电信系统中的漫游 【技术领域】
本发明有关电信系统中的漫游，尤其适用于数字寻呼系统，但它不仅限于这样的系统。
背景技术
在单运营者、单频点的寻呼系统中，一个大的无线覆盖区被分成数个小区，这样，用户能够选择他希望能寻呼的小区，而计费则按每个小区进行。因此，用户事先会知道漫游时他能够在哪个小区里通信。当两个或多个独立运营者使用同一信道时，对于运营者来说，有必要在寻呼信号中包含某种形式的运营者标识，以便让注册于某一运营者下的用户能够将寻址其终端的寻呼信号与寻址属于另一系统的相似地址用户单元的寻呼信号区分开。运营者标识的传送也可以用来使寻呼机分辨出不同的网络，从而避免寻呼机听错网络，这样就节省了电池能量。
在一些国家里，若干频率(或信道)分配给寻呼使用，而彼此竞争的运营者们从这些频点中分配到一个或多个信道。用户拥有的终端单元在一地理区域中漫游时，必须能够检测出分配给该终端运营者的信道，并选出用于每区的信道。此外，如果运营者分配到一个额外的信道，用户终端单元需要能在任何适当的时候获得该信道。
发明的公开
该发明的目的在于：实现电信系统覆盖区内地用户漫游。
根据该发明的一个方面，这里提供一种包括多个地理位置分隔的基站和至少一个可移动的次级站的电信系统，其中每个基站决定一个覆盖区，多个这样的基站被当作一个网络来运营，其特征在于：每个基站发送一个含有所属网络可用无线信道信息的信道通知消息，次级站具有用于接收这一信道通知消息并选择此消息规定的信道之一的装置。
根据该发明的另一个方面，这里提供一个次级站，它在由若干地理位置上分隔的基站按网络运行而组成的电信系统中使用，系统中每个基站发送信道通知消息，其中包括关于在本网络中可利用的无线信道的消息，次级站包括：信号接收装置；用于存储关于属于该网络的信道细节信息的存储装置；以及响应于对该信道通知消息的接收以便从存储装置所含信道中选择至少一个信道的细节信息、从而相应地调整次级站的装置。
图示简要说明
本发明将通过例子，参考以下附图进行描述：
图1广域数字寻呼系统的系统框图。
图2循环结构的示例。
图3复帧零标志(batch zero Marker)示例。
图4漫游地址码字示例。
图5子地址码字示例。
图6信道通知消息示例。
图7四个相位补偿区域的示例。
图8表示相邻区域的三个频点的相位(phasing)表。
图9多个区域的相位补偿示例。
图10运作于4个信道上的5个相位补偿区域的示例。
图11用于图10的频率系列。
这些图示用相同的数字来参照相应的特征。
发明实现的方式：
图1所示的寻呼系统由一个寻呼系统控制器(PSC)10通过陆地线路分别连至地理位置分隔的基站PS1，PS2，PS3而组成。每个基站带有一个发射机，它决定了各自的覆盖区CAR1，CAR2和CAR3，一个或多个相邻的覆盖区可以重叠。PSC10可以用几种方式中的任何一种控制基站的运行，例如，单频准同步运行，单频时分蜂窝运行或多频运行。不言而喻，以下描述中，相同地理区域可以被两个或更多的网络覆盖，每个网络有自己的运营者它具有一个PSC以及按地理分配的各基站，它们的安排使一个网络基站的覆盖区不同于另一网络的安排。
图1中，拥有次级站SS1，SS2，SS3的用户，包括诸如数字寻呼机，能够在事先确定的归属区中漫游，并能在该区域中与基站通信。然而，如果例如希望次级站SS1能在其它覆盖区中运行的话，那么就有必要为此在PSC10中作记录。此外，用户也可能希望能在其它运营者的网络覆盖区中通信。每个运营者可以有一个或多个分配给其系统的信道，并可以有自己的运营者标识符及地区代码，而且，运营者们可以有不同的运营模式，每个运营者可以提供不同的业务，例如标准的，低速率业务，一个或多个的高速率业务标准。
系统框图中画出了次级站SS1的结构。天线12连至接收级14，其输出送到解码器16。微控制器18通过双向链路19，20与解码器16相连。微控制器18根据程序存储器22中的软件来运行。包含次级站地址的地址存储器24与微控制器18相连接。一个用于存储从次级站接收的数据消息的RAM26连接到该微控制器18，后者的输出连到液晶显示驱动器28，然后连至液晶显示面板30。微控制器18还连有键盘32以提供人机接口。微控制器18与扬声器34和光发射机36(例如发光二极管LED)相连，以利用它们作为报警设备。光发射机36可以用光来将RAM26中存储的信息传送到例如一台打印机或个人电脑去。微控制器18按电池经济化协议来运行接收级14，电池经济化功能级38连接于18与14之间。
另一个存储器40可以是程序存储器22的一部分，它包括多个存储单元42到52，用于存放已写入作为次级站一部分程序的各种数据。存储单元42保存信道信息。存储单元44存放归属区标识，即运营者标识符和地区代码。次级站用这一信息来确认何时它处于自己的覆盖区(如CAR1)里，何时它在访问或漫游另一覆盖区，由此来决定使用适当的寻址机制。存储单元46含有与归属信道有关的信息，归属信道是一个预编程的信道。然而，在同一覆盖区中的漫游寻呼者必须动态地选择信道。存储单元48带有运营者标识符和当次级站离开归属区漫游时对该次级站有效的相关的地区代码。在某些情况下，次级站有一个预编程的运营者标识。不过，为了增强寻址能力，运营者可能希望使用多个运营者标识符。存储单元50存储有关运营者标识符和地区代码的解码数据，运营者标识符和地区代码放在象后面将要描述到的例如复帧标志的特殊码字中。存储单元52存储了一个或多个采用不同协议的信道扫描算法。
本发明参考用循环CYC(图2)方式传送信号的寻呼协议来进行描述。每个循环由多个复帧B0，B1，B2组成，每个复帧包括一个同步码字和多个帧F0到F27，而每帧由若干码字周期组成，例如，取决于比特率的不同可以有6，8，12，16个码字。每一复帧的第一个码字是同步码字S，而在每一个循环中的第一个复帧B0中，同步码字S后是一个叫做复帧零标志(BZM)的码字。BZM使次级站完成循环和复帧同步。
图3给出32比特码字BZM的格式。比特1是个一比特标志位，值为0时表示为地址码。比特2是BZM标志位，值为0时是BZM码，值为1时是任意其它的地址码字。比特3到15分配给寻呼网络的运营者标识(AI)和地区代码(AC)。比特16用于表明运行模式是循环还是复帧，当它等于0时是循环模式。比特17表明是否跟随有复帧零消息，其值为1时表明没有。复帧零消息用于给网络中所有寻呼机发送系统范围的广播消息。BZM的比特18到21是一个4比特的SUM字段，检查消息码字中的信息。但是，对于未跟随有复帧零消息的BZM，SUM字段由表示循环重复次数的2比特字段和表示循环里所重复的数字的2比特字段组成。其余11比特为一个10比特的CRC(循环冗余码校验)和1比特的奇偶校验位。
运行时，基站PS发送出格式化和编码后的一系列消息，格式如图2所示。因目前所描述的系统是同步系统，所以发送开始于短的前序码P，紧随其后的是第一个循环中的第一个复帧B0。
次级站SS的接收级被上电，以接收用于取得位同步的前序码，紧随前序码的是第一个同步码字，其后为BZM。假设同步码字和BZM都已被正确接收，则检查BZM的比特3到15，即运营者标识符(AI)及地区代码(AC)，看它们是否与已被预编程入次级站的归属区运营者标识及归属区代码一致。如果它们是一致的，则该发送被认作本地发送，于是次级站遵守广泛使用的电池经济化协议，该协议通常要求次级站的接收级14至少在复帧中某一确定帧开始之前被降电。在一帧的周期中，检查基站的发送内容，看成功接收的码字中是否有与分配给寻呼机的地址相一致的码字。除非消息与地址码字相连，次级站的接收级14会在该帧周期结束时被降电，告警设备在适当时被启动。否则，接收机保持工作状态，直到例如地址码字或消息码字的结束表示这一消息已结束为止。然后，一个或更多的告警设备34，36在适当的时候被启动。
或者，如果地区运营者标识符及地区代码与归属区运营者标识符及归属区代码不一致，则次级站知道自己在归属区之外，基站也知道它正在向一个漫游中的次级站发送信息，于是它在事先分配的帧里发送漫游地址码字和子地址码字，图4和图5分别给出码字的各种类型，每个码字32比特长。这里首先考察漫游地址码字：比特1为标志位，值为0时表示是地址码字，比特2到7是漫游标志位，全“1”时表示发送后跟随有漫游信息。比特8为保留位。比特9到21表示与次级站的归属区运营者相关的标识和地区代码。比特22到31是循环冗余码校验，比特32是奇偶校验位。
子地址码字(图5)起始于一标志位，其值为1时说明它是消息码字。比特2到17是相应于次级站地址的地址比特。比特18到21是4比特的SUM字段，用来检查消息码字里的信息。比特22到31为10比特的CRC，比特32是奇偶校验位。在事先分配的复帧来到时，次级站的接收级14被上电，并检查其运营者标识比特是否与次级站中存储的标识一致，如果一致，则检查接收机子地址码字是否与赋给次级站的标识一致，如果是一致的，则接收机保持工作状态去接收下一消息，否则，接收机在该帧结束时掉电。
到目前为止，以上描述假定每个网络工作于一个相同的频率上。也可以以信道数的形式，用与所有可用信道有关的频率信息将次级站编程为多频率(或多信道)的。
对单信道次级站的呼叫在寻呼机的预编程信道上传送，对次级站归属区里的多信道次级站的呼叫在次级站的归属区信道上传送。
对正在访问的多信道次级站的呼叫，用间断传送于运营者拥有的信道上的“信道通知”消息作为选择信道的方法。
图6给出“信道通知”消息的命令参数，消息开始于参数A，A带有对应于BZM中相同信息的运营者标识符及地区代码。参数B为覆盖区(或寻呼区)命名。参数P是单独的数字，定义指定区域的循环相位，这在后面会讲到。该数字有以下值和意义：
0 相位T
1 相位T+
2 相位T++
3 未定义的相位
参数D有关传送截止周期，即一个规定指定的运营者和区域的传送悬挂周期(transmission suspension period)的数字。
0 未定义的周期次级站将用预编程值，如果没有，用默认值。
1到32 传送截止周期参数Q是一个整数，它定义在指定寻呼区中可操作、并在下表中被标识出的无线信道数。最后，参数C0，C1，…C0-1各由一个数来定义在指定寻呼区中可操作的无线信道。
“信道通知”消息通常在复帧零消息中传送，通知寻呼机在指定寻呼区的指定寻呼网络中可用的无线信道。它频繁地给出当前区和邻区的信道信息。这一消息包括正在访问着的寻呼机所在区域里当前可用的一系列Q信道C的列表，这些Q信道即信道C0，C1，…CQ-1。归属区次级站和正在访问中的次级站可以分享相同信道。对于一个地址码为Y的次级站，将从列表中选出信道Cj，其中j＝YMODQ。
为了说明，下表给出一个具有多达6信道的寻呼区的例子，(Q＝1，2，……6)。
表1：地址码的信道索引数地址码 j＝Y MOD Q Q＝1 Q＝2 Q＝3 Q＝4 Q＝5 Q＝6 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 2 0 0 2 2 2 2 3 0 1 0 3 3 3 4 0 0 1 0 4 4 5 0 1 2 1 0 5 6 0 0 0 2 1 0 7 0 1 1 3 2 1 8 0 0 2 0 3 2 9 0 1 0 1 4 3 10 0 0 1 2 0 4 11 0 1 2 3 1 5 12 0 0 0 0 2 0 13 0 1 1 1 3 1 14 0 0 2 2 4 2 15 0 1 0 3 0 3 等 等 等 等 等 等 等
参考上表可见，如果发送的信道通知消息中的信道Q的数目有所改变，所有次级站将重新计算信道数j，一些次级站还需要重新调谐到不同的信道上。
在每个区域有两个信道的简单运营系统的例子中，可指令次级站去检查它的最低有效位，如果为零，次级站调谐到两个信道中的第一个信道上，如果为1，次级站调谐到两个信道中的第二个信道上。
网络用信道通知消息给次级站提供有关相邻寻呼区的信息。次级站可以用此信息辅助其信道扫描算法。
运行时，进入一区域漫游的次级站扫描搜索信道，以寻找一个质量可接受的信道。次级站检查BZM，看它的运营者标识符及地区代码是否与存储单元48(图1)中存储的运营者标识符及地区代码一致。如果找到一致性，则次级站保持上电状态以接收信道通知消息，并根据此消息中的参数，遵循该运营者推广的有关电池经济化协议的标准，选择合适的信道。
取决于网络设计和运营者愿意授予给用户的漫游级别，没有必要让循环的定时同步于其它信道相应的发送信号。但是另一方面，不同信道的发送可以一起同步为“相位补偿”模式。为了灵活起见，多信道的次级站应在非相位和相位补偿的网络中都能运行。
在以上两种情况中的任何一种下，当前信道的信号质量变差时，多信道次级站需要具有扫描搜索一新信道的能力。确定信号质量可能的方法之一是检测例如同步码字信号的误比特率，当它的误比特率超过门限值时，建立信道搜索。
对于非相位同步的网络，单信道或多信道的次级站可能在网络或寻呼区间漫游，并在遇到每个网络或区域时重新同步于一信道。这种运行模式适合于在覆盖区不连续的网络或寻呼区之间漫游，或者适合于次级站的扫描时间能在不漏掉呼叫的前提下被截短的情况，以及适合于对次级站对应监听的区域无含糊理解的情况。
图7和图8给出的例子为一个相位补偿网络及相邻区域里三个频率的相位调整。这个相位补偿网络由AR1，AR2，AR3和AR4四个区域组成。区域AR1里的基站PAR1以频率F1相位T发送，这一循环的相位参见图8的第一行。区域AR2里的基站PAR2以频率F2相位T+发送，相位T+由相对于相位T的一个复帧周期来补偿，参见图8的第二行。非相邻区AR3和AR4里的基站PAR3和PAR4以频率F3相位T++发送，相位T++由相对于相位T的两个复帧周期来补偿，参见图8的最后一行。
相位调整提供了信道间的软切换，使多信道的次级站在当前信道消失之前扫描搜索并同步到新的信道上。用这种方式，次级站能在区AR1到AR4间漫游并保持通信的连续性。对于在多个网络间的漫游，以一绝对时间作为相位参考较为方便，例如用GPS系统。
三个相位已足够规划很大的网络，参见图9。
为了通知漫游的次级站关于一个指定寻呼区中的信道相位，信道通知消息中的参数P被赋以如图6所述的适当值。
当次级站处于一业务区的中间时，它只接收来自于本地基站的信号而收不到来自相邻地区的信号。在这种情况下，寻呼机可以使用“其它”两个复帧，即复帧B0和B2，来监视在其它区域的频率上接收到的信号。
次级站不仅限于监听两个交替的频率。参见图10的例子。当次级站处于区AR5的中间时，它只接收频率F1，但却能扫描频率F2，F3，F4，参见图11。如果次级站向西移(图10)，那么它逐渐开始接收频率F4。当它接收到F4，它便停止检查同一相位上的其它频率，在此例中即频率F2。
所以，当次级站为一特定相位搜寻有效频率时，它能处理任意多的频率。在次级站找到可以携带呼叫的活动频率以后，次级站只需要监控三个频率。
注意，图11中的例子里，交替扫描频率F2和F4以寻找信号活动的方案并不是唯一可行的方案。图11中，次级站只检查每个复帧周期的一个频率。事实上，次级站可以当没有在收听活动信道上的指定复帧的任何时候去搜寻其它频率上的信号活动。很多频率都是能够按这种方法被扫描的。次级站仅在发现三个有效频率上有活动时，才去监控按该三个相位结构的这三个频率。
通过使次级站能从信道通知消息(图6)中选择一个信道，次级站就能适应变化的网络配置，这有以下好处：
a.次级站在寻呼区的各可用信道上近似均匀分布，这就优化了信道负载，从而优化了业务等级。
b.一个地区的频率可以改变，从而例如能克服干扰(注意这个方案对处于归属区里并有预编程归属区频率的次级站不适用。但它适用于在归属区使用动态信道选择的次级站)。
c.寻呼区可以增加新频率以应付提高的话务负荷。如果需要，寻呼信道可以分配给最忙的寻呼区，从而与话务负荷匹配(动态信道分配)。无论是哪种情况，次级站将由信道通知消息计算出新的信道。
d.可以建立新的寻呼区。业务中已经存在的次级站可以无需具有现用信道的预编程信息就使用这些新的区域。其运行是，次级站接收信道通知消息，解码并存储数据。当次级站接下来访问那个地区时，它就能够无需首先接收信道通知消息而选择合适的信道。
通过阅读本揭示内容，熟练的技术人员显然可以作其它改变。这些改变涉及其它在设计、生产和对电信系统、设备和元件的使用中已知的特征，它们可以被用来代替或添加到这里已描述过的特征中。尽管有关个别特征组合的权利要求已在本申请中得以正式的阐述，应该理解的是：对于任何权利要求，无论它是否有关于现在所权利要求的同样的发明，无论它是否涉及到该发明中一些或全部的同样的技术问题，本申请揭示的范围还包括任何新特征，或任何在此揭示中明确提到、暗示到、或任何概括到的新的特征组合。因此，本申请人在此提出声明，当对本申请进行实施或源于此的进一步的申请进行实施时，针对这样的特征和特征组合有可能产生出新的权利要求。
工业应用
广域数字寻呼系统和其它类型的蜂窝电信系统。