БЕСПРОВОДНАЯ СЕТЬ С ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИЕЙ Российский патент 2004 года по МПК H04B7/26 H04J3/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к радиосети с множеством узлов сети, каждый из которых состоит, по меньшей мере, из одного электрического устройства и, по меньшем мере, одного радиоустройства, которые предназначены для обмена данными через беспроводную среду.

Уровень техники

Радиосеть этого типа известна из документа "Технология беспроводной сети ("Technologie drachtloser Netze") Эльмара Терека, Радиообозрение, номер 22, 1998 г., стр. 20-25; этот документ описывает конструкцию беспроводной сети с множеством узлов сети. Множество электрических устройств, например мониторов, компьютеров и т.п., и радиоустройств взаимно соединены через систему шины в узел сети. Обмен данными осуществляется с другими радиоустройствами через радиоустройство каждого узла сети. Цитируемый документ не ссылается на тактовую синхронизацию всех узлов сети.

Сущность изобретения

Задачей этого изобретения является разработка беспроводной сети, в которой тактовые импульсы отдельных узлов сети синхронизированы друг с другом.

Эта задача решается радиосетью описанного далее вида, которая отличается в соответствии с этим изобретением тем, что

узел сети содержит источник тактовых импульсов для обеспечения всех электрических устройств и радиоустройства своими тактовыми импульсами,

причем узел сети, который обозначен как главный узел сети, предназначен для передачи через радиоустройство синхронизирующей комбинации, которая зависит от тактовых импульсов своего источника тактовых импульсов,

все другие узлы сети, обозначенные как вторичные узлы сети, присвоены разным иерархически упорядоченным дистанционным классам в зависимости от их расстояния от главного узла сети, который отнесен к наивысшему дистанционному классу,

при этом все вторичные узлы сети дистанционного класса предназначены для передачи через их соответствующее радиоустройство синхронизирующей комбинации, которая зависит от тактовых импульсов их соответствующего источника тактовых импульсов и характеризует дистанционный класс, и

кроме того, вторичный узел связи предназначен для синхронизации своего источника тактовых импульсов посредством, по меньшей мере, одной принятой синхронизирующей комбинации иерархически более высокого дистанционного класса.

В соответствии с этим изобретением главный узел сети передает синхронизирующую комбинацию через беспроводную среду, причем эта синхронизирующая комбинация пересылается вторичными узлами сети в различных дистанционных классах так, что вторичный узел сети иерархически более низкого дистанционного класса косвенно синхронизируется тактовыми импульсами источника тактовых импульсов главного узла сети. В этом контексте под беспроводной передачей следует понимать радио, инфракрасную, ультразвуковую и т.п. передачу.

Пункт 2 формулы изобретения описывает, как вторичный узел сети определяет свой дистанционный класс после активации. В случае движущегося вторичного узла сети и/или главного узла сети дистанционный класс вторичного узла сети подлежит изменению. Пункты 3 и 4 формулы изобретения описывают операции, предпринимаемые подвижным вторичным узлом сети, с целью определения своего оптимального дистанционного класса во всех обстоятельствах.

Вторичный узел сети содержит коррелятор, который предназначен для определения, принята ли данная синхронизирующая комбинация с достаточным качеством приема. Как описано в пункте 5 формулы изобретения, в течение времени, в котором ожидается синхронизирующая комбинация, вторичный узел сети предназначен для корреляции принятого сигнала с записанной синхронизирующей комбинацией и для показа приема синхронизирующей комбинации, если результат корреляции соответствует ожидаемому значению. Пункты 6 и 7 формулы изобретения описывают определение момента синхронизации для тактовой синхронизации во вторичном узле сети.

Пункт 8 формулы изобретения описывает конструкцию радиоустройства. Устройство протокола в радиоустройстве выполняет различные протоколы для передачи данных в беспроводной среде и определяет, например, путем сравнения сигнала импульсной формы, подаваемого коррелятором, с пороговым значением, достаточно ли качество приема синхронизирующей комбинации. Коррелятор может быть включен, например, в модем радиоустройства.

Синхронизирующие комбинации каждого дистанционного класса различны. Чтобы упростить конструкцию коррелятора, каждая синхронизирующая комбинация может включать идентичную часть и вторую, отличающуюся часть, для того, чтобы характеризовать соответствующий дистанционный класс. Коррелятор затем коррелирует первую часть синхронизирующей комбинации с записанной первой частью синхронизирующей комбинации и после определения достаточного качества приема устройство протокола затем оценивает, например, характеристику, содержащуюся во второй части синхронизирующей комбинации.

Изобретение также относится к узлу сети беспроводной сети, которая содержит множество дополнительных узлов сети, причем узел сети состоит, меньшей мере, из одного электрического устройства и, по меньшей мере, одного радиоустройства, которые предназначены для обмена данными через беспроводную среду. Узел сети содержит источник тактовых импульсов для обеспечения всех электрических устройств и радиоустройств его тактовыми импульсами. Узел сети, который обозначен как вторичный узел сети, принадлежит к дистанционному классу, который образует часть множества иерархически упорядоченных дистанционных классов, причем его дистанционный класс зависит от его расстояния от главного узла сети, который принадлежит к наивысшему дистанционному классу. Вторичный узел сети предназначен для передачи через его радиоустройство синхронизирующей комбинации, которая зависит от тактовых импульсов соответствующего источника тактовых импульсов и характеризует его дистанционный класс, и для синхронизации его источника тактовых импульсов посредством, по меньшей мере, одной принятой синхронизирующей комбинации иерархически более высокого дистанционного класса.

Краткое описание чертежей

Примеры осуществления изобретения будут подробно описаны здесь далее со ссылкой к фигурам. На них:

Фиг.1 показывает беспроводную сеть с множеством узлов сети,

Фиг.2 показывает блок-схему узла сети,

Фиг.3 показывает пример осуществления радиоустройства для использования в узле сети, показанном на фиг.2,

Фиг.4 показывает схему передачи для синхронизирующих комбинаций, предаваемых радиоустройством.

Описание конкретных примеров осуществления изобретения

Фиг.1 показывает беспроводную сеть с множеством узлов 1-12 сети. Узлы 1-12 сети обмениваются соответствующими полезными данными, данными управления и данными синхронизации через радиоканалы. Чтобы поддерживать обмен данными и средства сети как можно более простыми, узлы 1-12 сети синхронизированы с главными тактовыми импульсами, которые подаются узлом 1 сети. Этот узел сети назначен в качестве главного узла 1 сети. Ссылка к другим узлам сети дается как к вторичным узлам 2-12 сети.

Узел 1-12 сети включает в себя радиоустройство 13, несколько электрических устройств 14-17 и систему 18 шины. Такие электрические устройства 14-17 могут быть видеомагнитофоном, монитором, тюнером, проигрывателем КД и т.п. Радиоустройство 13 и электрические устройства 14-17 обмениваются полезными данными, данными управления и данными синхронизации через систему 18 шины. Электрические устройства 14-17 и радиоустройство 13 должны быть синхронизированы с главными тактовыми импульсами через радиоканал.

Главные тактовые импульсы в главном узле 1 сети подаются источником тактовых импульсов, который может быть включен в электрическом устройстве 14-17. Этот источник тактовых импульсов, называемый главным источником тактовых импульсов, однако, может быть также подключен к системе 18 шины вне электрического устройства 14-17. Источник тактовых импульсов, который присутствует в каждом из других узлов 2-12 сети, называется вторичным источником тактовых импульсов и подает вторичные тактовые импульсы. Такой вторичный источник тактовых импульсов также может образовывать часть электрического устройства 14-17 вторичного узла 2-12 сети или может быть присоединен к соответствующей системе 18 шины в качестве автономного компонента. Вторичный источник тактовых импульсов вторичного узла 2-12 сети принимает данные синхронизации от главного узла 1 сети либо непосредственно, либо через другие вторичные узлы сети, так что вторичный источник тактовых импульсов может синхронизировать вторичные тактовые импульсы, которые он выдает, с главными тактовыми импульсами. Радиоустройства 13 в узлах 1-12 сети организуют обмен данными синхронизации через радиоканалы.

Фиг.3 показывает пример осуществления радиоустройства. Схема 19 интерфейса радиоустройства 13 присоединена к системе 18 шины и принимает данные, предназначенные для радиоустройства 13, от системы 18 шины и подает эти данные, возможно, после адаптации формата к устройству протокола 20 радиоустройства 13. Кроме того, схема 19 интерфейса подает данные, выдаваемые устройством 20 протокола, к системе 18 шины. В дополнение к схеме 19 интерфейса и устройству 20 протокола радиоустройство 13 включает в себя также модем 21, схему 22 высокой частоты и антенну 23. Схема 22 высокой частоты подает данные, принятые антенной 23, к устройству 20 протокола через модем 21.

Устройство 20 протокола, например, сконструированное как процессорная система, формирует блоки пакетов из данных, подаваемых схемой 19 интерфейса, или формирует данные, подходящие для обработки схемой интерфейса, из пакетных блоков, подаваемых модемом 21. В дополнение к принятым данным пакетный блок также содержит управляющую информацию, которая формируется устройством 20 протокола. Устройство 20 протокола использует протоколы для уровня УЛК (УЛК=Управление логическим каналом) и уровня УДС (УДС=Управление доступом к среде). Уровень УДС управляет множественным доступом к среде радиопередачи радиоустройства 13, а уровень УЛК выполняет контроль потока и ошибок.

Обмен данными между узлами 1-12 сети в беспроводной сети с фиг.1 может происходить в соответствии со способом МДВР, МДЧР или МДКР (МДВР=множественный доступ с временным разделением каналов, МДЧР=множественный доступ с частотным разделением каналов, МДКР=множественный доступ с кодовым разделением каналов). Такие способы могут также комбинироваться. Данные передаются в заданных распределенных каналах. Канал определяется частотным диапазоном, временным интервалом и, например, в случае способа МДКР также расширяющим кодом.

Беспроводная сеть может в частности выгодно использоваться в зданиях (например, во внутренней области). Во время передачи данных в здании данные часто могут передаваться только с малой мощностью. Поэтому должны быть предприняты специальные шаги в беспроводной сети, чтобы переслать, например, данные синхронизации от главного узла сети к самым удаленным вторичным узлам сети. Этой цели служат промежуточные вторичные узлы сети, которые пересылают данные синхронизации. Поэтому в беспроводной сети формируется иерархическая структура узлов сети с дистанционными классами RDC(i). Только главный узел 1 сети принадлежит к дистанционному классу RDC(O). Все вторичные узлы сети, которые синхронизируются непосредственно главным узлом 1 сети, принадлежат к дистанционному классу RDC(1). Все вторичные узлы сети, которые синхронизируются непосредственно одним или более вторичными узлами сети класса RDC(1), принадлежат к дистанционному классу RDC(2). Вообще говоря, можно утверждать, что члены дистанционного класса RDC(i) формируются всеми вторичными узлами сети, которые синхронизируются одним или более вторичными узлами сети дистанционного класса RDC(i-1), или в случае RDC(i-1)=RDC(0), главным узлом сети.

Вторичные узлы 2, 3 и 4 сети в примере осуществления беспроводной сети, как показано на фиг.1, принадлежат к дистанционному классу RDC(1), потому что эти вторичные узлы 2, 3 и 4 сети могут принимать оцениваемые как надежные радиосигналы от главного узла 1 сети. Внешний предел дистанционного класса RDC(1) показан эллипсом 25 на фиг.1. Эллипс 24 показывает дистанционный класс RDC(0). Дистанционный класс RDC(2) содержит вторичные узлы 5-8 сети. Предполагается, что вторичный узел 5 сети синхронизируется непосредственно вторичным узлом 2 сети, вторичные узлы 6 и 7 сети синхронизируются непосредственно вторичными узлами 3 и 4 сети, а вторичный узел 8 сети синхронизируется непосредственно вторичным узлом 4 сети. Внешний предел дистанционного класса RDC(2) показан эллипсом 26. Дистанционный класс RDC(3) включает вторичные узлы 9-12 сети. Предполагается, что вторичный узел 9 сети синхронизируется непосредственно вторичными узлами 7 и 8 сети, вторичный узел 10 сети синхронизируется непосредственно вторичным узлом 5 сети, вторичный узел 11 сети синхронизируется непосредственно вторичным узлом 6 сети, а вторичный узел 12 сети синхронизируется непосредственно вторичными узлами 6 и 7 сети. Эллипс 27 показывает внешний предел дистанционного класса RDC(3).

Поскольку таким образом сформирована иерархически структурированная временная зависимость от главного узла сети, по меньшей мере, к одному вторичному узлу сети дистанционного класса RDC(n), через n дистанционных классов RDC(i) при i≤n, каждый вторичный тактовый импульс вторичного узла сети синхронизирован с главным тактовым импульсом главного узла сети. Однако это поддерживается только тогда, когда задержка распространения в беспроводной сети ничтожно мала.

Задержка распространения создает фазовый сдвиг между сигналами вторичных тактовых импульсов и сигналом главного тактового импульса. Эта задержка распространения может быть измерена, например, путем измерения времени распространения тестового сообщения между двумя узлами сети. Когда все узлы сети расположены в небольшом радиусе в условиях здания (например, 30 м), нет необходимости учитывать задержку распространения для синхронизации.

Далее здесь будет подробно описана пересылка данных синхронизации от главного или вторичного узла сети дистанционного класса RDC(0) или RDC(i-1) с i>1, к вторичному узлу сети дистанционного класса RDC(l) или RDC(i). Главный или вторичный узел сети передает заданную синхронизирующую комбинацию, которая состоит из N бит (например, N=40). Все вторичные узлы сети дистанционного класса RDC(i) используют одну и ту же синхронизирующую комбинацию, которая отличается от синхронизирующих комбинаций вторичных узлов сети других дистанционных классов RDC(j) при i≠j, и от синхронизирующей комбинации главного узла сети. Чтобы улучшить возможность определения синхронизирующей комбинации коррелятором в радиоустройстве, которое принимает синхронизирующую комбинацию во вторичном узле сети, такая синхронизирующая комбинация должна проявлять достаточную автокорреляционную способность и легкую перекрестную корреляцию с другими синхронизирующими комбинациями.

По меньшей мере, в уровне УДС также осуществляется использование кадрово-синхронизированного сигнала PC (рекомендуемого стандарта) для радиопередачи данных между главным и вторичными узлами 1-12 сети. Этот кадр содержит несколько временных интервалов для данных синхронизации, данных управления и полезных данных. Длительность кадра здесь далее будет представлена буквой D.

Синхронизирующая комбинация P(i) дистанционного класса RDC(i) при 1≥0, периодически передается главным или вторичными узлами 1-12 сети. Временные промежутки между двумя идентичными синхронизирующими комбинациями соответствуют длительности D кадрово-синхронизированного сигнала PC. Как уже описывалось, синхронизирующая комбинация, принятая вторичным узлом сети дистанционного класса RDC(i) при 1≥0, от главного узла сети или от одного или более вторичных узлов дистанционного класса RDC(i-1) при i>1, используется для синхронизации вторичного тактового импульса с главным тактовым импульсом дистанционного класса RDC(0) или со вторичным тактовым импульсом дистанционного класса RDC(i-1). Таким образом, возникает иерархически структурированная временная зависимость между главным узлом сети дистанционного класса RDC(0) и вторичными узлами сети всех остальных дистанционных классов RDC(i) при i>0.

Фиг.4 показывает схему передачи синхронизирующей комбинации при i≥0, по отношению к кадру кадрово-синхронизированного сигнала. Главный узел 1 сети сначала передает свою синхронизирующую комбинацию Р(0). Длительность синхронизирующей комбинации равна Тр. За этим следует период ожидания Та, который должен быть выбран таким, чтобы радиоустройства 13 всех вторичных узлов сети дистанционного класса RDC(1) имели достаточно времени для переключения из режима приема в режим передачи. Все вторичные узлы сети дистанционного класса RDC(1) затем передают синхронизирующую комбинацию Р(1) длительностью Тр. Каждый вторичный узел сети дистанционного класса RDC(2) принимает синхронизирующую комбинацию Р(1) от одного или более вторичных узлов сети дистанционного класса RDC(1). Задержки между различными передатчиками Р(1) считаются незначительно малыми для коррелятора, который обрабатывает принятые синхронизирующие комбинации и образует часть модема 21 в радиоустройстве 13. После последующего периода ожидания длительностью Та каждый вторичный узел сети дистанционного класса RDC(2) имеет таким образом синхронизированными свои вторичные тактовые импульсы с вторичными тактовыми импульсами дистанционного класса RDC(1). Поскольку вторичные тактовые импульсы дистанционного класса RDC(1) синхронизированы с главными тактовыми импульсами дистанционного класса RDC(0), вторичные тактовые импульсы дистанционного класса RDC(2) таким образом косвенно синхронизированы с главными тактовыми импульсами дистанционного класса RDC(0). Все вторичные узлы сети дистанционного класса RDC(2) затем передают свою синхронизирующую комбинацию Р(2). Эти операции синхронизации продолжаются до тех пор, пока вторичные тактовые импульсы будут косвенно синхронизированы с главными тактовыми импульсами для всех вторичных узлов сети в самом удаленном дистанционном классе RDC(n).

Коррелятор радиоустройства 13 образует часть модема 21. Функция коррелятора в радиоустройстве 13, коррелирующая синхронизирующую комбинацию P(i) с записанной синхронизирующей комбинацией Ps(i), например, может быть имитирована процессорной системой, включенной в модем 21. Коррелятор выдает импульс после приема синхронизирующей комбинации P(i), которая соответствует записанной синхронизирующей комбинации Ps(i). Максимум этого импульса показывает момент синхронизации для синхронизации вторичного источника тактовых импульсов. Этот момент синхронизации подается к устройству 20 протокола для дополнительной обработки. Нахождение момента синхронизации также необходимо, чтобы гарантировать, что после приема синхронизирующей комбинации P(i-1), при i>0 вторичный узел сети может передавать свою собственную синхронизирующую комбинацию P(i), которая синхронизирована с принятой синхронизирующей комбинацией.

В каждом вторичном узле сети длительность синхронизирующей комбинации P(i) для радио дистанционного класса RDC(i) и время ожидания Та может быть извлечено, например, из просмотровой таблицы во вторичном источнике тактовых импульсов. В этом контексте предполагается, что длительность синхронизирующей комбинации P(i) различных дистанционных классов RDC(i) одна и та же. После того как вторичный узел сети дистанционного класса RDC(i) при i>0 полностью принял синхронизирующую комбинацию P(i-1) может быть вычислен постоянный сегмент времени между начальным моментом синхронизирующей комбинации Р(0) главного узла сети и моментом прекращения принятой синхронизирующей комбинации P(i-1) вторичного узла сети дистанционного класса RDC(i-1). Этот постоянный сегмент времени тогда равен i·(Tp+Та), при условии, что последующее время ожидания Та также учтено. Это гарантирует точную синхронизацию с главными тактовыми импульсами.

Синхронизация с абсолютным временем главного узла сети также может иметь место во вторичных узлах сети. Такое абсолютное время необходимо, потому что действия происходят в заданные моменты, которые относятся к абсолютному времени. Общее количество s(s=0, 1, 2,...) синхронизирующих комбинаций Р(0),передаваемых до сих пор, передается главным узлом сети и пересылается вторичными узлами сети. После приема общего количества s во вторичном узле сети дистанционного класса RDC(i) вычисляется соответствующее местное время для начала своей синхронизирующей комбинации P(i) в соответствии со следующей формулой:

s·D+i(Тр+Та).

Общее количество s может быть присоединено к синхронизирующей комбинации P(i). После приема синхронизирующей комбинации P(i-1) вторичным узлом сети дистанционного класса RDC(i) общее количество s затем извлекается из дополнения и присоединяется к новой синхронизирующей комбинации P(i), которая должна быть передана.

Для передачи синхронизирующей комбинации P(i) используется канал синхронизации. Общее количество s, однако, может быть передано через управляющий или полезный канал, оно должно быть непосредственно или косвенно принято узлами сети всех дистанционных классов. Косвенный прием означает, что данные узла сети передаются к другому узлу сети через один или более узлов сети. Общее количество s должно быть передано в течение кадра s-1.

Далее здесь будет описано автоматическое определение своего дистанционного класса RDC(i) главным или вторичным узлом сети после ввода в действие. После включения вторичный узел сети прежде всего определяет качество приема для синхронизирующей комбинации Р(0). Когда результат измерения превосходит пороговое значение q, дальнейшее измерение не выполняется. Вторичный узел сети таким образом принадлежит к дистанционному классу RDC(1). Радиоустройство 13 этого вторичного узла сети затем передает синхронизирующие комбинации Р(1) в подходящие моменты. Если результат измерения не превосходит пороговое значение q, вторичный узел сети измеряет качество приема для синхронизирующей комбинации Р(1). Если этот результат измерения не превосходит пороговое значение q, процесс продолжается для синхронизирующей комбинации Р(2). Вообще говоря, вторичный узел сети будет продолжать процесс измерения, пока качество приема, которое превосходит пороговое значение q, будет измерено для синхронизирующей комбинации P(i-1). Тогда вторичный узел сети принадлежит к дистанционному классу RDC(i) и затем передает синхронизирующую комбинацию P(i) во временной зависимости от главных тактовых импульсов.

Если не будет получен ни один результат измерения качества приема выше, чем пороговое значение q для всех доступных синхронизирующих комбинаций Р(0)-Р(n), процесс определения дистанционного класса прекращается. Процедура измерения затем начинается снова после произвольно выбранного интервала времени. Эти операции продолжаются, пока не будет найден дистанционный класс.

Измерение качества приема выполняется модемом 21 в радиоустройстве 13. Процедура измерения, однако, управляется относящимся к нему связанным устройством 20 протокола. Более того, устройство 20 протокола сравнивает результаты измерения с пороговым значением и выполняет соответствующие управляющие операции в зависимости от результата сравнения.

Если главный и вторичные узлы сети являются стационарными, а не подвижными, нет необходимости дополнительно проверять качество приема и определять дистанционный класс. В другом случае, т.е. в случае использования подвижного главного узла сети и/или подвижных вторичных узлов сети, требуется непрерывное определение дистанционного класса (процесс адаптации). Здесь далее будет предполагаться, что главный узел сети, а также вторичные узлы сети, являются подвижными.

Предполагается, что вторичный узел сети был синхронизирован через синхронизирующую комбинацию P(m-1). Таким образом, этот вторичный узел сети принадлежит к дистанционному классу RDC(m). Поскольку вторичные узлы сети и главный узел сети в беспроводной сети являются подвижными, качество приема должно быть измерено не только для синхронизирующей комбинации P(m-1), но также для всех других синхронизирующих комбинаций Р(0), Р(1),..., Р(m-2), Р(m+1),..., Р(n). Поскольку изменения обычно происходят медленно, измерение только одной синхронизирующей комбинации потребуется во время каждого кадра. Вторичный узел сети сравнивает измеренное качество приема для синхронизирующей комбинации с пороговым значением q, как это выполнялось при вводе в действие. Невозможно и не требуется измерение синхронизирующей комбинации Р(m), потому что эта синхронизирующая комбинация генерируется самим измеряющим вторичным узлом сети. Результаты сравнения каждый раз запоминаются в буфере.

После того как результаты сравнения становятся доступными для всех синхронизирующих комбинаций, синхронизирующая комбинация P(j) с наименьшим индексом j выбирается как замена для P(m-1), при j≠m, если m-1>j, и качества приема для синхронизирующих комбинаций P(j) и Р(m-1) превосходят пороговое значение q. Для синхронизации вторичный узел сети затем использует синхронизирующую комбинацию P(j) как замену для синхронизирующей комбинации P(m-1). В описанном случае вторичный узел сети движется в направлении главного узла сети.

Когда результаты сравнения показывают, что качество приема для P(m-1) больше не превосходит пороговое значение q, но что качество приема, по меньшей мере, одной синхронизирующей комбинации P(j) (j≠m и j≠m-1) превосходит пороговое значение q, вторичный узел сети затем использует синхронизирующую комбинацию P(j) в качестве замены для синхронизирующей комбинации P(m-1) для синхронизации. Если несколько синхронизирующих комбинаций P(j) превосходят пороговое значение q, выбирается синхронизирующая комбинация P(j), имеющая наименьший индекс j. В случае когда качество приема синхронизирующей комбинации P(m-1) не превосходит пороговое значение q, a качество приема синхронизирующей комбинации P(j) превосходит пороговое значение q, вторичный узел сети движется в направлении от главного узла сети.

Выбор синхронизирующей комбинации, имеющей наименьший индекс j, улучшает стабильность синхронизации, потому что только минимизированное количество синхронизирующих комбинаций после этого используется для синхронизации вторичного узла сети.

После изменения синхронизации с P(j) вторичный узел сети передает новую синхронизирующую комбинацию P(j+1) и этот вторичный узел сети затем считает себя принадлежащим к дистанционному классу RDC(j+1). Если бы измерения показали, что качество приема для каждой синхронизирующей комбинации ниже порогового значения q, вторичный узел сети прекратил бы передачу своей синхронизирующей комбинации Р(m) и измерил качество приема синхронизирующей комбинации Р(m) в течение последующего кадра. Когда качество приема синхронизирующей комбинации Р(m) превосходит пороговое значение q, соответствующий вторичный узел сети принадлежит к дистанционному классу RDC(m+1). После приема синхронизирующей комбинации Р(m) и периода ожидания Та этот вторичный узел сети будет передавать синхронизирующую комбинацию Р(m+1).

Однако, если качество приема для синхронизирующей комбинации Р(m) не превосходит пороговое значение q, вторичный узел сети должен запустить синхронизирующую комбинацию снова после произвольного периода. Поэтому процесс синхронизации должен быть начат заново, потому что вторичный узел сети не принял достаточную для оценки синхронизирующую комбинацию из-за отсутствия соседних вторичных узлов сети.

Как уже было заявлено, вторичный узел сети дистанционного класса RDC(i) может принимать синхронизирующие комбинации P(i-1) не только от одного, но от множества вторичных узлов сети дистанционного класса RDC(i-1). Коррелятор вторичного узла сети дистанционного класса RDC(i), принимающий одни и те же синхронизирующие комбинации P(i-1) от разных вторичных узлов сети дистанционного класса RDC(i-1), генерирует выходной сигнал, который получается из совмещения выходных сигналов для отдельных синхронизирующих комбинаций P(i-1).

Когда k таких синхронизирующих комбинаций при k>1, принимаются в одно и то же время от разных передающих вторичных узлов сети, коррелятор приемного вторичного узла сети выдает сигнал импульсной формы, который имеет ту же форму, что и сигнал импульсной формы после приема одной синхронизирующей комбинации от передающего вторичного узла сети. Однако сигнал импульсной формы, выдаваемый коррелятором после приема k синхронизирующих комбинаций, имеет более высокое отношение сигнал-шум, чем сигнал импульсной формы, выдаваемый коррелятором после приема одной синхронизирующей комбинации. Прием всех k синхронизирующих комбинаций в одно и то же время представляет идеальный случай, если задержка обработки сигнала в передатчиках вторичных узлов сети и приемнике рассматриваемого вторичного узла сети и задержка распространения не принимаются во внимание. В идеальном случае прием k синхронизирующих комбинаций улучшает оценку синхронизации.

В реальных условиях, однако, задержка обработки сигнала в передатчиках вторичных узлов сети и приемнике рассматриваемого вторичного узла сети и задержка распространения должны учитываться. Задержка обработки сигнала в передатчиках и приемниках может быть уменьшена путем процесса калибровки. Задержка распространения будет незначительно мала, как утверждалось ранее, если все вторичные узлы сети расположены в пределах малого радиуса. При таких условиях сигнал импульсной формы, подаваемый коррелятором после приема k синхронизирующих комбинаций, имеет меньшее отношение сигнал-шум по сравнению с идеальным случаем, но его отношение сигнал-шум будет выше, чем в случае приема только одной синхронизирующей комбинации.

Устройство 20 протокола во вторичном узле сети оценивает сигнал импульсной формы, подаваемый связанным коррелятором, для определения момента синхронизации. Если сигнал импульсной формы, выдаваемый коррелятором, содержит импульс, имеющий единственный максимум в течение длительности Тр одной или более синхронизирующих комбинаций и последующего периода ожидания Та, такой максимум будет соответствовать моменту синхронизации. Когда выходной сигнал импульсной формы коррелятора содержит импульс с множеством максимумов приблизительно одной и той же амплитуды в течение длительности Тр одной или более принятых синхронизирующих комбинаций последующего периода ожидания Та, среднее значение моментов максимумов будет соответствовать моменту синхронизации. Например, сигнал импульсной формы содержит три максимума. Максимумы импульса имеют место в моменты t1, t2, t3. Момент синхронизации ts тогда задается формулой (t1+t2+t3)/3.

В примере осуществления беспроводной сети описанный ранее вторичный узел сети снабжен коррелятором, который оценивает все N бит принятой синхронизирующей комбинации. Более того, синхронизирующие комбинации, требуемые для всех различных дистанционных классов в беспроводной сети, должны быть записаны во вторичном узле сети. Это может быть упрощено путем использования W бит из N бит синхронизирующей комбинации в качестве части синхронизации, требующейся для оценки в корреляторе, где W<N. Остальные N-W бит служат для кодирования числа, которое характеризует дистанционный класс. Таким образом может быть упрощена корреляция, и объем памяти различных синхронизирующих комбинаций может быть уменьшен. Для главного узла сети в дистанционном классе RDC(0), например, используется число 0, в то время как для вторичных узлов сети дистанционного класса RDC(1) используется число 1, а число 2 используется для вторичных узлов сети дистанционного класса RDC(2). В общем, число i характеризует вторичный узел сети дистанционного класса RDC(i).

После того как W бит принятой синхронизирующей комбинации были сравнены во вторичном узле сети, устройство 20 протокола вторичного узла сети оценивает остальные N-W бит синхронизирующей комбинации. Эти N-W бит содержат число, характеризующее дистанционный класс.

Изобретение относится к радиосетям. Технический результат заключается в синхронизации тактовых импульсов отдельных узлов сети. Сеть содержит множество узлов, которые обмениваются данными через беспроводную среду. Узел сети содержит источник тактовых импульсов для обеспечения всех электрических устройств и радиоустройств его тактовыми импульсами. Главный узел сети передает синхронизирующую комбинацию, которая зависит от своего источника тактовых импульсов. Все отстальные узлы сети, называемые вторичными узлами, присвоены различным иерархически упорядоченным дистанционным классам в зависимости от их расстояния от главного узла сети. Все вторичные узлы передают синхронизирующую комбинацию, которая зависит от тактовых импульсов их соответствующего источника тактовых импульсов и характеризует дистанционный класс. Вторичный узел сети синхронизирует свой источник тактовых импульсов посредством принятой синхронизирующей комбинации иерархически более высокого дистанционного класса. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Беспроводная сеть с множеством узлов сети, каждый из которых состоит, по меньшей мере, из одного электрического устройства и, по меньшей мере, одного радиоустройства, которые предназначены для обмена данными через беспроводную среду, посредством чего часть узлов сети является мобильной, отличающаяся тем, что каждый узел сети содержит источник тактовых импульсов для обеспечения всех электрических устройств и радиоустройств тактовыми импульсами, причем узел сети, который обозначен как главный узел сети, предназначен для передачи через свое радиоустройство синхронизирующей комбинации, которая зависит от тактовых импульсов своего источника тактовых импульсов, всем остальным узлам сети, обозначенным как вторичные узлы сети, присвоены различные иерархически упорядоченные дистанционные классы в зависимости от их расстояния от главного узла сети, который отнесен к наивысшему дистанционному классу, при этом все вторичные узлы сети дистанционного класса предназначены для передачи через их соответствующее радиоустройство синхронизирующей комбинации, которая зависит от тактовых импульсов их соответствующего источника тактовых импульсов и характеризует дистанционный класс, кроме того, каждый вторичный узел сети предназначен для синхронизации своего источника тактовых импульсов посредством, по меньшей мере, одной принятой синхронизирующей комбинации иерархически более высокого дистанционного класса.2. Беспроводная сеть по п.1, отличающаяся тем, что после ввода в действие каждый вторичный узел сети находит свой связанный дистанционный класс путем измерения синхронизирующих комбинаций соответствующего дистанционного класса и относит себя к дистанционному классу, который на один дистанционный класс ниже, чем дистанционный класс синхронизирующей комбинации наивысшего дистанционного класса всех синхронизирующих комбинаций, показывающих достаточно высокое качество приема.3. Беспроводная сеть по п.1, отличающаяся тем, что каждый вторичный узел сети предназначен для измерения в заданных интервалах времени качества приема всех синхронизирующих комбинаций, кроме своей собственной синхронизирующей комбинации, при этом после оценки измерений вторичный узел сети относит себя к дистанционному классу, который на один дистанционный класс ниже, чем дистанционный класс синхронизирующей комбинации наивысшего дистанционного класса всех синхронизирующих комбинаций, показывающих достаточно высокое качество приема.4. Беспроводная сеть по п.3, отличающаяся тем, что после измерения качества приема всех синхронизирующих комбинаций, кроме своей собственной синхронизирующей комбинации, каждый вторичный узел сети предназначен для прекращения передачи своей собственной синхронизирующей комбинации и относит себя к дистанционному классу, который на один дистанционный класс ниже, если только синхронизирующая комбинация, которую он до этого передавал сам, показывает достаточно высокое качество приема.5. Беспроводная сеть по п.1, отличающаяся тем, что во время периода, в котором ожидается синхронизирующая комбинация, каждый вторичный узел сети предназначен для корреляции принятого сигнала с записанной синхронизирующей комбинацией и для показа приема синхронизирующей комбинации, если результат корреляции соответствует ожидаемому значению.6. Беспроводная сеть по п.5, отличающаяся тем, что после приема единственной синхронизирующей комбинации в течение времени ожидания коррелятор предназначен для выдачи сигнала импульсной формы, максимальное значение которого указывает момент синхронизации для тактовой синхронизации.7. Беспроводная сеть по п.5, отличающаяся тем, что после приема множества синхронизирующих комбинаций в течение времени ожидания, коррелятор предназначен для выдачи сигнала импульсной формы с множеством максимальных значений, среднее значение которых указывает момент синхронизации для тактовой синхронизации.8. Беспроводная сеть по п.1, отличающаяся тем, что радиоустройство каждого вторичного узла сети содержит схему интерфейса, устройство протокола, модем и высокочастотную схему и систему шин, причем схема интерфейса предназначена для обмена данными между системой шин и устройством протокола, а устройство протокола предназначено, по меньшей мере, для управления доступом данных от беспроводной среды и к ней и для оценки принятых данных.9. Беспроводная сеть по п.1, отличающаяся тем, что все синхронизирующие комбинации, которые должны быть переданы узлами сети, имеют идентичную часть и вторую, отличающуюся часть, для того, чтобы характеризовать дистанционный класс узла сети.10. Узел сети беспроводной сети, которая содержит множество дополнительных узлов сети, каждый из которых состоит, по меньшей мере, из одного электрического устройства и, по меньшей мере, одного радиоустройства, которые предназначены для обмена данными через беспроводную среду, отличающийся тем, что узел сети содержит источник тактовых импульсов для обеспечения всех электрических устройств и радиоустройств тактовыми импульсами, причем узел сети, который обозначен как вторичный узел сети, принадлежит к дистанционному классу, образующему часть множества иерархически упорядоченных дистанционных классов, в зависимости от его расстояния от главного узла сети, который принадлежит к наивысшему дистанционному классу, при этом вторичный узел сети предназначен для передачи через его радиоустройство синхронизирующей комбинации, которая зависит от тактовых импульсов соответствующего источника тактовых импульсов и характеризует его дистанционный класс, кроме того, вторичный узел сети предназначен для синхронизации своего источника тактовых импульсов посредством, по меньшей мере, одной принятой синхронизирующей комбинации иерархически более высокого дистанционного класса.