全双工无中心多信道共用式移动通信网

摘要

本发明涉及一种无中心(即全分布式控制)全双工移动通信网。;该通信网的特点之一是根据异频全双工工作方式和进行电话、传真机、计算机。有/无线转接四种传输业务的要求设计出了一套相应的控制软件和终端接口。使得所有的组网控制功能均由各用户终端自动完成而不需要专人看管，不仅减少了成本，而且便于组网通信，特点之二是采用了平滑四电平调制技术；解决了在8kb/s速率下，数字已调信号的频谱能与话音调制信号的频谱在移动电台中的兼容问题，且满足国家80系列电台标准，使现有的商品移动电台能兼容数字信号的传输而不必设计生产新型电台。

说明书

本发明涉及一种移动通信的组网技术。

目前，已有的各种组网技术主要分为有中心控制网和无中心控制网两种。在七十年代出现的“公共移动电话网——蜂窝网”是一种以电话为主的有中心控制的双工通信设施。该网由许多子区(蜂窝)构成。几个(比如7个)蜂窝构成一个蜂窝群，蜂窝群之间可以频率再用而不相互干扰。每个蜂窝中均设有中心台(基地台)，移动台通过中心台可以与其它移动台通信也可通过中心台与市话网联接而与固定用户通信，如美国的AMPS，北欧的NMTS及英国的TACS系统均属这种类型的公共移动电话网。这种有中心控制网的不足之处是投资大，基地台的设备复杂，抗毁性差，一旦基地台被摧毁，整个通信网就瘫痪而不能工作。近几年发展的“分布式控制的移动通信系统”是一种无中心控制网，它与蜂窝式通信网的不同之处是不设基地台，而把控制功能分散到各移动台中去。参加这种系统的移动台均具有相同的控制功能，都可以自动产生和识别控制信令，自动选择空闲信道和自动建立通信联络，且投资小，抗毁能力强，如1987年第4期无中心多信道选址移动通信专辑“移动通信装备”一文所讲的就是这种。但这种系统的最大不足是：(1)半双工工作方式，使用不便；(2)不易实现与市话连接；(3)不能传输多种业务。

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足之处，而提供一种具有电话，数据，传真多种业务并可与有线网接口的无中心全双工分布式通信网。

实现本发明目的的技术方案包括硬件设计和控制软件设计。本发明硬件设计的特点之一是调制方式采用平滑四电平调频技术，在发端根据前后码元的关系，选择平滑函数，计算出平滑四电平调制的基带波形，再用计算机将此波形固化在波形贮器EPROM内，然后根据输入信号序列的特点构成地址信号，从EPROM中选取相应的波形数据，经过变换和处理，最后进行高频调制。特点之二是根据多信道，多业务的传输要求，设计了电话，传真机，计算机，有/无线转接四个终端接口。

本发明的软件设计，主要是根据异频全双工功能和电话，传真机，计算机，有/无线自动转接四种传输业务要求，编制了一套相应的控制软件。该控制软件包括频道搜索与业务请求检测，异型台呼叫，同型台呼叫，数据业务的中转以及各种业务传输信令。该软件均写在控制器的微处理器中。四种业务的传递方式分别为：电话和传真通信采用线路交换方式；计算机通信采用报文交换方式，其中计算机和传真通信全部是数字调制。电话业务则是数字信令建立通信线路，当对方摘机后进入通话状态时，信道由数字调制切换为模拟调制。

本发明的组网过程包括中转或直通。由于异型台(A，B)之间收发频率是互配的，因此可以直接进行通信，但同型台(如两个A型台)的收发频率分别处于同一频段，因此它们之间的通信需要另外两部异型台(如两部B型台)转发后才能进行通信。为了使通信控制器能自动识别通信是直通还是中转，并自动实现通信的建立，本发明设定A型台的地址全部为奇数，B型台地址全部为偶数(也可相反)。当主呼台用户将目的台地址全部送入控制器后，控制器即可比较主呼台和被呼台地址的奇、偶数而决定采用直通还是中转通信方式。

本发明的信道选取技术采用任一信道都可作为通信信道的工作方式，所有电台在守候时其接收机均在所有信道上依次轮流扫描，并关闭发射机。当源台(主呼台)有业务请求时，控制器根据扫描结果确定一个空闲信道，并在此信道上打开发射机发出呼叫信号。其他用户的接收机则根据：(a)被扫描信道若空闲(根据此信道上是否有载波信号来判断是否空闲)，则继续扫描；(b)若信道不空闲，则检测是否呼叫自己，若不是呼叫自己，则继续扫描，若是呼叫自己，则停止扫描，打开发射机，发出被呼应答信号。

本发明由于采用异频全双工和多信道多业务组网技术，而所有的组网控制功能由各用户终端自动完成，不仅减少了成本，更重要的是便于组网通信；同时由于本发明采用了四电平窄带调频技术，解决了在8kb/s速率下，数字已调信号的频谱(调频信号)能与话音调制信号的频谱在移动电台中的兼容问题，且满足国家80系列电台标准，使现有的商品移动电台能兼容数字信号的传输而不必设计生产新型电台。

以下结合附图和实施例将对本发明作进一步叙述。

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明的调制器原理框图。

图3是本发明采用平滑四电平调频的平滑函数图。

参照图1，本发明的通信网是由N个用户构成。每个用户都配有一部双工电台和一部通信控制器以及自己所需要的终端设备。一般情况下最小网的用户数为N＝4，双工电台分为A型台和B型台两种，一个网中两种型号的电台数大约各占一半(N＝4时，则必须A、B型台各2台)。双工电台通过电台接口与控制器相接，控制器通过电话接口、计算机接口、传真机接口，有/无线转接四种接口分别与拨号电话机，计算机，传真机，有/无线转接器连接。控制器是由基带信号处理器和微处理器两部分硬件及各种接口构成。参照图2，调制器包括地址产生器，波形存贮器(EPROM 2716)，D/A变换器和有源低通滤波器。其中EPROM中数据计算的准则是前后码元之间的波形尽可能地平滑连接，且各码元的过零点必须是准确的。本发明实施例的输入数据为16kbps，每个码元有四个电平00，01，10，11，其数据存放是假定当前码元为A₀过去的码元为A_-1，未来的码元为A₊₁。为了得到本码元内的平滑波形，取当A_-1，A₀，A₊₁为不同数值时，采用不同的平滑函数波形，如图3所示。图中(1)的波形函数为s(t)＝2.5+0.5s_n(t)，(2)的波形函数为s(t)＝2.5-0.5s_n(t)，(3)的波形函数为s(t)＝1.5+1.5s_n(t)(4)的波形函数为s(t)＝2.0-z(1.0-t)，其它曲线由已标曲线(1)，(2)，(3)，(4)旋转平移而得，其中s_n(t)＝A·sin(Bt)，0≤t≤2.0，z(t)＝Cexp(-Dt)+Et+F+GCOS(Ht)，0＜t≤1.0，A、B、C、D、E、F、G、H是确定的常数。为了精确地反映s(t)的取值，减少量化噪声，在每个码元周期内取32个样本点，每个样本点量化成8比特的数据，对应EPROM中的2k字节。且存放的数据是按A₊₁，A₀，A_-1从小到大的顺序排列。

本发明实施例的各接口关系分别为：

电台接口：

电话接口：

受话器——→电台的SP来，话音收听

摘机、拨号装置——→去控制器中U₁₁，(PIO-A₃)、摘/挂机检测和收号有/无线转接接口：有线发送话音——→去电台Mic有线接收话音←——电台的SP来有线拨号、摘机——→去控制器U₁₁，(PIO-B₁)无线拨号到有线←——控制器U₁₁，(PIO-B₃)计算机接口：传真机接口注：接口关系中的符号说明

U×××为电路中的集成电路编号×××。

SIO为串行输入输出集成块

PIO为并行输入输出集成块，其中PIO-A×为A口编号×

                             PIO-B×为B口编号×

本发明实施例的通信控制程序主要完成组网和通信服务两项任务。其中组网包括对频道的动态管理及分配、自动拨号多址及全双工组网，通信服务包括电话、传真、计算机、有/无线转接多种业务的通信。该程序用Z-80汇编语言写成，主要由初始化，频道搜索与业务请求检测，主呼处理和被呼处理等程序块组成，其过程为：

初始化程序完成对CTC、PIO、SIO等Z-80系列接口芯片的预置和对所有工作单元清零。

控制器处于等待状态时，程序进行频道搜索与业务请求检测。该段程序主要完成对网内各个频道依次进行搜索及载波检测以确定本台是否被其它台呼叫，并交替检测有无业务请求以确定本台是否要发出呼叫。当检测到有业务请求时，程序就进入主呼处理过程。该段程序根据业务请求的种类(电话、传真、机算机、有/无线转接)及目的台类型(异型台、同型台)组成不同内容的呼叫帧，并开发射机发出呼叫，当正确接收到应答，则转入相应的通信服务程序。通信完成后，返回初始化。当在某一频道上检测到有载波，并且接收到本台地址码时，程序进入被呼处理过程。该段程序根据接收到的呼叫帧中的相应信息，确定本台在此通信过程中的作用，即本台是直接目的台，还是第一中转台或第二中转台或中转目的台。若本台是直接目的台，则判断业务种类，并开发射机后转入相应的服务程序；若为第一中转台，则搜索另一空间信道，开发射机呼叫目的台，然后进入转发状态。若为中转目的台，则应呼叫第二中转台，然后转入相应的服务程序；若为第二中转台，则进入转发状态。

各程序块的具体程序过程分别为：

频道搜索过程：

异型台的呼叫过程：同型台通信的频道如下图所示：数据业务的中转过程：电话业务通信过程：电话业务通信的拆线过程：主呼台和被呼台的运行程序相同。

传真通信业务过程：

传真在无线信道上是以数据方式传输的，因此，要对传真机发出的图象信号(二电平)进行抽样，速率为4KC。从PIOB进入控制器的抽样值(0或1)被装配成字节，经差分、二相编码后，经过SIOA发送出去。收方在收到数据后，经二相解码，差分解码后，以4kbits/s的速率送给传真机。其数据收，发过程为：计算机业务通信过程：计算机和控制器之间采用异步通信方式，利用计算机内部的异步通信卡和控制器中串行接口芯片SIO，可方便地实现数据传输业务。有/无线转接过程：有线电话机和无线电话机之间的通信过程和无线网内通信相同，不同之处仅在于收号和送号上。

无线电话拨有线电话机时，首先拨“0”，接着拨收方电台号和有线电话号。此时，收方自动将有线电话号码送到有/无线转接器，经转接器的接口送到交换机后便能接通有线电话机。

有线电话拨无线电话时，和无线网内通话完全相同。

以上不同之处的过程如下：