无线单元发射权的分配

本发明涉及一种方法，此方法用于给希望在直接模式信道上工作的 无线单元分配发射权。

本发明涉及无线电话系统领域。无线电话系统的一个用户，即一个 无线单元或一个用户台，例如一个无线电话或其它通信工具，可能已在 一个无线网或系统里注册，因此通过系统和无线网基站的通信信道，这 个用户可在一个无线网里注册。

除了无线电话系统里的系统信道外，所谓的直接模式信道也可以用 来与一个无线系统互连，即采用直接模式工作。采用直接模式工作的无 线单元或用户台不与无线网或无线网的基站直接通信。直接模式信道所 占用的频率用于无线电话或其它通信工具在无系统参与下相互之间直接 通信。

直接模式信道主要应用于如一组便携式无线电话在离基站如此远的 距离上相互通信，以致于系统信道无法利用的情形。

直接模式信道的另外一个重要应用是：在系统服务区域内的某些部 分，如无线网中的某些网点部分，处于通信量快速增长时，可以利用直 接模式信道扩大容量。

直接模式信道又叫作直接，或单工信道，或单工连接。直接模式信 道是那种通常根本不被系统所使用的信道。例如它可以是系统扩展信道 中的一个，如12.5KHz或25KHz。在工作于直接模式信道的无线电话中， 发射台把它的发射器调谐到这个信道并发射语音或数据信息。其余的置 于直接模式工作的无线电话也把它们的接收器调到同样的信道，这样它 们就能直接接收所传输信息。

直接模式信道上的通信既可以采用模拟调制，也可以采用数字调 制。一个在该信道上发射的无线电话也可发射信令信息，如有关使用权 和优先权的信息，或有关在信道上进行组工作的信息。另外，在直接 模式信道上，既可以执行加密，也可以发射直接的语音信号。

采用直接模式工作的无线单元或用户台可以在直接模式信道上相互 通信，而没有必要与无线网的基站直接通信。

直接模式信道的一种形式是带中继器的直接模式信道，它包括：一 个分区中继站及用户台，这个中继站在使用直接模式信道的用户台之间 转发传输信息。中继站是一种无线单元。这种直接模式信道是一个半双 工信道。通过中继站，使用直接模式工作的用户台还可以与无线网通信。

在现有技术的能利用直接模式工作的无线电话中所采用的随机访问 方法是非常简单的。这种方法完全依赖于用户的按键操作。当一个无线 单元的用户按下功能键，即通话键(PTT)时，该无线单元发射信号到 直接模式信道，即无线通路。很明显，语音检测器给出的信号可以表示 按键操作。

现有技术方案中所存在的问题是：如果在一个无线单元发射信号的 同时，另外一个无线单元也在发射，通常情况下，两个发射信号都被破 坏或都不可靠，从而任一个发射信号都不能到达各自的目的地。

自然地，由于上述原因，采用现有技术，信道的利用率不高且浪费 了系统无线信道的容量。

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

本发明的目的是提供一种方法，即一种协义。通过采用这种协议， 在直接模式信道上工作的无线单元如用户台所发射的信号不会发生随机 冲突。

本发明的目的是提高在直接模式信道上工作的无线单元的信道即频 率利用率。

为在直接模式信道上工作的无线单元分配发射权的这种新方法由本 发明的方法实现。该方法的特征在于它包含了下面几个步骤：

所述无线单元监测直接模式信道上的信号的质量，如果信号的质量 低于预设值，所述无线单元开始在所述直接模式信道上发射信号。

本发明进一步涉及在直接模式信道上工作的无线单元，该单元包 括：一个接收其它无线单元所发射的信号和发射信号到所述其它无线单 元的收发器，一个用于无线单元功能控制的控制单元和一个用户接口。 本发明的无线单元的特征在于它进一步包括：一个对其它无线单元所发 射的信号敏感的信号质量监测装置，用于监测所述其它无线单元所发射 的信号的质量并产生一个正比于所述质量的信号，响应上述信号质量监 测装置的比较装置，用于将所接收信号的质量与预设值进行比较，当所 接收信号的质量低于所述预设值时，该比较装置启动所述无线单元发射 信号。

本发明基于这样一个思想：想通过直接模式信道发射信号到目的方 的无线单元监测直接模式信道上的通信状态。所述无线单元监测另外一 个在直接模式信道上通信的无线单元离自己有多近，并监测它是否正在 发射。这种监测是通过监测在直接模式信道上工作的无线单元所发射的 信号的质量来实现的。这样，所述无线单元可以估计另外一个无线单元 对所述无线单元的干扰是否达到与其同时进行发射是不利的程度，若不 利，则只有等待该另外一个无线单元完成其发射。另外一种分配直接模 式信道发射权的方法是：所述无线单元监测由另外无线单元发射来的信 号中的信令信息，并根据这些信令信息来估计什么时候在直接模式信道 上开始发射自己的信号最合适。

本发明定义了一种方法和一种根据该方法工作的无线单元如一个用 户台，当根据该方法工作时，该无线单元能在直接模式信道上根据需要 发射信令信号或语音，即采用直接模式工作。这样，通过采用部分受控 的随机访问方法，该无线单元获得了发射权，这样，由其它无线电话发 射引起的干扰就达到了最小程度。

本发明的无线单元以及为在直接模式信道上工作的无线单元分配发 射权的方法的一个优点是解决了现有技术方案所存在的问题。本发明中 的方法和无线单元使在直接模式信道上工作的几个无线单元可以无冲突 地在直接模式信道上进行通信。这是一个确保没有任何一个无线单元所 发射的信号被破坏的方法。简而言之，本发明中的方法和无线单元控制 着在直接模式信道上工作的无线电话发射权的分配，使无线单元的发射 不会互相干扰。

本发明的另外一个优点是：它使几个无线单元组使用同一信道成为 可能，即使这些组在同一信道上相隔很近或相隔较远。

进一步，本发明的优点是：与基于用户自由选择的原理相比，本发 明的发射权受控分配方法是一种更可靠的方法。

进而言之，本发明的发射权受控分配方法提高了信道利用率。其原 因在于由无线信道发射的信息不易被破坏以及没有必要在直接模式信道 上对同一信息进行多次发射尝试。

本发明的再一个优点是：它可以根据在直接模式信道上工作的无线 单元的优先级或这些单元所要发射的信号的优先级为这些单元分配发射 权，这样，具有较高优先级的无线单元或具有较高优先级的所要发射的 信号可以在其它所要发射的信号或其它单元之前进行发射。这种方式导 致具有较高优先级的无线单元或信号有更高的几率得到发射权，以及有 在无线通路上快速获得传输的统计高概率。

下面，将参照附图对本发明进行更详细的描述。

图1示出了本发明的无线单元在直接模式信道上的工作。

图2是根据本发明的一种情况计算延迟的图示，此处的发射启动延 迟用于计算优先级。

图3说明了两个无线单元组同时在同一直接模式信道上通信的情 形。

图4是本发明无线单元的框图。

图5是说明本发明方法和无线单元的功能的流图。

图1说明了本发明无线单元RU1，RU2和RU3在直接模式信道上 的工作情形。这些无线单元可以是移动台或任何带有能在直接模式信道 上工作的无线设备的实体。这些无线单元还可以是移动通信系统的中继 站或基站。本发明的无线单元以这样一种方式工作：当在直接模式信道 上没有信号传输时，每个无线电话可以自由地选择在信道上进行发射的 时刻。离上一次在直接模式信道上传输的突发脉冲序列，即某个无线单 元的发射，足够长时间以后可以这样做。当根据本发明进行工作的第二 无线单元RU2希望在直接模式信道上发射时，这个无线单元RU2检查是 否有其它无线单元(如第一个无线单元RU1)的超过给定质量水平的信 号正在信道上传输。在直接模式信道上传输的信号的质量由诸如信号的 场强、比特误码率或块误码率等表示。比特误码率指Ne/No，其中No 为接收的比特数，Ne为检错方法已检查出的错误接收比特数。相应地， 块误码率指NE/No，其中No为接收的消息数，NE指检错方法已检查出 的其中至少有一个比特错误的接收信息数。当然，信号的质量，特别是 它的场强，与在直接模式信道上工作的无线单元之间的距离相关。

在本发明的第一种实施方式中，第二无线单元RU2用在上一段提到 的准则以及与其有关的阈值监测在直接模式信道上传输的信号的质量， 当该信号的质量低于所选准则时，第二无线单元RU2在直接模式信道上 开始发射它自己的信号，因为根据接收到的信号质量，第二无线单元得 出结论：早先发射信号的无线发射器，即干扰无线发射器，距离第二无 线单元如此之远以致于第一无线单元不会干扰第二无线单元在直接模式 信道上的工作。在得知第一单元即干扰无线单元的发射质量低于某一准 则时，第二无线单元要么立即开始发射，要么延迟一设定时间后开始发 射。然而，如果在直接模式信道上有其它的传输信号满足这些质量准则， 第二无线单元RU2将一直等到在直接模式信道上再没有其它信号时才开 始它的发射。这种实施方式是本发明的主要实施方式，当根据本发明的 方式进行工作时，将根据本实施方式一直对传输信号的质量进行监测和 评价。

在本发明的第二种实施方式中，第一用户台RU1，即已经在直接模 式信道上工作的用户台，在它的信号101结尾加一个指示发射结束的标 识。这样，第二无线单元RU2在开始发射之前将一直等待，直到它收到 由第一无线单元RU1发射的指示发射结束的标识，然后第二无线单元立 即或在一设定延迟后开始它的发射。

在本发明的第三种实施方式中，第一无线单元RU1，即已在直接模 式信道上工作的无线单元，在它所发射的信号中加入给接收第一无线单 元信号的第三无线单元RU3的确认请求信号，要求第三无线单元RU3 发送一个表示成功地或不成功地接收了第一无线单元RU1的信号的确认 信号。现在，希望拥有发射权的第二无线单元RU2在得到发射权之前， 收听第一无线单元RU1所发射的信号，并检查是否出现了确认请求信 号，并在第一无线单元RU1发射确认请求信号一段合适的时间以后，才 开始它的发射。第二无线单元的发射时间Ttrans与在直接模式信道上确 认请求信号的出现有关，可以由例如以下的方式计算出来： Tack＋Tmargin＋Trnd＝Ttrans，其中前两项代表了确认所需的时间和保 护时间。Trnd是决定于优先级的一个随机选择的附加时间。

在本发明的第四种实施方式中，希望在直接模式信道上发射的第二 个无线单元RU2在开始发射它的信号120之前将一直等待，直到第二无 线单元RU2在直接模式信道上接收到由第三无线单元RU3发送给第一 无线单元的确认消息110为止。通过该确认消息110，第三无线单元RU3 指出成功还是不成功地接收了第一无线单元RU1所发射的信号101。在 这种情况下，第二无线单元也可以立即或在一设定延迟以后开始它的发 射。

应该注意到，在本发明所有实施方式中，第二无线单元可以在直接 模式信道上的阻塞消失以后立即开始它的发射或者延迟一设定时间后开 始发射。这个设定时间可根据希望拥有并得到发射权的无线单元，即第 二无线单元的优先级来计算，或根据该无线单元选定的所要发射的信号 的优先级来计算。进而言之，这个设定时间可在由上面提到的优先级所 决定的时间限制内计算，但是，这种随机的方式必须保证实际的开始时 刻是随机决定的。这可以由示于图2中的步骤来完成。

图2说明了一个无线单元的优先级或它的发射的优先级对该无线单 元的发射时刻的影响。在时间t＝0，在直接模式信道上的发射结束，或 在直接模式信道上的以前所发射的信号的质量低于某一给定准则。进一 步，在时刻t＝0，某些存在于直接模式信道上的其它阻塞将不再存在于 信道上，例如第三无线单元在这个时刻发射它的确认。这样，根据图1， 这个无线单元，或者在这种情形下，第二无线单元，在某一时刻开始它 的发射，这个时刻以这样一种方式随机地选择：如果该无线单元的优先 级，或它的发射的优先级是P1，该无线单元从间隔T中随机地选择发射 时刻，如果优先级是P2，该无线单元从间隔2*T中随机地选择发射时 刻，更进一步则从间隔3*T中选取。这样，有较高优先级(P1)的无线 单元有更大的几率得到发射权，统计上看来就是能较快地访问信道。当 然，这种由优先级决定发射时刻的方法仅仅是一个例子。也有另外的决 定发射时刻的方法，但是无论它们怎么使用，都还属于权利要求书所定 义的范围。

图3说明了组DM1和DM2在直接模式信道f1上工作的情形，无 线单元RU1-UR3属于组DM1，无线单元RU4-RU6属于组DM2。 所有这些无线单元都工作于同一直接模式信道f1。图中，由组DM1发 出的信号到组DM2被接收，其功率已是很低，即低于阈值参数。这样， 根据本发明，由于无线单元RU1和RU4根据它们接收到的信号的质量， 典型地为场强，来选择它们的发射时刻，当所接收信号的质量低于阈值 时发送它们的信号，所以两个无线单元RU1和RU4都仍可能在同一直接 模式信道上同时向各自所属组发射信号。因此，两个或更多相隔很远的 组可能使用同一信道f1。由于直接模式信道上一个低质量/功率(低于阈 值)的信号不会影响一个较强信号的解码，无线单元RU1和RU4可以独 立地发射信号。如果组相隔不断接近，使串扰信号的功率增加，那么一 旦超过阈值，则正在等待发射的无线单元必须禁止发射。

作为一个特例，当信道上不存在超过阈值的信号(如来自于无线单 元所属组)时，低于阈值的低质量/功率信号(如来自于相邻组)仍可以被 译码。

图4是一个说明本发明无线单元的框图。图中说明了一个工作于直 接模式信道的典型无线单元500，即一个用户所用的无线电话，一个移 动台，或者一个用户台。收发器(TX/RX)501的作用是调谐到每一特 定情况所使用的无线信道。一个与无线通道RP相连的天线502与收发器 501相连。虽然其它频率也可采用，但通常使用60-1000MHz(VHF 和UHF频段)内的无线频率。在无线通道RP上，可以采用模拟调制， 通常采用调相。也可以采用其它调制方式。信令由一个音频子载波 (FFSK)发射。无线信道上的发射也可采用数字方式。

用户接口505包含电声转换装置，典型地是一个耳机506和一个麦 克风507，它还包含可选的用于开始和结束一次通话及用于拨号的按键。 由于在集群系统中，特别是在直接模式信道上，无线信道RP上的传输为 单方向是有利的，因此通常用户接口还应有发射时必须按下的通话键。 通话键没在图4中画出。

控制单元503的任务是控制无线单元的工作。控制单元503与用户 接口505相连，并接收由该接口505来的开始和结束一次通话的脉冲。 通过用户接口505，控制单元503也可以向用户发出与无线电话和/或无 线电话系统的操作有关的声音或可视信号。

控制单元503与收发器TX/RX501相连。收发器工作的信道由控制 单元503决定，即收发器501调谐到由控制单元503决定的信道即一个 无线频率上的合适的时隙。本发明的无线单元能调到一个直接模式信道 上。控制单元503也能开/关收发器501。控制单元503经由收发器501 接收和发射信令消息。在直接模式信道上工作的本发明无线单元500， RU1-RU6(图1和图2)能用于例如一个无线系统，该无线系统包含 一个至少有一个基站和用户台，可能的话还有一个或多个中继站的无线 网，中继站用于在至少一个基站和工作于直接模式信道上的用户台之间 转发信号。这样，这个无线单元包含一个用于接收其它无线单元所发射 的信号和发射信号到其它指定的无线单元的收发器501，一个控制该无 线单元功能的控制单元503和用户接口505。

本发明的无线单元500，RU2进一步包含对另外无线单元发射的信 号敏感的信号101质量监测装置，用于监测所述其它无线单元RU1所发 射的信号的质量并产生一个正比于该质量的信号。该无线单元还包含响 应上述信号质量监测装置509的比较装置510，该比较装置将接收信号 的质量与预先设定的准则相比较，当接收信号的质量低于所述准则时， 使所述无线单元开始发射信号120。

在本发明的无线单元中，所述监测装置509，用于监测该无线单元 接收的由其它无线单元发射的信号的场强，比特误码率或块误码率。

本发明的无线单元500进一步包含决策装置511，为启动所述无线 单元500，RU2的发射，该决策装置对标志其它无线单元RU1发射结束 的信号作出响应。

本发明的无线单元500还包含决策装置512，决策装置512对由其 它无线单元RU1发射的，用于在一延迟后启动所述无线单元发射的确认 请求信号作出响应。在对图1和图2的描述中详细地描述了所述延迟的 计算。

本发明的无线单元500还包含响应其它无线单元RU3发射的指出发 射已被成功地接收的确认110(图1)，启动所述无线单元发射信号120 的决策装置。

本发明的无线单元还包含响应决策装置511，512，513的延迟装 置514，根据所述无线单元RU2，500的优先级，延迟所述无线单元的 信号120的发射。

本发明的无线单元RU2，500还包含响应决策装置511，512， 513的延迟装置515，根据所述无线单元RU2，500的信号120的优先 级，该延迟装置延迟所述无线单元信号的发射。

在本发明的无线单元RU2，500中，所述的延迟装置514，515 在由所述优先级决定的时限内随机地延迟无线单元RU2，500的信号的 发射。

图5是说明本发明的方法和无线单元的功能的流图。本发明的方法 的操作始于步骤601，此时无线单元RU2希望在一个直接模式信道上发 射信号。在下一步602无线单元RU2检查在该无线单元希望工作，即发 射信号的直接模式信道上是否有信号传输。在这个检查过程中，可以监 测，例如从同在这个直接模式信道上的上一次发射即突发脉冲序列起， 是否已过了一设定时间间隔，例如间隔T1。如果在时间T1后该直接模 式信道上没有信号传输，并且在监测的时候也没有604信号传输，该无 线单元开始在这个直接模式信道上发射信号623。但是，如果在该直接 模式信道上有605信号传输，该无线单元监测606在直接模式信道上信 号传输的质量和包含在这些信号中的信令信号。在参照图1的描述中已 描述了质量监测和信令消息监测。接着，决定607是否满足了质量标准。 如果达到了质量标准608，就观察标志无线单元RU2可以开始发射的信 令消息是否出现。这个信令消息可以是一个标志发射结束的标识或一个 确认信号。如果这类信号没有出现，步骤606跳到611，即跳到监测接 收信号质量和新的信令消息这一步。但是，如果一个标志发射结束的标 识已出现，或者没有满足609质量准则，该方法的操作转到步骤615， 在此处无线单元产生一个随机数，这样就为它自己随机地选择下一个发 射时刻。在这以前，还有一种可能是检查614在直接模式信道上是否已 出现了确认请求信号。如果确认请求信号已出现，在决定该无线单元下 一个发射时刻的步骤615就必须考虑由它引起的发射延迟。因此，若无 确认请求信号出现，该方法就直接跳到步骤615。在步骤615的实现中， 考虑到了必要的优先级，如无线单元RU2的优先级617或/和无线单元 RU2的信号的优先级，和一个可能的确认所需的时间。在参照图2的描 述中已详细地描述了这些优先级对发射时刻选择的影响。在步骤615后， 该方法转到步骤619，在这里，无线单元RU2在即将发射前迅速地检查 620在将被使用的直接模式信道上是否有信号传输，即信号是否超过阈 值。若这个信号存在621，该方法的操作回到步骤605，即重新监测传 输质量和信令消息。但是，如果在重新核查619中没有发现622超过阈 值的信号，无线单元开始623在该直接模式信道上发射信号。

此外，附图及其描述仅仅是为了阐述本发明的思想。详细地说，本 发明的为工作于直接模式信道上的无线单元分配发射权的方法和无线单 元可能在权利要求书范围内有所变化。虽然在上面描述发明时主要是联 系集群无线系统，本发明还可以用于其它形式的移动通信系统中。