Настоящее изобретение относится к пейджинговым системам, а более конкретно к речевой пейджинговой системе и к способам использования составляющих в схеме ортогональной модуляции.
В радиочастотных системах связи, предназначенных для передачи речевых сообщений к портативным и иным приемникам, таким как приемники избирательного вызова (например, пейджеры), для повышения эффективности использования спектра электромагнитного излучения применяют методы однополосной модуляции. В настоящее время для передачи информации к приемнику используют только одну верхнюю или одну нижнюю боковую полосу. Для демодуляции и восстановления сообщения, переданного полностью на верхней или на нижней боковой полосе, необходимо, чтобы в приемнике производился анализ синфазной (1) составляющей и квадратурной (Q) составляющей сигнала во время нахождения сообщения в канале. Обе боковые полосы восстанавливаются, но сообщение содержится только в одной из боковых полос. Информация другой боковой полосы отбрасывается.
То обстоятельство, что только одна из боковых полос содержит сообщение, приводит к неэффективному использованию эфирного времени и, следовательно, к неэффективности трафика в выделенном радиочастотном диапазоне. Кроме того, это сопровождается неэффективным использованием возможностей приемника в части обработки сигналов и излишним расходом энергии батареи в портативном приемном устройстве.
Известен способ передачи сообщения к приемнику, в котором модулируют первую и вторую ортогональные составляющие первым и вторым сигналами соответственно для формирования первой и второй ортогонально модулированных составляющих и передают первую и вторую ортогонально модулированные составляющие (см. патент США N 4124779, МПК H 04 H 5/00 опубл. 07.11.78)
Известен также способ приема переданного сигнала, содержащего первую и вторую ортогонально модулированные составляющие, при этом принятый сигнал демодулируют, выделяя первый и второй сигналы из первой и второй ортогонально модулированных составляющих (см. вышеуказанный патент США N 4124779).
Однако известные способы передачи и приема сигналов не обеспечивают эффективного использования составляющих ортогональной модуляции в системах передачи речевых сообщений к портативным приемникам избирательного вызова (пейджерам), что является необходимым для повышения эффективности использования выделенного спектра частот в портативных приемных устройствах.
Задачей изобретения является создание способа передачи сообщений к приемнику и способа приема переданных сообщений, обеспечивающих повышение эффективности использования составляющих ортогональной модуляции в радиочастотных системах связи, предназначенных для передачи речевых сообщений к приемникам.
Указанный результат достигается тем, что в способе передачи сообщения к приемнику, при котором осуществляют ортогональную модуляцию первой и второй ортогональных составляющих первым и вторым сигналами для формирования первой и второй ортогонально модулированных составляющих и одновременно передают первую и вторую ортогонально модулированные составляющие, в соответствии с изобретением осуществляют разделение во времени сообщения на первую и вторую части сообщения, которые представляют собой следующие подряд части сообщения, и используют полученные первую и вторую части сообщения в качестве упомянутых первого и второго сигналов для ортогональной модуляции соответственно первой и второй ортогональных составляющих.
При этом при осуществлении ортогональной модуляции предпочтительно формируют синфазную составляющую и квадратурную составляющую, причем синфазную составляющую модулируют первой частью сообщения, а квадратурную составляющую модулируют второй частью сообщения, либо при осуществлении ортогональной модуляции формируют верхнюю и нижнюю боковые полосы, причем верхнюю боковую полосу модулируют первой частью сообщения, а нижнюю боковую полосу модулируют второй частью сообщения. Первая и вторая части сообщения предпочтительно образуют одно речевое сообщение, причем первую и вторую части сообщения, предпочтительно, фильтруют для существенного исключения частот за пределами спектра речевого сигнала.
Перед ортогональной модуляцией предпочтительно осуществляют либо обращение во времени по меньшей мере одной из указанных первой и второй частей сообщения, при этом обращение во времени осуществляют на покадровой основе, согласно сигнальному протоколу в соответствии с предварительно упорядоченной последовательностью, либо осуществляют временное сжатие первой и второй частей сообщения и, предпочтительно, амплитудное компандирование первой и второй частей сообщения.
Первую и вторую ортогонально модулированные составляющие предпочтительно одновременно передают согласно протоколу, который включает адресную информацию, соответствующую адресу адресуемого приемника, и информацию синхронизации, предназначенную для запуска адресуемого приемника для вхождения в режим, соответствующий одновременной демодуляции первой и второй ортогонально модулированных составляющих в конкретный момент времени в соответствии с информацией синхронизации.
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе приема переданного сигнала, содержащего первую и вторую ортогонально модулированные составляющие, при котором осуществляют демодуляцию переданного сигнала первой и второй ортогонально модулированных составляющих для получения первого и второго сигналов из первой и второй ортогонально модулированных составляющих соответственно, в соответствии с изобретением, первый и второй сигналы представляют собой первую и вторую части сообщения, являющиеся последовательными во времени частями одного сообщения, причем первую и вторую части сообщения упорядочивают во времени для объединения их во времени так, чтобы сформировать одно сообщение, составленное из первой и второй частей сообщения.
При этом перед упорядочиванием во времени первой и второй частей сообщения предпочтительно осуществляют обращение во времени по меньшей мере одной из упомянутых первой и второй частей сообщения, которые предпочтительно являются цифровыми сигналами, преобразуемыми в аналоговые сигналы.
Изобретение поясняется на примерах его осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - схема системы связи с избирательным вызовом согласно настоящему изобретению,
фиг. 2 - график, показывающий спектральную характеристику подканала согласно настоящему изобретению,
фиг. 3 - блок-схема передатчика согласно настоящему изобретению,
фиг. 4 - схема модуля амплитудного компандера для передатчика согласно настоящему изобретению;
фиг. 5 - блок-схема ортогонального модулятора согласно настоящему изобретению;
фиг. 6 - блок-схема другого ортогонального модулятора согласно настоящему изобретению;
фиг. 7 - график, показывающий импульсную характеристику фильтра Гильберта согласно настоящему изобретению;
фиг. 8 - многофазная схема модуля интерполяции для передатчика согласно настоящему изобретению;
фиг. 9 - график, показывающий импульсную характеристику интерполяционного фильтра в модуле интерполяции;
фиг. 10 - блок-схема, иллюстрирующая использование модуля временного инвертора в передатчике согласно настоящему изобретению;
фиг. 11 - график, иллюстрирующий речевое сообщение;
фиг. 12 - графическое изображение цифрового представления речевого сообщения, показанного на фиг. 11;
фиг. 13 и 14 - графические изображения цифровых представлений двух половин речевого сообщения, показанного на фиг. 11;
фиг. 15-17 - временные диаграммы, иллюстрирующие пример сигнального протокола согласно настоящему изобретению;
фиг. 18 - блок-схема приемника согласно настоящему изобретению;
Детальное описание чертежей
На фиг. 1 показана электрическая блок-схема системы 100 радиосвязи согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100 радиосвязи содержит устройство ввода сообщений, такое, как обычный телефонный аппарат 101, факсимильный аппарат 120 или терминал 122 ввода сообщений, причем это устройство соединено через коммутируемую телефонную сеть 108 общего пользования посредством обычных телефонных линий 110 связи с контроллером 102 системы. Контроллер системы осуществляет управление работой множества радиочастотных приемопередатчиков 103 через одну или несколько линий 116 связи, которые в типичном случае представляют собой скрученную пару телефонных проводов, а дополнительно могут включать радиочастотные, сверхвысокочастотные или другие каналы передачи высокого качества. Контроллер 102 системы кодирует и декодирует входящие и исходящие телефонные адреса в форматах, которые совместимы с коммутационными вычислительными машинами в наземной линии связи, используемой для передачи сообщений. Контроллер 102 системы также работает таким образом, что кодирует и планирует исходящие сообщения, которые могут содержать такую информацию, как аналоговые речевые сообщения, цифровые числовые сообщения и ответные команды, для последующей передачи информации посредством радиочастотных приемопередатчиков 103 ко множеству приемников 106 избирательного вызова, также называемых радиостанциями с избирательным вызовом, чтобы указать, что эти устройства могут передавать или обладают способностью подтверждать прием. Контроллер 102 также декодирует входящие сообщения, включая незатребованные и ответные сообщения, принятые радиочастотными приемопередатчиками 103 от множества приемников 106 избирательного вызова.
Примерами ответных сообщений являются подтверждения и плановые ответные сообщения. Подтверждение представляет собой ответ на исходящее сообщение, инициированное в контроллере 102 системы. Примером исходящего цифрового сообщения, предназначенного для радиостанции 106 с избирательным вызовом, является цифровое пейджинговое сообщение, поступающее с телефонного аппарата 101. Примером исходящего аналогового сообщения, предназначенного для радиостанции 106 с избирательным вызовом, является речевое пейджинговое сообщение, поступающее с телефонного аппарата 101. В этих примерах подтверждение означает успешный прием исходящего цифрового или аналогового сообщения. Плановое ответное сообщение является сообщением, получаемым от радиостанции с избирательным вызовом в ответ на команду, включенную в сообщение, исходящее от контроллера 102 системы. Примером планового ответного сообщения является сообщение, инициированное радиостанцией 106 с избирательным вызовом, но которое передается только после того, как плановая ответная команда принимается от контроллера 102 системы. Плановая ответная команда в свою очередь посылается контроллером 102 системы после того, как входящее сообщение с запросом разрешения на передачу планового ответного сообщения передается от радиостанции 106 с избирательным вызовом в контроллер 102 системы. Ответные сообщения, предпочтительно, передаются в момент времени, указанный в исходящем сообщении или команде, но как вариант могут передаваться с использованием внепланового протокола, такого как ALOHA или сегментированного протокола ALOHA, хорошо известного обычным специалистам в данной области техники. Незатребованное сообщение является входящим сообщением, переданным радиостанцией 106 с избирательным вызовом без приема исходящего сообщения, требующего ответа. Примером незатребованного сообщения является входящее сообщение от радиостанции 106 с избирательным вызовом, которое оповещает систему 100 радиосвязи о том, что радиостанция 106 с избирательным вызовом находится в зоне действия системы 100 радиосвязи. Незатребованное сообщение может включать запрос на передачу планового ответа и может включать данные, к примеру числовые данные. Незатребованные сообщения передаются с использованием протокола ALOHA или сегментированного протокола ALOHA. Входящие и исходящие сообщения включаются в исходящие радиосигналы, которые передаются, а входящие радиосигналы принимаются, обычной антенной 104, связанной с радиочастотным приемопередатчиком 103. Система 100 радиосвязи, кроме того, изображена как содержащая множество стационарных центров 115, причем каждый стационарный центр имеет в своем составе один радиочастотный приемопередатчик 103, канал 116 связи, соединяющий контроллер 102 системы с радиочастотным приемопередатчиком 103 и антенну 104.
Следует отметить, что контроллер 102 системы способен работать в условиях управления распределенной передачей, что дает возможность сочетать обычные сотовые, вещательные, спутниковые и другие схемы зон обслуживания с использованием множества радиочастотных приемопередатчиков 103 и обычных антенн 104 для обеспечения устойчивых радиосигналов в территориальной зоне глобальной сети.
Каждая из радиостанций 106 с избирательным вызовом, предназначенная для использования в системе 100 радиосвязи, имеет по меньшей мере один присвоенный ей адрес, который является однозначным адресом избирательного вызова. Адрес избирательного вызова дает возможность передавать сообщение от контроллера 102 системы только к адресованной радиостанции 106 с избирательным вызовом.
Согласно настоящему изобретению речевые сообщения передаются в один из множества подканалов. На фиг. 2 показан один подканал. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в радиочастотном канале предусмотрены три подканала, и радиочастотный канал имеет ширину полосы, например, 25 кГц. Как вариант в канале с шириной полосы 50 кГц можно использовать семь подканалов, и для специалистов в данной области техники очевидно, что в зависимости от ширины полосы канала можно использовать другое число подканалов. Подканалы разнесены на 6250 Гц. В каждом подканале имеется верхняя боковая полоса 500, нижняя боковая полоса 510 и пилот-сигнал 520. Как станет ясно в дальнейшем, боковые полосы 500 и 510 используются для переноса частей одного сообщения или двух отдельных сообщений. Спектр, отведенный для размещения речевого сигнала в одном подканале, составляет 2500 Гц, что ограничивает ширину полосы речевого сигнала пределами от 300 до 2800 Гц.
Фиг. 3 иллюстрирует процедуру 600 передачи согласно настоящему изобретению, посредством которого передаются сообщения и, в частности, аналоговые речевые сообщения. Эта процедура выполняется, предпочтительно, приемопередатчиком 103, но как вариант может выполняться контроллером 102 системы. В любом случае передаваемая информация в конечном счете встраивается в сигнальный протокол, который описан ниже совместно с фиг. 15-17.
Поступающее речевое сообщение S(n) принимается по телефонной линии связи, например, контроллером 102 системы. В случае, например, телефонной линии типа Т1 речевой сигнал кодируется с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) со скоростью 64 кбит/с и преобразуется в линейную 16-разрядную ИКМ при частоте выборки 8 кГц посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 605. Вне зависимости от вида речевого сообщения в обычной аналоговой телефонной линии оно преобразуется с помощью АЦП 605 в соответствующий цифровой формат. Затем дискретизированная речевая информация обрабатывается полосовым фильтром (ПФ) 610, который отфильтровывает частоты, находящиеся за пределами типичного речевого спектра 300-2800 Гц. Далее отфильтрованная дискретизированная речевая информация пропускается через модуль автоматической регулировки усиления (АРУ) 620 для компенсации возможных изменений амплитуд входных речевых сигналов; такие изменения обусловлены разнообразием средств, и абонент может говорить в трубку обычного телефона, радиотелефона, сотового телефона и т.д. Модуль АРУ 620 улучшает разборчивость речи, а его применение гарантирует, что добавляемая энергия пилот-сигнала всегда ниже определенной доли энергии передаваемого сигнала. Схема АРУ, которая имеет малую постоянную времени для нарастания сигнала, например, приблизительно 2,5 мс, и большую постоянную времени для спада, например, 2 с, обеспечивает поддержание постоянной энергии речевых сигналов различных видов без искажения характеристик речи. Указанные параметры не должны восприниматься как ограничивающие.
Затем дискретизированная речевая информация сжимается во временном масштабе устройством 630 сжатия временного масштаба. Может использоваться разная степень временного сжатия. Далее дискретизированная речевая информация проходит через амплитудный компандер 640, который компандирует в соотношении приблизительно 2:1 дБ с целью, например, защиты от шумов канала.
Предусмотрена схема ортогональной модуляции, в которой образуется первая и вторая составляющие ортогональной модуляции. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения первая и вторая составляющие ортогональной модуляции используются для переноса сегментов одного речевого сообщения. В соответствии с еще одним вариантом осуществления первая и вторая составляющие ортогональной модуляции используются для переноса отдельно первого и второго речевых сообщений. В любом варианте осуществления первая и вторая составляющие ортогональной модуляции представляют собой, например, верхнюю и нижнюю боковые полосы 500 и 510 соответственно, или синфазную (I) и квадратурную по фазе (Q) составляющие (также называемые "каналами") соответственно. Кроме того, независимо от используемой схемы в изобретении предусматривается ортогональная модуляция первой и второй ортогональных составляющих с первой и второй частями сообщения для формирования первой и второй ортогонально модулированных составляющих.
Модуль 650 разделителя речевого сигнала используют, если одно сообщение переносится как первой, так и второй составляющими ортогональной модуляции. Выходные сигналы модуля 650 разделителя представляют собой первую и вторую части речевого сообщения, составляющие во времени речевой сигнал S(n). Части речевого сообщения обозначены соответственно как Sa(n) и Sb(n). Однако если два отдельных сообщения необходимо модулировать с образованием первой и второй составляющих ортогональной модуляции, модуль 650 разделителя речевого сигнала не используют, и два речевых сообщения S1 (n) и S2 (n), каждое отдельно, обрабатывают параллельно модулями 600-640 и 600'-640' (идентичными модулями 600-640, но не показанными) до подачи на последующие модули.
Одно речевое сообщение S(n) во временной области разделяют на первую и вторую части, Sa(n) и Sb(n), сообщения с помощью модуля 650 разделителя речевого сигнала. Модуль 650 разделителя речевого сигнала в случае поступления цифровой информации разделяет таблицу чисел, представляющих собой обработанное речевое сообщение S(n), на две, в некоторой точке, например, в момент пересечения нулевого уровня или в другой удобный момент во временной области, вблизи временной середины речевого сообщения S(n).
Далее части Sa(n) и Sb(n) (или речевые сообщения S1(n) и S2 (n), поскольку такой случай возможен) проходят через ортогональный модулятор 660, в котором осуществляется модуляция частей речевого сообщения с образованием первой и второй составляющих ортогональной модуляции. Ортогональный модулятор 660 описан более подробно ниже.
Затем пилот-сигнал добавляется с помощью сумматора 705 к выходному сигналу ортогонального модулятора 660. Пилот-сигнал имеет амплитуду, которая составляет приблизительно 0,15 от максимальной амплитуды речевой информации.
До этого момента обработки в передатчике модули работают с частотой выборки, например, 8 кГц. Когда в конечном счете осуществляется преобразование в аналоговую информацию, образуются зеркальные боковые полосы с частотами, кратными 8 кГц. Чтобы исключить эти зеркальные боковые полосы, необходим фильтр подавления зеркальных частот. Поэтому, чтобы избежать этой необходимости, обработанный сигнал интерполируется в модуле интерполятора 710 до частоты выборки 16 кГц, чтобы зеркальные боковые полосы ограничивались частотой 16 кГц. При преобразовании в аналоговую информацию для исключения зеркальных боковых полос используют аналоговый фильтр.
Выходные сигналы интерполятора затем преобразуются из цифровой формы в аналоговую форму путем использования модуля 16-разрядного цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 720. Аналоговый выходной сигнал модуля ЦАП 720 после этого проходит через соответствующий аналоговый восстанавливающий (подавляющий зеркальную боковую полосу) фильтр 730 с целью удаления всех зеркальных боковых полос и сохранения только полосы сигнала с одной боковой полосой.
К выходу восстанавливающего фильтра 730 подключен модуль квадратурной амплитудной модуляции (КАМ) 740 для модуляции сигнала с одной боковой полосой с образованием соответствующего подканала, сигналы которого передаются антенной 750.
На фиг. 4 подробно показан модуль амплитудного компандера 640. Как известно из уровня техники, компандирование амплитуд включает подъем малых амплитудных составляющих и сжатие больших амплитудных составляющих сигнала. Это позволяет защитить малые амплитудные составляющие от воздействия любого шума канала и, следовательно, повысить разборчивость и качество.
В амплитудном компандере 640 формируется коэффициент с2(n) управляющего напряжения путем расчета среднего абсолютного значения сигнала, усредненного за N выборок. Это осуществляется путем использования двух фильтров скользящего среднего. В первом фильтре 641 скользящего среднего рассчитывается среднее абсолютное значение N входных выборок, а во втором фильтре 642 скользящего среднего рассчитывается среднее N выборок средних абсолютных значений, полученных с выхода первого фильтра 641 скользящего среднего.
В модуле 643 задержки входной сигнал задерживается посредством (N-1) выборок, а амплитуда выходного компандированного сигнала рассчитывается с помощью уравнения: (Задержанная выборка • Коэффициент передачи компрессора) / (Управляющее напряжение с2(n))1/2.
В реализации, показанной на фиг. 4, N = 48, а коэффициент передачи 0,140625 • N. Предпочтительно, хотя это не показано на фиг. 4, компандированный по амплитуде сигнал снова фильтруется полосовым фильтром с полосой 300-2800 Гц, чтобы исключить гармоники, которые могут образоваться вследствие компандирования. Для этого используют фильтр, аналогичный полосовому фильтру 610.
На фиг. 5 и 6 приведены два примера реализации ортогонального модулятора 660. Как показано на фиг. 5, части речевого сообщения модулируют верхнюю и нижнюю боковые полосы, тогда как на фиг. 6 части речевого сообщения модулируют составляющие I и Q.
Показанный на фиг. 5 ортогональный модулятор 660 содержит первый и второй модули 670 и 680 преобразования Гильберта, соответственно. Каждый из модулей 670 и 680 преобразования Гильберта содержит 33-отводный фильтр 672 и 682 Гильберта, соответственно, и модуль задержки 674 и 684 на 16 выборок, соответственно. Составляющие Q формируются 33-отводными фильтрами 672 н 682 Гильберта, а модули задержки 674 и 684 на 16 выборок формируют составляющие I. Умножители 676 и 686 создают сдвиги фаз на 90o, необходимые для составляющей Q. Верхняя боковая полоса (I + j*Q) формируется сумматором 685, а нижняя боковая полоса (I - j*Q) формируется сумматором 695.
На фиг. 6 показана другая конфигурация ортогонального модулятора 660'. В этой конфигурации ортогональный модулятор имеет в своем составе модуль 700 задержки, аналогичный модулю 674 задержки, и фильтр 701 Гильберта, аналогичный фильтру 672. Часть Sa(n) или S1(n) речевого сообщения проходит через модуль 700 задержки, а часть Sb(n) или S2(n) речевого сообщения проходит через фильтр 701 Гильберта. Выход фильтра Гильберта подключен к умножителю 702 для сдвига фазы на 90o. В сумматоре 703 выходной сигнал модуля 700 задержки складывается с выходным сигналом умножителя 702. Поэтому выходной сигнал сумматора 703 содержит часть Sa(n) сообщения, модулированную с образованием составляющей I, и часть Sb(n) сообщения, модулированную с образованием составляющей Q.
На фиг. 7 показана в качестве примера удовлетворяющая поставленным требованиям импульсная характеристика 33-отводных фильтров 672, 682 и 701 Гильберта.
На фиг. 8 представлен пример многофазного удовлетворяющего поставленным требованиям модуля 710 интерполятора, хорошо известного из уровня техники, а на фиг. 9 показана импульсная характеристика модуля 710 интерполятора. Как видно из фиг. 9, каждая знакопеременная выборка является нулевой, что снижает сложность расчетов. В дополнение к этому частотная характеристика имеет полосу пропускания 0-3 кГц и затухание 60 дБ на частоте 5600 Гц. На фиг. 8 имеем: Ho(z2) = ho + z-1h2 + z-2h4 + ..... и H1 = z-1[h1 + z-1h3 + z-2h5 + . . . ]. С учетом преимущества, обусловленного нулями в импульсной характеристике, и многофазного представления объем вычислений для одного канала (I или Q) уменьшается в 6 раз из расчета на одну выборку при частоте выборок 16 кГц, что при непосредственной реализации дает существенный выигрыш, более чем в 21 раз на выборку при частоте 16 кГц.
По выбору одна или обе части сообщения обращаются во времени (либо ни одна из них) до модуляции в ортогональном модуляторе 660 (или 660'). На фиг. 10 показан дополнительный модуль 800 временного инвертора, который подключен к выходу разделителя 650 речевого сигнала, если передается одно сообщение, или к амплитудному компандеру 640, если передаются две отдельные части сообщения. Модуль 800 временного инвертора преобразует часть сообщения таким образом, что она передается во времени в обратном порядке. В случае цифровой реализации настоящего изобретения модуль 800 временного инвертора считывает последовательность чисел, от последнего до первого, с выхода разделителя 650 речевого сигнала или с выхода амплитудного компандера 640. В качестве примера, модуль 800 временного инвертора представляет собой программируемый счетчик, осуществляющий обратный отсчет от наибольшего числа, как это будет описано ниже.
Путем обращения во времени частей сообщения предаваемая речевая информация "скремблируется" и поэтому приобретает некоторую степень защиты или секретности, заключающуюся в том, что обращенная во времени часть речевого сигнала не будет "считываемой" или разборчивой для приемника, случайно подключенного к каналу. Поэтому только приемники, в которые априори заложены сведения о том, что передаваемая речевая информация обращена во времени, могут демодулировать и представлять переданный сигнал разборчивым. Понятно, что решение об осуществлении обращения во времени или о неиспользовании обращения во времени может быть сделано в рамках сигнального протокола на покадровой основе с использованием предварительно установленной последовательности, известной на передающей и приемной сторонах. Примером последовательности, известной как на передающей, так и на приемной стороне является двоично кодированный адрес приемника избирательного вызова. Кроме того, в случае, когда каналы I и Q модулированы, одновременное перекрытие в канале спектров двух частей речевого сигнала, причем одной или обеих обращенных во времени ухудшает разборчивость для приемника случайно прослушивающего такие передачи.
На фиг. 11-14 представлен пример передачи речевого сообщения согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 11, речевое сообщение Vm имеет длительность Tm. Когда берутся выборки и осуществляется дискретизация с помощью модуля АЦП 605, речевое сообщение S(n), как показано на фиг. 12, характеризуется последовательностями чисел от 1 до N, которые являются цифровыми представлениями выборок. Цифровое представление речевого сообщения Vm разделяется на два посредством разделителя 650 речевого сигнала. Предпочтительный момент времени для разделения речевого сообщения соответствует точке пересечения нулевого уровня в момент времени Ts. Поэтому цифровое значение выборки k представляет собой значение речевого сообщения в момент времени Ts. Первая часть Sa(n) сообщения включает цифровые значения для выборок с 1 до k, а вторая часть Sb(n) сообщения включает цифровые значения для выборок с (k+l) до N, как это показано соответственно на фиг. 13 и 14. По выбору, одна или обе, т.е. первая и вторая части сообщения обращаются во времени, и заключенные в квадратные скобки значения на фиг. 13 и 14 показывают порядок следования цифровых значений в случае, когда каждая часть сообщения обращена во времени.
Если верхнюю и нижнюю боковые полосы 500 и 510 используют для переноса частей сообщения, то верхняя боковая полоса 500 формируется одной из частей сообщения, к примеру, первой частью, с использованием модуля 670 преобразования Гильберта. Верхняя боковая полоса, содержащая первую часть сообщения, описывается выражением (Isa+jQsa). Аналогичным образом нижняя боковая полоса, содержащая вторую часть сообщения (обращенную во времени или не обращенную), описывается выражением (Isb-jQsb) соответствующим сигналу, который формируется модулем 680 преобразования Гильберта. Поэтому, согласно фиг. 2, первая и вторая части, Sa(n) и Sb(n), сообщения содержатся в верхней и нижней боковых полосах 500 и 510. В результате, речевое сообщение, имеющее длительность Tm передается за половину этого интервала времени, поскольку половина сообщения содержится в верхней боковой полосе 500, а другая половина заключена в нижней боковой полосе 510.
Как это станет более очевидным ниже, обычно приемник обнаруживает сигналы обеих боковых полос, особенно если в приемнике применена цифровая обработка сигналов, но игнорирует одну из боковых полос. Если осуществлено временное сжатие сообщения в оконечном устройстве, обе боковые полосы можно использовать для передачи сообщения за половину времени передачи или "эфирного" времени. Более того, приемник получает то же самое сообщение за уменьшенное вполовину время, экономя потребляемую электроэнергию, поскольку особенно энергопотребляющие декодирующие схемы работают только половину времени.
Аналогичным образом верхняя и нижняя боковые полосы 500 и 510, по желанию, могут переносить два отдельных сообщения. В этом случае первое сообщение S1(n) описывается как (Is1+jQs1), а второе сообщение S2(n) представляется в виде (Is2-jQs2) соответственно на выходах модулей 670 и 670' преобразования Гильберта.
В случае пейджинговых систем части речевого сообщения передаются в соответствии с определенным протоколом. Один такой протокол показан на фиг. 15-17. На фиг. 15 показана временная диаграмма, которая отражает особенности примера формата кодирования передачи в соответствии с протоколом исходящего сигнала, использованным в системе 100 радиосвязи (фиг. 1); в эту диаграмму включены элементы управляющего кадра 330 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Управляющие кадры 330 также классифицируются как цифровые кадры 330.
Сигнальный протокол подразделен на разделы протокола, которыми являются час 310, цикл 320, кадры 330, 430, блок 340 и слово 350. До пятнадцати 4-минутных однозначно идентифицированных циклов передаются каждый час 310. Обычно каждый час передаются все пятнадцать циклов 320. В течение каждого из циклов 320 передаются до ста двадцати восьми однозначно идентифицированных кадров длительностью 1,875 с, включая управляющие кадры 330 и аналоговые кадры 430 (описанные ниже со ссылкой на фиг. 17). Обычно передаются все сто двадцать восемь кадров. Один сигнал 331 синхронизации и кадровой информации (КИ) длительностью 115 мс и 11 однозначно идентифицированных блоков 340 длительностью 160 мс передаются в каждом из управляющих кадров 330. В продолжение каждого управляющего кадра 330 используется скорость передачи 3200 бит/с или 6400 бит/с. В продолжение синхронизирующею сигнала 331 скорость передачи битов во время каждого управляющего кадра 330 сообщается приемникам 106 избирательного вызова. При скорости передачи 3200 бит/с в каждый блок 340 включаются 16 однозначно идентифицированных 32-битовых слов, как это показано на фиг. 15. При скорости передачи 6400 бит/с в каждых блок 340 включаются 32 слова (непоказанных), которые являются 32-битовыми и однозначно идентифицированными. В каждом 32-битовом слове по меньшей мере 11 битов используются для обнаружения и исправления ошибок, а 21 или меньшее число битов используется для информации, что хорошо известно специалистам в данной области техники. Биты и слова 350 в каждом блоке 340 передаются путем чередования с использованием способов, хорошо известных специалистам в данной области техники, для улучшения возможностей протокола по исправлению ошибок.
В каждом управляющем кадре 330 информация включена в информационные поля, содержащие информацию структуры кадра в поле 332 информации блока (ПИБ), один или несколько адресов в адресном поле 333 и один или несколько векторов в векторном поле 334. Векторное поле начинается на границе 335 векторного поля 334. Каждый вектор в векторном поле 334 соответствует одному из адресов в адресном поле 333. Границы информационных полей 332, 333, 334 заданы полем 332 информации блока и информационными полями 333, 334, которые являются переменными, зависящими от таких факторов, как тип системной информации, включенной в поле 331 синхронизации и кадровой информации, и число адресов, включенных в адресное поле 333, а так же таких, как число и тип векторов, включенных в векторное поле 334.
На фиг. 16 показана временная диаграмма, иллюстрирующая особенности формата передачи исходящих сигналов в соответствии с протоколом, используемым в системе радиосвязи согласно фиг. 1, и который включает элементы речевого кадра 430 согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Речевые кадры 430 здесь дополнительно классифицируются как аналоговые кадры 430. Временные характеристики разделов протокола, т.е. часа 310, цикла 320 и кадров 330, 430, идентичны описанным для управляющего, кадра на фиг. 15. Каждый аналоговый кадр 430 имеет преамбулу 435 и аналоговую часть 440. Информация в сигнале 331 синхронизации и кадровой информации такая же, как в сигнале 331 синхронизации управляющего кадра 330. Как описывалось выше, в преамбуле 435 использована частотная модуляция, а в аналоговой части 440 кадра 430 - амплитудная модуляция. Аналоговая часть 440 является такой частью, которая передает части речевого сообщения в виде одной из составляющих ортогональной модуляции. На фиг. 16 показано, что система радиосвязи имеет в своем составе три подканала, при этом пилот-сигнал аналогичен тому, который представлен на фиг. 2 и которому могут быть приданы части речевого сообщения для последующей передачи.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения промежуточная часть 444 содержит амплитудно-модулированные поднесущие пилот-сигналов для по меньшей мере трех подканалов 441, 442 и 443. Каждый подканал 441, 442 и 443 содержит сигнал верхней боковой полосы и сигнал нижней боковой полосы, как это показано на фиг. 2, также связанные с ними канал I и канал Q. В примере, показанном на фиг. 16, сигнал верхней боковой полосы 500 включает одну часть 415 сообщения, которая является первой частью первого речевого сообщения, а нижняя боковая полоса 510 представляет вторую часть, например, того же самого первого речевого сообщения.
На фиг. 17 показана временная диаграмма, иллюстрирующая управляющий кадр 330 и два аналоговых кадра 430 протокола исходящего сигнала, используемого в системе радиосвязи из фиг. 1, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Приведенная на фиг. 17 схема является примером нулевого кадра, который представляет собой управляющий кадр 330. Показаны четыре адреса 501, 502, 503 и 504 и четыре вектора 518, 521, 522, 523, которые находятся в нулевом кадре. Два адреса 501, 502 имеют в своем составе адрес одного радиоприемника 106 избирательного вызова, тогда как два других адреса 503, 504 предназначены для второго и третьего радиоприемников 106 избирательного вызова. Каждый адрес 501, 502, 503 и 504 однозначно связан с одним из векторов 518, 521, 522 и 523 путем включения указателя в каждый адрес, который обозначает положение согласно протоколу (т.е. начало и длину вектора) связанного вектора. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения положение вектора задается посредством идентификации числа слов 350 после границы 335 вектора, с которой вектор начинается, а также длины вектора в словах. Понятно, что относительные положения адресов и векторов являются независимыми друг от друга. Взаимосвязи, обозначенные указателями, иллюстрируется стрелками.
В примере, показанном на фиг. 17, векторы 518, 521 и 523 управляющего кадра однозначно связаны с частями сообщений в одном из подканалов 441 или 442. В частности, вектор 518 указывает на верхнюю боковую полосу 500 подканала 441, а вектор 521 указывает на нижнюю боковую полосу 510 подканала 441. Аналогичным образом вектор 523 указывает на обе боковые полосы подканала 442. То есть, применительно к подканалу 441 в примере показано, что две части различных сообщений содержатся в верхней и нижней боковых полосах. В подканале 442 две половины одного сообщения содержатся в верхней и нижней боковых полосах соответственно. Следовательно, векторы 518, 521 и 523 управляющего кадра включают информацию, указывающую, какой подканал (т.е. какую радиочастоту) должен найти приемник для приема сообщения речевого кадра, а также информацию, указывающую на необходимость восстановления двух отдельных сообщений или первой или второй половин одного сообщения.
В рамках протокола передачи сигналов способ для передачи первого и второго сообщений к адресуемому приемнику в соответствии с настоящим изобретением включает ортогональную модуляцию первой и второй ортогональных составляющих с первым и вторым сообщениями соответственно для формирования первой и второй ортогонально модулированных составляющих и одновременную передачу первой и второй ортогонально модулированных составляющих в соответствии с протоколом, который содержит адресную информацию, соответствующую адресу адресуемого приемника, и синхронизирующую информацию, предназначенную для запуска адресуемого приемника для вхождения в режим, соответствующий демодуляции одновременно первой и второй ортогонально модулированных составляющих в конкретный момент времени в соответствии с синхронизирующей информацией.
При передаче двух различных сообщений одновременно в верхней и нижней боковых полосах (или по каналам I и Q) соответственно этот вариант осуществления изобретения можно использовать для передачи одного сообщения, которое является непосредственным речевым пейджинговым сообщением, и другого, представляющего собой речевое сообщение для "почтового ящика", которое сохраняется в пейджере.
На фиг. 18 показан приемник 106 избирательного вызова, имеющий в своем составе по меньшей мере антенну 840, квадратурный амплитудный (КА) демодулятор 850, демодулятор 860 частотно-модулированных (ЧМ) сигналов, декодер/контроллер 870, а также усилитель звуковой частоты (УЗЧ) 872, громкоговоритель 874, сигнализатор 876 оповещения, индикатор 878 и органы 880 управления. Квадратурный амплитудный демодулятор 850 выполняет операцию демодуляции сигнала, принятого антенной 840, для восстановления речевых сообщений. Демодулятор 860 частотно-модулированных сигналов выполняет детектирование данных для восстановления и других неаналоговых сообщений. На выходе демодулятора 860 ЧМ сигналов выделяется сигнал данных (цифровых данных), который поступает на декодер/контроллер 870 и содержит информацию сигнального протокола, которая декодируется в декодере/контроллере 870 и в соответствии с которой производится индикация или хранение сообщений, обнаружение подканала для демодуляции речевых сообщений, приведение в действие сигнализатора 876 и т.д.
Речевые сообщения восстанавливаются в ряде модулей обработки, которые работают по выходным сигналам каналов I и Q квадратурного амплитудного демодулятора 850. Модули обработки показаны позициями 900-960 и реализуются, например, с помощью встроенной в процессор для обработки цифровых сигналов программы или с помощью программного обеспечения, установленного в декодер/контроллер 870. В последнем случае функции модулей обработки будут выполняться декодером/контроллером 870.
Если части сообщения при модуляции были преобразованы в составляющие I и Q, то части сообщения восстанавливаются непосредственно на выходах квадратурного амплитудного демодулятора 850. Если одна часть или обе части сообщения были обращены во времени при передаче, то восстанавливаемые части сообщения подвергают еще одному обращению для получения надлежащей последовательности с помощью модулей 900 и 910 обращения во времени. В результате этого, часть S1(n) сообщения снимается с выхода модуля 900 обращения во времени, а часть сообщения S2(n) снимается с выхода модуля 910 обращения во времени.
С другой стороны, если части сообщения были модулированы в верхнюю и нижнюю боковые полосы, то составляющая I пропускается через модуль 920 задержки, а составляющая Q пропускается через модуль 930 преобразования Гильберта. В модуле 940 сумматора складываются выходные сигналы модулей 920 и 930, а в модуле 950 сумматора выходной сигнал модуля 930 вычитается из выходного сигнала модуля 920 задержки. Восстановленные части сообщения проходят через модули 900 и 910 обращения во времени, если они были обращены во времени при передаче.
Части Sa(n) и Sb(n) сообщения обрабатываются сумматором 960 с временным упорядочиванием, который комбинирует во временном масштабе части Sa(n) и Sb(n) сообщений для восстановления исходного сообщения S(n).
Должно быть понятно, что дополнительные операции по временной и амплитудной декомпрессии предпочтительно осуществлять как "возврат в исходное состояние" относительно операций, выполняемых при модуляции. Поэтому модули временной декомпрессии и амплитудной декомпрессии подключают, хотя это конкретно не показано на фиг. 18, например, к выходу сумматора 960 с временным упорядочиванием. Исследовались другие возможные варианты обработки после демодуляции, способствующие повышению качества сигнала, восстановленного в соответствии с настоящим изобретением.
Изобретение относится к пейджинговым системам, а более конкретно к речевой пейджинговой системе и к способу использования составляющих в схеме ортогональной модуляции. Технический результат - сокращение времени передачи одного речевого сообщения. Сущность способа заключается в том, что в схеме модуляции для использования в пейджинговой системе с речевым сигналом две составляющие ортогональной модуляции использованы для передачи двух половин одного речевого сообщения, направляемого к приемнику, или двух отдельных речевых сообщений, направляемых к приемнику, 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 18 ил.
| US 4124779, A, 07.11.78 | |||
| US 3803490 A, 02.09.80 | |||
| US 4648114 A, 03.03.87 | |||
| US 5305384 A, 19.04.94 | |||
| Устройство для сбрасывания брикетов с аэропланов | 1929 |
|
SU19466A1 |
| Ящичный поддон | 1973 |
|
SU448150A1 |
| DE 2842111 B2, 06.11.80 | |||
| DE 3225400 A1, 27.01.83. | |||
