用于无线本地呼叫的系统和方法 本发明涉及无线通讯领域。
一般的如蜂窝式或个人通讯系统(PCS)网络的无线通讯网络包括三个主要部分：(1)一个移动电话交换局(MTSO)，用作无线网络和公共交换电话网(PSTN)之间的接口；(2)一些小区基站或“基站”，它们发射/接收射频(RF)信号，包括到/来自移动用户终端(“移动台”)的控制信息和业务量；以及(3)一些在无线网络服务的整个地理区域上分布的移动台。每个基站为网络区域的一个子区域提供服务，并且连接到MTSO。MTSO管理对于每个基站的信道分配，在移动用户和基站之间协调以控制越区切换，并且控制移动台和PSTN终端之间建立连接的操作。
为了允许移动用户终端同时接收和发射，一般的无线网络使用第一频带用于正向链路通讯，即基站到移动台，以及第二频带用于反向链路通讯，即移动台到基站。另外，无线网络一般依靠两类信道-业务信道用于传送音频频率通讯，以及控制信道用于传送由MTSO和基站使用的控制信息以建立和监控呼叫连接并且当用户经过相邻小区移动时管理基站之间的越区切换。
当一个移动台打开时，它初始扫描一些正向链路建立信道，如寻呼或导频信道(在码分多址(CDMA)网络中)，并且根据信道的相对质量，选择一般与最近的基站有关的单个正向链路建立信道。当在一个移动台和一个PSTN终端或另一个移动台之间建立一个呼叫连接时，MTSO经过服务基站指示移动台已经选择的业务信道。接着，经过服务基站、MTSO和PSTN(用于与一个PSTN终端通讯)实现移动台和PSTN终端或另一个移动台之间的通讯。
甚至对于相互间接近的移动台之间的通讯，也产生这种经过至少一个服务基站和MTSO的业务量发送，因此，占用了网络资源，并且常常导致网络负担，而不考虑通讯用户之间的接近度。
本发明是一种无线通讯技术，它通过执行呼叫建立和一般与网络基站有关的通讯功能，能够使第一移动台与位于某一范围内地第二移动台直接通讯。本发明也是一个移动收发信机，它在本地呼叫模式期间像一个网络基站一样工作以在移动台之间建立和控制直接连接而不用接触网络基站。以这种方式，移动收发信机能够进行本地通讯而不会导致用户网络负担或占用网络资源。
在一个实施例中，一个移动收发信机在本地呼叫模式期间反向发射和接收频率，因此，使得移动台能够如同一个基站一样发射/接收控制信息并且完成与本地的移动台的呼叫。在一个实现中，移动收发信机执行扫描操作以识别一个空闲的业务信道，因此使得干扰减至最小。当建立一个与本地移动台的连接时，移动收发信机经过指定用于服务本地移动台的基站的正向链路建立信道来寻呼本地移动台，本地移动台经过一个反向链路建立信道(例如，一个存取信道)来响应该寻呼。在选择一个适当的业务信道之后，移动收发信机经过正向链路建立信道通知本地移动台选择的业务信道，因此，促使本地移动台调谐到指定的业务信道。在成功地建立呼叫连接之后，移动收发信机经过业务信道发射一个数据消息以提醒本地移动用户有一个输入呼叫。当本地移动台通过“摘机”来应答时，在移动台之间建立一个谈话连接。
在一个实施方案中，移动收发信机监控呼叫质量，当呼叫质量降低到某一门限值以下时选择一个新的业务信道，例如根据信噪比或误码率，并且经过控制信道指示本地移动台新的业务信道。因此，移动收发信机在本地用户之间建立和实现一个呼叫而不用接触网络基站。
参照附图和下面详细的描述，本发明的其他方面和优点将变得更加明显，其中：
图1说明一个适合于实现本发明实施例的示范无线网络配置；
图2是一个描述了本发明实施例的移动收发信机某些部件的方框图；
图3说明了一个用于消除移动发射和移动接收频带以外频率分量的示范双工器配置；
图4说明了示范移动发射和移动接收频带，它们根据本发明实施例在本地呼叫模式由移动收发信机反向；
图5说明了根据本发明实施例的移动手机特性；以及
图6是一个说明了根据本发明实施例在本地呼叫模式期间用于在本地的移动台之间建立和控制直接通讯的步骤的流程图。
本发明是一种无线通讯技术，它能够使第一移动台在一个本地呼叫范围内建立与第二移动台的直接连接而不用依靠网络基础结构。本发明也是一个移动收发信机，它在本地呼叫模式期间完成呼叫建立和与网络基站有关的一般的通讯功能，以建立和控制与另一个移动台的直接连接。下面描述本发明的无线通讯技术和移动收发信机的说明实施例。
参照图1，示出一个适合于实现本发明实施例的无线网络配置10。无线网络配置10包括若干个地理子区域(“小区”)12-1，…，12-i，每个小区12-1，…，12-i具有一个相应的基站14-1，…，14-i，用于为位于那里的移动台提供通讯服务。基站14-1，…，14-i的每一个连接到(例如，经过一个干线)一个MTSO 16，该MTSO管理网络内的通讯并且用作无线网络10和PSTN(未示出)之间的接口。
如对于本领域技术人员明显的，在图1说明的无线网络10上可能做出许多改变。例如，小区12-1，…，12-i的每一个可以被分为若干个扇形。另外，虽然小区12-1，…，12-i作为六边形区域示出，但不同的小区形状也是可能的。
如上所述，无线网络区域内移动台扫描若干个分别相应于不同基站的正向链路建立信道，并且选择一个服务基站，根据相对的正向链路建立信道质量，一般是最近的基站。再次参照图1，均位于小区12-3内的第一移动台50-1和第二移动台50-2选择基站14-3作为它们的服务基站。
图2是一个根据本发明实施例的移动收发信机100的方框图，它能够在本地呼叫模式期间通过完成基站呼叫建立和通讯功能来直接与另一个移动台进行本地通讯。如图2所示，移动收发信机100包括一个连接到天线210的双工器110、一个将双工器110连接到接收的前置放大器122和发射RF放大器132的第一转换器120、一个连接到前置放大器122输出端的接收混频器124、一个连接到混频器124输出端的中频(IF)滤波器136、一个连接到IF滤波器136输出端并且还连接到第一频率合成器126的处理器150、一个第二频率合成器128、一个发射滤波器134、第一转换器120以及第二转换器138。第二转换器138选择地将第一频率合成器126和第二频率合成器128连接到接收混频器124和调制器130，该调制器130连接到发射滤波器134的输出端。RF放大器132连接到调制器130的输出端。
双工器110连接到天线210以接收/发射RF信号。如本领域公知的，频分双工允许移动用户通过在分开频带的频率上发射和接收来同时收听和讲话，分开频带即移动接收和移动发射频带分别相应于基站发射和基站接收频带。
图3是一个一般的双工器配置，它适合于实现图2所示的移动收发信机100中的双工器110。如图3所示，双工器110包括一个移动发射带通滤波器(BPF MT)112，该滤波器滤除在移动发射频带边界以上和以下的RF信号中的频率，并且连接到天线210和第一转换器120。双工器110还包括一个移动接收带通滤波器(BPF MR)114，该滤波器滤除在正常的移动接收频带边界以上和以下的频率，并且也连接到天线210和第一转换器120。
图4说明了双工器110一般的滤波结果。在图4中，移动发射频带的下边界被表示为MTL(低于移动发射)，移动发射频带的上边界被表示为MTH(高于移动发射)，移动接收频带的下边界被表示为MRL(低于移动接收)，移动接收频带的上边界被表示为MRH(高于移动接收)。
再次参照图2，移动收发信机100包括一个用于完成一般的移动RF发射/接收的配置，还包括转换器120和转换器138，它们一旦接收到来自处理器150的控制输出，就能够使收发信机100作为一个基站来起作用。在正常操作期间，处理器150控制第一转换器120将双工器110的BPF MR 114连接到前置放大器122，使得混频器124接收RF信号，在该信号中正常的移动接收频带MRL-MRH以外的频率已经被滤除。另外，在正常操作模式期间处理器150控制第二转换器138将第一频率合成器126的输出连接到混频器124。第一频率合成器126转换来自参考振荡器(未示出)的参考振荡频率信号以产生一个本地振荡(LO)信号，当该本地振荡信号通过接收混频器124与放大的RF信号混频时，产生一个适合于随后解调的中频(IF)。由混频器124输出的IF信号被IF滤波器136滤波并且输出到处理器150用于解调以恢复通讯。
在正常操作期间，第一转换器120还连接双工器110的BPF MT112到RF放大器132，使得来自RF放大器132的放大的RF信号根据正常的移动发射频带MTL-MTH被带通滤波。在正常操作期间处理器150还控制第二转换器138将第二频率合成器128连接到调制器130。第二频率合成器将正常的移动发射频带指定的频率的载波信号(相应于服务基站通讯的选择的业务信道)提供给调制器130。调制器130将从滤波器134接收的信号调制从第二频率合成器128接收的载波信号，该滤波器低通滤波处理器150的输出，调制器130输出调制的载波信号到RF放大器132，使得调制的载波信号在输出到双工器110之前被放大。对于本领域的技术人员来说明显的是，在图2中说明的移动收发信机配置能够用不同的方式修改，并且可以包括另外的常规部件，如另外的混频级、放大器和滤波器。
如图5所示，一个根据本发明实现的示范移动手机200包括一个本地模式选择按钮216和一个远程模式选择按钮214(用于选择包括基站和MTSO的正常的无线通讯)。移动手机200还包括一个指示当前操作模式的显示区域212。处理器150根据本地模式选择按钮216或远程模式选择按钮214的选择来接收一个模式选择信号。
一旦接收了本地模式选择信号，处理器150就控制第一转换器120将前置放大器122连接到双工器110的BPF MT 112，以及将RF放大器132的输出端连接到双工器110的BPF MR 114。以这种方式，移动收发信机的接收电路接收信号，其中正常的移动发射频带MTL-MTH以外的频率分量已经被去除，从RF放大器132输出的要被发射的RF信号由双工器110滤波以去除正常的移动接收频带MRL-MRH以外的分量。因此，第一转换器120用于将收发信机100的发射和接收频带反向为基站的频带。
另外，处理器150控制第二转换器138使得接收混频器124接收来自第二频率合成器128的LO信号，该混频器124产生正常的移动发射频带MTL-MTH中的一个IF频率，调制器130接收来自第一合成器126的载波信号，它具有在正常的接收频带MRL-MRH中的频率。通过将混频器124的输入转换为第二频率合成器128的输出频率，以及将输入到调制器130的载波信号转换为来自第一频率合成器126的频率，以基站发射/接收频率完成接收/发射。
下面参照图6的流程图描述本发明实施例的操作。为了说明起见，下面的描述使用图1示出的呼叫第二移动台50-2的第一移动台50-1的例子。一开始，当第一移动台50-1的用户通过选择手机200的本地呼叫模式选择按钮216选择本地移动台到移动台呼叫的尝试时，收发信机100的处理器150接收本地呼叫模式的选择信号(步骤302)。接着，为了在随后的话音通讯期间使干扰减至最小，处理器150启动一个分析来找出一个空闲的业务话音信道。更准确地说，处理器150完成一个通讯信道或扫描序列。为了完成一个扫描，处理器150控制第一合成器126在一个范围内顺序地改变LO信号，使得由混频器124产生的IF信号在移动接收频带MRL-MRH的频率信道的范围内变化，并且根据移动接收信道上相对干扰电平(例如，根据一般由移动台进行的接收信号强度指示器(RSSI)测量)来选择一个空闲的信道(步骤304)。在另一个实施例中，基站14-3可以分配业务信道给移动台50-1用于与第二移动台50-2通讯。
接着，处理器150输出控制信号给第一转换器120和第二转换器138以在本地模式位置设置第一转换器120和第二转换器138。如上所述，在本地呼叫模式位置，第一转换器120将双工器110的BPFMT 112连接到前置放大器122，并且将RF放大器132的输出端连接到双工器110的BPF MR 114，因此与正常的操作相比将滤波频带反向。同样如上所述，第二转换器138在本地呼叫模式位置将第一频率合成器126的输出端连接到调制器130，使得调制器130接收来自第一频率合成器126的载波信号。另外，第二转换器138在本地呼叫模式位置将第二频率合成器128的输出端连接到混频器124，使得混频器124接收来自第二频率合成器128的LO信号(步骤306)。
应该认识到，处理器150可以在选择一个业务信道之前反向移动发射和移动接收频带，在这种情况下处理器150控制第二合成器128以产生一个LO信号的范围，使得由混频器124产生的IF信号在移动发射频带MTL-MTH的频率信道的范围内变化。在这另一个实现中，处理器150根据移动发射信道上的相对干扰电平(例如，根据RSSI测量)选择一个空闲的信道。
在将移动发射和接收频率反向之后，移动收发信机100的处理器150产生一个使用正向链路建立信道发射的寻呼信号(步骤308)。更准确地说，如一般由基站或MTSO完成的，处理器150将经过手机200的键盘由用户输入的电话号码(即，一个具有3个数字的区域码加上7个数字的电话簿号码的10个数字的电话号码)转换为一个N位二进制移动标识号码，用于识别对于基站或MTSO的移动用户。如上所述，当第二移动台50-2打开时，它初始化地扫描用于周围基站的分配的正向链路建立信道，并且根据相对的信道质量选择一个作为服务基站的单个基站。因此，第一移动台50-1的处理器150可以假定第二移动台50-2被调谐到与第一移动台50-1相同的正向链路建立信道(即，在这个例子中正向链路建立信道与基站14-3有关)，因为当第一和第二移动台50-1和50-2在直接通讯的范围时，它们一般将由相同的基站服务。另一方面，控制器150可以试图使用指定给相邻基站的正向链路建立信道寻呼第二移动台50-2。
当第二移动台50-2经过正向链路建立信道识别出它的寻呼时，它经过反向链路建立信道(例如，一个存取信道)来响应，如同它对于一个来自基站的寻呼的正常的响应(步骤310)。一旦经过反向链路建立信道接收到来自第二移动台50-2的响应，第一移动台50-1的收发信机100发射一个根据上述扫描操作先前确定的选择的业务信道的指示。第一移动台50-1经过正向链路建立信道发射这个业务信道选择到第二移动台50-2(步骤312)。在接收了第二移动台50-2已经调谐到指定的业务信道(例如，使用一个循环的监控音频音调(SAT))的指示之后，第一移动台50-1的处理器150识别出一个连接已经成功地建立，并且经过正向链路业务信道发射一个数据消息来提醒第二移动台50-2有一个输入呼叫，它使得第二移动台50-2提供一个音响报警给用户。当第二移动台50-2“摘机”时，第一移动台50-1的处理器150识别出第二移动台50-2的摘机状态，第一移动台50-1和第二移动台50-2开始在分配的业务信道上通讯(步骤314)。如果处理器150确定呼叫不能建立，例如如果第二移动台没被打开或者不在本地呼叫范围，处理器150可以输出一个信号到手机200的显示器212，指示用户本地连接不能建立。这样，用户可以通过选择正常的通讯模式试图接触第二移动台，其中如果可能，经过无线网络基础结构，即经过MTSO和基站来建立一个呼叫。
如上所述，第一移动台50-1的收发信机100使用由服务基站使用的正向链路建立信道来建立与第二移动台50-2的呼叫连接。以这种方式，第一移动台50-1的收发信机100使用基站发射/接收频率来发射/接收控制信息和业务量，像一个基站一样工作。
在第一移动台50-1和第二移动台50-2之间直接通讯期间，例如通过监控信噪比或误码率，处理器150监控话音通讯的质量(步骤316)，并且检测呼叫质量落到门限电平以下的任何情况(步骤318)。当处理器150确定该呼叫质量已经落到门限电平以下时，处理器150启动另一个扫描操作以选择一个新的业务信道(步骤320)，接着使用正向链路建立信道来发射选择的业务信道到第二移动台(步骤312)。以这种方式，处理器150在第一和第二移动台直接通讯期间将干扰减至最小。
如上所述，移动电话的收发信机被修改以在本地呼叫模式期间像一个网络基站一样工作。以这种方式，可以在第一移动台和第二移动台之间完成一个呼叫而不涉及基站或MTSO，因此，避免了网络资源分配和网络负担。另外，如上所述，移动台的收发信机在初始化呼叫建立期间和话音通讯期间能够完成一个业务信道选择操作以防止干扰。
对于本领域的那些技术人员来说明显的是，可以实现设想的本发明的各种修改和应用而不会背离本发明的精神和范围。