Изобретение относится к системам передачи сообщений с параллельным доступом и кодовым уплотнением каналов (CDMA), в частности к внутриграничной CDMA - системе передачи сообщений, в которой неподвижные базовые станции организованы в группы многократного использования последовательностей.
Известный уровень техники
Многие обычные системы передачи сообщений используют портативные устройства радиосвязи, переносимые абонентами, и, по меньшей мере, одну неподвижную базовую станцию для передачи сообщений на устройства радиосвязи для последующего представления абонентам. В некоторых из таких систем одно или более устройств радиосвязи могут быть выполнены в виде приемопередатчиков, осуществляющих передачу сигналов и прием сообщений от базовой станции. Такие системы характеризуются как системы двухсторонней передачи сообщений.
В системах двусторонней передачи сообщений портативный приемопередатчик может передавать сигналы на базовую станцию в ряде случаев. Например, портативный приемопередатчик может передавать сигнал на базовую станцию, чтобы отправить сообщение, для подтверждения приема сообщения или для индикации на базовой станции, что портативный приемопередатчик расположен в зоне уверенного приема базовой станции.
В настоящее время системам односторонней передачи сообщений, например пейджинговым системам, в типовом случае выделен частотный канал, например на частоте 25 кГц. Чтобы придать такой системе качество двусторонней передачи сообщений, портативные приемопередатчики требуют ограниченной пропускной способности на базовую станцию, например 100 бит/с. Дополнительно, чтобы максимизировать срок службы батарей, желательно для портативных приемопередатчиков использовать низкие уровни питания при передаче. Однако необходимо передавать с очень низкой скоростью, чтобы сбалансировать внутриграничный клапан с низким уровнем питания с высокоскоростным внеграничным каналом с высоким уровнем питания. Если в канале мультиплексируются внутриграничные низкоскоростные сигналы, то множество портативных приемопередатчиков могут совместно использовать один канал.
Возможным способом мультиплексирования группы узкополосных внутриграничных сигналов является параллельный доступ в системах с частотным разделением каналов (FDMA). Однако FDMA с узкой полосой частот имеет то нежелательное свойство, что требуется высокая точность местных генераторов портативных приемопередатчиков, чтобы сохранить каждый сигнал в пределах выделенного для него спектра. Чтобы полностью использовать спектр, выделенный для FDMA, необходимо обеспечить практически абсолютную точность генерирования частоты в портативных приемопередатчиках, что связано с высокими затратами. А при допущении снижения точности генерирования частот в местных генераторах приемопередатчиков необходимо предусмотреть достаточные защитные полосы частот между внутриграничными подканалами. Однако это приводит к неэффективному использованию спектра.
Другим способом мультиплексирования группы узкополосных внутриграничных сигналов является использование параллельного доступа в системах с кодовым уплотнением каналов (CDMA). CDMA портативные приемопередатчики просты в реализации по сравнению с портативными передатчиками, используемыми в узкополосных FDMA системах, поскольку мультиплексирование происходит в кодовой области, где точность частоты не является критичной. Кроме того, защитные полосы частот между подканалами не требуются, поскольку все подканалы занимают один и тот же спектр. Однако хорошо известно, что ограничением для CDMA-систем являются взаимные помехи, т.е. ограничивается число одновременно передающих портативных приемопередатчиков. Кроме того, существующим CDMA системам зачастую свойственна так называемая проблема ближнего-дальнего приема. Эта проблема возникает, когда неподвижная базовая станция не может обнаружить внутриграничный сигнал с расширенным спектром, который значительно ниже по мощности, чем другие одновременно принимаемые внутриграничные сигналы с расширенным спектром. Следовательно, чтобы обеспечить надлежащую работу CDMA системы, необходимо контролировать величину взаимных помех во внутриграничном канале, которая зависит от величины потока информационного обмена. Вдобавок, обычно необходимо использовать сложную схему управления питанием портативных приемопередатчиков, которая зачастую является дорогостоящей и громоздкой, чтобы гарантировать обнаружение базовой станцией всех передаваемых сигналов с расширенным спектром.
Таким образом, существует потребность в CDMA системе, которая позволила бы решить проблему ближнего-дальнего приема и в то же время допускала гибкость по отношению к числу одновременно передающих портативных приемопередатчиков. Кроме того, желательно было бы, чтобы портативные приемопередатчики CDMA системы не требовали дополнительных сложных схем управления питанием или частотой.
Согласно первому аспекту этого изобретения, в системе связи, содержащей базовые станции для связи с портативными приемопередатчиками и центральный контроллер для управления работой базовых станций и для определения начальных значений (при генерации псевдослучайных последовательностей), способ включает этапы определения центральным контроллером, какие из начальных значений готовы для использования и назначения набора имеющихся начальных значений первой из базовых станций.
Согласно второму аспекту этого изобретения, система связи для осуществления двусторонней передачи сообщений содержит базовые станции для передачи и приема информации и центральный контроллер, связанный с базовыми станциями для осуществления управления ими. Центральный контроллер селективно назначает начальные значения каждой из базовых станций в соответствии с информацией, переданной и принятой базовыми станциями.
Фиг. 1 - иллюстрация системы передачи сообщений в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - 9 - временные диаграммы, изображающие протокол сигналов системы передачи сообщений, представленной на фиг. 1, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 - диаграмма, иллюстрирующая упорядочение групп повторного использования в системе передачи сообщений по фиг. 1 согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 - блок-схема центрального контроллера, включенного в систему передачи сообщений по фиг. 1, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая работу обрабатывающего блока, включенного в центральный контроллер по фиг. 11, в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения.
Фиг. 13 - блок-схема абонентского блока, включенного в систему передачи сообщений по фиг. 1, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 14 и 15 - блок-схемы алгоритма, изображающие операции, выполняемые микрокомпьютером, включенным в абонентский блок по фиг. 13, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 16 - блок-схема алгоритма, изображающая последующие операции, выполняемые микрокомпьютером, включенным в абонентский блок по фиг. 13, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 17 - блок-схема базовой станции, включенной в систему передачи сообщений по фиг. 1, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 18 - блок-схема схемы подавления, включенной в базовую станцию по фиг. 17, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 19 и 20 - блок-схемы алгоритма, иллюстрирующие процесс компенсации взаимных помех для микрокомпьютера, включенного в базовую станцию по фиг. 16, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Согласно фиг. 1, система передачи сообщений с параллельным доступом и кодовым уплотнением каналов (CDMA), в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, содержит центральный контроллер 10 для управления множеством базовых станций 15, каждая из которых имеет зону уверенного приема, внутри которой она передает радиочастотный (РЧ) сигнал. Центральный контроллер 10 предпочтительно соединен с каждой из базовых станций 15 специализированной проводной линией, хотя, альтернативно, центральный контроллер 10 может быть соединен с базовыми станциями 15 через телефонную сеть или радиочастотный канал. Система передачи сообщений, кроме того, содержит множество абонентских блоков (устройств) 20, т.е., портативных приемопередатчиков, которые принимают информацию, включая выбранные вызывные сообщения, с базовых станций 15. Согласно настоящему изобретению абонентские устройства 20 также могут передавать информацию, такую как сигналы "подтверждения", внутриграничные сообщения, и т.д., на базовые станции 15. Абонентские устройства 20 предпочтительно передают информацию на базовые станции 15 с использованием методов связи с расширенным спектром, при которой для расширения сигнала в заданной полосе частот используются псевдошумовые (PN) последовательности или коды. Псевдошумовые последовательности генерируются абонентскими устройствами 20 и зависят от информации, передаваемой на абонентские устройства 20 базовыми станциями 15. Эта информация в общем случае включает информацию об отводах, определяющую место подключения отвода обратной связи, и начальное состояние регистров сдвига, которые могут использоваться для генерирования псевдошумовых последовательностей. Начальные состояния сдвиговых регистров понимаются как начальное число при генерации псевдослучайных чисел. Кроме того, информация включает в себя информацию о разрядности регистров, которая определяет длину начальных чисел.
Сообщения могут быть переданы на центральный контроллер 10 по телефону 25 через телефонную сеть, такую как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) 30 или частная телефонная станция с выходом в общую сеть. Дополнительно сообщения могут приниматься центральным контроллером 10 через PSTN 30 от другого устройства 35 ввода, например персонального компьютера, с использованием модема 40. Предпочтительно, чтобы идентификационная информация, соответствующая каждому сообщению, поступала на центральный контроллер 10 в момент времени, когда передается сообщение. Для каждого сообщения центральный контроллер 10 сравнивает прилагаемую идентификационную информацию с адресами абонентских устройств, хранящимися в памяти. После этого центральный контроллер 10 считывает адрес, связанный с абонентским устройством 20, которому направлено сообщение, и выдает адрес и сообщение на базовую станцию 15, имеющую зону уверенного приема, в которой может располагаться искомое абонентское устройство 20. Затем базовая станция 15 дешифрует адрес и сообщение в сигнал селективного вызова для передачи на абонентское устройство 20.
На фиг. 2 - 9 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие формат передачи протокола обмена сигналами, используемого в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2, протокол обмена сигнала содержит множество кадров, каждый из которых включает заголовок, последовательное сообщение и циркулярное сообщение, во время которого все базовые станции 15, включенные в систему передачи сообщений, передают одновременно. Желательно, чтобы передача последовательного сообщения осуществлялась с высокой скоростью передачи данных, в сравнении с передачей циркулярного сообщения. Например, данные, передаваемые при последовательной передаче, могут передаваться со скоростью 12 кбайт в секунду (кбс), тогда как данные, передаваемые во время циркулярной передачи, могут передаваться со скоростью 1200 кбс. В соответствии с настоящим изобретением при последовательной передаче базовые станции 15 ведут передачу поочередно, по одной в каждый данный момент времени в направлении центрального контроллера 10, чтобы позволить каждому абонентскому устройству 20 определить, какая из базовых станций 15 передает самый сильный сигнал. Желательно, чтобы последовательная передача для каждой базовой станции 15 содержала слово (код) синхронизации (sync), переменную информацию, которая обычно остается неизменной на протяжении передачи различных кадров.
В начале последовательной передачи центральный контроллер 10 дает команду на первую базовую станцию, базовую станцию 1, на начало передачи. Как показано на фиг. 2, базовая станция 1 передает слово синхронизации (sync), во время которого абонентские устройства 20, расположенные внутри зоны уверенного приема базовой станции 1, синхронизируются с передачей. После этого базовая станция 1 передает переменную информацию, содержащую поле сообщения и поля начальных чисел, причем каждое из полей содержит один или более начальных чисел для использования абонентскими устройствами 20.
Переменная информация предпочтительно сопровождается передачей постоянной информации, которая выдается центральным контроллером 10 для передачи на абонентские устройства 20, расположенные в зоне уверенного приема базовой станции 1. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения постоянная информация содержит постоянную информацию "стартовое слово", информацию разрядности регистров, которая определяет длину n начального числа, и информацию о подключении отводов, каждая из которых запоминается абонентскими устройствами 20 для последующей инициализации генератора последовательностей, находящегося в каждом абонентском устройстве 20, как будет более подробно описано ниже. Альтернативно, информация о порядке регистров и информация о подключении отводов могут быть запрограммированы в абонентских устройствах 20 при их изготовлении. Однако программирование по каналу связи позволяет изменять, если необходимо, с помощью центрального контроллера 10 информацию о разрядности регистров и о подключении отводов. Например, информация о разрядности регистров и о подключении отводов может быть изменена посредством программирования по каналу связи, что обеспечивает абонентским устройствам 20 перемещение от одной CDMA системы передачи сообщений к другой. В соответствии с настоящим изобретением одна и та же информация о разрядности регистров и о подключении отводов передается каждой из базовых станций 15, включенных в систему передачи сообщений.
Постоянная информация, кроме того, содержит однозначно определенные начальные числа, разные для каждой из базовых станций 15 в пределах системы передачи сообщений, в отличие от информации о разрядности регистров и подключения отводов. Начальные числа представляют собой двоичные числа, имеющие n бит, где n является длиной, определяемой в соответствии с информацией о разрядности регистров.
Начальные числа, передаваемые каждой из базовых станций 15, включая базовую станцию 1, во время передачи постоянной информации включают в себя начальные значения подтверждения местоположения (LACK) и начальное значение инициализации (INIT), каждое из которых используется абонентскими устройствами 20 способом, описанными ниже. Начальные значения LACК и INIT предпочтительно должны быть уникальными для каждой базовой станции 15.
При вхождении в систему передачи сообщений, например при включении абонентского устройства 20, каждое входящее абонентское устройство 20 ожидает приема заголовка, объявляющего начало кадра передаваемых данных. После этого абонентское устройство 20 игнорирует переменную информацию, передаваемую каждой из этих станций 15 в течение последовательной передачи и принимает постоянные передачи от всех базовых станций 15, имеющих зону уверенного приема, в которой расположено абонентское устройство 20. Абонентское устройство 20 определяет, какая из передающих базовых станций 15 имеет самый сильный сигнал и запоминает постоянную информацию, т.е. информацию о разрядности регистров, подключении отводов и начальные значения, выдаваемые этой базовой станцией 15 для последующего использования, как будет описано ниже.
Когда входящее абонентское устройство 20 запомнило постоянную информацию, предоставленную в течение последовательной передачи базовой станции 15, имеющей самый сильный сигнал, абонентское устройство 20 ожидает начала следующей циркулярной передачи, как можно более легко понять, обратившись к фиг. 3. На фиг. 3 представлен формат передачи, предпочтительно включаемый в циркулярную передачу. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения в начале циркулярной передачи центральный контроллер 10 выдает на все базовые станции 15 адреса всех абонентских устройств 20, для которых центральный контроллер 10 принял сообщения. Дополнительно каждая базовая станция 15, включенная в систему передачи сообщений, одновременно передает в течение временного сегмента t0 слово sync, которое отлично от слова syns, передаваемого во время последовательной передачи. После слова sync следуют адреса каждого из абонентских устройств 20, которые должны принимать сообщения, т.е. адреса, выдаваемые центральным контроллером 10.
Если, например, в систему передачи сообщений включено N абонентских устройств 20 и M абонентских устройств 20 приняли сообщения, каждая базовая станция 15 передает адрес, связанный с каждым из M абонентских устройств 20. M абонентских устройств 20 принимают адреса и в течение заданного периода времени передают LACK, так что каждое абонентское устройство 20, которое приняло сообщение, может находиться в системе передачи сообщений. LACK передается на базовую станцию 15, которая предварительно была определена абонентским устройством 20 как имеющая самый сильный сигнал во время последовательной передачи. Если одно из N абонентских устройств 20 не распознает своего адреса во время циркулярной передачи, что означает, что абонентским устройством 20 не предполагается приема каких-либо сообщений, абонентское устройство 20 предпочтительно сохраняет постоянную информацию, передаваемую базовой станцией 15, имеющей самый сильный сигнал, в течение последующей последовательной передачи и вновь ожидает своего адреса во время циркулярной передачи.
Поскольку абонентское устройство 20 отвечает лишь базовой станции 15, от которой принят самый сильный сигнал, все абонентские устройства 20, имеющие связь с конкретной базовой станцией 15, предпочтительно расположены в пределах радиуса зоны уверенного приема базовой станции 15.
Как упоминалось выше, каждое внутриграничное сообщение, включая каждый LACK, передаваемый абонентскими устройствами 20 на базовую станцию 15, передается как сигал с расширенным спектром, предпочтительно на центральной частоте выделенной полосы частот. Этот сигнал расширенного спектра генерируется с использованием псевдошумовой последовательности, т.е. последовательности нулей и единиц, для растягивания сигнала в выделенной полосе частот. Согласно настоящему изобретению псевдошумовая последовательность генерируется генератором последовательностей, включенным в абонентское устройство 20. Генератор последовательностей инициализируется начальным числом, таким как LACK, которое определяет начальное состояние сдвигового регистра, а также информацией о разрядности регистров, определяющей длину начального числа, и информацией о подключении отводов, которая определяет место подключения отвода обратной связи. Вся эта информация выделяется базовой станцией 15, имеющей самый сильный сигнал.
Для передачи заданного объема данных, т.е. количества бит, входящих в состав внутриграничного сообщения, абонентскому устройству 20 требуется период времени Ts, называемый символьным временем, которое зависит от ширины полосы частот системы и длины начальных чисел, которая определяет длину последовательностей, передаваемых за каждое символьное время. Символьное время Ts задается формулой
где n - длина начальных чисел, заданная информацией о разрядности регистров, а BW - ширина полосы частот системы. Желательно, чтобы длина n начальных чисел устанавливалась равной семи, чтобы получить требуемый выигрыш Nc при обработке, т. е. число элементов на символ для внутриграничных сообщений, передаваемых от абонентских устройств 20 на базовые станции 15. Выигрыш Nc при обработке определяется формулой Nc = 2N - 1.
Следовательно, если ширина полосы частот составляет 25 кГц, что является типовым значением распределения частот, то период времени Ts, за который передается определенный объем данных (символ), такой как LACK, составляет приблизительно 10 мс.
Поскольку LACK, передаваемый абонентским устройством 20, зависит от начального значения LACK, выдаваемого базовой станцией 15, определенной как имеющей самый сильный сигнал, целевая базовая станция (станция назначения) 15 способна распознать LACK, передаваемый абонентским устройством 20. Например, если абонентское устройство 20 определяет во время последовательной передачи постоянной информации, что базовая станция 15 имеет самый сильный сигнал, абонентское устройство 20 запоминает информацию о разрядности регистров, информацию о подключении отводов и начальные числа, выдаваемые базовой станцией 15. После этого, в заданный временной интервал, который предпочтительно имеет длительность в 10 мс, т.е., символьное время, абонентское устройство 20 использует информацию о разрядности регистров, информацию о подключении отводов и начальное значение LACK, выдаваемые базовой станцией 15, для генерирования и передачи своего значения LACK на базовую станцию 15. Поскольку другие базовые станции 15 ожидают приема LACK, генерируемых путем использования различных начальных чисел LACK, то лишь базовая станция 15 определит LACK, посылаемый абонентским устройством 20. Другие базовые станции 15, даже в пределах дальности действия абонентского устройства 20, распознают, что LACK предназначен для приема другой базовой станцией. Таким образом, каждая базовая станция 15 способна определить, какие абонентские устройства 20 находятся в пределах ее зоны уверенного приема.
Кроме того, поскольку начальные значения, такие как LACK и INIT, передаются на абонентские устройства 20 базовыми станциями 15 во время каждого кадра, абонентские устройства 20 могут удобно перебазироваться в другую ячейку, т. е. к другой базовой станции 15 в пределах системы передачи сообщений. После этого абонентское устройство 20 просто запоминает начальные числа, выданные новой базовой станцией 15, и возобновляет связь, используя начальные числа, переданные базовой станцией 15.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения каждое из абонентских устройств 20 передает свой LACK во временном интервале, следующем за временным интервалом передачи его адреса, посредством циркулярного сообщения. На фиг. 4 изображен предпочтительный формат передач k-го абонентского устройства, которое связано с адресом k. После достижения синхронизации в течение временного интервала t0 k-е абонентское устройство принимает адрес k в течение временного интервалам tk. После этого в течение временного интервала tk+1 k-е абонентское устройство передает LACK. LACK зависит от начального значения LACK, переданного базовой станцией, которая была определена k-м абонентским устройством при последовательной передаче как имеющая наибольший сигнал. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением целевая базовая станция 15 детектирует LACK и может определить, какое абонентское устройство 20 передало LACK.
Фиг. 5 иллюстрирует ситуацию, в которой абонентское устройство M передает LACK во временном интервале tM+1. Как описано выше, LACK, генерируемый абонентским устройством M, зависит от начального значения LACK, переданного базовой станцией 15, которая была определена абонентским устройством M при последовательной передаче как имеющая самый сильный сигнал. В течение временного интервала tM+1, в который передается "нулевой" адрес, целевая станция 15 принимает LACK от абонентского устройства M. После этого все базовые станции 15 передают "закрытие", которое информирует абонентские устройства 20, что циркулярный режим закончен.
Как описано выше, передача каждого сообщения, т.е. символа, такого как LACK, от абонентского устройства 20 требует приблизительно 10 мс, а циркулярная передача базовой станции составляет 1200 б/с при двоичной ЧМН (частотной манипуляции). Если, например, адреса, связанные с абонентскими устройствами 20, являются 50-битовыми адресами, каждый адрес требует 41,67 мс для передачи с базовой станции 15. Следовательно, если используются 50-битовые адреса, каждое абонентское устройство способно передавать четыре повторения LACK длительностью 10 мс во время передачи последовательного адреса в следующем временном интервале. В результате ошибки, когда базовая станция 15 "пропускает" LACK, уменьшаются, поскольку энергия в повторно передаваемых LACK в четыре раза больше, чем если бы передача была один раз, обеспечивая лучшую шумовую характеристику.
Согласно фиг. 2, после завершения циркулярной передачи базовая станция 15 выдает через специализированные проводные линии на центральный контроллер 10 адреса абонентских устройств 20, от которых были приняты LACK. Центральный контроллер 10 затем назначает соответствующее число из однозначно определенных начальных чисел базовой станции 15 для передачи в качестве переменной информации. Кроме того, центральный контроллер 10 выдает сообщение, принимаемое посредством PSTN 30 (фиг. 1), на базовую станцию 15, на которую указанные абонентские устройства 20 передавали LACK. Как описано выше, центральный контроллер 10 может также, если необходимо, в это время изменять информацию о разрядности регистров, информацию о подключении отводов начальных значений LACK и INIT.
Желательно, чтобы переменная информация, передаваемая каждой базовой станцией 15, содержала начальные числа, выданные центральным контроллером 10, и после сообщений. Начальные числа включают начальные значения подтверждения сообщений (MACK), которые используются абонентскими устройствами 20 для подтверждения приема сообщения селективного вызова и начальные значения инициализации данных (INIT DATA). Желательно, чтобы каждая базовая станция 15 передавала, по меньшей мере, два начальных значения MACK каждому абонентскому устройству 20, которое должно принимать сообщение, передаваемое базовой станцией 15, и от которого базовая станция 15 принимала LACK во время циркулярной передачи. После приема сообщения, включенного в поле сообщений, как будет описано ниже, абонентское устройство 20 использует первое начальное значение MACK для генерирования первого сообщения подтверждения (MACK) или второе начальное значение MACK для генерирования второго MACK, распознаваемого базовой станцией 15 как отличающегося от первого MACK. Первый MACK может, например, показать, что абонентское устройство 20 приняло сообщение, в то время как второй MACK может показать базовой станции 15, что переданное сообщение имело слишком много ошибок и должно быть повторно передано в последующем поле сообщений. Альтернативно, базовая станция 15 может выдавать лишь одиночное начальное значение MACK абонентским устройствам 20, которые должны принимать сообщение. Передача MACK, сформированного с использованием начального значения MACK может тогда показать, что сообщение было принято, и, наоборот, отсутствие ответа от абонентского устройства 20 может показать, что сообщение должно быть передано повторно.
Если, например, базовая станция 1 принимает LACK от двух абонентских устройств 20, например абонентского устройства а и абонентского устройства b, базовая станция 1 выдает адреса двух абонентских устройств 20 на центральный контроллер 10. Затем центральный контроллер 10 выдает сообщения, предназначенные для приема каждым из двух абонентских устройств 20, на базовую станцию 1. Дополнительно начальные значения MACK выдаются на базовую станцию 1 для каждого из двух абонентских устройств 20, которые должны принимать сообщение. Если абонентские устройства a и b должны принимать сообщения и выдали LACK на базовую станцию 1, желательно, чтобы центральный контроллер 10 выдавал четыре однозначно определенных начальных значения MACK, каждое из которых имеет разрядность n, на базовую станцию 1 после завершения циркулярной передачи. Во время передачи переменной информации базовая станция 1 передает адрес a, который связан с абонентским устройством a, сопровождаемый первым начальным значением MACK, обозначаемым как MACKa,0, и вторым начальным значением MACK, обозначаемым как MACKa,1. Затем аналогично базовая станция 1 одновременно передает адрес b, сопровождаемый начальными значениями MACKb,0 и MACKb,1. Таким способом каждое из абонентских устройств 20, которое передало LACK на базовую станцию 1, принимает два начальных значения MACK, которыми оно должно отвечать на сообщение, включенное в последующее поле сообщений.
Как описано выше, последовательная передача передается базовыми станциями 15 при скорости передачи данных в 12 кбс, которая в десять раз выше скорости передачи данных при циркулярной передаче. Следовательно, если в системе передачи сообщений используются 50-битовые адреса, каждый адрес будет передаваться базовыми станциями 15 приблизительно за 4,2 мс. Однако подобно LACK, MACK требует времени передачи в 10 мс (при n = 7 и BW = 25 кГц). В результате MACK предпочтительно не передается до тех пор, пока базовая станция 15 не завершит передачу поля сообщений, что можно понять из фиг. 6, 7 и 8.
На фиг. 6 показан пример формата поля сообщений для базовой станции 15, например базовой станции 1. В соответствии с настоящим изобретением все базовые станции 15 в системе передачи сообщений используют аналогичный формат во время передачи полей сообщений, включенных в переменную информацию. С использованием описанного выше примера абонентские устройства a и b показаны как принимающие сообщения от базовой станции 1, которая сначала передает адрес a, сопровождаемый сообщением, предназначенным для приема абонентским устройством a, и завершением (замыканием), указывающим абонентскому устройству a, что передача сообщения завершена. После этого базовая станция 1 передает адрес b, сопровождаемый сообщением, предназначенным для приема абонентским устройством b, и замыкателем. В соответствии с настоящим изобретением затем базовая станция 1 передает заключительный замыкатель для указания абонентским устройствам a и b, что передача поля сообщения завершена.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения передача начальных значений MACK конкретному абонентскому устройству 20 могла бы происходить сразу после поля MACK (фиг. 2). В этом альтернативном варианте осуществления абонентское устройство 20 должно принимать адрес и затем сохранять начальные значения MACK, выдаваемые базовой станцией 15. После этого сообщение должно быть принято абонентским устройством 20, которое должно генерировать MACK, как описано ниже.
На фиг. 7 и 8 показаны отклики, т.е., MACK, передаваемые абонентскими устройствами a и b в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, абонентское устройство a, после приема сообщения a, генерирует MACK с использованием MACKa,0 или MACKa,1. Сообщение MACK, сформированное с использованием MACKa,0, может означать, что сообщение принято без ошибок. Наоборот, сообщение MACK, сформированное с использованием MACKa,1, может указывать, что сообщение a должно быть передано повторно в более позднее время. Аналогично, абонентское устройство b передает надлежащий MACK, генерируемый путем использования MACKb,0 или MACKb,1. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, сообщения MACK передаются одновременно абонентскими устройствами a и b после передачи заключительного замыкателя базовой станцией 1 в начале последующего временного интервала длительностью 10 мс. Альтернативно сообщения MACK могут быть переданы каждым абонентским устройством 20 сразу после приема сообщения, т.е., в течение следующего имеющегося временного интервала длительностью 10 мс. Базовая станция 1 способна отличить два отклика, поскольку сообщения MACK сформированы с использованием различных начальных значений MACK, выданных базовой станцией 1.
Если после передачи сообщения базовая станция 15 не принимает MACK от целевого абонентского устройства 20, базовая станция 15 может повторно передать сообщение в течение последующего кадра. Альтернативно, базовая станция может уведомить центральный контроллер 10, что целевое абонентское устройство не передало MACK. В ответ на это центральный контроллер 10 может сохранить сообщение до тех пор, пока целевое абонентское устройство 20 не пошлет снова LACK на одну из базовых станций 15.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения абонентское устройство 20 может также инициировать связь с базовой станцией 15. Как описано выше, каждая из базовых станций 15 передает во время последовательной передачи однозначно определенное начальное значение INIT. Абонентские устройства 20 сохраняют начальное значение INIT, переданное базовой станцией 15, которая была определена как имеющая самый сильный сигнал, в течение предыдущей последовательной передачи. После этого, если абонентскому устройству 20 необходимо инициировать связь с базовой станцией 15, которая передала запомненное начальное значение INIT, абонент формирует посредством использования начального значения INIT информацию о подключении отводов и разрядности регистров, сигнал INIT для передачи на базовую станцию в течение любого временного интервала длительностью 10 мс. В ответ на прием сигнала INIT базовая станция 15 маркирует сигнал INIT значением реального времени, указывающим временной интервал, когда был принят сигнал INIT. После этого базовая станция 15 передает начальные значения INIT DATA на абонентские устройства 20, от которых базовая станция 15 приняла сигналы INIT. Эти начальные значения INIT DATA передаются в поле INIT DATA, которое предпочтительно следует за полем, которое выделено для начальных значений MACK и которое также включено в переменную информацию.
В соответствии с настоящим изобретением каждому абонентскому устройству 20, которое ранее передало сигнал INIT на базовую станцию 15, выделяются L начальных значений INIT DATA, где L - целое, предпочтительно задаваемое выражением L = 2j, j - положительное целое. Следовательно, если одно из L внутриграничных сообщений должно передаваться абонентским устройством 20 в течение символьного времени порядка 10 мс, то число бит, которые могут быть включены в символьное время Тs, задается выражением Nbits = log2L. Тогда можно видеть, что когда число начальных значений INIT DATA, назначенных абонентскому устройству 20, увеличивается, то количество информации, включенной в символьное время Ts, также увеличивается. Таким образом, когда число начальных значений INIT DATA, назначенных абонентскому устройству 20, увеличивается, внутриграничное сообщение, имеющее фиксированную длину, т.е. внутриграничное сообщение, содержащее фиксированное число бит, может быть передано абонентским устройством 20 более быстро, благодаря чему увеличивается пропускная способность системы передачи внутриграничных сообщений для абонентского устройства 20.
Способом, которым может быть выполнено назначение начальных значений INIT DATA, является назначение центральным контроллером 10 всех имеющихся начальных значений INIT DATA базовой станции 15, которая в данный момент передает переменную информацию и на которую, по меньшей мере, одно абонентское устройство 20 передало сигнал INIT, как можно лучше понять, обратившись к фиг. 9.
На фиг. 9 представлена схема, иллюстрирующая передачу поля INIT DATA базовой станцией 15, такой как базовая станция 11, которая ранее приняла сигналы INIT от K абонентских устройств 20, где K равно или больше единице. Предпочтительно, чтобы базовая станция 15 осуществляла связь по проводной линии с центральным контроллером 10 перед передачей поля INIT DATA, например во время передачи поля MACK, чтобы информировать центральный контроллер 10 о числе абонентских устройств 20, которые предварительно передали сигналы INIT на базовую станцию 15. Затем центральный контроллер 10 определяет, какие из начальных значений INIT DATA имеются в наличии, и назначает имеющиеся начальные значения INIT DATA базовой станции 15. Затем базовая станция делит имеющиеся начальные значения INIT DATA равномерно между K абонентскими устройствами 20 для передачи в поле INIT DATA. Можно, однако, отметить, что если путем передачи сигналов INIT не было инициализировано никаких абонентских устройств 20, центральный контроллер 10 не должен выдавать начальные значения INIT DATA на базовую станцию 15, а базовой станции 15 нет необходимости передавать начальные значения INIT DATA на какие-либо абонентские устройства 20.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, если абонентские устройства 20 выдали сигналы INIT на базовую станцию 15, базовая станция 15 передает начальные значения INIT DATA на абонентские устройства 20 в том порядке, в каком базовая станция 15 принимала сигналы INIT от абонентских устройств 20. Однако вместо передачи адресов для идентификации абонентских устройств 20, базовая станция 15 передает значения, соответствующие временным интервалам, в которые были приняты сигналы INIT, поскольку адреса абонентских устройств неизвестны. Поэтому каждое из абонентских устройств 20, которое ранее передало сигнал INIT на базовую станцию 15, будет распознавать переданное значение временного интервала и запоминать соответствующие начальные значения INIT DATA.
Соответственно, сначала базовая станция 15 передаст, в поле INIT DATA, временной интервал первого принятого сигнала INIT, т.е. временной интервал 1. Абонентское устройство 20, которое посылало сигнал INIT в течение временного интервала 1, распознает переданный временной интервал и подготавливается к приему начальных значений INIT DATA. После этого базовая станция 15 передает некоторое число начальных значений INIT DATA для приема абонентским устройством 20, которое передавало сигнал INIT в течение временного интервала 1. Как упоминалось выше, это число начальных значений INIT DATA предпочтительно равно числу имеющихся начальных значений INIT DATA, деленному на K абонентских устройств 20, которые ранее послали сигналы INIT на базовую станцию 15. Поскольку число начальных значений INIT DATA, выдаваемых на абонентское устройство 20, может меняться, базовая станция 15 дополнительно передает замыкатель после передачи начальных значений INIT DATA на каждое абонентское устройство 20, чтобы показать, что передача начальных значений INIT DATA данному абонентскому устройству 20 завершена.
К примеру, если три абонентских устройства 20 передали сигналы INIT на базовую станцию 15, а центральный контроллер 10 выдал двадцать четыре имеющихся начальных значения INIT DATA на базовую станцию 15, каждое абонентское устройство 20 примет восемь начальных значений INIT DATA от базовой станции 15 во время поля INIT DATA. В результате, каждое из трех абонентских устройств 20 будет способно послать три бита данных на базовую станцию 15 в течение символьного времени, которое предпочтительно составляет 10 мс. Если, с другой стороны, имеется двенадцать начальных значений INIT DATA, каждое из трех абонентских устройств 20 примет четыре начальных значения INIT DATA и будет способно послать два бита данных в каждое символьное время. Поэтому желательно выдать как можно больше начальных значений INIT DATA на абонентские устройства 20, с которых будут передаваться внутриграничные сообщения.
Желательно, чтобы абонентские устройства 20 начинали передачу внутриграничных сообщений на базовую станцию 15 сразу, как только начальные значения INIT DATA будут приняты от базовой станции 15. Каждое внутриграничное сообщение сопровождается в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения указателем "конца сообщения", в ответ на который базовая станция уведомляет центральный контроллер 10, что начальные значения INIT DATA, используемые абонентским устройством 20 для передачи внутриграничного сообщения, больше им не используются.
Однако может возникнуть ситуация, когда базовая станция 15, ведущая последовательную передачу, может запросить большое число начальных значений INIT DATA, прежде чем они будут доступны от центрального контроллера 10. Это может, например, случиться, если базовая станция 15, ведущая последовательную передачу, запросит начальные значения INIT DATA раньше, чем любое из абонентских устройств 20, которому были выделены все имеющиеся начальные значения INIT DATA, завершит свои внутриграничные передачи. Чтобы уменьшить риск возникновения такой ситуации, центральный контроллер 10 может выдавать лишь часть из имеющихся начальных значений INIT DATA на запрашивающую базовую станцию 15 и сохранять остальные в резерве, а не выдавать каждое имеющееся начальное значение INIT DATA на запрашивающую станцию 15. Поэтому резервные начальные значения INIT DATA могут быть переданы на базовую станцию 15, ведущую последовательную передачу, в ситуациях, когда все абонентские устройства 20, ранее получившие начальные значения INIT DATA, еще передают внутриграничные сообщения.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения абонентское устройство 20 в течение символьного времени способно передавать лишь определенное число бит, включенных во внутриграничное сообщение, где число бит определяется числом L начальных значений INIT DATA, назначенных абонентскому устройству 20. Эти биты, определяемые уравнением Nbits = log2L, передаются в виде сигнала с расширенным спектром прямой последовательности, предпочтительно на центральной частоте выделенной полосы частоты. Однако в альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения абонентские устройства 20 могут передавать более чем на одной частоте. Например, в случае, когда используются две частоты смещения, такие как +/- 500 Гц, абонентское устройство 20 может передавать один из двух сигналов с расширенным спектром на центральной частоте +/- 500 Гц. Поэтому абонентское устройств 20 может удобно передавать двойное число бит на символьное время. В более общем случае, когда используется любое число частот, а не одна центральная частота, число бит на символьное время определяется уравнением Nbits = log2(NfL),
где Nf - положительное целое, представляющее число возможных частот, на которых абонентское устройство 20 может осуществлять передачу.
Альтернативно, данные могут передаваться в форме различных псевдошумовых последовательностей на одной частоте или в форме псевдошумовых последовательностей на различных частотах. Эти случаи представлены формулами
Nbits = Nf(log2L) и
Nbits = L(log2Nf)
соответственно.
Хотя в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения абонентские устройства 20 способны инициировать связь с базовыми станциями 15, очевидны другие альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых абонентские устройства 20 просто способны выдавать подтверждения местоположения и сообщения (LACK и MACK) на базовую станцию 15. В таких альтернативных вариантах осуществления базовым станциям 15 нет необходимости передавать начальные значения INIT, входящие в состав постоянной информации, или поле INIT DATA, включенное в состав переменной информации.
На фиг. 10 изображен возможный порядок размещения базовых станций 15 в системе передачи сообщений. Как показано, система передачи сообщений содержит множество ячеек, сгруппированных в кластеры. Показано семь ячеек в составе кластера, что отражает один из различных примеров типов кластеров, известных специалисту в данной области техники. Каждая ячейка включает заранее определенную зону связи, в которой расположена одна базовая станция 15, и аналогичное число ячеек расположены на фиксированном расстоянии от всех других аналогично пронумерованных ячеек. Это расстояние между ячейками определяется размером кластера и радиусами ячеек.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения базовые станции 15 сгруппированы в семь (7) из семи (7) групп повторного использования, а базовые станции 15 внутри каждой группы повторного использования обозначены римскими цифрами I-VII. Подстрочные индексы к римским цифрам означают номер группы. Например, пятая базовая станция в пятой группе обозначена как V5. Если мощность передачи каждого абонентского устройства 20 отрегулирована правильно, то начальные значения (LACK, MACK, INIT и INIT DATA), передаваемые некоторыми из базовых станций 15, могут повторно использоваться другими базовыми станциями 15 в системе передачи сообщений. Например, мощность передачи абонентских устройств 20 может быть отрегулирована так, что абонентские устройства 20, связанные с базовой станцией 1 в каждой группе, могут использовать повторно одни и те же начальные значения. При таком способе, если базовая станция 15 в первой группе повторного использования запрашивает начальные значения INIT DATA, например, от центрального контроллера 10, когда все начальные значения INIT DATA недоступны, центральный контроллер 10 может определить, назначены ли какие-либо из начальных значений INIT DATAN в данное время базовой станции 15 того же номера в другой группе повторного использования. Если это так, то эти начальные значения INIT DATA могут быть назначенцы и, следовательно, повторно использованы запрашивающей базовой станцией 15, благодаря чему обеспечивается преимущество в возможности увеличения числа абонентских устройств 20, которые могут передавать в одном временном интервале.
На фиг. 11 представлена блок-схема центрального контроллера 10, выполненного в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, предназначенного для управления работой базовых станций 15 (фиг. 1), включенных в CDMA систему передачи сообщений. Центральный контроллер предпочтительно содержит телефонный интерфейс 105 для подключения PSTN 30 (фиг. 1) к блоку обработки 108, так что блок обработки 108 принимает данные сообщений, предназначенных для приема абонентскими устройствами 20, от PSTN 30. Кроме того, центральный контроллер 10 содержит множество портов данных 110, соединенных с блоком обработки 108 для передачи и приема данных от базовых станций 15, предпочтительно через специальную проводную линию. Часы 111, подключенные к блоку обработки 108, вырабатывают значения реального времени, используемые блоком обработки 108 для формирования синхросигналов для запуска передач, как циркулярных, так и последовательных, от базовых станций 15.
Когда вызов принят, блок обработки 108 осуществляет обработку сообщения. Блок обработки 108 предпочтительно представляет собой микрокомпьютер, такой как МС68000 или эквивалентный, выпускаемый компанией Моторола инк., он выполняет различные заранее заданные программы управления операциями такого центрального контроллера, например речевые подсказки, предлагающие вызывающему абоненту ввести сообщения и др. Альтернативно, блок обработки 108 может быть выполнен с использованием схем жесткой логики, способных выполнять требуемые функции обработки.
После приема сообщения блок обработки 108 сохраняет сообщение в буфере 112 сообщений и обращается к информации, сохраненной в базе данных 115 абонентов для определения того, как следует обрабатывать принятое сообщение. База данных 115 абонентов включает, например, такую информацию, как адреса, назначенные абонентским устройством 20, включенным в систему передачи сообщений, тип сообщения, связанный с адресом, и информацию, связанную со статусом абонентского устройства 20, например, активное или неактивное с точки зрения оплаты счета. Предусмотрен терминал 120 ввода данных, который соединен с блоком обработки 108 и который используется для таких целей, как ввод, обновление и стирание информации, сохраненной в базе данных 115 абонентов, для контроля работы системы и для получения такой информации, как информация о счетах.
С блоком обработки 108, кроме того, связана база данных 125 начальных чисел, в которой хранится множество начальных чисел. Желательно, чтобы база 125 данных начальных чисел включала в себя, по меньшей мере, по одному начальному значению LACK и INIT в системе передачи сообщений. Либо, если в системе передачи сообщений образованы группы повторного использования, как показано на фиг. 10, база данных 125 начальных
значений могла бы включать по меньшей мере по одному начальному значению LACK и INIT для каждой базовой станции 15 в группе повторного использования. Поэтому с использованием конечного числа начальных значений в системе передачи сообщений большее число абонентских устройств 20 может осуществлять передачу на одном временном интервале. Кроме того, база 125 данных начальных значений дополнительно включает начальные значения MACK и INIT DATA для использования абонентскими устройствами 20, включенными в систему передачи сообщений.
Как описано выше, блок обработки 108 генерирует синхросигналы, которые передаются через порты данных 110, обуславливая в каждой базовой станции 15 начало и конец передач в циркулярном и последовательном режимах. В начале каждой циркулярной передачи в кадре блок обработки 108 считывает адреса любых абонентских устройств 20, для которых сообщения сохранены в буфере 112 сообщений. Затем блок обработки 108 передает адреса и сигнал включения циркулярного режима через порты 110 данных на базовые станции 15. После этого базовые станции 15 осуществляют циркулярную передачу адресов и принимают LACK от действующих абонентских устройств 20, т.е. от получающих питание, корректно функционирующих и расположенных в зоне действия базовых станций 15. В конце циркулярной передачи каждая базовая станция 15 передает на центральный контроллер 10 адреса абонентских устройств 20, от которых были получены LACK, в ответ на которые блок обработки 108 считывает сообщения из буфера 112 сообщений для передачи на соответствующие базовые станции 15. Кроме того, блок обработки 108 предпочтительно назначает соответствующей базовой станции 15, по меньшей мере, два начальных значений MACK для каждого абонентского устройства 20, от которого был получен LACK.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения каждая базовая станция 15 перед передачей своего поля INIT DATA связывается с центральным контроллером 10, чтобы запросить начальные значения INIT DATA, если одно или более абонентских устройств 20 передали сигналы INIT на базовую станцию 15. Эта связь, которая осуществляется предпочтительно разновременно для каждой базовой станции 15, передает информацию о числе абонентских устройств 20, от которых базовая станция 15 получила сигналы INIT. В ответ на прием запроса начальных значений блок обработки 108 обращается к базе 125 данных начальных значений INIT DATA. Желательно, если только не была выделена определенная часть начальных значений INIT DATA в качестве резервных, чтобы все имеющиеся начальные значения INIT DATA были выданы на запрашивающую базовую станцию 15 для передачи на абонентские устройства 20, которые послали сигналы INIT на запрашивающую базовую станцию 20. Таким образом, в течение времени, когда лишь малое число абонентских устройств 20 инициировали связь, большее число начальных значений INIT DATA может быть выдано каждому из абонентских устройств 20. Следовательно, абонентские устройства 20 могут передавать больший объем данных на базовую станцию 15 в один временной интервал символа. Можно отметить, что такое выделение начальных значений INIT DATA предусмотрено для способа, при котором внутриграничная пропускная способность для индивидуальных абонентов может удобно изменяться в зависимости от рабочей нагрузки системы. Соответственно, когда нагрузка системы мала, т.е., когда лишь малое число абонентских устройств 20 передало сигналы INIT, этим абонентским устройствам 20 назначают большее число начальных значений INIT DATA, и они, следовательно, могут передавать данные быстрее.
Этот процесс легче понять, обратившись к фиг. 12, на которой представлена блок-схема алгоритма, иллюстрирующая процесс, с помощью которого блок обработки 108 центрального контроллера 10 может назначать начальные значения INIT DATA базовым станциям 15. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения блок обработки 108 принимает на этапе 140 запрос начальных значений от одного из портов данных 110. Запрос начальных значений передается в порт данных 110 от запрашивающей базовой станции и включает в себя информацию, с помощью которой может быть определено число абонентских устройств 20, запрашивающих связь. После этого на этапе 145 блок обработки 108 обращается к базе 125 данных начальных значений (фиг. 11) для идентификации начальных значений, которые в данное время не назначены каким-либо базовым станциям 15 в системе передачи сообщений. Когда в системе передачи сообщений имеются группы повторного использования, блок обработки 108 на этапе 150, дополнительно определяет, назначены ли в данное время какие-либо начальные значения каким-либо соответствующим базовым станциям 15, включенным в различные группы повторного использования. После этого блок обработки 108 на этапе 155, определяет число имеющихся начальных значений. Если группы повторного использования не применяются в системе передачи сообщений, число имеющихся начальных значений просто равно числу неназначенных начальных значений. Альтернативно, когда имеются повторно используемые группы, число имеющихся начальных значений соответствует числу начальных значений, назначенных соответствующим базовым станциям 15 в различных группах повторного использования, то же относится и к числу неназначенных начальных значений.
Если, в этот момент готовые для использования начальные значения отсутствуют, то на этапе 160, блок обработки 108 может сформировать сигнал "отказа начальных значений" для передачи на этапе 165 на запрашивающую базовую станцию через порт данных 110. Если, с другой стороны, определяется, что начальные значения имеются, блок обработки 108 считывает на этапе 170 подмножество имеющихся начальных значений из базы 125 данных начальных значений. Как описано выше, это подмножество может включать в себя каждое имеющееся начальное значение или, если центральный контроллер 10 запрограммирован на резервирование части начальных значений, то подмножество может включать в себя число имеющихся начальных значений без этой части. В обеих ситуациях подмножество имеющихся начальных значений подается на этапе 180 в порт данных 110 для передачи на запрашивающую базовую станцию для использования в качестве начальных значений INIT DATA. После этого на этапе 185 блок обработки 108 предпочтительно маркирует в базе 115 данных абонентов каждое подмножество имеющихся начальных значений, чтобы указать, что они назначены базовой станции 15. После этого, когда какие-либо начальные значения больше не используются абонентским устройством 20 для передачи на запрашивающую базовую станцию, запрашивающая базовая станция посылает сигнал для индикации того, что это начальное значение больше не используется. В ответ на прием сигнала блок обработки 108 маркирует это начальное значение, индицируя, что она снова относится к неназначенным.
Как упоминалось выше, готовые к использованию начальные значения INIT DATA могут также включать, если в систему передачи сообщений включены повторно используемые группы, начальные значения INIT DATA, назначенные в данное время базовой станции 15 в другой группе повторного использования, имеющей тот же самый номер базовой станции, что и у запрашивающей базовой станции 15. Например, базовой станции 1 могут быть назначены начальные значения INIT DATA, которые в данное время назначены другой базовой станции 1's, включенной в другие группы повторного использования в системе передачи сообщений. Предпочтительно, чтобы начальные значения для MACK и INIT DATA, включенные в переменную информацию, снова маркировались как "имеющиеся" (доступные), когда центральный контроллер 10 уведомлен базовыми станциями 15, что абонентские устройства 20 больше не нуждаются в использовании начальных значений.
На фиг. 13 представлена блок-схема абонентского устройства 20 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Абонентское устройство 20 содержит антенну 200 для передачи и приема радиочастотных (РЧ) сигналов и переключатель 205, соединяющий антенну 200 с приемником 210 и передатчиком 215. Желательно, чтобы переключатель 205 по умолчанию был в режиме "приема", в котором сигналы принимаются антенной 200 и выдаются на приемник 210 до приема сигнала "передача", в ответ на который переключатель 205 обеспечивает передачу сигнала, вырабатываемого передатчиком 215.
Как хорошо известно специалисту в данной области техники, приемник 210 демодулирует принятый РЧ сигнал, чтобы выделить из него данные. Кроме того, согласно настоящему изобретению, приемник 210 содержит индикатор уровня принятого сигнала (RSSI) 220 для определения уровня принятого сигнала. Результаты измерения уровня сигнала и данные выдаются на дешифратор/контроллер, такой как микрокомпьютер 225, через шину 230 ввода/вывода (1/0). В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения демодулированные данные обрабатываются центральным процессорным блоком (CPU) 235 внутри микрокомпьютера 225 для дешифрации адресов, значений временных интервалов, сообщений, начальных значений и данных, включенных в постоянную информацию, передаваемую базовыми станциями 15 (фиг. 1). Дешифрованная информация далее сохраняется в запоминающем устройстве с произвольной выборкой (ЗУПВ) 240.
Помимо ЗУПВ 240 микрокомпьютер 225 содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 245, такое как электрически стираемое программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ), которое хранит подпрограммы, управляющие работой абонентского устройства 20. Дополнительно в микрокомпьютер 225 входит генератор 250 для генерирования синхросигналов, используемых в работе микрокомпьютера 225. Кварцевый генератор 255, соединен с генератором 250 для выдачи опорного сигнала для выполнения синхронизации микрокомпьютера 225. Счетчик 260, внутренний по отношению к микрокомпьютеру 225 и соединенный с генератором 250, выдает программируемые временные функции, которые используются в управлении работой микрокомпьютера 225.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения генератор 265 псевдошумовых последовательностей подключен к микрокомпьютеру 225 через шину 1/0 230. Генератор 265 псевдошумовых последовательностей предпочтительно представляет собой сдвиговый регистр, который при обеспечении информацией о положении отводов и начальным числом длины n, генерирует псевдошумовую последовательность длины 2n - 1. Информация о положении отводов может, например, включать в себя информацию, с помощью которой может быть установлено множество программируемых переключателей в сдвиговом регистре. Как упоминалось выше, длина n начального числа предпочтительно равна семи, чтобы получить надлежащую обрабатывающую цепь для передаваемых сигналов. Следовательно, генератор 265 псевдошумовых последовательностей генерирует псевдошумовые последовательности, имеющие длину в 127 элементарных временных интервалов, когда длина начального числа равна семи.
В ответ на прием сообщения, предназначенного для абонентского устройства 20, центральный процессорный блок 235 выдает сигнал на запускающий генератор 270, который дает возможность возбудителю 275 преобразователя подать питание на преобразователь 280. Преобразователь 280 включается и выключается, получая опорный сигнал генератора 250, с частотой, определяемой программируемым значением частоты, хранящимся в памяти кодов 285, которая соединена с микрокомпьютером 225 через шину 1/0 230. Таким образом преобразователь 280 генерирует в течение интервала времени, программируемого в памяти кодов 285, звуковое предупреждение для оповещения пользователя о приеме сообщения. После этого пользователь может выбрать представление сообщением путем манипулирования приводимыми в действие пользователем органами 290 управления (регулировки), соединенными с микрокомпьютером 225 через шину 1/0 230. В ответ на инициируемый пользователем сигнал от регуляторов 290 центральный процессорный блок 235 считывает сообщение на ЗУПВ 240 для последующей передачи на возбудитель 295 дисплея, входящий в состав микрокомпьютера 225. Возбудитель 295 запитывает дисплей 300 и передает сообщение на дисплей 300 для последующего представления.
На фиг. 14 и 15 представлены блок-схемы алгоритмов, поясняющих работу микрокомпьютера 225 (фиг. 13), когда на абонентское устройство 20 подается питание. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения центральный процессорный блок 235 (фиг. 13) игнорирует всю информацию, включенную в принятые радиочастотные (РЧ) сигналы до приема на этапе 310 заголовка, указывающего начало кадра. После этого центральный процессорный блок 235 достигает состояния синхронизации на этапе 315 с базовой станцией 15, ведущей последовательную передачу. Желательно, чтобы блок 235 игнорировал переменную информацию, передаваемую базовой станцией 15, и ожидая на этапе 320 приема стартового слова постоянной информации, после чего центральный процессорный блок 235 запоминает результаты измерений уровней сигналов, выдаваемых индикатором уровня 220 (фиг. 13), и постоянную информацию, переданную базовой станцией 15, на этапах 322, 325 в ЗУПВ 240. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения постоянная информация содержит информацию о разрядности регистров, которая определяет длину n начального значения и информацию об отводах, которая используется микрокомпьютером 225 для запуска генератора 265 псевдошумовых последовательностей. Постоянная информация, кроме того, содержит начальные значения LACK и INIT, как упоминалось выше.
После запоминания уровня сигнала и постоянной информации центральный процессорный блок 235 определяет, завершена ли последовательная передача постоянной информации, пытаясь обнаружить на этапе 330 слова синхронизации (ЗУПС) циркулярной передачи. Если на этапе 330 слово syns циркулярной передачи не обнаружено, то центральный процессорный блок 235 осуществляет синхронизацию с последующей базовой станцией 15 и контролирует уровень сигнала передачи, чтобы определить на этапе 335, выше ли уровень передачи последующей базовой станции 15, чем заполненное значение уровня сигнала. Если уровень сигнала последующей базовой станции 15 выше, то величина уровня сигнала и постоянная информация последующей базовой станции 15 заменяют на этапах 322, 325 ранее сохраненную в ЗУПВ 240 постоянную информацию и значение уровня сигнала. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет обнаружено слово sync циркулярной передачи, в этот момент микрокомпьютер 225 запомнит постоянную информацию, передаваемую базовой станцией 15, от которой получена передача с самым высоким уровнем. Желательно, чтобы абонентское устройство 20 в этот момент располагалось на расстоянии от базовой станции 15, сопоставимом с расстояниями для других абонентских устройств 20, отвечающих той же базовой станции 15.
После обнаружения на этапе 330 слова sync циркулярной передачи центральный процессорный блок 235 принимает циркулярную передачу. Во время этой передачи центральный процессорный блок 235 принимают адреса и определяет на этапе 336, имеется ли адрес, связанный с абонентским устройством 20. Если этот адрес, обнаружен на этапе 336, что означает, что сообщение для абонентского устройства 20 будет передано, то на этапе 340 начальное значение LACK и информация о подключении отводов и разрядности регистров считываются из ЗУПВ 250 и подаются на генератор 265 псевдошумовых последовательностей (фиг. 13). После этого генератор 265 генерирует и выдает псевдошумовую последовательность на микрокомпьютер 225 через шину 1/0 230 для приема на этапе 345 центральным процессорным блоком 235. Блок 235 передает на этапе 350 псевдошумовую последовательность на передатчик 215 (фиг. 13) и на этапе 352 генерирует сигнал "передачи" для активизации переключателя 205 и обеспечения возможности передачи сигнала LACK с расширенным спектром на базовую станцию 15 в течение соответствующего 10 мс временного интервала длительностью 10 мс. Поскольку LACK генерируется с использованием начального значения LACK, выдаваемого базовой станцией 15, базовая станция 15 распознает LACK как указатель того, что абонентское устройство 20 расположено в зоне уверенного приема базовой станции 15.
После этого на этапе 355 центральный процессорный блок 235 снова синхронизируется с базовой станцией 15 в течение последовательной передачи для приема начальных значений подтверждения сообщений (MACK), передаваемых в поле MACK базовой станцией 15. Если на этапе 360 центральный процессорный блок 235 обнаруживает адрес, соответствующий абонентскому устройству 20, то два начальных значения MACK, сопровождающие адрес, запоминаются на этапе 365 в ЗУПВ 240. Специалисту в данной области техники, однако, очевидно, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения на абонентское устройство 20 может быть подано или больше, или меньше двух начальных значений. После этого центральный процессорный блок 235 ожидает приема поля сообщения, в котором преимущественно находится сообщение. После детектирования на этапе 370 адреса абонентского устройства центральный процессорный блок 235 определяет на этапе 375 состояние сообщения. Состояние сообщения, например принимаемое или непринимаемое, может определяться с помощью реализации алгоритма обнаружения и коррекции ошибок, как это известно специалистам в данной области техники.
Если на этапе 375 сообщение определено как принимаемое, оно запоминается и обрабатывается, как описано на фиг. 13. Дополнительно, на этапе 385 центральный процессорный блок 235 выбирает первое из двух начальных значений MACK, которое распознано базовой станцией 15 как индицирующая принимаемое сообщение. Если, наоборот, сообщение непринимаемое, то на этапе 390 центральный процессорный блок 235 выбирает второе начальное значение MACK, которое может индицировать, например, что сообщение должно быть повторно передано базовой станцией 15. Выбранное начальное значение MACK вместе с информацией о разрядности регистров и о подключении отводов подается на этапе 395 на генератор 265 псевдошумовых последовательностей (фиг. 13), который после этого генерирует и выдает на этапе 400 псевдошумовую последовательность на центральный процессорный блок 235, передающий ее на этапе 405 на передатчик 215, который генерирует соответствующий сигнал MACK с расширенным спектром. Сигнал MACK передается абонентским устройством 20, когда центральный процессорный блок 235 разрешает на этапе 410 передачу с антенны 200 (фиг. 13) во временном интервале 10 мс вслед за конечным замыкателем, переданным базовой станцией 15 для указания завершения поля сообщения. Можно отметить, что временной интервал 10 мс может изменяться в зависимости от изменения ширины полосы частот и выигрыше при обработке сигнала, как описано выше.
После приема MACK базовая станция 15 может определить, принято ли сообщение в принимаемом состоянии или нет, путем дешифрации псевдошумовой последовательности для определения того, какое из двух начальных значений MACK было использовано для генерирования псевдошумовой последовательности. Если в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения базовая станция 15 определяет, что сообщение было в непринимаемом состоянии, адрес абонентского устройства 20 через специализированную проводную линию передается на центральный контроллер 10 (фиг. 1). Предпочтительно, чтобы центральный контроллер 10 сохранял сообщение до тех пор, пока абонентское устройство 20 не передаст еще раз LACK на базовую станцию 15, включенную в систему передачи сообщений. После этого сообщение можно подавать на другую базовую станцию 15 для повторной передачи на абонентское устройство 20.
Показанная на фиг. 16 блок-схема алгоритма иллюстрирует операции инициирования связи, выполняемые микрокомпьютером 225 (фиг. 13), включенным в абонентское устройство 20. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения абонентское устройство 20 способно инициировать связь и передавать внутриграничные сообщения на базовые станции 15. Связь может быть инициирована, например, или в ответ на манипуляции пользователем ручками регулировки 290 (фиг. 13), или автоматически, например, в конкретное время дня.
Как показано в описании системы, абонентское устройство 20 принимает и запоминает постоянную информацию, такую как информацию о разрядности регистров, о подключении отводов, начальные LACK и INIT, выдаваемые базовой станцией 15, имеющей самый высокий уровень сигнала, во время последовательной передачи. Затем, если должна быть инициирована связь с базовой станцией 15, центральный процессорный блок 235 считывает начальное значение INIT и информацию о порядке регистров и о подключении отводов из ЗУПВ 240 для передачи на этапе 420 на генератор 265 псевдошумовых последовательностей (фиг. 13). В ответ на это генератор 265 генерирует псевдошумовую последовательность максимальной длины, которая подается на этапе 425 на центральный процессорный блок 235, который выдает на этапе 430 псевдошумовую последовательность на передатчик 215 для кодирования в виде сигнала с расширенным спектром, т. е. сигнала INIT, который передается, когда центральный процессорный блок 235 на этапе 435 генерирует сигнал "передачи", управляющий переключателем 205 для соединения передатчика 215 с антенной 205 в течение временного интервала x.
Как описано выше, базовая станция 15 принимает сигнал инициирования связи (INIT) и запоминает значение времени, соответствующее временному интервалу x, в памяти. Затем до передачи поля INIT DATA, включенного в переменную информацию, базовая станция 15 связывается с центральным контроллером 10 для информирования центрального контроллера 10 о числе принятых сигналов INIT, в ответ на что центральный контроллер 10 выдает на базовую станцию 15 готовые для использования начальные значения, обозначаемые как начальные значения INIT DATA. Эти начальные значения INIT DATA передаются базовой станцией 15 во время поля INIT DATA.
После передачи сигнала INIT центральный процессорный блок 235 синхронизируется на этапе 440 с базовой станцией 15 во время последовательной передачи. Если на этапе 445 значение времени, соответствующее временному интервалу x, передано базовой станцией 15 и обнаружено центральным процессорным блоком 235, то начальные значения INIT DATA, следующие за значением времени, запоминаются на этапе 450 в ЗУПВ 240. Однако специалисту в данной области техники ясно, что существует возможность, что центральный процессорный блок 235 не сможет засинхронизироваться с базовой станцией 15 для приема начальных значений INIT DATA, например, когда абонентское устройство 20 выходит из зоны уверенного приема базовой станции 15. Поэтому может оказаться необходимым в некоторых обстоятельствах, чтобы центральный процессорный блок 235 возобновил работу, описанную на фиг. 14 и 15, для приема соответствующего начального значения INIT для инициирования связи с другой базовой станцией 15.
Как описано выше, центральный контроллер 10 назначает все имеющиеся (доступные) начальные значения INIT DATA или их часть базовой станции 15 для равномерного распределения среди любых абонентских устройств 20, от которых получены сигналы INIT. Следовательно, число начальных значений INIT DATA, выдаваемых базовой станцией 15 каждому абонентскому устройству 20, может меняться. В результате базовая станция 15 дополнительно передает замыкатель после назначения начальных значений INIT DATA каждому абонентскому устройству 20. Центральный процессорный блок 235 принимает на этапе 455 такой замыкатель и распознает его как указывающий, что передача начальных значений INIT DATA на абонентское устройство 20 завершена.
После этого абонентское устройство 20 начинает процесс передачи внутриграничного сообщения на базовую станцию 15. Внутриграничное сообщение может, например, включать в себя группу заданных сообщений, сохраненных в памяти кодов 285 (фиг. 13), которые пользователь выбирает путем манипуляций с регуляторами 290. Дополнительно, если органы регулировки 290 включают, например, буквенно-цифровую клавиатуру, пользователь может сформировать данные, включаемые во внутриграничное сообщение путем печати символов на клавиатуре. Желательно, предварительно заданные сообщения или формируемые пользователем данные преобразуются в двоичные данные способом, хорошо известным специалисту в данной области техники, которые представлены начальными значениями INIT DATA.
После запоминания начальных значений INIT DATA центральный процессорный блок 235 считывает из ЗУПВ 240 и передает на этапе 460 в генератор 265 псевдошумовых последовательностей информацию о разрядности регистров о подключении отводов и выбранное начальное значение INIT DATA. Выбранное начальное значение INIT DATA представляет двоичные данные, включенные во внутриграничное сообщение. После этого генератор 265 формирует на этапе 465 псевдошумовую последовательность на центральный процессорный блок 235 для передачи на этапе 470 на передатчик 215. После подключения на этапе 475 с помощью переключателя 205 передатчика 215 к антенне 200 сигнал с расширенным спектром, т. е. сигнал, распределенный в выделенной полосе частот с помощью псевдошумовой последовательности, передается на базовую станцию 15 от абонентского устройства 20 во временном промежутке, имеющем длительность символьного временного интервала, например, 10 мс. Если внутриграничное сообщение, включающее в себя слово конца сообщения, не завершено на этапе 480, то центральный процессорный блок 235 снова выбирает на этапе 460 соответствующее начальное значение INIT DATA и генерирование и передача псевдошумовых последовательностей повторяются до тех пор, пока все биты данных, включенные во внутриграничное сообщение, не будут переданы на базовую станцию 15.
Как описано выше, когда сигналы с расширенным спектром, передаваемые абонентским устройством 20, формируются на одной центральной частоте, число бит, которое может передаваться в течение символьного времени (времени одного символа), т.е. 10 мс, предпочтительно задаются выражением
Nbits = log2L,
где L - число начальных значений INIT DATA, переданных на абонентское устройство 20. Следовательно, когда число начальных значений INIT DATA, переданных на абонентское устройство 20, увеличивается, временной интервал, в котором передается сообщение, уменьшается.
Для примера рассмотрим ситуацию, когда внутриграничное сообщение, передаваемое на базовую станцию 15, содержит двоичную последовательность данных "101111001000". Если абонентскому устройству назначено восемь начальных значений INIT DATA, то начальные значения INIT DATA могут представлять следующие 3-битовые двоичные числа:
Начальное значение - Число
1 - 000
2 - 001
3 - 010
4 - 011
5 - 100
6 - 101
7 - 110
8 - 111
Начальное значение 6 (101), которое представляет первые три бита во внутриграничном сообщении, может использоваться для генерирования первой псевдошумовой последовательности, которая может передаваться за время одного символа. Аналогично, начальные значения 8 (111), 2 (001) и 1 (000) могут использоваться для последующего генерирования последовательно передаваемых псевдошумовых последовательностей, каждая из которых должна занимать символьное время для передачи. В результате полное внутриграничное сообщение может передаваться в течение четырех интервалов символьного времени, что в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения составляет приблизительно 40 мс.
Однако, если абонентскому устройству 20 назначено лишь четыре начальных значения INIT DATA, время передачи одного и того же сообщения будет значительно больше. Четыре начальных значения INIT DATA могут, например, представлять следующие 2-битовые двоичные номера:
Начальное значение - Число
1 - 00
2 - 01
3 - 10
4 - 11
В этом случае одно и то же сообщение может быть послано с последовательным использованием начальных значений 3 (10), 4 (11), 4 (11), 1 (00), 3 (10) и 1 (00) для генерирования псевдошумовых последовательностей для передачи на базовую станцию 15. Как можно легко видеть, передача внутриграничного сообщения в этом случае должна потребовать шесть интервалов символьного времени или 60 мс. Можно отметить, следовательно, что выгодно назначить как можно больше начальных значений INIT DATA каждому абонентскому устройству 20, от которого должно передаваться внутриграничное сообщение.
Как упоминалось выше, внутриграничное сообщение, передаваемое каждым абонентским устройством 20, предпочтительно включает в себя слово конца сообщения, которое обнаруживается базовой станцией 15 и распознается как указывающее, что передача внутриграничного сообщения завершена. В ответ на прием слова конца сообщения от абонентского устройства 20 базовая станция 15 информирует центральный контроллер 10, что начальные значения INIT DATA, назначенные абонентскому устройству 20, последним больше не используются. После этого в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения центральный контроллер 10 может выдать начальные значения INIT DATA по запросу на другие базовые станции. Альтернативно, если применяют группы повторного использования, начальные значения INIT DATA могут удобно использоваться другими ячейками повторного использования в системе передачи сообщений.
Можно отметить, что, поскольку абонентские устройства 20 способны принимать начальные значения INIT DATA посредством радиосвязи, они могут принимать и использовать различное число начальных значений INIT DATA для изменения скорости передачи данных на базовую станцию 15. Следовательно, интенсивность передачи внутриграничных сообщений можно увеличить или уменьшить, в зависимости от нагрузки системы, без включения в абонентское устройство дополнительных или более сложных схем синхронизации.
Как показано на фиг. 17, базовая станция 15, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, содержит приемную антенну 500 для приема радиочастотного (РЧ) сигнала и схему 510 преобразования частоты, соединенную с приемной антенной 500, для преобразования РЧ сигнала с понижением частоты в базовую полосу частот, для обработки способом, который будет обсуждаться ниже. В состав базовой станции 15, кроме того, включена передающая антенна 512 для передачи РЧ сигналов, которые генерируются передатчиком 515, на абонентские блоки 20, расположенные в зоне уверенного приема базовой станции 15.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, схема 510 преобразования частоты выдает сигнал базовой полосы частот на цифроаналоговый преобразователь 518 для дискретизации этого сигнала предпочтительно один или более раз на элементарный временной интервал, чтобы сформировать цифровой сигнал, который запоминается в буфере 520 сигналов. Цифровой сигнал после этого обрабатывается, как будет описано ниже, контроллером, например цифровым процессором сигналов 525, который соединен с буфером 520 сигналов шиной вода/вывода (1/0) 530.
Кроме того, к цифровому процессору 525 с помощью шины 1/0 530 подключен порт 535 данных, через который базовая станция 15 принимает информацию от центрального контроллера 10 (фиг. 1), передает к нему информацию. Желательно, как показано в описании системы, чтобы базовая станция 15 принимала перед передачей постоянной информации (фиг. 2) информацию о разрядности регистров, о подключении отводов и начальные значения LACK и INIT от центрального контроллера 10 через порт 535 данных. Эта постоянная информация подается на центральный процессорный блок 540, входящий в состав цифрового процессора сигналов 525, центральный процессорный блок 540 сохраняет постоянную информацию в ЗУПВ 545, подключенном к блоку 540. В соответствии с настоящим изобретением центральный процессорный блок 540 также принимает посредством порта 535 данных и запоминает адреса абонентских устройств, сообщения, предназначенные для приема абонентскими устройствами 20 (фиг. 1), и начальные значения MACK и INIT DATA, выдаваемые центральным контроллером 10.
Кроме ЗУПВ 545, цифровой процессор сигналов 525 содержит ПЗУ 550, например ЭСППЗУ, которое хранит подпрограммы, управляющие работой базовой станции 15. Кроме того, в цифровой процессор сигналов 525 включен генератор 555 для генерирования синхросигналов, используемых при работе процессора 525. Кварцевый генератор 560 подключен к генератору 555 для формирования опорного сигнала для обеспечения синхронизации в процессоре 525. Счетчик 565, внутренний по отношению к цифровому процессору сигналов 525 и соединенный с генератором 555, выдает программируемые временные функции, которые используются в управлении работой процессора 525.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения генератор 570 псевдошумовых последовательностей связан с цифровым процессором сигналов 525 шиной 1/0 530. Центральный процессорный блок 540 выдает информацию о разрядности регистров, о подключении отводов и начальные значения на генератор 570 псевдошумовых последовательностей для генерирования возможных псевдошумовых последовательностей, с помощью которых абонентские устройства 20 могут передавать сигналы с расширенным спектром на базовую станцию 15. Все возможные псевдошумовые последовательности могут быть сохранены в ЗУПВ 545 или альтернативно, поскольку начальные значения просто определяют стартовую точку псевдошумовой последовательности, одна такая последовательность может быть заполнена и после этого может сдвигаться с помощью центрального процессорного блока 540 для генерирования других возможных псевдошумовых последовательностей. Эти последовательности используются цифровым процессором сигналов 525 для дешифрации принятых сигналов с расширенным спектром способом, который будет описан ниже.
Специалисту в данной области техники ясно, что размер ячеек, включенных в систему передачи сообщений, может быть таким, что псевдошумовые последовательности будут испытывать задержки на один или более элементарных временных интервалов. Максимальная задержка Δ элементарного временного интервала апроксимируется формулой
,
где r - радиус ячейки в метрах, BW - ширина полосы частот РЧ сигнала с расширенным спектром, c - скорость света (3 • 108 метров в секунду). Например, если радиус ячейки составляет 24 км, псевдошумовая последовательность будет иметь задержку от абонентского устройства 20 до базовой станции 15 в один элементарный временной интервал. Следовательно, возможные псевдошумовые последовательности, используемые цифровым процессором сигналов 525 для дешифрации принятого РЧ сигнала, могут содержать не только последовательности, генерируемые генератором 570, но и сформированные псевдошумовые последовательности, сдвинутые во времени, чтобы учесть задержку на элементарный временной интервал. Либо вместо того, чтобы включать сдвинутые последовательности для учета задержек на элементарные временные интервалы, цифровой сигнал сам может быть сдвинут перед обработкой в цифровом процессоре сигналов 25. Если, с другой стороны, обе эти альтернативы нежелательны, размер ячейки легко можно отрегулировать для устранения задержек на элементарные временные интервалы совсем, благодаря чему обеспечивается меньшая сложность физически меньшие размеры базовой станции 15, которая будет иметь меньшую зону уверенного приема.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения цифровой процессор сигналов 525 включает схему 575 определения мощности и частоты и схему компенсации 580, используемые для декодирования сигналов с расширенным спектром, как можно лучше понять с помощью фиг. 18, на которой представлена блок-схема схемы компенсации 580. Схема компенсации 580 содержит первый смеситель 600 для сжатия сигнала, содержащегося в цифровом сигнале, хранящемся в буфере 520 сигналов (фиг. 16). Сжатый сигнал подается на схему 575 определения мощности и частоты, для определения пиковой спектральной мощности центральной частоты сжатого сигнала. Схема компенсации 580, кроме того, содержит полосовой фильтр 605, соединенный с первым смесителем 600 для фильтрации сжатого сигнала, чтобы сформировать оценки несущей частоты, и второй смеситель 510, соединенный с полосовым фильтром 605 для повторного расширения отфильтрованных сигналов. Кроме того, в схему компенсации 580 включен сумматор 615 для вычитания повторно расширенных сигналов из цифрового сигнала, сохраненного в буфере 520 сигналов. Процесс компенсации можно лучше понять с помощью фиг. 19 и 20.
На фиг. 19 и 20 представлены блок-схемы алгоритма, соответствующего процессу компенсации, выполняемому цифровым процессором сигналов 525 (фиг. 17) в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения. В начале символьного временного интервала, например интервала 10 мс, центральный процессорный блок 540 устанавливает на этапе 700 значение q счетчика, равное единице (1), т.е. q = 1. Дополнительно на этапе 702 центральный процессорный блок 540 запоминает в ЗУПВ 545 начальное значение мощности, которое устанавливается в нуль, и начальное значение частоты, которое устанавливается на центральную частоту полосы частот, т.е. P0 = 0 и F0 = Fc. Затем, на этапах 705 и 710 центральный процессорный блок считывает цифровой сигнал из буфера 520 сигналов (фиг. 17) и q-ю псевдошумовую последовательность на ЗУПВ 545. Цифровой сигнал и q-я псевдошумовая последовательность подаются на этапе 715 на первый смеситель (фиг. 18), который на этапе 720 осуществляет сжатие сигнала путем умножения цифрового сигнала на q-ю псевдошумовую последовательность. Сжатый сигнал подается на этапе 725 на схему 575 определения мощности и частоты для определения на этапе 730 пиковой спектральной мощности Pq и центральной частоты Fq сжатого сигнала. Если на этапе 730 определено, что пиковая спектральная мощность больше начального значения мощности, заполненного в ЗУПВ 545, то центральный процессорный блок 540 устанавливает на этапе 735 величину мощности на значение пиковой спектральной мощности, а начальное значение частоты - на центральную частоту сжатого сигнала, т.е. P0 = Pq и F0 = Fq. Кроме того, на этапе 740 центральный процессорный блок 540 маркирует q-ю псевдошумовую последовательность в ЗУПВ 545 для последующей идентификации.
Далее центральный процессорный блок 540 определяет на этапе 745 равно ли значение q числу N возможных псевдошумовых последовательностей, которые абонентское устройство 20 могло бы использовать при передаче сигналов. Как описано выше, в зависимости от размера ячеек, входящих в систему передачи сообщений, возможные псевдошумовые последовательности могут включать в себя сдвинутые псевдошумовые последовательности или сдвинутый цифровой сигнал для учета различных задержек на элементарные временные интервалы. Как показано, этот этап 745 также выполняется в том случае, если на этапе 730 пиковая спектральная мощность сжатого сигнала меньше начального значения мощности, установленного в счетчике 565 (фиг. 17). Если, на этапе 745 q не равно N, значение q получит приращение на этапе 750 в счетчике 565 (фиг. 17). После этого на этапе 710 следующая q-я псевдошумовая последовательность считывается из ЗУПВ 545 и подается на этапе 715 на первый смеситель 600. Процессы сжатия, определения мощности и частоты (этапы 710 - 750) повторяются цифровым процессором сигналов 525 до тех пор, пока значение q не будет равно числу возможных псевдошумовых последовательностей (q = N), что означает, что пиковая спектральная мощность и центральная частота всех сжатых сигналов определены. В этот момент псевдошумовая последовательность, соответствующая сжатому сигналу, имеющему наибольшую спектральную мощность, маркируется в ЗУПВ 545, а значения мощности и частоты сжатого сигнала, имеющего наибольшую спектральную мощность, запоминаются в ЗУПВ 545.
Если на этапе 745 определено, что q равно числу возможных псевдошумовых последовательностей, то центральный процессорный блок 540 на этапе 755 вычисляет значение пороговой мощности, основанное на значении внепиковой спектральной мощности цифрового сигнала. Если на этапе 760 определено, что пиковая спектральная мощность сжатого сигнала меньше порогового значения мощности, центральный процессорный блок 540 на этапе 765 ожидает следующего символьного интервала времени и снова на этапе 700 начинает процесс компенсации. Либо для некоторых ожидаемых сигналов, таких как MACK или INIT DATA, центральный процессорный блок 540 может продолжать попытки дешифрации сигнала путем обращения к пиковым мощностям, хотя низкий уровень мощности сигнала может привести к неточному восстановлению данных.
Если на этапе 760 определено, что пиковая спектральная мощность сжатого сигнала больше порогового значения мощности, то центральный процессорный блок 540 на этапе 770 определяет, что сжатый сигнал принят правильно и может обрабатываться дальше. Например, если пиковая спектральная мощность сжатого сигнала больше порогового значения мощности, центральный процессорный блок 540 может определить тип и, если это применяется, значение псевдошумовой последовательности, используемой для сжатия сигнала. Псевдошумовая последовательность может, например, соответствовать первому начальному значению MACK, которое было использовано абонентским устройством 20 для указания, что сообщение было принято правильно. В этой ситуации базовая станция 15 может уведомить центральный контроллер 10, что сообщение было принято предназначающимся абонентским устройством 20 и может быть удалено из буфера 112 (фиг. 11) центрального контроллера. Альтернативно, псевдошумовая последовательность может соответствовать начальному значению INIT; в этом случае центральный процессорный блок 540 запоминает временной интервал сигнала INIT в ЗУПВ 545 для обработки, как рассмотрено в описаниях системы и центрального контроллера.
В соответствии с настоящим изобретением сжатый сигнал подается на полосовой фильтр 605 (фиг. 18), который фильтрует на этапе 775 сжатый сигнал, чтобы сформировать оценку несущей частоты. После этого оценка несущей частоты смешивается во втором смесителе 610 с псевдошумовой последовательностью, использованной для сжатия сигнала, что приводит к повторному расширению спектра сигнала, который вычитается на этапе 785 из цифрового сигнала, заполненного в буфере 520 сигналов. Результирующий модифицированный цифровой сигнал, т.е. цифровой сигнал минус повторно расширенный сигнал, замещает цифровой сигнал в буфере 520 сигналов. Дополнительно, центральный процессорный блок 540 удаляет на этапе 795 псевдошумовую последовательность из списка возможных последовательностей, заполненных в ЗУПВ 545. Процесс компенсации, согласно описанному выше, продолжается или до тех пор, пока на этапе 800 не останется никаких возможных псевдошумовых последовательностей, или до тех пор, пока на этапе 760 пиковая спектральная мощность самого сильного из сжатых сигналов не станет меньше порогового значения мощности.
Таким образом, базовая станция 15 имеет благоприятную возможность дешифрации всех сигналов, полученных от абонентских устройств 20 в зоне уверенного приема базовой станции 15. Кроме того, поскольку сжатые сигналы удаляются из цифрового сигнала в порядке, определяемом их пиковой спектральной мощностью, т.е. самые сильные сигналы первыми, более слабые сигналы, которые могут быть подавлены более сильными сигналами, легче детектируются базовой станцией 15. Следовательно, базовая станция 15, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, значительно упрощает проблему ближнего-дальнего приема, присутствующую во многих обычных CDMA системах связи, в которых более слабые сигналы могут быть неотличимы от шумов системы.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения базовая станция 15 определяет самый сильный сигнал, который вычитается из цифрового сигнала, после чего весь процесс повторяется для определения следующего самого сильного сигнала с последующим вычитанием. Этот процесс периодически повторяется, как описано выше, до тех пор, пока базовая станция не примет все сигналы, присутствующие в цифровом сигнале. Поскольку самый сильный сигнал удаляется при каждом повторении процесса компенсации, этот способ гарантирует, что каждый сигнал принимается так точно, насколько это возможно. Однако возможны альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых процесс компенсации выполняется более эффективно, хотя не обязательно более точно.
В одном таком альтернативном варианте осуществления базовая станция 15 может идентифицировать не единственный самый сильный сигнал, а группу сильных сигналов, после чего вся группа вычитается. Как и в способе, описанном выше, процесс должен повторяться до тех пор, пока все сигналы не будут дешифрованы базовой станцией 15. Этот способ может уменьшить число повторений шагов, необходимых в предпочтительном варианте осуществления. Однако, будучи более эффективным, процесс компенсации в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения может быть более неточным, чем описанный со ссылками на фиг. 19 и 20, где самые сильные сигналы и тем самым взаимные помехи от более сильных сигналов удаляются один за другим.
В итоге CDMA система передачи с узкой полосой частот в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивает двустороннюю связь между неподвижными базовыми станциями и портативными абонентским устройствами, входящими в систему. Желательно, чтобы центральный контроллер, подключенный к каждой базовой станции, управлял базовыми станциями и распределял начальные значения по базовым станциям для последующей передачи на абонентские устройства. Это распределение начальных значений выполняется двумя разными путями.
В соответствии со свойством "обратного подтверждения" системы каждой базовой станции назначаются однозначно определенные начальные значения для передачи на абонентские устройства. После этого каждое абонентское устройство использует начальные значения, выдаваемые одной из базовых станций, для генерирования псевдошумовых последовательностей для передачи на базовую станцию в виде сигналов с расширенным спектром. Базовая станция принимает и дешифрует сигналы с расширенным спектром, передаваемые в течение каждого выделенного временного интервала, для восстановления содержащихся в них псевдошумовых последовательностей. Путем использования метода компенсации базовая станция имеет благоприятную возможность детектировать каждую PN последовательность, которая была сформирована с использованием начальных значений, предварительно переданных базовой станцией.
В отличие от обычных базовых станций базовая станция согласно настоящему изобретению перед дешифрацией каждого сигнала для восстановления PN последовательности определяет уровень мощности каждого сигнала. После этого сигналы дешифрируются в порядке, определяемом их уровнем. Поэтому, поскольку наиболее мощные сигналы с расширенным спектром компенсируются в сигнале с расширенным спектром в первую очередь, более слабые сигналы, которые не могут быть обнаружены в обычных системах, легко обнаруживаются базовой станцией. В результате проблема ближнего-дальнего приема решается, и большее число абонентских устройств имеет возможность одновременно осуществлять передачу на базовую станцию. При этом при применении вышеописанного метода нет необходимости включать в абонентские устройства сложные схемы контроля мощности.
В соответствии с аспектом "внутриграничной передачи сообщений" системы базовым станциям распределяют начальные значения в зависимости от нагрузки системы. Если, например, базовая станция принимает от абонентских устройств большое число сигналов инициирования связи, то число начальных значений, выдаваемых на абонентские устройства, меньше, чем если базовой станцией принималось бы лишь малое число сигналов инициирования связи. Следовательно, число начальных значений, назначаемых абонентскому устройству, изменяется в зависимости от числа абонентских устройств, запрашивающих начальные значения инициирования связи. В результате пропускная способность абонентских устройств изменяется, позволяя отдельному абонентскому устройству посылать данные быстрее в течение периодов времени, когда система имеет меньшую рабочую нагрузку. Альтернативно, когда нагрузка системы велика, то большее число абонентских устройств имеет возможность связи, но при этом требуется более длительное время для передачи данных. Кроме того, это изменение пропускной способности системы не требует использования сложных схем синхронизации в абонентских устройствах, как в случае обычных CDMA систем.
Дополнительно CDMA система в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивает удобство в повторном использовании последовательностей в системе. Следовательно, когда в определенных ячейках системы используется ряд последовательностей, последовательности могут повторно использоваться в других назначенных для этого ячейках. В результате, поскольку используемые последовательности могут быть перераспределены другим ячейкам, число абонентских устройств, которые могут передавать в данный временной интервал, существенно возрастает.
Из вышеописанного следует, что предложена CDMA система передачи сообщений, в которой пропускная способность внутриграничных абонентских устройств может динамично изменяться в зависимости от нагрузки системы, чтобы увеличивать или уменьшать время, за которое заданный объем данных может передаваться абонентскими устройствами. Кроме того, эта CDMA система не испытывает влияния проблемы ближнего-дальнего приема, свойственной обычным CDMA системам и в результате обеспечивает увеличение числа пользователей внутри системы. Кроме того, CDMA система в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения в отличие от обычных CDMA систем использует простые абонентские устройства, которые не содержат сложных дополнительных схем.
Изобретение относится к системам передачи сообщений с параллельным доступом и кодовым уплотнением каналов (СДМА), в частности к внутриграничной системе передачи сообщений, в которой неподвижные базовые станции организованы в группы многократного использования последовательностей. Технический результат - обеспечение обнаружения базовой станцией передаваемых сигналов с расширенным спектром. Система для обеспечения двусторонней связи содержит базовые станции (15) для передачи и приема информации и центральный контроллер (10), связанный с базовыми станциями (15) для осуществления управления ими. Центральный контроллер (10) селективно назначает начальные числа для генерирования псевдослучайных последовательностей каждой из базовых станций (15) в соответствии с информацией, переданной и принятой базовыми станциями (15). 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 20 ил.
| US 4882579 A, 21.11.89 | |||
| US 4989230 A, 29.01.91 | |||
| МУЛЬТИЭНЗИМНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНОВЫХ КОРМОВ | 2001 |
|
RU2236459C2 |
| ЗАМЕЩЕННЫЕ АМИДЫ ФЕНИЛЦИКЛОГЕКСАНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО НА ИХ ОСНОВЕ | 2000 |
|
RU2246490C9 |
| EP 0488492 A2, 03.06.92 | |||
| Система дуплексной радиосвязи | 1981 |
|
SU1084999A1 |
| US 4112257 A, 05.09.78 | |||
| US 4872813 A, 14.03.89 | |||
| Устройство децентрализованного управления коммутируемой сетью связи | 1980 |
|
SU907875A1 |
