СПОСОБ СВЯЗИ В СООТВЕТСТВИИ СО СТАНДАРТОМ ТИПА DECT
COMMUNICATION METHOD UNDER DECT TYPE STANDARD

Настоящее изобретение относится к области беспроводной цифровой связи, а более конкретно к области связи с использованием стандарта типа DECT.
Уровень техники
Стандарт усовершенствованной цифровой беспроводной связи (DECT) представляет собой стандарт беспроводной связи на основе режима множественного доступа с временным разделением (TDMA) и используется в частности для установления связи между мобильным телефонным аппаратом или вторичной станцией (также упоминаемой как «мобильная станция» или «МР») и основной станцией или базой (также упоминаемой как «стационарная станция» или «FP»). Этот стандарт позволяет создавать звездообразные сети, созданные из множества мобильных станций MP, объединенных вокруг одной стационарной станции FP. Естественно, эти термины носят чисто академический характер, так как стационарная станция может представлять собой независимый блок на борту транспортного средства и таким образом иметь возможность перемещения.
На фигуре 1 стандарт DECT работает в дуплексном режиме посредством временного разделения (т.е. он использует дуплексную связь с временным разделением (TDD) и использует временные интервалы, которые предназначены для отправки информации от стационарной станции к мобильной станции (направление связи в этом случае называется «нисходящий канал связи») с последующими временными интервалами, предназначенными для приема стационарной станцией информации от мобильной станции (направление связи в этом случае называется «восходящий канал связи»). Каждый из этих временных интервалов содержит 480 битов, и они сгруппированы в наборы из двадцати четырех временных интервалов, пронумерованные от 0 до 23, которые составляют последовательные десяти-миллисекундные кадры. Шестнадцать этих кадров, пронумерованные от 0 до 15, составляют 160-миллисекундный мультикадр.
Традиционно считается, что временные интервалы, пронумерованные от 0 до 11, используются для нисходящего канала связи, а временные интервалы, пронумерованные от 12 до 23, используются для восходящего канала связи.
Одной из сильных сторон стандарта DECT является его способность приспосабливаться к своей радиосреде. Стационарная станция сама выбирает несущую частоту из числа десяти несущих частот, расположенных в диапазоне частот от 1880 мегагерц (МГц) до 1900 МГц, что обеспечивает наилучшее качество связи. Для того чтобы позволять мобильным станциям объединяться вокруг стационарной станции, стационарная станция регулярно передает сигнал, называемый «маяк». Маяк передается стационарной станцией в течение временных интервалов нисходящего канала связи и содержит, в частности, информацию для синхронизации временного интервала и информацию о несущей частоте, используемой для связи.
Мобильная сеть DECT, т.е. сеть, в которой стационарная станция и мобильные станции все могут перемещаться, может быть использована для создания сетей связи, когда использование сетей связи глобального стандарта цифровой мобильной сотовой связи (GSM) не представляется возможным по причинам конфиденциальности или из-за отсутствия покрытия сети.
При сосуществовании множества мобильных сетей DECT иногда желательно устанавливать канал связи между станциями первой сети и станциями соседней второй сети, при этом поддерживая связь между станциями данной сети. Для этой цели стационарная и мобильная станции двух сетей, как правило, включают в себя дополнительные средства приемопередачи в соответствии со стандартом DECT. Представленные стационарные станции двух сетей DECT передают соответствующие сигналы маяка, определенные для каждой стационарной станции. Поскольку стационарные станции являются независимыми, то отсутствует координация относительно несущей частоты и/или временного интервала, на котором каждая станция передает свой собственный маяк. Таким образом, если сигналы маяка передаются в течение одного и того же временного интервала, один из сигналов перекрывает другой, и мобильная станция, в лучшем случае, принимает только один из двух сигналов. Это называется «перекрытием». Если сигналы передаются в течение одного и того же временного интервала и на одной и той же несущей частоте, то это называется «столкновение». При таких условиях некоторые мобильные станции принимают только один сигнал маяка или ничего не принимают, и поэтому они не могут устанавливать связь с другими станциями, пока не примут сигнал маяка повторно, что позволит им соединиться с сетями.
В случаях критических применений, таких как операции аварийных служб, военные действия или промышленные испытания, потеря связи может быть очень пагубной и считается неприемлемой.
Для смягчения этих недостатков было предложено поддержать систему связи, использующую стандарт DECT, другой системой связи, такой как высокочастотная (HF) радиосвязь. Это решение имеет недостаток увеличения веса оборудования, что делает его менее портативным и более сложным для установления дуплексного соединения.
Задача изобретения
Задачей изобретения является предложить способ беспроводной цифровой связи, который снижает риск перекрытия и/или столкновения между сигналами маяка.
Раскрытие изобретения
В связи с этим, изобретение обеспечивает способ беспроводной цифровой связи с использованием стандарта, основанного на режиме доступа TDMA в звездообразной сети, содержащий основную станцию и по меньшей мере одну вторичную станцию, причем связь осуществляется в дуплексном режиме посредством временного разделения с использованием множества кадров, каждый из которых содержит временные интервалы нисходящего канала связи, предназначенные для основной станции, передающей сигнал от вторичной станции, и временные интервалы восходящего канала связи, предназначенные для основной станции, принимающей сигнал, передаваемый от вторичной станции, причем передача и прием происходят на несущей частоте, выбранной из определенного количества несущих частот, и способ содержит этапы, на которых:
передают с помощью основной станции сигнал маяка в первом временном интервале нисходящего канала связи; и
передают повторно с помощью основной станции сигнал маяка во втором временном интервале нисходящего канала связи в том же кадре.
Таким образом, повторение сигнала маяка служит для уменьшения возникновения ситуаций, в которых сигнал маяка от первой сети не принимается, потому что он перекрывается сигналом маяка, передаваемым через вторую сеть.
Предпочтительным является, чтобы вторичная станция осуществляла по меньшей мере одну передачу по меньшей мере одного принятого сигнала маяка во временном интервале нисходящего канала связи.
Вторичная станция при этом выступает в качестве ретранслятора, повторно передающего сигнал маяка, передаваемый изначально основной станцией, и/или сигнал маяка, повторно передаваемый основной станцией. В дальнейшем это снижает случаи, когда сигнал маяка из первой сети не принимается по причине его перекрытия.
В конкретном исполнении повтор сигнала маяка передается на несущей частоте, отличающейся от частоты, на которой передается сигнал маяка. Это служит для ограничения случаев столкновения между сигналами маяка.
Сигнал маяка также может быть повторно передан вторичной станцией в кадре, отличном от кадра, в котором был принят сигнал маяка, в случае если кадр слишком короток, чтобы позволять системе DECT повторять сигнал маяка.
Изобретение также содержит стационарную станцию и мобильную станцию, выполненные с возможностью выполнения способа изобретения.
Краткое описание чертежей
Ссылки сделаны на сопровождающие фигуры, на которых:
фигура 1 представляет собой схему, показывающую способ связи с использованием стандарта DECT;
фигура 2 представляет собой схему, показывающую систему связи изобретения;
фигура 3 представляет собой схему, показывающую архитектуру связи в соответствии с изобретением; и
фигура 4 представляет собой схему обмена между двумя станциями системы на фигуре 2.
Осуществление изобретения
На фигуре 2 способ цифровой связи изобретения устанавливает беспроводную дуплексную связь между основной станцией 1, называемой «стационарная» станция или FP, и одной или более вторичными станциями 2, называемыми «мобильными» станциями или MP, каждая из которых имеет средство для приема цифрового сигнала, такое как, например, антенна 3, соединенная с демодулятором 4, который соединен с микроконтроллером 5. Микроконтроллер 5 преобразует сигнал, принимаемый антенной 3 и декодируемый посредством демодулятора 4, в сигнал, который пользователь может воспринимать, такой как голос, изображение или информация, и он передает сигнал пользователю при помощи громкоговорителя 6 или экрана 7 жидкокристаллического дисплея (LCD). Каждая из станций FP 1 и MP 2 также имеет средства для передачи цифрового сигнала и содержит средства для сбора информации, такие как клавиатура 8, микрофон 9 или датчик 10 изображения, соединенный с микроконтроллером 11, который направляет эту информацию модулятору 12, кодирующему входные сигналы в сигналы, подходящие для передачи через антенну 3. Способ связи по изобретению, как правило, происходит на тридцати двух несущих частотах с 20 по 52, которые расположены в частотном диапазоне от 2025 до 2100 МГц. Способ адаптации способа связи изобретения к условиям, содержащим помехи, и к доступности радиочастотного спектра идентичен стандарту DECT и известен специалисту в данной области техники. Таким образом, передача и/или прием сигналов с использованием способа изобретения могут быть осуществлены на любой из тридцати двух несущих частот от 20 до 52, и несущая частота может меняться в течение соединения.
На фигуре 3 способ связи изобретения устанавливает соединение между станцией FT 1 и каждой мобильной станцией MP 2 в режиме дуплексного временного разделения. Способ обменивает информацию путем отправки слов из четырехсот восьмидесяти битов за временной интервал, имеющий длительность 0.4167 миллисекунд (мс). Двадцать четыре временных интервала, пронумерованные от IT0 до IT23, составляют десяти миллисекундный кадр 13. Шестнадцать кадров, пронумерованные от Т0 до Т15, составляют 160-миллисекундный мультикадр 14.
На фигуре 4 показан кадр 13, которым обмениваются стационарная станция FP 1 и мобильная станция MP 2. Первые двенадцать временных интервалов от IT0 до IT11 предназначены для отправки информации от стационарной станции FP 1 к мобильной станции MP 2. В течение этого периода, называемого нисходящим каналом связи и обозначаемого как Tx, стационарная станция FP 1 передает, а мобильная станция принимает. Следующие двенадцать временных интервалов от IT12 по IT23 предназначены для отправки информации от мобильной станции MP 2 стационарной станции FP 1. В течение этого периода, называемого восходящим каналом связи и обозначаемого как Rx, стационарная станция FP 1 принимает, а мобильная станция MP 2 передает. Таким образом, временные интервалы приема мобильной станции MP 2 синхронизируются с временными интервалами передачи стационарной станции FP 1, и временные интервалы приема стационарной станции FP 1 синхронизируются с временными интервалами передачи мобильной станции MP 2.
В течение восходящего канала Tx связи стационарная станция FP 1 передает сигнал 15 маяка (содержания, известного специалисту в данной области техники) в течение временного интервала IT0. Сигнал маяка затем ретранслируется через временной интервал IT5 того же кадра (в целях облегчения объяснения изобретения в приведенном ниже описании термин «повтор 15'» используется для обозначения повторно передаваемого сигнала маяка, даже если его структура идентична сигналу 15 маяка). Этот повтор 15' путем дублирования передачи сигнала 15 маяка служит для уменьшения наступления события, в котором сигналы маяка, передаваемые через две различные стационарные станции, сталкиваются или перекрывают друг друга.
В течение нисходящего канала Tx связи мобильная станция MP 2 принимает сигнал 15 маяка в течение временного интервала IT0 и повторно передает 150 его в течение временного интервала IT1 того же кадра, причем временной интервал обычно предназначен для приема. Мобильная станция MP 2 действует тем же образом на приеме повтора 15' сигнала 15 маяка в течение временного интервала IT5, и она повторно передает 150' его в течение следующего временного интервала IT6 того же кадра, причем временной интервал обычно предназначен для приема.
Частная ситуация плохого приема может иметь место, при которой стационарная станция FP 1 передает повтор 15' сигнала 15 маяка в течение временного интервала IT5 нисходящего канала связи, но повтор 15' не принимается мобильной станцией MP 2. Это отсутствие приема, в частности, может быть результатом столкновения между сигналами. В любом случае, мобильная станция 2 выполняет повторную передачу 151 сигнала 15 маяка в течение интервала времени IT6 кадра, который обычно предназначен для приема, и делает это независимо от того, приняла или нет она повтор 15' сигнала 15 маяка. Таким образом, сигнал 15 маяка передается во второй раз мобильной станцией MP 2, тем самым увеличивая вероятность того, что другая мобильная станция в той же сети примет по меньшей мере один сигнал маяка. Таким же образом, мобильная станция MP 2 может принимать только повтор 15', который она передает по меньшей мере один раз.
Для того чтобы снизить, насколько это возможно возникновение событий столкновения или перекрытия между сигналами маяка, передаваемыми между двумя различными стационарными станциями, повтор 15' сигнала 15 маяка передается на несущей частоте, которая отличается от той, на которой был передан сигнал 15 маяка. Например, если сигнал 15 маяка был передан на частоте 20, то его повтор 15' будет передаваться на любой из частот от 21 до 52. Это дает эффект по ограничению риска возникновения столкновения между сигналами маяка от стационарной станции FP 1 с другой соседней стационарной станцией.
Естественно, изобретение не ограничивается описанным вариантом выполнения, но и охватывает любой вариант, находящийся в пределах изобретения, как определено формулой изобретения.
В частности,
хотя демодулятор 4 и модулятор 12 вместе с микроконтроллерами 5 и 11 различны, изобретение также относится к средству для приема и передачи цифрового сигнала, которое может быть таким же, состоящим из одного блока модулятора и демодулятора вместе с одним микроконтроллером;
хотя передача сигнала происходит на несущей частоте, выбранной из тридцати двух несущих частот, лежащих в диапазоне от 2025 до 2100 МГц, изобретение также относится к способу связи, в котором количество несущих частот больше или меньше, и частоты занимают диапазоны других частот;
хотя в данном примере мультикадр состоит из шестнадцати кадров, каждый из которых состоит из двадцати четырех временных интервалов, которые имеют продолжительность единицы в 0,4167 миллисекунды, в течение которого передаются четыреставосемьдесятибитные слова, изобретение также относится к мультикадрам, состоящим из большего или меньшего количества кадров, причем каждый кадр может содержать произвольное количество временных интервалов нисходящего и восходящего каналов связи, передающих слова произвольного размера;
хотя в данном примере сигнал маяка передается в течение первого временного интервала и повторяется в течение пятого временного интервала того же кадра, передача сигнала маяка и его повтора может происходить в течение любого временного интервала нисходящего канала связи кадра;
хотя в данном примере сигнал маяка и его повтор передаются мобильной станцией в течение временного интервала нисходящего канала связи непосредственно после временного интервала, в котором он был принят, изобретение также относится к сигналу маяка и/или его повтору, который повторно передается мобильной станцией в течение любого временного интервала нисходящего канала связи того же кадра или другого кадра;
хотя в этом примере способ беспроводной связи основан на стандарте типа DECT, изобретение в равной степени относится к другим беспроводным стандартам связи, основанным на режиме TDMA, таким как, например, в сетях стандарта UMTS, GSM и LTE или PHS; и
хотя в данном примере сигнал маяка повторно передается дважды мобильной станцией в течение одного и того же кадра, изобретение также относится к некоторому другому количеству повторных передач, такому как, например, три или более повторных передач сигнала маяка в течение временного интервала нисходящего канала связи данного кадра, это происходит независимо от того, принимает ли указанная мобильная станция повтор сигнала маяка, передаваемого основной станцией.
Легко понятно, что описанный выше способ представляет собой способ, который основывается на стандартной архитектуре в соответствии со стандартом DECT, но в него внесены изменения так, что этот способ является «частным» стандартом. Изменения существующего стандарта делают возможным повторное использование больших объемов этого стандарта, который имеет наработанную надежность и устойчивость, тем самым позволяя сократить время и затраты на разработку, опираясь на существующее оборудование. Другие стандарты связи, которые являются эквивалентными, могут быть использованы в качестве основы для изобретения.
Следует отметить, что термины «стационарная станция» и «мобильная станция» используются в стандарте DECT, чтобы отличать основную станцию от вторичной станции в той же сети, но это не мешает основной станции быть мобильной, или вторичной станции быть стационарной с возможным изменением относительного позиционирования основной и вторичной станций в зависимости от их радиодиапазонов.