专利名称：建立通信链路的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，具体涉及启动从移动站到基站的通信链路方法和装置。
个人通信系统(PCS)利用各种协议和操作标准来工作。这些通信系统经常在一个以上国家实现，每个国家具有分开的控制体管理通信标准和规则。为了通信系统在一个国家中实现，该系统必须遵守那个国家规定的标准。第二代无绳电话(CT2)通信系统根据1994，1，31，版本prI—ETS300131，名称为“MPT1375公共空中接口技术标准”(CAI)的文件工作，该文件由欧洲电信标准协会出版，引用在此供参考。CAI建立了一个时分复用协议，一毫秒交替接收和发送由保护时间段分开的帧并且是由大多数欧洲国家采用的标准。
在典型的CT2系统中，通信协议标准包括四个主要脉冲结构，即复用器3(MUX3)、复用器2(MUX2)和复用器1(MUX1)，复用器1进一步细分为复用器1.4或1.2(MUX1.4或MUX1.2)。MUX3主要用于便携无线电设备和基站之间通信链路的启动(链路的建立和再建立)。MUX2协议采用同步与数据信息交换复用器，并且主要用于从基站的通信链路的建立和链路的启动。MUX1协议主要用于该便携设备和该基站之间话音/数据通信，信令信息和控制消息。
目前的CAI协议提供以下方法用于便携无线电设备启动到基站的通信链路。该便携设备选择空闲信道和使用MUX3数据格式发送非同步链路请求，该数据格式具有10∶4的发送接收比。基站在搜索链路请求中扫描所有的频率因为基站不能同步便携设备，MUX3的结构是这样的基站可检查该链路请求发送数据的部分，一旦识别了该链路请求，该基站开始以MUX2格式发送链路许可到该便携设备。该便携设备同步该基站的MUX2传输，识别该链路许可和终止其MUX3传输。然后该便携设备使用基站的同步以MUX2格式发送。这时链路以MUX2格式建立，以及以随后和MUX1.2格式和MUX1.4格式建立，它具有1∶1的发送接收比。
当基站启动到便携设备的链路时，它放弃MUX3格式并且立即使用MUX2格式。在来话呼叫轮询的搜索中该便携设备扫描所有的频率。由于该便携设备同步于基站传输，该MUX2格式可直接地读出。一旦该便携设备识别该轮询，它以MUX2中的链路请求响应，随后由该基站以链路许可应答。这时链路以MUX2格式建立，以及以随后MUX1.2格式和MUX1.4格式建立，它具有1∶1的发送接收比。
当便携设备启动链路时，它使用一个唯一的识别码寻址一个特定基站或业务(一个特定组的基站)，该唯一识别码仅仅识别目标基站或业务。同样地，当基站启动链路时，它使用仅仅识别目标移动设备的唯一识别码寻址特定的便携设备。虽然基站能够通过交错不同的码瞄准一个以上的便携设备，但它必须以便携设备的唯一码单个地瞄准每个便携设备。这可出现问题，特别在公共基站环境，可使用数千个便携无线设备，每一个具有它们自己的唯一的识别码。
在美国，MUX3格式破坏了由联邦通信委员会(FCC)建立的发送接收比规则，对于没有得到许可证的10ms/N(这里N是≥1的整数)的PCS设备要求一个帧长度。因此，对于启动呼叫的CT2便携设备必须避免使用MUX3。此外，非同步传输如MUX3产生干扰，它可降低性能和/或业务容量。使用同步传输的系统将减少干扰并改变系统容量。因此，需要一种装置和方法，提供和支持从便携设备到基站的同步链路的启动。
图1是根据本发明的通信系统简图。
图2是根据本发明的协议格式。
图3是根据本发明的优选实施例的流程图。
图4是根据本发明的第二流程图。
现在参见图1，示出一个通信系统100。系统100最好是一个CT2系统并且由基站102和112组成，其每一个分别具有覆盖区即网孔110和114。而且在CT2系统100中包括位于覆盖区110内的多个手机104，106和108。在本发明的优选的实施例中，通信链路是从至少一个便携设备(104，106和/或108)到该基站启动的102。该通信链路无需使用MUX3协议格式建立。
由于基站不能同步便携设备而且必须避免MUX3，必须使用基站的同步简化在MUX2中的便携链路的启动。同步提供了一种区别发送与接收时间帧的方法。由于没有从基站102收到数据便携设备104、106、108不能保持基站同步，因此，从该基站发送一个“标记”，它允许便携设备104、106、108在启动链路之前获得同步。为了便携设备104、106、108能在它们试图联系的基站例如基站102和其它基站诸如基站112之间进行区分，该标记包括该基站的唯一识别码。为了克服需要基站102发送便携设备的唯一码(它可能遇到的每个便携设备一个唯一码)，该基站最好在该标记中包括一个通用码，它将要求便携设备104、106、108获得同步。该通用码是可由所有手机识别的一个码，允许它们启动MUX2中的链路请求。该通用码可包括二进制数据，如10比特码。为了识别的目的所有的手机104、106、108将识别该通用码，但是使用每个便携设备唯一的便携识别码进行链路启动。当由基站的标记要求同步时，便携设备104、106、108使用它们各自的便携识别码发送MUX2中的链路请求。
由于所有的便携设备104、106、108可同等地响应该标记，所以可能便携设备发生冲突(都同时响应，因此使它们发送的数据混乱)。当出现这种情况时，每个便携设备104、106和108将停止传输并等待由计数器确定的一个随机的时间量。然后便携设备104、106和108在大大降低的冲突概率的不同时间再尝试同步和链路启动。该计数时间是由每个便携设备104、106、108的软件控制的随机长度的时间，而且对每个冲突可变化。
基站102将检验该便携设备的识别码是有效的，停止该标记的传输，并以最短的计数时间返回链路许可给该便携设备。这时链路以MUX2格式以及随后的MUX1.2格式或MUX1.4格式建立，它具有1∶1的发送接收比。如果基站102继续发送该标记而不对链路许可响应，则在超时之后便携设备104将切断链路请求并重新开时搜索另一个标记。
另外，该基站标记可包括一个顺序码，它迫使便携设备104、106、108进入用于存取的队列，因此降低了冲突的机会。该顺序码连续递增并滚动，允许便携设备104、106、108最好将这个码与它们各自唯一的便携识别码的最低有效部分比较。当便携设备检测到相符时，它发送一个链路请求响应。由于一个便携码的最低有效部分与另一个便携码不同的概率高，冲突大大降低了。顺序码的变化范围和速率是这样的相符活动(matching activity)没有引起大的时延而且对链路启动时间没有显著的影响。
基站传输的一个例子示于图2。信息流200由基站以协议格式208发送。信息流包括一个请求或标记202。标记202包括该通用码，也称为要求一个手机请求一条链路的信道标记链路标识(CMLI)。在本例子中CMLI设定为二进制码$FLD。在标记202内还包括为手机提供顺序排队(或队列)的顺序码(在本例中为1)。其它的一般信息以在CAI协议规定的信息与状态码字(CIS)块204中发送。当出现下一个请求传输时，发送相同的通用请求(CMLI)，但是如块206中所示的顺序码递增。所以，该手机可同步该标记202并等待直到该顺序码与该手机自己的唯一识别码的预定部分相符，该顺序码最好由一个计数器周期地更新。整个手机识别码与该顺序码比较不是必须的，仅仅该手机识别码的一部分如四个最低有效位可用于比较。校验四个最低有效位提供足够的唯一性而没有链路启动过程的麻烦和耗时。这加快了完成链路启动的时间，同时仍然减少了冲突率。在块202、204中还包括但未显示的是诸如表示该基站所在网孔的本地区域标识(LAI)和唯一的基站识别码(LID)的信息。如格式208所示的，该基站典型地使用1毫秒发送/接收(1msTX/1msRX)帧。同步码组210在TX帧212内与三个TX帧212交错，典型地构成一个请求块诸如202和CIS块204。在块202和204中包含的信息可分布在TX帧212的整个信息(info)部分214并且连同同步(sync)码组210一起发送。
图3示出从移动设备启动通信链路的优选方法的流程图。流程300从称为无绳固定部分(CFP)的基站开始，在步骤302使用一个同步码组发送标记。该标记包括用于请求手机启动链路的一个通用码，以及在步骤304用于将手机放入队列的一个顺序码。在步骤306，等待链路请求，流程300进到步骤308，它是在流程启动时开时的。在步骤308该手机即无绳便携部分(CPP)扫描同步码组。一旦检测到同步码组，在步骤310CPP将该顺序码与每个CPP唯一的CPP自己的识别(ID)码的一部分比较。如果该顺序码与CPP识别码不符，则程序返回到步骤310，(CPP仍然同步到相同标记)，在步骤312再次检验之前该序列码被递增。这个序列环路(步骤310、312)基本上迫使CPP“等待轮到它”。
在步骤312，一旦顺序码与识别码(或该识别码的预定部分)相符，则在步骤314该便携设备发送MUX2中的链路请求到该基站。在步骤316，超时特征监视CPP以确定是否从程序开始已过了太多的时间而CFP没有任何响应。当已过了超时时，在步骤318，CPP切断链路请求并且返回到步骤308寻找新标记和再同步。
当在步骤316没有超时时，在步骤320进行与其它CPP链路请求的冲突检验。如果在步骤320发生冲突，CPP切断链路请求，并且在返回步骤310之前在步骤322等待在软件中产生的随机计数。回到步骤310，CPP仍然同步相同的标记，但是检验下一个当前顺序码。
如果在步骤320没有发生冲突，在步骤324，CFP发送MUX2中的链路许可到CPP。该链路许可在步骤326中确认，如果没有链路被许可，CPP通过返回到步骤314发送另一个链路请求。一旦在步骤324从CPP发送链路请求，在步骤328，CFP停止发送标记，而在步骤330在CPP和CFP之间建立一条链路。因此在便携设备与具有以同步格式启动链路的便携设备的基站之间建立一条链路。
本领域的技术人员可以看到，如上所述的发明不受这样的限制。例如基站的标记可以采用同步字以便在轮询和开始呼叫之间进行区分，轮询是基站提醒或通知手机一个来话呼叫的过程。使用不同的同步字允许在扫描来话呼叫频率时忽略“标记”和集中于轮询。当没有启动链路时忽略标记的能力允许手机更快地扫描，减少其扫描时间和增加其电池寿命。
图4表示出在使用同步字轮询的环境中从手机实现呼叫始发的一个建立的顺序。起初，在步骤402手机不参与链路的启动，因此使它不能识别标记同步字而使它能够识别轮询同步字。然后在步骤404，手机扫描轮询同步字。如果在步骤406检测到该轮询同步字，在步骤408手机应答该来话呼叫。如果在步骤406没有检测到轮询同步字，在步骤410，手机确定用户是否从该手机发出呼叫。如果没有发出呼叫，手机返回到步骤404扫描轮询同步字。在步骤410如果发出呼叫，在步骤412，手机使它不能检测轮询同步字并且使它能检测标记同步字。然后在步骤414手机扫描标记并且继续扫描直到检测到标记。一旦在步骤416检测到标记，在步骤418可由该手机进行去话呼叫。在步骤420呼叫结束并且在步骤402程序再开始。
如本发明所述的启动通信链路的设备和方法提供采用同步协议的优点，与限定信道可用性的非同步协议比较，允许更大的话务容量并且减少干扰，当启动链路时不要求手机扫描空闲信道而且基站不必扫描手机来的链路启动。由于要求扫描的减少，建立了手机和基站之间的更快的通信链路。因为手机只发送何时有效基站是可用的，所以来自手机的总的传输减少了，这样，减少了干扰并且保持电池的寿命。因为基站分配信道并且将它包含在标记中，提供了在网孔内更有效的使用频谱。如本发明所述的计数器最好由软件控制并且提供链路请求冲突的解决方案。通过使用将手机放入队列中的顺序码进一步避免了冲突。虽然本发明的优选实施例描述从手机使用MUX2的链路启动，但是采用同步与数据信息交换复用的任何通信系统都可应用本发明所述的设备和方法。通过软件可提供对现有系统的修改，因此实施本发明的费用可忽略。本发明所述的启动链路请求的方法与现有的CAI数据结构和协议是可兼容的。
权利要求
1.在通信系统中的便携无线电设备和基站之间建立通信链路的方法，其特征在于，包括以下步骤在该基站发送包括一个标记的同步码组，该标记包括一个通用码和一个顺序码；在该便携无线电设备扫描该标记；检测该标记；根据该同步码组同步该基站；识别该标记中的通用码；当该顺序码和该便携无线电设备相关的唯一便携识别码的预定部分相符时，响应识别该通用码，采用同步与数据信息交换复用发送包括一个便携设备识别码的链路请求到该基站；和响应该链路请求，从该基站许可一条链路。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤；在该便携无线电设备检测是否已发送一个以上的链路请求；当已发送一个以上的链路请求时等待一个预定的时间；和在预定时间期满以后从该便携设备发送另一个链路请求。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括在该便携无线电设备比较该顺序码与该便携识别码的步骤。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤当便携识别码的预定部分与该顺序码不相符时递减该顺序码；和重复该比较步骤。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括在该基站检验便携识别码是有效的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤；一旦该链路已从该基站被许可时停止发送该标记；和在便携无线电设备和基站之间建立通信链路。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，发送链路请求的步骤包括在第二代无绳电话系统中采用MUX2协议发送便携识别码到该基站。
8.一种通信系统，其特征在于，包括一个基站，用于发送包括一个标记的同步数据，该标记包括一个顺序码；一个便携无线电设备，用于检测该标记和响应该同步数据获得与该基站的同步，该便携无线电设备包含一个便携识别码；和当取得同步和该顺序码与便携识别码的一部分相符时，响应该标记使用同步与数据信息交换复用，该便携无线设备启动到该基站的通信链路请求。
9.根据权利要求8的通信系统，其特征在于，该标记包括一个通用码，用于提醒该便携无线电设备启动通信链路请求。
10.根据权利要求9的通信系统，其特征在于，该通信系统是一个第二代无绳电话系统，而该同步与数据信息交换复用是MUX2。
全文摘要
便携无线电设备(104)使用同步协议格式启动通信链路。基站(102)产生包括一个标记的同步图(200)。该标记(202)包括一个通用码，它请求便携设备进行链路请求。该便携无线电设备同步该标记(202)和识别表示基站可用性的通用码。该便携无线电设备响应该通用码，发送链路请求，启动该通信链路，而该基站许可一条链路来建立该通信链路。
文档编号H04M1/725GK1115162SQ95107770
公开日1996年1月17日 申请日期1995年6月30日 优先权日1994年7月1日
发明者大卫·R·西琴, 托马斯·V·达米科 申请人:摩托罗拉公司