专利名称：保密无线电个人通信系统及方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，更具体的是在广域蜂窝通信网络中使用的无线电个人通信系统。
背景技术：
无线电通信系统越来越多地被应用于无线移动通信。无线电通信系统的一个例子是蜂窝式电话网络。蜂窝式无线电通信系统是一种利用频率(信道)复用方式的广域通信网络。在发表于IEEE Transactions onVehicular Technology vol.VT 29，No.2，May，1980，pp238-244上的，Blecher写的标题为Advanced Mobile Phone的文章中描述了一种模拟蜂窝式电话系统的设计和操作。该模拟移动蜂窝式系统也被称作“AMPS”系统。
最近，数字蜂窝电话系统也被提出并用时分多址结构实现。标准亦已由Electronics Industries Associations(EIA)和TelecommunicationsIudirstries Association(TIA)建立为美国数字蜂窝结构American DigitalCellular，ADC)，该结构是根据EIA/TIA文件IS-54B的模/数双重模式系统建立的。使用IS-54B双重模式结构的电话，由本发明的受让人出售。在欧洲，对数字蜂窝电话系统颁布了不同的标准。欧洲数字蜂窝系统，亦即所谓GSM，也使用TDMA结构。
最近已建立推广蜂窝电话网络进入无线电个人通信系统的计划。无线电个人通信系统使用无线电个人通信终端提供移动无线电音频的、数字的、视频和/或多媒体通信。因此，任何形式的信息均可以被发送和接收。无线电个人通信终端包括无线电话，如蜂窝式电话，也可以包括其它用于音频的、数字的、视频的和/或多媒体通信的部件。
无线电个人通信系统至少包括一个电话基站，这里用“基站”来指代。基站是一个低功率收发器，它在有限的距离(比如几十米内)与无线电个人通信终端(如蜂窝电话)通信，并且与普通公用有线电话网络电连接。基站允许无线电个人通信终端的所有者直接与有线电话网络通话而不需经过蜂窝电话网，它的通信费用一般更高一些。当位于基站范围以外时，个人通信终端自动与蜂窝电话网络以主要通话费用接通。
实现无线电个人通信系统的一个主要问题是在基站与个人通信终端之间的保密。现代蜂窝电话网络包括保密系统和方法用以防止窃听和电话盗用。窃听可以通过对蜂窝电话和蜂窝网络之间的无线电发射加密来防止。盗用可以通过在蜂窝电话与蜂窝网络之间除非它们的识别信息被成功地交换以外禁止它们的无线电话传送来防止。现存的蜂窝系统，如AMPS系统、ADC系统、GSM系统，都有它们自己的保密系统和方法。保密应不会在无线电个人通信终端与无线电个人通信系统的基站之间通信时被泄密。
发明概述本发明的一个目的是提供一个改进的无线电个人通信系统，它包括基站、无线电个人通信终端，和使用本系统的方法。
本发明的另一个目的是提供一种无线电个人通信系统，它在与广域蜂窝系统通信时不会泄密。
在本发明中，基站在广域蜂窝网络的一个局域内将有线电话网与无线电个人通信终端相连，这里也称作“蜂窝终端”或简称为“终端”。基站包含一个有线电话网络接头，用来将基站连接到有线网络上。基站经有线电话网络连接器在广域蜂窝网络和蜂窝终端之间连接蜂窝校验信号。因此，当蜂窝终端位于基站覆盖的局域内时，经基站路由至蜂窝终端的无线电话呼叫，可以借助经有线电话连接器和基站在有线电话网络上在蜂窝网络与蜂窝终端之间交换数据来保密。
在一个优选实施例中，电话基站包含一个耦合器，它适于和锁定在基站内的蜂窝终端匹配。耦合器耦合蜂窝终端与基站的蜂窝保密信息，蜂窝保密信息包括密钥，它被经有线电话连接器从广域蜂窝网络转接至蜂窝终端以便与基站进行加密通信。
在蜂窝终端锁定在基站内时，通过转接蜂窝终端与基站之间的保密信息，可以提供增强的保密性，以避免它们的射频发送。增强的保密信息还可包括鉴别信号以双向地鉴别蜂窝电话至蜂窝网络的一致性以及蜂窝网络至电话的一致性，如美国专利申请No.08/043,758和美国专利No.5,091,94中所描述的，它们的说明书在这里作为参考。
然而，作为终端与基站的实体配合的替换物，蜂窝终端与基站之间的信号可以经基站和有线网络连接器用蜂窝频率上的射频传送来转接。当蜂窝终端移到局域以外并再回到局域内，再激活基站以交换检验与加密信号时，这种射频传送可能是必需的。除非被转接的蜂窝检验信号说明此无线电话通信是被授权的，终端与公用开关网络之间经基站电话通信是被禁止的。
当终端在局域范围内并正在经有线电话网络连接器接收来自有线电话网络的通信时，除蜂窝检验信息外，基站和蜂窝终端还可以交换局域检验信息以便通信。因此，为了在局域范围内对来自有线电话网络的呼叫，在蜂窝终端与基站之间通信提供保密，不需要接触广域蜂窝网络。
对本领域普通技术人员来说，局域鉴别过程最好使用与蜂窝电话检验过程相同的协议是可以理解的。当蜂窝终端锁定在基站内时，局域鉴别密钥最好通过耦合器交换，但也可以通过射频传送来完成。局域加密密钥也可以与局域鉴别一起建立。在终端与有线电话网络之间经有线电话网络连接器连接通信是被禁止的，除非被交换的局域鉴别信号与先前建立的鉴别信息一致。
以上所述的保密系统有两方面的基本用途。首先它阻止未被授权的蜂窝终端经基站通话而帐单却由别人来付。其次，它能防止窃听，否则在通信由有线媒体转接到无线媒体上时窃听是很容易的。
借助于数字音频传输使用数字加密，能预防窃听。数字加密一般要求使用秘密数值或“密钥”，密钥只有蜂窝终端和它所通信的基站知道。因此，这种保密系统的一个功能是建立这种共用的密钥。
更保密的是对每个呼叫分别建立通话的密钥来代替这种共用的密钥，尽管对几个呼叫使用相同密钥而泄密的风险很小。这种暂时的密钥可在呼叫建立时通过合并密钥和一个随机的数字而建立。
密钥或A键最好在蜂窝终端和基站或网络中都以不可访问的方式存储。在呼叫形成时，基站发送一个随机数字RAND至蜂窝终端。蜂窝终端合并RAND与A键获得一个临时的密钥“B键”，基站也是如此。然后B键被用于加密二者之间进一步的通信，除非它被后面的交换改写。如果被呼叫数字的传输是后面被加密的通信的一部分，未经授权的蜂窝终端，由于不能访问A键而不能产生正确的B键，将不能继续和建立呼叫，因此阻止了未经授权的访问。
上文的描述表明合适的加密本身也能阻止盗用。也可以使用另一种阻止未授权的访问的技术，“鉴别”。在鉴别技术中，随机数字RAND从基站向蜂窝终端的发送与上文相同。这时RAND叫做鉴别呼叫，蜂窝终端将RAND与A键合并获得一个呼叫的响应RESP，并将此响应RESP发送回基站。基站也本机计算RESP，并将收到的版本与本机计算所得比较。如果它们不匹配，则访问被拒绝。
然而，鉴别技术自身并不能保证向盗用蜂窝终端的访问被拒绝。例如，一个人可以建立一个假的基站向它附近真正的蜂窝终端发送很多随机呼叫并记录相应的响应，不断增加它存储的能被真正基站接受的呼叫-响应对的可能性。更糟的是，它可以向真的基站拔一个电话，等候真的基站发出查寻，然后暂时关掉它的发射器，就象真的蜂窝终端回答RESP。当真的基站说明它接受该电话时，假的基站又开始发送它的能量，并使之比真的蜂窝终端的能量更大，然后能继续建立通话。
加密能够防止这些盗用，并能与上文描述的鉴别技术合并使用。加密保密依赖于防止对长期密钥A键的访问。这可通过一个器件，例如集成电路芯片完成，该器件包括一个电子方法植入的A键，鉴别算法处理器、读入RAND的电输入端和发出RESP和/或B键的电输出端。
该芯片最好不提供读出A键的访问，且只进行一种操作，即响应一个RAND查寻并返回B键和RESP。能够访问内部存储的A键的内部处理器总线是从芯片外部不可访问的，并且甚至是禁止用显微镜或微探针借助将芯片覆以金属隔离层来访问。在欧洲GSM蜂窝系统中使用了这种器件，并称之为“智能卡”。它的另一种形式是供应商提供给用户的一种薄的插件，象信用卡一样。
这种保密系统的每个用户的A键存储在蜂窝系统的一个秘密计算机的某个地方。关于特定用户的信息存储在网络中他的原始位置寄存器(HLR)上，HLR是属于它所付费的供应商的蜂窝交换的一部分。当用户使用它的蜂窝终端访问被访问的网络(VLR)时，蜂窝终端首先将它的电话号码发送给VLR。VLR从电话号码判别用户的HLR，且通过电话中继信令系统与HLR联系，信令系统有欧洲的No.7信令系统，或美国的叫做IS 41的系统。然后VLR从HLR请求一个保密变量来用于验证移动终端声明的身份和/或加密通话，变量即为RAND/RESP对和B键。为减少使用中继线，在同一次处理中HLR可向VLR发送几个RAND/RESP/B键三联码，可能足够在访问位置一天用的。
对此系统保密性的另一个威胁是可能会有对No.7信令系统或IS 41信令系统线的未经授权的访问，信令系统将所有的电话交换连接到一起，即使它们在不同的国家和洲。然后就可以产生向HLR的特定电话号码的保密变量的未授权请求。如果对某个RAND容许VLR，先前用过的RAND被确定，然后盗用的VLR收到一个被记录的将被解码的呼叫的B键。因此，应当不允许VLR来确定RAND，而应当由HLR即席产生。然而，盗用的VLR仍会收到有效的保密三联码。这可能对产生盗用呼叫没有什么用处，因为真正的VLR会再接触HLR并获得盗用的VLR所没有的新三联码。虽然如此，但是最好阻止盗用VLR收到任何与用户有关的保密信息。如果HLR首先只发送RAND至VLR，VLR将它发送至蜂窝终端，蜂窝终端以RESP答复并且VLR将RESP转送至HLR，上述盗用就可以被阻止。只有HLR证实了蜂窝终端的身份，它才释放B键和可能有的三联码。
上文描述的技术可能仍会容许伪VLR从真正的蜂窝终端提取RAND/RESP对，以期望通过收集足够多的对数来提供高的能够盗用访问真实系统的可能性。这可以通过引入双向辨别过程来防止，如前述的专利申请和上文引用作为参考的美国专利中所述。在双向辨别的一个优选实施例中，蜂窝首先向VLR证明它的身份。VLR从ID确定HLR的蜂窝终端，并接触HLR获得保密变量。HLR即席发送一个随机查寻RAND并通过合并RAND和被证实的用户的A键计算B键和两个响应，RESP1和RESP2。HLR只对VLR释放RAND和第一个响应RESP1。VLR对蜂窝终端发送RAND和RESP1。蜂窝终端将RAND与它贮存的A键合并，也产生RESP1、RESP2和B键，并比较产生的RESP1和收到的RESP1。如果它们匹配，则它证明VLR在与真的HLR联系。然后它向被证实的VLR发送RESP2。VLR向HLR发送RESP2，HLR将它产生的RESP2与收到的RESP2比较。如果它们匹配，则向HLR证实VLR在与真的蜂窝终端联系。HLR然后向VLR释放B键以便与蜂窝终端进行保密通信，还可以进一步设置RAND、RESP1、RESP2和B键，这时称作保密四联码。
因此，本发明的一个优选实施例在基站中实现了上述保密特性。希望基站内并不包含高度保密的只有蜂窝终端和它的HLR知道的A键。然而，如果该密钥对基站与对蜂窝终端一样以“智能卡”形式提供，则它是容许的。然而，下文将描述另一种方案。
如果基站不包含固定的保密信息，它必须，象VLR一样，从HLR获得该信息。因为基站经普通有线电话接口连接在PSTN上，它可以向HLR拔号，例如使用专门的800服务号码，并且请求保密四联码。因为任何PSTN用户都可以拔打这种服务号码，保护保密信息不被非法请求获得甚至比更隐藏的“非法VLR”更重要。因此HLR首先只释放即席产生的RAND，等待基站将其传送至蜂窝终端并接收答复RESP，然后，如果转接的RESP是正确的再只释放B键至微基站。然后基站和蜂窝终端分别在预定的时间段内或其后一定量的呼叫中使用B键加密它们之间的通信。基站可以，象HLR一样接收一组四联码，在与HLR联系再请求新的保密变量以前，该四联码可以使用一段时间，例如一天或一定数目的呼叫。另一方面，用户选项可以借助预先的设置触发基站去请求新的变量，该设置在各呼叫之间随机地循环直到用户决定更新它。利用这种方案，保密的A键与保密四联码都不用存储在基站内，这对防止未经授权的蜂窝访问和解密蜂窝呼叫都是有益的。
此外，基站通过失去能量和电话连接可以擦除所有存储的四联码。经公共交换电话网在广域蜂窝网络中交换保密信息和在基站与蜂窝终端之间交换保密信息，可以通过检测有线电话网络连接器与有线电话网和/或能量供应端口的连接或再连接来初始化或再设置。因此，在基站被移动后，新的保密变量被重新建立了。通过基站经有线电话网络向广域蜂窝网络转接的检验和加密信号，最好在每次蜂窝终端从局域外返回局域内时都要更换，但做操作的次数是任意的。这个操作，也叫“再激活”，确保了正确的蜂窝终端与基站一起工作。
蜂窝检验信号最好包括暂时密钥，它由蜂窝网络提供并被存储在基站内作为蜂窝网络与蜂窝终端之间经由基站的检验交换的一部分。当网络蜂窝终端在局域范围内时，对蜂窝终端与基站之间的所有通信最好都使用这种暂时密钥，不管这些通信是来自广域蜂窝网络(经过有线电话网络)，还是来自有线电话网络。
一旦蜂窝终端移出局域范围，暂时密钥可以从基站擦除，因此在重新进入局域内时，新的暂时密钥必须从广域蜂窝网络经有线电话网络获得。另一方面，象上面所讨论的，这也可以作为用户选项。使用暂时密钥能允许在局域内使用一个密钥发生多重呼叫。然而，长期的保密并不受影响，因为新的暂时密钥可以随时得到。而且，长期保密也没有被削弱，因为蜂窝电话的固定密钥并没有被存储在基站内。保密无线电个人通信系统及方法由此而提出。
附图的简要说明
图1A和1B概略地图示了一个无线电个人通信系统，包括基站和蜂窝终端，分别为在终端和基站之间，和在终端与广域蜂窝网络之间进行无线电通信。
图2描述本发明的基站的一个实施例的正面透视图，其中终端用虚线表示。
图3是根据本发明的一个基站的简要的框图。
图4是根据本发明的一个基站收发两用机的简要的框图。
图5是根据本发明的一个无线电个人通信蜂窝终端的框图。
图6是说明根据本发明的无线电个人通信系统在初始化过程的操作的流程图。
图7是广域蜂窝网络的第一单元重复使用方式的示意图。
图8根据本发明的一种广域蜂窝网络的第二单元重复使用方式的示意图，它用以说明一种分配基站频率的方法。
图9是说明根据本发明的一个无线电个人通信系统的工作的流程图。
图10A和10B一起构成用于说明根据本发明的一个无线电个人通信系统的保密操作的流程图。
本发明的详细描述参照附图中显示的本发明的优选实施例，在以下将更全面地描述本发明。然而，本发明可以用很多不同的形式实施，且不应被理解为局限为这里所述的几种实施例；这里提供的实施例是用于使说明书彻底和全面，而且能将本发明的全部范围向本领域技术人员公开。
现参照图1A和1B，其中显示了根据本发明的一个无线电个人通信系统的简图。这种系统工作在一个蜂窝通信网络中，该网络向各个地区单元分配一个波段的许多频率(信道)的一部分。因此，该系统提供了一个广域无线通信网络，该网络利用分配给它的有限数目的频率能够向大量用户提供优质的无线通信。如图1A所示，广域蜂窝网络包括至少一个无线电网络单元站102，如蜂窝电话单元站，用来经单元天线106发送和接收在104说明的一个网络单元范围内的消息。无线电网络单元站102的范围104一般如图1A，1B，7，8表示。无线电网络单元站102也与有线网络用专门的中继线和信令线接口。对本领域技术人员而言，广域蜂窝网络100一般包括许多无线电网络单元站102以覆盖一个大的区域，如图7和8所示，这是可以理解的。在这样的系统中，每个无线电网络单元站覆盖广域蜂窝网络100中一个单元(范围)104，并且可以经陆上通信线路或微波(无线)连接到移动转接中心MSC，这是一种用于移动电话的电话交换的专门结构。MSC经专门的中继线和信号传输线连接到PSTN 108上以提供蜂窝网络100中任意无线电网络单元站102与外部世界之间的连接。
仍参照图1A，电话基站110位于广域蜂窝网络100的网络单元站102的单元(范围)104内。基站110包括一个低功率收发两用机用以经过基站天线112在一个有限的基站范围114内接收和发送，该范围一般为几十米量级。因此，基站可用于在家中或办公室中发送和接收个人无线通信。基站110也与有线网络108电连通，例如通过普通电话插座。有线网络108，也称作公共电话交换网(PSTN)，PSTN 108是常规“有线线路”电话系统，如由地区性Bell Operation Company提供的系统，并且可以使用铜导线，无线局部回路分机、宽带电缆、光纤或其它平稳传输信道。基站110可以直接用导线连接到PSTN 108上(例如在家庭中的应用)，或通过PABX连接，(未画出)，例如在办公环境中的应用。
仍参照图1A，图中表示无线电个人通信终端120经过天线122与基站110或与无线电网络单元站102进行无线电通信。无线电个人通信终端120，这里也称作“蜂窝终端”或简称为“终端”，包括无线电电话如蜂窝电话。终端120可以包括，例如，计算机的整个键盘或显示器，文件扫描器、和全图示及多媒体能力。
如图1A所示，当终端120在基站110的范围114内时，它们之间建立了无线电联系124。如图1B所示，当终端120在基站110的范围114以外，但在网络单元站102的范围(单元)内时，终端与网络单元站102自动建立一种新的无线电联系126以通过广域蜂窝网络100进行通信。因此，当使用者距离基站比较近时(即在家中或办公室中)，发生与基站的无线电通信，这样，收费更高的广域蜂窝网络就被绕过了。当使用者距离基站110比较远时，通信与蜂窝网络进行。
对本领域技术人员而言，完全的无线电个人通信系统一般包括许多基站110，终端120和无线电网络单元站102，是可以理解的。对本领域技术人员而言，本发明使用普通的通信和频道转接协议也是可以理解的，这里对其不需作进一步的描述。为了说明目的，假定分配给无线网络单元的频谱是如下文表1说明的IS-54B电话频谱配置。
表1
在图1A和1B描述的无线电个人通信系统中，避免基站110与无线电网络单元站102之间相同信道的串扰是很重要的。相同信道的串扰可通过在网络电话和基站使用分立的谱而得以避免。例如，基站可以使用无绳电话协议和频率。不幸的是，这要求终端120工作在蜂窝和无绳两个协议下，这很贵也很浪费。
根据本发明，网络100的操作者，他一般已由正规管理部门在指定地区内分配了频谱的一些特定频率，被允许分配基站110的频率和可自由选择的功率电平。广域蜂窝网络的操作者(提供者)能够向基站110分配频率和可自由选择的功率水平以减少相同信道的串扰并从分配到的频谱获得最大的收益。
根据本发明，基站110分别使用所获得的频率和功率电平去管理基站110的工作。频率和功率电平信号可与前述保密信息同时得到，也可以用来控制无线电个人通信(蜂窝)终端120的工作，如下文所述。如下文将要描述的，蜂窝终端120可以控制其工作在与基站110同样的频率和功率电平。另一方面，也可以提供不同的频率和功率电平。因此，广域蜂窝网络的操作者有机会在频率和保密变量的供应上获得收益，且同时防止基站110与终端120之间的无线电通信不会与其与蜂窝网络100的通信发生串扰。即使蜂窝操作者竞争削减这种收益，本发明提供的增强的保密性有助于吸引新的客户到蜂窝操作者的网络中去。
图2表示根据本发明的一个基站和蜂窝终端的实施例。基站110包括机箱130，它能与蜂窝终端120适配，并通过使用电连接器132或其它电连接装置在基站110与蜂窝终端120之间提供接口。基站110通过电源线连接器134或其它电源连接装置连接到能源(或能量端头)上，并通过从基站110延伸到机箱130内的有线电话网络连接器130或其它装置连接到有线电话网络上以提供基站110与有线电话网的电连接。如图2所述，机箱130最好是便携式的以便让使用者能够移动它并重新安装在不同的位置。如图2所示，基站110还包含电池充电连接器138或其它充电接口装置，它在蜂窝终端120被插入或锁定在机箱130上时，如图2虚线所示，将以电池供能的蜂窝终端连接到电池充电器(图2中未示出)上。传感器140检测何时蜂窝终端锁定在机箱130内，电池充电器被启动用来给以电池供能的蜂窝终端120的电池充电。对本领域技术人员而言，不需要用单独的传感器140来检测何时终端120锁定在机箱130上。
如图2所示，基站110也包括显示器142或其它用户指示设备。另一方面，蜂窝终端120可以包括指示设备，它在蜂窝终端120锁定在机箱130上时，可用于显示通过电连接器132从基站110发射的信号。基站110可以包括键盘144或其它用户输入设备。另一方面，同显示器一样，蜂窝终端120可以包括输入装置，它在蜂窝终端锁定在机箱130上时可用于向基站110提供输入。基站110可以包括一个任选的与普通家用有线电话的接口，它只在蜂窝终端被关上或者在不能被访问时能够响应打入的呼叫振铃。
图3表示本发明的基站110的一个实施例的框图。电源150与电源线连接器134连接，并对基站110的电路供应电源电压。电源150还可包括电源检测装置151以检测何时电源线连接器134与电源的连接被切断并向控制处理器154输出一个传感信号说明电源被切断。
振铃电路和总机电源电压探测器152与有线电话连接器136电连通，并包含用来检测在有线电话连接器136上的打入呼叫，连接器136与有线电话网络108相连。探测器152还检测有线电话网络108与连接器136的电连通是否被切断。当打入呼叫“振铃”被检测出且与有线电话网108的连接被切断时，探测器152向控制处理器154输出一个信号。在控制处理器154的控制下，对有线电话网(线路)的连接被切断的说明会被送到显示器142上。控制处理器154还能控制开关98将打入呼叫连接到普通电话线接口上，或在蜂窝不能访问时接到插座上。另一方面，这种连接还可用于传真机。
控制处理器154，与振铃电路和总机电源电压控制器152一起，在蜂窝终端120在范围114内时，提供激活装置用来初始化有线电话网络108与蜂窝终端120之间通过基站110的通信。对从有线电话网络(线路)108打入的呼叫，探测器152检测该打入呼叫，并向控制处理器154发出一个激活信号，控制处理器再控制基站110的后继通信工作。对从蜂窝终端120来的呼叫，控制处理器检测来自蜂窝终端120的通信，该通信用与天线112相连的收发两用机电路164或其它无线电收发装置在广域蜂窝网络100的频谱的选定的频率上接收。控制处理器154向检测电路152发出一个控制信号以产生摘机或其它信号，例如脉冲拔号，这对与如一般在有线电话网络108中使用的环路断开线路接口连接是必需的。也可以提供智能卡接口97。
分离电路156的作用是将两线的、双向的电话音频信号分离为独立收、发信号的四线系统。从有线电话网络108收到的信号用模数转换器(A/D)158从模拟量转化为数字量，而向有线电话网络108发出的信号用数模转换器(D/A)160从数字量转化为模拟量。这样容许所有的后继音频信号处理过程使用数字信号处理器数字化执行。回声消除器162将通过连接器136向PSTN有线网络108发出的信号的回声衰减以免使从PSTN接收的信号不可靠。回声消除电路162还阻止回声被通过收发电路164或其它与天线112相连的无线电收发设备向蜂窝终端发送。
对越过有线电话网(线路)连接器136打入的呼叫，收发电路164在处理器154的控制下响应来自连接器152的振铃检测与使用在广域蜂窝网络100的频谱中选定的频率的蜂窝终端120通信。存储电路155或其它存储装置与控制处理器154电连通，以存储程序和数字信息，如一个频率指示信号代表选定频率。存储电路155可以包括普通可读可写存储器如RAM或EEPROM。
在回声消除后，调制解调器166处理收到的数字化音频信号，提取任何来自有线电话网络(线路)可能与音频信号同时收到的数字控制消息。这种数字控制消息可以是，例如，由广域蜂窝网络100发送的对基站的编程信息。提取的数字控制消息被送到控制处理器154。调制解调器166可以完成数据/语音识别。数字信号处理器，如Texas Instruments的TMS320C56型，可以被用作回声消除器162和调制解调器166。
收到的数字化语音被送到收发两用机以便发射。数字化语音首先被压缩电路(未画出)，使用常规语音译码算法如CELP或VSELP，压缩至更低的比特率。在本发明的基站110的一个模拟发射实施例中，一个转换电路(未画出)向调制收发机164将识别的语音复原成模拟信号，在此实施例中，调制收发机是一个模拟收发机。
通过天线112接收的、从蜂窝终端120到基站110的无线电信号被收发两用机164检测和转换成数字语音信号。然后数字语音信号被送到回声消除电路162和调制解调器电路166以便通过有线电路网络(线路)连接器136发送到有线网络108。另一方面，收到的信号可以用如美国专利No.5,048,049中描述的LOGPOLAR技术数字化成复数形式。复数数据流然后被送到调制解调器166以便作数字解调并转换成模拟语音发送到有线电话线路上。
当蜂窝终端120与个人计算机系统结合或者将蜂窝终端120插入个人计算机以连接计算机和调制解调电路166而不使用电话线电缆直接连通计算机时，本发明可以被用于来自蜂窝电话120的数据传输。当处理数据传输时，调制解调电路166和收发两用机164在所使用的空中通信协议和普通有线电话线路传输协议之间翻译数据流。收发两用机164可以检测何时收到的信号被回转为声音，并且响应控制处理器154，使调制解调电路166和回声消除电路162产生对声音信号的回转处理。
收发两用机164可以经选择以产生和接收与任何标准，例如AMPS、ETACS、NMT450、NMT900、GSM、DCS1800或IS-54相符合的信号。而且，收发两用机164可以产生或接收与空中接口标准相符合的信号以便与卫星系统通信，如INMARSAT-M，INMARSAT-P，IRIDIUM，ODYSSEY，GLOBALSTAR，ELLIPSAT或M-SAT。本发明可以利用所有这些标准以对蜂窝终端120通过普通PSTN有线电话线路108提供通信且避免使用广域系统。
图4表示图3的无线电收发两用机164的概略框图。如图所示，收发两用机164包括既能接收又能发射射频信号的电路。通过天线112接收到的信号通过收发共用天线直接送到接收电路。收发共用天线是有两个独立频带响应的滤波器一个用来传输在接收频带的信号，另一个用来传输发送频带的信号。通过使用不同的接收和发送频率，收发共同天线201允许同时发送和接收信号。例如，在IS54体系中，接收和发送频率间距45MHz。
在经过收发共同天线201后，收到的信号被低噪音的射频(RF)放大器202放大。该放大器提供足够的增益以克服收发共用天线201和滤波器203的损耗，并能淹没混频器204的噪音。经放大后，信号中不需要的成分被接收滤波器203滤掉。滤波后，信号在混频器204中与由信道合成器215产生并经本机振荡(LD)滤波器滤波的第二个信号混频产生第一个中频(IF)。然后该第一个中频被放大器205放大，且不需要的混频产物被IF滤波器206除去。滤波后，第一个IF用由本机振荡合成器216产生的信号在混频器207中混频得到另一个更低的频率或第二个IF信号。然后，第二个IF被两个滤波器208和210滤波，并用多级放大器209和211放大得到一个IF信号212和一个无线电信号强度(RSSI)信号213。此后，它再经数字化处理，例如，在授予Dent的美国专利5,048,059中所述，它的说明书在这里作为参考。
为了发送，数据流219由调制解调器166(图3)产生。在IS 54体系中，数据流被组织为脉冲串以便与其它用户进行时分复用。参考振荡器产生精确的频率用来作为RF电路的稳定参考。振荡器21 8的输出经过乘法器221将频率增长6倍。然后，此频率被送入正交网络222，它产生等幅的、具有正交相位关系，即，它们的失调为90°的两个信号。这些正交信号，与数据219一起，在调制器223中被合并产生一个调制信号，如标题为《I and Q Madulators for Cellular CommunicationSystem》，作者D.E.Norton等的文章中所述，文章发表于MicrowaveJournal，Vol.34，No.10，October 1991，pp63-79。调制信号经混频器224被转换成射频。确切的射频由信道合成器215所提供的本机振荡信号决定。射频信号再通过一个可变增益控制放大器225。该放大器的增益，借助于发送功率控制线220上的电压控制，决定最后的输出功率，因为线性功率放大器227有固定的增益。滤波由发送滤波器226完成。
现参照图5，终端120的设计与基站110(图3)的设计相似，除了没有画出振铃电路和总机电源电压检测器152以外。如图5所示，蜂窝终端120包括收发两用机250或其它装置，以便在蜂窝终端120不在基站110的基站局域(范围)114以内时，与广域蜂窝网络100通信，和在蜂窝终端120在基站局域114内时与基站110的收发两用机164通信。收发两用机250与天线122相连。蜂窝终端120还包括它自己的控制处理器254或存储装置255，与所述的针对基站110的装置相似，并且还有发送电路251和接收电路253以分别接收和发送信号。
如图5所示，当终端120是蜂窝电话时，它包括键盘257、显示器259、扬声器261和微型话筒263。为提供计算机通信终端以便接收和发送音频、视频和数据及/或多媒体信号，键盘257可以是个人计算机的全键盘，显示器259可以是大的图形显示器。文本扫描器265和其它装置267如磁盘驱动器和调制解调器也可以被提供。终端120的设计对本领域技术人员而言是众所周知的，在此不需作进一步的描述。
如上所述，基站110与蜂窝终端120之间的通信发生在由广域蜂窝网络供应商提供的频率上以避免基站110与网络单元站102之间相同信道的串音。在上文所述的本发明的实施例中，在广域蜂窝网络100的蜂窝频谱中获得信道以便在蜂窝终端120和基站之间通信的信道选择装置包含在基站110内。对于非复用的系统，任何给定的频率都是一个信道；然而，对于复用型系统；每个频率可能携带多个通信信道。本发明对频率还有进一步的描述，然而，在复用式系统中可能使用这种选定的频率给基站110指定一个特定的信道或通道是可以理解的。
选定的频率可以从外部进入基站，例如提取的数字控制消息，如上文所述，这时频率指示信号由基站越过连接器136借助有线电话通信获得。频率指示信号被转换成合成器指令并被施加到导线217上以产生要求的发送和接收频率。功率电平说明信号被转换成发送功率控制信号并被施加到导线220上以控制发送功率。转换最好由控制处理器154使用常规技术完成。设定频率和任选的功率电平的操作，将联系图5在下文中描述。
来自广域网络100的操作者的频率指示信号被挑选以使基站110与网络单元站102之间的串扰最小。使用的频率最好是蜂窝频谱中没有分配给安置基站110的单元104中的网络单元站102的频率。更理想的是，频率是从蜂窝频谱的一组频率中挑选的，该频谱被分配给距所述基站最远的广域蜂窝网络100的一个单元，如图7和图8所示。
如图3所示的基站110的电路还有作为机箱130内请求装置的功能，它与有线电话线连接器136电连接，用来通过使用存储在存储电路155内的预先指定服务的号码越过有线网络108与广域网络100的操作者通信。控制处理器154使用预先指定的服务号码通过发送控制和一个表示请求的数据信号初始化一个呼叫。调制解调器166和转换器160用于越过作为已知类型的载体的导线136发送该请求，它可以被由广域蜂窝网络100的操作者为此目的设置的调制解调器检测到。广域蜂窝网络的操作者可以自动或手动指定频率，以减少或避免频率串扰。然后广域蜂窝网络的操作者的被请求的频率被调制解调器166接收，并向控制处理器154提供经提取的数字控制消息，如上文所述。一个基于被接收到的频率指示信号的对选定频率的指示被存储在存储电路155中。另一方面，频率也可由可移动的频率指示器指定，例如“智能卡”，如在共同未决的申请No.08/093,076，申请人为Rydbeck，标题为《Method andApparatus for Controlling Transceiver Operations ina RadioCommunicatia System》，它被转让给本发明的受让人，其说明书在这里作为参考。
当终端120锁定在基站内时，蜂窝终端也提供一个频率指示信号，并作为对选定频率的指示存储在存储装置255中，因此蜂窝终端120和基站110都有选定频率的信息。另一方面，如果蜂窝终端120没有锁定在基站110内，而且用户在改变选定频率后，恢复基站110与蜂窝终端120之间的通信之前不希望锁定此终端，也可以用广域蜂窝网络110向蜂窝终端120提供此频率信息。
请求一个频率指示信号的过程可以由操作者用键盘144作为一个输入启动，例如按下#0键启动对一个预定服务号码的呼叫。另一方面，请求可以由控制处理器154响应来自检测器152的连接被断开的信号而启动。如上文所述，连接被断开的信号，基于从电源检测装置151到控制处理器154的信号，可以说明有线电话线路136与有线电话网络108的连接被断开或电话连接和电源连接都被断开了。因此，检测器152，电源检测装置151和控制处理器154决定了何时一个新的频率选择被请求并启动这个请求。
另一方面，选定的频率信息可以用键盘144敲入基站110，它同样将信息送到控制处理器154。这允许基站110的用户独立地从广域蜂窝网络100的操作者获得选定的频率信息，然后通过键盘144手工输入这些数据。
用于请求和接收频率指示信号的装置也可以包含在终端120内。如果是这种情况，当蜂窝终端120锁定在基站110内时，蜂窝终端120可以通过网络单元站102或用电话线路连接器136与广域蜂窝网络的操作者联络。同样，用于手动输入对频率指示信号的请求的输入装置，可以是蜂窝终端120的键盘257。
如果基站110移动到新的位置，任何先前使用的选定频率都没用了，并且如果没有在从广域蜂窝网络100的操作者获得新的选定频率而允许来自基站110的发送发生，很容易产生与广域蜂窝网络100的串扰。希望基站包含一种装置，它响应电话连接的断开或电话和电源的断开，如上文所述，以禁止收发两用机164使用以前的选定频率进行发送。这用图3表示的电路很容易实现，即控制处理器154接收从检测器电路152和电源检测装置151来的指示信号，后两者一起作为检测电话和/或电源连接是否断开的装置。然后控制处理器154控制收发两用机164以阻止进一步的发送。控制处理器还可以向显示器142发出一个指示说明需要获得新的频率。控制处理器154还经由PSTN网向广域蜂窝网络的操作者发出一个消息。
图6表示本发明的个人通信系统的一个实施例的初始化和信道采集操作的流程图。当用户获得的基站110被用电话连接器136插入普通家用电话插座且用电源连接器136接通电源时，工作由块300开始。接通电源后，检测器152通知控制处理器154与有线电话线路108的电话连接已被建立，并且从电源检测装置151的电源传感信号通知控制处理器电话线电源被接通。在块302，基站110用预定的服务号码呼叫广域蜂窝网络。服务号码能存储在基站中，只需按下一或二个键去拔号或者自动启动，如上文所述。另一方面，如上文所述，用户可以用不同的电话和PSTN线路联络广域蜂窝供应商，并口头请求配置信息，然后手工将其键入基站110。服务号码可以是“800”型号码，它对所有位置均有效。根据本发明，配置信息只在前述鉴别过程成功地完成以后释放，因此避免了频率信道被盗用。
当呼叫在块302被起动后，基站110在块304通知广域蜂窝网络的操作者基站110的位置。使用现代数字电话网络的拔号设备，这可以通过让广域蜂窝网络的操作者从PSTN要求产生该呼叫的有线电话线路号码来完成。在块306基站110从广域蜂窝网络操作者请求包括频率在内的控制消息。与频率一样，该请求还可以包括电源电平和信道信息。在块308，基站110收到来自广域蜂窝网络操作者的包含对被请求频率的指示的控制消息。然后块310，这作为对收到的频率的指示被存储在基站110内。
在块312，基站110再向蜂窝终端120发送对收到的频率的指示。在蜂窝终端120锁定在基站110上时，该发送可以用系统连接器132完成。另一方面，如果蜂窝终端120没有锁定在基站110上，频率指示信号可以用收发两用机164通过无线电通信发送。这种发送可以用蜂窝网络操作者最后分配给基站110的频率完成。当蜂窝电话120没有锁定在基站110上且有必要重新分配基站频率时，广域蜂窝网络操作者可以在蜂窝网络上对蜂窝电话120产生一个呼叫，并发出一个消息通知蜂窝终端120对基站频率的变化，这是一个任选功能。然而，如果基站频率不经常被重新分配，基站110可以通过在显示器142上显示一个警告消息通知用户需要锁定蜂窝终端以获得新的频率信息。在块314，蜂窝终端120将对接收到的频率的指示存储在蜂窝终端120。
一旦在基站110与蜂窝终端120之间通信用的工作频率被初始化建立，指定的频率在基站110停留在相同位置时一直有效。然而，一旦基站110被移到新的位置，由于先前指定给基站110的频率可能被基站重新安装地点的广域蜂窝网络的局域单元使用，这可能导致与广域蜂窝网络之间的串扰。接着，在块316，基站110判断基站的电话连接在从上文描述的对被请求频率的指示被最后接收到开始，是否被断开。基站110还判断，从对被请求的频率的指示被最后接收到开始，基站110的电源连接是否被断开。从对被请求的频率的指示最后被接收开始，如果电话连接或，另一方面，电话和电源连接被断开，基站110通过314重复步骤300，如上文所述。另一方面，在步骤316，当已判定连接被断开时，基站110的通信将不能进行，直至新的对选定频率的请求被起动。
在一个使用基站处理器和键盘采集频率信息的实施例中描述了上述操作。在另一个实施例中，蜂窝终端120的键盘和处理器可用于执行起动操作。在这个实施例中，图6的所有步骤在蜂窝终端120锁定在基站110上时，都要进行。通过将基站110用于在PSTN108上在蜂窝终端120与网络操作者之间传送信号，蜂窝网络120能够操纵与广域蜂窝网络的通信。
基站110最好不要使用安装基站110的广域蜂窝网络的单元中已经使用的频率，而选择那些距离最远的单元中使用的频率。图7表示一个实施例中广域蜂窝网络供应商对频率的分配。图7表示一个有21个单元的网络的频率复用方式，它被某些美国的广域蜂窝网络采用以避免相邻单元间的串扰。一个广域蜂窝网络100可能包含很多这种复用方式，并因此包含多于图7表示的21个单元，是可以理解的。含21个单元的簇的每一个单元104，使用广域蜂窝网络供应商提供的频率总数的各不相同的1/21部分。图7表示从1至21以等距离单元格排列的21组频率，可以看出，使用相同频率组的单元被等间距地排列，并在各组中心之间距离 个单元直径，其中单元直径定义为每个六角形中内切圆的直径。
在图7中还可看出，标号为15或8的单元距离标号为1的单元最远。因此，位于标号为1的单元中的基站110将使用的频率，应当从频率组8或15中选取。相应地，位于标号为15的单元中的基站110使用的频率应从频率组1或8中选取，并以此类推到标号为8的单元。相对称的，2号单元中的基站110应使用从9号组或16号组中抽取的频率，并以此类推。因此，每个区中的基站110可以使用可用频率总数的2/21。如果它包含至少21个频率，则21个单元的复用计划可以被采纳以确保使用相同频率的单元被分开至少 个单元直径。这要求在单元和单元系统中使用的频率总数至少为21×21/2＝220个。这个条件在美国AMPS系统中一般都被满足，其中两个竞争的操作者共享超过800个信道，每一个都多于400。因此希望单元能够被编程和重复编程，以根据安装移动电话网络的单元优化移动电话使用的频率。
图8表示在使用更紧凑的，如7个单元的复用方式时，如欧洲GSM系统所采用的，基站频率是如何分配的。如图8所示，在每个单元中，不同的地方由安装在这些子区中的基站110分配不同的频率组。在图8中，分别表示了1号和5号单元的频率分配方式。
图9表示，在频率信息被基站110及其关连的蜂窝终端120采集后，操作无线电个人通信系统的方法。操作从在块352将电源施加到蜂窝终端120上开始。在施加电源后的情况下，蜂窝终端120扫描在块354分配给与之关联的基站110的选定频率，并在块356判断是否在阈值以上的信号被检测到。如果信号电平被检测到在阈值以上，则终端120位于与之关联的基站110的范围114内。然后，在块360，蜂窝终端120在PSTN108上通过无线通信与基站110通信。如果信号电平被检测在阈值以下，则终端120不在基站110的范围114以内，在块358，使用普通技术，起动与网络单元站102的通信。
对本领域技术人员而言，基站110与终端120可以使用独立的音频信道频率和功率电平进行发送是可以理解的。如果，例如，基站有更大的天线和更敏感的收发两用机，基站的功率电平可以不同。由于终端与基站在双向的收发两用机上一般使用不同的发送和接收频率，频率有区别也是可以料想得到的。基站和蜂窝终端可以在一个频率上，如902MHz“未注册的带”，交替使用时间复用。另一方面，可以从广域蜂窝网络供应商获得一个频率和电源电平，并从这一个频率和功率电平决定第二个频率和功率电平。
因此，网络供应商/操作者可以分配基站与终端通信的频率和功率电平。通过对基站与终端通信的频率和功率电平的分配，网络单元中相同频率的串扰被降低了，且网络供应商从基站的注册频率上获得了额外的收益。
现参照图10A和10B，描述根据本发明的无线电个人通信系统的保密操作。对本领域技术人员而言，这些操作最好通过在图3所示的控制处理器中存储编程指示来完成，这是可以理解的。然而，它们也可通过在图3所示其它部件中存储编程指示来完成，并且也可以通过专门用途的硬件如专用集成电路(ASIC)来完成。
参照图10A，在块402，基站110经由有线电话网络连接器136与有线电话网络(PSTN)108的连接与重新连接，被图3所示的检测器152检测到，以触发保密操作。在块404，做了一个测试来确定是否蜂窝终端120锁定在基站110内。然后，相似的交换操作410和转接操作420被建立，除非当终端没有与基站110耦接时经收发两用机164建立这些操作，或当终端与基站耦接时经接头132建立这些操作。最好在锁定时进行这些操作，以避免保密信息为射频发射。然而，当蜂窝终端重新进入基站的局域范围内时，这些操作可能需要经过无线电建立。经由收发两用机164建立的操作在图10A被标明以后缀“a”，而经由连接器132建立的操作在图10A中被标明以后缀“b”。
仍参照图10A，在块412a和412b中完成对检验信息的交换以便与有线网络进行局域通信。正如这里所用的，“局域通信”指在局域范围内，在基站与蜂窝终端之间，对有线网络的呼叫或蜂窝网络呼叫的通信。对本领域技术人员，基站110与蜂窝终端120可以包括管理对有线网络的呼叫的局域通信的检验与加密协议是可以理解的。尤其，该检验与加密协议最好是蜂窝网络的检验与加密协议，这样不需要加倍的协议。然而，可以使用独立的身分号和加密密钥去管理与有线网络的局域通信。如块414a和414b所示，除非检验信息的交换证实了蜂窝终端，禁止与有线网络进行局域通信。因此，当蜂窝终端在局域范围以内时，块412a、412b和414a、414b的操作，允许与蜂窝终端交换局域电话检验信息以便与有线网络通信。
仍参照图10A，现在描述经由基站和有线网络，在广域蜂窝网络和蜂窝终端之间转接检测与加密信息的操作420。如在块422a、422b中所示，蜂窝电话一般包含一个存储在蜂窝电话内不可改变的身分号码。在蜂窝终端120上也有类似的配置。蜂窝电话协议用于将该身分通知基站。如块424a，424b所示，终端的身分经有线网络被转接到蜂窝网络上。在块426a和426b，在上文所述的特定保密交换之后，经有线网络来自蜂窝网络的用于蜂窝通信的检验和加密信息被接收到。在块428a，428b，经过有线网络，使用收发两用机164或最好经过连接器132，在广域蜂窝网络的指示下，蜂窝检验与加密信息在终端与基站之间交换。如块430所示，除非检验证实了蜂窝终端，禁止经由有线网络从蜂窝网络来的蜂窝通信。
通过本发明的保密方法和系统辨别蜂窝网络声明的ID允许基站被访问用户使用。正规的蜂窝网络尤其适用于管理这种“漫游者”，但有线网络或PSTN不允许访问者使用别的用户的电话呼叫并将帐单自动转移到呼叫者的电话上，根据本发明，这个特性可以在PSTN中提供。现在将描述一种方法和系统，它允许访问蜂窝终端对非本地基站的服务。
为启动一次呼叫，访问的蜂窝终端首先向基站说明自己的身分。然后它们建立两个操作，其次序随保密性的大小和任选的效果可以改变。具体细节与设计上的考虑有关。
操作1基站从存储表识别访问蜂窝终端的蜂窝服务供应商的服务(800)号码，并经过PSTN与其联络以获得保密变量。在上文讨论的保密交换以后，基站从服务供应商获得B键，而不是在这种情况下需要的频率。使用的频率已经由基站注册的服务供应商提供并保持。
操作2基站开通与访问蜂窝终端以加密方式通信接收想要呼叫的号码，然后唤醒自动帐单转移机构以通过PSTN处理该呼叫。PSTN接收访问蜂窝终端的电话号码和准备呼叫的号码。检验访问蜂窝终端的ID并且接受或拒绝该呼叫是PSTN的责任。例如，如果在被访问的电话系统与访问服务供应商关于自动移交帐单没有商业协议，PSTN可以简单地拒绝此呼叫。
现参照图10B，假定广域蜂窝网络已经验证蜂窝终端，使用如块436所示的局域检验信息，可以经过有线电话网，或从蜂窝网络经由有线网接受或打出多个呼叫。如果使用蜂窝加密(块432)，则蜂窝加密也能用于局域通信。
仍参照图10B，如块438所示，在终端位于局域范围内时，多重呼叫一直继续。一旦终端走出局域范围，则在块440，终端象标准蜂窝电话一样使用蜂窝检验信息和加密工作。在这些通信中没有包括基站，并可使基站停用，直到终端又进入如块453所示的无绳范围。例如，当蜂窝网络检测到蜂窝终端在另一个地区注册工作时，可以向基站发出一个停用的消息。然后发出停用操作450。作为停用的一部分，基站的暂时密钥被擦除，如块442所示，因此，对于停用操作，要求在允许经基站与蜂窝终端通信之前，需要请求一个新的暂时密钥。任选地，这些密钥能循环给下一个呼叫。
为产生一个对于具有唯一一个密钥的蜂窝终端是可以理解的蜂窝型无线电信号，该密钥电子存储在其中且不可被提取，基站必须是能够加密和解密编码消息的。为了避免基站与密钥被编程，或从有线电话网络接收密钥(这能使保密失效)，密钥最好在呼叫建立时转变成暂时密钥，暂时密钥只使用于该次呼叫或一个短的时间。如果暂时密钥因任何原因被泄露了，它只影响该次呼叫的保密，而不会影响到需长期保密的密钥。因此，基站接收到的密钥最好是暂时密钥而不是存储在蜂窝终端的固定密钥。
在再激活时，在块456测试关于终端是否耦接到基站上和是否再开始转接操作420。基站将自动向移动电话服务节点拔号以便适当地再编程，再向广域蜂窝网络转换此拔号数字以有效地进行路由呼叫。然后广域蜂窝网络适时地释放辨别工作以检验终端的身分，并在终端和基站建立新的暂时加密密钥。当基站由于蜂窝系统接受局域内蜂窝终端的注册被激活时，则任何在蜂窝网络上建立的导致一个新的暂时密钥的重新鉴别最好被复制到基站，因此以本地号码接收并被转换为蜂窝信号的呼叫能被正确地加密和解密。
对本领域技术人员，尽管在有线网络的连接被断开，说明基站被移动了以前，最好不要建立交换操作410，交换操作410仍能建立是可以理解的。
因此，本发明允许联接到有线网络的基站去操纵呼叫者的身分和蜂窝系统使用的检验方法以阻止电话盗用。蜂窝系统在广域网络上与基站通信，使用例如预先定义的蜂窝网络服务号码。因此最好当蜂窝终端锁定在基站上时，蜂窝终端经由基站和有线网络连接到广域蜂窝网络上。终端密钥或暂时终端密钥因此是有效的。基站最好将交换信号从蜂窝终端转变为有线电话网络线路信号，而不是直接从终端向广域蜂窝网络进行无线电发送。这些操作可在系统激活或重新激活时与频率分配同时发生。
如上所述，基站和终端可以有它们自己的密钥以用于连接它们与有线电话网络局域通信。因此，在终端只简单地用作由基站连接到有线网络的本地电话，而不要求与广域网络供应商有接口时，可以提供反盗用保护。
又如上文所述，基站也能操纵蜂窝系统使用的加密方法。最好，基站不是对每个呼叫都获得一个新的暂时密钥。而是，在系统激活时指定一个暂时密钥，它被用于基站与终端的所有后继通信，直至重新激活被请求。任选地，基站和终端可以有它们自己的密钥以用于它们之间的连接，当终端被物理地插入基站时，它被指定且在基站与终端之间共享。
本发明可用于任何蜂窝型无线通信结构也是可以理解的，其中蜂窝型结构被理解为包含任何在一个广域通信网络中使用任何信道复用方式的系统。
在附图和说明书中，已经揭示了本发明的典型的优选实施例，而且，尽管使用了专门的术语，它们只用于归类和描述，且没有限制的意图，本发明的范围由随后的权利要求界定。
权利要求
1.一种用于在广域蜂窝网络的局域范围内将有线电话网络与蜂窝终端连接起来的电话基站，所述电话基站包括有线电话网络连接装置，用于连接所述基站到所述有线电话网络；和用于经所述有线电话网络连接装置，在所述广域蜂窝网络与蜂窝终端之间转接蜂窝检验信号的装置。
2.权利要求1的电话基站，还包含耦合装置，它被电连接至所述转接装置，且与蜂窝终端匹配，用于耦合在所述蜂窝终端和所述转接装置之间的蜂窝检验信号。
3.权利要求1的电话基站，还包括无线电收发装置，它被电连接至所述转接装置，用于耦合在所述蜂窝终端与所述转接装置之间的所述蜂窝检验信号。
4.权利要求2的电话基站，其中所述转接装置还经由所述有线电话网络连接装置，转接所述广域蜂窝网络与所述蜂窝终端之间的蜂窝加密信号。
5.权利要求3的电话基站，其中，所述转接装置还经由所述无线电收发装置在所述广域蜂窝网络与所述蜂窝终端之间转接蜂窝加密信号。
6.权利要求1的电话基站，还包括用于当所述蜂窝网络在局域范围内时，与所述蜂窝终端交换局域电话检验信号以便与其通信的装置。
7.权利要求6的电话基站，还包括耦合装置，与所述交换装置电连接，并与蜂窝终端匹配，用来在所述蜂窝终端与所述交换装置之间耦合所述局域电话检验信号。
8.权利要求6的电话基站，还包括无线电收发装置，与所述交换装置电连接，用于在所述蜂窝终端与所述交换装置之间耦合所述局域电话检测信号。
9.权利要求1的电话基站，还包括用来经所述有线电话网络连接装置接收来自所述蜂窝网络的蜂窝加密密钥的装置。
10.权利要求1的电话基站，还包括用来经所述无线电收发装置，与所述蜂窝终端交换加密信号的装置。
11.权利要求1的电话基站，其中所述转接装置还包括除非转接的蜂窝检验信号说明所述的无线电话通信是被授权的，禁止经由有线网络连接装置，在所述蜂窝终端与所述广域蜂窝网络之间进行无线电话通信的装置。
12.权利要求11的电话基站，其中所述禁止装置包括用于解密被呼叫号码的装置。
13.权利要求6的电话基站，其中所述交换装置还包括，除非交换的局域检验信号说明所述无线电话通信是被授权的，禁止经由有线电话网连接装置，在所述蜂窝终端与所述有线电话网络进行无线电话通信的装置。
14.权利要求13的电话基站，其中所述禁止装置包括用于解密被呼叫的号码的装置。
15.权利要求1的电话基站，还包括电源线路连接装置；和电池充电装置，该装置与所述电源线路连接装置电连接，用于对蜂窝终端中与其适配的电池充电。
16.权利要求1的电话基站，还包括检测装置，与所述有线电话网络连接装置电连接，用于检测所述有线电话网络与所述有线电话网络连接装置之间的电连接是否被断开；其中，在与所述有线电话网络的电连接被断开以后，所述转接装置响应所述检测装置，禁止在所述蜂窝终端与所述基站之间经由所述有线电话网络连接装置的无线电话通信，除非所述转接装置经由所述有线电话连接装置又在所述广域蜂窝网络与所述蜂窝终端之间转接了蜂窝检验信号。
17.权利要求6的电话基站还包括检测装置，与所述有线电话网络连接装置电连接，用于检测所述有线电话网络与有线电话网络连接装置之间的电连接是否被断开；其中所述交换装置，在与所述有线电话网络的电连接被断开之后，响应所述检验装置，禁止所述蜂窝终端与所述基站之间的无线电话通信，除非所述交换装置又与所述蜂窝终端交换了局域检验信号。
18.权利要求1的电话基站，其中所述蜂窝检验信号包括存储在所述基站中的暂时密钥。
19.权利要求1的电话基站，还包括用于从所述广域蜂窝网络接收频率指示信号的装置。
20.权利要求19的电话基站，其中所述频率指示信号接收装置包括只在所述蜂窝检验信号被所述蜂窝网络接受时用于接收所述频率指示信号的装置。
21.权利要求18的电话基站，还包括用于检测蜂窝终端位于所述局域范围以外，并响应该检测将先前使用的暂时密钥从所述基站中擦除的装置。
22.权利要求18的电话基站，还包括用于检测蜂窝终端位于所述局域范围以外，并响应该检测循环所述暂时密钥的使用的装置。
23.权利要求1的电话基站，还包括再激活检测装置，用于检测所述蜂窝终端重新进入所述局域范围，所述转接装置还响应所述再激活检测装置。
24.权利要求1的电话基站，还包括用于连接所述基站到有线电话上的电话连接装置。
25.一种用于电话基站的保密方法，该基站连接广域蜂窝网络局域范围内的蜂窝终端和有线电话网络，所述保密方法包括以下由基站完成的步骤经由有线电话网络，转接广域蜂窝网络与蜂窝终端之间的蜂窝检验信号。
26.权利要求25的保密方法，其中所述转接步骤包括当蜂窝终端锁定在基站上时，在广域蜂窝网络与蜂窝终端之间转接蜂窝检验信号的步骤。
27.权利要求25的保密方法，其中所述转接步骤包括，当蜂窝终端在局域范围内时，在广域蜂窝网络与蜂窝终端之间经由无线电发送转接蜂窝检验信号的步骤。
28.权利要求26的保密方法，其中所述转接步骤还包括，当蜂窝终端锁定在基站上时，在广域蜂窝网络和蜂窝终端之间转接蜂窝加密信号的步骤。
29.权利要求27的保密方法，其中所述转接步骤还包括，当蜂窝终端在局域范围内时，在广域蜂窝网络与蜂窝终端之间，经由无线电转接加密信号的步骤。
30.权利要求25的保密方法，还包括以下由电话基站完成的步骤当所述蜂窝终端在所述局域范围以内时，与蜂窝终端交换局域电话检验信号以便与其通信。
31.权利要求30的保密方法，其中所述交换步骤还包括，当蜂窝终端锁定在基站上时，在广域蜂窝网络与蜂窝终端之间交换局域电话检验信息的步骤。
32.权利要求30的保密方法，其中所述交换步骤包括，当蜂窝终端在局域范围内时，在广域蜂窝网络与蜂窝终端之间经由无线电发送交换局域电话检验信号的步骤。
33.权利要求31的保密方法，其中所述交换步骤还包括，当蜂窝终端锁定在基站上时，与蜂窝终端交换蜂窝加密信号的步骤。
34.权利要求32的保密方法，其中所述交换步骤还包括，当蜂窝终端在局域范围内时，经由无线电与蜂窝终端交换蜂窝加密信号的步骤。
35.权利要求25的保密方法，还包括以下由基站完成的步骤除非转接的蜂窝检验信号指明所述无线电话通信是被授权的，禁止在所述蜂窝终端与所述有线电话网络之间经由基站的无线电话通信。
36.权利要求35的保密方法，其中所述禁止步骤包括对被呼叫号码的加密和解密步骤。
37.权利要求30的保密方法，还包括以下由基站完成的步骤除非交换的局域检验信号指明所述无线电话是被授权的，禁止在所述蜂窝终端与所述有线电话网络之间经由基站的无线电话通信。
38.权利要求37的保密方法，其中所述禁止步骤包括对被呼叫号码的加密和解密步骤。
39.权利要求24的保密方法，其中在所述转接步骤之前由基站完成以下的步骤检测有线电话网络与基站之间的电连接是否被断开；和其中所述转接步骤还包括以下步骤，在与所述有线电话网络的电连接被断开以后，禁止在蜂窝终端与基站之间的无线电话通信，直到在广域蜂窝网络与蜂窝终端之间，经由有线电话网络，又转接了蜂窝检验信号。
40.权利要求30的保密方法，其中在所述交换步骤之前基站完成以下步骤检测有线电话网与基站之间的电连接是否被断开；和其中所述交换步骤还包括以下步骤，在与所述有线电话网络的电连接被断开后，禁止在蜂窝终端与基站之间的无线电话通信，直到又与蜂窝终端转接了局域检验信号。
41.权利要求25的保密方法，其中蜂窝检验信号包括存储在所述基站中的暂时密钥。
42.权利要求41的保密方法，还包括以下由基站完成的步骤检测蜂窝终端在所述局域范围之外；和响应该检测擦除所述暂时密钥。
43.权利要求25的保密方法，其中在所述转接步骤之前由基站完成以下步骤检测蜂窝终端重新进入局域范围。
全文摘要
一种保密无线电个人通信系统和方法包括能借助有线电话网(108)转接广域蜂窝网络与网络终端(120)之间的蜂窝校验信号的基站(110)。因此，经基站路由至蜂窝终端的蜂窝电话呼叫，在蜂窝终端位于基站覆盖的局域范围内时，可以越过有线电话网在蜂窝网络与蜂窝终端之间交换。经由基站路由的来自广域蜂窝网络的呼叫因此能使用与广域蜂窝网络同样的鉴别系统和方法。在蜂窝终端锁定在基站时，基站与蜂窝终端间的信号能较好地交换。校验与加密信号也能被交换。当蜂窝终端在局域范围内，基站向蜂窝终端转接来自有线网络的呼叫时，同样的信号可用于增强保密性。另外，校验与加密也可以使用各自的协议。
文档编号H04B15/00GK1142307SQ95191878
公开日1997年2月5日 申请日期1995年2月15日 优先权日1994年3月3日
发明者P·W·登特·, J·C·哈特森 申请人:艾利森公司