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用户射频电活系统

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CN1008962B
CN1008962B CN 86100949 CN86100949A CN1008962B CN 1008962 B CN1008962 B CN 1008962B CN 86100949 CN86100949 CN 86100949 CN 86100949 A CN86100949 A CN 86100949A CN 1008962 B CN1008962 B CN 1008962B
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rf
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telephone
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Application number
CN 86100949
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Inventor
埃里克·帕尼思
马克·J·翰德萨尔
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国际美孚机器公司
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Abstract

一种利用数字时分电路在一个基地台和多个用户台之间进行多种信息信号无线传输的系统。基地台与一个外部信息网络连接,该网络可以是模拟的和/或数字的,信息信号选自包括话音、数据、传真、视频、计算机、测量信号在内的一组信号。该系统通过使用多个相互间选择性配置的天线而具备空间分集。基地台通过多对射频信道工作。每对信道的工作是通过两个信道电路的结合而实现的,其中一个是发送信道电路,它用于处理经电话公司中继线接收的多种信息信号以便经过一个给定的射频频道同时发射给不同的用户台,另一个是接收信道电路,它用于处理经过一个给定的射频频道从不同用户同时接收的多个信号以提供经中继线传输的信息信号。

Description

本发明总地来说涉及通信系统,具体地说,涉及在一个或多个射频(RF)信道上同时提供多种信息信号的用户电话系统。

本发明提供了一种利用数字时分电路在一个基地台和多个用户之间进行多种信息信号无线传输的系统。用户台可以是固定的或可移动的,时分电路的数目由信号的传输质量来确定。基地台与一个外部信息网络相互连接,该网络可以是模拟的和/或数字的。信息信号选自包括话音、数据、传真、视频、计算机、测量信号在内的一组信号。

可移动的用户台可被选定为进行相对较快和相对较慢的运动。

信号的调制级和施加给系统的功率根据系统中信号差错检测进行调整。

该系统通过使用多个相互间选择性配置的天线而具备空间分集,这样尽管信号有衰减仍能提供相对较高的信号接收。

基地台通过多对RF频道而工作。每对频道的工作是通过两个信道电路的结合而实现,其中一个是发送信道电路,该电路用于处理经电话公司中继线接收的给定的多种信息信号以便经过一个给定的RF频道同时发射给不同的用户台,另一个是接收信道电路,该电路用于处理经过一个给定的射频频道从不同用户台同时接收的多个信号以提供经中继线传输的信息信号。

每一中继线均分别与独立的转换装置连接以便将通过中继线接收的信息信号转换为数字信号取样值。

发送信道电路包括一组给定的多个独立的信号压缩装置,用于同时将分别从独立的转换装置得到的数字取样信号进行压缩以提供给定数目的独立的压缩信号,一个与压缩装置连接的信道控制单元,用于将压缩信号依次组合成为一个单独发送信道的比特流,其中每一相应的压缩信号在与一个预定的独立压缩装置相关的发送信道比特流中占据一个重复序列的时隙位置;以及一个提供发送信道信号的单元,该单元响应于发送信道比特流通过预定的RF频道进行发射。

一个交换机将相应的独立转换装置与指定的独立压缩装置相连接。

一个远程连接处理器与中继线连接并响应于通过某一中继线接收的输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号,该信号表明交换机应将哪一个独立压缩装置连接到与该中继线连接的独立转换装置上,由此将与由交换机连接的该独立压缩装置相关的发送信道比特流中的时隙分配给该中继线。该远程连接处理器保持一个按上述方式分配时隙的存储、并在接收到输入呼叫请求时查询该存储,然后提供时隙分配信号,该信号实现与该时隙相关的压缩装置的连接,此时隙不再分配给另一条中继线。

一个呼叫处理器与远程连接处理器相连接并响应于该时隙分配信号,而使交换机完成由该时隙分配信号指示的连接。

接收信道电路包括:一个接收单元,该接收单元接收并处理接收信道信号,以便在不同的相应重复序列时隙位置上提供包含数个独立压缩信号的接收信道比特流;给定的多个独立的信号合成装置,其中每一装置均与接收信道比特流中的一个不同的时隙位置对应,以便从接收信道比特流的各相应时隙位置所包含的独立压缩信号中再次形成数字信号取样值;以及一个控制单元,该控制单元用于对来自接收信道位流的独立压缩信号进行分离,并将所分离的信号分配给与各相应时隙相对应的独立合成装置,该信号就是在这些时隙中被分离。

独立的恢复装置分别与每一中继线连接以便将数字信号取样值恢复为信息信号用于经过相应的中继线传输。每一独立的恢复装置均与一个独立的转换装置相关并与该相关的独立转换装置连接到同一根中继线上。

交换机将相应的独立恢复装置与指定的独立合成装置连接。

远程连接处理器响应于通过一根中继线接收的输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号用于指定交换机应将哪一个独立合成装置连接到与该中继线相连的独立恢复装置上,并将接收信道比特流中与交换装置所连接的独立合成装置相关的时隙分配给该中继线。远程连接处理器保持着接收信道位流中分配了哪些时隙位置的存储,并在接收到输入呼叫请求时对该存储进行查询,然后向呼叫处理器提供时隙分配信号,用以实现与该时隙相关的合成装置的连接,此时隙不再分配给另一条中继线。

本发明的系统采用了先进的数字和大规模集成电子技术为不同的市场部门提供了成本低,性能可靠、质量高的通信。一个较佳实施方案中使用了一个位于中央的固定基地台设施,与位于附近地理区域内的一个较大数目的用户台进行通信。该中央基地台可以通过一个与输入电话中继线相连的用户小交换机(PBX)与电话公司(Telco)公用交换网络的一个中央局连接。该系统中的用户台既可以是便携式固定基地性质的,也可以是移动性的,并且可以在相对较慢或较快的运动中操作,用户台与基地台通过UHF(超高频)无线频道进行通信,并通过标准的双线DTMF(双音多频)按键电话设备或通过RS-232C或通过非标准的电话台(例如四线式)与使用者通讯。该系统可用于取代现存的硬线地区用户环路或为有线连接不能实现或不经济的地区提供优质的电话服务。

本发明的系统的一个特征是其能够运用时间分割多址连接方式(TDMA)和数字话音编码以允许在一个给定的网络内对频率进行同时多重使用。在同一时刻任何适当数目的高质量话音电路均在一个给定的频道上(具有25KHz的频道间隔)工作。为了说明的目的使用了四个这种电路。这就提供了一个优于现有模拟式无线电话系统的频谱上和经济上的优点,而现有的系统同一时间在一个给定频道上只能提供一个通话。

具有低成本的固定式、移动式和便携式设施的特征在于使用了与频谱节省数字调制技术相结合的低速率数字话音编码(低于16    Kbit/秒)。例如:将每秒14.6千比特的话音编码技术与16级差分相移键控制相结合可允许在单独一对20KHz带宽的频道上支持四个同时的全双工会话,该频道在整个频谱内间隔为25KHz,特别是在400-500MHz和800-950MHz的频段上。这一组合在至少20公里的距离内提供质量良好的通话。

为了与有线服务竞争,必须容纳比给定的一对25KHz的频道上能够同时支持的数目要大得多的用户数。例如:一个支持47个同时呼叫的12对频道的系统可容纳摘机和挂机的用户总数为500(具有由所希望的高峰时间阻塞概率决定的最大限制)。这样,一个提供了合理的呼叫接通延迟的用户呼叫请求控制方案也是本发明的一个重要特征。

本发明另外的特征将联系较佳实施方案的描述而给予说明。

图1是方框图,总体上示出本发明的射频用户电话系统。

图2是图1的系统中基地台的一个代表性较佳实施方案的方框图。

图3是图1的系统中一个用户台的较佳实施方案的方框图。

图4说明了由用户台和基地台产生的消息序列,用以建立两个用户台之间的联系。

图5说明了图2的基地台中在远程连接处理单元(RPU)内实现的不同的数据处理模块。

图6说明了图2的基地台中由RPU进行的输入和输出基带控制信道消息的处理。

图7说明了图2的基地台中由RPU进行的输入和输出用户小交交换机消息的处理。

图8说明了图2的基地台由RPU进行的记录消息的处理。

图9说明了图2的基地台中RPU的存储结构。

图10说明了由图5中所示的消息处理模块(MPM)进行的与无线控制信道状态有关的消息的处理。

图11说明了由图5中所示的消息处理模块进行的与信道状态有关的消息的处理。

图12是图3的用户台中用户终端接口单元(STU)的方框图。

图13示出图2的基地台中专用分支交换机(PBX)和话音编码译码单元(VCU)之间的信号接口。

图14(第1页上)示出图2的用户台中STU和VCU之间的信号接口。

图15示出图13中所示的PBX-VCU接口信号和图14中所示的STU-VCU接口信号的时序关系。

图16(11页上)示出在图2的基地台和图3的用户台中VCU和信道控制单元(CCU)之间的信号接口。

图17示出图16所示VCU-CCU信号接口的发送信道信号的时序关系。

图18示出图16所示VCU-CCU信号接口的接收信道信号的时序关系。

图19A和19B分别示出在VCU和CCU之间传输以便进行16级相移键控调制的发送和接收通话块的时序关系。

图20A示出用于在VCU和PBX(或STU)之间的接收信道进行16级相移键控调制的输入和输出数据的时序和内容。

图20B示出用于在VCU和PBX(或STU)之间的发送信道进行16级相移键控调制的输入和输出数据的时序和内容。

图21(第5页上)是图2的基地台和图3的用户台中CCU的方框图。

图22示出图21的CCU由软件实现的功能结构。

图23是在图22的CCU传输总线上传输无线控制信道RCC和16级相移键控话音数据的时序图。

图24是在图22的CCU接收总线上传输RCC和16级相移键控话音数据的时序图。

图25(第3页上)是图2的基地台和图3的用户台的调制解调器的方框图。

图26示出图2的基地台中CCU,调制解调器和系统定时单元之间的信号接口。

图27示出图2的基地台中和图3的用户台中调制解调器和射频单元之间的信号接口。

图28是用于图3的用户的天线接口电路的方框图。

图29是用于图2的基地台的天线接口电路的方框图。

以下是说明书中使用的缩写词汇表缩写    定义A/D    模-数转换器ADPCM    自适应差分脉冲编码调制AGC    自动增益控制AM    幅度调制BCC    基带控制信道BPSK    二进制相移键控调制BW    带宽CCU    信道控制单元CODEC    结合在一起的编码和解码器DEMOD    解调器(调制解调器的接收部分)D/A    数-模转换器dB    分贝DID    直接向内拨号DMA    直接存储器存取DPSK    差分相移键控调制DTMF    双音多频率信令方案ECL    射极耦合逻辑

FCC    美国联邦通信委员会FIFO    先入先出存储器FIR    有限脉冲响应滤波器Hz    赫兹(周/秒)I    同相IF    中频Kbps    千比特/秒KHz    千赫兹Km    千米LSB    最低有效位MDPSK    多相差分相移键控调制MHz    兆赫兹MODEM    组合的调制器和解调器MPM    消息处理模块ms    毫秒OCXO    恒温控制的晶体振荡器

PBX    用户小交换机或自动交换机PCM    脉冲编码调制PSN    公共交换网络PSTN    公共交换电话网络或其它相互连接的载体(一般是电话公司)Q    正交QPSK    四级相移键控调制RBTG    回铃音发生器RAM    随机存取存储器RCC    无线控制信道RELP    剩余激磁线性预测RF    射频RFU    射频单元RPU    远程连接处理器单元ROM    只读存储器RX    接收

SHF    超高频(3,000-30,000兆赫)SIN    用户识别号SLIC    用户环路接口电路STIMU    系统定时单元STU    用户台电话接口单元SUBTU    用户定时单元TDM    时分多路复用TDMA    时分多址联接方式Telco    电话公司TX    发射UHF    特高频UTX-250    包括处理和联接的交换机,它可以是但并非必须是一个PBXUW    唯一字VCU    话音编码译码单元

VCXO    电压控制晶体振荡器VHF    甚高频(30-350兆赫)在本说明中,应当注意在所述的实施方案中使用了一个特定的频带(例如454到460兆赫),本发明至少可以同样地应用在整个VHF,UHF和SHF频带上。

参见图1,本发明的系统利用UHF无线电波在多个用户台(S)10和一个基地台11之间提供了本地环路电话服务。基地台11直接在基于无线电波的各用户台10之间提供呼叫连接,并对指向或来自系统之外的点的呼叫进行与电话公司(Telco)的中央局12的连接。

例如,所示的系统是在454    MHz至460    MHz频带内的公用载波频道对上运行。这一组特定的频率包括26个规定的频道。这些频道的间隔为25KHz并有20KHz的准许带宽。发射和接收频道之间的间隔为5MHz并将两个频道中较低一个的中心频率指定为基地台发射频率,如以上所指明,本系统也可在其它UHF频道对上运行。

从基地台向用户的传输方式(发射频道)是时分多路复用(TDM)。从用户台向基地台的传输(接收频道)是时分多址联接方式(TDMA)。

所有的系统均设计为与联邦条例法典47编(47    CFR)美国联邦通讯委员会部分21、22和90,以及其它有关法规相一致。

基地台11和用户台10之间的通信是在454到460    MHz的频带内25    KHz间隔的全双工频道上以数字方式通过滤波的多相差分相移键控调制(MDPSK)而实现,因此满足了20    KHz带宽的要求,如美国联邦通信委员会规定部分21、22和90(例如,21、105,22.105和90.209)。该系统还可在VHF,UHF和SHF频谱的任何可达到的部分内用于其它的带宽和间隔。

在每一25    KHz的FCC频道上的码元速度在每个方向上是16千码元/秒,话音传输是使用16级的相移键控调制和编码速率为14.6千比特/秒的话音数字而实现的。另一方案是,该调制可以是两级的(BPSK)或四级的(QPSK),不同级调制的混合可同时使用在同一频道上,利用时分多路传输,该系统以14.6千比特/秒的速率为每个两相的多路应用提供一个通话,(4相提供两个通话,16相提供四个通话等)或者适合于较低的速率提供更多的通话。当然,这仅是一个例子,因为如下表所示,可以使用调制解调器比特/码元或相位与编码与译码器速率的很多不同的组合:参数表使用以下编码译码器速率的双向通话或双工电路:相调制    14.6千比特/秒    6.4千比特/秒    2.4千比特/秒4    2    4    88    3    6    12

16    4    8    1632    5    10    2064    6    12    24128    7    14    28在454到460    MHz的频带内基地台能够在任何一个或全部可使用的FCC    25    KHz间隔的频道上发射和接收,其中在该频带内频道是可选择的。对每一话音通道的频道频率选择是由基地台在每一时间自动完成一个,但也可以在基地台配备的操作员控制台接口上被取代。

一般情况下,基地台可以有每个频道100瓦的发射输出功率。

基地台提供了调制控制,以及对用户台的时隙和频道的分配。另外,对用户台的自适应功率控制是由基地台执行,以便使序贯时隙的差值和相邻频道的干扰为最小。

在电话公司中继线以及选定频道上时间分割多路传输时隙之间的切换是由基地台完成,最好是采用数字切换,当然也可以代之以模拟切换。

基地台在接收频道上提供了三维空间分集能力。

用户台能够以三个分支分集来运行。发射功率一般可在0.1到25瓦之间调整。但也可在其它功率范围内调整。虽然经过用户台的话音通讯被感觉为实时全双工,但该射频系统是通过使用适当的时分多路复用定时方法以半工方式运行。

用户台与任何进行话音通讯的电话装置相接,或者可将电话装入系统内,此外,在用户之间提供了一个数据连接,如一个RS-232C标准25引脚连接,用于9600波特速率的数据传输,基地台和用户台可由任何适当的来源获得运行供电,既可以是内部的也可以是外部的。

图2是基地台的一个实施方案的方框图,该基地台支持两对发射和接收频道同时工作。每一频道可同时处理多达四台电话机的连接。在较佳的实施方案中,有很多发射和接收频道对。每一频道有几个时隙。

在几个可用的时隙中有一个是由无线控制信道(RCC)所要求的。

公共交换电话网络(PSTN)和用户台之间的连接是在专用支线交换台(PBX)15中建立并维持,该交换台是基地台中固有的。PBX15是一个型号为UTX-250的系统,这是由“联合技术建设系统集团”(the    United    Technologies    Building    Systems    Group)发展的一个目前正在使用的产品。一般PBX系统的很多现有的特征都用于本发明的系统中所要求的电话公司接口的控制。PBX15还将发向/来自PSTN的话音信息转换为64千比特/秒的μ-律压缩扩展脉冲编码调制(PCM)数字取样。从这一点开始直至与用户电话机连接的接口电路,或者是在用户发射机和接收机允许的最大范围内,该话音信息是以数字形式在整个基地台和用户台中进行处理。

下一步,来自PBX    15的数字话音信息由一个人们所知的编码译码器16的话音压缩系统处理,该系统将话音信息速率从64千比特/秒减少为大约14.6千比特/秒或更小。编码译码器16用剩余激磁线性预测(RELP)算法或用SBC编码器-译码器来完成这一话音速率压缩。一般情况下,在一个单独的话音编码译码单元(VCU)17中装有四个编码译码器16,用于对每一频道内的四个或更多的时隙进行话音压缩。每一基地台VCU17既可对每一频道对中的发射频道也可为接收频道处理四个或更多的全双工话音连接。由PBX15进行的连接决定了哪一个话音呼叫是由哪一个VCU17来处理,并且由选定的VCU17中的哪一个编码译码器16来处理。每一VCU17的电路的硬件结构为,在一个特定的频率和基地台时隙上的话音呼叫总是由同一个VCU编码译码器16来处理。

每一个VCU    17与一个信道控制单元(CCU)18连接。CCU18控制着时分多址联接功能,还具有作为链路级的协议处理器的各种功能。每一CCU18取得相应的VCU17中的编码译码器16的发射频道输出,并且在适当的时隙内,以适当的格式向调制解调器单元19传输数据。每一CCU18按照远程连接处理器RPU20的控制确定调制级,以便用于广播(如2、4或16级的相移键控调制)。每一CCU18还通过无线控制信道(RCC)的时隙以及在话音通道中附加控制位的期间内处理与用户台通信的控制信息。每一频道对包括VCU17,CCU18和调制解调器19的一个串联连接的组合。

来自每一CCU18并且有适当格式的发射数据以16千码元/秒的速率传输到与标号19对应的调制解调器中。每一调制解调器19获取这些同步码元并将它们转换为格雷码的多级相移键控(PSK)结构。调制解调器19的发射频道输出是一个调制过的中频(IF)信号。这一信号被送入RF/IF处理单元(RFU)21,然后该单元将IF信号转换为在450    MHz范围内的射频UHF信号,用于调制解调器19和RFU    21的控制信号是由相应的CCU    18提供,CCU    18是在RPU20的整体控制下工作。该UHF信号由RFU    21中的功率放大器放大并通过天线接口单元22传输到发射天线23进行开放空间的播出。

基地台的接收功能基本上是逆转了的发射功能。每一个RFU    21、调制解调器19、CCU    18、VCU    17和PBX15在实质上都是全双工的。

远程连接处理单元(RPU)20是向CCU传递连接数据和控制信息的中央控制处理器。RPU    20包括一个以6800型微处理器为基础的通用计算机、该计算机执行复杂的系统管理和对于呼叫建立,取消及维持的控制功能。该RPU    20还与PBX    15中的呼叫处理器24信讯以便控制由PBX    15的交换矩阵25实现的编码译码器16和电话公司中继线之间的相互连接。

每一用户台是一个相对较小的单元,该单元位于系统中每一使用者的位置上。用户台通过UHF无线电频道将使用者的标准电话机和/或数据终端或声音发射机/接收机与基地台连接。用户台的功能非常类似于基地台。然而,尽管基地台可以在一个或多个频道上同时工作,每一频道都提供支持几个话音电路的容量,用户台通常是一个时间仅在一个频率上工作。

图3是一个用户台的方框图。其功能划分非常类似于基地台(图2)。使用者接口功能是由是用户台中的用户电话接口单元(STU)来执行。在基地台中的相应功能是由PBX模块执行。用户台中的STU还执行用户台的全部控制功能,正像远程连接处理单元在基地台中的功能,在整个系统的控制结构中用户台作为主基地台的从属台。STU可以与一个外部装置相接或者可以进行声音的发送和接收。

随着通过用户台的数据流,使用者的话音或数据信息首先由一个用户终端单元(STU)27进行处理。来自用户电话机的话音信号输入在话音编码译码单元(VCU)28中接收并数字化。用于数字化的话音信号的格式与基地台中的PBX15所使用的格式完全相同。该用户台包括VCU    28,CCU    29,调制解调器30a,和RFU    31a,它们执行着与以上关于图2的基地台结构描述中所述的相同单元类似的功能,在用户台工作中的一个区别是它通常在一个时间仅限制在一个话音频道上。用户台基本上是以半双工方式工作,在时间分割多址联接帧的一部分上发射并在时分多路复用帧的一个不同部分上接收。利用45毫秒的帧宽度,用户台的半双工特性对使用者来说是清晰的,该使用者从呼叫连接的另一端的一方听到连续的声音输入。可以将STU    27和VCU    28,以及调制解调器30a原样复制以允许多于一个用户通话。

用户台的半双工运行为更有效地利用现有的用户台硬件提供了机会。至少在涉及到话音数据处理的范围内、用户台VCU和CCU本质上以与基地台相同的方式起作用。然而,调制解调器30a是设定为半双工方式工作,这样或者是使用该调制解调器的接收部分或者是其发射部分,但不在同一时间,这里最主要的节省是RFU    31a仅需要以半双工方式工作。这就节省功率,因为射频功率放大器在不超过一半的时间内工作。同样,可以交换射频发送天线32a以便在使用射频天线切换功能的帧接收部分的期间内使其作为第二个接收天线来工作。另外,并不需要天线共用器。

每一用户台还包括一个分集网络,该网络包括三个调制解调器和一个分集组合电路33。该分级组合电路33从三个调制解调器30a、30b、30c的每一解调器收集解调了的接收信息,并将三个信号流组合形成一个单独的“最佳估算”码元流,然后将其送到CCU    29去处理。三个调制解调器30a、30b、30c中的解调电路或叫解调器连接到分离的RXRFU    31a、31b、31c上并由此连接到独立的天线32a、32b、32c。

在基地台中,三个接收天线34a、34b和34c安置为相互间有一适当的距离,以便提供由分集网络处理的无关联的空间分集信号。分集网络的工作对CCU的功能无影响,因此在任何不需要分集功能的时候均可由一个单独的调制解调器功能来代替它。

基地台还包括用于每个发射和接收频道对的一个空间分集网络。虽然该分集网络未示出,图2的基地台框图与图3的用户台框图中所示的相同,图3中示出了用于单个发射和接收频道对的分集网络的连接,这样,在基地台中的每一发射和接收频道对实际上包括与图3中所示的分集组合电路连接的三个解调器和一个调制解调器。

在整个系统中基地台和各用户台之间的精确地定时同步是关键。对于整个系统的主定时基准是由基地台提供。在一个给定系统中的所有用户单元都必须与这一定时基准在频率上、码元定时上和帧定时上同步。

基地台包括一个系统定时单元(STIMU)35,该单元提供一个80,000    MHz的高精度定时参考时钟信号。这一80    MHz参考时钟信号被分频以产生一个16    KHz时钟信号和一个22.222    Hz(45毫秒的持续时间)的帧选通标记信号。所有的基地台发射时标都是从这三个同步的主参考信号中产生。80    MHz的时钟信号由调制解调器19和RFU    21用作IF和RF频率的精确基准。16    KHz的时钟信号为在所有基地台频率上的传输提供码元速率定时。45毫秒的标记信号用于在新的一帧中标出第一个码元。这一标记在一个码元时间的周期内有效(62.5微秒、等于1/16000    Hz)。基地台内所有的频道均使同一时间参考进行发射。这三个时标信号(80    MHz、16    KHz和帧启始〔SOF〕标记)被提供给基地台中的每一调制解调器19。调制解调器19将适当的时钟信号分配给在同一串联连接的发射和接收频道对中的CCU    18和RFU    21。16    KHz的信号和SOF标记由CCU    18用于在该频率上根据现行帧结构为话音和控制码元的发射定时。

基地台中的接收时标在理想情况下是与基地台的发射时标完全相同,(即在发射和接收信号之间)SOF标记和码元时钟信号应当准确地排列。然而,因为从用户台传输中能期望完美的时标同步。基地台调制解调器19的接收时标必须与来自用户台的输入码元匹配。要求这一点是要使基地台调制解调器19的接收功能中的取样周期为从用户台接收的码元提供最佳估计。在CCU    18中与调制解调器19的接收功能相接口的一个小的弹性缓冲器对这一微小的时标偏差进行补偿。

在整个系统中各用户将它们的时间参考与基地台中的主时间基准同步。这一同步是通过一个多步规程而获得,由此用户台通过使用来自基地台的RCC信息而最初获得了基地台时间参考。这一规程描述如下。

一旦用户台从基地台最初获得了时间参考,用户台调制解调器30a、30b、30c的解调器中的一个跟踪算法即保持用户台的接收定时准确。用户台以一个小的时间偏移量向基地台送回它自身的发射,以抵消由于用户台距离而造成的发射往复的延迟。这一方法使得由基地台接收的来自所有用户台的发射彼此都相隔适当的时间。

系统定时单元(STIMU)35为基地台中的所有发射提供时间基准,STIMU 35包括一个高精度(3×10-9)的在80 MHz固定频率上运行的恒温控制晶体振荡器(ovenized crystal oscillator)。这一基本的时钟频率在STIMU35中除以5000以形成16 KHz的码元时钟信号,再除以720以形成一个帧启始(SOF)标记信号。这三个时间参考经过缓冲提供给每一基地台调制解调器。

用户定时单元(SUBTU)(图3中未示出)为用户台提供了一个80    MHz的时钟信号,一个16    KHz的码元定时信号和一个45毫秒持续时间的帧标记信号。除了16    KHz的时钟信号被用作用户台中的接收码元时标之外,这些信号与基地台STIMU中的信号完全相同。16    KHz时钟信号被用作基地台中的发射定时。用户台中的发射时标是由用户台接收时标的延迟形式来提供,该延迟是由基地台和用户台之间进行的距离计算所决定的一个可变量值。

用于用户台的时标参考信号是由一个以正常的80    MHz频率工作的电压控制晶体振荡器(VCXO)来提供。实际的频率是由用户台调制解调器调整为按照用户RF单元输入端接收的基地台时标参考锁定的频率。

协议以下的协议规定了用于系统控制,避免冲突和系统中的呼叫信号,以及发射的帧结构的规程。在涉及到系统的部件时,除非另外指明均参见以上关于图2所述的基地台的部件。

该系统在450MHz的频谱范围内25KHz的中心上使用20KHz频带宽度的全双工频道,并且每一频道容纳几个同时通话,每一个全双工信道由相隔5MHz的一个接收频率和一个发射频率组成。每一信道的较低频率被指定给基地台用于发射并叫作正向频率。每一信道的较高频率被指定给用户台用于发射并被叫作反向频率,这样,基地台在正向频率上发射,而在反向频率上接收,对于用户台则正好相反。

该系统能够提供一个在单一频率上发射高达数个话音通道的频谱有效的方法。这主要依赖于调制解调器的工作。调制解调器19必须以如下的方式工作,即,当其以16千码元/秒的速率按16级差分相移键控方式工作时,应提供3.2位/赫兹的效率。

调制解调器19是一个专用的装置,它将来自CCU    18的1,2、4或更多位码元转换为用于发射的相位调制中频载波,并在接收侧进相反过程,所有用于帧定时和方式选择的控制均由CCU    18执行,在CCU    18和调制解调器19之间的一个接口可由两个四位单向同步(16千码元/秒)数据总线(Tx和Rx)构成。另外,一个八位状态/控制总线为调制解调器提供控制信息并从调制解调器向CCU    18报告状态。调制解调器19还将16KHz码元主时钟信号提供给CCU    18,在基地台中这一时钟信号来自系统定时单元35中的主振荡器,整个基地台(因而整个系统)都与该定时单元同步。在用户台中,这一时钟是由从基地台接收的输入码元中提取的。因此,所有的发射都参考基地台中的时间基准。用户调制解调器工作的一个主要功能是通过来自接收码元的定时译码使本地用户时钟信号与基地台时间参考同步。

调制解调器发射机调制器部分利用一个FIR数字滤波器产生波形的数字表示,该波形是用于调制射频载波,所产生的数字流转换成模拟形式并与20.2MHz的IF发射频率混合。然后该信号被送给RFU进行滤波,进一步转换为射频并在发射前放大。

调制解调器接收机部分的解调器获得来自RFU    21的20MHz的IF接收信号。这一信号被向下转换为基带,然后由模/数转换器功能将其数字化。所产生的数字取样由一个基于微处理机的信号处理单元来处理。这一功能对输入取样执行滤波器均衡和同步运算,然后将相移键控信号解调以给出16千码元/秒的码元流。该信号处理单元还以自训练方式起作用,该方式用于让处理单元认识用在接收流中的模拟滤波器的缺陷。一旦信号处理单元经过训练,解调器数字均衡过程即针对模拟滤波器元件中的这些缺陷对输入取样进行补偿。这一技术允许使用不太昂贵的低精度模拟元件并为整个系统增加了解调较弱信号或有噪音的信号的能力。

将被解调的码元在接收功能期间以该码元速率向CCU    18输出。调制解调器19提供与这一码元流相关的定时。基地台和用户台都从输入的接收信号中提取接收功能时标。

以下结合图25给出调制解调器功能和运行特性的一个更详细的描述和说明。

每个用户的基本TDM/TDMA信道在用于每一通话的每一方向上给出一个16千比特/秒的总数,在这一信道容量中,在每一方向上均需要1.43千比特/秒的速率用于控制附加位和解调予先操作,因此话音编码译码单元VCU以14.57千比特/秒的固定数据速率工作。这等效于每一编码译码器帧周期328位,被定义为调制解调器帧周期的一半或22.5毫秒。

为了每一信道容纳多个通话,每一信道通过一个时分多路复用转换(TDM)方案分割为“时隙”。这些时隙决定了系统帧格式。系统的帧长度由预定常数个码元组成。考虑到话音编码速率和由调制解调器19在每一脉冲串开始时所要求的探测码元的数目,该系统的帧持续时间已经最佳化。在系统帧之内的时隙数目依赖于信道的调制级。例如,如果信道的调制级是四级相移键控调制,那么系统帧由每帧两个时隙构成,通过增加频道的调制级,增加了每一码元所编码的信息位数,因此,增加了频道的数据频率。在16级差分相移键控调制中,系统帧分为四个时隙,每一时隙处理一个通话的话音数据速率。重要的是要注意即使在较高调制级,用于调制解调器同步所要求的码元时间的数目仍保持恒定。

系统帧的格式保证了用户台的调制解调器从来不用于全双工的方式工作(即,发射和接收同时进行)。因此,反向和正向频率上的时隙在至少一个时隙时间内被补偿。

用于该系统的系统帧的持续时间被固定为45毫秒。码元发射速率被固定为16千码元/秒。每一个码元都是在等于1/16000秒(62.5〔微秒〕)的一个相等的时间中发射,这就造成每帧固定的720个码元,自系统帧开始时编号为0到719,这720个码元中每一个可由1、2或4位信息构成,对应于2、4或16相的调制速度。

根据构成帧的时隙调制格式,系统帧时间(45毫秒)被进一步分为2或4个时间分割的时隙,每一时隙可以是三种时隙类型中的一种:(1)无线控制信道(RCC),(2)4级话音通道和(3)16级话音通道。RCC总是以2相调制方式发射。在RCC和16级话音通道时隙中每一时隙要求180个发射码元,即四分之一的系统帧周期。因为16级话音通道每个码元发射4位的信息(即24=16级),16级话音通道每时隙发射720位的信息。这就等于16千比特/秒的位速率。这些位中的一部分被用于调制解调器的附加位和控制目的,造成一个14.57千比特/秒的话音比特率。4级话音通道时隙要求360个发射码元,等于系统帧周期的一半。在这种时隙类型中每一码元由四个不同的相位中的一个构成,这样使每一码元发送2位(22=4相)。所产生的比特率是16千比特/秒,与16级话音通道相同。为调制解调器附加位和控制目的保留的位数(不是码元数)是相同的,这样与16级话音通道时隙类型相同,话音信息速率仍是14.57千比特/秒。

在以下的五个限制条件内,任一给定频道上的系统帧可由这三种时隙类型的任何组合而构成:1.每个系统帧发射一个最大数目(720)的码元。为了实现这一点可将三种时隙类型的组合结合在一个给定的频率上。在基地台帧发射时未将全部频道容量填满的情况下(即,一帧中发射的码元少于720),将零码元插入以填满720个码元的帧容量。零码元是一个没有发射能量的码元。

2.在一个多频率基地台中只有一个频率中包括了RCC时隙类型。在整个系统中任何给定的时刻只有一个RCC可以工作。RCC工作的频率由一个系统预置参数来设定并且只有当该频道由于任何原因而不能使用时才改变该频率,该RCC时隙总是指定为系统帧的前180个码元(表示为时隙0)。

3.基地台频率可以按一个恒定的发射方式工作。用户台在不超过整个帧时间一半的期间内发射。在以RCC或16级话音通道方式工作时,用户台在传输一个通话时仅在25%的帧时间内发射。在以4级话音通道方式工作时用户台将在50%的帧时间内发射。在传输一个通话时用户台只能在任何给定的帧时间内在一个时隙内发射。

4.所有4级话音通道都必须在码元数0或360上开始发射。即,一个4级话音通道可包括在一帧的或者前半部或者后半部。

5.将正向和反向频率之间的发射进行分配以便给定时隙的反向信息在正向频率信息发射后的180个码元处开始发射,这就不会要求用户台在反向频率上发射而同时又在正向频率上接收。

给定了以上的限制,在以14.6千比特/秒的编码译码器速率工作时如果四个呼叫均由16级话音通道的格式所构成,在单独一个频率上可处理高达四个话音呼叫。

系统帧之内的各时隙按其在帧结构中的位置编号。编号系统不必是相邻的。当一帧内的一个或多个时隙是由4级话音通道的时隙类型构成时,编号系统将“跳过”包括在较长的4级时隙中的第二个时隙期间。用于反向频率(即,用户)发射的时隙编号系统与基地台(正向频率)发射的编号是交错的,因此,在正向频率的时隙2接收信息的用户在反向频率的时隙2发射,这在时间上是半帧的偏移。表1到5示出可能的帧结构以及与每一时隙相关的编号。

表1无线控制信道结构:二级相移键控正向频道:

←系统帧=45毫秒→←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    毫秒0    1    2    3    时隙号180    180    码元数BPSK    16-PSK    调制类型幅度调制空隙    滤波器启动    位同步方式    RCP    功能8    8    46    120    码元数反向频道:←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    毫秒2    3    0    1    时隙号180    180    码元数BPSK    16-PSK    调制类型范围1    滤波器启动    位同步方式    唯一字    RCP    范围2    功能××    8    49    8    112    3-××    码元数=0/1/2/3

表2△级话音通道帧结构正向频道←系统帧=45毫秒→←22.5毫秒→    ←22.5毫秒→0    2    时隙号360    360    码元数滤波器启动    位同步方式    编码字    VCF0    VCF1    功能8    18    6    164    164    码元数反向频道←22.5毫秒→    ←22.5毫秒→0    2    时隙号360    360    码元数滤波器启动    位同步    编码字    VCF0    VCF1    功能自动增益控制8    18    6    164    164    码元数表316级话音通道帧结构正向频道:←系统帧=45毫秒→←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    毫秒0    1    2    3    时隙号180    180    180    180    码元数滤波器启动    位同步方式    编码字    VCF0    VCF1    功能8    5    3    82    82    码元数反向频道:←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    ←11.25→    毫秒2    3    0    1    时隙号180    180    180    180    码元数滤波器启动    位同步    编码字    VCF0    VCF1    功能自动增益控制8    5    3    82    82    码元数表4混合调制帧结构:2/16-PSK和4-PSK正向频道:←系统帧=45毫秒→←11.25→    ←11.25→    ←22.5→    毫秒0    1    2    时隙号2/16-PSK    16-PSK    4-PSK    调制类型180    180    360    码元数反向频道:←22.5→    ←11.25→    ←11.25→    毫秒2    0    1    时隙号4-PSK    2/16-PSK    16-PSK    调制类型360    180    180    码元数对每一时隙码元的描述参见图2到图6。

表5混合调制:4-PSK和16-PSK正向频道:←22.5→    ←11.25→    ←11.25→    毫秒0    2    3    时隙号4-PSK    16-PSK    16-PSK    调制类型360    180    180    码元数反向频道:←11.25→    ←11.25→    ←22.5→    毫秒2    3    0    时隙号16-PSK    16-PSK    4-PSK    调制类型180    180    360    码元数参见表3。所表述的是180个码元的16级话音通道时隙类型的结构。这种时隙类型的前八个码元被称为滤波器启动位。在每个时隙类型的开始处所包括的滤波器启动期间是一个不发射能量的时间,给调制解调器19的接收部分一段时间来清理其滤波器以便为新的时隙做准备。

滤波器启动之后是一个位同步期间。在这一段时间中,发射一个简并的16级模式,该模式相当一个交替的二级(BPSK信号)相移键控信号。调制解调器19的接收部分用这一区域建立调制解调器19的发射部分的相位参考。

下一步,一个十二位的编码字被用于确定用户和基地台之间的同步并交换控制和状态信息。编码字被用于交换现行的连接状态,通道质量和功率以及时标调整。每一个控制字用一个汉明码编成十位,该汉明码允许进行单个纠错和两个检错。CCU18通过跟踪正确地或不正确地接收的连续码字的数字来确定同步的增益和损失;并且CCU    18将同步变化传递给基地台中的RPU20,在用户中,CCU    29将同步变化传递给STU    27。

汉明码在五位信息中加入五个奇偶校验位以产生一个十位代码。每一奇偶校验位是通过对包括由奇偶校验位所代表的数位在内的编码字位置之内的所有数位进行模二加法来计算。尽管该编码字是以全体相邻的数据位送入的,随后跟着全体奇偶校验位,通过将各奇偶校验位安排在字内的各位置上,正好将每一位安排在该位所代表的位置上,并将数据位置入其它位置,该编码可被视为以下形式:数位的位置:1    2    3    4    5    6    7    8    9    10信息:P1P2D1P3D2D3D4P4D5P5P=奇偶校验位

D=数据位P1=D1+D2+D4+D5P2=D1+D3+D4P3=D2+D3+D4P4=D5P5=全体在接收到一个编码字时,从所接收的数据位中计算出奇偶校验位并与所接收的奇偶校验位相比较。如果计算出的全体奇偶校验不同于接收的全体位,则将计算的奇偶校验位与接收的位进行“异”运算以指出错误位的地址。如果计算的与接收的全体位是相同的而其它四个位不相同,则检测到两个错误。如果所有的奇偶校验位都相同,所接收的数据就是正确的。

该时隙的其余部分包括两个话音编码译码器脉冲串,每一个包含328位信息。

表2示出4级话音通道的结构,所存在的区别是因为某些码元的分配依赖于每一时隙为了辅助作用所要求的一个固定数目的码元,其中其它位的分配是按一个固定的位数进行的。

无线控制信道(RCC)用于一个双重目的,即,为用户台提供一个基础以便从基地台初始获得系统时标并且在基地台和用户之间提供频带外的信令。

无线控制信道的时隙格式对于正向频道和反向频道是相同的,仅在以下方面除外。由基地台(正向频道)发射的控制时隙的前八个码元包括一个幅值调制空隙“AMHOLE”,该空隙是一个不发射能量的期间,这一空隙由用户台专门用于识别控制通道。在反向频道控制时隙的开始和结尾存在几个附加符号以便允许用户台能够将其定时中断几个码元。

所有时隙都包括八个码元的“零”传输,即滤波器启动区域,该区域使调制解调器能够清理其接收滤波器以便为新的时隙做准备。时隙的下一个字段是一个固定的同步模式。所传输的模式是一个变化的二级相移键控信号。接收调制解调器利用这一字段建立对发射调制解调器的相位参考和频率锁定。

CCU    18持续地搜索一个唯一字(UW)以便识别输入的RCC信息,该唯一字是一个八码元的序列。基地台CCU    18必须在每一个RCC时隙中进行全面的校验以便找出一个有效的RCC信息。它根据主系统定时通过在标定的UW位置附近±3个码元的一个窗口内对唯一字进行扫描来执行这一任务。搜索运算在标定的UW位置开始并向右和向左移动一个码元直至它(1)发现了UW模式和(2)核实了一个正确的RCC检验和。一旦(1)和(2)被满足或者所有的可能性都被排除,搜索即终止。在一个成功的搜索之后,移位信息、RCC信息和功率信息被送到RPU    20。

用户台CCU    29接收到RCC数据时可处于两个方式中的一个:帧搜索或监视。帧搜索方式用于从输入的RCC数据获得接收帧定时并在失去RCC同步时被自动启用。无论何时获得了接收帧同步即进入监视方式。

在处于帧搜索方式时,用户台CCU    29必须在用户台接收到一个RCC时隙之后立即对一个有效的RCC信息进行全面的校验。象基地台CCU    18一样,它根据从调制解调器调幅空隙检测而提取的时标通过在标定的UW位置附近±3个码元的一个窗口内对唯一字进行扫描来完成这一任务。该搜索算法在标定的UW位置开始并向右和向左移动一个码元直至它(1)发现了UW模式和(2)核实了一个正确的RCC检验和。一旦(1)和(2)被满足或者所有的可能性都被排除,该搜索即终止。从一个成功的搜索中得到的移位信息被用于调整CCU产生的接收帧标记。当上述(1)和(2)在三个连续的帧中都被满足并且UW是在其标定位置时,探测即停止,在帧探测发生时将其通知STU    27。在帧搜索方式的过程中,RCC信息不送给STU    27。

在帧探测完成时,用户台CCU    29进入监视方式。只对标定的UW位置进行校验以避免虚假的UW搜索的可能性。如果在连续五帧中未检测到UW,则宣布该频道失去同步并进入帧搜索方式(这种转变应当是可能性极小的,否则系统的性质是无法接受的)。将这一失去同步的情况通知STU    27,在监视方式的过程中,具有正确的检验和的RCC信息和用户ID号(用户识别号SIN)被送给STU    27。

时隙的其它部分被用于在基地台和用户台之间交换信息。数据部分由十二个字节组成。数据的前八位包括一个链路字段,它传递涉及系统状态,冲突,检测的信息和保留信息。

链路级协议的目的是检测无线控制信道上的错误信息。该连接协议还解决RCC时隙上的争议。

该链路字段包括“空闲发射”,“系统忙”,“冲突”,“发射检测”和“时隙保留”位。这些位由基地台CCU    18设置并由用户台CCU    29阅读。

空闲发射位是由基地台设置以表示已经发射了一个空闲信息。当一个用户单元接收到设定了这样一个位的时隙时,它执行通常的同步和错误校验,但是,如果接收的信息没有错误就不送给相应的RPU20或STU    27。

系统忙位表示所有话音通道都被占用并且不要再尝试新的呼叫请求(在某一固定的时间内)。

冲突位解决两个或多个用户台试图在同一控制时隙内发射所引起的争议。

发射检测位表示基地台已经检测到反向控制信道上的发射。

时隙保留位保留了反向控制信道上的下一个时隙。

数据部分的其它位被用于在呼叫建立和取消规程中寻址和交换信息。在数据部分之后是对时隙的唯一字和数据部分进行校验的16比特循环冗余码校验(CRC)。CRC用于检测在RCC信息发射过程中发生的错误。该CRC算法包括用一个预定的位序列除一个数据组,并将除法的余数做为该数据组的一部分而发射。生成该CRC的多项式具有如下形式:P(x)=1+x5+x12+x16(等式1)如果CRC确实验正了在一个接收信息上的校验,该信息在基地台中不会从CCU18送给RPU    20,或者在用户台中通过CCU    29送给STU    27。

用户台首次启动并进入联机时,该用户台必须参照基地台获取系统定时和同步。这一探测是通过RCC上的发射交换机和话音通道上的一个精调装置来实现。导致系统探测的情况如下:1.用户台首次接通电源时,系统进行初始化,而用户台CCU29向导致RCC探测的用户台调制解调器30a,30b,30c中的解调器发出一系列指令。

2.每一调制解调器30a、30b、30c中的解调器被首先置于训练模式。在这段时间中,调制解调器对它的接收机数字滤波器的接收模拟特性进行训练。由于时间和温度变化模拟滤波器可能会退化,每一调制解调器在训练模式中自动调整其数字滤波器系数以补偿这些退化,当CCU    29从调制解调器30a、30b、30c的解调器接收到训练序列已经完成的状态之后,该CCU将接收频率设定为暂定的RCC频率,然后CCU命令调制解调器获得该RCC频率并搜索RCC的特征幅度调制空隙。也称作“AM    hole”该调幅空隙是一个持续时间为16个码元的期间,在这一期间内从基地台开始的RCC发射不发射能量。所有其它的发射时隙类型仅包括八个码元的“零”发射。在一个时隙脉冲串开始处的附加的八个零信息码元专门识别该脉冲串为RCC。

3.调制解调器30a、30b、30c中的解调器的第一个工作是执行一个粗略的频率探测,所接收的信号在一个数字锁相环中处理并且将用户的电压控制晶体振荡器调整为基地台的发射频率。频率探测之后,调制解调器开始搜索调幅空隙。调制解调器对一系列具有很小的或没有幅值的符号进行搜索。当在几个帧中检测到该序列时,调制解调器认定一个“调幅选通”信号以启动CCU帧定时电路。如果未检测到调幅空隙序列,调制解调器将RCC探测不成功的情况返回到CCU。然后CCU开始以相同的方式搜索另一个RCC频率。

4.调幅空隙检测之后,调制解调器30a、30b、30c的解调器执行精细的频率探测和初始位同步调整。RCC控制时隙的前69个码元是由调制解调器用于锁定在基地台相位上(位定时的一个定常同步位格式)。在这一点上用户台的收钟锁定是一个有用的码元时钟。

5.用户台CCU    29通过来自调制解调器的调幅选通脉冲已经接收了一个粗略的码元定时调整。在频率探测和位同步之后CCU检查由调制解调器接收的数据并搜索RCC唯一字。该唯一字给出用于该帧的绝对码元计数的参考。然后,CCU调整其码元计数器使该计数器对准这一参考。这时用户台即对准并锁定在基地台发射系统时标上(既有频率时标也有码元时标)。

6.系统时标探测的其余部分确定基地台和用户台之间的延迟范围。在系统中这一延迟可在0到1.2个码元时间(一路)的范围之内。在建立一个呼叫的过程中,用户台通过RCC向基地台送出一个信息。

7.基地台调制解调器19总是在搜索新的用户脉冲串输入。这些脉冲串可比基地台的帧主参考启始时间延迟0到3个码元时间,在每一时隙中,基地台调制解调器19中的解调器搜索反向RCC时隙上的发射。所有的时标和相位信息均在时隙的第一部分(前缀)中提取,否则时隙及其信息即被丢失。在接收入站控制时隙时没有第二个机会。该入站控制时隙是按照RCC上的Aloha排队方案接收,该方案将在以下所列举的引导系统探测的情况之后给予描述。

8.在每一时隙的过程中,基地台调制解调器19在该时隙前60个码元中执行一个快速自动增益控制的调整和位定时估算。对接收部分时钟信号进行调整以补偿用户台的范围延迟。然后接收的数据被送给基地台CCU    18。CCU    18检测唯一字在信号流中的位置并确定基地台与用户台之间的整个范围延迟。调制解调器19将自动增益控制信息发送给CCU    18以便确定用户台发射功率的调整。调制解调器19还向CCU    18提供链路质量和分数的时间信息。链路质量用于确定是否发生了冲突。链路质量的不良测量表明信号不具有好的质量,最可能是由于在RCC时隙上由多个用户同时进行发射。分数时间估算值是由调制解调器19计算的基地台和用户台之间分数的范围延迟的值。

9.这一功率和范围延迟信息由CCU    18处理并送往RPU20。RPU    20将这一信息形成RCC结构并通过RCC控制时隙将这一信息传递给用户。用户台CCU    29将这一信息解码并对发射功率和调制解调器30a、30b、30c和CCU    29中的范围延迟计数器进行所要求的调整。CCU    29更新其自身发送的帧整数码元计数器并更新调制解调器的发射时钟分数延迟计数器。

10.在对一个用户台的呼叫连接过程中,基地台RPU    20为话音呼叫规定频率和时隙分配。这一信息是通过RCC传递,并且用户台CCU    29调整接收频率并命令调制解调器开始话音时隙的检测。自动增益控制,时标和频率信息从RCC运行中被携带到话音通道运行。由于系统中所有频率都与基地台中的同一个帧定时参考同步,所以这是可能的。

11.为了精确地确定用户台时标,在每一话音连接开始时完成一个精调规程。在精调状态过程中,通过话音通道的通讯与控制信道类似,调制级是二级相移键控而信息是处于RCC格式,但在基地台不产生“调幅”空隙,这些新的RCC信息仅在CCU    18和29之间交换。在基地台中调制解调器19被置于精调方式中,而在用户台中调制解调器30被置于入站控制方式中。在精调过程中,用户台CCU    29产生一个消息,其中的绝大部分包含一个固定的数位模式以及一个可变的部分,该部分表明对从基地台先前接收的消息被接受或拒绝的情况。基地台调制解调器19将从每一接收时隙的时标和功率调整送给CCU    18。功率调整被连续地送给用户台。表明精调方式的继续或完成的时标调整和控制信息在一个计算期间后被送出。基地台CCU    18在30帧内从调制解调器19收集时标调整,计算一个平均数然后将该调整值送给用户台CCU    29。然后由基地台CCU    18执行另外30帧的精调运算,将结果再次送给用户台CCU    29。精调阶段由基地台CCU18终止,当从调制解调器19接收的调整值的变化是在一个可接受的范围内(如1%时),或者在精调期间已经达到一个最大时间时,话音连接即开始。

在呼叫建立和取消的过程中,用户台经过反向RCC时隙发送消息与基地台通信。试图通过RCC的用户台话务量分配本质上的特征可以认为是随机的。当用户台希望向基地台发射一个消息时,由于多个用户台可能试图在同一时隙内发射,某种形式的控制机构必须判定允许哪一个用户台发射。分时隙的Aloha方案正好适用于大数量的用户台要求相对不太频繁地随机利用RCC信道的情况。

分时隙的Aloha方案允许用户台在指定的RCC时隙中发射信息,这与其它用户台是否也试图在同一控制时隙中发射完全无关。这一独立行动的自然结果是来自不同用户台的信息可以在同一时间发射因而造成冲突。为了处理冲突,该方案要求由基地台在正确接收到用户台的信息之后送出一个肯定的认可(ACK)。如果在由发射和每一方向上处理延迟所要求的最大分配时间(大约1-2个帧时间)之内未接收到该认可,用户台必须重新发射信息。重新发射也可由用户台接收认可时的错误而引起。总之,用户台不能确定问题的原因。这样,由用户台在重新发射信息之前选定一个随机延迟,以避免与可能在前一次冲突中涉及的其他发送方案重复地冲突。

在一个Aloha方案中出现的复杂情况是:如果随机的重新发射延迟不是足够长,频道可能变得不稳定。这种情况发生时,频道被重新发射所阻塞而通过量降为零。一种后退技术,即通过对每一用户台随着连续的重新发射而增加其平均随机重新发射延迟,可使这种问题发生的可能性变为最小。

冲突重新发射的应用和连接延迟的稳定性控制是由于这些延迟一般是按地域分布的。为了避免延迟的大变动,就必须以一个显著小于36%的利用率操作该频道。

特别是,一个20%或更小的利用率使由于冲突而必须进行多次重新发射不大可能发生了。对于45毫秒的帧,比如说,利用八帧时间的随机延迟,对一个重新发射的总平均延迟就是450毫秒(即,平均起来该延迟包括:原始发射的一帧延迟,加上认可的一帧延迟,加上八帧的随机延迟)。

为了确保利用率不大于20%,我们必须考虑到;每一用户的呼叫请求之间的平均时间T,用户的总数N,和对于取值小于36%的帧时间F,利用率由NF/T给出。对于F=45毫秒,N=1000用户,和T=30分钟,利用率是2.5%。

这样,对于20%的最大利用率值,一个总数为1000的用户,每一用户平均每半分钟进行一次呼叫,这些用户可由45毫秒的帧时间来支持,并在要求一个重新发射时有大约45毫秒的连接延迟,和大约70-80毫秒的平均连接时间。为低得多的平均延迟所付的代价是增大的延迟变化,对于20%或更小的利用率,该变化应当很少超过两个重新发射时间,即一秒钟。

Aloha方案的方法表明为很适用于具有很大的用户总数而在控制信道上用户请求相对地不太频繁的随机连接系统,并且,对于所期望的通用参数该方案能允许实现设计目标为小于一秒的接通延迟。与此相反,定时轮询和固定的时分多路寻址技术则给出了不可接受的延迟。

呼叫处理的所有阶段,包括呼叫建立,呼叫的切断,和时隙连接,均要求通过控制信道和/或话音时隙的控制部分的信息交换。以下结合用户台处理和基地台处理,描述呼叫处理的不同阶段。

由用户台向基地台发出的每一个呼叫,必须在呼叫请求消息中提供用户台的用户识别号(SIN)和拨号数字这两个呼叫控制项目。在用户台对用户台呼叫的情况下,使用者将号码拨入用户台存储器内的一个寄存器中。使用者通过按下发送键或允许一个暂停时间而启动与基地台的通信。只有在号码完全被收集并存储在用户台中时才使用发射频道。这样,顾客可以用低速度拨号而不会占用宝贵的无线控制信道(RCC)的带宽或时间。

由用户台和基地台产生以便在两个用户台之间建立连系的消息序列在图4中示出。控制信道链路级协议被用于校验由于频道错误而产生的不同错误情况。进而,由基地台在反向控制频率上接收的信息在正向控制频率的下一个控制时隙中被自动地认可。以下各段对在两个用户台之间建立呼叫的信息交换提供了一个简要描述。

当基地台在控制信道上从一个用户台A接收到一个呼叫请求时,它首先校验所接收的用户识别号(SIN)中的错误。如果SIN有错误,该信息被除掉。没有一个有效的SIN,基地台就不知道谁发出的消息。如果拨号数字不正确或不完整,基地台在正向控制频道的频率上向请求用户台A送出一个“清除指示”消息连同指明问题的状态消息。

如果起始尝试是正确的并且被允许(即目的单元不忙),将话音通道分配给发端用户台A,并且基地台在正向控制频率上向目标用户台B以一个输入呼叫消息的形式送入一个“传呼”(page)。如果目标用户台B在两个尝试后不用一个“呼叫接收”消息回答该“传呼”或者通过一个清除请求消息送回一个忙情况指示,则基地台向发端用户台A发射一个“清除指示”消息连同忙状态消息(即,目标单元摘机)或者目标用户台不回答该“传呼”。

如果目标用户台B接受了输入呼叫,则有一个“呼叫接受”消息被发射回基地台并分配话音通道。在达到话音通道同时,目标用户台B产生一个在目标用户台B处可听到的铃音并且还通过话音通道向起始用户台A产生“回铃”音频。

当目标用户台B进入摘机状态时,话音时隙的控制部分从一个同步一响铃指示变为一个同步一摘机指示,并通过基地台在两个用户台之间的话音通道上提供“呼叫进行”消息。在这一时刻,目标用户台B终止可听到的铃响并切断话音通道上的“回铃”音频。这时电路即完成,可以开始话音/数据交换。

向一个外部电话发出一个呼叫是按呼叫另一个用户台的同样方式进行。用户台只需拨出所希望的数字并按下发送键或等待停止时间过去,这就向基地台产生出一个发射请求消息。基地台决定是否传呼另一个用户台或者占用一个外部中继线。在目前的情况下是占用一个外部中继线,并将拨号数字在中继线上用脉冲输出。在数字由脉冲输出的同时,分配了发端用户台的话音频率。用户台接收到CALL-CONNECT(呼叫连接)消息时,它改变频率并将其自身同步到指定的话音通道上。一旦话音通道准备好,用户台的手持话机由于本地挂机而脱离连接并与外部中继线连接。从这一时刻起,目标电话公司的中央局产生出所有的呼叫进行音。

一个输入的外部呼叫占用进入基地台的一根中继线。发端中央局通过直接向内拨号(DID)中继线向基地台送入2到5个数字(识别出目标用户台的唯一数字SIN)如果被叫号的用户台不忙,基地台通过RCC向相应的用户台送出一个PAGE(传呼)消息。可以发生三种可能的情况。第一,用户台接受了输入呼叫并且进入下述处理。第二,未接到任何反应,在这种情况下,基地台将传呼过程重试两次。如果基地台用尽了重试计数而没有从用户单元得到回答。则在发端单元中产生一个“回铃”音。第三种情况是用户台正处于繁忙拨号(即摘机),并且要在控制信道上返回一个CLEAR-REQUEST(清除请求)消息。在这种情况下,向发射用户台发回一个忙音。

在一个成功的PAGE(传呼)请求的情况下,话音信道被确定,在目标用户台的手持话机产生外部铃响的同时从用户台向起始方产生出一个可听到的“回铃”音,当目标用户台回答该呼叫时(即,基地台检测到一个挂机到摘机的转变),外部铃响和信道“回铃”信息均被取消。在这时,话音通道准备好进行通话。

正常的呼叫终止是由用户进入挂机而产生。基地台通过话音通道的控制部分检测到这一摘机到挂机的转变。在检测到这一转变时,基地台重新分配话音通道。直到基地台查出用户台在该通道上失去同步时之前,该通道不得再次被使用。如果被切断的呼叫是针对另一个用户台,一个挂机指示在话音通道的控制部分中被送往第二用户台。用户台将它们自身重新与RCC发射同步并向基地台送出CLEAR-REQUEST(清除请求)消息。

呼叫的终止还发生在基地台与用户台失去无线电接触后五秒钟时。

话音连接可以由于目标接收机中的衰减或频道干扰而被“丢失”在用户台和基地台对下列情况进行校验以确定是否连接遇到了问题,即,从用户台或基地台接收机返回的链路质量值低于进行连续接收的一个预定阈值;或对几个连续的发射检测到字同步的丢失。

由基地台发出的消息向所有正在工作的用户台播出。这些消息由基地台通过无线控制信道发射。播出消息的目的是通知所有正在工作的用户台系统运行中的变化(即,RCC频率的变化,或对调制解调器进入自检测状态的指令等)。这些消息不由用户台认可。

远程连接处理器(RPU)RPU在基地台的结构内作为控制计算机而起作用;如图2中所示,它与CCU    18连接(CCU    18与无线电设备进行通讯)并且它还与PBX    15连接。

RPU    20协调无线电呼叫处理所必须的机能。RPU    20与用户台,PBX    15以及CCU    18交换消息,以便进行连接和解除连接。在呼叫处理功能中包括无线电频道的分配和重新分配。RPU    20还维持一个反映系统当时情况的数据库,该数据库包括了系统内关于设备,用户台,连接和无线电频道信息。

当RPU从PBX呼叫处理器24接收到一个来自外线的呼叫消息时,或者来自一个用户而其呼叫目标在于一个外线电话或另一个用户的呼叫消息时,即开始建立呼叫。来自一个用户的通讯经过一个基地台CCU    18从无线控制信道(RCC)进入,RPU    20分配一个话音通道并与用户台PBX    15和CCU    18交换信息,以便建立连接。

解除连接是由一个从PBX    15或用户接收的表明电话已经挂上的消息或来自CCU    18表明该无线电频道上已失去同步的消息开始。RPU将解除连接通知给CCU    18和PBX    15,并且RCC被重新分配。

RPU软件执行下列功能:1.处理那些控制着呼叫建立,呼叫取消和频道分配的用户,CCU和PBX的消息;

2.预置和维持一个读/写系统数据库;

3.支持一个允许系统查询和系统手动控制的系统控制台;

4.通过在一个9600波特的异步串行接口上支持基带控制信道(BCC)的通信协议来操作BCC接口;

5.通过支持PBX信息协议来操作PBX接口;并且6.保持一个业务处理记录,该记录提供诊断和原始计费数据。

RPU软件支持一个对PBX呼叫处理器24的串行接口。它还支持在基地台结构中对每一CCU    18的串行接口。

RPU硬件包括一个基于Motorola    Model    68000的通用计算机,该机器配有一兆字节的随机存取存储器(RAM)和十兆字节非破坏性硬盘存储器。一个系统控制台和支持八个异步串行数据接口的单元组成I/O。

如图5中所示,RPU软件包模拟了一个系统、该系统包括一个调度模块40,BCC接口模块41a、41b……41n,一个PBX接口模块42,一个控制台模块43,一个记录模块44,一个消息处理模块(MPM)45,和一个数据库模块46。

除了数据库模块46之外,所有的模块都由调度模块40调入运行,这些模块相互间通过一个信箱系统进行通信,数据库模块46根据一个子程序包在数据库中存取信息。

调度模块40为RPU软件提供了主线编码。它对所有其它模块的调度和启动负责。它还对维持事件计时器和信箱负责,该信箱允许相互间通信和内部处理通信。

BCC接口模块41a,……41n支持一个串行异步接口和一个链路级协议。它们还监视与CCU    18通信的状态。

PBX接口模块42支持一个对PBX呼叫处理器24的串行异步接口。

控制台模块43提供一个系统操作接口,该接口允许对系统状态进行查询和修改以及RPU    20和系统其它部分之间的消息交换。

记录模块44为诊断和系统分析的目的提供原始业务处理信息。

消息处理模块45处理所有接收的RCC,BCC和PBX消息。它执行PBX    15不执行的所有用户呼叫的设立和取消以及无线电频道的分配,它还包括监视CCU    18的状态的背景任务。

数据库模块46为呼叫处理所要求的所有数据结构提供一个统一的接口。

RPU数据库包括描述系统配置的结构,该结构包括所有用户和所有无线电频道的状态信息。这些结构被描述如下:RPU数据库包括用于系统中每一CCU    18的一个基带控制信道(BCC)数据结构。

一个用户识别表(SIN表)包括所有的有效用户的一个分类表。该表被分类以便于检查用户有效性。对系统中的每一个用户,SIN表中都有一项。

RPU软件执行部分用户单元的呼叫处理。该处理是在消息处理模块进行。呼叫处理是通过MPM    45,PBX模块42以及全部BCC模块41之间的消息交换而完成。

从一个用户台发出一个电话呼叫这一部分简要说明对一个用户发出电话呼叫的正常呼叫建立规程。一个用户(“发端用户”)进入摘机状态,拨出一个有效电话号码(“目标”的电话号码)并按下发送钮或等待暂停时间过去。发端用户台经控制信道向基地台送出一个CALL    REQUEST(呼叫请求)消息。RPU的BCC模块41接收该CALL    REQUEST消息并将其送往MPM    45。MPM    45进行某些简单的拨号数字确认,并向PBX模块42送出一个RADIO    REQUEST(发射请求)消息,该模块再将消息送往PBX呼叫处理器24。PBX呼叫处理器24确认该拨号数字并向RPU    20送回一个PLACE    CALL(安排呼叫)消息。MPM    45为发端用户指定一个话音时隙。MPM    45向包括指定给该发端用户台的话音时隙的CCU    18产生一个CHANGE    CHANNEL(改变频道)指令。MPM    45为发端用户台产生一个CALL    CONNECT(呼叫连接)指令,该指令为发端用户台指定话音频率和时隙。MPM    45为PBX呼叫处理器24产生一个ALLOCATE(分配)消息,该信息告诉PBX呼叫处理器24分配一个消息通道。在这时,发端用户台即完全设立。正是在这时等待一个通过PBX交换矩阵28到“目标”的连接。该“目标”即可以是另一个用户台或是一个必须通过电话公司中继线14而接通的电话机,两者并无区别。

在一个用户台上接收一个呼叫这一部分简要地讨论了如何处理对一个用户台输入的呼叫。PBX呼叫处理器24确定一个电话呼叫的目标为一个用户台。该PBX呼叫处理器24产生一个INCOMING    CALL(输入呼叫)消息。该消息中包括有关输入呼叫的性质的信息,特别是该呼叫是否来自一个外部中继线14或来自另一用户台。RPU和PBX模块42从PBX呼叫处理器24接收该PBX信息并将其送往MPM    45。如果呼叫是来自另一个用户台,MPM    45设立“发端”和“目标”用户台双方的用户至用户索引,并指令所涉及的CCU    18进入内部方式。MPM    45对INCOMING    CALL(输入呼叫)消息中所限定的用户台产生一个PAGE(传呼)消息。相应的用户台用一个CALL    ACCEPT(呼叫连接受)消息进行响应。MPM    45通过对适当的CCU    18产生一个CHANGE    CHANNEL(改变频道)消息并对适当的用户台产生一个CALL    CONNECT(呼叫连接)消息来对该CALL    ACCEPT(呼叫接受)消息进行响应。然后,MPM45为PBX呼叫处理器24产生一个ALLOCATE(分配)消息,该消息使PBX交换矩阵25进行对该输入呼叫的最后连接。

失效恢复这一部分简要地描述RPU    20对通话进行中频道衰减的响应。处理发生衰减的话音通道的CCU    18发现该通道失去同步。该CCU    18产生一个NO-SYNC(不同步)状况消息。BCC模块41接收该状况消息并将其送往MPM    45。MPM    45向PBX呼叫处理器24送出一个ONHOOK(挂机)消息,并将该用户置为空闲状态而将该通道置为挂机状态。

处理一个输入BCC消息一个BCC消息通过一个9600波特的异步接口从CCU    18到达RPU    20。控制着该特定CCU接口的BCC模块41读入该消息并核对链路级信息位以确定输入消息的完整性。如果BCC模块41确定该消息是可接受的,即向发送CCU    18返回一个适当的认可。否则就返回一个重新尝试或否定认可信息。这时BCC模块41将消息送往MPM45。利用由调度模块40提供的信箱将该消息安排在信息处理信箱48中。(见图6)如果没有来自CCU    18的更多的输入,并且包含对CCU输出的消息,BCC信箱区49是空白的,BCC模块41“阻断”而控制过程进入到调度模块40。

调度模块40按照循环调度法启动下一个模块,而该模块一直运行到阻断时为止。然后调度模块再启动另外一个,并如此而进行下去。在某一较晚的时刻,调度模块启动MPM    45。

然后MPM    45读入BCC消息,连同在其信箱48中为其排队的任何其它消息。BCC被识别和处理。这种处理可包括对数据库的改变和产生新的消息。图6说明了一个输入消息的数据通道。

产生一个输出BCC消息图6还示出了一个输出消息的数据通道。一个输出BCC消息是由MPM    45响应于某些特定事件而产生。该消息是在MPM    45之内构成并被送到控制目标CCU    18的BCC模块41。在送出这一消息以及任何其它必要的消息之后,并且如果MPM的信箱48中没有更多的消息时,MPM“阻断”,控制过程即返回到调度模块。

BCC模块从其信箱49读取消息并在输出消息上加入适当的链路级位。然后它将该消息从串行数据端口发送到CCU    18。

处理RCC消息对一个输入RCC消息的处理完全类似于一个输入BCC消息,因为RCC消息就是一种BCC消息。同样,一个输出RCC消息是按与输出BCC消息相同的方式产生和发送。

处理一个输入PBX消息从PBX呼叫处理器接收一个PBX消息,该消息通过一个9600波特异步接口进入RPU    20。参见图7,RPU的PBX模块42读入PBX消息并将其送往MPM信箱48。当没有更多的输入字符,并且包含输出PBX消息的PBX信箱50是空白时,RPU的PBX模块42“阻断”,而控制过程返回到调度模块40。

MPM    45读入该PBX消息,连同在其信箱48中已经为其排队的任何其它消息。PBX消息是根据该消息的类型以及该消息中所限定用户的现行状态来处理的。处理可包括改变数据库,改变用户状态和产生新的消息。图7示出了输入PBX消息的数据通道。

产生一个输出PBX消息仍参见图7,一个输出PBX消息由MPM    45响应于一个事件而产生。该消息是在MPM    45之内构成并被送往PBX模块42。在该消息以及任何其它的必要消息被送出之后,并且如果在MPM信箱48中没有更多的消息时,MPM    45即“阻断”而控制过程返回到调度模块40。

调度模块40按循环调度法继续启动其它模块直至RPU的PBX模块42被启动时为止。

RPU的PBX模块42从其信箱50读取PBX消息然后将该消息从串行数据端口发送给PBX呼叫处理器24。

产生记录消息在RPU软件包中每一模块内相关的点上,一个包含相关信息的消息被送往记录模块44。该消息经过时间标记并输出到一个文件上。图8示出该记录器数据通道。

控制台输入/输出模块控制台模块43的输入部分与确认指令一起提供提示和识别指令。有效的控制台指令有能力询问并更新RPU数据库,并且向RPU模块发送消息。从控制台显示指令中产生的输出将直接输出到控制台端口。

调度模块调度模块40被认为是一个特殊的系统模块,并且负责调度所有其它的RPU模块。调度模块40的主要责任是选择要执行的下一个模块并提供模块间和模块内的通信。

虽然所有不同的RPU模块都可被认为是独立的模块,实际上,所有模块都是Regulus操作系统的一个应用进程。是调度模块40执行了其它RPU模块的循环分配。调度模块40通过在启动时间对每一伪模块分配一个栈空间的固定部分来管理用于每一伪RPU模块的栈。就在每一模块被调入运行之前,由调度模块40将栈指针改为指示准备运行的模块的相应栈地址。图9中示出RPU    20的存储映象。

每一RPU模块都运行到它阻断时为止,当一个模块阻断时,它将控制过程返回到调度程序,调度模块允许另一个模块调出并运行。一个模块可按几种方式阻断,通过调用GETEVENT(取得事件),该语句使模块阻断到一个事件被挂起为止;或通过调用WAIT    (等待)该语句阻断一定的秒数;或通过调用BLOCK,该语句将循环调度阻断一周。

调度模块40执行的另一个主要功能是模块之间的通信。信箱被用作向其它模块发送或者从其它模块接收消息的装置。每一模块都可通过调用MAIL    READ(信件读取)在其信箱内核对信件。同样,一个模块可通过MAIL    SEND(信件发送)的调用向另一个模块发送信件。调度模块为调度循环中的每一模块保留一个独立的信箱。当一个模块向另一个模块发送消息时,该消息被复制到目的信箱中。此后,在轮到目标模块运行时,调度模块核对其信箱以确定在信箱中是否有一个消息,如果有,调度模块40产生一个MAIL(信件)类型的事件,它迫使该模块被解除阻断,一如果它是被GETE    VENT    (取得事件)所阻断的话-这样即被调入运行。

调度模块还为调度循环中的每一模块保留一个事件表。这些事件由信件或定时器事件组成。无论何时,调度模块确定有信息在正在运行的模块中被挂起时,即产生出MAIL(信件)事件。通过调用PUTEVENT    (放入事件)以及一个事件产生之前要等待的秒数,一个模块可将一个定时器件置入事件表。调度模块40通过每一周调度循环时都核对该模块的事件表以查看定时器的终止时间是否到了。在检测到定时器终止时,相应的模块被调入运行并且该事件通过GETEVENT    (取得事件)的调用返回该模块。

调度模块40包括用于将CCU18和RPU    20之间以及PBX    15与RPU    20之间的RS-232接口初始化的例行程序。这些程序对RS-232接口采取了专门的软件控制,它们通过Regulus操作系统关闭了通常的控制顺序的处理。其它程序被用于刷新I/O缓冲器并读出或写入输入和输出终端。调度模块40还对所有的RPU模块保持系统时间的跟踪。

BCC接口模块每一BCC模块41在CCU    18和RPU    20中的其它软件模块之间提供一个接口。CCU    18和RPU    20之间交换的消息由可变长度二进制数据构成,该数据经过一个异步通信通道而发送。BCC模块41负责通过该通信通道提供完整的消息,其中包括错误检测,消息排列和消息认可。

CCU    18和RPU    20之间的硬件接口由一个9600波特的RS-232异步接口构成。

对该模块41的输入包括从CCU或从其它RPU软件模块接收的消息。从该模块输出的消息或者是经过RS-232接口到CCU,或者是经过适当的信箱到其它RPU软件模块。

该模块41的目的是处理RPU    20和CCU    18之间的消息业务量。该模块41对从CCU    18接收的消息不断地进行校验并将它们引导到相应的RPU软件模块。同样,该模块对来自其它RPU软件模块而目的为一个CCU    18的消息也不断进行校验。一个交替位协议被用于在每一个方向上向上将等待处理的消息(即,未经认可)限制为一份。序号和认可位用作为完成这一功能的必要的流量控制。该协议在以下段落中给予详细的描述。

在以下的讨论中,可处理消息的一方被标为“我们”而另一方被标为“他们”。该协议可通过指出在接收到消息时应采取的动作来说明。只有四个基本的动作,它们依赖于两个条件,这些条件由接收信息的序号和认可位与所期待值的比较来确定。

在一个到来的消息上,如果认可位与我们上次发射的信息的序号位相同,则该认可位是预期的。与此类似,如果序号位与上次接收信息的序号位不同,则该序号位符合期待值。换句话说,所期待的条件是一个输入的消息认可我们上次的消息,并且我们也期待每一个新到达的消息是一个新的消息。

现将接收到一个消息时采取的动作概括为由上述条件产生的四种组合:1.认可位与预计相同,序号位与预计相同。标出上次发射的消息为经过认可(使我们能够发射一个新消息)。处理新到达的消息(在我们发送的下一个消息中认可它)。

2.认可位与期待值相同,序号位与期待值不同。标出上次发射的消息为经过认可(使我们能发射一个新消息)。放弃新到达的消息(不认可它)。

3.认可位与期待值不同,序号位与期待值相同。如果我们已经发射了一个尚未认可的消息,则重新发送它,如果我们没有这样一个消息,那么在目的地发生了某种错误,我们应当按照以下的描述复位。处理新到达的消息。

4.认可位与期待值不同,序号位与期待值不同。我们最后一个消息在目的地未接收到,将其重新发射。放弃新到达的消息。

重置位用于将序号位和认可位重新开始。当我们接收到一个有重置位的消息时,应将其作为一个新消息来接受而不管序号位如何,并且它应被认可。此外,接收消息的认可反映了他们从我们这里接收的上次消息的序号位。在发送下一消息之前我们应当触发这一位。例如:如果我们接收了一个消息其认可/序号数是“4”(重置位=1,认可位=0,序号位=0),那么响应的认可/序号数应当是“1”(重置位=0,认可位=0,序号位=1)。每一方在它认为协议已经不协调时都可复原。

当我们从他们那里接收了一个消息,并且没有新的消息准备发送或者一个标准的回答不会马上到来时,我们将通过送出一个特殊的认可信息对该消息进行认可。认可位将认可所接收的消息,但序号位不会从我们发送的上次一个消息上改变。这将使他们处理该认可并放弃新到达的消息。这一消息的内容是一个零消息。然而,由于这一消息被放弃,这一消息的内容应当是无关的。

PBX接口模块PBX模块42提供了在UTX-250    PBX呼叫处理器24和RPU    20的其它软件模块之间的接口。两个机器之间交换的消息应包括根据ASCII字符的消息交换。在此定义的ASCII字符应当是7或8位的ASCII。PBX呼叫处理器24和RPU    20均必须能够接受奇数、偶数或无奇偶性的字符。消息的正文包括可变长度的字符串或可打印的字符。

PBX呼叫处理器24和RPU    20之间的硬件接口包括一个9600波特的RS-232异步接口。

对PBX模块42的输入包括从PBX呼叫处理器24或从其它RPU软件模块接收的消息。从该模块输出的消息送给PBX呼叫处理器24或通过适当的信箱送给其它RPU软件模块。

PBX模块42的目的是处理RPU    20和PBX呼叫处理器24之间的消息流量。该模块不断地校对从PBX呼叫处理器24接收的消息并将它们送往适当的RPU软件模块。与此类似,该模块也不断地校对来自其它RPU软件模块而以PBX呼叫处理器为目的地的消息。

从PBX呼叫处理器24接收的每一字符都进行校验,以确定表明消息开始的大于等于号≥,或表明消息结尾的回车字符。该模块能够处理全双工消息业务。

控制台模块控制台模块43是操作者进入RPU    20的现行状态的窗口。该控制台提供了显示与用户和无线电频道现行状态有关的消息,改变连接频道状态,以及向PBX    15和CCU    18发送消息的能力。控制台处理来自终端的输入位流并执行所希望的指令。

控制台模块43提供到基地台操作者终端的接口。控制台模块43处理来自终端的输入并执行指令。数据被检索并写入数据库,显示被输出给终端屏幕,而消息被送往其它模块。该模块的接口包括:(1)来自操作者键盘的字符输入(2)向操作者屏幕的字符输出。

(3)数据被检出或写入数据库。

(4)消息被送往PBX,BCC和消息处理模块。

一组语法分析程序输入了来自操作者键盘的字符。一个数据输入提示符被显示在每一指令行的起始处,数据被缓冲,编辑字符经过处理,输入被重复在显示中,而数据被划分为标记。通过为语法分析程序提供一组描述了所有可能指令的数据结构和每一指令内的有效标记,语法分析程序对输入的数据执行识别,对问号进行响应,并显示数据输入的引导字。每一标记经过校验为所期望的数据类型:口令字与可接受的输入字表相匹配,而数字被转换为整数。一旦指令行输入完成,即进行进一步验证,检验数字是否在范围之内,而对某些指令,在指令执行前校验系统的状态。

指令分为三类:(1)显示数据库信息的指令;(2)修改数据库的指令;和(3)发送消息的指令。

可以显示有关用户、连接,CCU和频道状态的信息。所有显示指令要求信息是从数据库中检出并将构成的数据输出到操作者的显示器上。修改指令包括在一个特定频道上强制进行用户连接的能力以及启动和截止频道的能力。修改指令被用于检验频率分配算法,所有修改指令都写入数据库。

PBX,BCC和RCC消息可从控制台模块43送往系统中不同的其它模块。一个SENDMSG(发送消息)指令提示操作者该消息需要的所有信息,该消息被形成并送往指定的模块。PBX消息被送往RPU的PBX模块42,该模块将消息送出到PBX呼叫处理器24。BCC和RCC消息可通过BCC模块41从RPU    20送往CCU    18,该BCC模块将链路级协议位加入输出的消息。来自CCU    18的输入被模拟而消息(包括BCC和RCC信息)被送往MPM    46。

记录模块记录模块44负责记录RPU事件或消息。记录模块44维持以下三个磁盘文件:一个具有与计费信息类似的业务处理记录,一个包括错误消息的错误记录,和一个包括系统报警消息的消息记录。

记录模块44包括一组从其它RPU模块调入的子程序。每一子程序负责将消息进行时间标记并写入适当的磁盘文件。每一子程序有一个确定消息是否要记录的全局标志。这些全局标志是通过使用控制台指令来设立和复位。

消息处理模块(MPM)MPM    45执行PBX    15和用户台之间的高级呼叫处理功能。它负责如下的呼叫处理功能,如启动传呼,分配话音通道并控制用于用户和外部电话的呼叫进行音。MPM    45还处理从CCU    18接收的状态消息。例如,包括链路质量或用户挂机状态的频道状态信息是由MPM    45处理。

MPM    45构成一个状态机(state    machine),其中PBX和BCC消息是对消息处理状态机的标记,MPM    45通过更新数据库,输出必要的响应然后转换到下一个状态来处理这些标机。

MPM    45利用由调度模块40维持的系统信箱向其它RPU模块发射并从其它RPU模块接收消息。同样,MPM    45利用数据库模块中的子程序检出或更新数据库中的状态信息。

如上所述,MPM    45构成一个状态机。用于强制执行某些处理的标记中包括了消息或超时,MPM    45决定了标记(即,计时器,RCC消息,PBX消息,等)和由标记影响的用户或频道的类型。MPM    45通过产生适当的消息响应并转换到下一状态来处理该标记。

实际上MPM    45包括两个状态表。图10中所示的RCC状态机被用于处理来自PBX呼叫处理器24的消息或来自一个用户台的RCC消息。图11中所示的频道状态机被用于处理从一个CCU18接收的消息。

开始时,所有用户都处于RCC空闲状态而所有频道都处于频道空闲状态,这表明没有已建立的或进行中的连接。

对于一个典型的外部到用户的呼叫,其状态改变如下。从PBX呼叫处理器24接收一个外部呼叫消息,该消息包括呼叫的目标用户台的电话号码。向用户台送出一个PAGE(传呼)消息并将用户台的状态置为PAGE。在从用户台接收到一个CALL    ACCEPT(呼叫接受)消息时,用户台的状态被置为ACTIVE(工作)。在这时,指定一个通道,并将指定的通道通知PBX呼叫处理器24,CCU    18和用户台。该通道被置为RING    SYNC-WAIT(铃响同步等待)状态(图11)。当CCU    18表明已经获得同步时,通道状态被设为SYNC    RING(同步铃响)。最后,当CCU    18表明用户已进入摘机时,该通道被置为SYNC    OFFHOOK(同步摘机)状态。SYNC    OFFHOOK表明建立了一个话音连接。

一个用户到用户的呼叫从接收到来自发端用户台的CALL    REQUEST(呼叫请求)消息时开始。发端用户台被置为DIAL(拨号)状态。并向PBX呼叫处理器24发送一个RADIO    REQUEST(发射请求)消息,然后,PBX呼叫处理器24为发端用户台返回一个PLACE    CALL(安排呼叫)消息,并为目标用户台返回一个INCOMING    CALL(输入呼叫)消息。响应于该PLACE    CALL(安排呼叫)消息,一个通道被分配,并将该分配通知PBX呼叫处理器24,CCU    18和发端用户台。发端用户的频道状态被设定为OFFHOOK    SYNC    WAIT(摘机同步等待)直至频道进入同步时为止。当基地台CCU    18检测到来自起发端用户的发射时,它产生一个SYNC    OFFHOOK(同步摘机)频道事件消息。RPU    20通过将频道状态改变为SYNC    OFFHOOK状态处理该频道事件消息。一个针对目标用户台的输入呼叫消息按照与上述外部呼叫消息相同的方式处理。另外,一旦两个用户均同步时在连接中涉及的频道即被置为内部方式。

当连接中涉及的一方进入ONHOOK(挂机)时,解除连接即开始。当一个系统外的电话被挂上时,由MPM    45从PBX呼叫处理器24接收一个ONHOOK消息。当用户进入ONHOOK(挂机)时,CCU    18送出一个表示用户台是ONHOOK的消息。在每一情况下都将解除连接通知另一方,将频道置为DISCONNECT(解除连接)状态并将用户台置为TEARDOWN(取消)状态。当CCU    18表明已经失去同步时,频道和用户台被重新置为空闲状态。

背景任务背景任务程序由MPM    45实现。在一个冷或热重新启动之后,该背景任务与CCU    18进行初始的通讯。同样,一旦系统在运行,该背景任务监视CCU    18以保持数据库的正常运行和RCC的指定。

由CCU    18和BCC模块41产生的BCC消息是从BCC模块41接收。消息通过BCC模块41送往CCU    18。

数据被写入数据库并从中检索。

开始时,向所有CCU    18送入BASEBAND    QUERY(基带询问)消息以便RPU    20确定系统的现行状态。从基带事件或响应消息中接收到的所有信息都存入RPU数据库。当RPU20接收了一个基带事件消息时该消息表明一个CCU    18准备好并且未复位(即该CCU    18不是刚接通电源),分配给CCU20的频率被标记为已分配。然后,CCU    18送出CHANNEL    QUERY(频道询问)消息以便将数据库更新为系统的现行状态。一旦每一CCU    18或者已对所有等待的询问进行了响应,或者已确定了该CCU    18有故障,CCU预置即完成。这时,每一个表明了已经准备好并复位(即,该CCU刚接通电源)的CCU    18被分配一个频率。如果未向一个CCU    18分配控制信道,那么RPU    20就试图分配控制信道。第一选择是在第一频率上为该CCU    18分配控制信道,因为这是用户首先寻求RCC的地方。下一个选择是时隙0没有使用的任何CCU    18,而最后的选择是在时隙0上有连接的CCU    18。如果所有可操作的CCU    18在时隙0上都已有了一个连接,则时隙0上的某一连接被终止,并将控制信道分配给该时隙。一旦RPU    20已经与所有的CCU    18通讯,这些CCU    18的状态即通过从CCU    18或BCC模块41接收的状态消息进行监视。BCC模块41不断地监视到每一CCU    18的通讯通道。在接收到一个表明CCU    18未准备好的基带事件消息时,该CCU    18即被认为处于不工作状态。这时,该CCU    18在基带中被标记为未准备好。另外,所有连接都取消,所有频道都返回到暂定状态而指定给CCU    18的频率被重新分配。如果CCU    18占用了控制信道,那就指定一个新的控制信道。

在接收到一个基带事件消息时,该消息表明一个CCU    18已准备好并复位,即为该CCU    18指定一个频率。如果当时未给CCU    18指定控制信道,那么复位CCU的时隙0即被指定为控制信道。

如果接收到一个基带事件消息,该消息表明一个CCU    18已经失掉了与RPU    20的通讯,则向该CCU    18送出多个“频道查询”消息(即,向四个信道中每个都送出一个该消息)以便用每一CCU信道的现行状态更新RPU数据库。在接收到对每一“频道查询”消息的响应时,在数据库中的现行信道状态和连接信息即被更新。如果一个频道是在SYNC    WAIT(同步等待)状态,那么即假定该用户已不再包括在连接之中并且连接已被取消。

开始时,从RPU    20询问CCU    18的初始状态,CCU18无论何时接通电源或改变状态,都要再送入事件消息。消息的交换保持RPU数据库的更新符合系统的现行状态。

数据库模块数据库模块46包括数据库存取所必须的数据库接口程序。它们为要求存取其信息的任何模块提供了进入数据库的一个简明的单向(singte    thread)接口。批量的存取程序均涉及到SIN表和BCC表。在这些表的整个范围内的存取均由存取程序提供。

数据库模块还负责数据库在开始时的初始化。所有的有效字段均由数据库模块的预置部分预置为相应的值。

数据库模块还提供以下内容:(1)支持TTY预置的程序;

(2)为用户在SIN表中进行检索的一个二维检字程序;

(3)支持程序对CCU映射的程序和表;

(4)诊断显示信息的控制;和(5)频率分配。

数据库模块46是一个例行程序包,它允许由其它模块对数据库的受控存取。由于通过数据库程序沟通了所有的存取,使数据库实质上避开了外部模块,这就允许改变数据库而不要求修改任何其它模块。当数据库改变时,只有对数据库改变部分的接口程序需要改变。

频率分配工作由RPU    20执行的频率分配工作为需要一个话音通道的用户台选择一个适当的频率和时隙。该选择算法考虑到了呼叫的形式(即:内部的或外部的)和调制级(即:16级或4级)。虽然频率分配工作在功能上与数据库模块46无关,但它却与数据库中的数据结构密切相关。由于上述事实,虽然该功能在技术上是数据库模块46中的一个程序,该功能与数据库模块分开描述。

在呼叫建立过程中,MPM要利用频率分配工作。它充分利用了数据库模块中的数据结构。

所有的频率分配请求均为两个类型中的一种。第一种类型是外部来源型,第二种类型是内部目标型。内部目标型包括一个呼叫的输出部分(即:目标)。外部来源型包含所有其它的情况,其中包括外部呼叫(不论它是输入、输出还是一个内部呼叫的发端)。

频率分配工作的输入由需要信道的用户台SIN表的一个索引和发端用户台SIN表的索引组成。发端用户台的索引仅在为内部目标呼叫而建立信道时才有效。在所有其它情况下,发端用户索引为一个预先规定的非法索引(它被定义为DB    NULL)这些索引提供了一个途径以获得分配一个适当的信道(即,频率和时隙)所需要的全部信息。

如果成功地分配了一个频率-时隙组合,则频率分配例行程序回答一个TRUE值。否则回答FALSE。如果已完成了分配,所选择的频率和时隙输入到要求频率分配的用户的SIN表中。

每一频率可分为四个TDM时隙。RPU数据库保留着一个计数,其表示在每一位置有多少时隙是有效的。当一个分配请求符合外部来源类型时,将从具有最大的空闲计数时隙位置中选择一个时隙。一旦选定一个时隙位置,具有该有效时隙的第一频率也就选定了。确切地说,当一个分配请求符合外部来源类型时,选定那个时隙并不重要。然而,这项技术力图将系统负载均匀地分配给全部时隙,而且更重要的是,它使一个内部呼叫的双方进行的最优时隙分配的概率增加。这是确定的,因此系统定时计算已经表示出:对一个用户-用户呼叫的最优时隙分配应使基地台对每一用户的发射时隙是在不同频率的同一时隙上。

通过为用户-用户呼叫的发端分配最适用的时隙位置,使该概率大于当时间来到时目标用户台能够在另一频率上分配同一时隙的概率。例如,如果二号(NO.2)位置是最适用的位置,则选择该位置。在处理目标用户台的分配请求时,就更有可能使另一个在二第位置(NO.2)的时隙适宜被选用从而达到最优的时隙-时隙分配。

当一个分配请求符合内部-目标型时,所分配的时隙选自一个选择表。一个选择表包括多个清单,按照对目标用户最希望的时隙分配到最不希望的时隙分配的次序排列。这个次序是以发端用户的时隙分配为根据。到目前为止,还未提及调制类型,这是因为对4级和16级时隙选择来说,基本的分配原则没有改变,除了一个重要的例外。那就是,只有时隙0或时隙2可被选用于连接4级类型。因为这一例外,且由于这样一个事实,即两个用户可以被设置成不同的调制类型,则一共需要四个单独的选择表,以满足所有可能的呼叫组合。这些表如下:表6发端时隙    第一选择    第二选择    第三选择    第四选择时隙0    0    1    3    2时隙1    1    0    2    3时隙2    2    1    3    0时隙3    3    0    2    1等级→    (1)    (2a)    (2b)    (3)由16级(发端)内部呼叫到16级(目标)较佳时隙选择表。

注意,每个表的每一纵列均有一与之相应的等级。这个等级表示出某个特定的时隙合乎需要的程度。最理想的时隙将具有等级1,较不理想的时隙具有等级2、3等等。如果一个选择表的两个或更多的纵列具有相同的合乎需要的程度,它们将具相同的等级号,其后跟随一个字母。例如,如果三个纵列分别为2a、2b,和2c,则它们具有同等的合乎需要的程度,而它们的顺序(a、b、c)是任意的。

表7发端时隙    第一选择    第二选择    第三选择    第四选择时隙0    0    1    2    3时隙2    2    3    0    1等级→    (1a)    (1b)    (2a)    (2b)由4级(发端)内部呼叫到16级(目标)较佳时隙选择表表8发端时隙    第一选择    第二选择时隙0    0    2时隙1    0    2时隙2    2    0时隙3    2    0等级→    (1)    (2)由16级(发端)内部呼叫到4级(目标)较佳时隙选择表表9发端时隙    第一选择    第二选择时隙0    0    2时隙2    2    0等级→    (1)    (2)由4级(发端)内部呼叫到4级(目标)较佳时隙选择表频率分配工作具有两个输入。这些输入提供了获得进行适当的频率和时隙分配所要求的关键信息的途径。

第一个输入是进入请求信道用户台的SIN表的索引。依靠这个索引,频率分配可以确定发出请求的用户的暂定调制类型。该索引还能通知例行程序将其选择算法的结果(即,频率和时隙数)放在何处。

频率分配工作的第二个输入指示了频率-时隙请求的类型。第二个输入的值可以是进入SIN表的一个索引,或者是以前定义的非法值DBNULL。如果收到一个有效的索引,频率分配请求将被确认为一个用户-用户呼叫的目标方,并使用选择表。如果收到DBNULL信号,该请求被认为符合外部-来源型并采用“最合适的时隙位置”算法。

如果成功地完成了频率-时隙组合的分配,频率分配工作回答TRUE,否则回答FALSE。这还能产生所需要的附加作用。如果分配是成功的,基带标志和SIN表的时隙字段亦为请求用户填写好了。

频率分配算法可分为两个阶段,第一阶段称为分类阶段,该阶段确定分配请求的类型。第二阶段称为选择阶段该阶段由分配请求类型所决定的相应的算法求解并分配一个频率-时隙组合。

在分类阶段首先确定是否会发生自动频率选择。如果提出请求的用户已经置于手动工作方式,则限定的手动调制级,手动频率和手动时隙值即决定了所分配的频率-时隙-调制。如果限定的频率-时隙是合适的,则被分派给提出请求的用户。如果所限定的频率-时隙是不合适的,例行程序送回一个FALSE(假)值。如果提出请求的用户已被置于自动工作方式,则需要进一步的分类。

在确定了要进行自动选择以后,频率分配算法确定请求类型。这些请求类型如下:“外部-输入”适用于当一个目标用户台被外部电话呼叫时;“外部-输出”适用于当一个发端用户台呼叫一个外部电话时;“内部-输出”适用于当一个发端用户台呼叫另一个用户台时;“内部-输入”适用于当一个目标用户台被另一个用户台呼叫时。如果请求是一个外部-输入,外部-输出或内部-输出,则通过搜索最合适的位置来选定一个时隙。一旦该位置被选定,所有的频率被顺序搜索,直至找到所希望的位置上的一个空闲时隙(或在4级请求时找到一对相邻的时隙)。此时,程序将适当的数值放入SIN表,并退出,同时送回一个TRUE(真)值。如果请求符号最后一种类型(内部-输入),则需要进一步的信息。

当产生了一个内部-输入型请求时,还进一步需要两个比特的信息。必须选取发端用户台的时隙分配和调制类型(4-级或16-级)一旦获得这些信息后,根据发端用户和目标用户的调制类型确定相应的选择表。选定了该表以后,发端用户的时隙分配用来决定所使用的选择表中适当的一行。在所选择的行中,每个序列项具有同等程度的理想或不太理想的时隙分配。该表将顺序查询,直到找到一个合适的时隙,(从最理想的时隙位置开始,直到所有的时隙位置均被查完)。对于每个时隙位置(对4-级连接,则是每个时隙对),将顺序搜索每一个频率直到找到实际的时隙(或时隙对)。所得到的频率和时隙值并不输入到相应的SIN表的栏目内而程序退出,并送回一个TRUE值。

一个“时隙计数”阵列对每一个时隙位置进行适用时隙数目的跟踪。这些记数由数据库模块保留并且在频率分配作业时被参考。

SIN表保存着系统所识别的每一个用户的相关的信息。在SIN表中进行下列存取作业。

调制级(读):在内部-呼叫建立期间,将从这个表中提取请求一个频率的用户的调制级以及发端用户的调制级。

时隙数(读):在一个内部-呼叫建立时,必须检索发端用户的时隙分配。

时隙数(写):请求信道的用户的时隙分配被输入到这里。

基带-索引(写):请求信道的用户的频率分配被输入到这里。

频率分配例行程序为了搜索一个适当的频率-时隙组合,要利用BCC表。对于BCC表,将进行下面的存取作业:信道-状态(读):检查一个信道的状态以确定其可用性。

信道-情况(读):检查一个信道的情况以确认所指定的信道是否为一个话音信道。

信道-状态(写):当所指定的信道被选中用于分配时,信道状态将被改变。

信道-控制(写):发出请求的用户的调制类型被写入信道控制字节。

SIN-索引(写):由可选择的信道向请求的用户建立链路。

频率分配程序直接对数据库进行存取。出于速度和效率的考虑这是必要的。只要有可能,数据库接口程序就被用来从频率分配程序对数据库进行存取。

用户电话接口单元(STU)在其基本的工作方式中,STU作为一个接口单元(它把一个与标准电话机相接口的双线模拟信号转换为64千比特每秒的PCM编码的数字采样信号)参考图12,STU包括一个用户线接口电路(SLIC)53,该电路通过线37直接联接到一个500型按键式电话机。SLIC    53为电话的工作提供了适当的电压和阻抗特性。另外,SLIC    53可使一个“振铃”电流加到电话机上并且还执行“挂机/摘机”检测。SLIC    53在线54上的信号输出是模拟的话音频率(VF)发送和接收信号。随后,这些信号被PCM编码译码器55转换成PCM信号。PCM编码译码器55以8KHz速度利用μ-255压扩算法把话音信号数字化为8比特样值信号。PCM编码译码器55实质上是全双工的。然后,数字化的话音样值信号通过线56送往一个“方式选择”多路调制器(MUX)57。MUX的工作方式由用户控制器单元SCU    58决定。SCU    58通过一个发送/接收FIFO    59与MUX    57接口。SCU    58本质上包含一个8031型微控制器。SCU通过RS-232接口电路60与CCU    29连接。并且进一步控制SLIC    53的操作。

SCU基本可按三个截然不同的工作方式中的任一个方式工作。第一个(也是最基本的)工作方式是话音方式。在这种方式中,来自PCM编码译码器55的话音采样信号通过方式选择MUX    57和一个VCU驱动/接收电路61送往VCU    28。在VCU    28中信号被进一步处理以使比特速率从64千比特每秒减小到14.6千比特每秒,然后送给基地台发射。

第二种工作方式是数据方式。在这种方式中,来自/去往VCU28的64千比特每秒数据流不包括话音信息;相反,传输到基地台的信息是一种来自外部数据源,而且被改变了形式的数据流,该数据流以14.6千比特每秒的信道数据速率进行发送。STU还包括一个RS-232数据端口62,以便使用以9600波特工作的标准异步RS-232接口,通过线63建立与某个数据设备(如,终端)的连接。为了使来自RS-232数据端口62的数据同步,STU包括一个UART和定时器电路64。VCU    28将该同步数据分组,从而使其可以通过14.6千比特每秒的信道限制。这种方式支持全双工数据传输。

第三种STU的工作方式是呼叫建立方式。在这种方式中,并没有数据通过方式选择MUX    57,从STU    27向VCU    28传输。但是,一个回铃音发生器电路65被连接到方式选择MUX    57上。该电路呼叫安排过程中使用的音频进行数字合成,如忙音和错误音。在呼叫安排过程中,用户拨出的DTMF数字由一个DTMF检测电路66检测,并由SCU    58处理以建立该呼叫。回铃音发生器电路65向用户的耳机回送适当的音频信号。振铃发生器67连接到SLIC    53上。时标发生器68给PCM编码译码器55,VCU驱动器接收器电路61和回铃音频发生器65提供定时信号。一旦完成呼叫安排将置于话音工作方式或数据工作方式以便与基地台通讯。

对STU的另一个要求是它应能消除来自远程连接端的,不希望的回波信号。在基地台与用户台之间,声音信号的环路传输延时将会大于100毫秒。在任意一端由于阻抗失配造成的任何反射信号将作为令人讨厌的回波而返回。这个问题由基地台的PBX功能中的一个回波消除系统来解决。STU必须提供用户台中的回波消除。这个消除工作需要至少40分贝的回波衰减。需要消除的回波的延时非常小,然而,由于我们所感兴趣的反射是在STU中的SLIC    53与本地电话机之间,这个距离一般是几十英呎。其中的延时基本上是零。

在SCU    58中的8031微处理-控制器所起的作用如同基地台中的RPU    20和PBX呼叫处理器24。它通过在无线控制信道(RCC)上发送的消息与基地台RPU    20通讯,并控制STU    27的每个功能。STU还通过基带控制信道(BCC)与用户台CCU    29通讯。与CCU    29接口的RS-232以9600波特的速率工作。该接口也被用来转换CCU    29和用户台的STU    27之间的控制信息。

话音编码译码单元(VCU)话音编码译码单元(VCU)实现了四个全双工的RELP话音压缩系统。VCU的设计对基地台和用户台是相同的。在用户台中只使用全部功能的四分之一(即,仅是四个通道之一)。在用户台中对STU    27的接口与基地台VCU    17所连接的四个PBX信道中的每个信道所使用的接口均相同。VCU    17,28采用完全数字化的方案实现RELP话音算法,如同由Philip    J.Wilson在1984年11月2日提交的题为《在数字信号处理器中实现的RELP声码器》(RELP    Vocoder    Implementcd    in    Digital    Signal    Processors)的共同未决美国专利申请NO.667,446中所描述。其公开的内容在此引证作为参考。另一种方法可以采用子带编码译码器。被处理的数据通过一个公共并行总线接口提供给CCU    18,29,该接口由CCU软件控制。为了确定CCU    18,29的工作方式和结构,CCU    18,29向VCU    17,28送出控制信号。下面描述工作方式,功能说明以及与VCU    17,28相关的实施考虑。

图3示出了PBX    15和VCU    17之间的接口,STU27与VCU    28之间的接口在图14中示出。STU    27接口为PBX    15接口的一部分,其中STU    27仅提供一个全双工话音通道的操作。PBX和STU接口的定时关系是相同的并在图15中示出。表10说明了图15中所使的符号所代表的特性。

表10符号    参数    最小值    一般值    最大值    单位tw0    PBX帧宽度    -    125    -    μstw1    时钟脉冲宽度    1.8    2.0    2.2    μstw2    门0静止宽度    -    93.75    -    μstw3    门0门1静止    5.9    7.8    9.7    μs宽度tw4    门1    52.8    54.7    56.6    μs静止宽度门0td0    启动脉冲-时    0    250    -800    ns钟0的时延td1    启动脉冲-时    0    250    -800    ns钟1的时延td2    时钟0-门0    100    1000    2000    ns边缘    时延td3    时钟1-门1    100    1000    2000    ns边缘    时延ts0    输入数据建立    20    1500    -    ns时间ts1    输出数据建立    500    1800    -    ns时间th0    输出数据保持    500    2200    -    ns时间参考图13,PBX    SDATO,1,2,3传输线70,71,72,73,将数据信号从PBX    15传输到基地台中的VCU    17。在用户台中,数据信号通过STU    SDATO线74从STU    27传送到VCU    28(参见图14)。被压缩-扩展的8位μ-255串行信号在PBX/STU门0或PBX门1-3工作期间以256KHz的时钟速率被送往话音编码译码器。在256KHz时钟的上升沿;数据存入VCU    17,28。

VCU    SDAT0,1,2,3线75,76,77,78将数据信号从VCU传输到基地台中的PBX    15。VCU    SDATO线29将数据从VCU    28送到用户台的STU    27。被压缩/扩展的8位μ-255串行数据在PBX/STU门0或PBX门1-3有效的高电平期间以256KHz的时钟频率从话音编码译码器送到PBX    15或STU    27。数据在256KHz时钟的上升沿从VCU    17,28定时输出。

PBX门0,1,2,3线80,81,82,83将门信号从PBX    15送到基地台的VCU    17。STU门0线84将门信号从STU    27送到用户台的VCU    28。该门信号是一个用来对PBX/STU    SDAT0,PBX    SDAT1-3和VCU    SDAT0-3的传输能起作用的高电平起动信号。每过125微秒,该门信号对8个连续时钟周期有效。

PBX    CLK    0,1,2,3线85,86,87,88将256KHz时钟信号从PBX    15输送给基地台中的VCU    17。STU    CLK0线89将一个256KHz时钟信号从STU    27传送到用户台中的VCU    28。256KHz的时钟信号用来把PBX/STU    SDATO和PBX    SDAT    1-3的信号与VCU    17,28定时并将VCU    SDAT    0-3的信号与PBX    15或STU    27定时。然而,这些时钟与VCU    17,28,CCU    18,29或调制解调器19,30中产生的任何时钟都不同步。

在基地台中,PBX-VCU接口将四个信道的同步的64千比特每秒串行信号转换为8位并行数据,然后使这些数据适合于以8KHz的采样速率用于四个发送话音编码译码器16。在用户台中,仅有一个通道(通道0)被STU-VCU接口转换。所必要的时钟和门由PBX    15和STU    27提供。

PBX-VCU和STU-VCU接口还对接收音频编码译码器执行互补功能。在基地台,从四个编码译码器通道接收的8位并行数据为了回送给PBX    15,被转换到四个64千比特每秒的同步串行通道上。在用户台中,一个话音通道被转换并送回到STU    27。

图16示出在VCU    17,28和CCU    18,29之间的硬件接口,在VCC与CCU之间的发送和接收通道的定时关系分别在图17和图18中示出。表11和表12分别描述了在图17和图18中使用的符号所代表的特性。

注意,图17和18论及的情况发生在图19A和19B所示的VCBTP期间,各个接口信号的定义在以下段落中给出。

表11符号    特性    最小    最大    单位td1    话音编码译码器    -    μs数据块传送周期    750    μstd2    TCVC响应时间    1.25    15    μstd3    CCU    DMA响    1.25    μs应时间td4    交换延时    15    nstd5    VC数据块周期延时    150    μsth1    控制数据保持    nsth2    状态数据保持    nsth3    TC数据保持    nsts1    控制数据建立    nsts2    状态数据建立    nsts3    TC数据建立    nstw1    “写”宽度    nstw2    “读”宽度    nstw3    数据块请求宽度    1.5    μs

表12符号    特性    最小    最大    单位td6    数据块传送周期    750    μstd7    CCU数据响应时间    1.25    μstd8    VC响应时间    1.25    15    μstd9    交换延时    15    nstd10    VC数据块周期延时    150    μsth4    控制数据保持    nsth5    状态数据保持    nsth6    RC数据保持    nsts4    控制数据建立    nsts5    状态数据建立    nsts6    RC数据建立    nstw4    “写”宽度    nstw5    “读”宽度    nstw6    数据块请求宽度    1.5    μs

图19A和19B示出了各种发送与接收语声数据块之间的定时关系。该传送是在VCU    17,28和CCU    18,29之间以16级相移键控调制传输的。在图19A的上部是所有的传送都需参考的系统帧定时。这个帧定时也适用于19B。一个调制解调帧的宽度是45ms并且包括4个话音时隙(或者通道)。每一话音时隙由各包括82个码元(要求5.125毫秒)的话音数据的两个系统话音数据块周期(SVBP)和附加的要求1.0毫秒帧时间的16个额外数据码元组成。

对于发送信道,在一个话音编码译码器数据块传送周期(VCBTP)中的每一个SVBP的开始部分之前首先从VCU    17,28到CCU18,29传送处理过的328比特(41字节)的语声。所示出的VCU的64千比特每秒输入数据流(该数据流与一个处理过的语声数据块相关)被分配在22.5ms宽度的,数个话音编码器数据块周期(VCBP)中。参见图19A中的发送信道0,在VCBP    OA1和OB1中未处理的VC输入数据与VCBTP    OA1和OB1中已处理过的数据相对应。还应该注意到,通道0和2的VCBP与通道1和3的VCBP错开了半个VCBP(即11.25毫秒)。

对于接收信道(如图19B所示),在一个话音编码译码器数据块发送周期(VCBTP)的每个SVBP的结束部分从CCU    18,29向VCU    17,28传送处理过的328比特(41字节)的语声数据块。与发送信道一样,VCBP到VCBTP的时间差是相关实现的并在图19B中示出了一个VCBP的(最大)偏差。为了理解话音编码译码器的输入和输出数据关系,参见图19A和19B。对于接收通道0,在VCBP    OA10和OB10期间传送的压缩语声数据与VCBP    OA10和OB10中的处理过的扩展数据流对应。

TCADDR线90从CCU    18,29向VCU    17,28送出发送信道地址信号,这三根地址线用来选择当前的发送信道地址。

TCDATA总线91在VCU    17,28和CCU    18,29之间传输发送信道数据信号。

TCDAV线92从VCU    17,28向CCU    18,29送出一个发送信道数据有效信号,该TCDAV/信号向CCU    18,29指出在TCDATA寄存器中的一个数据字节是有效的。TCDAV信号在一个TCDACK信号触发以前一直保持低电平。

TCDACK线93从CCU    18,29向VCU    17,28发出一个传送通道数据认可信号。该TCDACK/信号使数据选通到TCDATA总线上并使TCDAV/复位。

TCSCWR线94从CCU    18,29向VCU    17,28送出一个发送信道状态/控制“写”信号,TCSCWR信号将话音编码译码控制字写入由TCADDR线确定的,适当的发送信道控制寄存器中。

TCSCRD线95从CCU    18,29向VCU    17、28送出发送信道状态/控制“读”信号。该TCSCRD信号把状态字节从TCADDR线所指定的话音编码译码器的状态寄存器选通到TCDATA总线上。

BLOCKRQ线96从CCU    18,29向VCU    17,28送出一个数据块请求信号。该BLOCKRQ信号用来启动从话音编码译码器(由TCADDR线决定)通过TCDATA总线,向CCU    18,29进行的41字节的成块数据传输。BLOCKRQ被话音编码译码器用作VCBP定时的启动信号。

TCVCRST线97从CCU    18,29向VCU    17,28送出一个发送信道话音编码译码器复位信号。由TCADDR线确定的发送话音编码译码器被复位。

RCADDR线98从CCU    18,29向VCU    17,28发出接收信道地址信号。这些地址线被用来选择当前接收信道的地址。

RCDATA总线98在CCU    18,29和VCU    17,28之间传输接收信道的数据信号。

RCDAV线100从CCU    18,29向VCU    17,28发送一个接收信道数据有效信号。该RCDAV信号向由RCADDR线指定的话音编码译码器指出在该RCDATA寄存器中的一个数据字节是有效的。RCDAV信号使该数据选通到RCDATA总线上,并输入RCDATA寄存器中,且使RCDACK线复位。

RCDACK线110从VCU    17,28向CCU    18,29发送一个接收信道数据认可信号。该RCDACK信号向CCU    18,29指示:数据已从RCDATA寄存器中读出并且,可以从CCU    18,29中传输另一个字节。

RCSCWR线102从CCU    18,29向VCU    17,28传送一个接收信道状态/控制“写”信号。该RCSCWR信号把控制字写入由RCADDR线确定的,适当的话音编码译码器控制寄存器中。数据在RCSCWR信号的上升沿被锁存到寄存器内。

RCSCRD线103从VCU    17,28向CCU    18,29,传送一个通道状态/控制“读”信号。该RCSCRD信号把话音编码译码器状态字从由RCADDR线确定的状态寄存器中读到RCDATA总线上。

BLOCKRDY线104从CCU    18,29向VCU    17,28传送一个数据块“准备好”信号。该BLOCKRDY信号用来启动从CCU    18,29向由RCADDR线确定的话音编码译码器进行的41字节的成块数据传输。话音编码译码器将BLOCKRDY信号用于启动VCBP的定时。在BLOCKRDY信号的上升沿之前,要求CCU    18,29在RCDATA寄存器上有一个有效的数据字节。

RCVCRST线105从CCU    18,29向VCU    17,28发送一个接收信道话音编码译码器复位信号。由RCADDR指定的话音编码器被RCVCRST信号复位。

如图20A所示,接收通道VCU的硬件在一个VCBTP中从CCU    19,29接收41个字节的成块输入数据。在根据当前的操作方式处理完该数据后,8位μ一律压扩数据以8KHz的速率传输到PBXCSTU)接口模块。VCU    17,28中进行数据的缓冲寄存以简化CCU    18,29的输入/输出要求。控制信息通过每个接收信道一组控制和状态端口,在如图18所示的一个VCBTP的开始段,在VCU    17,28和CCU    18,29之间传输。下述的工作方式由接收编码译码器支持:在外部方式中,以14.6千比特每秒的输入数据速率(每22.5ms,328位)和64千比特每秒的输出数据速率执行语声频带展宽工作。语声数据亦可包括DTMF音频信号。

在内部方式中,以上被压缩的14.6千比特每秒语声通过VCU    17,28从CCU    18,29传送到PBX    15或STU    27。由于PBX    15或STU    27需要64千比特每秒的数据,必然会产生数据流的填充。在来自CCU    18,29的语声数据变为有效形式以前,输出(64千比特每秒)数据组成一个空闲字节模式(十六进制表示为FF)。然后输出同步字节(十六进制为55),其后跟随着以上处理的41个数据字节,其后继续维持空闲字节。图20A提供了一个16级PSK调制的输入和输出数据定时和内容的例子。

在肃静方式中,来自CCU 18,29的语声数据块输入被消耗掉而不使用。到PBX 15或STU 27的一个输出空闲字节模式(FFhex)被维持着,以保证线肃静。

在备用方式中,执行连续的硬件诊断程序,并将状态结果存入状态寄存器。在响应VCBTPA的一个数据块请求改变了工作方式以前,对CCU18    29的数据块传输将不发生。新的控制字(及操作方式)由话音编码译码器读出而诊断状态信息被送到CCU    18,29。

发送信道VCU硬件从PBX/STU接口(以8KHz的采样速率)接收8位μ一律压扩的PCM。根据当前操作方式处理该数据后,在一个话音编码译码器数据块传输周期(VCBTP)内,将输出数据以41个字节的数据块向CCU    18,29传输(如图19A所示)。在VCU17,28中执行数据缓冲以简化CCU    18,29的输入/输出要求。通过用于每一发送信道的一组控制和状态端口,在图17所示的VCBTP的开始处在VCU    17,28和CCU    18,29之间传送控制信息。由发送编码译码器支持下列操作方式:

在外部方式中,以14.6千比特每秒(328位每22.5毫秒)的输出数据率实现语声带宽压缩。处理过的语声数据在41个字节的数据块中传送给CCU    18,29。语声数据亦包括双音复频信号(DTMF)。

在内部方式中,通过VCU 17,28,将以上处理的语声数据从PBX 15或STU 27传输到CCU 18,29。64千比特每秒的输入数据流包括一个空闲字节模式(FFhex),一个同步字节(55hex),41个以上处理的压缩语声数据字节,和附加的空闲字节,直至下一个同步字节产生,话音编码译码器监测同步字节的输入数据,(它发生在一个字节的边界上),然后对41个字节的语声数据进行缓冲寄存。如上所述,在下一个VCBTP期间,语声数据块被送到CCU 18,29。图20B提供了一个对于16级PSK调制的输入和输出数据定时和内容的例子。在输出通道的第一段是一个同步字节;第二段是一个处理过的语声字节。画阴影的段表示一个空闲字节模式。注意,同步字节和语声数据字节都不会在VCBP的边界上发生。

在肃静方式中,来自PBX    15或STU    27的输入语声数据被消耗掉而不采用。给CCU的41个字节的输出语声数据包含一个无声模式。

在备用方式中,执行连续的硬件诊断程序并将所产生的状态存入状态寄存器。在由对应于VCBTPA的数据块请求改变了操作方式以前,不会发生向CCU    18,29的数据块传输。新的控制字(和操作方式)由VCU    17,28准备,并且诊断状态信息被送往CCU    18,29。

根据RELP算法的实现条件决定一个编码译码器的帧。但话音编码译码器数据块周期(为22.5毫秒)必须是该帧的整数倍。

由于PBX    15和STU    27的工作与内部系统定时是异步的,对数据超量和欠载的检测,记录和补偿的装置必须装配到VCU17,28里。这种情况大约每5000个VCBPS产生一次。尽管超/欠检测依赖于仪器,这种错误的报告是在状态字中提供。如需要,可重复上一次语声采样以补偿数据过少;亦可省略一个(或多个)语声以解决过多。

在一个(或全部)编码译码器复位后,如图19A所示,VCBTPA将是第一个从CCU    18,29传送出的数据块。信道控制单元(CCU)。

信道控制单元(CCU)在用户台和基地台中执行相似的功能。事实上在这两种台中CCU所使用的硬件是相同的。用户台中使用的软件与基地台中使用的软件稍有差别。CCU完成很多与时间分割传输通道操作有关的信息格式化和定时工作。CCU的基本输入有四个来源。第一,将被发送出去的实际数字化取样信号,它们从VCU    17,28向CCU    18,29传送。(图2和图3)该数据可以是编码的话音取样,或者是来自STU中RS-232数据端口10的数据采样信号。(图12)不论哪种情况,数字信道均以16千比特/秒的速率工作。当基地台中四个16级PSK传送通道都工作时,CCU    18可同时处理四个通道,用户台CCU    29仅对一个数据流工作,但是该数据流可被安置在与TDMA帧结构相关的四个时隙位置中的任意一个上。CCU的第二个输入从STU    27(在用户台中)或RPU    20(在基地台中),通过基带控制信道(BCC)传入。这第二个输入提供了与工作方式、状态和控制信息有关的控制消息。很多来自CCU    18,29的BCC消息都是由CCU    18,29所接收的无线控制信道(RCC)消息。CCU    18,29将来自RCC消息中的控制信息送往STU    27或RPU    20,并相应地接收从RPU    20或STU    27来的控制消息。这就决定了对于来自VCU    17,28的数据,CCU    18,29将要作什么动作。第三个输入来源提供了来自调制解调器19,30a的定时和状态信息。调制解调器19提供了在VCU-CCU-调制解调器链中使用的主时钟信号。另外,调制解调器19,30a提供了它的比特跟踪同步精度,RF    AGC电平设置以及另外的“品质”指示器的状态(这些参数被CCU    18,29用来决定在通道上是否正在进行可靠的通讯)。CCU    18,29试图通过改变发送功率水平、AGC电平和定时/范围计算以控制调制解调器19,30a瞬时工作的“细调”。调制解调器传输的质量水平的测量被报告给RPU    20或STU    27。第四个输入来源是作为每个可高达四位的码元(决定于调制级)而接收的实际的调制解调器数据。这些码元被缓冲,分路并输出到VCU    17,28的接收电路以便进行解码。

图21是CCU的一个方框图。CCU的结构基本上是带有智能微处理控制器的单向直接存取(DMA)数据通道。DMA通道的功能是从VCU向调制解调器(或与之相反)传输数据。CCU对VCU的接口包括两个并行DMA总线,一个是用于发送通道(VCU到CCU到调制解调器)的TX总线107和一个用于接收通道(调制解调器到CCU到VCU)的RX总线108。由VCU中的发送电路处理的数据在VCU存贮器中缓冲,直到CCU请求一个DMA传输为止。在每个数据块传输周期内有41个字节被传输到CCU中。每个工作话音通道(在基地台中达四个话音通道)中每个TDMA帧传送两个这样的数据块。CCU通过一个发送话音编码译码器接口模块(TVCIM)109接收这些发送字节并在一个发送存贮模块(TMM)110中将其缓冲寄存。根据给定通道中特定的工作方式,包含在一个微控制器模块(MCM)111中的CCU处理器在编码的话音字节前面附加上一个控制/同步信号标题,从而构成了一个完整的话音分组,以便通过发送调制解调器接口模块112向调制解调器传送信号。MCM    111维持着帧定时信息并在适当的时间向调制解调器传送数据。在传输数据被传送到调制解调器以前,MCM    111将其从CCU使用的8比特字节格式转换成每个码元包含1,2或4比特的码元格式。这取决于在该时隙上采用的调制级。

对于从调制解调器接收的数据进行相反的处理。来自调制解调器的数据由一个接收调制解调器接口模块(RMIM)114接收并在一个接收存贮器模块(RMM)115中缓冲。然后这一数据从调制解调器使用的每码元1、2或4比特的格式被转换成CCU和所有其它的基带处理内部使用的8比特字节的格式。由MCM    111根据其对帧定时的了解以及其自身对码元流中各种编码字的识别,将附加位和控制位从RX总线108上的输入数据流中分离出来,该帧定时是由调制解调器提供给帧定时模块(FTM)116。被转换的数据通过一个接收话音编码译码器接口模块(RVCIM)117提供给VCU。

在基地台和用户台中,CCU还提供无线控制信道(RCC)传输的链路电平控制。在基地台中,仅有一个CCU被RPU联接起来作为处理RCC信道之用。CCU控制从基地台中的RPU到用户台中的STU控制器的接收和消息的格式。CCU的这个控制功能包括对RCC消息的检测和错误控制以及通过无线链路传输RCC信息的格式化和分组。在基地台中CCU还检测输入RCC时的冲突。为了用户台进行初始探测工作,CCU控制其功率与范围的计算。探测协议和其它RCC功能的细节已在上面描述。

图22是CCU由软件实现的功能结构图。CCU有三个独立的数据通路:发送总线TX    107,接收总线RX    108和微控制器本地总线119。微控制器111和直接存取(DMA)控制器120共享TX总线107,并与DMA控制器121共享RX总线108。微控制器111使用这些远程总线控制DMA控制器的外围设备,控制和状态寄存器122以及发送缓冲存储器110和接收缓冲存储器115的存取。微控制器本地总线119的控制和状态寄存器122给RFU,调制解调器及CCU硬件等提供了接口。在RPU和CCU之间的RS-232C接线123由微控制器芯片111上的UATR支持。在用户台中,由STU代替RPU,但接口是相同的。

微控制器111有三个实体上独立的RAM区:本地RAM区,发送缓冲区和接收缓冲区。本地RAM进一步分为在片RAM和不在片RAM。发送缓冲区和接收缓冲区只能在各自的DMA控制器空闲时才被微控制器存取。

发送缓冲区110分成几个不同的部分,每部分包括准备经通道传输的话音或RCC信息包的结构。前缀和唯一字(仅指RCC信息)是由微控制器在CCU复位后预置为常数。正好在DMA传送到调制解调器19,30a前,微控制器把编码字(仅指话音信息),话音数据和RCC数据写入发送缓冲器中。因为RCC“null    ACK”(零认可)是用高频发送的一个固定消息,它作为独立的单位储存在发送缓冲器110中。接收缓冲区115分成一些不同的部分,其中一部分用于储存话音数据,该话音数据以VCU数据块为基础进行缓冲和传送。RCC数据与话音数据分开进行缓冲存储,以便允许它保存一个较长的时间周期。必要时微控制器111能在接收缓冲器115中保留前二帧RCC,使RCC复制任务(从缓冲器到本地RAM)的完成时间小于时限。

本地RAM包含有微控制器111使用的工作变量。存储在本地RAM里的一个重要的数据结构支持了CCU和RPU之间的基带控制信道(BCC)。一个指定的本地RAM的寄存器组向RS-232C中断处理机提供基本的排队消息。在该寄存器组的一个指针和长度区段定义了有效的发送数据块(TXDB),从该数据块中数据被读出并发送。该TXDB包含了队列中下一个TXDB的长度和指针信息,因而构成了一个链表。在接收方面,一个循环缓冲器被用来存储输入的数据字节。当接收到一个完整的信息时,中断处理机标记该串行编码以便对其进行解释。

微控制器111使用它的本地总线119对调制解调器、RFU和CCU的控制状态寄存器122进行存取。该总线还通过隔离逻辑电路124和125分别提供对TX总线107和RX总线108的存取。当相应的DMA控制器120或121空闲时,为了避免竞争,远程总线107,108只由微控制器111占用。

CCU通过一个称为基带控制信道(BCC)的全双工RS-232C接口经联线123与RPU通讯。异步字符是八位二进制数,传送速率为9600波特。一个起始位和一个停止位形成数据字节帧。用一个唯一字节来终止信息,并利用字节填充以避免在一个信息中出现该唯一字节。另一种数位约定和一个八位检验和被用来保证链路的完整性。

微控制器支持两个外部中断。一个由发送DMA控制器120产生,另一个由接收DMA控制器121产生。当相应的控制器120,或121完成它的数据块传送时就发生上述中断,由此将其总线控制让给微控制器111。

BCC接口由一个内部中断驱动。在接收或发送一个字节时,软件被中断。

在基地台,CCU微控制器111负责控制和监测分配给它的全部四路数据通道,每路包括VCU    17,28;CCU    18,29,调制解调器19,30a,以及RFU    21,31a。在用户台,微控制器111控制并监测同样的一些硬件,但只支持一个数据通道。在基地台CCU由RPU控制,而在用户台CCU由STU控制。

CCU向VCU提供操作方式信息。操作方式变化只发生在系统时隙的边界上。在语声压缩操作过程中,CCU还向VCU提供关于VCU数据块在系统时隙范围内的位置信息(每个系统时隙内有三个VCU数据块)CCU在数据发送前确定VCU地址,完成MUX/DEMUX任务。在每次数据块发送后,CCU读出VCU状态,并由CCU维持适当的统计量。CCU还能激发VCU硬件复位或启动VCU。

微控制器111为RX总线108上的码元到字节的转换器126和在TX总线107上的字节到码元的转换器127提供当前的调制级。

由于接收RCC和话音信息时使用不同的探测方法,因而要给调制解调器提供有关正在接收的RCC或话音数据的类型信息。调制解调器为CCU提供部分时钟偏差,AGC电平和每个时隙的链路质量。由RPU或STU提供CCU的频率分配。CCU控制调制解调器启动硬件复位,自测试或接收侧的训练方式。

CCU控制流经发送和接收总线107,108的全双工数据,在给定的时隙内,VCU产生的发送话音数据经过发送DMA控制器121成块传送到发送缓冲器110中。每一数据块的长度为一个VCU数据块,因此对每个话音通道需要两个这样的传送。在传输前CCU给VCU提供适当的通道地址,以此进行多路操作。每个时隙开始工作时在VCU数据前送出存储在发送缓冲器110中的一个前缀和编码字。发送DMA从发送缓冲器中将数据传送到重复计时FIFO堆栈128中,而调制解调器则按要求从FIFO堆栈128中接收数据。在传送过程中,字节到码元的转换是由字节到码元转换器127完成的。微控制器操纵发送DMA的外围控制和话音信息包代码字的产生和插入。

接收数据流很象发送端的镜象。当该数据与从调制解调器19,30a出现时即被写入到重复计时的FIFO堆栈119之中。接收DMA控制器121按要求把FIFO堆栈129的内容注入到接收缓冲器115之中。码元到字节的转换是由码元到字节转换器126完成的,而帧定时是由时钟电路130完成的。一旦通道处于同步,字节边界即自动调准。一旦接收了一个完整的VCU块,即将DMA数据传输到相应的VCU。微控制器111控制接收DMA控制器。

每个时隙都要执行编码字的检测。微控制器111通过将编码字的字节复制到本地RAM中,并通过和有效的编码表比较来完成这一任务。在每个时隙中,调制解调器提供一个部分码元偏差和一个AGC值。微控制器111读出这些值并给予恰当地解释。如果存在功率或距离问题,通过发送编码字将这些信息通知用户台。

在发送缓冲器110中,CCU根据RCC消息队列的内容来合成发送的RCC数据。如果RPU已将RCC消息传送到CCU中,该消息在发送缓冲器110中被格式化,否则就使用永存在发送缓冲器110中的NULL    KNOWLEDGE(未知)消息。一旦RCC信息包准备就绪,RCC前缀,唯一字和RCC数据就按照需要经DMA传送给调制解调器19,30a。CCU执行冲突检测并以此为依据设置出界的RCC冲突检测位。

接收RCC数据处理器有两种工作方式:“帧搜索”方式和“监视”方式。在帧搜索工作方式中,认为RCC信道已隔离同步。每一个输入的RCC消息必须用唯一字检测算法来同步。在监视工作方式中,RCC信道处于同步中,不必执行唯一字搜索算法。基地台始终处于帧搜索方式,因为在任何时候,用户台都有可能发出脉冲串并且是处于定时不准的状态。在用户台,除非没有获得RCC同步,一般RCC数据处理器是处于监视工作方式。

在帧搜索工作方式中,唯一字(UW)的检测是在每个RCC时隙之后执行。微控制器111通过在一个标定的唯一字位置附近的探测窗口中扫描该唯一字来执行这一任务。成功的唯一字检测给CCU提供了码元定时信息。

接收的RCC数据从调制解调器19,30a经过DMA传送到接收缓冲器115中。一旦传送完成,RCC数据就被复制到本地微控制器RAM中,以便进一步处理。接收的RCC信息包被CCU滤波。只有在检测到唯一字并且CRC正确时,RCC信息包才送往RPU。

RCC操作期间,对应的VCU通道处于备用状态。在这个信道周期内,发送和接收数据通道107,108在VCU和CCU之间都不产生数据传送。

软件是在Intel    8031微控制器111上执行。在微控制器本地总线上由外部EPROM提供了程序的存储器。为了实时响应DMA服务请求,要求用软件来维持在没有数据损失的情况下达到双向64千比特/秒的数据流速率。在调制解调器接口上由堆栈128和129进行的FIFO缓冲为微控制器111执行DMA数据块传送和系统控制功能提供了所需要的借用时间。

软件分为五个独立的模块:管理程序模块,数据传送器模块,BCC收发器模块,BMM控制模块和公用模块。除了中断及错误的情况之外,每个模块被设计成只有一个入口和一个出口。与此不同的另一个例外是公用模块,该公用模块包括一批直接从其它模块存取的通用程序。通常在模块之间的通讯是通过在独立数据段中定义的全局变量进行的。

管理程序模块包括初始化功能,维持总体程序控制并执行基本的自测试功能。

数据传送模块支持在TX总线107和RX总线108上的话音及RCC数据传送控制,对所有话音和RCC数据调制级执行同步字检测,并支持CCU-RPU的RS-232通讯链路123。

BCC收发器模块执行BCC收发器工作,调整BCC排队,将发送的BCC信息格式化。处理接收的BCC数据,并且通过BCC数据移入或移出CCU。

BBM控制模块通过寄存器组控制RFU,调制解调器,VCU和CCU硬件,并从这些器件中读出和解释状态信息(调制解调器的AGC,链路质量和码元多义性),将接收话音通道中嵌入的编码字解码,将发送话音通道的编码字格式化,维持一个实时软件/硬件定时器并执行在线自测试。

公用模块执行由其它模块存取的各种各样的公用子程序。

CCU软件分为4个独立的过程,这些过程基本上是同时工作的。其中三个过程是BCC数据过程,TXDMA过程和RXDMA过程,这些过程由中断驱动,并且只有在特殊的事件要求时才调用。所有这三个事件驱动过程都位于数据传送模块中。剩下的一个分散在所有各模块中的过程是一个背景过程,它对其它的三个过程进行初始化,控制和监视。

来自RPU的(或在用户台中来自STU的)BCC消息到达时它们由BCC数据过程接收和缓冲。一旦接收到一个完整的消息,BCC数据过程通过一个信箱通知背景过程。背景过程在它的主回路运行中不断查询该信箱,从而检出任何新的信息并采取相关的行动。背景过程将任何答复均写入发送BCC消息队列中并及时通知BCC数据过程。

BCC消息能促使CCU数据通道的结构变形。所需要的控制信息以适当的时间写入调制解调器,19,30a和VCU    17,28中。调制解调器在时隙边界上作用于一个新的控制字。VCU预期在时隙边界上的第一个VCU数据块的传输上产生方式变化。背景过程负责查看正确的控制定时被保持。

状态的收集由背景过程TXDMA过程和RXDMA过程执行。后二者分别从VCU的TX侧和RX侧收集状态字。这一点是必需的,因为这些状态寄存器只能经TX总线107和RX总线108进行存取,而TX总线107和RX总线108只在有限的时间周期是空闲的。背景过程通过本地总线119上的站寄存器122直接从调制解调器19,30a中收集状态信息。一旦收集完成后,所有状态信息均由背景过程整理,并存在特定的状态变量中。从RPU接收到的状态请求由背景过程根据这一状态历史来处理。

某些状态信息(如AGC值和部分比特偏差)可能需要CCU动作。除了作为状态历史被存储外,这类数据还用于修正用户的功率和范围问题。就RCC消息来说,功率和范围信息作为RCC的一部分直接送到RPU。背景过程通过将包括RCC,AGC和范围数据的BCC消息格式化来执行这一功能。一旦信息包准备完毕就被放入发送的BCC队列中并通知BCC数据过程。对于话音通道,该状态信息被用于使编码字格式化,这些编码字被插入出界的话音信息包中。背景过程执行格式化功能并通过话音通道控制编码字的发送。全部编码字必须在一行中发送五帧,目的是提供5∶1冗余编码。TXDMA过程自动发送由背景过程选择的编码字。

背景过程还维持一个软件/硬件实时钟。它是通过查询一个8031的定时器和超时来实现的。实时钟的作用是为软件暂停和其它与时间有关的事件提供时间基准。背景过程通过查询CCU硬件错误指示器并核对数据传输事件是在系统帧内,其应当发生的时刻发生,来核对并确定正在维持的系统定时。通过启动系统帧状态线和联接到16KHz时钟130的定时器提供系统帧信息,数据同步由背景过程执行。

BCC数据过程响应RS-232中断,该中断在端口的发射和接收方向都能产生。该过程只不过在发射端输出另一个字节或在接收端输入另一个字节。接收端的信息结束定义符使BCC数据程序通知背景过程。

TXDMA过程和RXDMA过程控制着发送和接收DMA通道。

下面逐步说明由软件控制的数据传送功能。在数据传送过程中的事件由DMA控制器的中断来标记。DMA控制器完成了规定的数据块传送之后就产生中断,每次游程在时隙数据传送开始时启动。参见图23和24对阅读这一部分可能有所帮助。图23是CCU发送总线上的RCC和16级PSK话音数据的传送时序图。图24是CCU接收总线上的RCC和16级PSK数据的传送时序图。表13和14分别列出了图23和24中出现的符号时间的特征。

表13时间符号    操作    最大(μs)    最小(μs)    一般(μs)ts    CCU    DMA建立    150    …    100tvcB VCU DMA传送 600 … 100*tRcc    来自CCU的RCC传送    …    900tM0    RCCTX调制解调器数据块    …    10350    10350tM2    第一个RX调制解调器数据块 … 4300 4300*tM3    第二个RX调制解调器数据块 … 4225 4825**基于RELP VCU

表14时间符号    操作    最大(μs)    最小(μs)    一般(μs)ts    CCU    DMA建立    150    100tvcB VCC DMA传送 600 100*tM0    第一个TX调制解调器数据块 5225 5825*tM1 第二个TX调制解调 4225 4825*器数据块tM2    RCCRX调制解调器数据块    5600    5800tRCC    RCC向CCU传送    900*基于RELP VCU发送功能-RCC1.接收“TXDMA传送结束”中断。该信号表明前一个时隙的处理已完成,下一个时隙可以开始处理。调用TXDMA过程。

a.写出控制通道和调制交换信息。该信息是调制解调器19,30a和字节-码元转换器127需要的信息。

b.将发送缓冲器110中等待的任何RPU    RCC消息格式化。或者准备和传送零认可消息。

c.预置并启动从发送缓冲器110到调制解调器19,30a,并指向RCC前缀,唯一字和RCC数据块的DMA传送。

d.中断返回并继续背景处理。

发送功能-话音1.接收“TXMA传送结束”中断。该信息表明前一时隙的处理已完成并且可开始下一个时隙处理。调用TXDMA过程。

a.为下一个通道写出话音通道和调整交换信息。该信息由调制解调器19,30a和字节至码元转换器127所需要。

b.选择VCU端口地址并启动从VCU到发送缓冲器110的DMA传送。

c.写VCU控制字。

d.中断VCU,开始传送。

e.从中断返回并继续背景处理。

2.接收“TXDMA传送结束”中断。该信号表明VCU到发送缓冲器的传送已完成。调用TXDMA过程。

a.读VCU状态字。

b.把编码字写入发送缓冲器110。

c.预置并启动从发送缓冲器110到调制解调器19,30a,并指向话音前缀编码字和话音数据块的DMA发送。

d.从中断返回并继续背景处理。

3.接收“TXDMA传送结束”中断。该信号表明从发送缓冲器110到调制解调器19,30a的前半个时隙传送已完成。调用TXDMA过程。

a.选择VCU端口地址并启动从VCU到发缓冲器的DMA传送。

b.写VCU控制字。

c.中断VCU,开始传送。

d.从中断返回并继续背景处理。

4.接收“TXDMA传送结束”中断。该信号表明VCU到发送缓冲器的传送已完成。调用TXDMA过程。

a.读VCU状态字。

b.预置并启动DMA控制器120。以便进行从发送缓冲器到调制解调器的传送。

c.从中断返回并继续背景处理。

接收功能-RCC1.接收“RXDMA传送结束”中断。该信号表明前一时隙操作结束,能够开始下一个时隙的操作。调用RXDMA过程。

a.建立BPSK调制。该信息是码元到字节转换器126所需要的。此时调制解调器19,30a将已接收到该信息。

b.预置并启动DMA传送,将RCC信息从调制解调19,30a传送到接收缓冲器115。

c.从中断返回并继续背景处理。此时将发生AGC计算和位同步不定性处理。

2.接收“RXDMA传送结束”中断。该信号表明调制解调器19,30a到接收缓冲器115的RCC传送已完成。调用RXDMA过程。

a.将RCC复制到本地RAM中。

b.从中断返回并继续背景处理。如果检测到唯一字并且检验和是正确的,则准备将接收的RCC送往RPU。

接收功能-话音1.接收“RXDMA传送结束”中断。该信号表明前一时隙操作完成并且可开始下一时隙的操作。调用RXDMA过程。

a.建立话音数据的正确调制。该信息是码元到字节转换器126所需要。此时,调制解调器将已接收到该信息。

b.预置并启动在话音数据前半时隙从调制解调器19,30a到接收缓冲器的DMA传送。

c.从中断返回并继续背景处理。此时应发生AGC计算,位同步不定性和代码字处理。

2.接收“RXDMA传送结束”中断。该信号表明从调制解调器19,30a到接收缓冲器115的前半时隙传送已完成。调用RXDMA过程。

a.选择VCU端口地址并启动从接收缓冲器115到VCU的DMA传送。中断VCU,开始传送。

b.从中断返回并继续背景处理。

3.接收“RXDMA传送结束”中断。该信号表明从接收缓冲器115到VCU的前半时隙已完成。调用RXDMA过程。

a.预置并启动在后半时隙从调制解调器到接收缓冲器的DMA控制器121的传送。

b.从中断返回并继续背景处理。

4.接收“RXDMA传送结束”中断。该信号表明从调制解调器19,30a到接收缓冲器115的后半时隙传送已完成。调用TXDMA过程。

a.选择VCU端口地址并启动从接收缓冲器115到VCU的DMA传送。中断VCU,开始传送。

b.从中断返回并继续背景处理。

CCU软件执行做为硬件复位的结果而开始执行软件程序,该流程在管理模块中开始。管理模块在进入主服务之前管理任何硬件和软件的初始化。硬件复位后根据来自RPU的请求,管理模块执行某些基本的自测试功能。主服务循环逐一存取其它模块。管理模块被设计为把任务再分成可管理的时间片,用以保证主服务循环有合理的最坏情况的周期性。需要实时响应的任务通过中断服务程序处理。

每个中断服务程序执行满足服务请求的最小处理。通过尽最大可能保持程序执行的顺序特性并将中断排队保持为最小而完成这一工作。一般的中断服务程序是向接口传递或从接口接收数据,并设置一个布尔数,用以指示已被执行的动作。顺序执行从主服务循环中存取的编码,然后按需要进行信息的处理。

CCU微控制器111是一个数据流机器,在那里到达和送出的数据来驱动软件事件。精密的系统定时为该数据流提供了结构;但是,软件事件直接从数据流中获得,而不是从系统帧标记中获得。这样的办法允许软件响应“真的”事件(如I/O数据请求)而不是“假的”事件(如系统定时标记)。为了把前者的同步作用转变为和系统帧定时同步的事件,软件依赖于硬件。为此,需要软件保证在系统产生帧之前进行初始化和准备工作。

因此,这一点是显然的;当CCU软件没有重负荷时,它被调用以响应事件并在有限的总时间内完成某些测试。这一实时处理是由中断驱动的,因此在其设计中需仔细考虑。在微控制器上有4个可能会冲突的实时事件:发送DMA服务,接收DMA服务,发送RS-232服务和接收RS-232服务。RS-232中断有最低的优先权,因为他们以每毫秒一次的最大速率出现。软件被设计为不会超过一毫秒的时间限制。对于话音和RCC数据控制的响应时间是更关键的,这些在下面讨论。

在发送总线和接收总线上有关的数据传送时序在图23和24中示出。图中按近似比例描述,并反映了最不利的情况下的定时。发送和接收总线时间多路传送的复用特性清楚地表示在图上。在发送和接收通道上出现的粗黑的斜线对应于在各自的总线(ts,tRCC)上微控制器的作用范围。在此时间内,各自的DMA控制器120,121是空闲的,在DMA控制器机构之间的短时间周期(tvCB)适应于VCU块传送。此时DMA控制器用在各自的VCU上。余下的时间(tM0,tM1,tM2,tM3)DMA控制器120,121用为调制解调器接口服务。

调制解调器接口上的重复计时的FIFO堆栈128,129产生出包含在时序图中的主要时序限制条件。FIFO堆栈保持16个码元,以便在下溢(TX)或上溢之前提供一毫秒的缓冲时间。在这1毫秒内,CCU能用发送或接收总线107,108完成从VCU来或到VCU去的数据块传送,或把数据复制到本地RAM中。

在接通电源时,CCU软件执行一个内部自测试并使VCU,调制解调器和RPU置于备用状态。微控制器111监视系统帧定时并开始执行数据块传送,以便允许VCU获得同步。一旦开始数据传送,微控制器111使用DMA数据块结束中断保持系统定时。该中断信息直接与CCU的数据通过量相关。因而也与16KHz码元时钟130相关。作为数据块结束中断的结果,VCU通过由微控制器111产生的DMA传送请求在内部保持系统定时。微控制器111继续监视帧定时,用以保证维持适当的系统操作。

在用户台上,系统启动也需要无线电同步信号。这是通过确定RCC的位置并从中获得系统定时而完成。一旦建立起接收定时,微控制器111从基地台建立发送定时。

数据传送模块支持CCU中的实时事件和背景数据传送事件。数据传送是对发送数据通道,接收数据通道,发送BCC和接收BCC进行。所有这些任务都是要求实时响应的中断驱动事件。该模块还执行同步信号的获取和监视,作为一个背景任务。

当发送DMA控制器120请求服务时,调用发送数据通道的处理程序。这一般发生在DMA数据块传送之后,在传送时,DMA外围请求一个数据块传送结束的中断信息。该中断在8031型微控制器111的二根外部中断线的任意一根上接收。由该中断请求的服务取决于数据传送的类型(RCC或话音)和在时隙内发生的时间。

在每时隙周期内,发送数据通道的中断发生在可预测的时刻。中断次数和持续时时间如图23,24所示。每次发生中断,需要微控制器111为下一数据块的传送将DMA外围设备初始化。从中断请求到中断完成这一操作将在150μs内完成。就RCC数据来说,首次服务请求需要微控制器111在DMA传送前将发送缓冲器110中的RCC消息格式化。该操作必须在900μs内完成。因为在发送通路上的操作通常是简短的并需要快速响应,该中断被给予最高优先权。

从发送数据通道的中断处理器来的唯一输出是VCU块传送之后收集VCU状态字。该状态字由BBM控制模块中的软件进行分析。

当接收DMA控制器121要求服务时,调用接收数据通道处理程序。这一般发生在DMA块传送之后,在传送时,DMA外围引用块传送结束中断信息。在8031微控制器111的二根中断线中的任意一根上接收该中断。由该中断请求的服务取决于数据传送类型(RCC或话音)和在时隙内发生的时间。

在每个时隙周期内,接收数据通道的中断发生在可预测的时刻。中断次数和持续时间如图23,24所示。每次发生中断时,要求微控制器111为下一个数据块传送,而将DMA控制器121初始化。如果DMA初始化是执行的唯一任务,则从中断请求到中断完成,这些操作将在150μs内执行。就RCC数据来说,最后的服务请求需要微控制器111在DMA传送之后把RCC信息从接收缓冲器115中复制到本地RAM中。这一操作也必须在900μs内完成。因为在这一时间内可能产生发送通道的服务请求,所以接收通道的中断优先级低于这些发送通道的中断优先级。在每个VCU块传送之后,接收数据通道的中断处理器使VCU状态字变量可以被获得。该状态字由BBM控制模块分析。处理器也从通道中读新的RCC消息。然后在BCC收发模块中解释该消息。

BCC接收模块由在片RS-232通用异步接收发送器(UART)实现。UART能够产生一个内部中断,任何时候接收一个字节或发送一个字节时就启动该内部中断。BCC处理器查询一个状态位,以确定二种情况中哪一种产生的中断,并进行对相应端口的服务。

波特率产生器设计成额定速率9600波特,产生每秒最多1920次中断。为避免数据损失,每个中断必须在1毫秒周期内完成服务。因为一般的中断频率很低,而响应时间相对较长,所以BCC数据传送中断具有较低的优先权。

在数据被分别接收和发送时,BCC数据传送处理器使用数据排队和离队指示器。这里只发生链路级处理,包括字节填充和信息未端插入。这些动作在系统接口说明中述叙。

在BCC收发模块中的数据处理很少。它的主要任务是在控制发送、接收和BCC数据通道的同时,使数据排队和离队。下面述叙的数据同步信息的探测和监视包括BCC收发模块的主要处理功能。

同步字检测意味着在码元水平上的同步操作。单词“同步字”是一个广义词,对于RCC中的唯一字和话音通道中的编码字均适用。唯一字(UW)是固定的八位字模式,被置于RCC信息的开始处。一个编码字通常是置于话音通道开始处的八种可能的8位模式中的任何一种。除了它们的同步作用之外,编码字用来指示连接状态功率调节和范围调节。

基本的CCU必须彻底地核对每个时隙中有效的RCC信息。它以主系统定时为基准,通过在标定的UW位置附近±3个码元的一个窗口内对唯一字进行扫描来执行这一任务。搜索算法从标定的唯一字位置开始并向左和右移动一个码元直到(1)找到UW模式和(2)核实了一个正确的RCC检验和。若(1)和(2)被满足或所有可能的位置都已找完,则立即结束搜索。在成功的搜索之后,移位信息,RCC消息和功率信息被送到RPU。

在每个话音时隙中,基地台CCU在接收的话音数据中检测一个有效编码字。因为在话音操作期间未进行有效的码元同步,所以只检测标定的编码字位置。如果连续五帧都没有检测到编码字,通道被宣告脱离同步,并将该状态通知RPU。这时由RPU采取任何适当的动作。在连续五帧中有三次成功的编码字检测之后同步定义为已恢复。

当接收RCC数据时,用户台CCU能处于两种方式之一:“帧搜索”或“监视”。帧搜索方式被用于从输入RCC数据中获取接收帧定时,当失去接收RCC同步时,自动调用帧搜索方式。无论何时只要已经获得接收帧同步,就进入监视方式。

在帧搜索方式中,用户台CCU必须在每次RCC时隙之后全面地检查有效的RCC信息。像基地台CCU那样,它根据从调制解调器调幅空隙检测中获得的时标,在标定的UW位置附近±3个码元的一个窗口内对唯一字进行扫描,以执行这一任务。搜索算法从标定的UW位置开始,向左和右移动一个码元直到(1)找到UW模式和(2)核实到正确的RCC检验和。一旦(1)和(2)被满足或所有可能的位置都已找完,就立即停止搜索。从成功的搜索中得到的移动信息被用来调节CCU产生的接收帧标记。当上述(1)和(2)在连续三帧中都满足并且UW是在其标定位置时,探测即终止。在帧捕获发生时将其通知STU。在帧搜索方式期间,RCC信息不送给STU。

当完成帧探测时,用户台CCU进入监视方式。只检测标定的UW位置以避免可能的虚假UW探测。如果连续五帧检测不到UW,则宣告通道脱离同步并进入帧搜索方式。将该同步脱离状态通知STU。在监视方式期间,具有正确检验和的RCC信息和SIN数不断地送到STU中。

在每个话音时隙期间,用户台CCU在接收数据中检测正确的编码字。因为在话音操作期间,未进行有效的码元同步,所以只检测标定的编码字位置。在这个通道方向上对所有可能的编码字进行搜索。编码字将引起用户台的功率和范围值递增变化。递增的范围变化能够实际导致码元变化以及分数的范围值变化。如果连续五帧没有检测到编码字,则宣告通道脱离同步,并将该情况通知STU。在连续的五帧中有三帧具有成功的编码字检测之后,即定义同步已被恢复。

附加的CCU条件在发送缓冲器110和调制解调器19,30a之间的发送DMA传送请求必须从FIFO堆栈128的满位中得到。这意味着当完成DMA块传送时FIFO堆栈128总是满的。

在调制解调器19,30a和接收缓冲器115之间的接收DMA传送请求必须从堆栈129的空位中得到。这意味着当完成DMA块传送时FIFO堆栈129总是空的。

CCU控制器软件提供了启动DMA传送的入口,但外部控制必须提供交换信息以便启动和维持数据块传送。这对调制解调器接口是特别重要的,该接口中帧定时是关键。

微控制器111应能控制住DMA传送。在块传送期间,软件并不企图使用DMA总线,除非施加这种控制或DMA外围闲置。

重复计时FIFO堆栈128,129将周期地自动清除(复位)。

帧定时信息对微控制器111必须是可利用的。该信息可取得码元时钟的形式输入到微控制器内部计时器。

当RCC或话音信息包被CCU同步接收时,不需要用码元移位将信息包移到字节的边界。这在应用时不必考虑调制级。

调制解调器调制解调器以三种操作方式中的一种方式来工作。在基地台,调制解调器执行全双工发送和接收功能。在用户台中操作时,调制解调器以半双工方式工作,在一部分TDMA帧时间内发送而在另一部分TDMA帧时间内接收。第三种方式是自适应训练模式。一种调制解调器设计容纳了所有这些功能。调制解调器响应于来自控制CCU的键控信号而执行相应的功能。

用户台调制解调器30a和基地台调制解调器19是相同的。调制解调器方块图见图25。

调制解调器发送器部分包括一个TX码元滤波器132,数模(D/A)转换器133,200KHz带通滤波器134,混频器135和TX(发送器)定时控制电路136。调制解调器接收器部分包括混频器138,模数(A/D)转换器139,FIFO堆栈140和TMS    320型微处理器141。

调制解调器发送器部分以16级PSK调制发送CCU给它的信息。在接收侧由CCU确定数据应按DPSK,QPSK或16PSK来解释。调制解调器发送时不知道调制级的情况。

调制解调器发送器部分完全由硬件实现,并且不需要调整。从CCU接收的码元被编码,它们相应的波形被整形以提供良好的抗干扰特性并且没有幅度或群延迟失真。假定所使用频带的邻近频带内(在50~100KHz之内)不存在强列的干扰信号,(高于信号功率密度约30~40db)则这种原则是合理的。调制解调器发送器部分使用相对较宽的中频(IF)滤波(100KHz),以便发送的信息没有幅度或群延迟失真,还把数字滤波器产生的叠加在基带上的某些谐音滤掉。

TX码元滤波器132是一个固定系数的数字FIR(有限脉冲响应)滤波器。该滤波器132模拟六极点滤波器,在FIR滤波器中保留的每6个码元中,每个码元有50个样本点的采样速率。

调制解调器从它相应的CCU中以每秒16K码元的速率接收码元。然后,这些码元被转换为DPSK码,通过接线143输入FIR滤波器132。在输入FIR滤波器之前,FIR算法要求每隔一个码元进行一次反相。DPSK编码使用格雷码。这保证如果接收的码元有错误,那么到接收编码译码器的两个码元将很可能仅在一位上有错误。

FIR滤波器132的脉冲响应在6T(T=1/16KHz)上被截尾。FIR滤波器以800KHz速率对码元采样,这样使每个码元停留在滤波器内的5T时间内被采样50次。这等于3T/25的采样速率,其中采样周期是T/25,因此以每3T/25周期输出样本。输出被交错以使在任何时候只有第一和第四,第二和第五,或第三和第六样本对重叠。每一个这种T/25长度的样本实际上被分为两个部分,在采样周期的前半部,计算输出的I部分,而在采样周期的后半部,计算输出的Q部分。这样,FIR滤波器输出数据的实际速率是50×16KHz=800KHz。I和Q采样有半个采样周期的交错。这由FIR滤波器132校正。

在FIR    132中代表码元与脉冲响应相乘以及这两个乘数相加的信号由线144上的8K×8ROM响应于线143上接收的码元而提供。

FIR滤波器132以800KHz速率在线144上输出10位数字样本。然后这些值被送到D/A转换器133,以产生线145的模拟波形。该波形是被发送码元时间共享的I和Q波形。在线145上的该共享波形由200KHz带通滤波器134滤波,然后经过线146送入混频器135中。混频器的本地振荡器输入是在线147上的20MHz    IF频率信号。因此I和Q分量向上变换到20.2MHz,成为在线148上的中频(IF)输出信号。在线148上的输出信号通过20.2MHz带通滤波器(图中未示出)送出并供给RFU21、31a。

所希望的D/A转换器134输出信号的中心频率为200KHz带宽约32KHz。通过用20MHz乘200KHz波形,输出的波形将I和Q样本与IF频率的Sin和Cos分量进行混合,这样,20MHz信号能够直接乘输出波形并且精密分量的乘积将被自动处理。因此不需要离散的Sin(IF)/cos(IF)发生电路去乘从D/A中得到的I/O样本,如同在接收机中。这还取消了在混频器中从基带到混频器输出的传送隔离。

存储在发送FIR滤波器132中的输出数据被计算出以便修正由于在I和Q时间值中1/50T的差别而产生的任何误差。并且,在RFU(图28和29)中IF滤波器将两个值加在一起以形成正确的发送波形,因为IF滤波器的带宽相对比IF频率小。

在调制解调器接收部分中,混频器138将经过20MHz带通滤波器(图中没有表示)从线150上的RFU接收到的模拟波形与151上的20MHz    IF信号混合,将该模拟信号向下转换为线152上的基带。然后用A/D转换器139把模拟信号转换到线153上的数字信号,该数字信号在FIFO堆栈140中缓冲,以便由微处理器141处理。微处理器141完成接收到的数字信号的频率和位跟踪,还进行FIR滤波并将信号解调为二进制码元流,该二进制码元流在线154上送给CCU。

除了调制解调器处理的模拟和数字的数据信号外,有些控制和状态信号被送进和送出调制解调器。这些信号通常从CCU送到调制解调器。调制解调器还将控制信号送到RFU,以便控制如发送功率水平,频率,AGC和分集式天线交换等功能。

调制解调器接口如图26,27所示。调制解调器从CCU接收它的大部分输入。其它输入来自RFU和定时单元。调制解调器的输入如下:以下的连线将信号从CCU    18,29送入调制解调器19,30a;

TXDATA线156传送由调制解调器发送的4位码元(对QPSK是2位,BPSK是1位)。MOD    BUS    157是双向微处理器总线,它提供送往或来自调制解调器的控制/状态信息。MOD    WR线158将控制信号送往进入调制解调器的锁存MOD总线。MOD    RD线159传送的控制信号将调制解调器的状态及其它信息放到MOD总线上,以便传送到CCU    18,20中去。MOD    RESET线160传送控制信号将调制解调器复位。MOD    ADD线161将地址信号送往不同存储单元,以便锁存调制解调器内部的值。TX    SOS线162传送一个信号以开始一个TX时隙的发送。RX    SOS线163传送一个信号以开始接收一个RX时隙。

IF    RECEIVE线165从RFU    21、31a将一个IF接收频率输入信号传送到调制解调器19,30a中。

以下连线将信号从STIMU    35送到调制解调器19。80MHz线167传送80MHz    ECL时钟信号。在用户台,类似的信号由一个定时单元(图中没有表示)提供给调制解调器30a。16KHz线168传送用于基地台的主TX    CLK信号。SOMF线从STIMU传送基地台的总启动帧信号。这些信号不在调制解调器使用,而是送给CCU    18、29。

以下连线将信号从调制解调器19、30a送到CCU    18、29。TX    CLK线171传送一个16KHz时钟信号,该信号为CCU提供码元发送定时。码元由该时钟的上升沿记入调制解调器。在基地台,所有时隙都具有相同的主发送时钟。这样从基地台来的所有信号同时被送出。在用户台中,CCU提供的信息由于调制解调器的分数范围延迟使TX    CLK有偏差。RX    CLK线172传送16KHz时钟信号,该信号从接收信号中获得。该信号始终在用户台中提供,但在基地台中仅在控制时隙探测过程中才提供。该时钟信号将接收到的码元定时送给CCU并向CCU提供码元定时。RX    DATA线173传送4位的接收码元,由RX    CLK信号定时。MOD总线157传送来自调制解调器的状态和数据信息。MOD    SOMF将来自STIMU的SOMF信号送往基地台的CCU。AM    STROBE线176在用户台探测RCC期间,给CCU一个从高到低变化的粗帧标记。当微处理器141确定调幅空隙的近似位置时,这是一根加上脉冲的一次发送线。

以下的连线将信号从调制解调器19、30a送到每个RFU21、31a。RFRX总线178是在调制解调器和RFU部分之间的8位总线。该总线给RFRX部分传送AGC和频率选择信号。调制解调器控制所传送的AGC值并转送CCU频率选择信息。频率选择信息由CCU通过MOD总线157送到调制解调器中。在训练模式过程中,调制解调器将控制RFRX频率选择。RFTX总线179是在调制解调器和RFU    TX部分之间的8位总线。该总线向RFU    TX部分传送TX功率水平和频率选择信息。调制解调器与这些信息无关,因此信息只送给RFTX部分。RX    80MHzREF线180向RFU    RX部分传送一个ECL    80MHz参考时钟信号。到RFU    TX部分的TX    EN线182传送一个启动RF传输的信号。到RFU    RX部分的RX    EN线183传送一个启动RF接收的信号。AGC    WR线184传送一个写选通脉冲将AGC数据锁存到RFU    RX部分之中。RX    FREQ    WR线185传送将频率写入RFU    TX部分的写选通脉冲。PWRWR线186传送写选通脉冲将功率信息锁存到RFU    TX部分之中。PWR    RD线187传送读选通脉冲用于从RFU    TX部分读出功率信息。TXFREQ    RD线188传送读选通脉冲用于从RFU    TX部分读出发送频率。TXFREQ    WR线189传送写选通脉冲频率以便写入RFU    TX部分。IF    TRANSMIT线190以IF频率向RFU传送发送信号。

以下连线将信号从调制解调器送到STIMU    35上。VCXO总线192是20位数据总线,它同STIMU    35中的VCXO相连,具有频率跟踪的控制信息。VCXO    WR线向VCXO电路传送写脉冲用于锁存进入VCXO的VCXO总线192。在用户台类似的信号从调制解调器30a传送到定时单元(图中未表示)。

基地台调制解调器操作被分配给一个固定的RF频率。基地台上的通讯是全双工传送,因此调制解调器的接收和发送将同时进行。一个调制解调器还被分配用作控制频道的调制解调器,这样,只有在分配的控制时隙周期内正在发送的和正在接收的信息具有无线控制信道格式。所有来自基地台调制解调器的传输都与线171上16KHz的主TXCLK信号定时。与用户台不同,基地台调制解调器19把调制解调器11中在171线上的主TXCLK信号和在172线上得到的RXCLK信号之间的码元时间分数部分输出到CCu    18。然后在RCC中该信息被送往用户台,这样用户台将使其传送延迟,目的在于在基地台中接收的信号同所有其它的时隙同步。

当RFU发送零能量信号时,基地台调制解调器19也在控制时隙中发送零能量信号以提供RCC调幅空隙(它产生帧参考信号)。RCC传送的这一空载部分用来予置用户台上的RX探测。

调制解调器19并不知道在基地台中有4个话音编码译码器。这4个话音编码译码器分别是由CCU    18用于四个16PSK用户时隙分配的多路复用。调制解调器19从CCU    18接收位流并象单个编码译码器用户一样处理该传输。

在用户台调制解调器30a中的所有操作是从172线上接收到的RX    CLK信号中得到的,该信号是从接收的传输信号中被恢复。该信号作为用户台的主时钟。到CCu29去的线171上TXCLK信号不是象基地台那样作为主时钟。它是从线172上的RX    CLK信号中得到并按照CCU    29的选择进行分数时间的延迟。CCU    29确定来自RCC的延迟。延迟是由基地台和用户台之间的距离决定。用户台CCU    29将该分数时间信息经MOD总线157送到调制解调器30a。调制解调器30a本身对分数延迟进行计数。CCU    29对线162上延迟了正确的码元数以及插入的TXSOS信号的整数码元延迟进行计数。该过程将从不同距离的所有用户台到达基地台的信号排齐。

用户台的通讯是半双工传送。因而当发送器闲置时,它被禁止。当没有有效地发送时,调制解调器30a被置为接收方式,这样如果从基地台来的脉冲串到达时,调制解调器能监视所准备的接收信号的增益电平。

用户台调制解调器30a不为RU时隙发送AM保护带。由于基地台定义了帧,所以不再需要什么。与固定频率的基地台调制解调器19不同,用户台调制解调器30a还能用在RFU中的由CCU    29选择的26个频率中的任何一个来发送或接收数据。

在调制解调器中有许多延迟源,对系统定时有明显的影响,包括模拟滤波器延迟,传送延迟,FIR滤波器处理延迟等等。这些延迟使TX和RX帧相互交错,必须仔细考虑这些相互交错。

在基地台中162线上的TX    SOS信号和基地台首次接收的模拟码元“峰”之间的延迟是+7.4个码元。因此,在TX和RX时隙之间有个交错。为了将输入相位正确地解码,在“峰”到来之前大约3.5个码元处调制解调器必须开始采样码元。因此,在TXSOS信号和RX采样开始之间的交错长度约为4个码元。

在基地台,RX时隙大约在TX时隙启动之后4T时启动。RX时隙的启动被定义为一个模拟样本时间,以便检测接收到的第一个“峰”。

用户台时钟完全从用户台定时单元(图上未表示)的主80MHzVCXO得到。VCXO由调制解调器30a的一根模拟线控制。从这里计算出全部接收和发送时钟。然后调制解调器30a把从输入数据流中得到的在172线上的16KHz    RX    CLK信号送给CCU    29。CCU    29在控制通道中自己检测唯一字并从唯一字和线172上的RX    CLK信号中确定帧和时隙标记。来自调制解调器解调信号中的AM空隙信号通知CCU    29在那里寻找唯一字。

在任何一个时隙的接收期间,调制解调器19、30a通过探测进行频率同步然后继续跟踪。在用户台中,VCXO由微处理器141通过D/A转换器直接控制。微处理器频率探测和跟踪算法计算出保持同步所必须的VCXO中的变化量。

在基地台中,位于STIMU    35中的OCXD是固定的并起系统主时钟的作用。因此在接收中将不产生频率偏移。

在任何一个时隙接收期间,调制解调器19,30a还在接收数据流的比较同步箝位上完成位同步。一个算法执行接收器内的一位跟踪环。微处理器141能控制80MHz    VCXO或OCXD的可变分频器,(只在控制时隙解调期间)。在位跟踪循环之中,微处理器141修改频率划分以便获得位同步。在话音通道接收过程中,该划分值具有16KHz的0.1%大小的差值,但在控制时隙过程中,该值可变化的很大,可多达±50%。

在基地台和用户台中帧同步以完全不同的方式处理。在基地台中,主SOMEC调制解调器帧启动信号从线164上的定时单元经调制解调器19传送到线175上的CCU    18中去。这是用于所有基地台传输的主SOMF信号。从该信号和主系统码元的时钟信号中(16KHz),CCU    18能得到所有时隙和帧定时。

在用户台,帧同步是由CCU    29通过检测接收到的RCC数据流中的唯一字来做的。当初始探测时,调制解调器30a在176线上提供一个单个脉冲的近似帧标记(AM    STROBE)在探测期间,调制解调器30a在RCC中搜索AM    HOLE(调幅空隙)。如果检测到AM    HOLE,调制解调器30a在几帧内对AM    HOLE计数并在176线上把AM    STRDBE标记送到CCU    29的AM    HOLE的帧位置上。CCU    29用该选通标记建立原始的帧标记计数器(开窗口)。为了精密的帧同步,该帧标记计数器能用CCU软件修正。这也表示已检测到AM    HOLE并需要RCC。

时隙同步是在CCU    18、29的控制下。线162上的TXSOS和在线163上的RX    SOS信号是对调制解调器19,30a的命令,用于开始传送或接收时隙。这些信号分别与线171上的TX    CLK信号和线172上的RX    CLK信号同步。

自适应方式是一个循环反馈的状态。调制解调器进入接收器的数字滤波器参数的训练用以校正任何接收模拟滤波器可能由于时间或温度影响而造成的退化影响。通过RF单元由环路送回发送数据并接收一个在接收器内的已知模型来进行分析。在5个约束条件的拉格朗日系统上使这些参数优化。这些条件是(1)接收数据流,(2)延迟0.05T的数据流,(3)超前0.05T的数据流,(4)以相邻的上信道来的数据流,(5)从相邻的下一信道来的数据流。

在训练期间,微处理器141将一串32个码元长度的训练模式提供给143线上的TX    FIR滤波器131。这经过FIFO堆栈(图中没有表示)来进行,在训练方式期间FIFO堆栈被启动。超前/延迟由接收位跟踪电路进行,它将两个数据流交错0.05T。

CCU    18,29将调制解调器置入训练方式,以便允许调制解调器发送器部分从调制解调器插件板上的FIFO堆栈中读专门的训练数据。为进行某些测试,接收器部分将被超前或延迟。当处理完成时,调制解调器传送一个状态信息给CCU    18,29,表明系数已计算。此时,CCU    18、29通过将调制解调器置为正常工作状态来对其进行测试并写出一组模式。命令RFU21、31a循环返回,并读出返回数据和有效性等测试。

在由Eric    Pareth,DONid    N.Critchlow和Moshe    Yehvshua发明的题为《用于用户射频电话系统的调制解调器》的美国专利4764940中进一步描述了该调制解调器,该专利公开的内容结合在此作为参考。

RF/IF单元(RFU)和天线接口在基地台和用户台中,RFU子系统提供调制解调器和天线之间的通讯通道的链路。RFU超振幅和频率的线性转换器作用,对通道的数据和调节特性来说本质上是可通过的(tsansparent)。

用户台的天线接口电路见图28。RFU控制逻辑电路192通过天线接口电路与发送天线32和三个接收天线32a、32b和32c连接。RFU控制逻辑电路192还与调制解调器30a的发送部分和调制解调器30a、30b及30c的接收部分相接口。事实上,32和32a是同一个天线。

天线接口的发送器部分包括一个转换器和放大器电路193,一个TX合成器194,一个功率放大器196和一个TX/RX方式开关197。天线接口的第一接收器部分RX1包括一个下转换器和放大器198,一个RX合成器199和一个同开关197相接的前置放大器200。每个附加的分集接收器部分TXn(n=2,3)包括一个下转换器和放大器202,一个RX合成器203和一个前置放大器204。

RFU控制逻辑电路192给天线接口电路的发送器部分提供以下信号,用来响应从调制解调器30a的发送部分接收的信号。(1)206线上的一个TX启动信号,用于使TX/RX开关197启动由发送器天线32进行的发送。(2)207线上的功率控制信号,送给上转换器和放大器193。(3)208线上的功率控制信号,也送给上转换器和放大器193。(4)给TX合成器194的209线上的时钟参考信号。(5)210线上的信道选择信号,也送给TX合成器194。TX合成器194响应于线210上的信道选择信号,为上转换器和放大器193提供线211上的一个TX频率选择信号,该信号等于希望的发射频率和调制解调器IF频率之差。

RFU控制逻辑电路192给每个天线接口电路的接收部分提供以下信号,用来响应从调制解调器30a,30b和30c的相应接收部分接收到的信号。(1)在213线上的TX启动信号,用于使下转换器和放大器电路198、202在接收方式中工作(2)214线上的自动增益控制信号(AGC),该信号送到下转换器和放大器电路198、202中。(3)送给RX合成器199、203的在215线上的时钟参考信号。(4)同样送给RX合成器199、203的线216上的信道选择信号,RX合成器199、203响应线216上的信道选择信号在线217上给下转换器和放大器电路198、202提供RX频率选择信号。该RX频率选择信号等于所希望的接收频率和调制解调器IF频率之间的差值。下转换器和放大器电路198、202为RFU控制逻辑电路192提供线198上的IF输出信号,用于发送给相应调制解调器30a、30b和30c的接收部分。

发送器部分的上转换器和放大器电路193,在线207上接收被调制的IF信号,将它放大并传送到选定的RF频道。一个滤波器(图上没有表示),放大器196,197和电平控制电路(图上没有表示)的组合用来提供适当的输出电平并消除镜象和谐波频率等无用信号。发射器输出频率是调制解调器的IF频率和由调制解调器提供的参考频率在25KHz处合成的一个转换频率之和。

用户台RFU是一个半双工收发器,在发送间隔期,接收器不工作。对于用户来说,发送脉冲串的速率足够高,以此模拟全双工操作。给定的频道是由基地台的RPU选择。

基地台的天线接口电路如图29所示。RFU控制逻辑电路219通过天线接口电路连接到发送器天线23和三个接收器天线34a、34b和34c上。RFU控制逻辑电路219还与调制解调器19以及调制解调器19、19b和19c的接收部分相接口,(调制解调器19b和19c是分集调制解调器,在图2中未示出)。

天线接口的发射部分。包括一个上转换器和放大器电路220,一个TX合成器221,一个功率探测器224和一个带通滤波器225。天线接口的第一接收器部分RX1包括一个下转换器和放大器203,一个RX合成器231,一个前置放大器232,和一个带通滤波器233。每一个附加的分集接收部分RXn约包括一个下转换器和放大器234,一个RX合成器235,一个前置放大器236,和一个带通滤波器237。

响应于来自调制解调器19的传输部分的信号,RFU控制逻辑电路219对天线接口电路的传输单元提供了下列信号(1)在线239上给予上转换器和放大器220的TXON信号,用于打开传送部分以启动由发射天线23进行的传输。(2)一个同样输给上转换器和放大器220的在线240上的IF输入信号,(3)一个在线24上到TX合成器221的时钟参考信号,和(4)一个同样到TX合成器221的,在线242上的信道选择信号。通过在线243上对上变频器和放大器220提供RX频率选择信号,TX合成器211对在线242上的通道选择信号进行响应。该信号与期望的传输频率和调制解调器IF频率之间的差别相等。在线244上,从功率探测器224到上变频器和放大器220提供一个电平控制信号。

在响应于分别从调制解调器19,19b,19c的接收单元接收的信号,RFU控制逻辑电路219对天线接口电路的每一个接收单元提供了下列信号:(1)对下转换器和放大器电路230,234在线245上的一个自动增益控制信号(AGC):(2)一个到RX合成器231,235的在线246上的时钟参考信号,(3)一个同样到RX合成器231,235在线247上的通道选择信号。通过在线248上对下转换器和放大器电路230,234提供一个RX频率选择信号,RX合成器231,235对在线247上的频率选择信号进行响应,该信号与所期望的接收频率与调制解调器IF频率之差相等。下转换器和放大器电路230,231在线249上对RFU控制逻辑电路219提供IF输出信号用以分别向调制解调器19、19b、19c接收单元发送。

在基地台和用户台中的RFU是相同的,一个不同点在于被用来增加基地台RF输出发射能量的高功率放大器223。在每个台中的RFU基本功能是为了按调制解调器单元所期望的传输频率(在450MHz    UHF频率范围内)转换被调制了的IF(20.2MHz)信号,RF单元的接收端完成相关功能,即,把接收的450MHz    UHF信号下变换为一个20MHz的IF信号。发射与接收的频率彼此相差5MHz。CCU控制功能使RF单元按程序动作以使其在全系统中使用的不同频率上工作。一般每一个基地台RFU将一个在系统初始化时分配的给定频率上被设置工作并不再改变。在基地台中的RFU的数目取决于基地台支持的发射和接收频道对的数量。一般用户台RFU在每一个新的电话联接时改变工作频率。

RFU包括可变的AGC和发射功率电平调节装置。调制解调器基于其中的接收单元处理器中的计算,提供AGC增益系数。CCU基于在RCC通道和其它控制部分上从基地台接收的信息,计算用户台发射功率电平。

如果在一个频道上的所有时隙没有全占用,RFU将发送一个由CCU填入的空闲部分。如果某一整个频道均没有使用,通过调制解调器,CCU软件发射器在该频率上不工作。

分时开关的开关时间将小于50微秒(μs)。

将提供三个天线和三个独立的RF/IF单元。(一个发射,三个接收)。

基地台RFU和天线接口的很多部分与上面描述的用户台相同。在这部分中强调的是其不同点。

基地台RFU及天线接口电路以全双工方式工作。所有的发射器和接收器通常以百分之百的连续负载工作。另外,以较高的发射功率工作和使用带有分集的较低噪声图形接收器也是具有经济上的吸引力。发射器允许在无电动控制时以最高允许功率工作。接收分集由多个接收天线和多个调制解调器提供。

在通常的工作期间,基地台一般不改变工作频率和发射功率水平。发射器和接收器单元均可在26个信道中选择任何一个。

基地台天线接口传输单元在线239上接收调制解调器的被调制IF    INPUT(输入)信号,并按上述的用户台传输器单元中那样处理该信号。它被进一步放大到需要的功率水平,并由一个预选的谐振带通滤波器225滤波。以减少安在同一地点的数个接收器的工作频率上的噪声及减少附加辐射电平。

天线接口的基地台接收单元与前面讨论的用户台相似,差别在于其前端由预选的谐振滤波器233,237处理,这有助于消除同地设置或就近设置的发射器造成的退敏现象。低噪声前置放大亦用来减少可用的阈值信号电平。每个天线23,34a,34b,34c均与其它天线有30dB的绝缘。另一个绝缘是在发射与接收之间提供的,以保证在发射信号与接收信号之间有大约80dB的绝缘。带通滤波器,前置放大器及放大器位于相应的发射和接收天线附近。

分集接收处理分集接收用于将信道衰减到可接受的最低强度以下的可能性减小。分集系统能够在用户到基地和基地到用户的信道中增加三个分支分集。在基地台和用户台中的分集硬件均包括一个专门的分集组合电路,三个调制解调器及其相关的RF单元和天线。只有一套调制解调器-RFU-天线组合才具有发送能力。虽然这个分集组合电路33仅在用户系统图(图2)上示出,在基地台中它仍以与用户台相同的方式存在并联接到调制解调器和CCU上。

当分集接收工作时,基地台或用户台使用三个独立的接收天线,其放置距离足够远以保证接收到信号的衰减特性不能忽略。这三个天线通过三个相同的天线接口中的接收单元向RFU控制逻辑电路馈入。其IF输出进入独立的调制解调器进行解调。在分集组合电路33(分集处理器)中的一个TMS    320微处理器从调制解调器提取其输出并以一种仿效单一调制解调器方式向系统的其它部分提供一个更可靠的数据流。分集处理器的硬件和软件的任务就是完成这样两个工作,执行分集组合和对CCU而言以单一调制解调器的方式工作。

分集处理器从三个调制解调器中读出它们的数据码元,AGC值;信号十噪声,幅度及相位差(从理想的22.5度参考向量中检测的相位误差)。用于确定解调码元的算法包括使用一个多数表决和信噪比计算对每一调制解调器识别出最接近于正确达案的调制解调器。

分集处理到CCU的接口寄存器几乎与调制解调器中的寄存器相同,其不同在于用来传送在分集处理功能中使用的信息的附加寄存器可以不要从而仅需要三个地址位。

因为TMS    320微处理器的I/O能力很小,而大部分处理工作在一个时刻仅需一种类型的I/O寄存器,所以使用一个保持在该时刻所需寄存器地址的特殊寄存器。例如,来自每个调制解调器的AGC值必须读入,必须选择最大值,其结果必须写入到分集处理器的I/O寄存器中(CCU可从其中读出数据)。如果AGC寄存器首先被写入到一个输出端口上(在那它被联接到调制解调器地址线上),将最有效地进行这些寄存器的寻址。此后,该处理器仅需要正确的调制解调的地址或微处理器寄存器组的地址,因此加速I/O的工作。

在用户台分集系统中,每个调制解调器具有它自己的定时单元,而且在分集系统中三个调制解调器使用的定时信号不一定要同相。因为三个调制解调器的调制解调时钟信号彼此不同步,需要锁存以保持从每个调制解调器来的数据码元输出直到分集处理器读过它。

分集处理器的一个重要功能是保持CCU和三个调制解调器之间的通讯。这个通讯必须进行得足够快以满足CCU的全部需要,但不能快得使分集处理器过载。

Claims (22)

1.一种系统用于处理从多根电话公司中继线上同时接收的给定的多种信息信号,以便在一个给定的射频信道上同时进行传输,该系统的特征在于包括:独立的转换装置,该装置用于同上述中继线进行相应连接,以便将从上述中继线接收的信息信号转换为数字信号取样值;给定的多个独立的信号压缩装置,该装置用于将从独立的转换装置分别得到的数字信号取样值同时进压缩,以便提供上述给定数目的独立压缩信号;信道控制装置,该装置与压缩装置相连以便顺序地将压缩信号组合成一个单一的发送信道比特流,并由相应的每一压缩信号占据发送信道位流中与一个预定的独立压缩装置相关的一个重复序列的时隙位置;一个交换机用于将相应的独立转换装置与指定的独立压缩装置相连;远程连接处理装置,该装置用于同上述中继线连接并响应于从某一根上述中继线接收的一个输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号,该信号指定交换机应将那一个独立压缩装置连接到与上述该根中继线相连的独立转换装置上,并由此为上述该根中继线分配在发送信道比特流中的时隙,该时隙与由交换机按上述方式连接的独立压缩装置相关,其中远程连接处理装置维持着那些时隙经过这种分配的存储,并在接收到一个上述输入呼叫请求时查询该存储,然后提供一个上述的时隙分配信号,该信号对与未分配给另一根中继线的某一时隙相关的压缩装置执行上述连接;呼叫处理装置,该装置与远程连接处理装置相连并响应于上述时隙分配信号,以使交换机完成由上述时隙分配信号所指示的连接;和发射装置,该装置用于提供一个发送信道信号以便在给定的射频频道上响应于发送信道位流而进行发射。
2.根据权利要求1的系统,其一步的特征为:伴随所述呼叫请求,有一个用户识别信号,该信号识别呼叫请求针对那个用户台,其中远程连接处理装置响应于上述用户识别信号而向信道控制装置提供一个发送时隙控制信号,该信号表明所识别的用户台和响应于上述伴随的呼叫请求而分配的发送信道比特流中的时隙之间的联系;并且其中的信道控制装置与远程连接处理装置相连并响应于一个上述的发送时隙控制信号,在发送信道比特流的一个独立时隙中提供一个遥控消息,该消息针对由发送时隙控制信号所识别的用户台,并指示出包含有压缩语声数据信号的时隙,该语声数据信号是从经过中继线接收的语声信号中得到,而呼叫请求和所伴随的用户识别信号即是从该中继线上接收。
3.根据权利要求2的系统,进一步的特征为:一个用户台,该用户台包括接收和处理所述发送信道信号以便重新建立从中继线接收的信息信号的装置,在针对该用户台的遥控消息中,指定的发送信道比特流的时隙即分配给该中继线。
4.根据权利要求3的系统,进一步的特征为:接收装置,该装置用于接收一个接收信道信号并用于处理该接收信道信号以提供在不同的相应重复序列时隙位置上包含独立压缩信号的一个接收信道比特流;给定的多个独立的信号合成装置,其中每一合成装置均与接收信道比特流中的一个不同的时控位置相关,以便从接收信道比特流相关的对应时隙位置所包含的独立压缩信号中重新建立数字信号取样值;其中信道控制装置将来自接收信道比特流的独立压缩信号分离,并将分离的信号分配给独立的合成装置,该合成装置与从中分离出信号的相应时隙相关;和独立的恢复装置,该装置用于同每一上述中继线进行相应的连接以便将数字信号取样值恢复为信息信号从而在相应中继线上传输,其中每一独立的恢复装置与一个独立的转换装置相关,并且与相关的独立转换装置连接到同一根中继线上;其中交换装置将相应的独立恢复装置与指定的独立合成装置连接;并且其中远程连接处理装置响应于从上述中继线接收的上述输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号,用于指定交换机应将那个独立合成装置连接到与上述该根中继线相连的独立恢复装置上,并由此为上述该根中继线在接收信道比特流中分配与独立合成装置相关的时隙,该合成装置由交换装置按此方式连接,其中远程连接处理装置维持着在接收信道比特流中那些时隙经过这种分配的存储,并在接收到一个上述输入呼叫请求时查询该存储,然后向呼叫处理器提供一个上述时隙分配信号,用于执行对与某一未分配给另一中继线的时隙相关的一个合成装置的连接。
5.根据权利要求4的系统,进一步的特征为:其中远程连接处理装置进一步向信道控制装置提供一个接收时隙控制信号,该信号指明在所识别的用户台与时隙之间的联系,接收信道比特流中的该时隙被分配给从用户台接收的信号,该用户台由所接收的用户识别信号来识别;并且其中信道控制装置响应于上述接收时隙控制信号,在发送信道比特流的一个时隙中提供一个遥控消息,该消息针对由上述接收时隙控制信号所识别的用户台而发出并表明所针对的用户台何时应向接收信道信号的接收装置发送信号,以便从所针对的用户台的发射中提取的压缩信号占据接收信道位流中所分配的时隙。
6.根据权利要求5的系统,其进一步的特征为用户台进一步包括:处理在所接收的发送信道信号中的遥控消息的装置,以便使来自用户台的传输在由遥控消息指定的时刻被发射。
7.根据权利要求2的系统,进一步的特征为:用于接收一个接收信道信号并处理该接收信道信号的装置,该装置提供在不同的相应重复序列时隙位置中包含独立压缩信号的一个接收信道比特流;给定的多个独立的信号合成装置,每一装置与接收信道比特流中的一个不同时隙位置相关,以便从接收信道比特流的有关的相应时隙位置中包含的独立压缩信号重新建立数字信号取样值;其中信道控制装置将来自接收信道比特流的独立压缩信号分离并将分离的信号分配给独立的合成装置,该合成装置与从中分离出信号的相应时隙相关;和独立的恢复装置,该装置用于同每一上述中继线进行相应的连接以便将数字信号取样值恢复为信息信号从而在相应中继线上传输,其中每一独立的恢复装置与一个独立的转换装置相关,并且与相关的独立转换装置连接到同一根中继线上;其中交换装置将相应的独立恢复装置与指定的独立合成装置连接;并且其中远程连接处理装置响应于从上述中继线接收的上述输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号用于指定交换机应将那个独立合成装置连接到与上述该根中继线相连的独立恢复装置上,并由此为上述该根中继线在接收信道比特流中分配与独立合成装置相关的时隙,该合成装置由交换装置按此方式连接,其中远程连接处理装置维持着在接收信道比特流中那些时隙经过这种分配的存储并在接收到一个上述输入呼叫请求时查询该存储,然后向呼叫处理器提供一个上述时隙分配信号用于执行对与某一未分配给另一中继线的时隙相关的一个合成装置的连接。
8.根据权利要求7的系统,进一步的特征为:其中远程连接处理装置进一步向信道控制装置提供一个接收时隙控制信号,该信号指明在所识别的用户台与时隙之间的联系,接收信道比特流中的该时隙被分配给从用户台接收的信号,该用户台由所接收的用户识别信号来识别;并且其中信道控制装置响应于上述接收时隙控制信号,在发射信道比特流的一个时隙中提供一个遥控消息,该消息针对由上述接收时隙控制信号所识别的用户台而发出并表明所针对的用户台何时应向接收信道信号的接收装置发送信号,以便从所针对的用户台的发射中得到的压缩信号占据接收信道比特流中所分配的时隙。
9.根据权利要求8的系统,其进一步的特征为用户台进一步包括:处理在所接收的发送信道信号中的遥控消息的装置,以便使来自用户台的传输在由遥控消息指定的时刻被发射。
10.一个用于处理给定的多种信息信号的系统,这些信息信号是通过电话公司中继线而同时接收并用于在多个射频信道上同时传输,该系统的特征在于包括:独立的转换装置,该装置与上述中继线进行相应的连接,以便将从上述中继线接收的信息信号转换为数字信号取样值;多个发送信道电路,其中每一电路被分配给一个不同的给定射频的频道,并且每一电路包括:给定的多个独立的信号压缩装置,该装置用于同时将从独立转换装置提取的数字信号取样值分别进行压缩以提供上述给定数目的独立压缩信号;信道控制装置,该装置与压缩装置相连以便顺序地将压缩信号组合成一个单一的发射信道比特流,并且相应的每一压缩信号占据发射信道比特流中与一个预定的独立压缩装置相关的一个重复序列的时隙位置;发射装置,该装置用于提供一个发送信道信号以便在给定的射频频道上响应于发送信道比特流而进行发射;一个交换机用于将相应的独立转换装置与指定的独立压缩装置相连;远程连接处理装置,该装置用于同上述中继线连接并响应于从某一根上述中继线接收的一个输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号,该信号指定交换机应将那一个发送信道电路和指定的发送信道电路中的那一个独立压缩装置连接到与上述该根中继线相连的独立转换装置上,并由此为上述该根中继线分配指定的发送信道电路和发送信道比特流中的时隙,该时隙与由交换机按此方式连接的独立压缩装置相关,其中远程连接处理装置维持着有那些时隙按这种方式分配给每一个发送信道电路的存储,并在接收到一个上述输入呼叫请求时查询该存储,然后提供一个上述的时隙分配信号,该信号执行对一个给定的发送信道电路和一个压缩装置的上述连接,在该发送信道电路中并非所有的时隙都分配另一根中继线而在该压缩装置中有一个时隙未分配给另一根中继线;和呼叫处理装置,该装置与远程连接处理装置相连并响应于一个上述时隙分配信号以使交换机完成由上述时隙分配信号所指示的连接。
11.根据权利要求10的系统,其进一步的特征为:伴随所述呼叫请求,有一个用户识别信号,该信号识别呼叫请求针对那个用户台;其中远程连接处理装置响应于上述用户识别信号而向根据上述伴随的呼叫请求而分配的给定发送信道电路中的信道控制装置提供一个发送时隙控制信号,该信号表明所识别的用户台和响应于上述伴随的呼叫请求而分配的发送信道比特流中的时隙之间的联系,以及一个发送信道控制信号,该信号表明所识别的用户台和响应于上述伴随的呼叫请求而分配的给定发送信道电路所分配的RF频道之间的联系,并且其中的信道控制装置与远程连接处理装置相连并响应于一个上述的发送时隙控制信号,在发送信道比特流的一个独立时隙中提供一个遥控消息,该消息针对由发送时隙控制信号识别的用户台,并指示出包含有压缩的语声数据信号的时隙,该语声数据信号是从经过中继线接收的语声信号中得到,而呼叫请求和所伴随的用户识别信号是从该中继线上接收,并且还进一步指示出根据上述呼叫请求而分配的给定发送信道电路所分配的RF频道。
12.根据权利要求11的系统,进一步的特征为:一个用户台,该用户台包括接收和处理上述遥控消息和上述发送信道信号以便重新建立从中继线接收的信息信号的装置,在针对该用户台的遥控消息中指定的RF频道和发送信道比特流的时隙即分配给该中继线。
13.根据权利要求12的系统,进一步的特征为:多个接收信道电路,其中每个电路与一个发送信道电路配对,每个接收信道电路都分配给一个不同的给定RF频道,并且每一个该电路均包括:接收装置,该装置用于接收一个接收信道信号并用于处理该接收信道信号,以便提供在不同的相应重复序列时隙位置上包含独立压缩信号的一个接收信道比特流;给定的多个独立的信号合成装置,其中每一合成装置均与接收信道比特流中的一个不同的时隙位置相关,以便从接收信道比特流的相关的对应时隙位置中所包含的独立压缩信号中重新建立数字信号取样值;信道控制装置,该装置将来自接收信道比特流的独立压缩信号分离并将分离的信号分配给独立的合成装置,该合成装置与从中分离出信号的相应时隙相关;独立的恢复装置,该装置用于同每一上述中继线进行相应的连接以便将数字信号取样值恢复为信息信号从而在相应中继线上传输,其中每一独立恢复装置与配对的发送信道电路中的独立转换装置相关,并且与相关的独立转换装置连接到同一根中继线上;其中交换装置将相应的独立恢复装置与指定的独立合成装置连接;并且其中远程连接处理装置响应于从上述中继线接收的上述输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号,该信号指定交换机应将那一接收信道电路以及所指定的接收信道电路中的那一个独立合成装置连接到与上述该根中继线相连的独立恢复装置上,并由此为上述该根中继线分配指定的接收信道电路以及在接收信道比特流中与独立合成装置相关的时隙,该合成装置由交换装置按此方式连接,其中远程连接处理装置维持着在接收信道比特流中那些时隙按这种方式分配给各个接收信道电路的存储,并在接收到一个上述输入呼叫请求时查询该存储,然后向呼叫处理器提供一个上述时隙分配信号,该信号用于执行对一个给定的接收信道电路的上述连接,在该接收信道电路中并非所有时隙都分配给另一中继线并且该接收信道电路与一个发送信道电路配对,在该发送信道电路中并非所有的时隙均分配给另一中继线,并且还与其中的一个合成装置连接,该合成装置与未分配给另一中继线的某一时隙相关。
14.根据权利要求13的系统,进一步的特征为:其中远程连接处理装置进一步向根据上述伴随的呼叫请求分配的给定接收信道电路中的信道控制装置提供一个接收时隙控制信号,该信号指明在所识别的用户台与时隙之间的联系,接收信道比特流中的该时隙被分配给从用户台接收的信号,该用户台由所接收的用户识别信号来识别,并且还提供一个接收信道控制信号,该信号指明在所识别的用户台与RF频道之间的联系,该RF频道根据上述伴随的呼叫请求而分配给该给定的接收信道电路;并且其中信道控制装置响应于上述接收时隙控制信号,在发送信道比特流的一个时隙中提供一个遥控消息,该消息针对由上述接收时隙控制信号所识别的用户台而发出并表明所针对的用户台何时应向接收信道信号的接收装置发送信号,以便从所针对的用户台的发射中得到的压缩信号占据接收信道比特流中分配的时隙,并且进一步指明根据上述呼叫请求对给定接收信道电路分配的RF频道。
15.根据权利要求14的系统,其进一步的特征为用户台进一步包括:处理在所接收的发送信道信号中的遥控消息的装置,以便使来自用户台的传输在由遥控消息指定的时刻经过由遥控消息指定的RF频道而发射。
16.根据权利要求11的系统,进一步的特征为:多个接收信道电路,其中每个电路与一个发送信道电路配对,每一个电路都分配给一个不同的给定RF频道,并且每一个电路均包括:接收装置,该装置用于接收一个接收信道信号并用于处理该接收信道信号,以便提供在不同的相应重复序列时隙位置上包含独立压缩信号的一个接收信道比特流;给定的多个独立的信号合成装置,其中每一个合成装置均与接收信道比特流中的一个不同的时隙位置相关,以便从接收信道比特流相关的对应时隙位置中所包含的独立压缩信号中重新建立数字信号取样值;信道控制装置,该装置将来自接收信道比特流的独立压缩信号分离并将分离的信号分配给独立的合成装置,该合成装置与从中分离出信号的相应时隙相关;独立的恢复装置,该装置用于同每一上述中继线进行相应的连接以便将数字信号取样值恢复为信息信号从而在相应中继线上传输,其中每一独立恢复装置与配对的发送信道电路中的独立转换装置相关,并且与相关的独立转换装置连接到同一根中继线上;其中交换装置将相应的独立恢复装置与指定的独立合成装置连接;并且其中远程连接处理装置响应于从上述中继线接收的上述输入呼叫请求信号而提供一个时隙分配信号,该信号指定交换机应将那一接收信道电路以及所指定的接收信道电路中的那一个独立合成装置连接到与上述该根中继线相连的独立恢复装置上,并由此为上述该根中继线分配指定的接收信道电路以及在接收信道比特流中与独立合成装置相关的时隙,该合成装置由交换装置按此方式连接,其中远程连接处理装置维持着在接收信道比特流中那些时隙按这种方式分配给各个接收信道电路的存储,并在接收到一个上述输入呼叫请求时查询该存储,然后向呼叫处理器提供一个上述时隙分配信号,该信号用于执行对一个给定的接收信道电路的上述连接,在该接收信道电路中并非所有时隙都分配给另一中继线并且该接收信道电路与一个发送信道电路配对,在该发送信道电路中并非所有的时隙均分配给另一中继线,并且还与其中的一个合成装置连接,该合成装置与未分配给另一中继线的某一时隙相关。
17.根据权利要求16的系统,进一步的特征为:其中远程连接处理装置进一步向根据上述伴随的呼叫请求而分配的给定接收信道电路中的信道控制装置提供一个接收时隙控制信号。该信号指明在所识别的用户台与时隙之间的联系,接收信道比特流中的该时隙被分配给从用户台接收的信号,该用户台由所接收的用户识别信号来识别,并且还提供一个接收信道控制信号,该信号指明在所识别的用户台与RF频道之间的联系,该RF频道根据上述伴随的呼叫请求而分配给该给定的接收信道电路;并且其中信道控制装置响应于上述接收时隙控制信号,在发送信道比特流的一个时隙中提供一个遥控消息,该消息针对由上述接收时隙控制信号所识别的用户台而发出并表明所针对有用户台何时应向接收信道信号的接收装置发送信号,以便从针对的用户台的发射中提取的压缩信号在接收信道比特流中占据所分配的时隙,并且进一步指明根据上述呼叫请求而分配的给定接收信道电路所分配的RF频道。
18.根据权利要求17的系统,其进一步的特征为用户台进一步包括:处理在所接收的发送信道信号中的遥控消息的装置,以便使来自用户台的传输在由遥控消息指定的时刻经过由遥控消息指定的RF频道而发射。
19.一种数字无线电系统,包括一个用电话线通信的基地台和多个用户台,用于在基地台和每一上述多个用户台之间通过射频信道同时传输信息信号,其特征在于包括:在上述基地台与上述电话线对应连接的转换装置,用于将从电话线接收的模拟信息信号转换为数字信号取样值,并将从上述用户台接收的数字信号转换为模拟信号用于传输到上述电话线上;与上述转换装置相连的信号压缩装置,用于同时压缩从上述转换装置引出的独立的数字信号取样值以提供独立的压缩信号;与上述信号压缩装置相连的信道控制装置,用于顺序将压缩信号结合为一个单一的发送比特流,由相应的每一压缩信号占据发送比特流中的一个重复序贯的位置;在上述基地台和上述用户台均有发送和接收装置,用于提供该基地台和用户台之间经上述射频信息的直接通信;和每一用户台在一个时间分割多址联接方式中以半双工方式运行,其中它在该的一部分中发送并在该的另一部分中接收。
20.权利要求19的系统,其进一步的特征为所述基地台在多个全双工信道上工作并在每个信道上容纳多个同时的信号,每一上述信道包括独立的接收和发送频率,其中一个频率被分配给基地台用于向所述用户台发送并在不发送时从该用户台接收,而另其它频率被分配给用户台用于向该基地台发送并在不发送时从该基地台接收。
21.权利要求19的系统,其进一步的特征在于所述压缩装置以14.6KBPS的编码速率提供语音数字信号并与16级DPSK调制相结合以此在单独一对20KHZ信道上提供四个同时全双工对话。
22.权利要求19的系统,其进一步的特征在于:每一用户台
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