在一个典型的蜂窝无线系统中，一个地区，例如，一个大城市地区， 被分割成几个被称为“小区”的更小的邻接的无线覆盖区。这些小区由 一系列固定的被称为“基站”的无线基站提供服务。基站被连接到移动 交换中心(MSC)并由其控制。MSC本身又被连接到陆上通信线(有 线)公共交换电话网(PSTN)。在蜂窝无线系统中的电话用户(移动 用户)被提供以便携的(手持的)、可移动的(手提的)、或移动(车 载)电话机(移动台)，它通过附近的基站与MSC进行话音和/或数据 的通信。MSC在有线和移动用户之间交换呼叫，控制到移动台的信 令，编制计费统计，并提供对系统的操作、维护和测试。
图1描述了一个常规的按照高级移动电话系统(AMPS)标准建立 的蜂窝无线系统的结构。在图1中，可以看到一个任意的地区被分割成 许多邻接的无线覆盖区域，或小区C1-C10。为了说明方便，尽管图1 中的系统被示为仅包括10个小区，事实上小区的数目可能更多。与每 个小区C1-C10相关联的并被安置在其中的是一个由多个基站B1-B10 中相应的一个基站所表示的基站。如在本领域众所周知，每个基站B1 -B10包括多个信道单元，每个信道单元包括发射机，接收机和控制器。
在图1中，基站B1-B10分别位于小区C1-C10的中心，并且配 有全向天线，在所有方向相等地发送。在这种情况下，每个基站B1- B10中的所有信道单元被连接到一个天线上。但是，在蜂窝无线系统的 其它结构中，基站B1-B10可被设置在靠近外围，或甚至远离每个小区 C1-C10中心的地方并且可用无线信号定向地照射小区C1-C10。例 如，基站可配有3个定向天线，每个覆盖一个120度的扇区如图2所示。 在这种情况下，一些信道单元将被连接到覆盖一个扇区的一个天线上， 另一些信道单元将被连接到覆盖另一个扇区的另一个天线上，剩下的信 道单元将被连接到覆盖剩余扇区的剩下的一个天线上。所以在图2中， 基站为3个扇区服务。但是，三个扇区并不是一直必要的，在诸如马路 或高速路上仅需要用一个扇区来覆盖。
回到图1，每个基站B1-B10通过话音和数据链路被连接到移动交 换中心MSC20，MSC本身又被连接到公共交换电话网(PSTN)中 的中心交换局(未示出)，或一个类似的设施，例如，综合业务数字网 (ISDN)。在移动交换中心MSC 20和基站B1-B10之间，或在移动 交换中心MSC20和PSTN或ISDN之间相关的连接和传输方式对于那 些在本领域中普通的技术人员来讲是众所周知的，可以是双绞线对，同 轴电缆，光缆或以模拟或数字的方式工作的微波无线信道。另外，语音 和数据链路可由话务员提供，或者从电话公司(telco)租用。
继续参考图1，在小区C1-C10中可发现多个移动台M1-M10。 再者，尽管图1中只显示了10个移动台，但实际上移动台的真实数目 可以大得多并且通常超过基站的数目。而且，虽然在小区C1-C10中的 某些小区可能未发现移动台M1-M10，但是移动台M1-M10在小区 C1-C10的某个中出现或消失取决于每个移动用户从小区中的一个地方 移动到另一个地方或从一个小区移动到相邻或邻近小区的个别愿望。
每个移动台M1-M10包括一个发射机，一个接收机，一个控制器 和一个用户接口，例如，一个电话手机，如在本领域所知。每个移动台 M1-M10被分配给以一个移动识别号(MIN)，其在美国是移动用户 电话号码薄号码的数字表现形式。MIN定义了移动用户在无线路径上 的预订号，并在发起呼叫时从移动台发送到MSC 20以及被呼时从MSC 20发送到移动台。每个移动台M1-M10还由电子序列号(ESN)来识 别，其是一种厂家设置的、“不可改变的”号码，被设计用来防止移动 台的非授权使用。例如在发起呼叫时，移动台将发送ESN到MSC20。 MSC20将所接收到的ESN号与具有被偷盗移动台的ESN号的“黑名 单”相比较。如果发现相匹配的号码，则被偷盗的移动台将被拒绝接收。
每个小区C1-C10被分配以射频(RF)信道的一个子集，这些射 频信道由相关政府机构，例如在美国是联邦通信委员会(FCC)，分 配给整个蜂窝系统。在其覆盖范围之内，在每个基站B1-B10和移动 台M1-M10之间，RF信道的每个子集被分割成几个语音或话音信 道，它被用来载送话音通话，以及至少一个寻呼/接入或控制信道，它被 用来载送监控数据消息。每个RF信道包括在基站和移动台之间的一个 双工信道(双向的无线传输路径)。RF信道包括一对分开的频率，一 个用于从基站的发送(由移动台接收)以及一个用于从移动台的发送(由 基站接收)。在基站B1-B10中的每个信道单元通常工作在分配给相应 小区的一个预先选定的无线信道上，即信道单元的发射机TX和接收机 RX被分别调谐到一对不会改变的发送和接收频率上。然而，每个移动 台M1-M10的收发信机(TX/RX)可调谐到在系统中指定的任一无线 信道上。
在典型的陆上通信线系统中，远端站和控制中心由铜线或光纤电路 连接，它具有在通常意义下优于蜂窝电话系统中空中接口所提供的数据 吞吐容量和性能的完整性。这样对于陆上通信线系统，为管理任何选择 的通信链路协议所需要的开销的简洁性就是次要的。在蜂窝电话系统 中，需要一个空中接口通信链路协议以允许移动台与蜂窝交换系统通 信。一个通信链路协议被用来发起和接收蜂窝电话呼叫。
蜂窝电话系统可用的电磁谱是有限的并被分割成称之为信道的单 元。各个信道可被用作基于共享的，或基于专用的，或基于保留的通信 链路。当各个信道被用作基于共享的通信链路时，多个移动台可监听或 竞争相同的信道。在竞争的情况下，每个共享的信道可被许多移动台使 用，它们进行竞争以达到在有限的时间间隔内专用该信道。另一方面， 当各个信道被用作基于专用的通信链路时，单个移动台只要有需要就被 分配以专用信道。
根据在蜂窝电话环境中，在信道共享的情况下，由单个信道造成的 总的减少的数据吞吐容量和性能的完整性，选择一个有效的空中接口协 议作为通信链路的基础以及其通过蜂窝应用而带来的经济性使用就变 得特别重要。在通信领域中，通信链路协议通常被称为第二层协议，它 的功能包括对更高层消息的定界限和构成帧。在今天的陆上通信线网络 中，第二层协议成帧机制的比特填充和标志特征通常被用来对称为第三 层消息的更高层消息构成帧。这些第三层消息可在驻留于移动台和蜂窝 交换系统中的第三通信层的同等实体之间被发传送。第三层消息的特定 类型和它们在移动台与蜂窝交换系统之间的交换顺序就是规定蜂窝应 用的内容。
本发明涉及一种用于在移动台和中央交换系统之间发送消息的方 法，更具体而言是一种用于发送这些消息，以使得只允许全体移动台的 一个子集接收并有可能响应这些消息的方法。全体移动台的这个子集可 被看作是一个具有为参加用户群所必须满足的成员要求的用户群。
发明概述
根据本发明的一个实施方案，公布了一种用于用户群操作的方法， 藉此，用户群的单个用户可被认为是用户群终端呼叫尝试的成功者并且 照此被授予终端呼叫。
根据本发明的一个实施方案，公布了一种用于在蜂窝通信系统中完 成到作为用户群一部分的移动台的呼叫的方法。首先，用户群识别码被 分配给第一多数的移动台，其中所述的第一多数小于在所述系统中移动 台的总数。当一个到用户群的终端呼叫被请求时，通过使用所述用户群 识别码来发送从所述蜂窝系统到所述用户群的寻呼消息。然后响应于接 收到该寻呼消息，在第一多数的移动台中产生一个用户群的特定寻呼指 示。然后寻呼响应消息被从其用户确认了寻呼指示的移动台发送到所述 蜂窝系统。最后，把用于所述呼叫的信道分配授予给发送了在所述蜂窝 系统中接收到的第一个接收的寻呼消息的移动台。
附图简述
现在将参考本发明的优选的实施方案，仅通过例子给出，以及以附 图说明，更详细地描述本发明，其中：
图1描述了常规的蜂窝无线系统的结构；
图2描述了一个可在图1所示系统中使用的三个扇形的小区；
图3描述了一个示例性的蜂窝移动无线电话系统的框图；
图4描述了一个根据本发明的一种实施方案的第二层协议的用户群 ID帧；
图5描述了根据本发明的一种实施方案，用于从移动交换中心的用 户群操作的一种方法的流程图；以及
图6描述了根据本发明的一种实施方案，用于从移动台角度的用户 群操作的一种方法的流程图。
发明详述
尽管在下文中的描述侧重于与IS-54B相兼容的系统，和它的后 继者，但本发明的原理可等效地应用到许多无线通信系统中，例如蜂窝 和卫星无线系统，而与操作的特定方式(模拟，数字，双模，等)，接 入技术(FDMA，TDMA，CDMA，FDMA/TDMA/CDMA的混合， 等)，或结构(宏小区，微小区，微微小区，等)无关。如本领域的技 术人员所认同的，载送话音和/或数据的逻辑信道将以不同的方式在物理 层完成。物理信道可以是一个相对窄的RF频段(FDMA)，或在一个 无线频率上的一个时隙(TDMA)，一个唯一的码序列(CDMA)， 或上述的组合。基于本发明的目的，术语“信道”意味着任一载送话音 以及/或数据的物理信道，并不局限于任一特定的操作方式，接入技术或 系统结构。
图3表示了一个根据本发明的一种实施方案的示例性的蜂窝移动无 线电话系统的框图。系统描述了一个示例性的基站110以及移动台 120。基站110包括一个控制和处理单元130，其被连接到移动交换中 心MSC140，MSC140又被连接到公共交换电话网(未示出)。
用于一个小区的基站110包括由话音信道接收机150处理的多个话 音信道，该接收机由控制和处理单元130控制。再者，每个基站包括一 个控制信道收发信机160，其能够处理多于一个的控制信道。控制信道 收发信机160由控制和处理单元130控制。控制信道收发信机160在基 站或小区的控制信道上向被锁定到该控制信道的移动台广播控制信 息。
当移动台120处于空闲方式时，移动台周期性地扫描类似基站110 的基站的控制信道，以便决定锁定到或驻留在哪个小区。在它的话音和 控制信道收发信机170中，移动台120接收在控制信道上广播的绝对和 相对的信息。然后，处理单元180评估所接收到的包括候选小区特征在 内的控制信道信息，并决定移动台应该锁定到哪个小区。接收到的控制 信道信息不仅包括关于与之相连的小区的绝对信息，还包括关于与控制 信道相连接的小区相邻近的其它小区的相对信息。
根据本发明的一个实施方案，移动用户可以用多种方式请求参加一 个用户群。例如，通过在其归属MSC中的服务预约，移动台可为了在 一个或更多的特定的用户群中的用户群操作预先被注册。通常在与广播 支持用户群操作的任何被访问的MSC进行注册的期间，这样的移动台 可通过请求参加一特定的用户群来尝试激活用户群操作。当MSC接收 到注册时，其中，移动用户正在请求：移动台被有效地包括在一个特定 用户群中，正在服务的MSC可以同归属MSC联系来决定是否允许正在 请求的移动台启动被请求的用户群的用户群操作。归属MSC通知被访 问的MSC有关归属MSC的决定以同意或否定请求的用户群的业务。如 果归属MSC决定同意请求，正在服务的MSC向正在请求的移动台发回 注册接受消息。如果移动台没有接收到注册接受消息，移动台知道它的 请求已被拒绝并将不激活那个用户群的用户群操作。
为了发送第三层消息到不同的用户群，一个用户群识别域 (UGID)可被包括在SPACH第二层协议中。通过使用这个群识别， 通信系统可以在任一给定的寻呼区域通过仅发送一个寻呼消息来寻呼 整个用户群。图4描述了一个用户群ID帧。在美国专利申请 Nos.08/331,816和08/332,114中可发现有关第二层协议的进一步描述， 在这里引用这两个专利申请，以供参考。
现在将从两个不同的角度来描述本发明：从MSC的角度；以及从 移动台的角度。首先，将参考图5来描述从MSC角度的用户群操作， 然后将参考图6来描述从移动台角度的用户群操作。
在现有的蜂窝系统中，移动台被允许漫游到除了归属MSC以外的 MSC覆盖的区域中并也可进入由其它的蜂窝运营者管理的其它蜂窝系 统中。当一个移动台在漫游时，在步骤S100，移动台将向负责移动台 所在区域的MSC申请注册。在注册期间，移动台可请求激活一特定的 用户群，如上所述。如果漫游的移动台在被访问的MSC中成功地注册 了用户群操作，在步骤S110，被访问的MSC可根据移动台的标识 (MSID)以及它的分配的用户群识别码(UGID)来跟踪注册的移动 台的下落。藉使用MSID和UGID来跟踪移动台位置的MSC，将保留 所有其中含有一个或多个已经注册了具有某个特定UGID的用户群操作 的移动台的寻呼区域的列表。结果，MSC可并行跟踪多个UGID，其 中每个被跟踪的UGID可解释成许多不同的寻呼区域组。
当一个移动台向被访问的MSC注册时，移动台的位置被发送回其 被存储的归属MSC中。结果，在步骤S120，当归属MSC接收到一个 对于特定用户群的寻呼请求时，寻呼请求可被送到一个或多个被访问的 MSC，其服务于使用户群激活的移动台漫游到的区域。本领域技术人 员将会看到归属MSC可以指定，一个单个的呼叫是否应该分配给一个 单个移动台或每个被访问的MSC是否能把一个信道分配授予给一个移 动台，从而形成一个会议电话呼叫。然后在步骤S130，被访问的MSC 在根据由MSC完成的MSID/UGID跟踪而决定的适当的无线信道(控 制信道)上发送用户群寻呼消息。然后，在步骤S140，被访问的MSC 启动一个寻呼响应计时器并等待一个移动台在步骤S150发送一个寻呼 响应消息。如果在超时条件出现之前收到一个寻呼响应消息，在步骤 S160中，MSC向通过第一个接收到的寻呼响应消息来识别的移动台授 予一个出现呼叫的信道分配。然后在步骤S170中，MSC发送一个 UGID特定的释放消息，它告诉其它移动台终止用户群呼叫尝试。最后 在步骤S180中，MSC为成功的移动台完成必要的呼叫处理。
但是，如果在MSC在步骤S190决定超时条件是否已出现之前，在 步骤S150，MSC没有接收到寻呼响应消息，那么在步骤S200，MSC发 送一个UGID特定的释放消息，它指示在用户群中的所有移动台应终止 用户群呼叫尝试。
更进一步，MSC′可接收一个非预期的UGID寻呼响应。例如，在 MSC已授予一个信道分配给第一个移动台之后，它可接收从第二个移 动台来的寻呼响应消息。当MSC在步骤S120接收到一个非预期的寻呼 响应消息时，MSC在步骤S220中发送一个UGID特定的释放消息，它 指示在用户群中的所有移动台应终止用户群呼叫尝试。
现在将参考图6来描述从移动台角度的用户群操作。当在步骤 S300，移动台接收到一个用户群寻呼消息时，在步骤S310中移动台决 定在被识别的用户群中移动台是否激活。如果在被识别的用户群中移动 台未激活，那么在步骤S320中移动台忽略用户群寻呼消息。但是，如 果在被识别的用户群中移动台激活，那么在步骤S330中移动台通过向 移动台用户提供某种形式的告警来进行响应。根据本发明的一个实施方 案，一种特殊的音调或信号被用来指示正在尝试一个用户群的终端呼 叫。告警移动台用户的特定形式(音调以及节奏)可在接收到的寻呼消 息中被识别。当一个移动台正在告警用户一个用户群寻呼消息已被接收 时，移动台被认为进入用户群告警状态。在步骤S340，响应于第一个 进入用户群告警状态，移动台启动一个计时器。然后在步骤S350，移 动台等待用户来确认用户群寻呼消息。在移动台等待一个确认的同时， 在步骤S340移动台决定用户群释放消息是否已接收到或在步骤S440中 决定超时条件是否存在。如果在用户确认用户群寻呼消息之前，接收到 用户群释放消息或存在超时条件，则移动台终止用户群呼叫尝试。当一 个移动台处于用户群告警状态以及在步骤S350中用户通过按下至少一 个按钮来响应于特殊的寻呼音调或信号时，移动台在步骤S360复位超 时计时器并在步骤S370中向正进行服务的MSC发送一个寻呼响应消 息，其中寻呼响应消息除了其它信息外，还包括响应的移动台的标识以 及它的激活UGID。在发送寻呼响应消息的所有移动台中，仅有一个移 动台(成功者)被授予一个在其上发生呼叫的信道分配。因此，移动台 在步骤S380中等待一个信道分配。在移动台等待信道分配的同时，移 动台在步骤S400中决定用户群释放消息是否已接收到或在步骤S410决 定超时条件是否存在。如果在接收到信道分配之前，接收到用户群释放 消息或存在超时条件，则移动台终止用户群呼叫尝试。然而，如果移动 台确实收到信道分配，则在步骤S390移动台和进行服务的MSC完成呼 叫处理。
尽管已描述和说明了本发明的一个特殊的实施方案，但应当看到， 本发明并不是被限制于此，因为本领域中的技术人员可进行修改。本发 明的应用考虑到了任何的和所有的落入在此处公布和要求保护的本发 明的构思和范围之内的修改。