提供非预定应答回应的通信收发信机

摘要

一个通信收发信机(510),它使用设备和方法以产生非预定应答回应,该通信收发信机包括一个接收器(704),一个控制器(714)和一个发送器(710)。该接收器(704)在第一个预定时间间隔(212)中接收地址和标识发送该地址的小区发送器(506)的色标码。控制器(714)从预定数量的响应时隙中选择一个保留响应时隙,根据所接收的地址,传输非预定应答回应。然后发送器(710)在第二个预定时间间隔(216)中的选定的保留响应时隙(224)内发送非预定应答回应。

说明书

本发明通常涉及双向无线通信系统中使用的通信收发信机，特别是涉及产生非预定应答回应的通信收发信机。

以往技术中使用时间或频率复用(reuse)的通信系统依靠预先设定好的预定应答回应时隙，为应答回应提供传输时间，该应答回应用来跟踪通信收发信机以提供消息传送。在使用以往技术的系统中，应答回应是没有冲突的，因为应答回应时隙是在通信收发信机接收到的消息队列内的消息数量基础之上专门分配的。尽管从消息分批或排队的角度来讲，这种无冲突消息输入是一个很具吸引力的特点，但由于预定的应答回应时隙的数量已经事先定好，因此使用这种方法的通信系统通常会受到同一时间所能被查询的通信收发信机数量的限制。

在多数情况下，随着通信系统服务的用户的数量增加，需要传送的消息数量也相应地增加。因此，必须对排队等待传送给运行在通信系统中的通信收发信机的消息批的大小加以限制，以为应答回应操作提供时间，这将会导致消息传送的延迟的增加。在高通信量的情况下，对试图向分配方传送消息和接收消息的分配方的人来讲，这种消息传送的延迟的增加都会变得无法接受。

这样所需要的是一个通信收发信机，它能够产生非预定应答回应，从而降低消息传送的延迟。还需要一种方法，使运行在提供时分双工操作的通信系统中的通信收发信机通过使用这种方法能够产生非预定应答回应，从而提高消息传输吞吐量并降低消息传送延迟。

根据本发明的第一方面，一种使用运行于时分双工通信系统中的多个通信收发信机产生的非预定应答回应的方法。该通信系统包括多个传输小区，用来定义地理传输区域，每一个传输小区包括一个或多个小区接收器，用来接收由多个通信收发信机产生的非预定应答回应，以及一个小区发送器，用来发送地址和一个用于标识该小区发送器的色标码。从通信收发信机传送非预定应答回应的方法包括以下步骤，在第一个预定时间间隔中接收地址和标识发送该地址的小区发送器的色标码，根据所接收的地址从用来传输非预定应答回应的预定数量的保留响应时隙中选择一个保留响应时隙，在第二个预定时间间隔中所选的保留响应时隙中发送非预定应答回应。

根据本发明第二个方面，一个通信收发信机运行于一个通信系统中，该通信系统使用时分双工通信，并且包括多个定义了地域传输区域的传输小区，每一个传输小区包括一个或多个用于接收通信收发信机产生的应答回应的小区接收器，以及一个用于发送地址和标识该小区发送器的色标码的小区发送器。该通信收发信机包括一个接收器，用来在第一个预定时间间隔中接收地址和用于标识发送该地址的小区发送器的色标码，一个控制器，用来根据所接收的地址从一个预定数量的保留时隙中选择一个保留响应时隙用来传输应答回应，以及一个发送器，用来在第二个预定时间间隔中所选的保留响应时隙中发送应答回应。

根据本发明第三个方面，一个使用非预定应答回应的时分双工通信系统，包括多个定义了地理传输区域的传输小区，该传输小区包括一个或多个小区接收器，以及一个小区发送器用来在第一个预定时间间隔中发送地址和用于标识发送该地址的所述小区发送器的色标码。一个通信收发信机，在第一个预定时间间隔中，接收地址和用于标识发送该地址的小区发送器的色标码，根据所接收的地址从用来传输非预定应答回应的预定数量的保留响应时隙中选择一个保留响应时隙，并且在第二个间间隔中所选的保留响应时隙中发送该非预定应答回应。在第二个预定时间间隔中，一个或多个小区接收器中的至少一个接收在预定数量的保留响应时隙中发送的非预定应答回应。由一个或多个小区接收器中的至少一个接收到的色标码所标识出的小区发送器，在由色标码所指定的预定消息复用时隙序列中一个时隙中，发送用以标识消息所指向的通信收发信机的地址和相应的消息。

图1为根据本发明的一个合成图，用以描述通信系统和相关的通信协议，该协议为向通信收发信机的消息传送提供最小传输延迟。

图2为根据本发明的图1中通信协议的信令图。

图3为图2中的通信协议使用的同步代码字206的信令图。

图4为根据本发明的一个信令图，用来说明一个使用图2中通信协议的输出和输入消息接发的例子。

图5为根据本发明的一个合成图，用来描述一个通信收发信机和与其相关的随机数的随机分布。

图6为根据本发明的图1中通信系统的电气框图。

图7为根据本发明的图5中通信系统使用的发送器的电气框图。

图8为根据本发明的图5中通信系统使用的通信收发信机的电气框图。

图9-14为根据本发明的流程图，用来说明图6中通信系统的运行过程。

图1为根据本发明的一个合成图，用来描述使用时分双工通信的通信系统，该系统在后面被称为通信系统100，以及相关的通信协议120，该协议提供由运行在通信系统100中的多个通信收发信机产生的非预定应答回应，使得向通信收发信机的消息传送的传输延迟最小。通信系统100包括多个传输小区，图中表示为传输小区102，传输小区104和传输小区106，它们定义了联播通信系统内的地域传输区域，这为此技术领域中的技术人员所熟知。多个传输小区中的每一个传输小区包括一个或多个小区接收器和一个小区发送器，下面将对其详细描述。通信协议120包括一个控制帧108，其后紧接着多个传输帧110，传输帧110在例子中被标注1-7。将在下面进一步详细描述控制帧108和传输帧110。如图1所示，通信系统100被组织为提供频率复用，示例中所示为一个七小区频率复用模式(小区1A-7A，1B-7B等)，尽管能够发现，同样可以使用其它提供较多或较少小区的频率复用模式。在通信协议120的频率复用部分，消息传输以一个预定的序列发生的，也就是在第一个传输帧112中在传输小区1A，1B，1C等中，在第二个传输帧114中在传输小区2A，2B，2C等中，在第三个传输帧116中在传输小区3A，3B，3C等中，以此类推。根据以上的描述，可以发现，当小区频率复用模式中的传输小区数量增加时，所提供的传输帧110的数量也有一个相应的增加，同样，当小区频率复用模式内的传输小区数量减少时，所提供的传输帧110的数量也相应的减少，这将在下面进一步详细描述。

总之，通信协议120提供了一个预定传输序列，它使得对指向运行在传输小区内的通信收发信机的消息的传输，不存联播传输所固有的问题。通信协议120包括一个控制帧，它被从通信系统100内的全部小区发送器联播发送，其后紧接着多个传输帧，这些传输帧由每一个小区发送器在一个预定序列中以非联播方式发送。

图2为根据本发明第一种实施方式的一个信令图，用来说明图1中的通信协议120。控制帧108和传输帧110对应于与一个同步信号传输协议130，例如FLEX^TM信号传输协议，中的帧202，204相对应。FLEX信号传输协议在此作为例子，能够发现，同样可以使用其它同步信号传输协议，为向通信收发信机的消息传送提供最小的传输延迟。

同步信号传输协议130包括，例如，128个帧，编号为帧-0 204到帧-127 202。这128个帧中的任何一个都可以被指定为一个控制帧108和传输帧110，但是，能够发现，这种指定通常由小区频率复用模式内的传输小区的数量来确定的。对于图1中所示的七小区复用模式，一个控制帧108和七个传输帧110将在同步信号传输协议130的128个帧中顺序重复十六次。

控制帧108提供控制消息，控制该消息在第一个预定时间间隔中，即输出传输时间间隔212中，被发送给运行在通信系统中的通信收发信机。控制帧108中的第二部分在第二个预定时间间隔，即输入传输时间间隔216中，进一步用来接收由通信接收器所产生的应答回应。该应答回应用来对通信收发信机进行定位，这将在下面详细描述。在输出传输时间间隔212和输入传输时间间隔216中发送的消息是在一个单RF信道或频率上发送的，这样就为信道上的输出和输入消息提供了一个时分双工(TDD)排列。一旦通信收发信机被定位，指向该通信收发信机的消息就在接下来的传输帧110中被发送。虽然只显示了一个单控制帧108，但能够发现，可以根据信道负载在一个序列中发送多个控制帧，以提高用来做对消息所指向的通信收发信机进行定位的输出信道的吞吐量。

帧202，204等，作为例子包括一个同步部分206，其后紧接有11个传输块208(标识为B0到B10)。输出传输时间间隔212和输入传输时间间隔216之间的界限210被定义为两个传输块之间的界限，这两个传输块分别作为输出消息传输的结束和输入消息传输的开始。在本发明的一种实施方式中，界限210是固定的，以此为输出消息传输提供可用的预定数量的传输时隙214，为输入消息传输提供可用的预定数量的保留响应时隙224。在本发明的第二种实施方式中，界限210是可变的，以此为输出消息传输提供可用的数量可变的传输时隙214，为输入消息传输提供可用的数量可变的保留响应时隙224，这些将在下面进一步描述。

为了保留响应时隙224中的非预定应答回应，保留输入传输时间间隔216的一部分。非预定应答回应是由一个通信收发信机所产生的那些响应，通信系统100没有事先为其分配一个时隙以传输应答回应。所提供的保留响应时隙224的数量限制了通信系统100发送的输出地址的数量，在下面进一步对其进行描述。较为典型的是，保留响应时隙224的数量被预编程在通信收发信机中，尽管能够发现，当在所提供的通信系统100中提供无线广播(OTA)再编程功能时，也可以改变该数量。

根据本发明，控制帧108中的每一个传输块208是在输出传输时间间隔212中被发送的，并且它在例子中包括，8个代码字，分别表示每个地址代码字，向量代码字，数据代码字或空闲代码字，而输入传输时间间隔216中的每一个传输块208，也在例子中也包括8个代码字，代表应答回应，其中包括用于标识相应的通信收发信机的地址代码字，以及提供发送器ID的数据代码字，或色标码，这些将在下面进一步详细描述。传输帧110中在输出数据传输220内发送的每一个传输块208在例子中也包括8个代码字，代表地址代码字和数据代码字，其仅在如上所述的通信收发信机已被定位的传输小区内发送。

如上所述，通信协议120包括一个控制帧108，它被从通信系统100内的所有小区发送器以联播传输方式进行发送，其后紧接着多个传输帧110，这些传输帧由按如上所述的预定序列由通信系统100中的小区发送器以非联播传输方式进行发送。在操作中，指向通信收发信机的消息最好不紧接在控制帧108传输之后，而是紧跟在控制帧108传输之后的传输帧110中发送的消息通常是要传输给在前一个控制帧传输过程中被定位的通信收发信机，这将在下面详细解释。

图3是图2的通信协议中使用的同步代码字206的信令图。同步代码字206包括两部分，一个第一同步部分或同步“1”和一个第二同步部分或同步“2”。同步“1”包括一个位同步“1”代码字302，一个“A”代码字304，一个“B”代码字306和一个“A”条码字308。同步2包括一个一位同步“2”代码字312，一个“C”代码字314，一个位同步“2”条码字316和一个“C”条码字320。同步“1”最好以每秒1600位的速率发送，并提供一种获取帧同步的方法，同时还提供发送器ID，或色标码，这将在下面进一步描述。同步1也能提供指定帧块速度的消息，或传输帧的其余部分发送的位速率。帧消息字310最好也以每秒1600位的速率进行发送，并携带一个帧编号，一个循环序数以及其它信息。同步“2”在同步“1”指定的帧块速度处提供同步。

上述的发送器ID，在例子中，是由在“B”代码字306中传送的消息所提供的，“B”代码字306是一个十六位的代码字，最好使用一个16，5博斯-乔赫里-霍克文里姆码(BCH)编码格式进行编码。为降低错误标识发送器的可能性，仅使用可能的16，5BCH代码字中的128个预定代码字中的一个子集来提供发送器ID，或色标码。色标码的通常使用中的附加消息可以在1993年10月4日由Simpson等人申请的美国专利号为08/131,243题目为“在一个无线通信系统中标识一个发送器的方法和设备”的专利中发现，该专利与本发明转让给同一个受让人，在这里作为参考被包含了进来。

图4为根据本发明的一张信令图，用来说明使用图2的通信协议的输出和输入消息接发的一个例子。如上所述，在一个控制帧108内有11个传输块208，每一个传输块208都由8个代码字组成。这样，11个传输块208共提供了88个时隙，用以进行代码字的传输。在TDD系统中，如上所述，一些时隙，即保留响应时隙224被保留用来传输输入消息。保留响应时隙224的数量由通信系统100固定，或者在使用OTA编程时，可以变化。如图4所示，在时间间隔410中为输入非预定确认响应(ACK0到ACK15)保留了16个保留响应时隙224。剩余的72个传输时隙214用来在时间间隔408中传输72个地址(ADDR0到ADDR71)。每一个地址代码字414最好包括21个消息的地址位，其具有相关的11个用于BCH编码的奇偶校验位。在本发明的一种实现方式中，地址416中的最低有效位(D0到D3)用来选择传输非预定应答回应的16个保留响应时隙224的序列中的一个保留响应时隙，该16个保留响应时间间隔与控制帧108中发送的最后16个代码字相对应。图1通信协议运行的所有其它元件和方面如上面图2中所描述。这样，如例所示，分配到一个最低有效位是“0001”的地址代码字的通信收发信机将在第一个保留响应时隙中自动提供一个非预定应答回应ACK1。

图5为根据本发明的一张合成图，用来描述在通信系统100中可能遇到的通信收发信机的随机分布。所示的通信系统100包括多个传输小区102，104，106，如上所述，它们定义联播通信系统内的地理传输区域。每一个传输小区包括多个通信收发信机，这些通信收发信机由一个(或四位字节)十六进制数字(从0至F，或等价于10进制的数字0到15)标识。在本发明的第一种实施方式中，所示的每一个十六进制数字与分配给一个通信收发信机的地址中最低有效的十六进制数字相对应。在本发明的第二种实施方式中，每一个十六进制数字与分配该通信收发信机的地址中的最低的有效十六进制数字相对应，该通信收发信机，如下所述，被一个随机数生成器进一步随机化。

图5中所示的通信收发信机的分布假定通信收发信机通常随机分布于通信系统100中，并且位于任意给定传输小区内的通信收发信机的编号402，404和406同样也是随机的。对于两个或更多通信收发信机选择同一传输小区内同一输入时隙的之间冲突概率的第一个顺序近似值可用以下表达式来确定： $>>PCOLL>=>>NADD>>NCELL>•>NRCVR>•>NTS>\; >\times >100>\%>$>

其中PCOLL是冲突的概率，NADD是在控制帧108中发送的联播地址的数量，NCELL是通信系统100内小区的数量，NRCVR是小区的，或每个小区应答回应接收器的数量，NTS是每个小区接收器可用的保留响应时隙224的数量。使用图4所示的地址和保留响应时隙224的数量(即NADD＝72，NTS＝16)，并假定通信系统100中有40个小区，每小区有3个接收器，如图6所示，则冲突的概率为 $>>PCOLL>=>>72>>40>>•>3>>•>16>\; >\times >100>\%>=>3.75>\%>$>

如上例所示，对于每组编址72个通信收发位机，大约96％的通信收发信机将无冲突应答。可以发现，例如把标识通信收发信机的最低有效位的地址位进一步随机化，或采用与这里所述不同的系统配置，可以使实际冲突概率得到改进。

总之，在保留响应时隙224中发送的用于跟踪大的量通信收发信机的非预定应答回应的通信系统100可以如上所述提供有效的信道带宽应用。与以前使用预定应答回应的系统不同，本发明改进了消息传送的延迟，以及通信系统100的整体能力。

图6为根据本发明的图1中的通信系统100的电气框图。该通信系统100包括一个系统控制器500，它从消息始发站，通过例如公用交换电话网(PSTN)的使用接收消息输入，这种方法为此类技术中的技术人员所熟知。在把消息分配到多个基站502之前，用下面所述的方式对消息进行处理，示例中表示了在传输小区102和传输小区104中的两个基站502，传输小区102和传输小区104中被分别指定为小区1A和小区2A。系统控制器500和基站502之间的消息分配是使用广为人知的消息分配系统514来实现，例如一个直接的有线(电话)通信，一个数据通信链路，或多个射频链路中的任何一个，例如一个RF中继发送器/中继接收器，一个微波传输链路或一个卫星传输链路，这里只是举了一些例子。

基站502包括一个小区控制器504，该小区控制器有一个输入与消息分配系统514相连接，并有一个输出与小区发送器506输入的相连接。小区发送器506的输出与一个天线508相连接。一个或多个小区接收器512的输出，示例中每一个传输小区102，104中显示了三个，与小区控制器504的接收器输入相连接。在消息分配系统514上分配的来自系统控制器500的消息在小区控制器504的输入上被接收，小区控制器504然后存储该消息。在一个适当的时间，如上所述，从存储器中恢复消息所直达的通信收发信机的地址，并处理该消息加上一个发送器ID，也可将其称为一个色标码，用于唯一标识发送该地址的小区发送器506。在本发明的优选实施方式中，有128个唯一的发送器ID，这就允许在一个给定的地区范围内能够唯一标识128个发送器。该地址和用于标识发送该地址的发送器的色标码与小区发送器506的输入相连接，该小区发送器506接下来以此技术领域中的技术人员所熟知的方式发送该地址和色标码。发送的地址和色标码由传输小区内的任意通信收发信机所接收，在例子中显示了一个通信收发信机510。当发送的一个地址与分配给通信收发信机510的一个预定的地址相同时，通信收发信机510接收并存储发送该消息的发送器的色标码。

紧接在接收用于标识通信收发信机510的地址之后，通信收发信机产生一个应答回应，该应答回应包括地址和用于标识发送该地址的发送器的色标码，以此确定通信收发信机510位于传输小区102，104中的哪一中。如图6所示，通信收发信机510有可能接收传输小区102或传输小区104中发送器所发送的地址和色标码。当传输小区102中的小区发送器506正在发送与传输小区104中的小区发送器506相比不同的色标码时，通常来自其中一个发送器的传输将捕获通信收发器510，这样只有具有最强信号的发送器的色标码才会被接收。在那些来自传输小区102和传输小区104中小区发送器506的信号强度基本一致的情况中，地址和两个色标码都被接收。该128个唯一的色标码的一个特性是代码字正交，这样当几个色标码被同时接收到时，两个发送器的色标码会以此技术领域中的技术人员所熟知的方式被分别标识出来。在这样的情况中，通信收发信机510会根据一个预定选择标准，选择两个发送器的中一个的色标码，用于在上述的应答回应中传输。

应答回应传输可以由一个或多个传输小区102，104中的一个或多个小区接收器512接收，这取决于通信收发信机510的位置。不论接收应答回应的小区接收器512的数量是多少，在应答回应内接收到的通信收发信机510地址和色标码被转发到接收该地址和色标码的小区接收器512的小区控制器504。如前面所述，色标码不仅标识哪一个发送器发送该地址，还标识，如下所述，在哪一个传输帧110中将实际消息传送给通信收发信机510。同样，通过标识色标码，如上所述，通信收发信机510还可以知道消息将在哪一个传输帧110中被传送。根据本发明，通过删除基站502和通信收发信机510之间的任何进一步的传输消息，向通信收发信机510传送消息的传输延迟被最小化了。同样，由于也以上述的方式标识传输帧110，因此在不传送消息的那些传输帧110中通信收发信机510可以节省电池。

总之，控制帧108的第一部分中，它代表第一个预定传输时间间隔，在示例中它与图2的帧-127 202中的输出传输时间间隔212相对应，以同时联播方式进行发送用于标识消息指向的通信收发器510的地址，和用于标识产生地址传输的基站的色标码信号。在控制帧108的第二部分中，它代表第二个预定时间间隔，在示例中它与帧-127 202的输入传输时间间隔216相对应，应答回应被位于多个传输小区中的一个或多个小区接收器中的至少一个小区接收器512所接收。该应答回应包括用于标识发送通信收发信机510所接收到的地址的基站502的色标码信号。一旦通信收发信机510被定位，由一个或多个小区接收器中至少一个小区接收器512接收的色标码所标识的小区发送器506就发送用于消息指向的通信收发信机510的地址和消息。该地址和消息在标识基站502的色标码信号所指定的多个预定消息复用时隙中的一个选定时隙被发送的。通信收发信机510还在多个预定消息复用时隙中一个选定时隙中接收该地址和消息。进行地址和消息传输无需在基站502和通信收发信机510之间进行任何附加通信，这样就使向通信收发信机510的消息传送的延迟最小化。

图7是依据本发明的图6的通信系统中使用的基站502的电气框图。该基站502如上所述包括控制小区器504，小区发送器506和天线508。小区控制器504包括一个线接口602，一个控制器604，一个接收器接口606，一个非易失性存储器608，一个只读存储器610，一个编码器612，一个系统时钟614和一个大容量存储介质616。线接口602通过上述的消息分配系统514把小区控制器504与系统控制器5 00相连接。线接口602提供一个输出，该输出与控制器604的一个输入相连接。控制器604控制系统控制器500分配的的报文消息的处理。控制器604最好使用一个微型计算机，例如MC68XXX系列微计算机，或一个数字信号处理器，例如Schaumburg的摩托罗拉公司制造的DSP56XXX数字信号处理器来实现，也可以使用一个个人计算机或计算机工作站来实现。接收器接口606把小区控制器504连接到位于基站502地理传输范围内的一个或多个小区接收器512。接收器接口606的输出被连接到控制器604的一个输入上，该控制器604还控制从小区接收器512接收的地址和相关色标码的处理，这将在下面进一步加以说明。

非易失性存储器608与控制器604相连接，存储小区发送器506运行以及处理系统控制器500分配的消息所必需的消息。非易失性存储器608存储这样一些消息，如分配给基站502的色标码，进行联播传输所用的输出传输信道的频率(FO)，使用联播频率(FO)以外的频率进行非联播消息传输时的消息子信道频率(FS)，以及分配给基站502用于向通信收发信机510进行非联播消息传送的传输时隙(TS)。非易失性存储器608可以被集成为微型计算机或数字信号处理器的一部分，或使用众多广为人知的非易失性存储器装置中的任何一种，例如电子可擦写编程只读存储器(EEPROM)，“快速读写(flash)”存储器，电子可编程只读存储器(EPROM)和其它广为人知的非易失性存储器装置，以外设存储器装置形式实现。

只读存储器(ROM)610可以被集成为微型计算机或数字信号处理器的一部分，或者使用如上所述的外设存储器装置实现。只读存储器(ROM)610存储对控制基站502运行所必需的固件程序，这将在下面进一步详细讨论。固件程序最好是在只读存储器(ROM)610中被编程的，它包括，但并不只限于此，一个消息输入处理元件618，用来控制接收并临时存储系统控制器500分配的地址和相关消息；一个地址传输元件620，用来控制联播传输的地址和色标码的排队和传输；一个地址确认元件622，用来控制由一个或多个小区接收器512转发的应答回应的接收并临时存储；一个消息传输元件624，用来控制控制帧108中控制地址和色标码的传输，控制分配给基站的色标码所标识的地址的标识和与之相关的消息的恢复，还控制向位于基站传输区内的通信收发信机510的地址和消息非联播传输；以及一个地址确认转发元件626，用来控制对小区接收器接收的应答回应的处理，以传输回系统控制器500，在下面将对其详细讨论。

编码器612与控制器604相连接，并且响应于消息传输元件624，用来编码通信协议中的地址和色标码以传输应答回应。系统时钟614与控制器604相连接，提供同步信号，控制器604使用该同步信号，在输出消息传输中控制地址，色标码和消息信号的接收，在输入消息传输时控制应答回应的传输。

大容量存储介质616为系统控制器500分配的地址和相关消息提供临时存储。大容量存储介质616通过使用随机访问存储器，一个硬盘驱动器或其它众所周知的大容量存储装置来实现。大容量存储介质616提供若干消息队列，一个当前消息队列628，一个确认存储器630和一个消息传输队列632。当前消息队列628以批量为基础存储系统控制器500分配的地址和相关消息。确认存储器630存储由一个或多个小区接收器接收的全部地址和相关色标码。消息传输队列632存储将在控制帧108中被发送的地址和相关色标码，还存储将在所分配的非联播传输帧110中发送的地址和相关消息。

图8是依据本发明的图6中通信系统使用的通信收发信机510的一个电气框图。通信收发信机510包括一个接收器天线702和发送器天线708，分别用来截获来自基站502的RF信号和向基站502发送RF信号。接收天线702与一个接收器704相连接，该接收器在此类技术中广为人知，用来解调所接收的来自基站502的RF信号。发送器天线708与一个发送器710相连接，该发送器在此类技术中广为人知，用来调制发送给基站502的RF信号。

接收到的来自基站502的RF信号使用传统的二和四电平FSK。通信收发信机510发送到基站502的RF信号使用四电平FSK。接收器704接收到的无线信号在输出端生成已解调的消息。该已解调消息与控制器714的输入端相连接，该控制器被用做一个解码器解码输出消息。在输入信号传输中，确认消息经控制器714处理然后被转发到发送器710进行传输。一个电源开关712，该开关为此技术领域中的技术人员所熟知，与控制器714相连接，用来控制对发送器710和接收器704的电源供应，以提供节电功能。

为完成通信收发信机510的必要功能，控制器714最好包括一个微型处理器，一个RAM718，一个ROM717和一个非易失性存储器716。处理器最好与摩托罗拉公司制造的DSP56XXX数字信号处理器(DSP)系列产品相似。也可以使用其它类似的处理器作为微型处理器，可以根据要求加入相同或可选类型的附加处理器，来处理控制器714的处理要求。能够发现，ROM717和RAM718也可以使用其它类型的存储器，例如，EEPROM或快速存储器，。还可以发现，ROM717和RAM718，单独或连在一起，可以被集成作为微型处理器的一个相邻接的部分。

非易失性存储器716包括这样一些消息，例如通信协议所使用的一个或多个地址，用于标识通信收发信机510，以及一张传输表。该传输表包括通信系统100使用的一个有效的色标码(CC)列表和有效的联播频率(FO)列表。对输入通信而言，该传输表包括一个确认信道频率(FA)和相关消息子信道频率(FR)之间的列表，以及输入信道上可用时隙(TS)。FA和FR最好由使用频分多路复用(FDM)的通信系统使用。非易失性存储器可以是一个外部的或集成到控制器714中的EEPROM或快速读写装置。

RAM718包括一个色标码存储器720和一个消息存储器722。色标码存储器720用来存储控制器714编码的色标码。消息存储器722用来存储始发自基站502的已被成功编码的消息。

ROM717包括由控制器714使用的固件来处理输出和输入消息。该固件包括一个地址解码元件724，一个色标码解码元件726，一个确认传输元件728以及一个消息接收元件730，以及一个消息存储元件732。在输出消息处理中，控制器714调用消息接收元件730，对把解调信号转化为解调数据的接收器704产生的解调信号进行采样。接下来控制器714调用地址解码元件724和色标码解码元件726，分别对在输出信道上接收到的地址和色标码进行解码。然后控制器714把经过解码的地址和EEPROM中存储的一个或多个地址进行比较，当检测到一个匹配时，控制器714就调用消息存储元件732处理消息的剩余部分，消息存储元件732执行存储器管理器的功能以高效利用消息存储器。

一旦控制器714处理完该消息，就产生一个调用警告信号来提醒用户，已接收到一个消息。该调用警告信号被直接送到一个传统的声音或触觉警告装置736，以产生一个声音或触觉调用警告信号。此外，编程控制器714以根据所接收的消息的质量发送一个应答回应，ACK表示一次成功的消息接收，NACK表示一次未成功的消息接收。为发送ACK或NACK(应答回应)，控制器714调用确认传输元件728向基站502发送应答回应，用来确认消息接收的成功或失败。确认传输元件728控制对应于应答回应的FSK数据的发送器710。

在位置查询过程中，即基站502接收地址和色标码以定位通信收发信机510，确认传输元件728选择分配给通信收发信机510的地址的最低有效十六进制位，来确定用来发送应答回应的时隙。同样能够发现，如上所述，可以选择提供一个随机数生成器735，来进一步随机化最低有效的十六进制地址位。

用户可以通过用户控制器734来访问存储的消息，用户控制器734提供锁定，解锁，删除，读取等功能。而且，通过使用用户控制器734提供的相应功能，可以从RAM718中恢复消息，然后在显示器740上显示，显示器740可以是一个传统的液晶显示器(LCD)，或当消息为声音时，通过结合使用一个声音放大器和一个扬声器(图中没有显示)把声音播放出来。

图9-14是根据本发明说明图6中通信系统运行的流程图。首先参照图9，当在步骤802时接收到一个消息输入时，系统控制器500标识出主叫用户的电话号码。系统控制器500从一个用户号码簿中标识出消息指向的通信收发信机510，这为此类技术中的技术人员所共知，并且在步骤804分配一个地址和一个消息标号给该消息，并把重试次数设置为零。地址，消息，消息标号，重试次数和主叫用户的电话号码在步骤806被存储在一个活动页文件中，可从该文件中获取该消息，这将在下面详细描述。接下来在步骤808中系统控制器500恢复消息指向的通信收发信机510的地址，并将地址和当前消息排队为一个批。一旦该批量队列建立起来，系统控制器500在步骤810中把当前消息队列转发到小区控制器504。在步骤812中小区控制器504接收当前消息队列，然后在步骤814把当前消息队列存储到在大容量存储介质616中。接下来小区控制器504检测控制帧(即传输帧0)是否在步骤816中被预定。当控制帧不是预定时，小区控制器504就进行图11中的步骤848，这将在下面详细描述。

当在步骤816中控制帧被预定时，小区控制器504在步骤818中恢复包括有地址传输速率和联播传输频率的传输参数。然后小区控制器504在步骤820设置小区发送器506的频率和地址传输速率。然后在步骤822，小区控制器504恢复批量地址并用发送器色标码对批量地址进行编码。然后在步骤824中小区发送器506以联播方式发送该批量地址和色标码。

接下来参照图10，在步骤825中，该步骤包括步骤826和步骤828，通信收发信机510在步骤826接收批量地址和色标码，对于地址与所分配的地址相匹配的通信收发信机510，在步骤828通信收发信机发送一个应答回应，该应答回应包括通信收发信机的地址和色标码。该应答回应由小区控制器504和系统控制器500使用，以标识通信收发信机510的位置，这将在下面进一步详细描述。小区接收器512在步骤830接收通信收发信机510发送的应答回应消息。小区接收器512接收的消息在步骤832被转发至小区控制器504，小区控制器在步骤834中接收该消息。在步骤836中，小区控制器504利用色标码把从小区接收器512接收到的应答回应加以排序。在步骤844将存储的应答回应转发到系统控制器500，然后继续如下所述处理该应答回应。

在步骤836排序并删除复制的响应之后，在步骤838，小区控制器504使用应答回应以标识与分配给该区域的发送器色标码相对应的通信收发信机510。在步骤840，小区控制器504恢复与所标识的地址相对应的消息，接着在步骤842，排队该消息以在分配给通信收发信机510的消息传输帧中传送该消息。

接下来参照图11，小区控制器504在步骤848从非易失性存储器608中恢复传输帧参数，如消息传输速率和子信道频率。接下来在步骤850小区控制器504设置小区发送器频率和小区发送器506的消息传输速率。在步骤854中，小区控制器504检测分配给消息的传输帧是否为预定。当分配的传输帧是预定的时候，小区控制器504指令小区发送器506在步骤856把存储于当前消息队列中的地址和消息发送给位于传输小区内的通信收发信机510。一旦地址和消息传输完毕，通信系统100返回图9的步骤802，在该步骤中系统控制器500检测接下来来自主叫用户的消息。

返回图11，当在步骤854没有为地址和消息传输分配预定传输帧时，在步骤851，小区控制器504将传输帧计数器(使用模8加)加1。接着在步骤852小区控制器504继续检测预定传输帧是否被分配。当下一个预定传输帧为传输帧0 108(即控制帧)时，那么小区控制器504执行如上所述的图9中的步骤818。

接下来参照图12，系统控制器500在步骤858接收应答回应，并在步骤860根据色标码对应答回应加以排序，并且删除任何复制响应，来确定通信系统内全部通信收发信机510的位置。然后在步骤862系统控制器500确定没有确认的通信收发信机的地址。在步骤864中，对每个未确认的地址，将重试计数器加1。当在步骤866该重试计数超过一个预定的重试值，而消息还没有确认，系统控制器500在步骤870可任意地恢复主叫用户的电话号码，并在步骤872向消息未被发送的主叫用户发送一条消息，并返回图8的步骤802接收接下来的消息。当在步骤866没有超过重试计数值时，在步骤868，对应于未成功的应答回应的消息被加到接下来的消息队列，以在图9中的步骤806中象上面描述的那样进行再传输。

接下来参照图13，该步骤进一步详细图解了图10中的步骤825。通信收发信机510在步骤874接收基站502在控制帧中所发送的控制帧地址和色标码。通信收发信机510接下来在步骤876对地址进行译码，如上所述。在步骤878中，通信收发信机510存储在EEPROM中的所分配的地址检测是否匹配。当在步骤878没有检测到匹配时，通信收发信机510在步骤880转换至电池节省模式，直到下一个控制帧被预定。当在步骤878检测到一个匹配时，通信收发信机510在步骤882利用在输出信道上接收到的色标码和地址对应答回应进行编码。在步骤884中，通信收发信机510根据存储于EEPROM中的消息选择保留的响应时隙，如上所述。通信收发信机510然后继续到步骤881，在该处把应答回应发送给小区接收器512。

图14中描述了步骤884中通信收发信机510选择保留响应时隙的过程。在步骤886中，控制器714标识与输出信道上接收到的地址相对应的最低有效的十六进制位。在步骤888中，控制器714将一个保留响应时隙计数器(ACK_TS)置为0。在步骤890，控制器714等待输入传输时间间隔216的调度。当在步骤890输入传输时间间隔216预定时，控制器714在步骤892检测与分配给通信收发信机510的地址中的最低有效十六进制位相对应的当前保留响应时隙224是否已预定。当在步骤892保留响应时隙没有预定时，在步骤894将保留响应时隙计数器加1。当在步骤892被预定的当前保留响应时隙224，与地址中最低有效十六进制位相匹配时，控制器714继续到步骤896，在该处发送该应答回应。

这样，至此已经很明显本发明提供了一个用于优化通信收发信机510定位跟踪的通信系统100和方法。特别是，通信系统100在整个系统中使用了通信收发信机510的的随机分布，将其作为一种具有最小冲突的有效跟踪通信收发信机510位置的方法。在保留响应时隙224中使用随机应答回应，与以前使用预定应答回应来限制定位查询数目的系统相比，它提高了被查询的通信收发信机510的能力。而且，本发明提供了一种性能价格比较高的产生随机数的方法和设备。