RU2216860C2 - Способ и система радиосвязи для передачи речевых сообщений и данных, обеспечивающие улучшенное разнесение помех - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу радиосвязи для передачи речевых сообщений и данных и системе для осуществления этого способа в системе радиосвязи МДВР (МДВР - множественный доступ с временным разделением), причем канал (А, В, С, d) связи включает в себя по меньшей мере один временной интервал из множества последовательных временных интервалов (0-23), формирующих кадр МДВР, а временной интервал (А, В, С ) кадра совершает перескок в положении межу последовательными кадрами (перескок (k), перескок (k+1). Перескок временного интервала (А, В, С) зависит от типа канала связи, для которого отведен указанный временной интервал (А, В, С). Техническим результатом является создание способа радиосвязи и устройства, использующих псевдослучайное переключение (перескок) временных интервалов кадра МДВР, пригодного для сосуществования различных типов связи в одном и том же кадре. 4 с. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится, в основном, к системам связи и, более конкретно, к системам радиосвязи для передачи как речевых сообщений, так и данных между двумя или более блоками связи, по меньшей мере, один из которых может быть мобильным.

Уровень техники
В прошедшем десятилетии были разработаны различные методики и концепции систем радиосвязи для мобильной телефонии и передачи данных. Вообще, могут быть выделены два типа мобильных систем связи.

Один является сотовой связью, обеспечивающей обслуживание мобильных абонентов, которые могут перемещаться относительно быстро по относительно протяженным областям, называемым ячейками. Аналоговые сотовые системы, такие как AMPS, ETACS, NMT-450 и NMT-900, были развернуты в глобальном масштабе. Цифровые сотовые системы называются IS-54B, D AMPS в Соединенных Штатах Америки, PDC в Японии и пан-Европейская система GSM.

Беспроводная радиосвязь является другой системой, включающей в себя весь диапазон от простых домашних беспроводных телефонов до служебных беспроводных систем, способных обслуживать сотни или даже тысячи беспроводных связных блоков в (больших) офисах или производственных цехах и т.д., и местной общественной связи. Аналоговые беспроводные системы называются СТО, СТ1 и СТ1+. Цифровые беспроводные системы обозначают как СТ2, CT2-CAI, СТ3, PHS и DECT.

GSM, D-AMPS, PDC и СТ3, PHS и DECT используют технику цифрового доступа, известную как МДВР (множественный доступ с разделением каналов по времени), причем передачи проводятся во временные интервалы и множество временных интервалов собирают в кадр. Некоторые вспомогательные цифровые системы связи используют МДКР (множественный доступ с кодовым разделением каналов) как свою методику доступа для установления радиосвязи между связными блоками системы. Вообще, эти мобильные беспроводные системы компонуются для обеспечения обслуживания на многих несущих (МН) в радиопередающей полосе. То есть, передача на отдельной несущей обеспечивается с помощью либо МДВР, либо МДКР.

В сотовых системах, подобных GSM, одна или множество несущих являются индивидуальными для ячейки. Ячейки, которые разнесены на достаточное расстояние, могут повторно использовать те же несущие без искажающего эффекта. Эта так называемая схема повторного использования частоты позволяет оператору обслуживать протяженную область действия со многими пользователями и только ограниченным спектром.

Беспроводные системы, такие как DECT и PHS, не основаны на повторном использовании частоты. Вместо этого все несущие являются действительными для каждой ячейки. Система определяет, какая несущая и какой связной канал такой несущей могут быть использованы для обеспечения связи с минимальной величиной интерференции. Несущие и связные каналы динамически распределяют перед и/или во время передачи, что называется ДРК (ДРК - динамическое распределение каналов). Соответственно, не требуется частотное планирование или привлечение оператора, который контролирует частотный спектр.

Для применения в домашних условиях, подобного беспроводному расширению КТСОП (КТСОП - коммутируемая телефонная сеть общего пользования), или для беспроводных расширений ЛС (локальная сеть) используются так называемые нелицензируемые полосы радиопередачи. То есть, абоненты не нуждаются в лицензии для работы радиооборудования в такой полосе радиопередачи. Тем не менее правила, установленные для нелицензируемых полос соответствующими нормативными актами, подобными ETSI (European Telecommunications Standards Institute - Европейский институт стандартов дальней связи) в Европе и FCC (Federal communication commission - Федеральная комиссия связи) в США, предупреждают пользователя о затрате на использование им всей полосы. Такие правила обычно включают в себя схемы исключения столкновений или расширений. В случае расширения передача абонента расширяется на всю полосу передачи. Поскольку различные передачи являются не скоординированными, должен использоваться радиоинтерфейс, который является устойчивым к помехам.

Глобальная нелицензируемая передающая полоса была определена на 2,4 ГГц. Эта ISM (Industrial Scientific Medical - Промышленная Научная Медицинская) передающая полоса открыта для всего оборудования, которое удовлетворяет правилам FCC и ETSI. Координация между системами для уменьшения помех не разрешена. Это означает, что воздушный интерфейс системы связи должен справляться с неизвестными помехами и постановщиками помех.

Системы радиосвязи, которые развертываются в этой нелицензируемой полосе, должны придерживаться строгих правил, установленных ETSI и FCC. В ISM (промышленной научной медицинской) передающей полосе 2,4 ГГц является обязательным. Это означает, что схема DCA, используемая для DECT, не может быть использована. Вместо этого должно использоваться, например, расширение со скачкообразной перестройкой частоты (перескоком частоты - ПЧ) или расширение прямой последовательности (ПП).

В Международной заявке WО 93/17507 заявителя раскрыты несколько ПЧ схем для системы радиосвязи МДВР, причем радиосвязные блоки осуществляют передачи по радиоканалам в соответствии со схемами псевдослучайной скачковой перестройки по каналам. В US-A-5430775 раскрыта схема скачкообразной перестройки частоты, причем отдельные связные блоки синхронизированы так, чтобы перестраиваться скачками синхронно.

В Международной заявке WО 93/22850 раскрыт способ увеличения разнесения помех в системе радиосвязи МДВР, причем используется скачкообразная перестройка частоты и разнесение помех более усиливается, так как связные каналы также осуществляют перескок в растре временного интервала. То есть, вместо фиксированного распределения временных интервалов временные интервалы псевдослучайно переключают между последовательными кадрами, т.е. имеет место псевдослучайное переключение временных интервалов (перескок временных интервалов). Тем не менее рекомендуется сохранять у канала управления ячейки фиксированное распределение временных интервалов.

В ЕР-А-0399612 раскрыта передача данных по дуплексным каналам с временным разделением, в которых за счет асимметричной сущности большинства протоколов данных временные интервалы, не участвующие в передаче данных, освобождаются и становятся пригодными для целей однонаправленной передачи.

При применении какой-либо или обеих схем ПЧ и ПВ передача информации становится псевдослучайной как по частоте, так и по времени. То есть, во время сеанса канал связи занимает различные положения по частоте и времени, так что помехи, встречающиеся в канале связи, усредняются по всем каналам в передающей полосе. Это в особенности предпочтительно при передаче речевых сообщений.

Фактически сотовые и беспроводные системы радиосвязи поддерживают как передачу речевых сообщений, так и данных. Для целей настоящего описания термин "речевая связь" используется применительно к передаче речевых сообщений в реальном времени, тогда как термин "передача" данных используется применительно к передаче другой информации, в том числе речевых сообщений в режиме, отличном от реального времени.

Чтобы сделать возможной безошибочную доставку данных, при передаче данных обычно используют ретрансляционную схему для повторной передачи пакетов данных, которые были получены ошибочно. В схеме АЗПП (АЗПП - автоматический запрос повторной передачи) передатчик данных извещается получателем информации о выполнении предыдущей передачи. Если передатчик был проинформирован, что прием был ошибочным, ошибочные данные автоматически ретранслируют. В системе МДВР, подобной DECT, могут быть установлены асимметричные линии передачи данных, в которых большинство временных интервалов кадра МДВР отводят для симплексной передачи данных, т.е. только в одном направлении. Тем не менее по меньшей мере один обратный канал связи должен оставаться действующим для предоставления АЗПП информации. Для минимизации запаздывания и, соответственно, максимизации пропускной способности обратный канал непосредственно следует за каналами данных. Как следствие, получатель информации может подтвердить прием всех данных, непосредственно предшествующих обратному каналу.

Тем не менее, используя схему псевдослучайного переключения временных интервалов, вследствие случайного характера схемы переключения обратный канал в отдельном кадре может заканчиваться перед пакетами данных. Соответственно, непосредственно квитирование принятых пакетов данных в том же кадре невозможно просто потому, что обратный канал не существует после приема пакетов данных. Отсутствие информации АЗПП приводит к автоматической ретрансляции ранее переданных данных передатчиком. При этом не учитывают тот факт, что данные могли прибыть правильно. Для специалистов очевидным является, что пропускная способность системы существенно уменьшается и достигает в среднем только 50% от максимальной пропускной способности.

Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является создание способа радиосвязи и оборудования для осуществления этого способа, использующих псевдослучайное переключение (перескок) временных интервалов кадра МДВР, пригодного для сосуществования различных типов связи в одном и том же кадре.

В частности, целью настоящего изобретения является обеспечение оптимального распределения временных интервалов кадра МДВР для поддержания передачи речевых сообщений в подверженных ошибкам системах радиосвязи, таких как нелицензируемая полоса ISM.

Начиная с WO 93/22850, как наиболее близкого технического решения, известного из уровня техники, в котором раскрыт способ радиосвязи в системе радиосвязи МДВР, причем связной канал включает в себя по меньшей мере один временной интервал из множества последовательных временных интервалов, формирующих кадр МДВР, и причем происходит перескок временного интервала кадра в положении между последовательными кадрами, обеспечиваются вышеизложенные и другие цели, преимущества и признаки настоящего изобретения, так как временной интервал, отведенный каналу передачи речевых сообщений, переключается псевдослучайным образом в положении между последовательными кадрами, а положение временного интервала, отведенное для канала передачи данных, остается фиксированным между последовательными кадрами.

В соответствии со способом по настоящему изобретению перескок временных интервалов в кадре МДВР контролируется таким типом канала передачи, как канал речевой связи и канал передачи данных. В соответствии с изобретением перескок временных интервалов между последовательными кадрами ограничивается временными интервалами, отведенными для каналов речевой связи, тогда как временные интервалы, отведенные для каналов передачи данных, занимают фиксированные положения в кадре.

Такое осуществление способа в соответствии с изобретением обеспечивает оптимальное разнесение помех для речевой связи, тогда как передача данных может быть выполнена по схеме АЗПП. Это имеет место, потому что последовательность каналов передачи данных не затрагивается при осуществлении способа в соответствии с изобретением, так что обратный канал всегда имеется в распоряжении после того, как были переданы данные.

При такой схеме передачи каналы передачи данных более уязвимы для помех, чем каналы речевой связи. Это имеет место вследствие отсутствия разнесения помех для временных интервалов, отведенных для каналов передачи данных. Тем не менее, используя схему АЗПП, искаженные пакеты данных могут быть просто замещены посредством использования повторных передач.

В другом варианте осуществления способа в соответствии с изобретением с целью улучшения разнесения помех как для каналов речевой связи, так и для каналов связи данных система радиосвязи выполнена для радиосвязи в заранее определенной радиочастотной полосе передачи, включающей в себя множество радиочастотных передающих каналов, а каждый такой радиочастотный передающий канал включает в себя множество связных каналов в кадре МДВР. Разнесение помех увеличивается при наличии скачкообразной перестройки каждого кадра МДВР по частотным передающим каналам.

То есть, при использовании схемы скачкообразной перестройки частоты для кадров МДВР, например такой, что каждый последовательный кадр передается в последующем радиочастотном передающем канале, помеха временных интервалов данных усредняется по радиочастотной полосе передачи системы.

С целью сохранения целостности временных интервалов в другом варианте осуществления изобретения положения скачка временных интервалов, отведенных для каналов речевой связи, лимитируются временными интервалами кадра, не отведенного для каналов передачи данных.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением обеспечивается четкое разделение между временными интервалами, отведенными для каналов речевой связи, и временными интервалами, отведенными для каналов передачи данных, так как временные интервалы для передачи данных отводятся с одного конца кадра, а временные интервалы для речевой связи отводятся от другого конца того же кадра. Предпочтительно для речевой связи отводят передние временные интервалы кадра или половины кадра, а для передачи данных отводят задние временные интервалы кадра или половины кадра. То есть можно сказать, что в системе связи МДВР/ДВР (дуплексное временное разделение) данные принимают и передают в отдельных половинах кадра.

Группирование временных интервалов в последовательные пачки, т.е. группирование речевых временных интервалов и группирование временных интервалов данных, выгодно в отношении помех, поскольку оно ограничивает число столкновений вследствие частичного перекрытия. Кроме того, обеспечивается максимальное пространство для перескока речевых временных интервалов.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения достигается перескок временного интервала, так как для каждого последовательного кадра определяется различный временной сдвиг, который добавляется к временным интервалам кадра, отведенного для канала речевой связи, или, вообще, интервалам, для которых может иметь место перескок. Временной сдвиг включает в себя кратное временного интервала.

Число положений временных интервалов, имеющихся в распоряжении для псевдослучайного переключения, изменяется динамически, когда временные интервалы, отведенные для передачи данных, добавляются или опускаются в кадре. Если кадр МДВР включает в себя N временных интервалов, пространство временного скачка М кадра задается выражением М=N-Nd-1, где Nd представляет число временных интервалов кадра МДВР, отведенных для передачи данных. В случае кадра МДВР/ДВР временной сдвиг М определяется выражением М=N/2-N'd-1, где N'd представляет собой максимальное число временных интервалов в половине кадра МДВР/ДВР, занятой каналами передачи данных. Отметим, что вследствие асимметричных каналов передачи данных число временных интервалов, отведенных для передачи данных, может отличаться от одной половины кадра к другой половине кадра МДВР/ДВР.

В предпочтительном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением временные интервалы псевдослучайного переключения (перескока) окружают временной интервал М-1, отсчитанный от конца кадра или половины кадра, от которого назначаются временные интервалы псевдослучайного переключения. Каналы, которые смещаются наружу пространства перескока, возвращаются к этому концу кадра. Для МДВР/ДВР процедура оборота может проводиться отдельно для каждой половины кадра.

Для целей синхронизации временной сдвиг кадра передается каждому связному блоку системы радиосвязи, работающей на связном канале, пригодном для перескока временного интервала, таком как канал речевой связи. В системе радиосвязи, организованной для радиосвязи между блоком доступа к радиолинии или базовой радиостанцией и множеством удаленных блоков радиосвязи, таких как портативные телефоны и компьютерное оборудование, например, временной сдвиг передают от блоков доступа к радиолинии к дистанционным блокам радиосвязи.

В вариантах осуществления изобретения, в которых кадры МДВР производят скачок в положении между радиочастотными передающими каналами радиочастотной полосы передачи, достигается быстрая синхронизация между блоками радиосвязи, в еще одном варианте осуществления изобретения при наличии одного непрерывно передающего блока, такого как блок доступа к радиолинии, другой блок сканирует отдельный радиочастотный канал передачи для получения передачи и включается в перескок кадров при приеме передачи. Если нет активного связного канала, передаются один или более так называемых фиктивных носителей, для которых также имеет место перескок времени и частоты.

Синхронизация перескока времени выполняется путем сканирования всех временных интервалов кадра или половины кадра до тех пор, пока не будет получено сообщение, содержащее информацию в отношении последовательности перескока времени и временного сдвига.

Для целей сканирования в еще одном варианте осуществления способа в соответствии с изобретением блок радиосвязи, выполняющий сканирование, качает частоту во всей радиочастотной передающей полосе, причем отдельный радиочастотный канал передачи сканируется по числу кадров, по меньшей мере, равному числу радиочастотных каналов передачи систем радиосвязи.

Изобретение также относится к системе радиосвязи, включающей в себя множество блоков доступа к радиолинии и множество удаленных блоков радиосвязи, каждый блок доступа обеспечивает обслуживание радиосвязи в ограниченной географической области или ячейке. Блоки доступа к радиолинии и удаленные блоки радиосвязи выполнены для обеспечения радиосвязи в соответствии с вышеописанным способом.

В предпочтительном варианте осуществления системы радиосвязи в соответствии с изобретением блоки доступа к радиолинии ведут передачу в общепринятой радиочастотной полосе передачи, а каждый из блоков доступа к радиолинии имеет индивидуальную последовательность перескока радиочастотного передающего канала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения обеспечена система для радиосвязи в промышленной, научной и медицинской (ISM) полосе частот от 2400 до 2483,5 МГц, имеющая 79 радиочастотных каналов передачи, каждый канал имеет ширину полосы частот передачи 1 МГц, и каждый кадр МДВР имеет длину 10 мс со скоростью перескока 100 перескоков/с по радиочастотным каналам передачи, причем используется схема передачи МДВР/ДВР, в которой каждая половина кадра включает в себя 12 последовательных временных интервалов.

Изобретение далее относится к блоку доступа к радиолинии и блоку радиосвязи системы радиосвязи для беспроводной связи, включающей в себя средство приемопередачи и средство управления для осуществления радиосвязи в соответствии со способом, описанным выше.

Перечень фигур
Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества изобретения раскрыты в нижеследующем описании со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 - типовое беспроводное домашнее мультимедийное использование, в котором, в частности, может быть реализовано настоящее изобретение;
Фиг.2 - схема цифровой передачи МДВР/ДВР, известная из уровня техники;
Фиг. 3 - перескок временных интервалов, известный из уровня техники, применимый в схеме передачи МДВР/ДВР по фиг.2;
Фиг. 4 - предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с изобретением;
Фиг.5 - совместно расположенные блоки доступа к радиолинии системы радиосвязи в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.6 - сканирование синхронизации перескока частоты, предшествующей синхронизации перескока времени;
Фиг.7 - способ сканирования в соответствии с изобретением блока радиосвязи, находящегося в не захваченном ждущем режиме.

Изобретение раскрыто со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, которыми тем не менее изобретение не ограничено.

На фиг. 1 показан пример типового домашнего мультимедийного применения беспроводной системы радиосвязи, обеспечивающей обслуживание как речевых сообщений, так и данных.

В здании 1 блок 2 доступа к радиолинии, называемый также базовой станцией или НЧР (НЧР - неподвижная часть радиооборудования), соединяется передающей линией 5 связи с коммутируемой телефонной сетью общего пользования/цифровой сетью с интеграцией функций (КТСОП/ЦСИФ). Дополнительно, средство управления может быть соединено с блоком 2 доступа к радиолинии. Далее, оборудование для обработки данных в виде персонального компьютера 6, например, и портативных беспроводных или мобильных радиотелефонов 7 является действующим в здании 1, также называемое переносной частью (ПЧ). Каждый удаленный блок 6, 7 радиосвязи и блок 2 доступа к радиолинии включает в себя средство 8 приемопередатчика и антенны. Блоки 6, 7 радиосвязи и блок 2 доступа к радиолинии соединяются посредством беспроводных линий 9 связи, которые поддерживают как речевые сообщения, так и данные и перекрывают все здание с прилегающими участками. Несколько линий 9 связи могут работать одновременно. В показанном применении внешняя связь блока 6, 7 радиосвязи обеспечена посредством беспроводных линий 9 связи, промежуточного блока 2 доступа к радиолинии и линии 5 связи с КТСОП/ЦСИФ. Внутренние соединения между блоками 6, 7 радиосвязи обеспечивают радиолиниями 9 и блоком 2 доступа к радиолинии.

Пример радиосистемы дальней связи как для домашнего, так и для наружного использования описывается, например, в Европейской заявке 0716514 на выдачу патента.

Для специалиста в этой области техники очевидным является, что несколько блоков 2 доступа к радиолинии могут работать в здании 1 с прилегающими постройками, имеющими перекрывающиеся области обслуживания, причем блоки 2 доступа к радиолинии соседних зданий могут иметь перекрывающиеся области обслуживания или покрытия. Для блоков 2 доступа к радиолинии, работающих в соответствии с существующей беспроводной техникой низкой мощности МДВР (МДВР - множественный доступ с временным разделением), такой как ранее указанные СТ3, PHS и DECT, каждый из блоков 2 доступа к радиолинии и блоки радиосвязи имеют ограниченную область перекрытия, имеющую размер пико-, нано- или микроячейки, радиус которой находится в пределах от нескольких метров до 10 м и 400 м.

Следуя известной технологии DECT (DECT, ЦЕБС - цифровая европейская беспроводная связь), информация по воздушной линии 9 связи передается в соответствии с протоколом МДВР/ДВР, причем первая половина кадра используется для целей передачи, а другая половина кадра используется для целей приема или наоборот. Кадр ЦЕБС/МДВР включает в себя двадцать четыре временных интервала и время Т повторения кадров. Во время первой половины кадра, т.е. первых двенадцати временных интервалов, обозначенных Т0, Т1,...Т11, данные передают от блока доступа к радиолинии к удаленному блоку радиосвязи, тогда как во второй половине каждого кадра, т.е. вторые двенадцать временных интервалов, обозначенных R12, R13,...R23, удаленные блоки радиосвязи передают информацию к блокам доступа к радиолинии. Типовая дуплексная линия радиосвязи между блоком доступа к радиолинии и удаленным блоком радиосвязи задает интервал в первой половине кадра и соответственно расположенный интервал во второй половине кадра. Каждый временной интервал обычно содержит данные управления, системные данные или пользовательские данные.

В ЦЕБС десять несущих имеются в распоряжении для передачи информации, так что имеется максимум из 120 дуплексных каналов радиосвязи. Время кадрового цикла Т равно 10 мс. Полное число битов на временной интервал составляет 480. Соответственно, системная скорость передачи битов составляет 1152 кбит/с. В Европе радиочастотная передающая полоса ЦЕБС простирается от 1880 до 1900 МГц.

В ЦЕБС определяются каналы радиосвязи или носители. Несущая частота и интервалы, используемые для каналов связи, отводятся при настройке. До переключения на другую частоту требуется, например, передать радиосвязь другому блоку доступа к радиолинии по мере того, как удаленный блок радиосвязи движется (межячеечная передача) или если отдельная несущая частота и связь временного интервала нарушается (внутриячеечная передача). Комбинации несущей частоты и временного интервала непрерывно адаптивно выбираются во время передачи, которая известна как НДДК (НДДК - непрерывный доступ к динамическому каналу).

В системах, которые не поддерживают распределение динамического канала, или радиосвязных системах, в которых расширение каналов связи является обязательным, например, в соответствии с требованиями, установленными FCC и ETSI для радиочастотной полосы передачи 2,4 ГГц ISM (industrial scientific and medical - промышленная, научная и медицинская), может применяться перескок времени временных интервалов с целью уменьшения искажения, вызываемого, например, импульсными постановщиками помех.

На фиг.3 показан эффект перескока времени, применяемый в схеме передачи МДВР/ДВР, такой, как показана на фиг.2 в соответствии с упомянутым уровнем техники.

На фиг. 3 показаны два последовательных кадра МДВР/ДВР, показывающих перескок (k) и перескок (k+1) соответственно. Первая половина каждого кадра является передающей половиной, обозначенной Тх, тогда как во второй половине каждого кадра имеет место прием Rx. Далее полагается, что установлены дуплексные каналы А, В и С радиосвязи.

Полагая, что временной интервал, отведенный для отдельных каналов связи, перескакивает через 10 интервальных позиций между последовательными кадрами, канал А связи, который находится в позиции временного интервала 1, во время перескока (k) будет находиться в позиции 11 временного интервала при следующем перескоке (k+1) и т.д. Таким же образом канал В связи сдвинется с временного интервала 2 на временной интервал 0 и канал С связи сдвигается на временной интервал 1 по отношению к половине кадра Тх. Для половины кадра Rx в этом примере применяется та же схема перескока, т.е. перескок через десять позиций временных интервалов, чтобы сохранить интервальное разделение двенадцати интервалов для дуплексного канала в кадре.

Хотя такая схема перескоков работает очень хорошо для речевой связи, например, эта схема перескоков не годится для передач данных, работающих по так называемой АЗПП (АЗПП - автоматический запрос на повторную передачу) схеме. В такой схеме, если прием является ошибочным, запрос на повторную передачу передается с приемника на передатчик незамедлительно после приема ошибочных данных и в том же кадре.

Допустим на фиг. 3, что по каналам А и В связи передают данные, причем канал В предназначен для передачи запроса АЗПП. Во время перескока (k) данные передаются во временном интервале 1, данные которого должны подтверждаться во временном интервале 14. То есть, во время приема данных и их подтверждения имеется временной период, равный двенадцати временным интервалам. При кадровом времени 10 мс 5 мс имеются в распоряжении для оценки полученных данных.

Далее допустим, что применяется перескок времени, раскрытый выше. Как очевидно из фиг.3, во время перескока (k+1) канал А данных перемещается на временной интервал 11, тогда как подтверждающий канал В имеет место во временном интервале 12, то есть сразу после получения данных. Фактически проблемы подтверждения могут возникать, если схема обработки не достаточно быстрая для оценки полученных данных на ошибки. Большая часть радиосвязного оборудования, имеющегося в распоряжении в настоящее время, не в состоянии поддержать ретрансляцию в пределах интервала, непосредственно следующего за полученными данными. Вообще, должно иметься различие во времени по меньшей мере в один интервал.

В системах радиосвязи, в которых временные интервалы могут выбираться адаптивно для передачи или приема, например, когда большое количество данных должно быть передано от блока доступа к радиолинии на удаленный блок в виде персонального компьютера, устанавливают асимметричные линии связи данных. Такие линии связи занимают множество временных интервалов в кадре в направлении удаленного блока связи (нисходящая линия связи) и, например, единственный временной интервал в направлении блока доступа к радиолинии (восходящая линия связи). При использовании перескока времени существует риск, заключающийся в том, что обратный канал становится доступным прежде, чем все данные в кадре были переданы, так что подтверждение в том же кадре невозможно. Отсутствие подтверждения автоматически приведет к ретрансляции данных также в том случае, если не появились ошибки, что существенно уменьшает пропускную способность системы по данным, и в среднем достигается только 50% от максимальной пропускной способности.

На фиг. 4 показана улучшенная схема перескока временных интервалов в соответствии с настоящим изобретением. С целью объяснения изобретения предполагается, что используют схему связи МДВР/ДВР в соответствии с фиг.3.

В соответствии со способом по настоящему изобретению, перескок временного интервала между последовательными кадрами производится в зависимости от типа канала связи, для которого распределен временной интервал.

На фиг.4 временные интервалы А, В и С предназначены для каналов речевой связи, тогда как временные интервалы d обеспечивают передачу данных, т.е. неречевой информации в реальном времени, например, с использованием АЗПП протокола.

В соответствии со способом по настоящему изобретению, временные интервалы d, отведенные для каналов передачи данных, занимают фиксированное положение в кадре, тогда как временные интервалы А, В и С, отведенные для речевой связи, производят перескок в положении между последовательными кадрами. Как показано на фиг.4, канал А речевой связи перескакивает с временного интервала 1 в перескоке (k) на временной интервал 6 в перескоке (k+1) по отношению к первой половине кадра, т.е. длина перескока составляет 5 позиций временных интервалов.

В этом примере речевые временные интервалы не могут перескакивать через временные интервалы данных с целью сохранения интервальной целостности и для предотвращения перекрытия интервалов. В представленном примере речевые временные интервалы окружают временной интервал 6, так что с длиной перескока временного интервала в 5 интервальных позиций канал В речевой связи будет перескакивать с временного интервала 2 в перескоке (k) на временной интервал 0 в перескоке (k+1), тогда как канал С речевой связи перескакивает с временного интервала 3 в перескоке (k) на временной интервал 1 в перескоке (k+1). Та же схема перескока используется для временных интервалов речевой связи во второй половине каждого кадра.

Как очевидно из фиг.4, временные интервалы d, отведенные для передачи данных, не повреждаются перескоком времени, так что обратный канал всегда будет находиться за каналами передачи данных, в которых передают данные, чем гарантируется правильное подтверждение в пределах того же кадра.

Поскольку канал речевой связи или носители речевых сообщений и каналы передачи данных или носители данных не будут конфликтовать, устанавливается четкое разделение между носителями речевых сообщений и данных. Носители данных устанавливаются с одного конца кадра МДВР, т.е. половины кадра в случае связи МДВР/ДВР, тогда как носители речевых сообщений устанавливаются с другого конца кадра МДВР или половины кадра. Каналы речевой связи позволяют делать перескок через интервалы, не используемые каналами передачи данных. Распределение временных интервалов, показанное на фиг.4, согласуется с этим предпочтительным вариантом.

Для распределения каналов передачи данных во время передачи данных сначала устанавливают специальную дуплексную связь, которая, кроме того, используется для дополнительного обмена установочной информацией. Затем может быть добавлено несколько дуплексных каналов передачи данных, имеющих интервал в обеих половинах кадра. Если требуемое число интервалов нечетное, может быть установлен односторонний канал связи или носитель (включающий в себя только единственный интервал). Каналы передачи данных предпочтительно размещают в последовательных временных интервалах с номерами интервала как можно выше в пределах кадра или половины кадра. Группирование интервалов в последовательные пачки выгодно по отношению к помехам, поскольку оно уменьшает число столкновений вследствие частичного перекрытия. Кроме того, как можно больше пространства остается для перескока времени носителей речевого сигнала.

Если каналы передачи данных были распределены для временных интервалов, как описано выше, остающееся пространство в кадре или половине кадра может быть использовано для дуплексных каналов речевой связи. С целью минимизации столкновений каналы речевой связи будут группироваться так же, то есть они всегда будут занимать опорный временной интервал с наименьшим возможным номером. Если канал речевой связи с меньшим ссылочным номером освобождается, канал речевой связи с наибольшим ссылочным номером будет передан только что освобожденному временному интервалу.

Для специалиста очевидным является, что пространство перескока, т.е. номер позиций перескока, имеющихся для перескока временного интервала, может динамически меняться, если носители добавляются или освобождаются.

Для системы с N интервальными позициями в кадре пространство М перескока времени в кадре может определяться как
М=Nd-1,
где Nd - полное число временных интервалов кадра МДВР, занятых каналами передачи данных.

В системах радиосвязи МДВР/ДВР пространство М перескока времени определяется выражением
М=N/2-N'd-1,
где N'd - максимальное число временных интервалов в половине кадра МДВР/ДВР, занятых каналами передачи данных. Это соответственно для дуплексных и односторонних каналов передачи данных в кадре. С помощью этого определения М во всех случаях одна пара интервалов (М, М+N/2) остается пустой и может быть использована для запроса носителя от других блоков.

Применяя вышеизложенное к примеру, показанному на фиг.4, с N=24 и Nd= N'd= 4, получаем, что М=7. Соответственно, временные интервалы, отведенные для речевой связи, окружают временные интервалы М-1, отсчитанные от конца кадра МДВР, т.е. половины кадра в случае системы связи МДВР/ДВР, от которого распределяют каналы речевой связи. То есть, в представленном примере позиции интервала с наименьшим номером.

Перескок времени достигается путем добавления временного сдвига к каналам речевой связи или носителям речевых сообщений предпочтительно идентично в первой и второй половине кадра схемы МДВР/ДВР и применяется аналогично ко всем речевым каналам. Этот временной сдвиг, применительно к временным интервалам, может быть выбран случайно, тем не менее меньше, чем имеющееся в распоряжении пространство М перескока времени. Временной сдвиг оборачивается вокруг границы пространства перескока времени, и каналы, которые смещаются наружу пространства перескока времени, возвращаются к началу кадра, как описано выше. С помощью этой схемы дуплексные характеристики схемы МДВР/ДВР остаются невредимыми, то есть интервалы восходящей и нисходящей линии связи находятся в разных половинах кадра.

Для специалистов очевидным является, что различные временные сдвиги могут быть применены в различных системах радиосвязи с целью равномерного увеличения разнесения помех в системе радиосвязи, включающей в себя несколько блоков доступа к радиолинии с перекрывающимся покрытием или областями обслуживания.

В способе по настоящему изобретению, как описано выше, каналы передачи данных не расширяют по времени, при котором они могут быть подвержены искажению импульсными постановщиками помех.

Хотя вредное воздействие таких искажений может быть ослаблено за счет использования протокола передачи АЗПП, с целью увеличения устойчивости к помехам способ в соответствии с изобретением также может быть применим в связи со схемой перескока частоты (ПЧ). Посредством разбиения имеющейся радиочастотной полосы передачи на множество частотных каналов передачи и путем формирования последовательных кадров, подлежащих передаче в последовательных каналах передачи, воздействие постановщика помех на одном или нескольких частотных каналах передачи усредняется по всем имеющимся частотным каналам передачи.

Этот тип перескока частоты дополнительно к перескоку временных интервалов (ПВ) обеспечивает предпочтительную систему радиосвязи для использования в полосе ISM 2,4 ГГц, в которой серьезными помехами являются микроволновые печи для приготовления пищи в домашних условиях. Эти микроволновые печи работают как раз в середине полосы 2,4 ГГц и нарушают ряд частотных каналов передачи.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, в частности, для использования в радиочастотной полосе передачи ISM определяют 79 радиочастотных каналов передачи, имеющих ширину полосы пропускания 1 МГц, так что длина последовательности перескока частоты равна 79. Перескоки частоты применяются циклически, так что после 79 перескоков частоты снова используют ту же частоту. Учитывая кадр МДВР, имеющий длину 10 мс, устанавливают скорость перескока 100 перескоков/с по радиочастотным каналам передачи.

Важным значимым результатом в использующих схему перескоков системах является синхронизация: связь может использоваться только тогда, когда как передатчик, так и приемник синхронно производят перескок. Синхронизация или процедура сбора данных должна быть оптимизирована к минимизации запаздывания сбора данных и потребления мощности в режиме ожидания.

Рассмотрим систему радиосвязи, показанную на фиг.5. Показан ряд независимых блоков X, Y, Z доступа к радиолинии, имеющих покрытие или области х, у, z обслуживания соответственно и использующих схемы как ПЧ, так и ПВ в соответствии с настоящим изобретением. Если нет потока обмена на блоке доступа к радиолинии, он поддерживает, по меньшей мере, фиктивный носитель, обеспечивающий маяк, то есть носитель, на котором не передаются пользовательские данные (см. фиг.2). Чтобы избежать постоянных столкновений между двумя соседними блоками доступа к радиолинии, как перескок времени, так и перескок частоты используют для фиктивного носителя. Различные блоки доступа к радиолинии предпочтительно имеют различные последовательности перескоков, так как ПЧ последовательность выводится из идентичности блока доступа к радиолинии. Каждый блок доступа к радиолинии транслирует свою идентичность, так что удаленный блок связи, желающий связаться с таким блоком доступа к радиолинии, может получить используемую последовательность перескока. Подходящие последовательности перескока частоты известны из уровня техники.

Если, как показано выше, ПЧ последовательность является такой, что та же самая частота снова появляется после того, как все другие радиопередающие каналы были проинспектированы, не синхронизированный, не захваченный удаленный блок радиосвязи может ждать на одном передающем канале по мере того, как производится сканирование всех временных интервалов. Как только получен истинный сигнал, не захваченный блок может следить за передачей путем перескока на той же скорости и последовательности перескоков времени, что и полученные по информации об идентичности.

Последовательности перескока времени могут производиться в зависимости от номера кадра. При определении абсолютного номера кадра, который часто передают, блок, который обнаружил ПЧ синхронизацию, может сопровождать передатчик путем перескока с кадрами и сканирования всех его временных интервалов. Как только поступает кадр, в котором абсолютный номер кадра является передаваемым, также может устанавливаться ПВ синхронизация. Оптимальной точкой по времени для перескока является N/2+1 интервалов после интервала, в котором был принят истинный сигнал, для системы связи МДВР/ДВР, содержащей N временных интервалов. Это представлено на фиг.6.

Блок W, который проводит сканирование, не знает, какой блок Х временного интервала используют для передачи. Два экстремума обнаруживаются как X1, т. е. первый временной интервал в половине кадра, и Х2, т.е. последний временной интервал в половине кадра. На фигуре соответствующие временные интервалы заштрихованы. Если блок W перескакивает к следующей частоте точно N/2+1 интервала после переднего края принятого интервала, полный цикл сканирования в следующей радиопередающей частотной полосе захватит какой-либо сдвинутый по времени носитель, определяющий характер сдвига, который указан крестиком в соответствующей половине кадра. Цикл сканирования может быть ограничен до N-1, который дает один интервал для настройки частотного синтезатора блока W сканирования.

Блок в режиме ожидания предпочтительно имеет очень низкий дежурный цикл с целью экономии потребления энергии. Периодически блок должен "просыпаться" для проверки сообщений системы поискового вызова. Блоки, которые захвачены, то есть ПЧ и ПВ синхронизированные, с блоком доступа к радиолинии могут иметь очень низкий рабочий цикл. Между периодами "пробуждения" удаленный блок связи в режиме ожидания всегда может "просыпаться" и устанавливать связь, поскольку он полностью синхронизирован с блоком доступа к радиолинии. Напротив, блок доступа к радиолинии должен ждать до тех пор, пока блок в режиме ожидания "пробуждается", прежде чем он может установить связь. Тем не менее, если ПЧ и ПВ еще не были установлены, удаленный блок связи должен периодически "просыпаться", чтобы автоматически поддерживать захват. Цикл "пробуждения" удаленного блока радиосвязи в режиме ожидания должен скользить по циклу передачи блока доступа к радиолинии.

При блоке доступа к радиолинии, имеющем радиочастотный передающий цикл из 79, как описано выше, цикл "пробуждения" удаленного блока связи в режиме ожидания может быть выбран, например, 78. В этом случае удаленный блок сканирования (БС) в режиме ожидания имеет шаг -1 прохождения по циклу блока доступа к радиолинии или базовой станции (БС), как показано на фиг.7. Предпочтительно времена цикла сканирования в ждущем блоке чуть больше, чем шаги в скользящем процессе, чтобы учесть рассогласование интервалов.

Для ускорения процесса сбора данных сообщение системы поискового вызова передается более часто или даже во всех пустых интервалах или фиктивных носителях, включающих в себя сообщение системы поискового вызова. Применяя ПЧ последовательность в обратном порядке, т.е. обращенном к нормальной ПЧ последовательности, удаленный блок связи в режиме ожидания переводится в активный режим, в котором он непрерывно проводит цикл сканирования.

Очевидным является то, что для использования с настоящим изобретением могут быть обеспечены блоки доступа к радиолинии и удаленные блоки радиосвязи, имеющие подходящие приемопередающее и управляющее средства, выполненные для работы в соответствии с настоящим изобретением.

Хотя изобретение было раскрыто на примере конкретной реализации в МДВР и/или МДВР/ДВР системах радиосвязи, оно не ограничено только таким типом систем радиосвязи и применимо для мобильных, беспроводных или других систем радиосвязи.

Claims (21)

1. Способ радиосвязи в системе радиосвязи множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР), заключающийся в том, что канал (А, В, С, d) связи включает в себя по меньшей мере один временной интервал из множества последовательных временных интервалов (0-23), формирующих кадр МДВР, причем временной интервал кадра совершает перескок в положении между последовательными кадрами (перескок (k), перескок (k+1)), отличающийся тем, что временной интервал, выделенный для канала (А, В, С) речевой связи, совершает перескок в положении между последовательными кадрами (перескок (k), перескок (k+1)), а положение временного интервала, распределенного для канала (d) передачи данных, сохраняется фиксированным между последовательными кадрами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что положения перескока временных интервалов, отведенных для каналов (А, В, С) речевой связи, ограничены временными интервалами кадра, не отведенными для каналов (d) передачи данных.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что временные интервалы для каналов (d) передачи данных отводят с одного конца кадра, а временные интервалы для каналов (А, В, С) речевой связи отводят с другого конца кадра.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что временные интервалы, отведенные для каналов (d) передачи данных, группируют в соседних временных интервалах, насколько возможно, от указанного конца указанного кадра.

5. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что указанные временные интервалы, отведенные для каналов (А, В, С) речевой связи, насколько возможно, группируют в соседних временных интервалах от указанного другого конца указанного кадра.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что каждый МДВР кадр разделяют на первую половину (Тх) и вторую половину (Rx) последовательных временных интервалов, причем дуплексный канал связи включает в себя соответствующие временные интервалы в каждой половине кадра в соответствии с дуплексной схемой временного разделения (ДВР), а названные временные интервалы совершают перескок, причем их выбирают в соответствии с половиной кадра.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что для каждого последовательного кадра определяют различное временное смещение, которое добавляют к временным интервалам указанного кадра, отведенным для канала (А, В, С) речевой связи, причем указанный временной сдвиг содержит кратное временному интервалу.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что кадр МДВР включает в себя N временных интервалов, а пространство перескока М времени в кадре определяют в соответствии с выражением
M= N-Nd-1,
где Nd - число временных интервалов указанного МДВР кадра, занятого каналами (d) передачи данных,
а случае МДВР/ДВР кадра определяют в соответствии с выражением
М= N/2-N'd-1,
где N'd - максимальное число временных интервалов в половине кадра (Тх, Rx) указанного МДВР/ДВР кадра, занятого каналами (d) передачи данных.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что указанные временные интервалы перескока окружают временной интервал М-1, отсчитанный от указанного другого конца указанного МДВР кадра, т. е. указанной первой и второй половины кадра в случае МДВР/ДВР системы радиосвязи.

10. Способ по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что указанный временной сдвиг кадра передают каждому блоку связи указанной системы радиосвязи, работающей на канале (A, В, С) речевой связи в указанном кадре.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что для каждого кадра задают начальную точку кадра, указанную начальную точку кадра передают каждому блоку связи указанной системы радиосвязи, причем последовательность перескоков временных интервалов связана с указанной начальной точкой кадра.

12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что указанная система радиосвязи выполнена для радиосвязи в заранее определенной радиочастотной полосе передачи, включающей в себя множество радиочастотных каналов передачи, каждый такой радиочастотный канал передачи включает в себя множество связных каналов в МДВР кадре, причем каждый кадр МДВР совершает перескок в положении между указанными радиочастотными каналами передачи.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что каждый последующий кадр передают в последующем радиочастотном канале передачи.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанная система радиосвязи включает в себя по меньшей мере первый и второй блоки радиосвязи, причем указанный второй блок непрерывно передает в по меньшей мере одном временном интервале кадра, причем между первым и вторым блоком установлен канал радиосвязи, где указанный первый блок сканирует отдельный радиочастотный канал передачи для приема передачи от указанного второго блока, причем при приеме указанной передачи указанный первый блок захватывает перескок указанного второго блока.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что для целей сканирования указанный первый блок непрерывно качают по частоте во всей радиочастотной полосе передачи, причем отдельный радиочастотный передающий канал сканирует по числу кадров, по меньшей мере равному числу радиочастотных передающих каналов указанной системы радиосвязи.

16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что указанный первый блок является удаленным блоком радиосвязи, таким, как переносной или мобильный блок (6, 7) радиосвязи, а указанный второй блок радиосвязи является блоком (2) доступа к радиолинии системы радиосвязи, включающей в себя множество удаленных блоков (6, 7) радиосвязи.

17. Система радиосвязи, включающая в себя множество блоков (2) доступа к радиолинии и множество удаленных блоков (6, 7) радиосвязи, причем каждый блок (2) доступа к радиолинии обеспечивает обслуживание радиосвязи в ограниченной географической области или ячейке, отличающаяся тем, что указанные блоки (2) доступа к радиолинии и указанные блоки (6, 7) радиосвязи выполнены с возможностью обеспечения радиосвязи в соответствии со способом по любому из пп. 1-16.

18. Система радиосвязи по п. 17, отличающаяся тем, что указанные блоки (2) доступа к радиолинии передают в общей радиочастотной полосе передачи, причем последовательность перескоков радиочастотного канала передачи является индивидуальной для блока (2) доступа к радиолинии.

19. Система радиосвязи по п. 17 или 18, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью обеспечивать радиосвязь в промышленной, научной и медицинской (ISM) полосе частот от 2400 до 2483,5 МГц, включающей в себя 79 радиочастотных каналов передачи, каждый канал имеет ширину полосы частот передачи 1 МГц, каждый МДВР кадр имеет длину 10 мс со скоростью перескоков 100 перескоков/с по указанным радиочастотным каналам передачи, а каждый МДВР кадр включает в себя первую (Тх) и вторую половину (Rх), каждая из которых имеет 12 последовательных временных интервалов в соответствии со схемой связи МДВР/ДВР.

20. Блок (2) доступа к радиолинии системы радиосвязи для беспроводной связи, включающий в себя средство (8) приемопередачи и средство (3) контроля, выполненные с возможностью обеспечения радиосвязи в соответствии с одним из предыдущих пунктов.

21. Блок (6, 7) радиосвязи системы радиосвязи для беспроводной связи, включающий в себя средство (8) приемопередачи и средство управления, выполненные с возможностью проведения радиосвязи в соответствии с любым из пп. 1-19.

Images