?nèi)魏瘟硗獾男诺馈?br> 一旦使用“最佳服務(wù)者”、“良好服務(wù)者”或“夠用服務(wù)者”方法選擇了信道，便攜單元就在所選信道上向移動(dòng)中繼單元發(fā)送連接請(qǐng)求(步驟419)。便攜單元然后在預(yù)定量的時(shí)間內(nèi)等待響應(yīng)(步驟423)。如果從移動(dòng)中繼單元接收到肯定的響應(yīng)(步驟425)，則進(jìn)行連接并且可以發(fā)生通信。如果沒有接收到響應(yīng)或者接入被移動(dòng)中繼單元拒絕，則工作在“最佳服務(wù)者”或“良好服務(wù)者”模式中的便攜單元檢查是否有另一非現(xiàn)用單元響應(yīng)其初始查詢(步驟415)，如果有的話，轉(zhuǎn)移到下一最佳質(zhì)量信道(步驟417)并且重復(fù)該過程。工作在“夠用服務(wù)者”模式中的便攜單元繼續(xù)查詢其余信道(步驟407)。
如果沒有現(xiàn)用和非現(xiàn)用信道可用，則便攜單元在網(wǎng)絡(luò)中掃描可用的基站，如果未能找到基站，則它將重新開始掃描移動(dòng)中繼單元(步驟429)。如果可行的話，便攜單元將總是優(yōu)先直接連接到基站。
使用根據(jù)本發(fā)明的、從用來在同一無線通信系統(tǒng)中工作的便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間通信的多個(gè)預(yù)定信道中確定開放信道或可用信道的方法，提供在便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間建立通信的有效手段，從而改善了對(duì)那些在遠(yuǎn)離固定基站區(qū)域中使用便攜單元的人可用的通信質(zhì)量。它允許在具有夠用質(zhì)量參數(shù)的信道上進(jìn)行連接，從而創(chuàng)建足以滿足要求的通信，同時(shí)節(jié)省有限的信道資源。
應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的描述是說明性而非限制性的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明宗旨的前提下進(jìn)行顯而易見的修改。因此，本說明書意圖涵蓋這些可包含在權(quán)利要求書限定的本發(fā)明宗旨和范圍內(nèi)的替代、修改和等效物。
權(quán)利要求
1.一種在包括至少一個(gè)基站、至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元和至少一個(gè)便攜單元的無線通信系統(tǒng)內(nèi)的通信方法，包括步驟1)由所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元監(jiān)視至少一個(gè)傳輸信道；2)將來自所述至少一個(gè)便攜單元的接入請(qǐng)求在所述至少一個(gè)傳輸信道中的一個(gè)上發(fā)送給所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元；3)確定所述至少一個(gè)傳輸信道中的所述一個(gè)是否可用于所述至少一個(gè)便攜單元和所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元之間的通信；4)在所述至少一個(gè)傳輸信道中的所述一個(gè)上建立便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間的通信；和5)將所述至少一個(gè)傳輸信道中的所述一個(gè)標(biāo)識(shí)為現(xiàn)用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳輸信道包括多個(gè)傳輸信道，并且步驟1)還包括步驟1.1)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)監(jiān)視預(yù)定信道列表中的一個(gè)；和1.2)在經(jīng)過了所述預(yù)定時(shí)間段之后，從所述信道列表中選擇另一信道。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在步驟1.2)中執(zhí)行的信道選擇是隨機(jī)的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳輸信道包括多個(gè)傳輸信道，并且步驟2)還包括步驟2.1)從所述多個(gè)傳輸信道中選擇一個(gè)信道；2.2)在所述所選信道上向現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元發(fā)送請(qǐng)求；2.3)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)為了響應(yīng)而監(jiān)視所述所選信道；2.4)如果在經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間段之后沒有接收到響應(yīng)，則從所述信道列表中選擇另一信道；和2.5)如果在所述所選信道上接收到來自移動(dòng)中繼單元的響應(yīng)，則向所述移動(dòng)中繼單元發(fā)送連接請(qǐng)求。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟2.5)還包括步驟2.5.1)將所述所選信道標(biāo)記為現(xiàn)用；2.5.2)存儲(chǔ)與所述所選信道相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)；2.5.3)對(duì)預(yù)定信道列表上所有其余的信道重復(fù)步驟2.1)、2.2)和2.3)。2.5.4)選擇具有最高質(zhì)量參數(shù)的信道；和2.5.5)向所述具有最高質(zhì)量參數(shù)的信道發(fā)送連接請(qǐng)求。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳輸信道包括多個(gè)傳輸信道，并且步驟2)還包括步驟2.6)從所述多個(gè)傳輸信道中選擇一個(gè)信道；2.7)在所述所選信道上向非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元發(fā)送請(qǐng)求；2.8)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)為了響應(yīng)而監(jiān)視所述所選信道；2.9)如果在經(jīng)過所述預(yù)定時(shí)間段之后沒有接收到響應(yīng)，則從所述信道列表中選擇另一信道；和2.10)如果在所述所選信道上接收到來自移動(dòng)中繼單元的響應(yīng)，則向所述移動(dòng)中繼單元發(fā)送連接請(qǐng)求。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，步驟2.10)還包括步驟2.10.1)將所述所選信道標(biāo)記為包含非現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元；2.10.2)存儲(chǔ)與所述所選信道相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)；2.10.3)對(duì)預(yù)定信道列表上所有其余的信道重復(fù)步驟2.6)、2.7)、2.8)和2.9)。2.10.4)選擇具有最高質(zhì)量參數(shù)的信道；和2.10.5)向所述具有最高質(zhì)量參數(shù)的信道發(fā)送連接請(qǐng)求。
8.一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個(gè)基站；至少一個(gè)便攜單元；和至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元，所述移動(dòng)中繼單元能夠與所述基站和至少一個(gè)便攜單元通信；其中，所述便攜單元通過查詢預(yù)定信道列表并且根據(jù)對(duì)所述查詢的響應(yīng)選擇所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元之一，連接到所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元之一。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述便攜單元通過下述操作連接到所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元從所述預(yù)定信道列表中選擇一個(gè)信道；在所述所選信道上向所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元發(fā)送請(qǐng)求；為了來自所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元的響應(yīng)等待預(yù)定的一段時(shí)間；和在接收到至少一個(gè)響應(yīng)之后，向所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元之一發(fā)送連接請(qǐng)求。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)響應(yīng)包括多個(gè)響應(yīng)，每個(gè)包含與發(fā)起所述響應(yīng)的所述移動(dòng)中繼單元相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)，并且所述便攜單元存儲(chǔ)所述質(zhì)量參數(shù)并向所述與最高質(zhì)量參數(shù)相關(guān)的移動(dòng)單元發(fā)送所述連接請(qǐng)求。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述響應(yīng)包括質(zhì)量參數(shù)，并且所述便攜單元向具有高于預(yù)定閾值的質(zhì)量參數(shù)的第一響應(yīng)移動(dòng)中繼單元發(fā)送所述連接請(qǐng)求。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元包括多個(gè)現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元包括處于現(xiàn)用或非現(xiàn)用狀態(tài)的多個(gè)移動(dòng)中繼單元。
14.一種在包括至少一個(gè)便攜單元的無線通信系統(tǒng)上工作的移動(dòng)中繼單元，其中所述移動(dòng)中繼單元響應(yīng)于由所述至少一個(gè)便攜單元發(fā)送的、在預(yù)定信道列表上的查詢，連接到所述至少一個(gè)便攜單元。
15.如權(quán)利要求14所述的移動(dòng)中繼單元，其中，所述移動(dòng)中繼單元通過下述操作連接到所述至少一個(gè)便攜單元從所述預(yù)定信道列表中監(jiān)視一個(gè)信道；為了來自所述至少一個(gè)便攜單元的查詢等待預(yù)定的一段時(shí)間；和在接收到所述查詢之后，向所述至少一個(gè)便攜單元發(fā)送響應(yīng)。
16.如權(quán)利要求15所述的移動(dòng)中繼單元，其中，所述響應(yīng)包含與所述移動(dòng)中繼單元相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)。
17.一種在包括至少一個(gè)移動(dòng)單元的無線通信系統(tǒng)上工作的便攜單元，其中所述便攜單元通過在預(yù)定信道列表上查詢所述至少一個(gè)移動(dòng)單元并且根據(jù)對(duì)所述查詢的響應(yīng)選擇所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元之一，來連接到所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元之一。
18.如權(quán)利要求17所述的便攜單元，其中所述便攜單元從所述預(yù)定信道列表中選擇一個(gè)信道；在所述所選信道上向所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元發(fā)送請(qǐng)求；為了來自所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元的響應(yīng)等待預(yù)定的一段時(shí)間；和在接收到所述至少一個(gè)響應(yīng)之后，向所述至少一個(gè)移動(dòng)單元之一發(fā)送連接請(qǐng)求。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)響應(yīng)包括多個(gè)響應(yīng)，每個(gè)包含與發(fā)起所述響應(yīng)的所述移動(dòng)中繼單元相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)，并且所述便攜單元存儲(chǔ)所述質(zhì)量參數(shù)并向所述與最高質(zhì)量參數(shù)相關(guān)的移動(dòng)單元發(fā)送所述連接請(qǐng)求。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)響應(yīng)包括質(zhì)量參數(shù)，并且所述便攜單元向具有高于預(yù)定閾值的質(zhì)量參數(shù)的第一響應(yīng)移動(dòng)中繼單元發(fā)送所述連接請(qǐng)求。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元包括多個(gè)現(xiàn)用移動(dòng)中繼單元。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)移動(dòng)中繼單元包括處于現(xiàn)用或非現(xiàn)用狀態(tài)的多個(gè)移動(dòng)中繼單元。
全文摘要
一種從用來在同一無線通信系統(tǒng)中工作的便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間通信的多個(gè)預(yù)定信道中確定開放信道或可用信道的方法。在選擇了可用信道之后，在所選的信道上建立便攜單元和移動(dòng)中繼單元之間的通信，并且將所選的信道標(biāo)識(shí)為對(duì)在系統(tǒng)中工作的所有其他便攜單元和移動(dòng)中繼單元現(xiàn)用。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1820529SQ200480019598
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月8日
發(fā)明者羅伯特·A·戴維斯, 保羅·J·高德特, 托馬茲·K·科諾普卡, 戈蘭·澤卡諾維奇 申請(qǐng)人:M/A-Com公司