CN1263396A - 无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

在小功率的无线通信系统中,为了扩大通信区域进行传送数据的中继时,呼叫台经过中继台与被呼叫台进行线路连接的步骤复杂且需要大量的操作。本发明的无线通信系统中,呼叫台A向中继台R1发送中继请求包113,中继台R1具有在进行中继动作时仅在由本台地址所确定时间区间发送无调制信号的功能,通过把发送定时取为相同,即使在接收台合成信号,也能够识别发送台。进而通过测定接收信号的电平,能够选择最佳的通信路径。

Description

无线通信系统
本发明涉及在多个无线通信终端之间交换数据的无线通信系统，特别是，在发送功率小的无线终端台之间交换数据的无线通信系统中，为了扩大通信区域把数据交换进行中继这样的无线通信系统。
在不具有总台的多个无线终端台之间交换数据的情况下，发送方的无线终端台指定发送目标的无线终端台，发送数据。然而，在不需要无线许可的无线设备，例如设定的小功率无线设备和微弱无线设备中，由于发送功率小，因此为了扩展传送范围需要由中继台进行中继。
在以往的中继方式中，例如，在特定小功率无线台400MHz频带数据传送用无线设备(RCR STD-17A)中，一般是双频单信道中继型方式和四频多信道中继型方式的方法。
图1中示出代表性的四频多信道中继型方式。
无线终端台A(1)，中继台R1(2)以及中继台R2(3)，无线终端台B1(4)，B2(5)，Bn(6)用分别不同的频道的频率对进行通信。在该中继方式中，例如，在无线终端台A(1)与无线终端台Bn(6)经过中继台R1(2)以及R2(3)进行通信的情况下，呼叫一侧的无线终端台A(1)根据线路连接顺序，与中继台R1(2)进行线路连接。图1中的A终端发送给中继台R1(2)的频率Fa(7)以及中继台R1(2)发送给A终端的频率Fr1(8)是预先确定的频道的频率对。由中继台R1(2)接收的信号被解调为基带信号，根据基带信号传送给中继台R2(3)，从中继台R2(3)经过适当的线路连接顺序传送给能够接收的无线终端台。识别到接收的信号是发送给本台的信息的无线终端台Bn(6)根据中继台R2(3)使用的频道的频率对进行应答。这样进行了线路连接的无线终端台A(1)与无线终端台Bn(6)能够进行数据交换。
作为另一种方法，如图2所示，在使无线终端台具有中继功能，通过相互连接动作协同进行数据中继的系统中，在无线终端台A(10)与无线终端台E(14)进行数据交换的情况下，首先呼叫一方的无线终端台A(10)直接对无线终端台E(14)发送出连接请求，而位于无线终端台A(10)能够进行通信的空间的A终端区(15)以外的无线终端台E(14)由于不能够接收其连接请求因此不能够进行应答。接着，无线终端台A(10)向A终端区(15)内的非特定无线终端台一起发送中继请求。在A终端区(15)内能够应答的无线终端台B(11)，C(12)，D(13)根据载波检测确认没有其它台的发送信号的同时，顺序地向无线终端台A(10)应答能够进行中继动作。无线终端台A(10)由于能够根据有应答的无线终端台的识别码知道能够进行通信的无线终端，因此分别一个个地查询它们能否与无线终端台E(14)进行连接，接受了查询的各无线终端台分别一个个地向无线终端台E(14)尝试发出连接请求。图2中，无线终端台C(12)，D(13)能够与无线终端台E(14)进行连接，接收了其报告的无线终端台A(10)指定适当的无线终端台进行发送中继请求，经过中继台与无线终端台E(14)进行数据交换。
如上所述，在特定的小功率无线台400MHz频带数据传送用无线设备(RCRSTD-17A)的中继方式中，作为无线设备由于必须预先配置中继台，因此根据中继台的配置，决定能够传送的范围。从而，如果超出中继台的可通信范围，则不能够进行无线终端台之间的信息交换。
另外，在具有上述中继功能的无线终端台的无线通信系统中，由于无线终端台可以独立地进行中继，因此能够从固定的中继台扩展可通信范围。然而，在从多个无线终端台线路连接到任意的无线终端台之前，需要对于全部可通信的无线终端台进行作为目标的无线终端台的搜索，因此存在着由中继台进行的线路连接的步骤复杂，实现线路连接需要花费很多时间这样的问题。
本发明是为解决上述以往的问题而产生的，目的在于在小功率的无线通信系统中，进行数据的中继以扩大通信区域，目的还在于提供在呼叫台经过中继台与被呼叫台进行线路连接时，不需要繁杂、大量的步骤，能够选择最佳的通信路径的无线通信系统。
本发明方案1的无线通信系统是多个无线终端台相互通过无线通信进行数据交换的无线通信系统，其特征在于上述无线终端台具有对于该无线通信系统的其它无线终端台发送数据的功能；接收来自其它无线终端台的数据的功能；根据其它无线终端台的请求中继数据的功能，上述无线终端台对于特定的无线终端台发送出数据时，在没有来自作为目标的无线终端台的应答时，对于非特定的多个其它无线终端台请求数据的中继，接受了请求的其它无线终端台一起对于上述作为目标的无线终端台发送中继了的数据。由此，上述无线终端台能够用最少的步骤完成对于作为目标的无线终端台的线路连接请求，能够缩短线路连接所需要的繁杂的步骤和时间。
方案2的无线通信系统是在方案1记述的无线通信系统中，其特征在于通过上述非特定的多个无线终端台的中继接收到数据的无线终端台对于其数据返送应答时，从上述非特定的多个无线终端台一起发送出的无线包的接收电平状态，选择最适合进行数据中继的无线终端台，对于该无线终端台发送应答数据，因此，能够从多个进行数据中继的无线终端台选择适当的无线终端台进行应答，能够根据最少的线路连接请求确立经过了中继台的通信路径。
图1示出以往的无线通信系统中的特定小功率无线台400MHz频带数据传送用无线设备的中继方式。
图2示出由上述无线通信系统中的查询进行的中继动作。
图3是本发明实施形态1的无线通信系统中的无线单元的结构图。
图4是上述无线单元中的DQPSK调制解调器的结构图。
图5是本发明实施形态1中的无线终端台的结构图。
图6示出用于说明本发明实施形态1中的连接顺序的无线终端台的配置。
图7示出本发明实施形态1中的通常模式连接顺序。
图8示出本发明实施形态1中的中继模式连接顺序。
图9是本发明实施形态1中的频率分配图。
图10是本发明实施形态1中的无线包的结构图。
图11是示出本发明实施形态1中的中继动作状况的时序图。
图12是示出本发明实施形态1中的无线终端台的连接顺序与连接释放的时序图。
发明的实施形态
实施形态1
以下，参照附图说明本发明的实施形态。
图5是本发明实施形态1的无线通信系统的无线终端台的结构图。
图5中，控制器56进行监视器57以及输入键58的输入输出数据的控制，无线单元59的控制以及无线通信系统的控制。
图3中示出上述无线单元59的结构图。图3中，30是收发天线，31是收发切换器，在本实施形态1中，进行往复转换传送。
接收信号用LNA(低噪声放大器)32适当地放大，用混频器33a向中频(以下记为IF)进行频率变换。34a是IF频段的BPF(带阻滤波器)，上述被进行了频率变换的接收信号由该BPF34a进行了单信道频带的频带限制以后，用IF放大器35a进行放大，进而输入到DQPSK调制解调器36中。
另外，发送信号用DQPSK调制解调器36调制，用BPF34b进行了频带限制以后，用IF放大器35b进行放大。IF放大器35b放大了的发送信号用混频器33b上变频为RF信号，用功率放大器38进行了功率放大以后，输入到收发切换器31中。
37是本机振荡器，根据来自无线单元控制器39的本机振荡控制信号21进行设定使得成为预定的频道。另外，收发转换控制信号22控制收发切换器31，切换发送信号与接收信号。
另外，监视器LEP40显示无线单元的状态，地址设定SW41设定分别分配给各无线终端台的地址。
图4是DQPSK调制解调器36的结构图。
在本实施形态1中，虽然采用了差分QPSK(DQPSK)调制方式，然而本发明并不限定调制解调方式。
图4中，在DQPSK调制器55中，把发送数据TxD(42)按2比特进行串-并变换以后，变换为差分码进行正交调制，根据SW控制信号1(44)接受了ON/OFF控制以后，传送给发送SW51。在发送SW51中，根据SW控制信号2(47)切换是来自DQPSK调制器55的信号还是作为BB振荡控制器54的输出信号的无调制信号，作为发送IF信号(52)进行输出。
接收IF信号(53)根据SW控制信号1(44)由接收SW50选择是传送给DQPSK解调器48还是传送给电平检测器49。传送给DQPSK解调器48的信号被解调为接收数据RxD(43)，然后传送给无线控制器39。传送给电平检测器49的信号把接收功率变换为电压以后，作为电平输出45进行传送。
BB振荡控制器54是用于DQPSK调制解调的振荡器，这里，从无线控制器39输入VCO控制信号(46)，作为用于DQPSK调制器55的调制动作的频率设定信号，另外从DQPSK解调器48输入用于解调动作的频率控制信号。
在本实施形态1的无线通信系统中，采用与上述无线终端装置相同的结构，存在着多台由上述地址设定SW41设定了地址的上述无线终端装置。以下示出无线通信顺序。
图9示出本实施形态1中使用的频率分配。控制CH(90)是用于进行直到建立呼叫连接为止的操作的信道，进行来自呼叫台的连接请求与被呼叫台的肯定应答的操作，如果确立了连接，则使用通信CH(91)的CH1～CH10所示的具有相同频带的信道中未使用信道进行通信。
假设，如图6那样，对于配置了上述无线终端台的情况，示出能够直接进行线路连接的通常模式的线路连接顺序和需要中继动作的中继模式的线路连接顺序。图6中无线终端之间的虚线示出能够进行数据收发的无线终端台。例如，A终端(60)能够通过无线线路连接到B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)，但是不能够直接进行线路连接到E终端(64)、F终端(65)、H终端(67)、G终端(66)。在A终端(60)必须与E终端(64)进行数据交换时，对于其它的无线终端台进行中继请求，通过能够与E终端(64)进行线路连接的无线终端台进行的中继动作，A终端(60)与E终端(64)能够进行数据交换。
首先，说明通常模式的线路连接顺序。
图6中的A终端(60)与B终端(61)处于能够直接进行线路连接的配置。在这样的状态下，根据一般众所周知的线路连接顺序进行通信。图7示出其连接步骤内容。
呼叫台(假设为A终端(60))进行了呼叫以后(A11)，在即将发送数据之前，进行控制CH(90)的载波检测(A12)，确认其它无线终端台没有进行通信。在检测出了载波时，使用随机数生成延迟时间，在延迟时间以后再次进行载波检测。
根据载波检测确认了控制信道能够使用以后，向被呼叫台(假设为B终端(61))发送连接请求(A13)。B终端(61)一旦检测出发送给本台的连接请求(B13)，如果能够进行连接，则应答ACK(肯定应答)(B14)。接受了能够连接应答的A终端(60)(A14)，通过载波检测选择CH1～CH10中未使用的信道(A15)，发送上述通信CH号码(A16)。如果在B终端(61)中，能够无误地接收数据(B16)，则应答ACK(B17)。然后，呼叫台，对呼叫台一起转移到通信频道(C11)，进行数据的交换(C12)。在数据交换以后，作为呼叫台的A终端(60)发送连接释放请求(A18)，被呼叫台的B终端(61)如果能够释放连接则应答ACK(B19)，释放连接(C13)，然后分别成为待机状态(A20、B20)。
其次示出基于中继模式的连接顺序。
在图6中的A终端(60)与E终端(64)进行通信时，需要进行C终端(62)或者D终端(63)的中继动作。图8中示出其状况。呼叫台A至连接请求为止进行与图7相同的动作，然而被呼叫台如果没有处于可无线通信区域内则不进行应答，因此，在上述连接请求以后，成为超时(80)。
其次，呼叫台对于非特定的多个无线终端台发送中继请求(A21)。该中继请求用图10所示的中继请求包(113)传送。接收了呼叫台的中继请求的可应答的无线终端台把从呼叫台传送来的中继请求包(113)进行中继(R11)，然后发送(R12)。这时，图6中，在B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)都能够进行应答的情况下，送出各个中继请求包，而在以往的通过载波检测确认信道的状态的同时发送中继请求包的方法中，中继台之间的传送费时，识别本台能够进行通信的无线终端台的动作非常麻烦。从而在本发明的实施形态1中，在进行中继动作时，在一定时间的载波检测以后(A12)，如果可以识别各终端的未使用状态，则从B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)使发送定时相同后发送中继请求包(113)。
图10中示出通常模式的通常模式包(114)的结构，中继模式包(112)的无线包结构以及发送中继请求时的中继请求包(113)的结构。通常模式的通常模式包(114)几乎与以往的无线通信系统中使用的包结构相同。报头(100)在基带信号上交互地连续「1」和「0」的24比特信号。帧同步(101)是预先确定的31比特伪随机码，构成帧同步的基准。包索引(102)具有显示当前包状态的4比特状态信息。发送目标地址(103)是发送目标的地址。虽然在发送方地址中加入本台的地址，但分别是16比特代码，是由上述地址设定SW41设定了的地址。信息(105)是登录了传送的数据报的区域，在通常模式包的情况下，根据数据长度可以变化其长度。FCS(106)是对于从包索引(102)到信息(105)的数据的检错码。
在中继模式中，需要根据两个状态区分使用分组。
中继请求包(113)在呼叫台呼叫被呼叫台时，经过中继台传送的情况下使用。构成为虽然报头(100)，帧同步(101)，包索引(102)，发送目标地址(103)与上述通常模式相同，但是中继台地址区间(108)是不同的结构。该中继台地址区间tch(108)中，不是像通常模式包那样的代码，而是在根据各中继无线终端台的地址预先确定的时间中间断地输入无调制信号。例如，地址为01的无线终端台发送中继请求包(113)时，仅在图10中的(110)的区间发送无调制信号。然后，24比特的是报头(100)以及呼叫台地址(109)。呼叫台地址(109)在上述的例中，如果是A终端进行了呼叫，则输入A终端的地址。中继模式包(112)中，由于是在中继包时间tp(111)中确定的固定时间的包，因此成为固定长度的数据区。在其后面虽然加入了FSC，但是FSC的范围是包索引(102)、发送目标地址(103)、呼叫台地址(109)、信息(105)。
如图8所示，在从呼叫台发送的中继请求包(113)中，识别了是要根据包索引(102)进行中继的包的其它无线终端台，在该中继请求包(113)内的上述中继台地址区(108)中，在对应于本台地址的时间位置输入无调制信号后发送。这时，发送该中继请求包(113)的定时根据来自呼叫台的帧同步(101)的时间进行。
图11是示出其状况。无线终端台的配置按照图6，示出把呼叫台取为A终端(60)，被呼叫台取为E终端(64)、B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)进行中继动作的情况。
图11中，如果呼叫台的A终端(60)发送出中继请求包(113)，则由于B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)能够进行中继，因此测量检测出帧同步(101)以后的时间。而且，在接收了来自A终端(60)的中继请求包(中继请求包时间tp(111))以后，中继台只在中继载波检测时间t1(115)内进行载波检测，一起发送中继请求包(113)。中继请求包时间tp(111)和中继载波检测时间t1(115)是固定时间长度，把两者结合起来的时间作为中继时隙ts(122)。由上述B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)一起发送出的中继请求包(113)在E终端(64)合成接收，而由于上述中继请求包(113)除去上述中继台地址以外是相同数据，因此即使发生一些数据延迟也能够将其进行解调。而且，由于只是上述中继请求包(113)中的中继台地址在由各中继台的各个时间分配所决定的时间内发送无调制信号，因此根据各终端与E终端(64)的距离其接收电平不同，由此在E终端(64)上能够检测可通信的无线终端台发送来的无调制信号。从而，在E终端(64)中，通过根据以帧同步(101)为基准进行时间测定，能够知道中继台的地址，通过测定该时刻的接收电平，能够知道与本台的距离。在图11中，示出C终端的接收电平(140)和D终端的接收电平(141)。这样，通过使用接收电平高的中继台进行线路连接，能够建立最佳的路径。
以上示出了中继台是一个的情况，而在经过了多台中继台的情况下，也能够通过用相同的方法，在应答时选择各接收电平高的路径，能够进行中继线路的最佳选择。在从E终端(64)应答中继台时，作为上述中继模式包(112)的发送目标地址，可以指定特定的中继台，例如如果D终端(63)的中继台地址的接收电平最大则指定D终端(63)，其它的中继台从本次的中继动作以后释放，如果满足以下条件的某一个，则返回接收待机状态(R210)。即，
(1)在本台的中继动作的下一个中继时隙中不存在进行中继的台的情况下，即，如果超过两个中继时隙的时间，则位于通信区边缘的台(本实施形态1中是B、G、H台)结束中继动作成为接收待机状态。
(2)在本台以外的台决定了路径时(在本实施形态1中是C台)，立即结束中继动作成为接收待机状态。
(3)在中继动作中检测出比特错误时(在本实施形态1中是F台)立即结束中继动作成为接收待机状态。
(4)如果成为超时，则结束中继动作成为接收待机状态。
这样在进行中继台的选择，对于图8中的呼叫台的连接请求(A13)接收(E13)其信息，应答(E14)ACK时，设定中继路径，应答呼叫台。这时，发送方的无线终端台明确，采用图10的中继模式包(112)所示的包结构进行发送。在E终端(64)向D终端发送时，在发送目标地址(103)中加入D终端的地址，在发送方地址(104)中加入本台的地址，在呼叫台地址中加入A终端的地址进行发送。另外，中继模式包(112)与中继请求包(113)相同，成为由中继请求包时间tp(111)确定了时间的包长度。
呼叫台A如果接收(A14)到上述ACK，则根据载波检测(A15)选择进行通信动作的通信CH(91)，经过中继台把通信ch号码发送到被呼叫台(A16、R16a、R16b、E16)。在有从被呼叫台E向呼叫台A的ACK的应答(E17、R17a、R17b、A17)的时刻完成线路连接步骤，呼叫台、中继台、被呼叫台一起转移到(C11)由通信ch号码表示的通信信道，以后与通常模式相同，经过中继台进行线路连接后开始通信(C12)。
图12示出从A终端(60)根据中继模式与E终端(64)进行线路连接的状况以及各终端的动作。
A终端(64)在进行了通常模式的连接请求(A13)以后，如果超时(80)，则转移到中继模式。在进行了控制信道的载波检测以后(125)，发送(121)中继请求(图8的(A21))。能够接收中继请求(图8的(R11))的B终端(61)、C终端(62)、D终端(63)由于本台能够进行中继动作，因此只在上述中继载波检测时间t1(115)进行载波检测，如果不能够检测出载波，则在该时刻发送(123)上述中继请求包(113)(图8的(R12))。在E终端(64)中，接收(124)C、D终端的上述中继请求包(113)(图8的(E13))，识别是从上述发送目标地址发送给本台的由中继进行的连接请求。在F终端(65)中，接收D终端的上述中继请求包(113)，根据中继请求，进行中继动作(126)。G终端(66)接收来自C终端(62)的中继请求包(113)，与上述F终端(65)相同，进行(127)中继动作。H终端(67)接收F终端(65)的中继请求包(113)，同样地进行(128)中继动作。
E终端(64)中，在识别出(图8的(E13))是发送给本台的连接请求以后，延迟图12所示的时间(129)，然后发送中继模式包(图8的(E14))。把该应答的包延迟一个中继时隙(122)的理由是如果该E终端(64)在检测出了发送给本台的包以后立即进行应答，则在存在图12的F终端(65)那样的终端的情况下，对于作为E终端(64)的发送方的D终端(63)，来自F终端(65)的中继请求包(113)有可能产生干扰。顺便指出，被呼叫台应答时的载波检测时间t2(130)设定为比中继载波检测时间t1(115)短。这是由于比中继动作优先进行被呼叫台的应答，因此使得在开始了被呼叫台的应答时，进行中继动作的中继台不能够发送中继请求包。图12中，H终端(67)与E终端(64)的距离远，不能够检测出相互的发送信号，因此H终端(67)进行(128)中继请求包(113)的发送。然而，对于H终端(67)，由于如果从D终端(63)进行中继则处于需要2次中继的位置，因此可以推测该D终端(63)位于至少距E终端(64)的一个可进行无线通信的区域的位置。因此在D终端(63)上，来自该H终端(67)的接收电平减小，不会干扰E终端(64)的上述中继模式包(112)。
虽然接收作为E终端(64)的应答的上述中继模式包(112)的是C终端(62)和D终端(63)，然而，如果C终端(62)检测出不是发送给本台的中继模式包，则终止该中继动作成为(132)接收待机状态(R10)。另外在B终端(61)中，发送出了中继请求包(113)以后，由于既没有下一个中继动作，而且也没有来自被呼叫台的E终端(64)的应答，因此在2个中继时隙ts(122)以后，终止中继动作返回到(133)接收待机状态(R10)。根据相同的理由，G终端(66)、H终端(67)也在2个中继时隙(122)以后终止中继动作返回到(134)接收待机状态(R10)。
F终端(65)虽然接收作为E终端(64)的应答的上述中继模式包(112)，但是干扰H终端(67)的上述中继请求包(113)，因此在成为数据错误的情况下终止中继动作返回到(131)到接收待机状态。
在这样本实施形态1的无线通信系统中，通过以上的连接顺序，能够从非特定的多个无线终端台选择最佳的中继台，建立最佳的通信路径。

Claims (2)

1.一种无线通信系统，其中多个无线终端台通过无线通信相互进行数据交换，其特征在于：
上述无线终端台具有对于该无线通信系统的其它无线终端台发送数据的功能；接收来自其它无线终端台的数据的功能；根据其它无线终端台的请求把数据进行中继的功能，
在上述无线终端台对于特定的无线终端台发送数据时，在没有来自作为目标的无线终端台的应答时，对于非特定的多个无线终端台请求对数据进行中继，接受了请求的其它无线终端台一起向上述作为目标的无线终端台发送中继了的数据。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于：
通过上述非特定的多个无线终端台的中继接收到了数据的无线终端台对于其数据返送应答时，从上述非特定的多个无线终端台一起发送的无线包的接收电平状态，选择最适合于对数据进行中继的无线终端台，对于该无线终端台发送应答数据。
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