專利名稱：用于陸地移動(dòng)無(wú)線電系統(tǒng)的分布式表決系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無(wú)線電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及選擇由多個(gè)接收機(jī)之一產(chǎn)生的最有效的通信信號(hào)的無(wú)線電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的陸地移動(dòng)無(wú)線電(LMR)通信系統(tǒng)一般具有多個(gè)按位置分布的、與該系統(tǒng)中的每個(gè)接收和發(fā)射點(diǎn)有關(guān)的只接收點(diǎn)。對(duì)這些只接收點(diǎn)的需要可以通過(guò)考慮具有單個(gè)接收和發(fā)射點(diǎn)的簡(jiǎn)單LMR系統(tǒng)來(lái)理解。將該單個(gè)接收和發(fā)射點(diǎn)的發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)為通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇對(duì)其有效輻射功率(ERP)有貢獻(xiàn)的因數(shù)，為期望的地理區(qū)域服務(wù)。例如，接收和發(fā)射點(diǎn)一般位于較高的海拔處，例如在丘陵，高山或高層建筑頂部，并且具有相對(duì)較高功率的射頻(RF)發(fā)射機(jī)，以便在期望服務(wù)區(qū)域內(nèi)工作的所有LMR收發(fā)信機(jī)可以還原以可接受的強(qiáng)度發(fā)射的信號(hào)。
然而，由接收和發(fā)射點(diǎn)服務(wù)的移動(dòng)便攜式RF收發(fā)信機(jī)因?yàn)楣β?、尺寸和成本考慮，一般具有較小的ERP。例如，接收和發(fā)射點(diǎn)通?？梢栽L問(wèn)電力網(wǎng)或發(fā)電機(jī)電源并且可以產(chǎn)生好幾百瓦的RF傳輸信號(hào)，然而靠它自己的電池組、或通過(guò)載體的電氣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的移動(dòng)收發(fā)信機(jī)，一般僅能夠產(chǎn)生5到25瓦的RF傳輸信號(hào)。具有幾個(gè)小的鎳鎘蓄電池作為其電源的便攜或手持收發(fā)信機(jī)被進(jìn)一步限制，并且僅可以產(chǎn)生1瓦或更少的RF傳輸信號(hào)。結(jié)果是雖然在服務(wù)區(qū)域之內(nèi)的所有LMR移動(dòng)/便攜收發(fā)信機(jī)通?？梢詮慕邮蘸桶l(fā)射點(diǎn)接收強(qiáng)烈的發(fā)射，但接收和發(fā)射點(diǎn)不能從移動(dòng)和便攜式收發(fā)信機(jī)接收弱的發(fā)射或者不能以過(guò)低的信號(hào)強(qiáng)度接收該發(fā)射以提供有用的、可靠的通信。換句話說(shuō)，該接收和發(fā)射點(diǎn)的″呼進(jìn)″或者″應(yīng)答″范圍通常比其″呼出″范圍小很多。
使多個(gè)僅接收點(diǎn)處于遍及LMR服務(wù)區(qū)域的不同地理位置處就可以解決這個(gè)問(wèn)題，只要這些僅接收點(diǎn)、或者接收和發(fā)射點(diǎn)中的至少一個(gè)可以以可接受的信號(hào)強(qiáng)度電平接收任何特定發(fā)射。一旦在LMR系統(tǒng)內(nèi)某處的接收機(jī)接收一個(gè)發(fā)射信號(hào)的可接受版本，則該信號(hào)的那個(gè)版本就可以通過(guò)地面通信線被中繼到接收和發(fā)射點(diǎn)，并且由主站點(diǎn)以足夠高的功率電平轉(zhuǎn)發(fā)，以便所有在服務(wù)區(qū)域中的收發(fā)信機(jī)都能夠接收該中繼信號(hào)的可接受的信號(hào)強(qiáng)度電平。然而，根據(jù)當(dāng)收發(fā)信機(jī)發(fā)射原始信號(hào)時(shí)其所處的位置，通常將有一個(gè)以上的僅接收點(diǎn)以可接受的信號(hào)強(qiáng)度電平接收原始發(fā)射。因此，LMR系統(tǒng)需要選擇一個(gè)已接收發(fā)射信號(hào)的版本，優(yōu)選是最好的一個(gè)，并且忽略其它的。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，這個(gè)選擇通過(guò)一個(gè)稱為″表決″的處理完成，該處理需要專門(mén)的表決設(shè)備(也被稱為″表決器″或者″選擇器″)。通常，通過(guò)地面通信線將該表決器連接到每一接收點(diǎn)。接收發(fā)射的點(diǎn)通過(guò)地面通信線中繼信號(hào)到表決器。然后，表決器依次分析每個(gè)接收信號(hào)并且確定哪個(gè)是最好的。例如，該確定基于，例如信號(hào)的信噪比或者在諸如幀頭部之類(lèi)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)部分的誤碼率。一旦表決器選擇了最好的信號(hào)，并且確定了哪個(gè)接收機(jī)發(fā)送該信號(hào)，則表決器繼續(xù)通過(guò)地面通信線從該接收機(jī)中繼信號(hào)到接收和發(fā)射點(diǎn)用于傳輸。這樣的表決系統(tǒng)已經(jīng)在1977年3月22日授予Beske等人的、標(biāo)題為″Improved ReceiverSelecting(Voting)System″的美國(guó)專利4,013,962、和1992年7月14日授予Brown等人的、標(biāo)題為″Digital Voter for Multiple Site PSTR TrunkingSystem″的美國(guó)專利5,131,007中詳細(xì)地描述了，這兩個(gè)專利的內(nèi)容通過(guò)引用包含在此。
如上所述的表決系統(tǒng)使用專用的表決設(shè)備。由于需要緩沖以確保發(fā)射機(jī)不非正常運(yùn)行，即不在已經(jīng)接收了所有必要數(shù)據(jù)之前開(kāi)始傳輸，以及確保所有的接收點(diǎn)具有足夠的時(shí)間使它們的數(shù)據(jù)到達(dá)表決器，所以它們也將重要的延遲(亦稱等待時(shí)間)引入到傳輸中。現(xiàn)有的數(shù)字表決系統(tǒng)還需要在RF接收點(diǎn)和表決設(shè)備之間的同步數(shù)據(jù)接口。這個(gè)同步允許表決器逐個(gè)輪詢接收點(diǎn)。同步還允許表決器選擇的接收點(diǎn)在特定的時(shí)間窗內(nèi)通過(guò)地面通信線將其接收的信號(hào)發(fā)射到表決器。在這個(gè)接收信號(hào)被中繼到接收和發(fā)射點(diǎn)用于重發(fā)之前，在表決器中暫時(shí)存儲(chǔ)，或者緩存該信號(hào)。
與數(shù)字表決方法有關(guān)的問(wèn)題包括在表決設(shè)備方面的重大投資，對(duì)同步數(shù)據(jù)路徑的需要，在傳遞同步數(shù)據(jù)期間通過(guò)緩沖引入到傳輸中的等待時(shí)間和表決器逐個(gè)輪詢所有的接收機(jī)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于陸地移動(dòng)無(wú)線電(LMR)系統(tǒng)的分布式網(wǎng)際協(xié)議(IP)表決系統(tǒng)和方法，其通過(guò)消除對(duì)專門(mén)的表決設(shè)備和同步數(shù)據(jù)路徑的需要來(lái)克服現(xiàn)有數(shù)字表決系統(tǒng)的缺點(diǎn)。另外本發(fā)明顯著地減少了由同步數(shù)據(jù)的傳遞和緩存以及表決器輪詢所引入的等待時(shí)間。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，以可用強(qiáng)度接收由收發(fā)信機(jī)發(fā)射的信號(hào)的、LMR系統(tǒng)中的每個(gè)接收機(jī)估計(jì)接收的發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量。該接收機(jī)將其估計(jì)的質(zhì)量和接收的發(fā)射信號(hào)組合成分組，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送到LMR的接收和發(fā)射點(diǎn)。在接收和發(fā)射點(diǎn)，將進(jìn)入的分組分離為質(zhì)量的估計(jì)和信號(hào)。將與到達(dá)的第一個(gè)分組有關(guān)的信號(hào)存儲(chǔ)在本地緩沖器中。接收和發(fā)射點(diǎn)繼續(xù)接收附加的進(jìn)入包預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度或者接受窗口，該持續(xù)時(shí)間或者接受窗口被選為足夠長(zhǎng)，以便讓分組從LMR系統(tǒng)中的所有接收點(diǎn)到達(dá)。這個(gè)接受窗口允許分組從接收機(jī)到接收和發(fā)射點(diǎn)和與其相關(guān)的路由和處理設(shè)備的異步傳輸。如果后面的分組具有更好的質(zhì)量估計(jì)，則將目前存儲(chǔ)的信號(hào)替換為來(lái)自后面分組的信號(hào)。在接受窗口的末端，接收和發(fā)射點(diǎn)發(fā)射目前存儲(chǔ)在其緩存器中的信號(hào)。
本發(fā)明的IP簡(jiǎn)化、異步表決方法確保最佳接收信號(hào)被使用用于由LMR系統(tǒng)進(jìn)行的重新傳輸，同時(shí)通過(guò)將用于表決的時(shí)間限制為接受窗口的長(zhǎng)度來(lái)顯著減少系統(tǒng)等待時(shí)間。這個(gè)接受窗口通常顯著地小于在現(xiàn)有表決設(shè)備中輪詢所有接收機(jī)所需要的時(shí)間。另外，因?yàn)橹苯訌倪h(yuǎn)程接收機(jī)將信息發(fā)送到接收和發(fā)射點(diǎn)，所以消除了額外的傳播時(shí)間和消息存儲(chǔ)及重復(fù)周期。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)除去專門(mén)的表決設(shè)備以及除去使所有接收點(diǎn)同步的限制，也減少了系統(tǒng)成本。


將在說(shuō)明書(shū)附圖和下面的詳細(xì)說(shuō)明中描述當(dāng)前發(fā)明的更多細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是使用表決器的表決系統(tǒng)的代表略圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明概念的分布式表決體系的示意圖。
圖3是示出使用表決器的表決體系的操作的流程圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的分布式表決體系的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于在陸地移動(dòng)無(wú)線電(LMR)系統(tǒng)中使用的、改善的表決方法和裝置，現(xiàn)在將對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，LMR系統(tǒng)中的每個(gè)主發(fā)射點(diǎn)包括接收和發(fā)射點(diǎn)以及相關(guān)的接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和處理設(shè)備。每個(gè)主發(fā)射點(diǎn)也與一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程接收點(diǎn)相關(guān)，其中每個(gè)遠(yuǎn)程接收點(diǎn)包括僅接收點(diǎn)以及相關(guān)的接收機(jī)和處理設(shè)備。在主發(fā)射點(diǎn)和遠(yuǎn)程點(diǎn)之間的通信包括網(wǎng)際協(xié)議(IP)使能網(wǎng)絡(luò)。在LMR系統(tǒng)中、以有效的強(qiáng)度接收收發(fā)信機(jī)發(fā)射的信號(hào)的每個(gè)接收機(jī)估計(jì)所接收的發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量。該接收機(jī)將其估計(jì)的質(zhì)量和接收的發(fā)射信號(hào)組合成分組，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送到與那個(gè)接收機(jī)相關(guān)聯(lián)的主發(fā)射點(diǎn)。一旦在主點(diǎn)上接收到第一個(gè)分組或者數(shù)據(jù)單元，則開(kāi)始表決處理并持續(xù)被稱為定時(shí)窗的短暫時(shí)間。這個(gè)定時(shí)窗允許分組從接收機(jī)回到主點(diǎn)的異步傳輸。這個(gè)異步傳輸為允許已經(jīng)經(jīng)歷不同的射頻(RF)傳播時(shí)間，和/或Internet(IP)廣域網(wǎng)(WAN)傳送時(shí)間的數(shù)據(jù)單元到達(dá)所必需。表決處理從主點(diǎn)記錄第一個(gè)到達(dá)的數(shù)據(jù)單元或者消息分組的預(yù)先計(jì)算誤碼率開(kāi)始。此后，主單元開(kāi)始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)單元或者消息分組內(nèi)容。如果且當(dāng)更多的數(shù)據(jù)單元到達(dá)時(shí)，則主點(diǎn)將它們的誤碼率和已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分組的誤碼率進(jìn)行比較。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一旦具有更低誤碼率的分組到達(dá)，主發(fā)射點(diǎn)就切換到記錄該新的分組，改寫(xiě)任何先前記錄的分組。在時(shí)間或者接受窗口的末端，轉(zhuǎn)發(fā)由主點(diǎn)存儲(chǔ)的分組。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在表決中可能有一些滯后，即除非具有好很多的誤碼率的數(shù)據(jù)分組到達(dá)，否則自動(dòng)地使用先前選擇的接收點(diǎn)用于以后的數(shù)據(jù)分組。這個(gè)表決中的滯后允許在遠(yuǎn)程點(diǎn)選擇中一定的連續(xù)性?，F(xiàn)在將參考附圖來(lái)描述結(jié)合本發(fā)明的發(fā)明概念的示例實(shí)施例。在描述過(guò)程中，根據(jù)說(shuō)明本發(fā)明的不同附圖，相同的數(shù)字將用來(lái)標(biāo)識(shí)相同的元件。
圖1是使用表決器的表決系統(tǒng)的代表略圖，該系統(tǒng)包括接收和發(fā)射點(diǎn)12，多個(gè)僅接收點(diǎn)26，多個(gè)移動(dòng)或者便攜式收發(fā)信機(jī)24和表決器30。接收和發(fā)射點(diǎn)12具有明顯大于移動(dòng)或者便攜式收發(fā)信機(jī)24的有效輻射功率(ERP)。當(dāng)?shù)谝皇瞻l(fā)信機(jī)24發(fā)射信號(hào)20時(shí)，那個(gè)信號(hào)不能以可接受的信號(hào)強(qiáng)度由在LMR系統(tǒng)的操作區(qū)中工作的所有其它收發(fā)信機(jī)24、或者接收和發(fā)射點(diǎn)12接收。然而，多個(gè)僅接收點(diǎn)26通常在地理位置上遍及運(yùn)行區(qū)域分布，以便無(wú)論收發(fā)信機(jī)24在何處，當(dāng)它發(fā)射信號(hào)20時(shí)，一個(gè)或多個(gè)僅接收點(diǎn)26將以一個(gè)可接受的信號(hào)強(qiáng)度接收信號(hào)20。每一個(gè)以可接受的信號(hào)強(qiáng)度接收信號(hào)20的僅接收點(diǎn)26經(jīng)由地面通信線32將信號(hào)20中繼到表決器30。表決器30分析它接收的每個(gè)信號(hào)20，確定最好的信號(hào)并且通過(guò)地面通信線向接收和發(fā)射點(diǎn)12中繼那個(gè)信號(hào)。接收和發(fā)射點(diǎn)12使用其更大功率的發(fā)射機(jī)重新發(fā)射信號(hào)20，以作為更強(qiáng)的信號(hào)28，其然后可以由LMR系統(tǒng)的操作區(qū)中工作的所有其它收發(fā)信機(jī)24接收。
接收和發(fā)射點(diǎn)12通常位于一個(gè)有利的位置，例如在丘陵，高山或者巨大建筑物的上面，并且包括相對(duì)高功率的RF發(fā)射機(jī)，通常以電力網(wǎng)或者發(fā)電機(jī)功率為動(dòng)力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生在數(shù)百瓦范圍內(nèi)的RF輸出。接收和發(fā)射點(diǎn)12可以包括但并不限于諸如由M/A Com無(wú)線系統(tǒng)，Lynchburg，VA，USA生產(chǎn)的、以800MHz工作并且被認(rèn)為能夠產(chǎn)生100瓦的RF功率傳輸信號(hào)的MASTRIII基站之類(lèi)的系統(tǒng)。收發(fā)信機(jī)24可以是一種以其自身電池組或者一種載體電氣系統(tǒng)為動(dòng)力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的移動(dòng)收發(fā)信機(jī)，諸如但并不限于，M/A Com無(wú)線系統(tǒng)的OrionTM移動(dòng)、800MHz收發(fā)信機(jī)，其被認(rèn)為僅僅能夠產(chǎn)生大約8到35瓦的RF功率傳輸信號(hào)。收發(fā)信機(jī)24也可以是一種便攜或者手持收發(fā)信機(jī)，諸如但并不限于，M/A Com無(wú)線系統(tǒng)的P7100IP，800MHz收發(fā)信機(jī)，其以小的電池組，諸如但并不限于小的鎳鎘蓄電池為動(dòng)力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且僅僅可以產(chǎn)生1-3瓦或者更少的RF傳輸信號(hào)。僅接收點(diǎn)可以包括這樣的設(shè)備，其諸如但并不限于以800MHz工作的、并且設(shè)計(jì)為在具有表決器30的表決系統(tǒng)中使用的M/A Com無(wú)線系統(tǒng)的MASTRIII輔助接收機(jī)。表決器30可以包括這樣的設(shè)備，諸如但并不限于，M/A Com無(wú)線系統(tǒng)的AegisTM數(shù)字表決系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)成最多能夠表決12個(gè)接收機(jī)。地面通信線可以是合適的電信線路，諸如但并不限于，眾所周知的T1線路。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明概念的分布式表決體系的示意圖，該體系包括具有一個(gè)或多個(gè)接收信道14和一個(gè)或多個(gè)發(fā)射信道16的接收和發(fā)射點(diǎn)12，接收和發(fā)射點(diǎn)接收和處理單元41，路由器42，具有一個(gè)或多個(gè)接收信道14的一個(gè)或多個(gè)僅接收點(diǎn)26，處理和發(fā)射單元22，和路由器42；地面通信線32，網(wǎng)絡(luò)40和收發(fā)信機(jī)24。在結(jié)合本發(fā)明的發(fā)明概念的分布式表決器系統(tǒng)中，表決器30實(shí)際上由處理和發(fā)射單元22、路由器42、網(wǎng)絡(luò)40和接收和處理單元41替代。像在上面圖1中論述的情況一樣，當(dāng)?shù)谝皇瞻l(fā)信機(jī)24發(fā)射信號(hào)20時(shí)，那個(gè)信號(hào)可能不以可接收的信號(hào)強(qiáng)度由在LMR系統(tǒng)的操作區(qū)域中工作的所有其它收發(fā)信機(jī)24或者接收和發(fā)射點(diǎn)接收。然而，一個(gè)或多個(gè)按地理位置分布的僅接收點(diǎn)26以可接收的信號(hào)強(qiáng)度在適當(dāng)?shù)慕邮招诺?4上接收信號(hào)20。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，與每個(gè)僅接收點(diǎn)26相關(guān)聯(lián)的處理和發(fā)射單元26確定它接收的接收信號(hào)怎樣好，即處理和發(fā)射單元26計(jì)算接收信號(hào)20的質(zhì)量度量。處理和發(fā)射單元26可以包括接收機(jī)處理器及相關(guān)的電路以及提供期望功能所需要的任何相關(guān)軟件，該接收機(jī)處理器諸如但并不限于，任何合適的、眾所周知的數(shù)字處理芯片或者卡，該相關(guān)電路諸如但并不限于，眾所周知的存儲(chǔ)器電路和調(diào)制解調(diào)器。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，LMR系統(tǒng)使用空中接口協(xié)議，諸如但并不限于眾所周知的公共安全通信人員協(xié)會(huì)(APCO)項(xiàng)目25空中接口。該空中接口協(xié)議包括用于語(yǔ)音以及數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)單元的規(guī)范，其包括用于頭部數(shù)據(jù)單元、尾部數(shù)據(jù)單元以及分組數(shù)據(jù)單元的規(guī)范和與這些數(shù)據(jù)單元相關(guān)聯(lián)的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模式，包括但不限于，同步位模式以及幀頭部位模式。由處理和發(fā)射單元26，或者其中的接收機(jī)處理器確定的質(zhì)量度量可包括，但不局限于，同步位模式，幀頭部位模式或者接收信號(hào)20的其它標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)定部分的誤碼率。處理和發(fā)射單元26將該信號(hào)和質(zhì)量度量作為傳遞信號(hào)打包到分組中，其經(jīng)由地面通信線32由路由器42發(fā)送、并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)40發(fā)送到接收和發(fā)射點(diǎn)的接收和處理單元41。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，分組、以及用于網(wǎng)絡(luò)40上發(fā)送它的路由器42都符合眾所周知的網(wǎng)際協(xié)議(IP)。在優(yōu)選實(shí)施例中，分組按照眾所周知的IP用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議(UDP)格式。在優(yōu)選實(shí)施例中，用作到網(wǎng)絡(luò)的連接的地面通信線32是眾所周知的T1線路。網(wǎng)絡(luò)40可以是任何合適的通信網(wǎng)絡(luò)，諸如但并不限于公知的因特網(wǎng)或者一些高速、異步數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。如果需要更高的安全性，則網(wǎng)絡(luò)40可以是使用眾所周知的加密技術(shù)和過(guò)程進(jìn)行加密的任何合適的安全加密、專用WAN。
當(dāng)傳遞信號(hào)到達(dá)與接收和發(fā)射單元12相關(guān)聯(lián)的接收和處理單元41時(shí)，從分組中提取質(zhì)量度量。接收和發(fā)射單元12可以包括發(fā)射機(jī)處理器及相關(guān)的電路，以及提供期望的功能所需要的任何相關(guān)軟件，該發(fā)射機(jī)處理器諸如但并不限于任何合適的、眾所周知的數(shù)字接收芯片或者卡，相關(guān)電路諸如但并不限于眾所周知的存儲(chǔ)器電路和調(diào)制解調(diào)器。如果質(zhì)量度量表明包含在分組中的接收信號(hào)比目前存儲(chǔ)在接收和處理單元41的接下來(lái)要發(fā)射緩沖器中的接收信號(hào)更好，則將現(xiàn)有的、存儲(chǔ)的接收信號(hào)替換為新的接收信號(hào)。在預(yù)定時(shí)間窗口的末端，接收和處理單元41將目前存儲(chǔ)在其接下來(lái)要發(fā)射緩沖器中的接收信號(hào)傳送到適當(dāng)?shù)陌l(fā)射通道16用于重新發(fā)射。將時(shí)間窗選為足夠長(zhǎng)，以允許傳遞信號(hào)分組從所有相關(guān)的僅接收點(diǎn)26、通過(guò)所有合理的路徑到達(dá)。原來(lái)由在LMR操作區(qū)中工作的收發(fā)信機(jī)發(fā)射的接收信號(hào)，現(xiàn)在使用接收和發(fā)射點(diǎn)12的發(fā)射機(jī)的更強(qiáng)的傳輸能力重新發(fā)射，以便該重傳信號(hào)28可以以一個(gè)可接收的信號(hào)強(qiáng)度由LMR操作區(qū)中的所有收發(fā)信機(jī)24接收。
圖3是示出了使用表決器的表決體系的操作的流程圖。在步驟46中，在LMR系統(tǒng)操作區(qū)內(nèi)的收發(fā)信機(jī)開(kāi)始發(fā)射信號(hào)。在步驟48中，在LMR系統(tǒng)內(nèi)的接收機(jī)在適當(dāng)?shù)慕邮招诺郎辖邮瞻l(fā)射的信號(hào)。然后在步驟50，將這個(gè)接收信號(hào)傳遞或者中繼到表決器。接收信號(hào)到表決器的傳遞通常是在地面通信線上完成，該地面通信線諸如但不限于眾所周知的T1線路。在步驟52，該表決器輪詢所有相關(guān)的接收機(jī)，其通常包括一個(gè)接收和發(fā)射點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)僅接收點(diǎn)。當(dāng)表決器結(jié)束輪詢并且已經(jīng)從接收了收發(fā)信機(jī)發(fā)射的信號(hào)的所有接收機(jī)接收了信號(hào)時(shí)，表決器繼續(xù)到確定獲得最佳信號(hào)的接收機(jī)的步驟54。步驟54的確定，例如可以通過(guò)考慮信號(hào)強(qiáng)度、每個(gè)信號(hào)的信噪比或者該信號(hào)或信號(hào)一部分的誤碼率來(lái)完成。
一旦該表決器確定了最佳信號(hào)和哪個(gè)是相關(guān)的最佳接收機(jī)，該表決器就繼續(xù)到步驟58，其中將來(lái)自該最佳接收機(jī)的接收信號(hào)中繼到接收和發(fā)射點(diǎn)12。在步驟60，該接收和發(fā)射點(diǎn)使用現(xiàn)在允許以一個(gè)可接收的信號(hào)強(qiáng)度由在LMR系統(tǒng)操作區(qū)中的所有收發(fā)信機(jī)接收該發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度重新發(fā)射該接收信號(hào)。從僅接收點(diǎn)將接收信號(hào)中繼到接收和發(fā)射點(diǎn)的步驟58通常涉及緩沖該接收信號(hào)，以便確保該發(fā)射機(jī)不非正常運(yùn)行，即發(fā)射機(jī)不在全部信號(hào)已經(jīng)被接收之前開(kāi)始發(fā)射。這個(gè)緩沖器在LMR系統(tǒng)中引入一個(gè)重要的延遲(亦稱等待時(shí)間)。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的分布式表決體系的操作的流程圖。在步驟46中，LMR系統(tǒng)的操作區(qū)中的移動(dòng)或者便攜式收發(fā)信機(jī)發(fā)射信號(hào)。在步驟48中，該信號(hào)由LMR系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)接收。與每一個(gè)獲取接收信號(hào)的接收機(jī)相關(guān)的接收機(jī)處理器然后確定那個(gè)接收的信號(hào)的質(zhì)量度量。在該優(yōu)選實(shí)施例中，質(zhì)量度量是同步位模式、幀頭部位模式，或者該接收信號(hào)的其它標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)定部分的誤碼率。在步驟64中，接收機(jī)將接收信號(hào)和質(zhì)量度量打包到傳遞信號(hào)中。在該優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)傳遞信號(hào)采取眾所周知的UDP數(shù)據(jù)報(bào)文或者分組的形式。在步驟66中，接收機(jī)經(jīng)由合適的通信網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，諸如但并不限于適當(dāng)?shù)穆酚善?、地面通信線、網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)鏈路，將信號(hào)發(fā)送到接收和發(fā)射點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)連接包括眾所周知的T1線路，而且通信網(wǎng)絡(luò)可以是諸如但并不限于公共因特網(wǎng)或者適當(dāng)安全的WAN之類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)接收和發(fā)射點(diǎn)接收第一個(gè)分組，也就是說(shuō)傳遞信號(hào)時(shí)，相關(guān)的發(fā)射機(jī)處理器解包該傳遞信號(hào)并且存取接收的信號(hào)和質(zhì)量度量。該接收信號(hào)被存儲(chǔ)在接下來(lái)要發(fā)射的緩沖器中而且質(zhì)量度量被存儲(chǔ)在合適的處理機(jī)存儲(chǔ)器中。當(dāng)接收了包含該傳遞信號(hào)的下一個(gè)分組時(shí)，對(duì)那個(gè)分組的質(zhì)量度量進(jìn)行存取。如果最近的傳遞信號(hào)的質(zhì)量度量指示比已經(jīng)存儲(chǔ)在接下來(lái)要發(fā)射的緩沖器中的接收信號(hào)更好的接收信號(hào)，則在步驟74中用新接收的信號(hào)替換現(xiàn)有的接收信號(hào)。如果新接收的信號(hào)不是更好的，則在步驟74將其丟棄。在步驟76，發(fā)射機(jī)處理器檢測(cè)從接收第一個(gè)傳遞信號(hào)開(kāi)始是否已經(jīng)過(guò)去了預(yù)定時(shí)間窗口。如果已經(jīng)過(guò)去了該時(shí)間窗口或者期滿，則將目前存儲(chǔ)在接下來(lái)要發(fā)射緩沖器中的信號(hào)中繼到該接收和發(fā)射點(diǎn)的合適的發(fā)射通道并且將其發(fā)射。定時(shí)窗口為允許在RF傳播時(shí)間和IP WAN傳送時(shí)間中的差值所必需。該定時(shí)窗口允許傳遞信號(hào)分組的異步傳送。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，在表決中可能有一些滯后，即除非具有好很多誤碼率的分組到達(dá)，否則將自動(dòng)使用先前選擇的只接收點(diǎn)用于以后的數(shù)據(jù)分組。這個(gè)在表決中的滯后允許在遠(yuǎn)程點(diǎn)選擇中一定的連續(xù)性。
雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在不脫離作為整體的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和元件做出修改。
權(quán)利要求
1.一種選擇若干個(gè)信號(hào)中的至少一個(gè)用于發(fā)射的分布式表決器系統(tǒng)，包括多個(gè)接收機(jī)，每個(gè)接收機(jī)包括至少一個(gè)能夠獲取接收信號(hào)的接收信道；能夠計(jì)算所述接收信號(hào)的質(zhì)量度量的接收機(jī)處理器和用于產(chǎn)生傳遞信號(hào)的信號(hào)發(fā)射電路，所述傳遞信號(hào)包括所述接收信號(hào)和所述質(zhì)量度量；多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，借此將所述多個(gè)接收機(jī)中的每一個(gè)連接到公共通信網(wǎng)絡(luò)；連接到所述公共通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)包括用于從所述多個(gè)接收機(jī)接收所述傳遞信號(hào)的信號(hào)接收電路；能夠基于所述質(zhì)量度量選擇所述傳遞信號(hào)之一的發(fā)射機(jī)處理器；和至少一個(gè)發(fā)射通道，其能夠發(fā)射實(shí)質(zhì)上包括所述選擇的傳遞信號(hào)中的所述接收信號(hào)部分的廣播信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳遞信號(hào)是數(shù)字分組。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字分組符合用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議(UDP)格式。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述質(zhì)量度量包括所述輸入信號(hào)誤碼率的估計(jì)，而且其中所述用于選擇的裝置選擇具有最小的所述誤碼率估計(jì)的所述傳遞信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述誤碼率的估計(jì)是使用數(shù)據(jù)單元同步位來(lái)執(zhí)行的。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述公共通信網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述局域網(wǎng)是高速異步網(wǎng)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述選擇出現(xiàn)在預(yù)定時(shí)間窗口之內(nèi)。
9.一種選擇若干個(gè)信號(hào)的至少一個(gè)用于發(fā)射的分布式表決器方法，包括步驟a)在多個(gè)接收點(diǎn)遠(yuǎn)程接收輸入信號(hào)；b)在所述多個(gè)接收點(diǎn)的每一個(gè)，計(jì)算所述輸入信號(hào)的質(zhì)量度量；c)在所述多個(gè)接收點(diǎn)的每一個(gè)，把所述輸入信號(hào)和所述質(zhì)量度量打包為數(shù)據(jù)分組；d)從所述多個(gè)接收點(diǎn)的每一個(gè)，使用公共通信網(wǎng)絡(luò)將所述數(shù)據(jù)分組作為傳遞信號(hào)發(fā)射到中央控制器；e)在所述中央控制器集中接收多個(gè)傳遞信號(hào)；f)基于所述質(zhì)量度量選擇所述傳遞信號(hào)之一；以及，g)發(fā)射廣播信號(hào)，所述廣播信號(hào)實(shí)質(zhì)上包括所述選擇的傳遞信號(hào)中的所述輸入信號(hào)部分。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述打包的步驟c)還包括，將所述數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換為數(shù)字分組的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述打包的步驟c)還包括，使所述數(shù)字分組符合用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議(UDP)格式的步驟。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算質(zhì)量度量的步驟b)還包括，計(jì)算所述輸入信號(hào)誤碼率的估計(jì)；而且其中所述用于選擇的裝置選擇具有最小的所述誤碼率估計(jì)的所述傳遞信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算所述誤碼率的步驟還包括使用數(shù)據(jù)單元的同步位的步驟。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述使用公共通信網(wǎng)絡(luò)的步驟還包括使用局域網(wǎng)的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述使用局域網(wǎng)的步驟還包括使用高速異步網(wǎng)絡(luò)的步驟。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述選擇步驟f)還包括在預(yù)定時(shí)間窗口之后停止選擇的步驟。
17.一種選擇若干個(gè)信號(hào)中的至少一個(gè)用于傳輸?shù)姆植际奖頉Q器系統(tǒng)，包括多個(gè)接收機(jī)，每個(gè)接收機(jī)包括用于接收輸入信號(hào)的裝置，用于計(jì)算所述接收信號(hào)的質(zhì)量度量的裝置和用于產(chǎn)生傳遞信號(hào)的裝置，所述傳遞信號(hào)包括所述輸入信號(hào)和所述質(zhì)量度量；用于傳遞所述傳遞信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)裝置；以及，發(fā)射機(jī)，其具有用于接收所述傳遞信號(hào)的裝置；用于基于所述質(zhì)量度量選擇所述傳遞信號(hào)之一的裝置和用于發(fā)射廣播信號(hào)的裝置，該廣播信號(hào)實(shí)質(zhì)上包括所述選擇的傳遞信號(hào)的所述輸入信號(hào)部分。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述傳遞信號(hào)還包括數(shù)字分組。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字分組符合用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議(UDP)格式。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述質(zhì)量度量包括所述輸入信號(hào)的誤碼率的估計(jì)，而且其中所述用于選擇的裝置選擇具有最小的所述誤碼率估計(jì)的所述傳遞信號(hào)。
全文摘要
一種用于在具有中央發(fā)射和接收點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)僅接收點(diǎn)的陸地移動(dòng)無(wú)線電(LMR)系統(tǒng)中使用的分布式網(wǎng)際協(xié)議(IP)表決系統(tǒng)和方法。在該分布式表決系統(tǒng)中，使用網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的分組傳輸協(xié)議直接將僅接收點(diǎn)鏈接到控制點(diǎn)。這可以是諸如標(biāo)準(zhǔn)的IP網(wǎng)絡(luò)鏈接的高速異步數(shù)據(jù)鏈接。每個(gè)遠(yuǎn)程點(diǎn)接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，為那個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算誤碼。這個(gè)誤碼計(jì)算的結(jié)果并入到數(shù)據(jù)頭部信息中。將該數(shù)據(jù)頭部信息和數(shù)據(jù)放置到IP分組中，并且作為用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議(UDP)消息發(fā)射到控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)選擇最低比特率的數(shù)據(jù)消息，或者第一個(gè)控制消息，并且使用諸如APCO項(xiàng)目25空中接口協(xié)議之類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電空中接口協(xié)議將其轉(zhuǎn)發(fā)。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1747358SQ20051008176
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者斯圖爾特·揚(yáng) 申請(qǐng)人:M/A-Com公司