Способ передачи широковещательной информации

Способ передачи широковещательной информации

Реферат

 

Изобретение относится к беспроводным системам связи, и более конкретно к способу и аппаратуре для передачи сообщений по каналу с цифровым управлением в сотовой радиосистеме. Технический результат - обеспечение развязывания частот передачи и считывания сообщений, минимизации количества считываемой информации и длительности считывания, создания гибкого формата цифрового управляющего канала, обеспечение регулировки емкости этого канала и облегчения интеграции мобильной сети. Сущность изобретения: передаваемую информацию группируют в ряд элементов. Создают флажки изменения для указания изменения информационных элементов. Информационный элемент считывается только в том случае, если флажок изменения указывает на произошедшее изменение. Приемник может отключаться на продолжительные периоды времени. В другом аспекте изобретения канал передачи информации подразделяется на ряд подканалов. Часть информации передают по одному из подканалов. Один из флажков изменения передают по другому подканалу для указания того, что передаваемая часть информации меняется. Мобильная станция принимает передаваемую часть информации и флажок изменения. Часть информации считывается в ответ на указание, даваемое флажком изменения. 7 с. и 48 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к беспроводным системам связи, и более конкретно к способу и аппаратуре для передачи сообщений по каналу с цифровым управлением в сотовой радиосистеме.

В обычной сотовой радиосистеме географический участок, например часть города, делится на несколько сот, в каждой из которых базовая станция обслуживает ограниченную площадь, покрываемую радиосигналами. Базовые станции соединены с мобильным обслуживающим коммутационным центром (МКЦ), который, в свою очередь, соединен с наземной общественной телефонной коммутируемой сетью (ОТКС). Каждый пользователь (мобильный абонент) сотовой радиосистемы имеет портативное, карманное, ручное или установленное в автомобиле устройство (мобильную станцию), которое передает звук или/и данные ближней базовой станции и МКЦ. МКЦ облегчает связь, например, переключает телефонные вызовы и управляет ходом сигналов между мобильной станцией и другими мобильными станциями в системе наземных телефонов в ОТКС. На фиг. 1 представлена архитектура обычной сотовой радиосистемы, построенной по стандарту Усовершенствованных мобильных телефонных услуг (УМТУ).

Как видно из фиг. 1, произвольная географическая площадь может разделяться на ряд смежных участков, покрываемых радиосигналами, или на соты C1-C10. Хотя система, изображенная на фиг. 1, включает для целей иллюстрации только десять сот, на практике количество сот может быть намного большим. В каждой соте C1-10 имеется связанная с ней базовая станция, соответственно, B1-B10. Каждая из базовых станций B1-B10 содержит ряд каналов связи, каждый из которых имеет передатчик, приемник и управляющее устройство (контроллер), как хорошо известно специалистам. На фиг. 1 базовые станции B1-B10 размещены в центре сот C1-C10 соответственно и снабжены всенаправленными антеннами, передающими сигналы в равной мере по всем направлениям. В данном случае все каналы в каждой из базовых станций B1-B10 присоединены к одной антенне. Однако в других конфигурациях сотовой радиосистемы базовые станции B1-B10 могут размещаться на периферии или же в отдалении от центров сот C1-C10 и могут направленно посылать радиосигналы на соты C1-C10. Например, базовая станция может быть оборудована тремя направленными антеннами, каждая из которых покрывает сектор соты в 120 градусов, как показано на фиг. 2. В этом случае некоторые каналы связи будут подсоединены только к одной антенне, покрывающей сектор соты. Другие каналы будут подсоединены к другой антенне, покрывающей другой сектор соты, а остальные каналы будут подсоединены к оставшейся антенне, покрывающей оставшийся сектор соты. Поэтому на фиг. 2 базовая станция обслуживает три сектора соты. Однако нет необходимости в существовании трех секторов соты, и для покрытия, например, дороги или шоссе можно использовать только один сектор соты.

Возвращаясь к фиг. 1, каждая из базовых станций B1-B10 соединена линиями передачи звука и данных с мобильным центром коммутации (МКЦ) 20, который, в свою очередь, соединен с центральным офисом (не показан) общественной телефонной коммутируемой сети (ОТКС) или с аналогичным устройством, например, с интегральной системой (сетью) цифровой связи (ИСЦС). Соответствующие методы и режимы соединения и передачи между мобильным коммутационным центром МКЦ 20 и базовыми станциями B1- B10, или между мобильным коммутационным центром МКЦ 20 и базовыми станциями B1-B10, или между мобильным коммутационным центром МКЦ 20 и ОТКС и ИСЦС хорошо известны для специалистов и могут включать в себя обычный двойной провод, коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели или СВЧ-радиоканалы, работающие либо в режиме аналоговой, либо в режиме цифровой связи.

Кроме того, линии передачи звука и данных могут либо предоставляться оператором, либо арендоваться у телефонной компании (телко).

Как далее видно из фиг. 1, внутри сот C1-C10 может находиться ряд мобильных станций M1-M10. Кроме того, хотя на фиг. 1 показаны только десять мобильных станций, на практике фактическое количество мобильных станций может быть намного большим и неизменно превышает количество базовых станций. Более того, хотя в некоторых сотах C1-C10 может не оказаться ни одной мобильной станции M1-M10, наличие или отсутствие мобильных станций M1-M10 в любой конкретной соте из C1-C10 зависит от индивидуальных пожеланий каждого из мобильных абонентов, которые могут перемещаться из одного месторасположения в соте к другому или от одной соты к смежной или соседней соте. Каждая из мобильных станций M1-M10 включает в себя передатчик, приемник, контроллер и пользовательский интерфейс, например, микротелефон, как хорошо известно специалистам. Каждой мобильной станции M1-M10 присвоен мобильный идентификационный номер (МИН), который в Соединенных Штатах является цифровым представлением телефонного номера мобильного абонента, взятого из телефонного справочника. МИН определяет индексацию мобильного абонента на радиоканале и посылается от мобильной станции к МЦК 20 при организации вызова и от МЦК 20 к мобильной станции при завершении разговора. Каждая из мобильных станций M1-M10 идентифицируется также посредством электронного порядкового (регистрационного) номера (ЭПН), который устанавливается на этапе производства и является "неизменяемым" номером, предназначенным для защиты от несанкционированного использования мобильной станции.

Например, при инициировании вызова мобильная станция будет посылать ЭПН к МЦК 20. МЦК 20 сравнит полученный ЭПН с "черным списком" ЭПН мобильных станций, о краже которых было сообщено. Если найдено соответствие, украденная мобильная станция будет лишена доступа к эфиру.

Каждой из сот C1-C10 назначено подмножество радиочастотных (РЧ) каналов, присвоенных всей сотовой системе соответствующим государственным органом, например, в Соединенных Штатах Федеральной комиссией по связи (ФКС). Каждое подмножество РЧ-каналов подразделяется на несколько звуковых или речевых каналов, которые используются для речевых переговоров, и на, как минимум, один канал передачи сигнала системы поискового вызова или доступа или канал управления, который используется для передачи супервизорных информационных сообщений между каждой из базовых станций B1-B10 и мобильными станциями M1-M10 в своей зоне охвата. Каждый РЧ-канал содержит дуплексный канал (двунаправленный канал радиопередачи) между базовой станцией и мобильной станцией. РЧ состоят из пары отдельных частот, одна из которых предназначена для передачи базовой станции (приема мобильной станции), а другая - для передачи мобильной станции (приема базовой станции). Обычно каждый канал базовых станций B1-B10 работает на одном из заранее выбранных радиоканалов, предназначенных соответствующей соте, т.е. передатчик и приемник канала настроены на пару передающих и принимающих частот, соответственно, и они не меняются. Приемопередатчик (трансивер) каждой мобильной станции M1-M10 может, однако, настраиваться на любой из радиоканалов, определенных для системы.

В зависимости от требований по информационной емкости канала одна сота может иметь 15 речевых каналов, тогда как другая может иметь более 100 речевых каналов и соответственно канальных устройств. Однако, вообще говоря, в каждой всенаправленной или секторной соте имеется только один канал управления (КУ), обслуживаемый базовой станцией, т.е. базовая станция, обслуживающая всенаправленную соту (фиг. 1), будет иметь одно устройство канала управления, тогда как базовая станция, обслуживающая три секторных соты (фиг. 2), будет иметь три устройства канала управления. РЧ-каналы (управляющие и речевые), присвоенные любой данной соте, могут переприсваиваться отдаленной соте в соответствии со структурой повторного использования частот, как хорошо известно специалистам. Для того, чтобы избежать радиопомех, все радиоканалы в одной и той соте будут работать на разных частотах и, более того, радиоканалы в любой одной соте будут работать на наборе частот, который отличается от набора частот, используемого в любой соседней соте.

Будучи в неработающем состоянии (не в состоянии ведения переговоров), каждая из мобильных станций M1-M10 настраивается на самый сильный канал управления и затем отслеживает его (обычно канал управления соты, в которой в данный момент находится мобильная станция) и может принимать или инициировать телефонный вызов через соответствующую одну из базовых станций B1-B10, которая подсоединена к мобильному центру коммутации МЦК 20. Перемещаясь между сотами в неработающем состоянии, мобильная станция в конечном счете "потеряет" радиосвязь на канале управления "старой" соты и настроится на канал управления "новой" соты.

Как начальная настройка на канал управления, так и его изменение совершаются автоматически путем сканирования всех каналов управления, работающих в сотовой системе (в Соединенных Штатах имеется 21 "выделенный" канал управления в каждой системе УМТУ, т.е. их частоты передачи и приема заранее определены и не могут меняться, что означает, что мобильная станция должна сканировать максимальное количество - 21 канал для того, чтобы отыскать "наилучший" канал управления). Когда найден канал управления с хорошим качеством приема, мобильная станция остается настроенной на этот канал до тех пор, пока это качество снова не ухудшится. Таким образом, все мобильные станции постоянно находятся "в контакте" с системой.

Находясь в неработающем (резервном) состоянии, каждая из мобильных станций M1-M10 постоянно определяет, было ли получено по каналу управления адресованное ей поисковое сообщение. Например, когда обычный (наземный) абонент вызывает одного из мобильных абонентов, вызов направляется от ОТКС к МЦК 20, где анализируется набранный номер. Если достоверность набранного номера подтверждена, МЦК 20 просит некоторые или все базовые станции B1-B10 посредством поискового вызова определить вызываемую мобильную станцию по всем их соответствующим сотам C1-C10. Затем каждая базовая станция B1-B10, принимающая запрос от МЦК 20, будет передавать по каналу управления соответствующей соты сообщение поискового вызова, содержащее МИН вызываемой мобильной станции. Каждая из неработающих мобильных станций M1-M10 сравнит МИН в сообщении поискового вызова, полученном по отслеживающему каналу управления, с МИН, хранящимся в мобильной станции.

Вызываемая мобильная станция с совпадающим МИН передает на поисковый вызов ответный сигнал по каналу управления базовой станции, которая направляет ответный сигнал МЦК 20.

Получив ответный сигнал, МЦК 20 выбирает имеющийся в наличии речевой канал в соте, из которой был принят ответный сигнал, и просит базовую станцию в этой соте дать приказание мобильной станции через канал управления настроиться на выбранный речевой канал (МЦК сохраняет перечень всех каналов в своей зоне обслуживания и их статус, т.е. свободный, занятый, заблокированный и т.д., в любой момент времени). Когда мобильная станция настроилась на выбранный речевой канал, устанавливается сквозная связь. С другой стороны, когда мобильный абонент инициирует вызов, например, путем набора телефонного номера обычного абонента и нажатия на кнопку "послать" микротелефона в мобильной станции, МИН и ЭПН мобильной станции и набранный номер посылаются по каналу управления на базовую станцию и препровождаются на МЦК 20, который проверяет достоверность мобильной станции, присваивает речевой канал и устанавливает сквозную связь для переговоров, как и ранее.

Если мобильная станция перемещается между сотами в состоянии ведения переговоров, произойдет "перенос" вызова от старой базовой станции к новой базовой станции. МКЦ выбирает имеющийся в наличии речевой канал в новой соте и затем дает приказ старой базовой станции послать мобильной станции на работающем речевом канале в старой соте послание переноса, которое сообщает мобильной станции о необходимости настроиться на выбранный речевой канал в новой соте. Послание переноса посылается в режиме "пробелов и пакетов", который приводит к короткому едва заметному перерыву в разговоре.

После получения послания переноса мобильная станция настраивается на новый речевой канал и МЦК устанавливает сквозную связь через новую соту. Старый речевой канал в старой соте отмечается МЦК как неработающий и может использоваться для других переговоров.

В дополнение к инициации поисковых вызовов и ответным сигналам мобильная станция УМТУ может получать доступ к сотовой системе для регистрации. В УМТУ возможны два типа регистрации: (1) периодическая регистрация, основанная на времени или, более конкретно, на значении REGID ("текущее время") и значении REGINCR ("период регистрации"), передаваемых базовой станцией, и на значении NXTREG ("время бодрствования"), хранящемся в мобильной станции, и (2) регистрации зоны системы, которая основана на местоположении или, более конкретно, на идентификации системы (ИС), передаваемой в обслуживающей сотовой системе. Периодическую регистрацию можно использовать для определения того, активна (в пределах дальности работы радио) и включена или нет мобильная станция в сотовой системе. Регистрация зоны системы может использоваться для определения того момента, когда какая-либо мобильная станция пересекла границу между двумя сотовыми системами.

После получения сообщения REGID по прямому каналу управления (от базовой станции к мобильной станции), если регистрация разблокирована в обслуживающей сотовой системе, мобильная станция сравнивает значение REGID со значением NXTREG и сравнивает последнее полученное значение ИС со значением ИС сотовой системы, в которой последний раз была зарегистрирована мобильная станция.

Если либо значение REGID больше или равно значению NXTREG, указывая, что должна быть периодическая регистрация, либо значение последней принятой ИС отлично от значения последней запомненной ИС, указывая, что мобильная станция со времени последней успешной регистрации переместилась из одной сотовой системы в другую, то мобильная станция автоматически пошлет сообщение о доступе к регистрации по обратному каналу управления (от мобильной станции к базовой станции) и скорректирует значение NXTREG на сумму последнего полученного значения REGID и значения REGINCR после получения сообщения, подтверждающего регистрацию, по прямому каналу управления (мобильная станция также корректирует значение NXTREG после каждой инициации вызова или ответного сигнала на поисковый вызов).

Описанная выше традиционная система УМТУ использует мультикомплексную передачу с частотным разделением каналов (МПЧРК) для передачи телефонных разговоров и управляющей информации по речевым и управляющим каналам. Как упоминалось, имеющийся спектр частот разделяется между сотами в системе. В каждой соте речевые (аналоговые) сигналы и информационные (цифровые) сигналы образуют входные сигналы для передатчика (в базовой станции или в мобильной станции), который формирует синусоидальную несущую волну, имеющую постоянную частоту, соответствующую одной из частот, приписанных соте. Передатчик использует входные сигналы для модуляции характеристики (амплитуда, частота или фаза) несущей волны до начала радиопередачи. Модулированная несущая занимает относительно узкий диапазон (ширина полосы частот несущей) спектра около номинальной центральной частоты (немодулированная частота несущей).

В общем случае используется частотная модуляция, так что частота несущей в любой момент времени изменяется (увеличивается или уменьшается) в пропорции к амплитуде входного сигнала в этот момент. Получающееся в результате отклонение модулированной частоты несущей волны относительно немодулированной (центральной) частоты обычно ограничено в пределах определенной ширины полосы частот, например 30 КГЦ, для того, чтобы избежать перекрывания соседних РЧ-каналов и возникновения помех между соседними каналами.

Поэтому в традиционной системе УМТУ аналоговый речевой сигнал модулирует несущую волну, используемую для передачи по РЧ- каналу. Система УМТУ использует аналоговую частотную модуляцию (ЧМ) и является системой типа один канал на несущую (ОКНН), т.е. один речевой контур (телефонный разговор) на РЧ-канал. Однако недавние разработки провозгласили новую цифровую эру для сотовой связи. Основная движущая сила, стоящая за переходом на цифровую передачу, являлась желанием увеличить эффективность спектра для удовлетворения все нарастающих требований к информационной емкости системы. Путем кодирования (оцифровывания и сжатия) и мультиплексирования речи от нескольких речевых контуров до этапа модуляции и передачи один РЧ-речевой канал может разделяться между несколькими цифровыми речевыми каналами вместо того, чтобы его занимал только один аналоговый речевой канал. Таким образом можно резко увеличить информационную емкость канала и, следовательно, общую информационную емкость системы, не увеличивая ширины полосы звукового канала. Как естественное следствие, сотовая радиосистема способна обслужить значительно большее число мобильных станций при значительно меньших финансовых затратах. Например, в базовых станциях потребуется меньшее количество канальных устройств (приемопередатчиков).

Более того, цифровой формат облегчает интегрирование сотовой системы с выходящей на сцену цифровой сетью связи.

В Соединенных Штатах пионерами в попытках "перейти на цифру" стали фирмы Elektronic Industries Association (EIA) (Ассоциация электронной промышленности) и (Telecommunication Industry Association (TIA) (Ассоциация телекоммуникационной промышленности), которые сформулировали временный стандарт для эфирного интерфейса в цифровых сотовых системах. Этот временный стандарт EIA/TIA известен как "стандарт совместимости двухрежимной мобильной станции - базовой станции" и именуется "IS- 54" (экземпляры различных просмотренных и исправленных изданий IS- 54 можно получить в Electronics Industries Association; Вашингтон, округ Колумбия. 20006, Пенсильвания авеню. Северо-запад, 2001). Термин "двухрежимный" означает способность системы работать либо в аналоговом, либо в цифровом режиме. Аналоговый режим работы основывается на стандарте EIA/TIA 553, который базируется на стандарте УМТУ. Цифровой режим работы основан на методах мультиплексной передачи с временным разделением каналов (МПВРК), аналогичных тем, которые давно используются в наземной телефонной сети для одновременной передачи множества телефонных разговоров по одному физическому каналу (мультиплексная передача с кодовым разделением каналов (МПКРК) также предлагалась для сотовых систем, но существующие технические условия IS-54-B (версия B) используют МПВРК).

В наземной телефонной сети аналоговые речевые сигналы, передаваемые местными телефонными абонентами по отдельным аналоговым каналам в центральный офис местной телефонной компании (телко) подвергаются последовательной выборке, а амплитуды выборок квантуются и затем кодируются в двоичные числа, представленные импульсами с постоянной амплитудой, в процессе, носящем название кодово-импульсная модуляция (КИМ). Заранее определенное количество КИМ-каналов (цифровых речевых каналов) передается в последовательности блоков данных, каждый из которых содержит пакет информации (закодирование выборки) из каждого из КИМ-каналов. Пакеты из разных КИМ-каналов занимают разные интервалы времени в каждом блоке данных, передаваемом по физическому каналу, например по медным проволокам. Большинство телефонных переговоров дальней связи передается через коммутационную иерархию с использованием МПВРК. Этот метод можно также применять к передаче по РЧ-каналам в сотовой радиосистеме.

РЧ-канал, работающий в МПВРК, разделяется на последовательность повторяющихся временных интервалов, каждый из которых содержит информационный пакет от отличного источника данных, например, от кодера источника для звукового канала. Временные интервалы группируются в блоки данных заранее определенной длительности. Количество временных интервалов на блок данных меняется в зависимости от количества цифровых каналов, которые стараются разместить на РЧ-канале с учетом скорости кодирования цифровых каналов, уровня модуляции и ширины полосы РЧ-канала. Каждый временной интервал в блоке данных обычно представляет другой цифровой канал. Поэтому длина каждого блока данных МПВРК в РЧ-канале - это минимальное количество времени между двумя повторяющимися временными интервалами, которые используются одним и тем же цифровым каналом (предназначенным для одного и того же пользователя). Другими словами, каждый блок данных МПВРК состоит не более чем из одного временного интервала для каждого пользователя.

Согласно IS-54, по каждому цифровому МПВРК РЧ-каналу может передаваться от трех до шести цифровых речевых каналов (от трех до шести телефонных разговоров) в зависимости от скорости источника речевого кодера, используемого для каждого цифрового канала (уровень модуляции и ширина полосы канала устанавливаются в IS- 54). Речевой кодер для каждого цифрового канала потока информационного обмена (ЦКПИО) может работать либо на полной скорости, либо с половинной скоростью (ожидается, что речевые кодеры с полной скоростью будут использоваться в ближайшем будущем до тех пор, пока не будут разработаны кодеры, работающие с половинной скоростью, которые будут давать приемлемое качество речи). ЦКПИО, работающие с полной скоростью, требуют в два раза больше временных интервалов в данный период времени, чем ЦКПИО, работающий на половине скорости. В IS-54 по каждому МПВРК РЧ-каналу может передаваться до трех ЦКПИО, работающих с полной скоростью, или шесть ЦКПИО, работающих с половинной скоростью.

Структура блока данных МПВРК РЧ-канала для IS-54 представлена на фиг. 3. Каждый блок данных ("кадр") в МПВРК РЧ- канале содержит шесть временных интервалов ("временных слотов") (1-6) равных размеров, а длина блока данных составляет 40 мс (25 блоков данных в секунду). Каждый работающий на полной скорости ЦКПИО использует два равно отделенных друг от друга временных интервала блока данных, показанного на фиг. 3, т.е. интервалы 1 и 4, или интервалы 2 и 5, или интервалы 3 и 6.

При работе на полной скорости МПВРК РЧ-канал может предназначаться для трех пользователей (A-C), т.е. пользователю A присвоены временные интервалы 1 и 4; пользователю B присвоены интервалы 2 и 5; и пользователю C присвоены интервалы 3 и 6 блока данных ("кадра"), показанного на фиг. 3 (поэтому для работы на полной скорости каждый блок данных МПВРК фактически состоит из трех временных интервалов, а не из шести, и его длина составляет 20 мс, а не 40 мс). Каждый ЦКПИО, работающий на половинной скорости, использует один временной интервал блока данных, показанного на фиг. 3. При работе на половине скорости МПВРК РЧ-канал может предназначаться для шести пользователей (A-F), причем каждому из пользователей A-F присвоен один из шести временных интервалов блока данных, показанного на фиг. 3 (для работы на половинной скорости каждый блок данных МПВРК на самом деле состоит из шести временных интервалов и совпадает с определением блока данных или "кадра", данным в IS-54), Поэтому, в отличие от аналоговой сотовой системы, работающей в режиме мультиплексной передачи с частотным разделением каналов (МПЧРК), в которой базовая станция и мобильная станция передают и принимают непрерывно по РЧ-каналу, МПВРК сотовая система работает в прерывистом буферно-пакетном (монопольном) режиме передачи. Каждая мобильная станция передает (и принимает) в приписанном временном интервале в РЧ-канале. Например, при полной скорости мобильная станция пользователя A будет передавать во временном интервале 1, фиксировать в интервале 2, принимать в интервале 3, передавать в интервале 4, фиксировать (захватывать связь) в интервале 5, и передавать в интервале 6, и затем будет повторять цикл (временные интервалы передачи и приема смещены относительно друг друга во избежание использования дуплексной схемы, которая иначе была бы нужна, чтобы позволить передатчику и приемнику мобильной станции работать одновременно). Поэтому мобильная станция передает (или принимает) в долю времени (одна треть для полной скорости и одна шестая для половины скорости) и на остальное время может отключаться для экономии энергии.

Однако существующий стандарт IS-54 - это не полностью цифровой стандарт, а гибридный аналого-цифровой стандарт, предназначенный для выполнения на этапе перехода от аналоговой к цифровой связи, когда работающие мобильные станции будут представлять собой смесь новых двурежимных мобильных станций и старых однозначно аналоговых станций. Более конкретно, стандарт IS-54 обеспечивает как аналоговые речевые каналы в традиции УМТУ, так и цифровые речевые каналы, имеющие конфигурацию в формате блока данных, показанного на фиг. 3. При организации вызова двурежимным мобильным станциям может быть присвоен либо аналоговый речевой канал (вся частота несущей), либо в качестве альтернативы, канал цифрового информационного обмена (повторяющийся временной интервал на частоте несущей). Однако только аналоговым мобильным станциям можно присвоить только аналоговый речевой канал.

Продолжающаяся необходимость обслуживать существующие только аналоговые мобильные станции также привела к появлению в IS-54 технических условий по аналоговому управляющему каналу, который был наследован от предыдущего УМТУ или, что эквивалентно, от стандарта EIA/TIA 553. Согласно IS-54, прямой (поискового вызова) аналоговый управляющий канал на нисходящей линии связи от базовой станции к мобильным станциям переносит непрерывный поток данных- сообщений (слов) в конкретном формате.

Обратный аналоговый управляющий канал (канал доступа) на восходящей линии связи от мобильных станций к базовой станции является, однако, каналом с произвольным режимом доступа, который используется на основе состязания для передачи инициирований вызова, ответов на поисковые вызовы и сообщения о регистрации. Бит "занят-свободен", передаваемый по прямому управляющему каналу (ПУК) указывает текущий статус (доступность) обратного управляющего канала (ОУК), т.е. ОУК занят, если бит "занят-свободен" равен "0", и свободен, если бит "занят-свободен" равен "1". Формат ПУК, изложенный в IS-54, представлен на фиг. 4. По ПУК можно передавать несколько разных типов (функциональных классов) сообщений: (1) служебное сообщение о системных параметрах (SPOM), (2) служебное сообщение о глобальном действии (GAOM), (3) сообщение о идентификации регистрации (REGID), (4) управляющее сообщение мобильной станции, например, сообщение поискового вызова, и (5) сообщение управления-заполнения. SPOM, GOAM и REGID - это служебные (overhead) сообщения, предназначенные для использования всеми мобильными станциями в зоне охвата базовой станции. Служебные сообщения передаются в группе, называемой последовательностью служебных сообщений (ПВС). Первое сообщение каждой ЛВС всегда должно быть SPOM, которое передается через каждые 0,8+/-0,3 секунды.

SPOM состоит из двух слов, которые содержат информацию об обслуживающей сотовой системе, включая идентификацию системы (ИС) и управляющие биты REGH и REGR, которые указывают, разрешена ли регистрация для "домашних" станций и "бродячих" станций, соответственно ("домашняя" станция - это мобильная станция, работающая в сотовой системе, у которой абонируется обслуживание, тогда как "бродячая" станция - это мобильная станция, работающая в сотовой системе, не относящейся к той, у которой абонируется обслуживание). GOAM или REGID состоит из одного слова, которое добавляется на конце SPOM и посылается при необходимости. При желании к SPOM можно добавить любое количество сообщений о глобальном действии. Типы сообщений о глобальном действии включают в себя каналы повторного просмотра сигналов поискового вызова и сообщения приращения регистрации (REGINCR) (REGINCR и REGID сообщения управляют частотой периодических регистраций мобильных станций с обслуживающей сотовой системой). Посылаемое сообщение REGID должно добавляться к SPOM или, если посылаются какие-либо сообщения о глобальном действии, к последнему GOAM в ПВС.

Если SPOM, GOAM и REGID транслируются для использования всеми мобильными станциями, слушающими прямой управляющий канал (ПУК), управляющее сообщение мобильной станции, например, сообщение поискового вызова, направляется на конкретную мобильную станцию (конкретный МИН). Примерами других управляющих сообщений мобильной станции являются сообщения о назначении аналогового звукового канала или цифрового канала информационного обмена (работающего на полной скорости или на половинной скорости) и приказы изменить уровень мощности передачи. Управляющее сообщение мобильной станции состоит из слов в количестве от одного до четырех. Сообщение управления-заполнения состоит из одного слова, которое посылается каждый раз, когда отсутствует сообщение, которое нужно послать по ПУК, т.е. для того, чтобы заполнить пропуски между разными сообщениями или между блоками многословного сообщения.

Формат прямого аналогового канала, определенный в IS-54 и показанный на фиг. 4, в основном, негибкий и не способствует достижению целей современной сотовой телефонии, включая продление срока службы батареи мобильной станции. Конкретно, временной интервал между передачами SPOM фиксирован, и порядок, в котором к SPOM добавляются служебные и управляющие сообщения, также неизменен. Хотя сотовая система может управлять частотой передачи большинства служебных сообщений (только в каждую ПВС нужно включать SPOM), неработающая (свободная) мобильная станция, которая настроилась на ПУК, должна все время прочитывать все сообщения в каждой ПВС (за исключением, например, того случая, когда GOAM дает мобильной станции инструкцию повторно просмотреть каналы сигналов поискового вызова, а не только сообщения поискового вызова, даже если информация, содержащаяся в служебных сообщениях в текущей ПВС, могла и не измениться по сравнению с предыдущей ПВС. Поэтому очень часто мобильная станция корректирует и обновляет свою память той же самой информацией, которая там уже хранится. Во время этих циклов прочитывания напрасно тратится энергия батареи без какой-либо соизмеримой пользы для работы мобильной станции.

В свете этих недостатков и дефектов аналогового управляющего канала (АУК) предыдущих разработок, целью настоящего изобретения является создание цифрового управляющего канала (ЦУК), по которому можно было бы передавать типы сообщений, аналогичные тем, которые передаются по АУК, но в котором частота передачи сообщений базовой станцией в основном развязана с частотой считывания сообщений мобильной станцией.

Другими словами, некоторые типы сообщений можно передавать чаще, чем другие, но мобильной станции не нужно считывать каждое сообщение, переданное по ЦУК.

Например, мобильной станции, только что зафиксировавшейся на ЦУК, может потребоваться получить как можно быстрее всю нужную информацию о текущей системе обслуживания, например, право собственности (частная ли это система?), профиль обслуживания (может ли она выполнять конкретное информационное обслуживание? ), параметры системы (какая максимальная мощность передачи мобильной станции? ) и т.д. Поэтому эта служебная информация может посылаться как можно часто, не ограничивая чрезмерно емкость ЦУК, необходимую для передачи других сообщений, например, сообщений поисковых вызовов. Однако большая часть этой служебной информации не меняется слишком часто, и было бы ненужной тратой энергии батареи, если бы эта информация считывалась слишком часто. Поэтому, когда мобильная станция считала служебную информацию, мобильная станция не будет считывать ее снова до тех пор, пока не получит указания, что информация изменилась. Это приводит к значительной экономии энергии батареи в мобильной станции.

Другой целью настоящего изобретения является создание ЦУК, который позволяет мобильной станции, находящейся в неработающем режиме (режиме простоя) считывать минимальное количество информации от ЦУК в течение заранее определенных периодов времени, а все остальное время входить в режим "спячки". В этом отношении мобильной станции разрешен самый возможно короткий период для считывания сообщений поисковых вызовов до возвращения в режим "спячки". Во время режима "спячки" большая часть электронных схем мобильной станции отключена и имеется минимальная утечка энергии батареи.

Таким образом можно продлить срок службы батареи от, например, 13 часов до 100 часов до возникновения необходимости перезарядки батареи. Отношением времени, потраченного на чтение сообщений поисковых вызовов, ко времени, проведенному в режиме "спячки", можно управлять, и оно представляет собой компромисс между задержкой в организации вызова и энергопотреблением батареи.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание гибкого формата ЦУК, который может адаптироваться к иерархической структуре соты, состоящей как из "макро" (с большим радиусом), так и из "микро" (с малым радиусом) сот. В иерархической сотовой структуре мобильная станция может менять соты гораздо чаще, чем в существующих системах, ориентированных на макросоты. Важно, чтобы частый и повторный выбор соты не препятствовал способности мобильной станции принимать сигналы поискового вызова или вызовы с мест. Настоящее изобретение позволяет осуществлять быстрый выбор и повторный выбор соты путем частой передачи служебных сообщений, в то же время обеспечивая эффективную работу режима "спячки". Высокая частота повторений служебных сообщений дает возможность мобильным станциям, которые собираются зафиксироваться на новую соту, быстро найти канал сигналов поискового вызова и другие параметры, требуемые для доступа к системе.

Дальнейшей целью настоящего изобретения является обеспечение возможности регулировать емкость ЦУК в каждой соте с тем, чтобы выполнять требования по употреблению этой соты, т.е. по ожидаемому количеству сигналов поискового вызова и количеству доступов в секунду Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании ЦУК, который облегчал бы интеграцию мобильной сети с постоянно растущим портфелем услуг ИСЦС.

Также целью настоящего изобретения является создание ЦУК, который можно было бы легко реализовать в рамках существующей структуры IS-54.

Изобретение обеспечивает способ передачи и приема информации по каналу связи, например, по цифровому управляющему каналу между базовой станцией и мобильной станцией в системе сотовой связи (сотовой системе). Этот способ включает передачу с регулярными интервалами информации, которая изменяется время от времени, и вместе с каждой передачей информации передают указание того, изменилась ли информация, причем это указание содержит только одно из трех значений, из которых первое указывает, что информация не изменилась и не должна считываться, второе из них указывает, что информация изменилась и требует считывания, а третье из них передают заранее определенное количество раз после того, как передано второе значение, чтобы указать, что информация должна считываться только