NO179659B - Kommunikasjonssystem med tidsmultipleks for effektiv utnyttelse av frekvensbånd - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår generelt to-veis radiokommunikasjon og mer spesielt tidsmultiplekset digital kommunikasjon, og den angår spesielt et kommunikajons-system for effektiv utnyttelse av et frekvensbånd.

Fagfolk på området vil være klar over at de tilgjengelige frekvensbånd for slik kommunikasjon er overbefolket og utsatt for trafikk-kork. FCC (the federal com-munication commission) har lenge forsøkt å gjenopprette de tilgjengelige frekvensbånd eller å få tildelt tidligere opptatte bånd for å lette trafikkavviklingen. Denne situasjonen er spesielt merkbar i storbyområder, hvor et stort antall radiobrukere er samlet på et lite geografisk område. Et forslag som blir vurdert av FCC er å dele en del av UHF TV- båndet med mobilradio. (FCC dokument 85-172). Et annet alternativ som blir vurdert er å gjenopprette reservebåndet for land- mobilradio i 896-902 MHz området for privat mobilradio på land (FCC dokument 84-1233).

Et annet alternativ vurdert av FCC er å redefinere standarden for mobilkom-munikasjonskanaler på land. Nåværende standard for mobilkommunikasjon på land er en kanal med 25 kHz båndbredde. FCC kan imidlertid redefinere denne standarden til å benytte 12.5 kHz eller 15 kHz kanaler. Teorien bak denne oppsplittingen av bånd er at en skal oppnå en dobling av antall kanaler i ethvert nylig opprettet frekvensbånd. Ettersom eldre frekvensbånd blir reorganisert kan det bli nødvendig at alt utstyr for radiokommunikasjon opererer med 12.5 kHz båndbredde.

Selv om en bånddeling fremstår som lettvint og besnærende, vil det likevel ikke kunne skje uten kostnader. Nåværende kommunikajonsutstyr operer med et tilstrekkelig "vakt-bånd" mellom nærliggende kanaler som beskytter mot forstyrrelse fra nabokanalene (når senderne har en gitt frekvensstabilitet). Bånddelingen ville selvsagt også komme til å redusere "vaktbåndet" med tendens til at interferensen mellom nabokanaler ville øke. Selv om en antar en forbedring av senderstabiliteten, større enn to til en, og krystallfiltre med høy selektivitet i mottakerne, så kan nabo-kanalegenskaper bli forringet med en slik deling av båndet. Derfor finnes betydelige teknolgiske hindringer som må overvinnes for å få til en radio med sammenlignbare egenskapskarakteristikker og til konkurrerende markedspris. Derfor eksisterer et stort markedsbehov for å utvikle et kommunikasjonssystem som medfører en økning i antallet av tilgjengelige kommunikasjonskanaler, og som er kompatibelt med dagens utstyr for 25kHz kanalbåndbredde.

O ppfinnelsen i sammendrag.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å skaffe et kommunikasjonssystem for høy utnyttelse av tilgjengelige frekvensbånd.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å skaffe et kommunikasjonssystem som uten videre er tilpasset forbedrede kodingsteknikker.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å skaffe et kommunikasjonssystem som bruker 25 kHz båndbredde på kanalene og som utnytter dette frekvensspektret maksimalt.

Som det vil bli forklart i det følgende, er disse og andre formål oppnådd i det nå utviklete kommunikasjonssystemet med tidsdelt multipleksing.

Kort forklart, i samsvar med oppfinnelsen, blir et kommunikasjonssystem med tidsdelt multipleks (TDM) beskrevet, som deler kanalene for radiofrekvenskommunikasjon opp i minst to tidsforskjellige spor. Talesignal som skal sendes av systemet, blir analysert og stemmekodet til et digitalt signal som blir sendt i løpet av et eller flere av tidssporene. Mottatte meldinger blir gjenvunnet fra minst et av tids-sporene, og talemeldingen blir dekodet fra det stemmekodete signal. På denne måten kan flere talemeldinger bli overført i tidsmultipleks på en enkel kanal med båndbredde 25 kHz.

Kort beskrivelse av tegningene.

Trekkene ved den foreliggende oppfinnelsen som antas å være nye, blir spesielt understreket i kravene. Oppfinnelsen og ytterligere formål og fordeler med denne, kan forstås med henvisning til den følgende beskrivelse i sammenheng med vedlagte tegninger og figurer hvor like henvisningstall viser til samme del, og hvor : Fig. 1 er et blokkdiagram av et TDM kommunikasjonssystem i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 er en illustrasjon av den foretrukne organisasjon av en kommunikasjonskanal. Fig. 3a er en illustrasjon av den foretrukne organisasjon av tids-sporets innledningsdata (slot overhead) for en sending fra primær til fjernenhet. Fig. 3b er en illustrasjon av den foretrukne organisasjon for tids-sporets innledningsdata ("slot overhead") for en sending fra fjern- til primærenhet.

Fig. 4 er et blokkdiagram for en fjernenhet i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 5 er et blokkdiagram for en primærenhet i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 6 er et blokkdiagram av en enkelfrekvens primærenhet i samsvar med oppfinnelsen.

fig. 7 er et blokkdiagram av den foretrukne utførelsesformen av styreenheten i figurene 4-6. Fig. 8a-8c er et flytskjema for trinnene som blir gjennomløpt av styreenheten i fig. 4. Fig. 9 er et flytskjema for trinnene som blir gjennomløpt avstyreenheten i figurene 6 eller 7.

Detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelsesform.

Fig. 1 viser et blokkdiagram for systemet med tidsmultipleks 100 i den foreliggende oppfinnelse. Systemet består hovedsaklig av en repeterer 102, en mobil enhet 104, en basestasjon 106 og en bærbar enhet 108. Som brukt i denne beskrivelsen, betyr "en bærbar enhet" (108) en kommunikasjonsenhet som er konstruert for å bli båret av en person. En "mobil enhet" (104) er en overføringsenhet konstruert for å bli transportert av kjøretøy, og en "basestasjon" (106) blir å tolke som en perma-nenet eller halvpermanent installasjon med en bestemt lokalisering. Den mobile enheten 104, basestasjonen 106 og den bærbare enheten 108, blir heretter kollektivt

referert til som fjernenheter, og repetereren 102 blir heretter referert til som primærstasjonen. Fjemenhetene kommuniserer via primærstasjonen og benytter til dette RF-kanaler som er oppdelt i minst to tids-spor. RF-kanalene som blir brukt av den foreliggende oppfinnelsen blir ansett for å være standard smalbånd mobilradio-kanaler for bruk på land. Dise kanalene blir betraktet typisk som kommunikasjonskanaler med båndbredde på 25 kHz (kanalens frekvenspar er atskilte med 45 Mhz i 800 MHz båndet for dupleksing av kanalen). Selvsagt er andre kanal-båndbredder og mellomrom mulige , men denne oppfinnelsen tar i betraktning bruken av standard mobil-kanaler for derved å unngå nødvendigheten av nye FCC opprettelser eller retningslinjer.

For fagfolk, vil det være kjent at menneskets tale inneholder ganske mye av over-flødig informasjon. For å utnytte frekvensbåndet mest mulig effektivt, vil det være ønskelig å fjerne så mye som mulig av den overflødige informasjonen før sending. Meldingen blir så rekonstruert i mottakeren fra den viktigste, sendte, taleinformasjonen. En modell av talen kan være et eksitasjonssignal, (f.eks. luft fra lungene) som driver et filter (stemmebåndene), som innehar bestemte resonnansegenskaper. Talens lyd forandrer seg med tiden etter som filteret forandrer seg med tiden. Eksita-sjonen er støyliknende for ustemte lyder (f.eks. visse konsonanter) og framstår som en periodisk eksitasjon for stemte lyder (f.eks. vokaler). Derfor for å redusere bånd-bredden som kreves for å sende en stemt lyd, må det karakteriserende spektret til signalet analyseres, og eksitasjonssignalets natur må klarlegges.

Tidligere kommunikasjonssystemer har brukt taledigitaliseringsteknikker slik som pulskodemodulasjon (PCM) eller modulasjon ved kontinuerlig variabel flankehelning (CVSD) som forsøk på å gjengi bølgeform som funksjon av tid for talesignalene. Disse teknikkene har imidlertid den ulempen at de krever overføringshastigheter for data i området fra 12 kb/s til 64 kb/s. Teknikkens nåværende stand for mobil radiokommunikasjon på land er datahastigheter fra 12 kb/s til 16 kb/s på en 25 kHz kanal. Dette tillater overføring av ett talesignal ved bruk av (CVSD). Fagfolk på området vil kjenne til at kombinasjonen av mer effektiv talekoding (f.eks. koding i området 2.4 kb/s til 9.6 kb/s) og mer effektiv datatransmisjon (18 kb/s på en 25 kHz kanal) ville tillate overføring av to eller flere talesignaler i 25 kHz av frekvensspektret.

Kjent teknikk antyder oppdeling av kommunikasjonskanalene i smale frekvens-segmenter, hvor hvert segment utgjør et minimimum for å kunne overføre en digitalisert talemelding. Disse teknikkene har to klare ulemper. For det første vil smale bånd og brede bånd ikke gå godt sammen i et system, slik at en gradvis overgang fra bredere til smalere kanaler blir fulgt av økt interferens mellom kanalene. For det andre vil ethvert valg av smalere standard båndbredde "fryse fast" teknikkens stand. Dette fordi en redefinering og fastsetting av en standard båndbredde for mobilkommunikasjon vil hindre fordelaktig utvikling av teknologiske forbedringer utenom en slik redefinering av kommunikasjons-standarder.

Den foreliggende oppfinnelsen beholder den nåværende standard for kanalene for mobilkommunikasjon på land mens den deler tida mellom brukerne i samsvar med den nødvendige brøkdelen av bitkapasiteten pr. kanal for å kune overføre et talesignal.

Denne framgangsmåten har den fordelen at den beholder den nåværende beskytt-elsen mot interferense, og den tillater oppdeling av tiden så ofte som nødvendig for å nyttiggjøre fordeler av framskritt i teknikken for koding og data-overføring.

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter stemmekoding av talesignalet for å oppnå minimum overføringshastighet for taledata. I denne beskrivelsen betyr "stemmekoding" den analysen og syntesen av stemme som enten nytter en "stemmeleiemodell", eller som kvantiserer delbånd i talens bølgeform for å fjerne overflødig talt informasjon for dermed å gjøre det mulig å overføre den nødvendige stemme-informasjon med redusert båndbredde.

Et typisk eksempel på en stemmekoder som nytter en stemmeleiemodell er en lineær forutsigende koder (LPC). En LPC analysator operer typisk på blokker med digitalisert stemme, som bestemmer modellparametrene som er anvendbare i løpet av en spesiell blokk, og overfører disse parametrene til en syntese-enhet i mottakerenheten. Syntese-enheten rekonstruerer talesignalet ved å nytte de mottatte parametrene. Ettersom modellparametrene varierer sakte med tiden sammenlignet med talesignalets bølgeform blir det overflødige i talesignalet fjernet.

Et typisk eksempel på en stemmekoder som nytter kvantisering av underbånd i talen, er en delbåndskoder (SBC). I en SBC analysator, blir underbånd av talens bølgeform kvantisert og en avgjørelse blir tatt med hensyn til talens energi i hvert underbånd. Bare de energibånd som har et energiinnhold over en forutbestemt terskel blir sendt og muliggjør dermed overføring med redusert båndbredde. I samsvar med dette vil stemmekoding medføre en ytterligere reduksjon av overføringshastigheten i taledata ved å bruke en kodingsteknikk basert på spesielle egenskaper ved tale, der bare informasjon fra talesignalet som er viktig for tolkningen, blir overført. Stemmekoding tillater en tilstrekkelig lav hastighet for kodingen av tale til at oppdeling av en båndbredde på 25 kHz blir mulig, og for dermed å realisere et kommunikasjonssystem med effektiv utnyttelse av frekvensbåndet.

I fig. 2 er det vist en RF-kanal for kommunikasjon 200 som igjen er inndelt i 8 tids-spor. Hvert tids-spor 1-8 er tilknyttet en overhead datadel 202 som inneholder en signalprotokoll som blir beskrevet senere. Straks RF-kanalen er blitt oppdelt i et forutbestemt antall av tids-spor (8 i denne foretrukne utførelsesform) blir de gruppert i undergrupper som danner tidsspor for kommunikasjon som brukes av de aktuelle

systembrukere.

Fagfolk på området vil være klar over at stemmekoding av en stemme med forskjellige kodingshastigheter, kan påvirke den hørbare kvaliteten av den mottatte talen. I samsvar med dette vil tale som er stemme-kodet av en 9.6 kb/s delbåndskoder (SBC) være kvalitetsmessig bedre enn tale som er LPC kodet med 2.4 kb/s. Derfor vil den foreliggende oppfinnelsen ta i betraktning grupperingen av de 8 tids-sporene til undergrupper som det vil kreves av den spesielle stemmekoderen som blir nyttet. Et eksempel på et arrangement av sportilordninger blir illustrert i fig. 2.

(henvisning 202). Underspor 1-4 er blitt kombinert til å danne sporet la, som vil sørge for fullgod (toll) kvalitet på talen for brukerne av systemet. Sporet lb og lc blir dannet ved å kombinere to underspor (henholdsvis 5-6 og 7-8) og vil overføre talen med dårligere kvalitet, men den vil fremdeles være akseptabel for en del brukere.

Som en ser av dette vil beslaglagt tid på lufta ("air time billing rate") variere avhengig av hvilken kvalitet som ønskes på talen i en spesiell brukeromgivelse. Dessuten, ettehvert som teknologien forbedres og talekvaliteten for en stemmekoder med lavere bithastighet blir bedre, kan ytterligere under-oppdeling gjøres fordi systemet opprinnelig var konstruert for et større antall tids-spor (i.e., i siste instans ville de 8 tidssporene være kommunikasjons-spor).

På fig. 3a og 3b, er det vist foretrukket utførelsesform for innledningsdata (overhead data-informasjon),(202 på fig. 2), for både primær til fjern , og fjern til primær overføringene. Fig. 3a illustrerer innledningsdata 300 for primær til fjemoverføring. Innledningsdataene begynner med en forplantningsforsinkelse 302. Typisk vil den maksimale tidsforsinkelse for forplantning, bli definert av det spesielle systems opp-dekning for en spesiell utførelse. Typisk, vil systemområdet være hovedsaklig ansvarlig for å bestemme forplantningsforsinkelsen. F.eks. toveis forplantningsforsinkelsen for fjerne enheter (60 miles) kan være 12 bits med 18 kb/s signal-overføring. Dersom det stemmekodete signal som blir mottatt av primærstasjonen (repetereren) ble enkelt repetert, ville forsinkelsen av meldingen bli en funksjon av avstanden til den fjerne senderenheten. De fjerne mottakerenhetene ville bli nødt til å avgjøre korrekt hvor meldingens informasjon befant seg i tids-sporet for å gjenvinne talemeldingen korrekt. I samsvar med dette omfatter den foreliggende oppfinnelsen et system hvor primær stasjonen repeterer informasjonen på et bestemt punkt i tids-sporet. Alle fjernenheter synkroniseres til primærstasjonens sendersignal.

Etter forplantningsforsinkelsen 302 følger sendenøkkeltiden 304. Sendenøkkeltiden 304 representerer tiden som det tar å koble en enhet mellom sender og mottaker-frekvens. Denne tiden må betraktes som en typisk hardwarebegrensning og i den foretrukne utførelsesform er den 1.22 ms. Fagfolk vil kjenne til at det aktuelle bit-antall som blir sendt, vil avhenge av hastigheten på overføringen av data. Selvsagt kan sendenøkkeltiden krympes etter som forbedrete effektforsterkere og frekvens-syntetiserere blir utviklet. Bitsynkroniseringsmønsteret 306 følger sendenøkkeltiden 304. Bit synk. mønstret av innledningsdataene 300 representerer et digitalt mønster som kreves for å oppnå bitsynkroni sering mellom en senderenhet og en mottaker-enhet. I den foretrukne utførelsesformen består bitsynk. delen 306 av 1.22 ms av et vekslende logisk 1, logisk 0 mønster. Etter å ha skaffet seg bitsynkronisering, må mottakerenheten også ha rammesynkronisering for å kunne dekode riktig et eller flere tidsspor. I den foretrukne utførelsesformen består rammesynkroniseringsdelen 308 av et forutbestemt digitalord. Mottakerenheten må motta korrekt rammesynk.delen 308 på en måte som er avgjørende (3 av 5 tilfeller i den foretrukne utførelsesform) for å oppnå ordentlig rammesynkronisering. Synkronisering på denne måten tillater en akseptabel feilkvote i systemet ved å nytte et minimumstall av databits for å danne synkroniseirngsordet. Etter rammesynkroniseringen mottar den fjerne mottakerenheten underrammas ID kode310. Underrammas ID-kode inneholder informasjon som blir brukt av en fjemenhet til å styre og dirigere mottakerkretsene til å operere på minst et TDM-spor. Selvsagt, som vist i fig.2, kan den fjerne mottakerenheten bli informert, via underrammas ID 310, at den vil gruppere flere tidsspor til et enkelt brukerspor. Etter å ha synkronisert og dekodet en tilvising til minst et TDM-spor, vil fjernenheten motta den stemmekodete talen 312, som følger innledningsdataene 300.

I fig. 3b er innledningsdataene 314 for sending fra fjernenhet til primærstasjon vist. Innledningsdatadelen 314 er lik innledningsdataene 300 i fig. 3a med unntak av forplantningsforsinkelsen som er unødvendig fordi primærstasjonen repeterer alle meldinger på det samme punkt i tidssporet, og underramma ID 310 er ikke nød-vendig fordi sportilvising blir utført av primærstasjonen (repetereren). Fjernenheten sender de stemmekodete meldingene ved å følge rammesynkroniseringsdelen 308 (av innledningsdatadelen 314).

I fig 4. er det vist et blokkdiagram for en fjernenhet 400. Hjertet til fjernenheten 400 er styringsenheten 402 (som vil bli vist og beskrevet mere detaljert senere). Ved sending blir først et talesignal generert via mikrofonen 404. Talen blir analysert av en stemmekoderanalysator 406, som blir aktivert av styreenheten 402 via forbindelsen 407. Stemmekoderanalysatoren kan være enhver passende koder som i den foretrukne utførelsesform er en LPC eller en SBC stemmekoder. Styreenheten 402 tar den stemmekodete informasjonen som er i digital form, og styrer den til sendebufferen 408 via datalinjen 410. Den digitaliserte taleinformasjonen blir lagret i sendebufferen 408. Den digitaliserte taleinformasjonen blir lagret i sendebufferen 408 ved hvilken som helst kodehaastighet som måtte være valgt av stemmekoderanalysatoren 406. Typiske eksempler på stemmekodete datahastigheter omfatter, men er ikke begrenset av 9.6, 4.8, og 2.4 kb/s. Når sendebufferen 408 har nådd en forutbestemt kapasitetsgrense, blir informasjonen trukket ut og sendt til senderen 414 av styreenheten 402 via forbindelsen 412. Selvsagt lager styreenheten for-ord til taleinformasjonen ved hjelp av innledningsdatadelen 202, som illustrert i fig. 2. Styreenheten 402 kobler senderen 414 til en antenne 416 via bryteren 418. Alternativt kunne bryteren 418 bli erstattet av en duplekser (eller liknende) for kontinuerlig å koble senderen og mottakeren til antenna. På denne måten blir innldnings-datadelen og taleinformasjonen sendt med en valgt sender-datahastighet, som må være minst dobbelt så stor som stemmekoderdatahastigheten. Skiftevis kan data-informasjon (allerede på digital form) bli sendt på samme måte via datakilden 420. Dessuten kan en kombinasjon av stemmekodet tale og data bli sendt alternativt som bestemt av en spesiell bruker.

For å motta informasjon fra et tidsspor, kobler styreenheten 402 antenna 416 til en mottaker 422 med bryteren 418. Mottakeren 422 er koblet både til styreenheten 402 og en Mokke-gjenvinnerinnretning 424 ("clock recovery means") som kan være enhver passende klokke gjenvinnerinnretning som kan synkronisere styreenheten 402 til den mottatte informasjon ved å bruke bitsynkronisering eller rammesynkroniseringsdeler. Når den først er synkronisert, tar styreenheten 402 den mottatte stemmekodete talen (eller digitale data) og sender til mottakerbufferen 426 via forbindelsen 428. Denne informasjonen blir klokket inn i mottakerbufferen 426 med passende datahastighet, som typisk kan være overføringsdatahastigheten. Informasjonen blir trukket ut fra mottakerbufferen 426 via forbindelsen 430 og sendt gjennom styreenheten 402 til den stemme-dekodende syntetisereseren 432. Selvsagt, må informasjonen bli trukket ut med en datahastighet identisk med den som taleinformasjonen ble stemmekodet med. Syntetisereren 432, aktivisert av styreenheten 402 gjennom forbindelsen 433, opererer på de viktigste talekomponentene for å gjenopprette stemmesignalet. Dette signalet blir ført til en høyttaler 434 som befordrer meldingen videre til operatøren. Dersom, imidlertid, hvis data er blitt overført i løpet av et TDM spor, datasinken 436, som kan være en printer eller en monitor, tar i mot dataene og viser disse for operatøren.

På fig. 5 er det vist en repeterer 500 som passer for bruk iet TDM kommunikasjonssystem i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Styreenheten 502 styrer betjeningen av repetereren 500. Systemreferansen 504 forsyner styreenheten 502 med klokkesignal som blir brukt for å bestemme overføringshastigheten på data. Virke-måten er slik, at et stemmekodet signal blir mottatt fra minst et tidsspor på en første frekvens og går fra antenna 506 gjennom duplekseren 508 til en mottaker 510. Mottakeren 510 blir koblet til en Mokkegjenvinnerinnretning 512 og styreenheten 502. Styreenheten tar imot det mottatte datasignal fra mottakeren 510 med den datahastighet som er bestemt av klokkegjenvinnerinnretningen 512 og fører disse til senderen 514. Senderen 514 repeterer signalet inkludert innledningsdata 202 i minst et tidsspor på en andre frekvens (ved en overføringshastighet for data som er bestemt av styreenheten 502) gjennom duplekseren 508 til antenna 506.

På fig. 6 er det vist en enkel frekvens repeterer (SFR) som er passende til bruk i TDM systemet i denne oppfinnelsen. Repetereren 600 blir styrt av styreenheten 602, som mottar master klokkesignal fra systemreferansen 604. Et signal blir mottatt av antenne 606 og sendt via bryteren 608 til mottakeren 610. Mottakeren 610 forsyner klokke-gjenvinneranordningen 612 og styreenheten 602 med signaler. Det mottatte stemmekodete signal blir lagret i en buffer 618 inntil et etterfølgende tidsavsnitt, hvor bufferen 618 blir tømt av styreenheten 602 via forbindelsen 622 med en forutbestemt datahastighet, som typisk er datahastigheten for sending. Styreenheten 602 styrer så signalet fra bufferen til senderen 614. Senderen 610 sender signalet til antenna 606 via bryteren 608, som har vært koblet til senderen via styreenheten 602 gjennom forbindelsen 624. Følgelig vil, i en SFR, senderen 614 og mottakeren 610 være multiplekset til antenna og en duplekser er ikke nødvendig. Fagfolk på området vil være klar over at enten multippelfrekvensrepetereren eller enkelfrekvens-repetereren kan bli brukt skiftevis eller kombinert i ethvert reellt TDM-system.

På fig. 7 er det vist et blokkdiagram for en styreenhet 700 beregnet for bruk enten i en primær- eller i en fjernenhet. Styreenheten 700 består av en mikroprosesor 702, slik som en MC6801 produsert av Mottola, Inc. Mikroprosessoren 702 blir forsynt med et klokkesignal fra klokkekilden 704. Systemreferansen (se fig.5 og 6) blir sendt til rammemarkør 706 og den synkrone serie data adapter (SSDA) 708. Mikroprosessoren 702 er koblet til rammemarkøren 706 og SSDA 708 via en adressebuss 710 og en databuss 712. Rammemarkøren 706 blir brukt til å generere rammesynkron-iseringsinformasjon som inneholdes av den innledningsdatadel som ble beskrevet i samband med fig. 2. Rammemarkøren 706 kan være enhver høvelig innretning, og kan f. eks, være en programmerbar timer modul (PTM), slik som en MC 6840 produsert av Motorola, Inc. SSDA 708 blir brukt i styreenheten 700 for å motta data fra mikroprosessoren 702 og overlevere data på serieform til senderen 714.1 den foretrukne utførelsesformen er SSDA en MC6852 produsert av Motorola, Inc. Denne SSDA 708 er også koblet til klokkegjenvinneren og datadetektoren 716. Klokkegjenvinneren og datadetektoren 716 er koblet til mottakeren 718 og blir brukt til å forsyne SSDA 708 med mottatt synkroniseringsinformasjon og mottatt stemme-kodet talesignal. Derfor blir SSDA brukt både til sende og mottakermodus for å transportere data i samsvar med dette. Klokkegjenvinneren og datadetektoren 716 er også koblet til rammesynkdetektoren 720. Rammesynkdetektoren 720 mottar data fra datadetektoren og klokkegjenvinnerinnretaingen 716, og blir brukt til å lete etter rammesynk-markøren i det mottatte stemmekodete signal. Når rammesynkronisering oppnås, vil rammesynkdetektoren alarmere mikroprosessoren 702 via forbindelsen 722. Straks klokkegjenvinner-innretningen og rammesynkdetektoren begge har synkronisert, kan det stemmekodete signal enten bli repetert (som i primærstasjonene i fig. 5 eller 6) eller bli mottatt og sendt til stemmekodesyntetisereren for å gjenvinne stemmesignalet (som i fjernenheten i fig.4).

På fig. 8a-8c er det vist et flytdiagram over trinnene som blir utført av en styreenhet som blir nyttet i en fjemenhet. I fig. 8a begynner rutinen med starttrinnet 800 som blir utført i ved første gangs betjening eller etter en resetting. Starttrinnet 800 programmerer enhver frekvenssyntetiserers og lasts forskjellige ID-koder som kan bli benyttet i løpet av betjeningen av styreenheten. Rutinen fortsetter så til valgtrinnet 802, som sjekker for å se om repetereren er aktiv. Fjernenheten avgjør om repetereren er aktiv via bitsynkroniseringskretsene som opererer på bit-synkroniseringsdelen av innledningsdatadelen (se fig.3). En positiv bitsynk.-indikasjon inntreffer dersom repetereren er operativ (i.e.,at den sender). Selvsagt, dersom repetereren var inaktiv, ville fjernenheten ikke være i stand til å oppnå bitsynkronisering.

Igjen med referanse til fig. 8a, dersom repetereren ikke er aktiv vil rutinen fortsette til valgtrinnet 804 for å detektere hvorvidt mikrofonbryteren PTT (push- to-talk) er trykket inn for å starte en samtale. Dersom det i trinnet 804 blir avgjort at PTT ikke er betjent, vil rutinen returnere til referansebokstav A og valgtrinnet 802. Rutinen vil fortsette i denne sløyfa inntil PTT- bryteren blir betjent og rutinen fortstter til trinn 805.1 trinn 805 blir den forutbestemte nøkkelkode for å aktivere repetereren sendt. Nøkkelkoden kan være hvilken som helst passende kode og, i tilfeller med spesielt utstyr der repetereren alltid er aktivert vil trinnet 805 kunne bli utelatt. I den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen er repetererne inaktive (dvs. ikke på lufta) dersom det ikke er noen fjernenhet som sender. Dette sparer energi og øker tidsrommene mellom klikk i primærstasjonen. (MTBF; "mean time between failure") Selvsagt kunne repetererene bli konstruert for å være kontinuerlig operative for dermed å eliminere nødvendigheten av en aktiverringskode. Etter å ha sendt nøkkel-koden for repetereren, fortsetter rutinen til valgtrinnet 806. Valgtrinnet 806 avgjør hvorvidt synkronisering er blitt oppnådd. Både bitsynkronisering og rammesynkronisering er det nødvendig å få bekreftet i valgtrinnet 806 (bit synk kan allerede være etablert i valgtrinnet 802). Rammesynk blir avgjort ved en majoritetsbestemmelse basert på 3 av 5 korrekte mottak av rammesynkroniseringsord (se fig. 3) Dersom synkronisering er etablert, fortsetter rutinen til trinn 808,som aktiverer analysatoren for den aktuelle stemmekoder til å bli brukt. Etter aktiveringen av stemmekoderanalysatoren, fortsetter rutinen til valgtrinnet 810, som avgjør hvorvidt PTT-bryteren er aktivert. Dersom bryteren er blitt aktivert går rutinen til referansebokstav B i fig. 8b (for sending). Dersom PTT-bryteren ikke er aktivert, fortsetter rutinen til referansebokstav C i fig. 8c (for å motta).

På fig. 8b, er trinnene som er involvert i løpet av sendemodusen til styreenheten vist. Rutinen begynner med trinn 812, som tar den digitaliserte taleinformasjonen fra stemmekodeanalysatoren. Den stemmekodete talen blir lagret i bufferen (408 i fig.4) i trinn 814 med stemmekodings datahastighet. Valgtrinnet 816 bestemmer hvorvidt bufferen er tilstrekkelig full til å begynne sending. I den foretrukne utførelsesform, blir bufferen bedømt til å være full (klar) når minst en halvdel av et tidsspor av stemmekodet data er kommet inn i bufferen. Dersom valgtrinnet 816 avgjør at bufferen ikke er tilstrekkelig full, returnerer rutinen til referansebokstaven B for å motta mere stemmekodet tale fra analysatoren i trinn 812. Dersom avgjørelsen i valgtrinn 816 er at bufferen er tilstrekkelig full, fortsetter rutinen til valgtrinnet 818 for å avgjøre hvorvidt det foreliggende tidsspor er det som er tilvist for en spesiell enhet. Tidssporene må bli tilvist slik at den mobile styreenheten vet hvor mange av undersporene (1-8) som skal kombineres for dette spesielle kommunikasjonsspor. Dersom det aktuelle spor ikke er enhetens tilviste tidsspor, fortsetter rutinen til valgtrinnet 817 for å sjekke synkronisering. Dersom valgtrinnet 817 avgjør at synkroniseringen er tapt, fortsetter rutinen til referansebokstaven A. Hvis ikke fortsetter rutinen til referansebokstaven B. Dersom valgtrinnet 818 avgjør at det aktuelle tidssporet er enhetens tilviste tidsspor, fortsetter rutinen til trinnet 819 for å avgjøre hvorvidt enheten fremdeles er rammesynkronisert. Enheten vil ha en gyldig rammesynkronisering dersom den har mottatt korrekt, fem av de ni siste rammesynkroniseringsord. Dersom valgtrinnet 819 avgjør at enheten har mistet rammesynkronisering, returnerer styreenheten til referansebokstav B. Dersom enheten har holdt synkroniseringen, fortsetter rutinen til trinn 820, som formaterer forordet i innledningsdatadelen som beskrevet tidligere i samband med fig. 3. Etter formater-ingen av innledningsdata i trinn 820 til trinn 822 sendes en enkelt byge på TDM kanalen ved å sende innledningsdata og stemmekodet tale tatt fra bufferen med dataoverføringshastighet. Etter at dette enkle spor er blåst ut på TDM-kanalen, avgjør valgtrinnet 824 om bufferen er tom. Dersom bufferen ikke er tom, returnerer rutinen til referansebokstaven B som tar mere tale og fortsetter å sende. Dersom bufferen er tom, returnerer rutinen til referansebokstaven A i fig. 8a som bestemmer

hvorvidt repetereren er aktiv.

I fig. 8c, er vist trinnene som blir utført av den mobile styreenheten ved mottak. Rutinen begynner i trinn 826 som mottar det stemmekodete signal fra et eller flere tidsspor i TDM-kanalen. Trinn 828 oppdaterer tilvisingen av spor for innretningen som nytter styreenheten. I den foretrukne utførelsesformen, representerer dette oppdatering av en hukommelseslokalitet som inneholder antall underspor (1-8) som kan kombineres i flere variasjonerr for å danne kommunikasjonsspor for TDM-apparatet. Rutinen fortsetter deretter til valgtrinnet 830 for å avgjøre hvorvidt synkroniseringen er beholdt. En bekreftende avgjørelse kommer ut dersom enheten korrekt har mottatt fem av de ni siste synkroniseringsord. Dersom det er synkronisering, fortsetter rutinen til valgtrinnet 832 for å bestemme hvorvidt kommunika-sjonsinnretningen er dempet eller om stumkoblingen er åpen for mottak av meldingen. Fagfolk på området vil kjenne til forskjellige kjente framgangsmåter for å realisere stumkobling (squelch) En teknikk går ut på å detektere hvorvidt det mottatte signal er gyldige data eller støy. Et alternativ vil være å bruke en form for kontinuerlig squelch, vanligvis referert til som "digital privat linje" (DPL). Et annet alternativ vil være å nytte dataord for begynnelse av melding (BOM) og slutt på melding (EOM) som for-ord og etter-ord til meldingen. I prinsippet er hvilket som helst squelch-system nyttbart i den foreliggende oppfinnelsen som virksomt i valgtrinnet 832. Dersom stumkoblingen er på,returnerer rutinen til referansebokstaven D i fig.

8a. Imidlertid, dersom stumkoblingen ikke er virksom, vil rutinen fortsette til trinnet 834 hvor det stemmekodete signal blir plassert i bufferen (426 i fig. 4) med datahastighet som mottatt. Trinnet 836 fjerner fjerner signalet fra bufferen med stemme kod-erens datahastighet og presenterer det for stemmekodesyntetisereren (432 i fig. 4). Stemmekodesyntetisereren rekonstruerer det originale stemmesignalet og presenterer det for operatøren enten via en høyttaler eller ved hjelp av andre midler. Etter komplettering av den syntetiserte meldingen, returnerer rutinen til referansebokstaven D i fig. 8a.

Fig. 9 er en illustrasjon av trinnene som blir utført av styreenheten i en primærstasjonen (repeterer). Rutinen begynner med valgtrinnet 900, som avgjør hvorvidt aktiveringskoden er blitt mottatt fra en bestemt fjernenhet. Dersom aktiveringskoden ikke er mottatt, venter repetereren (i.e., ikke på lufta) inntil en aktiveringskode blir mottatt. Når aktiveringskoden blir mottatt fortsetter rutinen til trinn 902, som starter rammemarkøren og aktiverer senderen. Trinn 904 sender en byge av innledningsdata definert i fig.3 som inneholder TDM sportilvising for fjernenheten. Etter at fjernenheten har mottatt synkronisering og tilvising av tidsspor, sender fjernenheten innledningsdata og TDM-stemmekodet datamelding til repetereren. Valgtrinnet 906 agjør altså hvorvidt synkroniseringen (både bit og ramme) fra mobilenheten er blitt mottatt i det aktuelle tidsspor. Dersom synkroniseringen er blitt mottatt, fortsetter rutinen til trinn 908, som resetter en senders "tiden ute timer", som kan være tilstede for å forhindre senderen fra å sende enten permanent eller i forlengede tidsavsnitt. Rutinen fortsetter så til trinn 910, som mottar TDM stemmekodete data fra et bestemt spor (eller gruppe av spor) som er tilvist av repetereren. Trinn 912 sender på nytt eller repeterer TDM data i et annet tidsspor enten på samme frekvens eller i det samme eller i forskjellig tidsspor på en andre frekvens avhengig av hvilken type repeterer som er valgt. Etter gjenutsendelsen i trinn 912, returnerer rutinen til referansebokstaven A, som igjen sender en byge av innledningsdata med tidssportilvis-ingen og fortsetter i denne sløyfa inntil det ikke er flere stemmekodete data å sende.

Tilbake til valgtrinn 906. Dersom avgjørelsen i 906 er at synkronisering ikke er mottatt i det aktuelle tidsspor, fortsetter rutinen til valgtrinnet 914, som avgjør hvorvidt repetererens sender fremdeles er aktivert. Repetererens sender kan ikke være aktivert dersom "tiden er ute-timeren" har aksjonert eller en deaktiveringskode er mottatt (dersom en slik kode er nyttet.) Dersom avgjørelsen i valgtrinnet 914 er at repetereren fremdeles er aktivert, blir et skiftende logisk 1, logisk 0-mønster sendt i det første undertidssporet i trinn 916. Etter trinn 916 blir innledningsdata og sportilvising sendt i hvert av undersporene som danner det aktuelle tidssporet som nyttes. Etter som innledningsdatadelen ikke vil fylle et underspor blir et skiftende logisk 0, logisk 1 mønster brukt til å fylle hvert underspor. Etter trinn 918 returnerer rutinen til referansebokstaven A, som igjen vil sende en byge av innledningsdata med sportilvisingen til mobilenheten, og deretter til valgtrinnet 906 for å sjekke om repetereren har mottatt skikkelig synkroniseringen fra fjernenheten. Dersom avgjørelsen i fjernenheten 914 er at repetereren ikke lenger er aktivisert, returnerer rutinen til referansebokstaven B, som igjen vil avvente aktiveringskoden før repetereren er operativ pånytt.

Claims (12)

1. Transceiveranordning ved et kommunikasjonssystem med tidsdelt multipleksing som deler kanaler (200) for radiofrekvenskommunikasjon inn i minst to tidsluker for kommuniksjon med talesignaler, karakterisert ved at det er anordnet midler (414, 514, 614, 714) for å sende et talekodet signal ut på kommunikasjonskanalen (200) som har en gitt maksimum datahastighet C, i samsvar med en tidsdelt multipleksing protokoll som definerer N tidsluker, der N er et positivt heltall som er mindre eller lik C/V, der V omfatter en valgt kodehastighet, idet det talekodete signalet blir foreløpig bufret ved en første hastighet og utsendt i en hastighet som overskrider 2V i løpet av minst en av de N tidslukene, og at sendemidlene (414, 514, 614, 714) omfatter organ (406) for å analysere et talesignal ved en valgt kodehastighet V, for å skaffe tilveie det talekodete signalet, og at det finnes et styringsorgan (402, 502, 602, 702) for å generere og innlede et datasignal som inkluderer minst et synkroniseringssignal for det talekodete signalet, og ved at det er anordnet midler (422, 510, 610, 718) for å motta et talekodet signal fra kommunikasjonskanalen, i samsvar med den tidsdelte multipleksing protokollen i løpet av minst en av de N tidslukene, for å framskaffe et mottatt signal, mottakermidlene omfatter organ (424, 512, 612, 704) for synkronisering til synkroniseringssignalet, og organ (432) for å behandle det mottatte tale-kodete signalet ved den valgte kodingshastigheten, V, for å syntetisere det gjenvunnete talesignalet fra det mottatte tale-kodete signalet, og at styringsorganet (402, 502, 602, 702) også styrer midlene for sending og midlene for mottaking.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at frekvensen for den valgte kodingshastigheten er 4,8 kHz.

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at frekvensen for den valgte kodingshastigheten er 2,4 kHz.

4. Anordning i samsvar med krav 1-3, karakterisert ved at styringsorganet (402, 502, 602, 702) for sender- og mottakermidlene (414, 514, 614, 714; 424, 512, 612, 718) omfatter organ (400, 500, 600, 700) som virker slik at anordningen gjentar signalet som er mottatt i minst en av de N tidslukene i løpet av en annen tidsluke for derved å utgjøre en enkelfrekvens repeterer.

5. Anordning i samsvar med krav 1-3, karakterisert ved at styringsorganet (402, 502, 602, 702) for sender- og mottakermidlene (414, 514, 614, 714; 424, 512, 612, 718) omfatter organ (418, 508, 608, 708) for dupleksing av sender- og mottakermidlene (414, 514, 614, 714; 424, 512, 612, 718) som virker slik at anordningen gjentar det talekodete signalet som mottas fra en av de N tidslukene med en første frekvens, i minst en av de N tidslukene med en andre frekvens.

6. Anordning i samsvar med krav 1-3, karakterisert ved at styringsorganet (402, 502, 602, 702) for sender- og mottakermidlene (414, 514, 614, 714; 424, 512, 612, 718) omfatter organ som virker slik at anordningen virker i en første modus for å repetere det talekodete signalet som blir mottatt i en av de N tidslukene, i løpet av minst en annen tidsluke, og i en andre modus for simulering av full dupleks kommunikasjon på en enkel kommunikasjonskanal.

7. Anordning i samsvar med krav 1-6, karakterisert ved at analysatoren er en LPC analysator.

8. Anordning i samsvar med krav 1-6, karakterisert ved at analysatoren er en SBC analysator.

9. Anordning i samsvar med krav 1-8, karakterisert ved at syntetiseren er en LPC syntetiserer.

10. Anordning i samsvar med krav 1-8, karakterisert ved at syntetiseren er en SBC syntetiserer.

11. Anordning i samsvar med krav 1-10, karakterisert ved at sender- og mottakermidlene er konstruert og innrettet for å brukes på en kommunikasjonskanal som har båndbredde på 25 kHz.

12. Anordning i samsvar med krav 1-11, karakterisert ved at det finnes første og andre bufferorgan (408, 426, 618) anordnet for å bufre det mottatte signalet ved en første hastighet, og det talekodete signalet ved den valgte kodingshastigheten, og at midlene for å syntetisere det gjenvunnede signalet fra det bufrete mottatte signalet opererer med en hastighet som er vesentlig lik den valgte kodingshastigheten.