AT404202B - Digitales telefonsystem, welches eine vielzahl von von fernsprechleitungen ausgehenden informationssignalen verarbeitet - Google Patents

Digitales telefonsystem, welches eine vielzahl von von fernsprechleitungen ausgehenden informationssignalen verarbeitet Download PDF

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AT404202B
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Description

AT 404 202 B
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales Telefonsystem, welches eine Vielzahl von von Fernsprechleitungen ausgehenden Informationssignalen verarbeitet, die dann beinahe gleichzeitig über vorgegebene Hochfrequenzkanäle von einer Basisstation zu einer Vielzahl von stationären oder mobilen Teilnehmerstationen übertragen werden, wobei durch die Teilnehmerstationen Informationssignale über Hochfrequenzkanäle zur Basisstation sendbar sind.
Es handelt sich somit um ein System für die gleichzeitige drahtlose Übertragung von vielfachen Informationssignalen durch Verwendung von digitalen Zeitverschachtelungs-Schaltungen zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von Teilnehmerstationen. Die Teilnehmerstationen können fest oder beweglich sein. Die Anzahl der Zeitverschachtelungs-Schaltungen wird dabei durch die Übertragungsgüte der Signale bestimmt. Die Basisstation ist üblicherweise mit einem externen Informationsnetzwerk zusammengeschaltet, das analog und/oder digital sein kann. Die Informationssignale sind aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Sprach-, Daten-, Faksimile-, Video- und Meßgerätesignalen besteht.
Um auch unter ungünstigen Bedingungen eine hohe Verbindungsqualität zu erlangen, ist das erfindungsgemäße Telefonsystem gekennzeichnet durch separate Umset2vorrichtungen für jeweilige Verbindungen mit den Fernsprechleitungen zum Umsetzen der über die Fernsprechleitungen empfangenen Informationssignale in digitale Abtastungen, eine Vielzahl von Sendekanalschaltkreisen, von welchen jeder einem anderen der vorgegebenen Hochfrequenzkanäle zugeordnet ist und von denen jeder die folgenden Merkmale aufweist, eine vorgegebene Vielzahl von separaten Signal-Kompressionsvorrichtungen zur gleichzeitigen Kompression der jeweils von den Umsetzvorrichtungen erhaltenen digitalen Signalabtastungen mit einer hohen Kompressionsrate (niedrigen Bitrate), um die vorgegebene Anzahl von separaten komprimierten Signalen beizustellen, eine mit den Kompressionsvorrichtungen verbundene Kanalsteuervorrichtung zum sequentiellen Vereinigen der komprimierten Signale in einen einzelnen Sendekanalbitstrom, wobei jedes der komprimierten Signale eine der separaten Kompressionsvorrichtung zugehörige, wiederkehrende sequentielle Schlitzposition im Sendekanalbitstrom einnimmt, eine Sendevorrichtung für die Ausgabe eines Sendekanalsignals zur Übertragung über den vorgegebenen Hochfrequenzkanal entsprechend dem Sendekanalbitstrom, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der jeweiligen separaten Umsetzvorrichtungen mit den angezeigten der separaten Kompressionsvorrichtungen, eine an die von den Fernsprechleitungen ausgehenden Informationssignale angeschlossene Fernverbindungs-Zentralprozessorvorrichtung, welche auf ein von einer der Fernsprechleitungen empfangenes, einlangendes Verbindungsanforderungssignal anspricht, indem sie ein Schlitzzuordnungssignal ausgibt, welches anzeigt, weichen Sendekanalschaltkreis und welche der separaten Kompressionsvorrichtungen im genannten Sendekanalschaltkreis die Verbindungsvorrichtung mit den mit der einen Fernsprechleitung verbundenen separaten Umsetzvorrichtungen zu verbinden hat und dabei der einen Fernsprechleitung einen Sendekanalschaltkreis und den Schlitz im gesendeten Kanalbitstrom zuordnet, welcher Schlitz der einen der separaten Kompressionsvorrichtungen zugehörig ist, welche dadurch durch die Verbindungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Fernverbindungs-Zentralprozessorvorrichtung einen Speicher enthält, von der Schlitze für jeden der Vielzahl von Sendekanalschaltkreisen zugeordnet sind und die den Speicher bei Empfang einer einlangenden Verbindungsanfrage abfragt und dann ein Schlitzzuordnungssignal dynamisch ausgibt, welches eine Verbindung mit einem vorgegebenen Sendekanalschaltkreis, in welchem nicht alle der Zeitschlitze einer anderen Fernsprechleitung zugeordnet sind, und einer Kompressionsvorrichtung bewirkt, die dem nicht einer anderen Fernsprechleitung zugeordneten Schlitz zugehörig ist, eine Anrufprozessorvorrichtung, die mit der Femverbindungs-Zentralprozessorvorrichtung verbunden ist und auf ein Schlitzzuordnungssignal anspricht, indem sie die Verbindungsvorrichtung veranlaßt, die durch die Schlitzzuordnung angezeigte Verbindung herzustellen,
Vorrichtungen zum Austausch von Steuersignalen zwischen der Basisstation und jeder Teilnehmerstation, wobei verschiedene der Steuersignale eine Leistungsanpassung zum Verbessern der Verbindungsqualität, ein periodisches Abgleichen von Signalen zum Kompensieren von Distanzänderungen zwischen der Basisstattion und jeder Teilnehmerstation, ein Synchronisieren von Rahmen über verschiedene Kanalfrequenzen und ein Identifizieren des dynamisch zugeordneten Kanals und Schlitzes für jede Teilnehmerstation veranlassen.
Dadurch können sich die beweglichen Teilnehmerstationen wahlweise verhältnismäßig schnell und verhältnismäßig langsam bewegen. Weiters werden der Modulationspegel der Signale und die für das System aulgewendete Leistung in Übereinstimmung mit der Signalfehler-Detektion im System eingeregelt. Außerdem ist das System mit Raum-Diversity ausgestattet, u.zw. durch Verwendung einer Vielzahl von Antennen, die selektiv räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, um ungeachtet des Signalfadings 2
AT 404 202 B einen relativ hohen Signalempfang zu liefern.
Die Basisstation arbeitet beim erfindungsgemäßen System über eine Vielzahl von HF-Kanalpaaren. Jede Funktion eines Kanalpaares wird verwirklicht durch die Kombination einer Senderkanalschaltung zur Verarbeitung einer gegebenen Vielzahl von Informationssignalen, die gleichzeitig über die Fernleitungen der Telephongesellschaft empfangen und gleichzeitig zu verschiedenen Teiinehmerstationen über einen gegebenen Hochfrequenz-{HF)Kanal ausgesendet werden, und einer Empfangskanalschaltung zur Verarbeitung einer Vielzahl von gleichzeitig über einen gegebenen HF-Kanal empfangenen Signalen von den verschiedenen Teilnehmerstationen, um Informationssignale zur Übertragung über die Fernleitungen zu liefern.
Separate Umsetzvorrichtungen sind jeweils mit einer Fernleitung zur Umsetzung der über die Fernleitungen empfangenen Informations- in digitale Signalproben verbunden.
Die Senderkanalschaltung enthält eine bestimmte Zahl von getrennten Signalkompressions-Vorrichtun-gen zur gleichzeitigen Kompression der digitalen Signalproben, die jeweils von einer der getrennten Umsetzvorrichtungen abgeleitet werden, um eine gegebene Anzahl von getrennten komprimierten Signalen zu liefern; eine Kanalsteuereinheit, verbunden mit den Kompressionsvorrichtungen zur fortlaufenden Kombination der komprimierten Signale in einen einzigen Bitstrom eines Sendekanals mit jedem der jeweils komprimierten Signale, die eine sich wiederholende Folge von Schlitzposition im Bitstrom des Sendekanals einnehmen, ist mit einer vorbestimmten der separaten Kompressionsvorrichtung und einer Einheit zur Abgabe eines Sendekanalsignals zur Übertragung über den vorbestimmten HF-Kanal als Antwort auf den Bitstrom des Sendekanals zugeordnet.
Eine Vermittlungsstelle koppelt jeweils von den separaten Umsetzvorrichtungen die bezeichnete mit den separaten Kompressionsvorrichtungen.
Eine Fernverbindung-Prozessoreinheit ist mit den Fernleitungen gekoppelt und spricht auf ein ankommendes Rufanforderungssignal an, das über eine der Fernleitungen empfangen wird, indem sie ein Schlitzzuordnungssignal abgibt, das anzeigt, mit welcher von den separaten Kompressionsvorrichtungen die Vermittlungsstelle mit welcher der separaten Umsetzvorrichtungen, die an die Fernleitung angeschlossen ist, zu verbinden ist, und damit der einen Fernleitung im Bitstrom des Sendekanals einen Schlitz zuweist, der mit der einen der separaten Kompressionsvorrichtungen assoziiert ist, welche so mit der Vermittlungsstelle verbunden ist. Der Fernverbindungsprozessor unterhält einen Speicher, von dem die Schlitze zugeteilt werden und befragt selbigen Speicher über den Empfang einer ankommenden Rufanforderung und liefert dann das Schlitzzuteilungssignai, das die Verbindung zu einer Kompressionsvorrichtung bewirkt, die mit einem der Schlitze assoziiert ist, der noch keiner anderen Fernleitung zugeteilt ist.
Ein Anrufprozessor ist mit dem Fernverbindungsprozessor verbunden und spricht auf das Schlitzzuteilungssignal an, wodurch bewirkt wird, daß die Vermittlungsstelle die vom Schlitzzuteilungssignal angezeigte Verbindung vervollständigt.
Die Empfangskanalschaltung enthält eine Empfängereinheit zum Empfang eines Empfangskanalsignals und zur Verarbeitung des Empfangskanalsignals, um einen Empfangskanal-Bitstrom zu liefern, der separate komprimierte Signale in jeweils verschiedenen sich wiederholenden Schlitzfolgepositionen enthält. Die Schaltung enthält ferner eine gegebene Anzahl Signalsynthesevorrichtungen, von denen jede mit einer anderen Schlitzposition im empfangenen Bitstrom des Emfpangskanals assoziiert ist, um die digitalen Signalproben aus den separaten komprimierten Signalen wieder herzustellen, die jeweils in den assoziierten Schlitzpositionen des Empfangskanal-Bitstromes enthalten sind; ferner enthält die Schaltung eine Steuer-kontrolleinheit, um die separaten komprimierten Signale aus dem Bitstrom des Empfangskanals auszuscheiden und die ausgeschiedenen Signale zu den separaten Synthesevorrichtungen zu verteilen, die mit dem jeweiligen Zeitschlitz, aus dem die Signale ausgeschieden wurden, assoziiert sind.
Separate Rückumsetzvorrichtungen sind jeweils mit jeder der Fernleitungen verbunden, um die digitalen Signalproben in Informationssignale zur Übertragung über die jeweilige Fernleitung umzusetzen. Jedes der separaten Rückumsetzungsmittel ist mit einem der separaten Umsetzungsmittei assoziiert und wird über irgendeine der Fernleitungen mit den assoziierten separaten Umsetzungsmltteln verbunden.
Die Vermittlung kuppelt die jeweiligen separaten Rückumsetzvorrichtungen mit einer der angezeigten separaten Synthesevorrichtungen.
Der Fernverbindungsprozessor spricht auf die ankommenden Rufanforderungssignale, die er über die Fernleitung empfängt, an, indem er ein Schlitzzuteilungssignal abgibt, um anzuzeigen, welche von den separaten Synthesevorrichtungen die Vermittlung mit einer der separaten Rückumsetzungsvorrichtungen, die mit der einen Fernleitung verbunden ist, zu verbinden hat und damit der einen Fernleitung den Schlitz im Bitstrom des Empfangskanals zuteilt, der mit der einen der separaten Synthesevorrichtung assoziiert ist, die auf diese Art durch Mittel der Vermittlung verbunden wird. Der Fernverbindungsprozessor betreibt einen Speicher, aus dem Schlitze im Bitstrom des Empfangskanals zugeteilt werden, und befragt selbigen Speicher über den Empfang der ankommenden Rufanforderung und liefert dann das Schlitzzuteilungssignal 3
AT 404 202 B zum Anrufprozessor, um die Verbindung zu einer der Synthesevorrichtungen zu bewirken, die mit einem der Schlitze, der nicht einer anderen Fernleitung zugeteilt ist, assoziiert ist.
Das System der vorliegenden Erfindung macht somit Gebrauch von der fortgeschrittenen Digital- und hochintergrierten elektronischen Technik, um billige, zuverlässige, hochwertige Kommunikationsmittel für 5 verschiedene Marktsegmente zu erbringen. Eine bevorzugte Ausführung verwendet eine feste, zentral angeordnete Installation einer Basisstation zum Verkehr mit einer großen Anzahl von Teilnehmerstationen, die sich im näheren geographischen Bereich befinden. Die zentrale Basisstation kann mit einem zentralen Amt einer öffentlichen Telephongesellschaft (Telco) Uber eine Nebenstellenanlage (PBX) verbunden sein, die über ankommenden Fernsprechleitungen angeschlossen ist. Die Teilnehmerstationen des Systems io können entweder tragbar, mit festem Standort, oder in der Natur beweglich sein und sind jeweils sowohl bei langsamen als auch bei schnellen Bewegungen betriebsfähig. Die Teilnehmerstationen verkehren mit der Basisstation über UHF-Radiokanäle, und mit dem Benützer über Standard Zweidraht DTMF Tastton-Telephonausrüstungen oder über RS-232C oder über nicht standardisierte Femsprechstationen (z.B. 4-Draht). Das System kann dazu verwendet werden, bestehende hart-verdrahtete lokale Teilnehmerschleifen rs zu ersetzen oder einen Qualitäts-Fernsprechdienst in Bereichen zu liefern, in denen Drahtverbindungen nicht ausführbar oder unwirtschaftlich sind.
Ein Merkmal des Systems der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, Zeitaufteilung und Mehrfachausnutzung (TDMA) zu verwenden und digitale Sprachkodierung gleichzeitig mit der Mehrfachverwendung von Frequenzen innerhalb eines gegebenen Netzwerkes zu gestatten. Eine ausführbare Anzahl hoch 20 qualitativer Sprechschaltungen kann gleichzeitig in einem gegebenen Sprechkanal (mit 25 kHz Kanalabstand) arbeiten. Vier solcher Schaltungen werden für Illustrationszwecke verwendet. Dies liefert sowohl einen spektralen als auch einen ökonomischen Vorteil gegenüber bestehenden analogen Radiotelephonsystemen, die auf einmal nur ein Gespräch Uber einen gegebenen Frequenzkanal zulassen.
Vorteilhafterweise kann die Basisstation und jede Teilnehmerstation jeweils ein Steuersignal übertragen, 25 um die Leistung anzupassen, um dadurch die Verbindungsqualität zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation zu verbessern, wobei die Verringerung der Verbindungsqualität unterhalb eines Niveaus in der Schließung des zugeordneten Sendekanals resultiert. Weiters kann eine Vorrichtung zum Senden von Synchronisationsdaten von der Basisstation zu jeder Teilnehmerstation vorgesehen sein, wobei in der Basisstation empfangene Signale für eine Teilnehmerstation periodisch abgeglichen werden, um Distanzän-30 derungen zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation zu kompensieren. Überdies kann das System die Vorteile von Echoauslöschungsvorrichtungen verwenden, um die im System vorhandenen, unerwünschten Echosignale auszulöschen, wobei große Zeitverzögerungen von Übertragungen angepaßt werden, die aus der Verwendung hoher Kompressionsraten und großer Segmente von komprimierten Signalen resultieren. Um das Timing der Teilnehmerstation genauest zu setzen, können Rahmensynchroni-35 sationsvorrichtungen zur Flahmensynchronisation über die verschiedenen Frequenzkanäle vorgesehen sein, wobei die Teilnehmerstationen ihre Informationssignale mit einer halben Duplex-Rate zu der Basisstation senden. Schließlich kann das System mit mindestens zwei Bits pro Symbol über den Hochfrequenzkanal übertragen und die hohe Kompressionsrate weniger als 16 kbps betragen, wobei Vielfachinformationssignale zum Erreichen von Spektreneffizienz auf demselben Kanal übertragen sind. 4o Merkmale, die über die geringen feststehenden Kosten, die beweglichen und tragbaren Dienste hinausgehen, sind die Verwendung von digitaler Sprachkodierung niedriger Geschwindigkeit (weniger als 16 kBpS), kombiniert mit spektral wirksamen Modulationstechniken. Zum Beispiel ermöglicht die kombinierte Verwendung einer 14,6 kBpS Sprachkodierungstechnik und einer 16-Pegel DPSK-Modulation vier Simultan-Vollduplex-Gespräche, die von einem einzigen Paar Kanälen mit 20 kHz Bandbreite übertragen werden, und 45 die voneinander im gesamten Spektrum einen Abstand von 25 kHz haben, insbesondere in den Abschnitten von 400 - 500 MHz und 800 - 950 MHz. Diese Kombination liefert eine gute Sprachqualität über eine Distanz von wenigstens 20 km.
Um mit dem drahtlosen Dienst wettbewerbsfähig zu sein, muß eine viel größere Gesamtzahl von Teilnehmern versorgt werden als gleichzeitig über ein gegebenes Paar von 25 kHz-Kanälen übertragen so werden kann. Zum Beispiel, ein 12-Kanalparrsystem mit 47 simultan übertragenen Anrufen könnte eine totale Gesamtheit von 500 abhebenden plus auflegenden Teilnehmern haben (mit dem durch die gewünschte Blockierungswahrscheinlichkeit in der Spitzenstunde erzwungenen Maximum). Es ist daher ein Steuerschema für die Rufanforderungen der Teilnehmer, das vernünftige Wartezeiten für Rufverbindung erbringt, ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung. 55 Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben. 4
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das allgemein das HF-Teilnehmer-Telephonsystem zeigt.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer repräsentativen bevorzugten Ausführung der Basisstation des Systems nach Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einr bevorzugten Ausführung einer Teilnehmerstation des Systems nach Fig. 1.
Fig. 4 illustriert die in der Teilnehmerstation und in der Basisstation erzeugten Folgen von Nachrichten, um eine Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstationen herzustellen.
Fig. 5 illustriert verschiedene datenverarbeitende Module, die in der Fernsteuerprozessor-Einheit (RPU) der Basisstation der Fig. 2 eingebaut sind.
Fig. 6 illustriert die Verarbeitung von ankommenden und abgehenden BCC Nachrichten durch die RPU in der Basisstation nach Fig. 2.
Figur 7 illustriert die Verarbeitung von ankommenden und abgehenden PBX-Nachrichten durch die RPU in der Basisstation nach Fig. 2.
Figur 8 illustriert die Verarbeitung von Mitschreibenachrichten durch die RPU in der Bassistation nach Figur 2.
Fig. 9 illustriert eine Speicherabbiludng der RPU in der Basisstation nach Figur 2.
Fig. 10 illustriert die Verarbeitung von Nachrichten betreffend den RCC Zustand durch den Nachrichten verarbeitenden Modul (MPM), der in Figur 5 gezeigt ist.
Fig. 11 illustriert die Verarbeitung von Nachrichten betreffend den Kanalzustand durch das in Figur 5 dargestellte nachrichtenverarbeitende Modul MPM.
Figur 12 ist ein Blockschaltbild der Teilnehmeranschluß-Schnittstelleneinheit (STU) in der Teilnehmerstation nach Figur 3.
Figur 13 zeigt die Signalschnittstelle zwischen der PBX und der VCU in der Basisstation nach Figur 2.
Fig. 14 (auf Blatt 1) zeigt die Signalschnittstelle zwischen der STU und der VCU in der Teilnehmerstation nach Figur 3.
Fig. 15 zeigt die Beziehungen im Zeitablauf für die in Figur 13 gezeigten PBX-VCU Schnittstellensignale und für die in Figur 14 gezeigten STU-VCU Schnittstellensignale.
Figur 16 (auf Blatt 11) zeigt die Signalschnittstelle zwischen der VCU und der CCU sowohl in der Basisstation nach Figur 2 als auch in der Teilnehmerstation nach Figur 3.
Figur 17 zeigt die Verhältnisse im Zeitablauf für die Signale im Sendekanal der in Figur 16 gezeigten VCU-CCU Schnittstelle.
Figur 18 zeigt die Verhältnisse im Zeitablauf für die Empfangskanalsignale der in Figur 16 dargestellten VCU-CCU Signalschnittstelle.
Figur 19A und 19B zeigen jeweils die Verhältnisse im Zeitablauf für die Sende- und Empfangs-Sprachblöcke, die zur 16-Pegel PSK Modulation zwischen VCU und CCU übergeben werden.
Figur 20A zeigt Zeitablauf und Inhalt der Eingangs- und Ausgangsdaten für den Sendekanal zwischen der VCU und der PBX (oder STU) für die 16-Pegel PSK Modulation.
Figur 20B zeigt Zeitablauf und Inhalt der Eingangs- und Ausgangsdaten für den Sendekanal zwischen der VCU u.der PBX (oder STU) für die 16-Pegel PSK Modulation.
Figur 21 (auf Blatt 5) ist ein Blockschaltbild der CCU sowohl in der Basisstation nach Figur 2 als auch in der Teilnehmerstation nach Figur 3.
Figur 22 zeigt die für die Software ausgeführte funktionelle Architektur der CCU nach Figur 21.
Fig. 23 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Übergabe der RCC und 16 Pegel PSK Sprachdaten an den Sendebus der CCU nach Fig. 22.
Figur 24 ist ein Zeitablaufdiagramm für die Übergabe der RCC und 16-Pegel PSK Sprachdaten an den Empfangsbus der CCU nach Figur 23.
Figur 25 (auf Blatt 3) ist ein Blockschaltbild des Modems der Basisstation nach Figur 2 und der Teilnehmerstation nach Figur 3.
Figur 26 zeigt die Signalschnittstelle zwischen der CCU, dem Modem und der stimu in der Basisstation nach Figur 2.
Figur 27 zeigt die Signalschnittstelle zwischen dem Modem und der RFU in der Bassisstation nach Figur 2 und in der Teilnehmerstation nach Figur 3.
Figur 28 ist ein Blockschaltbild der Antennenschnittstellenschaltung für die Teilnehmerstation nach Figur 3.
Figur 29 ist ein Blockschaltbild der Antennenschnittstellenschaltung für die Basisstation nach Figur 2. 5
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GLOSSAR DER AKRONYME
Glossar der in der Beschreibung verwendeten Akronyme AKRONYM DEFINITION A/D ADPCM Analog-Digitalumsetzer Adaptive Differential Pulskodemodulation AGC AM BCC Automatische Verstärkungsregelung Amplitudenmodulation Basisband-Steuerkanal BPSK binäre phasendrehende Tastmodulation BW Bandbreite CCu Kanalsteuereinheit CODEC Kombinierter Kodierer und Dekodierer DEMOD Demodulator { Empfängerteil des Modems) 6
AT 404 202 B D/A Digital-Analogumsetzer dB Dezibel DID Direkte Durchwahl DMA Direkter Speicherzugriff DPSK Differential phasendrehende Tastmodulation DTMF Dualton Mehrfrequenzsignalschema ECL Emittergekoppelte Logik FCC United States Federal Conununications Commission FIFO First-in-First-out-Speicher FIR Filter mit zeitlich begrenzter Impulsantwort Hz Herz (Perioden pro Sekunde) I In-Phase IF Zwischenfrequenz kBpS Kilobits pro Sekunde kHz Kilohertz Km Kilometer LsB niederwertigstes Bit MDPSK Multiphasen Differential-phasendrehende-Tastmodulation MHZ Megahertz MODEM Kombinierter Modulatur und Demodulatur MPM Nachrichtenverarbeitendes Modul ms Millisekunden ocxo Temperaturstabilisierter Quarzoszillator PBX Nebenstellenanlage oder automatischer Wähler PCM Pulscodemodulation PSN öffentliches Fernsprechnetz PSTN öffentliches New Yorker Fernsprechnetz oder Trägerverbindung (typisch Telco) Q Quadratur QPSK Quadratur phasendrehende Tastmodulation RBTG Rückruf-tongenerator RAM Speicher mit direktem Zugriff RCC Funksteuerkanal RELP verbleibend erregte lineare Voraussage RF Hochfrequenz RFU Hochfrequenzeinheit RPO Fernverbindungs-Prozessoreinheit ROM Lesespeic-her mit festem Inhalt 7
AT 404 202 B RX Empfang SHF Superhochfrequenz (3000 - 30000 MHz) SIN Teilnehmer-Kennziffer SLIC Schnittstellenschaltung der Teilnehmerschleife STIMÜ Systemtiming-Einheit STU Teilnehmerstation-Telephon-Schnittstelleneinheit SUBTU Teilnehmertiming-Einheit TDM Zeitmultiplex TDMA Zeitmultiplex-Zugriff Telco Telephongesellschaft TX Senden UHF Ultrahochfrequenz UTX-250 Wähler, der Verarbeitung und Anpassung einschließ und der eine PBX sein kann, aber nicht sein muß UW Einziges Wort VCU Sprachkodier-dekodier-Einheit VCXO Spannungssteuernder Quarzoszillator VHF Sehr hohe Frequenzen (30 - 350 MHz)
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Zu dieser Beschreibung ist anzumerken, daß bei der beschriebenen Ausführung ein besonderes Band {z.B. 454 bis 460 MHz) verwendet ist, die Erfindung aber in gleicher Weise mindestens auf alle VHF-, UHF-und SHF-Bänder anwendbar ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 liefert das System der vorliegenden Erfindung Telephondienste über Ortsteilnehmerschleifern, wobei UKW-Funk zwischen den Teilnehmerstationen (S) 10 und einer Basisstation 11 verwendet wird. Die Basisstation 11 stellt Anrufverbindungen direkt zwischen den auf Funk beruhenden Teilnehmerstationen 10 her und ist mit zentralen Vermittlungsstellen 12 einer Telephongesellschaft (Telco) verbunden, für Anrufe zu oder von Punkten außerhalb des Systems.
Das dargestellte System arbeitet beispielsweise auf einem Paar üblicher Trägerfrequenzkanäle innerhalb des 454 MHz bis 460 MHz Bandes. Dieser spezielle Frequenzbereich enthält 26 festgelegte Kanäle. Die Kanäle haben einen Abstand voneinander von 25 kHz mit einer genehmigten Bandbreite von 20 kHz. Der Abstand zwischen den Sende- und Empfangskanälen betgrägt 5 MHz, wobei die Mittenfrequenz der niedrigsten der beiden Frequenzen den Sendungen der Basisstation zugeteilt ist. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann das System auch auf anderen UHF Kanalpaaren arbeiten.
Die Art der Übertragung von der Basisstation zur Teilnehmerstation (der Übertragungskanal) erfolgt zeitmultiplext. Die Übertragung von der Teilnehmerstation (der Empfangskanal) erfolgt durch Zeitaufteilung und Mehrfachausnutzung (TDMA).
Alle Systeme sind so entworfen, daß sie mit 47 CFR FCC Klassen 21, 22 und 90 als auch mit anderen relevanten Regeln kompatibel sind.
Verkehr zwischen der Basisstation 11 und den Teilnehmerstationen 10 erfolgt digital mittels gefilterter mehrphasen-differenzphasendrehender Tastmodulation (MDPSK) auf 25 kHz distanzierten Voildupiexkanä-len im Band zwischen 454 bis 460 MHz, und genügt damit den Forderungen nach einer Bandbreite von 20 kHz, wie sie in den FCC Vorschriften, Klassen 21, 22 und 90 (z.B. 21.105, 22.105 und 90.209) niedergelegt sind. Das System kann auch mit anderen Bandbreiten und Abständen innerhalb irgendeines Teiles des VHF, UHF und SHF Spektrums verwendet werden.
Die Symbolgeschwindigkeit auf jedem 25 kHz FCC Kanal beträgt 16 Kilosymbole/Sekunde in jeder Richtung. Sprachübertragung wird durch Verwendung der 16 Pegel PSK Modulation und Digitalisierung der 8
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Sprache mit einer Kodiergeschwindigkeit von 14,6 kBpS ausgeführt. Wahlweise kann die Modulation zweipegelig (BPSK) oder vierpegelig (QPSK) sein. Eine Mischung verschiedener Modulationspegel kann auf demselben Kanal gleichzeitig verwendet werden. Bei Mehrfachausnutzung mit Zeitteilung liefert das System ein Gespräch für jedes Vielfache von zwei Phasen mit einer Geschwindigkeit von 14,6 kBpS (4 Phasen liefern zwei Gespräche, 16 Phasen liefern vier Gespräche usw) oder mehr bei geringeren geeigneten Geschwindigkeiten. Dies ist natürlich nur ein Beispiel, da, wie in der folgenden Tabelle gezeigt, viele verschiedene Kombinationen von Modembits/Symbolen oder Phasen-und Codec-Geschwindigkeiten verwendet werden können.
Tabelle I 2-Weg Konversation oder Duplexschaltungen, die Codec-Geschwindigkeiten verwenden von: Phasenmodulation 14,4 kBpS 6,4 kBpS 2,4 kBpS 4 2 4 8 S 3 6 12 16 4 8 16 32 5 10 20 64 6 12 24 12S 7 14 28
Die Basisstation ist im Stande, auf irgendeiner oder allen verfügbaren 25 kHz distanzierten FCC-Kanälen im Band zwischen 454 bis 460 MHz, in welchem die Kanäle auswählbar sind, zu senden und zu empfangen. Die Kanalfrequenzwahl für jeden Sprechkanal wird automatisch von der Basisstation durchgeführt, eine auf einmal, dies kann jedoch mittels einer Bedienungspult-Schnittstelle, die in der Basisstation vorgesehen ist, umgangen werden.
Die Basisstation kann eine Senderausgangsleistung von typisch 100 Watt für jeden Kanal haben.
Die Basisstation liefert die Modulationssteuerung und Zeitschlitz- und Frequenzkanalzuteilung zur Teilnehmerstation. Zusätzlich wird eine adaptive Leistungssteuerung bei der Teilnehmerstation von der Basisstation ausgeübt, um aufeinanderfolgende Zeitschlitzdifferenzen und Interferenzen mit benachbarten Kanälen zu verringern.
Die Zusammenschaltung von Telco-(Telephongesellschaft-)Femleitungen und den TDM Schlitzen im ausgewählten Kanal wird von der Basisstation ausgeführt, vorzugsweise unter Verwendung eines digitalen Schalters, obwohl es möglich ist, ihn durch einen analogen Schalter zu ersetzen.
Die Basisstation verleiht den Empfangskanälen eine dreifach räumliche Diversitytauglichkeit.
Die Teilnehmerstation ist imstande, mit Dreiweg-Diversity zu arbeiten. Die Sendeleistung ist typisch einstellbar zwischen 0,1 und 25 Watt, sie kann jedoch auf andere Leistungsbereiche eingeregelt werden. Obwohl Sprechverbindungen durch die Teilnehmerstation als Echtzeit-Vollduplex wahrgenommen werden, arbeitet das RF-System mit Haibduplex, durch Verwendung geeigneter Zeitmultiplexverfahren.
Die Teilnehmerstation wird an irgendeinen Telephonapparat für Sprechverkehr angeschlossen, das Telephon kann aber auch in das System eingebaut sein. Zusätzlich ist eine Datenverbindung, wie eine RS-232C Standard 25-Stiftverbindung, für eine 9600 Bandrate Datenübertragung zwischen Teilnehmern vorgesehen. Die Basisstation und die Teilnehmerstation können aus irgendeiner geeigneten, internen oder externen Quelle ihre Arbeitsenergie beziehen.
Figur 2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführung der Basisstation, die das gleichzeitige Arbeiten von zwei Paar Sende- und Empfangsfrequenzkanälen unterhält. Jeder Kanal kann bis zu vier Telephonverbindungen gleichzeitig verarbeiten. Bei der bevorzugten Ausführung gibt es viele Sende* und Empfangskanalpaare. In jedem Kanal gibt es verschiedene Zeitschlitze.
Einer der verfügbaren verschiedenen Zeitschlitze wird für einen Funksteuerkanal (RCC) benötigt.
Verbindungen zwischen den PSTN und den Teilnehmerstationen werden in der Nebenstellenanlage (PBX) 15, welche in die Basisstation eingebunden ist, errichtet und aufrechterhalten. Die PBX ist ein Modell UTX-250-System, ein Produkt, das von der United Technologies Building Systems Gruppe entwickelt wurde. Viele der bestehenden Merkmale des allgemeinen PBX*Systems werden bei der Steuerung der Telco Schnittstellen verwendet, die im System der vorliegenden Erfindung benötigt werden. Die PBX setzt auch Sprachinformationen zum/vom PSTN in 64 kBpS u-Gesetz kompandierte pulscodierte digitale Modula-tions (PCM) Proben um. Von diesem Punkte an wird die Sprachinformation in der Basisstation und in der 9
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Teilnehmerstation durchwegs bis zur Schaltungsanordnung der Schnittstelle, die die Teilnehmer verbindet, oder soweit, als es die Teilnehmersender und -empfänger gestatten, in einem digitalen Format verarbeitet.
Digitale Sprachinformationen aus der PBX werden zunächst durch ein Sprachkompressionssystem, als Codec 16 bezeichnet, verarbeitet, das die Sprachinformationsrate von 64 kBpS auf angenähert 14,6 kBpS oder weniger reduziert. Der Codec 16 verwendet entweder einen Algorithmus verbleibend angeregter Vorhersage (RELP) oder einen SBC Verkoder-Dekoder, um diese Sprachratekompression auszuführen. Typisch sind in einer einzigen Sprach-Codec einheit (VCU) 17 vier Codecs 17 enthalten, um die Sprach-kompression für die vier oder mehreren Zeitschlitze in jedem Frequenzkanal auszuführen. In jeder Basisstation kann die VCU 17 vier oder mehr Vollduplex-Sprechverbindungen sowohl für den Sendekanal als auch für den Empfangskanal jedes Kanalpaares verarbeiten. Verbindungen durch die PBX 15 bestimmen, welcher Sprechruf bei welcher VCU 17 und durch welches Codec 16 in der gewählten VCU 17 verarbeitet werden. Die Schaltungen jeder VCU 17 sind in der Hartware kartographisch festgelegt, derart, daß eine Sprechanforderung einer spezifischen Frequenz und Schlitzzuteilung in der Basisstation in allen Fällen immer durch dasselbe VCU-Codec 16 verarbeitet wird.
Jede VCU 17 ist mit einer Kanalsteuereinheit (CCU) 18 verbunden. Die CCU steuert die TDMA Funktion und ebenso Funktionen wie die eines Verbindungspegel-Protokollprozessors. Jede CCU 18 nimmt den Ausgang des Sendekanals des Codecs 16 in der entsprechenden VCU 17 auf und überträgt die Daten in den zugehörigen Zeitschlitz und in das zugehörige Format zu einer Modemeinheit 19. Jede CCU 18 bestimmt die Modulationspegel, die über eine FErnsteuereinheit RPU 20 zugeführt werden, um sie zur Rundfunkaussendung zu verwenden (solche mit 2, 4 oder 16 Pegel-PSK-Modulation). Jede CCU verarbeitet auch St-euerinformationen im Verkehr zu den Teilnehmerstationen über den Zeitschlitz im Hochfrequenzsteuerkanal (RCC) und während der darüberlaufenden Steuerbits in den Sprechkanälen. Jedes Kanalpaar enthält eine seriengeschaltete Kombination einer VCU 17, einer CCU 18 und einem Modem 19.
Richtig ins Format gesetzte Sendedaten aus jeder CCU 18 werden mit einer Geschwindigkeit von 16 K Symbolen/Sekunde zum entsprechenden Modem transferiert. Jedes Modem 19 nimmt diese snychronen Symbole auf und setzt sie in ein Gray-kodiertes, mehrpegeliges, phasengedrehtes Format (PSK) um. Der Ausgang des Sendekanals des Modems 19 ist ein moduliertes IF-Signal. Dieses Signal wird in die RF/IF Prozessoreinheit (RFU) 21 eingespeist, welche dann das IF-Signal in das RF UHF-Signal im 450 MHz Bereich umsetzt. Steuersignale für das Modem 19 und die RFU 21 werden von der entsprechenden CCU 18 geliefert, welche unter der totalen Steuerung der RPU 20 steht. Das UHF-Signal wird durch Leistungsverstärker in der RFU verstärkt und über die Antennenschnittstelleneinheit 22 zu einer Antenne 23, die in den freien Raum abstrahlt, übertragen.
Die Empfangsfunktion der Basisstation ist im wesentlichen das Umgekehrte der Sendefunktion. Jede RFU 21, jedes Modem 19, jede CCU 18, jede VCU 17 und die PBX arbeiten natürlich im vollen Duplexbetrieb.
Die Fernsteuer-Prozessoreinheit (RPU) 20 ist der zentrale Steuerprozessor, der Verbindungsdaten und Steuernachrichten zur CCU schickt. Die RPU 20 enthält einen Mehrzweckcomputer, der auf dem Mikroprozessormodell 6800 beruht der die komplexen Funktionen des Systembetriebs durchführt, und auch den Steuermechanismen für Rufaufbau, Unterbrechung und Wartung betreibt. Die RFU 20 steht auch mit einem Anrufprozessor 24 in der PBX 15 in Verbindung, um die Verbindungen zwischen den Codecs 16 und den Telco-Fernleitungen, die von einer Schaltermatrix 25 in der PBX 15 ausgeführt werden, zu steuern. Jede Teilnehmerstation ist eine verhältnismäßig kleine Einheit, die im System bei jedem Teilnehmer angeordnet ist. Die Teilnehmerstation verbindet beim Benutzer den Standard-Gerätesatz und/oder ein Datenterminal oder integrierte akustische Sender/Empfänger mit der Basisstation über den UHF-Funkkanal. Die Funktion der Teilnehmerstation ist jener der Basisstation sehr ähnlich. Die Basisstation kann jedoch gleichzeitig auf einem oder mehreren Frequenzkanälen arbeiten, von denen jeder die Fähigkeit hat, mehrere Sprechkreise anzubieten, wogegen die Teilnehmerstation normalerweise auf einmal nur auf einer Frequenz arbeitet.
Figur 3 ist ein Blockschaltbild einer Teilnehmerstation. Die funktionelle Aufteilung ist der der Basisstation (Figur 2) sehr ähnlich. Die Schnittstellenfunktion beim Teilnehmer wird durch die Telephon-Schnittstelleneinheit (STU) in der Teilnehmerstation ausgeführt. Die zugehörige Funktion in der Basisstation wird vom PBX-Modul durchgeführt. Die STU in der Teilnehmerstation führt auch alle Steuerfunktionen genau so aus wie die RPU in der Basisstation funktioniert. Die Teilnehmerstation arbeitet als Tochterstation der Basisstation in der gesamten Architektur des Steuersystems. Die STU kann mit einem externen Gerät verknüpft sein oder kann akustisch senden und empfangen.
Bei der Verfolgung des Datenflusses über die Teiinehmerstation, wird die Stimme des Benutzers oder die Dateninformation zunächst durch eine Teilnehmer-Terminal-Einheit (STU) 27 verarbeitet. Die Sprachsignaleingänge vom Telephon des Benutzers werden in der VCU 28 empfangen und digitalisiert. Das Format für die digitalisierten Sprachsignale ist mit dem Format identisch, das bei der PBX 15 in der Basisstation 10
AT 404 202 B verwendet wird. Die Teilnehmerstation umfaßt eine VCU 28, eine CCU 29, das Modem 30a und eine RFU 31a, die ähnliche Funktionen ausüben wie die vorstehend beschriebenen Einheiten in der Beschreibung der Architektur der in Figur 2 gezeigten Basisstation. Ein Unterschied in der Arbeitsweise der Teilnehmerstation besteht darin, daß sie üblicherweise jeweils nur auf einen Sprechkanal beschränkt ist. Die Teilnehmerstation arbeitet im wesentlichen im Halbduplexbetrieb, indem sie in einem Teilbereich des TDMA Rahmens sendet und in einem anderen Teilbereich des TDMA Rahmens empfängt. Mit einer Rahmengröße von 45 ms ist die Halbduplexcharakteristik der Teilnehmerstation für den Benutzer durchschaubar, der fortlaufend den Spracheingang vom Teilnehmer auf der anderen Seite der Sprechverbindung hört. Die STU 27 und die VCU 28 können, ebenso wie das Modem 30a verdoppelt sein, um mehr als ein Teilnehmergespräch zu ermöglichen.
Der Halbduplexbetrieb bei der Teilnehmerstation bietet die Gelegenheit, die bei der Teilnehmerstation verfügbare Hartware wirksamer zu verwenden. Die VCU und die CCU in der Teilnehmerstation funktionieren im wesentlichn in identischer Weise wie in der Basisstation, zumindest soweit es die Behandlung der Sprachdaten betrifft. Da jedoch das Modem 30a darauf ausgerichtet ist. im Halbduplexbetrieb zu arbeiten, werden sowohl der Empfangsteil als auch der Senderteil des Modems , jedoch niemals zur gleichen Zeit, verwendet. Die primäre Einsparung ist hier die, daß die RFU 31a nur im Halbduplexbetrieb arbeiten muß. Dies erspart Leistung dadurch, daß der RF-Leistungsverstärker für nicht mehr als die Hälfte der Zeit aktiv ist. Auch die RF-Senderantenne 32a kann so geschaltet werden, daß sie als eine zweite Empfangsantenne während d.Empfangsabschnittes d.Rahmens arbeitet, indem man eine RF*Antennenschaltfunktion verwendet. Darüber hinaus ist kein Duplexer erforderlich.
Jede Teilnehmerstation umfaßt auch ein Diversitynetzwerk, das drei Modems und eine Diversitykombi-natorschaltung 33 einschließt. Jede Diversityschaltung 33 erfaßt demodulierte Empfangsinformationen von jedem der Demodulatoren der drei Modems 30a, 30b, 30c und kombiniert die drei Ströme um einen einzigen Symbolstrom "bester Schätzung" zu bilden, der dann zur CCU 29 zur Verarbeitung geschickt wird. Die Demodulationsschaltungen oder Demodulatoren in den drei Modems 30a, 30b, 30c werden mit getrennten RX RFUs 31a, 31b, 31c verbunden und somit mit den gesonderten Antennen 32a, 32b, 32c.
In der Basisstation sind drei Empfangsantennen 34a, 34b und 34c in zugewiesenen Abständen voneinander angeordnet, um nichtkorrelierte, räumlich verschiedene Signale zu liefern, die von einem Diversitynetzwerk verarbeitet werden. Die Arbeitsweise des Diversitynetzwerkes ist für die CCU Funktion erkennbar und kann daher durch eine einzige Modemfunktion zu irgendeiner Zeit, während welcher die Diversityfunktion nicht erforderlich ist, abgeschaltet werden.
Die Basisstation schließt ebenfalls ein räumliches Diversitynetzwerk für jedes Sende- und Empfangskanalpaar ein. Wenn auch das Diversitynetzwerk nicht dargestellt ist, so ist doch die Schaltung der Basisstation dieselbe wie die der Teilnehmerstation nach Figur 3, welche Schaltungen die Verbindung des Diversitynetzwerkes für ein einziges Sende- und Empfangspaar zeigen. Demnach enthält jedes Sende- und Empfangskanalpaar in der Basisstation tatsächlich drei Demodulatoren und ein Modem, das mit einer Diversitykombinatorschaltung, wie in Figur 3 gezeigt, verbunden ist.
Die genaue Zeitablaufsynchronisation zwischen der Basisstation und den Teilnehmerstationen ist im gesamten System kritisch. Die Hauptzeitgeberbasis für das ganze System wird von der Basisstation geliefert. Alle Teilnehmereinheiten müssen in einem gegebenen System mit dieser Zeitbasis in Frequenzbezeichnungen, Symbolzeitlage und Rahmenzeitlage synchron sein.
Die Basisstation schließt eine System Zeitsteuerungseinheit (STIMU) 35 ein, welche ein hochgenaues zeitbezogenes Taktsignal von 80,000 MHz liefert. Dieses 80 MHz Bezugstaktsignal wird heruntergeteilt auf ein 16 kHz Taktsignal und auf ein 22.222 Hz (45 ms Dauer) Rahmenabtast-Markierungssignal. Alle von der Basisstation ausgesendeten Zeitsignaie werden von diesen drei synchronen Hauptreferenzen erzeugt. Das 80 MHz Taktsignal wird von dem Modem 19 und den RFUs 21 als genaue IF und RF Frequenzbasis verwendet. Das 16 kHz Taktsignal liefert das Symbolzeitverhältnis für alle Frequenzen der Basisstation. Das 45 ms Markiersignal bestimmt das erste Symbol in einem neuen Rahmen. Diese Markierung ist für eine Periode einer Symbolzeit (62,5 Mikrosekunden, gleich 1/16000 Hz) aktiv. Alle Frequenzkanäle in der Basisstation verwenden dieselbe Referenzzeit für die Übertragung. Die drei Zeitbestimmungssignale (80 MHz, 16 kHz und des Rahmenmarkierers (SOF)) werden zu jedem Modem 19 in der Basisstation gebracht. Das Modem 19 verteilt die entsprechenden Taktsignale zur CCU 18 und der RFU 21 im selben serienverbundenen Sende- und Empfangskanalpaar. Die 16 KHz und der SOF Markierer werden von der CCU 18 verwendet, um die Übertragung der Sprach- und Steuersymbole entsprechend der Struktur des Rahmenflusses auf jener Frequenz zeitlich in Übereinstimmung zu bringen.
Das Empfangstiming in der Basisstation ist im Idealfalle identisch mit dem Sendetiming in der Basisstation. Dies ist nur dann der Fall, wenn der SOF Markierer und die Symboltaktsignaie zwischen den Sende- und Empfangssignaien exakt zum Fluchten gebracht würden. Da jedoch eine perfekte Zeitablauf- 11
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Synchronisierung von der Übertragung der Teilnehmerstation nicht erwartet werden kann, muß das Empfangstiming des Modems der Basisstation die von der Teilnehmerstation ankommenden Symbole mischen. Dies geschieht, sodaß die Empfangsfunktion des Modems 19 in der Basisstation in der Abtastperiode schätzungsweise die besten Symbole liefert, die, von der Teilnehmerstation kommend, empfangen werden. Ein kleiner elastischer Puffer in der CCU 18, der mit der Empfangsfunktion des Modems 19 verknüpft ist, kompensiert diese geringfügige Zeitverschiebung.
Im gesamtem System synchronisieren die Teilnehmerstationen ihre Zeitreferenzen mit der Hauptzeitbasis in der Basisstation. Diese Synchronisation wird mittels eines Mehrschrittverfahrens ausgeführt, wobei die Teilnehmerstation durch Verwendung der RCC Nachrichten aus der Basisstation zunächst die Zeitreferenz der Basisstation aufnimmt. Dieses Verfahren wird nachstehend beschrieben.
Hat die Teilnehmerstation zunächst einmal die Zeitreferenz von der Basisstation bezogen, hält ein Nachlaufalgorithmus im Demodulator der Teilnehmerstation das Empfangstiming exakt ein. Die Teilnehmerstation rückt ihre eigenen Sendungen zur Basisstation um eine kleine Zeitspanne nach vor, um die Rundstrahlverzögerung auf Grund der Lage der Station zu kompensieren. Dieses Verfahren erbringt bei der Übertragung von allen Teilnehmerstationen, die von der Basisstation empfangen werden, die richtigen Phasenbeziehungen.
Die Systemzeitablauf-Steuerungseinheit (STIMU) 35 liefert die Zeitbasis für alle Übertragungen in der Basisstation. Die STIMU 35 enthält einen hochgenauen (3 x 10"9) thermisch geregelten Quarzoszillator, der auf einer festen Frequenz von 80 MHz arbeitet. Diese Basistaktfrequenz wird in der STIMU 35 durch 5000 geteilt, um das 16 kHz Symboltaktsignal zu bilden, und dann wieder durch 720, um ein Rahmenstart-Markierungssignal (SOF) zu bilden. Diese drei Zeitreferenzen werden gepuffert und zu jedem Modem der Basisstation geliefert.
Die Teilnehmerzeitsteuereinheit (SUBTU) (in Figur 3 nicht dargestellt) liefert ein 80 MHz Taktsignal, ein 16 kHz Symboltaktsignal und ein Rahmenmarkiersignal von 45 Millisekunden Dauer für die Teilnehmerstation. Diese Signale sind mit denen der Basisstation ident, ausgenommen das 16 kHz Taktsignal, das als Symbolempfangstiming in der Teilnehmerstation verwendet wird. Das 16 kHz Taktsignal wird für das Sendetiming in der Basisstation verwendet. Das Sendetiming in der Teilnehmerstation wird von einer verzögerten Version des Teilnehmer-Empfangstiming geliefert. Die Verzögerung ist eine variable Größe, die durch die Berechnung der Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation bestimmt wird.
Das Zeitlagebezugssignal für die Teiinehmerstation wird von einem spannungsgesteuerten Quarzoszillator (VCXO) geliefert, der auf einer Nennfrequenz von 80 MHz arbeitet. Die tatsächliche Frequenz wird vom Modem der Teilnehmerstation mit der Timingreferenz der Basisstation, wie sie am Eingang der Teilnehmer RF Einheit empfangen wird, frequenzmäßig verriegelt.
Protokolle
Die folgenden Protokolle erläutern die Verfahren zur Systemsteuerung, der Verhinderung von Mehrfachbelegungen und der Rufsignalisierung im System, als auch die übertragene Rahmenstruktur. Bei der Betrachtung der Komponenten des Systems wird auf die Komponenten der vorstehend im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Basisstation bezuggenommen, soferne nicht auf anderes hingewiesen wird.
Das System verwendet Vollduplexkanäie mit einer Bandbreite BW von 20 kHz im 450 MHz Bereich in Abständen von 25 kHz und ermöglicht gleichzeitig verschiedene Gespräche je Kanal. Jeder Vollduplexkanal weist eine Empfangs- und eine Sendefrequenz im Abstand von 5 MHz auf. Die niedrige Frequenz jedes Kanals ist der Basisstation zur Sendung zuget It und wird als hinlaufende Frequenz bezeichnet. Die höhere Frequenz jedes Kanals wird als rücklaufende Frequenz bezeichnet und ist der Teilnehmerstation zum Senden zugeteilt. Demnach sendet die Basisstation auf der hinlaufenden Frequenz und empfängt auf der rücklaufenden Frequenz. Das Umgekehrte trifft für die Teilnehmerstation zu.
Die Fähigkeit des Systems, ein spektral wirksames Sendeverfahren mit mehreren Sprechkanälen auf einer einzigen Frequenz zu liefern, ist primär abhängig von der Arbeitsweise des Modems. Das Modem muß in einer solchen Weise arbeiten, so daß es, wenn es in einem 16-phasigen DPSK Betrieb mit einer Geschwindigkeit von 16 K Symbolen/Sekunde arbeitet, effektiv 3,2 Bits/Hz liefert.
Das Modem 19 ist, streng genommen, ein Mechanismus, um 1, 2, 4 oder Mehrbitsymbole aus der CCU 18 in einen phasennmodulierten IF-Träger für die Übertragung umzusetzen, und um den Vorgang auf der Empfangsseite umzukehren. Die gesamte Steuerung für das Rahmentiming und die Auswahl der Betriebsart wird von der CCU 18 ausgeführt. Eine Schnittstelle zwischen der CCU 18 und dem Modem 19 kann aus vierbit, einseitig gerichteten, synchronen (16 k Symbols/Sekunde) Datenbussen (Tx und Rx) bestehen. Zusätzlich liefert ein 8-Bit Zustands-/Steuerbus Steuerinformationen an das Modem und meldet den Zustand des Modems an die CCU. Das Modem 19 beliefert die CCU 18 auch mit dem 16 kHz 12
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Symboltaktsignal, ln der Basisstation wird dieses Taktsignal vom Hauptoszillator von der Systemtimingeinheit 35 aufgenommen, mit welchem die gesamte Basisstation (und damit das ganze System) synchronisiert wird. In der Teilnehmerstation wird dieser Takt aus den von der Basisstation ankommenden Symbolen abgeleitet. Es sind daher alle Übertragungen auf die Zeitbasis der Basisstation rückbezogen. Eine Hauptfunktion der Arbeitsweise des Modems der Teilnehmerstation besteht darin, das lokale Teilnehmertaktsignal mit dem Zeitnormal in der Basisstation durch Dekodierung des Timings aus den empfangenen Symbolen zu synchronisieren.
Der Modulatorteil des Senders des Modems verwendet ein FIR-Digitalfilter, um eine digitale Darstellung der Wellenform zu erzeugen, die zur Modulation des RF-Trägers verwendet wird. Der resultierende digitale Fluß wird in ein analoges Format umgesetzt und mit einer IF Sendefrequenz von 20,2 MHz gemischt. Das Signal wird dann zur Filterung der RFU zugeführt, weiters in die RF umgesetzt und vor der Aussendung verstärkt.
Der Demodulatorteil des Empfängers des Modems nimmt das IF-Empfangssignal aus der RFU 21 mit der IF Empfangsfrequenz von 20 MHz auf. Dieses Signal wird auf das Basisband herabgesetzt und dann mittels einer A/D-Umsetzerfunktion digitalisiert. Die resultierenden Digitalproben werden von einer auf einem Mikroprozessor basierenden Signalverarbeitungseinheit verarbeitet. Diese Funktion führt Filterentzerrung und Synchronisierungsalgorithmus an den Eingangsproben aus und demoduliert dann das PSK-Signal, um den Symbolstrom mit 16 K Symbolen/Sekunde zu erzeugen. Die Signalverarbeitungseinheit funktioniert auch im Eigenschulungsbetrieb, der dazu verwendet wird, der Verarbeitungseinheit die Unvollkommenheiten der im Empfangsstrom verwendeten Analogfilter zu lehren. Sobald die Signalverarbeitungseinheit geschult ist, befreit der digitale Entzerrungsvorgang im Demodulator die Eingangsproben von den Unvollkommenheiten der Komponenten des Analogfilters. Diese Technik erlaubt die Verwendung von billigen, weit tolerierten analogen Komponenten und erteilt dem gesamten System die Fähigkeit, schwache oder gestörte Signale zu demodulieren.
Die vom Modem demodulierten Signale werden während des Empfangsvorganges mit der Symbolgeschwindigkeit an die CCU 18 ausgegeben. Das Modem 19 liefert das mit diesem Symbolstrom zusammenhängende Timing. Beide, die Basisstation und die Teilnehmerstation, leiten das Timing der Empfangsfunktion aus den ankommenden Signalen ab.
Eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung und eine Erläuterung der Modemfunktionen und charakteristischen Arbeitsweisen werden nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 25 fortgesetzt.
Der Basis-TDM/TDMA-Kanal je Teilnehmer bietet eine Totale von 16 kBpS in jeder Richtung an, die für jedes Gespräch bestimmt sind. Von dieser Kanalkapazität werden 1,43 kBpS in jeder Richtung zur Steuerung von übergeordneten und Demodulationspreamblen benötigt. Die VCU arbeitet demnach mit einer festen Datengeschwindigkeit von 14,57 kBpS. Dies ist äquivalent zu 328 Bits je Codec-Rahmenperiode, definiert als eine Hälfte der Modemperiode oder 22,5 ms.
Um Mehrfachgespräche je Kanal unterzubringen, ist jeder Kanal über ein Zeitteilungs-Multiplexschema (TDM) in "Schlitze" unterteilt. Diese Schlitze bestimmen das Rahmenformat des Systems. Die Länge des Systemrahmens besteht aus einer vorgegebenen konstanten Anzahl von Symbolen. Die Rahmendauer des Systems wurde optimiert, indem die Sprachkodiergeschwindigkeit und die Anzahl der Erfassungssymbole, die für das Modem beim Start jedes Burst notwendig sind, in Betracht gezogen wurden. Die Anzahl der Schlitze innerhalb des Systemrahmens ist abhängig vom Modulationspegel des Kanals. Zum Beispiel, wenn der Modulationspegel des Kanals QPSK ist, dann besteht der Systemrahmen aus zwei Schlitzen je Rahmen. Bei Vergrößerung des Modulationspegels des Rahmens nimmt die Anzahl der je Symbol kodierten Informationsbits zu und daher nimmt auch die Datengeschwindigkeit des Kanals zu. Bei einer 16-Pegel DPSK teilt sich der Systemrahmen in vier Schlitze, von denen jeder mit der Sprachdatengeschwin-digkeit eines Gespräches überträgt. Es ist wesentlich anzumerken, daß gerade bei höheren Modulationspegeln die Anzahl der Symbolzeiten, die zur Modemsynchronisation benötigt wird, konstant bleibt.
Das Format des Systemrahmens stellt sicher, daß das Modem 19 in der Teilnehmerstation nie gezwungen wird, im Vollduplexbetrieb (d.h. gleichzeitiges Senden und Empfangen) zu arbeiten. Von nun an sind die Schlitze auf der rücklaufenden und auf der hinlaufenden Frequenz in der Zeit um höchstens eine Schlitzzeit versetzt.
Der Systemrahmen des Systems ist mit einer Dauer von 45 ms festgelegt. Die Symbolüber-tragungsge-schwindigkeit ist mit 16 K Symbolen/Sekunde festgelegt. Jedes Symbol wird zeitwertgenau, entsprechend 1/16000 einer Sekunde (62,5 Mikrosekunden) übertragen. Dies ergibt ein Fixum von 720 Symbolen je Rahmen, vom Start des Systemrahmens an, von 0 bis 719 numeriert. Diese 720 Symbole können jedes aus 1, 2 oder 4 Informationsbit bestehen, entsprechend dem Modulationsgrad von 2, 4 oder 16 Phasen.
Die Systemrahmenzeit (45 ms) wird weiter in 2 oder 4 Zeitteilungsschlitze geteilt, abhängig vom Modulationsformat der Schlitze, die den Rahmen zusammensetzen. Jeder Schlitz kann einer von drei 13
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Schlitztypen sein: (1) ein Funksteuerkanal (RCC), (2) ein 4-er Sprechkanal, und (3) ein 16-er Sprechkanal. Der RCC wird immer in einem binären (2-Phasen) Modulationsbetrieb übertragen. Der RCC und der 16-er Sprachkanalschlitz erfordern jeder die Übertragung von 180 Symbolen, das heißt ein Viertel einer Systemrahmenperiode. Da der 16-er Sprachkanal 4 Informationsbits je Symbol (das sind 2* - 16 Phasen) überträgt, überträgt der 16-er Sprachkanal 720 Informationsbits je Rahmen. Dies entspricht einer Bitgeschwindigkeit von 16 kBpS. Einige von diesen Bits werden zur Modemüberwachung und für Steuerzwecke verwendet, was auf eine Sprachbitgeschwindigkeit von 14,57 kBpS hinausläuft. Der 4-er Sprachkanalschlitz benötigt zum Senden 360 Symbole, gleich einer Hälfte der Systemrahmenperiode. Jedes Symbol in diesem Schlitztyp besteht aus einer von vier verschiedenen Phasen, so daß je Symbol 2 Bits übertragen werden (22 = 4 Phasen), Die resultierende Bitgeschwindigkeit ist 16 kBpS, dieselbe wie für den 16-er Sprachkanal. Dieselbe Anzahl von Bits (nicht Symbolen) ist der Modemüberwachung und Steuerzwecken Vorbehalten, so daß die Sprachinformationsgeschwindigkeit 14,57 kBpS ist, so wie sie es in der 16-er Sprachkanalschlitztype ist.
Der Systemrahmen bei irgendeinem gegebenen Frequenzkanal kann aus irgendeiner Kombination dieser drei Schlitztypen zusammengesetzt sein, folgende fünf Einschränkungen vorausgesetzt: 1. Eine maximale Anzahl (720) von Symbolen wird mit jedem Systemrahmen übertragen. Kombinationen dieser drei Schlitztypen können zur Durchführung auf einer gegebenen Frequenz kombiniert werden. Im Falle, daß nicht die gesamte Kanalkapazität bei der Übertragung des Rahmens der Basisstation ausgefüllt wird (d.h. wenn weniger als 720 Symbole in einem Rahmen übertragen werden), werden Nullsymbole eingefügt, um die 720-Symbolkapazität des Rahmens aufzufüllen. Ein Nullsymbol ist ein Symbol, das keine Sendeenergie hat. 2. Nur eine Frequenz in einer Mehrfrequenzbasisstation weist einen RCC-Schlitztyp auf. Nur ein RCC ist zu einer gegebenen Zeit im gesamten System bedienbar. Die Frequenz, auf welcher der RCC arbeitet, wird von einem Systeminitiaiisationsparameter gesetzt und wird nur gewechselt, wenn diese Frequenz aus irgendeinem Grunde unverwendbar ist. Der RCC-Schlitz ist immer den ersten 180 Symbolen des Systemrahmens zugeteilt (als Schlitz 0 bezeichnet). 3. Die Frequenz einer Basisstation kann in einem Dauersendebetrieb arbeiten. Die Teilnehmerstation sendet nur während der halben Zeit der Gesamtrahmenzeit. Die Teilnehmerstation sendet, wenn ein Gespräch geführt wird, nur während 25 % des Rahmens, wenn sie im RCC oder 16-er Sprachkanalbe-trieb arbeitet. Wenn die Teilnehmerstation im 4-er Sprachkanalbetrieb arbeitet, wird sie während 50 % des Rahmens senden. Eine Teilnehmerstation kann, wenn ein Gespräch geführt wird, nur in einem Schlitz während eines gegebenen Rahmens senden. 4. Alle 4-er Sprachkanäle müssen ihre Sendung mit der Symbolnummer 0 oder 360 beginnen. Das beruht darauf, daß sowohl die erste Hälfte oder die zweite Hälfte eines Rahmens einen 4-er Sprachkanal enthalten kann. 5. Die Übertragungen zwischen den hiniaufenden und den rücklaufenden Frequenzen sind so zugeteilt, daß die rückkommende Nachricht eines gegebenen Schlitzes die Übertragung 180 Symbole nach der Übertragung der Nachricht der hinlaufenden Frequenz beginnt. Dies verhindert die Teilnehmerstation auf der rücklaufenden Frequenz zu senden, während sie gleichzeitig auf der hinlaufenden Frequenz empfängt.
Unter diesen gegebenen Einschränkungen können bis zu vier Anrufe auf einer einzigen Frequenz verarbeitet werden, wenn alle vier Anrufe aus dem 16-er Sprachkanalformat bestehen und innerhalb der 14,4 kBpS des Codecs arbeiten.
Die Schlitze innerhalb des Systemrahmens sind durch ihre Lage in der Rahmenstruktur numeriert. Das Numerierungssystem muß nicht fortlaufend sein. Wenn einer oder mehrere der Schlitze im Rahmen aus einem 4-er Kanalschlitztyp bestehen, wird das Numerierungssystem über die zweite Schlitzperiode, die im längeren 4-er Schlitz enthalten ist, "springen". Das Schlitznumerierungssystem für die Sendungen der rücklaufenden Frequenz (d.h. Teilnehmer), wird gegenüber der Sendung der Basisstation (hinlaufende Frequenz) versetzt. Daher sendet ein Teilnehmer, der Informationen vom Schlitz 2 der hinlaufenden Frequenz empfängt, auf der rücklaufenden Frequenz im Schlitz 2, was zeitlich eine halbe Rahmenverschiebung ist. Die Tabellen 1 bis 5 stellen mögliche Rahmenformate dar und die mit jedem Schlitz zusammenhängende Numerierung. 14
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Tabelle 1
Struktur des Funksteuer-Kanals Hinführender Kanal: | <-------- Systemrahmen 45 ms <-11.25-> 0 <-11.25-> 1 <-11.25-> I <-11.25-> 3 ms Schlitzzahl Anzahl der Symbole Modulationsart 180 180 BPSK 16—PSK ‘ AM"l<5ch ' ’ Filter“ ‘ ANLAUF BIT SYNC” MUSTER “RCP“ Funktion Nr. der Symbole 8 § 46 112 Rückführender Kanal:
<-11.25-> ” “ I ” “ <-11.25-> 3 <-11.25-> 0 <-11.25-> ’ T ms Schlitz-Nr. Nr. der Symbole Modulationsart 180 Πο BPSK 16-PSK Funktion Anzahl der Symbole BEREICH1 FILTER ANLAUF BIT SYNC MUSTER UW RCP RANGE 2 XX έ 4$ 112 3—XX
“07T7I7I 15
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Tabelle 2
Struktur des 4-er Sprachkanalrahmens
Hinführender Kanal: | <----------Systemrahmen * 45 ms----------> | | <———22.5 ms —---> | <---—22.5 ms-----> | 0 2 Schlitzzahl Anzahl der Symbole 360 36ö FILTER BIT SYNC CODE WÖRTER VCF 0 VCF 1 ANLAUF MUSTER έ 18 6 164 164
Funktion
Anzahl der Symbole Rückführender Kanal: •>l | <——-22.5 ms -——>|<——-22.5 ms
0 W 360
Schlitzzahl Anzahl der Symbole FILTER ANLAUF BIT SYNC AGC CODE WÜSTER VCF 0 VCF 1 8 18 6 1T4 164
Funktionen
Anzahl der Symbole 16
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Tabelle 3
Struktur des 16-er Sprachkanalrahmens
Hinführender Kanal: l<
SystemrahmerT 45 ms
>l Rückführender Kanal? <—11.25—>1<—11.25—>|<-11.25—>|<-11.25-> ms Schlitz Nr. Anzahl der Symbole 2 3 ö 1 Ϊ80 Γ8Ί5 Π0 Γδο Funktion Anzahl der Symbole FILTER AMLAUF BIT SYNC AGC CODE WÖRTER VCF 0 VCF 1 & s 3 82 82 17
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Tabelle 4
Rahroenstruktur gemischter Modulation: 2/16-PSK
und 4-PSK
Hinführender Kanal: <
Systemrahmen s 45 ms > <- 11.25 -> <- 11.25 -> <---- --- 22.5 --- 0 1 2 2/16-PSK 16-PSK 4-PSK 180 180 360 ms
Schlitzzahl
Modulationsart
Anzahl der Symbole Rückführender Kanal: <-------22.5--------> <-11.25-> <-11.25 -> 2 0 1 4-PSK 2/16-PSK 16-PSK 360 180 180 ms
Schlitzzahl
Modulationsart
Anzahl der Symbole Für jede Schlitz-Symbolbeschreibung wird auf Fig. 2-1 bis 6-3 Bezug genommen. 18
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Tabelle 5
Gemischte Modulation: 4-PSK und 16-PSK Hinführender Kanal: <--------22.5--------> <- 11.25 -> <- 11.25 -> 0 2 3 4-PSK 16-PSK 16-PSK 360 180 180 ms
Schlitzzahl
Modulationsart Anzahl der Symbole
Rtickführender Kanal <- 11.25 -> <- 11.25 -> <--------22.5--------> 2 3 0 16-PSK 16-PSK 4-PSK ns üö J5ö ms
ScHLtzzahl Modulationsart Anzahl der Symbole
Unter Bezugnahme auf Tabelle 3 wird die Struktur des 180 Symbol 16-er Sprachkanalschlitztyps beschrieben. Die ersten 8 Symbole dieses Schlitztype beziehen sich auf Filteranlaufbits. Die Filteranlaufperiode ist im Beginn jeder Schlitztype inbegriffen und ist eine Zeit, in welcher keine Energie übertragen wird, und die dem Empfangsteil des Modems 19 Zeit gibt, seine Filter in Vorbereitung auf den neuen Schlitz zu klären.
Dem Filteranlauf folgt eine Bitsynchronisationsperiode. Während dieser Zeit wird ein degeneriertes 16-er Muster übertragen, welches ein alternierendes BPSK Signal simuliert. Der Empfangsteil des Modems 19 verwendet dieses Feld, um die Phasenreferenz des Sendeteiles des Modems 19 herzustellen.
Als nächstes wird ein Zwölfbitkodewort verwendet, um die Synchronisation zwischen dem Teilnehmer und der Basisstation zu veranlassen und um Steuer- und Zustandsinformationen auszutauschen. Kodewörter werden verwendet, um den laufenden Zustand der Verbindung, die Güte der Verbindung und Leistungsund Zeitjustierungen untereinander auszutauschen. Jedes Steuerwort wird unter Verwendung des Hamming-kodes in zehn Bits kodiert, was eine einfache Fehlerkorrektur und eine doppelte Fehlerdetektion erlaubt. Die CCU 18 bestimmt die Verstärkung und Synchronisationsverluste, indem sie die Anzahl der aufeinanderfolgend korrekt oder inkorrekt empfangenen Kodewörter verfolgt; die CCU 18 überführt Änderungen der Synchronisation an die RPU in der Basisstation. In der Teilnehmerstation überführt die CCU 29 Synchronisationsänderungen an die STU 27.
Der Hammingkode addiert fünf Paritybits zu fünf Informationsbits, um einen Zehnbitkode zu erzeugen. Jedes Paritybit wird berechnet, indem eine Modulo-zwei Addition aller Bits in den Positionen innerhalb des Kodewortes, welches das Bit enthält, das das Paritybit darstellt, durchgeführt wird. Obwohl das Kodewort mit allen zugehörigen Datenbits, gefolgt von allen Paritybits, gesendet wird, wobei die Paritybits in Positionen innerhalb des Wortes mit genau einem zusätzlichen Bit angeordnet sind (die durch das Bit dargestellte Position), und die Datenbits in andere Positionen gesetzt werden, kann der Kode wie folgt veranschaulicht werden: 19 ΑΤ 404 202 Β
Wenn ein Kodewort empfangen wird, werden die Paritybits aus den empfangenen Datenbits berechnet und mit den empfangenen Paritybits verglichen. Wenn das berechnete zusätzliche Paritybit von dem empfangenen zusätzlichen Bit verschieden ist, dann ist das berechnete Bit exclusiv- oder mit dem empfangenen Bit, um anzuzeigen, daß die Adresse des Bits fehlerhaft ist. Wenn die berechneten zusätzlichen Bits die gleichen sind, und die anderen sind es nicht, dann wurden zwei Fehler entdeckt. Wenn alle Paritybits dieselben sind, dann wurden die Daten korrekt empfangen.
Der Rest der Schlitze enthält zwei Sprach-Codecpakete, von denen jedes 328 Informationsbits enthält.
Tabelle 2 zeigt die Smybolstruktur für den 4-er Sprachkanal, Die Struktur ist der des 16-er Sprachka-nals sehr ähnlich. Unterschiede bestehen, weil gewisse Symbolzuordnungen von einer festen Anzahl von Symbolen abhängig sind, die je Schlitz für übergeordnete Zwecke benötigt werden, wo andere Bitzuordnungen mit einer festen Anzahl von Bits gemacht werden.
Der Funksteuerkanal (RCC) dient einem doppelten Zweck, indem er für die Teilnehmerstation eine Basis schafft, um die Erfassung des Zeitablaufes des Systems von der Basisstation einzuleiten, und um eine systemeigene Signalisierung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation zu erbringen.
Das Format des Funksteuerkanalschlitzes ist für den hinführenden- und für den rückführenden Kanal dasselbe, ausgenommen für die folgenden Felder. Die ersten acht Symbole eines Kontrollschlitzes, von der Basisstation (auf dem hinführenden Kanal)ausgesendet, enthalten einen amplitudenmodulierten Spalt ("AM HOLE"), welcher eine Periode ist, in der keine Energie übertragen wird. Dieser Spalt wird von der Teilnehmerstation dazu verwendet, um eindeutig den Steuerkanal zu identifizieren. Zu Beginn und am Ende des Steuerschlitzes des rückführenden Kanals gibt es extra einige wenige Signale, um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß der Teilnehmer in seinem Timing durch einige wenige Symbole unterbrochen werden könnte.
Alle Schlitze enthalten acht Symbole der "ΝυΙΓ-Übertragung, und das Filteranlauffeld, welches es dem Modem ermöglicht, seine Filter für den neuen Schlitz zu klären. Das nächste Feld des Schlitzes ist ein Festbit-Gleichlaufmuster. Das Muster ist ein alternierendes BPSK-Signal. Das Empfangsmodem verwendet dieses Feld zur Errichtung einer Phasenreferenz und einer Frequenzverriegelung mit dem sendenden Modem.
Die CCU 18 sucht, um eine ankommende RCC Nachricht zu identifizieren, dauernd nach einem einzigen Wort (UW), das eine Achtsymbolfolge ist. Die Basisstation-CCU muß erschöpfend nach einer gültigen RCC Nachricht in jedem RCC Schlitz prüfen. Auf dem Systemtiming basierend, führt sie diesen Schritt aus. indem sie in einem Fenster von ± 3 Symbolen nach dem einzigen Wort um die nominale UW Position herum sucht. Der Suchalgorithmus startet mit der nominalen UW-Position und schiebt ein Symbol rechts und links ein , bis er (1) das UW Muster findet und (2) eine korrekte Prüfsumme feststellt. Die Suche ist beendet, sobald (1) und (2) erfüllt sind oder alle Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Die Schiebeinformation, die RCC Nachricht und die Leistungsinformation werden nach einer erfolgreichen Suche zur RPU gesendet.
Wenn die CCU 29 der Teilnehmerstation RCC-Daten empfängt, kann sie in einem von zwei Betriebszuständen sein: Rahmensuche oder Monitor. Der Rahmensuchbetrieb wird verwendet, um das Empfangsrahmentiming aus den ankommenden RCC-Daten zu gewinnen und wird automatisch aufgerufen, wenn die RCC Synchronisation verloren geht. In den Monitorbetrieb wird eingetreten, sobald eine Empfangsrahmensynchronisation erfaßt wurde.
Im Rahmensuchbetrieb muß die CCU 29 der Teilnehmerstation unmittelbar nachdem ein RCC-Schlitz bei der Teilnehmerstation eingegangen ist, erschöpfend diesen nach einer gültigen RCC Nachricht überprüfen. So wie die CCU 18 der Basisstation, führt die CCU 29 ihre Schritte aus, indem sie nach dem einzigen Wort innerhalb eines Fensters von ± 3 Symbolen um die nominale UW Lage herum abtastet, basierend auf dem Timing, das von der Detektion des AM-Spaltes durch das Modem abgeleitet ist. Der Suchalgorithmus 20
AT 404 202 B startet mit der nominalen UW Lage und schiebt ein Symbol rechts und links ein, bis er (1) das UW Muster findet und (2) eine korrekte Prüfsumme festlegt. Die Suche endet, sobald (1) und (2) erfüllt sind, oder alle Möglichkeiten ausgeschöpft wurden. Die Schiebeinformation einer erfolgreichen Suche wird zur Einstellung der von der CCU erzeugten Empfangsrahmenmarkierungen verwendet. Die Aufnahme endet, wenn, wie vorstehend, (1) und (2) für drei aufeinanderfolgende Rahmen mit dem UW in seiner Nominalposition befriedigt. Die STU 27 wird, wenn dies eintritt, von der Rahmenübernahme informiert. Während der Rahmensuche werden RCC Nachrichten nicht zur STU 27 weitergeleitet.
Wenn die Rahmenaufnahme vollzogen ist, schaltet die CCU 29 der Teilnehmerstation den Monitorbetrieb ein. Nur die nominale UW Lage wird geprüft, um die Möglichkeit einer falschen UW Übernahme zu vermeiden. Wenn in fünf aufeinanderfolgenden Rahmen kein UW vorgefunden wird, dann wird der Kanal außer Synchronisation erklärt und der Rahmensuchbetrieb wird aufgenommen (dieser Übergang sollte sehr unwahrscheinlich sein oder die Brauchbarkeit des Systems ist nicht annehmbar). Die STU 27 wird von diesem Synchronisationsausfall informiert. Während des Monitorbetriebes werden RCC Nachrichten, die eine korrekte Prüfsumme und eine Teilnehmer ID Nummer haben, zur STU 27 geleitet.
Der Rest des Schlitzes wird für Informationsaustausch zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation verwendet. Der Datenabschnitt besteht aus 12 Bits. Die ersten acht Datenbits enthalten ein Verbindungsfeld, das Informationen bezüglich des Zustandes des Systems, das Zusammentreffen, Detektion und Rückstellung von Informationen überbringt.
Der Zweck des Verbindungspegels-Protokolls besteht darin, fehlerhafte Nachrichten im Funksteuerkanal zu detektieren. Das Verbindungsprotokoll löst auch Unstimmigkeiten im RCC Schlitz.
Das Verbindungsfeld enthält Bits für "freie Übertragung". "System besetzt", "Kollision", "Sendung festgestellt” und "Schlitzreservierung". Diese Bits werden von der CCU 18 der Basisstation gesetzt und von der CCU 29 der Teilnehmerstation gelesen.
Das Bit für freie Übertragung wird von der Basisstation gesetzt, um anzuzeigen, da8 eine leere Nachricht übermittelt wurde. Wenn eine Teilnehmereinheit einen Schlitz mit diesem Bitsatz empfängt, führt sie nur die üblichen Synchronisierungs- und Fehlerprüfungen aus, gibt aber die Nachricht nicht an die jeweilige RPU 20 oder STU 27 weiter, wenn die Nachricht mit einem Fehler empfangen wurde.
Das Systembesetztbit zeigt an, daß alle Sprachkanäle zugeteilt und keine neuen Rufanforderungen (für eine bestimmte Zeit) versucht werden sollen.
Das Kollisionsbit löst Verwicklungen von zwei oder mehreren Teilnehmern auf, die versuchen, im selben Kontrollschlltz zu senden.
Das Sendung feststellende Bit zeigt an, daß die Basisstation eine Sendung auf dem rückführenden Steuerkanal detektiert hat.
Das Schlitzreservierungsbit reserviert den nächsten Schlitz des rückführenden Steuerkanals.
Der Rest des Datenteiles wird zur Adressierung und dem Austausch von Informationen während des Anrufaufbaues und Abbruchvorgängen verwendet. Auf den Datenteil folgt eine zyklische 16 Bit Redundanzprüfung (CRC) über das einzige Wort und die Datenteile des Schlitzes. Die CRC wird verwendet, um Fehler zu entdecken, die während der Übertragung der RCC Nachricht Vorkommen können. Der CRC Algorithmus schließt die Division eines Datenblocks durch eine vordefinierte Bitfolge und die Übertragung des Restes dieser Division als Teil eines Datenblocks ein. Das Polynom zur Erzeugung der CRC hat die Form von P (x) 1 + x5 + x12 + x16 (Glchg. 1)
Wenn die CRC diese Prüfung an einer empfangenen Nachricht verwirklicht, wird die Nachricht von der CCU 18 zur RPU 21 in der Basisstation nicht durchgelassen, oder in der Teilnehmerstation nicht von der CCU 29 zur STU 27.
Wenn die Teilnehmerstation zunächst einschaltet und an die Leitung gelangt, muß die Teilnehmerstation das Systemtiming und die Synchronisation, auf die Basisstalion bezogen, aufnehmen. Diese Aufnahme wird durch Übertragungsaustausch über den Funksteuerkanal (RCC) und eine Abtrennung an den Sprachka-nal ausgeführt. Die Ereignisse, die zur Systemaufnahme führen, sind folgende: 1. Wenn zunächst in der Teilnehmerstation eingeschaltet wird, spricht das System an und die CCU 29 der Teilnehmerstation gibt eine Reihe von Befehlen zu den Demods der Modems 30a, 30b, 30c, was zur Aufnahme des RCC führt. 2. Der Demod jedes der Modems 30a, 30b, 30c wird zuächst in den Schulungsbetrieb versetzt. Während dieser Zeit lehrt das Modem seinen Empfangsdigitalfiltem die Charakterstika der analogen Empfangsfilter. Die Analogfilter können infolge der Zeit und der Temperatur verstimmt sein. Jedes Modem justiert seine digitalen Filterkoeffizienten während des Schulungsbetriebes, um diese Verstimmungen zu kompensieren. Nachdem die CCU 29 den Zustand der Demods 30a, 30b, 30c empfangen hat, daß die 21
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Schulungssequenz vollständig ist, setzt die CCU die Empfangsfrequenz auf die RCC-Frequenz zurück, von der ausgegangen wurde. Die CCU befiehlt dann dem Modem die RCC Frequenz aufzunehmen und nach dem charakteristischen Amplitudenmodulations-"Spalt" zu suchen, der als AM-Spalt bezeichnet wird. Der AM-Spalt ist eine Periode von 16 Symbolen Dauer, wenn keine Energie während des Beginnes der RCC Übertragung aus der Basisstation übertragen wird. Alle anderen gesendeten Schlitztypen schließen nur eine "Null-" Übertragung von acht Symbolen ein. Die acht Extrasymbole der Nullinformation beim Start eines Schlitzbursts identifizieren einzig und allein den Burst als RCC-Burst. 3. Die erste Handlung der Demods der Modems 30a, 30b, 30c besteht darin, eine grobe Frequenzaufnahme vorzunehmen. Das empfangene Signal wird in einem digitalen Phasensperrkreis verarbeitet und der Teilnehmer VCXO wird auf die Sendefrequenz der Basisstation eingestellt. Nach der Frequenzaufnahme beginnt das Modem nach einem AM-Spalt zu suchen. Das Modem sucht nach einer Folge von Symbolen mit kleiner oder gar keiner Amplitude.
Wenn diese Folge nach einer Anzahl von Rahmen gefunden ist, setzt das Modem ein "AM-Auftastsignal" ein, um die CCU Rahmentimingschaltung anzulassen. Wenn keine AM-Spaltfolge gefunden wird, gibt das Modem den Status an die CCU zurück, daß die RCC Erfassung erfolglos war. Die CCU beginnt in derselben Weise alternative RCC Frequenzen herauszusuchen. 4. Nach der Feststellung eines AM-Spaltes führen die Demods der Modems 30a, 30b, 30c eine verfeinerte Frequenzaufnahme durch und leiten die Bit-Synchronisierungsregelung ein. Die ersten 60 Symbole des RCC Steuerschlitzes sind feste Bitsynchronisierungsmuster, die vom Modem zur Verriegelung mit der Phase der Basisstation verwendet werden (Bittiming). Zu diesem Punkt ist der RX Takt bei der Teilnehmerstation als Symboltak t verwendbar. 5. Die CCU 29 der Teilnehmerstation hat via AM-Auftastsignai aus dem Modem eine grobe Symboltiming justierung empfangen. Nach der Aufnahme der Frequenz und der Bitsynchronisation prüft die CCU die durch das Modem empfangenen Daten und sucht nach dem einzigen RCC-Wort. Dieses einzige Wort gibt den absoluten Symbolzählimpulsbezug für den Rahmen. Die CCU stellt dann ihre Symbolzähler so ein, daß sie mit dieser Referenz Ubereinstimmen. Die Teilnehmerstation ist nun gleichlaufend mit dem Systemtiming der Übertragung (Frequenz und Symboltiming) in der Basisstation und mit diesem verriegelt. 6. Der verbleibende Teil der Systemtimingaufnahme bestimmt den Verzögerungsbereich zwischen der Basis und der Teilnehmerstation. Diese Verzögerung kann sich im System (einweg) zwischen 0 und 1,2 Symbolzeiten verschieben. Während ein Anruf abgesetzt wird, sendet die Teilnehmerstation über den RCC eine Nachricht zur Basisstation. 7. Das Modem 19 der Basisstation ist ständig auf der Suche nach neuen Eingangsbursts von den Teilnehmern. Diese Bursts können um 0 bis 3 Symbolzeiten gegenüber dem Bezugsstart des Rahmens in der Basisstation verzögert sein. Während jedes Schlitzes suchen die Demods der Modems 30a, 30b, 30c der Basisstation nach einer Sendung im rücklaufenden RCC-Schlitz. Alle Zeit· und Phaseninformationen müssen während des ersten Teiles des Schlitzes (Kopf der Meldung) abgeleitet werden, ansonsten der Schlitz und seine Information verloren sind. Es gibt keine zweite Gelegenheit, wenn eingehende Steuerschlitze empfangen werden. Die einlaufenden Steuerschlitze werden gemäß dem nachstehend beschriebenen Aloha-Warteschema am RCC empfangen, folgen dieser Reihung von Ereignissen, was zur Systemerfassung führt. 8. Während jedes Schlitzes führt das Modem der Basisstation eine schnelle AGC Einregelung und eine Bittimingschätzung während der ersten 60 Symbole des Schlitzes durch. Die Taktsignale des Empfangsteiles werden justiert, um die Bereichsverzögerung des Teilnehmers zu kompensieren. Die empfangenen Daten werden dann zur CCU 18 der Basisstation geliefert. Die CCU 18 stellt den Platz des einzigen Wortes im Strom fest und bestimmt den Gesamtverzögerungsbereich zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation. Das Modem 19 liefert die AGC Information an die CCU 18 zur Bestimmung der TX Leistungseinstellung bei der Teilnehmerstation. Das Modem 19 liefert auch die Verbindungsgüte und Teiizeitinformation an die CCU. Die Verbindungsgüte wird verwendet, um festzustellen, ob eine Kollision vorgekommen ist. Ein schlechtes Meßergebnis für die Verbindungsqualität zeigt an, daß das Signal keine hohe Güte aufwies, höchstwahrscheinlich auf Grund einer gleichzeitigen Sendung von mehr als einem Teilnehmer in dem RCC-Schlitz. Die geschätzte Teilzeit ist der vom Modem 19 berechnete Wert der Teilbereichsverzögerung zwischen der Basis und den Teilnehmerstationen. 9. Diese Leistungs- und Bereichsverzögerungsinformation wird durch die CCU 18 verarbeitet und zur RPU weitergeleitet. Die RPU 20 bringt diese Information in das RCC-Format und schickt diese Information über den RCC-Steuerschlitz zur Teilnehmerstation. Die CCU 18 der Teilnehmerstation dekodiert diese Information und führt die erforderlichen Justierungen der Sendeleistung und der Bereichsverzögerungszähler sowohl im Modem 19 als auch in der CCU 18 durch. Die CCU 18 bringt 22
AT 404 202 B ihren gesamten eigenen TX Symbolrahmenzähler auf den letzten Stand und bringt auch im Modem den Takt der Zähler für die Teilverzögerung auf den letzten Stand. 10. Während der Anrufverbindung für eine Teilnehmerstation ordnet die RPU 20 die Frequenz- und Schlitzzuteilung für den Sprechruf zu. Diese Information wird über den RCC weitergeleitet und die CCU 29 der Teilnehmerstation justiert die RX-Frequenz und befiehlt dem Modem, mit der Detektierung des Sprechschlitzes zu beginnen. AGC-, Timing- und Frequenzinformationen werden aus dem RCC Verfahren heraus in das Sprachkanalverfahren übergeführt. Dies ist möglich, weil alle Frequenzen im System von derselben Rahmenzeitreferenz in der Basisstation synchronisiert werden. 11. Um das Timing der Teilnehmerstation genauest zu setzen, wird ein Verfeinerungsverfahren am Beginn jeder Sprechverbindung eingeführt. Während der Verfeinerungsphase ist die Verbindung über den Sprechkanal ähnlich der über den Steuerkanal, die Modulation ist BPSK und die Nachrichten sind im RCC-Format, aber es wird in der Basisstation kein "AM" Spalt erzeugt; diese neuen RCC-Nachrichten werden zwischen den CCUs 18 und 29 ausgetauscht. Das Modem 19 ist im Verfeinerungsbetrieb in der Basisstation angeordnet, und bei auBenliegendem Steuerbetrieb in der Teilnehmerstation. Während der Verfeinerung erzeugt die CCU 29 der Teilnehmerstation eine Nachricht, die zum größten Teil ein festes Bitmuster, zusammen mit einem variablen Teil, enthält, welcher die Annahme oder die Abweisung der vorhergehenden, von der Basisstation empfangenen Nachricht anzeigt. Das Modem 19 der Basisstation läßt Timing- und Leistungsjustierungen jedes empfangenen Schlitzes zur CCU 18 durch. Leistungsjustierungen werden fortlaufend zur Teilnehmerstation gesendet. Zeitjustierungen und Steuerinformationen, die die Fortsetzung oder Beendigung des Verfeinerungsbetriebes anzeigen, werden nach einer Rechenperiode ausgesendet. Die CCU 18 der Basisstation sammelt die Zeitjustierungen aus dem Modem 19 für 30 Rahmen, berechnet ein Mittel und sendet die Justierung zur CCU 29 der Teilnehmerstation. Dann werden weitere 30 Rahmen in der CCU 18 der Basisstation einem Verfeinerungsverfahren unterzogen, die mit dem Ergebnis wieder zu CCU 29 der Teilnehmerstation gesendet werden. Die Verfeinerungsphase wird durch die CCU 18 der Basisstation beendet und die Sprechverbindung beginnt, wenn die Abweichung der vom Modem 19 empfangenen Justierungen innerhalb eines annehmbaren Bereiches sind, wie beispielsweise 1 %, oder die Verfeinerungsperiode einen maximalen Zeitwert überschritten hat. Während des Rufaufbaues und der Trennung verkehrt die Teilnehmerstation mit der Basisstation durch Sendung von Nachrichten über den rücklaufenden RCC-Schlitz. Die Verkehrseigenschaften einer einen Zugang zum RCC versuchenden Teilnehmerstation können der Natur nach als stochastisch charakterisiert werden. Wenn eine Teilnehmerstation wünscht, eine Nachricht zur Basisstation zu senden, müssen einige Formen von Kontrollmechanismen entscheiden, welcher Teilnehmerstation der Zugang erlaubt wird, da mehrere Teilnehmerstationen es versuchen könnten, im selben Schlitz zu senden. Das geschlitzte Aloha-schema ist für die Verknüpfung einer großen Gesamtzahl von Teilnehmern, die einen relativ seltenen Zugang zum RCC-Kanal verlangen, gut geeignet.
Das geschlitzte Alohaschema erlaubt es den Teilnehmerstationen, Nachrichten im bezeichneten RCC-Schlitz vollständig unabhängig davon zu senden, ob andere Teilnehmerstationen ebenso versuchen, im selben Steuerschlitz zu senden. Die natürliche Folge dieser Handlungsfreiheit ist, daß Nachrichten von verschiedenen Teilnehmerstationen gesendet werden können und daher kollidieren. Um diese Kollisionen zu behandeln, verlangt dieses Schema, daß eine positive Bestätigung (ACK) von der Basisstation gesendet wird, die auf den korrekten Empfang der Nachricht der Teilnehmerstation folgt. Wenn die ACK innerhalb der maximal bewilligten Zeit nicht empfangen wird, welche für die Übertragung und die Verarbeitung der Verzögerungen in jeder Richtung (angenähert 1 - 2 Rahmenzeiten) benötigt wird, muß die Teilnehmerstation die Nachricht rückübertragen. Rückübertragungen können durch einen Fehler beim Empfang der ACK in der Teilnehmerstation verursacht werden. Im allgemeinen kann die Teilnehmerstation die Ursache des Problems nicht bestimmen. Also wird von der Teilnehmerstation eine beliebige Verzögerung vor der Rückübertragung der Nachricht gewählt, um wiederholte Kollisionen mit anderen Sendern zu vermeiden, was bei einer vorhergehenden Kollision der Fall gewesen sein kann.
Eine Komplikation, die bei einem Alohaschema aufscheinen kann, liegt in der Tatsache, daß der Kanal unstabil wird, wenn zufällige Rückübertragungsverzögerungen nicht lange genug sind. Wenn dies geschieht, wird der Kanal durch Rückübertragungen verstopft und der Durchsatz fällt auf Null. Eine Freimachtechnik minimiert dieses Problem durch Vergrößerung der mittleren zufälligen Rückübertragungsverzögerung bei jeder Teilnehmerstation durch aufeinanderfolgende Rückübertragungen.
Die Verflechtungen von Rückübertragungskollisionen und der Stabilitätskontrolle für den Verzögerungszugang liegt darin, daß die Verzögerungen typischerweise geometrisch verteilt sind. Um große Abweichungen der Verzögerung zu vermeiden, ist es daher notwendig, den Kanal mit einer Auslastung von wesentlich weniger als 36 % zu fahren. 23
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Insbesondere eine Auslastung von 20 % oder weniger macht es unwahrscheinlich, daß mehr als eine Rückübertragung auf Grund von Kollisionen notwendig wird. Bei Verwendung einer Zufallsverzögerung von beispielsweise acht Rahmenzeiten für 45 ms-Rahmen, ist die gesamte Durchschnittsverzögerung bei einer Rückübertragung 450 ms (z.B. im Durchschnitt schließt die Verzögerung ein: Eine Rahmenverzögerung der ursprünglichen übertgragung, plus einer Rahmenverzögerung für die Bestätigung, plus der acht Rahmen Zufallsverzögerung):
Um sicherzustelien, daß die Ausnützung nicht größer als 20 % wird, müssen wir die Durchschnittszeit T zwischen den Anrufanforderungen je Teilnehmer, die totale Anzahl N der Teilnehmer, und die Rahmenzeit F für Werte geringer als 36 % betrachten, wobei die Ausnutzung durch NF/T gegeben ist. Für F = 45 ms, N = 1000 Teilnehmer, und T = 30 Minuten, ist die Ausnutzung 1,5 %.
Folglich kann für einen maximalen Ausnutzungswert von 20 % bei einer Gesamtheit von 1000 Teilnehmern, von denen jeder im Durchschnitt jede halbe Minute einen Anruf tätigen kann, gestützt auf eine 45 ms Rahmenzeit, eine Zugriffsverzögerung von etwa 45 ms erreicht werden, wenn eine Rückübertragung erforderlich ist, und eine durchschnittliche Zugriffszeit von angenähert 70 - 80 ms. Der für die viel geringere durchschnittliche Verzögerung bezahlte Preis ist ein vergrößerter Verzögerungsspielraum, welcher für 20 % oder weniger Ausnutzung gelegentlich zwei Rückübertragungszeiten, d.h. eine Sekunde, übersteigen würde.
Das Aloha-Annäherungsschema scheint für ein System mit einer großen Gesamtheit von Teilnehmern, die relativ selten einen direkten Zugang zum Steuerkanal anfordern, gut geeignet zu sein, und würde das geplante Ziel des Aufbaues von Verzögerungen von weniger als eine Sekunde ermöglichen, was für die erwarteten Populationsparameter anzustreben ist. Im Gegensatz hiezu erbringen Wähler-und feste TDMA-Technik unannehmbare Verzögerungen.
Alle Phasen der Anrufverarbeitung einschließlich des Gesprächsaufbaues, der Gesprächstrennung und der Schlitzverbindung benötigen einen Informationsaustausch über den Steuerkanal und/oder den Steuerabschnitt des Sprechschlitzes. Das Folgende beschreibt die verschiedenen Phasen der Anrufverarbeitung sowohl hinsichtlich der Verarbeitung in der Teiinehmerstation als auch der Verarbeitung in der Basisstation.
Die Identifizierungsnummer (SIN) der Teilnehmerstation und die gewählten Digits sind zwei Rufsteuerbegriffe, die bei jedem Anruf, der von einer Teilnehmerstation gemacht wird, in eine RUFANFORDE-RUNGS-Nachricht eingeführt werden müssen. Im Falle von Anrufen von Teilnehmerstation zu Teilnehmerstation wählt der Benutzer die Nummer in ein Register im Speicher der Teilnehmerstation. Der Benutzer leitet die Verbindung mit der Basisstation ein, indem er eine Sendetaste drückt oder indem er eine Zeitsperre abwartet. Nur wenn die Nummer vollständig zusammengestellt und in der Teilnehmerstation gespeichert ist, wird der Funkkanal benützt. Daher kann der Teilnehmer mit einer geringen Geschwindigkeit wählen, ohne Einbeziehung wertvoller Bandbreite des Funksteuerkanals (RCC) oder der Zeit.
Die Nachrichtenfolge, die von den Teiinehmerstationen und der Basisstation erzeugt wird, um eine Verbindung zwischen zwei Teilnehmern herzustellen, ist in Figur 4 dargestellt. Das Steuerkanalverbindungspegelprotokoll wird verwendet, um die verschiedenen Fehlerbedingungen, die auf Grund von Kanalfehlem auftauchen, zu überprüfen. Weiters werden Nachrichten, die von der Basisstation auf der rücklaufenden Steuerfrequenz empfangen werden, automatisch im nächsten Steuerschlitz auf der hinlaufenden Steuerfrequenz bestätigt. Die folgenden Absätze liefern eine kurze Beschreibung eines Nachrichtenaustausches zur Errichtung eines Gespräches zwischen zwei Teilnehmerstationen.
Wenn die Basisstation eine RUFANFORDERUNGS-Nachricht über den Steuerkanal von einer Teilnehmerstation A empfängt, prüft sie zunächst die empfangene SIN auf Fehler. Wenn die SIN einen Fehler hat, wird die Nachricht fallengelassen. Ohne eine gültige SIN weiß die Basisstation nicht, wer die Nachricht gesendet hat. Wenn die gewählten Digits unkorrekt oder unvollständig sind, sendet die Basisstation eine CLEAR INDICATION Nachricht auf der hinlaufenden Steuerkanalfrequenz zur anfordemden Teilnehmerstation A, mit einer Zustandsinformation, die das Problem erläutert.
Wenn der Anforderungsversuch korrekt und zulässig ist (d.h. die Bestimmungseinheit ist nicht besetzt), wird der Sprachkanal der anfordernden Teilnehmerstation A zugeordnet und die Basisstation sendet ein PAGE in Form einer ankommenden Anrufnachricht auf der hinlaufenden Steuerfrequenz zur Ziel-Teilnehmerstation B. Wenn die Ziel-Teilnehmerstation B das PAGE nicht mit einer CALL ACCEPTED-Nachricht nach zwei Versuchen beantwortet oder eine Besetztzustandsanzeige mit einer CLEAR REQUEST-Nachricht zurückgibt, dann sendet die Basisstation eine CLEAR-INDICATION-Nachricht zur anfordemden Teilnehmerstation A mit der Besetztzustandsinformation (d.h. Zieleinheit ist abgehoben), oder daß die Ziel-Teilnehmerstation das PAGE nicht beantwortet.
Wenn die Ziel-Teilnehmerstation B den ankommenden Ruf annimmt, dann wird eine CALL-ACCEPTED Nachricht zur Basistation rückgesendet und der Sprechkanal zugeordnet. Wenn die Synchronisation des Sprechkanais vollzogen ist, erzeugt die Ziel-Teilnehmerstation B ein hörbares Läuten, das bei der Ziel-Teilnehmerstation B gehört wird, und ebenso erzeugt sie den RINBACK-Ton über den Sprechkanal zur 24
AT 404 202 B anfordernden Teilnehmerstation A.
Wenn die Ziel-Teilnehmerstaion B abhebt, wechselt der Steuerabschnitt des Sprachschlitzes von einer snychronen Läuteanzeige auf eine synchrone Abgehobenanzeige und CALL PROGRESS Nachrichten werden über den Sprechkanal via Basisstation zwischen den beiden Teilnehmerstationen abgewickelt. Oie Ziel-Teilnehmerstation B beendet das hörbare Läuten und trennt den RINGBACK Ton zu diesem Zeitpunkt vom Sprechkanal. Die Schaltung ist nun vollständig und der Sprech-/Datenaustausch kann beginnen.
Die Zuordnung eines Anrufes an ein externes Telephon wird in derselben Weise durchgeführt wie der Anruf an eine andere Teilnehmerstation. Die Teiinehmerstation wählt lediglich die gewünschten Digits und drückt den Sendeknopf oder wartet die Sperrzeit ab. Dies erzeugt eine Funkanforderungsnachricht zur Basisstation. Die Basisstation entscheidet, ob eine andere Teilnehmerstation zu suchen ist oder eine externe Fernleitung zu erfassen ist. In diesem Falle wird eine externe Fernleitung erfaßt und die gewählten Digits werden auf die Fernleitung gepulst. Während die Digits gepulst abgegeben werden, wird die Sprechfrequenz für die anfordemde Teilnehmerstation zugeordnet. Wenn eine Teilnehmerstation die CALL-CONNECT Nachricht empfängt, ändert sie die Frequenz und synchronisiert sich selbst auf den zugeteilten Sprechkanal.Zugleich, wenn der Sprechkanal bereit ist, wird der Handapparat der Teilnehmerstation von der lokalen Stummschaltung getrennt und mit der externen Fernleitung verbunden. Von diesem Punkt an erzeugt das Zielamt der Telco alle weiteren Ruftöne.
Ein ankommender externer Anruf belegt eine Fernleitung in der Basisstation. Das anfordemde Amt sendet über die direkt hineinwählende Fernleitung (D/D) 2 bis 5 Digits, welche die einzelnen Digits der Zielteilnehmerstation SIN identifizieren, zur Basisstation. Wenn die angewählte Teilnehmerstation nicht besetzt ist, sendet die Basisstation eine PAGE-NACHRICHT zur zugeordneten Teilnehmerstation. Drei mögliche Situationen können Vorkommen. Erstens, die Teilnehmerstation nimmt den ankommenden Ruf an und die Verarbeitung läuft ab wie später beschrieben. Zweitens, es wird keine Antwort empfangen. In diesem Fall wiederholt die Basisstation den Aufrufvorgang zweimal. Wenn die Basisstation den wiederholten Impulsablauf ohne eine Antwort von der Teilnehmereinheit ausgeschöpft hat, dann wird in der anfordemden Einheit ein RINGBACK-Ton erzeugt. Der dritte Zustand ist ein Resultat der besetzten, wählenden Teilnehmerstation (d.h. abgehoben) und die Rückgabe einer CLEAR REQUEST-Nachricht an den Steuerkanal. In diesem Falle wird ein Besetztton zur anfordernden Teilnehmerstation zurückgegeben.
Im Falle einer erfolgreichen PAGE-Aufforderung, wird der Sprechkanal zugeordnet, beim Handapparat der Ziel-Teilnehmerstation wird ein externer Ruf erzeugt, während ein hörbarer RINBACK-Ton nach rückwärts zum anfordernden Teil hin von der Teilnehmerstation erzeugt wird. Wenn die Ziel-Teilnehmerstation den Anruf beantwortet (d.h. die Basisstation stellt den Übergang vom Auflegen zum Abheben fest), wird das externe Läuten und die RINGBACK-Nachricht unterdrückt. In diesem Punkt ist der Sprechkanal für ein Gespräch bereit.
Eine normale Anrufbeendigung wird durch den auflegenden Teilnehmer eingeleitet. Die Basisstation stellt den Übergang vom Abheben zum Auflegen über den Steuerabschnitt des Sprechkanals fest. Nach der Feststellung des Überganges löst die Basisstation die Zuordnung des Sprechkanals. Der Kanal kann erst wieder benützt werden, bis die Basisstation sieht, daß die Teilnehmerstation die Synchronisation mit diesem Kanal verloren hat. Wenn der getrennte Anruf für eine andere Teilnehmerstation bestimmt ist, wird eine Aufgelegtanzeige zur zweiten Teilnehmerstation im Steuerabschnitt des Sprechkanals gesendet. Die Teilnehmerstation resynchronisiert sich selbst auf die Übertragungen des RCC's und sendet CLEAR RE-QUEST-Nachrichten zur Basisstation.
Die Beendigung eines Anrufes findet also fünf Sekunden, nachdem die Basisstation den Kontakt mit einer Teilnehmerstation verloren hat, statt.
Eine SprechVerbindung kann infolge Fadings oder Kanalinterferenzen beim angepeilten Empfänger "verloren" gehen. Wenn die Verbindung Ausfallprobleme aufweist, werden folgende Zustände bei der Teilnehmerstation und der Basisstation überprüft: Der Wert für die Verbindungsqualität, der von der Teilnehmer- oder von der Basisstation retourniert wird, liegt unter einer vorgegebenen Schwelle für aufeinanderfolgende Aufnahmen; für einige aufeinanderfolgende Übertragungen wurde ein Verlust der Wortsynchronisation festgestellt.
Von der Basisstation herrührende Nachrichten werden zu allen aktiven Teilnehmerstationen abgestrahlt. Diese Nachrichten werden von der Basisstation über den Funksteuerkanal ausgesendet. Der Zweck der ausgesendeten Nachrichten besteht darin, alle aktiven Teilnehmerstationen von Änderungen der Arbeitsweise des Systems (d.h. Änderung der Frequenz des RCC oder ein Befehl an die Modems, in den Selbstprüfbetrieb zu gehen, usw) zu unterrichten. Diese Nachrichten werden von den Teilnehmerstationen nicht bestätigt. Femsteuer-Prozessoreinheit (RPU)
Die RPU funktioniert als Steuercomputer innerhalb der Architektur der Basisstation; sie ist verknüpft mit den CCUs 18. die mit der Funkausrüstung in Verbindung stehen, und, wie in Figur 2 gezeigt, mit der PBX 25 15.
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Die RPU koordiniert die notwendigen Aktionen für die Verarbeitungen von Funkanrufen. Die RPU tauscht Nachrichten mit den Teilnehmerstationen, der PBX 15 und den CCUs 18 aus, um Verbindungen oder Trennungen auszuführen. In die Rufverarbeitungsfunktionen eingeschlossen ist die Zuordnung und Abordnung von Funkkanälen. Die RPU 20 betreibt eine Datenbasis, die Informationen über den laufenden Zustand des Systems wiederspiegelt; die Datenbasis enthält Informationen über den Zustand der Geräte, der Teilnehmerstationen, die Verbindungen und der Funkkanäle innerhalb des Systems.
Der Anrufaufbau beginnt, wenn die RPU eine Nachricht entweder vom PBX Anrufprozessor 24 erhält, daß ein Anruf von einer externen Leitung empfangen wurde, oder von einem Teilnehmer, der einen Ruf an ein externes Telephon oder einen anderen Teilnehmer abgeben will. Der Verkehr von einem Teilnehmer kommt über den Funksteuerkanal (RCC) via einer CCU 18 einer Basisstation herein. Die RPU 20 ordnet einen Sprechkanal zu und tauscht Nachrichten mit der Teilnehmerstation, der PBX 15 und der CCU 18 aus, um die Verbindung zu errichten.
Eine Trennung beginnt mit einer Nachricht, die von der PBX her empfangen wurde, oder der Anzeige eines Teilnehmers, daß er aufgelegt hat. oder von der CCU 18, die anzeigt, daß die Synchronisation über den Funkkanal verloren wurde. Die RPU informiert die CCU 18 und die PBX 15 von der Unterbrechung und der RCC wird abgekoppelt.
Die RPU-Software führt folgende Funtionen aus: 1. Verarbeitet Teilnehmer-, CCU- und PBX-Nachrichten, die den Rufaufbau, die Rufunterbrechung und die Kanalzuteilung steuern; 2. Leitet ein und hält aufrecht ein Lese/Schreib-Datenbasissystem; 3. Unterhält ein Betriebssystem, welches Systemuntersuchungen und ein manuelles Steuersystem zuläßt; 4. Behandelt die BCC Schnittstelle durch Stützung des Kommunikationsprotokolls des Basisbandsteuerkanals (BCC) über eine 9600 Baud asynchrone Serienschnittstelle; 5. Behandelt die PBX-Schnittstelle durch Stützung des PBX Nachrichtenprotokolls; und 6. Enthält eine Durchführungslogik, die diagnostische und Gebührenrohdaten liefert.
Die RPU Software überträgt eine Serienschnittstelle zum PBX-Rufprozessor 24. Sie überträgt auch Serienschnittstellen zu jeder der CCUs in der Konfiguration der Basisstation.
Die RPU-Hartware enthält einen Motorola-Model 68000, der als Mehrzweckcomputer ausgebildet ist. Diese Maschine ist mit einem ein Mbyte Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und 10 Mbytes einer nicht flüchtigen Hartscheibenspeicherung ausgerüstet. I/O bestehen aus einen Systembedienungspult und einer Einheit, welche über acht asynchrone Seriendaten-Schnittstellen verfügt.
Wie in Figur 5 gezeigt, simuliert das RPU Softwarepaket ein System, das einschließt: Ein Schedulermodul 40, einen BCC-Schnittstellenmodul(e) 41a, 41 b.....41 n, einen PBX-Schnittstellenmodul 42, ein Bedie nungspultmodul 43, ein Mitschreibermodul 44, einen Nachrichtenverarbeitungsmodul (MPM) 45 und ein Datenbasismodul 46.
Alle Moduln, ausgenommen das Datenbasismodul 46, werden vom Schedulermodul 40 zum Ablauf aufgerufen . Die Moduln verkehren miteinander über ein Briefkastensystem. Das Datenbasismodul 46 beruht auf einer Sammlung von Unterprogrammen für Zugangsinformationen in der Datenbasis.
Das Schedulermodul 40 liefert einen Hauptleitungscode für die RPU-Software. Es ist verantwortlich für die Vorplanung und Aktivierung aller anderen Moduln. Es ist auch verantwortlich für die Aufrechterhaltung von Ereignis-Zeitgebern und Briefkasten, welche interne und zwischenliegende Informationsaustauschverarbeitung ermöglichen.
Die BCC-Schnittstellenmoduln 41a,...41n verfügen über eine asynchrone Serienschnittstelle und ein Verbindungspegelprotokoll. Sie überwachen auch den Verbindungszustand mit den CCUs 18.
Das PBX-Schnittstellenmodul 42 bringt eine asynchrone serielle Schnittstelle zum Anrufprozessor 24 der PBX.
Das Betriebspultmodul 43 liefert eine Systembedienungsschnittstelle, die Abfragen über den Systemzustand erlaubt und zwischen der RPU 20 und dem Rest des Systems einen Nachrichtenaustausch ermöglicht.
Das Mitschreibmodul 44 liefert rohe Durchführungsinformationen für Zwecke der Diagnose und der Systemanalyse.
Das Nachrichten verarbeitende Modul 46 verarbeitet alle RCC, BCC und PBX Nachrichten. Es führt den Aufbau und die Trennung aller Teilnehmeranrufe aus, die nicht von der PBX 15 ausgeführt werden, und teilt die Funkkanäle zu. Es enthält auch ein Hintergrundprogramm, das den Zustand der CCUs 18 überwacht.
Das Datenbasismodul 46 bildet eine feste Schnittstelle zu allem, was für die Anrufverarbeitung die Datenstrukturen erfordert. Es schließt ein Frequenzzuordnungsprogramm ein, welches die Funkkanäle 26
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Die RPU Datenbasis enthält Strukturen, die den Systemaufbau beschreiben, einschließlich der Information an alle Teilnehmer und den Zustand aller Funkkanäle. Diese Strukturen werden wie folgt beschrieben:
Die RPU Datenbasis enthält eine Basisbandsteuerkanal-(BCC)-Datenstruktur für jede CCU 18 im System.
Eine Teilnehmeridentifizierungstabelle (SIN-Tabelle) enthält eine geordnete Liste aller geltenden Teilnehmer. Die Liste ist geordnet, um die Richtigkeitsprüfung der Teilnehmer zu erleichtern. Die SIN-Tabelle hat einen Eingang für jeden Teilnehmer des Systems.
Die RPU-Software führt einen Teil der Anrufverarbeitung der Teilnehmereinheit aus. Diese Verarbeitung erfolgt im Nachrichten verarbeitenden Modul. Die Anrufverarbeitung wird mittels Nachrichtenaustausches zwischen dem MPM 45, dem PBX-Modul 42 und allen BCC-Moduin 41 vollzogen.
Einleitung eines Telephonanrufes von einer Teilnehmerstation
Dieser Absatz beschreibt kurz den normalen Vorgang eines Anrufaufbaues für einen von einem Teilnehmer eingeleiteten Telephonanruf. Ein Teilnehmer (der "anfordernde Teilnehmer”) hebt ab, wählt eine gültige Telephonnummer (die Telephonnummer der "Zielstation") und drückt den Sendeknopf oder wartet die Sperrzeit ab. Die anfordernde Teilnehmerstation sendet über den Steuerkanal eine CALL REQUEST-Nachricht zur Basisstation. Die RPU BCC Moduln 41 empfangen die RADIO REQUEST-Nachricht und fördern sie zum MPM 45. Das MPM 45 führt einige einfache Richtigkeitsprüfungen der gewählten Digits aus und sendet eine RADIO REQUEST-Nachricht zum PBX-Modul 45, welches die Nachricht zum PBX-Steuerprozessor 24 weiterleitet. Der PBX-AnrufProzessor 24 wertet die gewählten Digits und gibt eine PLACE CALL-Nachricht zur RPU 20. Das MPM 45 teilt der anfordernden Teilnehmerstation einen Sprechschlitz zu. Das MPM 45 erzeugt einen CHANGE CHANNEL-Befehl zur CCU 18, der den Sprechschlitz enthält, der der anfordernden Teilnehmerstation zugeteilt ist. Das MPM 45 erzeugt einen CALL CONNECT-Befehl zur anfordernden Teilnehmerstation, welcher Befehl der anfordemden Teilnehmerstation die Sprechfrequenz und den Schlitz zuteilt. Das MPM 45 erzeugt eine ALLOCATE-Nachricht zum PBX Anrufprozessor 24, welche dem PBX-Anrufprozessor 24 sagt, einen Nachrichtenkanal zuzuteilen. In diesem Punkt ist die anfordernde Teilnehmerstation vollständig eingeschaltet. Sie wartet nun eine Verbindung über die PBX-Schaltmatrix 25 zum "Ziel" ab. Das "Ziel” kann entweder eine andere Teilnehmerstation sein oder ein Telephon, das über eine Telco-Fernleitung zugänglich sein muß, es macht keinen Unterschied.
Empfang eines Anrufes bei einer Teilnehmerstation
Dieser Abschnitt bespricht kurz, wie ein ankommender Anruf bei der Teilnehmerstation behandelt wird. Der PBX Anrufprozessor 24 stellt fest, daß der Telephonanruf für eine Teilnehmerstation bestimmt ist. Der PBX Anrufprozessor 24 erzeugt eine INCOMING CALL-Nachricht. Diese Nachricht enthält Informationen über die Natur des Anrufes, insbesondere ob der Anruf von einer externen Fernleitung 14 oder von einer anderen Teilnehmerstation kommt. Das RPU PBX Modul 42 empfängt die Nachricht vom PBX Anrufprozessor 24 und befördert sie zum MPM 45. Wenn der Anruf von einer anderen Teilnehmerstation kommt, setzt das MPM 45 den Teilnehmer-zu-Teilnehmerindex sowohl auf die "anrufende" als auch die "gerufene" Teilnehmerstation und befiehlt den beteiligten CCUs 18 in den internen Betrieb überzugehen. Das MPM 45 erzeugt eine PAGE-Nachricht zur Teilnehmerstation, die in der INCOMING CALL-Nachricht vorgeschrieben ist. Die zugehörige Teilnehmerstation antwortet mit einer CALL ACCEPT-Nachricht. Das MPM 45 beantwortet die CALL ACCEPT-Meldung durch Erzeugung einer CHANGE CHANNEL-Nachricht zur zugehörigen CCU 18 und einer CALL CONNECT-Meldung zur zugehörigen Teilnehmerstation. Das MPM erzeugt dann eine ALLOCATE-Meldung an den PBX Anrufprozessor 24, der veranlaßt, daß die PBX-Wählermatrix 25 die Endverbindung für den ankommenden Anruf herstellt.
Abfangen eines Signalausfalles
Dieser Abs-chnitt beschreibt kurz das Verhalten der RPU 20 auf einen Kanalschwund während der Abwicklung eines Gespräches. Die CCU 18, die den schwindenden Sprechkanal behandelt, sieht daß der Kanal die Synchronisation verliert. Die CCU 18 erzeugt eine NO-SYNC-Meldung. Das BBC Modul 41 empfängt die Ereignisnachricht und befördert sie zum MPM 45. Das MPM 45 sendet eine ONHOOK-Meldung zum Rufprozessor 24 der PBX und setzt den Teilnehmer auf den Freizustand und den Kanal auf den Aufgelegtzustand. 27
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Verarbeitung einer ankommenden BCC Nachricht
Eine BCC Nachricht wird über eine 9600 Baud asynchrone Schnittstelle von der CCU 18 zur RPU 20 durchgegeben. Das BCC-Modul, das diese spezielle CCU behandelt, liest in der Nachricht und prüft die Bits der Verbindungspegelinformation, um die Richtigkeit der ankommenden Nachricht zu prüfen. Wenn das Modul 41 feststellt, daß die Nachricht annehmbar ist, wird eine geeignete Bestätigung an die sendende CCU 18 zurückgegeben. Andernfalls wird ein Wiederholungslauf oder eine negative Bestätigung zurückgegeben. Das BCC Modul 41 sendet nun die Nachricht zum MPM 45. Diese Meldung wird im Nachrichten verarbeitenden Briefkasten 48 untergebracht, wobei die Briefkasten verwendet werden, die beim Schedulermodul 40 vorgesehen sind (siehe Figur 6).
Wenn es keinen weiteren Eingang von der CCU 18 gibt, und der Briefkasten 49, der Ausgangsnachrichten zur CCU enthält, ist leer, dann "blockiert" das Modul 41 und die Steuerung geht auf das Schedulermodul 40 über.
Das Schedulermodul 40 aktiviert das nächste Modul in der Schedulerrunde, und dieses Modul läuft, bis es blockiert. Das Schedulermodul aktiviert hierauf ein weiteres, und so fort. Zu irgendeinem späteren Punkt aktiviert das Schedulermodul das MPM 45.
Das MPM 45 liest dann in der BCC Nachricht, zusammen mit irgendwelchen anderen Nachrichten, die für es in seinem Briefkasten 48 angereiht wurden. Die BCC Nachricht wird identifiziert und verarbeitet. Eine solche Verarbeitung kann Änderungen zur Datenbasis und die Erzeugung neuer Nachrichten einschließen. Figur 6 illustriert den Datenweg einer ankommenden Nachricht.
Erzeugung einer abgehenden BCC Nachricht
Figur 6 illustriert auch den Datenweg einer abgehenden BCC Nachricht. Eine abgehende BCC Nachricht wird durch das MPM 45 als Antwort auf irgendwelche besondere Ereignisse erzeugt. Die Nachricht wird innerhalb des MPM aufgebaut und zum BCC Modul 41 aufgegeben, welches die Bestim-mungs CCU 18 behandelt. Nachdem diese Nachricht und irgendwelche andere notwendige Nachrichten gesendet wurden, und wenn keine weiteren Nachrichten im Briefkasten 48 des MPM vorhanden sind, "blockiert" das MPM und die Steuerung wird an das Schedulermodem zurückgegeben.
Das BCC Modul liest die Nachricht aus seinem Briefkasten 49 und fügt die geeigneten Verbindungspegelbits zur abgehenden Nachricht hinzu. Es überträgt dann die Nachricht aus dem seriellen Datenausgang zur CCU 18.
Verarbeitung von RCC Nachrichten
Eine ankommende RCC Nachricht wird genau so behandelt wie eine ankommende BCC Nachricht, da eine RCC Nachricht eine Art BCC Nachricht ist. Eine abgehende RCC Nachricht wird also in derselben Art und Weise erzeugt und übertragen wie eine abgehende BCC Nachricht.
Verarbeitung einer ankommenden PBX Nachricht
Eine PBX Nachricht wird aus dem PBX Anrufprozessor 24 empfangen. Diese Nachricht geht über eine 9600 Baud asynchrone Schnittstelle zur RPU 20. Bezugnehmend auf Figur 7, liest das RPU PBX Modul 42 in der PBX Nachricht und sendet sie zum MPM Briefkasten 48. Wenn es dort keine weiteren ankommende Zeichen gibt und der Briefkasten 50, der die abgehenden PBX Nachrichten enthält, leer ist, "blockiert" das RPU PBX Modul 42 und die Steuerung wird zum Schedulermodul 40 übergeführt.
Das MPM 45 liest die PBX Nachricht ein, gemeinsam mit irgendwelchen anderen Nachrichten, die sich in seinem Briefkasten 48 aneinandergereiht haben. Die PBX Nachricht wird entsprechend der Art der Nachricht und des augenblicklichen Zustandes des Teilnehmers, der in der Nachricht spezifiziert ist, verarbeitet. Die Verarbeitung kann Veränderungen in der Datenbasis, Veränderungen des Teilnehmerzustandes und die Erzeugung neuer Nachrichten einschliessen. Figur 7 illustriert den Datenweg der ankommenden PBX Nachricht.
Erzeugung einer abgehenden PBX Nachricht
Bezugnehmend auf Figur 7 wird eine abgehende PBX Nachricht vom MPM 45 als Antwort auf ein Ereignis erzeugt. Die Nachricht wird innerhalb des MPM 45 aufgebaut und zum PBX Modul 42 geschickt. Nachdem diese Nachricht und andere erforderliche Nachrichten gesendet wurden und keine weiteren 28
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Nachrichten im Briefkasten 48 des MPM vorhanden sind, "blockiert" das MPM, und die Steuerung wird zum Schedulermodul 40 zurückgegeben.
Das Schedulermodul 40 setzt die Aktivierung weiterer Moduln in der Schedulerrunde fort, bis das RPU PBX Modul 42 aktiviert wird.
Das RPU PBX Modul liest die PBX Nachricht aus seinem Briefkasten 50 und überträgt dann die Nachricht über den seriellen Datenausgang hinaus zum PBX Anrufprozessor 24.
Erzeugung von Mitschreibernachrichten
Bei wesentlichen Punkten in jedem der Modul ist im RPU Softwarepaket eine Nachricht mit Sachinfor-mationen enthalten, die zum Mitschreibermodul 44 gesendet wird. Diese Information wird zeitlich gekennzeichnet und an die Datei ausgegeben. Figur 8 illustriert die Datenwege des Mitschreibers.
Eingangs- Ausgangsmoduln des Bedienungspultes
Der Eingangsteil des Bedienungsmodul 43 liefert Befehlseingabe und Identifizierung zusammen mit der Befehlsrichtigkeitsprüfung. Gültige Betriebspultbefehle haben die Berechtigung rückzufragen und die RPU Datenbasis auf den letzten Stand zu bringen und Nachrichten zu den RPU-Moduln zu senden. Der Ausgang, der sich aus den Pultdisplaybefehlen ergibt, wird unmittelbar am Pultausgang ausgegeben.
Scheduler-Modul
Das Schedulermodul 40 wird als spezielles Modulsystem betrachtet und ist verantwortlich für die Einplanung aller anderen RPU-Moduln. Die Hauptaufgaben des Schedulermoduls 40 sind die Auswahl des nächsten zu exekutierenden Moduls und Zwischen- und Interne-Modulverbindungen zu ermöglichen.
Obwohl alle verschiedenen RPU-Moduln als separate Moduln gedacht werden können, sind in Wirklichkeit alle Moduln ein Anwendungsprozess eines Regulus-Arbeitssystemes. Es ist das Schedulermodul 40, welches die Rundumüberwachung der anderen RPU Moduln ausführt. Das Schedulermodul 40 verwaltet den Wartestapel für jedes der Pseudomoduln durch Zuteilung eines festen Teiles des Stapelvolumens an jedes der Pseudomoduln bei der Anlaufzeit. Dann, gerade bevor jedes Modul planmäßig zu laufen beginnt, wird der Stapelzeiger durch das Schedulermodul 40 umgestellt, um die entsprechende Stapeladresse dem zugehörigen Modul zu zeigen. In Figur 9 ist ein Speicherplan der RPU gezeigt.
Jedes RPU-Modul läuft bis es blockiert. Wenn ein Modul blokiert. gibt es die Steuerung an den Scheduler zurück, der es einem anderen Modul ermöglicht, sich einzuordnen und anzulaufen. Ein Modul kann auf verschiedene Weise blockieren: Durch einen GETEVENT Ruf, der das Modul zwingt zu blockieren, bis ein Ereignis anhängig ist, oder durch einen WAIT-Ruf, der für eine gewisse Anzahl von Sekunden blockiert, oder durch einen BLOCK-Ruf, der für einen Durchlauf die Schleife der Schedulerrunde blockiert.
Eine weitere bedeutende Funktion, die das Schedulermodul ausführt, ist der Verkehr zwischen den Moduln untereinander. Als Mittel werden Briefkasten verwendet, um Nachrichten zu oder von anderen Moduln zu senden oder zu empfangen. Jedes Modul kann prüfen, ob Post in seinem Briefkasten ist, indem es einen MAIL-READ-Ruf verwendet. In gleicher Weise kann ein Modul Post zu einem anderen Modul senden, indem es den MAILSEND-Ruf verwendet. Das Schedulermodul betreibt einen eigenen Briefkasten für jedes der Moduln, die in der Schedulerschleife liegen. Wenn ein Modul eine Nachricht zu einem anderen Modul sendet, wird die Nachricht im Zielbriefkasten kopiert. Später, wenn das Ziel an der Reihe ist zu laufen, prüft das Schedulermodul seinen Briefkasten, um festzustellen, ob eine Nachricht im Briefkasten vorhanden ist. Wenn ja, erzeugt das Schedulermodul ein Ereignis vom Typ MAIL, welches das Modul zwingt, unblockiert zu werden, wenn es durch ein GETEVENT { ) blockiert war, und somit planmäßig zu laufen beginnt.
Auch eine Ereignisliste wird vom Schedulermodul für jedes Modul in der Schedulerschleife aufrecht erhalten. Ereignisse können aus Post- oder Taktgeberereignissen bestehen. Postereignisse werden erzeugt, wann immer das Schedulermodul feststellt, daß Nachrichten für das augenblicklich laufende Modul vorhanden sind. Ein Modul kann ein Taktgeberereignis auf die Ereignisliste setzen, indem er einen PUTEVENT () Ruf absetzt mit der Anzahl der Sekunden, die abzuwarten ist, bevor ein Ereignis stattfinden soll. Das Schedulermodul 40 überprüft die Ereignisliste der Scheduler bei jedem Umlauf über die Schleife der Schedulerrunde, wobei nach Taktgeber-Ablaufzeitpunkten gesucht wird. Wenn ein Taktgeberablauf vorgefunden wird, wird das zugeordnete Modul in Gang gesetzt und das Ereignis wird durch den GETEVENT () Ruf zum Modul zurückgegeben. 29
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Das Schedulermodul 40 enthält Unterprogramme, die da2u verwendet werden, RS-232 Verknüpfungen zwischen der CCU 18 und der RPU 20 und zwischen der PBX 15 und der RPU 20 einzuleiten. Diese Unterprogramme, welche ausschließlich über die RS-232 Schnittstelle die Softwaresteuerung übernehmen, schalten die übliche Verarbeitung von Steuerfolgen durch das Regulus-Operationssystem ab. Weitere Unterprogramme werden verwendet, um die I/O-Puffer zwischenzuspeichem und Eingabe und Ausgabe des Terminals auszulesen und einzuschreiben. BCC Schnittstellenmodul
Jedes BCC Modul 41 liefert eine Verknüpfung zwischen einer CCU 18 und anderen Softwaremoduln in der RPU 20. Die Nachrichten, die zwischen der CCU 18 und der RPU 20 ausgetauscht werden, bestehen aus Binärdaten verschiedener Länge, die über eine asynchrone Verkehrsverbindung übertragen werden. Das BCC Modul 41 ist verantwortlich für die Richtigkeit der Nachrichten über die Verkehrsverbindung, einschließlich Fehlerermittlung, Reihung der Nachrichten und Nachrichten-Empfangsbestätigungen.
Die Hardwareschnittstelle zwischen der CCU 18 und der RPU 20 besteht aus einer asynchronen 9600 Baud RS-232 Schnittstelle.
Die Eingänge zu diesem Modul 41 schließen Nachrichten ein, die von der CCU oder von anderen RPU-Softwaremoduln empfangen werden. Nachrichten werden von diesem Modul entweder über die RS-232 Schnittstelle an die CCU oder über den zugehörigen Briefkasten an andere Softwaremoduln ausgegeben.
Der Zweck des Moduls 41 besteht darin, den Nachrichtenverkehr zwischen der RPU 20 und der CCU 18 zu verarbeiten. Das Modul 41 überprüft fortlaufend die Nachrichten, die von der CCU empfangen werden und leitet dieselben zum zugehörigen Softwaremodul weiter. In gleicher Weise überprüft dieses Modul fortlaufend die Nachrichten von anderen RPU Softwaremoduln, die für eine CCU 18 bestimmt sind. Ein alternierendes Bitprotokoll wird verwendet, um ausstehende (d.h. unbestätigte) Nachrichten auf eine in jeder Richtung zu begrenzen. Reihungs- und Bestätigungsbits dienen der notwendigen Flußsteuerung, um diese Funktionen zu erfüllen. Das Protokoll wird in den folgenden Absätzen in näheren Einzelheiten beschrieben.
In der folgenden Diskussion wird eine Größe, die Nachrichten verarbeiten kann, als "wir" oder "uns" bezeichnet, und die andere wird mit "sie" oder "ihnen" bezeichnet. Das Protokoll kann durch Aufzeigen der Aktionen erklärt werden, die wahrgenommen werden, wenn eine Nachricht empfangen wird. Es gibt nur vier Basisaktionen, die von zwei Bedingungen abhängen. Diese Bedingungen werden durch Vergleich der Reihungs- und Bestätigungsbits der empfangenen Nachdricht mit der erwarteten bestimmt.
Bei einer ankommenden Nachricht gilt das ACK-Bit als erwartet, wenn es dasselbe ist wie das SEQ-Bit unserer zuletzt übertragenen Nachricht. In gleicher Weise gilt das SEQ-Bit als erwartet, wenn es sich vom SEQ-Bit der letzten empfangenen Nachricht unterscheidet. Mit anderen Worten, die erwarteten Bedingungen sind, daß eine ankommende Nachricht unserer letzte Nachricht bestätigt und wir auch jeden neuen Eingang als neue Nachricht erwarten.
Die auf Grund einer empfangenen Nachricht aufgenommenen Aktionen werden nun unter vier Kombinationen, die sich aus den obenstehenden Bedingungen ergeben, zusammengefaßt: 1. ACK wie erwartet; SEQ wie erwartet. Markiert unsere zuletzt gesendete Nachricht als bestätigt (ermöglicht uns, eine neue Nachricht zu senden). Verarbeitung der jüngsten angekommenen Nachricht (bestätigt sie in der nächsten von uns gesendeten Nachricht). 2. ACK wie erwartet; SEQ nicht wie erwartet. Markiert unsere zuletzt gesendete Nachricht als nicht bestätigt (ermöglicht uns die Sendung einer neuen Nachricht). Ausscheidung der jüngsten angekommenen Nachricht (bestätigt sie nicht). 3. ACK nicht wie erwartet; SEQ wie erwartet. Wenn wir eine Nachricht gesendet haben, die jetzt noch nicht bestätigt ist, sende sie zurück. Wenn wir keine solche Nachricht haben, dann ist am Zielort etwas schief gegangen und wir müssen Rücksetzen wie untenstehend beschrieben. Verarbeite die jüngste angekommene Nachricht. 4. ACK nicht wie erwartet; SEQ nicht wie erwartet. Unsere letzte Nachricht wurde am Zielort nicht empfangen. Sende sie zurück. Scheide die jüngst angekommene Nachricht aus.
Das Rücksetzbit wird verwendet, um die SEQ- und ACK-Bits rückzusetzen. Wenn wir eine Sendung mit einem Resetbit daran empfangen, muß sie ohne Rücksichtnahme auf ihre SEQ-Bits als neue Nachricht angenommen und bestätigt werden. Ferner wiederspiegelt das ACK-Bit an der empfangenen Nachricht das SEQ-Bit der letzten Nachricht, die sie von uns empfangen haben. Wir müssen dieses Bit vor der Sendung der nächsten Nachricht umsetzen. Zum Beispiel, wenn wir eine Nachricht empfangen, deren ACK/SEQ-Bit "4" ist (Reset * 1, ACK = 0, SEQ * 0), dann muß das ACK/SEQ-Bit bei der Antwort "1" sein (Reset = 0, ACK = 0, SEQ s 1). Jede Seite kann rücksetzen, wenn sie denkt, daß das Protokoll außer Tritt geraten ist. 30
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Wenn wir eine Nachricht von ihnen empfangen und wir haben keine neue Nachricht in Schwebe und eine Standardnachricht ist nicht unmittelbar bevorstehend, werden wir die Nachricht durch Absendung einer speziellen ACK Nachricht bestätigen. Das ACK-Bit wird die empfangene Nachricht bestätigen, aber das SEQ-Bit der letzten von uns gesendeten Nachricht wird sich nicht ändern. Dies wird sie veranlassen, die Bestätigung zu verbeiten und die jüngst angekommene Nachricht auszuscheiden. Der Inhalt dieser Nachricht ist eine Nulinachricht. Da jedoch diese Nachricht irgendwie ausgeschieden wurde, sollte ihr Inhalt belanglos sein. PBX Schnittstellenmodul
Das PBX-Modul 42 liefert die Verknüpfung zwischen dem UTX-250 PBX-Anrufprozessor 24 und die anderen Softwaremoduln der RPU 20. Die Nachrichten, die zwischen den beiden Maschinen ausgetauscht werden, haben aus einem ASCII-Zeichen orientierten Nachrichtenaustausch zu bestehen. Sowohl der PBX-Anrufprozessor 24 als auch die RPU 20 müssen imstande sein, Zeichen mit gerader oder ungerader oder ohne Parität anzunehmen. Der Test der Nachrichten besteht aus Zeichenfolgen unterschiedlicher Länge oder druckbaren Zeichen.
Das Hardwareinterface zwischen dem PBX-Anrufprozessor 24 und der RPU 20 besteht aus einem asynchronen 9600 Baud RS-232 Interface.
Eingänge zum PBX-Modul 42 schließen vom PBX-Anrufprozessor 24 oder von anderen RPU Softwaremoduln empfangene Nachrichten ein. Die Nachrichten dieses Moduls werden entweder an den Anrufprozessor 24 oder zu anderen RPU Softwaremoduln über den entsprechenden Briefkasten ausgegeben.
Es ist der Zweck des PBX-Moduls 42, den Nachrichtenverkehr zwischen der RPU 20 und dem PBX-Anrufprozessor 24 zu verarbeiten. Dieses Modul überprüft laufend die vom PBX-Anrufprozessor 24 empfangenen Nachrichten und überführt sie zum entsprechenden RPU Softwaremodul. In gleicher Weise überprüft dieses Modul fortlaufend die Nachrichten von anderen RPU Softwaremoduln, die für den PBX-Anrufprozessor 24 bestimmt sind.
Jedes Zeichen, das vom PBX Anrufprozessor 24 empfangen wird, wird auf Gleichheit mit dem größer als Zeichen > überprüft, welches den Beginn einer Nachricht anzeigt oder ein Wagenrücklaufzeichen, welches das Ende einer Nachricht anzeigt. Dieses Modul ist imstande, einen Volldupiex-Nachrichtenverkehr zu führen.
Bedienungspultmodul
Das Bedienungspultmodul 43 ist das Fenster der Bedienungsperson in den laufenden Zustand der RPU 20. Das Bedienungspult liefert die Möglichkeit, Informationen betreffend den laufenden Zustand der Teilnehmer und der Funkkanäle darzustellen. Verbindungen und Kanalzustände zu ändern und Nachrichten zur PBX 15 und den CCUs 18 zu senden. Das Bedienungspult verarbeitet den Eingangsstrom von der Außenstelle und führt die gewünschten Befehle aus.
Das Bedienungspultmodul 43 liefert die Verknüpfung zum Terminal der Bedienungsperson in der Basisstation. Das Bedienungspultmodul 43 verarbeitet den Eingang vom Terminal und führt den Befehl aus. Daten werden aus der Datenbank entnommen und eingeschrieben, Anzeigen werden an den Schirm des Terminals ausgegeben und Nachrichten werden zu anderen Moduln gesendet. Die Schnittstellen für dieses Modul schließen ein: (1) Zeichen werden vom Tastenfeld der Bedienungsperson eingegeben. (2) Zeichen werden an den Schirm der Bedienungsperson ausgegeben. (3) Daten werden aus der Datenbenk entnommen und eingeschrieben. (4) Nachrichten werden zur PBX, zum BCC und zu Nachrichten verarbeitenden Modul gesendet.
Ein Satz von Parserprogrammen gibt Zeichen vom Tastenfeld der Bedienungsperson ein. Eine Dateneingangsmeldung wird zu Beginn jeder Befehlszeile dargestellt, die Daten werden gepuffert, die auszugebenden Zeichen verarbeitet, der Eingang wieder an das Anzeigefeld ausgegeben und die Daten in Zeichen zerlegt. Indem man den Parser mit einem Satz von Datenstrukturen versieht, die alle möglichen Befehle und gültigen Zeichen innerhalb jedes Befehls beschreiben, führt der Parser die Identifizierung der eingegebenen Daten aus, beantwortet Fragen, markiert und zeigt Leitwörter für die Dateneingabe an. Jedes Zeichen wird überprüft, ob es vom Typ der erwarteten Daten ist; Schlüsselwörter werden mit der Liste annehmbarer Größen übereingestimmt und Nummern werden in ganze Zahlen umgesetzt. Sobald die Eingabe der Befehlszeile vollständig ist, finden weitere Überprüfungen statt; Zahlen werden überprüft, ob sie innerhalb des Bereiches liegen und mit einigen Befehlen wird der Zustand des Systems überprüft, bevor der Befehl ausgeführt wird. 31 ΑΤ 404 202 Β
Die Befehle zerfallen in drei Kategorien: (1) Befehle, welche Informationen aus der Datenbasis darstellen, (2) Befehle, welche die Datenbasis modifizieren und (3) Befehle, welche Nachrichten senden. Informationen können dargestellt werden vom Teilnehmer, der Verbindung, des Zustandes der CCU und des Kanals. Alle Darstellungsbefehie erfordern Informationen, die der Datenbasis zu entnehmen sind und ins Format gebrachten Daten an das Anzeigefeid der Bedienungsperson abgeben. Die Modifizierungsbefehle schließen die Fähigkeit ein, eine Teilnehmerverbindung auf einen besonderen Kanal zu legen und die Fähigkeit Kanäle freizumachen und abzuschalten. Die Modifikationsbefehle werden beim Prüfen des Frequenzzuordnungs-Algorithmus verwendet. Alle Modifikationsbefehfe sind in der Datenbasis eingeschrieben. PBX, BCC und RCC Nachrichten können vom Modul des Bedienungspultes 43 zu verschiedenen anderen Moduln des Systems gesendet werden. Ein SENDMSG-Befehl sagt der Bedienungsperson alle Informationen an, die für die Nachricht notwendig sind, die Nachricht wird formatiert und an das Anzeigemodul gerichtet. PBX Nachrichten werden zum RPU PBX Modul 42 gesendet, welches die Nachricht zum PBX-Anrufprozessor 42 aussendet. BCC und RCC Nachrichten können von der RPU 20 zur CCU 18 über das BCC Modul 41 gesendet werden, welches die Bits des Verbindungspegelprotokolls zur hinausgehenden Nachricht hinzufügt. Der Eingang von den CCUs 18 wird simuliert und Nachrichten, sowohl BCC und RCC Nachrichten einschliessend, werden zum MPM 46 befördert.
Mitschreibermodul
Das Mitschreibermodul 44 ist verantwortlich für das Einschreiben von RPU Ereignissen oder Nachrichten. Das Mitschreibmodul 44 betreibt die folgenden drei Scheibenkarteien: Einen Abwickelblock mit Informationen ähnlich den Gebühreninformationen, einen Fehlerblock, bestehend aus Fehlernachrichten, und einem Nachrichtenblock der aus Systemwarnungsnachrichten besteht.
Der Mitschreibermodul 44 besteht aus einem Satz von Unterprogrammen, welche von den anderen RPU Moduln abgerufen werden. Jedes Unterprogramm ist verantwortlich für die Zeitmarkierung der Nachricht und das Einschreiben der Nachricht in die entsprechende Scheibenkartei. Jedes Unterprogramm hat ein globales Kennzeichen, welches bestimmt, ob Nachrichten einzuschreiben sind oder nicht. Die globalen Kennzeichen werden unter Verwendung von Pultbefehlen gesetzt und rückgesetzt.
Das Nachrichten verarbeitende Modul (MPM)
Das MPM 45 übt zwischen der PBX 15 und den Teilnehmerstationen die hochpegelige Anrufverarbeitungsfunktion aus. Es ist verantwortlich für Anruf verarbeitende Funktionen, wie die Einleitung von Aufrufen, die Zuordnung von Sprechkanälen und die Steuerung der Hörtöne für Teilnehmer und externe Telephone. Das MPM 45 verarbeitet auch Zustandsnachrichten, die es von den CCUs 18 empfängt. Zum Beispiel wird die Kanalzustandsinformation, bestehend aus der Verbindungsgüte oder dem Gabelzustand beim Teilnehmer, vom MPM 45 verarbeitet.
Das MPM 45 ist als Zustandsmaschine eingerichtet, worin PBX und BCC Nachrichten Zeichen für die Nachrichten verarbeitende Zustandsmaschine sind. Das MPM 45 verarbeitet die Zeichen, indem es die Datenbasis auf den neuesten Stand bringt, die erforderlichen Antworten ausgibt und dann in den nächsten Zustand übergeht.
Das MPM 45 verwendet das Briefkastensystem, das vom Schedulermodul 40 betrieben wird, um Nachrichten von und zu den anderen RPU Moduln zu senden und zu empfangen. Das MPM 45 verwendet auch Unterprogramme im Datenbasismodul, um der Datenbasis Zustandsinformationen zu entnehmen oder zu erneuern.
Wie vorstehend beschrieben, ist das MPM 45 als Zustandsmaschine eingerichtet. Zeichen, welche irgendeine auszuführende Verarbeitung erzwingen, bestehen aus Nachrichten oder Zeitsperren. Das MPM 45 bestimmt die Art des Zeichens (d.h. Taktgeber, RCC Nachricht, PBX Nachricht usw.) und die Teilnehmerstation oder den Kanal, der durch das Zeichen auf gegriffen wird. Das MPM 45 verarbeitet die Zeichen, indem es den eigentlichen Nachrichtengang und den Übergang zum nächsten Stadium erzeugt.
Das MPM 45 besteht tatsächlich aus zwei Zustandstabellen. Die RCC Zustandsmaschine, die in Figur 10 gezeigt ist, wird verwendet, um Nachrichten aus dem PBX Anrufprozessor 24 oder RCC Nachrichten von der Teilnehmerstation zu verarbeiten. Die Kanalzustandsmaschine, die in Figur 11 gezeigt ist, wird zur Verarbeitung von Nachrichten aus der CCU 18 verwendet.
Am Anfang sind alle Teilnehmer im unbelegten RCC Zustand und alle Kanäle sind im unbelegten Kanalzustand, was anzeigt, daß keine Verbindung besteht oder im Aufbau ist. 32
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Die Zustandsänderungen für einen typischen Außenstellenanruf zu einem Teilnehmer sind wie folgt. Eine externe Anrufnachricht wird vom PBX-Anrufprozessor 24 empfangen, welche Nachricht die Telephonnummer der mit dem Anruf angepeilten Teilnehmerstation enthält. Eine PAGE-Nachricht wird zur Teilnehmerstation ausgesendet und der Zustand der Teilnehmerstation wird auf PAGE gesetzt. Wenn eine CALL ACEPT Nachricht von der Teilnehmerstation empfangen wird, wird der Zustand der Teilnehmerstation auf ACTIVE gesetzt. In diesem Punkt wird ein Kanal zugeteilt und der PBX Anrufprozessor 24, die CCU 18 und die Teilnehmerstation werden von der Kanalzuteilung informiert. Der Kanal wird in den RING SYNC-WAIT Zustand (Figur 11) versetzt. Wenn die CCU 18 anzeigt, daß Synchronisation erreicht ist, wird der Kanalzustand auf SYNC RING umgestellt. Schließlich, wenn die CCU 18 anzeigt, daß der Teilnehmer abgehoben hat, wird der Kanal in den SYNC OFFHOOK Zustand versetzt. Der SYNC OFFHOOK Zustand zeigt an, daß eine Sprechverbindung errichtet wurde.
Ein Anruf von Teilnehmer zu Teilnehmer beginnt mit einer CALL REQUEST Nachricht, die vom anrufenden Teilnehmer aus empfangen wurde. Die anrufende Teilnehmerstation wird in den DIAL Zustand versetzt und eine RADIO REQUEST Nachricht wird zum PBX Anrufprozessor 24 gesendet. Der PBX Anrufprozessor 24 gibt dann eine PLACE CALL Nachricht an die anrufende Teilnehmerstation zurück und sendet eine INCOMING CALL Nachricht an gerufene Station. In Beantwortung der PLACE CALL Nachricht wird ein Kanal zugeordnet, und es werden der PBX Anrufprozessor 24, die CCU 18 und die anrufende Teilnehmerstation von der Zuteilung informiert. Der Zustand des Kanals des anrufenden Teilnehmers wird auf OFFHOOK SYNC WAIT gesetzt, bis der Kanal in die Synchronisation eintritt. Wenn die CCU 18 der Basisstation die Übertragung vom anrufenden Teilnehmer detektiert, erzeugt sie eine SYNC OFFHOOK Kanalereignisnachricht. Die RPU 20 verarbeitet die Kanalereignisnachricht durch Änderung des Zustandes des Kanals in den SYNC OFFHOOK Zustand. Eine Nachricht über den ankommenden Anruf für den gerufenen Teilnehmer wird, wie oben beschrieben, in derselben Art verarbeitet wie eine externe Anrufbenachrichtigung. Zusätzlich werden die in die Verbindung einbezogenen Kanäle in den internen Betriebszustand versetzt, sobald beide Teilnehmer synchronisiert sind.
Eine Trennung beginnt, wenn einer der beiden in eine Verbindung einbezogenen Teile auf ONHOOK geht, d.h. auflegt. Wenn ein Telephon, das sich außerhalb des Systems befindet, auflegt, wird vom MPM 45 aus dem PBX Anrufprozessor 24 eine ONHOOK Nachricht empfangen. Wenn ein Teilnehmer auflegt, sendet die CCU 18 eine Nachricht, die anzeigt, daß die Teilnehmerstation nun ONHOOK ist. Auf jeden Fall wird der andere Teil von der Trennung informiert, der Kanal wird in den DISCONNECT Zustand versetzt und die Teilnehmerstation in den TEARDOWN Zustand. Wenn die CCU 18 anzeigt, daß die Synchronisation verloren wurde, werden der Kanal und die Teilnehmerstation in den Freizustand zurückversetzt.
Hintergrundprozesse
Ein Hintergrundprozessorprogramm wird vom MPM 45 ausgeführt. Der Hintergrundprozess verkehrt zunächst nach einem kalten oder warmen Wiederanlauf mit den CCUs 18. Sobald das System in Betrieb ist, überwacht der Hintergrundprozess auch die CCUs 18, um die Datenbasis und einen zugeteilten RCC laufend zu halten. BCC Nachrichten, sowohl von den CCUs 18 als auch von den BCC Moduln 41 erzeugt, werden von den BCC Moduln 41 empfangen. Nachrichten werden über die BCC Moduln 41 zu den CCUs 18 gesendet.
Einschreiben von Daten in die und Entnehmen von Daten aus der Datenbasis
Zunächst senden alle CCUs 18 BASEBAND QUERY Nachrichten, damit die RPU 20 den augenblicklichen Zustand des Systems feststellt. Alle Informationen über Basisbandereignisse oder Verhaltensnachrichten werden in der RPU Datenbasis gespeichert. Wenn die RPU 20 eine Nachricht über ein Basisbandereignis empfängt, das anzeigt, daß eine CCU 18 bereit ist und nicht rücksetzt (d.h. die CCU 18 hat nicht gerade eingeschaltet), wird die der CCU 18 zugeteilte Frequenz als zugeordnet vermerkt. Die CCU 18 sendet dann CHANNEL QUERY Nachrichten, um die Datenbasis bezüglich des augenblicklichen Zustandes des Systems auf den neuesten Stand zu bringen. Die CCU-Aufbereitung ist vollzogen, sobald jede CCU 18 entweder allen ausstehenden Abfragenachrichten entsprochen hat oder feststeht, daß die CCU 18 ausgefallen ist. In dem Zeitpunkt, in dem jede CCU 18, die angezeigt hat, daß sie bereit und rückgesetzt ist (d.h. die CCU 18 hat gerade eingeschaltet), wird eine Frequenz zugeteilt. Wenn kein Steuerkanal einer CCU 18 zugeteilt wurde, dann versucht die RPU den Steuerkanal zuzuteilen. Die erste Wahl ist es, den Steuerkanal der CCU 18 auf der ersten Frequenz zuzuteilen, da dort der Teilnehmer zuerst nach einem RCC suchen wird. Die nächste Wahl ist irgendeine CCU 18 mit Schlitz 0, die nicht in Verwendung steht, und die letzte Wahl ist eine CCU 18 mit einer Verbindung auf Schlitz 0. Wenn alle arbeitsfähigen CCUs 18 schon eine 33
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Verbindung auf Schlitz 0 haben, dann wird eine der Verbindungen über den Schlitz 0 beendet und der Steuerkanal wird diesem Schlitz zugeteilt.
Sobald die RPU 20 mit allen CCUs 18 Verbindung aufgenommen hat, wird der Zustand der CCUs 18 über Zustandsnachrichten, die von den CCUs 18 oder den BCC Moduln 41 empfangen werden, überwacht. Die BCC Moduln 41 überwachen laufend den Verbindungsweg zu jeder CCU 18. Eine CCU 18 wird als außer Betrieb betrachtet, wenn eine Nachricht über ein Basisbandereignis empfangen wird, die anzeigt, daß die CCU 18 nicht betriebsbereit ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die CCU 18 in der Datenbasis als nicht betriebsbereit markiert. Ferner werden alle Verbindungen unterbrochen, alle Kanäle werden in den Ausgangszustand zurückgebracht und die Frequenzzuteilung an die CCU 18 wird aufgehoben. Wenn die CCU 18 den Steuerkanal enthielt, dann wird ein neuer STeuerkanal zugeteilt.
Wenn eine Nachricht mit einem Basisbandereignis empfangen wird, das anzeigt, daß die CCU 18 betriebsbereit und zurückgesetzt ist, wird der CCU 18 eine Frequenz zugeteilt. Wenn einer CCU 18 laufend kein Steuerkanal zugeteilt wird, dann wird Schlitz 0 der rückgesetzten CCU der Steuerkanal zugeteilt.
Wenn eine Nachricht mit einem Basisbandereignis empfangen wird, das anzeigt, daß eine CCU 18 die Verbindung mit der RPU 20 verloren hat, dann werden CHANNEL QUERY Nachrichten (d.h. eine für jeden der vier Kanäle) zur CCU 18 gesendet, um die Datenbasis hinsichtlich des augenblicklichen Zustandes jedes Kanals der CCUs zu aktualisieren. Sobald eine Antwort auf jede CHANNEL QUERY Nachricht empfangen wird, werden der augenblickliche Kanalzustand und die Verbindungsinformation in die Datenbasis aufgenommen. Wenn ein Kanal im SYNC WAIT Zustand ist, dann wird angenommen, daß der Teilnehmer nicht mehr in die Verbindung einbezogen ist und die Verbindung wird getrennt.
Zu Beginn werden die CCUs 18 von der RPU 20 Uber ihren Anfangszustand abgefragt. Die CCUs 18 senden schließlich auch Nachrichten, wann immer sie einschalten oder ihren Zustand ändern. Der Austausch von Nachrichten hält die RPU Datenbasis auf dem neuesten Stand hinsichtlich des laufenden Zustandes des Systems.
Datenbasismodul
Das Datenbasismodul 46 enthält die Datenbasisschnittstellenprogramme, die für den Zugriff zur Datenbasis notwendig sind. Sie liefern ein beschränktes single-thread-interface in die Datenbasis für irgendein Modul, das Zugang zu den darin enthaltenen Informationen anfordert. Die Hauptmenge der Zugriffsprogramme ist an der SIN-Tabelle und an der BCC Tabelle interessiert. Zugriff zu allen Feldern innerhalb dieser Tabellen liefern Zugriffsprogramme.
Das Datenbasismodul ist auch verantwortlich für die Inbetriebsetzung der Datenbasis beim Einschalten. Alle wichtigen Felder werden vom Initialisierungsteil des Datenbasismoduls vorbereitet, Größen zuzuteilen.
Das Datenbasismodul liefert auch folgendes: (1) Programme zum Tragen der TTY-Initialisation; (2) Ein binäres Suchprogramm für die Teilnehmersuche in der SIN Tabelle; (3) Programme und Tabellen, um die Frequenz-zu-CCU-Kartierung zu unterstützen. (4) Steuerung diagnostischer Anzeigeinformationen; und (5) Frequenzzuordnung.
Das Datenbasismodul 46 ist eine Sammlung von Programmen, die einen kontrollierten Zugriff zur Datenbasis durch andere Moduln erlauben. Durch Kanalisierung aller Zugriffe durch die Datenbasisprogramme wird die Datenbasis vor außenliegenden Moduln verborgen. Dies ermöglicht der Datenbasis sich zu ändern, ohne Modifikationsanforderungen von irgendeinen der anderen Moduln. Wenn die Datenbasis sich ändert, braucht sich nur das Interfaceprogramm des geänderten Teiles der Datenbasis ändern.
Frequenzzuordnungsprozess
Der Frequenzzuordnungsprozess wird von der RPU 20 durchgeführt und wählt eine geeignete Frequenz und einen Schlitz für eine Teilnehmerstation aus, die einen Sprechkanal anfordert. Der Wählalgorithmus erfaßt die Art des Anrufes (d.h. internen oder externen) und den Modulationspegel (d.h. 16-er oder 4-er). Obwohl der Frequenzzuteilungsprozess funktionell vom Datenbasismodul 46 unabhängig ist, ist es nahe verbunden mit den Datenstrukturen innerhalb der Datenbasis. Wegen dieser Tatsache wird diese Funktion getrennt vom Datenbasismodul beschrieben, wenn es auch technisch ein Programm innerhalb des Datenbasismoduls ist.
Der Frequenzzuteilungsprozess wird vom MPM während des Anrufaufbaues verwendet. Er macht umfassenden Gebrauch von den Datenstrukturen innerhalb des Datenbasismoduls. 34
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Alle Frequenzzuteilungsanforderungen fallen in eine von zwei Kategorien. Die erste ist die Externquellekategorie und die zweite ist die interne Zielkategorie. Die interne Zielkategorie überdeckt den ankommen-den Teil (d.h. das Ziel) eines internen Anrufes. Die Externquellekategorie überdeckt alle anderen Fälle, die einen externen Anruf einschließen, unabhängig davon, ob sie ankommend oder abgehend sind oder ob ein interner Anruf die Ursache ist.
Die Eingabe in den Frequenzzuteilungsprozess besteht aus einem Index innerhalb der SIN Tabelle der Teilnehmerstation, die einen Kanal anfordert, und dem Index in der SIN Tabelle der rufenden Teilnehmerstation. Der Index der rufenden Teilnehmerstation ist nur gültig, wenn der Kanal für einen internen Zielanruf hergerichtet ist. Zu allen anderen Zeiten ist der Index des rufenden Teilnehmers ein vordefinierter illegaler Index, der als DB NULL definiert wird. Diese Indexe liefern den Zugang zu allen Informationen, die erforderlich sind, einen geeigneten Kanal (d.h. Frequenz und Schlitz) zuzuordnen.
Das Frequenzzuordnungsprogramm gibt einen Wert von TRUE zurück, wenn eine Frequenz-Schlitz-Kombination erfolgreich zugeordnet ist. Andernfalls wird FALSE zurückgegeben. Wenn zugeordnet ist, werden Frequenz und der gewählte Schlitz in die SIN Tabelle bei der Teilnehmerstation eingetragen, die die Frequenzzuteilung angefordert hat.
Jede Frequenz ist auf vier TDM Schlitze verteilt. Die RPU Datenbasis bewahrt die Anzahl der Schlitze auf, die in jeder Position verfügbar sind. Wenn eine Zuordnungsanforderung in die Externquellekategorie fällt, wird ein Schlitz aus der Schlitzposition ausgewählt, die die geringste Belegung aufweist. Sobald eine Schlitzposition gewählt ist, wird die erste Frequenz mit jenem verfügbaren Schlitz gewählt. Tatsächlich spielt es keine Rolle, welcher Schlitz gewählt wird, wenn eine Anforderung in diese Kategorie fällt. Diese Technik neigt dazu, die Systembelastung gleichmäßig über alle Schlitze zu verteilen und, was noch wesentlicher ist, sie vergrößert die Wahrscheinlichkeit der optimalen Schlitzzuteilung für beide Teile eines internen Gespräches. Dies ist zutreffend, weil Berechnungen des Systemtimings gezeigt haben, daß die optimale Schlitzzuteilung für ein Teilnehmer zu Teilnehmer Gespräch die ist, wenn der Sendeschlitz der Basisstation für jeden Teilnehmer mit unterschiedlicher Frequenz im selben Schlitz liegt. Durch Zuteilung der verfügbarsten Schlitzposition an den Anrufer eines Teilnehmer-zu Teilnehmergespräches ist die Wahrscheinlichkeit größer als zur Zeit, wenn die angepeilte Teilnehmerstation imstande sein wird, dieselbe Schlitzposition auf einer anderen Frequenz zuzuordnen. Zum Beispiel, wenn Position Nr. 2 die verfügbarste Position ist, dann wird sie gewählt. Wenn die Zuordnungsanforderung der angepeilten Teilnehmerstation verarbeitet wird, ist es viel wahrscheinlicher, daß ein anderer Schlitz in Position Nr. 2 zur Auswahl zur Verfügung steht, und somit die optimale Schlitz-zu-Schlitz Zuordnung eintritt.
Wenn eine Zuordnungsanforderung in die interne Zielkategorie fällt, wird der zuzuteilende Schlitz aus einer Selektionstabelle gewählt. Eine Selektionstabelle enthält Listen der Zielteilnehmer, geordnet von der höchsten bis zur niedrigsten erwünschten Schlitzpositionszuteilung. Dieses Ordnen basiert auf der Schlitzzuteilung für den anrufenden Teilnehmer. Bis zu diesem Punkt wurden die Modulationsarten noch nicht erwähnt. Dies, weil die grundlegenden Zuordnungsregeln sich für die 4-er und 16-er Schlitzauswahl, bis auf eine wichtige Ausnahme, nicht ändern. Diese besteht darin, daß nur Schlitz 0 oder Schlitz 2 für eine 4-er Verbindungsart zugeordnet werden können. Wegen dieser Ausnahme und auf Grund der Tatsache, daß die beiden Teilnehmer auf verschiedene Modulationsarten gesetzt werden können, wird eine Gesamtheit von vier Selektionstafeln benötigt, um alle möglichen Rufkombinationen zu decken. Diese sind folgende:
Tabelle 6
Einleitender Schlitz 1. Wahl 2. Wahl 3. Wahl 4. Wahl Schlitz 0 0 1 3 2 Schlitz 1 1 0 2 3 Schlitz 2 2 1 3 0 Schlitz 3 3 0 2 1 Bewertung * (1) (2a) (2b) (3) 16er (Ziel) vom 16er (Ursprung) Interngespräch bevorzugte Schlitz-Selektionstabelle
Beachte, daß jede Spalte jeder Tabelle eine ihr zugeordnete Bewertung hat. Diese Bewertung zeigt die Erwünschtheit eines besonderen Schlitzes. Der wünschenswerteste Schlitz hat die Bewertung 1, und weniger wünschenswerte Schlitze haben die Bewertungen 2, 3 usw. Wenn zwei oder mehr Spalten einer Selektionstabelle gleiche Erwünschtheit haben, tragen sie dieselbe Bewertungsnummer, gefolgt von einem Buchstaben des Alphabets. Wenn zum Beispiel drei Spalten mit 2a, 2b und 2c bezeichnet sind, haben alle 35
AT 404 202 B drei dieser Spalten dieselbe Erwünschtheit, und ihre Ordnung (a, b, c) ist willkürlich.
Tabelle 7
Einleitender Schlitz 1. Wahl 2. Wahl 3. Wahl 4.Wahl 0 0 1 2 3 2 2 3 0 1 Bewertung—► (1a) (1b) (2a) (2b)
Internes 16er (Ziel) von 4er (Anrufe r Gespräch bevorzugte Schlitzselektionstabelle
Tabelle 8
Einleitender Schlitz 1. Wahl 2. Wahl Schlitz 0 0 2 Schlitz 1 0 2 Schlitz 2 2 0 Schlitz 3 2 0 Bewertung — (D (2) Internes 4er (Ziel) von 16er (Anrufer)Gespräch bevorzugte Schlitzselektionstabelle
Tabelle 9
Einleitender Schlitz 1. Wahl 2. Wahl 0 0 2 2 2 0 Bewertung-* (1) (2) Internes 4er (Ziel) von 4er (Anrufer)Gespräch bevorzugte Schlitzselektionstabelle
Der Frequenzzuordnungsprozess hat zwei Eingaben. Diese Eingaben liefern den Zugang zu kritischen Informationen, die für die Auswahl der Frequenz und des Schlitzes erforderlich sind.
Die erste Eingabe in die SIN Tabelle ist der Index für die Teilnehmerstation, die einen Kanal anfordert. Mit diesem Index kann die Frequenzzuordnung die Standard-Modulationsart des anfordernden Teilnehmers ermitteln. Er sagt auch dem Programm, wo die Resultate seines Wählalgorithmus zu setzen sind (d.h. die Frequenz und die Schlitzzahlen).
Die zweite Eingabe zum Frequenzzuordnungsprozess zeigt die Kategorie der Frequenz-Schlitz-Anforde-rung an. Die Größe der zweiten Eingabe ist entweder ein Index in der SIN Tabelle, oder es ist der früher definierte illegale Wert DB NULL Wenn ein gültiger Index empfangen wird, wird die Frequenzzuordnungsanforderung wie die Bestimmungsseite eines Teilnehmer-zu-Teilnehmer-Gespräches identifiziert und die Selektionstabellen müssen benützt werden. Wenn DB NULL empfangen wird, wird die Anforderung als in die Extemquellekategorie fallend betrachtet und der Algorithmus für die "verfügbarste Schlitzposition" wird verwendet.
Der Frequenzzuordnungsprozess gibt TRUE zurück, wenn eine Frequenz-Schlitz-Kombination erfolgreich zugeordnet ist, andernfalls wird FALSE zurückgegeben. Er verursacht auch einen wünschenswerten Nebeneffekt. Wenn die Zuordnung erfolgreich ist, werden der Basisbandindex und die Schlitzfelder der SIN Tabelle des anfordemden Teilnehmers eingetragen. 36
AT 404 202 B
Der Frequenzzuordnungsalgorithmus kann in zwei Stufen zerlegt werden. Die erste Stufe, Klassifikationsstufe genannt, bestimmt die Kategorie der angeforderten Zuordnung. Die zweite Stufe, Selektionsstufe genannt, findet eine Frequenz-Schlitz-Kombination und teilt sie auch zu, indem sie den passenden Algorithmus so wie bei der Bestimmung der Zuordnungsanforderungskategorie verwendet.
Die Klassifikationsstufe ermittelt zuerst, ob eine automatische Frequenzauswahl stattgefunden hat. Wenn der anfordemde Teilnehmer auf Handbetrieb gestellt wurde, bestimmen die vorgeschriebenen Werte des Handmodulationspegels, der Handfrequenz und des Handschlitzes die zuzuordnende Frequenz-Schlitz-Modulation. Wenn Frequenz-Schlitze wie vorgeschrieben verfügbar sind, werden sie dem anfordernden Teilnehmer zugeteilt. Wenn Frequenz-Schlitze wie vorgeschrieben nicht verfügbar sind, stirbt das Programm, indem es einen FALSE Wert zurückgibt. Wenn der anfordernde Teilnehmer auf automatischen Betrieb gesetzt wurde, wird eine weitere Klassifikation angefordert.
Nach der Feststellung, daß eine automatische Wahl abzuwickeln ist, bestimmt der Frequenzzuordnungsalgorithmus die geforderte Kategorie. Die angeforderten Kategorien sind folgende: "External-In" wird angewendet, wenn die Ziel-Teilnehmerstation von einem externen Telephon angerufen wird; "External out" wird angewendet, wenn eine anrufende Teilnehmerstation ein externes Telefon anruft; "Internal-out" wird angewendet, wenn eine anrufende Teilnehmerstation eine andere Teilnehmerstation ruft; "lnternal-in" wird angewendet, wenn eine bestimmte Teiinehmerstation von einer anderen Teilnehmerstation angerufen wird. Wenn die Anforderung "external-in”, "external-out" oder "internal-out" ist, wird eine Schlitzposition ausgewählt, indem die am ehesten zugängliche Position gesucht wird. Sobald die Position gewählt ist, werden alle Frequenzen aufeinanderfolgend abgesucht, bis ein vakanter Schlitz (oder ein benachbartes Schlitzpaar im Falle einer 4-er Anforderung) in der gewünschten Position gefunden ist. In diesem Punkt setzt das Programm die geeigneten Werte in die SIN-Tabelle ein und endet, indem es einen Wert von TRUE zurückschickt. Wenn die Anforderung in die letzte Kategorie (internal-in) fällt, werden weitere Informationen angefordert.
Wenn eine Anforderung vom internal-in-Typ gemacht wird, werden zwei weitere Informationsbits angefordert. Die Schlitzzuteilung und die Modulationsart (4er oder 16-er) des anrufenden Teilnehmers müssen herausgesucht werden. Sobald dies geschehen ist, wird, ausgehend vom Modulationstyp des anrufenden Teilnehmers und des gerufenen Teilnehmers, die geeignete Selektionstabelle bestimmt. Nachdem die Tabelle ausgewähtt wurde, wird die Schlitzzuteilung des anrufenden Teilnehmers dazu verwendet, die richtige Zeile ausder verwendeten Selektionstabelle zu bestimmen. Jedes Folgeelement der ausgewählten Zeile enthält eine gleichwertige oder weniger erwünschte Schlitzzuteilung. Diese Liste wird solange durchlaufen, bis ein verfügbarer Schlitz gefunden wird, beginnend mit der meist erwünschten Position, und fortgesetzt, bis alle Schlitzpositionen ausgeschöpft wurden. Für jede Schlitzposition (oder Schlitzpaar für 4-er Verbindungen) wird jede Frequenz aufeinanderfolgend aufgesucht, bis der aktuelle Schlitz (oder das Schlitzpaar) gefunden ist. Die abgeleiteten Frequenz- und Schlitzwerte werden nicht in die Eingänge der zugehörigen SIN Tabelle eingetragen, und das Programm endet, indem es einen Wert von TRUE zurückschickt.
En "slot counf-Bereich hält die Spur der Anzahl der verfügbaren Schlitze für jede Schlitzposition fest. Diese counts werden vom Datenbasismodul bewahrt und sind auf den Frequenzzuordnungsprozess bezogen.
Die SIN Tabelle enthält wichtige Informationen von jedem vom System anerkannten Teilnehmer. Zur SIN Tabelle werden die folgenden Zugriffe ausgeführt: Modulationspegel (lesen): Der Modulationspegel des Teilnehmers, der eine Frequenz anfordert, wird zusammen mit dem Modulationspegel des anrufenden Teilneh-mes während des internen Gesprächsaufbaues entnommen. Schlitznummer (lesen): Die Schlitzzuteilung des anrufenden Teilnehmers bei einem internen Gesprächsaufbau muß gesucht werden. Schlitznummer (einschreiben): Die Schlitzzuteilung des Teilnehmers, der einen Kanal anfordert, wird hier eingesetzt. Basisband-Index (einschreiben): Die Frequenzzuteilung des Teilnehmers, der einen Kanal anfordert, wird hier eingesetzt. Die BCC Tabelle wird beim Frequenzzuteilungssuchprogramm für eine verfügbare Frequenz-Schlitzkombination verwendet. Zur BCC-Tabelle werden folgende Zugriffe ausgeführt:
Kanalzustand (lesen): Kanalzustand (lesen): Kanalzustand (einschreiben):
Der Zustand eines Kanals wird überprüft, um seine Verfügbarkeit festzustellen.
Der Kanalzustand wird überprüft, ob der vorgeschriebene Kanal ein Sprechkanal ist.
Der Kanalzustand wird geändert, wenn der festgelegte Kanal zur 37
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Zuordnung ausgewählt ist.
Kanalsteuerung(einschreiben): Die Modulationsart des anfordernden Teilnehmers wird in das Kanal steuerbyte eingeschrieben. SIN-Index (einschreiben): Errichtet eine Verbindung vom gewählten Kanal zum anfordernden
Teilnehmer.
Die Frequenzzuordnungsprogramme greifen direkt in die Datenbasis hinein. Dies ist hinsichtlich Ge-schwindigkeits- und Wirksamkeitsbetrachtungen notwendig. Wennimmer es möglich ist, werden die Datenbasis-Schnittstellenunterprogramme für den Zugriff zur Datenbasis vom Frequenzzuordnungsprogramm verwendet.
Schnittstelleneinheit für Teilnehmertelephone (STU)
In ihrer grundsätzlichen Betriebsart arbeitet die STU als Schnittstelleneinheit, um die Zweidrahtanalogsignale, die mit einem Standardtelephonsatz verknüft sind, in 64 kBpS kodierte digitale Proben umzusetzen. Bezugnehmend auf Figur 12, umfaßt die STU eine Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung (SLIC) 53, welche direkt mit einem Tastenfernsprecher vom Typ 500 über die Leitung 37 zusammengeschaltet ist. Die SLIC 53 liefert die geeignete Spannung und die Impedanzeigenschaften für den Telephonbetrieb. Zusätzlich ermöglicht die SLIC 53 einen "Läute”-Strom, der dem Fernsprechgerät zugeführt wird und führt auch eine "aufgelegt/abgehoben”-Detektion aus. Die Signalausgänge der SLIC 53 auf Leitung 54 sind analoge, sprachfrequente (VF)Sende- und Empfangssignale. Diese werden nachher durch einen PCM Codie-rer/Decodierer 55 in PCM Proben umgewandelt. Der PCM Codec 55 verwendet den u-255 Kompanderalgorithmus, um die Sprachsignale in 8-Bit Proben mit einer 8 kHz Rate zu digitalisieren. Der PCM Codec 55 arbeitet natürlich im Voilduplexbetrieb. Die digitalisierten Sprachproben werden dann über die Leitung 56 einem "mode select" Multiplexer (MUX) 57 zugeführt. Die Betriebsart des MUX wird durch die Teilnehmersteuereinheit SCU 58 bestimmt, welche mit dem MUX 57 durch ein Sende- und
Empfangs-FIFO 59 verknüpft ist . Die SCU schließt im wesentlichen eine Mikrosteuerschaltung vom Modell 8031 ein. Die SCU 58 ist mit der CCU 29 über eine RS-232 Schnitt-stellenschaltung 60 mit der CCU 29 gekoppelt und steuert ferner die Arbeitsweise der SLIC 53.
Die STU kann im wesentlichen in einer von drei verschiedenen Betriebsarten arbeiten. Die erste und grundlegendste ist der Sprechbetrieb. Bei dieser Betriebsart werden Sprachproben vom PCM Codec 55 über den Betriebsartenwähler MUX 57 und eine VCU Treiber-/Empfängerschaltung 61 zur VCU 28 transferiert, wo sie weiter verarbeitet werden, um die Bitrate von 64 kBpS auf 14,6 kBpS herabzusetzen, und dann zur Sendung an die Basisstation kommen.
Die zweite Betriebsart ist der Datenbetrieb. Bei dieser Betriebsart schließt der 64 kBpS Strom zu und von der VCU 28 keine Sprachinformationen ein, die zur Basisstation geschickte Information ist vielmehr ein reformattierter Datenstrom von einer externen Datenquelle mit einer Geschwindigkeit von bis zu 14,6 kBpS Datenübertragungsgeschwindigkeit des Kanals. Die STU umfaßt auch ein Datenregister 62, um die Verbindung mit Datengeräten (z.B. ein Terminal) über eine Leitung 63 zu ermöglichen, wobei ein asynchrones Standard RS-232 Interface verwendet wird, das mit bis zu 9600 Baud arbeitet. Die STU schließt einen UART und eine Taktgeberschaltung 64 ein, um die Daten aus dem RS-232 Datenregister 62 zu synchronisieren. Die VCU paketiert die synchronisierten Daten, so daß sie unter der 14,6 kBpS Begrenzung des Kanals durchgehen. Bei dieser Betriebsart wird eine vollduplex Datenübertragung verwendet.
Die dritte STU Betriebsart ist der Gesprächsaufbau. Bei dieser Betriebsart werden keine Daten von der STU 27 zur VCU 28 über den Betriebsartenwähler MUX 57 geschickt. Eine Rückruftongeratorschattung 65 wird jedoch mit dem Betriebsartenweähler MUX 57 verbunden. Diese Schaltung bildet auf digitalem Wege die Töne, die bei Rufabsetzungsprozeduren verwendet werden. Während der Rufabsetzung werden vom Benutzer gewählte DTMF Digits mittels einer DTMF Detektorschaltung 66 detektiert und von der SCU 58 verarbeitet, um den Ruf abzusetzen. Die Rückruftongeneratorschaltung 56 retourniert entsprechende Töne zum Kopfhörer des Benützers. Ein Läutegenerator 67 ist mit der SLIC 53 verbunden. Ein Taktgenerator 68 liefert Taktsignale zum Codec 55 des PCM, zur VCU Treiber-Empfängerschaltung 61 und zum Rückruftongenerator 65. Sobald die Rufabsetzung komplett ist, wird die STU entweder auf den Sprachbetrieb oder den Datenbetrieb für die Verbindung mit der Basisstation umschalten.
Eine zusätzliche Anforderung an die STU ist die Unterdrückung von unerwünschten Echosignalen bei Fernverbindungen. Die Verzögerung des Hin- und Herweges für die Sprachsignale zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation kann gut über 100 ms betragen. Irgendein infolge Impedanzfehlanpassung reflektiertes Signal ergibt einen unangenehmen Echorückwurf. Dieses Problem wird in der Basisstation durch ein Echounterdrückungssystem in der PBX Funktion behandelt. Die STU muß die Echounterdrückung in der Teilnehmerstation herbeiführen. Mindestens 40 dB Echounterdrückung werden voraussichtlich für 38
AT 404 202 B diese Unterdrückung gefordert. Die Verzögerung des zu unterdrückenden Echos ist sehr klein, da die Reflexion, die von Interesse ist, zwischen der SLIC 53 in der STU und dem lokalen Telephon selbst erfolgt. Diese Distanz wird typisch bei einigen wenigen Zehntel Fuß liegen und die Verzögerung ist im wesentlichen Null.
Der 8031 Mikroprozessorkontroller in der SCU 58 vollbringt die Funktionen der RPU 20 und des PBX Anrufprozessors 24 in der Basisstation. Er verkehrt mit der RPU 20 der Basisstation mittels der Nachrichten, die zum Funksteuerkanal (RCC) gesendet werden und steuert alle individuellen Funktionen der STU 27. Die SCTU verkehrt auch mit der Teilnehmerstation CCU 29 über den Basisbandsteuerkanal (BCC). Das RS-232 Interface zur CCU 29 arbeitet mit 9600 Baud und wird zum Befördern von Steuerinformationen zwischen der CCU 29 und der STU 27 in der Teilnehmerstation verwendet.
Die Sprachcodier/Dekodier-(Codec-)Einheit
Die Sprachcodeceinheit (VCU) verkörpert vier vollduplex RELP Sprachkompressionssysteme. Der Aufbau der VCU ist in der Basisstation und in der Teilnehmerstation identisch. In der Teilnehmerstation wird nur ein Viertel der Funktionsfähigkeit ausgenützt (d.h. nur einer der vier Kanäle). Das Interface zur STU 27 in der Teilnehmerstation ist identisch mit dem Interface VCU 17 in der Basisstation. Die VCU 17, 28 verwenden lediglich ein digitales SChema, um den RELP Sprachalgorithmus zu verkörpern, wie in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 667446 unter dem Titel "RELP Vocoder Implemented in Digital Signal Processors", eingereicht am 2. November 1984 von Philip J. Wilson, beschrieben ist. Auf diese Offenbarung wird hier bezug genommen. Alternativ kann ein Sub-Band-Codec verwendet werden. Die verarbeiteten Daten werden zu den CCUs 18, 19 an ein gemeinsames Parallelbus-Interface geliefert, welches von der CCU Software gesteuert wird. Die CCU 18,19 senden den VCU 17, 28 Steuersignale, um die Art des Betriebes und die Konfiguration in den VCU 18, 29 zu bestimmen. Die Betriebsarten, Funktionsbeschreibung und Verwirklichungsbetrachtungen, verbunden mit den VCU 17, 28 werden untenstehend beschrieben.
Die Interfaces zwischen der PBX 15 und der VCU 17 sind in Figur 13 dargestellt. Die Interfaces zwischen der STU 27 und der VCU 28 sind in Figur 14 gezeigt. Die STU 27 Interfaces sind ein Teilsatz der PBU Interfaces der PBX 15, in welche die STU 27 nur einen vollduplex Sprachkanal-Betrieb liefert. Die Zeitlagebeziehungen für die PBX und die STU-Interfaces sind ident und in Figur 15 dargestellt.
Tabelle 10
Symbol Parameter Min Typ Max Einheit twO PBX Rahmendauer - 125 - US tw1 Taktpulsdauer 1,8 2,0 2,2 US tw2 Gate 0 inaktive Dauer - 93,75 - US tw3 Gate 0 inaktiv Gate 1 Dauer -5,9 7,8 9,7 US tw4 Gate 1 inaktiv Gate 0 Dauer -52,8 54,7 56,6 US tdO Startpuls-Takt 0 Verzögerung 0 250 -800 ns td1 Startpuls-Takt 1 Verzögerung 0 250 -800 ns td2 Takt 0 - Gate 0 Flankenverzögerung 100 1000 2000 ns td3 Takt 1 - Gate 1 Flankenverzögerung 100 1000 2000 ns tsO Eingangsdaten-Aufbauzeit 20 1500 - ns ts1 Ausgangsdaten-Aufbauzeit 500 1800 - ns thO Haltezeit der Ausgangsdaten 500 2200 - ns
Bezugnehmend auf Figur 13, bringen die PBX SDATO 1, 2 und 3, die Leitungen 70, 71, 72, 73 Datensignale von der PBX 15 zur VCU 17 in die Basisstation. In der Teilnehmerstation wird das Datensignal an die STU SDATO Leitung 74 aus der STU 27 zur VCU 28 (Figur 14) gebracht. 8-Bit u-225 kompandierte Daten werden zum Sprach-Codec während des aktiven Abschnittes der PBX/STU GATEO oder PBX GATE 1.....3 mit einer Taktrate von 256 kHz gebracht. Die Daten werde in den VCU 17, 28 an der ansteigenden 39
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Flanke des 256 kHZ-Taktes getaktet.
Die VCU SDATO 1, 2 und 3 Leitungen 75, 76, 77, 78 bringen Datensignale von der VCU zur PBX 15 in der Basisstation. Die VCU SDATO Leitung 29 bringt Daten von der VCU 28 zur STU 27 in der Teilnehmerstation . 8-Bit u-225 kompandierte serielle Daten werden zur PBX 15 oder der STU 27 vom Sprach-Codec während des aktiven Hochabschnittes der PBX/STU GATEO oder PBX GATE1...3 mit einer Taktrate von 256 kHz gesendet. Die Daten werden ausgetaktet von den VCU 17, 18 an der ansteigenden Flanke des 256 kHz Taktes.
Die PBX GATEO, 1, 2 und 3, Leitungen 80, 81, 82, 83, bringen Gattersignale von der PBX 15 zur VCU 17 in der Basisstation. Die STU GATEO, Leitung 84, bringt Gattersignale von der STU 27 zur VCU 28 in der Teilnehmerstation. Das Gattersignal ist ein aktives hoch Signal, das verwendet wird, um die Übergabe der PBX/STU SDATO, PBX SDAT1....3 und VCU SDATO....3 freizugeben. Dieses Gattersignal ist alle 125 Mikrosekunden für acht aufeinanderfolgende Taktperioden aktiv.
Die PBX CLKO, 1, 2 und 3, Leitungen 85,86,87, 88, bringen das 256 kHz-Taktsignal von der PBX 15 zur VCU 17 in der Basisstation. Die STU CLKO Leitung 89 bringt ein 256 kHz Taktsignal von der STU 27 zur VCU 28 in der Teilnehmerstation. Ein 256 kHz Taktsignal wird verwendet, um die PBX/STU SDATO und
PBX SDAT1... 3-Signale in den VCU 17, 28 zu takten und ebenso die VCU SDATO.......3Signale in der PBX 15 oder in der STU 27. Die Takte sind jedoch nicht mit irgendeinem der Takte, die innerhalb der VCU 17, 18, CCU 18, 29, oder im Modem 19, 30 erzeugt werden, synchronisiert.
In der Basisstation konvertiert die PBX-VCU vier Kanäle mit synchronen 64 kBpS seriellen Daten in 8-Bit Paralleldaten, welche damit für die vier Sende-Sprachcodecs 16 mit einer Abtastrate von 8 KHz verfügbar werden. In der Teilnehmerstation wird nur ein Kanal (Kanal 0) durch das STU-VCU-lnterface konvertiert. Die erforderlichen Takte und Gatter werden von der PBX 15 und der STU 27 geliefert.
Die PBX-VCU und STU-VCU Interfaces üben auch die Komplementärfunktion für die Empfangscodecs aus. In der Basisstation werden die 8-Bit-Paralleldaten, die von den vier Codeckanäien empfangen werden, in vier 64 kBpS synchrone Serienkanäle zur RUckübertragung an die PBX 15 umgesetzt. In der Teilnehmerstation wird ein Sprachkanal umgesetzt und zur STU 27 zurückgesendet.
Das Hartware-Interfaces zwischen den VCU 17, 28 und den CCU 18, 29 sind in Figur 16 dargestellt. Die Zeitablaufbeziehungen für die Sende- und Empfangskanäle zwischen der VCU und der CCU sind jeweils vollständig in den Figuren 17 und 18 dargestellt. Die Tabellen 11 und 12 beschreiben die kennzeichnenden Eigenschaften, dargestellt durch die jeweils in den Figuren 17 und 18 verwendeten Symbole.
Es ist zu beachten, daß die Figuren 17 und 18 im einzelnen die Ereignisse darstellen, die während des in den Figuren 19A und 19B gezeigten VCBTB ablaufen. Die Definitionen der individuellen Interfacesignale werden in den folgenden Absätzen gegeben. 40
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Tabelle 11
Symbol Charakteristik Min Max Einheit td1 Sprachcodec Blocktransferperiode - 750 usec td2 TCVC Ansprechzeit 1,25 15 usec td3 CCU DMA Ansprechzeit 1,25 usec td4 Austauschverzögerung 15 nsec td5 VC Blockperiodeverzögerung 150 usec thl Halten der Steuerdaten nsec th2 Halten der Zustandsdaten nsec th3 Halten der TC-Daten nsec ts1 Aufbau der Steuerdaten nsec ts2 Aufbau der Zustandsdaten nsec ts3 Aufbau der TC-Daten nsec tw1 Schreibdauer nsec tw2 Lesedauer nsec tw3 Blockanforderungsdauer 1,5 usec
Tabelle 12
Symbol Charaksterik Min Max Einheit td6 Blocktransferperiode 750 usec td7 CCU Datenansprechzeit 1,25 usec td8 VC Ansprechzeit 1,25 15 usec td9 Austauschverzögerung 15 nsec td10 VC Blockperiodenverzögerung 150 usec th4 Halten der Steuerdaten nsec th5 Halten der Zustandsdaten nsec th6 Halten der RC-Daten nsec ts4 Steuerdatenaufbau nsec ts5 Zustandsdatenaufbau nsec ts6 Aufbau der TC-Daten nsec tw4 Schreibdauer nsec tw4 Lesedauer nsec tw6 Blockanforderungsdauer 1,5 usec
Die Figuren 19A und 19B zeigen die Beziehungen im Zeitablauf zwischen den verschiedenen Sende* und Empfangs-Sprachblöcken, die zwischen den VCU 17,18 und den CCU 18, 19 übertragen werden, für eine 16-Pegel-phasendrehende (PSK)Modulation. Ganz oben in Figur 19A ist das Rahmentiming des Systems angegeben, auf welches alle Übertragungen bezogen sind. Dieses Rahmentiming ist auch auf Figur 19B anwendbar. Ein Modemrahmen ist 45 ms lang und schiieBt vier Sprechschlitze (oder Kanäle) ein. 41
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Jeder Sprechschlitz besteht aus zwei Systemsprachblockperioden (SVBP) von Sprachdaten, von denen jede 82 Symbole (die 5,125 ms erfordern) enthält und ein zusätzliches 16 überlagertes Datensymbol, das von der Rahmenzeit 1,0 ms benötigt. Für die Sendekanäle wird ein Block von 328 Bits (42 Bytes) verarbeiteter Sprache von den VCU 17, 28 zu den CCU 18, 29 transferiert, vor Beginn jeder SVBP während einer Sprechcodecblock-Transferperiode (VCBTP). Der 64 kBpS Eingangsdatenstrom der VCU's, der mit einem verarbeiteten Sprechblock vereinigt ist, wird als in Sprechcodec-Blockperioden (VCBPs) zu zerteilen angesehen, die 22,5 ms lang sind. Bezugnehmend auf den Sendekanal 0 in Figur 19A, werden unverarbeitete VC Eingangsdaten in VCBP's 0A1 und OBI mit verarbeiteten Daten in VCBTPs 0A1 und 0B1 vereinigt. Es ist anzumerken, daß die VCBPs für die Kanäle 0 und 2 um eine Hälfte einer VCBP (d.h. um 11,25 ms) gegenüber den VCBPs der Kanäle 1 und 3 versetzt sind. Für den Empfangskanal (wie in Figur 19B gezeigt) wird ein Block von 328 Bits (41 Bytes) verarbeiteter Sprache von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28 zu den VCU 18, 28 am Ende jeder SVBP während einer VCBZP transferiert. Wie in den Sendekanälen ist die Zeitversetzung der VCBP gegenüber der VCBTP ausführungsabhängig und eine (maximale) Abweichung einer VCBP ist in Figur 19 dargestellt. Um die Beziehungen zwischen den Eingangs- und Ausgangsdaten des Sprachcodecs zu verstehen, wird auf die Figuren 19A und 19B verwiesen. Für den Empfangskanal 0 werden komprimierte Sprachdaten, die während der VCBTPs 0A10 und 0B10 übertragen werden, mit dem verarbeiteten expandierten Datenstrom in den VCBPS 0A10 und 0B10 vereinigt.
Die TCADDR Leitungen 90 bringen Kanaladressensignale von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Diese drei Adressenleitungen werden zum Wählen der laufenden Sendekanaladresse verwendet.
Der TCDATA-Bus vermittelt Sendekanal-Datensignale zwischen den VCU 17, 28 und den CCU 18, 29.
Die TCDAV Leitung 92 bringt ein Sendekanal/Datenverfügbarsignal von den VCU 17, 28 zu den CCU 18, 29. Das TCDAV/Signal zeigt den CCU 18, 29 an, daß ein Datenbyte im TCDATA-Register verfügbar ist. Das TCDAV-Signal bleibt ”low”, bis ein TCDACK-Signal aktiviert wird.
Die TCDACK-Leitung 93 bringt ein Sendekanal/Datenbestätigungssignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das TCDACK-Signal steuert die Daten auf dem TCDATA-Bus und setzt TCDAV zurück.
Die TCSCWR Leitung 94 bringt ein Sendekanalzustands/Steuerschreibsignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das TCSCWR Signal schreibt das Sprachcodec-Steuerwort in das zugehörige Sendeka-nal-Steuerregister ein, das von der TCADDR Leitung bestimmt wird. Die Daten werden mit der ansteigenden Flanke des TCSCWR-Signals im Register gespeichert.
Die TCSCRD-Leitung 95 bringt ein Sendekanalzustands-Steuerlesesignaf von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das TCSCRD-Signal steuert das von der TCADDR-Leitung bezeichnete Statusbyte aus dem Sprachcodec-Zustandsregister auf den TCDATA-Bus.
Die BLOCKRQ-Leitung 96 bringt ein Blockanforderungssignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das BLOCKRQ-Signal wird verwendet, um einen 41 Byteblock-Transfer von Daten vom Sprachcodec (spezifiziert durch die TCADDR-Leitungen) zu den CCU 18, 29 über den TCDATA-Bus einzuleiten. BLOCKRQ wird vom Sprachcodec für den Start des VCBP Timings verwendet.
Die TCVCRST Leitung 97 bringt ein Sendekanalsprachcodec-Rücksetzsignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Der Sendesprachcodec, durch die TCADDR-Leitungen spezifiziert, wird rückgesetzt.
Die RCADDR-Leitungen 98 bringen Empfangskanaladressensignale von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Diese Adressleitungen werden verwendet, um die laufende Empfangskanaladresse wie folgt auszuwählen :
Der RCDATA-Bus 98 bringt Empfangskanaldatensignale zwischen die CCU 18, 29 und die VCU 17,28.
Die RCDAV-Leitung 100 bringt ein Empfangskanal-Datenverfügbarsignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das RCDAV-Signal zeigt dem Sprachcodec, spezifiziert durch die RCADDR-Leitungen, an, daß ein Datenbyte im RCDATA-Register verfügbar ist. Das RCDAV-Signal steuert den Zugang der Daten zum RCDATA-Bus und in das RCDATA-Register, und setzt die RCDACK-Leitungen zurück.
Die RCDACK-Leitung 101 bringt ein Empfangskanaldatenbestätigungssignal von den VCU 17, 28 zu den CCU 18, 29. Das RCDACK-Signal zeigt den CCU 18, 29 an, daß die Daten vom RCDATA-Register gelesen wurden und daß weitere Bytes aus den CCU 18, 29 transferiert werden können.
Die RCSCWR-Leitung 102 bringt ein Empfangskanalzustands/steuereinschreibsignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das RCSCWR-Signal schreibt das von den RCADDR-Leitungen bestimmte Steuerwort in das zugehörige Sprachcodec-Steuerregister ein. Die Daten werden im Register mit der ansteigenden Flanke des RCSCWR-Signals gespeichert.
Die RCSCRD-Leitung 103 bringt ein Kanalzustand/Steuerlesesignal von den VCU 17, 28 zu den CCU 18, 29. Das RCSCRD-Signal steuert das von den RCADDR-Leitungen bestimmte Sprachco-dec/Zustandswort aus dem Statusregister zum RCDATA-Bus. 42
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Die BLOCKRDY-Leitung 104 bringt ein Blockbereitsignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Das BLOCKRDY-Signai wird verwendet, um einen 41 Byteblocktransfer von Daten aus den CCU 18, 29 zum Sprachcodec, spezifiziert durch die RCADDR-Leitungen, einzuleiten. Das BLOCKRDY-Signai wird vom Sprachcodec zum Start des VCBP-Timings verwendet. Die CCU 18, 29 werden benötigt, um vor der Anstiegsflanke des BLOCKRDY-signals ein verfügbares Datenbyte im RCDATA-Register zu haben.
Die RCVCRST-Leitung 105 bringt ein Empfangskanal-Sprachcodec-Rücksetzsignal von den CCU 18, 29 zu den VCU 17, 28. Der Sprachcodec, spezifiziert durch die RCADDR-Leitungen, wird durch die RCADDR-Signale rückgesetzt.
Die VCU Hartware des Empfangskanals empfängt während einer VCBTP, wie in Figur 20A gezeigt, 41 Bytblocks als Eingabedaten von den CCU 18, 29. Nach der Verarbeitung der Daten gemäß der laufenden Betriebsart werden die nach dem 8-Bit u-Gesetz kompandierten Daten mit einer Rate von 8 kHz zum BPX (STU) Interface-Modul transferiert. Eine Datenpufferung wird in den VCU 17, 28 vorgenommen, um die Eingangs-/Ausgangsbedingungen der CCU 18,29 zu vereinfachen. Wie in Figur 18 gezeigt, werden über einen Satz von Steuer- und Zustandsregister für jeden Empfangskanal am Beginn einer VCBTP Steuerinformationen zwischen den VCU 17, 28 und den CCU 18, 29 durchgegeben. Die folgenden Betriebsarten werden von den Empfangscodecs getragen:
Im externen Betrieb wird eine Bandbreitedehnung mit einer Eingabe-Datengeschwindigkeit von 14,6 kBpS (392 Bits alle 22,5 ms) und einer Datenausgabegeschwindigkeit von 64 kBpS durchgeführt. Sprechdaten können auch DTMF Töne einschließen.
Beim internen Betrieb geht vorher komprimierte 14,6 kBpS-Sprache von den CCU 18, 29 über die VCU 17, 28 zur PBX 15 oder zur STU 27. Da die PBX 15 oder die STU 27 64 kBpS erwartet, muß eine Verkürzung des Datenstromes vorgenommen werden. Ausgangs-(64 kBpS)-Daten bestehen aus einem leeren Bytemuster (FF hex), bis Sprachdaten aus den CCU 18, 29 verfügbar werden. Dann wird ein Synchronbyte (55 hex) ausgegeben, gefolgt von 41 vorher verarbeiteten Datenbytes, nach welchen das leere Bytemuster fortgesetzt wird. Figur 20A liefert ein Beispiel des Eingangs-Ausgangsdaten-Timings und des Inhaltes für eine 16 PSK-Modulation.
Im Ruhebetrieb werden Eingabebiöcke von Sprachdaten von den CCU 18, 29 konsumiert, aber nicht verwendet. Ein leeres Ausgangsbytemuster (FF hex) zur PBX 15 oder zur STU 27 wird aufrechterhalten, um die Geräuschlosigkeit der Leitung sicherzustellen.
Im Bereitschaftsbetrieb werden fortlaufend Diagnoseprogramme ausgeführt und der resultierende Zustand im Zustandsregister gespeichert. Blocktransfers zu den CCU 18, 29 werden nicht vorgenommen, bis die Betriebsart durch eine Blockanforderung entsprechend der VCBTPA geändert wird. Das neue Steuerwort (und Betriebsart) wird vom Sprachcodec gelesen und die Diagnosezustands-Information zu den CCU 18, 29 durchgegeben.
Die Sendekanal VCU Hartware empfängt nach dem 8-Bit u-Gesetz kompandierte PCM (mit einer Abtastrate von 8 kHz) aus dem PBX/STU-Interface. Nach Verarbeitung der Daten gemäß der laufenden betriebsart werden Ausgangsdaten während einer Blcoktransferperiode (VCBTP), wie in Figur 19 gezeigt, in Blöcken von 41 Bytes zu den CCU 18, 29 transferiert. Innerhalb der VCU 17, 28 werden die Daten gepuffert, um die Eingangs-/Ausgangsbedingungen der CCU 18, 29 zu vereinfachen. Eine Steuerinformation wird zu Beginn einer VCBTP über einen Satz von Steuer- und Zustandsregistern für jeden Sendekanal zwischen den VCU 17, 28 und den CCU 18, 29 ausgetauscht, wie in Figur 17 gezeigt. Die folgenden Betriebsarten werden von den Sendecodecs getragen:
Im externen Betrieb wird die Kompression der Bandbreite für die Sprache mit einer Ausgabegeschwindigkeit von 14,6 kBpS ausgeführt (328 Bits alle 22,5 ms). Verarbeitete Sprachdaten werden in 41 Byteblocks zu den CCU 18, 29 durchgegeben. Die Sprachdaten können auch Zweiton-Vielfachfrequenz-DTMF (= Dual - Tone - Multi-Frequency)-Töne enthalten.
Im Intembetrieb sind vorher verarbeitete Sprachdaten von der PBX 15 oder der STU 27 über die VCU 17, 28 und in die CCU 18,29 gelaufen. Der 64 kBpS Eingangsdatenstrom besteht aus einem leeren Bytemuster (FF hex), einem Synchronbyte (55 hex), 41 vorher verarbeiteten komprimierten Sprachdatenby-tes, und zusätzlichen Leerbytes, bis das nächste Synchronbyte vorkommt. Der Sprachcodec überwacht die Eingangsdaten auf das Synchronbyte, das in einem Bytebereich vorkommt, und speichert dann die 41 Bytes der Sprachdaten. Während der nächsten VCBTP wird, wie beschrieben, der Sprachblock dann zu den CCU 18, 29 transferiert. Die Figur 20B liefert ein Beispiel für das Timing der Eingangs- und Ausgangsdaten und den Inhalt für eine 16-PSK-Modulation. Segment 1 am Ausgangskanal ist ein Synchronbyte, und Segment 2 ist ein verarbeitetes Sprachbyte. Die schrägschraffierten Segmente stellen ein leeres Bytemuster dar. Beachte, daß die Synchron- und Sprachdaten nicht über den VCBP Bereichen Vorkommen.
Im Ruhebetrieb werden die Sprachdaten von der PBX 15 oder der STU 27 konsumiert, jedoch nicht verwendet. Die 42 Bytes der Sprachdaten zur CCU enthalten ein stummes Sprachmuster. 43
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Im Bereitschaftsbetrieb werden fortlaufend diagnostische Hartwareprogramme durchgeführt und der resultierende Zustand im Zustandsregister gespeichert. Blockübertragungen zu den CCU 18,29 werden erst ausgeführt, wenn die Betriebsart durch eine Blockanforderung entsprechender VCBTPA geändert wird. Das neue Steuerwort (und die Betriebsart) wird von den VCU 17, 28 gelesen und die Diagnosestatusinformation wird zu den CCU 18, 29 durchgegeben.
Ein Codecrahmen ist gemäß den Durchführungsanforderungen des RELP-Algorithmus definiert, der Rahmen muß ein ganzzahliger Teiler der Sprachcodec-Blockperiode (VCBP) sein, die 22,5 ms beträgt.
Wegen der Tatsache, daß die PBX 15 und die STU 27 asynchron zum internen Systemtiming arbeiten, müssen in die VCU 17, 28 Mittel eingegliedert sein, die einen Datenüberfluß und einen Datenmangel entdecken, melden und kompensieren. Dieser Zustand kommt schätzungsweise einmal in jeder 5000. VCBP vor. Da die Detektion von Überschuß oder Mangel aufbaumäßig bedingt ist, ist die Meldung solcher Fehler im Zustandswort vorgesehen. Datenmangel kann erforderlichenfalls durch Wiederholung der letzten Sprachprobe kompensiert werden, und Überschüsse können erforderlichenfalls durch Nichtbeachtung der Sprachprobe(n) behandelt werden.
Nach dem Rücksetzen irgendeines (oder aller) Codecs, wird, wie beispielsweise in Figur 19A gezeigt, VCBTPA der erste transferierte Block aus den CCU 18, 29 sein.
Kanalsteuereinheit (CCU)
Die Kanalsteuereinheit (CCU) übt sowohl in der Teilnehmerstation als auch in der Basisstation ähnliche Funktionen aus. Die in den beiden Stationstypen für die CCU Funktion verwendete Hartware ist tatsächlich ident. Die Software in der Teilnehmerstation unterscheidet sich geringfügig von der der Basisstation. Die CCU führt einige Funktionen betreffend die Formattierung der Information und des mit der Arbeitsweise in den Zeitteilungs-Übertragungskanälen zusammenhängenden Timings aus. Maßgebliche Eingänge zur CCU kommen aus vier Quellen. Als erstes sind es die aktuellen digitalisierten Proben, die zu übertragen sind. Diese werden aus den VCU 17, 28 zu den CCU 18, 29 transferiert (Figuren 2 und 3). Diese Daten können kodierte Sprachproben oder Datenproben aus dem RS-232 Datenregister 10 in der STU (Figur 12) sein. In irgendeinem Falle arbeiten die digitalen Kanäle mit 16 kBpS. Von der CCU 18 können gleichzeitig vier Kanäle verarbeitet werden, wenn in der Basisstation mit allen vier 16-Pegel PSK Übertragungskanälen gearbeitet wird. Die CCU 29 der Teilnehmerstation arbeitet nur auf einem Strom. Dieser Strom kann aber in irgendeiner der vier Schlitzpositionen festgeiegt werden, die mit dem TDMA rahmenden Schema Zusammenhängen. Der zweite Eingang zur CCU kommt über den Basisbandsteuerkanal (BCC) aus der STU 27 (in der Teilnehmerstation) oder von der RPU 20 (in der Basisstation). Dieser zweite Eingang liefert Steuernachrichten betreffend die Betriebsarten, Zustands- und Steuerinformationen. Viele der BCC Nachrichten aus den CCU 18, 29 sind Funksteuerkanalnachrichten (RCC), die von den CCU 18, 29 empfangen wurden. Die CCU 18, 29 fördern die Steuerinformationen aus den RCC Nachrichten zur STU 27 oder zur RPU 20 und empfangen als Antwort Steuemachrichten aus der RPU 20 oder der STU 27. Diese bestimmt, was die CCU 18, 29 mit den Daten aus den VCU 17, 28 zu tun hat. Die dritte Eingangsquelle liefert Timing- und Zustandsinformationen aus dem Modem 19, 30a. Das Modem 19 liefert das Haupttaktsignal, das in der VCU-VCU-Modemkette verwendet wird. Zusätzlich liefert das Modem 19, 30a den Zustand über die Genauigkeit seiner Bitgleichlauf-Synchronisation, die RF AGC Pegel-Einsätze und andere "Güte" Anzeigen, die von den CCU 18, 29 verwendet werden, um zu ermitteln, ob hinreichend verläßliche Verbindungen über den Kanal Zustandekommen. Die CCU 18, 29 versucht, die "Feinabstimmung" der augenblicklichen Arbeitsweise des Modems 19, 30a durch Befehle, den Senderleistungspegel, die AGC-Pegel und die Berechnung der Timing-/Entfernungsberechnung, zu verändern, zu steuern. Messungen der Pegelgüte der Modemübertragungen werden zur RPU 20 oder der STU 27 gemeldet. Die vierte Eingangsquelle sind die aktuellen Modemdaten, die als Symbole empfangen werden, von denen jedes bis zu vier Bits haben kann (abhängig von den Modulationspegeln). Diese Symbole werden gepuffert, entmultiplext und zur Dekodierung den Empfangsschaltungen der VCU 17, 28 zugeführt.
Figur 21 ist ein Blockschaltbild der CCU. Die Architektur der CCU ist im wesentlichen die von zwei Einweg Datenkanälen mit direktem Speicherzugriff (DMA) mit einer intelligenten Mikroprozessorsteuerung. Die Aufgabe der DMA-Kanäle ist es, Daten aus der VCU zum Modem und umgekehrt zu übertragen. Die CCU Schnittstelle zur VCU umfaßt zwei parallele DMA Vielfachleiter, einen TX-Bus 107 für den Sendekanal (VCU zu CCU zu Modem) und einen RX-Bus 108 für den Empfangskanal (Modem zu CCU zu VCU). Daten, die von den Sendeschaltungen in der VCU verarbeitet wurden, werden im VCU Speicher gepuffert, bis die CCU einen DMA-Transfer anfordert. Während jeder Blocktransferperioden werden einundvierzig Bytes zur CCU übertragen. Zwei dieser Blöcke werden je Kanal (bis zu vier Sprechkanäle in der Basisstation) je TDMA Rahmen übertragen. Die CCU empfängt diese Sendebytes über ein Sendesprachcodec-Interfacemo- 44
AT 404 202 B dul (TVCIM) 109 und puffert sie in einem Sendespeichermodul (TMM) 110. Abhängig von der speziellen BEtriebsart für den gegebenen Kanal, hängt ein CCU Prozessor, der einem Mikrokontrollermodul (MCM) 111 einverleibt ist, eine Steuer-/Synchronisierungs-Kopfteil an die kodierten Sprachbytes an, auf welche Weise ein vollständiges Sprachpaket zur Übertragung zum Modem über ein Sendemodem-Interfacemodul 112 in das Format gebracht wird. Die MCM 111 bewahrt Informationen über das Rahmentiming und überträgt die Daten zur passenden Zeit zum Modem. Bevor sie zum Modem transferiert werden, werden die Sendedaten durch den MCM 111 aus dem Achtbyteformat, das von der CCU verwendet wird, in ein Symbolformat umgeformt, das je Symbol 1, 2 oder 4 Bits enthält, abhängig von den Modulationspegeln für diesen Schlitz.
Der umgekehrte Prozess wird für die Empfangsdaten aus dem Modem ausgeführt. Die Daten aus dem Modem werden von einem Empfangsmodem-Interfacemodul 114 empfangen und in einem Empfangsspeichermodul (RMM) 115 gepuffert. Diese Daten werden dann aus dem 1, 2 oder 4-Bit-je Symbol Format, das vom Modem verwendet wird, in das Achtbitformat umgesetzt, das intern von der CCU und bei allen anderen Basisbandverarbeitungen Verwendung findet. Die zusätzlichen Bits und die Steuerbits werden von dem auf dem RK Bus 108 ankommenden Datenstrom durch das MCM 111 abgetrennt, entsprechend des ihm bekannten Rahmentimings, das vom Modem zu einem Rahmentimingmodul (FTM) 116 geliefert wird, und seiner eigenen Identifizierung verschiedener Codewörter im Symbolstrom. Die umgesetzten Daten werden über ein Sprachempfangscodec-Interfacemodul (RVCIM) 117 zur VCU geleitet.
Die CCU liefert auch die Verbindungspegelsteuerung für die Übertragungen über den Funksteuerkanal (RCC) sowohl bei der Basis- als auch bei der Teiinehmerstation. In der Basisstation ist nur eine CCU durch die RPU als den RCC Kanal verarbeitend dargestellt. Die CCU steuert den Empfang und die Formatierung der Nachrichten von der RPU in der Basisstation zur STU Steuerung in den Teilnehmerstationen. Diese Steuerfunktion der CCU schließt die Detektion und Fehlerkontrolle in den RCC-Nachrichten und auch die Formatierung und Paketierung der Information für die Übertragung über die Funkverbindung ein. Die CCU detektiert auch Kollisionen auf den ankommenden RCC in der Basisstation. Die CCU steuert die Leistung und die Entfernungsberechnungen für die Teilnehmerstationen, indem sie die einleitenden Erfassungsleistungen durchführt. Das Erfassungsprotokoll und andere RCC Funtionen wurden vorstehend beschrieben.
Fig. 22 zeigt die für die Software aufgebaute funktionelle Architektur der CCU. Die CCU hat drei getrennte Datenwege: den Sendebus TX 107, den Empfangsbus RX 108 und den lokalen Bus 119 für den Mikrokontroller. Der Mikrokontroller 111 teilt den TX Bus 107 mit einem Speicherzugriff-(DMA)-Kontroller 120 und zeigt den FIX Bus mit einem Direktor DMA Steuergerät 121. Das Mikrosteuergerät 111 verwendet diese Fernvielfachleitungen zur Steuerung der Peripherien des DMA Kontrollers,der Steuer-/Zustandsregi-ster 122 und als Zugang zum Sendepufferspeicher 110 und zum Empfängerpufferspeicher 115. Die Steuer-und Zustandsregister 122 liefern, abseits des lokalen Bus 119 des Mikrokontrollers, Schnittstellen zur RFU, zum Modem und zur CCU Hartware. Eine RS-232C Verbindung 123 zwischen der RPU und der CCU wird von einem UART auf dem Mikrokontrollerchip 111 getragen. In der Teilnehmersation ist die RPU durch die STU ersetzt, die Schnittstellen bleiben jedoch dieselben.
Der Mikrokontroller 111 hat Zugang zu drei physikalisch getrennten RAM Bereichen: Zum lokalen RAM, zum Sendepuffer und zum Empfangspuffer. Das lokale RAM kann weiterhin in ein auf dem CHIP RAM und ein weg vom CHIP RAM gebrochen sein. Sendepuffer und Empfangspuffer haben nur Zugang zum Mikrokontroller, wenn das jeweilige DMA Steuergerät frei ist.
Der Sendepuffer 110 ist in eine Anzahl verschiedner Segmente unterteilt. Jedes Segment enthält das Skelett eines Sprache- oder RCC Paketes, das zur Übertragung über den Kanal bereit ist. Die Preambel und das einzige Wort (nur RCC) sind Konstante, die vom Mikrokontroller 111 nach dem Rücksetzen einer CCU eingeleitet werden. Das Codewort (nur Sprache), Sprachdaten und RCC Daten werden vom Mikrokontroller knapp vor dem DMA-Transfer zum Modem 19, 30a in den Transitpuffer 119 eingeschrieben. Sobald RCC "null ACK" eine mit einer hohen Frequenz gesendete fixe Nachricht ist, wird sie als eine getrennte Einheit im Sendepuffer 110 gespeichert.
Der Empfangspuffer 115 ist in eine Anzahl verschiedener Segmente unterteilt. Ein Segment ist für die Speicherung von Sprachdaten, die gepuffert und an eine VCU Blockbasis weitergegeben werden. RCC Daten werden getrennt von den Sprachdaten gepuffert, um ihre Rückhaltung über eine längere Zeitperiode zu ermöglichen. Wenn erforderlich, kann der Mikrokontroller 111 im Empfangspuffer 115 eine zwei Rahmen-RCC-Geschichte aufbewahren, indem es den RC Copy Task (vom Puffer zum lokalen RAM) eines zeitkritischen Ereignisses kürzer macht.
Der lokale RAM enthält die Arbeitsvariablen, die vom Mikrokontroller 111 verwendet werden. Eine dort gespeicherte wichtige Datenstruktur trägt den Basisbandsteuerkanal (BCC) zwischen der CCU und der RPU. Eine Registerbank des lokalen RAM ist dazu bestimmt, grundlegende Warteschlangeninformationen zum RS-232C Unterbrechungsbehandler zu liefern. Ein Zeiger und Längenfeld in dieser Bank definieren 45
AT 404 202 B den aktiven Sendedatenblock (TXDB), aus welchem die Daten ausgelesen und gesendet werden. Der TXDB enthält Längen und Zeigerinformation für den nächsten TXDB in der Warteschlange; daraus wird eine abgeschlossene Liste gebildet. Auf der Empfangsseite wird ein Umlaufspeicher zum Speichern ankommen-der Datenbytes verwendet. Wenn eine vollständige Nachricht empfangen wird, übernimmt der Unterbrechungsbehandler den Seriencode und interpretiert ihn.
Der Mikrokontroller 111 verwendet sienen lokalen Bus 119 als Zugang zum Modem und zu den CCU Steuer-/Zustandsregistern 122. Der Bus liefert auch über die isolierenden logischen Schaltungen 124 und 125 jeweils Zugang zum Bus 107 und zum Bus 108. Um Sendungen zur gleichen Zeit zu vermeiden, sind die Fernvielfachleitungen 107, 108 nur über den Mikrokontroller 111 zugänglich, wenn der jeweilige DMA Kontroller 120 oder 121 frei ist.
Die CCU und die RPU verkehren über die Verbindung 123 mit einer Vollduplex-RS 232C-Schnittstelle, Basisband-Steuerkanal (BCC) genannt. Asynchrone Zeichen sind achtbit Binäre und werden mit 9600 Baud übertragen. Ein Startbit und ein Stopbit werden zur Rahmung der Datenbytes verwendet. Nachrichten werden beendet durch ein einziges Byte mit Bytestopfung, das dazu verwendet wird, um das Vorkommen des einzigen Byte innerhalb einer Nachricht zu vermeiden. Ein alternatives Bitprotokoll und eine Achtbit-Prüfsumme werden verwendet, um die Unversehrtheit der Verbindung sicherzustellen.
Zwei externe Programmunterbrechungen werden vom Mikrosteuergerät gestützt. Eine wird vom Sende-DMA-Steuergerät 120 erzeugt und die andere wird vom Empfangs-DMA-Steuerkontroller 121 erzeugt. Diese Unterbrechungen kommen vor, wenn der jeweilige Steuerkontroller 120, 121 seinen Blocktransfer vervollständigt; hierauf Freigabesteuerung seines Bus zum Mikrokontroller 111.
Die BCC Schnittstelle wird von einer internen Unterbrechung gesteuert. Die Software wird bei Empfang oder Sendung eines Byte unterbrochen.
In der Basisstation ist der Mikrokontroller 111 verantwortlich für die Steuerung und Überwachung der Gesamtheit der vier ihm zugeordneten Kanaldatenwege, die die VCU 17, 28, die CCU 18,29, das Modem 19,30a und die RFU 20, 31a einschließen. In der Teilnehmerstation steuert und überwacht der Mikrokontroller 111 dieselbe Hartware, er trägt aber nur einen Datenweg. Die CCU wird ihrerseits von der RPU gesteuert (in der Basisstation) oder von der RPU (in der Teilnehmerstation).
Die CCU versorgt die VCU mit der Information über die Betriebsart. Änderungen der Betriebsart kommen nur bei Systemschlitzbegrenzungen vor. Während des Vorganges der Sprachkompression versorgt die CCU auch die VCU mit Informationen, wie die Position des VCU Blocks innerhalb des Systemschlitzes (es gibt zwei VCU Blöcke je Systemschlitz). VCU Adressierung wird durch die CCU vor einem Datentransfer aufgebaut, die den MUX/DEMUX Prozess ausführt. Der Zustand der VCU wird nach jeder Blockübergabe von der CCU eingelesen und entsprechende statistische Begriffe werden von der CCU aufbewahrt. Die CCU kann auch eine harte Rücksetzung der VCU und/oder VCU einleiten.
Der Mikrokontroller 111 lifert den laufenden Modulationspegel einem Symbol-/Byte-Umsetzer 126 im RX Bus 108 und einem Byte-/Symbol-Umsetzer127 im TX Bus 107.
Das Modem wird mit Informationen versorgt, die die Art der empfangenen RCC oder Sprachdaten betrifft, wegen der unterschiedlichen Erfassungsprozeduren, die bei ihrem Empfang verwendet werden. Das Modem beliefert die CCU mit einer fraktionierten Taktversetzung, dem AGC-Pegel und dem Wert für die Verbindungsqualität jedes Schlitzes. Die Frequenzzuteilung an die CCU wird von der RPU oder der STU geliefert. Die CCU steuert die Einleitung einer harten Modemrücksetzung, eines Eigentests oder die Empfangsseite beim Schulungsbetrieb.
Die CCU behandelt den Vollduplex-Datenfluß über die Sende- und Empfangsvielfachleitungen 107,108. Während einer gegebenen Schlitzzeit werden Sendesprachdaten, die von der VCU stemmen, als Block über den Sende-DMA-Kontroller 121 zum Sendepuffer 110 übertragen. Jeder Block ist längenmäßig ein VCU Block; daher sind für jeden Sprachkanal zwei solche Übergaben erforderlich. Vor der Übergabe versorgt die CCU die VCU mit den entsprechenden Kanaladressen, so die Multiplexoperation vollziehend.
Eine Preambel und ein Codewort, die im Sendepuffer 110 gespeichert sind, werden am Anfang jedes Schlitzes vor den VCU Daten ausgesendet. Der Sende DMA überträgt die Daten vom Sendepuffer zum rückgetakteten FIFO-Stapel 128, während das Modem, wie erforderlich, Daten aus dem FIFO-Stapel empfängt. Die Umsetzung von Bytes in Symbole wird vom Byte-Symboi-Umsetzer 127 während der Übergabe durchgeführt. Die Steuerung des peripheren Sende DMA wird vom Mikrokontroller gleichzeitig mit der Schaffung und Einfügung des Codewortes für das Sprachpaket vorgenommen.
Der Empfangsdatenfluß ist sehr genau ein Spiegelbild der Senderseite. Die Daten werden, wie sie vom Modem 19, 30a erscheinen, in den rückgetakteten FIFO-Stapel 129 eingeschrieben. Das Empfangs-DMA-Steuergerät 121 entleert den FIFO Stapel 129 nach Bedarf in den Empfangspuffer 115. Die Symbol-/Byte-Umsetzung wird von einem SymboIVByte-Umsetzer 126 vorgenommen und das Rahmentiming erfolgt durch die Taktschaltung 130. Die Ausrichtung der Bytebegrenzung erfolgt automatisch, sobald der Kanal 46
AT 404 202 B synchron ist. Sobald ein vollständiger VCU Block empfangen ist, wird der DMA Block transferiert zur entsprechenden VCU. Die Steuerung des Empfangs-DMA-Steuergerätes wird vom Mikrokontroller 111 vorgenommen.
Die Detektion des Codewortes wird für jeden Schlitz ausgeführt. Der Mikrokontroller 111 führt diesen Prozess aus, indem er das Codewort-Byte im lokalen RAM kopiert und es mit einer Liste gültiger Codewörter vergleicht. Während jedes Schlitzes liefert das Modem 19, 30a eine fraktionierte Symbolverschiebung und einen AGC Wert. Diese werden vom Mikrokontroller 111 gelesen und entsprechend interpretiert. Wenn Leistungs- oder Entfemungsprobleme bestehen, wird die Teilnehmerstation darüber über das Sendecodewort informiert. RCC Sendedaten werden im Sendepuffer 110 durch die CCU entsprechend den Inhalten der RCC Nachrichtenreihung zusammengesetzt. Wenn die RPU eine Nachricht zur CCU gesendet hat, wird diese Nachricht im Sendepuffer 110 formatiert. Andernfalls wird die NULL KNOWLEDGE Nachricht, die dauernd im Sendepuffer 110 gespeichert ist, verwendet. Sobald ein RCC Paket bereit ist, werden nach Bedarf die RCC Preambel, das einzige Wort und die RCC Daten DMA-transferiert zum Modem 19,30a. Die CCU führt eine Kollisionsermittlung durch und setzt das die RCC Kollision begrenzende Bit entsprechend ein.
Der Empfangs RCC Datenbehandler besitzt zwei Betriebsarten: "Rahmensuche" und "Monitor". Beim Rahmensuchbetrieb wird der RCC Kanal als nicht synchron betrachtetJede ankommende RCC Nachricht muB synchronisiert werden, indem ein das einzige Wort aufsuchender Algorithmus verwendet wird. Im Monitorbetrieb ist der Kanal synchronisiert und der das einzige Wort aufsuchende Algorithmus wird nicht herbeigerufen. Die Basisstation befindet sich immer im Rahmensuchbetrieb, da der Teilnehmer nicht zu irgendeiner Zeit mit dem schlechten Timing einspringen kann. Bei der Teilnehmerstation ist der RCC Datenbehandler im Monitorbetrieb, außer die Station hat keine RCC Synchronisation erreicht.
Im Rahmensuchbetrieb wird die Detektion des einzigen Wortes nach jedem RCC Schlitz durchgeführt. Das Mikrosteuergerät 11 führt diesen Prozess durch, indem es in einem Fenster rund um die Lage des einzigen Wortes abtastet. Eine erfolgreiche Erfassung des einzigen Wortes bringt der CCU die Symboltiminginformation. Empfangene RCC Daten werden vom Modem 19,30a zum Empfangspuffer 115 DMA-transferiert. Sobald die Übertragung vollständig ist, werden die RCA-Daten zur Verarbeitung im RAM des Mikrokontrollers kopiert. Empfangs-RCC-Pakete werden durch die CCU gefiltert. Ein RCC Paket wandert nur dann zur RPU, wenn das einzige Wort ermittelt ist und der CRC korrekt ist. Während der RCC Verarbeitung wird der entsprechende VCU Kanal in Betriebsbereitschaft gehalten. Während dieser Kanalperiode gibt es weder auf dem Sendeweg 107 noch auf dem Empfangsweg 108 eine Datenübertragung zwischen VCU und der CCU.
Die Software arbeitet auf einem INTEL 8031 Mikrokontroller 111. Für die Programmspeicherung ist ein externer EPROM im lokalen Bus des Mikrokontrollers vorgesehen. Die Software wird in Anspruch genommen, um auf DMA-Serviceanforderungen in Echtzeit anzusprechen, wobei ein DatenfluS mit 64 kBpS in beiden Richtungen ohne Datenverluste aufrecht erhalten wird. Die FIFO Zwischenspeicherung durch die Stapeln 129 und 129 an der Modemschnittstelle liefert die notwendige geringe Zeit für den Mikrokontrolier 111 zur Durchführung des Datenblocktransfers und von Systemsteuerfunktionen.
Die Software ist in fünf separate Moduln aufgeteilt: Überwacher, Datentransfer, BCC-Sender/Empfänger, BMM Steuerer und Dienstleistungen. Jedes Modul ist dadurch gekennzeichnet, daß es nur einen Eingangsund Ausgangspunkt aufweist, ausgenommen bei Unterbrechungen und Fehlerzuständen. Eine weitere Ausnahme davon ist das Dienstleistungsmodul, das ein Sortiment von Dienstleistungsprogrammen enthält, zu denen andere Moduln direkt Zugriff haben. Im allgemeinen findet ein Verkehr zwischen den Moduln durch Verwendung globaler Variabler statt, die in einem separaten Datensegment definiert sind.
Das Überwachermodul schließt eine Vorbereitungsfunktion ein, hält die gesamte Programmsteuerung aufrecht und führt grundlegende Eigentestfunktionen durch.
Das Datentransfermodul sorgt für die STeuerung des Datentransfers über den TX Bus 107 und den RX Bus 108, sowohl für Sprache und RCC, führt die Detektion des Synchronwortes sowohl bei Sprach- und RCC-Daten bei allen Modulationspegeln durch, und erbringt die CCU-RPU RS-232 Verkehrsverbindung 123.
Das BCC Sender/Empfängermodul führt BCC Sender/Empfängeraufgaben durch, behandelt die BCC Warteschlange, formatiert BCC Sendenachrichten, verarbeitet BCC Empfangsdaten und bewegt in und aus der CCU RCC Daten über den BCC.
Das BBM Steuermodul steuert die RFU, das Modem, die VCU und die CCU Hartware über Register , liest und interpretiert Zustandsinformationen aus diesen Geräten (z.B. das AGC Modem, die Verbindungsqualität und die Mehrdeutigkeit von Symbolen), dekodiert in den Sprachkanal eingebettete Codewörter, formatiert das Codewort für den Sprachkanal, hält einen Echtzeit Software/Hartwaretimer in Betrieb und führt Oneline- Eigentests durch. 47
AT 404 202 B
Das Dienstleistungsmodul fuhrt verschiedene Dienstleistungsprogramme aus, auf die von anderen Moduln zugegriffen wird.
Die CCU Software ist in vier separate Prozesse unterteilt, die im wesentlichen gleichzeitig arbeiten. Drei davon sind die BCC Daten-, TX DMA - und RX DMA-Prozesse, die unterbrechungsgesteuert sind und nur herangezogen werden, wenn ein besonderes Ereignis Aufmerksamkeit verlangt. Alle drei der ereignisgesteuerten Prozesse sind im Datentransfermodul untergebracht. Der verbleibende Prozess, der auf alle diese Moduln verteilt ist, ist ein Hintergrundprozess, der die anderen drei Prozesse vorbereitet, steuert und überwacht.
Wenn BCC Nachrichten von der RPU (oder der STU in der Teilnehmerstation) ankommen, werden sie vom BCC Datenprozess empfangen und gespeichert. Sobald eine vollständige Nachricht empfangen ist, benachrichtigt der BCC Datenprozess den Hintergrundprozess über einen Briefkasten. Der Hintergrundprozess befragt diesen Briefkasten während seiner Hauptschleife; folglich erfaßt er irgendwelche neue Nachrichten. Die Nachrichten werden vom Hintergrund interpretiert und ein relevanter Vorgang wird aufgegriffen. Irgendeine Antwort wird in die BCC Sendenachrichtenreihung vom Hintergrund eingeschrieben und der BCC Datenprozess wird ordnungsgemäß angezeigt. BCC Nachrichten können eine Aufbereitung des Datenkanals der CCU einleiten. Die erforderliche Steuerinformation wird in das Modem 19,30a und in die VCU 17,28 zur zugeteilten Zeit eingeschrieben. Das Modem agiert auf ein neues Steuerwort an den Schlitzrändern. Die VCU erwartet Betriebszustandsänderungen im Verlauf des ersten VCU Blocktransfers eines Schlitzrandes. Der Hintergrundprozess ist zuständig für die Beobachtung, daß das korrekte Steuertiming aufrecht erhalten wird.
Das Erfassen von Zuständen wird vom Hintergrund, dem TX DMA Prozess und vom RX DMA Prozess durchgeführt. Die letzten zwei sammeln Zustandswörter von den TX und RX Seiten der jeweiligen VCU. Dies ist notwendig, weil diese Statusregister nur über den TX Bus 107 und den RX Bus 108 zugänglich sind, die nur für eine begrenzte Zeitperiode frei sind. Der Hintergrundprozess sammelt die Zustandsinformation direkt vom Modem 19,30a über die Stationsregister 122 am lokalen Bus 119. Einmal gesammelt, werden alle Zustandsinformationen vom Hintergrundprozess verglichen und als spezifische Zustandsvariable gespeichert. Zustandsanforderungen, die von der RPU empfangen werden, werden, beruhend auf der Zustandsgeschichte, vom Hintergrundprozess behandelt.
Manche Zustandsinformationen, ähnlich dem AGC Wert und der fraktionellen Bitverschiebung, kann eine CCU Tätigkeit erfordern. Solche Daten werden, unabhängig von ihrer Speicherung als Zustandsgeschichte, dazu verwendet, die Leistung beim Teilnehmer und Entfernungsprobleme zu korrigieren. Im Falle von RCC Nachrichten werden Leistungs- und Entfernungsinformationen direkt zur RPU als Teil des RCC zur RPU befördert. Der Hintergrundprozess führt diese Funktion aus, indem er eine BCC Nachricht, die RCC, AGC und Entfernungsdaten enthält, formatiert. Sobald das Paket fertig ist, wird es in die Sende BCC Warteschlange eingereiht und der BCC Datenprozess wird gemeldet. Für Sprachkanäle wird diese Zustandsinformation zum Formatieren der Codewörter verwendet, die in abgehende Sprachpakete eingebettet sind. Der Hintergrund führt diese Formatierung durch und steuert die Übertragung des Codewortes über den Sprachkanal. Alle Codewörter müssen fünfrahmig in einer Zeile übertragen werden, was eine 5 : 1 Redundanzcodierung liefert. Der TX DMA Prozess überträgt das vom Hintergrundprozess ausgewählte Codewort automatisch.
Der Hintergrundprozess erhält auch einen Software/Hartware Echtzeit-Takt aufrecht. Dies geschieht durch Wahl eines der 8031 Taktgeber und durch Zählung der Überläufe. Die Echtzeittaktgeberfunktion liefert eine Zeitbasis für Softwarezeitsperren und andere zeitabhängige Ereignisse. Der Hintergrundprozess prüft, um zu sehen, ob das Systemtiming noch bestehend ist, indem er die CCU Hartwarefehlerindikatoren abfragt und indem er überprüft, ob Datentransferereignisse vorgekommen sind, wenn sie im Systemrahmen sein sollten. Die Rahmungsinformation des Systems wird über die Systemstart-Rahmenzustandsleitung und einen Taktgeber, der mit dem 16 kHz Taktgeber 130 verbunden ist, geliefert. Die Datensynchronisation wird vom Hintergrundprozess durchgeführt.
Der BCC Datenprozess spricht auf RS-232 Unterbrechungen an, die sowohl im Kanal in der Senderichtung als auch in dem der Empfangsrichtung Vorkommen können. Der Prozess gibt einfach ein weiteres Byte auf der Sendeseite aus oder er nimmt an der Eingangsseite ein weiteres Byte auf. Ein Ende-der-Nachricht Begrenzungssymbol auf der Empfangsseite veranlaßt das BCC Datenprogramm, den Hintergrundprozess zu melden.
Der TX DMA Prozess und der RX DMA Prozess behandeln die Sende- und Empfangs-DMA-Kanäle.
Eine SChritt-für-Schritt Beschreibung der Datentransferfunktion, die von der Software gesteuert wird, wird nachstehend beschrieben. Ereignisse im Datentransferprozess werden durch Unterbrechungen des DMA-Kontrollers markiert. Die Unterbrechung erfolgt, nachdem der DMA-Kontroller den zugeteilten Blocktransfer beendet hat. Jeder Durchlauf beginnt am Anfang eines Datenschlitz-Transfers. Es kann eine Hilfe 48
AT 404 202 B sein, während der Besprechung dieses Abschnittes die Figuren 23 und 24 zu betrachten. Die Figur 23 ist ein Timirgdiagramm für die Transferierung von RCC und 16 PSK Sprachdaten auf den Sendebus der CCU. Figur 24 ist ein Timingdiagramm für die Transferierung von RCC und 16 PSK Daten auf den Empfangsbus der CCU. Die Tabellen 13 und 14 beschreiben die Merkmale der Zeitsymbole, die jeweils in den Figuren 23 und 24 gezeigt werden.
Tabelle 13
Zeitsymbol Vorgang Max(us) Min(us) Typ(us) ts CCU DMA Aufbau 150 — 100 tvCB VCU DMA Transfer 600 ... 100’ tfiCC RCC Transfer zur CCU ... ... 900 tMO RCC tx Modemblock ... 10350 10350 ΪΜ2 1. Rx Modemblock ... 4300 4300’ tM3 2. Rx Modemblock ... 4225 4825*
* Basierend auf RELP VCU
Tabelle 14
Zeitsymbol Vorgang Max(us) Min(us) Typ(us) ts CCU DMA Aufbau 150 100 tvCB VCU DMA Transfer 600 — 100’ tMO 1.Tx Modemblock — 5225 5825* tMI 2.Tx Modemblock ... 4225 4825’ tM2 RCC Rx Modemblock ... 5600 5800* tRCC RCC Transfer zur CCU — — 900
’ Basierend auf RELP VCU
Sendefunktion - RCC 1. Empfang einer "Ende des TX-DMA-Transfers" Unterbrechung. Diese Signale bedeuten, daß die Verarbeitung des vorausgehenden Schlitzes beendet ist und der nächste Schlitz beginnen kann. Der TX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Schreibe den STeuerkanal und die Modulationsschaltungsinformation aus. Diese Information wird vom Modem 19,30a und dem Byte-/Symbolumsetzer 127 benötigt. b. Formatiere irgendeine anhängige RPU RCC Nachricht im Sendepuffer 110. Andernfalls bereite die Nullbestätigungsnachricht vor und sende sie. c. Initialisiere und gib den DMA-Transfer vom Sendepuffer 110 zum Modem 19,30a frei, auf die RCC Preambel, das einzige Wort und den RCC Datenblock zeigend. d. Kehre von der Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort,
Sendefunktion - Sprache 1. Empfang einer "Ende des TX DMA Transfers" Unterbrechung. Diese Signale bedeuten, daß die Verarbeitung des vorausgehenden Schlitzes beendet ist und daß die Verarbeitung des nächsten Schlitzes beginnen kann. Der TX DMA Prozess wird herbeigeholt. 49
AT 404 202 B a. Schreibe den Sprachkanal und die Modulationsschaltungsinformation für den nächsten Schritt aus. Diese Information wird vom Modem 19,30a und dem Byte-/Symbolumsetzer 127 benötigt. b. Wähle die VCU Kanaladresse und gib den DMA Transfer von der VCU zum Sendepuffer 110 frei. c. Schreibe das VCU STeuerwort. d. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit der Hintergrundverarbeitung fort. 2. Empfang einer "Ende des TX DMA Transfers" Unterbrechung. Diese Signale bedeuten, daß das Transfer vom Sendepuffer der VCU beendet ist. Der TX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Lies das VCU Zustandswort. b. Schreibe das Codewort in den Sendepuffer 110 ein. c. Initialisiere und gib den DMA Transfer vom Sendepuffer 110 zum Modem 19,30a frei, auf die Sprachpreambel, das Codewort und den Sprachdatenblock zeigend. d. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit der Hingrundverarbeitung fort. 3. Empfang einer "Ende des TX DMA Transfers" Unterbrechung. Diese Signale bedeuten, daß der erste Halbschlitztransfer vom Sendepuffer 110 zum Modem 19,30a beendet ist. Der TX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Wähle die VCU Kanaladresse und gib den DMA Transfer von der VCU zum Sendepuffer frei. b. Schreibe das VCU Steuerwort. c. Unterbrich den VCU Transferstart. d. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit der Hintergrundverarbeitung fort. 4. Empfang einer "Ende des TX DMA Transfers" Unterbrechung. Diese Signale bedeuten, daß der Transfer von der VCU zum Sendepuffer beendet ist. Der TX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Lies das VCU Zustandswort. b. Initialisiere und gib den DMA Kontroller 120 für den Sende-Transfer vom Sendepuffer zum Modem frei. c. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit der Hintergrundverarbeitung fort. Empfangsfunktion - Sprache 1. Empfang einer "Ende des TX DMA Transfers" Unterbrechung. Diese Signale bedeuten, daß die Verarbeitung des vorausgehenden Schlitzes beendet ist und daß die Verarbeitung des nächsten Schlitzes begonnen werden kann. Der RX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Baue für die Sprachdaten die richtige Modulation auf. Diese Information wird vom Symbol-/Byte-Umsetzer 126 benötigt. Zu dieser Zeit hat das Modem die Information bereits empfangen. b. Initialisiere und gib den DMA-Transfer vom Modem 19,30a zum Empfangspuffer für den ersten halben Schlitz für die Sprachdaten frei. c. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit dem Hintergrundprozess fort. Die AGC Berechnung, das Bit für die Doppeldeutigkeit der Synchronisation und die Verarbeitung des Codewortes muß zu dieser Zeit schon stattgefunden haben. 2. Empfang einer "Ende des TX DMA Transfers" Unterbrechung. Dies signalisiert, daß der Transfer des ersten halben Schlitzes vom Modem 19,30a zum Empfangspuffer 115 beendet ist. Der TRX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Wähle die Adresse des Eingangskanals der VCU und gib den Transfer vom Empfängerpuffer 115 zur VCU frei. Unterbrich VCU zum Start des Transfers. b. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit dem Hintergrundprozess fort. 3. Empfang einer "Ende des RX DMA Transfers" Unterbrechung. Dies signalisiert, daß der erste Halbschlitztransfer aus dem Empfangspuffer 115 zur VCU vollendet ist. Der RX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Initialisiere und gib den DMA Kontroller 121 für den Modem-zum-Empfängerpuffertransfer für die zweite Schlitzhälfte frei. b. Kehre von der Unterbrechung zurück und setze mit dem Hintergrundprozess fort. 3. Empfang einer "Ende des RX DMA Transfers" Unterbrechung. Dies signalisiert, daß der Transfer des zweiten Halbschlitzes aus dem Modem 19,30a zum Empfangspuffer 115 vollendet ist. Der TX DMA Prozess wird herbeigeholt. a. Wähle die VCU Eingangskanaladresse und gib den Transfer vom Empfangspuffer 115 zur VCU frei. Unterbrich den VCU Transferstart. b. Kehre von der Unterbrechung zurück und fahre mit dem Hintergrundprozess fort. 50
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Durchführung der CCU Software
Die Durchführung des Softwareprogramms beginnt als Ergebnis einer Rücksetzung der Hardware und der Fluß beginnt in das Oberwacher modul zu fließen. Das Überwachermodul besorgt die Initialisierung irgendeiner Hardware und Software, vor dem Eintreten in eine Hauptserviceschleife. Nach dem Rücksetzen einer Hardware und über Anforderung von der RPU führt das Überwachermodul einige grundlegende Eigentestfunktionen aus. Die Hauptserviceschleife greift der Reihe nach zu den anderen Moduln. Das Überwachermodul ist so entworfen, daß Prozesse in handliche Zeitabschnitte unterteilt werden, so daß garantiert ist, daß die Hauptserviceschleife eine vernünftige Schlimmstenfalls-Periodizität aufweist. Prozesse, die ein Echtzeitansprechen erfordern, werden durch eine Serviceprogrammunterbrechung behandelt.
Jede Serviceprogrammunterbrechung führt das Minimum an Verarbeitung aus, um die Serviceanforderung zu befriedigen. Dies geschieht, um die serielle Natur der Programmdurchführung so viel als möglich zu bewahren und um das Schlangebilden von Unterbrechungen auf einem Minimum zu halten. Typischerweise wird eine Serviceprogrammunterbrechung Daten zu oder von einer Schnittstelle übertragen und ein logisches Zeichen (boolean) setzen um anzuzeigen, daß die Aktion ausgeführt wurde. Seriell exekutierter Code, von der Hauptserviceschleife aufgegriffen, setzt dann fort, die Information wie verlangt, zu verarbeiten.
Der CCU Mikrokontroller 111 ist eine Datenflußmaschine, in welche durch die Ankunft und den Abgang von Daten Softwareereignisse durchgetrieben werden. Präzises Systemtiming besorgt das Rahmenwerk für diesen Datenfluß; Softwareereignisse werden jedoch direkt aus dem Datenfluß abgeleitet und nicht von den Rahmenmarkierungen des Systems. Diese Näherung erlaubt es der Software, auf "echte" Ereignisse (wie Daten I/O Anforderungen) eher anzusprechen als auf "künstliche" Ereignisse (wie Systemtimingmarkierungen). Die Software erleichtert es Uber die Hardware, die asynchrone Tätigkeit des Formers in Ereignisse umzusetzen, die mit dem Systemrahmentiming synchron sind. Für diese Arbeit ist es notwendig, daß die Software gewährleistet, Dinge initialisiert und bereit zu haben, bevor das Systemrahmenereignis sich abspielt.
Es ist daher augenscheinlich, daß, während die CCU Software nicht schwer belastet ist, sie aufgerufen wird, auf Ereignisse anzusprechen und innerhalb einer begrenzten Zeit gewisse Prozesse zu vervollständigen. Diese Echtzeitverarbeitung ist unterbrechungsbetrieben und erfordert daher beträchtliche Sorgfalt bei ihrer Projektierung. Es gibt vier potentielle entgegenstehende Echtzeitereignisse, die vom Mikrokontroller verlangt werden: Sende DMA Service, Empfangs DMA Service, Sende RS-232 Service und Empfangs DMA Service. Die RS-232 Unterbrechungen haben die niederste Priorität, da sie in einem maximalen Verhältnis von einer je Millisekunde Vorkommen. Die Software ist so ausgelegt, daß die erzwungene Zeit einer Millisekunde nicht übertreten wird. Ansprechzeiten für Sprache und RCC-Datenbehandlung sind viel kritischer und eine Diskussion derselben folgt.
Das reltive Timing für die Datenübergaben auf den Sendebus und den Empfangsbus ist in den Figuren 23 und 24 gezeigt. Das Diagramm ist angenähert maßstabrichtig und zeigt das Szenarium eines Timings schlechtestenfalles. Die zeitmultiplexe Natur der Sende- und Empfangsvielfachleitungen wird von den Diagrammen klar dargesteilt. Die dunklen Querlinien zeigen den Sende- und Empfangsweg an. entsprechend der Aktivität des Mikrokontrollers auf dem jeweiligen Bus (ts, tRCc). Während dieser Zeit ist der jeweilige DMA Kontroller 120, 121 frei. Die kurzen Zeitspannen zwischen den DMA Einsätzen (tvce) entsprechen den VCU Blocktransfers. Während dieser Zeit wird der DMA Kontroller für die jeweilige VCU reserviert. Für den Rest der Zeit (tw tMi, tm. W wird der DMA Kontroller 120, 121 dem Modeminterface zur Dienstleistung zugeteilt.
Die rücktaktenden FIFO Stapeln 128, 129 schaffen beim Modeminterface den ersten Zeitzwang, der in den Timingdiagrammen einbezogen ist. Die FIFO Stapeln halten 16 Symbole, wobei sie eine Millisekunde Pufferzeit vor Unterlauf (TX) oder Überlauf (RX) liefern. Während dieser Millisekunde kann die CCU die Sende- oder Empfangsvielfachleitungen 107,108 verwenden, um den Blocktransfer zu und von der CCU zu vervollständigen oder RCC Daten in den lokalen RAM zu kopieren.
Nach dem Einschalten führt die CCU Software einen internen Eigentest durch und versetzt die VCU, das Modem und die RFU in ihren Ausgangszustand. Der Mikrokontroller 111 überwacht das Rahmentiming des Systems und beginnt Blocktransfers auszuführen, um der VCU zu ermöglichen, die Synchronisation zu erreichen. Sobald Datentransfers eingeleitet sind, verwendet der Mikrokontroller 111 das Ende des DMA der Blockunterbrechung, um das Systemtiming beizubehalten. Diese Unterbrechung ist direkt verknüpft mit dem Datenftuß durch die CCU und daher mit dem 16 kHz Symboltaktgeber 130. Die VCU bewahrt implizit das Systemtiming über die DMA Transferanforderung, die vom Mikrokontroller 111 als Ergebnis des Endes der Blockunterbrechung erzeugt wird. Der Mikrokontroller 111 setzt die Überwachung des Rahmentimings fort um sicherzustellen, daß die eigene Wirkungsweise des Systems aufrecht erhalten wird. 51
AT 404 202 B ln der Teilnehmerstation bringt der Anlauf des Systems auch die Funk-synchronisation mit sich. Dies erfolgt durch Ortung des RCC und der Ableitung des Timingsystems von ihm. Sobald das Empfangstiming erreicht ist, hält der Mikroprozessor 111 das Sendetiming mit der Basisstation fest.
Das Datentransfermodul bringt die Echtzeit- und die Hintergrunddatentransferereignisse in die CCU. Die Datentransfers werden gebraucht für Sendedatenweg, den Empfangsdatenweg, den Sende BCC und den Empfangs BCC. Alle diese Prozesse sind unterbrechungsgesteuerte Ereignisse, die ein Echtzeitansprechen erfordern. Das Modul führt auch die Erfassung der Synchronisation und die Überwachung als Hintergrundprozess aus.
Der Sendedatenwegbehandler wird herbeigerufen, wenn der Sende DMA Kontroller 120 Dienste anfordert. Dies kommt typischerweise als Folge eines DMA Blocktransfers vor, zu welchem Zeitpunkt die DMA Peripherie ein Ende der Blocktransferunterbrechung herbeiholt. Die Unterbrechung wird auf einer der beiden Unterbrechungsleitungen des Mikrokontrollers 111, Modell 8031, empfangen. Der durch die Unterbrechung angeforderte Service hängt von der Art des Datentransfers ab, RCC oder Sprache, und von der Zeit des Auftretens innerhalb des Schlitzes.
Die Sendedatenwegunterbrechung geschieht zu einer vorhersagbaren Zeit während jeder Schlitzperiode. Die Unterbrechungszeiten und Dauern sind in den Figuren 23 und 24 dargestellt. Bei jedem Auftreten wird der Mikrokontroller 111 benötigt, um die DMA Peripherie für den nächsten Blocktransfer zu initialisieren. Diese Operation muß inenrhaib von 150 us von der Unterbrechungsanforderung bis zur Vervollständigung der Unterbrechung ausgeführt sein. Im Falle von RCC Daten benötigt das erste angeforderte Service den Mikrokontrolier 111, um die RCC Nachricht im Sendepuffer 110 vor dem DMA Datentransfer zu formatieren. Diese Operation muß innerhalb von 900 us beendet sein. Da die Vorgänge auf dem Sendeweg üblicherweise kurz sind und ein schnelles Ansprechen erfordern, wird der Unterbrechung die höchste Priorität gegeben.
Der ein--zige Ausgang aus dem Sendedatenweg-Unterbrechungsbehandler ist das Zustandswort der VCU, das nach dem VCU Blocktransfer aufgegriffen wird. Dieses Zustandswort wird durch die Software im BBM Steuermodul analysiert.
Der Empfangsdatenwegbehandler wird hinzugezogen, wenn der Empfangs-DMA-Kontroller 121 ein Service anfordert. Dies geschieht typischerweise als Folge eines DMA Blocktransfers, zu welcher Zeit die DMA Peripherie ein Ende der Blocktransferunterbrechung herbeiführt. Die Unterbrechung wird von einer von zwei externen Unterbrechungsleitungen des 8031 Mikrokontrollers 111 empfangen. Das durch die Unterbrechung angeforderte Service hängt von der Art des Datentransfers ab, RCC oder Sprache, und von der Zeit des Auftetens innerhalb des Schlitzes.
Die Empfangsdatenwegunterbrechung erfolgt zu einer voraussagbaren Zeit während jeder Schlitzperiode. Die Unterbrechungszeiten und Dauern sind in den Figuren 23 und 24 gezeigt. Bei jedem Auftreten wird der Mikrokontroller 111 benötigt, um den DMA Kontroller 121 für den nächsten Blocktransfer zu initialisieren. Dieser Vorgang muß inenrhaib von 150 us von den Anforderung der Unterbrechung bis zur Vervollständigung der Unterbrechung ausgeführt sein, wenn die DMA Initialisierung der einzige auszuführende Prozess ist. Im Falle von RCC Daten benötigt das letzte angeforderte Service den Mikrokontroller 111, um die RCC Nachricht aus dem Empfangspuffer 115 nach dem DMA Transfer im lokalen RAM zu kopieren.
Dieser Vorgang muß ebenfalls innerhalb von 150 us von der Anforderung der Unterbrechung bis zur Beendigung der Unterbrechung ausgeführt sein , wenn die DMA Initialisierung der einzige auszuführende Prozess ist. Im Falle von RCC Daten benötigt die letzte Serviceanforderung den Mikrokontroller 111, um die RCC Nachricht vom Empfangspuffer 115 im lokalen RAM nach dem DMA-Transfer zu kopieren. Dieser Vorgang muß ebenfalls innerhalb von 900 Mikrosekunden vollständig ausgeführt werden. Da die Serviceleistung des Sendeweges während dieser Zeit erfolgen kann, haben die Empfangswegunterbrechungen eine niederere Priorität als jene des Sendeweges. Der Empfangsdatenweg-Unterbrechungabwickler macht nach jedem VCU-Blocktransfer das VCU Zustandswort verfügbar. Dieses Zustandswort wird von der Software im BBM Steuermodul analysiert. Der Abwickler liest auch die RCC Nachrichten aus dem Kanal aus, welche dann im BCC Senderempfängermodul interpretiert werden.
Das BCC Empfangsmodul ist in den Einchip RSS 232 UART eingebaut. Ein Uart ist imstande, eine interne Unterbrechung zu erzeugen, die getriggert wird, wannimmer ein Byte empfangen oder gesendet wird. Der BCC Behandler wählt ein Zustandsbit, um festzustellen, weicher der beiden Fälle die Unterbrechung verursachte und fährt fort, dementsprechend den Kanal zu bedienen.
Der Baudgeschwindigkeitsgenerator ist für eine Nenngeschwindigkeit von 9600 Baud programmiert, was in einem Maximum von 1920 Unterbrechungen je Sekunde resultiert. Jede Unterbrechung muß innerhalb 1 ms erledigt sein, um einen Datenverlust zu vermeiden. Da die typische Unterbrechungsfrequenz nieder und die Ansprechzeit relativ lang ist, haben Datentransferunterbrechungen eine niedere Priorität. 52
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Der Datentransferabwickler verwendet Zeiger, um Daten, wie sie jeweils gesendet oder empfangen werden, in die Warteschlange einzureihen oder auszureihen. Hier geschieht nur die Verarbeitung des Verbindungspegels, einschließlich Byte-Füllung und der Einfügung des Nachrichtenendes. Diese Aktionen werden in der Beschreibung der Systemschnittstellen beschrieben.
Sehr wenig Datenverarbeitung erfolgt im BCC Sendeempfängermodul. Seine Aufgabe ist es, Daten während der Behandlung der Sende-, Empfangs- und BCC-Datenwege ein- und auszureihen. Die Erfassung der Datensynchronisation, die nachstehend beschrieben wird, umfaßt die bedeutendsten Verarbeitungsfunktionen des BCC Sendeempfängermoduls.
Die Detektierung des Synchronwortes schließt ein Synchronisierungsverfahren beim Symbolpegel ein. Der Term "Synchronwort" ("sync word") ist ein Gattungsname, der anwendbar ist sowohl für das einzige Wort im RCC und für das Codewort im Sprachkanal. Das einzige Wort (UW) ist ein festes 8-Bitmuster, das zu Beginn einer RCC Nachricht eingesetzt wird. Ein Codewort (CW) ist üblicherweise eines von 8 möglichen 8-Bitmustern, das beim Beginn eines Sprachkanals eingesetzt wird. Zusätzlich zu ihrer Synchronisierungsrolle werden Codewörter verwendet, um den Verbindungszustand, die Leistungseinregelung und Bereichsanpassungen anzu zeigen.
Die Basis CCU muß erschöpfend eine gültige RCC Nachricht in jedem Schlitz überprüfen, ie führt diese Aufgabe durch, indem sie nach dem einzigen Wort in einem Fester mit £ 3 Symbolen über der Nennlage des UW abtastet, basierend auf dem Hauptsystemtiming. Der Suchalgorithmus beginnt mit der UW-Nennlage und schiebt rechts und links davon ein Symbol ein, bis (1) das UW-Muster gefunden wird und (2) eine korrekte Prüfsumme vorliegt. Die Suche endet, sobald (1) und (2) erfüllt sind oder alle Möglichkeiten erschöpft sind. Nach einer erfolgreichen Suche werden die Verschiebungsinformation, die RCC Nachricht und die Leistungsinformation zur RPU gesendet. Während jedes Sprachschlitzes überprüft die CCU der Basisstation die empfangenen Sprachdaten auf ein gültiges Codewort. Es wird nur die Sollage des Codewortes überprüft, da während des Sprechbetriebs keine aktive Symbolsynchronisation ausgeführt wird. Wenn in fünf aufeinanderfolgenden Rahmen kein Codewort festgestelit werden kann, dann wird der Kanal als außer Synchronisation erklärt und die RPU wird über diesen Zustand informiert. Es liegt nun an der RPU, in diesem Punkt geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Nach drei aus fünf aufeinanderfolgenden Rahmen mit erfolgreicher Codewortdetektion ist der wiedereinzuspeichernde Synchronismus definiert.
Die Teilnehmer-CCU kann, wenn sie RCC-Daten empfängt, in einer von zwei Betriebsarten sein: "Rahmensuche" oder "Monitor". Der Rahmensuchbetrieb wird verwendet, um aus den ankommenden RCC-Daten das Empfangsrahmentiming zu erfassen und er wird automatisch eingesetzt, wenn die Empfangssynchronisierung verloren gegangen ist. In den Monitorbetrieb wird eingetreten, sobald die Empfangsrahmensynchronisationerfaßt wurde.
Im Rahmensuchbetrieb muß die Teilnehmer-CCU nach jedem RCC Schlitz erschöpfend nach einer gültigen RCC Nachricht überprüfen. Wie die Basis-CCU führt sie diese Aufgabe durch, indem sie nach dem einzigen Wort in einem Fenster mit ± 3 Symbolen die Sollage des UW abtastet, basierend auf dem Timing, das vom Modem für die AM-Lochdetektion abgeleitet ist. Der Suchalgorithmus beginnt mit der UW-Sollage und schiebt ein Symbol rechts und links ein, bis er (1) das UW Muster findet und (2) eine korrekte RCC Prüfsumme feststellt. Die Suche ist beendet, sobald (1) und (2) erfüllt sind oder alle Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Die Verschiebungsinformation aus einer erfolgreichen Suche wird zur Einstellung des von der CCU erzeugten Empfangsrahmenmarkierers verwendet. Die Erfassung endet, wenn (1) und (2) bei drei aufeinanderfolgenden Rahmen mit dem UW in seiner Sollage erfüllt sind. Die STU wird von der Rahmenerfassung, wenn sie erfolgt, informiert. Während des Rahmensuchbetriebes werden RCC Nachrichten nicht zur STU geleitet.
Wenn die Rahmenerfassung vervollständigt ist, tritt die CCU der Teiinehmerstation in den Monitorbetrieb ein. Es wird nur die UW Sollage überprüft, um die Möglichkeit der Erfassung eines falschen UWs zu vermeiden. Wenn nach fünf aufeinanderfolgenden Rahmen kein UW ermittelt wird, dann wird der Kanal als außer Synchronismus erklärt und in den Rahmensuchbetrieb eingetreten. Die STU wird von diesem außer-Synchronzustand informiert. Während des Monitorbetriebes werden RCC Nachrichten, die eine korrekte Prüfsumme und SIN-Nummer haben, zur STU durchgegeben. Während jedes Sprachschlitzes überprüft die CCU der Teilnehmerstation die empfangenen Sprachdaten auf ein korrektes Codewort. Es wird nur die Sollage des Codewortes überprüft, da während des Sprachbetriebes keine aktive Symbolsynchronisation durchgeführt wird. Alle möglichen Codewörter werden in dieser Richtung des Kanals gesucht. Codewörter können in den Leistungs- und Bereichwerten in der Teilnehmerstation zusätzliche Veränderungen verursachen. Zusätzliche Bereichsänderungen können sich tatsächlich im Wechsel von Symbolen als auch in fraktionierten Bereichswerten ergeben. Wenn kein Codewort in fünf aufeinanderfolgenden Rahmen detektiert wird, dann wird der Kanal als außer Synchronis- 53
AT 404 202 B mus erklärt und die STU wird von diesem Zustand informiert. Der zu speichernde Synchronismus ist nach drei-aus-fünf aufeinanderfolgenden Rahmen mit erfolgreicher Codewortdetektion definiert.
Zusätzliche Betrachtungen über die CCU s
Die Sende-DMA-Transferanforderung zwischen dem Sendepuffer 110 und dem Modem 19,30a muß aus dem Vollbit des FIFO-Stapels 128 abgeleitet werden. Dies schließt ein, daß der FIFO-Stapel 128 immer voll sein wird, wenn ein DMA-Blocktransfer vollendet ist.
Die Empfangs-DMA Transferanforderung zwischen dem Modem 19, 30a und dem Empfangspuffer 115 io muß aus dem Leerbit des Stapels 129 abgeleitet werden. Dies schließt ein, daß der FIFO STapel 129 immer leer ist, wenn ein DMA-Blocktransfer beendet ist.
Die CCU Kontroller Software liefert den Gateimpuls zur Freigabe des DMA-Transfers, eine externe Steuerung muß jedoch den Austausch von Synchronisationsimpulsen liefern, um den Blocktransfer einzuleiten und aufrecht zu erhalten. Dies ist besonders bedeutsam für das Modeminterface, wo das Rahmentiming is kritisch ist.
Der Mikrokontroller 111 sollte die Fähigkeit haben, einen DMA-Transfer auf halt zu setzen. Die Software wird nicht versuchen, den DMA Bus während eines Blocktransfers zu verwenden, es sei denn diese Steuerung wird gebraucht oder die DMA Peripherie ist frei.
Die rücktaktenden FIFO Stapeln 128,129 sollten automatisch periodisch gelöscht (rückgesetzt) werden. 20 Die Rahmentiminginformation muß für den Mikrokontroller 111 verfügbar sein. Dies kann die Form eines Smyboltakteinganges zu einem internen Zeitgeber des Mikrokontrollers annehmen.
Wenn ein RCC oder Sprachpaket von der CCU synchron empfangen wird, ist keine Symbolverschiebung erforderlich, um das Paket auf eine Bytebegrenzung zu bringen. Dies soll ohne Rücksicht auf den Modulationspegel angewendet werden. 25
Modem
Das Modem arbeitet in einer von drei Betriebsarten. In der Basisstation trägt das Modem eine Vollduplex Sende- und Empfangsfunktion. Wenn es in der Teilnehmerstation arbeitet, arbeitet das Modem 30 im Halbduplexbetrieb, wobei es während eines Teiles des TDMA Rahmens sendet und während eines anderen Teiles des TDMA Rahmens empfängt. Die dritte Betriebsart ist ein selbst adaptierender Schulungsbetrieb. In einer Modemkonstruktion sind alle diese Funktionen untergebracht. Das Modem führt die geeigneten Funktionen als Antwort auf Tastsignale aus, die von der steuernden CCU hereinkommen.
Das Modem 30a der Teilnehmerstation und das Modem 19 in der Basisstation sind identisch. Ein 35 Blockschaltbild des Modems ist in Figur 25 dargestellt.
Der Sendeteil des Modems schließt ein TX Symbolfilter 132, einen Digital-/Analog-umsetzer (D/A) 133, ein 200kHz Bandpaßfilter 134, einen Mischer 135 und eine TX (Sende)Zeitsteuerschaltung 136 ein. Der Empfangsteil des Modems umfaßt einen Mischer 138, einen Analog-/Digitalumsetzer (A/D) 139, einen FIFO-Stapel 140 und einen Mikroprozessor 141, Modell TMS 320. 40 Der Senderteil des Modems sendet die Information, die ihm von der CCU zugeführt wird, mit einer 16-Pegel PSK-Modulation. Es obliegt der CCU auf der Empfängerseite, diese Daten als DPSK, QSPK oder 16 PSK zu interpretieren. Das Modem sendet ohne Kenntnis des Modulationspegels.
Der Sendeteil des Modems ist zur Gänze in die Hardware eingegliedert und bedarf keiner Einstellung. Von der CCU empfangene Symbole werden kodiert und ihre entsprechenden Weilenformen werden 45 profiliert, um gute Interferenzeigenschaften zu liefern und um keine Störung der Amplitude oder der Gruppenverzögerung zu erleiden. Die Berechtigung dieses Konzepts ist in der Annahme begründet, daß in dem dem verwendeten Band nahe benachbarten Frequenzband (innerhalb von 50 - 100 kHz) keine starken interferierenden Signale (Leistungsdichten von 30 - 40 dB über dem Signal) vorhanden sind. Der Senderteil des Modems verwendet eine relativ breite IF Filterung (100 kHz), so daß das gesendete Signal keine 50 Störung der Amplitude oder der Gruppenverzögerung erleidet, und auch irgendwelche Harmonische, die durch die am Basisband durchgeführte digitale Filterung erzeugt werden, herausgefiltert werden.
Das TX Symbolfilter 132 ist ein digitales Filter FIR mit festen Koeffizienten (Filter mit einer Impulsantwort endlicher Dauer). Dieses Filter 132 simuliert ein Sechspolfilter mit einer Abtastgeschwindigkeit von 50 Proben je Symbol je 6 Symbolaufenthalte im FIR-Filter. 55 Das Modem empfängt Symbole aus der jeweiligen CCU mit einer Geschwindigkeit von 16 K Symbo-len/Sekunde. Diese Symbole werden dann in einen DPSK Code umgesetzt und gefangen als Eingang über die Leitung 143 zum FIR Filter 132. Der FIR Algorithmus verlangt, daß jedes weitere Symbol invertiert wird, bevor es in das FIR Filter eintritt. Für die DPSK Codierung wird der Gray Code verwendet. Dies stellt 54
AT 404 202 B sicher, daß, wenn ein Symbol fehlerhaft empfangen wurde, eine große Wahrscheinlichkeit vorhanden ist daß die zwei Symbole zum Empfangscodec nur einen Fehler von einem Bit aufweisen.
Die Impulsantwort des FIR Filters 132 wird bei 6T (T = 1/16 kHz) abgeschnitten. Das FIR Filter tastet die Symbole mit einer Geschwindigkeit von 800 kHz ab, so daß jedes Symbol während seines 5T Aufenthaltes im Filter 50 mal abgetastet wird. Dies ist einer Abtastgeschwindigkeit von 3T/25 äquivalent, wobei die Abtastperiode gleich T/25 ist, so daß die Proben jede 3T/25 Periode ausgegeben werden. Die Ausgänge werden verschränkt, so daß nur das erste und vierte, zweite und fünfte oder dritte und sechste Paar von Proben sich zu irgendeiner Zeit überlappen. Jede dieser T/25 langen Proben wird augenblicklich in zwei Teile geteilt. Während der ersten Hälfte der Abtastperiode wird der l-Teil des Ausganges berechnet, und während der zweiten Hälfte der Periode wird der Q-Teil des Ausganges berechnet. Demnach ist die augenblickliche Geschwindigkeit, mit welcher das Filter die Daten ausgibt, 50 x 16 kHz = 800 kHz. Die I und Q Proben werden um eine halbe Periode versetzt, dies wird jedoch durch das FIR Filter 132 korrigiert.
Die Signale, die die Multiplikation von Symbolen und Impulsantworten im FIR Filter 132 darstellen und die Addition von zwei dieser Multiplikationen werden von einem 8Kx8 ROM an die Leitung 144 geliefert, als Antwort auf die Symbole, die auf der Leitung 143 empfangen werden.
Das FIR Filter 132 gibt 10 bit Digitalproben mit einer Geschwindigkeit von 800 kHz an die Leitung 144 ab. Diese Werte werden in den D/A Umsetzer 133 eingespeist, um eine analoge Wellanform auf der Leitung 145 herzustellen. Diese Wellenform sind die zeitgeteilten I und Q Wellenformen des zu übertragenden Symbols. Diese geteilte Wellenform auf der Leitung 145 wird vom 200 kHz Bandpaßfilter 134 gefiltert und dann über die Leitung 146 in den Mischer 135 eingespeist. Der Eingang des Überlagerungsoszillators des Mischers ist ein IF Signal von 20 MHz auf der Leitung 147. Die I und Q Komponenten werden dabei auf ein 20,2 MHz IF-Ausgangssignal auf der Leitung 148 hinaufgesetzt. Das Ausgangssignal auf Leitung 148 wird über ein 20,2 MHz Bandpaßfilter (nicht dargestellt) zur RFU 21, 31a geliefert.
Das gewünschte Signal aus dem D/A Umsetzer 134 wird auf eine Frequenz von 200 kHz mit einer Bandbreite von etwa 32 kHZ Bandbreite abgestimmt. Durch Multiplikation der 200 kHz Wellenform mit 20 MHz mischt die Ausgangswellenform die I und Q Proben mit den SIN und COS Komponenten der IF Frequenz. Daher kann das 20 MHz Signal die Ausgangswellenform direkt vervielfachen und die exakte Komponentenvervielfachung erfolgt automatisch. Deshalb besteht keine Notwendigkeit für eine diskrete SIN-(IF)/COS(IF) Generatorschaltung, um die I/Q-Proben vom D/A wie beim Empfänger zu vervielfachen. Dies beseitigt auch die getrennte Speisung über den Mischer vom Basisband zum Ausgang des Mischers.
Die im Sendefilter FIR 132 gespeicherten Ausgangsdaten werden berechnet, um irgendwelche Fehler, die wegen der 1/50 T Differenz in den I und Q Zeitwerten Vorkommen können, zu berichtigen. Auch das IF Filter in der RFU (Figuren 28 und 29) addieren die beiden Werte, um die korrekt gesendete Wellenform zu bilden, da die Bandbreite im Vergleich zur IF-Frequenz relativ schmal ist.
Im Modemempfangsteil mischt der Mischer 138 eine analoge Wellenform, die er von der RFU auf Leitung 150 über ein (nicht dargestelltes)Bandpaßfilter empfängt, mit einem 20 MHz IF-Signal auf der Leitung 151, um das Analogsignal auf das Basisband auf der Leitung 152 herabzusetzen. Das Analogsignal wird dann von einem A/D Umsetzer 139 in ein Digitalsignal auf Leitung 153 umgesetzt, das im FIFO- Stapel 140 zur Verarbeitung im Mikroprozessor 141 gespeichert wird. Der Mikroprozessor 141 führt den Frequenz-und Bitabgleich des empfangenen Signals und auch die FIR Filterung und Demodulation des Signals in einem binären Symbolstrom aus, der über die Leitung 154 zur CCU geleitet wird.
Zusätzlich zu den analogen und digitalen Datensignalen, die vom Modem verarbeitet werden, wird eine Anzahl von Steuer- und Zustandssignalen von und zum Modem gesendet. Diese Signale werden im allgemeinen von der CCU zum Modem gesendet. Das Modem sendet auch Steuersignale zur RFU, um solche Funktionen, wie den Sendeleistungspegel, die Frequenz, die AGC und die Antennenumschaltung für das Diversity zu steuern.
Die Modemschnittstelle ist in den Figuren 26 und 27 dargestellt. Das Modem empfängt am meisten Eingänge von der CCU. Weitere Eingänge kommen von der RFU und den Zeitgebereinheiten. Die Modemeingänge sind folgende:
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale von der CCU 18, 29 zum Modem 19,30a:
Die TX Datenleitung 156 führt ein vom Modem zu sendendes 4 Bitsymbol (2 Bits für QPSK, 1 Bit für BPSK). Der MOD BUS 157 ist ein bidirektionaler Mikroprozessorbus, der Steuer-/Zustandsinformationen vom/zum Modem liefert. Die MOD WR Leitung 158 führt ein STeuersignal zum Speicher MOD BUS im Modem. Die MOD RD Leitung 159 führt ein Steuersignal, um den Modemzustand und andere Informationen auf den MOD BUS zur Übertragung in die CCU 18, 29 zu setzen. Die MOD RESET Leitung 160 führt ein Steuersignal zum Rücksetzen des Modems. Die MOD ADD Leitung 161 führt Adressensignale zu verschiedenen Plätzen, um Größen innerhalb des Modems zu speichern. Die TX SOS Leitung 162 führt ein Signal für den Beginn der Sendung eines TX Schlitzes. Die RX SOS Leitung 163 führt ein Signal für den Beginn 55
AT 404 202 B des Empfanges eines RX Schlitzes.
Die IF RECEIVE Leitung führt ein IF Empfangsfrequenz-Eingangssignal von der RFU 21,31a zum Modem 19,30a.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale von der STIMU 35 zum Modem 19. Die 80 MHz Leitung 167 führt ein 80 MHz ECL Taktsignal. Ein ähnliches Signal wird von einer Taktgebereinheit (nicht dargestellt) in der Teilnehmerstation zum Modem 30a geliefert. Die 16 kHz Leitung 168 führt ein Haupt TX CLK Signal, das in der Basisstation verwendet wird. Die SOMF Leitung führt einen Hauptstart des Rahmensignals von der STIMU in die Basisstation. Dieses Signal wird im Modem nicht benützt, sondern zur CCU 18, 29 gesandt.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale vom Modem 19,30a zur CCU 18, 29. Die TX CLK Leitung 171 führt ein 16 kHz Taktsignal, das die CCU mit dem Symbolsendetiming versorgt. Die Symbole werden im Modem mit der ansteigenden Flanke dieses Taktes getaktet. In der Basisstation haben alle Schlitze denselben Haupt TX CLK. Daher werden alle Signale von der Basisstation zur selben Zeit ausgesendet. In der Teilnehmerstation ist der TX CLK durch das Modem auf Grund der von der CCU gelieferten Information um die Teilbereichsverzögerung versetzt. Die RX CLK Leitung 172 führt das 16 kHz-Taktsignal, das vom empfangenen Signal abgeleitet ist. Dieses Signal wird ständig in die Teilnehmerstation geliefert, In die Basisstation wird es aber nur während der Erfassung des Steuerschlitzes geliefert. Dieses Taktsignal taktet das empfangene Symbol zur CCU aus und besorgt das Symboltiming der CCU. Die RX DATA Leitungen 173 führen das empfangene Vierbitsymbol, das vom RX CLK Signal getaktet wird. Der MOD BUS 157 führt Zustands- und Dateninformation vom Modem. Die MOD SOMF Leitung 175 fördert das SOMF Signal von der STIMU zur CCU in der Basisstation. Die AM STROBE Leitung 176 bringt einen "high" zu "low" Übergang, um der CCU eine grobe Rahmenmarkierung während der RCC Erfassung in der Teilnehmerstation zu geben. Dies ist eine Einzelschußleitung, die gepulst wird, wenn der Mikroprozessor 141 die angenäherte Lage des AM-Spaltes feststellt.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale vom Modem 19,30a zu jeder RFU 21,31a. Der RF RX BUS 178 ist ein Achtbitbus zwischen dem Modem und dem RFU-Teil. Dieser Bus schickt AGC und Frequenzwählinformationen zum RF RX Teil. Das Modem steuert die zu sendenden AGC Werte und transportiert die Frequenzwählinformation zur CCU. Die Frequenzwählinformation wird dem Modem von der CCU über den MOD BUS 157 eingespeist. Während des Schulungsbetriebes wird das Modem die RF FIX Frequenzauswahl steuern. Der RF TX BUS 179 ist ein Achtbitbus zwischen dem Modem und dem RFU TX Teil. Dieser Bus schickt den TX Leistungspegel und die Frequenzwählinformation zum RFU TX Teil. Das Modem hat damit nichts zu tun, da die Information lediglich an den RF TX Teil gerichtet ist. Die RX 80 MHz REF Leitung 180 führt ein 80 MHz Bezugstaktsignal zum RFU RX Teil. Die TX EN Leitung 182 zum RFU TX Teil führt ein Signal, das die RF Sendung freigibt. Die RX EN Leitung 183 zum RFU RX Teil führt ein Signal zur Freigabe des RF Empfanges. Die AGC WR Leitung 184 führt ein SChreibauftastsignal, um die AGC Daten in den RFU RX Teil einzuspeichem. Die RXFREQ WR Leitung 185 führt ein SChreibauftastsignal zum Einschreiben der Frequenz in den RFU TX Teil. Die PWR WR Leitung 186 führt ein SChreibauftastsignal um die Leistungsinformation in den RFU TX Teil einzuspeichern. Die PWR RD Leitung 187 führt ein Leseauftastsignal, um die Leistungsinformation aus dem RFU TX Teil wieder auszulesen. Die TXFREQ RD Leitung 188 führt ein Leseauftastsignal, um die Sendefrequenz aus dem RFU TX Teil wieder auszulesen. Die TXFREQ WR Leitung 189 führt ein SChreibauftastsignal, das die Frequenz in den RFU TX Teil einschreibt. Die IF TRANSMIT Leitung 190 führt das gesendete Signal auf der IF Frequenz zur RFU.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale vom Modem 19 zur STIMU 35. Der VCXO BUS 192 ist ein 20-Bitdatenbus zu einem VCXO in der STIMU 35 mit der Steuerinformation für das Frequenznachziehen. Die VCXO WR Leitung führt einen Schreibimpuls zur VCXO-Schaltung zum Einspeichern vom VCXO BUS 192 in den VCXO. Ähnliche Signale werden vom Modem 30a zu einer (nicht dargestellten) Zeitsteuereinrichtung in der Teilnehmerstation gebracht.
Die Arbeitsweise des Modems der Basisstation ist an eine feste Frequenz gebunden. Bei der Basisstation besteht ein Vollduplexverkehr, daher arbeiten das Empfangs- und das Sendemodem gleichzeitig. Ein Modem ist auch als Kanalfrequenzsteuermodul bestimmt, das nur während der zugeordneten Steuerschlitzperiode mit dem Funksteuerkanal (RCC) Format Information sendet und empfängt. Alle Sendungen aus den Modems der Basisstation werden über die Leitung 171 mit 16 kHz vom Haupt TX CLK Signal getaktet. Anders wie bei den Teilnehmermodems geben die Modems 19 der Basisstation zur CCU 18 den Bruchteil der Symbolzeit zwischen dem Haupt TX CLK Signal auf Leitung 171 und dem im Modem 19 abgeleiteten Signal auf Leitung 172 ab. Diese Information wird dann über den RCC zur Teilnehmerstation gesendet, so daß die Teilnehmerstation ihre Sendung verzögern wird, damit ihr Signal in der Basisstation synchron mit allen anderen Schlitzen empfangen wird. 56
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Das Modem 19 der Basisstation sendet auch ein Nuilenergiesignal in den Steuerschlitz, um den RC AM Spalt zu liefern (welcher eine Rahmenreferenz errichtet), wenn die RFU ein Nuilenergiesignal sendet. Dieser trägerfreie Teil der RCC Übertragung wird für die Initialisierung der RX Erfassung in der Teilnehmerstation verwendet.
Das Modem 19 bleibt in Unkenntnis der Tatsache, daß es vier Sprachcodecs in der Basisstation gibt, die von der CCU 18 auf vier 16 PSK Teilnehmer-Schlitzzuteilungen multiplext werden. Das Modem 19 nimmt die Bitströme aus der CCU 18 an und behandelt die Sendung wie einen einzelnen Codecteilnehmer.
Alle Operationen im Modem 30a der Teilnehmerstation werden vom empfangenen RX CLK Signal auf Leitung 172 abgeleitet, das aus der empfangenen Sendung wiedergewonnen wird. Es dient als Haupttakt in der Teilnehmerstation. Das TX CLK Signal auf Leitung 171 zur CCU 29 ist kein Haupttakt in der Basisstation. Es wird vom RX CLK Signal auf Leitung 172 abgeleitet und um die Teilzeit, wie von der CCU 29 ausgewählt, verzögert. Die CCU 29 bestimmt die Verzögerung des RCC. Die Verzögerung wird von der Entfernung zwischen der Basis- und der Teilnehmerstation bestimmt. Die CCU 29 der Teilnehmerstation liefert diese Teilzeitinformation über den MOD BUS 157 zum Modem 30a. Das Modem 30a selbst ist für die Teilverzögerung verantwortlich. Die CCU 29 ist für die gesamte Symbolverzögerung verantwortlich durch Einfügung des TX SOS Signals auf Leitung 162, verzögert durch die korrekte Anzahl von Symbolen. Dieser Prozess egalisiert die in der Basisstation ankommenden Signale von Veränderungen im Beriech aller T ei Inehmerstationen.
In der Teilnehmerstation herrscht Halbduplexbetrieb. Daher wird der Sender, wenn er frei ist, blockiert. Wenn das Modem 30a nicht aktiv sendend ist, wird es auf seinen Empfangsbetrieb gesetzt und kann so die Verstärkungspegel des Empfangssignales überwachen, um vorbereitet zu sein, wenn ein Burst von der Basisstation ankommt.
Das Modem 30a der Teilnehmerstation überträgt kein Überwachungsband für den RCC Schlitz. Es wird keines benötigt, da die Basisstation den Rahmen definiert. Anders als die Festfrequenzmodems 19 der Basisstation können die Modems 30a der Teilnehmerstation Daten über irgendeine von 26 in der RFU von der CCU 29 ausgewählten Frequenzen senden oder empfangen.
Es gibt viele Quellen der Verzögerung im Modem, die einen ausgesprochenen Affekt zum Systemtiming haben. Solche Dinge umfassen Analogfilterverzögerungen, Ausbreitungsverzögerungen, FIR Filter Verarbeitungsverzögerungen usw. Diese Verzögerungen versetzen die TX und RX Rahmen gegeneinander,und diese Versetzung muß bei einer sorgfältigen Berechnung einbe-zogen werden.
Die Verzögerung zwischen dem TX SOS Signal auf Leitung 162 in der Basisstation und der ersten empfangenen Symbol-"Spitze" in der Basisstation beträgt +7,4 Symbole. Deshalb besteht eine Versetzung zwischen den TX und den RX Schlitzen.Um die ankommende Phase korrekt zu dekodieren, muß das Modem etwa 3,5 Symbole, bevor die "Spitze" ankommt, mit dem Abtasten beginnen. Demnach beträgt die Versetzung zwischen dem TX SOS Signal und dem Beginn der RX Abtastung eine Länge von etwa 4 Symbolen. ln der Basisstation verläuft der Start des RX Schlitzes etwa 4 T nach dem Start des TX Schlitzes. Der Start des RX Schlitzes ist definiert als die Zeit, zu der die erste Analogprobe aufgenommen wird, um die erste "Spitze", die empfangen wird, zu detektieren.
Die Takte der Teilnehmerstation werden vollständig von einem 80 MHz Haupt VCXO in der Zeitsteuereinheit (nicht dargestellt) der Teilnehmerstation hergeleitet. Der VCXO wird über eine Analogleitung vom Modem 30a gesteuert. Von diesem werden alle Empfangs- und Sendetakte berechnet. Das Modem 30a beliefert dann die CCU 29 mit dem 16 kHz RX CLK Signal auf Leitung 172, das vom ankommenden Datenstrom abgeleitet ist. Die CCU 29 selbst detektiert das einzige Wort im Steuerkanal und kann aus dem einzigen Wort Rahmen- und Schlitzmarkierung und das RX CLK Signal auf Leitung 172 bestimmen. Das AM-Spalt-Signal aus dem vom Modem demodulierten Signal informiert die CCU 29, wo sie nach dem einzigen Wort zu suchen hat. Während des Empfanges irgendeines Schlitzes führt das Modem 19, 30a die Frequenzsynchronisierung aus, indem es sie erfaßt und dann kontinuierlich weiterverfolgt. In der Teilnehmerstation steht der VCXO unter der direkten Kontrolle des Mikroprozessors 141 über einen D/A-Umsetzer. Der Algorithmus des Mikroprozessors zur Frequenzerfassung und Weiterverfolgung berechnet die Veränderungen im VCXO, die zur Aufrechterhaltung der Synchronisation erforderlich sind.
In der Basisstation ist ein in der STIMU untergebrachter OCXO fest abgestimmt und arbeitet als Haupttaktgeber des Systems. Demnach kommt beim Empfang keine Frequenzabweichung vor. Während des Empfanges irgendeines Schlitzes führt das Modem auch die Bitsynchronisation an der verschlüsselten Bitsynchronisation des empfangenen Datenstromes durch. Ein Algorithmus führt eine Bitverfolgungsschleife innerhalb des Empfängers durch. Der Mikroprozessor 141 hat die Steuerung über einen variablen Frequenzteiler des 80 MHz VCXO oder des OCXO (nur während der Demodulation des 57
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Steuerschlitzes). Innerhalb der Bitverfolgungsschleife modifiziert der Mikroprozessor 141 die Frequenzteilung, um die Bitsynchronisation zu erreichen. Während des Empfanges eines Sprachkanals haben die Teilwerte Schrittgrößen von 0,1 % von 16 kHz, jedoch während eines STeuerschlitzes können sich die Werte drastisch um mehr als ± 50 % ändern.
Die Rahmensynchronisation wird in der Basisstation und in der Teilnehmerstation auf zwei völlig verschiedenen Wegen behandelt. In der Basisstation wird das Haupt SOMF-Signal (Start des Modemrahmens) aus der Zeitsteuereinheit auf der Leitung 169 via Modem 19 über die Leitung 175 zur CCU 18 befördert. Dies ist das Haupt-SOMF-Signal, das für alle Sendungen aus der Basisstation verwendet wird. Aus diesem und dem Haupt-System-Symbol-Taktsignal (16 kHz) kann die CCU 18 das ganze Schlitz- und Rahmentiming ableiten.
In der Teilnehmerstation wird die Rahmensynchronisation von der CCU 29 bei der Detektierung des einzigen Wortes im empfangenen RCC Datenstrom ausgeführt. Nach der Ersterfassung liefert das Modem 30a einen Einzelimpuls, als angenäherte Rahmenmarkierung (AM STROBE) an die Leitung 176. Während der Erfassung sucht das Modem 30a nach dem AM-Spalt im RCC. Wenn der AM-Spalt (AM HOLE) gefunden ist, zählt es das Modem 30a während einiger weniger Rahmen und liefert dann die AM STROBE Markierung auf Leitung 176 zur CCU 29 mit der Rahmenlage des AM HOLE. Die CCU 29 verwendet diese Auftastmarkierung, um die ersten Rahmenmarkierungszähler zu setzen (windowing), was von der Software zwecks exakter Rahmensynchronisierung modifiziert werden kann. Dies bedeutet auch, daß das AM HOLE aufgefunden wurde und der RCC erfaßt ist.
Die Schlitzsynchronisation steht unter der Kontrolle der CCU 18, 29. Die Signale TX SOS auf Leitung 162 und RX SOS auf Leitung 163 werden zu Beginn der Sendung oder des Empfanges eines Schlitzes vom Modem 19 befohlen. Diese Signale werden jeweils mit dem TX CLK Signal auf Leitung 171 und dem RX CLK Signal auf Leitung 172 synchronisiert.
Die selbstadaptierende Betriebsart ist ein rückwärts eingeschleifter Zustand, in welchem das Modem eintritt, um die Koeffizienten der digitalen FIR Filter des Empfängers darauf einzuschulen, Verstimmungen der analogen Empfangsfilter, die im Laufe der Zeit oder durch Temperatureinwirkung Vorkommen können, zu korrigieren. Die Analyse wird durch rückwärtiges Einschleifen der Sendedaten über die RF-Einheit und Empfang eines bekannten Musters im Empfänger durchgeführt. Die Koeffizienten werden über ein LaGran-ge-System mit 5 Zwängen optimiert. Diese Zwänge sind (1) der empfangene Datenstrom; (2) der um 0,05 T verzögerte Datenstrom; (3) der um 0,05 T voreilende Datenstrom; (4) Der Datenstrom vom benachbarten darüberliegenden Kanal; (5) der Datenstrom vom benachbarten darunter liegenden Kanal. Während des Trainings liefert der Mikroprozessor 141 zum TX FIR Filter 131 über Leitung 143 eine Reihe von 32 symbollangen Trainingsmustern. Dies geschieht über einen (nicht dargestellten) FIFO-Stapel, der während des Trainingsbetriebes freigegeben wird. Voreilungen/Verzögerungen werden von einer Empfangsbitverfolgungsschaltung gemacht, welche die beiden Ströme um 0,05 T versetzen kann.
Die CCU 18, 19 versetzt das Modem 19,30a in den Trainingsbetrieb, um dem Sendeteil des Modems zu ermöglichen, die speziellen Trainingsdaten aus dem FIFO Stapel im Modem auszulesen. Der Empfängerteil wird vorgetrieben/verzögert für einige dieser Tests. Wenn der Prozess abgeschlossen ist, sendet das Modem eine Zustandsmeldung zur CCU 18, 29, daß die Koeffizienten berechnet sind, ln diesem Zeitpunkt testet die CCU 18, 29 das Modem, indem sie es in den Normalzustand versetzt und ein gesetztes Muster ausschreibt, welches der RFU 21 befiehlt, rückzuschleifen und die rückgegebenen Daten zu lesen und auf ihre Gültigkeit zu prüfen.
Das Modem ist in weiteren Einzelheiten in der anhängigen US-Patentanmeldung 'Modem für Substriber RF Telephone System' beschrieben, die unter demselben Datum von Eric Paneth, David N. Critchlow und Moshe Yehushua eingereicht wurde. Auf die Offenbarung in derselben wird hier bezug genommen. RF/IF-Einheit (RFU) und Antenneninterface
Das RFU-Subsystem liefert die Nachritenkanalverbindung zwischen dem Modem und der Antenne sowohl in der Basisstation als auch in der Teilnehmerstation. Die RFU funktioniert als ein linearer Amplituden- und Frequenzumsetzer und ist im wesentlichen für die Kanaldaten und die Modulationseigenschaften durchlässig.
Die Schäftung für das Antenneninterface in der Teilnehmerstation ist in Figur 28 dargestellt. Eine RFU Steuerlogikschaltung 192 ist mit der Sendeantenne 32 gekoppelt, und die drei Empfangsantennen 32a,32b und 32c durch die Antenneninterfaceschaftung. Die Steuerlogikschaltung 192 ist mit dem Sendeteil des Modems 30a und den Empfangsteilen 30a, 30b und 30c des Modems zusammengeschaltet. In Wirklichkeit sind 32 und 32a dieselbe Antenne. 58
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Der Sendeteil des Antenneninterface schließt eine Aufwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltung 193, einen TX-Synthesizer 194, einen Leistungsverstärker 196 und einen TX/RX Betriebsartenschalter 197 ein. Ein erster Empfangsteil RX 1 des Antenneninterface schließt einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 198, einen RX Synthesizer 199 und einen Vorverstärker 200 ein, der mit dem Schalter 107 verbunden ist. Jeder zusätzliche Diversity-Empfangsteil, TXn (n = 2, 3) umfaßt einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 202, einen Synthesizer 203 und einen Vorverstärker 204.
Die RFU Steuerlogikschaltung 192 liefert die folgenden Signale zum Sendeteil der Antenneninterfaceschaltung als Antwort auf die vom Sendeteil des Modems 30a empfangenen Signale: (1) ein TX Freigabesignal an Leitung 206, um den TX/RX-Schalter 197 zu veranlassen, die Sendung über die Sendeantenne 32 freizugeben; (2) ein IF Eingangssignal auf Leitung 207 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 193; (3) ein Leistungssteuersignal auf Leitung 208, ebenso hin zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 193; (4) ein Taktbezugssignal auf Leitung 209 zum TX Synthesizer 194; und (5) ein Kanalwählsignal auf Leitung 210, ebenso zum TX Synthesizer 194. Der TX Synthesizer 194 antwortet auf die Kanalwählsignale auf Leitung 210, indem er ein TX Frequenzwählsignai über Leitung 211 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 139 liefert, das gleich ist der Differenz zwischen der gewünschten Sendefrequenz und der IF Frequenz des Modems.
Die RFU Steuerlogikschaltung 192 liefert folgende Signale zu jedem der Empfangsteile der Antenneninterfaceschaltung als Antwort auf die Signale, die vom jeweiligen Empfangsteil der Modems 30a, 30b und 30c empfangen werden: (1) ein TX Freigabesignal auf Leitung 213, um die Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198, 202 zu veranlassen, im Empfangsbetrieb zu arbeiten; (2) ein Steuersignal für die automatische Verstärkungsregelung (AGC) auf Leitung 214 zu den Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198, 202; (3) ein Taktbezugssignal auf Leitung 215 zu den RX Synthesizers 199, 203; und (4) ein Kanalwählsignal auf Leitung 216, ebenfalls zu den RX Synthesizern 199, 203, entsprechend dem Kanalwählsignal auf Leitung 216 durch Lieferung eines RX Frequenzwählsignals auf Leitung 217 zu den Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198,202, das gleich ist der Differenz zwischen der gewünschten Empfangsfrequenz und der IF Frequenz des Modems. Die Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198, 202 liefern IF Ausgangssignale über Leitung 218 zur RFU Steuerlogikschaltung 192 als Zulie ferung zu den jeweiligen Empfangsteilen des Modems 30a, 30b und 30c.
Die Aufwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltung 193 im Sendeteil empfängt über Leitung 207 das modulierte IF-Signal verstärkt und übersetzt es auf die gewählte RF Kanalfrequenz. Eine Kombination von Filtern (nicht dargestellt), Verstärkern 196, 197 und Pegelsteuerschaltungen (nicht dargestellt) wird dann verwendet, den eigentlichen Ausgangspegel zu liefern und unerwünschte Signale durch Spiegel- und Oberwellen-Frequenzen zu unterdrücken. Die Ausgangsfrequenz des Senders ist die Summe der IF-Frequenz des Modems und einer Konversionsfrequenz, zusammengefügt in 25 kHz-Stops aus der dem Modem eingespeisten Bezugsfrequenz.
Die RFU der Teilnehmerstation funktioniert als Halbduplex-Sendeempfänger, dessen Empfänger während des Sendeintervalls inaktiv sind. Die Geschwindigkeit des Sendebursts ist ausreichend hoch, um dem Benützer eine Vollduplexarbeitsweise zu simulieren. Der zugeteilte Frequenzkanal ist jener, der von der RPU der Basisstation ausgewählt wurde.
Die Antenneninterfaceschaltung der Basisstation ist in Figur 29 gezeigt. Eine RFU Steuerlogikschaltung 219 ist mit der Sendeantenne 23 gekoppelt, und die drei Empfangsantennen 34a, 34b und 34c durch die Antenneninterfaceschaltung. Die RFU Steuerlogikschaltung 219 ist auch mit dem Sendeteil des Modems 19 und mit den Empfangsteilen 19, 19b und 19c zusammengeschaltet. (Die Modems 19b und 19c sind Diversitymodems und in Figur 2 nicht dargestellt).
Der Sendeteil des Antenneninterface umfaßt eine Aufwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltung 220, einen TX Synthesizer 221, einen Leistungsverstärker 222, einen Hochleistungsverstärker 223, einen Leistungsdetektor 224 und ein Bandpaßfilter 225. Ein erster Empfangsteil RX 1 des Antenneninterface umfaßt einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 230, einen RX Synthesizer 231, einen Vorverstärker 232 und ein Bandpaßfilter 233. Jeder zusätzliche Diversityempfangsteil RXn umfaßt einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 234, einen RX Synthesizer 235, einen Vorverstärker 236 und ein Bandpaßfilter 237.
Die RFU Steuerlogikschaltung 219 liefert folgende Signale an den Sendeteil der Antenneninterface-schaitung als Antwort auf die vom Sendeteil des Modems 19 empfangenen Signale: (1) ein TX ON Signal auf Leitung 239 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220 zur Einschaltung des Sendeteiles, um die Sendung durch die Sendeantenne 23 freizugeben; (2) ein IF Eingangssignai auf Leitung 240, ebenfalls zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220; (3) ein Taktbezugssignal auf Leitung 24 zum TX Synthesizer 221; und (4) ein Kanaiwählsignal auf Leitung 242, ebenfalls zum TX Synthesizer 221. Der TX Synthesizer 221 antwortet auf das Kanalwählsignal auf Leitung 242, indem er ein RX Frequenzwählsignai über Leitung 243 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220 liefert, das gleich ist der Differenz zwischen der gewünschten 59
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Sendefrequenz und der !F Frequenz des Modems. Ein Pegelsteuersignal wird über die Leitung 224 vom Leistungsdetektor 224 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220 geliefert.
Die RFU Steuerlogikschaltung 219 liefert folgende Signale zu jedem der Empfangsteile der Antenneninterfaceschaltung als Antwort auf die von den jeweiligen Empfangsteilen der Modem 19, 19b, 19c empfangenen Signale: (1) ein Steuersignal für die automatische Verstärkungsregelung (AGC) über die Leitung 245 zu den Abwärts - Umsetzer- und Verstärkerschatlungen 230, 234; (2) ein Taktbezugssignal über die Leitungen 246 zu den RX Synthesizern 231. 235; und (3) ein Kanalwählsignal über die Leitungen 247 ebenfalls zu den FIX Synthesizern 231, 235. Die FIX Synthesizer 231, 235 antworten auf das Kanalwählsignal auf den Leitungen 247, indem sie ein RX Frequenzwählsignal über die Leitung 248 zu den Abwärtksonverter- und Verstärkerschaltungen 230, 234 liefern, das gleich ist der Differenz zwischen der gewünschten Empfangsfrequenz und der IF Frequen des Modems. Die Abwärtsumsetzer· und Verstärkerschaltungen 230, 231 liefern IF Ausgangssignale über die Leitung 249 zur RFU Steuerlogikschaltung 219 als Zulieferung zu den Empfangsteilen der jeweiligen Modems 19,19b, 19c.
Die RFU’s in der Basisstation und in den Teilnehmerstationen sind einander ähnlich, mit Ausnahme des zusätzlichen Hochleistungsverstärkers 223, der verwendet wird, um die Sendeleistung des RF Ausganges der Basisstation zu vergröBem. Die Grundfunktion der RFU's in jeder Station besteht darin, das modulierte IF (20,2 MHz) Signal aus dem Sendeteil des Modems auf die gewünschte RF Sendefrequenz im 450 MHz UHF Bereich umzusetzen. Die Empfangsseite der RF Einheit führt die gegenteilige Tätigkeit aus, nämlich die Herabsetzung der 450 MHz UHF Signale auf ein IF Signal mit 20 MHz. Die Sende- und Empfangsfrequenzen sind voneinander um 5 MHz versetzt. Die RF Einheiten sind durch die CCU Steuerfunktion so programmiert, daß sie mit den verschiedenen, im gesamten System verwendeten Frequenzen arbeiten. Typischerweise wird jede RFU der Basisstation so eingesetzt, daß sie nach Initialisierung des Systems auf einer gegebenen Frequenzzuteilung arbeitet und diese nicht ändert. Die Anzahl der RFU's in der Basisstation entspricht der ANzahl der Sende- und Empfangskanalpaare, die in der Basisstation unterhalten werden. Die RFU's der Teilnehmerstation werden typischerweise bei jeder neuen Gesprächsverbindung die Arbeitsfrequenz ändern.
Die RFU's umfassen veränderbare AGC- und Sendeleistungspegel-Einsteller. Der Verstärkungskoeffizient für die AGC wird vom Modem geliefert, basierend auf einer Berechnung im Empfangsteilprozessor 141 im Modem. Der Leistungspegel der Teilnehmerstation wird von der CCU berechnet, basierend auf den von der Basisstation über den RCC Kanal ankommenden Nachrichten- und anderen STeuerparametem. Wenn nicht alle Schlitze in einem Frequenzkanal verwendet werden, wird die RFU ein darin von der CCU eingesetztes leeres Msuter senden. Wenn ein kompletter Frequenzkanai nicht verwendet wird, kann der Sender für jene Frequenz von der CCU Software durch das Modem blockiert werden.
Die Schaltzeit für die Diversityschalter soll geringer sein als 50 Mikrosekunden.
Es sind drei Antennen und drei separate RF/IF Einheiten vorgesehen (eine Sende-, drei Empfangsantennen).
Einige Teile der RFU der Basisstation und des Antenneninterface sind ident mit jenen vorstehend beschriebenen der Teiinehmerstation. Diese Unterabteilungen heben die Unterschiede hervor.
Die RFU's und Antenneninterfaceschaltungen der Basisstation arbeiten auf einer Vollduplexbasis. Alle Sender und Empfänger arbeiten in einem 100-prozentigen Arbeitszyklus. Darüberhinaus ist es ökonomisch anziehender, in der Basisstation mit einer höheren Senderleistung zu arbeiten und bei den Empfängern rauscharme Schaltungen mit Diversity zu verwenden. Der Sender ist für das Artieiten mit dem höchsten zulässigen Leistungspegel, ohne Dynamiksteuerung, berechnet. Diversityempfang ist mittels mehrfacher Antennen und mehrfacher Modems vorgesehen.
Die Basisstation ändert üblicherweise während normaler Arbeitsweise nicht die Frequenz oder den Leistungspegel. Die Sende- und Empfangsteile sind auf jeden der 26 Kanäle voll abstimmbar.
Der Sendeteil des Antenneninterface der Basisstation empfängt das modulierte IF INPUT Signal über Leitung 239 vom Modem und verarbeitet es so wie der vorstehend beschriebene Sendeteil der Teilnehmerstation. Es wird weiters auf den geforderten Leistungspegel verstärkt und durch ein Hohlraum-Vorstufen· Bandpaßfilter 225 gefiltert, um bei den Arbeitsfrequenzen Geräusche von mit untergebrachten Empfängern zu vermindern und um den Streusendepegel zu reduzieren.
Der Empfangsteil des Antenneninterface der Basisstation ist dem ähnlich, der bei der Teilnehmerstation besprochen wurde, abgesehen davon, daß der Eingangsseite Hohlraum-Vorstufen-Bandpaßfilter 233, 237 vorausgehen, welche helfen sollen, die Empfindlichkeitsverringerung, verursacht durch mit untergebrachte oder nahegelegene Sender, zu eliminieren. Ebenso werden rauscharme Vorverstärker verwendet, um den brauchbaren Schwellensignalpegel zu erniedrigen. Alle Antennen 23, 34a, 34b, 34c haben einen 30 dB-Abstand von irgendwelchen anderen Antennen. Eine zusätzliche Trennung ist in den Sende- und Empfangsteilen vorgesehen, um einen angenähert 80 dB-Abstand zwischen den gesendeten und den empfangenen 60

Claims (6)

  1. AT 404 202 B Signalen sicherzustellen. Das Bandpaßfilter, die Vorverstärker und Verstärker sind in der Nähe der zugeordneten Sende- oder Empfangsantennen angeordnet. Das Diversity-Empfangsverfahren Diversityempfang wird verwendet, um die Wahrscheinlichkeit erfahrungsgemäß auftretenden Kanalfadings unter einer annehmbaren Schwelle zu halten. Das Diversitysystem ist imstande, drei Diversityzweige auf dem Wege vom Teilnehmer zur Basis und von der Basis zum Teilnehmer zu addieren. Die Diversity-hardware sowohl bei der Basisstation als auch bei der Teilnehmerstation umfaßt eine spezielle Diversity-Kombinationsschaltung, drei Modems und ihre zugeordneten RF-Einheiten und Antennen. Nur eine Modem-RFU-Antennen-Kombination hat Sendefähigkeit. Obwohl die Diversity-Kombinationsschaltung 33 nur im Teilnehmersystemschaltbild der Figur 2 dargestellt ist. ist sie in der Basisstation vorhanden und verbunden mit den Modems und der CCU in derselben Art jnd Weise wie in der Teilnehmerstation. Wenn mit Diversityempfang gearbeitet wird, verwenden die Basisstation oder die Teilnehmerstation drei Empfangsantennen, die voneinander weit genug getrennt sind, um sischerzustellen. daß die Fadingserscheinungen des empfangenen Signals nicht korrelieren. Diese drei Antennen speisen über drei idente Empfangsteile Uber das Antenneninterface in die RFU Steuerlogikschaltung ein, deren IF-Ausgänge zur Demodulation in separate Modems gehen. Ein TMS 320 Mikroprozessor in der Diversitykombinationsschaltung 33 (Diversityprozessor) nimmt die Ausgänge aus den Modems auf und liefert einen zuverlässlicheren Datenstrom zum Rest des Systems in einer Weise, die einem Einzelmodem nahekokmmt. Für die beiden Aufgaben, die Durchführung der Diversitykombination, und gegenüber der CCU wie ein Einzelmodem zu erscheinen, sind die Hard- und Software des Diversityprozessors verantwortlich. Der Diversityprozessor liest aus den drei Modems ihre Datensymbole, AGC Werte, Signal + Rauschen, Größe und Phasenfehier (Abweichung der detektierten Phase vom idealen 22,5 Grad-Referenzvektor). Der Algorithmus, der zur Bestimmung des demodulierten Symbols verwendet wird, schließt die Verwendung eines Majoritätsvotums und Berechnungen des Signal-Rauschverhältnisses für jedes Modem ein, um das Modem mit der wahrscheinlichsten richtigen Antwort zu identifizieren. Die Register des Diversity-Prozessor-CCU-lnterface sind nahezu ident mit den Registern, die sich in den Modems finden, mit der Ausnahme, daß die Extraregister, die zur Durchgabe von in der Diversityverar-beitungsfunktion verwendeten Information verwendet werden, nicht benötigt werden. Weil die I/O Fähigkeiten des TMS320 Mikroprozessors gering sind, und die meisten Prozesse gleichzeitig mit einer Type eines I/O Register arbeiten, wird ein spezielles Register, welches die zu dieser Zeit benötigten Registeradressen enthält, verwendet. Zum Beispiel müssen die AGC Werte von jedem Modem ausgelesen werden, der höchste Wert ausgewählt, und das Resultat in die I/O Register des Diversityprozessors eingeschrieben werden, wo sie von der CCU gelesen werden können. Die Adressierung dieser Register wird wirksamer ausgeführt, wenn die Adresse des AGC Registers in ein Register eingeschrieben wird, von wo sie auf die Modem-Adressleitung gesetzt wird. Danach braucht der Prozessor nur das richtige Modem oder die Mikroprozessorregisterbank adressieren, wodurch die I/O Operationen beschleunigt werden. Beim Diversitysystem der Teilnehmerstelle hat jedes Modem seine eigene Zeitsteuereinheit, und die Timingsignale, die von den drei Modems im Diversitysystem verwendet werden, sind nicht notwendigerweise in Phase. Weil die Taktsignale der drei Modems untereinander nicht synchronisiert sind, werden Auffangspeicher benötigt, um den Datensymbolausgang jedes Modems zu halten, bis sie der Diversitypro-zessor ausliest. Eine wichtige Funktion des Diversityprozessors ist es, den Verkehr zwischen der CCU und den drei Modems aufrecht zu erhalten. Dieser Verbindungsverkehr muß schnell genug ausgeführt werden, um alle Erfordernisse der CCU's zu erfüllen, aber nicht so schnell, daß der Diversityprozessor überlastet wird. Patentansprüche 1. Digitales Telefonsystem, welches eine Vielzahl von von Fernsprechleitungen ausgehenden Informa-tionssignaien verarbeitet, die dann beinahe gleichzeitig über vorgegebene Hochfrequenzkanäle von einer Basisstation zu einer Vielzahl von stationären oder mobilen Teilnehmerstationen übertragen werden, wobei durch die Teilnehmerstationen Informationssignale über Hochfrequenzkanäle zur Basisstation sendbar sind, gekennzeichnet durch separate Umsetzvorrichtungen (15) für jeweilige Verbindungen mit den Femsprechleitungen zum Umsetzen der über die Fernsprechleitungen empfangenen Informationssignale in digitale Abtastungen, eine Vielzahl von Sendekanalschaltirreisen (17), von welchen jeder einem anderen der vorgegebe- 61 AT 404 202 B nen Hochfrequenzkanäle zugeordnet ist und von denen jeder die folgenden Merkmale aufweist, eine vorgegebene Vielzahl von separaten Signal-Kompressionsvorrichtungen (16) zur gleichzeitigen Kompression der jeweils von den Umsetzvorrichtungen (15) erhaltenen digitalen Signalabtastungen mit einer hohen Kompressionsrate (niedrigen Bitrate), um die vorgegebene Anzahl von separaten komprimierten Signalen beizustellen, eine mit den Kompressionsvorrichtungen (16) verbundene Kanalsteuervorrichtung (18) zum sequentiellen Vereinigen der komprimierten Signale in einen einzelnen Sendekanalbitstrom, wobei jedes der komprimierten Signale eine der separaten Kompressionsvorrichtung (16) zugehörige, wiederkehrende sequentielle Schlitzposition im Sendekanaibitstrom einnimmt, eine Sendevorrichtung (34) für die Ausgabe eines Sendekanalsignals zur Übertragung über den vorgegebenen Hochfrequenzkanal entsprechend dem Sendekanalbitstrom, eine Verbindungsvorrichtung (25) zum Verbinden der jeweiligen separaten Umsetzvorrichtungen mit den angezeigten der separaten Kompressionsvorrichtungen, eine an die von den Fernsprechleitungen ausgehenden Informationssignale angeschlossene Fem-verbindungs-Zentralprozessorvorrichtung (20), welche auf ein von einer der Fernsprechleitungen empfangenes, einlangendes Verbindungsanforderungssignalanspricht, indem sie ein Schlitzzuordnungssignal ausgibt, welches anzeigt, welchen Sendekanalschaltkreis (17) und welche der separaten Kompressionsvorrichtungen (16) im genannten Sendekanalschaltkreis die Verbindungsvorrichtung (25) mit den mit der einen Femsprechleitung verbundenen separaten Umsetzvorrichtungen (15) zu verbinden hat und dabei der einen Fernsprechleitung einen Sendekanalschaltkreis (17) und den Schlitz im gesendeten Kanalbitstrom zuordnet, welcher Schlitz der einen der separaten Kompressionsvorrichtungen zugehörig ist, welche dadurch durch die Verbindungsvorrichtung (25) verbunden ist, wobei die Fernverbindungs-Zentralprozessorvorrichtung (20) einen Speicher (46) enthält, von der Schlitze für jeden der Vielzahl von Sendekanalschaltkreisen zugeordnet sind und die den Speicher bei Empfang einer einlangenden Verbindungsanfrage abfragt und dann ein Schlitzzuordnungssignal dynamisch ausgibt, welches eine Verbindung mit einem vorgegebenen Sendekanalschaltkreis, in welchem nicht alle der Zeitschlitze einer anderen Fernsprechleitung zugeordnet sind, und einer Kompressionsvorrichtung (16) bewirkt, die dem nicht einer anderen Fernsprechleitung zugeordneten Schlitz zugehörig ist, eine Anrufprozessorvorrichtung (24), die mit der Fernverbindungs-Zentralprozessorvorrichtung (20) verbunden ist und auf ein Schlitzzuordnungssignal anspricht, indem sie die Verbindungsvorrichtung (25) veranlaßt, die durch die Schlitzzuordnung angezeigte Verbindung herzustellen, Vorrichtungen zum Austausch von Steuersignalen zwischen der Basisstation und jeder Teilnehmerstation, wobei verschiedene der Steuersignale eine Leistungsanpassung zum Verbessern der Verbindungsqualität, ein periodisches Abgleichen von Signalen zum Kompensieren von Distanzänderungen zwischen der Basisstattion und jeder Teilnehmerstation, ein Synchronisieren von Rahmen über verschiedene Kanaifrequenzen und ein Identifizieren des dynamisch zugeordneten Kanals und Schlitzes für jede Teilnehmerstation veranlassen.
  2. 2. Digitales Telephonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation und jede Teilnehmerstation jeweils ein Steuersignal überträgt, um die Leistung anzupassen, um dadurch die Verbindungsqualität zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation zu verbessern, wobei die Verringerung der Verbindungsqualität unterhalb eines Niveaus in der Schließung des zugeordneten Sendekanals resultiert.
  3. 3. Digitales Telephonsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Senden von Synchronisationsdaten von der Basisstation zu jeder Teilnehmerstation, wobei in der Basisstation empfangene Signale für eine Teilnehmerstation periodisch abgeglichen werden, um Distanzänderungen zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation zu kompensieren.
  4. 4. Digitales Telephonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System die Vorteile von Echoauslöschungsvorrichtungen (als Teile von 15 u. 27) verwendet, um die im System vorhandenen, unerwünschten Echosignale auszulöschen wobei große Zeitverzögerungen von Übertragungen angepaßt werden, die aus der Verwendung hoher Kompressionsraten und großer Segmente von komprimierten Signalen resultieren.
  5. 5. Digitales Telephonsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, Rahmensynchronisationsvorrichtungen (18, 29) zur Rahmensynchronisation über die verschiedenen Frequenzkanäle, wobei die Teilnehmerstationen ihre Informationssignale mit einer halben Duplex-Rate zu der Basisstation senden. 62 AT 404 202 B
  6. 6. Digitales Telephonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System mit mindestens zwei Bits pro Symbol über den Hochfrequenzkanal überträgt und die hohe Kompressionsrate weniger als 16 kbps beträgt, wobei Vielfachinformationssignale zum Erreichen von Spektreneffizienz auf demselben Kanal übertragen sind. Hiezu 22 Blatt Zeichnungen 63
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