局域化的电话交换系统如专用小交换机(PBX)和加密密钥系统已 经用在商业办公室和其它的公司作为一种选择或对公共电话服务的一种 补充手段已经许多年了。PBX系统和加密密钥系统允许用户连接到系统 发出内部电话呼叫，而没有进入公共电话服务。这样的系统可以提供明 显的经济收益，特别是在内部系统话务量很大的情况下。
另一方面，当使用PBX或加密密钥系统的呼叫者需要发出一个呼 叫到没有连接到系统的一方时，这种外部呼叫基本上必须通过陆线上的 PBX或加密密钥系统控制器路由到公共电话公司。为适应这种双功能性 (即，内部系统呼叫支持和外部系统呼叫支持)，已经开发了连接到PBX 或加密密钥系统的特殊目的的电话机，以允许电话呼叫的手工路由。例 如，桌式电话机可以用按钮提供对应的不同电话线。通过按压适当的按 钮，用户在系统内对呼叫在某些目的地线之间选择，或对呼叫在公共电 话网络上选择不同的目的地线。
在其它PBX和加密密钥系统中，在选择线上的呼叫路由可以是自 动的。例如，用户可以根据所拨的第一个数字选择内部系统呼叫或公共 电话网络呼叫，然后，PBX和加密密钥系统分析第一个数字，并通过使 用适当的工具，把呼叫路由到适当的目的地。
尽管PBX和加密密钥系统在专用局域电话系统中提供经济的覆盖 是有用的，但对于长途电话，仍然要求PBX和加密密钥系统的用户依 赖于局域交换载体(LEC)，该载体的陆线连接到PBX。然后，局域交 换载体把该呼叫路由到长途电话载体。因为用户必须为每一个长途电话 向局域交换载体和长途电话载体都支付费用，所以长途电话服务是相当 贵的，特别是在长途话务量很大的情况下。
除了长途电话的高成本外，现存的PBX或加密密钥系统的另一个 潜在缺点是在偏僻地区配置该系统很困难并花费昂贵。例如，如果要求 长途电话服务或其它公共网络服务，那么，PBX或加密密钥系统一般局 限于陆线已经铺设的地区，以至PBX或加密密钥系统可以连接到已经 连接到长途电话提供者的局域交换载体上。如果没有陆线存在于所需的 部署位置，那么，对PBX或加密密钥系统来说，连接路线提供长途电 话通路是非常昂贵的。同样，常规的PBX或加密密钥系统通常不是很 灵活，它们需要一个与陆线连接的接口，用于长途电话进入或进入其他 类型的公共网络服务。
对于一个通信系统需要具有PBX或加密密钥系统的能力，以管理 局域呼叫，也能够对低成本、可靠的长途电话或其它网络服务提供通路。 也需要一种通用的装置允许PBX或加密密钥系统对网络资源和长途覆 盖获得相对便宜的通路。也需要一种通信系统使用一种强有力的、灵活 的协议为PBX、加密密钥系统或其他类型的局域网络的局域用户提供长 途电话服务或其它网络服务。
发明简述
在一方面，本发明提供一种具有无线中继的通信系统，用于在无线 通信链路上把多路电话线连接到蜂窝网络。在本发明的一个实施例中， 中央电话交换机或用户室内设备(CPE)，例如，专用小交换机或加密密 钥系统，通过一条或多条中继线连接到无线访问通信单元。无线接如通 信单元把具有一个或多个无线通信信道的CPE提供到蜂窝网络。呼叫可 由CPE在陆线到网络选择性地路由，或通过旁路陆线，直接路由到无线 访问通信单元。多路无线访问通信单元在地理区域内可与单个基站、蜂 窝网络的基站通信，只要基站容量和当前话务量允许即可。
在本发明的另一方面中，提供的无线访问通信单元有多个中继接 口，用于连接到CPE，以及，无线电收发机，用于建立一个或多个到蜂 窝网络的无线通信链路。每一个中继接口被连接到包括声码器和用户接 口的线卡。控制器把线卡与无线收发器接合，并帮助把适合于无线传输 格式的数据转换成为适合在CPE中继线上传输的数据格式，反之亦然。 无线访问通信单元和网络之间的数据通信可以在无线访问通信单元加 密，在移动交换中心解密，或发送到移动交换中心和基站子系统之间的 单独的自动解码单元解密。
在本发明的另一方面，无线访问通信单元存储了它连接的每一个 CPE中继线，以便，每一个CPE就象网络的一个用户。因此，每一个 中继线可由唯一的用户识别符寻址。无线访问通信单元最好使用GSM 信令的方式向网络发送通信信息，以便基于GSM网络的通信可由无线 访问通信单元透明地完成。
在本发明的另一方面，无线访问通信单元周期地重新存储每一个 CPE中继线。基站接收和监控无线访问通信单元的重新存储信令，如果 重新存储的信令在预定的时间期间未出现，则向网络发出一个警报信 令。可向无线接入通信系统提供一个唯一的设备识别符，以便基站可以 把不同的无线链路关联到单个无线访问通信单元。
在本发明的另一方面，无线访问通信单元的每一个中继线接口被单 独地认证，并获得单独的和唯一的密码注释用于数据的加密和解密。用 户关键词存储在每一个中继线接口和网络的中央存储器。在认证过程期 间，认证参数(即，随机数)被传输到中继线接口，中继线接口根据存 储的用户关键词产生一个匹配标记响应和的密码注释。最后，网络产生 一个匹配的标记响应和密码指示。无线访问通信单元发送标记响应返回 到网络，其中，在进一步通信被允许继续之前，它要被确认。
在本发明的另一方面，拨号数字(如DTMF音调)在包括至少一个 无线链路的通信路径上传输。根据呼叫设置，拨号数字从无线访问通信 单元被发射到基站作为信令信息。在有效呼叫期间，拨号数字从无线访 问通信单元被发射到使用GSM DTAP信息的网络，以显示每一个数字 的开始和截止。DTAP信息通过基站子系统透明地被中继传输。
在本发明的另一方面，无线访问通信单元按照频分多址(FDMA)、 时分多址(TDMA)和/或码分多址(CDMA)协议工作，因此，根据要 求，通信信道被分配到无线通信单元。在一个优选实施例中，无线访问 通信单元和蜂窝网络的基站之间的通信是在多个无线双工通信信道上完 成的，一个信道用于一个CPE中继线，在一个时隙中基站以一个频率波 段发射，而在一个时隙中用户以不同频段发射(包括无线访问通信单元 的发射)。在这个实施例中，用户时隙可以与基站时隙在时间上偏离， 无线发射可以使用扩展频谱技术完成。
本发明的进一步实施例、修改、变体和提高也公开在此。
附图的简短说明
图1是按照本发明优选实施例的整个系统结构的示意图。
图2是按照本发明不同方面的无线访问通信单元的基本结构方框 图。
图3是用于图2的无线访问通信单元的软件结构的示意图。
图4是用于基站基本结构方框图。
图5是图4用于基站的软件结构的示意图。
图6是按照本发明优选实施例，连接到无线访问通信单元的多路中 继线的寻址方框图。
图7是基站和基站控制器之间的接口信令结构示意图。
图8是系统协议结构的简略示意。
图9是优选通信系统的无线访问通信单元(CPRU)、基站和基站控 制器部件之间的荷载路径功能的分区示意图。
图10是优选系统的不同部件之间的接口示意图。
图11是在不同位置区域内，多路无线访问通信单元连接到单个基 站控制器的示意图。
图12是用于网络级注册程序的呼叫流程图。
图13是用于网络级撤销注册程序的呼叫流程图。
图14是包括PBX的通信系统，用于拨号音、数字传输和数字分析 的呼叫流程图。
图15是包括加密密钥系统(KTS)的通信系统，用于拨号音、数 字传输和数字分析的呼叫流程图。
图16是包括另一种PBX类型的通信系统，用于拨号音、数字传输 和数字分析的呼叫流程图。
图17是包括另一种KTS类型的通信系统，用于拨号音、数字传输 和数字分析的呼叫流程图。
图18是没有PSTN交互工作的成功的呼出设置的呼叫流程图。
图19是有PSTN交互工作的成功的呼出设置的呼叫流程图。
图20是包括呼叫等候情况的呼叫流程图。
图21是包括三路呼叫情况的呼叫流程图。
图22是用于DTMF音调传输的呼叫流程图。
图23和24是按照本发明的两个实施例的频谱分配的频率分布图。
图25是使用在图1所示的通信系统中的超空中协议的时序图。
图26是使用在图1所示的通信系统中的选择的超空中协议的时序 图。
图27显示了认证处理的示意图。
图28是网络级注册的呼叫流程图。
图29是警报报告的呼叫流程图。

图1是按照本发明优选实施例通信系统101的整个系统结构的示意 图。在图1所示的系统结构中，多个电话站102连接到中央电话交换机 105。应当理解，电话站102包括电话机、调制解调器、传真机、或能 够在完整的呼叫连结上通信的其它装置。中央电话交换机105在此将称 为“用户室内设备”或“CPE”。例如，CPE105包括专用小交换机(PBX) 或加密密钥系统。各种类型的PBX和加密密钥系统的设计在现有技术 中是已知的。
在图1所示的优选实施例中，CPE105连结到公共交换电话网络 (PSTN)125和无线访问通信单元106(在此或在附图中偶尔也将其称 为“用户室内无线电单元”或“CPRU”)。像以后详细描述的一样，在 优选实施例中，按照呼叫的类性选择性地把呼叫发送到PSTN125和无 线访问通信单元106。无线访问通信单元106在无线中继线108上(包 括多个无线通信链路)与基站109通信。基站109连同在临近或接近地 理区域内的其它基站109被连接到基站控制器112。基站控制器112连 接到自动译码单元115，自动译码单元115连接到移动交换中心(MSC) 116。基站控制器112也可以直接连接到移动交换中心116，而不通过中 间的自动译码单元115。移动交换中心116连接到PSTN125。
除了连接到自动译码单元115或MSC116以外，基站控制器112也 可以连接到操作和维护中心(OMC)120，操作和维护中心(OMC)120 又连接到操作支持系统(OSS)122。如图1所示，移动交换中心116连 接到归属用户位置寄存器和认证中心(HLR/AuC)123和操作支持系统 122。基站109也可以连接到局域管理终端121。
像在此继续论述的一样，在一方面，本发明提供信令技术和在具有 无线中继线的系统中便利通信的协议。信令信息跨越一个或多个通信系 统101的各种接口传输，以便利用无线访问通信单元106的能力，允许 CPE105和PSTN125之间的通信。在优选实施例中，通信系统合并IS- 661通信协议(或IS-661协议的修改版本)和GSM通信协议，因此， 使用一个“混合“协议。在描述了某些包括操作的优选系统的基本部件 之后，有关优选的发信令技术和协议的进一步详细内容将在后面论述。
像在此继续论述的一样，在一方面，本发明提供了在至少包括一条 无线链路的通信路径上传输拨号数字(如DTMF音调)的方法。根据呼 叫设置，拨号数字从无线访问通信单元106被发射到基站109作为信令 信息。在有效呼叫期间，拨号数字从无线访问通信单元106被发射到使 用GSM DTAP信息的网络，以显示每一个数字的开始和截止。DTAP信 息通过基站109和基站控制器112被透明地中继传输到移动交换中心 116。在描述了某些优选系统的基本部件的结构和操作之后，有关数字 传输的进一步详细内容将在后面论述。
像在此继续论述的一样，在一方面，如图1所示的通信系统，本发 明提供了在无线通信系统中用于认证和安全的技术。无线访问通信单元 106最好支持多路中继线或支持连接到CPE105的用户接口连接，并对 每一个这样的中继线或用户接口连接分别进行认证。在一方面，网络把 无线访问通信单元106视为单个电话用户的集合。由无线访问通信单元 106支持的每一条中继线或用户接口连接根据从网络接收的认证参数得 出它自己的密码注释。因此，无线访问通信单元106提供了通过网络路 由的多个加密荷载路径，每一个荷载路径有它自己唯一的加密模式。在 描述了某些优选系统和操作的基本部件之后，有关优选的认证和安全技 术的进一步详细内容将在后面论述。
在图1所示的优选通信系统101中，来自电话站102的呼叫可以直 接发送到PSTN125(即，跨越陆线连接)，或利用无线访问通信单元106 通过无线中继线108到PSTN125。当呼叫在电话站102之一被启动时， 它可以直接路由PSTN125或无线访问通信单元106。如在此所述的一样， 呼叫的路由可以基于人工选择或根据拨号自动完成。在优选实施例中， 本地电话呼叫直接路由到PSTN125，而长途电话通过无线访问通信单元 106路由。
图1所示的系统操作可以部分地取决于CPE105的性质。如前面提 到的一样，例如，CPE105可以包括PBX或加密密钥型系统。在一个实 施例中，CPE105包括PBX，PBX最好能够路由从电话站102到PSTN125 产生的呼出，或者根据接入数字或用户拨的电话号码路由到无线访问通 信单元106。例如，用户可以拨第一个数字(例如8)接入无线访问通 信单元106，不同的第一个数字(例如9)指令LEC接入PSTN125。以 这种方式，例如，用户可以接入无线访问通信单元106进行长途电话呼 出，或接入PSTN125用于其他类型的呼出。可以设置某些类型的PBX 分析拨号，并路由长途电话和本地电话。利用这个能力，可以设置PBX 通过无线访问通信单元106路由长途电话和本地电话，或通过PSTN125 路由紧急呼叫。
在一个实施例中，CPE105包括加密密钥系统，用户可以在电话机 上按压一个键人工选择一条线(对无线访问通信单元106或PSTN125)。 例如，用户可以选择呼叫处理单元106进行长途电话呼出，和PSTN125 用于其他类型的呼出。像某种PBX，可以设置某些类型的加密密钥系统 分析拨号，根据呼叫的开始数字和/或拨号数字的数把呼叫路由到无线访 问通信单元106或PSTN125，以这种方式，例如，可以设置加密密钥 系统通过无线访问通信单元106路由长途电话和本地电话，或通过 PSTN125路由紧急呼叫。
在另一个实施例中，可以设置系统具有较少的灵活性，但具有潜在 的简单结构。例如，可以这样设置系统，所有呼入直接从PSTN125路 由到CPE105，所有本地呼出(是否语音或数据)、所有长途电话数据呼 出和用于残疾人的所有TTY呼叫也直接通过PSTN125路由。在这个实 施例中，无线访问通信单元106一般提供长途电话呼出语音通信能力。
CPE105通过CPE中继线接口104连接到无线访问通信单元106。CPE 中继线接口104包括多个CPE中继线，例如，每一条中继线包括环路启 动中继线或接地启动中继线。环路启动中继线和接地启动中继线的设计 是众所周知的。对技术人员也是众所周知的一样，环路启动中继线和接 地启动中继线由相同的本地交换设备支持(即，相同的PBX或KTS)。
在一个实施例中，CPE105包括PBX,PBX最好具有某些操作特征。 除了在PBX和无线访问通信单元106之间的CPE中继线接口104上支 持环路启动中继线和接地启动中继线以外，PBX在环路启动中继线或接 地启动中继线上也支持DTMF地址信令。如前所述，可以设置PBX通 过PSTN或无线访问通信单元106路由呼叫，因此，有能力识别哪一条 中继线连接到PSTN125，哪一条中继线连接到无线访问通信单元106。 PBX最好具有分配顺序的能力，当产生呼出时，中继线组在该顺序中查 找，以及，万一从无线访问通信单元到无线系统出现接入问题，通过 PSTN125而不是无线访问通信单元106重新路由长途电话呼出。
在一个实施例中，CPE105包括加密密钥电话系统(KTS)，KTS最 好具有某些操作特征。除了在KTS和无线访问通信单元106之间的CPE 中继线接口104上支持环路启动中继线和接地启动中继线的设置以外， KTS在环路启动中继线或接地启动中继线上也支持DTMF地址信令， 如前所述，并具有通过PSTN125或无线访问通信单元106路由呼叫的 能力。虽然不是实质的，但KTS也具有辅助的呼叫支持特点和路由选 择特点(即，识别连接到无线访问通信单元106和PSTN125的中继线 组的能力，以及，在KTS上指定应当查找的中继线组的顺序)。如果提 供了路由选择特点，万一从无线访问通信单元106到无线系统出现接入 问题，KTS应当有能力通过PSTN125而不是无线访问通信单元106重 新路由长途电话呼出。
无线访问通信单元106的作用就像通过无线系统和与无线通信链接 有关的单个CPE中继线接入CPE105的无线中继线的信关，所以来自 CPE105的呼叫可以在无线网络上完成。图6是无线访问通信单元605 通过多个CPE中继线602(在此例中，四个CPE中继线602)连接到CPE105 (见图1)的实施例的示意图。无线访问通信单元605也通过多个无线 链路(或“通道”)609连接到无线网络和特别地连接到基站(图6中未 示出)。无线访问通信单元605建立了无线通信链路609和与其相关的 CPE中继线602，所以，用于特殊的CPE中继线602的通信在分配的无 线通信链路609上完成。连接到CPE105的用户通过CPE105连接到CPE 中继线602之一能够进入无线访问通信单元605(因此，进入无线网络)。 以这种方式，连接到CPE105的大量潜在用户就有能力对无线网络完成 呼叫，能够同时进行呼叫的用户数量等于可用的CPE中继线602的数量 (和等于无线通信链路609)。
如所提到的无线访问通信单元106的作用就像CPE105到无线网络 的信关，并最好执行多种功能。在一个优选实施例中，无线访问通信单 元106对呼出进行了摘机检测，并支持对CPE105的拨号音的规定(因 此，对电话站102启动呼叫)。无线访问通信单元106也启动无线通信 信道的捕获(例如，像空中时隙，如果无线网络是TDMA和/或TDD系 统)，并启动呼叫控制程序。在呼叫建立期间，无线访问通信单元106 检测拨号地址数字(即，DTMF音调)并把通过呼叫控制信令接收的数 字送到网络。无线访问通信单元106根据从表明呼叫类型的基站109(根 据基站109完成的数字分析)接收的拨号结束显示，决定是否发送普通 呼叫或紧急呼叫。此外，无线访问通信单元106从CPE105检测摘机转 换，并向网络启动呼叫释放程序，已响应摘机转换。当完成一个呼叫时， 无线访问通信单元106对于清除CPE105的启动提供了断开程序的路线 透明控制。作为这个功能的部分，无线访问通信单元106执行了释放由 常规无线系统支持的保护时间。
除了上面的功能以外，在有效呼叫期间，无线访问通信单元106也 支持DYMF数字的信令。作为这个功能的部分，无线访问通信单元106 在有效呼叫期间从CPE105检测DTMF，并通过DTAP信令把数字中继 到网络。也在呼叫期间，无线访问通信单元106把从网络接收的呼叫进 行音透明地通过荷载路径送到CPE105。只要从网络接收到呼叫进行 DTAP信令，无线访问通信单元106向CPE105把呼叫进行DTAP信令 转换成为呼叫进行音。当需要时，无线访问通信单元106可向CPE105 产生一个重新排序音，以便显示无线网络的拥挤或对CPE105显示永久 信令定时器的终止情况。
此外，无线访问通信单元106也最好执行有关荷载处理的许多功能。 例如，在优选实施例中，无线访问通信单元106对语音通信执行语音合 成。在这一点上，语音合成包括对网络的语音编码/压缩，和在相反方向 (即，向CPE105的方向)的语音解码/解压缩。无线访问通信单元106 最好也执行前向纠错(FEC)、对荷载语音加密和解密(对密码，无线访 问通信单元106和自动译码单元115是对等的终点)和回波抵消功能。 对于加密和解密，无线访问通信单元106事先在空中的发射对荷载数据 加密(即，在无线中继线108上)，并对从网络接收的荷载数据解密。 无线访问通信单元106支持回波抵消功能，以便抑制向无线网络产生潜 在的回波，例如，如果2-4线混合结构呈现在CPE105接口。
在一个优选实施例中，无线访问通信单元106连同无线系统一起支 持管理和安全特点，例如，呼叫注册、解注册、用户认证、荷载信息的 密码和网络管理功能。除了为语音呼出提供装置外，在有效呼叫期间， 无线访问通信单元106也支持紧急呼出(即，“911”)和端对端DTMF 信令。
图2是优选的无线访问通信单元201的详细描述，图3是用于无线 访问通信单元201的优选软件结构。如图2所示，无线访问通信单元201 包括多个用户端口203，其用于把CPE 105通过中继线接口(即，图1 所示的中继线接口104)连接到无线访问通信单元201。每一个用户端 口203在无线访问通信单元201上支持一个呼叫连接，例如，包括RJ-11 接口。当图2显示四个用户端口203时，应当理解，用户端口的数量可 以根据所配置的无线访问通信单元201的特殊应用或环境变化。例如， 可以设置无线访问通信单元201只有一个用户端口203，或只由实际考 虑所限制的任何数量的用户端口203，例如，对无线访问通信单元201 可用和可接入的无线通信信道的数量。同样，用户端口203可以包括任 何适合的接口，如RJ-11接口，但它只是这种接口的一个例子。
每一个用户端口203连接到单线接口单元或线卡部分205。因此， 无线访问通信单元201包括四个线卡部分205，每一个线卡对应一个用 户端口203。线卡部分205从CPE105向无线访问通信单元201提供物 理用户线接口，此外，还提供数字化处理和数据压缩功能。
详细描述图2所示的多线卡部分205的一个线卡部分，其它线卡部 分205以类似的方式设置。线卡部分205包括连接到用户端口之一的用 户接口207。用户接口207包括用户线接口电路(SLIC)217，其提供 了常规的环路接口功能，包括电池馈电、过载保护、监控和2-4线混合。 环路启动和接地启动信令最好由线卡部分205支持。例如，环路启动和 接地启动信令之间的选择可以通过使用无线访问通信单元201上的手动 拨动式开关或倾斜式开关(未示出)确定，每一个线卡部分205可以单 独设置到具有环路启动或接地启动中继线的接口。用户接口207还包括 标准CODEC或用户线音频处理单元(SLAC)215，其在线卡部分205 和连接到用户端口203的用户站(即，图1所示的电话站)之间完成模- 数和数-摸转换。CODEC或SLAC215提供了标准μ律(μ-law)脉冲编码调 制(PCM)接口。用户接口207也包括产生回铃音的振铃发生器216。
数字化数据流从CODEC或SLAC215输出，并通过信号线214供 给到语音合成器206，其把数字化数据流压缩成为压缩的数据信号。语 音合成器206包括相对高速的数字信号处理器211(即，工作在每秒两 千万指令的速率或其它适当的速率)、高速静态随机存储器(SRAM)212 和EPROM213。作为解码功能的部分，语音合成器206最好提供内插能 力，用于获得预测语音图形，以便处理无线访问通信单元201检测含有 错误的数据帧，或其它不能由前向纠错(FEC)纠正的含错数据帧。语 音合成器206的解码功能最好也提供弱音能力，例如，在控制话务量交 换期间，如果弱音是有益的，则抑制向CPE105的输出。语音合成器206 以8Kbps的速率输出压缩的数据信令，该信令被送到安装在控制部分220 的控制路线卡(LCA)226。因此，控制部分220接收到四个压缩的数 据信令，每一个信令来自对应的线卡部分205。
每一个线卡部分205也作为用户接口模块(SIM)208的主机。SIM208 的一般功能是提供系统安全和存储用户细节信息，其包括用户认证信息 和用户细节数据。在优选实施例中，当每一个CPE中继线被网络视为不 同用户时，SIM功能被复制，用于每一个由无线访问通信单元201支持 的CPE中继线。可以参考图6解释这种复制。在图6中，多个CPE中 继线602连接到无线访问通信单元605(每一个CPE中继线602连接到 图2详细显示的用户端口203)。每一个SIM606与每一个CPE中继线602 关联。因此，对于四个CPE中继线602，无线访问通信单元605包括四 个SIM606。无线访问通信单元605还包括多个无线电接口单元607，每 一个接口单元607对应每一个CPE中继线602，其目的是把数据和其它 信息传送到处理物理无线通信链路609的无线收发器(未示出)。
一般说来，通信系统内的每一个用户需要唯一的识别和可能的不同 系统参数。对于多个CPE中继线的数量(对应图2所示的多个用户端口 203)，系统视其为单个的和唯一的用户，每一个CPE中继线与唯一的 识别符有关，最好与唯一的认证参数和其它系统参数有关，其至少部分 在使用每一个线卡205中的单独SIM208完成。因此，对于四个CPE中 继线(对应图2所示的四个用户端口203)，四个复制的SIM208被用在 无线访问通信单元201。
SIM208的功能可以在无线访问通信单元硬件结构中使用一个或多 个非可拆卸的SIM芯片完成。SIM208在非易失性存储器(如ROM或 非易失性RAM)中存储如用户识别符的用户信息。在一个优选实施例 中，用户识别符包括国际移动用户身份(IMSI)号码。除了存储用户识 别符以外，SIM208也运行认证程序，例如，常规使用在GMS应用中的 “A3”和/或“A8”认证程序。认证的详细描述将在下面进行。
本发明优选通信系统101的有关安全特点方面包括无线访问通信单 元106。例如，这样的安全特点包括认证和密码。
因为无线访问通信单元106可以使用临近移动蜂窝系统的无线资 源，所以就存在一种可能性，即，其它公司可以以相同的方式非法使用 无线访问通信单元106的身份，以便非法使用移动手机。例如，在许多 模拟移动电话网络中，移动电话被复制了，所以非法使用这样的电话造 成大量收入的损失。
优选通信系统101最好使用认证程序防止未授权使用网络资源，并 保护无线访问通信单元106(和其它实体)遭受欺诈性假冒。认证最好 根据每一个用户注册完成，以及部分在N中之1的普通呼叫设置，即， 一旦完成每个N呼叫认证，N可以在系统中设置。
在一个优选实施例中，作为GMS移动管理(MM)协议的部分， 认证请求和响应在MSC116和无线访问通信单元106之间进行，并根据 GMSA3/A8认证装置。在用户端，无线访问通信单元106包括对应每一 个CPE中继线标准的GSM SIM功能。在与CPE中继线有关的GMS SIM 功能内，对应每一个CPE中继线的用户身份(即，IMSI)和用户加密 密钥值(K)被存储在无线访问通信单元106中。在网络端，MSC116 从HLR/AuC123的归属用户位置寄存器(HLR)部件请求一个认证信息 装置。在一个优选实施例中，认证信息装置包括三个认证参数的装置， 在此称为认证安全三元组。HLR/AuC的HLR部件、HLR/AuC123的部 件和把网络转换到MSC116的装置。
认证安全三元组包括一个产生的随机号码(RAND)、用于用户的SIM 卡认证的标志响应(SRES)及通过无线访问通信单元106和网络之间 的无线电链路的加密和解密信息的密码注释(KC)。存储在HLR/AuC123 的AuC部件和无线访问通信单元106的用户密码注释值Ki被用于两个 单独的算法(在现有技术中已知为A3和A8)或组合A3/A8算法，其 为认证程序产生密码注释KC和标志响应SRES。随机号码产生器被用在 HLR/AuC123的AuC部件以产生随机号码RAND，该号码由MSC116 送到无线访问通信单元106。无线访问通信单元106把随机号码RAND 连同用户加密密钥值Ki输送到A3算法，以产生标志响应SRES，把随 机号码RAND连同用户加密密钥值Ki输送到A8算法，以产生密码注释 Kc。
标志响应SRES被返回到MSC116，并随后在VLR中比较访问用户 位置寄存器和标志响应值。如果返回的标志响应SRES匹配VLR中的 标志响应SRES值，就授权用户到寄存器进行呼叫和完成其它网络交互 工作，另一方面，如果返回的标志响应SRES不匹配VLR中的标志响 应SRES值，那么，用户被阻止到寄存器进行呼叫和完成其它网络交互 工作。在这个例子中，MSC116通知基站109，认证尝试失败，基站109 根据认证失败信息中止连接到无线访问通信单元106的呼叫。
HLR/AuC123的AuC部件和SIM部件最好是网络的唯一部件，其 能分辨出用户加密密钥值Ki和A3/A8算法。HLR/AuC123的AuC部件 为每一个认证请求产生一个新随机号码RAND，并获得标志响应SRES 和密码注释KC，然后，当需要时，其被送到HLR/AuC123的HLR部件 和MSC116。MSC116不需要卷入标志响应SRES和密码注释KC的实际 推导。
图27显示了认证程序的示意图，在通信系统101的优选实施例中， 其包括功能分配。如图27所示，根据请求从HLR/AuC123传送之后， 包括随机号码RAND、标志响应SRES和密码注释KC的认证安全三元 组被存储在MSC116的VLR中。随机号码RAND被发送到无线访问通 信单元106，因此，连同密码注释Ki产生了内部标志响应SRES和密码 注释KC。标志响应SRES由无线访问通信单元106返回到MSC116，用 于与存储在MSC116的VLR中的SRES比较。之后，密码注释KC通过 无线通信信道传输密码。
用户端的荷载计算在无线访问通信单元106完成。网络端的荷载信 息的计算最好在自动译码单元115完成。信令信息的计算(即，控制话 务量)可以选择性地完成，可以选择适当算法的大范围变化用于荷载的 计算。例如，GSMA5/1算法可以用于这样的目的。
作为呼叫建立的部分，在认证处理期间，使用与密码注释KC的建 立有关的加密模式设置程序设置计算。密码注释KC可以从MSC116中 继到基站控制器112，并通过N-接口562使用信令信息依次中继到基站 109。使用带内信令，基站109依次把密码注释KC中继回到自动译码单 元115。
回到图2，无线接入单元201的控制部分220实际上对无线接入单 元201的所有方面提供了时隙和控制。控制部分220包括处里器225和 有关的支持模块(即，SRAM、闪存器等)，处理器225包括16位RISC 处理器(例如，由西门子公司生产的C165或C163处理器)接入SIM208 由主处理器225启动和控制，并由安装在控制部分220的控制路线卡 (LCA)格式化。处理器225也协调大多数系统活动，并在各种模块之 间移动数据。
处理器225连接到控制LCA226，如上提到的一样，控制LCA226 从每一个线卡部分205连接到语音合成器206。控制LCA226也连接到 安装的无线电接口线卡(RIF LCA)227。控制LCA226在无线电部分和 无线访问通信单元201的线卡部分之间提供了接口。控制LCA226打包 和格式化数据，并协调和控制空中(OTA)协议。因此，它在四个压缩 的串行数据流(每一个数据流来自一个线卡部分205)和它们各自的空 中通信信道之间保持了协调。
无线电接口LCA227连接到基带处理器228，其包括数字无线电ASIC (DRA)229。基带处理器228连接到无线电部分240。无线电部分240 最好包括多个天线243，天线由连接到控制LCA226的选择器242选择。 因此，来自一个或多个天线243的信号被供给到无线电收发器241(可 能包括对应每一个天线243的多个无线电接收机)。在一个实施例中， 使用天线分集技术，以便无线访问通信单元201对它所通信的每一个时 间帧选择最好的天线(和/或无线电接收机)。
无线访问通信单元201可以通过外部直流电源250或机载电池251 供电。电池251可以作为储备电源，如果外部直流电源250被断开或由 于其它原因不可用，则电池251自动接入系统供电。用于无线访问通信 单元201的电源部分221包括电压调压器，以向逻辑和无线电部分提供 所要求的电力，以及，开关调压器提供任何要求的环路电池电压。
无线访问通信单元201有LED231或其它视觉显示装置，以对观察 者显示装置的状态。例如，显示的状态类型包括电源是否接通、装置是 否处于良好状态(即，所有的白测已经通过)或装置是否处于服务状态 (即，当前的基站被注册)。
在操作中，在控制LCA226的指示下，压缩的串行数据从多线卡205 被传输。控制LCA226以适合于无线电接口227的格式发出压缩的串行 数据。它也执行任何要求的加密或增加前向纠错信息。控制LCA226把 数据传输到无线电接口LCA227，LCA227把数据送到基带处理器228。 无线电接口LCA227保持信道和时隙信息的纪录，并根据信道和时隙参 数指令基带处理器228处理数据。在一个优选实施例中，基带处理器228 包括一个发射机，用于配制形成连续相位调制的扩频信号或者其他类型 的正交或相关信号，例如，美国专利5,629,956、5,610,940、5,548,253 所示的有关发射机所描述的一样。在由无线电接口LCA227确定的适当 的时间间隔上，基带处理器228把数据发送到无线电部分240，无线电 部分240把该信令转换到适当的发射频率，并对空中的传输进行需要的 滤波。无线访问通信单元使用的频带一般在配置的单元内由整个通信系 统所规定。例如，频带在1930MHz-1990MHz的PCS频带内，或任何其 它适用的频带。
呼入信号由一个或多个天线243接收，并发送到无线电收发器241， 当需要时，用于降频转换和/或滤波。然后，降频转换和/或滤波的数据 被发送到基带处理器228，其解调接收的信号。在一个优选实施例中， 无线访问通信单元201使用扩频格式发射和接收信息。在该实施例中， 基带处理器228最好包括一个扩频校正器。各种扩频校正器是已知的， 给出的例子包括美国专利5,629,956、5,610,940、5,499,265所示的实施 例。
基带处理器228输出一个接收的信号强度显示器(RSSI)，用于接 收呼入信号，该显示器由控制LCA226使用，以选择最好的天线(和/或 无线电接收机)。在扩频校正之后，基带处理器228向无线电接口LCA227 提供数据位流。根据接收数据的空中通信信道，无线电接口LCA227把 数据传输到适当的线卡205。然后，该数据由线卡205处理，并通过连 接到线卡205的特殊用户端口203发送到CPE105。
图3是用于无线访问通信单元201的优选软件结构的示意图。如图 3所示，根据无线访问通信单元201支持的物理接口，无线访问通信单 元201的软件功能性地被分成为两个主要部分。这两个主要部分被称为 线路管理器350和空中管理器351。
线路管理器350一般处理CPE中继线管理和无线访问通信单元201 和CPE105之间的通信。除了CPE中继线管理和通信接口功能外，线路 管理器350也负责呼叫信令、DTMF识别和把收集的DTMF数字传输到 空中管理器351。线路管理器350包括多个线路驱动器303和多个SIM 驱动器304，一个线路驱动器303和一个SIM驱动器304对应一个无线 访问通信单元201支持的CPE中继线。单个线路驱动器303和SIM驱 动器304共同包括CPE线路软件部件302。
空中(无线)管理器351处理到基站109(见图1)的通信接口和链路 管理。空中线路管理器351也负责接收CPE105的DTMF数字(通过线 路管理器350)，像上面描述的一样，也把DTMF数字中继到基站109(最 后把他们传输到PSTN125)。空中线路管理器351也执行空中通信协议， 包括与各种网络实体端对端通信，例如，基站控制器112和移动交换中 心116(如图1所示)。例如，由空中管理器351执行的空中通信协议的 例子包括GSM直接转移应用部分(DTAP)协议，或论述在此的IS-661 空中协议。在物理无线电层次上，无线访问通信单元201的空中管理器 351最好执行IS-661协议。
如图3进一步所示，空中管理器351包括多个CPE线路链路对象 310，每一个对应一个无线访问通信单元201支持的CPE中继线(即， 用户端口203)。每一个CPE线路链路对象310为每一个CPE线路或中 继线提供了信令资源，并包括形成信令协议堆栈的几个部件。信令协议 堆栈的部件与CPE接口一起工作，以提供呼叫管理、移动管理、要求完 成语音呼叫的无线电资源功能和要求使用网络资源的注册功能。
每一个CPE线路链路对象310包括一个CPE线路管理器311，其 目的是为适当的CPE线路或中继线提供与CPE线路软件部件302的接 口。在一个优选实施例中，CPE线路管理器作为GSM呼叫管理部件312 和GSM注册部件312的接口，而GSM呼叫管理部件312和GSM注册 部件312由作为GSM移动管理部件314的接口。GSM移动管理部件314 作为协议适应(PAL)部件315的接口，协议适应(PAL)部件315作 为空中状态(OTA)机器316的接口。OTA状态机器316一般负责管理 物理无线电接口、与无线电发射机/接收机接口通信和与时隙管理 (RTRX)部件321通信。
在操作中，CPE线路管理器311用信号通知GSM移动管理部件314 启动连接建立程序，在下文将通过图13到22中呈现的呼叫流程图详细 描述。CPE线路管理器311也控制到网络的DTMF数字的传输、启动语 音路径、回铃音的产生、忙音的产生(在非PSTN交互作用情况)和把 挂机显示传送到CPE105。此外，CPE线路管理器311管理CPE启动呼 叫清除，以及，普通和紧急呼叫程序。
GSM呼叫管理部件312、GSM注册管理部件313和GSM移动管理 部件314分别提供了有关呼叫管理、注册和移动管理的GSM功能的等 级。如果需要，协议适应部件315把GSM信令协议适应到空中协议(例 如，到IS-661空中协议)。OTA状态机器316执行空中协议，并如提到 的一样，管理物理无线电接口。
除了多CPE线路链路对象310外，OTA管理器351还包括硬件服 务部件320，其向无线访问通信单元201的硬件(包括由线路驱动器303 和SIM驱动器304控制的硬件)提供程序接口。OTA管理器351包括 实施操作系统(RTOS)330，其可以是多任务操作系统，以及电源接通/ 复位启动(POST)部件323和调试端口管理器322。调试端口管理器322 (如果提供)允许外部接入到软件的内部状态，并也允许软件下载。
除了上面论述的部件之外，OTA管理器351也包括操作管理(OAM) 部件324。OAM部件运行在应用程度上，并执行这样的功能，即，识别 故障、产生和发送警报、对于需要在故障检测和警报中的呼叫数据处理 与线路管理器350通信。例如，故障的类型或监控的损坏包括硬件损坏、 通信失灵和服务质量降低(例如，每个时间周期的未成功尝试、每个时 间周期的时隙互换请求、每个时间周期的未成功的时隙互换、每个时间 周期的失败呼叫的数量、由位误差率显示的信道质量等)可以协调故障 报告，由于软件、硬件和通信功能的相依性，引起多项失灵的单个故障 将导致报告单个故障。
在一方面，用于支持无线访问通信单元201的空中管理器的功能可 以视为一部用户电话机，或被用来支持移动用户应用的功能的修改。例 如，在图3所示的软件结构中，使用在常规GSM系统支持移动用户的 移动管理接口(MMI)软件部件由CPE线路管理器311代替。在移动 用户应用上的另一个差别是为每一个连接到无线访问通信单元201(相 对于对移动用户应用有信令协议堆栈的单个逻辑实例)的CPE线路提供 信令协议堆栈的逻辑实例，例如，在移动用户应用上修改SIM驱动器， 通过提供多个独立的SIM驱动器304，完成多个SIM(或他们的逻辑等 效)。此外，从具有基站通信链路的CPE105增加一个能力到有关的硬 件语音路径。像在此论述的一样，也可以修改信令协议，由基站109支 持数字分析(见图1)。无线访问通信单元201不需要使用在常规的某些 移动用户应用中的DSAT和DTA适配软件部件，因此，它们没有被执 行。
回到图1，如前面提到的一样，无线访问通信单元106作为无线系 统的基站109的接口，因此，允许最终接入PSTN125。图4是优选基站 401的方框图。基站401包括许多由公共全球总线地板连接到一起的单 独部件。这些部件包括数字线卡404、空中(OTA)处理器卡405、电 源模块407和多个无线电卡406，所有这些部件都安装在电子模块420 上。电子模块420连接到I/O模块421，其包括保护模块403以防止短 路损害。每一个无线电卡406通过保护电路403连接到多个天线411之 一。越过回程线路430和可能的其它基站，以及越过其它的物理连接， 数字线卡404通过保护电路403连接到PSTN 125(如图1所示，通过 基站控制器112和MSC116)。如果可用，基站401连接到本地电源线 425。
在操作中，无线访问通信单元(图4中的参考数码是412)从基站 401发射和接收空中信息。在基站401使用多个天线411和无线电卡406 获得天线分集。基本上，在给定时间选择一个天线411发射和接收空中 信号。如果使用扩频通信，那么，OTA处理器卡405包括扩频校正器和 其它的基带处理电路，用于校正从无线访问通信单元412接收的扩频信 号，并将其转换成为数据位。OTA处理器卡405把数据转换到数字线卡 404，其格式化数据并通过回程线路发送其到通过其它中间部件的PSTN (例如，基站控制器112和MSC116)类似地，数字线卡404从PSTN125 接收数据，并把数据发送到格式化数据的OTA处理器卡405，用于空中 协议和使用选择的无线电卡406和天线411发射格式化的数据。
无线电卡406的主要功能是发射和接收数据包、执行分组数据完整 性服务(即，循环冗余校验)、支持天线分级算法。OTS处理器卡405 的主要功能是在无线电卡406和数字线卡404之间移动荷载数据。OTA 处理器卡405也执行来自数字线卡404的操作、管理、管理和材料供给 (OAM&P)请求、使信令信息(使用内基站信息或“I-Notes”)与数字 线卡404通信、使信令信息(使用空中信令信息或“O-Notes”)与无线 访问通信单元412通信。
数字线卡404的主要功能是为在回程线路430上D信道(LAPD) 传输处理链路接入程序，以在OTA处理器卡405和网络端的回程部件 之间交换荷载数据，和在回程线路430上多路传输和多路分解荷载数据。 数字线卡404的其它主要功能包括把空中荷载帧时隙与回程线路430(如 T1线)上的时隙同步、在网络支持的OAM&P和无线电接口之间提供 转换、映像内部基站信息(即，I-Notes)到/来回程线路430上的LAPD 传输、使信令信息(即，使用信令I-Notes)与OTA处理器卡405通信。
用于基站401的优选的高层软件结构显示在图5中。按照图5所示 的软件结构，基站401的软件被分为两个功能组，一个功能组涉及空中 功能，另一个功能组涉及线卡功能。这两个主要功能组显示在图5中作 为OTA管理器502和线卡管理器503，其最好运行在各自的处理器板上。 OTA管理器502和线卡管理器503之间的通信可以使用安装在数字线卡 404上的双端口RAM(未示出)完成。用于OTA管理器502和线卡管 理器503的软件可以使用不同处理器运行。例如，在优选实施例中，OTA 管理器502的软件使用MC68430微处理器运行，而线卡管理器503的 软件使用MC68MH360微处理器运行，两种微处理器都由摩托罗拉公司 生产。用于OTA管理器502的微处理器最好是总线主控并通过全球总 线(即，底板)接入到双端口RAM。一I-Notes形式的IS-661信令信息 和荷载数据通过双端口RAM接口传输，因此，在OTA管理器502和线 卡管理器503之间允许信令通信。
OTA管理器502的主要高级功能是在双端口RAM和无线电卡406 之间移动荷载数据，并处理线卡管理器503和无线访问通信单元412之 间的呼叫控制信令。OTA管理器502的其它功能包括无线电资源管理、 地面资源管理和OAM&P支持。
线卡管理器503的主要高级功能包括在双端口RAM和回程线路430 之间的多路传输和多路分解荷载数据(按照协议CCITT I.460，如果使 用T1回程线路)、在回程线路430上执行LAPD传输(例如，使用Q.921 接口协议)、在OTA管理器502和回程LAPD和OAM&P支持之间路由 和转换信令信息。
与基站401有关的各种接口显示在图5中的虚线，其包括无线访问 通信单元412和基站401之间的空中接口或“O-接口”560、OTA管理 器502和线卡管理器503之间的内部接口或“I-接口”561、基站401和 网络端的回程部件(例如，图1所示的基站控制器112、MSC116和 PSTN125)之间的网络接口或“N-接口”562。在此论述有关这些接口 的进一步信息，其显示在下面将论述的图10中。
在操作中，基站401为无线访问通信单元412管理无线电资源，因 此，为无线中继线108(见图1)的网络端提供支持。可以使用各种不 同的通信方案和无线电资源协议。例如，如果基站401为空中通信执行 IS-661协议，那么，基站401管理的资源必须支持无线访问通信单元412 和基站401之间的无线通信信道，包括时隙和扩频编码。基站401也提 供多功能，用于数据的传输和从回程线路430提供到PSTN125的连接。 例如，基站401可以在T1(或分数T1)回程线路430上把数据多路传 输到基站控制器112，如提到的一样，基站控制器112通过MSC116把 数据传输到PSTN125。
把基站401(或图1中的109)连接到基站控制器112(见图1)的 N-接口562上的协议信令可以使用Q.921 LAPD协议传输。把基站401 连接到无线访问通信单元412的0-接口560上的协议信令可以使用根据 IS-661协议的空中信令信息(“O-Notes)实现。O-Notes可以连同IS-661 RF分组中的荷载数据发射。
用于OTA管理器502和线卡管理器503的特殊软件功能部件也显 示在图5中。OTA管理器502包括信号处理部件513和OTA数据链路 部件514，其为OTA管理器502处理荷载数据的传输。信号处理部件513 和OTA数据链路部件514与IS-661协议部件513交互作用，并在空中 协议上执行IS-661(或其它适合的协议)，并且包括协议状态机器，用 于在基站401上执行协议。因此，信号处理部件513和OTA数据链路 部件5 14在IS-661分组541中传送荷载信息和信令信息。IS-661协议部 件512与OAM&P部件510和I-接口路由部件511交互作用，并把任何 需要的信令转移提供到IS-661协议。
线卡管理器503包括信号处理部件523和荷载数据链路部件524， 其为线卡管理器503处理荷载数据的传输。信号处理部件523和荷载数 据链路部件524在T1回程链路553上发送和接收荷载数据552(即，I.460 格式)，其包括一个或多个在回程线路430上的可用时隙。线卡管理器503 也包括LAPD部件522，其在LAPD信令链路511上发送和接收信令信 息(即，N-Notes)。因此，在N-接口562的对面，提供了两个单独的信 息“管道“，一个用于信令，一个用于荷载话务量，在O-接口560的对 面，OTA管理器502多路传输信令和荷载数据到无线电信道。LAPD部 件522是OAM&P部件520和I-接口路由部件521的接口。线卡管理器 503的I-接口路由部件521与OTA管理器502的I-接口路由部件511通 信，因此，允许线卡管理器503和OTA管理器502之间的I-Notes的转 换。
通过操作管理中心(见图1)，基站401为有关呼叫的特征连接和管 理无线电和地面荷载信道，并通过由系统操作员控制的OAM&P支持系 统管理。作为它的无线电资源管理功能的部分，基站401支持无线访问 通信单元412的语音呼出(普通和紧急)。对无线访问通信单元412的 呼入可以选择性地由基站401支持。因为无线访问通信单元412可以配 备为稳定的单元，所以必须支持移动用户应用的手动断路特征不需要由 基站401利用，以支持无线访问通信单元。然而，如果基站401使用TDMA 协议，则可以设置基站401支持时隙互换，因此，经历了不可接收干扰 程度的时隙中的话务量被重新放置到“消音”时隙。在模拟方式中，如 果FDMA或CDMA技术被用于空中协议，基站401可以分别使用频率 互换或编码互换。
在其它无线电资源管理功能中，基站401管理无线电信道(包括无 线中继线108的无线通信信道)到地面(即，回程)信道的映像。通过 OAM&P功能，基站401也对管理状态变化、设置和无线电资源的供给 提供支持。基站401也对无线电资源提供故障管理和警报管理，并把故 障和警报信号发送到基站控制器112。此外，在空中接口的对面，基站 401提供了信令流控制、为每一个无线电信道提供功率控制管理、为无 线电链路中断提供无线电链路恢复、把调试信息登录到基站控制器112。 作为对各种无线电信道的功率控制管理的部分，基站401把有关无线电 资源的性能度量发送到基站控制器112进行分析。
受容量和话务量限制的影响，如果多个无线访问通信单元412分布 在基站401的服务区域内，基站401一般能够处理来自一个或多个无线 访问通信单元412的呼叫。无线访问通信单元412的数量取决于在基站 401可用的无线信道的数量，和在该时间向基站401提出呼叫请求的话 务量。如果要求，可以设置基站401逻辑地把有关的多无线信道分配到 特殊的无线访问通信单元412，以便于进行如撤销注册这样的事情。
关于地面资源管理，基站401在回程线路430上管理和分配回程信 道(如T1时隙)。基站401通过信令信息显示分配到基站控制器112的 回程信道。在这些实施例中，无线访问通信单元106是固定的，基站401 不需要支持手动断路，因此，不需要支持回程信道到完成手动断路的重 新路由。基站401的OAM&P部件520为管理状态变化、设置和地面资 源供给提供支持。它也对地面资源的性能度量提供支持，并发送该性能 度量到基站控制器112。OAM&P部件520还为地面资源提供故障管理 和集包管理，并也将其发送到基站控制器112。基站401也为T1回程连 接、无线电信道和回程信道之间的荷载率适应性、荷载数据帧内的带内 信令控制自动译码单元115提供转差管理和复原。
根据呼叫控制支持，基站401建立、维护和释放从无线访问通信单 元412接收的语音呼出。适合这种功能的优选呼叫流显示在图14至19 中，并将详细描述。在有效电话呼叫期间，如果必须，基站401也从用 户端把DTMF信令中继到PSTN125。这个信令透明地通过基站401中 集，并由I-接口和N-接口传输程序支持。基站401也为电话呼出提供数 字分析。
基站401最好也以各种方式提供安全支持。例如，基站401为出现 在自动译码单元115和无线访问通信单元106的荷载计算提供支持。基 站401也为保护用户身份支持GSM临时移动用户身份。
再回到图1，现将论述基站控制器112。如图1所示，基站109通 过如N-接口(例如，前面论述的图5的N-接口562)的接口连接到到基 站112。数据(包括信令信息和荷载话务量)在基站109和基站控制器 112之间通过N-接口传输。
优选的基站控制器112可以被视为管理一个或多个基站109的基站 子系统控制器。基站控制器112的主要责任是在MSC116和无线电接入 子系统(即，系统部件的责任是建立和维护物理无线电信道)之间提供 一个接口。在一个优选实施例中，基站控制器112把IS-661通信协议和 GSM通信协议合并，因此，使用称之为“混合”协议。在选择的实施 例中，基站控制器112可以使用完全的IS-661协议，或完全的GSM通 信协议。
按照IS-661协议，无线电资源的管理存储在基站109中，并具有少 于给到基站控制器112的任务。另一方面，在GSM类型的系统中，基 站控制器112在无线电资源管理中扮演了很重要的角色，并基本上可以 被视为包括负责无线电接口管理的紧凑开关。在该GSM系统中，可以 智能化的设置基站控制器112，以使它能够指令基站109和移动站(以 及无线访问通信单元106)何时分配、手动断开和释放无线电信道。在 GSM系统中，基站109和基站控制器112之间的接口被称为Abis接口。
在使用具有IS-661和GSM协议的“混合”协议的通信系统中，基 站控制器112最好执行各种资源管理功能。作为这些功能的部分，基站 控制器112交换荷载电路和提供荷载连接，已从基站109形成到MSC116 的路径，用于从无线访问通信单元106呼出于音。除了交换荷载电路之 外，基站控制器112还提供从无线访问通信单元106到MSC116和其它 网络单元的信令路径。如果要求，基站控制器112完成了在GSM A-接 口571上的BSSMAP无线电资源管理程序和在N-接口562上的“N- Notes”无线电资源管理程序之间的交互工作。
基站控制器112进行无线电信道的分配和释放。如果使用IS-661协 议，那么，基站109实际上是分配和释放了无线电资源的实体。然而， 作为呼叫的部分，基站控制器112是协调这个过程的实体。基站控制器 112也控制回程信道的分配和释放。如果使用IS-661协议，那么，基站 109实际上是在回程信道上分配荷载资源的实体。然而，作为呼叫设置 的部分，基站控制器112也协调这个过程。
基站控制器112也进行发射数据的计算。自动译码单元115最好是 用于荷载计算的网络端点，基站控制器112设置和协调荷载信息的计算。
某些移动管理程序如认证和识别在无线访问通信单元106和 MSC116之间端对端运行，并通过基本上没有交互工作要求的基站控制 器112中集。对于其它移动管理功能，基站控制器112在N-接口和A- 接口程序之间执行交互工作。例如，基站控制器112在N-接口和A-接 口之间为位置更新或网络及注册(普通和周期的，像在此描述的一样)、 撤销注册或IMIS分离、时隙互换重新分配、移动管理连接建立执行交 互工作。
呼叫控制和程序在无线访问通信单元106和MSC116之间端对端运 行，并透明地通过基站控制器112中继。在一方面，基站控制器112在 无线访问通信单元106和MSC116之间提供信令路径，以完成呼叫控制 信令。
基站控制器112支持各种接口。基站控制器112最好支持到自动译 码单元115的T-接口，或，如果自动译码单元功能与基站控制器112合 并，则GSM A-接口就位于合并的基站控制器/自动译码单元和MSC116 之间。在另一个方向，基站控制器112最好也支持连接到各种基站109 的N接口。
在一个优选实施例中，如图1所示，基站控制器112发射和接收到 自动译码单元115的信息。在一个实施例中，包括位于基站控制器112 和MSC116之间的基站子系统(BSS)实体。自动译码单元115最好是 在基站控制器112的管理控制之下，但它物理地位于MSC116的位置， 因此，允许基站控制器112远离MSC116的站点。自动译码单元115包 括许多自动译码单元格子，他们相互之间独立操作，但在基站控制器112 的控制之下。在一个优选实施例中，每一个自动译码单元格子支持92 个荷载信道。
自动译码单元115在荷载路径上一般提供密钥功能的网络端处理。 例如，这个处理包括语音自动译码、网络端前向纠错(FEC)、荷载语音 的网络端加密和解密。
关于语音自动译码功能，自动译码单元115最好在从用户端接收的 编码语音数据和在64Kbits每秒上从网络端接收的“μ律”编码的脉冲编 码调制数据之间提供双向转换。在无线访问通信单元106(见图2)中 的语音合成器206压缩从CPE105接收的语音，用于向网络的空中传输。 在相反方向，在无线访问通信单元106中的语音合成器206在空中语音 传输到CPE115之前对其解压缩。
自动译码单元115最好包括语音编码器和语音解码器。在自动译码 单元115中的语音编码器接收网络以每秒64Kbits发送的PCM语音数 据，并把这个数据压缩到下级空中信道，用于向无线访问通信单元106 传输。前向纠错(FEC)信息由FEC功能分别加在自动译码单元115上。 在自动译码单元115中的语音解码器处理来自无线访问通信单元106的 压缩的语音数据，并自动译码这个数据，以产生64Kbits/Spcm语音数据， 用于向MSC116传输。在自动译码单元115中的语音解码器附加地提供 一个插入功能，以输出预测的语音图形，结果，基站109检测到没有被 前向纠错功能校正的含有误差的帧。在自动译码单元115中的语音解码 器也提供静音能力，在控制话务量传输期间，当必须时，抑制该输出到 A接口。关于前向纠错(FEC)，在用户到网络方向，FEC信息由无线 访问通信单元106加到信息上。在基站控制器112和/或自动译码单元115 中的信道解码供食用FEC功能检测误差的存在，并估算给接收的信号最 可能的发射位。在网络到用户方向，在该帧通过N接口被发送之前，基 站控制器112和/或自动译码单元115在从语音合成功能接收的帧上应用 前向纠错。网络到用户方向中的FEC解码由无线访问通信单元106完成。
关于加密和解密功能，使用在系统中的荷载加密(或计算)装置最 好基于GSM A5/1算法。该算法是众所周知的算法。对于荷载语音，加 密和解密在系统中的两个端点是无线访问通信单元106和自动译码单元 115。在通信被分成为时帧和时隙的地方(例如，在某些时分多址类型 中或TDMA系统)，加密和解密在每一帧完成。
无线访问通信单元106和自动译码单元115最好是“加密同步”， 以至无线访问通信单元106加密一帧所用的帧数与自动译码单元115解 密所用的帧数相同，反之亦然。根据帧数，GSM A5/1算法包括在每一 帧产生加密/解密屏蔽。基本上，建立或重新建立加密同步出现在呼叫设 置和由于误差情况恢复失去的加密同步的时候(是否经历空中链路或回 程链路)。一旦建立了加密同步(或重新建立)，无线访问通信单元106 和自动译码单元115在空中和回程接口上为每一帧周期增加帧数。空中 和回程时帧最好使用相同的帧长度(即，20毫秒)，由于增加了帧数， 所以每一帧周期通常在加密/解密功能的两个端点之间保持帧数同步。
自动译码单元115支持各种接口。自动译码单元115支持在MSC116 链路自动译码单元115的A接口和链路自动译码单元115到基站控制器 112的T接口。T接口传送由自动译码单元荷载功能处理的荷载语音数 据，并在A接口上中继到MSC116，以及在SS7链路上的A接口信令。 自动译码单元115在基站控制器112和MSC116之间的SS7链路提供透 明的传递信令，选择地，X.25回类似类型链路。T接口也传送信令，用 于自动译码单元115的OAM&P控制，以及，传送自动译码单元115和 基站控制器112之间的带内信令，用于自动译码单元功能的每个呼叫的 动态控制。自动译码单元115和基站控制器112之间的信令交换集中在 特殊的时隙内(即，时帧的第一个时隙)，并通过D信道(LAPD)协议 的层-2链路访问控制。
图9是高层示意图，显示了无线访问通信单元106、基站109和基 站控制器112和/或自动译码单元115完成的荷载路径功能的优选分解。 如图9所示，无线访问通信单元荷载路径功能901包括话音编码和解码 911、前向纠错(FEC)912、加密和解密913、音调产生914。基站荷载 路径功能902包括回程帧921和信道多路传输和多路分解922。基站控 制器和自动译码单元荷载路径功能903包括话音编码和解码931、前向 纠错(FEC)932、加密和解密933、回程帧934和信道多路传输和多路 分解935。这些功能以前涉及到系统的各种部件是已经提到过，并在本 文或者在此所包含的引用材料中进一步详细描述。
如图9所示，执行在无线访问通信单元106中的语音编码/解码、加 密/解密和FEC功能都反映在基站控制器112和/或自动译码单元115中。 执行在基站109的信道多路传输/多路分解和回程帧功能也由基站控制器 112和/或自动译码单元115所反映。
再次参考图1，自动译码单元115连接到移动交换中心(MSC)116， MSC116连接到PSTN125。MSC116是蜂窝式交换机，作为基站子系统 (BSS)和PSTN125之间的接口，以及，作为到长途网的网关。MSC116 具有电话交换能力，包括呼叫设置、路由选择、呼入和呼出信道之间的 交换、通信控制和连接释放。此外，当考虑用户的移动管理时．MSC116 执行它的功能，包括认证、密码、无线电资源管理和位置寄存器更新程 序。MSC116也允许无线访问通信单元106与PSTN125交互工作。MSC 116可以是基于交换系统的数字多路传输系统的“超级节点”的部分， 并能够在蜂窝网中提供交换功能。同样，访问用户位置寄存器(VLR) 与MSC116放置在一起，最好集成在一起。
MSC支持各种接口，MSC116支持提供了MSC116和基站子系统 (BSS)之间链路的A接口，特别是基站控制器112和自动译码单元115 之间的接口，用于把MSC116连接到PSTN125的PSTN接口，通过这 些接口，发射了话音和电路话务量。MSC116也支持移动应用部分(MAP) 接口，该接口是在网络部件中允许传输移动信息的CCS7应用。此外， MSC116支持收费中心接口，其被用于把MSC116连接到下游处理器， 以下载收费情况；操作管理中心(OMC)接口，其被用来管理MSC116 和访问用户位置寄存器(VLR)；服务中心接口，其被用来为中继连接 服务中心功能责任，并存储和向移动站发送短信息。
各种功能可由MSC116执行。例如，如果访问系统、移动站，MSC116 最好认证用户。MSC116连接到PSTN125，例如，可以连接到公共陆地 移动网(PLMN)或PCS-1900网。MSC116也提供地面信道分配、呼叫 控制和信令支持。此外，MSC116向PSTN125执行回波消除、处理和管 理数据库信息、收费记录、处理用户注册和位置管理、操作测量。
MSC116连接到内部位置寄存器(HLR)和认证中心(AuC)，集合 地显示在图1中的集成单元HLR/AuC123。HLR/AuC123可以建立在数 字(如DMS)超级节点平台上，并与各种功能实体互连，包括访问用 户位置寄存器、MSC、和移动应用部分(MAP)。HLR/AuC123的HLR 部件含有关于用户、分配用户服务、这种服务的状态、任何要求支持服 务操作的信息。HLR响应来自MSC116和/或VLR的请求，以提供或更 新用户数据。HLR与VLR通信，以下载用户数据，并在VLR覆盖的区 域内，为移动站得到呼叫路由信息。
HLR/AuC123的AuC部件包括认证试图访问网络的用户密钥。AuC 部件使用用户密钥产生认证向量，并通过HLR部件供给到VLR。关于 认证的详细描述可以在上面找到。
在移动系统中，例如，PCS1900移动系统，由HLR/AuC123的HLR 部件维护的信息允许用唯一的号码、有关的地理位置寻址，因此，允许 移动站自由地在网络中和网络之间漫游。在提供固定访问无线服务的系 统中，利用无线访问通信单元106和有关的部件，HLR部件包括在完整 移动系统中为移动站保持的类似信息。HLR/AuC123的HLR部件包括 用户与无线访问通信单元106接口的信息。如前面提到的一样，连接到 无线访问通信单元106(如显示在图6中的CPE中继线602)的单独CPE 中继线对HLR和VLR呈现为单独的用户(即，“移动站”)。因此，每 一个连接到无线访问通信单元106的CPE中继线具有它自己(最好是唯 一的)用户身份号码。如前面提到的一样，用户身份号码包括国际移动 用户身份(IMSI)，IMSI是在CPE制造时分配的CPE中继线的永久识 别符，或包括移动用户ISDN(MSISDN)号码，该号码将是分配到CPE105 的公共PSTN号码之一。
因为无线网络可能被设置为服务单个移动用户，以及，能够服务无 线访问通信单元106，所以无线访问通信单元106包括与无线网络保持 固定透明的功能。例如，移动电话用户可以偶尔通知无线网络更新VLR。 为保持系统的固定无线方面与无线网络透明，无线访问通信单元106可 以使用GSM周期注册装置周期地执行网络级的注册，以为“用户”保 持VLR条目。无线访问通信单元106也可以执行网络级注册，每一次， 它通过基站109在不同的事先连接到基站109的位置区域注册。关于启 动和周期的注册在上面已经详细描述了。
现将详细描述有关语音呼叫建立和保持的某些特点，并参考通信系 统中的各种部件的交互作用，该通信系统配置了无线访问通信单元106。
对于由CPE105启动的“呼出”语音的建立，无线访问通信单元106 处理空中通信信道的捕获、移动管理连接、呼叫设置，此外，最好能够 处理各种误差或异常情况。当无线访问通信单元106检测由CPE105占 用的中继线时，无线访问通信单元106标志CPE中继线为“忙”并发出 拨号音(假定它可以与基站109通信)。同时地，无线访问通信单元106 启动一个空中通信信道捕获程序。当无线访问通信单元106从CPE105 检测到第一个拨号数字时，或如果在接受任何数字之前从CPE105检测 到挂机，则消除拨号音。
为便利启动空中通信信道的捕获，根据启动加电，无线访问通信单 元106最好通过搜索附近的基站109，已发现适合的基站109。无线访 问通信单元106与基站109建立通信。环绕的基站图向无线访问通信单 元106提供了临近基站109的列表，这些基站对空中通信是候选基站。 使用环绕的基站图，无线访问通信单元106建立了包括临近基站109信 号质量信息的基站选择表。基站选择表被存储在无线访问通信单元106 中的非易失性存储器中。根据随后的通电，无线访问通信单元106使用 存在的基站选择表加速它的基站捕获。
根据从CPE105接受一个触发设置呼出或执行注册，无线访问通信 单元106试图捕获空中通信信道。在某些无线系统中，空中信道的捕获 是由与无线系统的控制信道的交互作用完成的。在某些类型的TDMA 系统中，信道捕获方法需要在基站109建立的时帧中获得时隙。例如， 按照详细论述在美国专利5,455,822的信号交换协议，可以完成时隙的 捕获。
如果无线访问通信单元106不能够发现与基站109通信的可用的空 中通信信道。它的下一个动作取决于是否存在其它呼叫或通过无线访问 通信单元106已经设置的呼叫。如果不存在其它呼叫或通过无线访问通 信单元106没有设置呼叫，那么，无线访问通信单元106搜索环绕区域， 以发现能够与之通信的基站109。如果发现了适合的基站109(例如， 根据接收的信号质量和可用话务量)，在新基站109，无线访问通信单元 106试图捕获空中通信信道。(例如，在一个特殊实施例中，无线访问通 信单元106可以寻找在时隙内发送的一般轮询信息，其中，一般的轮询 信息显示了用于通信的空中时隙的可用性，其论述在上面参考的美国专 利5,445,882中)。如果无线访问通信单元106未能得到空中通信信道， 它可以再试，或搜索不同的基站109。无线访问通信单元106继续这个 过程，直到它获得空中通信信道，或直到链路建立断开时间周期期满， 显示了失败的尝试。
如果存在其它呼叫或通过无线访问通信单元106已经设置呼叫，当 试图获得另一个与当前基站109通信的空中通信信道失败发生时，无线 访问通信单元106标志信道捕获企图为失败。无线访问通信单元106也 试图与不同基站109建立呼叫，并因此试图同时保持与两个不同基站109 通信(一和基站处理当前有效的呼叫，另一个处理新呼叫)。
如果空中通信信道捕获企图已经失败，无线访问通信单元106在CPE 中继线上发出“重新命令”音，并标志空中链路状态为拥挤。如果无线 访问通信单元106具有与CPE105的接地启动中继线的接口，那么，无 线访问通信单元106占用它的空闲CPE中继线(即，在每一个CPE中 继线602上把终端接口处理机应用到地面)。只要拥挤情况存在，CPE105 试图路由呼叫，并将被指向无线访问通信单元106到PSTN125(假定 CPE125具有呼叫路由能力)。在“拥挤”状态期间，无线访问通信单元 106继续跟踪当前基站109可用的空中信道。当拥挤情况消除时(即， 它能够从基站109看到一般的轮询信息，或从基站109接收显示可用通 信信道的信息)，然后，无线访问通信单元106标志空中链路状态为“不 拥挤”。如果无线访问通信单元106具有与CPE105的接地启动中继线 的接口，那么，无线访问通信单元106通过释放它们(即，从地面移去 终端接口处理机)，而不占用任何CPE中继线。
如果成功捕获空中通信信道，无线访问通信单元106继续数字传输 和分析。根据检测到的第一个拨号数字，无线访问通信单元106移去拨 号音并启动数字分析程序。在一个优选实施例中，当在建立了空中通信 信道之后接收到数字时，该数字从无线访问通信单元106被中继，数字 分析在基站109完成。基站109存储该数字并分析他们，以确定呼叫类 型和拨号顺序的结束。
在图示实施例中，基站109按下述方式分析数字。如果基站109检 测到数字图案“X11”其中X是“4”或“9”，它将考虑拨号已完成。 如果数字顺序是911，基站109标志呼叫类型为紧急呼叫。任何其他类 型的呼叫被标志为普通呼叫。如果前三个数不是“411”或“911”，那 么，基站109继续接收数字，并使用拨号完成断开时间周期(即，4秒) 检测拨号的结束。为执行拨号完成断开时间周期，当第一个数字由基站 109接收到时，拨号计时器被激活，并在每一次接收新数字时被复位。 当拨号计时器终止时，基站109认为拨号已完成。
根据确定拨号顺序已完成，基站109向无线访问通信单元106发出 一个继续呼叫建立的触发，包括移动管理连接建立和呼叫设置。这个触 发也显示了呼叫类型(即，普通对紧急)
当试图从用户(即，电话站102)到基站109建立通信路径时，可 能出现某些类型的异常或误差。例如，如果无线访问通信单元106不能 够与基站109通信，那么，无线访问通信单元106将不会产生拨号音。 它将通过CPE115向用户发出一个重新排序音。在无线访问通信单元106 识别中继占用之后，如果在预定的时间断开周期(即，16秒)无线访问 通信单元106没有接受到数字，它在中继线上应用永久的信号处理(即， 处理它作为一个延期的摘机状态)，下面将详细描述。如果用户的拨号 未完成，或拨号数是无效的，那么，MSC116采取适当的动作。在这种 情况下，基站109一般检测拨号的结束并触发无线访问通信单元106设 置呼叫。然后，未完成或无效数字由基站109插入DTAP设置信息(Setup message)，并发送到MSC116。在MSC1116完成的数字分析检测到异常 情况，并使得MSC116返回DTAP释放完全信息(Release Complete message)到无线访问通信单元106，并显示拨号数字是无效的。
如果无线访问通信单元106失去与当前基站109的通信，或一个或 多个空中通信链路的质量已经降到可接收的最小程度之下(例如，高位 误差率、低信号强度等)，无线访问通信单元106起动基站捕获程序， 以定位能够与之满意通信的基站109。对于无线访问通信单元106和 CPE105之间的接地启动中继线接口，无线访问通信单元106占用CPE 中继线，即，在每一个CPE中继线602上把终端接口处理器应用到地面。 根据完成基站重新捕获(通过重新建立与当前基站109的通信或发现与 不同基站的足够强的RF链路)，无线访问通信单元106退出当失去或中 断与基站109通信时占用的CPE中继线。
本发明的另一方面，每一个由无线访问通信单元106支持的CPE中 继线代表了网络的逻辑用户，即使多路CPE中继线物理地连接到无线访 问通信单元106。例如，四条CPE中继线602被连接到无线访问通信单 元106，并分配了四个唯一的用户识别符。通过一个或多个到基站109 的无线链路，对每一个CPE中继线602使用不同的逻辑用户识别符，允 许无线访问通信单元106处理多个呼叫。在一个特殊实施例中，每一个 CPE中继线602用它唯一的国际移动用户身份(IMSI)号和移动站ISDN 来识别。当无线访问通信单元106代表连接的CPE中继线之一启动“移 动管理”和呼叫控制程序时，它使用分配该CPE中继线的IMSI。
对于系统的网络端(即，基站109、基站控制器112、MSC116等)， 每一个与无线访问通信单元106有关的逻辑用户都被视为单独用户，非 常像能够与基站109无线通信的单独移动用户。基站109一般不需要知 道一组不同的IMSI属于单个实体(即，无线访问通信单元106)。IMSI 最好保持一个或多个在工厂程序化的用户接口模块芯片。每一个SIM606 芯片，一旦装入无线访问通信单元106，就属于特殊的CPE中继线。如 在本文论述的一样，IMSI被用于注册、认证、网络访问。
对于每一个存储在无线访问通信单元106中的IMSI，最好有一个 存储在HLR/AuC123的HLR部件中的对应MSISDN。MSISDN号可以 是转换成为MSISDN号的NANP号的等效号，即，在格式1+ NPA+NXX+XXXX中的一个号。MSISDN号被用于呼叫开始和收费产 生。MSISDN号可以是分配到CPE105的公共PSTN号码之一；因此， MSISDN号可以从公共PSTN125被分配到CPE105。
无线访问通信单元106有一个国际移动设备身份(IMEI)号码形式 的识别序列号。IMEI号码可以在工厂分配，每一个无线访问通信单元106 最好有一个唯一的IMEI号码。如果设备身份寄存器(EIR)单元被用在 网络中，它将在系统中包含每一个无线访问通信单元106的IMEI号码。 为认证目的，可以由无线访问通信单元106使用IMEI号码产生警报信 号。
如前面提到的一样，本发明提供了信令技术和协议，以便利具有无 线中继线的系统通信。信令信息通过一个或多个通信系统101的各种接 口传输，以便允许CPE105和PSTN125之间的通信，并利用了无线访 问通信单元106的能力。在一个优选实施例中，通信系统801把IS-661 通信协议(或IS-661协议的修改版本)和GSM通信协议合并，因此， 使用了“混合”协议。
IS-661协议的各个方面可以简述如下。按照IS-661协议，基站109 和移动站或其它用户站之间的空中通信使用频分双工完成，其中，基站 109在基站频带上发射，移动站或其它用户站在移动/用户站频带上发 射。传输按照时隙区别，由于在每一个基站频带和移动/用户站频带上的 TDMA时帧包括32个时隙，每一个长度为625微妙，导致20毫秒的 TDMA时帧时间期间。(在某些变形中，只使用16个双工时隙)。优选 的工作频率是1850至1990MHz，其中，合成器调谐步骤是100KHz。 使用扩频通信完成通信，其中，具有1.6MHz RF信道间隔。扩频调制是 使用根升余弦方法实现的脉冲波形的MSK或OQPSK，扩频芯片率在每 一个信道上最好是1.25兆芯片，即，I信道和Q信道。系统提供天线分 集，并以预定的步骤提供移动站或其它用户站的功率控制(例如，3分 贝)。
通信系统的不同接口使用不同的协议，部分取决于在通信路径的链 中接口呈现的地方。图10是按照本发明优选实施利的通信系统801的 不同部件之间的接口示意图。某些接口已参考图5中的优选基站501在 前面论述过了。图10所示的不同接口包括无线访问通信单元106和基 站109之间的空中接口或O接口560、内部接口或到基站109的I接口 561(如图5所示，即，优选基站501的OTA管理器502和线卡管理器 503之间)、基站109和基站控制器112之间的网络接口或N接口562。 基站控制器112通过标准接口如GSM A接口571与MSC116通信。
在优选实施例中，按照图1所示的本发明的实施例，自动译码单元 115放置在基站控制器112和MSC116之间。在这个实施例中，分配T 接口作为附加接口提供在基站控制器112和自动译码单元115之间，  自 动译码单元115通过标准GSM A接口571与MSC116通信。
图10所示的每一个通信接口将详细地被描述，现从无线访问通信 单元106和基站109之间的O接口560开始。“O接口”包括一个或多 个无线、空中通信信道，每一个信道(但不是必须的)最好包括前向通 信链路和反向通信链路，以支持全双工通信。O接口560的空中通信信 道可以按照任何不同的多址通信协议执行，包括时分多址(TDMA)、 频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、或各种组合。在某些选择的 实施例中，O接口560包括来自基站109的无线广播信道，例如，该信 道被用来发射控制话务量和信令信息。在显示的另一个实施例中，没有 使用广播控制信道。
在一个优选实施例中，基站109是蜂窝网的部分，其使用FDMA、 TDMA和CDMA隔离单元。在一个可仿效的实施例中，通过TDMA， 用户被隔离，并获得多址。使用频分双工(FDD)，允许16个全双工用 户分享公共RF无线电频率。在蜂窝网中的临近单元被分配到九个频率 信道之一，并使用七个编码再用图形获得单元之间的隔离。基站109和 单元内的用户使用直接序列扩频传输，包括无线访问通信单元116。扩 频通信减少了单元之间以及相对与操作在相同区域的其它系统之间的接 口。在临近簇中的单元使用各种干扰抑制技术，包括正交或接近正交的 扩展编码、发射功率控制、方向性天线和时隙互换(TSI)。
在本发明的一个实施例中，通过O接口560通信所用的一个可能的 通信协议显示在图25中。图25显示的协议使用TDMA和扩频技术。 如图25所示，轮询环路1380(“主帧”)包括多个时隙1381(“次帧”)。 在时分双工中，每一个次帧1381包括基站109(例如，蜂窝站)和用户 站(例如，移动用户)之间的通信。就是说，在相同的次帧1381内， 基站109发射到用户站，用户站反发射到基站109。
比较特殊的是图25所示的轮询环路1380，在基站传输1383的前面， 次帧1381包括移动和用户传输1382。在用户传输1382前面，次帧1381 也包括各种无线电延迟间隔1384，随后是调谐间隔1388和保护时间间 隔1389。间隔1389后面是基传输1383，随后是另一个调谐间隔1393。 用户传输1382包括前同步信号1385、前同步伴音间隔1386和用户信息 间隔1387。基传输包括前同步信号1390、前同步伴音间隔1391和基信 息间隔1391。
图26显示了通过O接口560通信所用的另一个通信协议。图26显 示的协议使用FDMA(传输由不同的频率分配区别)和TDMA(传输由 单独的时间分配区别)。如图26所示，频带1510被分配到基站109，用 于基站到用户传输，另一个频带1511被分配到用户站(例如，手机， 或其它无线单元)，用于用户到基站传输。重复的主时间帧(或轮循环 路)1501被确定在每一个频带1510、1511上通信。多个(例如16)基 时隙1502和用户时隙1503被确定在重复主时间帧1501内，用户时隙1503 最好滞后基时隙1502一段时间。
在优选实施例中，16个基时隙1502和16个用户时隙1503被确定 在每一个主时帧1501内。在第一各级时隙1502和第一个用户时隙1503 之间的时间滞后1505是对应多个时隙的预定时间量，例如8个时隙， 并因此称为“隙偏移”。这个时间滞后或隙偏移1505允许用户站在分配 基时隙1502中的基频带1510上接收传输，并处理基站到用户传输、执 行发射/接收频率切换和在对应的用户时隙1503中发射反向链路传输， 而不用等候整个时帧时间期间发射反向链路传输。隙偏移1505包括许 多时间而不是8个时隙，或主时帧1501被确定，以至完全没有隙偏移 1505。
选择地，没有固定的时间滞后或隙偏移1505。可以独立地分配基时 隙1502和用户时隙1503，基时隙1502和对应用户时隙1503(即，双 工对)之间的间隔根据用户类型动态地选择。
在优选实施例中，分配到无线访问通信单元106的基时隙1502和 用户时隙1503由一定量的时间所偏移，该时间允许在无线访问通信单 元106上的无线电收发器的发射/接收频率切换。在一个实施例中，无线 访问通信单元106需要大约625微秒执行发射/接收频率切换，如果时隙 1502、1503的每一个时间长度是1.35毫秒，则发射/接收频率切换对应 一半时隙时间期间。在基时隙1502和对应的用户时隙1503之间形成的 “虚拟”时隙的八个时隙的偏移是优选的。在优选实施例的范围内，在 可用空中时隙间隔内，八个时隙偏移看来是足够每一个无线访问通信单 元106的四条中继线使用，同时无线访问通信单元106减少了潜在的发 射/接收频率切换的次数。
按照一个实施例，在与基站109商定的时隙分配时间上，无线访问 通信单元106传输到基站109，时隙分配图显示哪一个空中时隙早已经 分配到无线访问通信单元106上的呼叫。基站109使用时隙分配图信息 从可用时隙1502、1503库中挑选基时隙1502和用户时隙1503。例如， 基站109根据无线访问通信单元106的发射/接收切换时间限制进行挑 选。
在优选通信协议中，单个基时隙1502和单个用户时隙1503集合地 包括双工通信信道。在一个优选实施例中，参考图26所述协议的时帧1501 支持16个基时隙1502和16个对应用户时隙1503，用于总共16个可能 的双工通信信道。在优选实施例中，每一个基时隙1502和用户时隙1503 的时间期间是1.35毫秒，每一个时隙允许9.6Kbit/s用于编码语音或其 它数据的传输。
由单个基站109支持的无线访问通信单元106一般是在基站109可 用的通信信道的数量和无线访问通信单元106所要求的通信信道(即， CPE中继线)的函数。例如，16个通信信道在基站109可用，每一个无 线访问通信单元106由4个CPE中继线602，每一个基站109支持4个 无线访问通信单元106，并在给定的时间上，每一个都工作在最大能力 上。然而，所期望的时，无线访问通信单元106在时间周期将工作在小 于最大能力上，根据阻塞要求和期望的用户负载，超过4个无线访问通 信单元106将被分配到单个基站109，无线访问通信单元106使用基站 109作为分享的资源。此外，基站109可与其它无线用户通信，如移动 手机或其它无线装置，并同时与一个或多个无线访问通信单元106通信。
通信信道最好根据要求被分配到无线访问通信单元106，在某些实 施例中，尽管他们是预先分配好的。空中通信信道动态分配的优点是可 以支持更多的用户。对于图26所示的协议，空中通信信道最好根据要 求从无线访问通信单元106到基站109分配。对于也与基站109通信的 移动用户(如果有)，空中通信信道的分配以相同的方式完成，即，按 照蜂窝通信协议，基站109是蜂窝网的部分。例如，空中通信信道可以 在专用控制信道的帮助下分配。对于分配或指派空中通信信道，可以使 用任何其它适合的装置。
当O接口560包含在无线访问通信单元106和基站109之间的直接 接口时，像图10详细描述的一样，几个其它的接口被包含在与PSTN125 交换信息中。到PSTN125的下一个接口是I接口561。I接口561是基 站109的内接口，其一般用于把无线电信息转换成为适合回程传输到网 络的格式，反之亦然。I接口561的详细描述参考图5讨论。
如图10所示，从无线访问通信单元106到PSTN125的下一个接口 是N接口562，其连接基站109到基站控制器112。像进一步描述的一 样，N接口562包括话务量和信令通信信道。在物理层上，N接口562 使用分数T1服务作为传输装置。每一个分数T1链路支持从64Kbit/s到 1.536Mbie/s的传输率。在T1连接上的每一个时隙支持四个16Kbit/s荷 载信道。
N接口562的话务量信道包括非集合的16个Kbit/s信道，用于为 一个无线电话务量信道(即，一个空中通信信道)传送数据(例如，语 音数据)。等于4个这样的话务量信道被多路传输进入一个64Kbit/s T1 时隙。为基站109提供单个信令信道，用于在64Kbit/s速率上传输信令 和OAM&P信息。信令话务量包括属于基站109和基站控制器112之间 的链路的控制信息，以及在无线访问通信单元106和MSC116之间中继 的信令话务量。
为管理信令和操作或N接口562上的管理信息，LAPD终端端点识 别符(TEL)被用于传输基站控制器112和基站109之间的信令和OAM&P 信息，以及本地管理终端(如果提供)和基站109之间的控制信息。TEL 最好被分配到基公共功能(见图7，下面描述)和在N接口562上发射 和接收信息的收发器。基公共功能TEL被永久地分配到N接口562的 T1时隙，并获得T1时隙数量。收发器TEL是半永久的，并从设置参数 建立。基公共功能和回程收发器内的不同功能实体使用服务访问点识别 符(SAPL)寻址。在一个特殊实施例中，单个回程收发器由基站109 支持，因此，在这个实施例中，只使用一个收发器。
图7详细显示了本发明优选实施例所用N接口的接口信令结构。如 图7所示，基站控制器(BSC)702通过715上的多个逻辑链路711连 接到基站(OBTS)703，从物理观点看，所有这些链路都被多路传输在 单个数字时隙信道(或DS0)上，并使用脉冲编码调制(PCM)发射。 图7所示的基站703包括两个收发器706、707(分别指定TEL1和 TEL2)，其分别由终端端点识别符TEL B和TEL C识别，基公共功能 (BCF)705由终端端点识别符TEL A识别。
逻辑链路711至715可以按照服务访问提供者识别符(SAPI)类型 分类。例如，在图7所示的实施例中，SAPI类型“62”显示OAM&P 信令，而SAPI类型“0”显示话务量信令。如图7所示的接口信令结构， 一个OAM&P SAPI逻辑链路712和一个话务量信令逻辑链路713逻辑 上是与一个收发器706有关，另一个OAM&P SAPI逻辑链路714和一 个话务量信令逻辑链路715逻辑上是与另一个收发器707有关。第三个 OAM&P逻辑链路711逻辑上是与基公共功能705有关。
用于话务量控制的信令信息在两个逻辑链路713和715上发射，每 一个连接到收发器706和707。用于基站703和基站控制器702之间交 互作用的由逻辑链路713和715传输的信令信息与回程、无线电资源管 理和移动管理有关。由信道713和715传输的信令信息也与端对端呼叫 控制及无线访问通信单元106和MSC116之间的移动管理信令有关，并 被压缩在传输符号内。此外，由基站703发送到基站控制器702的观察 计数器和操作测量并被压缩在传输符号中，可以通过逻辑链路713和715 传输。
有关管理功能(如OAM&P)在逻辑链路711、712、714上分别传 输到基公共功能705和收发器706和707。OAM&P信息由基站控制器 702提供了基站703的管理。
在一个优选实施例中，如图1所示，基站控制器112通过T接口连 接到自动译码单元115，但未明确显示在图10中。T接口通过传输各种 不同链路的T1连接把基站控制器112链接到自动译码单元115，包括荷 载话音信道链接和信令链接。T接口传输多个16Kbit/s荷载话音信道， 这些信道包含编码、加密的话音和FEC信息，以及，基站109和自动译 码单元115(即，加密/解密算法的端点)之间的带内信令信息。在一个 实施例中，等于4个这样的荷载话音信道被多路传输在一个DS0时隙中。 对于自动译码和比率适应功能，由自动译码单元115处理荷载话音信道， 其把荷载话音信到数据格式化为64Kbit/s脉冲编码调制(PCM)话音数 据，并中继到MSC116。
除了荷载数据，T接口也传输一个或多个信令链路。例如，通过基 站控制器112，使用标准LAPD数据链路，T接口传输信令链路，用于 自动译码单元115的OAM&P控制。T接口也在基站控制器112和 MSC116之间传输SS7信令链路，每一个使用一个T1 DS0时隙。这些 链路上的信令信息在基站控制器112和通过自动译码单元115的MSC116 之间透明地被中继。T接口也选择性地传输基站109和操作管理中心 (OMC)120之间的通信链路。
自动译码单元115(如果提供)通过标准接口如GSMA接口连接到 MSC116。自动译码单元115的功能可以与基站控制器112合并，然后， 通过标准接口如GSM A接口连接到MSC116。A接口描述在图1，也有 参考数码571表示在图7。例如，GSM A接口被详细描述在“移动交换 中心(MSC)到基站子系统(BSS)接口；层3说明书”GSM推荐08.08。 可以对标准GSM A接口做出某些修改，以支持优选实施例或论述在此 的实施例的特点和功能。例如，这样的修改包括使用T1线作为物理接 口以传输话务量和信令、在某些地理区域(如北美)使用μ律编码。
一般说来，A接口的信令链路逻辑地运行在基站控制器112和 MSC116之间，而荷载链路跨越在自动译码单元和MSC116之间。像所 提到的一样，自动译码单元处理从T接口接收的16Kbit/s荷载链路，并 向116产生16Kbit/s脉冲编码调制链路。A接口信令信道传输信令连接 控制部分(SCCP)逻辑信令链路。SCCP链路被保持在基站控制器112 和MSC116之间，用于每一个与PSTN125通信的无线访问通信单元106 的有效CPE中继线(或逻辑移动站)。传输在A接口的信令信息包括基 站控制器112和用于链路管理的MSC116之间的SS7信令、A接口无线 电资源管理信令、A接口移动管理信令、无线访问通信单元106和通过 基站控制器112中继的MSC1 16之间的呼叫控制信令、选择性地，基站 控制器112和OMC120之间的OAM&P信令。如所提到的一样，通过 自动译码单元(如果提供)的A接口信令在基站控制器112和MSC116 之间透明地中继信令信息。
如前所述，在本发明优选通信系统101中，使用GSM和非GSM信 令。在一个优选实施例中，GSM信令和信息被用在通信系统101中， 以至物理协议的交互工作在网络级上基本上是透明的。在这个实施例 中，使用了非GSM物理级，而与MSC116通信使用GSM信令格式打 包，以至无线系统的非GSM对网络是透明。使用在优选系统中的各种 接口的详细情况已经在上面描述过了，而在通信系统101中完成信令和 协议的详细情况将在下面详细描述。当参考显示在图1、7和10的特殊 接口描述信令和协议时，也使用其它接口设置利用信令和协议。
图8是优选通信系统101的一个特殊实施例的协议结构的示意图， 并进一步显示了无线访问通信单元106、基站109、基站控制器112、通 过O接口560的MSC116、N接口562和A接口571之间的优选的连接 关系。在图8所示的协议结构中，“CM”涉及连接管理，“MM”涉及移 动管理，“OTA”涉及空中协议，“LAPD”涉及用于D信道的链路访问 协议，“IWF”涉及交互工作工能，“Ph L”涉及物理级，“BSSMAP”涉 及基站子系统管理应用部分，“SCCP”涉及SS7信令连接控制部分， “MTP”设及信息转换部分(MTP级2和3)，“OAM”涉及操作、维 护和管理。“NTS-MM”涉及N-Notes移动管理，“NTS-RR”涉及N-Notes 无线电资源管理。
对大多数物理无线电功能，通信系统的优选实施例使用了IS-661移 动系统的协议结构。对于较高级的功能，通信系统的优选实施例使用了 GSM方式，下面将详细描述。
如图8所示的GSM-CM级，呼叫控制协议是GSM方向转换应用部 分(DTAP)呼叫控制实体。这个GSM DTAP呼叫控制实体(即，GSM-CM 级)支持各种特征，包括(1)在无线访问通信单元106和MSC116之 间建立、维护和释放话音呼出(即，发生于CPE105)；(2)在无线访问 通信单元106和MSC116之间建立、维护和释放紧急(即，911)话音 呼出；(3)在有效呼叫期间，在网络方向从CPE105发出DTMF音。因 为数字分析是在基站109完成的，所以，在无线访问通信单元106和基 站109之间提供了透明数字传输。此外，对DTAP协议信息，系统也最 好通过控制转换(CT-TRA)O-Notes提供透明能力。
如图8所示的GSM-CM级，GSM DTAP移动管理实体被用于端对 端(在无线访问通信单元106和MSC116之间)以运行各种移动管理程 序，包括认证和用户识别。其它移动管理程序在O接口560和N接口562 上被支持以作为利用O-Notes和N-Notes的部分，并被显示在图8中的 OTA-MM实体和NTS-MM实体。其它的移动管路程序包括位置更新或 网络级注册(普通和周期的)、IMS1分离或撤销登记、临时移动用户身 份(TMSI)再分配、移动管理连接建立。这些移动管理程序在基站109 和基站控制器112内经历了交互工作，并且基站控制器112通过A接口 571把他们转换成为对应GSM移动管理程序。此外，根据O-Notes移动 管理程序支持在无线访问通信单元106和基站109之间的基-级注册(普 通和周期的)。
GSM-CM和GSM-MM协议在无线访问通信单元106和MSC116之 间端对端运行，协议信息通过基站109和基站控制器112透明地被中继。 协议可以通过O接口560在传输O-Notes(CT-TRA)内被压缩，使用 基站109和基站控制器112之间的LAPD信令链路，通过N接口562传 输N-Notes信息，以及，使用SCCP信令链路，通过A接口571传输 BSSMAP信息。
如图8所示的GSM-CM级，空中移动管理程序与具有N-Notes移 动管理程序的基站109交互工作。NTS-MM程序在N接口562的的LAPD 信令链路上运行，并在基站控制器112内，与A接口571上的对应DTAP 移动管理(GSM-MM)程序交互工作。因此，GSM-MM协议在无线访 问通信单元106和MSC116之间部分端对端运行，以及，在基站控制器 112和MSC116之间部分端对端运行。
空中无线电资源管理功能由图8所示的OTA无线电资源(OTA-RR) 管理协议实体所提供。这样的无线电资源管理功能包括链路捕获、丢失 链解恢复、荷载信息计算、空中协议协商和时隙互换(在TDMA系统 中)数字传输和分析、分配和模式改变、连接释放(是否由网络或无线 访问通信单元106启动)、基辅助信息、环绕基表格信息。在O接口560， 作为O-Notes的部分，OTA-RR实体完成了无线电资源管理。O接口560 上的O-Notes协议包括链路级功能，以管理无线通信信道(即无线通信 链路)。这些链路级管理功能包括ARQ、周期冗余检查(CRC)、分段和 解分段、功率控制等。
图8中的NTS-RR实体显示，在N接口562的N-Notes协议内，要 求与基站控制器112和MSC116交互作用的无线电资源功能单元与具有 无线电资源功能的基站109交互工作。基站控制器112在A接口571依 次与具有BSSMAP级功能的无线电资源功能交互工作。无线电资源管 理程序如信道分配和信道释放等由MSC116通过BSSMAP程序启动， 并且，基站控制器112在N接口562将其转换成为NTS-RR协议程序。
在N接口562，用于无线电资源管理的NTS-RR协议程序包括计算、 分配和模式变换、链路释放。除了无线电资源功能外，NTS-RR实体的 功能包括在N接口562的回程链路上管理荷载信道的分配和解除分配。 在N接口562上，信令链路是基于LAPD协议。在A接口，BSSMAP 信息通过SCCP连接完成。使用SCCP和MTP级在基站控制器112和 MSC116之间提供加强的信令链路。
在A接口571上提供了各种BSSMAP程序用于支持无线访问通信 单元106的功能。例如，这些BSSMAP功能包括分配、阻塞、复位、 释放、密码模式控制、初始信息、
如果要求的话，因为无线访问通信单元106以固定的方式配置，所 以某些移动特征不需要支持。例如，不要求无线访问通信单元106在呼 叫移交中支持不同的基站、广播信道、不对称信道、下级信道、集合信 道、多模话务量、信令信息的计算、或空中D信道。同样，无线访问通 信单元106不需要支持呼入页、SMS呼叫调用或有关呼叫的辅助服务。 排除这些特征使得无线访问通信单元106容易实施，并简化了对基站子 系统和其它网络端部件要求的支持特征。
对普通呼叫的移动管理连接建立是由无线访问通信单元106的移动 管理实体(即，图8所示的GSM-MM实体)启动的。为这样做，根据 服务类型字段显示普通呼叫，移动管理实体把连接管理(CM)服务请 求信息发送MSC116。MSC116响应发送的CM服务接受信息，根据从 MSC116接收的CM服务接受信息，无线访问通信单元106继续普通呼 叫设置，在此和/或参考其它地方合并有关的应用详细描述。
对于普通呼叫，移动管理连接建立程序包括认证程序。对于认证， 这个程序根据DTAP移动管理信令，并在MSC116和无线访问通信单元 106之间端对端运行。
对于紧急(即，“911”)呼叫，根据CM服务类型字段显示紧急呼 叫，通过把CM服务请求信息发送到MSC116，无线访问通信单元106 的移动管理实体(即，图8所示的GSM-MM实体)启动移动管理连接 建立程序。作为响应，MSC116把CM服务接受信息发送到无线访问通 信单元106。根据从MSC116接收的CM服务接受信息，无线访问通信 单元106继续紧急呼叫设置。对于紧急呼叫，网络不需要调用认证程序。
如果服务请求被MSC116拒绝，或服务请求超时终止，无线访问通 信单元106向CPE105发出重新排序音，并终止呼叫建立程序。
尽管无线访问通信单元106在建立呼叫连接中使用移动管理连接建 立程序，CPE中继线基本上不构成系统的移动部件。通信系统101适应 在移动通信系统中使用的技术，通过无线访问通信单元106便利设置和 维护无线中继线108。在通信系统101中使用的包括无线访问通信单元 106的移动通信系统具有一个优点，其允许现存的移动通信系统下部结 构支持本发明的无线中继线，而不要求对PSTN125构建分离的基站子 系统或其它专用无线路径。
在完成移动管理连接建立程序之后，无线访问通信单元106与 MSC116交换DTAP信令，以设置呼出。普通和紧急呼叫设置程序之间 的主要差别是启动呼叫的方式。对于普通呼叫，无线访问通信单元106 把DTAP设置信息发送到具有被叫地址字段空闲的基站109。在通过基 站控制器112把设置信息中继到MSC116之前，基站109填充设置信息 的被叫地址字段，该设置信息具有作为数字分析程序部分的早先存储的 数字。对于紧急呼叫，无线访问通信单元106把DTAP紧急设置信息发 送到MSC116。DTAP紧急设置信息通过基站109和基站控制器112透 明地被中继。MSC116返回DTAP呼叫继续信息，以显示呼叫请求的接 收。
如果无线访问通信单元106从显示PSTN交互工作的MSC116接收 了DTAP前进信息，无线访问通信单元106连接CPE中继线和无线通信 链路之间的语音路径(即，空中时隙，如果无线通信信道是TDMA时 隙)。然后，无线访问通信单元106期望呼叫进行音(忙音/回铃)从网 络(即，PSTN125)带内到达。对于呼叫进行，无线访问通信单元106 在CPE中继线上把从MSC116接收的呼叫进行信号转换成为适当的音 调或信号。
如果无线访问通信单元106从MSC116接收到DTAP警报信息，无 线访问通信单元106向MSC116产生一个回铃音。在某些情况下音调被 除去，包括(1)从MSC116接收到DTAP连接信息，显示被叫用户已 经回答该呼叫；(2)根据DTAP断开或释放完全信息，从网络端清除呼 叫；(3)通过链路级(空中)释放而释放呼叫；(4)定时器终止出现在 无线访问通信单元106；(5)无线访问通信单元106从CPE105检测挂 机显示。
如果无线访问通信单元106接收带DTAP断开或释放完全信息，显 示被叫方是忙音，无线访问通信单元106采取的动作取决于是否存在 PSTN交互工作。如果无线访问通信单元106已经接收到没有PSTN的 交互工作，则无线访问通信单元106向CPE105发送一个忙音，并启动 忙音定时器。如果无线访问通信单元106从CPE105检测到挂机显示， 或根据忙音定时器定时的忙音断开时间周期，由无线访问通信单元106 除去忙音。另一方面，如果存在PSTN交互工作，当接收的显示表明被 叫方是忙音，CPE105通过荷载路径发出忙音，并通过无线访问通信单 元106中继到CPE105。
如果无线访问通信单元106从网络接收DTAP连接信息，该信息表 明已经获得连接，如果以前没有连接的话，则无线访问通信单元106连 接荷载路径，并把DTAP连接确认信息返回到PSTN125。
如果在呼叫建立期间存在异常情况，无线访问通信单元106中断呼 叫建立程序。对于接地启动CPE中线，它也把断开显示发送到CPE105。
最好也支持呼叫清除，并在CPE105或MSC116启动。CPE105通 过向无线访问通信单元106发出断开信号启动呼叫清除。如果CPE105 是主叫方，无线访问通信单元106开始计时呼叫清除保护断开时间周期 (即，600毫秒)，在计时终止，它释放CPE中继线，并使用DTAP信 令清除呼叫，释放任何无线电资源。
通过把呼叫清除信息从网络传输到无线访问通信单元106，在网络 端启动呼叫清除。无线访问通信单元106的响应取决于是否CPE中继线 包括接地启动中继线或环路启动中继线。如果CPE中继线是接地启动中 继线，那么，当无线访问通信单元106从PSTN125接收呼叫清除时， 无线访问通信单元106开始计时呼叫清除保护断开时间周期(即，600 毫秒)，在计时终止，它向CPE105发送一个断开显示，并启动一个永久 信号定时器，其目的在下面讨论。无线访问通信单元106等候来自CPE105 的断开信号，并在接受断开信号之后，停止永久定时器，释放CPE中继 线。同时，完成了网络的呼叫清除和释放呼叫的无线电资源。
另一方面，如果CPE中继线包括环路启动中继线，那么，当无线访 问通信单元106从PSTN125接收呼叫清除信息时，无线访问通信单元 106启动永久信号定时器。无线访问通信单元106等候来自CPE105的 断开信号，并在接受断开信号之后，停止永久定时器和释放CPE中继线。 同时，完成了网络的呼叫清除和释放呼叫的无线电资源。
在启动网络呼叫清除之后，如果用户通过CPE105进行的呼叫仍然 处在摘机状态，永久信号(延时摘机)状态将出现在CPE中继线。无线 访问通信单元106使用永久信号定时其处理这种情况。如果永久信号定 时器终止，而没有断开从CPE105接收的信号，无线访问通信单元106 向CPE105发出重新排序音。在发出重新排序音的预定时间(例如，60 秒)之后，如果无线访问通信单元106仍然没有从CPE105检测到断开 信号，无线访问通信单元106除去重新排序音，并保持中继线忙音状态， 直到从CPE105接收到断开信号。
呼叫进行音可以简述如下。当在空闲CPE中继线上检测到摘机转变 时，从无线访问通信单元106向CPE105发出拨号音。当无线访问通信 单元106接收到DTAP断开或释放完全信息时，发出忙音(只在非PSTN 交互工作的情况下)，显示被叫用户是忙音。当接收到DTAP警报信息 时，发出回铃音(只在非PSTN交互工作的情况下)。如上所述，在无 线访问通信单元106检测到无线访问拥挤情况期间，或根据永久信号定 时器的终止，发出重新排序音。
无线访问通信单元106在有效呼叫期间支持DTMF音的传输。在“向 前“方向，无线访问通信单元106检测由CPE105产生的DTMF音，并 向MSC116把这些音转换成为DTAP信令。根据接收的DTAP DTMF信 令信息，MSC116向PSTN125重新产生DTMF音。在“相反”方向， 在有效呼叫期间，当前GSM协议一般不以这种方式支持DTMF音信令。
无线访问通信单元106最好支持两种类型的注册：网络级和基级。 对于网络级和基级注册，无线访问通信单元106执行了两种不同变化的 注册，在此称为“普通”注册和“周期”注册。因此，在本发明的一个 实施例中，支持了4种类型的注册。
由无线访问通信单元106支持的两种类型的网络级注册包括普通网 络级注册和网络周期注册。因为连接到无线访问通信单元106的每一个 CPE中继线被网络视为单个用户，注册程序基本上是由代表单个CPE 中继线的无线访问通信单元106完成。每一个CPE中继线按照它的唯一 识别符(即，它的IMSI)分别被注册。如果特殊的CPE中继线注册失 败，无线访问通信单元106标志CPE中继线(或IMSI)具有失败的注 册。
当无线访问通信单元106被加电时，完成了普通网络级注册，或当 无线访问通信单元106改变位置区域时，--即，它开始与基站109通信， 该基站109属于它以前已经注册的不同位置区域。注册程序包括在A接 口571上的普通位置更新程序。
图28显示了普通网络级注册的呼叫流程图。如图28所示，根据加 电，无线访问通信单元106建立了无线通信信道(即，在TDMA系统 中的空中时隙，像前面图25所论述的一样)。在获得无线通信信道之后， 无线访问通信单元106把服务请求发送到基站109，并指定被请求的逻 辑链路，用于传输有关无线访问通信单元106的操作和保持数据。服务 请求可以采取控制话务量服务请求(CT-SRQ)信息的形式。基站109 用控制话务量确认信息响应。然后，无线访问通信单元106向基站109 发射一个或多个控制话务量传输信息，包括有关CPE中继线的用户识别 符(即，IMSI)信息和无线访问通信单元106的设备识别符。作为响应， 基站109把IMEI和IMSI之间的映射输入到设备/用户表(在此也称为 IMEI表)。然后，基站109格式化“警报”信息，并把警报发送到具有 识别无线访问通信单元106的信息和已经注册了无线访问通信单元106 信息的OSS122。如图28所示，在发送注册信息之后，通过把控制话务 量释放(CT-REL)信息发射到基站109，无线访问通信单元106释放了 逻辑链路。
除了普通网络级注册之外，无线访问通信单元106也执行周期的网 络级注册。为完成此任务，在启动注册之后，无线访问通信单元106周 期地重新注册每一个IMSI(即，每一个CPE中继线)，根据所选择的周 期，注册之间的时间期间少于规定时间。例如，规定时间可以少于在MSC 116的访问用户位置寄存器(VLR)的纪录驻留时间。规定时间可以选 择的足够长，只要无线网络能够承受即可。周期的网络级注册在A接口 571上转换为周期的位置更新程序。周期在GSM网络下部结构是可设 置的。
无线访问通信单元106最号也支持两种类型的基-级注册：普通注册 和基-周期注册。对于基-级注册，每一个CPE中继线按照它的唯一识别 符(即，IMSI)分别注册。
当无线访问通信单元106开始于不同的基站109通信，但它们属于 相同的位置区域，并以前已经注册过，完成了普通基-级注册。普通基- 级注册允许无线访问通信单元106接收新的环绕基表，而没有必须改变 位置区域。基-级注册程序在A接口571上转换为普通位置更新程序。
通过基站109周期地注册每一个IMSI(即，每一个CPE中继线)， 无线访问通信单元106也执行周期的基-级注册。重新注册的周期由基站 19控制。周期通过OAM&P设置，并可以选择，例如，重新注册周期 是16秒。
基-周期的注册周期可以作为一个装置监控无线访问通信单元106的 “健康”。在这方面，基-周期的注册可以作为基站109的“心脏搏动” 以便了解无线访问通信单元106仍然与它通信。
当无线访问通信单元106被断电时，代表连接到无线访问通信单元 106的每一个CPE中继线的系统完成了撤销注册。当断电时，在实际功 率下降之前，无线访问通信单元106启动关机程序，该程序包括对每一 个CPE中继线的撤销注册。
如果在无线访问通信单元106检测到故障，则向操作员发送警报信 息报告故障。根据故障的检测，无线访问通信单元106使用控制话务量 传输(CT-TRA)信息向基站109发送故障通知(即，警报信息)。然后， 使用作为故障实体的基站客体，基站109向基站控制器112发送故障报 告。
图29是警报报告的呼叫流程图。如图29所示，
首先获得无线通信信道(即，在TDMA系统中的时隙，像前面图25 所论述的一样)，如果这个信道在以前没有建立。然后，无线访问通信 单元106把服务请求发送到基站109，并从有关无线访问通信单元106 的操作和维护类型数据指定所需要的逻辑链路。服务请求可以采取控制 话务量服务请求(CT-SRQ)信息的形式。在从基站109接收控制话务 量确认信息之后，无线访问通信单元106自由的向基站109发送警报信 息。如果需要，警报信息可以被转换为多于一个物理信息。在发射警报 信息之后，通过发送控制话务量释放(CT-REL)信息，无线访问通信 单元106释放了逻辑链路。然后，基站109把警报信息打包成为基站警 报信息格式，并把它发送到操作管理中心(OMC)120和/或OSS122。
由无线访问通信单元106向基站109发送的格式化警报信息包括多 字段，多字段包括识别符字段、故障类型字段、状态字段、故障原因字 段、长号码字段。识别符字段包含识别无线访问通信单元106的信息， 例如，国际移动设备身份(IMEI)号码。故障类型字段包含显示已经发 生的故障类型的信息一即，通信故障、服务质量故障、处理故障、设备 故障。状态字段显示无线访问通信单元106是否运行或降低。故障原因 字段显示故障的原因，例如，无线电单元故障、线卡故障、未知故障。 登录号码被用来纪录警报。无线访问通信单元106保持触发的警报的登 录，每一个警报有一个对应的登录号码。登录的警报信息可用来以后的 调试。
如果故障涉及到无线访问通信单元106的资源(即，硬件和软件)， 那么，警报报告最好识别故障源，如果它能够被识别的话。故障表保存 在无线访问通信单元106的控制部分，以便保持警报的纪录有效。只要 警报被报告，在故障表内就有故障的输入。故障表帮助防止相同警报被 报告两次。故障表可以在加电或复位时清除。
使用基站警报信息格式，基站109把无线访问通信单元106启动的 警报中继到基站控制器112。基站警报信息格式包括多字段，例如，故 障类型字段、故障严重字段、故障原因字段、附加信息字段。故障类型 字段包含显示故障类型的信息(即，设备故障)，故障严重字段显示了 故障严重性(即，“警告”)，故障原因子断显示了字段的源(即，无线 访问通信单元106)，附加信息字段一般包含关于故障的详细内容，并在 来自无线访问通信单元106的警报的特殊情况下，包含从无线访问通信 单元106接收的警报信息的复制。
按照图1所示的本发明优选实施例，无线访问通信单元106通过基 于GSM字段提供了建立、保持和放弃普通话音呼叫的能力，GSM段提 供了到PSTN125的长途功能的连接。通过支持CPE接口上的标准信令 功能，无线访问通信单元106和其它系统部件对CPE125提供了有线透 明度，包括中继线管理信令、地址信令、和向CPE125提供呼叫进行音。
在加电之后，作为初始化程序的部分，并最好周期性地初始化，无 线访问通信单元106向附近的基站109注册，也向PSTN125注册。在 这个上下文中，注册一般可描述为步骤，通过该步骤，连接到无线访问 通信单元106的用户把它自己视为网络。因为每一个连接到无线访问通 信单元106的CPE中继线有网络视为单独的用户，注册程序基本上是代 表单独的中继线完成的，以及，对多个CPE中继线需要重复。
图12是网络级注册程序的呼叫流程图。如图12所示程序的第一步， 对于附近基站109，无线访问通信单元106获得无线通信信道(即，在 TDMA或TDD系统中的时隙或在TDD系统中的频率信道，或其它确定 的信道)。按照无线系统利用的特殊协议获得了无线通信信道。然后， 按照系统利用的特殊注册协议，无线访问通信单元106执行网络级注册 程序。例如，注册协议包括在A接口571上的位置更新程序。无线访问 通信单元106在规则间隔上执行网络-级注册，并周期性地由网络下部结 构控制。如果它开始通过基站109通信，该基站109是在该基站的不同 位置区域，并以前已进行了通信，无线访问通信单元106也执行网络-级 注册。如图12所示，注册之后，无线通信信道被放弃，MSC116启动资 源释放程序。
除了网络级注册之外，在基站109周期控制下，无线访问通信单元 106在规则间隔也向基站109执行周期的注册。对于每一次注册尝试， 除非呼叫在行进中，否则，无线访问通信单元106获得了无线通信信道、 注册，然后，放弃无线通信信道。如果呼叫在行进中，无线访问通信单 元106不需要获得新的信道，但如果在特殊无线协议下是可能的，无线 访问通信单元106通过现存的通信信道发送注册信息。除了周期的基-级 注册外，无线访问通信单元106也向继站109执行启动注册，当它开始 与不同的基站通信，但这些基站是在相同的位置区域，并以前已经与其 通信过。
当无线访问通信单元106被断电时，代表每一个连接到无线访问通 信单元106的CPE中的系执行撤销注册。图13是网络级撤销注册程 序的呼叫流程图。如图13所示程序的第一步，对于附近基站109，无线 访问通信单元106获得无线通信信道(即，TDMA时隙)。按照无线系 统利用的特殊RF协议获得了无线通信信道。然后按照无线系统利用的 特殊协议，无线访问通信单元106执行网络级注册程序。例如，IMSI分 离程序。如图13所示，在撤销注册之后，无线通信信道被放弃，MSC16 启动资源释放程序。
通过无线访问通信单元106注册之后，呼出可以通过CPE105、无 线访问通信单元106和基站子系统向PSTN 125发出。图14到19显示 了拨号音、数字传输、数字分析和在各种类型的CPE实施例下的呼出呼 叫设置的呼叫流程图，包括具有不同级的路由智能的PBX和KTS。例 如，图14是对于CPE105具体作为“哑”PBX，用于拨号音、数字传输 和数字分析的呼叫流程图，即，根据拨号的分析，PBX没有路由呼叫的 能力。如图14所示，用户102(即，图1所示的电话站)摘机，向CPE105 (即，PBX)发送一个摘机激励。根据检测的摘机信号，PBX105向用 户102发出拨号音。然后，用户102拨访问代码(即，预定的数，如“8”)， 访问由无线访问通信单元106提供的无线中继线。根据检测的访问代码 数，PBX105消除拨号音，并占用连接到无线访问通信单元106的中继 线。根据检测中继线的占用，无线访问通信单元106向用户发出第二个 拨号音。第二个拨号音通过PBX105发送到用户102。同时应用第二个 拨号音，无线访问通信单元106开始空中通信信道的捕获。例如，在TDMA 或TDD系统中，程序的这一步一般需要占用空中时隙。
根据检测的拨号音，用户102开始拨被叫方的号码。在消除第二个 拨号音之后，无线访问通信单元106检测第一个数字。如果这时没有完 成空中通信信道的捕获，无线访问通信单元106把接收的数字存储在暂 时缓冲器中。
如图14所示，在成功捕获空中通信信道之后，无线访问通信单元106 向基站109发送控制话务量服务请求(CT-SRQ)信息，请求基站109 中的数字分析应用的服务。基站109开始数字分析应用，并把控制话务 量确认(CT-ACK)信息返回到无线访问通信单元106。然后，无线访 问通信单元106把从用户102接收的数字一对一的发射到基站109。每 一个数字作为控制话务量传输(CT-TRA)信息发送。每一个数字的值 可由字段显示，例如，在CT-TRA信息中是4位。基站109存储每一个 接收的数字。在基站109接收到所有地址数字之后，基站109检测到拨 号序列完成(按照它的数字分析)，根据信息内容显示拨号完成了，基 站109把控制话务量传输(CT-TRA)信息返回到中央呼叫处理单元106。 然后，无线访问通信单元106能够继续发射呼叫。
图15类似图14，但对于CPE105具体作为“哑”KTS，用于显示 拨号音、数字传输和数字分析，即，按照拨号数的分析，密钥类型系统 没有路由呼叫的能力。如图15所示，用户首先选择到无线访问通信单 元106的呼出线。然后，用户102摘机，向CPE105(即，KTS)发送 一个摘机激励。根据检测的摘机信号，CPE105占用连接到无线访问通 信单元106的中继线。无线访问通信单元106检测中继线的占用，并向 用户102发出拨号音。同时应用拨号音，无线访问通信单元106继续捕 获空中通信信道。在TDMA或TDD系统中，这一步一般需要占用空中 时隙。
当用户102检测到拨号音时，用户102开始拨被叫方的号码。在检 测到第一个数字之后，无线访问通信单元106消除拨号音。如果这时没 有完成空中通信信道的捕获，无线访问通信单元106把接收的数字存储 在暂时缓冲器中。
如图15所示，当成功捕获空中通信信道时，无线访问通信单元106 向基站109发送控制话务量服务请求(CT-SRQ)信息，请求基站109 中的数字分析应用的服务。基站109开始数字分析应用，并把控制话务 量确认(CT-ACK)信息返回到无线访问通信单元106。然后，无线访 问通信单元106把从用户102接收的数字一对一的发射到基站109。如 图14所示的一样，每一个数字作为控制话务量传输(CT-TRA)信息发 送。基站109存储每一个接收的数字。在基站109接收到所有地址数字 之后，基站109检测到拨号序列完成(按照它的数字分析)，根据信息 内容显示拨号完成了，基站109把控制话务量传输(CT-TRA)信息返 回到中央呼叫处理单元106。然后，无线访问通信单元106能够继续发 射呼叫。
图16类似于图14和15，显示了拨号音、数字传输和数字分析，但 对于CPE具体作为PBX系统，按照拨号数的分析，其具有足够的内置 智能路由呼叫。如图16所示，用户102首先摘机，向CPE105(即，PBX) 发送一个摘机激励。根据检测的摘机信号，PBX105向用户102发出拨 号音。然后，用户102拨访问代码(即，预定的数，如“8”或“9”)， 访问外线。根据检测的访问代码数，PBX105消除拨号音，并开始数字 分析。根据检测，拨号数是访问代码的预定数，CPE105向用户102发 出第二个拨号音。然后，用户102开始拨被叫方的号码。根据从用户102 检测的第一个数，CPE105消除拨号音并开始数字分析。在所有的数字 已经由CPE105接收到之后，CPE105从数字分析确定完整的电话号码 已经拨完。CPE105也从数字分析确定呼叫是否是长途电话(即，跟随 访问代码发出的呼叫的第一个数是“1”)，如果呼叫是长途，则占用连 接到无线访问通信单元106的中继线。如果呼叫不是长途，则CPE105 直接到PSTN125路由呼叫。
根据检测到的CPE中继线的占用，无线访问通信单元106向用户102 发出第二个拨号音。这个第二个拨号音在用户端由CPE105抑制，即， 它没有被传递到用户102。同时应用第二个拨号音，无线访问通信单元 106继续获得空中通信信道。例如，在TAMA和TDD系统中，这一步 一般需要占用空中时隙。当CPE105检测到第二个拨号音时，CPE105 开始向无线访问通信单元106输出以前从用户102接收的作为DTMF音 的数字。根据检测到的第一个数字(即，DTMF音)，无线访问通信单 元106消除第二个拨号音。如果这时没有完成空中通信信道的捕获，则 无线访问通信单元106把该数字存储在暂时缓冲器中，直到获得无线通 信信道。
在成功捕获空中通信信道之后，无线访问通信单元106向基站109 发送控制话务量服务请求(CT-SRQ)信息，请求基站109中的数字分 析应用的服务。基站109开始数字分析应用，并把控制话务量确认 (CT-ACK)信息返回到无线访问通信单元106。然后，无线访问通信 单元106把从用户102接收的数字一对一的发射到基站109。每一个数 字作为控制话务量传输(CT-TRA)信息发送。基站109存储每一个接 收的数字。在基站109接收到所有地址数字之后，基站109检测到拨号 序列完成，根据信息内容显示拨号完成了，基站109把控制话务量传输 (CT-TRA)信息返回到中央呼叫处理单元106。然后，无线访问通信单 元106能够继续发射呼叫。
图17类似于图14、15和16，显示了拨号音、数字传输和数字分析， 但对于CPE具体作为密钥类型系统(KTS)，按照拨号数的分析，其具 有足够的内置智能路由呼叫。如图17所示，用户102首先摘机，向CPE105 (即，KTS)发送一个摘机激励。根据检测的摘机信号，CPE105向用 户102发出拨号音。然后，用户102开始拨被叫方的号码。根据从用户 102检测的第一个数，PBX105消除拨号音，并开始数字分析。
在所有的数字已经由CPE105接收到之后，CPE105从数字分析确 定完整的电话号码已经拨完。CPE105也从数字分析确定呼叫是否是长 途电话(即，所拨的第一个数是“1”)，如果呼叫是长途，则占用连接 到无线访问通信单元106的中继线。如果呼叫不是长途，则CPE105直 接到PSTN125路由呼叫。
当中继线被占用时，无线访问通信单元106向CPE105发出第二个 拨号音。这个第二个拨号音在用户端由CPE105抑制，即，它没有被传 递到用户102。同时应用第二个拨号音，无线访问通信单元106继续捕 获空中通信信道。在TAMA和TDD系统中，这一步一般需要占用空中 时隙。当CPE105检测到第二个拨号音时，CPE105开始向无线访问通 信单元106输出以前从用户102接收的数字。根据检测到的第一个数字， 无线访问通信单元106消除第二个拨号音。如果这时没有完成空中通信 信道的捕获，则无线访问通信单元106把该数字存储在暂时缓冲器中。
在成功捕获空中通信信道之后，无线访问通信单元106向基站109 发送控制话务量服务请求(CT-SRQ)信息，请求基站109中的数字分 析应用的服务。基站109开始数字分析应用，并把控制话务量确认 (CT-ACK)信息返回到无线访问通信单元106。然后，无线访问通信 单元106把从用户102接收的数字一对一的发射到基站109。每一个数 字作为控制话务量传输(CT-TRA)信息发送。基站109存储每一个接 收的数字。在基站109接收到所有地址数字之后，基站109检测到拨号 序列完成，根据信息内容显示拨号完成了，基站109把控制话务量传输 (CT-TRA)信息返回到中央呼叫处理单元106。然后，无线访问通信单 元106能够继续发射呼叫。
如果无线访问通信单元106发出拨号音(或第二个拨号音)并没有 在预置时间内从CPE105接收到数字，则出现了拨号时间断开情况。在 这种情况下，无线访问通信单元106释放它已经占用的任何空中通信信 道，并向用户发出永久处理(即，如果需要，执行撤销注册程序，并使 得MSC116释放为呼叫分配的资源)。
图18和19是在两种情况中，成功呼叫设置程序的呼叫流程图。图 18是在MSC116非PSTN交互工作的成功的CPE-发端普通(即，非紧 急)呼叫设置序列的呼叫流程图。如图18所示，提供的拨号音、数子 传输和数字分析是按照图14到17所显示的呼叫流程图中的任何情况完 成的。在每一个例子中，呼叫流程终止于从基站109到无线访问通信单 元106显示的拨号结束。根据从基站109接收的显示的拨号结束，无线 访问通信单元106为普通呼叫启动移动管理连解建立程序。这个程序为 该呼叫导致通过A接口571(假定GSM系统)建立了SCCP链路，并 进一步导致为处理该呼叫设置与MSC116的移动管理连接。如果要求， 这个程序的部分为该呼叫需要认证和密码方式设置程序。
如图18所示，在完成移动管理连接程序之后，无线访问通信单元106 向基站109发送直接转移应用部分(DTAP)设置信息。DTAP设置信息 包括空被叫方地址字段，并被集中到MSC116上。基站109截取DTAP 设置信息，并在数字分析步骤期间，用以前从无线访问通信单元106接 收的数字填充被叫地址字段。然后，基站109通过基站控制器112把DTAP 设置信息传送到MSC116。如图18所示，通过把DTAP呼叫继续信息发 送到无线访问通信单元106，MSC116确认收到了DTAP设置信息。
然后，从A接口571开始，并前进到O接口560，在无线固定访问 系统上的每一个接口执行了荷载资源分配程序。荷载资源分配程序导致 荷载信道被分配在A接口71、N接口562、和O接口60，并通过基站 控制器112设置了切换连接。
在完成了荷载资源分配程序之后，MSC116向无线访问通信单元106 发送DTAP警报信息。无线访问通信单元106通过CPE105(即，PBX 或KTS，或其它类似系统)的带内路径向用户102提供回铃音。当被叫 方应答呼叫时，MSC116向无线访问通信单元106发送DTAP连接信息。 在这点上，无线访问通信单元106附加它的语音路径，并移动回铃音到 用户102。无线访问通信单元106响应具有DTAP连接确认信息的 MSC116，然后，呼叫处在交谈状态。
像图18一样，图19是在MSC116具有PSTN交互工作的成功的CPE- 发端普通呼叫设置序列的呼叫流程图。如图19所示，提供的拨号音、 数子传输和数字分析是按照图14到17所显示的呼叫流程图中的任何情 况完成的。根据从基站109接收的显示的拨号结束，无线访问通信单元 106为普通呼叫启动移动管理连解建立程序。类似于图18的呼叫流程， 这个程序为该呼叫导致通过A接口571(假定GSM系统)建立了SCCP 链路，并进一步导致为处理该呼叫设置与MSC116的移动管理连接。如 果要求，这个程序的部分为该呼叫需要认证和密码方式设置程序。
在完成移动管理连接程序之后，无线访问通信单元106向基站109 发送DTAP设置信息。DTAP设置信息包括空被叫方地址字段，并被集 中到MSC116上。基站109截取DTAP设置信息，并在数字分析步骤期 间，用以前从无线访问通信单元106接收的数字填充被叫地址字段。然 后，基站109通过基站控制器112把DTAP设置信息传送到MSC116。 如图18所示，通过把DTAP呼叫继续信息发送到无线访问通信单元106， MSC116确认收到了DTAP设置信息。
然后，从A接口571开始，并前进到O接口560，在无线固定访问 系统上的每一个接口执行了荷载资源分配程序，类似于图18的呼叫流 程。荷载资源分配程序导致荷载信道被分配在A接口71、N接口562、 和O接口60，并通过基站控制器112设置了切换连接。
在完成了荷载资源分配程序之后，MSC116向无线访问通信单元106 发送DTAP前进信息，显示了与PSTN125的交互工作。在这点上，无 线访问通信单元106附加它的语音路径。网络通过连接语音路径读出回 铃音，并通过无线访问通信单元106和CPE105(即，KTS或PBX，或 其它类似系统)把回铃音中继到用户102。当被叫方应答呼叫时，网络 移动回铃音。MSC116发送DTAP连接信息到无线访问通信单元106。 无线访问通信单元106响应DTAP连接确认信息，然后，呼叫移到交谈 状态。
在图18或图19的呼叫情况内，如果被叫方是忙音，呼叫一般将被 拒绝。在非PSTN交互工作的情况下，忙音从无线访问通信单元106被 发送到用户102，以响应来自MSC106的DTAP断开信息，并启动DTAP 释放程序。当从用户102检测到挂机信号时，无线访问通信单元106启 动呼叫资源释放程序。在PSTN交互工作的情况下，忙音从PSTN125 发送。当CPE105从用户102检测到挂机信号时，它向无线访问通信单 元106发送断开信息，然后，启动由呼叫资源释放程序跟随的DTAP释 放程序。
在长途网接口上的ISDN交互工作的情况下，根据从MSC116接收 的DTAP信令，无线访问通信单元106向CPE105产生适当的呼叫进行 音。例如，这样的呼叫进行音包括忙音和回铃音。在PSTN交互工作的 情况下，这些呼叫进行音由PSTN125产生，并从带内传送到到无线访 问通信单元106，并由无线访问通信单元106把它们中继到CPE105。拨 号音总是由无线访问通信单元106产生。同样，在拥挤情况或永久处理 的部分期间，重新排序音由无线访问通信单元106产生。
图20到图22显示了各种呼叫情况的呼叫流程图。图20是在有效 呼叫期间，呼叫等候情况的呼叫流程图。如图20所示，第一个用户在 有效呼叫内占据网络线。第二个用户要求向第一个用户发出呼叫，并引 起摘即信号的产生。CPE105(即，KTS、PBX或类似类型系统)检测 摘机信号，并响应拨号音。第二个用户拨第一个用户的电话号码，因为 该呼叫不是长途电话(而是站对站)所以由CPE105本身处理而不是将 其发送到无线访问通信单元106。根据从第二个用户检测的第一个数字， CPE105消除拨号音。
在拨叫号码之后，CPE105试图向第一个用户发送该呼叫。知道第 一个用户早已经占线了，CPE105向第一个用户发出呼叫等候音，向第 一个用户显示另一个呼叫者正试图接触。CPE105也向第二个用户发出 回铃音，显示第一个用户已经被呼叫了。
如果第一个用户用拍叉响应呼叫等候音，CPE105检测拍叉信号， 并把启动交谈放置在保持上。然后，CPE105连接第一个用户和第二个 用户交谈。如图20所示，然后，通过使用拍叉信号，第一个用户可以 切换两者之间的交谈。
图21是三路呼叫设置情况的呼叫流程图。在图21所示的呼叫流程 的开始，假定第一个用户在有效呼叫中早已经占据网络线。然后，第一 个用户决定向第二个用户发出站对站呼叫。为这样做，第一个用户向 CPE105发送拍叉信号。通过提供重复呼叫拨号音，CPE105响应第一个 用户，并把原来的交谈放在保持。然后，第一个用户拨第二个用户的分 机号。当CPE105检测到所拨分机号的第一个数字时，它中止了重复呼 叫拨号音。
在分机拨号完成后，CPE105试图向第二用户传送该呼叫。在相同 时间，CPE105向第一个用户传送回铃音。当CPE105从第二个用户接 收到摘机信号时，它终止到第一个用户的回铃音。然后，第一用户和第 二用户能够在有效呼叫中交谈。根据从第一用户检测拍叉信号，CPE105 连接两个呼叫，以便完成三路呼叫。
在图20和21的每一个呼叫流程情况中，呼叫特点是以透明方式提 供到终端用户。同样，在PSTN125上执行的呼叫也是以透明的方式进 行的。
图22显示了在有效呼叫期间，从CPE105到PSTN125的DTMF信 令程序。根据从CPE105检测的DTMF音，该音超过了预定的最小DTMF 断开时间周期(例如，20毫秒)无线访问通信单元106向MSC116发送 DTAP Start DTMF信息。DTAP Start DTMF信息显示数字被发送。当 MSC116接收这个信息时，它向网络重新产生DTMF音，并把DTAP Start DTMF确认信息返回到无线访问通信单元106。
当无线访问通信单元106检测DTAP Start DTMF确认信息时，它向 MSC116发送DTAP Stop DTMF信息。根据接收的DTAP Stop DTMF信 息，MSC116停止向网络发送DTMF音。MSC116把DTAP Stop DTMF 确认信息返回到无线访问通信单元106。对于每一个由CPE105发送的 DTMF音，重复该程序。
DTAP Start DTMF信息和DTAP Stop DTMF信息都由现存的GSM 协议支持。在有效呼叫期间，无线访问通信单元106使用DTAP Start DTMF信息和DTAP Stop DTMF信息，并以透明的方式，把有关DTMF 音的信息转移到基站109和基站控制器112。因此，DTMF音通过无线 通信信道被相关，并在被中继到网络之前，在MSC116重新产生。普通 和紧急呼叫可由图1的优选通信系统101处理。紧急呼叫(即，“911” 呼叫)最好由CPE105直接到PSTN125路由。这可以以其它呼叫被路由 的相同方是完成。例如，用户可以为紧急呼叫(在PBX的情况)拨PSTN 访问代码，或可以从桌式电话机选择PSTN中继线(在KTS情况)。通 过分析接收的数字，可以设置CPE105到PSTN 125路由紧急呼叫。然 而，可能是所要求的，如果无线访问通信单元106接收到启动紧急呼叫 的触发时，提供无线访问通信单元106具有建立、保持和放弃紧急呼叫 的能力。无线访问通信单元106使用基于GSM段执行这些紧急呼叫。
图23和24是在本发明的两个特殊实施例，用于无线资源的频谱分 配的频率分布图。图23显示了在空中可用的5MHz频率带宽的可能的 频谱分配。如图23所示，5MHz带宽被分成为具有中心频率间隔1.6MHz 的三个子带宽，并从每一个圆周中心频率到5MHz带宽的外边有0.9MHz 的间隔。图24显示了在空中可用的6.6MHz频带宽度的可能的频谱分配。 如图4所示，6.6MHz带宽被分成为具有中心频率间隔1.6MHz的四个子 带宽，并从每一个圆周中心频率到6.6MHz带宽的外边有0.9MHz的间 隔。在根据图23或24的实施例中，无线发射机(在基站109或无线访 问通信单元106)发射信号，最好发射直接序列扩频信号，并具有大约 1.6MHz的最大带宽。在图23和24中的特殊频谱分配只是说明性的， 并对优选的扩频无线通信路径图示了可能的频谱分配；然而，任何频谱 分配可以用作为基站109和无线访问通信单元106之间使用的特殊无线 连接的目的。
按照本发明的各个方面，上文已经论述了一个或多个实施例，这些 实施例的许多变形可以合并相同或类似的操作原理获得。例如，对本领 域技术人员显而易见的是CPE105和无线访问通信单元106的功能可以 组合成为单个单元。同样，一个或多个电话站102可以旁路CPE105直 接连接到无线访问通信单元106。此外，CPE105不需要用电话线连接到 电话站102，而可以无线连接到电话站102(即，无线PBX)。
按照本发明某些方面的局域通信系统可以比较容易地配置在远程和/ 或偏远地区，与要求从PBX或KTS到网络的陆线连接的系统相反。由 于附加了把无线访问通信单元106连接到PBX或KTS，所以远程配置 局域通信系统可以用相对小的配置能力得到无线网络的好处(包括长话 访问)。
在此论述了本发明的优选实施例，许多变形仍然可能在本发明的概 念和范围中。在阅读说明书和附图之后，这些变形对本领域技术人员是 很清楚的。因此，本发明没有局限在说明书和附图中，而是在所附权利 要求的精神和范围内。