CZ20003270A3

CZ20003270A3 - Zařízení a způsob pro vylepšenou konektivitu v bezdrátových optických komunikačních systémech

Info

Publication number: CZ20003270A3
Application number: CZ20003270A
Authority: CZ
Inventors: Fritz Greller; Walter Hirt; Brian R. Ingham
Original assignee: International Business Machines Corporation
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2001-08-15
Also published as: JP2002535873A; CN1138359C; EP1062752B1; HUP0101092A3; DE69920671T2; IL138080A; EP1062752A1; HUP0101092A2; PL342885A1; DE69920671D1; US6850709B1; WO2000042719A1; JP3568122B2; KR100378329B1; IL138080A0; KR20010041404A; CA2322685C; IL138544A0; CA2322685A1; TW437188B

Description

4· 44 44 »4

ZAŘÍZENÍ A ZPŮSOB PRO VYLEPŠENOU KONEKTIVITU V BEZDRÁTOVÝCH OPTICKÝCH KOMUNIKAČNÍCH SYSTÉMECH

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení a způsobu pro příjem infračerveného signálu. Podrobněji se vynález týká schématu pro výběr nejvhodnějšího signálu.

Dosavadní stav techniky

Mnoho zařízení a většina mobilních počítačů .je dnes vybavena bezdrátovým infračerveným příslušenstvím pro komunikační spoje. Tradičně byly infračervené spoje klasifikovány podle toho, zda využívají směrovaný nebo nesměřovaný přijímač a vysílač a zda spoléhají, Či nespoléhají na existenci spojité cesty záměrné přímky mezi přijímačem a vysílačem. V současnosti jsou nejvíce používané směrované spoje se záměrnou přímkou, dále zkratka LOS. Protože využívají směrované přijímače a vysílače, ztráta cesty je minimální a vícecestná deformace je obvykle zanedbatelná. Jiné provedení spojení je nesměřované, spojení ne-LOS, také označované jako difúzní spojení, které' spoléhá na difúzní odraz světla od rozšířeného povrchu, jako například stropu a stěn.

Jednotka, infračervené (transceiver).

která je schopna vysílat a přijímat signály, se nazývá přijímač/vysílač

Praktické bezdrátové infračervené

80 344

- 2 • · * * « .. , > ··· · « » a I > · · · · · I ♦ · ·* ·* · přijímače/vysílače jsou omezeny na použití jednoho optického přijímače, což může být fotodioda (PD) a jednoho optického vysílače, což může být světlo emitující dioda (LED). Běžné typy přijímačů/vysílačů založené na šíření LOS jsou nejvhodnější ke dvoubodové komunikaci a nejsou vhodné k integraci do mobilní nebo pevné platformy navrhované k práci v bezdrátovém infračerveném síťovém prostředí. Tyto přijímače/vysílače běžně obsahují pouze jeden optický přijímací člen, který má zásadně jinou přijímací charakteristiku v porovnání s charakteristikou optického vysílače. Takové přijímače/vysílače narušují pravidlo optické parity. Protože přijímač' vykazuje úhel příjmu (p_Rokolo ±60°, také označovaný jako tupý úhel a vysílač obsahuje vysílací úhel φ_Ε okolo ±15°, také označovaný jako ostrý úhel. To vede jak k nedostatečnému pokrytí spojením, tak k poklesu výkonnosti spojení v typické síťové aplikaci. Nedostatečné pokrytí konektivitou znamená, že i) účastníci sítě se nemohou spojit s některými jinými účastníky, ii) některá spojení jsou nespolehlivá nebo iii) některá spojení nenabízejí dostatečnou šířku pásma pro aplikaci, což znamená, že nelze dosáhnout požadované datové rychlosti. Dále propustnost dat je nízká kvůli nízké datové rychlosti a nebo vysokému výskytu chyb, což znamená, že nastává pokles rychlosti kvůli snížené kvalitě spojení v kombinaci s nesprávnou činností mechanismu zamezování kolizí.

Pojetí optické parity bylo zveřejněno v příspěvku Request for Comments on Advanced Infrared (Air) IrPHY Physical Layer Specifications, příspěvek do standardů asociace Infrared Data Association (IrDA), Toronto, Canada,

15.-17. dubna 1997, verze 0.1 (společnost Hewlett-Packard a společnost IBM).

♦ · · 9 • 999 · · » · 4

9 · · « a • a a ·· aa

US patentová přihláška se sériovým číslem 048 749 US, podaná 26. března 1998 a nazvaná Optoelectronic Transceiver, popisuje pojetí parity optických přijímačů/vysílačů. Tato US patentová přihláška patří podavateli této přihlášky.

US patent č. 5 566 022 se týká infračerveného komunikačního systému. Systém obsahuje množství infračervených přijímačů/vysílačů pro příjem a vysílání infračervených signálů volným vzduchem. Obvod určuje směr příchodu přijatého signálu a poskytuje tuto informaci vyhrazenému logickému řadiči (DLC) pro účely registrace a pro řízení příslušného infračerveného vysílače.

Jeden z důležitých znaků infračervené komunikace je jeho citlivost na směr příjmu. Publikace Direction Diversity for Indoor Infrared Wireless Communication Receivers od M. R. Pakravana a M. Kavehrada z konference IEEE International Conference on Communication, 18.22. června 1995, Seattle, popisuje účinky rotace na charakteristiku přijatého signálu z pohledu simulace.

Článek Design Considerations for Broadband Indoor Infrared Wireless Communication Systems od M. R. Pakravana a M. Kaveharda v časopise International Journal of Wireless Information Networks, ročník 2, č. 4, 1995, je · podobný publikaci uvedené výše a popisuje účinky směru přijímače a zorného pole na parametry kanálu. ·

V dokumentu Wireless Infrared Communication Links using Multi-Beam Transmitters and Imaging Receivers od A. P. Tang, J. M. Kahn, Keang-Po Ho, z konference IEEE International Conference on Communication, 23.-27. června,

F - « W « V V 9 · · • · a · · · · **«· · · · ···«·« · « · *«« «« * · · · · • · · ·· · · · · ··

1996, Dallas, je popisováno použití obrazových infračervených spojích.

přijímačů v

Zprávy z průzkumu Angle Diversity for Nondirected Wireless Infrared Communication od J. B. Carruthers a J. M. Kahn, University of California, Berkeley, podaného IEEE Transactions on Communications, popisuje praktické podmínky vícečlenných systémů s diverzitou úhlů. Zpráva bohužel nenabízí praktické řešení tohoto problému, protože je založena na velmi složitých a nákladných polích optických přijímačů kombinovaných se schématy výběru/koncentrace analogového signálu na vysoké úrovni.

Článek Angle Diversity to Combat the Ambient Noise in Indoor optical Wireless Communication Systems od R. T. Valadas, A. R. Tavares, A. M. de Oliveira Duarte, v časopise International Journal of Wireless Information Networks, ročník 4, č. 4, 1997, popisuje teoretické přístupy k odhadu několika hodnot odstupu signálu od šumu na základě analogového proudu několika fotodiod.

Ve článku Signál Processing of High Speed Nondirective Infrared Wireless Communications. od Po-An Sung, Ya-Ku Sun, Kwang-Cheng Chen, v časopise instituce Chinese Institute of Electrical Engineering, ročník 2, č. 4, 1995, jsou demonstrovány teoretické a číselné výsledky různých technik zlepšování diverzity.

Všechny uvedené dokumenty popisují několik teoretických přístupů a simulací, ale tyto neposkytují žádné praktické řešení známých technických problémů.

Dále se očekává, že pokrytí síťové konektivity mezí

Β Β

Β

Β·Β

I « Β <

» Β Β ί

Β · 4 ♦ · Β« mobilními platformami, např. počítači laptop a body s pevným přístupem, např. opakovacími stanicemi nebo tiskárnami, které jsou všechny vybaveny běžnými bezdrátovými infračervenými přijímači/vysílači bude pro typické uživatelské scénáře nedostatečné. Obvykle se používá jeden samostatný přijímač/vysílač v mobilních nebo některých pevných platformách, což vede k výše uvedeným problémům a nevýhodám v aplikaci bezdrátových optických sítí. Některé platformy, např. počítače laptop, jsou vybaveny dvěma přijímači/vysílači a uživatel se musí rozhodnout ručním zásahem, který ze dvou přijímačů/vysílačů se má použít. Běžné infračervené přijímače/vysílače jsou tudíž omezeny na použití budoucích bezdrátových infračervených aplikací založených na vícebodové konektivite.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je zajistit způsob a zařízení pro příjem infračerveného signálu a pro výběr nej vhodnějšího signálu z několika přijatých infračervených signálů.

Je jiným předmětem tohoto vynálezu překonat nevýhody z předchozího stavu techniky.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu dosáhnout vylepšené konektivity v bezdrátových optických sítích.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit jednoduchý a rychlý optický přijímač pro spolehlivý příjem infračerveného signálu.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu poskytnout zařízení « 4

4

444 4 4

4 4 4 4 4 4 4 4

4 » 4 4 4 4 4* 44 44 44 pro příjem nebo pro příjem a vysílání infračerveného signálu, který zajišťuje dostatečnou nebo dokonce lepší pokrytí konektivitou, než zajišťují dosud známá uspořádání, tj. každý účastník sítě se spojí se všemi ostatními s dostatečnou šířkou pásma.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit způsob pro příjem nebo pro příjem, a vysílání infračerveného signálu k dosažení spolehlivých komunikačních spojení.

Tento vynález zajišťuje zařízení a způsob pro vylepšenou konektivitu v bezdrátových optických sítích a je zvláště vhodný pro vícebodovou konektivitu. Myšlenkou je použít alespoň dvě nebo více přijímacích jednotek, které přijímají infračervený signál a převádějí jej na digitální signál. Digitální signály reprezentují data ve formě rámců, pomocí kterých každý rámec obsahuje alespoň datové pole a pole záhlaví obsahující preambuli. Preambule je shodná pro každý přijatý signál, protože lze předpokládat, že každý přijatý signál pochází ze stejného zdroje, tj. ze stejného vysílače. Selektor určuje měřítko týkající se . odstupu signálu od šumu preambule a porovnává měřítka pro výběr nejvhodnějšího signálu k dalšímu zpracování. Selektor tudíž nepřímo odhadne odpovídající měřítko odstupu signálu od šumu preambule nebo alespoň části preambule. Takto nezáleží na tom, ze kterého směru přesně signál přichází, spíše se požaduje nejvhodnější signál. Za nejlepší nebo nej vhodnější signál se považuje signál s nejnižsím výskytem chyb nebo s nejvyšším odstupem signálu od šumu, který udává, že signál je nejméně ovlivněn šumem nebo jiným zkreslením. Je třeba poznamenat, že nejlepší signál není nutně nejsilnější signál. Dále je třeba poznamenat, že není nutné použít nebo zkoumat úplnou nebo celou preambuli k určení nejvhodnějšího • · · 4 4 · 4 · · 4 ~ι · · · 4 · · 444 4 4 4 9 9 “ i “ · · · · · · · ·« · ·· · 44 44 44 4* signálu. To závisí na kvalitě přijatého signálu a účinnosti rozpoznání nebo schématech analýzy implementovaných v hardwaru.

Tento vynález zajišťuje vylepšenou konektivitu v bezdrátových optických sítích a je zvláště vhodný pro vícebodovou konektivitu mezi mobilními platformami nebo přenosnými zařízeními, např. počítači laptop, zařízeními do ruky a body s pevným přístupem, např. opakovacími stanicemi, tiskárnami, nebo periferním vybavením. Typický uživatelský scénář může být stolní konfigurace na kruhovém stole v konferenční místnosti obsahující množství stanic.

Tento vynález má výhodu, že vyžaduje pouze jednoduché optické přijímače v kombinaci se zpracováním binárních signálů získaných z alespoň dvou nebo více přijímacích jednotek. Jednoduchý převodník převádí přijatý infračervený signál na digitální signál, ' čímž digitální signály reprezentují data přenášená v rámcích obsahující alespoň datové pole a pole záhlaví, které obsahuje preambuli, která je stejná pro každý z digitálních signálů. Je jinou výhodou tohoto vynálezu, že z několika přijatých infračervených signálů lze nejvhodnější z nich zvolit rychle selektorem a použít k dalšímu zpracování, protože preambule je stejná pro každý signál. Je další výhodou, že komunikující zařízení vybavená zařízením podle tohoto vynálezu nebo přijímající jednotka a vysílající jednotka nebudou potřebovat tak přesné srovnání jako předtím a jsou vhodné k vícebodovým síťovým aplikacím.

Pokud preambule rámce obsahuje symboly tvořící známou periodickou posloupnost pulsů, přednostně posloupnost pulsů s definovanou periodou, pak je výhoda, že lze v digitální «φ « • * φ φ φ · φφφ • φ φ ·· Φ· · φ · φ φ φ φ φφφ φ φ · φ φ φφ φφ přijímací jednotce nebo digitální procesorové jednotce očekávat předem definované posloupnosti symbolů a že tato jednotka je schopna provádět účinnou detekci nosné, synchronizaci symbolových hodin, a získávání fáze hodin čipu fázovým závěsem, který se také označuje jako PLL.

zpracování infračervený rozhodovacím jednoduchým binárním může být snadno

Pokud je přijatý infračervený signál v každé přijímající jednotce převeden binární rozhodovací jednotkou na digitální signál, pak je výhoda, že lze provést další signálu digitálním zpracováním. ' Přijatý signál lze převést zařízením, které implementováno. Velká výhoda v porovnání se slabým analogovým signálem, který nemůže být dále postoupen na velké vzdálenosti je, že převedený digitální signál může být posílán dlouhými dráty do selektoru nebo jiné procesorové jednotky bez nevýhody přidaného šumu. Dále je nutný pouze jeden selektor, který může být uspořádán na vhodném nebo centrálním místě. Analogové signály vysílané dráty jsou citlivé na interferenci a trpí nedostatkem postupného sbírání šumu. Zvláště v prostředí počítače nebo laptopu, kde mechaniky CD-ROM a jiné vybavení vytváří šum na pozadí, rušivé pulsy nebo parazitní kmitočty, dosahuje digitální zpracování v praxi větší robustnosti a spolehlivosti.

Jakmile je digitální signál z preambule převzorkovaný a vážený, pak je výhoda v tom, že lze aplikovat účinnou metodu k odhadu odstupu signálu od šumu, zde použita zkratka SNR, který existuje na každém ze dvou nebo více přijímajících cest nebo kanálů. Není potřeba skutečně měřit SNR, k výběru nejlepšího přijatého digitálního signálu se vyžaduje pouze relativní kvalita různých přijímajících cest.

Pokud nastane volba jednoho nebo nejvhodnějšího digitálního signálu během příjmu preambule na selektoru, pak je výhoda, že může být proveden rychlý výběr jednoho přijímače pro další příjem. Nejvhodnější signál může být přijat jedním přijímačem, zatímco ostatní přijímače mohou být vypnuty kvůli úspoře energie.

Pokud je každá přijímající jednotka navržena tak, aby poskytovala charakteristiku optického příjmu, která je popsána tupým úhlem cp_R příjmu, kde úhel (p_R příjmu je planární úhel, který definuje, kde je citlivost přijímače polovina citlivosti na optické ose přijímače, pak je výhoda, že může být poskytnut velký úhel celkového příjmu. Tento úhel příjmu může pokrýt rozmezí okolo 120°.

Pokud jsou data kódována pulsní modulací, přednostně pulsně poziční modulací (PPM), pak je výhoda, že data mohou být vysílána v základním pásmu a tudíž nejsou nutné žádné složité modulační techniky.

Pokud je alespoň jedna přijímací jednotka, která přijímá preambuli s nižším odstupem signálu od šumu, než má přijímající jednotka, která přijímá preambuli s největším odstupem signálu od šumu, vypnuta, pak je výhoda, že lze snížit elektrickou energii o energii celých obvodů a zařízení, což je zejména vhodné u mobilních zařízení.

Pokud má vysílací jednotka optickou přijímací charakteristiku, jejíž tvar je stejný jako tvar optické přijímací charakteristiky přijímající jednotky, například ve formě Lambertiánské charakteristiky φ_Ε«φ?,, kde vysílací úhel φ_Ε je planární úhel, který definuje, kde je energie vysílaná vysílačem poloviční, než energie na optické ose vysílače,

4 44*4 *

444 · 4 4 4·· 4 φ • 4 4 4 4 4 *444 · · ♦· ·4 44 44 pak je výhoda, že lze vyhovět pravidlu optické parity s požadovanou Lambertiánskou charakteristikou, což vede k vylepšenému pokrytí konektivitou. Dále použití stejné Lambertiánské příjmové/vysílací charakteristiky v obou rovinách zavádí komponentu difúzního režimu, která pomáhá rozšířit pokrytí konektivitou.

Pokud je alespoň jedna vysílající jednotka a alespoň jedna přijímající jednotka a převodník částí přijímače/vysílače nebo pokud je alespoň jedna přijímající jednotka a převodník částí optického zařízení, pak je výhoda, že všechny optické komponenty a převodník mohou být integrovány do jednoho balení přijímače/vysílače nebo balíku optického zařízení, což může ušetřit prostor integrací a úsporou spotřeby energie kombinací a snížit náklady na výrobu a náhrady.

Pokud jsou alespoň tří přijímače/vysílače nebo několik přijímačů/vysílačů uspořádáno k doplňování své optické přijímací charakteristiky a/nebo optické vysílací charakteristiky, pak nastává výhoda, že lze dosáhnout úplného pokrytí pro konektivitu v rozmezí 360°.

Pokud je selektor připojen k jednotce, která obsahuje alespoň první modemovou jednotku a/nebo druhou modemovou jednotku, pak nastává výhoda, že selektor může pracovat s jednotkami zajišťujícími několik rychlostí, např. pro proměnnou rychlost, pevnou rychlost, vysokou rychlost, nízkou rychlost.

Pokud lze selektor zkombinovat s alespoň jednou modemovou jednotkou, přednostně s první modemovou jednotkou, pak je výhoda, že selektor a modemová jednotka mohou být

	- 11 -	4 4 • 4 4 4 • 4	• · · · · *44·
• 4*4 • 4 4 4 44	44444 4« 4 4 4 4 4 4 ·· 44 44
implementovány	v jedné jednotce	nebo	čipu.	Tato jednotka
nebo čip může	být implementována	snadno	v současných
systémech ke	zlepšení jejich	konektivity	podle tohoto

vynálezu.

Pokud alespoň selektor, první modemovou jednotku a druhou modemovou jednotku lze zkombinovat do jedné jednotky, pak je výhoda, že lze uspořit místo integrací a že funkce jednotek a selektor jsou implementovány v jedné jednotce nebo na jednom čipu.

Za předpokladu, že cíl zlepšené konektivity by měl být splněn se současnými nebo přednostně jednoduše vylepšenými přijímači/vysílači, vzrůstá potřeba vybavit platformu, tj. počítače laptop, přístupové body do LAN, opakovači stanice, tiskárny, ruční zařízení nebo jiná zařízení, více než jedním bezdrátovým infračerveným přijímačem/vysílačem. To vyžaduje zařízení a/nebo způsob propojení a řízení několika přijímačů/vysílačů k dosažení požadované úhlové diverzity správným zkombinováním nebo volbou příslušných signálů různých přijímačů/vysílačů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schématické znázornění uspořádání podle tohoto vynálezu se třemi přijímači/vysílači, doprovodnými signály a selektorem.

• * · » · · · « «· , • · · * · «·· * ₍. .

··· · · · **·· · · ·· ·· · ·· obr. 2 schematické znázornění komparátoru a některých vzorkovacích a čítačích jednotek.

obr. 3 některé kroky analýzy převzorkované bitové posloupnosti.

obr. 4 základní vnitřní architektura selektoru.

obr. 5 základní provedení infračerveného komunikačního systému s třívrstvou diverzitou kanálů podle tohoto vynálezu.

obr. 6 další základní provedení infračerveného komunikačního systému s třívrstvou diverzitou kanálů.

Žádný obrázek není kvůli zjednodušení zobrazen ve skutečných rozměrech, neodpovídají ani proporce mezi rozměry.

Příklady provedení vynálezu

Před popisem provedení tohoto vynálezu budou popsány související základy.

PPM - Pulsně poziční modulace:

V tomto vynálezu se používá schéma pulsně poziční modulace, dále se používá zkratka PPM. Je nutné poznamenat, že lze místo toho použít jiná schémata modulace, zejména výhodné jsou pulsní modulace, např. průběžné kódy s omezenou délkou (Run-Length Limited), také označované jako RLL. PPM nabízí proměnnou datovou rychlost s opakovačům kódováním. Pulsně poziční modulace L-slot je dosaženo

- 13 Φ · · · · · * φ « • · · ♦···· ·· φ · ·«'»» • *♦ ♦· ·· ·· definováním datového symbolu o trvání t_D a následně dalším rozdělením symbolu na skupinu L, např. L= 2, 4, 8, 16, stejných časových slotů, také nazvaných čipy. Ve schématech L-PPM obsahuje puls pouze jeden časový slot nebo čip na symbol, což znamená logickou jedničku neboli 1. Ostatní čipy neobsahují žádný puls, což znamená logickou nulu nebo 0. Pokud je báze definována jako L=4, pak se výsledné modulační schéma nazývá čtyřfázová pulsně poziční modulace neboli 4-PPM. Protože v každém 4-PPM symbolu existují čtyři jedinečné pozice, existují čtyři nezávislé symboly, ve kterých je pouze jeden čip logicky 1, zatímco všechny ostatní čipy jsou logicky 0, tedy existují následující kombinace: 1000, 0100, 0010, 0001. Tyto čtyři symboly jsou jediné platné datové symboly povolené v 4-PPM. Každý datový symbol představuje dva bity jediné dvojice datových bitů, které jsou v uvedeném pořadí 00, 01, 10, 11. Logická 1 představuje trvání čipu jakmile vysílač vysílá světlo, zatímco logická 0 představuje trvání čipu bez vysílání světla.

Preambule:

Digitální signál podle tohoto vynálezu představuje data přenášená v rámcích, kde každý rámec obsahuje alespoň datové pole a pole záhlaví, které obsahuje preambuli. Preambule obsahuje periodickou posloupnost symbolů, pro umožnění počáteční detekce nosné, synchronizaci symbolových .hodin a získání fáze čipových hodin zpětnovazební smyčkou, také označovanou jako PLL. To podrobně znamená, že preambule je počáteční relativní synchronizace a procesorové jednotky, které je dosaženo přenosem periodické posloupnosti pulsů. Přijímající stanice, která ví, kolik slotů každý symbol obsahuje, je schopna detekovat po jisté chvíli periodu posloupnosti použita k získání digitální přijímací η · «44 • 4

4« • « «

• 4 • 4 * 44

4 4 · 4 • « · • I 4 pulsů. Dále přijímající stanice upravuje své sloty nebo fázi čipových hodin pomocí PLL. Preambule obsahuje více opakovaných přenosů, přednostně 128 nebo více, z následujících platných 4-PPM symbolů P: P=1000. Je možná jakákoli jiná kombinace, pokud je použitelná nebo užitečná, např. k přenosu dalších informací. Po preambuli může následovat synchronizační pole, řídící pole, datové pole nebo jiná pole.

Optická parita:

Narozdíl od rádio systémů používají infračervené systémy dva fyzický různé prvky pro příjem a vysílání, což může být fotodioda (PD) a světlo emitující dioda (LED). Protože přijímací charakteristika přijímače je rozdílná od vysílací charakteristiky odpovídajícího vysílače, nedostatky nastávají nikoli pouze co se týče datových rychlostí. Ustavení přenosové symetrie parity přijímače/vysílače umožňuje symetrické datové rychlosti, udržuje vlastnosti odolnosti vůči kolizím a vylepšuje konektivitu.

Přijímací jednotka podle tohoto vynálezu obsahuje alespoň přijímač a AD převodník (analog->digital). Přijímač má optickou přijímací charakteristiku popsanou přijímacím úhlem cp_R, také označovaným jako poloviční úhel přijímače. Podobně má vysílač optickou vyzařovací charakteristiku popsanou vyzařovacím úhlem φ_Ε, který se také nazývá poloviční úhel φ_Ε vysílače. Přijírriač/vysílač se vyznačuje tím, že obsahuje alespoň optický vysílací člen a optický přijímací člen, tudíž vysílač není omezený na jeden jediný světlo emitující člen a přijímač není omezen na jeden jediný světlo přijímající člen. Optický vysílač je sestaven tak, aby jeho třírozměrná vyzařovací charakteristika byla stejná nebo alespoň podobná třírozměrné optické přijímací

9 · • 9 · 9 · 9 * · 9 9 • · 9 9

9 · · charakteristice přijímače. Použití optické parity nebo parity přijímače/vysílače umožňuje koexistenci zařízení s různými optickými porty podporujícími ostrý nebo tupý úhel a také vysílání na krátkou vzdálenost a na delší vzdálenost. Podrobnosti o pojetí jsou popsány a nárokovány v US patentové přihlášce se sériovým číslem 048 749 US, podaném 26,března 1998 a nazvaném Optoelectronic Transceiver, který je zde zahrnut odkazem.

Dále budou popsána provedení vynálezu.

Obr. 1 ukazuje zařízení 4 pro příjem a/nebo vysílání infračerveného signálu v bezdrátovém optickém komunikačním systému nebo v přijímač/vysílač 13, bezdrátové optické síti. První druhý přijímač/vysílač 23 a třetí přijímač/vysílač 33 jsou uspořádány střídavě. Úhel mezi optickou osou sousedních přijímačů/vysílačů 13, 23, 33 je okolo 120°, kde základní geometrické uspořádání těchto třech přijímačů/vysílačů 13, 23, 33 může dosáhnout 360° horizontálního úhlového pokrytí na optickém rozhraní mobilní nebo pevné platformy vybavené pro bezdrátové optické sítě. Plně integrovaný první přijímač/vysílač 13 pro první kanál obsahuje první přijímací jednotku 1 obsahující přijímač, který je zde fotodioda vykazující Lambertíánskou první přijímací charakteristiku 14 a přijímací obvody. Dále první vysílací jednotka 11 obsahuje alespoň jeden vysílač, který je zde světlo emitující dioda, nazvaný emitor, difúzor nad vysílačem vykazující Lambertíánskou první vyzařovací charakteristiku 15, a vysílací obvody. Difúzor je dále popsán níže.

Je nutné poznamenat, že vyzařovací charakteristika 15, 25, 35 zářivé intenzity v mW/sr sleduje alespoň přibližně kosinové pravidlo, které je cos((p)^m, m=l. Přijímací

Β Β Β • Β Β

Β Β Β Β

Β · ΒΒ

Β Β Β Β Β ΒΒΒ · Β

Β · Β

ΒΒ ΒΒ charakteristika 14, 24, 34 optického přijímače se řídí stejným pravidlem.

Přijímací a vysílací obvody jsou kombinovány s převodníkem v prvním čipu 12 přijímače/vysílače, nicméně první čip 12 přijímače/vysílače může být oddělen na dva nebo více samostatných čipů pokud je to výhodné. Komponenty jsou přimontovány na společný vodící rámec a připevněné do plastického balíku. První čip 12 přijímače/vysílače prvního přijímače/vysílače 13 má spojení do selektoru 5.. Struktura dvou ostatních přijímačů/vysílačů 23, 33 je stejná. Tudíž, druhý přijímač/vysílač 23 pro druhý kanál obsahuje druhou přijímací jednotku 2, druhou vysílací jednotku 21 a druhý čip 22 přijímače/vysílače. Druhý čip 22 přijímače/vysílače druhého přijímače/vysílače 23 je připojen k selektoru _5. Třetí přijímač/vysílač 33 pro třetí kanál obsahuje třetí přijímací jednotku 3, třetí vysílací jednotku 31 a třetí čip 32 přijímače/vysílače. Třetí čip 32 přijímače/vysílače třetího přijímače/vysílače 33 je připojen k selektoru 5. Každý přijímač/vysílač 13, 23, 33 obsahuje charakteristiku, kde první přijímací charakteristika 14 a první vyzařovací charakteristika 15, které jsou si. podobné, jsou schematicky znázorněny před prvním přijímačem/vysílačem 13. Druhá přijímací charakteristika 24 a druhá vyzařovací charakteristika 25 jsou schematicky znázorněny před druhým při j ímačem/vysílačem 23. Dále třetí přijímací charakteristika 34 a třetí vyzařovací charakteristika 35 jsou schematicky znázorněny před třetím přijímačem/vysílačem 33. První šipka ve směru prvního přijímače/vysílače 13, označená Sl, označuje část přicházejícího prvního infračerveného signálu Sl. Kvůli zjednodušení tento první infračervený signál Sl s ideálně nekonečným odstupem signálu od šumu je znázorněn jako Sl pod uspořádáním • * ·

4 4 4 4 *·

44« 4 44 4

4 44 4 4444

4 44 44 ·4 44 přijímače/vysílače. Druhá šipka ve směru druhého přijímače/vysílače 23, označeného S2, udává část přicházejícího druhého infračerveného signálu S2_? který přichází během stejné doby. Druhý infračervený signál S2 s odstupem signálu od šumu okolo 20 dB je také znázorněn pod uspořádáním přijímače/vysílače zařízení £. Dále, třetí šipka ve směru třetího přijímače/vysílače 33, označená jako S3, ukazuje část přicházejícího třetího infračerveného signálu 53, který přichází také během stejné doby. Třetí infračervený signál S3 s odstupem signálu od šumu okolo 5 dB je také znázorněn pod uspořádáním přijímače/vysílače.

Výše uvedený difúzor je sestrojen před každou z vysílacích jednotek 11, 21, 31 tak, aby poskytoval 60° úhel polovičného výkonu ve všech rovinách obsahujících optické vyzařovací charakteristiky 15, 25.' 35. Difúzor může být sestrojen, například z plastického materiálu nebo jiných materiálů, s vloženými skleněnými korálky k dosažení různých indexů lomu v difúzoru. Kromě výhod zlepšené konektivity difúzor nabízí další výhody co se týče splnění normy bezpečnosti vůči očím IEC 825.1 protože zjevná velikost zdroje je určena velikostí difúzoru, spíše nežli velikostí čipu vysílače. Přístup difúzoru nabízí jednodušší rámcovou strukturu s vývody nežli alternativní přístupy, kde je zkombinováno několik běžných vysílačů s ostrým úhlem k dosažení širokoúhlého vyzařování. V případech, kdy se vyžaduje zvýšená intenzita vyzařování, je možné připojit několik optických emitorů pod společný difúzor. Podrobnosti o vhodných difúzorech jsou popsány v mezinárodní přihlášce PCT s mezinárodním publikačním číslem WO 96/08090. Tato PCT přihláška právě patří přihlašovateli této přihlášky a je zde zahrnuta odkazem.

* · • · • · • · · * « · « * · • · « · · · · ·· 9 *♦ ·» »·

Na obr. 1, je první infračervený signál 51 přijímán prvním přijímačem/vysílačem 13, druhý infračervený signál 52 je přijímán druhým přijímačem/vysílačem 23 a třetí infračervený signál S3 je přijímán třetím přijímačem/vysílačem 33. Každý přijatý signál Sl, S2, S3 je převeden na digitální signál, tj. první infračervený signál S1 je převeden na první digitální signál RxS_l, druhý infračervený signál S2 je převeden na druhý digitální signál RxS_2, třetí infračervený signál 53 je převeden na třetí digitální signál RxS_3. Kvůli přehlednosti jsou první digitální signál RxS_l, druhý digitální signál RxS_2, a třetí digitální signál RxS_3 znázorněny pod uspořádáním přijímače/vysílače, v uvedeném pořadí. Dále je popsána konverze jako příklad s prvním infračerveným signálem Sl na prvním přijímači/vysílači 13, ale u zbylých dvou infračervených signálů S2 a S3 a jejich přijímačů/vysílačů 23, 33, v uvedeném pořadí, se jedná o stejný princip. Převod prvního infračerveného signálu Sl nastává na prvním čipu 12 přijímače/vysílače. První čip 12 přijímače/vysílače je umístěn velice blízko první přijímací jednotky 1 kvůli zamezení dlouhým přívodům nebo kabelům, které mohou být ovlivněny šumem. Nejdříve je přijatý první infračervený signál Sl přiveden do prvního čipu 12 přijímače/vysílače a zesílen zesilovačem předtím, než je přiveden do zesilovače s proměnlivým ziskem. Zesilovač s proměnlivým ziskem řízený obvody automatického řízení zisku zajišťuje, že úroveň signálu na následujícím rozhodovacím zařízení je udržována konstantní po zadané rozmezí výkonů přijatého optického signálu. Uvedené rozhodovací zařízení je binární rozhodovací jednotka nebo přepínače prahové hodnoty, také označovaný jako prahové rozhodovací zařízení nebo komparátor, které převádí první infračervený signál Sl na první digitální signál RxS 1 porovnáním prvního infračerveného signálu Sl s ·· ·· 9 • » 9 4 9 9 9

9 4 4 4 4 4

4 ··· 44 44

4 4 4 4 4

4· «4 44 prahovou hodnotou. Tento první digitální signál RxS_l, jak je ukázán pod zařízením 4., je přiveden do selektoru 5. Stejné je provedeno s druhým infračerveným signálem S2 a se třetím infračerveným signálem 53, v uvedeném pořadí. Druhý infračervený signál S2 je převeden na druhý digitální signál RxS_2 a přiveden do selektoru 5. Třetí infračervený signál S3 je převeden na třetí digitální signál RxS_3 a také přiveden do selektoru 5. Tudíž tři přijímače/vysílače 13, 23, 33 jsou připojeny k selektoru 5 poskytujícímu funkce pro kombinování, výběr a řízení kanálů. Podle řídícího mechanismu implementovaného v selektoru 5, lze použít třívrstvou diverzitu kanálů (three-fold channel diversity) k získání různých režimů úhlové diverzity pro konektivitu sítě. Selektor 5 určuje nejvhodnější signál pro další zpracování a předává tento nejvhodnější signál dalším jednotkám výstupní linkou xy. Způsob použitý k určení nej vhodnějšího signálu je popsán podrobně s odkazem na obr. 2 a obr. 3. Zařízení 4 je schopno přijímat a vysílat data, což je znázorněno šipkami v obou směrech na první, druhé a třetí signální lince do a ze selektoru 5, označených jako RxS_l, RxS_2 a RxS_3, v uvedeném pořadí, které zde označují přijaté signály a označené v uvedeném pořadí TxS_l, TxS_2 a TxS_3, což zde označuje vyslané signály vysílánídata.

Obr. 2 ukazuje schematické znázornění členů a jednotek, které jsou dohromady schopné určit nej vhodnější signál z různých signálů pro další zpracování. Pro první kanál je první binární rozhodovací jednotka 12,1 připojena k první vzorkovací a čítači jednotce 16. Tato první vzorkovací a Čítači jednotka 16 obsahuje první vzorkovač 17, první sériový posuvný registr 17.1, první pole nezávislých vzorkovacích čítačů 18, dále označovaných jako první

- - - » - - » « w * • · φ · φ φ Β φ Β Β * Φ Φ · Φ Φ ΒΒ» » Φ φ Β Β

Φ · Φ Φ Λ 9 9 9 9 9

9 ΦΦ «Β ΒΒ «φ vzorkovací čítače 18, a první celkový čítač 19. První vzorkovač 17 je připojen k prvnímu sériovému posuvnému registru 17.1, který je dále připojen k prvním vzorkovacím čítačům 18. První vzorkovací čítače 18 jsou připojeny k prvnímu celkovému čítači 19. Pro druhý kanál je uspořádána druhá vzorkovací a čítači jednotka 26. Tato druhá vzorkovací a čítači jednotka 26 obsahuje druhý vzorkovač 27, druhý sériový posuvný registr 27.1, druhé pole nezávislých vzorkových čítačů 28, dále označovaných jako druhé vzorkovací čítače 28 a druhý celkový čítač 29. Druhý vzorkovač 27 je připojen ke druhému sériovému posuvnému registru 27.1, který je dále připojen ke druhým vzorkovacím čítačům 28. Druhé vzorkovací čítače 28 jsou připojeny ke druhému celkovému čítači 29. Pro třetí kanál je uspořádána třetí vzorkovací a čítači jednotka 36. Tato třetí vzorkovací a citací jednotka 36 obsahuje třetí vzorkovač 37, třetí sériový posuvný registr 37.1, třetí pole nezávislých vzorkových čítačů 38, dále označovaných jako třetí vzorkovací čítače 38 a třetí celkový čítač 39. Třetí vzorkovač 37 je připojen ke třetímu sériovému posuvnému registru 37,1, který je dále připojen ke třetím vzorkovacím čítačům 38. Třetí vzorkovací čítače 38 jsou připojeny ke třetímu celkovému čítači 22· Dále první vzorkovací a čítači jednotka 16 je připojena k první číselné paměti 7, druhá vzorkovací a čítači jednotka 26 je připojena ke druhé číselné paměti 8 a třetí vzorkovací a čítači jednotka 36 je připojena ke třetí číselné paměti 9. Všechny číselné paměti

7, 8, 9 jsou připojeny ke komparátoru 6, také označovanému jako selektor nebo číselný komparátor 6. Číselné paměti 7,

8. / 2 mohou být také obsaženy ve vzorkovacích a čxtacích jednotkách 16, 26, 36, v uvedeném pořadí.

První binární rozhodovací jednotka 12.1 obsahuje první • v · a a * a a a · • * a · · a · a · a a — 01 _ ······ aaa * » ·· a x * a a a* · a a · » a· · a* *· ·« «· vstup a pro přijatý první infračervený signál SI a druhý vstup b pro prahovou hodnotu TH. Tato první binární rozhodovací jednotka 12.1 je umístěna na popsaném prvním čipu 12 přijímače/vysílače, jako bylo uvedeno s odkazem na obr. 1. Kvůli přehlednosti je na obr. 2 zobrazena pouze jedna binární rozhodovací jednotka, zatímco pro každý kanál je použita takováto binární rozhodovací jednotka. První binární rozhodovací jednotka 12.1 porovnává první infračervený signál SI s prahovou hodnotou TH a vysílá na výstup první digitální signál RxS_l, který je přiveden do prvního vzorkovače 17 první vzorkovací a citací jednotky 16. Pokud je hodnota prvního infračerveného signálu SI větší, než hodnota prahové hodnoty TH, což znamená SI > TH, je vygenerována logická úroveň 1 na výstupu první binární rozhodovací jednotky 12.1, jinak je vygenerována- logická úroveň O. Druhý digitální signál RxS_2 přicházející ze druhého čipu 22 přijímače/vysílače, ukázaného na obr. 1, a generovaný druhou binární rozhodovací jednotkou, je přiveden do druhého vzorkovače 27 druhé vzorkovací a citací jednotky 26. Třetí digitální signál RxS_3 přicházející ze třetího čipu 32 přijímače/vysílače, také ukázaný na obr. 1, a generovaný třetí binární rozhodovací jednotkou, je přiveden do třetího vzorkovače 37 třetí vzorkovací a citací jednotky 36.

Základní proces použitý k určování měřítka, čísla nebo hodnoty k vybrání nejvhodnějšího signálu je popsán s odkazem na první vzorkovací a čítači jednotky 16 podrobněji ve spojení s obr. 3. Proces se opakuje, dokud se nedosáhne měřítka nebo hodnoty dané konečné prahové hodnoty. Dvě vzorkovací a čítači jednotky 26 a 36 však pracují stejným způsobem jako první čítači jednotka 16, takže dále bude popsán proces pouze pro první vzorkovací a čítači

4 4 • 4 ·

4

4 4 4 *4 44 jednotku 16. Ekvivalentní délka čtyřech slotů nebo čipů časového intervalu z preambule prvního digitálního signálu RxS_l jsou přivedeny do první vzorkovací a čítači jednotky 16. Časový interval představuje úplný 4-PPM symbol, ale nepotřebuje začínat pulsem, spíše začíná kdekoli. Kvůli akumulaci do fáze s předchozími časovými intervaly ve vzorkovacích čítačích 18, by měly být následující časové intervaly ekvivalentní co se týče jejich časové fáze. Příchozí první digitální signál RxS_ 1 je převzorkovaný v prvním vzorkovači 17 první vzorkovací a čítači jednotky 16 a umístěn jako binární posloupnost do prvního sériového posuvného registru 17.1, kde každý čip je převzorkován čtyřmi k získání šestnácti binárních číslic pro definovaný časový interval. Binární číslice jsou uloženy v bitových registrech nebo příznakových registrech, kam binární číslice přichází ve formě sekvenční řady. Pokud šestnáct binárních číslic z definovaného časového intervalu dorazilo do prvního sériového posuvného registru 17.1, pak první vzorkovací čítače 18 akumulují na své uložené hodnoty binární číslice z příslušných bitových registrů prvního sériového posuvného registru 17.1. Tento proces se opakuje pro následující časové intervaly, dokud celkový čítač 19 nespočte první měřítko A, které je umístěno do první číselné paměti J_. Počet opakování závisí na statistice, kvalitě přijatých signálů a účinnosti schématu rozpoznávání nebo analýzy. Druhá vzorkovací a čítači jednotka 26 určí druhé měřítko B a umístí toto měřítko do druhé číselné paměti 8. Třetí vzorkovací a citaci jednotka 36 určí třetí měřítko C a umístí toto měřítko do třetí číselné pamětí 9. Číselné paměti Ί_, 2/ 2 j^sou připojeny k číselnému komparátoru 6 nebo dokonce implementovány v číselném komparátoru 6. · Číselný komparátor 6 porovná měřítka A, B, C a určí nejvhodnější signál pro další zpracování. Obr. 2 ukazuje, že • · • * ·· • · * • · · • · · • · » · · ♦ » • · · · • ··♦ * · výstup číselného komparátoru jj zvolí kanál odpovídající měřítku A, to je znázorněno označením výstupu číselného komparátoru 6 jako S_A. Tudíž ze tří infračervených signálů 51, S2, S3, je první infračervený signál SI a tudíž první digitální signál RxS_l, také označovaný jako jeden digitální signál RxS_l, nejvhodnější signál pro další zpracování.

Výše uvedené schéma funguje, protože je známé a zjištěno, že existuje vztah mezi odstupem signálu od šumu a chybovostí signálu. Například výzkumy ukázaly, že určené vypočtené měřítko, např. A, přímo souvisí s odstupem signálu od šumu odpovídajícího signálu. To znamená, že čím vyšší je určené vypočtené měřítko, tím nižší je odstup signálu od šumu. Je tudíž dostatečné porovnávat čísla nebo měřítka A, B, C a najít nejmenší ze skupiny { A, B, C } k určení kanálu nebo cesty s nejvyšším odstupem signálu od šumu.

Nyní s odkazem na obr. 3, který ukazuje některé kroky analýzy převzorkovaného binárního signálu v různých časech. Tyto kroky se provádí vzorkovací a čítači jednotkou 16, ukázanou na obr. 2. Podrobněji ukazuje obr. 3 první sériový posuvný registr 17.1 a připojené první vzorkovací čítače 18 v prvním časovém intervalu Ti a druhém časovém intervalu T₂, v uvedeném pořadí, a dále níže pouze vzorkovací čítače 18 v desátém časovém intervalu Tio a v třicetisekundovém časovém intervalu T₃₂, v uvedeném pořadí. První měřítko A je vypočteno po třicetisekundovém časovém intervalu T₃₂ a uloženo v číselné paměti j_. První sériový posuvný registr 17,1 obsahuje šestnáct jednobitových registrů, které jsou označeny čísly jednobitových registrů 1, 2 .... 16 nad prvním sériovým posuvným registrem 17.1. Tato čísla jednobitových registrů a šestnáct jednobitových registrů • » · · · · · »*«« • · * · · · · ···« • * · · · · ··« * » · · · • · * · ♦ · «·»» ·· · ·· ·· ·· ·· jsou ve vztahu se vzorkovacími hodinami 10, ukázanými nad posloupností prvního časového intervalu T_x.

Kvůli zjednodušení jsou v horní části vyznačeny dva časové intervaly digitálního signálu se šumem z preambule během časové osy t obsahující čtyři pulsy, tj. čtyři logické jedničky neboli 1, které mají různou dobu trvání pulsu.

V prvním časovém intervalu T_x nastává pouze jeden puls, zatímco v následujícím časovém intervalu T2 nastávají tři pulsy, kde dva pulsy jsou chybové pulsy způsobené šumem. První časový interval Ti odpovídá.délce platného symbolu 4PPM. Jak bylo uvedeno výše, v prvním časovém intervalu Ti jsou přivedeny čtyři čipy z preambule z prvního digitálního signálu RxS_l do vzorkovače 17, ukázaného na obr. 2.

První časový interval T znázorňuje délku plného symbolu, ale obecně takový časový interval nemusí být v zákrytu se symbolem preambule, spíše v tomto příkladě začíná logickou nulou místo pulsu. Důvod je ten, že synchronismus symbolů a dokonce i synchronismus čipů ještě nebyl’ ustaven přijímačem. Schéma vlastně nevyžaduje takový synchronismus.

V jisté době jsou čtyři převzorkované čipy prvního časového intervalu T_x, které jsou fyzicky znázorněné vedle prvního sériového posuvného registru 17,1 a vzorkovacích čítačů 18, uloženy v prvním posuvném sériovém registru 17.1, kde je každý čip převzorkován čtyřmi k získání šestnácti binárních číslic. Tam, kde nastává puls, je výsledek 1 jinak 0. Binární číslice jsou uloženy v jednoduchém registru obsahujícím jednobitové registry nebo příznakové registry, které mohou být nastaveny nebo nikoli. Pohled na jednobitové registry prvního sériového posuvného registru 17.1 ukazuje, že jednobitové registry od třetího do sedmého jednoduchého registru mají výsledek 1, kde jednobitový registr obsahuje

	- 25 -	• · ♦ • Β B • · B Β Β B BB ♦	» t · » Β Β B • · · » · Β B * • · · BBB · B «· B • · · Β Β · B BB B· ·« BB
binární	číslici	30.	Jednotlivé	binární	číslice z

jednobitových registrů prvního sériového posuvného registru

17.1 jsou akumulovány na odpovídající uložené hodnoty v prvních vzorkovacích čítačích 18. Zde délka pole vzorkovacích čítačů 18 je shodná s prvním sériovým posuvným registrem 17.1. Například hodnota 70 čítače, která udává jednu uloženou hodnotu, v prvních vzorkovacích čítačích 18 z prvního pulsu má za následek 1 v prvním kroku. Tato hodnota 70 čítače a její uložená hodnota bude dále sledována podrobněji. Následující popis se týká dalšího časového intervalu. Během druhého časového intervalu T₂ jsou čipy převzorkovány a binární číslice jsou umístěny do prvního sériového posuvného registru 17.1, v uvedeném pořadí. Mimochodem, předchozí jednobitové registry se přepíší. Výsledek je ukázán v řádku prvního sériového posuvného registru 17.1 ve druhém časovém intervalu T₂. První vzorkovací čítače 18 přičítají nastavené jednobitové registry nebo příznaky k předchozím hodnotám čítače, v uvedeném pořadí. Po přičtení jsou hodnoty čítačů prvních vzorkovacích čítačů 18 přizpůsobeny, např. pozorovaná hodnota 70 čítače byla zvýšena o jedničku a výsledkem je 2. O něco později, jak ukazuje tečkovaná vertikální čára mezi druhým časovým T₂ a desátým časovým intervalem Tjo, což znamená osm kroků dále v desátém časovém intervalu Tio, byla převzorkovaná další posloupnost. První vzorkovací čítače 18 ukazují výsledek desátého kroku. Pozorovaná hodnota 70 čítače byla zvýšena a výsledkem je 8. Nakonec ve třicátém druhém časovém intervalu T₃₂, byla převzorkovaná ještě další posloupnost. Výsledek je ukázán v řádku prvních vzorkovacích čítačů 18. Pozorovaná hodnota 70 čítače byla zvýšená a výsledkem je 26. Hodnoty čítačů prvních vzorkovacích čítačů 18 jsou vypočteny na součty číslic pro získání měřítka A; to je dosaženo v celkovém čítači, který není

	- 26 -	• · · 4 4 4 4 4 4 4 4 • · · · · 4 ·· 4 4 4 · 4
4 4 4 4 «· 4	4 4 4 4 4 44 44 44
zobrazen.	Toto měřítko A dává výsledek	184 a je	uloženo
do první	číselné paměti £ k dalšímu	zpracování	jak je
popsáno s	odkazem na obr. 2.

Další provedení obsahuje prahovou hodnotu, přednostně v posledním kroku předtím, než je vypočteno měřítko A, pro nastavení vysokých čísel, která jsou výsledkem pulsů z preambule a nikoli šumu, návrat k nule. To je výhodné k lepším rozlišení a určení šumu.

Obr. 4 ukazuje provedení základní vnitřní architektury selektoru 40. Selektor 40, také označovaný jako propojovač kanálů, obsahuje první odhadovací jednotku 41 kvality kanálu přijímající signály RxS_l, druhou odhadovací jednotku 42 kvality kanálu přijímající signály RxS_2 a třetí odhadovací jednotku 43 kvality kanálu přijímající signály RxS_3. Všechny odhadovací jednotky 41, 42, 43 kvality kanálu jsou připojeny k vyhodnocovací jednotce 44, jejíž výstup je směrován do řídící jednotky 45 a která je schopna přijímat řídící signál, označený tečkovoanou čarou se šipkou do řídící jednotky 45. Řídící jednotka 45 je připojena na jedné straně k RxS kombinační/selektorové jednotce 4 6 . RxS kombinační/selektorová jednotka 4 6 je schopna přijímat signály RxS_l, RxS_2, RxS_2 a doručovat signál RxD_VR a signál RxD_HR. Dále je řídící jednotka 45 připojena na druhé straně k TxS povolovací/budící jednotce £7, která dodává signál TxS_l, signál TxS_2 a signál TxS_2. Řídící jednotka 45 je také připojena k TxD selektorové jednotce 48, která je připojena k TxS povolovací/budící jednotce 47. TxD selektorové jednotka 48 je schopna přijímat data ve formě signálu TxD_VR a signálu TxD_HR.

Selektor 40 dodává signály, označené ΤχΞ_1 , TxS_2 a • 4

4 «·*· 4444

4 *4444 · 4 4

4 4 4 4 4 *

4 44 44 44 44

TxS 3, do přijímačů/vysílačů pomocí TxS povolovací/budící jednotky 47. Kvůli přehlednosti nejsou vysílače/přijímače znázorněny na obr. 4, ale signály mohou být přivedeny do přijímačů/vysílačů 13, 23, 33 ukázaných na obr. 1, v uvedeném pořadí. TxS povolovací/budící jednotka 47 přijímá svůj vstupní signál z TxD selektorové jednotky 48, která volí data, která se mají vyslat ze signálu TxD_VR a signálu TxD_HR. TxS povolovací/budící jednotka 47 a TxD selektorová jednotka 48 jsou obě řízeny vnitřní řídící jednotkou 45. Přijaté signály, označené jako RxS_l, RxS_2 a RxS_3, jsou každý zpracován paralelně odhadovacími jednotkami 41, £2, £3 kvality kanálu v uvedeném pořadí, jejichž výstupy jsou prozkoumávány v ohodnocovací jednotce 44. S odkazem na obr. 2 a obr. 3, mohou být popsané procesy implementovány v odhadovacích jednotkách 41, 42, 43 kvality kanálu a ohodnocovací jednotce £4. Posledně uvedená jednotka dodává svůj výstup do řídící jednotky 45. Tato řídící jednotka £5 také zajišťuje řízení pro RxS kombinační/selektorovou jednotku 46, která zpracovává signály RxS_l, RxS_2, RxS_2 a dodává RxD_VR signály a RxD_HR signály.

Podle jiného provedení jsou přijaté signály označené RxS_l, RxS_2 a RxS_3 zpracovávány postupně odhadovací jednotkou jednoho kanálu, jejíž výstup je zkoumán ve vyhodnocovací jednotce £4.

Podle dalšího provedení dodává RxS kombinační/selektorová jednotka 4 6' pouze signál RxD_VR a TxS povolovací/budící jednotka 47 přijímá přímo signál TxD_VR. Pak se nevyžaduje žádná TxD selektorová jednotka 48.

Podle dalšího provedení dodává RxS kombinančí/selektorová jednotka 46 dodává pouze signál « · * 4 · 4 · 4 ·

4 4 44 444444 4 4 4 •44 44 4 4444 • 4 4 44 44 4« 44

RxD_HR a TxS povolovací/budící jednotka 47 přijímá přímo signál TxD_HR. V tom případě se nevyžaduje žádná TxS selektorová jednotka 48.

Podle dalšího provedení poskytuje selektor £0 prostředky pro zpracování signálů pouze pro dva přijímače/vysílače, kde je pak dosažitelná pouze dvouvrstvá diverzita kanálů.

Obr. 5 ukazuje základní strukturu fyzické- vrstvy provedení infračerveného komunikačního systému se třívrstvou kanálovou diverzitou. Některé členy a jednotky jsou stejné, jako jednotky použité a popsané výše, a jsou označeny stejnými číslicemi.

Kvůli přehlednosti obr. 5 jsou příjímače/vysílače 12,

23, 33 uspořádány v řade. K dosažení třívrstvé kanálové diverzity je však nutné uspořádat přijímače/vysílače 13, 23, do jiných nebo upřednostňovaných směrů.

Přijímače/vysílače 13, 23, 33 jsou schopny přijímat a vysílat infračervený signál, které jsou vyznačeny šipkami před při j ímači/vysílači 13, 23, 33. Přij ímače/vysílače 13,

23, 33 jsou připojeny k selektoru 40, který obsahuje funkce, které jsou nutné k opatření systému požadovanou úhlovou diverzitou. Selektor 40 je připojen k VR modemu/řadiči 51 a HR modemu/řadiči 61. VR modem/řadič 51, také označovaný jako druhá modemová jednotka 51 nebo modem/řadič 51 s proměnnou rychlostí, má připojení do přijímačů/vysílačů 13, 23, 33 prostřednictvím řídící linky 54 přijímače/vysílače a do rozhraní 52 uzlu. HR modem/řadič 61, také označovaný jako první modemová jednotka 61 nebo vysokorychlostní modem/řadič 61, je také připojen do rozhraní 52 uzlu a má prostřednictvím řídící linky 62, připojení do selektoru 40.

- - ’ »»»» * v v « • · · «*·· · 4 44 4*44 44 4 4 4

444 44 4 *444 ·· < 44 44 44 «4

Hostitelské rozhraní 52 je připojeno k uzlu 53. Vysílané signály, označené TxS_l, TxS_2 a TxS_3, nesou modulační signál pro přijímače/vysílače 13, 23, 33. Signály TxS_l, TxS 2 a TxS 3 jsou kódovány například do 4-slotové pulsní modulace (4-PPM), jak je popsáno výše. Přijaté signály, označené jako RxS_l, RxS_2 a RxS_3, nesou signály získané z příslušného přijímače. Jak bylo uvedeno, v upřednostňované implementaci jsou tyto signály binárně kódované signály. Selektor 40 přijme data, která se mají vyslat buďto z VR modemu/řadiče 51 nebo HR modemu/řadiče 61. Odpovídající datové linky jsou označeny TxD_VR a TxD_HR, v uvedeném pořadí. Podobně selektor 40 doručuje přijatá data do VR modemu/řadiče 51 nebo HR modemu/řadiče 61, kde odpovídající datové linky jsou označeny RxD_VR a RxD_HR, v uvedeném pořadí. VR modem/řadič 51 a HR modem/řadič 61 jsou schopny přijímat a vysílat různé datové rychlosti, např. VR modem/řadič 51 je schopen pracovat s datovými rychlostmi až 4 Mb/s a HR modem/řadič 61 podporuje datové rychlosti kolem 16 Mb/s. VR modem/řadič 51 však řídí provozní režim přijímačů/vysílačů 13, 23, 33 vyvoláváním příkazů pro nastavení rozhodovací prahové hodnoty, šířky pásma, úrovně energie vysílače, a dalších hodnot. HR modem/řadič 61 řídí provozní režim selektoru 40 vyvoláváním relevantních příkazů. Tato příkazy obsahují instrukce pro přijímači cestu o tom, jak zkombinovat a/nebo zvolit signály RxS_l, RxS_2 a RxS_3 a také pro vysílací cestu o tom, jak povolit, singály TxS_l, TxS_2 a TxS_3. VR modem/řadič 51 a HR modem/řadič 6_1 jsou připojeny k rozhraní 52 uzlu. pomocí sběrnice, označené jako signály sběrnice VR_IF a HR_IF, v uvedeném pořadí. Rozhraní 52 uzlu je připojeno k uzlu 53 linkou sběrnice označenou H_IF pro komunikaci s protokolovým zásobníkem, např. řízením přístupu k médiu, zkratka MAC.

Obr. 6 ukazuje další základní provedení infračerveného komunikačního systému s třívrstvou kanálovou diverzitou. Všechny popsané členy a funkce jsou stejné, s tím rozdílem, že funkce implementované v HR modemu/řadiči 61 a selektoru 40 jsou zkombinovány v jednom selektoru 40.1.

Co se týče obr. 5 a obr. 6, je možných několik kombinací členů a jednotek. Některé jsou popsány dále.

Podle jiného provedení je selektor 40 uspořádán jako jedna jednotka, VR modem/řadiČ 51 a HR modem/řadič 61 jsou uspořádány do další jedné jednotky.

Podle jiného provedení jsou funkce implementované v selektoru 40, VR modemu/řadiči 51, a HR modemu/řadiči 61 všechny zkombinovány do jedné jednotky.

Podle dalšího provedení není HR modem/řadič 61 přítomen a selektor 40 je řízen z VR modemu/řadiče 51.

Podle dalšího provedení není HR modem/řadič 61 přítomen a selektor 40 a VR modem/řadič 51 jsou oba zkombinovány v jediné jednotce.

Podle dalšího provedení není VR modem/řadič 51 přítomen a tři přijímače/vysílače 13, 23, 33 jsou řízeny z HR modemu/řadiče 61.

Podle dalšího provedení není VR modem/řadič 51 přítomen a selektor 40 a HR modem/řadič 61 jsou oba zkombinovány do jediné jednotky.

Jakékoli zveřejněné provedení může být zkombinováno s • 9

9 • · 9 9 9 φ · ♦* 99 «φ jedním nebo několika jinými ukázanými a/nebo popsanými provedeními. To je také možné pro jeden nebo více znaků provedení. Kroky zde popsané a nárokované nemusí být prováděny v daném pořadí. Kroky mohou být prováděny alespoň do jisté míry, v libovolném jiném pořadí.

Zastupuje:

Dr. Petr Kalenský v.r.

Claims

1. Zařízení (4, 50, 60) pro příjem infračerveného signálu (Sl, S2, S3), vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě přijímací jednotky (1, 2, 3), přičemž každá obsahuje převodník (12, 22, 32), který převádí přijatý infračervený signál (Sl, S2, S3) na digitální signál- (RxS_l, RxS_2, RxS_3), kde digitální signály (RxS_l, RxS_2, RxS_3) představují data přenášená v rámcích obsahujících alespoň datové pole a pole záhlaví, které obsahuje preambuli, která je shodná pro každý z digitálních signálů (RxS_l, RxS_2, RxS_3) a selektor (5, 40, 40.1) k určování pro alespoň část z každé preambule měřítka (A, B, C) týkajícího se jeho odstupu signálu od šumu a k porovnání měřítka (A, B, C) kvůli výběru pro další zpracování digitálního signálu (RxS_l) s nej vyšším odstupem signálu od šumu.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že preambule obsahuje symbol tvořící periodickou posloupnost pulsů, přednostně posloupnost pulsů s definovanou periodou.

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že jeden symbol obsahuje alespoň jeden puls.

4. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že přijatý infračervený signál (Sl, S2, S3) v každé přijímací jednotce (1, 2, 3) je převeden binární rozhodovací jednotkou (12, 22, 32) na

27 80 344

Β Β » · * ♦

V · · ·Β Β » Β Β • β ··

Β · Β Β • · Β Β

Β Β Β Β

Β* ΒΒ digitální signál (RxS_l, RxS_2, RxS_3).

5. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že digitální signál (RxS_l, RxS 2, RxS_3) z preambule je převzorkován a vážen kvůli určení měřítka (A, B, C) týkajícího se odstupu signálu od šumu.

6. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že výběr jednoho digitálního signálu (RxS_l) nastává během příjmu preambulí na selektoru (5).

7. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že každá přijímající jednotka (1, 2, 3) je určena k poskytnutí optické přijímací charakteristiky (14, 24, 34), která je popsána tupým úhlem příjmu <p_R, kde úhel příjmu <p_R je planární úhel, který definuje, kde je citlivost přijímače polovina citlivosti na optické ose přijímače.

8. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že data jsou kódována pulsní modulací, přednostně pulsně poziční modulací (PPM).

9. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že alespoň přijímající jednotka (2, 3), která přijímá preambuli s nižším odstupem signálu od šumu než přijímající jednotka (1), která přijímá preambuli s nejvyšším odstupem signálu od šumu je vypnuta.

10. Zařízení (4, 50, 60) pro příjem a vysílání infračerveného signálu (Sl, S2, S3), vyznačující se » «9 9 »· ·· tím, že obsahuje:

alespoň dvě přijímací jednotky (1, 2, 3), přičemž každá obsahuje převodník (12, 22, 32), který převádí přijatý infračervený signál (Sl, S2, S3) na digitální signál (RxS_l, RxS_2, RxS_3), kde digitální signály (RxS_l, RxS_2, RxS_3) představují data přenášená v rámcích obsahujících alespoň datové pole a pole záhlaví, které obsahuje preambuli, která je shodná pro každý z digitálních signálů (RxS_l, RxS_2, RxS_3) a selektor (5, 40, 40.1) pro určení pro alespoň část každé z preambulí měřítka (A, B, C) týkajícího se jeho odstupu signálu od šumu a porovnání měřítek (A, B, C) kvůli zvolení pro další zpracování jednoho digitálního signálu (RxS_ 1) s nejvyšším odstupem signálu od šumu a alespoň jednu vysílací jednotku (11, 21, 31), připojenou k selektoru (5, 40, 40.1).

vyznacujz.cz. se má optickou přijímací

11. Zařízení podle nároku 10, tím, že přijímací jednotka (1, 2, 3) charakteristiku (14, 24, 34), jejíž tvar je shodný nebo alespoň podobný tvaru optické vyzařovací charakteristiky (15, 25, 35) vysílací jednotky (11, 21, 31).

12. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že alespoň jedna přijímající jednotka (1, 2, 3) a alespoň jedna vysílající jednotka (11, 21, 31) a převodník (12, 22, 32) jsou částí přijímače/vysílače (13, 23, 33) .

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že několik přijímačů/vysílačů (13, 23, 33) je uspořádáno tak, aby si vzájemně doplňovaly své ' optické přijímací charakteristiky (14, 24, 34) a/nebo optické vyzařovací charakteristiky (15, 25, 35).

• *

14. Zařízení podle jednoho z nároků 12 až 13, vyznačující se tím, že alespoň tři přijímače/vysílače (13, 23, 33) pokrývají rozsah 360°.

15. Zařízení podle jednoho z nároků 10 až 14, vyznačuj ící se tím, že selektor (5, 40) je připojen k jednotce obsahující alespoň první modemovou jednotku (61) a/nebo druhou modemovou jednotku (51) .

16. Zařízení podle jednoho z nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že selektor (5, 40) lze zkombinovat s alespoň jednou modemovou jednotkou (51, 61), přednostně s vysokorychlostním modemem/řadičem (61).

17. Zařízení podle jednoho z nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že alespoň selektor (5, 40), první modemovou jednotku (61) a druhou modemovou jednotku (51) lze zkombinovat do jedné jednotky.

18. Způsob pro příjem infračerveného signálu (Sl, S2, S3) v bezdrátovém optickém komunikačním systému, vyznačující se tím, že obsahuje kroky:

příjmu infračerveného signálu (Sl, S2, S3) alespoň dvěma přijímacími jednotkami (1, 2, 3), převedení infračerveného signálu (Sl, S2, ·S3) na digitální signál (RxS_l, RxS_2, RxS_3), kde digitální signály (RxS_l, RxS_2, RxS_3) představují data přenášená v rámcích obsahujících alespoň datové pole a pole záhlaví, které obsahuje preambulí, která je shodná pro každý z digitálních signálů (RxS_l, RxS_2, RxS_3), určení pro alespoň část z každé preambule měřítka (A, B, C) týkajícího se jeho odstupu signálu od šumu a porovnání * I • 4

444 • 44

4 « ·

44 4 v · · 4

4 4 4 4

4 4 4 4 4

4 4 4 4

44 44 posloupnosti k odpovídajícím uloženým hodnotám (70), a vypočtením měřítka (A, B, C) z těchto uložených hodnot (70).

21. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že alespoň jednou opakuje krok převzorkování a krok přidání.

Zastupuje: Dr. Petr Ka.

v * · * • · · · • · · · • · · ♦ · ·» t· měřítek (A, B, C) a zvolení jednoho dititálního signálu (RxS_l) s nejvyšším odstupem signálu od šumu pro další datové zpracování.

19. Způsob pro příjem infračerveného signálu (Sl, S2, S3) a vyslání infračerveného signálu, vyznačující se tím, že obsahuje kroky:

přijetí infračerveného signálu (Sl, S2, S3) alespoň dvěma přijímajícími jednotkami (1, 2, 3), převedení infračerveného signálu (Sl, S2, . S3) na digitální signál (RxS_l, RxS_2, RxS_3), kde digitální signály (RxS_l, RxS_2, RxS_3) představují data přenášená v rámcích obsahujících alespoň datové pole a pole záhlaví, které obsahuje preambuli, která je shodná pro každý z digitálních signálů (RxS_l, RxS_2, RxS_3), určení pro alespoň část každé z preambulí měřítka (A, B, C) týkajícího se jeho odstupu signálu od šumu a porovnání měřítek (A, B, C), zvolení digitálního signálu (RxS_l) s nej vyšším odstupem signálu od šumu pro další datové zpracování a vyslání dat určených k vyslání (TxS_l, TxS_2, TxS_3) do opačného směru tam, kde je přijímán digitální signál (RxS_l ) s nejvyšším odstupem signálu od šumu, nebo do všech směrů.

20. Způsob podle nároku 18 nebo 19, vyznačující se tím, že v kroku určení je každé měřítko (A, B, C) určeno:

definováním časového intervalu a rozdělením preambule do periodických časových intervalů (Ti, T₂ ... Tio ... T32), převzorkováním preambule podle časového intervalu (ΊΤ, T₂ ... T10 ... T32) pro zajištění binární posloupnosti obsahující alespoň binární číslici (30), přičtením jednotlivých binárních číslic (30) binární