Настоящее изобретение относится к цифровым системам связи и связано с дискретными телефонными системами радиосвязи, где базовая станция осуществляет связь со множеством абонентских станций, подключенных через радиочастотные каналы так, чтобы могла выполняться одновременная связь с абонентскими станциями по заданному каналу, имеющему многократные последовательно повторяющиеся временные интервалы, причем конкретные временные интервалы присваиваются конкретным абонентским станциям.
Изобретение также относится к способу присвоения временных интервалов и частотных каналов выбранным абонентам.
Из US №4777633 известна цифровая система связи, включающая базовую станцию, содержащую центральный терминал, соединенный с радиотерминалом соединительными линиями, а также центральный пункт связи, соединенный с центральным терминалом, содержащим блок радиообработки, соединенный через интерфейс с коммутатором, соединенным через эхоподавители с соединительными линиями, а радиотерминал содержит мультиплексоры, соединенные с соединительными линиями и соответствующими канальными узлами, которые через соответствующие усилители мощности соединены с приемно-передающим блоком, соединенным с антенной, при этом канальные узлы содержат речевой кодек, соединенный с модемом и блоком управления, соединенным с соответствующим мультиплексором, а также абонентские станции, содержащие блок управления абонентом, соединенные с блоком управления каналом, который через модем соединен с антенной.
Из этой же публикации известен способ присвоения временных интервалов и частотных каналов выбранным абонентам путем назначения выбранных свободных интервалов в выбранных частотных каналах в соответствии с их смежностью к занятым интервалам в матрице памяти в цифровой системе связи, содержащей базовую станцию, осуществляющую связь с центральным пунктом связи и посредством радиочастотных каналов со множеством абонентских станций, при этом базовая станция имеет множество последовательно повторяющихся временных интервалов и частотных каналов.
Однако известные технические решения не позволяют обеспечить быстрой перестройки частоты и временного интервала для преодоления трудностей в передачах между базовой станцией и связанными с ней абонентскими станциями.
Задача настоящего изобретения заключается в создании цифровой системы связи, обеспечивающей быструю перестройку частоты и временного интервала для преодоления любых трудностей в передачах между базовой станцией и связанными с ней абонентскими станциями.
Другой задачей настоящего изобретения является реализация вышеуказанной перестройки относительно простым и недорогим способом.
Эти задачи решаются предложенными в настоящем изобретении цифровой системой связи и способом присвоения временных интервалов и частотных каналов выбранным абонентам.
В соответствии с изобретением в цифровой системе связи блок радиообработки центрального терминала содержит блок обработки сообщения, а также соединенные с ним блок составления программы и блок базы данных.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения блок обработки сообщения, блок составления программы и блок базы данных являются средствами выборочного присвоения временных интервалов и частотных каналов любой из абонентских станций в ответ либо на подключение к линии дополнительного абонента, либо на ухудшение передачи между базовой станцией и абонентской станцией при связи между ними.
При этом связь с абонентскими станциями устанавливается предпочтительно посредством управляющих командных сигналов и сообщений состояний по радиоуправляемому каналу, присвоенному выбранному временному интервалу выбранного частотного канала.
Управляющие командные сигналы и сообщения состояний передаются абонентским станциям предпочтительно при помощи блока радиообработки, осуществляющего связь как с центральным пунктом связи, так и с базовой станцией.
Необходимо отметить, что средства присвоения выполняют свои операции предпочтительно в ответ на ухудшение передачи, вызванное изменением модуляции, помехами в частотном канале или сбоем в работе оборудования.
Может быть предусмотрено множество одиночных абонентских станций, осуществляющих связь со средствами присвоения.
Может быть также предусмотрено множество двойных абонентских станций, осуществляющих связь со средствами присвоения, причем каждый абонент каждой пары двойных абонентов отдельно назначается соседним интервалом в выбранном частотном канале посредством указанных средств присвоения.
В соответствии с изобретением способ присвоения вызывают либо подключением к линии дополнительных абонентов, либо ухудшением передачи между базовой станцией и абонентами.
При этом ухудшение передачи вызывается либо изменением модуляции, либо помехами частотного канала, либо сбоем в работе оборудования.
Причем присвоения происходят во время переговоров между абонентами.
Все другие аспекты и соответствующие преимущества настоящего изобретения будут видны из приводимого ниже описания, которое поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена блок-схема базовой станции, используемой в настоящем изобретении (подсоединенные абонентские станции показаны в общем виде),
на фиг.2 - блок-схема одной абонентской станции, используемой в настоящем изобретении,
на фиг.3 - блок-схема двойной абонентской станции, используемой в настоящем изобретении,
на фиг.4 - блок-схема множества одиночных абонентских станций, используемых в настоящем изобретении,
на фиг.5 - блок-схема множества двойных абонентских станций, используемых в настоящем изобретении,
на фиг.6 показана матрица блока радиообработки, используемая в настоящем изобретении,
на фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая канальный узел, используемый в настоящем изобретении,
на фиг.8 - блок-схема блока радиообработки и его соединительные элементы, используемые в настоящем изобретении,
на фиг.9 - функциональная иллюстрация, показывающая уровни связи между базовой и абонентской станциями.
Для более ясного понимания изобретения далее приводится список сокращений, употребляемых в описании и на указанных выше чертежах.
ПЧМС полоса частот модулирующих сигналов.
КОБ коэффициент ошибок в битах.
ЗУК задание управления каналом.
УУК устройство управления каналом.
ЦПС центральный пункт связи.
ТЦП терминал центрального пункта.
ЦКИК циклический контроль с помощью избыточных кодов.
ББД блок базы данных.
КС качество связи.
БН буфер неисправности.
БОС блок обработки сообщений.
ГТУ главное тактирующие устройство.
МГТС мультиплексор.
ИКМ импульсно-кодовая модуляция.
КРУ канал радиоуправления.
РЧ радиочастота.
БРО блок радиообработки.
ДРТ дистанционный радиотерминал.
ЗУА задание управления абонентом.
СЛПД синхронная линия передачи данных.
БСП блок составления программ.
УШДГ устройство шифровки-дешифровки голоса.
На чертежах одинаковые обозначения относятся к одинаковым частям.
На фиг.1 показана базовая станция 10, которая включает центральный терминал 12 центрального пункта (ТЦП) и дистанционный радиотерминал 14 (ДРТ). ТЦП 12 включает блок 16 радиообработки (БРО), связанный через интерфейс 18 с коммутатором 20. Предпочтительно, чтобы коммутатор был в виде концентратора, например цифрового концентратора изображения модели 1218 С, снабженного переключателем, выпускаемого в настоящее время корпорацией ITT, Нью-Йорк, США.
Коммутатор 20 находится в цепи с центральным пунктом 22 связи (ЦПС), соединяясь с ним множеством двухпроводниковых внешних линий 24, и связан также через эхоподавители 26 и множество соединительных линий 28 с совокупностью мультиплексоров (МПС) 30, подключенных к главному тактирующему устройству (ГТУ) 32 в дистанционном радиотерминале 14. Каждая из соединительных линий 28 несет множество мультиплексных пазов временных интервалов, обеспечиваемых соответствующими МПС 30. Управляющий канал 34 полосы частот модулирующих сигналов (ПЧМС), занимающий один из временных интервалов на одной из соединительных линий 28, обеспечивает связь между МПС 30 и канальными узлами 36.
Каждый МПС 30 включается в модульную карту, которая способна управлять максимум 24 одновременными схемами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) или 23 одновременными схемами ИКМ плюс ПЧМС. Во время своей работы МПС извлекают данные с линии и распределяют их по канальным узлам 36, которые находятся в цепи с сетью приемно-передающего блока 38, соединяясь с ней через усилитель 40 мощности.
БРО 16 осуществляет конечное управление как над коммутатором (концентратором) 20, так и над ДРТ 14 и обрабатывает запросы абонентов, чтобы установить требуемую цепь передачи между абонентскими станциями 42 и центральным пунктом 22 связи (ЦПС).
Каждая из абонентских станций 42 может включать либо одиночную абонентскую станцию, либо двойную абонентскую станцию, либо множество абонентских станций. На фиг.2 показана одиночная абонентская станция, состоящая из приемопередатчика 50, подключенного между антенной 52 и модемом 54, который находится в цепи с кодеком 56, осуществляющим шифрование и дешифрование сигналов, идущих на абонентскую установку 58 или поступающих с нее. На фиг.3 показан тот же общий тип абонентской станции, за исключением того, что она включает двойную абонентскую станцию, в котором антенна 60, приемопередатчик 62, модем 64 и кодек 66 соединены в одну цепь с отдельными абонентскими установками 72, 74 соответственно через буферы 68 и 70.
В двойной абонентской станции на фиг.3, когда два разговора передаются и принимаются в одном интервале, приемопередатчик, модем и кодек могут быть одиночными обратимыми элементами, которые только должны выполнять один набор операций в определенное время, например осуществлять передачу или прием по каждой линии. Более того, так как абонентская станция никогда не принимает и передает одновременно, не требуется никакого дупликсера, потому что дублирование происходит только через буферы 68 и 70, которые подсоединены к интерфейсной схеме (не показана) для абонентских установок.
На фиг.4 показана система связи, состоящая из множества одиночных абонентских станций, которая включает сеть 80 объединения, развертывания и дуплексирования, подключаемую к антенне 82 и ко множеству одиночных абонентских станций 84а, 84b, 84n. Каждая абонентская станция подключается к соответствующей абонентской установке 86а, 86b и 86n.
На фиг.5 показан тот же тип системы связи, что и на фиг.4, за исключением того, что сеть 88 связана с двойными абонентскими станциями 90, 92, 94 и т.д., тип которых показан на фиг.3; эти станции подключены к соответствующим двойным абонентским установкам, обозначенным 96, 98 (для станции 90), 100 и 102 (для станции 92), 104 и 106 (для станции 94).
Во время разговора могут возникнуть некоторые проблемы вследствие различных причин, которые обычно можно классифицировать следующим образом: (а) многоабонентская конфигурация, (б) изменение модуляции, (в) подавление помех, (г) сбой в работе оборудования отдельного канала.
На фиг.6 показан пример матрицы БРО 16, где различные абоненты обозначены буквами A-G, причем горизонтальные ряды представляют частоты, а вертикальные колонки - интервалы. Цифра "1" означает "используется", а "0" означает "не используется". В этой матрице необходимо сохранять только интервалы передачи (как показано), так как приемные интервалы всегда смещены на 2.
Во время работы часто случается так, что все четыре интервала определенной частоты оказываются занятыми различными абонентами. Предположим, например, что имеется одна двойная абонентская станция, в то время как другие абонентские станции являются одиночными. В случае с двойной абонентской станцией необходимо, чтобы два двойных абонента находились в соседних интервалах. Если один из двух двойных абонентов занимает конкретную частоту и конкретный интервал, в то время как другие интервалы в этой частоте заняты другими одиночными абонентами, и если другой из двух двойных абонентов требует соединения, потому что либо он снял трубку, чтобы сделать вызов, либо к нему необходимо направить входящий вызов от центрального пункта, то либо одиночного абонента в соседнем интервале этой частоты необходимо переместить в другую частоту и/или в другой интервал, чтобы освободить место для второго из двух двойных абонентов, либо первый двойной абонент, занимающий конкретную частоту и конкретный интервал, должен быть переведен в другую частоту, где имеется соседний интервал. В этой ситуации БРО 16 устанавливает текущие соединения и запоминает их в своей памяти и поэтому может определить, где внутри матрицы может быть осуществлена передача.
Вышеуказанный тип передачи осуществляется следующим образом: предположим, например, что первый из двойных абонентов занят в настоящий момент разговором на частоте D в интервале передачи 1 (интервал приема 3). Когда второй из двойных абонентов снимает трубку, базовая станция 10 отправляет предупреждающий сигнал (один бит), как часть управляющих бит, передаваемых в дополнение к разговору. Предупреждающий сигнал обнаруживается в канальном узле 36, который затем посылает на БРО 16 сообщение через МПТС 30, соединительную линию 28, коммутатор 20 и интерфейс 18 либо по цепи реверсивного разговора, либо по отдельной цепи. И, наоборот, входящий сигнал от центрального пункта 22 связи (ЦПС) направляется через коммутатор 20 и интерфейс 18 на БРО 16.
В случае появления любого сигнала, например от установки со снятой трубкой или от центрального пункта, интервал необходимо передать в распоряжение второму из двойных абонентов для соединения с базовой станцией в интервале, соседнем с уже используемым первым из двойных абонентов. Хотя можно переместить первого двойного абонента из частотного канала D в частотный канал G, это является менее предпочтительным шагом, так как двух пустых соседних интервалов на одной и той же частоте часто не имеется. В любом случае легче переместить соседнюю одиночную абонентскую станцию из частоты D, интервала 2 в другую частоту. В приведенном примере соседний абонент может быть переведен в любой из восьми открытых интервалов. Так как перемещаемый одиночный абонент не нуждается в соседних интервалах для передачи и приема, то, если перемещение делается только по частоте (например из канала D в каналы В или G), оно может выполняться, когда интервал не используется, то есть без сбоев. Если делается изменение как интервала, так и частоты, то передаваемые данные для одного интервала либо дублируются, либо теряются.
Аналогичная ситуация существует и при множестве одиночных абонентских станций, показанных на фиг.4. Так как каждая станция имеет полный набор элементов, то несколько станций могут осуществлять передачу одновременно. Действительно, предпочтительнее, чтобы все станции одновременно передавали и принимали, так как это предотвращает перегрузку переднего фронта передатчика. Вследствие этого в матрице фиг.6, если два абонента занимают интервал I на частотах В и D и требуется установка вызова для третьего абонента, то БРО 16 должен присвоить третьего абонента интервалу I на частоте F и G.
Когда система представлена конфигурацией, показанной на фиг.5, где имеется множество двойных абонентских станций, первые абоненты из каждой пары двойных абонентов должны быть в одинаковых интервалах, но на различных частотах, в то время как вторые абоненты из каждой пары должны быть в соседних интервалах на тех же частотах, что и их соответствующие первые абоненты.
БРО 16 в вышеуказанных ситуациях устанавливает текущие соединения в каждом интервале времени и запоминает их в памяти. Поэтому оно может в любое время определить, где внутри матрицы может быть осуществлена передача.
Во всех вышеуказанных ситуациях, когда приходится заботиться о присвоении интервалов и частот в многоабонентских конфигурациях, побудитель изменения находится вне базовой станции (инициатива исходит от центрального пункта или абонентской установки). В следующих ниже ситуациях, которые охватывают изменение модуляции вследствие замирания или гашения помех или изменение вследствие сбоя в работе оборудования, побудитель находится или обнаруживается в самой базовой станции.
В базовой станции 10 каждый канальный узел 36, как показано на фиг.7, включает устройство 110 управления каналом (УУК) и модем 112, причем каждый из них подключается к устройству 114 шифровки-дешифровки голоса (УШДГ) посредством соответствующей линии 116 передачи сжатых данных и линии 118 передачи управляющего состояния. УШДГ 114 сопрягается с МПС 30 посредством каналов 120 данных импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), в то время как УУК связывается с МПС 30 при помощи управления синхронной линией 122 передачи данных (СЛПД).
С различными элементами связан ряд буферов (не показаны). В этой связи каждый модуль данных содержит буфер автоматической регулировки усиления (АРУ) для каждого интервала, а также буфер качества связи (КС), который измеряет разницу полученной фазовой ошибки. Кроме того, предусмотрено УШДГ с буфером коэффициента ошибок в битах (КОБ). Как часть каждой пачки данных закодированного разговора передается информация циклического контроля с помощью избыточных кодов (ЦКИК), которые выдают счет КОБ на буфер КОБ.
Для настоящих целей высокий уровень АРУ означает, что принимается высокий уровень сигнала, а коэффициент усиления приемника небольшой. Напротив, низкий уровень АРУ означает низкий уровень принятого сигнала и большой коэффициент усиления приемника. Этот уровень АРУ используется, чтобы показать, что ухудшение сигналов происходит либо вследствие замирания, либо вследствие помех. Воздействие помех указывается более высоким уровнем АРУ, потому что уровень АРУ основан на сумме переданных сигналов и любых сигналов-помех. В любом случае коррекция может быть сделана путем изменения модуляции. В этой связи, как более подробно будет показана ниже, каждый канальный узел 36 содержит модем, который может передавать и принимать на голосовых интервалах посредством либо 16-, либо 4-фазной модуляции. В 4-фазной модуляции на символ приходится только половина бит, передаваемых в 16-фазной модуляции, но скорость передачи бит одинакова. Поэтому, когда используется 4-фазная модуляция, два соседних интервала объединяются, как показано в матрице фиг.6, в один удлиненный интервал, содержащий то же число бит на удлиненный интервал, которое бы имелось в интервале во время 16-фазной операции.
Когда, например, работает система двойного абонента, то либо при увеличении КОБ сверх какого-то порога (например, 0,1%), либо при уменьшении КС ниже определенного порога (например, 6 градусов) содержимое соответствующих буферов передается на БРО через линию связи МПС-линия-коммутатор (концентратор)-интерфейс. Вслед за тем БРО посылает обратно управляющему узлу управляющий сигнал по той же цепи с целью изменения операции с 16-фазной на 4-фазную. В то же время, если в текущий момент времени в соседних интервалах на одинаковой частоте работают два абонента, один из абонентов переводится на другую частоту описанным выше путем.
Если после изменения уровня модуляции вышеуказанным образом уровень АРУ остается высоким для данного конкретного абонента, предполагается, что причиной неправильных КОБ и КС являются помехи, а не замирание передачи. Содержание выходов всех буферов АРУ передается на БРО, который определяет, какие частоты (если таковые имеются) имеют низкий уровень АРУ, и БРО затем начинает для этого абонента изменение частоты с высоким уровнем АРУ до частоты, имеющей низкий уровень АРУ. Этим устраняются помехи, если таковые присутствуют.
Базовая станция также снабжается буферами неисправности (БН), которые выдают рабочее состояние каждой линии связи в цепи базовой станции, включая коммутатор (концентратор), соединительную линию, МПС, канальный узел, усилитель мощности, передатчик и приемник. Если буфер БН распознает неисправность или сбой в работе оборудования, на БРО посылается сигнал, указывающий, какая затронута частота. При получении этого сигнала БН, БРО начинают изменение частоты (и, если необходимо, интервала) для каждого разговора (если таковой происходит), который имеет место в текущий момент на действующем канале.
БРО 16 является первичным элементом управления назначением частотных каналов и интервалов, его общая структура показана на фиг.8. Блок 16 радиообработки содержит блок 130 обработки сообщений (БОС), связанный с блоком 132 базы данных (ББД) и блоком 134 составления программ (БСП). БОС 130 управляет всем интерфейсом между БСП и ББД внутри БРО, а также устройством 110 управления каналом (УУК) и блоком 136 заданием управления абонентом (ЗУА), которые расположены вне БРО. УУК 110 расположено внутри канального узла 36, как показано на фиг.7, а блок 136 ЗУА соединен цепью с абонентскими станциями.
Если в работе, например при вызове, качество связи (КС) упадет ниже заданного уровня, БРО 16 возбуждает посылку сообщения на блок 136 ЗУА, который вслед за этим связывается с БОС 130. Затем БОС: (а) посылает на ББД 132 сигнал для идентификации имеющегося в наличии канала и (б) проверяет с БСП 134 управление и тактирование распределения, который служит для организации полученных им сообщений в порядке их приема. Если имеется в наличии канал, БОС отправляет на блок 136 ЗУА сообщение для переконфигурации матрицы с целью перемещения вызова имеющемуся в наличии каналу. Если канала в наличии нет, вызов удерживается в том же канале.
Если во время вызова все четыре интервала заняты, но из-за помех на определенной частоте необходимо перенести всех абонентов на другую частоту с теми же соответствующими интервалами, то происходит следующая последовательность: БРО, возбудившись от понижения качества связи, посылает сообщение на блок 136 ЗУА, запрашивающее изменение частоты. Блок 136 ЗУА направляет сообщение заданию управления каналами (ЗУК), расположенному на абонентской станции, для обработки изменения частоты, а также связывается с БОС на базовой станции для распределения имеющегося в наличии канала УУК. Далее БОС посылает сигнал на ББД с целью идентификации имеющегося в наличии канала, а также производит проверку с блоком 134 составления программ для получения времени в расписании. Если канал имеется в наличии, БОС отправляет на блок 136 ЗУА сообщение, чтобы осуществить реконфигурацию положения канала. Если в наличии канала нет, блок 136 ЗУА посылает на БРО сигнал занятости, и никаких изменений не делается.
На фиг.9 показан протокол канала радиоуправления (КРУ). БРО 16 осуществляет связь с УУК 110 и модемом 112. На абонентской станции блок 136 ЗУА ведет связь с блоком 138 ЗУК, которое предусмотрено для модема 140. Протокол КРУ состоит из двух уровней: уровня 142 связи данных и пакетного уровня 144. Уровень связи данных является физической линией связи между частями, а пакетный уровень охватывает сообщения, которые передаются по этой физической линии связи. Уровень связи данных отвечает за обнаружение ошибок, синхронизацию слов и формирование кадров, обнаружение и разрешение столкновений (конфликтного соперничества за один и тот же временной интервал на одном радиочастотном канале).
Для примера обратимся к опять к фиг.9. БРО обрабатывает две цепи протокола; в первом протоколе БРО посылает на УУК в базовой станции сообщение для запроса изменения модуляции. Во втором протоколе БРО посылает на блок 136 ЗУА сообщение для запроса изменения частоты. В третьем протоколе блок 136 ЗУА отправляет сообщение на БРО, чтобы показать, что все канальные частоты заняты.
В другом примере БРО посылает протокол сообщения на блок 136 ЗУА, чтобы запросить изменение частоты канала. Это сообщение инициирует две функции: сначала сообщение требует, чтобы ЗУА на абонентской станции получило из КРУ путь к другой частоте. Вслед за этим ЗУА связывается с блоком 138 ЗУК. Затем ЗУК ищет каналы, и, когда оно находит свободные интервалы и частоту, оно переключается на них. Во второй функции протокол сообщения заставляет ЗУА вызвать центральный пункт для перехода в режим ожидания с целью соединения.
Если во время разговора качество связи падает ниже заданного уровня, БРО направляет эту информацию на УУК и запрашивает изменение уровня модуляции. УУК подтверждает это сообщение через линию связи СЛПД (через МПС к БРО).
Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в обеспечении быстрой перестройки частоты. Сущность изобретения заключается в том, что система, содержащая множество абонентских станций и базовую станцию, подключенных чесрез радиочастотные каналы так, чтобы могла выполнятся одновременная связь с абонентскими станциями по заданному каналу, имеющему многократные последовательно повторяющиеся временные интервалы, которые присваиваются конкретным абонентским станциям. Также, содержатся средства для изменении частоты и/или кофигурации временных интервалов, применяемых в случае ухудшения качества связи передачи, вызванного изменением модуляции, помехами или при появлении дополнительных абонентских станций, подключающихся к системе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
| ЛИ УИЛЬЯМ К | |||
| Техника подвижных систем связи | |||
| - М.: Радио и связь, 1985, с.14-21 | |||
| ПНЕВМОКАРКАСНОЕ ЗВЕНО И АВТОМОБИЛЬ ДЛЯ СКЛАДЫВАНИЯ, ПОГРУЗКИ И ПЕРЕВОЗКИ ЗВЕНЬЕВ МОБИЛЬНОГО ПАРОМНО-МОСТОВОГО ПАРКА | 1999 |
|
RU2174571C2 |
| US 3764915, 09.10.1973 | |||
| US 4215244, 29.07.1980 | |||
| US 4763322, 09.08.1988 | |||
| US 4777633, 11.10.1988. | |||
