在拥有大量用户的无线电话系统即蜂窝电话系统或是卫星通 信系统中，或是在提供双工模式的蜂窝/卫星手持电话的混合系统 中，呼叫信道被用来向用户提示一个呼入的呼叫。反方向的呼叫 信道被手持电话用来应答一个由蜂窝网始发的呼叫。反向呼叫信 道有时被称为随机选取信道，它还被手持电话用来接入由它们始 发的呼叫。在这种情况下，正向控制信道供网络来使用，通过向 手持电话发出一个业务信道位置来开放接入系统中的呼叫请求。
图1表示了蜂窝移动无线系统的10个网孔C1-C10。每个 网孔有一个对应的基站B1-B10。基站位于网孔的中心并具有全 向天线。图中还示出了移动台M1-M10。移动台可以是小型轻 便的由电池供电的手持电话或是较笨重的由车载电源系统供电的 车载电话。移动台可以在一个网孔内移动，或是从一个网孔移到 另一网孔。移动交换中心(MSC)由电缆或其他固定设备例如无 线电链路连接到所有的基站。为简化而从图中省去了一些这类电 缆和装置。MSC还通过电缆或链路连接到固定的公用电话网或 是类似的固定通信网。
在工作期间，移动台向不同的基站发送无线电信号并且从这 些基站接收无线电信号，从而与无线系统的固定部分保持接触。 在系统中的第一移动台和第二移动台之间可以建立电话呼叫，数 据通信链路或其他通信路径。也可以与另一移动无线系统中的移 动台或是固定的公用电话网中的用户建立电话呼叫。为实现这一 目的，无论电话呼叫的始发端是移动台还是发送给一个移动台， 这种电话呼叫和数据通信链路都被称为连接。
图1没有示出一个正常的移动无线通信系统的整体，而仅是 移动无线通信系统的一部分。这种移动无线通信系统通常包括比 图1所示的10个网孔和基站更多的网孔和基站。另外，移动台的 数量通常也是很大的。蜂窝系统的某些网孔还可能拥有一个以上 的基站。一个完整的蜂窝移动无线系统还可能包括多个MSC以及 连接到其上的基站，并且移动台通常可以通过这些附加的基站自 由地通信。在某些系统中，基站不是直接连接到MSC，而是连接 到基站控制器BSC。在这种类型的系统中，多个基站可以连接到 一个BSC。然后把多个BSC连接到移动交换中心。
在图1中，所有网孔具有相同的六边形形状和相同的尺寸。 因此，不处于无线系统边界上的那些网孔具有六个相邻的网孔， 例如网孔1的相邻网孔为C2-C7。在实践中，网孔可具有不同 的形状并且不仅限于图1所示的六边形。被其他网孔包围着的网 孔有可能具有多于或少于六个的相邻网孔。另外，一个完整的蜂 窝系统还可以具有各自覆盖一定区域的几个较大的伞形网孔，这 一区域还由一组较小的网孔所覆盖。位于网孔边缘并且具有扇形 天线的基站也是现有技术中公知的。
在图1所示的系统中，例如99.9％的绝大多数呼叫尝试都应 该是成功的。遗憾的是可能会出现发送误差，它会妨碍移动电话 或网络对呼叫的正确识别。若在发送的信号中使用纠错码就可以 缓解这种问题，即使在出现发送误差时也可以识别这种编码的呼 叫。然而，纠错码会扩展用来完成每个呼叫尝试的总容量，这样 就会相应地降低呼叫信道的容量。另外，纠错码本身并不能克服 由于发射机从桥下经过或是通过高层建筑时使移动电话被暂时屏 蔽所造成的移动电话的呼叫响应故障。因此就需要提供更完善的 纠错编码方式，以及用简单的程序在经过适当延迟之后重播呼叫 信号。然而，无线系统的容量通常不允许一次或两次以上的重播。 另外，现有技术的系统中的定时问题通常会导致必要或不必要的 重复发送。例如在U.S.AMPS蜂窝系统中，除非第一或第二次尝 试得到了应答，就要为每个呼叫重复发送五个呼叫信令。类似地， 无论一个特定的移动台是否需要纠错码，现有技术的系统都要采 用纠错编码。

本发明的目的是要提供一种方法，用于在具有许多移动电话 的无线通信系统中有效地寻呼一台移动电话。按照本发明，在第 一尝试信道上为移动台发送第一寻呼信号。如果该移动电话在一 个预定时间周期内不能确认第一寻呼信号，该呼叫就要至少被转 移到第二尝试信道。然后至少在第二信道上为第一移动电话发送 第二寻呼信号。
本发明的另一目的是要提供一种方法，用于在具有许多移动 电话的无线通信系统中寻呼一台移动电话，其中的移动电话在空 闲时处于降低功率的休眠模式。按照本发明的一个实施例，移动 电话按照指定的间隔被叫醒，以便接收按照指定的第一尝试休眠 模式时隙来广播的数据。然后由移动电话对接收到的数据解码。 如果数据被正确地解码，但却是用于另一移动电话的，该移动电 话就采用低功率休眠模式，一直持续到它的下一个指定的休眠模 式时隙。然而，如果接收的数据不能正确地解码，移动台就被叫 醒，以便接收在第二时隙上广播的信号。
附图的简要说明
本领域的普通技术人员通过以下结合附图的描述可以看到本 发明的上述和其他特征及优点，在附图中：
图1表示一个典型的蜂窝电话系统；
图2是代表本发明一个实施例的流程图；
图3是代表本发明另一实施例的流程图；
图4表示TDM发送格式；
图5表示一个惯用的卷积编码口；
图6表示本发明一个实施例的流程图；
图7表示按照本发明一个实施例的休眠模式有效性图表；
图8表示按照本发明一个实施例的具有两个休眠模式的系统 活动性；以及
图9表示一个移动电话，它具有正常模式和降低功率的空闲 模式。
实施例的详细说明
本发明适用于无线电话系统，例如蜂窝电话系统或卫星通信 系统，或是提供双工模式的蜂窝/卫星，手持电话的混合系统，或是 任何其他无线电话系统。
本发明特有的优点是，即使在仅用很少甚至没有纠错码的情 况下，占很高百分比的移动电话都会在第一次尝试时接收到一个 呼叫，大概能达到90％。这样，按照本发明的一个实施例，从网 络上发送第一呼叫尝试，在信号中仅有很少或没有纠错码。另外， 对大多数移动台不再重复地发送信号，这些移动台在预定的时间 周期内有应答，该时间周期的范围是0.5至2秒，但并不仅限于这 一范围。
以下结合图2详细地说明一种高效地使用呼叫信道的方法。 在步骤200中，首先在呼叫信道上发送一个呼叫信号。如果移动 电话在步骤210中确认了该发送的信号，系统就在步骤220中把 呼叫连接到被寻呼的移动电话。然而，如果移动电话在预定时间 周期内没有确认发送的寻呼信号，即步骤210，就在步骤230中 把呼叫转移到另一呼叫信道，即第二尝试信道。然后是步骤240， 在第二尝试信道上发送寻呼信号。在步骤250中，如果移动台确 认了第二尝试信道上的寻呼信号，系统就在步骤220中将呼叫连 接到该移动电话。然而，如果移动电话没有确认第二尝试信道上 的寻呼信号，呼叫就被转移到下一个信道，由该信道再次向移动 台发送寻呼信号。如果移动台没有确认这一第三尝试信道上的寻 呼信号，还可以在更多的信道上重复这一程序。
第二尝试信道仅需具有第一尝试信道容量的大约10％，第一 次成功的机会有90％。这种数据仅是为了举例，并非是对本发明 限制。例如，如果两次尝试各自需要达到相等的90％成功率，那 么，这两次尝试都被作为第一次尝试来看待，并且仅在第一对呼 叫尝试失败时才把呼叫分配到第二尝试信道。
在必要时，如果第一尝试频繁失败的原因是信噪比太低，第 二尝试信道可以采用更多的纠错码。第二尝试信道可以交替地或 额外使用较高的发送功率。如果第一尝试频繁失败的另一种原因 是被呼叫的移动电话已移出了当前的呼叫区域并且尚未在一个新 区域中重新登记，第二尝试信道还可以在更宽的区域内广播该呼 叫。接下来按照顺序等级的各个尝试信道即第三、第四尝试信道 等等可以使用较多的纠错码和/或较高的发送功率电平。
本发明的另一实施例是在原有呼叫区域内使用附加的纠错码 广播第二次尝试，同时在一个扩展的呼叫区域内使用没有额外纠 错码的方式广播第二次尝试。根据事先对呼叫失败的统计数据， 对特定的系统可以改编这些方案的适当组合，所有的这类改编方 案均被视为属于本发明的范围。
随着技术的发展，电池操作的手持便携电话的尺寸和成本都 在下降，使这种电话在移动电话市场中占有的份额不断地增加。 在这类便携电话中，电池寿命是一个关键性的竞争参数，并且为 了改善便携电话的电池寿命还会进一步涉及到呼叫信道中的信号 特性和格式。便携电话在其全部空闲时间中都要收听来自蜂窝网 的呼叫，因此，头等重要的问题是要在这一周期中尽量减少电池 的能量消耗。用于减少电池能耗的已知技术是把呼叫分配给例如 靠电话号码的最末位数字来识别的一组特定的移动电话，在呼叫 信道广播结构中仅在指定的时隙内发出呼叫。首先，蜂窝网把重 复的帧周期分割成多个休眠模式时隙。这样，对电话号码末尾为 “0”的移动电话的呼叫仅在第一时隙中发出，而对电话号码末 尾为“1”的移动电话的呼叫仅使用第二时隙，依次类推。一部 特定的移动电话可以知道它应该在哪个时隙中注意接收一个呼 叫。这样，移动电话就可以在大多数时间处于休眠模式，从而降 低其功耗。按照本发明的一个实施例，根据系统负载和发送这种 呼叫的有效容量，呼叫信令的发送可以重发多次。另外，蜂窝网 还可以发送对当前允许的重发次数的指示。如果知道这一重发次 数，移动电话就可以确定能忽略多少个重发呼叫，从而在接收到 第一次重发的状态下节省功率。
在图9中示出了一个可切换的移动电话的框图。天线706在 发送/接收单元701的辅助下由接收机700和发射机702共享。这 一发送/接收单元701可以是一个双工滤波器或T/R开关，在后一 种情况下可以在控制单元705的控制下执行发送或接收。接收机 700的输出被连接到解码器703。解码器703确定系统当前允许多 少次重发，并通知给控制单元705。控制单元705控制接收机/解 码器电路700、703的电源开/关定时，从而在注意到系统所用的 呼叫重发号码时在低活动性期间降低功率。如果活动性很高，控 制单元就会使接收机/解码器(700、703)注意接收所有重发的 寻呼信息。
这样，如果对移动台的寻呼是早先开始的，移动台就会接收 早先的寻呼并且有机会提前作出应答，从而提前结束重发。这样 做是一种理想的方式，可以使系统在有限的信道容量内适应更多 的寻呼呼叫。
如果移动台的活动性很低，控制单元705就可以采用第二低 功率休眠模式，在该模式下，在移动台休眠模式时隙中发送的每 Nth个信息中仅有一次向接收机/解码器(700、703)供电。对移 动台编程使其注意所用的最小重发次数N中的第一个，而不管系 统是否事先已开始了对该移动台的寻呼。如果正确地接收了第一 次重发的信息，并且该信息不是发给这一移动台的，在剩下的N 个重发周期中就关闭该移动台。但是，如果该呼叫是发给这一移 动台的，控制单元705就会使应答发生器704产生应答，并在下 一个应答机会中用发射机702发送这一应答。
在本发明的这一实施例中，帧包括一个帧标志，用于在一帧 内指示第一时隙和后续的时隙。另外，帧标志可以是一个用于向 蜂窝网中的所有便携电话广播信息的时隙。广播信息中可以包括 用来发送呼叫的周围的基础的细节。这些细节可以包括周围基站 的频率、寻呼时隙以及基站ID码，甚至包括基站的位置。广播信 息还可以包括电文鉴别算法中使用的不经常变化的随机码，用于 识别试图与蜂窝系统通信的移动电话的可靠性，例如美国专利申 请07/655,771号和美国专利U.S.5,091,942号中所述，这两篇文 献都是本文的参考资料。
为了确保解码不能在未接收完移动电话所需的广播信息时过 早地结束，需要对广播信息位字块编码并且首先发送，或是为这 些位提供独立的编码和解码程度。用于后一种情况的相应的TDM 发送格式被用于U.S.数字蜂窝系统标准IS54中，如图4所示。该 TDM帧由三个相同的子帧或时隙构成，它们是连续发送的。在各 个时隙之间发送12个位，它们目前是备用的。每个时隙另外由一 个已知的28位符号帧面开始，用于同步和均衡器训练，然后是被 称为Slow Assciated Control Channel(SACCH)的12位字段，以 及装在两个130位字块中的260个信息位，这两个字块围住12位 的Coded Digital Voice Color Code(CDVCC)。在IS54系统中， 所述的130＋130信息位包含编码的数字话音数据或是被称为 Fast Associated Control Channel(FACCH)的四分之一速率卷积 编码信息。为了在这种数字蜂窝系统中实施本发明，可以不改变 这种格式，而是把130＋130位信息重新定义成采用与FACCH 相同编码方式的四分之一速率卷积编码呼叫信息。SACCH字段 被用来转换广播信息，采用独立的SACCH交错和编码方案， CDVCC字段被用来识别各个TDMA帧/时隙所属的休眠模式组。
FACCH编码是一种带tail-biting的卷积编码。所谓tail-biting 的意思是开始和结束对信息的解码。参见图5所示的卷积编码器， 可以看出，编码器的移位寄存器必须保证包含6个位，以便产生 有效的编码位。确保移位寄存器包含6个位的一种方式是将编码 器初始化为零，或是有至少5位是已知的，并对第一位编码。在 提取了四个编码位之后，一个新的数据位必须通过全部的六个移 位寄存器位置，从而移入五个已知的位，以便冲掉最后的数据位。 这样，所产生的编码位数为4N＋20，其中的N是编码的数据位 数。
在接近tail-biting时，用等待编码的前六位对移位寄存器进行 初始化。提取四个编码位的组，然后移入一个新的数据位。最后， 当所有数据位都被用过时，再次使用前五个数据位冲掉最后一 位。这样，前五位占用了移位寄存器中的每个位置，不是在开头 就是在结尾，因此它们象其他数据位一样有同样多的机会充当编 码位。这一过程可以被认为是从一个N位的环开始并将其转换成 4N位的环。除了一个循环之外，如果在N数据位的环中开始这一 过程，也可以产生同样的4N位环。类似地，对4N编码位的环解 码使其恢复成N位环的过程可以在一个循环中的任何一点开始。 这种方式避免了在编码/解码的开始和结束时耗费20个编码位。相 应地，发送的260个编码位被精确地按照的数量解码，即65个 数据位。
这65位解码的信息至少要转换成被呼叫的移动电话的34位 Mobile Identification Number(MIN)。10位可被用来在许多频道 中为便携式电话限定一个它可以用来应答该呼叫的频道，两个位 可被用来指定TDMA信道的时隙1、2或3是否应被使用，或是 指出该信道是不是TDMA信道。在余下的19位中，12至16可 以供CRC使用，检验纠错解码的结果，余下的3至7位目前可以 用于未指定的用途。这样，首先可以逐位地对MIN解码，并且一 旦发现与期待的MIN不符就立即停止解码，以便节省能量，必须 用某种方法来识别特定的时隙所属的休眠模式组。这种帧标志在 上文中是由CDVCC字段来提供的。这一12位字段包含32个编 码位图形之一，这些图形对应移动台所处的32种休眠模式。
上述的格式可以交替地采用两种编码等级，对“第一次尝试” 呼叫采用半速率，对第二次尝试呼叫采用四分之一速率(针对每 个FACCH)。在第一种情况下，对两个移动台的两个呼叫可以 压缩在同一短脉冲串里，以便节省寻呼容量。
以下结合图3说明按照本发明的另一实施例的移动电话寻呼 方法。移动电话在步骤S300中仅在其指定的第一尝试休眠模式时 隙中注意接收广播的数据。移动电话随后在步骤S310中对接收的 数据解码。按照本发明的这一实施例，在第一尝试时隙上广播的 呼叫包含有限的纠错码，但却足以检测出误差位，例如采用循环 冗余校验码(CRC)来确定呼叫是否已被正确地接收。如果在步 骤S320中确定了呼叫已被正确地解码，并且在步骤S330中确定 了数据是发给该移动台的，系统就在步骤S340中把呼叫连接到该 移动台。然而，如果在步骤S330中确定了数据不是给该移动台的， 移动电话就采用低功率休眠模式，直至在步骤S350中达到其下一 个指定的第一尝试时隙时为止。另一方面，如果在步骤S320中不 能对接收数据正确地解码，移动电话对呼叫信号的应答故障就会 使系统网络在预定的延迟之后在第二尝试信道上重复呼叫。相应 地，移动电话在步骤S360中注意接收第二时隙，在第二时隙中的 广播可能会使用较多的纠错码。
如果第二尝试的呼叫不是针对该移动台的，并且在该移动台 监听第二尝试信道的同时在第一尝试信道上正在按顺序广播对该 移动台的呼叫；就需要在这种状态下让移动台对从第一和第二尝 试信道上接收的数据都要连续地接收和解码。这样会从电池中用 掉较多的能量，但是仅是当移动台处于接收和解码两个时隙的状 态下的小部分时间内才使用。如果移动台在预期的时隙中正确地 接收了一个并非针对它寻址的第二尝试呼叫，或是在预定时间周 期之后未能接收第二尝试呼叫，就结束这种状态，在这种情况下， 移动台恢复到仅监听第一尝试信道。
在本发明的另一实施例中，为了节省电池能量，便携式电话 可以进入多种休眠模式。例如图6所示，在步骤600中，便携式 电话在正常的预期使用期间进入第一低功率休眠模式。在步骤602 中，便携式电话按照规则的时隔从第一休眠模式中觉醒，以便监 听它是否正在被寻呼或呼叫。如果它在步骤604中确定了自己正 在被寻呼或呼叫，便携式电话就响应这一寻呼或呼叫。然而，如 果在步骤604中确定了该便携式电话没有被寻呼或呼叫，便携式 电话就要在步骤606中确定它是否已从通信系统接收到一个要求 它进入第二休眠模式的信号。如果便携式电话没有收到这一要 求，它就重新进入第一休眠模式。但是，如果便携式电话接收了 要求信息，它就在步骤608中进入第二休眠模式，该模式比第一 休眠模式消耗的功率更低。在第二休眠模式下，网络用较大的时 间间隔为特定的移动台休眠模式组发送寻呼信息，而移动台就能 在觉醒的周期之间休眠较长的间隔，节省更多的功率。这种模式 的典型应用是在非高峰周期内，在这一周期中不必迅速地响应一 个呼叫。
在本实施例中，根据移动电话所处的周期是正常使用周期还 是减少使用周期来决定进入第一和第二休眠模式，例如，在8am 和8pm之间可以自动进入第一休眠模式，此时移动电话的觉醒次 数较为频繁，以便对寻呼/呼叫信道采样，这种自动方式可以由内 置的时钟来确定，或是由来自系统的广播信息来指示。
另一种方式是，移动电话可以根据其最后一次呼叫后经过的 时间量来采用第一或第二休眠模式。如果发出或接收了一个呼 叫，就会触发移动电话使其进入第一休眠模式，此时移动电话可 以更快地响应呼叫，但是要付出较高的电池消耗。当通话结束时， 就开始暂停周期。如果移动电话在暂停周期期间一直不工作，移 动电话就采用第二休眠模式。为了使移动电话能够自主地采用一 种休眠模式，而不必向系统报告其新的占空因数，系统的发送格 式必须允许移动电话在第一或第二休眠模式下都能接收寻呼信 息，或是系统本身必须能响应移动电话的不工作周期，从中反映 出该电话的规律。一种适当的固定格式可以是每隔640ms重复N 次寻呼呼叫，或是一直等到被叫的移动电话的应答。N的值可以 由系统来改变，并在广播信息中指示给移动电话。
第一休眠模式可以使移动电话在其指定的休眠模式时隙中注 意接收每个信息，而第二休眠模式可以使其仅注意接收N次重复 中的一个。理想的情况是，应该提醒处于第二休眠模式的移动电 话注意接收的重复信息应该是第一次重复，只有这样才能在第一 次重复不能被正确解码时仍能使用其他重复信息。只有在N次重 复的字块都在已知的位置开始时才有这种可能(属于这个休眠模 式组的每第N个休眠模式时隙)，但是这样做会延迟为处于第一 休眠模式的移动电话发送的寻呼。然而，这一缺点在夜间并不重 要，因此，系统可以在夜晚和白天之间改变N值，或是改为为已 知的使用第一或第二休眠模式的移动电话保留一个目录。还有其 他方式，例如可以假定一个移动电话是处于第一休眠模式并能够 快速响应，此时总是在最早的时机开始寻呼，另一方面则总是仅 在处于第二休眠模式的移动电话应该已收到寻呼时才结束重复的 寻呼。这种方式如图7和8所示。
在步骤610中，便携式电话按照现则的间隔觉醒，以便确定 其是否正在被呼叫或寻呼。然而，从第二休眠模式中觉醒的间隔 比第一休眠模式中的觉醒间隔要长。最终，如果该便携式电话没 有被呼叫或寻呼，它就在步骤612中重新进入第二休眠模式。
由此可以看出，本发明显而易见并且可以有益地推广到包括 任意次数的第三尝试、第四尝试等等信道，在必要时可以采用这 些信道逐渐增加纠错编码的数量，以便逐渐减少广播的重复次 数，从而允许具有较差的信噪比条件的移动台有机会至少接收到 一个呼叫。为了与这些后备信道上增加的编码相配合，移动台应 该在做出响应时使用相应的编码数量或是加大其功率或能量，以 便适当地响应接收到的呼叫。在某些情况下，由于信噪比过低而 无法建立实时的话音信道时可以请求主叫用户提供短语话音或数 据信息，采用足够数量的纠错编码将其逐渐发送到被叫移动台的 存储器中，被叫用户可以从存储器中做出应答或是显示短语信 息。在其他情况下，信噪比可能至少能足以建立一个实时话音连 接，但是需要采用会降低信号质量的降低位速率的话音编码技 术，但是这样总比完全不能通话要好。
用相同的功率延长发送时间就可以增加能量，例如把使用一 个时隙发送应答改为使用两个以上TDMA时隙。可以用这种方式 来适应所需的较多数量的冗余码。
本领域的普通技术人员可以意识到在不脱离本发明的原理或 基本特征的条件下还可以用其他特定的方式来体现本发明。因 此，本文中所披露的实施例完全是为了说明而并非限制。本发明 的范围是由附加的权利要求书来确定的，而不是上述的说明，并 且属于与其等效的意思和范围之内的所有变更都应被视为包括在 权利要求书之内。