РАДИОСТАНЦИЯ СО СМЕНОЙ ВИДА МОДУЛЯЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнике, в частности, к созданию аппаратуры для беспроводных локальных сетей.
Известна аппаратура распределения ресурсов в гибридной системе связи множественного доступа с временным разделением (МДВР) по патенту США №6631124 Н04J 003/00 "Methods and apparatus for allocating resources in hybrid TDMA communication systems " (Способы и аппаратура для распределения ресурсов в гибридных МДВР системах связи), 2003 г., в которой абонентским станциям в качестве ресурсов передачи распределяются временные слоты, коды расширения, скорость кодирования и ширина полосы частот сигнала. Для изменения упомянутых параметров сигнала не требуется существенной перенастройки радиостанции, так смена кода расширения может быть выполнена переключением обратных связей в генераторе кода, если он выполнен в виде регистра, либо изменением адресов считывания, если генератор кода выполнен в виде запоминающего устройства. При этом электрические схемы модуляторов и демодуляторов остаются неизменными.
Известна также беспроводная система связи по патенту США №6757334 Н04L 027/00 "Bit rate agile third-generation wireless CDMA, GSM, TDMA and OFDM system" (Третьего поколения беспроводная МДКР, ГСМС, МДВР и ОЧРМ система с быстрой сменой битовой скорости), 2004 г., в которой основное внимание уделяется оптимизации распределения энергии между квадратурными составляющими излучаемого сигнала для различных видов манипулированных сигналов, выбору формы элементарного импульса манипулированного сигнала, при этом утверждается возможность использования предложенного изобретения для различных видов манипулированных сигналов, но не раскрывается процедура перенастройки радиостанции для работы с другим видом модуляции и кодирования.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является радиостанция, представленная в патенте РФ на полезную модель №59357 Н04Q 7/24 Н04Q 11/04 "Радиостанция для беспроводной сети", 2006 г., принятая за прототип.
Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где введены следующие обозначения:
1 - блок интерфейсов с оконечным оборудованием [соответствует элементу 8 на фиг.3 описания патента];
2 - первый процессор;
3 - второй процессор [соответствует элементу 7 на фиг.3 описания патента];
4 - первая антенна [соответствует элементу 3 на фиг.3 описания патента];
5 - первый блок высокой частоты (ВЧ) [соответствует элементу 4 на фиг.3 описания патента];
60 - первый модем [соответствует элементу 5 на фиг.3 описания патента];
7 - контроллер [соответствует элементу 9 на фиг.3 описания патента];
8 - вторая антенна [соответствует элементу 10 на фиг.3 описания патента];
9 - второй блок ВЧ [соответствует элементу 11 на фиг.3 описания патента];
100 - второй модем [соответствует элементу 12 на фиг.3 описания патента];
16 - база данных терминалов и соединений [соответствует элементу 1 на фиг.3 описания патента];
17 - база данных подуровня управления доступом к среде [соответствует элементу 6 на фиг.3 описания патента].
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные двунаправленными шинами блок интерфейсов с оконечным оборудованием
1, первый процессор 2, второй процессор 3 и базу данных терминалов и соединений 16, кроме того, содержит также первую антенну 4, соединенную с одиночным входом-выходом первого блока высокой частоты (ВЧ) 5, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов первого модема 60, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с третьей группой входов-выходов второго процессора 3; а также содержит вторую антенну 8, соединенную с одиночным входом-выходом второго блока ВЧ 9, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов второго модема 100, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с пятой группой входов-выходов второго процессора 3; четвертая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с группой входов-выходов базы данных подуровня управления доступом к среде 17, а одиночный выход второго процессора 3 соединен со входом контроллера 7, первый и второй выходы которого соединены с одиночными входами первого 5 и второго 9 блоков ВЧ соответственно.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Входящие в состав радиостанции первый 60 и второй 100 модемы, а также первый 5 и второй 9 блоки ВЧ, вместе с первой антенной 4, имеющей, обычно, круговую диаграмму направленности, и второй антенной 8, имеющей узкую диаграммой направленности, позволяют строить сети для покрытия больших расстояний, в которых одинаковые унифицированные радиостанции работают в качестве абонентских, базовых и релейных радиостанций.
Блок интерфейсов с оконечным оборудованием 1 обеспечивает подключение первого процессора 2 к стандартным стыкам, таким как, например, RS-232, RS-422, E1, телефон и т.п., причем блок 1 выполняется с возможностью одновременного обслуживания пользователей, подключенных к разным стыкам.
Блок 1 обменивается служебной и пользовательской информацией с первым процессором 2, который обеспечивает выполнение функций протокола пользовательского приложения и преобразует данные, поступающие из блока 1, в формат данных первого 60 и второго 100 модемов соответственно (например, в пакеты асинхронного режима передачи (ATM) [1], а также обратное преобразование пакетов, приходящих из первого 60 и второго 100 модемов, в формат пользовательского приложения.
Второй процессор 3 управляет работой блоков станции, а также обеспечивает выполнение сетевых функций. Если из радиостанций по патенту РФ №59357 составляется сеть, то один из терминалов назначается базовой станцией (БС) и управляет обменом информацией между всеми терминалами сети. Причем, БС работает как нормальный терминал для пользовательской информации и как коммутатор для обмена управляющей информацией.
К управляющей информации относятся функции управления терминалом (регистрация терминала в локальной сети, идентификация терминала, назначение статуса терминалу и т.п.), функции, связанные со свойствами соединений (тип соединения, требуемая ширина полосы и т.п.), функции управления доступом к среде (функции протокола MAC канального уровня модели взаимодействия открытых систем (ВОС) [1]). В устройстве-прототипе эти функции выполняет второй процессор 3.
Если радиостанция работает в качестве базовой станции, то при выполнении функций, связанных с регистрацией терминалов, управлением вызовами и т.п. второй процессор 3 обменивается данными с базой данных терминалов и соединений 16, первым 60 и вторым 100 модемами, первым процессором 2 и базой данных подуровня управления доступом к среде 17. В базу данных терминалов и соединений 16 с помощью второго процессора 3 записывается информация о регистрации терминалов сети, о свойствах соединений (ширина полосы, тип соединения и проч.). При этом через первый модем 60, первый блок ВЧ 5 и первую антенну 4 с круговой
диаграммой направленности осуществляется связь с абонентскими станциями данной сети, а через второй модем 100, второй блок ВЧ 9 и вторую антенну 8 с узкой диаграммой направленности осуществляется связь с базовой станцией удаленной сети.
Если радиостанция работает в качестве абонентской, то связь с базовой станцией данной сети осуществляется через второй модем 100, второй блок ВЧ 9 и вторую антенну 8 с узкой диаграммой направленности, а первый модем 60, первый блок ВЧ 5 и первая антенна 4 с круговой диаграммой направленности могут использоваться для связи с локальной сетью портативных радиостанций.
В первом 60 и втором 100 модемах производится канальное кодирование и модуляция передаваемых сигналов, а также демодуляция и декодирование принимаемых сигналов.
Управление первым 60 и вторым 100 модемами осуществляет второй процессор 3. Кроме того, второй процессор 3 выдает команды управления в контроллер 7, который осуществляет переключение режимов "прием-передача" первого 5 и второго 9 блоков ВЧ.
Модем 60 может быть реализован в виде функциональной схемы, представленной на фиг.2 (соответствует фиг.5 патента-прототипа), где введены следующие обозначения:
61 и 62 - первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) [соответствуют элементам 5.1 и 5.2 соответственно на фиг.5 описания патента];
63 и 64 - первый и второй цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) [соответствуют элементам 5.3 и 5.4 соответственно на фиг.5 описания патента];
65 - преобразователь частоты дискретизации [соответствует элементу 5.5 на фиг.5 описания патента];
66 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) [соответствует элементу 5.6 на фиг.5 описания патента];
12 - блок памяти [соответствует элементу 5.7 на фиг.5 описания патента];
68 и 69 - согласующие блоки [соответствуют элементам 5.8 и 5.9 соответственно на фиг.5 описания патента].
Первый модем 60 содержит первый 61 и второй 62 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), группы выходов которых шинами соединены соответственно с первой и второй группами входов преобразователя частоты дискретизации 65, первая группа выходов которого шиной соединена с первой группой входов программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) 66, первая группа выходов которой шиной соединена с группой входов первого согласующего блока 68; группа выходов второго согласующего блока 69 шиной соединена со второй группой входов ПЛИС 66, вторая группа выходов которой шиной соединена с третьей группой входов преобразователя частоты дискретизации 65, вторая и третья группы выходов которого шинами соединены с группами входов первого 63 и второго 64 цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) соответственно; группа выходов первого блока памяти 12 шиной соединена с третьей группой входов ПЛИС 66. При этом входы первого 61 и второго 62 АЦП, а также выходы первого 63 и второго 64 ЦАП в совокупности составляют первую группу входов-выходов первого модема 60; а группа входов второго согласующего блока 69 и группа выходов первого согласующего блока 68 в совокупности составляют вторую группу входов-выходов первого модема 60.
Первый модем 60 работает следующим образом.
В режиме приема квадратурные составляющие принимаемого сигнала из первого блока высокой частоты 5 поступают на входы первого 61 и второго 62 АЦП соответственно, с выходов которых оцифрованные отсчеты сигнала шинами подаются на соответствующие группы входов преобразователя частоты дискретизации 65, в котором производится понижение частоты дискретизации, например в 4-8 раз. Из блока 65 цифровой сигнал с пониженной частотой дискретизации поступает на первую группу входов
ПЛИС 66, где производится основная обработка сигнала: демодуляция, синхронизация, декодирование потока данных, выделение из кадра служебных и информационных пакетов, которые через первый согласующий блок 68 выдаются во второй процессор 3.
В режиме передачи служебные и информационные пакеты поступают в ПЛИС 66 из второго процессора 3 через второй согласующий блок 69. В ПЛИС 66 производится формирование структуры кадра передаваемого сигнала: формирование преамбулы для синхронизации, заполнение кадра служебными и информационными пакетами, кодирование и цифровая модуляция. Сформированные отсчеты сигнала поступают в блок 65, где производится повышение частоты дискретизации, и далее отсчеты квадратурных составляющих поступают в первый 63 и второй 64 ЦАП, с выходов которых аналоговые сигналы выдаются в первый блок ВЧ 5.
Микросхемы АЦП и ЦАП выпускаются рядом фирм в широком ассортименте (различное число разрядов, различные скорости преобразования и т.д.), их работа известна и не требует описания.
Блок 65 может быть выполнен на базе ПЛИС с более высокой скоростью тактирования [5], чем у блока 66. Это позволяет снизить потребление модема и обеспечить устойчивую обработку сигнала с пониженной частотой дискретизации. В блоке 65 может быть использована, например, ПЛИС фирмы Xilix XC2V250-5FG4561, а в блоке 66 - ПЛИС той же фирмы XC2V3000-5BF9571. Поскольку элементная база развивается ускоренными темпами, то в зависимости от технических требований заказчика может оказаться целесообразным объединение функций блоков 65 и 66 в одной ПЛИС.
Программирование ПЛИС, т.е., формирование электрической схемы внутри ПЛИС происходит после включения питания в соответствии с программой, хранящейся в блоке памяти 12. Причем, если в блоке 60 содержится две ПЛИС (блоки 65 и 66 на фиг.2), то программирование второй ПЛИС (блока 65) выполняется через ПЛИС 66 в режиме
программирования последовательно соединенных приборов (Slave-Serial Mode [5]).
В качестве первого 68 и второго 69 согласующих блоков можно использовать микросхемы шинных формирователей, совместимых с процессором 3 и ПЛИС 66.
Второй модем 100 выполняется аналогично первому, при этом блок 101 соответствует блоку 61 первого модема 60, блок 102 соответствует блоку 62, блок 103 соответствует блоку 63, блок 104 соответствует блоку 64, блок 105 соответствует блоку 65, блок 106 соответствует блоку 66, блок 13 соответствует блоку 12, блок 108 соответствует блоку 68 и блок 109 соответствует блоку 69 первого модема 60. Работает второй модем 100 аналогично первому модему 60.
В устройстве-прототипе содержатся блоки 16 - база данных терминалов и соединений и 17 - база данных подуровня управления доступом к среде. База данных - понятие из области программного обеспечения, а в аппаратной реализации - это блок памяти, в который записывается информация, в частности, база данных (одна или несколько). По мнению авторов, логичнее показать в устройстве аппаратный вариант представления упомянутых блоков, что никак не повлияет на алгоритм работы устройства-прототипа. Поэтому объединим в устройстве-прототипе блоки 16 и 17 в один блок - первый блок памяти 11.
Далее, внесем в схему устройства-прототипа раскрытые схемы блоков первого и второго модемов (фиг.2). При этом все блоки первого модема 60, кроме блока памяти 12, объединим в блок 6 - первый программируемый логический блок и аналогично все блоки второго модема 100, кроме блока памяти 13, объединим в блок 10 - второй программируемый логический блок (фиг.3). Чтобы не перегружать несущественными деталями описание, не будем в дальнейшем показывать содержимое блоков 6 и 10 (фиг.4).
Функциональная схема разукрупненного прототипа представлена на фиг.4, где введены следующие обозначения:
1 - блок интерфейсов с оконечным оборудованием;
2 - первый процессор;
3 - второй процессор;
4 - первая антенна;
5 - первый блок высокой частоты (ВЧ);
6 - первый программируемый логический блок;
7 - контроллер;
8 - вторая антенна;
9 - второй блок ВЧ;
10 - второй программируемый логический блок;
11-13 - первый, второй и третий блоки памяти.
Разукрупненное устройство-прототип содержит последовательно соединенные двунаправленными шинами блок интерфейсов с оконечным оборудованием 1, первый процессор 2, второй процессор 3 и первый блок памяти 11, кроме того, содержит первую антенну 4, соединенную со входом-выходом первого блока высокой частоты (ВЧ) 5, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов первого программируемого логического блока 6, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с третьей группой входов-выходов второго процессора 3, а группа входов первого программируемого логического блока 6 соединена с группой выходов второго блока памяти 12, кроме того содержит вторую антенну 8, соединенную со входом-выходом второго блока ВЧ 9, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов второго программируемого логического блока 10, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с четвертой группой входов-выходов второго процессора 3, а группа входов второго программируемого логического блока 10 соединена с группой
выходов третьего блока памяти 13, при этом, одиночный выход второго процессора 3 соединен со входом контроллера 7, первый и второй выходы которого соединены соответственно с одиночными входами первого 5 и второго 9 блоков ВЧ.
Разукрупненный прототип работает следующим образом.
Устройство-прототип представляет собой радиостанцию, выполненную с возможностью работать в беспроводной сети в качестве базовой станции, абонентской станции или релейной станции.
Блок интерфейсов с оконечным оборудованием 1 обеспечивает подключение первого процессора 2 к стандартным стыкам, таким как, например, RS-232, RS-422, E1, телефон и т.п., причем обеспечивается одновременное обслуживание пользователей, подключенных к разным стыкам.
Блок 1 обменивается служебной и пользовательской информацией с первым процессором 2, который обеспечивает выполнение функций протокола пользовательского приложения и преобразует данные, поступающие из блока 1, в формат данных радиостанции (например, в пакеты асинхронного режима передачи (ATM) [1], а также обратное преобразование пакетов, приходящих из первого 6 и второго 10 программируемых логических блоков, в формат пользовательского приложения.
Второй процессор 3 управляет работой блоков станции, а также обеспечивает выполнение сетевых функций. Если из радиостанций по патенту РФ №59357 составляется сеть, то один из терминалов назначается базовой станцией (БС) и управляет обменом информацией между всеми терминалами сети. Причем, БС работает как нормальный терминал для пользовательской информации и как коммутатор для обмена управляющей информацией.
К управляющей информации относятся функции управления терминалом (регистрация терминала в локальной сети, идентификация
терминала, назначение статуса терминалу и т.п.), функции, связанные со свойствами соединений (тип соединения, требуемая ширина полосы и т.п.), функции управления доступом к среде (функции протокола MAC канального уровня модели взаимодействия открытых систем (ВОС) [1]). В устройстве-прототипе эти функции выполняет второй процессор 3.
Если радиостанция работает в качестве базовой станции, то при выполнении функций, связанных с регистрацией терминалов, управлением вызовами и т.п. второй процессор 3 обменивается данными с первым блоком памяти 11, первым 6 и вторым 10 программируемыми логическими блоками и первым процессором 2. В хранящуюся в первом блоке памяти 11 базу данных терминалов и соединений с помощью второго процессора 3 записывается информация о регистрации терминалов сети, о свойствах соединений (ширина полосы, тип соединения и проч.). При этом через первый программируемый логический блок 6, первый блок ВЧ 5 и первую антенну 4 с круговой диаграммой направленности осуществляется связь с абонентскими станциями данной сети, а через второй программируемый логический блок 10, второй блок ВЧ 9 и вторую антенну 8 с узкой диаграммой направленности осуществляется связь с базовой станцией удаленной сети.
Если радиостанция работает в качестве абонентской, то связь с базовой станцией данной сети осуществляется через второй программируемый логический блок 10, второй блок ВЧ 9 и вторую антенну 8 с узкой диаграммой направленности, а первый программируемый логический блок 6, первый блок ВЧ 5 и первая антенна 4 с круговой диаграммой направленности могут использоваться для связи с локальной сетью портативных радиостанций.
В первом 6 и втором 10 программируемых логических блоках производится канальное кодирование и модуляция передаваемых сигналов, а также демодуляция и декодирование принимаемых сигналов.
Управление первым 6 и вторым 10 программируемыми логическими блоками осуществляет второй процессор 3. Кроме того, второй процессор 3 выдает команды управления в контроллер 7, который осуществляет переключение режимов "прием-передача" первого 5 и второго 9 блоков ВЧ.
Второй 12 и третий 13 блоки памяти служат для хранения программ, по которым после включения питания происходит формирование электрических схем внутри программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) [5], входящих в состав первого и второго программируемых логических блоков («прошивка» ПЛИС, если использовать жаргон программистов). Выпускаемые в настоящее время ПЛИС обычно содержат вспомогательные логические схемы для взаимодействия с блоками памяти (которые не разрушаются при отключении питания) и ячейки-заготовки, соединения между которыми формируются при считывании программы «прошивки» из блока памяти. Эти соединения пропадают при отключении питания ПЛИС.
Поскольку в устройстве-прототипе показано соединение второго 12 и третьего 13 блоков памяти только с соответствующими программируемыми логическими блоками, то это означает, что в качестве вышеупомянутых второго и третьего блоков памяти в устройстве-прототипе используются энергонезависимые постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), так называемые загрузочные ПЗУ, которые сохраняют информацию при выключении питания. Следовательно, при включении питания устройства-прототипа выполняется программирование ПЛИС в соответствии с постоянно сохраняющейся в ПЗУ программой «прошивки», и в ПЛИС формируется одна и та же электрическая схема.
Изменение программы «прошивки» ПЛИС в устройстве-прототипе можно производить двумя способами: либо хранить в блоке памяти несколько программ «прошивки» ПЛИС и производить считывание заданной программы при соответствующем управлении адресами считывания, либо заменять ПЗУ.
В первом случае перенастройка радиостанции (например, для работы с другим видом модуляции и/или кодирования) может быть выполнена автоматически по соответствующим командам процессора, но число различных вариантов прошивки ПЛИС ограничено объемом ПЗУ. Во втором случае возможна перенастройка радиостанции на неиспользованные ранее виды кодирования и модуляции, но замена ПЗУ выполняется техническим работником и, как любое вмешательство «человеческого фактора» в работу радиостанции, может иметь нежелательные последствия для работоспособности сети.
Таким образом, недостатком устройства-прототипа является ограниченная возможность перенастройки программируемых логических блоков на использование новых видов кодирования и модуляции только путем замены блоков памяти, содержащих программы для формирования электрической схемы внутри ПЛИС и, вследствие этого, невозможность оперативного дистанционного изменения видов кодирования и модуляции в удаленных радиостанциях.
Для устранения указанного недостатка в радиостанцию, содержащую последовательно соединенные двунаправленными шинами блок интерфейсов с оконечным оборудованием, первый процессор, второй процессор и первый блок памяти, а также первую антенну, соединенную со входом-выходом первого блока высокой частоты (ВЧ), группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов первого программируемого логического блока, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с третьей группой входов-выходов второго процессора, а группа входов первого программируемого логического блока шиной соединена с группой выходов второго блока памяти, кроме того, содержащую вторую антенну, соединенную со входом-выходом второго блока ВЧ, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов второго программируемого логического блока, вторая группа
входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с четвертой группой входов-выходов второго процессора, а группа входов второго программируемого логического блока шиной соединена с группой выходов третьего блока памяти, причем, одиночный выход второго процессора соединен со входом контроллера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с одиночными входами первого и второго блоков ВЧ, согласно полезной модели, введены компьютер и машиночитаемый носитель информации, содержащий компьютерные программы для формирования электрических схем внутри первого и второго программируемых логических блоков, во втором процессоре дополнительно введена пятая группа входов-выходов, второй и третий блоки памяти выполнены перепрограммируемыми и в них дополнительно введены группы входов-выходов, которые двунаправленными шинами соединены соответственно с первой и второй группами входов-выходов компьютера, а пятая группа входов-выходов второго процессора двунаправленной шиной соединена с третьей группой входов-выходов компьютера, выполненного с возможностью подключения машиночитаемого носителя информации.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.5, где введены следующие обозначения:
1 - блок интерфейсов с оконечным оборудованием;
2 - первый процессор;
3 - второй процессор;
4 - первая антенна;
5 - первый блок высокой частоты (ВЧ);
6 - первый программируемый логический блок;
7 - контроллер;
8 - вторая антенна;
9 - второй блок ВЧ;
10 - второй программируемый логический блок;
11-13 - первый, второй и третий блоки памяти;
14 - компьютер;
15 - машиночитаемый носитель информации.
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные двунаправленными шинами блок интерфейсов с оконечным оборудованием 1, первый процессор 2, второй процессор 3 и первый блок памяти 11, а также первую антенну 4, соединенную со входом-выходом первого блока высокой частоты (ВЧ) 5, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов первого программируемого логического блока 6, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с третьей группой входов-выходов второго процессора 3, а группа входов первого программируемого логического блока 6 шиной соединена с группой выходов второго блока памяти 12. Кроме того, устройство содержит вторую антенну 8, соединенную со входом-выходом второго блока ВЧ 9, группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с первой группой входов-выходов второго программируемого логического блока 10, вторая группа входов-выходов которого двунаправленной шиной соединена с четвертой группой входов-выходов второго процессора 3, а группа входов второго программируемого логического блока 10 шиной соединена с группой выходов третьего блока памяти 13. При этом, одиночный выход второго процессора 3 соединен со входом контроллера 7, первый и второй выходы которого соединены соответственно с одиночными входами первого 5 и второго 9 блоков ВЧ. Группы входов-выходов второго 12 и третьего 13 блоков памяти двунаправленными шинами соединены соответственно с первой и второй группами входов-выходов компьютера 14, а пятая группа входов-выходов второго процессора 3 соединена с третьей группой входов-выходов компьютера 14, выполненного с возможностью подключения машиночитаемого носителя информации 15, содержащего компьютерные программы для формирования электрических схем внутри первого 6 и второго 10 программируемых логических блоков.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Предлагаемое устройство представляет собой радиостанцию, выполненную с возможностью работать в беспроводной сети в качестве базовой станции, абонентской станции или релейной станции.
Блок интерфейсов с оконечным оборудованием 1 обеспечивает подключение первого процессора 2 к стандартным стыкам, таким как, например, RS-232, RS-422, E1, телефон и т.п., причем блок 1 выполняется с возможностью одновременного обслуживания пользователей, подключенных к разным стыкам.
Блок 1 обменивается служебной и пользовательской информацией с первым процессором 2, который обеспечивает выполнение функций протокола пользовательского приложения и преобразует данные, поступающие из блока 1, в формат данных радиостанции (например, в пакеты асинхронного режима передачи (ATM) [1], а также обратное преобразование пакетов, приходящих из первого 6 и второго 10 программируемых логических блоков, в формат пользовательского приложения.
Второй процессор 3 управляет работой блоков станции, а также обеспечивает выполнение сетевых функций. Если из предлагаемых радиостанций составляется сеть, то один из терминалов назначается базовой станцией (БС) и управляет обменом информацией между всеми терминалами сети. Причем, БС работает как нормальный терминал для пользовательской информации и как коммутатор для обмена управляющей информацией.
Управляющая информация подразделяется на три группы. Первая группа управляющей информации связана с включением или регистрацией терминала в локальной сети (фаза регистрации). Эта управляющая информация используется, например, для идентификации терминала или опознавания пользователя, для проверки профиля терминала или пользователя, для распределения идентификационного номера терминала и т.д. Под профилем терминала понимают, например, способ индикации
(например, ISDN, ATM и т.д. [1]), максимальную пропускную способность и т.д. Управляющую информацию первой группы часто называют функциями управления терминалом. Во время фазы регистрации БС регистрирует терминал в базе данных терминалов и соединений, которая сохраняется в первом блоке памяти 11, и направляет сообщение статуса терминалу, который должен включиться в сеть. Эти функции выполняет второй процессор 3.
Вторая группа управляющей информации относится к свойствам соединений. Терминал, включенный в локальную сеть, должен передать сигнал, содержащий, например, тип соединения, требуемую ширину полосы и общее полезное время жизни соединения и т.п. до установления соединения с БС. Под типом соединения понимается соединение с одним, несколькими абонентами или вещательное соединение. Одиночное соединение состоит из соединения между первым терминалом и вторым терминалом. Множественное соединение - это соединение точка - многоточие между одним терминалом и множеством других терминалов сети. При вещательном соединении один терминал связывается со всеми остальными терминалами локальной сети. Под шириной полосы понимают, например,   среднюю, минимальную и т.д. ширину полосы, которая устанавливается по соглашению между терминалом и БС. Управляющую информацию второй группы также называют управляющими функциями. Эти функции выполняет также второй процессор 3.
Третья группа управляющей информации связана с функциями уровня управления доступом к среде (протокола MAC). Управляющую информацию третьей группы называют управляющими функциями MAC. Эти функции также выполняет второй процессор 3.
Второй процессор 3 обменивается данными с базой данных терминалов и соединений, сохраняемой в первом блоке памяти 1, первым 6 и вторым 10 программируемыми логическими блоками, первым процессором 2 и базой данных подуровня управления доступом к среде, которая также сохраняется
в первом блоке памяти 11. При этом второй процессор 3 выполняет функции, связанные с регистрацией терминалов, управлением вызовами и т.п. В базу данных терминалов и соединений, хранящуюся в первом блоке памяти 11, с помощью второго процессора 3 записывается информация о регистрации терминалов сети, о свойствах соединений (ширина полосы, тип соединения и проч.).
Если радиостанция работает в качестве базовой станции, то через первый программируемый логический блок 6, первый блок ВЧ 5 и первую антенну 4 с круговой диаграммой направленности осуществляется связь с абонентскими станциями данной сети, а через второй программируемый логический блок 10, второй блок ВЧ 9 и вторую антенну 8 с узкой диаграммой направленности осуществляется связь с базовой станцией удаленной сети.
Если радиостанция работает в качестве абонентской, то связь с базовой станцией данной сети осуществляется через второй программируемый логический блок 10, второй блок ВЧ 9  и вторую антенну 8 с узкой диаграммой направленности, а первый программируемый логический блок 6, первый блок ВЧ 5 и первая антенна 4 с круговой диаграммой направленности могут использоваться, например, для связи с локальной сетью портативных радиостанций.
Если радиостанция работает в качестве релейной станции, то в зависимости от географического расположения станций и рельефа местности обе антенны могут предпочтительно иметь узкую диаграмму направленности. При этом через первый программируемый логический блок 6, первый блок ВЧ 5 и первую антенну 4 осуществляется связь с одной удаленной станцией, а через второй программируемый логический блок 10, второй блок ВЧ 9 и вторую антенну 8 осуществляется связь с другой удаленной станцией, тем самым обеспечивая передачу сигналов на дальние расстояния.
В первом 6 и втором 10 программируемых логических блоках производится канальное кодирование и модуляция передаваемых сигналов, а также демодуляция и декодирование принимаемых сигналов.
Управление преобразованиями данных в первом 6 и втором 10 программируемых логических блоках осуществляет второй процессор 3. Кроме того, второй процессор 3 выполняет функции канального уровня модели взаимодействия открытых систем (ВОС) [1]: в режиме передачи второй процессор 3 производит заполнение пакетов служебной и пользовательской информацией и выдает эти пакеты в первый 6 и второй 10 программируемые логические блоки, а в режиме приема второй процессор 3 извлекает служебную и пользовательскую информацию из поступающих пакетов. При этом второй процессор 3 обменивается служебной информацией с базой данных подуровня управления доступом к среде, которая сохраняется в первом блоке памяти 11. Второй процессор 3 осуществляет обработку управляющей (служебной) информации, в частности, информации, связанной с регистрацией терминала, со свойствами соединений. Кроме того, второй процессор 3 выдает команды управления в контроллер 7, который осуществляет переключение режимов "прием-передача" первого 5 и второго 9 блоков ВЧ.
Второй 12 и третий 13 блоки памяти служат для хранения программ, по которым после включения питания происходит программирование первого 6 и второго 10 программируемых логических блоков («прошивка» ПЛИС, входящих в состав этих блоков).
Программы для формирования электрических схем ПЛИС, содержащие различные модуляторы и демодуляторы, кодеры и декодеры, а также другие устройства, необходимые для обеспечения взаимодействия выше перечисленных функциональных устройств между собой и с внешними блоками, содержатся в машиночитаемом носителе 17. Это может быть компакт-диск, флэш-память и т.п. Компьютер 14 должен быть выполнен с
возможностью подключения машиночитаемого носителя информации, т.е. иметь в своем составе соответствующий дисковод, либо USB порт и т.п.
Подключение компьютера 14 ко второму процессору 3, а также второму 12 и третьему 13 блокам памяти осуществляется через стандартные для компьютерной техники стыки. Так, в качестве первой и второй групп входов-выходов компьютера 14 можно использовать порты LPT или USB. В качестве третьей группы входов-выходов компьютера 14 можно использовать порт RS-232, RS-422 и т.п. В современных конфигурациях компьютеров упомянутые выше порты всегда присутствуют и обеспечение требуемых для заявляемого устройства соединений не вызывает трудностей.
Для смены вида модуляции и/или кодирования в радиостанции с помощью компьютера 14 производится загрузка соответствующих программ из машиночитаемого носителя информации 15 во второй 12 и третий 13 блоки памяти. Затем из компьютера 14 в первый 6 и второй 10 программируемые логические блоки подается команда «Сброс», после которой в ПЛИС, содержащихся в первом 6 и втором 10 программируемых логических блоках, формируются новые электрические схемы в соответствии с программами, загруженными во второй 12 и третий 13 блоки памяти. После этого радиостанция передает и принимает сигналы с новыми видами модуляции и кодирования. Вместо команды «Сброс» можно использовать кратковременное отключение питания станции.
Если предлагаемая радиостанция установлена на необслуживаемом объекте, то перепрограммирование ПЛИС может производиться дистанционно. Для этого в адрес радиостанции направляются соответствующие команды и новые программы прошивки ПЛИС, которые радиостанция принимает в составе служебной информации. Второй процессор 3 после соответствующей обработки команд выделяет программы прошивки ПЛИС, активизирует компьютер 14 и направляет программы прошивки в компьютер 14, который запускает описанную выше процедуру смены вида модуляции и/или кодирования в радиостанции.
Предлагаемая станция позволяет также изменять программы, по которым работают первый 2 и второй 3 процессоры, например, изменить протокол или некоторые протокольные функции. Соответствующие программы аналогично процедуре перепрограммирования ПЛИС могут вводиться во второй процессор 3 из машиночитаемого носителя информации 15 с помощью компьютера 14 [3, 4].
Таким образом, предлагаемая радиостанция обеспечивает смену вида модуляции и/или кодирования, которая может выполняться как при участии технического работника, так и полностью автоматически. Возможность смены вида модуляции и/или кодирования позволяет сокращать число различной приемо-передающей аппаратуры в узлах связи и использовать один и тот же комплект аппаратуры для связи с различными парками приемо-передающей аппаратуры ранее оборудованных узлов связи.
Источники информации
1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/ В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. - СПб: Питер, 2001. - 672 с.: ил
2. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. - М: Радио и связь, 2000.
3. Smith S.W. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. - San Diego, California: California Technical Publishing, 1999.
4. Chassaing R. DSP Applications Using С and the TMS320C6x DSK. - New York, John Wiley & Sons, Inc., 2002.
5. «Xilinx ISE 6 Software Manuals», www.xilinx.com, support.xilinx.com (Руководства по программному обеспечению для изделий фирмы Xilinx)