专利名称：无线电频率数据通信网络的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及蜂窝状通信网，用于经共用单个指配的信道或频率的无线电频率(“RF”)链路实现在大的地理区域上的数字通信。特别是，本发明涉及(1)便于分散某些上行链路网路消息控制功能和(2)减少或在一些情况下消除终端功率电平评价开销的方法和装置，典型地，这些开销由基站和网路控制器用于可靠地在使用前述的单个指配的频率或信道的RF链路上实现数字通信。
蜂窝状无线电话网已是熟知的，该网在预定的地理区域内提供通信业务，该区域被划分为区，该区有时称为“网孔”。每个网孔典型地包括多个基站和设置在每个基站的相关天线，用于发送和接收给定的基站和用户无线电之间的消息信号，用户无线电有时称为“终端”，蜂窝电话”，“无线电话”，“数据无线电”等等，设置在给定的网孔内或通过给定的网孔转移。
在给定网孔内的每个基站典型地通用的通信控制器(“GCC”)通信，该通信控制器的功能是一种集中控制机制，用于协调给定网孔内用户无线电和主计算机之间的通信，该主计算机经常连接到电话交换网或构成电话交换网的一部分。
商用中的这种系统的一个例子是先进的无线数字信息系统(“ARDIS”)，该系统由莫托罗拉公司和国际商业机器公司联合研制。在Freeburg的美国专利No.4550443和4850032以及许多其它技术刊物和专利中描述了这种系统的特殊例子。
在ARDIS中，在给定网孔中各种终端和在该网孔的基站之间的RF链路根据通信业务的需要而动态地建立且资源上升。
前述的许多技术刊物和专利提出了一个关于如何随机地尝试使用单个频率(在此还称为共用信道)支持多种同时的数字通信，该频率通常指配给一个预定的地理区域。这是一种例如在Mouly等人的美国专利No.4866788中的情况，该专利描述了用于控制消息重发的过程，该消息来自属于蜂窝系统的发送站。
由Mouly待人教导的过程是以识别为根据，使用共用信道必须重发请求消息的概率取决于(是)共用信道状态和由基站从发送的用户无线电接收的功率(的函数)。用户无线电发送的功率在基站被测量，并由基站来控制，以便影响在任何给定地点及时试图存取共用信道的业务量的数量。
Mouly等人的专利是如何评价由用户无线电发送的信号功率电平的一个例子，用户无线电可用于执行网路控制功能。Mouly等人的专利还例证了一个系统，在该系统中，功率电平评价开销是用在网路分级的基站级，以便实现在参考资料中描述的新颖的过程。
如何将功率电平评价开销用于支持在无线电通信网中使用的动态功率电平调整技术来实现网络控制功能，减少对使用的共同信道的“碰撞”等的其它例子在Schrock的美国专利No.4512033，Halpern的美国专利No.4613990，和前述Freeburg的美国专利No.4550433中叙述。
Schrock的专利描述了一般的双向通信中使用的电路，用存在于多个远程终端的每一个终端中的该电路，响应于外部产生的功率电平调整信号。外部产生的功率电平调整信号用于控制连接到主终端的多个远程终端。
Halpern的专利是现有技术的一个例子，它教导在网路级的固定基站级实现功率电平的测量，动态地控制无线电话发射机的功率。
Schrock的专利或者Halper的专利参考资料都不处理管理和/或降低“上行链路”消息业务量开销的问题，即，与从远程终端流向主计算机的消息业务量有关的开销，特别是在由单个终端发送的消息能产生多个上行链路消息的情况。这种现象随时出现在发送的终端是多个基站的两个或多个范围之内，典型地这些基站设置在给定网孔的位置之内。
Freeburg的美国专利No.4550443表示的系统能够处理前述的上行链路消息业务量;然而正如后面将要说明的，上行链路业务量消息花费的开销是相当大的，而且可能对上行链路消息的通过量有不利影响。
Freeburg的参考资料(美国专利No.4550443)描述了一个数据通信系统，该系统复盖一个分为多个网孔的地理区域，并且包括一个通用的通信控制器(GCC)，多个信道通信模块(CCMS，或基站)，一组发射机和接收机对，每一对给定的基站有关，和多个便携式终端。包含在还包含控制信号的信息包内的数据信号经无线电信道在GCC和便携式终端之间进行通信(数据信号在此还称为包的“数据部分”)。系当每个基站从便携式终端接收一个包时，每个基站进行信号强度测量。
在类似于上面引用的Freeburg参考资料中教导的系统中，GCC收集来自基站接收机的信号强度测量结果，而且由各个基站接收的所有信息包(甚至从给定的终端接收的复份消息)都传送到GCC。
然后GCC给每个输入计算调整信号的强度，并选择具有最大调整信号强度的输入，用于确定发送信息包的那个便携式无线电的位置。GCC发送与最强信号有关的包至主计算机，正如后面要说明的，在确定该包包含有效的数据之后。因此，GCC取提供最强信号的终端/基站对的标识(ID)注释。
每当GCC发送一个消息到便携式终端之后，与记录的终端/基站对ID有关的基站就是选择建立到终端的RF链路的基站。换句话说，当试图用“下行链路”通信(即从主机或GCC向终端)时，这样的一个基站是首先选择的，该基地站复盖的区域具有从目标便携式终端来的最后传输的最大的调整信号强度。
因为GCC能够同时地发送消息信号到使用无干扰基站发射机网孔的其它部分中的便携式无线电，类似于Freeburg所教导的系统，下行链路信息通过量大大地增加。
前面描述的Freeburg参考资料(美国专利No.4550443)是功率电平调整技术的一个例子，它影响基站发射机发送“范围”的大小。用于调整这些发射机功率电平的这个技术促进在给定网孔(在下行链路检测)内在任何一时间点与一个以上的终端进行通信的能力。
为了下行链路通信，虽然发射的范围大小可做到不重叠，但对于在具有多个基站的给定网孔内的上行链路通信仍有前述的集中开销的问题，即与网孔内接收由任何给定终端在任何时间点发射的信号的两个或多个天线有关。
因此，不仅是在网路分级的基站级需要设备来确定从终端接收的每个消息的信号强度，类似于Freeburg所描述的系统中的GCC还不得不花费开销来区别由单个终端产生的哪个接收包应传送到主计算机。这就意味着，在选择的包发送到主计算机之前，GCC必须确定哪一个接收的包产生最强的接收信号;记录基站(和发送的终端)的ID，该基站接收的信号提供一个最好通道指示，该通道用于返回到发送终端的下行链路通信;并确定从各基站接收的包的有效性。
为了确定接收包的有效性，在网络分级的基站级经常利用现有技术中普通技术人员熟知的循环冗余码校验技术。在进行前述的包有效性确定中，有效性指示，如同信号强度指示一样被放置在该包中，该包被传送到GCC，GCC必须再次花费开销。
应当注意，由基站接收并传送到GCC的最强信号可能包含不可靠的数据。在这种情况下，不希望传送最强的信号到主计算机。该GCC典型地将分离不可靠的数据，以利于较弱的接收信号，只要较弱信号包括一个包，该包通过，例如，CRC检验或用于证实网内适当数据转移而建立的一些其它有效性检验。
目前知道的所有无线电频率数据通信网都利用一个GCC或其等效物，以保证高质量消息传送到主计算机，并记录在从主机或GCC返回到特定终端发送信息中使用的下行链路控制信息。本技术领域普通技术人员已经明白，甚至由给定终端发送的单个消息导致GCC(1)必须翻译一组接收包的信号强度和(2)必须从该组的包中确定最高质量的信号，等等，当由给定终端发送许多消息和/或由在给定网孔内多个终端同时发送消息时，前述的GCC开销问题迅速变为复合的问题。
因此，希望分散和减少在翻译信号强度测量、控制上行链路通信和确定从多个基站接收的一组包的质量中GCC花费的开销量，该组的包相对于由给定终端的单个消息的传输。正如前面民指出的，在实际中，多个消息的多个复份都由设置在给定网孔内的基站输入到GCC，为此目的，能够分散和减少GCC开销的希望变得更为严重了。
在网路分级的基站级还希望减少或甚至消除功率电平(信号强度)测量设备。正如前面所指出的那样，这种设置目前用于获得可靠的上行链路通信的目的，而且使GCC能选择用于下行链路通信的合适的终端/基站对。
实际上，希望提供一种无线电频率数据通信网，包括根据信号强度确定在网路分级的终端级的最佳终端/基站对的方法和装置。这是特别正确的，因为正如本领域的普通技术人员所知道的，在网路分级中终端/基站链路的终端侧是“最弱”的链路。一些因素如终端经常在移动(基站通常是固定的);终端的电源典型地比基站使用的电源可靠性低，等等减轻了而有利于系统，在该系统中，终端获得它能建立的最好的TF链路。在这样的网路中，该终端选择的RF链路将是选择传输到GCC的链路，用于有效的下行链路通信，而不是从相反方向选择，即，在GCC级根据可能很快变为过时的参数。
因此，希望如果网中的每一个终端动态地选择一个目标基站并包括选择在每个发送包中的终端/基站对标识信息。这将能够使GCC容易地识别首先选择的基站，用于从主计算机(或GCC本身)向特定终端转发数据包，无需花费任何开销识别到终端的最佳通道。
而且，希望提供一种网和相关方法及装置，其工作保证仅由给定网孔中的一个基站发送仅仅单个有效包到GCC(作为上行链路传输)，甚至多个基站的每一个基站接收由给定终端发送的包。这将大大地减少GCC的开销，因为，从基站接收包时，GCC将只必须存储终端/基站ID，然后将简单地传送已经生效的包至主计算机。
因此，本发明的一般目的是提供一种无线电频率数据通信网，在该网中，(1)把上行链路网路控制功能从网路分级的GCC级分散出来;(2)减少和甚至消除在网路分级的GCC和基站两级进行功率调整(信号强度)确定和评价中花费的开销;和(3)当经过共用的RF通信信道(到基站的链路)和该GCC与主计算机交换信息时，单独的用户无线电动态地确定进行通信最希望的基站。
本发明的一个特殊目的是提供一种在无线电频率数据通信网中使用的方法和装置，该网路包括一个通用的通信控制器(一个“GCC”)或其等效物;由该GCC控制的给定网孔内的多个基站;和至少设置在该网孔或通过该肉孔的一个终端，其中，该方法和装置减少(或消除)翻译信号强度测量、控制上行链路通信和确定由多个基站接收的包组质量中花费的GCC的开销量，该包组涉及由给定的终端经共用通信信道的单个消息的上行链路传输。
此外，本发明的一个特殊目的是提供一种方法和装置，用于上面描述类型的无线电频率数据通信网中，以便减少或甚至在网路分级的基站级不需要功率电平(信号强度)测量设备。
再者，本发明的一个目的是提供一种无线电频率数据通信网，包括用于确定最佳终端/基站对的方法和装置，该终端/基站对用于在网路分级的终端级建立RF链路。
再进一步本发明的目的是提供一种无线电频率数据通信网，包括能够使网中的每个终端动态地选择目标基站并且包括选择的终端/基站对标识信息的方法和装置，该信息在由终端发送的每个包内。正如前面所指出的那样，这样的方法和装置能够使GCC容易地识别首先选择基站，用于从主计算机(或GCC本身)经下行链路向特定终端转发数据包，无需花费开销来识别到该终端的最佳通道。
本发明还有另一个目的是提供一种无线电频率数据通信网，并涉及方法和装置，当网路在上行链路通信中被占用时，其工作保证仅由给定网孔的基站中的仅仅一个基站发送单个有效包到GCC。
根据本发明的一个方面，提出一个新颖的无线电频率数据通信网，用于在通用的通信控制器(GCC)和设置在预定地理区域内的至少一个用户无线电之间交换数字信息包。该GCC可能是连接到至少一个主计算机(来自GCC的上行链路)，和连接到多个基站(来自GCC的下行链路)。按照后面详细说明的方式，在分散的基础上(相对于GCC是分散的)，该网路执行上行链路消息管理。减少或消除了网路的基站级的信号强度确定设备。
在用户无线电和GCC之间交换的每一个前述的包规定至少包括(1)数据部分;(2)终端(用户无线电)/基站对ID信号用来由给定用户无线电识别目标基站的信息发送的上行链路，和用来由给定基站识别目标用户无线电信息发送下行链路;和(3)经RF链路传输之后判断包括在包中的数据有效性的信息。
根据本发明的技术，可以修改无线电频率数据通信网来实现前面提出的目的，包括(a)在预定地理区域内至少一个用户无线电;(b)用于经单个RF信道与上述至少一个用户无线电通信的多个基站，该RF信道是上述预定地理区域内所有终端共用的;和(c)通用通信控制器(GCC)装置，连接到上述多个基站，用于经下行链路发送包到特定基站，该基站是由包含在每个包内的终端/基站对ID信号指示的，和用于接收由上述多个基站的任何一个基站经上行链路发送的包。
根据本发明的另一个方面，该GCC简单地记录每个包的终端/基站对ID，该包从网路的终端侧接收并且至少发送接收的每个包的数据部分到主计算机，无需翻译或确定包信号强度或数据有效性信息。
根据本发明的最佳实施例，在网路分级的基站级执行上行链路发送的包的有效性检验。该基站判定(在它们中间)一组复份包的哪一份包根据包中包含的终端/基站对ID发送到GCC(该包作为原始信源用于确定哪一个基站发送包到该GCC);如果原始指定的基站确定它已接收了无效的或要不然是不可靠的数据，则根据网中其它基站的那一个基站预定的优先级次序，试图发送有效包至GCC。
前述的技术解决仅由网路的多个基站的一个基站发送哪个包至GCC，它与经过到发送终端的RF链路由任何一个基站接收的信号强度无关。
参照详细的说明书和附图，下面将进一步说明，一种方法包括步骤a)配置基站在本地网(LAN)中;b)例如给原始(目标)基站(这里的“原始”是由终端/基站ID对信号指定的目标基站，该信号包含在上行链路发送的消息中)周围的基站指配不同的时延;和c)在上述多个基站的每个基站确定是否具有较小时延的任何基站已经发送(到GCC)经上行链路发送的一个包的复份是一种方法，该方法中GCC不必确定和/或翻译接收包的有效性和信号强度数据。
实际上，根据本发明的技术，在网路分级的基站级的信号强度测量(用于上行链路控制的目的)能全部地被消除，因为，根据规定，每个包的内容指定了终端/基站的选择路由。
根据本发明的另一个方面，用于上行链路通信的终端/基站对ID信号在网路分级的终端级被动态地确定。一旦确定了该对ID，并且而后由GCC记录，则记录的对ID可用于识别下行链路终端/基站路由的选择(例如，直至用户无线电移动出该基站的范围，用户无线电动态地确定另一个基站是与其它网交换信息等的更合适的通道。
本发明还设想用于确定在多个基站设有一个基站能经上行链路传送有效数据的情况下，何时发出重发请求至用户无线电的方法和装置;用于在网路分级的终端级选择终端/基站对的方法和装置;用于在网路分级的基站级确定一组复份包以哪一个传送到GCC的方法和装置;和达到前述目的其它方法和装置。
本发明的特征是支持分散的上行链路消息控制功能的一个无线电频率数据通信网和相关的方法和装置;在基站或GCC级不需要信号电平测量设置来管理(和区别)一组复份消息的网路，该消息可能是由用户无线电甚至是从单个包的传输接收的，该用户无线电是在至少两个基站接收机的范围之内;和指配在网路最弱链路处的终端/基站对的网路，即在与基站共用RF链路的终端侧。
本发明的这些及其它的目的和特征以及获得它们的方式，对于本领域的普通技术人员来说将是明显的，而且根据附图并参照如下的详细描述对本发明本身将会更好地理解。
图1描述了一个示例性的无线电频率数据通信网，用于在至少一个主计算机和至少一个用户无线电之间交换信息包，该用户无线电设置在该网路服务的预定地理区域之内。
图2描述了根据本发明的技术的用户无线电始发的返回消息格式的例子，它可用于无线电频率数据通信网中动态地识别和选择一个合适的基站，与图1所描述的网路分级的终端级进行通信。
图3描述了一个基站返回消息的例子，它与来自给定终端范围内基站的其它返回消息一起可用于确定该终端配对的最佳的基站，用来经共用信道在给定时间点建立RF通信。
图4描述了一个包格式的例子，根据本发明的技术，它可用利地被利用，至少用于评价经RF链路传输之后的包的有效性，和向GCC和基站提供信息，该GCC和基站在由终端选择的终端/基站对的给定终端的范围内。
图5以流程图的形式描述了用于在网路分级的基站级实施本发明的一个方面的最佳方法，即解决一组复份有效包的哪个包(这里该方法也用于确定包的有效性由接收该包的多个基站的一个特定基站经上行链路发送到GCC。
如上所述，图1描述了一种示例性的无线电频率数据通信网，用于在至少一个主计算机和至少一个用户无线电之间交换信号包，该用户无线电设置在该网路服务的预定地理区域之内。
图1所示的网路类似于前面所描述的Freeburg的美国专利No.4550443中所描述的网路，至少扩展到用逻辑地重叠无线电广播范围(来自网路分级的基站级的广播)能够复盖大的邻近的地理区域，具有高的概率可动态地优化到非重叠的实际的范围，以便增加网路的效率。再者，如前所述，这种优化涉及由该基站发射机建立的广播范围，允许网中的两个或多个基站在单个指配的无线电频率上同时地进行通信。
如后面将要说明的，本发明超出了由Freeburg获得的优化类型。特别是，本发明论述了上行链路通信的管理问题，如GCC级的开销，等(如前所述)，和网中的网路管理功能的分散，在该网路中，单个的预指配的RF信道传送或通过给定网孔内的终端发送的信号。根据本发明，通过网路分级的GCC级来的以前集中的网路计算机资源的分散和重新分配给网路基站和终端节点，提出整个网路的效率。
具体地说，参照图1，一个示例性的现有技术网路100，该网可根据本发明实现的目的中的技术进行修改，它包括GCC101，有时还称为(或是设置在)描述网路分级的“GCC级”;多个基站，102-1，102-2，102-3，……102-n(图1中表示的是n个基站)，有时还称为描述网路分级的“基站级”;和至少一个终端103-1，与其它终端103-2，103-3…103-m(图1中表示的总共m个终端)表示在一起，通过或永久地设置在其中)由网路复盖的预定的地理区域(网孔)。终端包括有时称为网路分级的“终端级”。
该地理区域严格地由所示的重叠基站广播范围例如广播范围104-1，104-2，104-3，…，104-n“复盖”。每个“范围”表示与给定基站有关的发射机的广播范围，其例子在图1中以发射机105-1，105-2，105-3，…，105-n表示。仅为了说明起见，假定与每个基站有关的接收机设置在接近于前述的发射机，而且每一个接收机能够接收由在描述的范围内的任何终端发射的信号。
图1中用点划线形式表示了该范围，范围199意味着用一组剩余的基站和图1中设有专利表示出的相关的发射和接收天线邻近重叠复盖预定的地理区域。
图1还表示了连接到网路100的主计算机110。流过“下行链路”的消息是例如从主计算机110流到网路的终端级的那些消息;反过来，流过“上行链路”和消息是例如从网路的终端级流向GCC101和/或主计算机110的那些消息。
如前所述，至此，网路100的集中化的GCC级严重地依赖于控制上行链路的通信。所用的技术要求GCC计算在信号强度测量的翻译中花费的开销，并把有效性信息插入到由多个基站传送到GCC101的包中。在基站级设置的信号强度确定设备还要(根据已知技术用于控制上行链路通信)测量由单个终端发射的复份包的信号强度，该单个终端是在与多个基站相关的接收机的范围之内。
根据本发明的一个方面，为了简化上行链路通信的控制和获得GCC开销所希望的分散(卸载)，使用了最佳终端开始命令过程，该过程仅仅包括终端的开始和在该终端有效的实际广播范围内的基站。在新颖的网路中使用终端建立终端本身和由该终端选择的基站之间的最佳通信链路。
根据本发明的另一方面，一旦这个链路被建立，当发送上行链路消息时，把终端/基站对ID信号插入到被传送的包中。正如前面所指出的，该包规定至少包含发送的数据，前述的终端/基站对ID信号;和控制信息，该控制信息用于确定在带有该终端的RF链路的基站侧接收后的包的有效性。
根据本发明的另一个方面，在网路分级的基站级实行了一种新技术，用于确定由基站从给定终端接收的任何两个或多个复份包中哪个包(如果有的话)被传送到GCC101。最后传送到GCC101的任何包将至少包括数据部分和终端/基站对ID信号，假定该数据是有效的，因为这时有效性确定和翻译根据本发明是在网路的基站级进行的。
最后，根据本发明，GCC101被修改，以便(用于上行链路控制目的)它仅需记录从网路的终端侧接收的每个包中的终端/基站对ID信号，并传送可能有效的包到主计算机110。
现在参照图2-5更详细地描述本发明前述的每一个方面。
首先，本发明设想的最佳终端开始过程要求由终端发送一个返回消息到该终端范围内的所有基站。
图2中表示出了一个示例性的返回消息包，该包包括一个信号同步(或开始消息)指示，在时隙201中;和结束消息指示符，在时隙204中;一个用于基站ID(初始表示为包含值“0”的时隙)时隙202;和一个终端ID号码的时隙，如图所示，记录在包的时隙203中。
在开始过程的起始，由图2所示的包在上行链路上传送的消息仅是(a)终端ID号码;和(b)用于开始的预定的分界符(或周期性的重新优化的消息)。根据本发明的一个实施例，开始分界符用基站ID号码表示，该号码收发射终端设定等于“0”。
另外，根据本发明，成功地接收返回消息的任何基站返送一个返回包(到识别的终端)，在其返回的包中嵌有它的基站ID。图3表示出了一个示例性的返回的返回消息包。在该例子中，基站ID“n”是由基站n插入时隙301中，它是将本身识别给发送终端，该终端试图定位与其通信的最佳基站。
应当注意到，前面所称返回型消息，并以举例方式示于图2和图3中，除了网路分级的基站级之外，无需进一步通过上行链路。如前所述，解决在终端和基站级之间建立最佳通信将简化网路的操作和提高效率。
根据本发明的最佳实施例，一旦一个终端发送了一个返回消息(图2描述的类型的消息)，它就进入从基站返回的任何返回消息(图3描述的类型的消息)的监听方式。此外，该终端(根据本发明的一个实施例)还根据公知使用的标准接收机的场强鉴别特性监听返回消息的“碎裂”声。
许多市场上可买到的终端，如目前在ARDIS中使用的那些终端，和最近可买到的IBM的Pcradio型终端(由国际商用机器公司拥有的“IBM”和“Pcradio”商标)是可编程的而且可以建立起来，以便响应开始和重新优化程序从基站接收返顺消息，消息碎裂信息，等可在网路的终端级进行分析并存储在终端的驻留记录中。
此外，这种“灵活的”终端可由那些本领域的普通技术人员编程以选择基站，在通信中该基站是终端希望占用的，如何进行终端/基站对的选择以便能建立有效的RF链路的两个例子在下面立即叙述。
首先，给定的终端可设定在或保持在“总是监听”方式，监听由终端产生的返回消息的响应(图3示出该类型的返回消息)。FM监频器的标准的无线电特性能够锁定到比从其它返回基站同时出现的其它信号更强的信号。从这种锁定到由“最强”的基站发射机发送的图3类型的包可以看出，该终端能识别配对的基站。
在第二个例子的情况下，由于从主计算机110或GCC101的方向，该终端可能被设定在并由特定的基站直接地寻址(呼叫)。然后，终端将试图响应那个基站，而且如果一旦再次知道终端/基站配对是成功的，并由该终端插入到经上行链路发送我包中。如果是不成功的，则该终端可启动返回序列去尝试识别配对的一个基站。
一旦终端确定到基站的最佳连接，该终端(根据本发明的最佳实施例)将开始发送(或接收)消息，该消息包括被交换的数据。例如，这些消息可能是图4所示的格式类型。根据本发明，该消息包至少必须包括被交换的数据，终端/基站对ID信号，和用于确定经RF链路传输之后包的有效性的信息。
根据本发明的技术，图4所示的示例性的包可有利地用于，(1)评价经RF链路传输之后包的有效性(例如，检验和信息可包含在图4所示的时隙401中);(2)提供信息给GCC和该基站，GCC和该基站在由终端选择的终端/基站对的给定终端的范围内(例如，多次提到的终端/基站对ID信号可在图4所示的包的时隙402和403中发送。);和(3)包含(除了分别在时隙404和405中所示的数据计数和实际数据之外)其它信息，例如评价需要什么的基站广播功率来建立下行链路通信范围的有效的实际范围(在图4的时隙406中经上行链路传送)。
根据在网路分级的基站级实行的新颖技术，特别是后面进一步的描述，只是在由基站确定消息是有效时，选择的基站(一旦它确定它的确是该选择的基站)将它接收的任何消息沿系统分级向上转发到GCC级。
如前所述，选择的基站可执行许多熟知的有效性检验的任何一种检验，例如循环冗余检验以进行要求包的有效性确定。再者，图4中所描述的示例性包的时隙401中所示的检验和差错信息可用作有效性检验。
进一步，包含在前述终端驻留记录中的信息(返回分析，消息碎裂信息等)可作为数据的一部分或在图4中未画出的单独时隙中经上行链路传送。在GCC或主计算机级可使用这样的信息进一步优化系统性能，用于记录保持和性能分析的目的等。
一旦GCC101记录了终端/基站对ID信息，该信息与给定的有效包一起传送到网路分级的GCC级，根据本发明的最佳实施例，GCC将动态地保持(与每个顺序通信交互作用)目前的终端广播功率要求，对于给定的终端/基站对来说，是根据图4描述的示例性的包的时隙406中包含的信息。
如果该终端与不同的基站建立通信，假定在无线电条件，地理等方面发生任何变化，如果执行终端重新优化序列，甚至选择相同的基站，当然功率要求信息应该改变。根据本发明，新的功率要求信息(当变化出现时)将在图4所描述的类型的修正包中在时隙406经上行链路传送。利用这种技术，基站实际广播范围能保持到最小，由必须控制实际重叠广播范围而产生的系统无效可保持到最小，并且下行链路系统通过量能保持最佳。
上行链路通信在这里所描述的新颖的网路中可进一步优化，不仅利用该终端来动态地选择最佳基站，而且当由相同终端发送复份消息由多个基站接收时，还消除前述的GCC目前花费的开销和取消了在网路分级的基站级的信号强度确定设备。
根据本发明，当由终端发送的包由任何基站接收时，基站首先检验着其ID(基站ID)是否包含在该包中。接收该消息的任何基站但不是在消息中指定的目标基站，在系统分级的基站级临时地存储该消息，而且不把该消息传送到GCC101。因此，GCC101不再从两个或多个基站接收复份消息。
理论上，如果由目标基站(即，包含在接收的包中的终端/基站对ID信息的一部分识别的该基站)接收的包已恶化，则该目标基站可“询问”网中的其它基站是否它们接收了合适的消息。该目标基站将不传送恶化的包到GCC101。
本发明设想的网路和现有技术之间的关键区别在于根据在包(作为初始信源，用于确定那一个基站传送包到GCC)中包含的终端/基站对ID，该基站这时解决(它们中间)一组复份包的哪个包发送到GCC;如果最初指定的基站确定它已接收到无效的或反之不可靠的数据，由预先确定的优先级顺序支持，网中的其它基站试图发送有效的包至GCC。
如果一个以上的基站，目标基站除外，确定接收一个复份(但有效的)包，则该目标基站可“请求”基站中的另一个基站发送有效的接收的包到GCC101。
实际上，为了实现前面提出的概念，本发明的一个实施例使GCC101不必确定和/或翻译接收的包的有效性和信号强度，设想(a)安排基站在本地网(LAN)中;(b)例如，分配不同的时延给围绕目标基站的那些基站;和(c)在上述多个基站的每个基站确定是否具有有效小时延的基站的任何一个基站已经发送(到GCC101)经上行链路发送的包的复份。
实际上，根据本发明的技术，在网路分级的基站级的信号强度测量(用于上行链路数据控制的目的)全被消除了，因为根据规定，每个包的内容指定了终端/基站选择的路由。
根据本发明的技术，参照图5可概述网路分级的基站级利用的新颖技术的一个实施例。
图5以流程图的形式描述了一种解决一组复份有效包的哪一包由接收复份包的多个基站中的一个特定的基站经上行链发送到GCC101的最佳方法(该方法还用于确定包的有效性)。流程图功能性地描述了每个基站的工作，它是否是目标基站，仅作为例子，假定基站能够与前面描述的使用LAN型互连互相通信。
图5的方框510表示侦听由在给定基站接收范围内的任何终端发送的包的程序功能。一旦检测到一个包，基站必须确定由终端发送的基站ID是否相应于接收的基站的ID。这些描述在图5的方框515表示了。
如果基站的实际ID和经终端发送的基站ID是相同的，占用图5的通道517，现在知道的是该目标基站确定包的有效性。这一步骤在方框520(在网路分级的基站级;不在GCC级)进行。
如果确定该包是有效的，然后它被送到GCC101(如在方框530指出的，沿通道527)和GCC101仅接收所希望的一个有效包。
如果在方框515确定接收基站不是目标基站，那么图5中所描述的本发明的实施例临时地存储该包，这些描述在图5中下行通道537的方框540中表示出。
在预定的时间期间ti，时间期间ti对于网的多个基站的每一个基站是不同的，接收临时存储包的非目标基站检查LAN，看一看是否任何其它站(目标基站或非目标基站)转发发送端传送的包到GCC101。这种确定表示在图5的方框545中。如果这种情况出现(即，如果另外一个基站已经传送包到GCC101)，则该基站没有另外事情可做，参照图5所描述的那些功能是相对于接收的包。
如果另一个基站在时间期间ti内没有发送该包到GCC101，那么根据本发明说明的这个实施例，该基站必须确定基临时存储包的有效性(当然，在临时存储该包之后可执行该步骤，而不脱离本发明的精神和范围。)，这在下行通道549的方框550指出。如果该包是无效的，它就不向GCC发送，而且所描述基站(非目标基站)相对于临时存储的包来说没有另外事情可做。
但是，如果在方框550该包被确定为有效的，该包就被传送到GCC101(如在方框560所示)，因此，GCC将接收唯一的有效的包提供给GCC，即使多个基站已接收复份包。
最后，参照图5，如在方框515所确定的该基站是目标基站，而且如在方框520确定的包是有效的，那么占用通道577，进到方框580。在这种情况下，该目标基站还检验着是否在时间期间tmax之内任何一个非目标基站已发送包到GCC101，这里tmax大于任何时间期间ti，在此期间内非目标基站必须或者成功或者失败发送一个有效的包到网路分级的GCC级。
如果在方框580确定是“是”，那么GCC101有其有效包(因此还有由终端选择的终端/基站对ID，甚至认有传送到GCC的包的实际路由是经过另一个基站)，并且完成相对于接收包的目标终端的功能。
但是，在时间期间tmax内，设有基站向GCC传送包，该时间期间tmax由该目标终端确定，然后可预先假定，需要重发包的请求需要由目标基站发出，如图5所指出的，目标基站进行发出这种请求，表示于方框590。
上述描述过程清楚地确信，GCC101仅仅通过经上行链路发送的单个有效包的复份，而且清楚地不依赖于(或需要)任何信号强度测量，这种测量是在网路分级的基站级或GCC级进行或分析。因此，由类似于这里所描述的网中的GCC或基站目前负担前述上行链路消息控制开销的某些方面被消除或大大地减少。
简言之，如前所述，通过修改如图1所描述的类型的现存网路，可实现本发明网路的下面一些方面(1)编程网路的终端以选择一个基站，利用该基站建立一个最佳的RF链路。简单地锁定到最强的返回消息，该消息来自该终端范围之内的一个基站，例如，终端内使用AGC电路，使用FM信号的捕捉特性等，提供一种熟知的和合适的技术用于在网路的终端级进行终端/基站对的选择;
(2)在网路的终端级消除信号强度确定设备和用前面描述的新技术代替分析一组复份包的哪个包发送到该GCC(包括确定包的有效性)将保证GCC只接收来自网路的终端侧的一个有效包，而且消除了与翻译信号强度测量有关的GCC开销和基站在此以前提供的有效性信息;和(3)在认为是有效数据传送到主计算机10之前，GCC级仅仅存储来自经上行链路发送的包的终端/基站对ID信号，用于识别选择的“返回”通道。当然，其它的包成分可存储在GCC级(不必进行有关上行链路通信的任何分析)，例如下行链路功率电平信息，前面描述的终端分析记录(如果通过上行链路的话)，等等。
前面已详细描述了用于提供无线电频率数据通信网的方法和装置，该网中(1)上行链路网控功能从网路分级的GCC级被分散出来;(2)在网路分级的GCC和基站级两级进行功率电平(信号强度)确定和评价中花费的开销被减少或甚至被消除;和(3)当经共用的RF通信信道(到基站的链路)和GCC而与主计算机交换信息时，单独的用户无线电(终端)动态地确定最希望与其通信的基站。
根据本发明技术构成的网路本身和其中教导的网控特别技术满足所有前述目的。
正如前面所指出的，本领域的普通技术人员将认识到，在前面已进行的描述仅仅是为了图示说明和描述的目的。并不是详细的或限制本发明公开的精确的形式，显然，根据上述教导，进行许多修改是可能的。
在这里提出的实施例和例子是为了最好说明本发明的原理和它的实际应用，因此，能够使本领域的其它技术人员以各种实施例方式和各种修改最好地利用本发明，如适于设想的特定用途。
其意图是本发明的范围由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种无线电频率(RF)数据通信网，用于在通用的通信控制器(GCC)和设置在设定地理区域内的至少一个终端之间交换数字信息信号的包，其特征在于(a)多个基站，每一个基站连接到上述GCC，用于发送和接收在上述预定地理区域的无线电信号；(b)单个RF信道，该信道由至少上述一个终端和上述多个基站共用，经上述信道可实现在至少上述一个终端和上述多个基站之间的通信；和(c)用于动态地选择上述多个基站中最佳的一个基站经上述RF信道通信的装置，其中上述动态地选择的装置与上述网中至少一个终端的每个终端结合在一起。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于上述至少一个终端的每个终端进一步包括(a)用于发送开始包的装置;和(b)用于锁定信号的装置，该信号是由一组基站同时到给定终端的一组信号中最强的信号，该基站包括在上述多个基站中，返回对上述发送装置发送的任何开始包的响应。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于上述开始包包括识别终端开始的终端ID。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于对由任何给定基站发送的开始包的每个响应包括识别相应基站的基站ID信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于动态地选择的上述装置包括对从基站同时加到给定终端的无线电信号的捕捉特怀起响应的装置，返回由给定终端发送的开始包的响应以确定选择哪个返回的基站。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于任何终端经上行链路发送的包中包括终端/基站对ID信号的装置，该终端已选择与其通信的一个基站。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于已选择与其通信的一个基站的终端经上行链路发送的包至少包括数据部分，终端/基站对ID信号，该信号指示由终端选择的目标基站，和信息，从该信息给定的基站可以确定经RF信道传输之间给定的包的有效性。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于确定的装置，该装置设置在上述多个基站的每个基站，该装置确定由上述多个基站的至少两个基站接收的给定包的复份的哪一份，如果有的话，经上行链路发送到上述GCC。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于上述确定的装置包括根据包的内容用于识别给定包的上述复份的哪一个复份被发送到GCC的装置。
10.一种无线电频率(RF)数据通信网，用于在通用和通信控制器(GCC)和设置在预定地理区域内的至少一个终端之间交换数字信息信号的包，其特征在于(a)多个基站，每一个基站连接到上述GCC，用于发送和接收在上述预定地理区域的无线电信号;(b)单个RF信道，该信道由至少上述一个终端和上述多个基站共用，经上述信道可实现在至少上述一个终端和上述多个基站之间的通信;和(c)确定的装置，该装置设置在上述多个基站的每个基站，该装置确定由上述多个基站的至少两个基站接收的给定包的复份的哪一个，如果有的话，经上行链路发送到上述GCC。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于上述确定的装置包括根据包的内容用于识别给定包的上述复份的哪一个复份被发送到GCC的装置。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于上述确定的装置包括用于识别给定包的上述复份的哪一个复份，如果有的话，被发送到GCC而与所接收的包RF信号功率电平有关的装置。
13.一种具有分级结构的无线电频率数据通信网，在网中，在第一网路级一个通用的通信控制器(GCC)执行集中网控功能，连接到上述GCC的多个基站在相对于上述第一网路级是分散的第二网路级执行功能，和至少一个终端能够经单个共用RF信道与至少上述多个基站的一个基站进行通信，该终端工作在相对于上述第一和第二网路级是分散的第三网路级，其特征在于(a)用于控制网路中的上行链路消息的业务量的分散装置，该装置设置在上述第二和第三网路级，仅仅操作传送由上述的至少一个终端的给定的一个终端发送的消息的单个有效复份至上述第一网路级，和(b)用于启动重发请求的装置，该请求来自第二网路级指向上述第三网路级，如果由于在预选的时间期间tmax内已传送到上述第一网路级在上述第二网路级没有识别到有效消息。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于在上述多个基站中动态地选择与上述的至少一个基站进行上行链路和下行链路二者的消息业务量通信的动态地选择的上述装置被设置在上述的第三网路级。
15.在无线电频率(RF)数据通信网中，在通用的通信控制器(GCC)和设置在预定地理区域内的至少一个终端之间交换数字信息信号包的一种方法，其特征在于步骤(a)连接多个基站到上述GCC，其中每个上述基站能够在上述预定地理区域内发送和接收无线电信号;(b)共用单个RF信道，经过该信道可在上述至少一个终端和上述多个基站之间建立RF链路;和(c)动态地选择终端/基站对，对于每个有效终端，在它们之间可建立RF链路以构成一条最佳的通信通道，其中由每个有效终端在本地进行选择。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于上述动态地选择步骤进一步包括步骤(a)发送开始包;和(b)锁定信号，该信号是由一组基站同时加在给定的终端的一组信号中最强的信号，该组基站包括在上述多个基站中，返回对发送的开始包的响应。
17.根据权利要求16所术的方法，其特征在于包括由已选择与其通信的任何终端经上行链路发送的包中的终端/基站对ID信号的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于包括信息的步骤在由已选择与它通信的一个基站的终端经上行链路发送的每个包中，给定基站从该信息可确定在RF信道上传输之后的给定包的有效性。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于确定的步骤，经包含在上述多个基站的每个基站中用于确定的装置确定由上述多个基站的至少两个基站接收的给定包的复份的哪一份，如果有的话，经上行链路发送到上述GCC。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于上述确定的步骤进一步包括识别的步骤，根据包的内容识别给定包的上述复份的哪一个，如果有的话，被发送到GCC。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于包括终端/基站对ID信号的步骤，该信号包括在给定终端发送的每个包中，上述确定的装置可用该信号来识别目标基站。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于包括信息的步骤，该信息包括在给定终端发送的每个包中，在由给定基站在上述RF信道上接收包之后，从该信息上述确定的装置能确定包的有效性。
23.在无线电频率(RF)数据通信网中，在通用的通信控制器(GCC)和设置在预定地理区域内的至少一个终端之间交换数字信息信号包的一种方法，其特征在于步骤(a)连接多个基站到上述GCC，其中每个上述基站能够在上述预定地理区域内发送和接收无线电信号;(b)共用单个RF信道，经过该信道可在上述至少一个终端和上述多个基站之间建立RF链路;和(c)在上述多个基站的每个基站确定由上述多个基站的至少两个基站接收的给定包的复份的哪一份，如果有的话，经上行链路发送到上述GCC。
24.根据权利要求23的方法，其特征在于上述确定的步骤进一步包括识别的步骤，根据包的内容识别给定包的上述复份的哪一个复份，如果有的话，被发送到GCC。
25.根据权利要求23的方法，其特征在于上述确定的步骤进一步包括识别的步骤，根据包的内容识别给定包的上述复份的哪一个复份，如果有的话，被发送到GCC而与所接收包RF信号功率电平无关。
26.在无线电频率数据通信网中，在一组能够接收收至少一个由至少一个终端在共用的RF信道上发送的包的基站中，一种确定是否特定基站转发在上述网中经上行链路接收的包的特定复份的方法，其中由上述终端经上行链路发送的每个包至少包括目标站的ID，其特征在于步骤(a)侦听上述特征基站的接收范围内发送的包;(b)把从上述RF信道接收的任何接收的包中的基站ID与接收该包的基站的实际基站ID比较;(c)当在给定的包中发送的基站ID指示上述特定基站是目标基站时，根据包的内容确定包是否有效;和(d)经上述网路中的上行链路传送由目标基站确定为有效的任何包。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于步骤(a)临时存储由非目标基站接收的包的复份;(b)在每个非目标基站根据上述基站优先级次序确定是否在上述一组基站中的任何基站在上述网路中的上行链路上发送上述临时存储的包的复份;(c)当该目标基站和所有较高优先级的非目标基站经上行链路不能发送临时存储包的复份时，确定临时存储的包是否有效;和(d)如果上述临时存储的包被确定为有效时，经上行链路发送上述临时存储包。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于步骤(a)确定由非目标基站接收的包的复份是否有效;(b)临时存储由非目标基站接收的任何有效包的复份;(c)在每个非目标基站根据上述基站优先级次序确定是否在上述一组基站中的任何基站在上述网路中的上行链路上发送上述临时存储的包的复份;(d)在一个预定的时间期间内，当目标基站和所有较高优先级的非目标基站经上行链路不能发送临时存储的包的复份时，经上行链路发送上述临时存储的有效包。
29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于步骤(a)监视非目标基站上行链路的业务量，该业务量来自上述目标基站，确定是否任何非目标基站经上行链路发送由上述目标基站接收的任何无效包的有效复份;和(b)在预定的时间间隔tmax内，如果经上行链路没有基站发送无效包的有效复份，则请求重发由上述目标基站接收的任何无效包。
30.适用于无线频率数据通信网的一个终端，该网包括多个基站，用于动态地选择上述多个基小的哪一个基站与该终端通信，其特征在于(a)用于发送开始包的装置;(b)用于信号的装置，该信号是由一组基站同时加在上述终端的一组信号中最强的信号，包括在上述多个基站中，返回对发送的开始包的响应。(c)用上述锁定装置识别锁定基站的装置;和(d)包括终端/基站对ID信号的装置，该信号在由上述终端经上行链路发送的包中，当通过上述锁定的装置该终端已识别该锁定的基站时，该装置还用于识别终端本身和锁定的基站。
31.一种通用的通信控制器(GCC)，适合于在无线电频率数据通信网中使用，该网包括多个基站，在一个共用的RF信道上与至少一个终端通信，其特征在于(a)用于控制上行链路消息业务量的装置，该业务量至少来自上述的一个终端，该终端只要求发送终端和它的目标基站的标识，由上术多个基站的任何一个基站把每个有效包发送到GCC;(b)用于存储上述发送终端和它的目标基站的标识的装置，该标识作为每个有效包的终端/基站对ID由上述多个基站的任一个基站发送到GCC;和(c)用于控制下行链路数据消息至特定终端的业务量的装置，该装置试图首先经基站与上述特定终端通信，该基站被识别为与上述特定终端有关的任何以前存储的终端/基站对ID的一部分。
32.一个基站，适合于在无线电频率数据通信网中使用，该网包括一组基站，用于在共用的RF信道上与至少一个终端通信，其中在上述信道上述至少一个终端发送的包包括识别目标基站的信息和确定包有效性的另外的信息，其特征在于(a)用于接收在上述特定基站的接收范围内发送的包的装置;(b)当以给定包发送的基站ID指示上述特定基站是一个目标基站时，根据包的内容确定包是否有效的装置;和(d)用于由在上述网路内由目标基站经上行链路发送被确定为有效的任何包的装置。
33.根据权利要求32所述的装置，其特征在于(a)用于临时地存储由非目标基站接收的包的复份的装置;(b)根据上述基站优先级次序，在每个非目标基站确定是否在上述基站组中的任何基站经上述网路中的上行链路发送上述临时存储包的复份的装置;(c)当目标基站和所有较高优先级的非目标基站经上行链路不能发送临时存储包的复份时，用于确定临时存储包是否有效的装置;和(d)如果上述临时存储的包被确定为有效时，用于经上行链路发送上述临时存储的包的装置。
34.根据权利要求33所述的装置，其特征在于(a)用于确定由非目标基站接收的包的复份是否有效的装置;(b)用于临时存储由非目标基站接收的任何有效包的复份的装置;(c)在每个非目标基站，根据上述基站的优先级次序确定是否在上述基站组中的任何基站经上述网路中的上行链路发送上述临时存储包的复份的装置;(d)当目标基站和所有较高优先级的非目标基站在预定时间期间内经上行链路不能发送临时存储包的复份时，用于经上行链路发送临时存储的有效包的装置。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于(a)用于监视非目标基站上行链路来自上述目标基站的业务量以确定是否任何非目标基站经上行链路发送由上述目标基站接收的任何无效包的有效复份的装置;和(b)如果在预定时间间隔tmax内无基站发送无效包的有效复份，用于请求重发由上述目标基站接收的任何无效包的装置。
全文摘要
本发明提出了一种方法和装置，能够使无线电频率数据通信网(1)实行分散上行链路网的控制功能(从网路分级集中的通用通信控制器(GCC)级分散出去)；(2)减少或在一些情况下消除在网路分级的GCC和基站级在进行功率电平(信号强度)的确定和评价中花费的开销(为了控制上行链路的通信)；和(3)当经共用的RF通信信道(基站和终端之间的链路)交换信息时，允许单个的用户无一电(终端)动态地确定与主计算机通信的最希望的基站。
文档编号H04Q7/28GK1072297SQ92108728
公开日1993年5月19日 申请日期1992年8月18日 优先权日1991年8月19日
发明者理查德·诺曼·艾姆斯, 维克托·斯图尔特·穆尔 申请人:国际商业机器公司