CN1190507A - 用于控制便携式或移动式电池供电的无线电设备运行的方法和设备 - Google Patents

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    • H04W52/20—TPC being performed according to specific parameters using error rate

Abstract

一种基于基站的通信系统提供与电池供电的便携式无线电设备的通信,每个无线电设备包括对应于特定无线电设备运行条件的预定的无线电设备运行参数。每个便携式无线电设备为它自己确定一个或多个当前无线电设备运行条件,并根据此运行条件调整一个或多个无线电设备运行参数。

Description

用于控制便携式或移动式电池供电的 无线电设备运行的方法和设备
发明领域
本发明涉及无线电通信，具体地涉及用于最佳地控制电池供电的便携式和/或移动式无线电设备的一个或多个运行参数的方法和设备。
发明背景和概要
包括数字通信能力的无线电系统，诸如现代集群(trunked)无线电和蜂窝无线电话系统(蜂窝无线电话系统是消息集群系统)，一般利用被指定为控制信道的射频信道控制和协调便携式和/或移动式电池供电的无线电设备的通信。控制信道收发信机/转发器通过控制信道发射和接收控制消息，控制信道收发信机与多个工作信道收发信机一起位于基站上，此基站一般(虽不是必要地)由中央控制器或管理器进行控制，每个基站协调与在相应的地理位置或蜂窝区域中的便携式/移动式无线电设备的无线电通信。
一旦一个无线电设备不是有效地经过工作信道收发信机在工作信道上进行通信，则它调谐到从无线电设备当前所在的站址上的基站控制信道收发信机发射的控制信道频率。利用这个控制信道，无线电设备发射数字工作信道请求消息(例如，当用户按下“按下通话”键时)和状态信令，并且控制信道发射机发出包括用于通信/呼叫的工作信道发射与接收频率在内的工作信道分配以及其他控制信令消息。
几个可变参数和条件影响便携式和/或移动式无线电设备的性能。无线电设备离站址/蜂窝区基站的范围或距离主要由其发射功率进行限制。反过来，无线电设备发射功率受具有有限电池寿命的无线电设备电池的限制，在电池寿命结束时需要充电。噪声也是无线电通信中的一个限制。许多噪声源构成意义重大的最小噪声电平，所发射信号必须超过此电平，以便接收的无线电设备能检测并准确地解调发射信号的信号内容。来自相邻无线电信道通信的干扰也是一个问题，尤其是在干扰的无线电设备正以较高功率进行发射时。无线电通信也易遭受被称为瑞利衰落的衰落现象的影响。当无线电设备在站址/蜂窝区域中移动时，即使无线电设备可能不再远离基站发射机，接收的信号强度一般也在信号强度上有变化。这些信号强度中的衰落一般是由位于无线电设备与基站之间并暂时阻碍无线电信号路径到某种程度的诸如建筑物、桥、高山等那样的物体引起的。
便携式和/或移动式无线电设备被设计来补偿这许多限制因素。然而，由于这些因素变化，例如，无线电设备移动、条件改变等，所以无线电设备被设计为以在“较坏情况”下或在其中一个或一组限制因素阻碍无线电设备与基站之间无线电通信的偶尔遇到的情景中提供可接受的性能的电平下运行。例如，调节较坏情况或偶尔遇到的情况中无线电设备与基站之间的距离要求无线电设备发射功率被设计成用于从站址/蜂窝区的外围至基站的无线电传输。即使这个发射功率只在无线电设备处于站址/蜂窝区的外部界限上时是必要的，和即使无线电设备在其他更近位置上能以较低发射功率与基站进行通信(并且这样做能节省可观的电池功率)，无线电设备仍然以其设计的满功率运行。诸如当频率改变时对于无线电收发信机电路的稳定时间、FM数据通信中的频偏和数字式控制无线电通信系统中的信道接入时间那样的其他无线电设备运行参数一般也是对于较坏情况的情景进行设计和预置的，例如最小稳定时间、最大频偏和严格的信道接入协议。
对于能在较坏情况下工作的高性能无线电设备的设计，无线电设备运行条件是以重大的运行性花费与金钱花费为代价的。考虑上述的无线电设备发射功率参数的示例情况：即使无线电设备大多数时间靠近基站，其中相对低的功率发射是足够的，但无线电设备也以满功率发射。由于无线电设备浪费宝贵的电池功率，所以必须使用更大的和/或更昂贵的电池。如果电池寿命小于操作者离开电池充电器的时间，那么操作者也不得不携带备用电池。而且，功率放大器和其他无线电发射机电路必须被设计来处理这个较高的功率，这增加了设计、元件和制造成本。诸如最小稳定时间、最大频偏和严格信道接入协议那样的其他高性能无线电设备运行参数也转化为更大的设计、制造和运行成本。
由本发明提供的一个解决方案是：无线电设备根据由无线电设备所检测到的当前运行条件调整其运行参数。与依赖远程基站估算无线电设备运行条件并随后发送一个反馈控制信号给无线电设备来调整例如无线电设备发射功率那样的无线电设备运行参数的闭环反馈解决方法相反，本发明采用一种开环解决方法，其中无线电设备为它自己确定当前它所需要的性能级别以便满意地和有效地与基站通信。这个开环方法消除闭环方法中所需要的开销和站址设计要求。
通过根据无线电设备本身检测/确定的当前条件来调整一个或多个无线电设备运行参数，无线电设备根据当前运行条件最佳地调整它自己的性能以保证有效的运行。由于无线电设备对于它的运行参数拥有灵活的控制，所以可以设计无线电设备电路用于运行在更通用、较低性能设置上，其中无线电设备正常地被使用，而在较不通用、更严格或“更坏情况”条件起作用时，无线电设备也适应高性能运行。结果，可以使用较不昂贵的无线电设备电路。
通信系统提供与电池供电便携式无线电设备的无线电通信，每个无线电设备包括对应于特定无线电设备运行条件的预定无线电设备运行参数。一个基站包括多个无线电收发信机，给每个收发信机指定一对通信频率，并且此基站协调与位于与此基站有关的地理覆盖区域中的至少一个便携式无线电设备的无线电通信，每个便携式无线电设备为它自己确定一个或多个当前无线电设备运行条件并根据这些条件调整一个或多个无线电设备运行参数。
在一个实施例中，运行条件是从基站接收到的信号强度，而运行参数是无线电发射功率。当由无线电设备确定的接收信号强度变化时，无线电设备调整无线电发射功率。具体地，当确定的信号强度增加时，无线电设备减少发射功率，可替换地，当确定的信号强度减少时，无线电设备增加发射功率。所确定的运行条件可以是接收信号强度值的平均值。而且，能检测多于1个的无线电设备运行条件，诸如例如消息的信号保真度以及消息的信号强度。
在本发明的另一实施例中，运行参数具体包括接收机或发射机稳定时间(settling time)间隔，在此时间期间无线电接收机/发射机改变到一个不同的射频。当无线电设备运行条件改善时，稳定时间被减小。如果无线电设备运行条件恶化时，稳定时间间隔增加。
在本发明的又一另外的实施例中，在第一和第二逻辑电平上的数字信息通过对定义通信信道的射频载波进行调频而在无线电设备与基站之间互相传递。在此实施例中的一个特定运行参数是定义用于以第一逻辑电平调制RF载波的频率与用于以第二逻辑电平调制RF载波的频率之间的差值的发射频偏，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，无线电设备调整发射频偏。具体地，当当前无线电设备运行条件改善时，发射频偏减少。可替换地，如果当前无线电设备运行条件恶化，发射频偏增大。较低频偏的一个显著益处是降低同频道干扰(相邻信道功率)。
在本发明的还有另一替换实施例中，无线电通信以在时间上被划分为离散时隙的控制信道的通信信道进行集群。无线电设备通过发射信道请求消息获得接入以便在一个或多个预定时隙期间向基站发射。运行参数是由无线电设备使用来进行信道请求的控制信道上的多个时隙，这样在由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，无线电设备调整时隙数量。具体地，当当前无线电设备运行条件改善时，时隙数量减少。可替换地，当当前无线电设备运行条件恶化时，时隙数量增加。一个显著的优势是：在一般相对最佳运行条件期间，消耗较少的时隙并且更多用户能接入系统。
许多无线电设备运行条件随无线电设备离基站的距离的改变而改变，在这方面，无线电设备主要根据该当前距离自动地调整一个或多个运行参数。当无线电设备离基站较大距离时，它朝着较高性能级别调整一个或多个运行参数。当无线电设备离基站较短距离时，无线电设备调整其运行参数到较不严格的性能级别。
                         附图简述
本发明的这些和其他目的及优点将通过参考下面详细描述和附图变得更加显而易见，其中：
图1是示例无线电通信系统的功能方框图；
图2是描述用于运行根据本发明的便携式无线电设备的技术的流程图；
图3是可用于实施本发明的便携式无线电设备的功能方框图；
图4是使由无线电设备检测到的接收信号强度值与无线电发射机功率电平相关的图；
图5是表示本发明一个特定示例实施例的流程图；
图6是说明由无线电设备确定的接收信号强度和相应的发射机/接收机稳定时间的图；
图7是表示在本发明另一实施例中本发明的应用的流程图；
图8是由无线电设备确定的接收信号强度和由无线电设备调整的相应频偏无线电设备运行参数的图；
图9是表示在还有另一实施例中本发明的应用的流程图；
图10是示例控制信道信令的示意图；和
图11是表示在又一另外实施例中本发明的应用的流程图。
             优选实施例的详细描述
在下面的描述中，为了说明而不是限制目的，提出诸如特定电路、接口、技术等的具体细节以便提供本发明的彻底理解。然而，显然对于本领域的技术人员来说，本发明可以在脱离这些具体细节的其他实施例中进行实践。在其他情况中，省略众所周知的方法、装置、电路、电路元件等的详细描述以便不至于以不必要的细节妨碍本发明的描述。
其中可利用本发明的示例无线电通信系统一般在图1中被描述为标号10。中央控制器12通过通信链路16被连到由多个有时被称为“转发器”的收发信机组成的基站14。每个基站收发信机在一个特定射频上发射而在偏离其发射频率的另一射频上接收。一个基站收发信机起着控制信道(cc)的作用，用于在控制信道的发射频率上发射各种数字控制消息并用于接收来自位于由无线电通信系统服务的站址/蜂窝区/区域中的无线电设备的数字控制消息。图1表示两个便携式无线电设备(PR)18与20以及移动式无线电设备(MR)22与24的示例。这些无线电设备，例如在控制信道上，请求工作通信信道(WC)以建立呼叫以及接收工作信道频率分配。
本发明的一个具体应用是应用到数字集群无线电中继系统，诸如在授与Childress等人的美国专利4905302中所公开的系统，其公开说明书在此引用作为参考。这样的集群无线电中继系统例如可用在公共业务集群(PST)系统应用中。Childress的302专利提供其中数字集群无线电通信可利用数字控制信道进行协调的一个示例方式的详细描述。
应认识到：虽然本发明为了说明和便于描述的目的针对数字集群无线电通信系统进行描述，但本发明均等地适用于包括蜂窝无线电话的其他无线电通信系统。而且，虽然本发明很好地适于并因而针对采用数字控制信道的数字无线电通信系统进行描述，但本发明不限于使用控制信道的数字通信或无线电通信系统。相反，本发明可用于常规的“模拟”便携式和/或移动式无线电环境中。
图2是表示本发明基本无线电设备参数控制技术的流程图。初始地，无线电设备确定是否允许自动的无线电设备参数控制(方块30)。手动开关装备在无线电设备上以允许操作者禁止自动无线电设备参数控制并人工地设置无线电设备运行及其各种参数为较高性能(方块32)。如果允许自动无线电设备参数控制，无线电设备检测或确定一个或多个无线电设备运行条件(方块34)。无线电设备分析所检测/确定的无线电设备运行条件，且如果运行条件劣于最佳，无线电设备则自动转换到较高性能运行。如果运行条件优于最佳，则无线电设备运行在更标准的并且更低要求的性能级别上(方块38)。可能有两个性能级别，例如标准的和高性能的级别。可替换地，也可能有递增变化的性能级别。
各种无线电设备运行条件可由在实施本发明中单独或组合使用的无线电设备在其当前位置上进行检测/确定，示例的运行条件包括从诸如基站发射机或在无线电设备对无线电设备的通信中的另一个便携式/移动式发射机那样的发射机中接收到的信号强度、误码率或信号保真度的某种其它测量等。运行条件通过利用诸如常规接收信号强度指示器(RSSI)那样的适当的传感器能被检测或根据从接收信号中检测到的特性，例如循环冗余码校验(CRC)算法而被计算以便检测数字消息中的误码。而且，多于1个的无线电设备运行条件可被检测并被用来确定性能级别或特定无线电设备运行参数值以便用于无线电设备的当前定位。
一般说来，无线电设备通常很靠近基站运行，以致于比高性能多少低一些的无线电设备运行也能令人满意。允许无线电设备运行在比完全的性能差的性能上(尤其是具有人工优先选择较高性能的选择自由)可提供经济性与有效性。例如，无线电设备检测何时它不需要以满功率进行发射，例如，无线电设备靠近基站并检测到来自基站的强信号。通过减少其发射机功率，无线电设备延长电池寿命。下面提供其他有效的无线电设备运行的示例。
图3表示用于实施本发明的便携式无线电设备40的功能方框图。接收天线42接收射频信号，它在调谐到由频率合成器46生成的射频(信道)上的FM解调器44中解调。在这个示例描述中，接收的RF信号是由基站发射机发射的数字RF控制信道，用于提供控制信令给相应地理区域(蜂窝区/站址)中的无线电设备并接收来自无线电设备的诸如信道请求那样的数字消息。因此，解调的基带信号由数字信息组成。然而，本领域的技术人员将意识到：本发明同样也能应用于模拟类型的信号。
位片器(bit slicer)48将基带信号片成二进制1和0。二进制1和0的比特流在常规的通用异步接收机/发射机(UART)50中进行处理，UART 50执行许多功能，其中一个功能包括将串行比特流组合为8比特字节(即串行-并行变换)并将接收数据的消息帧(例如，36字节)存入先入先出(FIFO)缓冲器52中。在这个示例中，由于36字节在优选实施例中对应经数字控制信道发射的单个消息帧长度，所以36字节的信息被存储在FIFO52中。然而，本领域的技术人员将认识到：任意消息长度和因此任意数量的字节可被存储在FIFO缓冲器52中。
当一个完整的消息帧被存储在FIFO缓冲器52中时，UART 50通过控制线路发送中断信号(INT)给无线电设备微处理器54。为响应那个中断信号，无线电设备微处理器54通过并行数据总线从UART 50中恢复36字节的FIFO数据。无线电设备微处理器54根据利用常规地址、数据和控制总线从快速、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)56中恢复的编程指令对接收的消息帧执行各种处理操作，快速EEPROM58包括例如用于利用常规CRC算法确定消息帧的完整性/保真度的程序指令。无线电设备微处理器54使用随机存取存储器(RAM)54作为工作存储器，和使用内部定时器56监视事件时间周期。
无线电设备用户接口62经过数据总线连到无线电设备微处理器54。用户接口包括常规键盘或电键盘64，显示器(例如LED)66和无线电设备参数控制优先或禁止开关68。虽未示出，但便携式无线电设备40也包括给无线电设备40中的电路供电的电池。
无线电设备微处理器54经过常规地址、数据和控制总线69连到许多单元。无线电设备微处理器54发送控制信号给频率合成器46以便根据通过控制信道接收的各种信道分配消息可调整地设置接收频率。FM解调器44包括提供产生一个代表在FM解调器调谐到的通信信道上接收的信号强度的电压Vin的电压的常规接收信号强度指示电路。模数转换器70将模拟电压Vin转换为数字格式以便由无线电设备微处理器54如下更详细描述的那样进一步进行处理。
如果无线电设备微处理器54确定无线电设备发射输出功率应该进行调整，则它通过常规总线69以数字格式发送合适的功率控制命令给数模转换器86。然后由数模转换器86提供的模拟功率控制信号Vout馈送给连到发射机天线84的功率放大器模块82的放大器增益端。
或数据或话音可从便携式无线电设备40中被发射(未示出接收话音路径)。来自无线电设备微处理器54的数据从并行格式被转换为发射UART74中的串行格式。常规话筒72将音频信号转换为相应的电信号。多路复用器76根据通过常规总线69传送的来自无线电设备微处理器54的控制信号选择从发射UART 74中输入的数据或从话筒72中输入的话音。多路复用器76的输出经过发射话音/数据线路路由选择至调频器78。发射话音/数据用于调制由无线电设备微处理器控制频率合成器80生成的发射载频。被调制的发射频率作为激励器输入被提供给功率放大器模块72，调制的载波从功率放大器模块72经过发射机天线84被发射。
当利用调频器发射数字数据(例如二进制1和0)时，二进制1作为载频的特定上(下)频偏进行发射，而二进制0作为发射频率的小的下(上)频偏进行发射。用于二进制1的发射频率与用于二进制0的发射频率之间的差值称为频偏并且可由无线电设备微处理器54利用通过数模转换器88转换为模拟频偏控制信号Vout的指令进行控制。频偏控制电压Vout被提供给调频器78以便增加或减少频偏。
本发明的第一示例实施例现以发射功率电平作为要进行控制的无线电设备运行参数来描述。图4是表示用于根据无线电设备检测到的接收信号强度控制无线电设备发射功率电平的一个特定算法的图。在FM解调器44中检测到的并经过A-D转换器70传送给微处理器54的接收信号强度指示(RSSI)值在水平轴上标出。用于由微处理器54经过D-A转换器86利用功率控制电压Vout控制功率放大器模块82的无线电设备发射功率电平在垂直轴上标出。
有两个发射输出功率门限：可以是，例如3瓦的最大输出功率PMAX，和可以是，例如0.5瓦的最小发射功率PMIN。在接收信号强度指示等于或小于通常以RSSIw表示的相对弱值时提供最大发射(最高性能)功率。可替换地，在接收信号强度指示等于或大于通常以RSSIs表示的相对强值时无线电设备生成最小发射功率。对于RSSIw与RSSIs之间的接收信号强度值，无线电设备微处理器54计算一个对应于中间接收信号强度RSSIm的在PMAX与PMIN之间的内插的发射功率电平Ptx。对于测量的RSSIm的在最大最小功率之间的线性内插法由下式(1)给出：
Ptx＝PMIN+[PMAX-PMIN] ×(RSSIm-RSSIs)]/(RSSIw-RSSIs)无线电设备微处理器可以或利用式(1)计算发射功率电平或利用其中对于各个RSSI值的式(1)的解被存储在存储器的查找表中的查表方法来恢复Ptx。
图5是表示实施无线电设备发射功率控制的第一示例实施例的流程图。在方框90中判定是否允许无线电设备功率控制。如果操作者利用优先开关68禁止功率控制，无线电设备以满功率运行(方框92)。如果允许无线电设备发射功率控制，无线电设备微处理器54计算通过控制信道当前接收的消息的CRC(或其他数据有效性/信号保真度)值(方框94)。虽然不要求实施本发明的开环功率控制技术，但接收消息的CRC计算有助于保证选择合适的功率电平。例如，有可能在噪声和/或多径环境中接收高幅度接收信号强度指示但仍然具有差的误码率或差信号保真度。噪声电平或相邻信道干扰可能具有足够的幅度以致给出希望信号的高接收信号强度的假指示。
如果所希望的信号具有如同接收帧的计算的CRC所表示的那样的不可接受的误码率，则表示：消息无效或不可修正(方框94)，无线电设备以满发射功率运行(方框92)，如果消息如同接收帧的计算的CRC所表示的那样是有效的或可修正的，则在FM解调器44中检测到的当前消息的接收信号强度指示(RSSI)在模数转换器70中被转换为数字形式并由无线电设备微处理器54进行处理。在优选实施例中，检测的RSSI与多个早先检测的RSSI值一起用于生成平均RSSI值(方框96)。把RSSI值进行平均减少了在只响应于接收信号强度中暂时的变化的不同发射功率电平之间的循环数量。根据如上所述利用式(1)或表查找计算的平均RSSI来选择/计算合适的发射功率(方框98)。下一个消息被恢复(方框100)和以同样的方式被处理。
本发明的第二示例实施例现对于涉及对各种频率变化的稳定时间的无线电设备运行参数进行描述，稳定时间包括接收-接收频率稳定时间、接收-发射频率稳定时间和发射-接收稳定时间。对于接收-接收稳定时间，无线电设备FM解调器44和频率合成器46在特定的预定时间间隔或“隙缝”内从当前调谐到的频率切换到另一接收频率。切换时间是从新的接收频率数据由微处理器54装入频率合成器46中的时间开始至合成器频率46稳定到在特定的例如新的接收频率加或减1KHz的容差内的新的接收频率的时间为止来测量的。
接收-发射和发射-接收稳定时间以类似的方式进行测量，但接收-发射稳定时间一般具有稍长的时间间隔。例如，接收-接收切换速率可能是10毫秒量级，而接收-发射切换时间间隔可能是25毫秒量级。这个较长时间是需要的以便允许发射机加电至其输出功率电平的90％以及适应在发射机加电期间的瞬间频率波动。
本发明允许这些稳定时间在无线电信号强度如图6所示降低时增加。对于低于相对弱值RSSIw的接收信号强度测量，设置最大稳定时间TMAX。可替换地，对于被表示为RSSIs的相对强的接收信号或更大时，设置最小稳定时间TMIN。在RSSIw与RSSIs之间的情况，稳定时间以类似于上面相对于发射机输出功率电平所述的方式被内插在TMAX与TMIN之间。通过允许稳定时间随无线电设备进一步远离站址(典型地表示为降低的接收信号强度)而增加，就能使用频率合成器46、80、FM解调器44和调频器78中较不昂贵、较低性能的RF电路。
当然，增加这些稳定时间的缺点是整个性能的小的恶化。然而，由于无线电设备一般在足够靠近基站的范围内运行，所以一般能利用较不昂贵、较低性能RF电路获得较短的稳定时间。
图7是表示实施本发明这个第二示例实施例的程序的流程图。初始地，无线电设备检测FM解调器44中的接收信号强度(方框110)。虽然能使用其他的和/或附加的无线电设备运行条件，但仅为描述方便，仍只利用接收信号强度作为无线电设备检测/确定的无线电设备运行条件来描述此实施例和其余的实施例。
根据无线电设备检测的当前接收信号强度，无线电设备微处理器54计算新的稳定时间(方框112)。然后，当新频率要被输入接收频率合成器46或发射频率合成器80(方框114)以便适应新的信道分配等时，无线电设备微处理器54根据那个新近计算的稳定时间启动稳定定时器56(方框116)。在方框118中判定环路被监视以确定被输入定时器56中的稳定时间间隔何时到期。在定时器到期时，无线电设备开始发射或接收数据/话音。
本发明的第三示例实施例涉及用于二进制数据的FM传输的发射频偏。二进制1和0通过将载频移到稍高于或低于其中心频率来调制RF载频以区分不同逻辑电平。在二进制1和二进制0之间频率偏离中心频率的差是发射频偏。在本发明中该频偏在无线电设备如通常由强接收信号强度检测到的那样更靠近基站时降低，因为在满意的条件下不需要宽的频偏来从接收的载波中鉴别和准确地解调1与0。该频偏降低允许更大密度的信道间隔。
当无线电设备更远离基站时，通常对应于较弱接收信号强度需要增加频偏来区分在较弱信号和/或更大干扰电平下的数字1与0。一般地，较少无线电设备是在离基站较大的距离上进行收发信的并且通常不干扰更靠近基站进行收发信的无线电设备的相邻信道。
图8表示接收信号强度无线电设备运行条件与频偏无线电设备运行参数之间关系的图。对于以RSSIw表示的相对弱的接收信号强度，设置最大频偏DEVmax。对于相对强的接收信号强度RSSIs，设置最小频偏DEVmin。对于RSSIw与RSSIs之间的接收信号强度，由微处理器54经数模转换器88给调频器78发射的频偏命令根据类似于上面在式(1)中所描述的线性内插算法被建立，它能由无线电设备微处理器54实时计算或利用常规表查找来实现。
现结合图9描述表示自动频偏控制的流程。无线电设备确定由无线电设备FM解调器44检测的接收信号强度(方框130)。由无线电设备微处理器54利用合适的线性内插方程或表查找计算新的频偏(方框132)。新近计算的频偏在常规总线69上输出、被转换为模拟值VOUT并作为频偏控制信号被提供给调频器78(方框134)，随后调频器78利用新的频偏发射由多路复用器76提供的数据(方框136)。
现在描述涉及集群信令无线电设备运行参数的本发明第四示例实施例。在集群无线电通信中，在基站收发信机与由基站覆盖的地理区域中的便携式无线电设备之间的控制信道通信被划分为“时隙”。控制消息利用这个时分式的协议进行通信。图10表示在一般级别上的时分式控制信道协议的示例。在来自基站控制信道收发信机的输出控制信道上，在第一个四个时隙期间发射站址识别消息(SID)。在第三时隙，在基站站址区域中检测到强接收信号强度的便携式无线电设备在一个时隙(图10中示出的第三时隙)期间在输入控制信道上请求一个来自基站的工作信道。替换地，如果无线电设备在输出的控制信道上检测到来自基站的弱信号强度，则无线电设备利用输入控制信道上的两个时隙来执行信道请求，此额外时隙给较不昂贵设计的无线电设备更多时间来执行补偿劣于最佳运行条件的信道请求操作。
这种可变时隙的接入灵活性给无线电设备中的RF收发信电路附加时间来适当地稳定，这是在无线电设备进一步远离和/或信号接收很差时对于正确的基站接收来说所必须的。这个可变的接入1个或多个时隙允许在无线电设备中采用较不昂贵/较低性能射频电路而仍在无线电设备操作者的感觉中保持足够性能。
在图10的示例中，为了允许较低性能RF电路在发射输入信道请求控制消息给基站之前在无线电设备的附加时间内加电并锁定频率，无线电设备微处理器54利用第一时隙给功率放大器模块82加电并将频率合成器80锁定在发射频率上。无线电设备微处理器利用下一时隙来发射信道请求。本领域的技术人员将意识到：如果有必要的话，能使用多于2个的消息。然而，当更多时隙用于单个无线电设备接入控制信道时，在输入控制信道上的总的潜在呼叫通过量降低。
图11是表示实施本发明第四示例实施例时的步骤的流程图。无线电设备微处理器54确定在输出控制信道(方框140)上在FM解调器44中对当前消息帧检测到的接收信号强度(方框140)。对于相对的接收信号强度作出判决(方框142)。如果接收的信号强度相对强(如例如通过与预置门限比较所确定的那样)，则在一个(或最小数量的)时隙中执行功率放大器加电、发射频率锁定以及消息传输操作以达到最大通过量。如果由无线电设备检测到相对弱的信号强度(例如，小于门限)，则无线电设备微处理器54在第一控制信道时隙中把功率放大器控制模块82加电并将频率合成器80/调频器78锁定在发射输入控制信道频率上(方框146)。随后微处理器54在下一时隙期间经过发射UART74与多路复用器76发射控制消息(诸如信道请求)数据给调频器78(方框148)。
本发明允许无线电设备灵活运行以适应当前无线电设备运行条件来保证最佳但有效的运行。通过采用开环方式，其中无线电设备为它自己确定当前它所需要的性能级别以便在当前条件下令人满意地和有效地与基站(或在直接的无线电设备-无线电设备通信中的其他无线电设备)进行通信，本发明避免只依赖位于远端的基站来估计无线电设备上的运行条件的闭环反馈方法。而且，通过根据无线电设备检测/确定的一个或多个当前条件调整一个或多个无线电设备运行参数，无线电设备能利用较不昂贵的硬件来被设计而不是只被设计成用于满足较坏情况的无线电通信条件。虽然已描述了集中在一个特定无线电设备运行条件和一个无线电设备运行参数上的各种实施例，但本发明当然可以通过采用多个无线电设备运行条件来控制调整多个无线电设备运行参数而被实践。
虽然本发明已结合现在认为是最实际的和优选的实施例进行描述，但应理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反地，本发明打算覆盖被包括在所附权利要求的精神与范围内的各种修改和等效安排。

Claims (36)

1.在无线电通信系统中，用于使便携式或移动式电池供电无线电设备性能最优化的一种方法，在该无线电通信系统中在射频通信信道上的无线电通信从具有相关的地理覆盖区域的基站进行协调，该方法包括以下步骤：
建立无线电设备在对应于特定无线电设备运行条件的各种性能级别上的运行参数值；
确定无线电设备上当前无线电设备运行条件；和
根据所确定的无线电设备运行条件调整无线电设备运行参数值。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中运行条件是在一个射频通信信道上从基站接收的信号强度，而运行参数是无线电设备发射功率，这样当由无线电设备确定的接收信号强度变化时，无线电设备调整无线电设备发射功率。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，其中当确定的信号强度增加时，无线电设备减少发射功率，而当确定的信号强度降低时，无线电设备增加发射功率。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，还包括：
设置最小发射功率门限与最大发射功率门限和相应的最大与最小接收信号强度值，其中调整步骤包括：
如果当前接收信号强度超过最大信号强度值，则限制发射功率为最小发射功率，和
如果接收信号强度超过最小信号强度值，则限制发射功率为最大发射功率。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，调整步骤还包括：
对于处在最大与最小值之间的当前接收信号强度，将发射功率内插在最大与最小发射功率电平之间。
6.根据权利要求2的方法，其特征在于，还包括：
确定由无线电设备最近接收的消息的信号保真度；和
如果信号保真度不令人满意，则调整无线电设备运行参数来提高无线电设备性能而不管检测的当前无线电设备运行条件如何。
7.根据权利要求2的方法，其特征在于，其中确定步骤还包括：
利用当前接收信号和早先接收消息的信号强度值计算平均接收信号强度。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中运行参数是接收机稳定时间间隔，在此间隔期间，无线电设备中的接收机改变到不同的射频通信信道上，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件改变时，无线电设备调整接收机稳定时间间隔。
9.根据权利要求7的方法，其特征在于，其中当当前无线电设备运行条件改善时，减少稳定时间间隔，而当当前无线电设备运行条件恶化时，增加稳定时间间隔。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中运行参数是发射至接收的稳定时间间隔，在此间隔期间，无线电设备中的收发信机把在一个射频通信信道上发射改变为在一个不同的射频通信信道上接收，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，无线电设备调整稳定时间间隔。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，其中当当前无线电设备运行条件改善时，减少稳定时间间隔，而当当前无线电设备运行条件恶化时，增加稳定时间间隔。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中运行参数是接收至发射的稳定时间间隔，在此间隔期间无线电设备中的收发信机把在一个射频通信信道上接收改变为在一个不同的射频通信信道上发射，这样当无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，无线电设备调整稳定时间间隔。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，其中当当前无线电设备运行条件改善时，减少稳定时间间隔，而当当前无线电设备运行条件恶化时，增加稳定时间间隔。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中运行参数是可调整的以便允许操作者手动设置无线电设备的运行参数到所希望的性能级别。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中在第一与第二逻辑电平上的数字信息通过对定义通信信道的射频载波进行频率调制而在无线电设备与基站之间进行通信，并且运行参数是定义用于利用第一逻辑电平调制RF载波的频率与用于利用第二逻辑电平调制RF载波的频率之间的差值的发射频偏，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，无线电设备调整发射频偏。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，其中当当前无线电设备运行条件改善时，减少发射频偏，而当当前无线电设备运行条件恶化时，增加发射频偏。
17.根据权利要求1的方法，其特征在于，其中无线电通信是集群的，射频通信信道是在时间上划分为时隙的控制信道，无线电设备通过发射一个信道请求消息获得接入以便在一个或多个预定时隙期间发射给基站，而运行参数是用于进行信道请求的时隙数量，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，无线电设备调整时隙数量。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中当当前无线电设备运行条件改善时，减少时隙数量，而当当前无线电设备运行条件恶化时，增加时隙数量。
19.在无线电通信系统中，用于操作便携式或移动式电池供电的无线电设备的一种方法，在该无线电通信系统中无线电通信从具有相关的地理覆盖区域的基站进行协调，该方法包括以下步骤：
确定无线电设备上经过无线电通信信道接收的消息的接收信号强度和接收信号保真度；和
根据由无线电设备确定的接收信号强度和接收信号保真度来改变无线电设备的RF发射功率。
20.在无线电通信系统中，用于操作便携式或移动式电池供电无线电设备的一种方法，在该无线电通信系统中无线电通信从具有相关地理覆盖区域的基站进行协调，该方法包括以下步骤：
在无线电设备上估算无线电设备当前位置与基站位置之间的近似距离；和
根据所确定的距离自动地调整无线电设备的运行参数，其中当无线电设备离基站较大距离时，朝着较高性能级别调整运行参数，而当无线电设备离基站较短距离时，运行参数被调整到较不严格的性能级别。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于，其中距离是根据无线电设备从基站接收的信号的强度估算的，并且运行参数是无线电设备发射功率，这样当距离增加时，无线电设备增加无线电设备发射功率，而当距离减少时降低无线电设备发射功率。
22.一种无线电通信系统，包括：
多个电池供电的便携式或移动式无线电设备，每个无线电设备包括对应于特定无线电设备运行条件的预定无线电设备运行参数值；
具有多个无线电收发信机的基站，每个收发信机被分配以一对无线电通信频率用于协调与位于和此基站有关的地理覆盖区域中的多个无线电设备的至少一个无线电设备的无线电通信；
用于确定当前无线电设备运行条件的装置；和
用于根据当前无线电设备运行条件调整无线电设备运行参数值的装置。
23.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行条件是在一个无线电通信频率上从基站接收的信号的强度，和用于确定的装置是接收信号强度指示器。
24.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行参数是无线电设备发射功率，这样当由无线电设备确定的接收信号强度变化时，调整装置调整无线电设备发射功率，并且当确定的信号强度增加时，调整装置降低发射功率。
25.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行条件是经过一个无线电通信从基站接收的信号的误码率。
26.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行参数是接收机稳定时间间隔，在此间隔期间在无线电设备中的接收机改变到不同的射频通信信道，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，调整装置调整接收机稳定时间间隔。
27.根据权利要求26的系统，其特征在于，其中当当前无线电设备运行条件改善时，调整装置减少稳定时间间隔，而当当前无线电设备运行条件恶化时，调整装置增加稳定时间间隔。
28.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行参数是发射至接收的稳定时间间隔，在此间隔期间，无线电设备中的收发信机从在一个射频通信信道上发射改变到在一个不同的射频通信信道上接收，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，调整装置调整稳定时间间隔。
29.根据权利要求28的系统，其特征在于，其中调整装置在当前无线电设备运行条件改善时减少稳定时间间隔，而在当前无线电设备运行条件恶化时增加稳定时间间隔。
30.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行参数是接收至发射的稳定时间间隔，在此间隔期间无线电设备中的收发信机从在一个射频通信信道上接收改变到在一个不同射频通信信道上发射，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，调整装置调整稳定时间间隔。
31.根据权利要求30的系统，其特征在于，其中调整装置在当前无线电设备运行条件改善时减少稳定时间间隔，而在当前无线电设备运行条件恶化时增加稳定时间间隔。
32.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中运行参数是可调整的，以便允许操作者手动设置无线电设备的运行参数到所希望的性能级别。
33.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中在第一与第二逻辑电平上的数字信息通过对定义通信信道的射频载波进行频率调制而在无线电设备与基站之间进行通信，并且运行参数是定义用于利用第一逻辑电平调制RF载波的频率与用于利用第二逻辑电平调制RF载波的频率之间的差值的发射频偏，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，调整装置调整发射频偏。
34.根据权利要求33的系统，其特征在于，其中调整装置在当前无线电设备运行条件改善时减少发射频偏，而在当前无线电设备运行条件恶化时增加发射频偏。
35.根据权利要求22的系统，其特征在于，其中无线电通信是集群的，射频通信信道是在时间上划分为时隙的控制信道，无线电设备通过发射一个信道请求消息获得接入以便在一个或多个预定时隙期间发射给基站，并且运行参数是用于进行信道请求的时隙数量，这样当由无线电设备确定的当前无线电设备运行条件变化时，调整装置调整时隙数量。
36.根据权利要求35的系统，其特征在于，其中在当前无线电设备运行条件改善时，减少时隙数量，并且调整装置在当前无线电设备运行条件恶化时增加时隙数量。
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