專利名稱：帶有信道分配表的消息單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及衛(wèi)星蜂窩式通信系統(tǒng)，特別是涉及多頻、基于衛(wèi)星的、全球蜂窩式信息系統(tǒng)中所采用的消息單元。
在尋呼方面采用了單工數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，也被稱為單向或被動式系統(tǒng)。一般來講，一個或多個發(fā)射機播發(fā)數(shù)據(jù)信息。該信息中包括了識別特定尋呼機的數(shù)據(jù)。所有尋呼機連續(xù)接收播發(fā)的信息。當所有尋呼機之一識別到發(fā)往它的信息時，它提醒用戶收到了信息，并通常顯示一條由該信息所攜帶的數(shù)字或字母-數(shù)字消息。由于這種系統(tǒng)的單工特性，當尋呼機接收不到發(fā)往它的信息時，該系統(tǒng)也不知道。另一方面，這些單工系統(tǒng)具有很多所需要的特點。由于尋呼機中不需要發(fā)射機和信號發(fā)射能力，所以它是一個小型、低功耗、重量輕、便于攜帶并且便宜的單元。
常規(guī)尋呼系統(tǒng)都會碰到工作區(qū)域受限的問題。只有當尋呼系統(tǒng)的尋呼機位于由該系統(tǒng)的發(fā)射機所覆蓋的區(qū)域內(nèi)時，尋呼系統(tǒng)才工作。當用戶走出這一區(qū)域時，他們的尋呼機不能接收到呼叫。
一個相關(guān)的問題是尋呼容量受限。隨著覆蓋區(qū)域增加，以更好地服務(wù)于用戶的需要，尋呼機的使用人數(shù)同樣增加。隨著尋呼機的使用人數(shù)增加，數(shù)據(jù)信息的數(shù)量增加。因此，隨著覆蓋區(qū)域增加，就達到了減弱返回(diminishing returns)點。數(shù)據(jù)通信數(shù)量是如此之大，以致在呼叫傳遞過程中遇到了無法容忍的延遲。當然，可以采用通過多個信道接收數(shù)據(jù)信息的尋呼機來增加系統(tǒng)容量。不幸的是，這就造成了尋呼機的成本及尋呼服務(wù)費用增加到了無法接受的水平。
常規(guī)尋呼系統(tǒng)的另一個問題與信號質(zhì)量有關(guān)，例如多徑效應(yīng)、干擾、信號反射等。一般來講，用戶在參與正常的日?；顒訒r佩帶尋呼機。這些正常的活動使用戶置身于汽車內(nèi)、建筑物內(nèi)、巨大的地面建筑附近以及其它一些電磁信號難以穿透的空間內(nèi)。所以，尋呼機接收信號的能力會有相當大的變化。為了最大限度地增加尋呼機在所覆蓋的區(qū)域內(nèi)的所有地方接收信息的能力，通常采用低數(shù)據(jù)速率FSK調(diào)制方案來設(shè)計尋呼系統(tǒng)，在這種方案中，把發(fā)射機功率提高到能夠?qū)崿F(xiàn)可接受的鏈路裕量的電平。另外，在同播尋呼系統(tǒng)中，可以把發(fā)射機的數(shù)目倍增，并且在地理位置上使它們遍布所覆蓋區(qū)域。增加發(fā)射機數(shù)目并調(diào)整功率電平，以便在整個覆蓋區(qū)域內(nèi)達到可接受的鏈路裕量，這通常是一個緩慢的試算過程。
在尋呼系統(tǒng)中，采用衛(wèi)星處理常規(guī)尋呼系統(tǒng)的區(qū)域受限問題。但是，衛(wèi)星的采用卻帶來了它自身的問題。例如，衛(wèi)星通常被限制于僅能采用低功率發(fā)射。同步衛(wèi)星當前被用于向地面轉(zhuǎn)發(fā)器播發(fā)信號，然后地面轉(zhuǎn)發(fā)器向附近的尋呼機發(fā)射高功率信號。已經(jīng)有人建議，在同播系統(tǒng)中把衛(wèi)星與地面發(fā)射機結(jié)合起來。但是，這需要一顆同步軌道上的衛(wèi)星，該衛(wèi)星位于地球上空遙遠的地方，衛(wèi)星的發(fā)射信號在地球表面是極其微弱的，并且在地球表面的覆蓋范圍特別巨大。
因此，實際上需要一種改進的消息單元，用于基于衛(wèi)星的、全球蜂窩式通信系統(tǒng)中。
實際上還需要一種消息單元，用于多頻率、基于衛(wèi)星的、全球蜂窩式通信系統(tǒng)中，該消息單元能夠在特定的載頻間切換以監(jiān)控消息。
實際上還需要一種消息單元，用于基于衛(wèi)星的、全球蜂窩式信息系統(tǒng)中，該消息單元的頻址(frequency access)分配表是可編程的。
本發(fā)明由附帶的權(quán)利要求中的特殊性來指出。但是，通過參考下面帶有附圖的詳細描述，本發(fā)明的其它特點將變得更加明顯，而且會使我們更好地理解本發(fā)明，其中，

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星蜂窩式通信系統(tǒng)的全貌。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個方面，由相鄰衛(wèi)星投射通信波束到地球表面所構(gòu)成的蜂窩式圖案的示意圖。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例構(gòu)造而成的尋呼機的方框圖。
圖4表示中心交換局或“接口局(gateway)”的方框圖。
圖5表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的衛(wèi)星的方框圖。
圖6表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的尋呼定時層次的原理圖。
圖7表示基本的TDMA幀。
圖8表示全面的頻率規(guī)劃的原理圖，包括用于本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的下行鏈路通信的尋呼頻率分配。
圖9表示出現(xiàn)在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的捕獲組內(nèi)的尋呼碼流(pagingburst)的結(jié)構(gòu)。
圖10表示出現(xiàn)在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的隨后組內(nèi)的尋呼碼流的結(jié)構(gòu)。
圖11表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的塊標志消息的結(jié)構(gòu)。
圖12表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的尋呼數(shù)據(jù)域的結(jié)構(gòu)。
圖13表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的消息傳遞次序的結(jié)構(gòu)。
圖14表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的尋呼相互關(guān)系及信息流。
圖15和16構(gòu)成一張根據(jù)本發(fā)明使一臺可尋址的呼叫接收機工作的方法的組合流程圖。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的衛(wèi)星蜂窩式通信系統(tǒng)的全貌。根據(jù)最佳實施例，幾顆衛(wèi)星(也被稱作空間飛行器或SV′s)1被置于圍繞地球4的相對較低的軌道。例如，如果衛(wèi)星1被置于地球4上空大約765km的軌道，那么頭頂上的衛(wèi)星1以相對于地球4表面上的一點大約25,000公里/小時的速度運轉(zhuǎn)。這就允許衛(wèi)星1處于地球4表面上某一點的可視范圍內(nèi)最長大約是9分鐘。由于衛(wèi)星1的軌道相對較低，所以來自任何一顆衛(wèi)星的視距電磁波能夠及時地覆蓋地球4上任意一點的一個相對較小的區(qū)域。例如，當衛(wèi)星1占據(jù)了地球上空大約765公里的軌道時，這樣發(fā)射的信號能覆蓋地球表面直徑大約4075公里的區(qū)域。此外，什么也妨礙不了在衛(wèi)星1上安裝定向天線，這些天線將這一區(qū)域進一步分成更小的小區(qū)。如圖1所示，衛(wèi)星1最好被放置于軌道上，以便衛(wèi)星1的全部星座連續(xù)地覆蓋整個地球4。
系統(tǒng)5還包括一個或多個中心交換局(也被稱為″接口局″)6。局(offices)6位于地球4的表面，并且通過RF通信鏈路8與附近的衛(wèi)星1之一進行數(shù)據(jù)通信。衛(wèi)星1還通過數(shù)據(jù)通信鏈路3相互間進行數(shù)據(jù)通信。因此，通過衛(wèi)星1的星座，局6可以控制傳遞到地球4上任意大小的區(qū)域的通信。局6連接到公共交換電信網(wǎng)絡(luò)(圖中未示出)，通過該網(wǎng)絡(luò)，向系統(tǒng)5的用戶的呼叫布局的請求可以被接收到。每個局6接收到請求，該請求置呼叫于被確認是位于與該局6相聯(lián)系的地球4的一個區(qū)域內(nèi)的用戶。出于簡便起見，圖1中僅表示了一個局6。然而，技術(shù)人員應(yīng)該懂得可以采用的局6的數(shù)目與地球4上的區(qū)域的數(shù)目有關(guān)。每個這樣的局6基本上象文中描述的那樣工作。
系統(tǒng)5還包括數(shù)目不定的呼叫接收機2，潛在數(shù)量可達到數(shù)百萬。呼叫接收機2可以被設(shè)置為常規(guī)尋呼機，或者可以被包括在其它便攜設(shè)備之內(nèi)。盡管出于簡便起見，在下文中呼叫接收機2被看成是尋呼機2，但是技術(shù)人員應(yīng)該懂得，系統(tǒng)5內(nèi)的尋呼機2不需要僅被包括在專用于傳統(tǒng)尋呼功能的單元內(nèi)。尋呼機2被設(shè)置用來接收來自頭頂上的衛(wèi)星1的信息，并且實現(xiàn)下文所討論的其它功能。
通過通信鏈路7，在尋呼機2處接收到來自衛(wèi)星1的信息。在本發(fā)明的最佳實施例中，鏈路7采用了RF頻率，RF頻率實質(zhì)上適合于視距通信，并且鏈路7是單工鏈路。換句話說，信息僅在一個方向上傳播，即從衛(wèi)星1到尋呼機2。單工通信允許尋呼機2被制造成小型的、價格低廉的單元并且只消耗微小的能量。非單工通信情況下，限制鏈路3或8遵從通信限制。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個方面，由相鄰衛(wèi)星投射通信波束到地球表面所構(gòu)成的蜂窩式圖案的示意圖。
衛(wèi)星1和衛(wèi)星29(衛(wèi)星29可能與衛(wèi)星1相同)采用頻譜再用技術(shù)。這些技術(shù)包括投射波束寬度的蜂窩式分配。衛(wèi)星1和29分別產(chǎn)生投射投影30和31的波束。投射投影30和31的波束是與衛(wèi)星1和29上的天線相聯(lián)系的雙向增益區(qū)域(小區(qū))。這些天線可以是單獨的定向天線或者是一種能夠使波束投射協(xié)調(diào)一致的相控陣天線。
小區(qū)10-28可以被假定為很多形狀，這取決于天線的增益特性。在圖2中，出于圖解的目的，小區(qū)10-28被表示為六邊形。隨著衛(wèi)星1和29在軌道上沿方向9運動，小區(qū)10-28沿軌道方向9向前推進。
由于衛(wèi)星1和29以相對于地球高達25,000公里/小時的速度運轉(zhuǎn)，小區(qū)10-28也在地球上以接近這個速度來移動。在這個速度下，地球表面上任意給定點停留在某一單一小區(qū)內(nèi)的時間不超過大約1分鐘。
再來看圖1，衛(wèi)星1采用多個頻道通過鏈路7與尋呼單元2進行通信。這樣，衛(wèi)星1和尋呼機2最好是采用頻分多址(FDMA)方案，以便可以同時建立多個獨立的通信鏈路。這些多個頻道的全部頻譜在每個小區(qū)內(nèi)都是可用的。例如，采用時分多址(TDMA)技術(shù)來實現(xiàn)圖2所描述的7小區(qū)頻率再用模式，以防止相鄰小區(qū)間的干擾。
換句話說，在每個小區(qū)中可得到整個頻譜的同時，相鄰小區(qū)在其可能采用的頻譜內(nèi)被分配了不同的時隙。在最佳實施例中，對應(yīng)于7小區(qū)再用模式，把幀定義為至少包括7個不同的時隙。在圖2中標為″10″的小區(qū)被分配了一個時隙，標為″11″的小區(qū)被分配了另一個時隙，……等等。采用這種方式，在地理上把同時采用相同頻譜的小區(qū)相互間隔開。
盡管圖2圖解說明了一種7小區(qū)、7個時隙的方案，但技術(shù)人員應(yīng)該懂得，還能夠采用更大或更小的再用模式。技術(shù)人員應(yīng)該懂得，在衛(wèi)星1建立了這種TDMA通信方案。此外，當衛(wèi)星1以高達25,000公里/小時的速度運行的時候，尋呼單元2和衛(wèi)星1間的多普勒頻移和時隙同步參數(shù)經(jīng)常變化。
在本發(fā)明的最佳實施例中，衛(wèi)星1被設(shè)定為移動轉(zhuǎn)發(fā)器(movingrepeaters)。換句話說，衛(wèi)星1只不過做了從一個信源接收數(shù)據(jù)通信消息并把這些消息傳遞到目的地的工作。根本不要求所有通信鏈路3、8和7在頻率和/或時序協(xié)議參數(shù)方面是類似的。
這樣，在傳遞這些消息之前，衛(wèi)星1還可以把從某一通信鏈路上接收到的消息重新打包成與另一個鏈路相兼容的格式。另外，衛(wèi)星1可以包含幫助解決與鏈路3、8和7工作有關(guān)的多普勒頻移和時移參數(shù)的部件。衛(wèi)星1可以事先把這些參數(shù)傳送到與它們進行通信的對象，諸如尋呼機2、中心交換局6和其它衛(wèi)星1，以幫助保持與鏈路3、8和7間的同步。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例構(gòu)造的尋呼機2的方框圖。尋呼機2包括天線33，通過它把通信鏈路7建立起來。天線33饋給一臺接收機34，接收機34包括射頻(RF)級、混頻級和中頻(IF)級(圖中未表示)，作為把由衛(wèi)星1播發(fā)的RF信號轉(zhuǎn)換到基帶所必需的部件。接收機34連接到用于數(shù)字化基帶信號的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器35，并且A/D轉(zhuǎn)換器30連接到數(shù)字解調(diào)器37，用于從數(shù)字化的基帶信號中提取數(shù)字數(shù)據(jù)。
在最佳實施例中，解調(diào)器37恢復被包含于來自鏈路7的傳輸信號中的二進制移相鍵控(BPSK)編碼數(shù)據(jù)。解調(diào)器37還提供了一個反饋信號以控制振蕩器36。振蕩器36提供了一個振蕩信號，接收機34利用該振蕩信號把RF信號轉(zhuǎn)換到基帶。
解調(diào)器37把它的數(shù)字數(shù)據(jù)輸出提供給處理器39。處理器39連接到存儲器40。存儲器40中包含永久性存儲數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不隨著尋呼機2的工作而改變。這些永久數(shù)據(jù)包括控制尋呼機2完成各種步驟的計算機程序，這一點在下文討論。這些永久數(shù)據(jù)還包括被用于尋呼機2操作中的永久變量，正如下文討論的那樣。存儲器40中還包含臨時數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)隨著尋呼機2的工作而改變。在存儲于存儲器40中的程序的控制下，處理器39控制著尋呼機2的工作。
處理器39連接著各種外部設(shè)備，例如顯示屏42、告警器44、用戶輸入接口46和定時器48。處理器39控制著顯示器42為尋呼機2的用戶顯示數(shù)據(jù)。處理器39控制著告警器44通過聲音和/或顯示來指示尋呼機2接收對它的呼叫。處理器39最好通過接口46通過按鍵或按鈕(圖中未示出)的操作來接收用戶的輸入。處理器39采用定時器48來將它的工作與系統(tǒng)定時進行同步，并且在一個實施例中，處理器39采用定時器48保存每日時間的記錄。技術(shù)人員應(yīng)該懂得，可以在處理器39內(nèi)替代實現(xiàn)定時器48的功能。
由電池50向?qū)ず魴C2供電。電池50通過電源開關(guān)52連接到端口54及電源控制部分56。電源控制部分56根據(jù)從處理器39接收到的命令來開關(guān)端口58的電源。端口58向?qū)ず魴C2的其余部分提供電能。當開關(guān)52開啟時，尋呼機2被關(guān)掉電源；而當開關(guān)52閉合時，尋呼機2處于全面加電和工作狀態(tài)，并且此時電能流向所有端口58。尋呼機2還可以工作在一種加電但低功耗的睡眠模式。當不向端口58中的一個或多個饋電時，尋呼機2工作在睡眠模式，但此時開關(guān)52還要閉合，為的是通過端口54至少把電能送到定時器48。
技術(shù)人員應(yīng)該懂得，在睡眠工作模式下，什么也阻止不了關(guān)掉處理器39的電源。但是，在這種情況下，定時器48可以事先控制著給處理器39加上電源，而不是處理器39控制著其自身的電源，如圖3所示。此外，技術(shù)人員應(yīng)該懂得，在睡眠模式下，電能可以連續(xù)地至少加給存儲器40的一部分，以防止數(shù)據(jù)的丟失。
圖4表示中心交換局或接口局6的方框圖。接口局6包括一個處理器60，該處理器可以由單一處理器或由一個處理器網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。處理器60通過調(diào)制/解調(diào)制部分61連接到天線62。天線62被用于建立通信鏈路8。部件61把由處理器60產(chǎn)生的數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兼容于鏈路8的已調(diào)制RF信息，或者把后者轉(zhuǎn)換為處理器60所使用的數(shù)字數(shù)據(jù)。
接口局6還包括存儲永久和臨時數(shù)據(jù)的存儲器63。這樣的永久和臨時數(shù)據(jù)包括計算機程序、經(jīng)過接口局6的處理后不改變的數(shù)據(jù)，以及經(jīng)過接口局6的處理后改變了的數(shù)據(jù)。定時器64還連接到處理器60。定時器64允許局6保持當前的系統(tǒng)時間并且允許局6工作，以便依據(jù)實時要求從接口局發(fā)送傳輸信息，下文討論這一點。經(jīng)過公共交換電信網(wǎng)絡(luò)(PSTN)接口65，處理器60連接到PSTN66?？梢酝ㄟ^PSTN66和接口65接收到向?qū)ず魴C2發(fā)出呼叫的請求。另外，可以通過衛(wèi)星1(見圖1)和鏈路8的網(wǎng)絡(luò)接收到向?qū)ず魴C2發(fā)出呼叫的請求。
圖5表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的衛(wèi)星的方框圖。最佳情況下，系統(tǒng)5內(nèi)的所有衛(wèi)星1(見圖1)實質(zhì)上由圖5的方框圖來描述。衛(wèi)星1包括交叉鏈路收發(fā)信機70和交叉鏈路天線71。收發(fā)信機70和天線71支持通向附近其它衛(wèi)星1的交叉鏈路3(圖1)。接口局鏈路收發(fā)信機72和接口局鏈路天線73支持與接口局6通信的接口局鏈路8(圖1)。
再者，用戶單元收發(fā)信機74和用戶單元鏈路天線75支持尋呼機用戶單元2(圖1)。最佳情況下，每顆衛(wèi)星可以同時支持多達一千或者更多的用戶單元2的鏈路(圖1)。當然，技術(shù)人員應(yīng)該懂得，天線71、73和75可以是單根多方向天線，或者是離散天線組。理想情況是，用戶單元天線75是一根能夠同時訪問很多小區(qū)10-28(圖2)的相控陣天線。在最佳實施例中，多達48個單個點波束(spot beams)同時訪問相同數(shù)目的小區(qū)。
控制器76與收發(fā)信機70、72和74中的每一個相連接，并且與存儲器77和定時器78相連接?？梢圆捎靡粋€或多個處理器來實現(xiàn)控制器76?？刂破?6采用定時器78來保存當前的日期和時間。存儲器77存儲作為對控制器76的指令的數(shù)據(jù)，并且當上述指令被控制器76執(zhí)行時，導致衛(wèi)星1完成下文所討論的過程。另外，存儲器77中包含了由于衛(wèi)星1的工作而被控制的變量、表和數(shù)據(jù)庫。
用戶單元收發(fā)信機74最好是多信道FDMA/TDMA收發(fā)信機，這種收發(fā)信機在特殊的、所選擇的、由控制器76所指示的時隙期間能夠在所有不同的所選擇頻率上發(fā)射和接收。用戶單元收發(fā)信機74具有足夠數(shù)目的信道，目的是為通信提供所需數(shù)目的發(fā)射和接收頻率?？刂破?6可以提供頻率配置和時隙分配、振鈴告警消息以及包含于其中的信息的產(chǎn)生。用戶單元收發(fā)信機74最好在任意頻率信道集上提供發(fā)射和接收，以便如果需要的話，每個用戶單元收發(fā)信機74可以具有處理所有頻率和時隙分配能力來利用所有頻率信道集的整個頻譜容量(spectral capacity)。
用戶單元收發(fā)信機以比通常通信、雙工載波更高的功率來發(fā)射尋呼載波。這個補充的功率提高了普通通信信道上的鏈路裕量。這一附加的鏈路裕量增強了尋呼載波穿透諸如車輛和建筑物等障礙物的能力。它還允許在該系統(tǒng)中使用靈敏度較低因而成本也較低的尋呼單元接收機。
尋呼系統(tǒng)的全貌本發(fā)明的尋呼系統(tǒng)能夠向世界任何地方傳遞尋呼消息。隨用戶的意愿，單個消息可以被發(fā)送到小至本地區(qū)域，大到整個行星覆蓋的地域。
在時間和頻率層次上為每個尋呼機分配了一個工作間隙。這種系統(tǒng)尋呼基礎(chǔ)架構(gòu)保證了目的尋呼機工作時傳遞尋呼。
L波段子系統(tǒng)L波段是無線頻譜的一部分，它被用于帶有用戶單元的衛(wèi)星鏈路7。L波段子系統(tǒng)提供了兩種基本類型的用戶信道。雙工信道支持雙向通信業(yè)務(wù)，單工信道支持單向信息業(yè)務(wù)。雙工業(yè)務(wù)包括便攜和可移動電話業(yè)務(wù)，各種承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，雙工信息業(yè)務(wù)，移動交換單元(MXU′s)業(yè)務(wù)以及多線單元(MLU′s)業(yè)務(wù)。單工業(yè)務(wù)支持用于尋呼消息的定向消息業(yè)務(wù)。
除了承載業(yè)務(wù)信道之外，L波段子系統(tǒng)提供了支持系統(tǒng)額外開銷功能的信道。這些功能包括捕獲和訪問控制、用戶振鈴告警、用戶地理定位以及天線點波束和衛(wèi)星間的用戶切換。
尋呼時間和頻率控制尋呼用戶的系統(tǒng)訪問受限于在尋呼單元中實際可獲得的電池壽命。如果尋呼要在商業(yè)上有生存力，那么就要求尋呼機能夠用便宜的、易于得到的電池工作一段合理的時間。這就嚴重束縛了尋呼機的工作。本發(fā)明采用分層的時間和頻率體制，目的是在保持足夠的尋呼能力的同時，使尋呼機的內(nèi)部功率減至最小。
尋呼通信結(jié)構(gòu)主要采用具有有限頻分復用(FDM)的時分復用(TDM)。這些時間和頻率資源被組織成一個工作層次，該層次確定了在任一時刻哪一個時間和頻率資源是可用的。
每個尋呼機在它被制造時或被重新編程時，在時間和頻率層次上就分得了一個位置。這個位置決定了什么時候?qū)ず魴C是活動的以及它監(jiān)控著什么頻址(frequency access)。這種網(wǎng)絡(luò)尋呼基礎(chǔ)架構(gòu)負責跟蹤各個尋呼機的分配，并保證在適當?shù)臅r間在正確的頻址上傳遞尋呼。
每個90ms L波段幀(參照圖7描述)包括一個單工信道時隙。在正常(基線)工作的這個時隙期間，衛(wèi)星在多達兩個頻址上發(fā)射尋呼脈沖。如果犧牲了某些雙工信道容量，那么能夠在兩個補充頻率地址上發(fā)射兩個附加脈沖。在不同的主發(fā)射天線波束里發(fā)射每個不同的單工脈沖，所以單工脈沖覆蓋不同的地理區(qū)域。在為全球運行授權(quán)的單工信道波段上，從為尋呼保留的頻址中選擇4個頻址頻率。這些任意時刻所采用的頻址和波束被配位于所有系統(tǒng)的衛(wèi)星中間，以避免干擾。
每個尋呼脈沖被時分復用到一個系統(tǒng)控制信息域和4個尋呼數(shù)據(jù)域中。在最佳實施例中，每個數(shù)據(jù)域能夠包含一個20字符數(shù)字(BCD)消息或者一個10字符字母數(shù)字(ASCII)消息。單個尋呼字母數(shù)字消息可以占用4個尋呼數(shù)據(jù)域。普通技術(shù)人員將會明顯地看到，為了在尋呼系統(tǒng)中提供附加的靈活性，尋呼數(shù)據(jù)域可以是變長的。
正如下文中將更詳細地描述的那樣，根據(jù)尋呼業(yè)務(wù)量要求，為用于尋呼的頻址分配永久優(yōu)先權(quán)，并且由系統(tǒng)控制段來激活。以優(yōu)先次序來激活頻址，即第一尋呼頻址總是激活的。如果需要更多的尋呼容量，就將第二頻址激活。這樣連續(xù)下去，到第三和第四頻址。
尋呼定時層次圖6表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的尋呼定時層次的原理圖。
超幀尋呼幀結(jié)構(gòu)采用四級時序?qū)哟?。這個層次的最高級是194.4秒(2160幀)的超幀80。該超幀80包括9個21.6秒(240幀)的尋呼塊82。每個塊82包括5個4.32秒(48幀)的組84。最后，每個組84包括48個90ms的L波段幀86。單工消息時隙88占據(jù)90ms L波段幀86中的20.48ms。任何普通技術(shù)人員都應(yīng)該懂得，上述時序?qū)哟蝺H僅是范例，并且會有很多其它變化，這取決于特定的系統(tǒng)要求。
在任一塊82期間，每個尋呼機都處于工作狀態(tài)。在它的活動塊內(nèi)，在任何組的任何幀期間，可以把消息發(fā)送到活動尋呼機。在任一活動的頻址上，僅把消息發(fā)送到用戶單元收發(fā)信機天線75(圖5)的一個波束。每個塊82的第一組是那個塊的捕獲組83。捕獲組83包括特殊的塊標志消息114(圖9)，它指出在隨后的一系列塊消息組中哪一幀將被發(fā)送給由捕獲組83覆蓋的區(qū)域。如果尋呼機在其分配塊期間不處于將接收尋呼業(yè)務(wù)的區(qū)域，就允許尋呼機返回睡眠模式。其余的四組是不包括捕獲組標志83和提供了塊82的大部分消息容量的消息組。
信道多路復用L波段通信子系統(tǒng)是混合式時分多址/頻分多址(TDMA/FDMA)結(jié)構(gòu)。每個L波段信道包括一個時隙和一個頻址。
由于雙工信道是由普通頻段、時分雙工(TDD)來提供，所以向每個雙工業(yè)務(wù)用戶提供了上行鏈路信道和下行鏈路信道。電路開關(guān)用于雙工信道分配，這樣，每個用戶對其所分得的信道具有獨占性的使用權(quán)，直到用戶終斷了他的業(yè)務(wù)或他被切換到不同的信道。
TDMA/FDMA結(jié)構(gòu)在單工和雙工信道間提供了頻率和時間的正交性。時間的正交性保證了空間飛行器既不與很多雙工業(yè)務(wù)信道同時發(fā)射較高功率的單工信號，也不在接收上行鏈路信道時發(fā)射任何信道。頻率正交性減小了在衛(wèi)星的單工時隙中產(chǎn)生的互調(diào)制信號對另一個衛(wèi)星的上行鏈路時隙的干擾。這種正交的時間/頻率結(jié)構(gòu)與不限制發(fā)射和接收時間和頻率的系統(tǒng)相比要求較小的衛(wèi)星峰值發(fā)射功率以及不很嚴格的互調(diào)制限制、天線副瓣以及濾波要求。
圖7表示基本的TDMA幀。這對應(yīng)于圖6中的幀86。
在雙工信道下行鏈路時隙91和雙工信道上行鏈路時隙90間的保護時隙88中，單工信道是活動的.在本實施例中，這個波段提供了2到4個尋呼信道以及振鈴告警信道。
TDMA幀TDMA信道的基本單元是時隙。時隙被組織為90ms的幀86。L波段子系統(tǒng)TDMA幀86如圖7所示。幀86包括振鈴和尋呼時隙88，緊跟著的是4個上行鏈路時隙90和4個下行鏈路時隙91。如圖7中的窄帶所示，各種保護時間把時隙分隔開。
2400bps的通信信道采用每幀86中的一個上行鏈路和一個下行鏈路時隙。4800bps通信信道使用每幀86中的2個連續(xù)的上行鏈路和2個連續(xù)的下行鏈路時隙。2個連續(xù)的上行鏈路時隙必須是在相同頻址，并且2個連續(xù)的下行鏈路時隙也必須是在相同頻址。與特定信道有關(guān)的上行鏈路和下行鏈路時隙不需要處于相同頻址。
90ms L波段幀86在信道脈沖調(diào)制速率25ksps下提供了2250符號/幀。除了捕獲信道和采用差分編碼BPSK調(diào)制的同步信道的上行鏈路部分之外，其它所有信道都采用具有50kbps信道比特速率的差分編碼正交移相鍵控(QPSK)調(diào)制。
在本發(fā)明的實施中，以20μs信道比特間隔來定義時隙和保護時間，以使幀時鐘和位時鐘相互一致。
4個上行鏈路90和4個下行鏈路91的時隙構(gòu)成了被用來提供雙工信道的TDD結(jié)構(gòu)。振鈴和尋呼時隙88支持單工信道。
TDMA幀86包括保護時間，以允許硬件設(shè)定，并為上行鏈路信道提供寬容度。
由單工時隙以其相關(guān)保護時間提供的下行鏈路時間和上行鏈路時隙間的隔離段88避免了衛(wèi)星與衛(wèi)星間的干擾，以及電話與電話間的干擾。結(jié)果是，時隙88中所用的所有頻率都不可用于雙工通信信道中，并且必須把該頻率與雙工通信信道頻率分隔得足夠遠，以便實用的濾波器能夠把它濾掉。
尋呼頻率層次圖8表示整個頻率規(guī)劃的原理圖，包括在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中下行鏈路通信的尋呼頻率分配。
在圖8中，術(shù)語″PAGE″代表尋呼信道；術(shù)語″RING″代表振鈴信道；術(shù)語″GRO″代表保護信道。
應(yīng)該注意到，信道的數(shù)目和各種信道在頻段中被分配的次序僅僅是示意性的，并且可能出現(xiàn)很多變化。
FDMA頻率規(guī)劃在本發(fā)明的FDMA結(jié)構(gòu)中的基本頻率單位是占據(jù)了某一預定帶寬的頻址。每個信道使用一個頻址。雙工信道所用的頻址被組織為每個頻址中包含了8個頻址的子帶。
一個12頻址波段被保留作為單工(振鈴告警和尋呼)信道。這些頻址僅被用于下行鏈路信號，并且它們是只可以在單工時隙期間發(fā)射的L波段頻率。把衛(wèi)星接收機設(shè)計為可濾除這些信號，以便在這個頻段中從一顆衛(wèi)星向另一顆衛(wèi)星傳播的能量將不會干擾雙工信道工作。
另外，用戶單元收發(fā)信機天線75(圖5)被設(shè)計為具有足夠的發(fā)射機線性度，以便振鈴和尋呼載波不在雙工信道波段上產(chǎn)生有害的干擾。這樣，通過把雙工波段中的下行鏈路傳輸與同一波段中的上行鏈路傳輸進行隔離，使單工時隙允許TDD操作，同時在單工波段上提供了有用的系統(tǒng)操作。
空間飛行器以明顯高于通信信道功率電平的功率電平在尋呼信道上發(fā)射信號，并且以略高于通信信道的電平來發(fā)射振鈴告警信號。
在本發(fā)明的實施中，僅僅3個單工頻址101、102、105可用來攜帶通信量，其余的頻址是保護波段。活動頻址之一被分給振鈴告警信道105，同時其它兩個(101、102)被用作尋呼載波。
但是只需通過激活附加頻址(例如103、104)即可提供附加尋呼容量，以攜帶尋呼通信量。應(yīng)該懂得，增加尋呼容量可能減少雙工容量，這取決于用戶單元收發(fā)信機天線的特性。
頻址尋呼子系統(tǒng)可以使用多達4個頻址，在每一塊的捕獲組83期間，第一個尋呼頻址總是活動的。在系統(tǒng)的控制下，當尋呼業(yè)務(wù)量不能由第一個頻址單獨傳遞時，在消息組中其它的尋呼頻址被激活。以分層順序來激活頻率。每個塊的捕獲組83包括一條消息(即塊標志消息114)，它指示在該塊期間哪一個尋呼頻址是激活的。
為每個尋呼機指定了一張頻址表，該頻址表指明在某一特定時間，哪一個頻址被監(jiān)控作為哪些頻址是活動的函數(shù)。例如，當制造尋呼機時，可以進行這種分配，還可以通過第一尋呼信道把它重新編程。表1中表示了頻率分配表的一個例子。注意到對于所有尋呼機而言，只有表1的第一條是相同的。
最高活動頻址 監(jiān)控頻址第一第一第二第一第三第三第四第三表1尋呼機頻址分配表舉例尋呼脈沖結(jié)構(gòu)圖9表示尋呼脈沖100的結(jié)構(gòu)，該脈沖出現(xiàn)在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的捕獲組83內(nèi)。
例如，在振鈴/尋呼時隙88(圖7)期間，發(fā)射出現(xiàn)在捕獲組83(圖6)內(nèi)的尋呼脈沖100，也可以在尋呼信道101或102(圖8)上發(fā)射該脈沖。
如圖9所示，尋呼脈沖100包括前導碼(Preamble)部分110、特征字部分111、幀標志112、塊標志消息114以及M個尋呼數(shù)據(jù)域115。在最佳實施例中，M＝2。
圖10表示出現(xiàn)在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的一系列組內(nèi)的尋呼脈沖135的結(jié)構(gòu)。
不出現(xiàn)在捕獲組83內(nèi)的尋呼脈沖135包括與尋呼脈沖100相同的部分，但是它有著一個擴充的消息有效載荷(Payload)域，這是因為它沒有塊標志消息114。該消息有效載荷域可以包括N個尋呼數(shù)據(jù)域。在最佳實施例中，N＝4。但是應(yīng)該懂得，尋呼數(shù)據(jù)域可以是變長的，因而M和N也將變化。
除了前導碼和特征字外，脈沖域包括前向糾錯位以及數(shù)據(jù)位。尋呼脈沖前導碼包括2.56ms未被調(diào)制的頻址。該特征字是″789″(十六進制)。
尋呼幀標志內(nèi)容包含在每個尋呼脈沖中的幀標志域112包括塊標識、組標識、幀標識以及頻址標識。該域可以包括用于糾錯編碼的附加位分配。
塊標志內(nèi)容圖11表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的塊標志消息114的結(jié)構(gòu)。
在每個塊82中的第一個48幀組是捕獲組83。盡管人們知道，在捕獲組期間，為了降低系統(tǒng)的復雜性，只可以采用第一尋呼頻址，然而可以在其它活動頻址上發(fā)射捕獲組內(nèi)的每一幀。
在最佳實施例中，捕獲組83采用前面兩個數(shù)據(jù)域來作為塊標志消息114。其余的兩個數(shù)據(jù)域可用于數(shù)字尋呼消息。
如圖11所示，塊標志消息114包括第二頻址狀態(tài)域121、第三頻址狀態(tài)域122、第四頻址狀態(tài)域123、第一頻率訪問域124、第二頻率訪問域125、第三頻率訪問域126和第四頻率訪問域127。
第二、第三和第四頻址狀態(tài)域表示相應(yīng)的頻址的當前的和未來(即在下一個超幀內(nèi))的工作狀態(tài)，如下面表2中更詳細的表示。
位功能00不活動01不活動，在下一個超幀將成為活動的10活動，在下一個超幀將成為不活動的11活動表2頻址狀態(tài)編碼第一、第二、第三和第四頻率訪問域表示每個活動頻址的發(fā)射順序。這些域中的每個都可以包含一組中每一幀的一位，例如最佳實施例中是48。如果接收到塊標志消息114的波束將在該塊的消息組中的一個或多個幀期間由一個頻址所訪問，那么對應(yīng)于這些幀的位被設(shè)為1。在塊消息組期間，對應(yīng)于這個波束不被訪問的那些幀的位被設(shè)為0。因為在最佳實施例中，每個消息組的訪問順序是同樣的，4個48位的組是以定義在塊期間所有可能訪問到某一波束的序列。
塊標志消息114還可以包括補充的糾錯編碼的位分配。
應(yīng)該懂得，如果將使用少于所有4個頻址，那么可以用某些頻率訪問域來攜帶尋呼消息。
尋呼數(shù)據(jù)域圖12表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的尋呼數(shù)據(jù)域115的結(jié)構(gòu)。每個尋呼脈沖包含多達N個尋呼數(shù)據(jù)域115(圖10)。
尋呼數(shù)據(jù)域115包括尋呼地址域131、消息類型域132、消息序列號域133和消息域135。
例如，消息域135可以包含一個采用BCD編碼的20字符數(shù)字消息或者一個采用ASCII編碼的10字符字母數(shù)字消息。尋呼數(shù)據(jù)域還可以包括用于糾錯編碼的附加位分配。
任何普通技術(shù)人員應(yīng)該懂得，可以用很多不同方式來設(shè)置尋呼數(shù)據(jù)域115。例如，可以把消息類型域132擴充來表示多個不同的尋呼類型之一，例如存儲的消息或非存儲的消息。存儲的消息可以告訴用戶呼叫家里、呼叫辦公室等，或者可以傳送單一的用戶定義消息。存儲消息的使用保留了系統(tǒng)5的資源，需要用系統(tǒng)5放置頻繁使用的尋呼。尋呼數(shù)據(jù)域可以是變長的，以提供各種消息類型。
所有尋呼信息域可以包括一個糾錯編碼的附加位分配。
尋呼傳遞操作現(xiàn)在將針對尋呼消息的傳遞來描述系統(tǒng)5的操作。
信道調(diào)度和信道使用限制系統(tǒng)5控制著所有空間飛行器1的信道調(diào)度。在完成這個調(diào)度操作時，系統(tǒng)需考慮很多信道使用限制。
在每個90ms幀的開始的單工信道時隙88期間來完成尋呼。在最佳實施例中，可以把一個尋呼脈沖發(fā)射到每個活動尋呼頻址上的用戶單元收發(fā)信機天線(圖5，75)。僅僅一個幀被發(fā)射到某一給定幀的特定波束上，并且在一個用戶單元收發(fā)信機天線上不超過兩個尋呼頻址同時是活動的。
在一個給定幀中所用的波束和頻率的選擇也受到限制，以避免與其它尋呼信道和振鈴告警信道相互干擾。通過空間隔離來避免這種干擾。也就是說，在具有足夠的模式隔離的天線波束中發(fā)射同時的尋呼脈沖，以保證它們不相互干擾。
在控制這種干擾中一個需要重視的問題是空間飛行器間的差分多普勒頻移。在外部波束中的多普勒頻移可能高達±37.5KHz，所有第一和第二或第三和第四頻址有可能由于多普勒頻移而相互干擾。要求該系統(tǒng)規(guī)劃頻率分配，以便當這些多普勒頻移出現(xiàn)時，把這些信號隔離開。
消息傳遞調(diào)度尋呼消息的傳遞是與某一消息想去的尋呼機2的睡眠/喚醒周期相協(xié)調(diào)的。在每個194.4秒超幀80的一個240幀(21.6秒)塊82間隔期間中，尋呼機2是活動的，用來接收消息。另外，如上所述，為每個尋呼機2分配了一張頻址分配表(例如表1)，該表決定了對于可能由系統(tǒng)5所用的活動尋呼頻址的任一組合，該尋呼機使用哪個頻址。
兩次發(fā)射尋呼消息提高了傳遞的可靠性。調(diào)度這些傳遞，以保證進入某一給定區(qū)域的尋呼被從具有很大角偏量的空間飛行器位置發(fā)射。這種角度的多樣性增加了兩個傳遞嘗試之間各種幾何結(jié)構(gòu)(例如建筑物、高山等)的遮蔽和阻擋成為不相關(guān)的概率。最好通過在兩個不同的軌道衛(wèi)星上的空間飛行器中發(fā)射，來實現(xiàn)這種角度的多樣性，但是偶爾需要使用相同軌道衛(wèi)星中但具有很大角偏量的位置。
消息傳遞次序圖13表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的消息傳遞次序的結(jié)構(gòu)。
空間飛行器采用圖13所示的消息傳遞次序(MDO)格式從接口局6接收尋呼傳遞次序。這些次序包括消息傳遞次序標志140和消息傳遞次序有效載荷141。
消息次序標志140包括傳遞幀142、傳遞波束143以及頻址144。
消息傳遞次序有效載荷141包括標志145以及多達N個消息146-149。在最佳實施例中，N＝4。
每個傳遞次序包括一幀消息數(shù)據(jù)以及該尋呼信道的正確格式中的適當?shù)臉酥拘畔?。消息有效載荷包括L波段物理信道的所有編碼。
空間飛行器接收MDO并且讀取MDO標志部分140，以確定傳遞參量。然后，它緩沖該MDO有效載荷部分141，直到適當?shù)膸?。同時，空間飛行器增加前導碼(圖9，110)和特征字(圖9，111)并發(fā)射尋呼脈沖。
圖14表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)5的尋呼前后關(guān)系和信息流。為了下面討論的目的，圖14包括空間飛行器的星座150、網(wǎng)絡(luò)資源管理器151、消息終端控制器(MTC)152、尋呼用戶本地接口局153、尋呼用戶數(shù)據(jù)庫154以及PSTN(公共交換電信網(wǎng))66。
網(wǎng)絡(luò)資源管理器存在于專用系統(tǒng)控制段(SCS)(圖中未表示)中，該段SCS的功能包括星座的空間飛行器的跟蹤、遙測和控制。消息終止控制器(MTC)152和尋呼用戶數(shù)據(jù)庫154存在于接口局6中。
為了保證在適當?shù)臅r間傳遞消息，系統(tǒng)5保存尋呼用戶數(shù)據(jù)庫154，該數(shù)據(jù)庫包括每個尋呼機的活動塊82和頻址分配表(如表1)。消息終止控制器152利用把尋呼消息序列組織成被發(fā)送到每個SV的傳遞次序的信息。這些傳遞次序包括一幀尋呼數(shù)據(jù)，以及傳遞幀、傳遞波束和頻址(圖13)。
消息傳遞調(diào)度考慮了可用的SV資源、其它信道限制以及尋呼機操作。由系統(tǒng)控制段(SCS)中的網(wǎng)絡(luò)資源管理器151來產(chǎn)生這個信息。SCS采用尋呼要求計劃、其它的業(yè)務(wù)要求計劃，關(guān)于每個SV的工作狀態(tài)和能量狀態(tài)的信息以及干擾計劃規(guī)則，以確定在每個幀中在哪些頻址上可以尋呼到哪些波束。
把這些資源分配發(fā)送到MTC，當調(diào)度尋呼傳遞時，作為一組不可侵犯的約束。通過把尋呼要求歷史報告給SCS，MTC幫助規(guī)劃未來的尋呼業(yè)務(wù)量。圖14中圖解表示了這個消息流。
根據(jù)所調(diào)度的傳遞幀、傳遞波束和頻址，SV接收尋呼消息傳遞次序并把它們置于尋呼數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。在調(diào)度幀，從緩沖區(qū)中讀出數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)調(diào)制到指定頻址上并發(fā)送到特定傳遞波束。MTC保證了在任一幀中，對于每個活動頻址或傳遞波束，不超過一個尋呼脈沖被調(diào)度。
發(fā)射消息傳遞次序，以便在它們被調(diào)度將被發(fā)射的組之前的組84期間，它們到達。因而，SV中包含足夠大的緩沖區(qū)以存儲兩組(10K字節(jié))尋呼數(shù)據(jù)以及調(diào)度信息。
尋呼信道操作現(xiàn)在將描述系統(tǒng)5的尋呼信道的操作。
每個塊82的開頭48幀包括捕獲組83，在捕獲組83期間，通過每個活動頻址把一個脈沖發(fā)射到SV上的每個活動天線波束(即48波束)。在每個幀86期間通過每個活動頻址來訪問不同的波束。
在這些幀中，每個活動尋呼頻址發(fā)出一個捕獲組83。在捕獲組83期間發(fā)射的脈沖包含一個塊標志消息(圖9，114)以及兩個數(shù)字尋呼數(shù)據(jù)域115。這保證了在那個塊期間每個被調(diào)度操作的尋呼機具有接收捕獲數(shù)據(jù)的機會。
在捕獲組期間每個頻址一次訪問一個波束，并且僅訪問一次。這樣，如果在SV上有少于48個活動波束，那么一些幀就不發(fā)射或在每個頻址上都不發(fā)射。這個體制允許系統(tǒng)在所有SV上具有同時的捕獲組。
在最佳實施例中，在捕獲組期間僅僅使用第一個尋呼頻址。這減小了系統(tǒng)的復雜性，但也可能減小了尋呼容量。
在捕獲組之后，在該塊的其余尋呼脈沖，每個包含了多達N個數(shù)字域或字母數(shù)字尋呼。除了捕獲間隔期間，僅把尋呼脈沖發(fā)射到覆蓋存在業(yè)務(wù)量的區(qū)域的波束。每個脈沖包括一個幀標志消息(圖9，112)，該消息提供了那個脈沖的塊標識、組標識、幀標識和頻址標識。當尋呼機查詢系統(tǒng)時，幀標志112幫助該尋呼機。
在消息組中，通過為該塊固定的一個發(fā)射幀序列來輪換激活頻址。根據(jù)業(yè)務(wù)量要求來調(diào)度發(fā)射幀序列。
系統(tǒng)控制段(SCS)(圖中未表示)決定了哪些特定SV服務(wù)的波束可用來在一個超幀期間接收尋呼業(yè)務(wù)量。在任意時刻，根據(jù)基于前面的尋呼記錄要求計劃來分配一個波束中的尋呼容量。調(diào)度那些覆蓋著預計要接收到很多尋呼業(yè)務(wù)量的區(qū)域中的波束，在資源和干擾限制許可的條件下安排盡可能多的訪問。這些多發(fā)射序列以發(fā)送機會為代價送到那些預計接收不到很多業(yè)務(wù)量的區(qū)域。
在某一塊中哪一個幀和頻址將被用于訪問某一特定區(qū)域的指示包括在所有捕獲組83期間，被發(fā)射到那個波束的塊標志消息114中。
對于每個活動頻址，消息組中描述的發(fā)射調(diào)度可能是不同的。例如，在幀和波束1-48中發(fā)射可能采用第一頻址；而在幀1-10、波束10-20中發(fā)射僅可采用第二頻址。
所以，在這些組中由各種頻址所用的發(fā)射序列間沒有固定的關(guān)系。但是，由任一特定頻址所用的序列在某個特定塊的每個消息組中被重復。
在捕獲組83中，替代(altemate)(即第二、第三和第四)頻址跟隨著與第一信道序列有固定時間關(guān)系的傳輸序列。用這個定時來對尋呼機預編程，以便它們可以轉(zhuǎn)換到替代信道并同步于正確的序列，而不等待下一個塊標志消息114。在其它時刻，替代頻址以類似于第一頻址的方式訪問需要用來滿足業(yè)務(wù)量要求的波束。
尋呼操作頻率選擇第一尋呼頻址與單工時隙一起定義了第一尋呼信道。在加電和從它們的睡眠期間喚醒時，所有尋呼機首先查詢第一信道。塊標志消息114定義了消息組中其它哪一個尋呼信道是活動的。在捕獲組之后，預定的尋呼機組轉(zhuǎn)換到其它活動尋呼頻址。
轉(zhuǎn)換到另一個信道的尋呼機連續(xù)監(jiān)控那個信道，直到塊標志消息中的頻址狀態(tài)域(圖11，121-123)指明該信道將停止工作。在最后的超幀中發(fā)出這個消息，在該超幀中一個頻址將是活動的。
另一方面，在另一個信道上接收的尋呼機可以通過該塊監(jiān)控那個信道，然后返回下一塊的捕獲組中的第一頻率。
偶然情況下，由于衰落或其它信道惡化，尋呼機可能接收不到指示某個信道將被中斷的塊標志消息。在本事件中，尋呼機連續(xù)監(jiān)控著一個信道，直到該尋呼機不能獲得超過某一預定數(shù)目的連續(xù)超幀的捕獲組標志。這時，它將切換到第一信道。
定時和同步尋呼機的電池壽命通常嚴重受限于實際電池的約束。尋呼機可以采用低負荷睡眠/喚醒周期以延長這一壽命。這個周期要求延長的睡眠周期，在此期間，尋呼機不能從SV接收信號以保持與系統(tǒng)的同步。由于實際可在尋呼機中配備的振蕩器的穩(wěn)定性有限，所以同步問題是突出的。采用便宜的振蕩器排除了在睡眠周期中保持所有定時的負擔，而只需要保持最基本的定時。
低地球軌道系統(tǒng)的高動態(tài)性不兼容于在很長的靜默周期上保持同步。衛(wèi)星以大約6.5公里/秒的對地速度運行。所以，傳播時延和多普勒頻率在非常短的時間內(nèi)較強地改變。另外，SV硬件共享條件和有限的可用頻譜要求該系統(tǒng)采用類似于系統(tǒng)的雙工信道中所用的相位調(diào)制。
尋呼系統(tǒng)定時層次和有關(guān)的尋呼工作周期允許尋呼機采用一個172.3秒的長睡眠周期，并且還實現(xiàn)了在該尋呼機被呼醒的塊中接收消息時所必需的系統(tǒng)同步。
在尋呼機睡眠期間，僅需要它跟蹤超幀定時。尋呼機在其每個喚醒周期的開始需要重新與系統(tǒng)同步。采用下面的操作順序來實現(xiàn)這一點。
搜尋模式尋呼機在加電時，或在其活動塊被調(diào)度開始前半秒，退出了它的睡眠周期并進入搜尋模式。半秒保護時間允許尋呼機采用具有20ppm的長期穩(wěn)定度的定時基準振蕩器。
尋呼機處理所有它能夠接收到的脈沖，并讀取幀標志數(shù)據(jù)。它根據(jù)接收到的脈沖的定時和標志信息來重新調(diào)整它的內(nèi)部定時。如果幀標志數(shù)據(jù)指示該組既不是尋呼機活動塊的捕獲組，也不是該活動塊之前的第四消息組，那么該尋呼機根據(jù)它的活動塊的幀標識、組標識、塊標識以及捕獲組間的差別來復位它的睡眠定時器(圖3，48)。在尋呼機的活動塊之前的第四消息組中，尋呼機定時器被設(shè)定以激活該尋呼機。然后，尋呼機返回睡眠模式。
如果接收到的脈沖來自于適當?shù)膲K和組，那么尋呼機監(jiān)視著所有它能夠檢測到的信號，直到它從它的活動塊中接收到一個捕獲組脈沖。當尋呼機接收到捕獲組脈沖時，它讀取塊標志消息114。
如果塊標志消息指示該塊是尋呼機的活動塊，那么尋呼機接下來處理它能夠捕獲的所有脈沖。
在每個捕獲脈沖上，尋呼機在尋呼數(shù)據(jù)域中檢查尋呼機地址116。如果尋呼機在某一脈沖中檢測到它的地址，那么它在那個脈沖中選擇該調(diào)度作為它將監(jiān)控的調(diào)度，并且它讀取并顯示該消息數(shù)據(jù)，它還結(jié)束查詢過程并進入跟蹤模式(見下文)。
除非尋呼機探測到它的地址，否則它在48個幀捕獲間隔上連續(xù)處理它所能捕獲的所有脈沖。尋呼機存儲它從不同波束中接收到的三個最高功率的脈沖中的塊標志消息中的數(shù)據(jù)。在捕獲間隔結(jié)束時，尋呼機產(chǎn)生一張調(diào)度表，通過組合這些來自以最佳信噪比接收的脈沖的調(diào)度表進行監(jiān)控?？梢越M合多于或少于3個波束的調(diào)度表，這一點是明顯的。
跟蹤模式在捕獲組83末端，尋呼機通過其余的4組進入跟蹤模式并保留在那種模式。在跟蹤模式中，它監(jiān)視著在捕獲組期間它選擇的調(diào)度表中的幀。
在跟蹤模式中，只在監(jiān)視調(diào)度表中的幀時隙期間，尋呼機才打開它的接收機。在不接收時，尋呼機進入較低功耗的靜默狀態(tài)。盡管可能性很小，然而在忙碌的區(qū)域，很可能塊中的所有240個幀將被包括在監(jiān)視調(diào)度表中。
在整個捕獲和跟蹤模式中，尋呼機根據(jù)接收到的信號參數(shù)修正本身的內(nèi)部定時。
在通過活動塊跟蹤之后，尋呼機返回到睡眠模式。它保留在睡眠模式直到它的內(nèi)部定時器指示在下一個超幀中它的活動塊的捕獲組即將來臨。
流程圖的描述圖15和圖16包括根據(jù)本發(fā)明一種操作可尋址的呼叫接收機的方法的組合流程圖。
該過程開始于塊160。
下一步，參照邏輯框161，由制造者或服務(wù)提供者對接收機的尋呼頻址分配表進行編程后輸入接收機，或者是利用經(jīng)由尋呼系統(tǒng)發(fā)射給接收機的信息來重新編程上表。
接下來，在邏輯框163中，接收機根據(jù)尋呼頻址分配表的內(nèi)容和所用的活動尋呼載頻的數(shù)目繼續(xù)監(jiān)視特定的載頻。
在邏輯框165中，接收機監(jiān)視捕獲組尋呼脈沖中的塊標志消息，以檢測各個頻址狀態(tài)域中的任何變化。
在邏輯框167中，接收機響應(yīng)于相關(guān)塊標志消息信息中的某一變化而立即切換到不同的載頻。
在邏輯框169中，如果接收機接收不到N個連續(xù)超幀的塊標志消息，那么接收機切換回某一預定頻率，該頻率被編程到接收機的尋呼頻址分配表中。
在判定邏輯框171中，如果接收機根據(jù)塊標志消息確定在給定塊期間一個消息將被發(fā)送給它，那么接收機讀取并重新產(chǎn)生消息(邏輯框173)；否則，接收機進入睡眠模式，直到恰在它的分配塊的下一個捕獲組之前。
最后，本方法結(jié)束于邏輯框177。
總地來講，本發(fā)明提出了一種用于基于衛(wèi)星的、全球蜂窩式消息系統(tǒng)的改進的消息單元。該消息單元能夠在特定的載頻間切換，以監(jiān)視消息。該消息單元還采用被重新編程的頻址分配表。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明顯地看到，可以以各種方式修改這里所揭示的發(fā)明，并且本發(fā)明可以有很多實施例，而不僅是特別準備的并在上面描述的最佳形式。
所以，附帶的權(quán)利要求書意圖覆蓋落入本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種操作可尋址呼叫接收機的方法，上述接收機受被發(fā)射的信息的支配，上述接收機是可切換的，以接收多個頻率中任意一個頻率上的上述信息，上述方法包括以下步驟(a)把尋呼頻址分配表提供給上述接收機，該分配表指明上述接收機應(yīng)該監(jiān)視哪一個尋呼頻率；以及(b)利用上述被發(fā)射的信息來修改上述尋呼頻址分配表。
2.權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于上述接收機根據(jù)發(fā)射給它的控制信息來監(jiān)視某一特定頻率，并且，其中上述控制信息是所使用的頻率的數(shù)目。
3.權(quán)利要求1中所述的方法，在這種方法中，上述被發(fā)射的信息包括被組合為一幀的多個消息、被組合為一組的多個上述幀以及被組合為一塊的多個上述組，上述每個幀具有由幀、組和塊標識組成的幀標志，上述每個幀還具有塊標志，該塊標志包含有關(guān)是否某一特定頻率被用來向上述接收機發(fā)射信息的信息，以及如果這樣的話，那么什么時候?qū)⒉捎蒙鲜鎏囟l率來發(fā)射信息的信息。
4.權(quán)利要求3中所述的方法，在該方法中，上述塊標志信息識別在哪些幀中，上述特定頻率將把信息發(fā)送給上述接收機，并且其中根據(jù)上述塊標志信息，上述接收機立即轉(zhuǎn)換到在上述特定頻率上接收上述信息，并且其中根據(jù)上述塊標志信息和存儲在上述接收機中的預編程碼，上述接收機立即轉(zhuǎn)換到在上述特定頻率上接收上述信息。
5.權(quán)利要求4所述的方法，在該方法中，根據(jù)指示某個不同頻率將被使用的上述塊標志信息，上述接收機轉(zhuǎn)換到在上述不同頻率上接收上述信息，上述方法還包括以下步驟(c)如果上述接收機接收不到上述N個連續(xù)超幀的塊標志，上述接收機轉(zhuǎn)換到包含在上述尋呼頻址分配表中的某一預定頻率上接收上述信息。
6.一種可尋址呼叫接收機，上述接收機受被發(fā)射的尋呼信息的支配，上述接收機包括用來存儲尋呼頻址分配表的裝置，該表指出了上述接收機應(yīng)該監(jiān)視哪一個尋呼頻率；以及響應(yīng)于上述存儲裝置的裝置，該裝置用于使上述接收機在多個頻率中的任一頻率上接收上述尋呼信息。
7.權(quán)利要求6中所述的接收機還包括利用上述被發(fā)射的尋呼信息修改上述尋呼頻址分配表的裝置；以及根據(jù)發(fā)射給它的控制信息，監(jiān)視某一特定頻率的裝置，其中上述控制信息是所使用的頻率的數(shù)目。
8.權(quán)利要求6中所述的接收機，在該接收機中，上述被發(fā)射的信息包括被組合為一幀的多個消息、被組合為一組的多個上述幀以及被組合為一塊的多個上述組，每個上述幀具有一個包含幀、組和塊標識的幀標志，每個上述幀還具有一個塊標志，該塊標志中包含了有關(guān)是否某一特定頻率通常被用來向上述接收機發(fā)射信息，以及如果是這樣的話，什么時候?qū)⒉捎蒙鲜鎏囟l率發(fā)射信息的信息。
9.權(quán)利要求8中所述的接收機，在該接收機中，上述塊標志信息識別在哪些幀中，上述特定頻率將向上述接收機發(fā)射信息，上述接收機還包括根據(jù)上述塊標志信息，立即把上述接收機轉(zhuǎn)換到在上述特定頻率上接收上述信息的裝置，其中，根據(jù)上述塊標志信息以及存儲在上述存儲裝置中的預編程碼，上述接收機立即轉(zhuǎn)換到在上述特定頻率上接收上述信息。
10.權(quán)利要求8中所述的接收機中，根據(jù)指示某個不同頻率將被使用的上述塊標志信息，上述接收機轉(zhuǎn)換到上述不同頻率上接收上述信息，上述接收機還包括用來檢測是否上述接收機接收不到上述N個連續(xù)超幀的上述塊標志的裝置；以及響應(yīng)于上述檢測裝置的裝置，用來使上述接收機轉(zhuǎn)換到某一預定頻率上接收上述信息，該預定頻率包含在上述尋呼頻址分配表中。
全文摘要
基于衛(wèi)星的，世界范圍的蜂窩式消息系統(tǒng)(5)通過多重波束(30)向?qū)ず魴C發(fā)射尋呼消息。消息單元(2)監(jiān)視多頻率的TDMA尋呼發(fā)射，并且響應(yīng)于在給定時間內(nèi)使用中的發(fā)射頻率的數(shù)目，切換到一個預定的頻率，切換依賴于存貯在消息單元中的可重新編程表的內(nèi)容。尋呼發(fā)射中的信息確定使用什么頻率以及什么時間尋呼發(fā)射被導向一個特定的尋呼機的小區(qū)。
文檔編號H04Q7/14GK1162383SQ95195963
公開日1997年10月15日 申請日期1995年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月2日
發(fā)明者凱思·安德魯·奧爾茲, 格里高里·巴頓·瓦特, 克里斯托夫·內(nèi)爾·庫爾拜 申請人:摩托羅拉公司