專利名稱：用于提供全通信業(yè)務(wù)和部分通信業(yè)務(wù)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是申請人于1995年8月14日申請的、申請?zhí)枮?5115352.8、發(fā)明名稱為“綜合通信系統(tǒng)”的分案申請。
本發(fā)明涉及一個(gè)至少有兩種通信形式的通信系統(tǒng)。更具體地，它涉及一種蜂窩電話裝置，該蜂窩電話裝置適宜于在一個(gè)全業(yè)務(wù)雙向通信形式和一個(gè)具有確認(rèn)應(yīng)答的部分雙向通信形式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
常規(guī)的有線電話系統(tǒng)和蜂窩電話一樣在技術(shù)上是眾所周知的。相似地，在移動(dòng)尋呼機(jī)技術(shù)領(lǐng)域也是熟知的。雖然每種技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)高級的水平，可仍然有許多與它們相聯(lián)系的缺點(diǎn)。
蜂窩電話近年來已經(jīng)取得了廣泛的承認(rèn)。蜂窩電話的發(fā)展趨勢仍然是積極的，特別是因?yàn)榧夹g(shù)已經(jīng)發(fā)展到能使移動(dòng)蜂窩電話的尺寸和重量都可減小。然而，兩個(gè)顯著的缺點(diǎn)仍然和移動(dòng)蜂窩電話相關(guān)。
首先，雖然蜂窩通信系統(tǒng)天線覆蓋區(qū)域的數(shù)量近年來有很大的增長，但可用于移動(dòng)蜂窩電話用戶的小區(qū)覆蓋比起常規(guī)的有線電話系統(tǒng)還是相當(dāng)有限的。例如，通常當(dāng)蜂窩電話用戶移動(dòng)到蜂窩通信系統(tǒng)天線覆蓋的大市區(qū)或郊區(qū)之外時(shí)，用戶將落在蜂窩通信覆蓋范圍之外，使得移動(dòng)蜂窩電話不工作，直到用戶再次移動(dòng)到一個(gè)蜂窩覆蓋范圍之內(nèi)為止。另外，與移動(dòng)蜂窩電話相關(guān)的運(yùn)行成本比起常規(guī)的有線電話系統(tǒng)仍然是稍貴的。
與移動(dòng)蜂窩電話相比較，尋呼系統(tǒng)是一個(gè)單向無線電通信系統(tǒng)。例如，希望和帶有尋呼機(jī)的某人聯(lián)系的個(gè)人通常呼叫一個(gè)中央電話號碼來接入中央尋呼控制。一旦接入，呼叫方能留下一個(gè)話音信息給被尋呼的個(gè)人，或者能鍵入一個(gè)所期望的電話號碼，或中文信息，接著將顯示在尋呼機(jī)的顯示屏上。
尋呼機(jī)解決了與移動(dòng)蜂窩電話有關(guān)的上述某些問題。和移動(dòng)蜂窩電話的有限的工作范圍相比，一個(gè)移動(dòng)尋呼機(jī)單元有著更大的工作范圍。這是由于尋呼基站發(fā)射機(jī)的大功率。另外，相對于前述的與移動(dòng)蜂窩電臺相關(guān)的高成本，尋呼機(jī)單元的工作只需很低廉的成本。一個(gè)尋呼機(jī)允許一個(gè)用戶接收呼叫方的號碼，從而使尋呼機(jī)用戶能看到輸入呼叫，以便確定要回哪個(gè)電話號碼，這樣，就免除了對于不需要的呼叫費(fèi)用，而不需要呼叫通常是和移動(dòng)蜂窩電話相聯(lián)系。
然而，與尋呼機(jī)單元有關(guān)的一個(gè)明顯的缺點(diǎn)就是他們不能建立雙向通從。所以，當(dāng)尋呼機(jī)解決了與移動(dòng)蜂窩電話有關(guān)的某些缺點(diǎn)是，和當(dāng)蜂窩電話解決了與尋呼機(jī)有關(guān)的某些缺點(diǎn)時(shí)，為了獲得兩個(gè)裝置的優(yōu)點(diǎn)并減小與每個(gè)裝置有關(guān)的缺點(diǎn)，用戶還得承受攜帶和維修每個(gè)裝置的負(fù)擔(dān)。
一個(gè)明顯的避免攜帶一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話同時(shí)還須攜帶一個(gè)尋呼機(jī)單元的解決方法是，將蜂窩電話和尋呼機(jī)單元綜合為一個(gè)通信部件。這些例子可從以下美國專利中找到WohL等人的美國專利No3,247,700，Levanto等人的美國專利No5,175,758，Eastmond等人的No5,153,903和Metroka等人的No5,117,449。然而，一個(gè)綜合的蜂窩電話和尋呼機(jī)還存在一個(gè)缺點(diǎn)，即這樣一個(gè)裝置仍然只能通過蜂窩電話部分建立全雙向業(yè)務(wù)通信，或沒有返回業(yè)務(wù)，即由尋呼機(jī)提供的單向業(yè)務(wù)。例如，當(dāng)這樣一個(gè)綜合的蜂窩電話和尋呼機(jī)移動(dòng)到一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)天線覆蓋的區(qū)域之外，但還在尋呼機(jī)系統(tǒng)天線覆蓋的區(qū)域之內(nèi)時(shí)，該綜合裝置就不能通過尋呼機(jī)單元來應(yīng)答一個(gè)接收的信息。此外，當(dāng)這個(gè)綜合裝置是在蜂窩通訊系統(tǒng)天線覆蓋區(qū)域之內(nèi)時(shí)，綜合裝置只能提供用戶兩種選擇或是利用通過移動(dòng)蜂窩電話建立全雙向業(yè)務(wù)通信的高成本的方法來應(yīng)答一個(gè)接收的尋呼或電話信息，或者根本不應(yīng)答。這樣，如果用戶想要應(yīng)答一個(gè)接收的尋呼信息，則用戶必須用通過蜂窩電話建立雙向通信的高成本的方法。
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)，更具體地涉及這樣的一個(gè)電話通信系統(tǒng)，它用來提供至少兩種通信形式，一種形式是部分通信形式，其中確認(rèn)信號從一個(gè)通信裝置發(fā)送到另一個(gè)裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該通信系統(tǒng)包括一個(gè)適合于互相通信的第一和第二通信裝置，和在第一和第二通信裝置之間提供全業(yè)務(wù)雙向通信(即是話音和/或數(shù)據(jù)通信)的裝置。通信系統(tǒng)還包括在第一和第二通信裝置之間提供部分雙向通信裝置，其中第一通信裝置能建立全業(yè)務(wù)通信(即與第二通信裝置的話音和數(shù)據(jù)通信)而第二通信裝置是被限制于部分響應(yīng)第一通信裝置(數(shù)據(jù)通信)。部分響應(yīng)最好包括一個(gè)從電話收機(jī)的鍵盤選擇的確認(rèn)信號(即一個(gè)YES/NO型響應(yīng)或是幾個(gè)預(yù)錄制的存儲的消息之一)。在第一第二通信裝置之間，還提供了能實(shí)現(xiàn)單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)和話音郵件業(yè)務(wù)的裝置。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是本發(fā)明在蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)。該蜂窩電話網(wǎng)包括用于第一和第二電話裝置，其中至少一個(gè)電話裝置是一個(gè)蜂窩電話。蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)絡(luò)包括許多基站，每個(gè)基站有一個(gè)覆蓋區(qū)域，用來為位于那里的蜂窩電話服務(wù)。蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)絡(luò)還包括在第一和第二電話裝置之間提供全雙向話音業(yè)務(wù)的裝置和從蜂窩電話用戶向第二用戶提供部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的裝置。部分業(yè)務(wù)的傳輸率，小于全雙向話音業(yè)務(wù)的傳輸率。有限的業(yè)務(wù)可作為一個(gè)方便的特點(diǎn)被蜂窩電話用戶使用，并可擴(kuò)展蜂窩電話的工作范圍。
另外的優(yōu)選實(shí)施例中的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成還包括許多宏小區(qū)和微小區(qū)，它們每個(gè)都有一個(gè)基站。每個(gè)微小區(qū)是用來對位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何蜂窩電話提供全雙向話音業(yè)務(wù)和部分雙向業(yè)務(wù)。每個(gè)宏小區(qū)是用來提供前述的全雙向話音業(yè)務(wù)和部分雙向業(yè)務(wù)，從而基站能向蜂窩電話提供全話音通信，而蜂窩電話能在基站之間實(shí)現(xiàn)上述部分業(yè)務(wù)，為的是增加它的工作范圍，因而每個(gè)利用部分業(yè)務(wù)的宏小區(qū)有比每個(gè)微小區(qū)更大的覆蓋區(qū)域。
在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中所用的每個(gè)蜂窩電話最好裝備有高速調(diào)制解調(diào)器和低速調(diào)制解調(diào)器。高速調(diào)制解調(diào)器用來使蜂窩電話執(zhí)行全雙向話音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能，而低速調(diào)制解調(diào)器用來使蜂窩電話執(zhí)行比全雙向業(yè)務(wù)具有較小傳輸率的部分雙向業(yè)務(wù)功能。
本發(fā)明還提供了一種蜂窩電話裝置，它包括一個(gè)用于接收和發(fā)送通信信號的天線；與所述天線相連的控制裝置，用于處理與所述通信信號相關(guān)的信號，并且用于在第一和第二傳輸率之間選擇從所述的天線發(fā)送信號的傳輸率；連接到所述天線以及所述控制裝置的收發(fā)信機(jī)裝置，用于接收和發(fā)送來自和到達(dá)所述天線的語音和數(shù)據(jù)信號，并且用于在所述天線和所述控制裝置之間傳送所述語音和數(shù)據(jù)通信信號；一個(gè)連接到所述天線以及所述控制裝置的高速調(diào)制解調(diào)器，用于以第一傳輸率從所述天線發(fā)送語音和數(shù)據(jù)信號；一個(gè)連接到所述天線以及所述控制裝置的低速調(diào)制解調(diào)器，用于以低于所述第一傳輸率的第二傳輸率，從所述天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
所述低速調(diào)制解調(diào)器利用一個(gè)擴(kuò)展頻譜形式，從而所述低速調(diào)制解調(diào)器標(biāo)稱上將占有和所述高速調(diào)制解調(diào)器同樣的帶寬。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例是一個(gè)雙向數(shù)字信息系統(tǒng)，用來在第一和第二消息發(fā)送裝置之間建立一個(gè)聯(lián)系。每個(gè)消息發(fā)送裝置包括一個(gè)無線電收發(fā)信機(jī)用于接收和發(fā)送消息，其中至少有一個(gè)消息發(fā)送裝置是雙向?qū)ず魴C(jī)。前述的系統(tǒng)還包括一個(gè)雙向?qū)ず魴C(jī)網(wǎng)，用于發(fā)送用戶的消息發(fā)送裝置之間的消息。
雙向?qū)ず魴C(jī)網(wǎng)包括許多基站，每個(gè)基站有一個(gè)覆蓋范圍，它為位于覆蓋區(qū)域內(nèi)的雙向?qū)ず魴C(jī)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)中還設(shè)置有在第一和第二消息發(fā)送裝置之間提供雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的裝置和向一個(gè)尋呼裝置用戶提供單向業(yè)務(wù)的裝置。
因此，本發(fā)明的用于提供全通信業(yè)務(wù)和部分通信業(yè)務(wù)的系統(tǒng)和方法能夠在一個(gè)全業(yè)務(wù)雙向通信形式和一個(gè)具有確認(rèn)應(yīng)答的部分雙向通信形式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
依照本發(fā)明的圖解實(shí)施例，參考以下詳細(xì)描述并參閱附圖，本發(fā)明的上述特點(diǎn)將變得更為明顯并容易理解。其中

圖1是一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)的簡要說明，該網(wǎng)含有許多小區(qū)；圖2是一個(gè)依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)的簡要說明；圖3是圖2蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)框圖；圖4是圖2的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中使用的電話裝置的框圖；圖5是一個(gè)流程圖，它表示圖4電話裝置中的圖3所提供的業(yè)務(wù)編程的方法；圖6是一個(gè)流程圖，它表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的工作方法。
現(xiàn)在參考附圖，其中，相似的或相同的元件標(biāo)以同樣的標(biāo)號。圖1說明一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)10，它包含許多小區(qū)12，每個(gè)小區(qū)12提供有一個(gè)基站14。可以理解僅是為了方便起見，本發(fā)明的通信系統(tǒng)將僅結(jié)合一個(gè)蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)來說明，因而該蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)僅是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)預(yù)定場所。如下所述，很顯然，本發(fā)明的通信系統(tǒng)可以在各種通信場所內(nèi)實(shí)現(xiàn)，例如尋呼系統(tǒng)常規(guī)的有線電話系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以及專用于發(fā)送或帶有或不帶有電話互連的數(shù)據(jù)查詢的移動(dòng)無線電系統(tǒng)。
示于圖1的現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中，邊界線16確定了覆蓋區(qū)域17，其中由一移動(dòng)用戶19向基站14發(fā)送的最大功率足夠使兩者間的雙向無線電通信可靠地實(shí)現(xiàn)，并且在技術(shù)上眾所周知，由于發(fā)送功率增加，從蜂窩電話那里所能得到的數(shù)據(jù)速率也就增加。發(fā)送功率由蜂窩電話的電源所能得到的功率來確定。
仍然參考圖1當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶21跨出覆蓋區(qū)域17之外，但沒有進(jìn)入臨近小區(qū)的其他覆蓋區(qū)域時(shí)，則移動(dòng)用戶21的移動(dòng)蜂窩電話不能與蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)10中的任何基站建立無線電通信。
在現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)10中，蜂窩無線電通信只是當(dāng)移動(dòng)用戶進(jìn)入由與移動(dòng)蜂窩電話的最大發(fā)送距離以及蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)10的基站有關(guān)的邊界線確定的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)才能進(jìn)行。此外，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶是在一個(gè)基站的覆蓋范圍之內(nèi)，例如覆蓋區(qū)17，移動(dòng)用戶19才能建立高成本的全雙向業(yè)務(wù)通信。
參考圖2，是依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而設(shè)置的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)100。明確地說，設(shè)置蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)100是為了實(shí)現(xiàn)圖3所說的本發(fā)明的個(gè)人通信系統(tǒng)150所提供的通信業(yè)務(wù)。正如下面將要充分說明的那樣，通信系統(tǒng)150能使移動(dòng)蜂窩電話用戶建立全雙向業(yè)務(wù)170，或是與基站建立更多部分的和經(jīng)濟(jì)的雙向通信形式180。特別是，部分雙向通信形式180包含一個(gè)有限的確認(rèn)數(shù)據(jù)響應(yīng)信號的裝置，該信號是由一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話向一個(gè)基站發(fā)送的。
由覆蓋區(qū)域112所確定的許多宏小區(qū)110以及相似地由覆蓋區(qū)域122所確定的許多微小區(qū)120圖示于圖2。每個(gè)單獨(dú)的宏小區(qū)110和微小區(qū)120各自帶有一個(gè)基站130和132。按照慣例，每個(gè)基站和許多通信終端無線電連接。系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是連接基站和蜂窩交換機(jī)和相互連接蜂窩交換機(jī)的硬件和軟件的組合。在優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)宏小區(qū)基站每個(gè)信息的發(fā)送功率達(dá)20W，而每個(gè)微小區(qū)基站132每個(gè)信息的發(fā)送功率到達(dá)20mW，每個(gè)小區(qū)最好提供每秒20千比特(Kbps)的傳輸率用于話音傳輸。本領(lǐng)域中一個(gè)普遍技術(shù)人員可以意識到每個(gè)基站130，132不應(yīng)理解為被限制在每個(gè)信道20W和20Kbps，而應(yīng)理解為每個(gè)基站130，132的功率和傳輸率可以容易地改變以適應(yīng)通信系統(tǒng)150所要求的參量。
現(xiàn)在將圖2和圖3一起來參照，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話134是在微小區(qū)120所確定的覆蓋范圍122之內(nèi)時(shí)，通信系統(tǒng)150能使移動(dòng)用戶具有全業(yè)務(wù)雙向話音電話業(yè)務(wù)172或是全雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)174，兩者都是本領(lǐng)域熟知的。注意當(dāng)小區(qū)尺寸減小時(shí)所得到的數(shù)據(jù)速率增加(由于在較小的小區(qū)中多徑延遲擴(kuò)展減小)，所以較小的微小區(qū)覆蓋區(qū)域122與較大的宏小區(qū)覆蓋區(qū)域112相比較，在提供全雙向業(yè)務(wù)170方面，微小區(qū)120比宏小區(qū)110更有利。當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話134位于微小區(qū)120的覆蓋區(qū)域122以內(nèi)時(shí)，本發(fā)明的通信系統(tǒng)150還提供上述的部分雙向業(yè)務(wù)180或單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190。部分雙向業(yè)務(wù)180和單項(xiàng)尋呼機(jī)190的通信形式還將在下面詳細(xì)描述。
當(dāng)一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話136是在微小區(qū)120的覆蓋區(qū)域122之外，但在宏小區(qū)110的覆蓋區(qū)域112之內(nèi)時(shí)，則通信系統(tǒng)150仍然提供上述的部分雙向業(yè)務(wù)180或單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190的通信形式。注意在現(xiàn)有技術(shù)蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)10中(圖1)，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話21位于離一個(gè)基站14足夠遠(yuǎn)的地方時(shí)，考慮到它有限的功率，移動(dòng)蜂窩電話21不能夠以足以在基站和移動(dòng)蜂窩電話21之間建立全雙向業(yè)務(wù)170的傳輸率來發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，在移動(dòng)蜂窩電話21和基站14之間不會建立通信，即使基站14通常完全能夠和蜂窩電話21通信。(因?yàn)榛狙b備有比移動(dòng)蜂窩電話更大更強(qiáng)的功率。)如上所述，通過通過在移動(dòng)蜂窩電話136和基站130之間提供部分雙向業(yè)務(wù)180，以及當(dāng)用戶處在微小區(qū)120的覆蓋區(qū)域122之外但仍在宏小區(qū)110的覆蓋區(qū)域112之內(nèi)時(shí)，通過從基站130到移動(dòng)蜂窩電話136提供單向?qū)ず魴C(jī)通信業(yè)務(wù)190，本發(fā)明的通信系統(tǒng)150就克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)10的缺點(diǎn)。注意當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話136緊密靠近一個(gè)宏小區(qū)基站130時(shí)，在宏小區(qū)110中可得到全雙向業(yè)務(wù)170。此外，當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話134處在微小區(qū)120的覆蓋區(qū)域122之內(nèi)時(shí)，除了上述的全雙向業(yè)務(wù)通信形式170之外，還提供上述的部分雙向業(yè)務(wù)180和單向?qū)ず魴C(jī)業(yè)務(wù)190。
現(xiàn)在參考圖3，當(dāng)全雙向業(yè)務(wù)通信170可用時(shí)，本發(fā)明的通信系統(tǒng)150的構(gòu)成能提供雙向話音電話業(yè)務(wù)172或全雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)174，例如蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)。對于移動(dòng)蜂窩電話和基站上述雙向通信形式170的數(shù)據(jù)傳輸率最好都是20Kbps。
如上所述，當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話或是處于宏小區(qū)110內(nèi)或是處于微小區(qū)120內(nèi)時(shí)，部分雙向業(yè)務(wù)180或單向?qū)ず魴C(jī)業(yè)務(wù)190由通信系統(tǒng)150供給。然而，當(dāng)一個(gè)低功率的移動(dòng)蜂窩電話136是在微小區(qū)120之外但在宏小區(qū)110之內(nèi)時(shí)(并不很靠近于宏小區(qū)基站130)，則部分雙向業(yè)務(wù)180和單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190是僅由通信系統(tǒng)150提供提供的通信形式。正如下面將詳細(xì)說明的那樣，當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話138很接近于宏小區(qū)110的外部邊緣時(shí)，部分雙向業(yè)務(wù)180可能不能利用，而當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話處在宏小區(qū)110的外面時(shí)，它是不能利用的。
當(dāng)一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話可接收一個(gè)通常很長的話音消息(即長達(dá)1分鐘)或接收來自基站的全屏幕數(shù)據(jù)時(shí)，部分雙向業(yè)務(wù)180最好是用20Kbps的全傳輸率。但是當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話可能僅發(fā)送一個(gè)有限量的信息(也就是一個(gè)YES/NO型的響應(yīng)或幾個(gè)預(yù)先錄制的存儲信息中的一個(gè))到基站時(shí)，則部分雙向業(yè)務(wù)180是用一個(gè)減小的傳輸率。這個(gè)減小的傳輸率最好約為20bps。這樣一個(gè)減小的傳輸率(20bps)從一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話的電源要求約20mW的功率，以便能和一個(gè)20W、20Kbps的基站通信，在現(xiàn)有技術(shù)條件下用別的方法是不可能做到這一點(diǎn)的。要注意要求約20mW的減小的傳輸率20bps已被選作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這是考慮到如果功率和數(shù)據(jù)速據(jù)速度都按相同的因子減小(即在優(yōu)選實(shí)施例中這個(gè)固子約為1000)，則速率或由無線電通信系統(tǒng)覆蓋的距離基本上是不會改變的。例如，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話136是在宏小區(qū)110之內(nèi)但在微小區(qū)120之外，現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩電話136由于它的有限電源，它就不能用足以建立和宏小區(qū)110的基站130的話音通信的全數(shù)據(jù)速率(20Kbps)來發(fā)送信息。然而，依據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)150，當(dāng)蜂窩電話136減少它的傳輸率(20bps)時(shí)，通過與較高速率的語音信號相反的低速數(shù)據(jù)信號，就可以繼續(xù)建立和基站130的通信。只有當(dāng)蜂窩電話138在宏小區(qū)110之外或接近于宏小區(qū)110的外圍邊界時(shí)，蜂窩電話138將不能(由于它的有限電源和距宏小區(qū)基站130的距離)以減小的傳輸率(20bps)繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)到一個(gè)宏小區(qū)基站130。因此，上述部分業(yè)務(wù)180就是非對稱業(yè)務(wù)的一個(gè)例子，其中，與移動(dòng)蜂窩電話向基站發(fā)送的較小的通信頻帶速率相比較，基站(由于它有更大的電源)能夠以更大的頻帶速率和蜂窩電話進(jìn)行通信。
可以意識到本發(fā)明的通信系統(tǒng)150適于為部分業(yè)務(wù)180提供一個(gè)可變的傳輸率。當(dāng)蜂窩電話移出或移向宏小區(qū)基站130時(shí)，這樣一個(gè)可變傳輸率能使該系統(tǒng)響應(yīng)地減小或增加蜂窩電話的傳輸率。因此，這樣一個(gè)可變的傳輸率將會使一個(gè)蜂窩電話或雙向?qū)ず魴C(jī)裝置具有更大的工作范圍，并且依照它和一個(gè)宏小區(qū)基站的距離，工作在一個(gè)最佳的傳輸率。例如，部分響應(yīng)業(yè)務(wù)180根據(jù)在一個(gè)基站接收的信號強(qiáng)度可增加20bps以上。
部分雙向業(yè)務(wù)180的減小的傳輸率使一個(gè)蜂窩電話136能向一個(gè)基站130傳輸?shù)闹皇且粋€(gè)有限的信息量。通常，移動(dòng)蜂窩電話136的用戶利用與蜂窩電話手機(jī)相連系的鍵盤235(圖4)來向一個(gè)基站發(fā)送有限量的數(shù)據(jù)。這樣一個(gè)有限的數(shù)據(jù)量最好是包括一個(gè)YES/NO型響應(yīng)，或可能適宜地使蜂窩電話用戶使用蜂窩電話的鍵盤235來發(fā)送一個(gè)預(yù)置的信息，其中，鍵盤235的每個(gè)單獨(dú)的按紐(未示出)對應(yīng)于一個(gè)不同的預(yù)設(shè)置的信息。每個(gè)預(yù)設(shè)備的響應(yīng)被預(yù)編程并存儲在和通信系統(tǒng)150相連系的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫內(nèi)。一個(gè)預(yù)錄制的消息能夠?qū)崿F(xiàn)因?yàn)閮H要求一個(gè)有限的比特?cái)?shù)(即4比特用于16個(gè)可能的信息)來容納所需的信息，這個(gè)信息是相關(guān)并選擇存儲在一轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的中央數(shù)據(jù)庫中預(yù)錄制的信息所需要的。因此，電話鍵盤上的每個(gè)按鍵都與特殊的數(shù)據(jù)相關(guān)，這個(gè)數(shù)據(jù)可以上述有限的速率發(fā)送，以便選擇存儲在中央數(shù)據(jù)庫內(nèi)的一個(gè)特殊的預(yù)錄制消息。
如果部分雙向業(yè)務(wù)180不能作到如上所述，或者如果用戶不希望使用它，則用戶可利用通信系統(tǒng)150提供的單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190。單向?qū)ず魴C(jī)業(yè)務(wù)190是通信形式中的尋呼型，其中，一個(gè)基站能向一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話(圖4)發(fā)送一個(gè)短的話音消息或一個(gè)短的數(shù)據(jù)消息或電話號碼，它們出現(xiàn)在移動(dòng)蜂窩電話200的數(shù)據(jù)顯示器230(圖4)上，而移動(dòng)蜂窩電話200不能返回與發(fā)送的基站通信。注意，基站可以較低的數(shù)據(jù)速率(與20Kbps相比)向蜂窩電話200發(fā)送它的尋呼機(jī)消息，同時(shí)保持它的高功率(20W)以便增加和蜂窩電話200建立通信的可能性。
當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話138不能從基站130接收尋呼消息190時(shí)，或當(dāng)用戶已經(jīng)通知通信系統(tǒng)150所有的呼叫應(yīng)該轉(zhuǎn)交給語音郵件194時(shí)，通信系統(tǒng)100還可配置成提供一個(gè)語音郵件業(yè)務(wù)194。當(dāng)移動(dòng)蜂窩電話136的用戶是在基站130的范圍以內(nèi)時(shí)，則用戶可接入語音郵件194來接收任何存儲的消息。
通信系統(tǒng)150還可進(jìn)一步包括一個(gè)篩選業(yè)務(wù)(圖3)，它是使用呼叫者ID來篩選入站呼叫，并決定要接收哪個(gè)呼叫(根據(jù)預(yù)編程的電話號碼)，和決定哪個(gè)呼叫被重新路由到語音郵件194，以及決定哪個(gè)呼叫要接收部分響應(yīng)業(yè)務(wù)180。當(dāng)然，只是當(dāng)一個(gè)移動(dòng)蜂窩電話134是在微小區(qū)120之內(nèi)或接近一個(gè)宏小區(qū)基站130的時(shí)候，篩選業(yè)務(wù)196才是可利用的，以便在用戶要求時(shí)，能和基站130，132建立全雙向業(yè)務(wù)通信170。只有在所希望的呼叫立即由用戶通過蜂窩電話響應(yīng)的情況下，上述篩選業(yè)務(wù)才是有利的。這樣，不需要的電話呼叫可在稍后時(shí)間得到應(yīng)答或完全不應(yīng)答，這樣就減小了成本和不方便性。
本發(fā)明還涉及一種蜂窩電話裝置，該蜂窩電話裝置包括一個(gè)用于接收和發(fā)送通信信號的天線；與所述天線相連的控制裝置，用于處理與所述通信信號相關(guān)的信號，并且用于在第一和第二傳輸率之間選擇從所述的天線發(fā)送信號的傳輸率；連接到所述天線以及所述控制裝置的收發(fā)信機(jī)裝置，用于接收和發(fā)送來自和到達(dá)所述天線的語音和數(shù)據(jù)信號，并且用于在所述天線和所述控制裝置之間傳送所述語音和數(shù)據(jù)通信信號；一個(gè)連接到所述天線以及所述控制裝置的高速調(diào)制解調(diào)器，用于以第一傳輸率從所述天線發(fā)送語音和數(shù)據(jù)信號；一個(gè)連接到所述天線以及所述控制裝置的低速調(diào)制解調(diào)器，用于以低于所述第一傳輸率的第二傳輸率，從所述天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
其中所述第一傳輸率接近于每秒20千比特，并且所述第二傳輸率接近于每秒20比特，并且第二傳輸率是可變的。
本發(fā)明的蜂窩電話裝置還包括一個(gè)顯示裝置，用于顯示包括由在通信系統(tǒng)150的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，蜂窩電話200的框圖示于圖4，它適宜于和上述的通信系統(tǒng)150一起使用。這種可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特點(diǎn)的蜂窩電話的一個(gè)適合的例子，它是市場可得到的AT&T產(chǎn)品，型號為3610。蜂窩電話200包括一個(gè)天線202用于接收和發(fā)送話音和/或數(shù)據(jù)通信信號，和連接在帶有天線202的電路中的控制裝置204，如本領(lǐng)域所熟知的那樣，用來處理與上述接收的和發(fā)送的通信信號相關(guān)的信號。此外控制裝置204用于確定與蜂窩電話200按程序工作的通信業(yè)務(wù)的類型相關(guān)的發(fā)送信號的傳輸率。例如，如果蜂窩電話200依照程序工作于全雙向業(yè)務(wù)170，則發(fā)送信號的傳輸率會高于部分雙向業(yè)務(wù)180所要求的傳輸率。
蜂窩電話200還包括一個(gè)高速調(diào)制解調(diào)器210和一個(gè)低速調(diào)制解調(diào)器220，它們都連接到控制裝置204并受其控制。高速調(diào)制解調(diào)器210是用來傳輸全雙向話音業(yè)務(wù)172，或全雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)174，其中，話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)172和174各自以最佳速率20Kbps發(fā)送。低速調(diào)制解調(diào)器220是用來傳輸部分雙向業(yè)務(wù)180，其中，部分響應(yīng)最好以20bps發(fā)送。注意前已提及，低速調(diào)制解調(diào)器220可以可變數(shù)據(jù)速率工作，其中，根據(jù)基站接收信號的強(qiáng)度，數(shù)據(jù)速率可增加到高于上述20bps。例如，如果低速調(diào)制解調(diào)器220工作在約1000bps，則與一個(gè)預(yù)錄制的信息相比，部分響應(yīng)消息可恰好長幾個(gè)比特，使用戶能輸入(使用鍵盤235，圖4)一個(gè)較短內(nèi)容的消息。通信系統(tǒng)150中所提供的每個(gè)基站最好具有一個(gè)高速接收機(jī)和一個(gè)低速接收機(jī)。高速接收機(jī)是用來接收高速調(diào)制解調(diào)器210發(fā)送的信息，而低速接收機(jī)是用來接收低速調(diào)制解調(diào)器220發(fā)送的信息?？梢岳斫?，上述高速和低速調(diào)制解調(diào)器210和220可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員裝入蜂窩電話200。
低速調(diào)解制解器220的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一個(gè)擴(kuò)展頻譜的調(diào)制解調(diào)器，通過把每比特1000碼片的20bps數(shù)據(jù)擴(kuò)展為每秒20000碼片，低速調(diào)制解調(diào)器220將有和高速調(diào)制調(diào)解器210同樣的信道帶寬。這樣的擴(kuò)展頻譜調(diào)制解調(diào)器220使許多通信裝置(即一個(gè)蜂窩電話200或?qū)ず魴C(jī)裝置)能同時(shí)和一個(gè)單獨(dú)的接收機(jī)通信。該接收機(jī)與宏小區(qū)或微小區(qū)基站130，132相連系。此外，低速調(diào)制解調(diào)器接收機(jī)將利用擴(kuò)頻解調(diào)技術(shù)，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的。這樣，低速調(diào)制解調(diào)器220名義上將占有和高速調(diào)制解調(diào)器210同樣的信道帶寬。
蜂窩電話220還包括連接于天線202和控制裝置204的收發(fā)信機(jī)裝置225，它是用來接收和發(fā)送來自和送到天線202的話音和數(shù)據(jù)信號，為的是將話音和數(shù)據(jù)通信信號與天線202和控制裝置204相連接，正如常規(guī)情況那樣。蜂窩電話還包括連接到控制裝置204的顯示裝置230，它是用來從在控制裝置204所處理的接收信息中所包含的數(shù)據(jù)中顯示消息(例如電話號碼)，這也是常規(guī)情況。蜂窩電話200上還裝備一個(gè)鍵盤235，它是用來使一個(gè)用戶象撥電話號碼一樣對蜂窩電話200編程以啟動(dòng)所需的特性和/或上述的業(yè)務(wù)。
另外，蜂窩電話200還包括滾動(dòng)裝置240，它使用戶能有選擇地發(fā)送一個(gè)在顯示裝置235上分類的特殊的預(yù)錄制信息。如上述，實(shí)際預(yù)錄制的存貯的消息不是從蜂窩電話200發(fā)送的，由蜂窩電話200發(fā)送的是包含特殊數(shù)據(jù)的一個(gè)確認(rèn)信號，該數(shù)據(jù)與基站中選出的預(yù)錄制消息相關(guān)。滾動(dòng)裝置240最好包括常規(guī)的UP和DOWN滾動(dòng)按鈕和SELECT按鈕(未示出)。
要理解，用于通信系統(tǒng)150的上述參量僅是為了說明的目的，而不限于任何上述的數(shù)值。正如可以理解的那樣，在部分雙向業(yè)務(wù)180時(shí)，蜂窩電話200可在每秒2-1000比特的范圍發(fā)送。此外，如上所述，可以理解對于通信系統(tǒng)150和蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)100的描述僅是為了說明的目的，因?yàn)榉涓C無線電網(wǎng)絡(luò)僅是作為本發(fā)明的通信系統(tǒng)150的一個(gè)可能的應(yīng)用。如上所述，由于在蜂窩電話和基站之間沒有與蜂窩傳輸相關(guān)的缺點(diǎn)，所以上述的通信系統(tǒng)150可在常規(guī)的有線電話系統(tǒng)中容易地實(shí)現(xiàn)，其中，所有上述通信業(yè)務(wù)(即雙向話音，雙向數(shù)據(jù)，增強(qiáng)型，部分雙向，單向?qū)ず艉驼Z音郵件)對于用戶是始終可利用的，而對于蜂窩電話則不同。例如，如上所述，蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)蜂窩電話或許不能從一個(gè)基站來建立全雙向業(yè)務(wù)170和/或部分雙向業(yè)務(wù)180。可是，常規(guī)有線電話網(wǎng)中的電話裝置與基站和無線電話之間的發(fā)送距離無關(guān)，因此，在常規(guī)有線電話系統(tǒng)中，全雙向業(yè)務(wù)170和部分雙向業(yè)務(wù)180總是可利用的。
現(xiàn)在結(jié)合圖2-4參考圖5和圖6，討論本發(fā)明的通信系統(tǒng)150的使用方法。下面將再次結(jié)合蜂窩電話討論通信系統(tǒng)150。如上所述，這樣一種結(jié)合僅是為了說明的目的，用于通信系統(tǒng)150的方法不應(yīng)理解為限制在一個(gè)蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)，而是可以應(yīng)用于和任何通信系統(tǒng)相結(jié)合，例如一個(gè)常規(guī)有線電話系統(tǒng)，或一個(gè)雙向數(shù)字系統(tǒng)，其中，一個(gè)基站可用一個(gè)優(yōu)選的速率20kbps來發(fā)送數(shù)字信息。
圖5說明了一個(gè)編程蜂窩電話200，使之以本發(fā)明的通信系統(tǒng)150所提供的一個(gè)上述徨殊業(yè)務(wù)類型工作的方法。首先，在步驟300通過按下鍵盤235上一個(gè)合適的按鈕，用戶啟動(dòng)蜂窩電話200中的一個(gè)程序特征(最好在控制裝置204內(nèi)實(shí)現(xiàn))。然后在步驟310控制裝置204確定上述全雙向業(yè)務(wù)170是否已被選出。如果是，在步驟311，蜂窩電話200工作在全雙向業(yè)務(wù)170，直到在步驟312和313用戶改變業(yè)務(wù)類型。如果用戶在步驟310不選擇全雙向業(yè)務(wù)170，控制裝置204在步驟315確定上述部分雙向業(yè)務(wù)180是否已被選出。如是，蜂窩電話200在步驟316工作在部分雙向業(yè)務(wù)180，直到在步驟317和318用戶改變業(yè)務(wù)類型，要注意即使全雙向業(yè)務(wù)170也可利用時(shí)，也能選擇部分業(yè)務(wù)180。例如，當(dāng)用戶是在或?qū)⒃诓荒苓M(jìn)行口頭會話或是很不方便進(jìn)行(即用戶是在會議中，戲院或飯店中)的環(huán)境下時(shí)，則越過全業(yè)務(wù)170，選擇部分業(yè)務(wù)180或許是有利的。
假如用戶在步驟315不選擇部分雙向業(yè)務(wù)180，則控制裝置204在步驟320確定上述單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190是否已被選出。如是，則蜂窩電話200在步驟321工作在單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190，直到在步驟322和323用戶改變業(yè)務(wù)類型。最后，如果用戶在步驟320不選擇單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190，則控制裝置204在步驟325確定上述語音郵件194是否已被選出，如是，蜂窩電話200在步驟326工作在語音郵件194，直到在步驟327和328用戶改變業(yè)務(wù)類型。如果在步驟325用戶不選擇語音郵件194，則上述程序過程重復(fù)。
圖5說明上述通信系統(tǒng)150結(jié)合蜂窩電話200一起的工作方法。該操作方法將根據(jù)試圖與蜂窩電話200的用戶建立全雙向業(yè)務(wù)170的外部呼叫者進(jìn)行討論的。此外，注意下面說明的操作是參照一個(gè)已被編程到全雙向業(yè)務(wù)170作為其優(yōu)先業(yè)務(wù)的蜂窩電話200描述的，如上述參照圖4所描述的那樣。
首先，按照常規(guī)，呼叫方信號被中繼到一個(gè)基站，此后基站在步驟400呼叫移動(dòng)蜂窩電話200，然后蜂窩電話200。在步驟405以一個(gè)完全數(shù)據(jù)速率應(yīng)答基站，以便試圖建立全雙向業(yè)務(wù)170。在步驟410，在基站作出它是否已經(jīng)接收到來自蜂窩電話200的完全數(shù)據(jù)速率響應(yīng)的判定。如果是，則在步驟415基站和蜂窩電話200之間建立全雙向業(yè)務(wù)170。
如果在步驟410基站沒有接收到蜂窩電話完全數(shù)據(jù)響應(yīng)，則通信系統(tǒng)150不能和蜂窩電話200建立全雙向業(yè)務(wù)170。如上所述，這種情況可能發(fā)生是因?yàn)榉涓C電話200或許不能從一個(gè)基站建立全向業(yè)務(wù)170。經(jīng)過一段預(yù)定時(shí)間之后，在步驟420蜂窩電話200以一個(gè)有限的數(shù)據(jù)速率(一個(gè)小于完全數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率)再次應(yīng)答該基站，以便試圖建立部分雙向業(yè)務(wù)180。在步驟425，在基站判斷它是否已經(jīng)接收到來自蜂窩電話200的部分?jǐn)?shù)據(jù)響應(yīng)，如是，則在步驟430在基站和蜂窩電話200之間建立部分雙向業(yè)務(wù)180。
如果在基站沒有接收到蜂窩電話200的部分?jǐn)?shù)據(jù)響應(yīng)(步驟425)，則通信系統(tǒng)150不能和蜂窩電話200建立部分雙向業(yè)務(wù)180。仍如前述，這種情況可能發(fā)生是因?yàn)榉涓C電話200不能從一個(gè)基站來建立蜂窩電話200和基站之間的部分雙向業(yè)務(wù)180。經(jīng)過另一段預(yù)定的時(shí)間后，基站進(jìn)行到和單向通信尋呼業(yè)務(wù)190一起工作，并向蜂窩電話200發(fā)送一個(gè)尋呼信息(步驟435)，此后，如果蜂窩電話200在基站范圍內(nèi)，則蜂窩電話200接收到尋呼信息。注意如果蜂窩電話200不在范圍內(nèi)接收來自基站的單向?qū)ず粜畔?，則呼叫方信息可被存貯在語音郵件194內(nèi)，此后當(dāng)蜂窩電話200在基站范圍內(nèi)時(shí)，蜂窩電話200可以接入它。
可以理解，如果蜂窩電話200被編程(如上述參考圖4)工作在部分雙向業(yè)務(wù)180，那么蜂窩電話200不會以完全數(shù)據(jù)響應(yīng)應(yīng)答(步驟405)，而寧愿首先以部分?jǐn)?shù)據(jù)響應(yīng)應(yīng)答(步驟420)，以便如有可能試圖建立部分雙向業(yè)務(wù)180，如上所述。相擬地，如果蜂窩電話200被編程序工作在單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)190，則蜂窩電話200完全不應(yīng)答基站，而是如能完成的話接收來自基站的單向信息。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解另一種通信方案也可使用用于本發(fā)明的通信系統(tǒng)150中，用于在基站和蜂窩電話200之間建立一個(gè)上述通信業(yè)務(wù)的一個(gè)特殊類型。
雖然已參考優(yōu)選的實(shí)施例，詳細(xì)地圖示說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，可在形式上和細(xì)節(jié)上作出多種改進(jìn)，而不會偏離本發(fā)明的范圍和精神。例如可以意識到本發(fā)明的通信系統(tǒng)150可以并入一個(gè)常規(guī)的PBX有線電話系統(tǒng)，而不應(yīng)理解為限制在一個(gè)蜂窩電話網(wǎng)中。而且，有限的和單向?qū)ず魳I(yè)務(wù)可工作在不同的頻段，即是與電話頻段分離的頻段。因此，上述建議的這樣一些改進(jìn)應(yīng)認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，但不局限于此。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩電話裝置，包括a)一個(gè)用于接收和發(fā)送通信信號的天線；b)與所述天線相連的控制裝置，用于處理與所述通信信號相關(guān)的信號，并且用于在第一和第二傳輸率之間選擇從所述的天線發(fā)送信號的傳輸率；c)連接到所述天線以及所述控制裝置的收發(fā)信機(jī)裝置，用于接收和發(fā)送來自和到達(dá)所述天線的語音和數(shù)據(jù)信號，并且用于在所述天線和所述控制裝置之間傳送所述語音和數(shù)據(jù)通信信號；d)一個(gè)連接到所述天線以及所述控制裝置的高速調(diào)制解調(diào)器，用于以第一傳輸率從所述天線發(fā)送語音和數(shù)據(jù)信號；e)一個(gè)連接到所述天線以及所述控制裝置的低速調(diào)制解調(diào)器，用于以低于所述第一傳輸率的第二傳輸率，從所述天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩電話裝置，其中所述第一傳輸率接近于每秒20千比特，并且所述第二傳輸率接近于每秒20比特。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩電話裝置，其中所述第二傳輸率是可變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩電話裝置，還包括顯示裝置，用于顯示包含由在所述控制裝置處理的輸入呼叫中的消息數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩電話裝置，其中，所述低速調(diào)制解調(diào)器利用一個(gè)擴(kuò)展頻譜形式，從而所述低速調(diào)制解調(diào)器標(biāo)稱上將占有和所述高速調(diào)制解調(diào)器同樣的帶寬。
全文摘要
一種蜂窩電話裝置,它包括:天線;與天線相連的控制裝置,用于處理與所述通信信號相關(guān)的信號,并且用于在第一和第二傳輸率之間選擇從所述的天線發(fā)送信號的傳輸率;收發(fā)信機(jī)裝置,用于接收和發(fā)送語音和數(shù)據(jù)信號,并且用于在所述天線和所述控制裝置之間傳送所述語音和數(shù)據(jù)通信信號;高速調(diào)制解調(diào)器,用于以第一傳輸率從所述天線發(fā)送語音和數(shù)據(jù)信號;低速調(diào)制解調(diào)器,用于以低于所述第一傳輸率的第二傳輸率,從所述天線發(fā)送數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H04B7/26GK1379603SQ01124798
公開日2002年11月13日 申請日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月15日
發(fā)明者彼得·F·德賴森, 勞倫斯·J·格林斯坦, 克里翰·K·薩布納尼 申請人:美國電報(bào)電話公司