專利名稱：一種廣播體制的無中心通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無中心通信系統(tǒng)，具體說涉及一種實(shí)現(xiàn)多個發(fā)送設(shè)備使用 公用信道向接收設(shè)備發(fā)送固定廣##息功能的無中心通信系統(tǒng)。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的無中心通信系統(tǒng)分為專用控制通道系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)。其中， 專用控制通道系統(tǒng)包含一個專用的控制信道供各個設(shè)備發(fā)起呼叫使用，但是， 當(dāng)呼叫用戶較多時，經(jīng)常發(fā)生兩個獲兩個以上設(shè)備同時發(fā)起呼叫的問題，可以 稱為"呼叫碰撞"。傳統(tǒng)的無中心通信系統(tǒng)主要是提供一種短距離話音服務(wù)，由 于存在"呼叫碰撞"的問題，使得系統(tǒng)容量受到很大限制。數(shù)字基群通信也能提供所謂廣播呼叫的功能，但是其一，數(shù)字基群通信系統(tǒng)是通過基站或其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來控制的；其二，數(shù)字基群通信的廣播呼叫用于 手動發(fā)起一對多通話，不M送自定義信息，使用方式和功能都不一樣。AL0HA系統(tǒng)描述了一種爭用型網(wǎng)絡(luò)，這種爭用型網(wǎng)絡(luò)有兩種含義允許多個 節(jié)點(diǎn)在同--個頻道上進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。使用該頻道的節(jié)點(diǎn)愈多，發(fā)生碰撞的機(jī)率 愈高，從而導(dǎo)致傳輸延遲增加和信息流通量降低。載波監(jiān)聽多路訪問(CSMA)的思想是多個用戶共用一條線路，用戶在發(fā)送 幀訪問傳輸信道之前，首先監(jiān)聽信道有無載波，若有栽波，說明已有用戶在使 用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突。CSMA技術(shù)中要解決的一個問題是當(dāng)偵聽信道 已經(jīng)被占用時，如何確定再次發(fā)送的時間，通常有以下幾種方法堅持型CSMA, 非堅持型CSMA, p-堅持型CSMA。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種在沒有基站或其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備控制情況下多個發(fā)送設(shè)備頻繁地"周期性地，，使用公用信道向接收設(shè)備發(fā)送長期固定或短期 固定廣播信息時"碰撞問題"的解決方案，設(shè)計控制模塊來提高系統(tǒng)容量和通 信效能。同時給出一些典型的應(yīng)用。這些應(yīng)用的特點(diǎn)是公用信道使用頻率高， 同時允許一定的失敗概率。本發(fā)明同時也提供一種對傳統(tǒng)無中心多信道選址移 動通信系統(tǒng)呼叫發(fā)起過程進(jìn)行改進(jìn)的控制策略，使其具有更高的可通性，增大 系統(tǒng)的容量。需要說明幾點(diǎn)其一，所述廣播信息一般是長時間固定的，也可以在短時間內(nèi)手動或者人工控制修改。其二，所述廣播信息可以是發(fā)起呼叫或者響應(yīng)呼 叫時由設(shè)備自動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包，稱為呼叫廣播信息，也可以是包含用戶自定義 信息的數(shù)據(jù)包，稱為自定義廣播信息，這種自定義廣播信息可以是商業(yè)廣告， 也可以是社區(qū)公告，安全警報，衛(wèi)生通告，個人信息等，其特點(diǎn)是簡明扼要， 可以概括成一條或者一組簡短的信息。其三，"周期性地發(fā)送"意思是以一定的 時間間隔為一個周期，在每個周期內(nèi)嘗試執(zhí)行一次發(fā)送操作，而具體在每個周 期內(nèi)什么時刻發(fā)送是隨機(jī)的。其四，設(shè)備按主要功能可以分為發(fā)送設(shè)備和接收 設(shè)備，按使用對象可以分為單位型和個人型，單位型又可以分為公共部門、普 通部門以及本系統(tǒng)的管理部門......不同類型設(shè)備的功能和使用權(quán)限可以不一樣。一般的AL0HA系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)(1) 每次發(fā)送的數(shù)據(jù)包是不同的，在發(fā)送成功后一般不再重復(fù)發(fā)送并希望 在單位時間內(nèi)能發(fā)盡量多的數(shù)據(jù)包。(2) 每次發(fā)送數(shù)據(jù)包的時機(jī)具有一定的自然隨機(jī)性，在該次發(fā)送有沖突時 采用偽隨機(jī)序列控制的隨機(jī)時延加7vA為隨機(jī)性。(3 )每次發(fā)送有反饋，可能是接收方返回的數(shù)據(jù)包，也可能是類似CSMA/CD模式的沖突檢測。(4) 減小沖突的辦法是加入隨機(jī)時延， 一般采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法。(5) 由于采用的是偽隨機(jī)序列等因素，存在系統(tǒng)容量小的問題。 而本系統(tǒng)與上述相比有很大不同(1) 發(fā)送的數(shù)據(jù)包是相同的，在單位時間內(nèi)完成若干次發(fā)送就可以滿足要 求，不要求單位時間內(nèi)發(fā)得越多越好，而注重于單位時間內(nèi)每個發(fā)送 設(shè)備都能成功發(fā)送若干次。另外，在發(fā)送完成一段時間后需要重復(fù)發(fā) 送，原因在于一方面可能會由于各種原因產(chǎn)生沖突，使得附近的接收 設(shè)備未能正確接收；另一方面，需要保持一定的實(shí)時性，因?yàn)樘幱诎l(fā) 射源有效傳播距離內(nèi)的接收者是時刻流動的；還有可能有進(jìn)行定位的 需要，如求救信息的發(fā)射源。(2) 每次發(fā)送都需要加入人為隨機(jī)性，并且要綜合考慮時效性和系統(tǒng)容量， 即綜合考慮發(fā)送周期選定和隨機(jī)序列選擇的問題。(3 )由于發(fā)送的是廣播信息， 一般沒有反饋機(jī)制(用于發(fā)起呼叫的除外)。(4) 減小沖突的辦法是按照一定的周期采用隨機(jī)時延，同時要根據(jù)無線信 道的負(fù)栽情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整周期長度，要選擇能極大提高系統(tǒng)容量的隨 機(jī)序列。(5) 需要考慮在某地域同時出現(xiàn)大量發(fā)送設(shè)備的情況。(6) 要控制發(fā)射源的有效傳播距離， 一方面是為了空間復(fù)用，另一方面是 為了信息的地域有效性，即人們往往只希望知道近處的信息。為了滿足這些要求，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種無中心通信系統(tǒng)，由若千具備收發(fā)功能的移動或固定通信設(shè)備組成。 這些設(shè)備可以通過公用的信道在各自隨機(jī)分配的時隙內(nèi)向其他設(shè)備發(fā)送長度受限的廣播信息， 一般情況下，其他設(shè)備不轉(zhuǎn)發(fā)收到的廣播信息。所述公用的寬帶信道采用具有較高頻譜利用率和較好誤碼特性的調(diào)制方式，頻帶寬度一般在幾百KHz以上?？梢院唵蔚夭捎靡粋€公用寬帶信道來實(shí)現(xiàn)， 也可以采用一個專用控制信道加若干候選公用信道的方式來實(shí)現(xiàn)。在后一種方 式中，信令、地址碼等用專用控制信道來傳輸，而包含自定義信息的部分在候 選公用信道上傳輸，通話也是在候選公用信道進(jìn)行。所述通信設(shè)備具備接收、發(fā)送功能或者只具備其中的一種，但是具備發(fā)送 功能的所述通信設(shè)備需要有一套用于檢測公用信道占用情況的電路，用于信道 的實(shí)時檢測和統(tǒng)計分析。另外，發(fā)送設(shè)備需要能接收并執(zhí)行管理設(shè)備所發(fā)送的 管理信息。所述具備發(fā)送功能的通信設(shè)備內(nèi)部有一個偽隨才幾序列發(fā)生器或者一 個真隨機(jī)序列發(fā)生器(真隨機(jī)序列發(fā)生器是一種基于硬件源的隨機(jī)序列發(fā)生器， 常見的硬件源包括》文射性衰變，某些電子器件的熱噪聲，另外還有基于熱能的 硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器)，當(dāng)所述通信設(shè)備處于發(fā)送模式時，以一定的時間T為一個 周期，將時間T均分為整數(shù)N個時隙，偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生一個以自己設(shè)備 編號P標(biāo)示的偽隨機(jī)序列n(P， t),這個偽隨機(jī)序列可以跟設(shè)備編號P沒有關(guān)系。 這里真隨機(jī)序列發(fā)生器輸出的隨機(jī)序列也記做n(P，t), t為當(dāng)前時間；每個周 期內(nèi)，所述通信設(shè)備在第n (P, t)個及其后的有限個時隙內(nèi)通過指定公用信道發(fā) 送一個廣播信息數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包的長度受到一定限制，以確保在分配的時 隙內(nèi)能夠發(fā)送完成；發(fā)送時可以選用的控制策略如下(1) 發(fā)送周期根據(jù)公用信道占用情況自適應(yīng)變化信道占用率增大到一定 程度時適當(dāng)增大發(fā)送周期，信道占用率減小到一定程度時適當(dāng)縮短發(fā)送周期， 發(fā)送的時隙長度限制不改變。(2) 如果設(shè)備某次發(fā)送前一段時間內(nèi)，公用信道正被占用，則該周期內(nèi)不執(zhí)行發(fā)送。(3 )由于發(fā)送的每個(組)數(shù)據(jù)包是相同的，所以對于剛發(fā)送成功的i殳備可以暫停發(fā)送若千周期，之后再恢復(fù)到原來的發(fā)送周期。即對于剛剛發(fā)送成功的 設(shè)備采取"消極發(fā)"的方式。(4)對于連續(xù)幾次未能發(fā)送的用戶可以暫時適當(dāng)縮短發(fā)送周期，發(fā)送成功后 恢復(fù)到原來的發(fā)送周期。即對于因碰撞而未能發(fā)送的設(shè)備采取"積極發(fā)"的方式。需要說明的是信道占用率是指最近幾個周期內(nèi)信道占用情況的短時統(tǒng)計 平均值，它可以通過信道檢測電路來測定，也可以通過從收到的廣播信息統(tǒng)計 周圍工作中的發(fā)送設(shè)備的業(yè)務(wù)類型和數(shù)量來估測。這里采用通過信道檢測電路 測定的方法。另外，上述控制策略可以根據(jù)信道使用情況的不同配合選用。一 種簡單的方案如下發(fā)送過程中始終采用控制策略(2)、 (3)、 (4)。根據(jù)理i侖仿 真和試驗(yàn)結(jié)果設(shè)定信道占用率關(guān)鍵值Ri和相應(yīng)的過渡帶值Ci，記發(fā)送周期為 Ti,其中Tl為某類型設(shè)備的初始周期。當(dāng)信道占用率增大到某值R1+C1/2時， 啟用控制策略(l),增大設(shè)備的發(fā)送周期為T2。其中，Rl為信道利用率理論最佳 值，T2比T1稍大，而不能超出太多，以確保信道利用率不低于R1-(:1/2。此時， 如果當(dāng)信道利用率下降到Rl-C1/2以下時，發(fā)送周期下降為Tl;如杲信道利用率上升到R2+C2時，發(fā)送周期增大至T3(T3〉T2).......悉的規(guī)律可以歸納為當(dāng)信道利用率超過Ri+Ci/2時，發(fā)送周期由Ti增大為Ti+1 (i+l為下標(biāo))，信道利 用率預(yù)計下降至Ri-Ci/2與Ri+Ci/2之間。此后，如果信道利用率下降至Ri-Ci/2 以下，則發(fā)送周期變回Ti;如果信道利用率上升至Ri+l+(Ci+l) /2以上，則發(fā) 送周期增大至1^+2?？梢灶A(yù)見，過渡帶Ci的大小將隨i的增大而越來越小。事 實(shí)上，這些控制策略尤其是控制策略(1)也可以應(yīng)用到一般的自組織網(wǎng)絡(luò)中去。也可以通過從收到的廣播信息統(tǒng)計周圍工作中的發(fā)送設(shè)備的業(yè)務(wù)類型和數(shù) 量來估測信道負(fù)載。這種估測的基礎(chǔ)是可以預(yù)知各個發(fā)送設(shè)備的發(fā)送周期及其 信息量。當(dāng)發(fā)送設(shè)備的數(shù)量增多引起信道負(fù)栽過重時，可以通過自動增大發(fā)送 設(shè)備的發(fā)送周期來減輕信道負(fù)載。當(dāng)然，周期的分配也可以不按照上述方式，而是以每次信息發(fā)送完成時刻 或受碰撞時刻為起點(diǎn)加入一段小于周期長度的隨機(jī)時延。即發(fā)送完成后或者檢 測到碰撞后立即跳過該周期，這樣實(shí)際的一個周期不是固定的，而且比預(yù)定的周期T要小。這種才莫式可以稱為不完整周期才莫式，而采用完整周期的可以稱為 完整周期模式。雖然不完整周期模式的隨機(jī)特性比較好，但是為了簡便起見， 下面還是采用完整周期^t式來說明。一方面是為了空間復(fù)用，另一方面是為了增強(qiáng)信息的地域有效性，需要控 制發(fā)射源的有效傳4番距離。通過對發(fā)射功率的限制，信號傳送的距離在一定范 圍內(nèi)可調(diào)， 一般在數(shù)百米至數(shù)公里范圍內(nèi)。提供對接收機(jī)接收信號的門P艮設(shè)置， 只接收電平大于某值的信號，如果是在開闊地帶，就等效于可以嚴(yán)格控制只接 收一定距離內(nèi)的廣播信號。發(fā)射機(jī)功率分成若干等級，廣播信息中可以包含功 率等級信息，接收機(jī)接收門限分為若干等級，在無障礙的理想情況下，接收機(jī) 綜合接收到的信號功率，廣播信息中功率等級信息和本機(jī)的接收門限等設(shè)置， 可以粗略地判斷與發(fā)射源之間的距離。接收門限電平應(yīng)該能對于不用的環(huán)境噪 聲自適應(yīng)變化。信號功率等級可以由用戶自己設(shè)定，在信道占用率較低時不予控制，而當(dāng) 信道占用率很高時應(yīng)當(dāng)限制發(fā)射信號功率為較小值。這個方式適合農(nóng)村和城市 兩種不同的環(huán)境，農(nóng)村人口稀少，用戶少，信道利用率低，可以適當(dāng)擴(kuò)大有效 傳輸距離；城巿人口稠密，用戶多，信道利用率高，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)限制有效傳輸距離。后者實(shí)質(zhì)上也是通過加強(qiáng)"空分"來擴(kuò)大系統(tǒng)容量。對于信道占用情況的分析，可以采用信道能量檢測，信道信號電平檢測， 以及信道能量、電平混合檢測的辦法，下面采用對信道進(jìn)4亍信號電平檢測的方 法來描述。需要設(shè)置一個信道檢測門限電平，這個檢測門限電平應(yīng)該高于背景噪聲而低于接收機(jī)接收門限。如說明書附2所示，S1，S2為兩個所述功能的 發(fā)射機(jī)，其發(fā)射功率相同，均為最高功率等級，兩者距離為D。 S1,S2信號的有 效傳播距離為d，圖中，A圓以內(nèi)的接收機(jī)能正確接收解調(diào)Sl的廣##息，A 圓以外的接收機(jī)不接收解調(diào)Sl的廣#^[言息，B圓以內(nèi)的接收機(jī)能正確接收解調(diào) S2的廣插j言息，B圓以外的接收機(jī)不接收解調(diào)S2的廣播信息。而且，我們希望 當(dāng)S1,S2同時發(fā)送廣播信息的時候，A，B圓內(nèi)的接收機(jī)剛好能分別正確地接收解 調(diào)Sl, S2的廣"lf^言息。這時，S2處接收到的Sl的平均信號電平可以作為采用 的信道檢測門限電平。這個值一般小于接收門限電平的1/2,具體值跟信道和信 號調(diào)制方式等有關(guān)系。當(dāng)然這只是一種考慮方式，具體取值可以根據(jù)具體設(shè)計 要求來確定。處于接受模式的所述通信設(shè)備使用公用信道接收廣播信息。為了擴(kuò)大通信 容量，可以增大公用信道的帶寬，提高廣播信息的發(fā)送速率；也可以增加公用 信道的數(shù)量。本發(fā)明的有益效果如下通過增大系統(tǒng)容量，為更多的用戶提供了一個無線廣播平臺。 一方面，提 出了 "呼叫碰撞"問題的解決方案，使得傳統(tǒng)無中心系統(tǒng)用戶能更有效地發(fā)起 呼叫；另一方面，通過建立公告平臺，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備可以自定 義所發(fā)送的廣播信息，這個信息對于個人可以是自己的姓名，職業(yè)，聯(lián)系方式， 是否需要幫助等等你希望別人知道的信息；對于公司可以是公司名稱，業(yè)務(wù)類型，聯(lián)系方式等等方便別人了解你，聯(lián)系你的信息。當(dāng)然，在發(fā)送的廣#^言息 中也可以包含一些設(shè)備的標(biāo)示信息和一些其他有用的信息如發(fā)射信號功率等級 等。而在理想情況下，比如在開闊地帶，處于接收模式的所述通信設(shè)備可以收 到在它周圍一定距離內(nèi)其他所述通信設(shè)備發(fā)送的廣播信息，而不能收到這個距 離之外的所述通信設(shè)備發(fā)送的廣播信息。這樣，處于接收模式的所述通信設(shè)備的使用者可以方便的獲取其周圍環(huán)境中的有用信息。


圖l是一個系統(tǒng)示例圖2是^:測門限電平示意圖。
M實(shí)施方式
本系統(tǒng)可以采用多種方式來實(shí)現(xiàn)，可以簡單地采用一個公用寬帶信道來實(shí) 現(xiàn)，也可以采用一個專用控制信道加若干候選公用信道的方式來實(shí)現(xiàn)。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)描述。
如圖1所示，Sl， S2， S3分別代表三個處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備，其設(shè) 備編號分別為Psl， Ps2, Ps3; Rl， R2， R3分別代表三個處于接收模式的所述通信設(shè) 備的設(shè)備，其設(shè)備編號分別為Prl,Pr2，Pr3。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所有處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備通過一個公用 的寬帶信道來發(fā)送廣4番信息，所述公用信道允許的最高數(shù)據(jù)速率為V bit/s并 且每條廣l射言息的比特數(shù)限制在d bit,廣播信息發(fā)送周期為T,每個周期分為N 個時隙，要求每條廣播信息必須在一個時隙內(nèi)發(fā)完，即滿足d/V〈-T/N。
假設(shè)通信設(shè)備Si(i-l,2，3…)開機(jī)時刻為U。則Si第n次發(fā)送廣播信息的開始時刻為tSUn) =ti+R(n，Psi)* T/N+(n-1)*T。如前所述，R(n，Psi)(i=l， 2, 3…)是一個隨機(jī)序列，即n(P， t) 。 R(n，Psi)為非負(fù)整數(shù)，R(n，Psi)〈N。 假設(shè)Sj, Sk的廣##息比特數(shù)分別為bsj, bsk，且均小于d。則每次廣播 發(fā)送的時間長度分別為bsj/V, bsk/V。如果時段[tSj(n), tSj(n) + bsj/V]與時 段[tSk(m)， tSk(m)+ bsk/V]有重合，則所述通信設(shè)備Si與Sj發(fā)生了一次"碰 撞"，其中，m，n為非負(fù)整數(shù)。在設(shè)備發(fā)送廣##息之前，需要檢測信道是否正 被占用，如果正被占用，則該周期內(nèi)不發(fā)送，當(dāng)周圍區(qū)域內(nèi)處于發(fā)送^i式的設(shè) 備增多，以至于發(fā)生碰撞的次數(shù)過多時，設(shè)備自動增大發(fā)送周期T,但是每個時 隙的長度不變，即N增大。下面，我們來考慮一下R(n，Psi)的隨^L特性對系統(tǒng) 的影響。首先，如果我們不采用隨機(jī)序列，而是采用固定的數(shù)，即取R(n，Psi)為常 數(shù)。這時，如果有大量設(shè)備同時在工作，則最好的情況下，這些設(shè)備永遠(yuǎn)都互 不干涉，不發(fā)生"碰撞"，但是這種概率是很小的。而且本發(fā)明所述系統(tǒng)是一個 "開放性的系統(tǒng)"，以某個處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備為中心，不斷有其他所 述通信設(shè)備進(jìn)入其有效通信距離，上述這種互不干涉的局面很容易被打破。而 如果兩臺不同的所述通信設(shè)備發(fā)生"碰撞，，，則這種"碰撞"將一直持續(xù)下去。 因此，我們必須采用隨機(jī)序列，而且我們直觀地認(rèn)為R(n,Psi)應(yīng)該采用0到N-1 之間的均勻分布。其二，如果對于某兩個所述通信設(shè)備Sj、 Sk， R(n,Psj)與R(n，Psk)采用相 同的偽隨機(jī)序列公式，則只有當(dāng)Sj、 Sk之間偽隨機(jī)序列碼位差為零，而且開機(jī) 時間之差除T的余數(shù)小于T/N時，才可能出現(xiàn)始終"碰撞，，的現(xiàn)象。其三，如杲對于某兩個所述通信設(shè)備Sj、 Sk， R(n，Psj)與R(n，Psk)采用不 同的偽隨機(jī)序列公式或函數(shù)，則Sj、 Sk之間不可能出現(xiàn)始終"碰撞，，的現(xiàn)象。最后，如果所述通信設(shè)備采用基于硬件的真隨機(jī)序列，則對于任意兩個所述通信設(shè)備，它們之間不可能出現(xiàn)始終"碰撞"的現(xiàn)象。設(shè)計這個系統(tǒng)要考慮系統(tǒng)容量的問題，如果我們采用通常所用的偽隨機(jī)序 列，那么其系統(tǒng)容量是很小的，因?yàn)閷τ谀骋粋€偽隨機(jī)公式，所產(chǎn)生的偽隨機(jī) 序列是以一定周期循環(huán)的，如果兩個用戶采用同一個偽隨機(jī)序列，他們之間存在始終"碰撞"的可能。而服從均勻分布而且周期一定的偽隨才;i序列是有限的，而且對于每一個設(shè)備采用 一個不同的偽隨機(jī)序列也是不現(xiàn)實(shí)的，所以采用偽隨 機(jī)序列的系統(tǒng)容量是很小的，無法滿足要求。而采用真隨機(jī)序列則可以很好的 解決這個問題，因?yàn)椴捎谜骐S機(jī)序列的兩個用戶之間不可能始終"碰撞"。目前，由于各種通信方式的系統(tǒng)容量都比較小，并且采用的是偽隨機(jī)序列， 如蜂窩移動通信系統(tǒng)每個小區(qū)的容量在幾百以內(nèi)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)每個子網(wǎng)的容量為256,等等。而本系統(tǒng)設(shè)計的容量是很高的，在一個小的局部范圍內(nèi)發(fā)送設(shè)備的數(shù)量可以達(dá)到幾千到幾萬，甚至更多。而且由于用戶的流動性，最佳設(shè)計是 使任意兩位用戶都具有不同的隨機(jī)序列。另外，如果兩個發(fā)送設(shè)備采用相同的 偽隨機(jī)序列，而且開始工作的時間差小于信道占用檢測所需時間，這兩個發(fā)送 設(shè)備可以會一直在同時發(fā)送，造成相互干擾，而采用真隨機(jī)序列則不會出現(xiàn)這 種情況。因此，我們認(rèn)為采用真隨機(jī)序列能更好地滿足要求。另外，需要看到一點(diǎn)，與其他通信方式相比，本發(fā)明中的通信方式對隨機(jī) 序列的隨機(jī)性要求更高。其他通信方式中產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸請求的時機(jī)本身具有隨 機(jī)性，然后疊加上偽隨機(jī)序列的隨機(jī)性，是兩種隨機(jī)特性的組合。而本發(fā)明通 信方式中， 一旦發(fā)送系統(tǒng)開始工作，隨機(jī)性始終由隨機(jī)序列來體現(xiàn)。所以，本 發(fā)明中通信方式對隨機(jī)序列的隨機(jī)性要求更高，采用真隨機(jī)序列可以最好地滿 足這一要求。綜上所述，當(dāng)采用的隨機(jī)序列相關(guān)性較小時，可以保證較小的碰撞率。通過周期性反復(fù)發(fā)送，總能保證某一次發(fā)送的廣播信息能被周圍的處于接受模式 的所述通信設(shè)備接收到。這時， 一定區(qū)域內(nèi)發(fā)送設(shè)備的數(shù)量和發(fā)送的時效性就成了相互制約的因素。本實(shí)施例的一個實(shí)例如下采用數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s的信道，每條廣 ##息的限定傳送時隙長度為lms?？紤]一個封閉的有效范圍(面積大約為幾平 方公里)，在發(fā)送周期限定為ls,允許一定失敗概率的情況下，系統(tǒng)容量可以達(dá) 到一千以上。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例之二本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所有處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備通過一個專用 控制信道加M(M為正整數(shù))個候選公用信道的方式來實(shí)現(xiàn)發(fā)送廣播信息的功能。 在這種情況下，每次廣播信息的發(fā)送分為兩部分， 一部分為指令信息，通過專 用控制信道發(fā)送，用于通知周圍的接收機(jī)跳轉(zhuǎn)至哪一個候選的公用信道，這部 分的比特數(shù)限制在dl以內(nèi)，另一部分包含自定義的信息，其長度最多為d2個 bit,對于通話等業(yè)務(wù)不嚴(yán)格限定信息量。指令信息包含呼叫廣播信息和自定義 廣播信息的一部分，自定義廣播信息的這一部分主要是發(fā)送設(shè)備編碼、業(yè)務(wù)類 型碼等， 一般不包括自定義信息的主體部分。另外，專用控制信道可以為多個，適用于不同的用戶群，這可以看成是幾 個相似系統(tǒng)的組合。為了簡單起見，只介紹一個專用控制信道的情況。假設(shè)專用控制信道允許的最高數(shù)據(jù)速率為V0 bit/s，第i個候選公用信道 允許的最高數(shù)據(jù)速率為Vi bit/s,廣播信息發(fā)送周期為T，每個周期分為N的時 隙，要求每條指令信息必須在一個時隙內(nèi)發(fā)完，即滿足dl/VO〈-T/N。假設(shè)Si(i-l，2，3…)開機(jī)時刻為ti。則Si第n次發(fā)送廣纟^f言息的開始時刻 為tSi(n) =ti+R(n，Psi)* T/N+(n-l)*T。如前所述，R(n,Psi) "=1,2,3...)是一個隨機(jī)序歹'j,R(n，Psi)為非負(fù)整數(shù)，R(n,Psi)〈N。如果時段[tSi(n), tSi(n)十 dl/VO]與時段[tSj(m)， tSj(m)+dl/VO]有重合,則所述通信設(shè)備Si與Sj發(fā)生了一次"碰撞"。在Si發(fā)送廣播信息之前，Si需要檢測是否專用控制信道正被占用以及是否 有空閑的候選公用信道，如果專用控制信道正^皮占用或者沒有空閑的可選用候 選公用信道，這時發(fā)生了 "碰撞"，該周期內(nèi)不發(fā)送。當(dāng)區(qū)域內(nèi)處于發(fā)送模式的 設(shè)備增多，以至于發(fā)生碰撞的次數(shù)過多時，設(shè)備自動增大發(fā)送周期T,但是每個 時隙的長度不變，即N增大。當(dāng)然，對于候選公用信道也可以隨機(jī)指定，在這 種情況下，不允許占用其他空閑的候選公用信道。關(guān)于指令信息的設(shè)計，對于呼叫廣播信息而言，與普通的多信道選址無中 心通信系統(tǒng)中的呼叫信息、應(yīng)答信息差別不大，而對于自定義廣播信息，需要 考慮更多因素。 一般地，自定義廣##息的指令信息部分可以包含發(fā)送設(shè)備編 碼、業(yè)務(wù)類型碼、順序碼、接收密碼、語種類型碼等部分。下面對各部分分別 介紹如下(1) 發(fā)送設(shè)備編碼發(fā)送設(shè)備編碼是每臺設(shè)備的唯一標(biāo)識碼。(2) 業(yè)務(wù)類型碼發(fā)送設(shè)備可以劃分成不同業(yè)務(wù)種類。業(yè)務(wù)種類可以分單位 法人和自然法人。單位法人又分為餐飲，衛(wèi)生，娛樂，公安等部門。對于不同 的業(yè)務(wù)類型，相應(yīng)的設(shè)備編碼和功能可能不一樣。 一般地，個人使用的設(shè)備其 發(fā)射功率和自定義信息長度等要受到較大限制。相應(yīng)于不同的業(yè)務(wù)類型，各個候選公用信道的帶寬，使用權(quán)限，信號類型等都可能不一樣。如果有需要，也 可以在呼叫廣播信息中加入業(yè)務(wù)類型碼，類型為通話。具備發(fā)送功能的設(shè)備在 申請使用時一般要將其業(yè)務(wù)類型固化。不同業(yè)務(wù)類型對于候選公用信道的權(quán)限 可能不一樣，而且，不同業(yè)務(wù)類型的發(fā)送設(shè)備其初始發(fā)送周期和周期控制策略會有一些不同。例如公安部門使用的設(shè)備業(yè)務(wù)類型為公安，由于其發(fā)送的廣 播信息通常是非常重要的，所以這種業(yè)務(wù)類型的設(shè)備可以單獨(dú)使用或者和另外 一些重要部門共享一個候選公用信道。對于這個信道，其他業(yè)務(wù)類型的設(shè)備不 允許使用。而且公安部門使用的設(shè)備其初始發(fā)送周期比其他一些類型設(shè)備的初 始發(fā)送周期可以短一些，在不同信道占用率情況下，其發(fā)送周期都可以適當(dāng)比 其他一些類型設(shè)備的短一些。接收設(shè)備可以選擇需要接收的業(yè)務(wù)類型，例如使用者只希望了解附近有什 么飯店，他可以選擇只接收業(yè)務(wù)類型為餐飲的后續(xù)信息。這樣可以避免接收大 量不需要的信息。(3) 群組碼群組碼為一定位數(shù)的號碼，只有在接收設(shè)備里設(shè)置了相同的群 組碼才能接收，否則不能接收。每個接收設(shè)備可以同時設(shè)置多個群組碼，在沒 有交互式驗(yàn)證的情況下，需要限制允許設(shè)置的群組碼的數(shù)量。當(dāng)發(fā)送的指令信 息中設(shè)置了群組碼時，只有設(shè)置了該群組碼的接收設(shè)備才能接收。群組碼后面 還可以同時加入接收密碼，當(dāng)發(fā)送的指令信息中設(shè)置了群組碼的接收密碼時， 只有設(shè)置了該群組碼并且設(shè)置正確接收密碼的接收設(shè)備才能接收。(4) 順序碼發(fā)送時可以有一組自定義信息輪流發(fā)送，每條自定義信息用 順序碼標(biāo)識其順序，說明當(dāng)前信息是第幾條。接收機(jī)檢測接收到的發(fā)送設(shè)備編 碼和順序碼，對于已接收的自定義信息不再進(jìn)行后續(xù)接收(前提是沒有被修改, 見修改位描述)。對于只有一個公用信道的情況，可以是對重復(fù)接收到的廣播信 息不進(jìn)行存儲。(5) 修改位 一種可行的方式是修改位初始為0,自定義信息經(jīng)過修改后， 該位自動改為1,反之亦然。接收設(shè)備自動記錄修改位，如果修改位發(fā)生變化則 重新接收該^f言息的后續(xù)信息。(6) 語言類型碼標(biāo)識自定義信息所用的語種。接收設(shè)備可以選擇需要的語 言類型的自定義廣纟^f言息。(7) 關(guān)鍵詞在接收設(shè)備中也可以設(shè)置一個或多個關(guān)鍵詞，如接收設(shè)備的使 用者是醫(yī)生，他可以設(shè)置一個關(guān)鍵詞"醫(yī)療"。如果發(fā)送設(shè)備發(fā)送的指令信息中 包含關(guān)鍵詞"醫(yī)療"(也可以是相應(yīng)的編碼)，則可以提醒接收者著重注意收到 的信息。(8) 信號功率等級發(fā)射信號的功率等級對應(yīng)于某一發(fā)射功率。(9) 其他碼指令信息中可能還需要同步碼，校驗(yàn)碼，保護(hù)字段等碼段。 在應(yīng)用時，可以設(shè)置不同的權(quán)限，對于某些候選公用信道只授權(quán)一部分發(fā)送設(shè)備使用，例如某個候選公用信道只允許用于發(fā)送警報信息，再如某個候選 公用信道只允許剛開始工作的發(fā)送設(shè)備使用，當(dāng)發(fā)送設(shè)備發(fā)送成功一定次數(shù)后 不得再使用或者盡量避免再使用該信道。而對于某些候選公用信道也可以拒絕 未授權(quán)的處于接收模式的設(shè)備使用。另外，處于發(fā)送模式的設(shè)備可以在廣播信 息中定義發(fā)送的類型群發(fā)，所有用戶都能收到；組發(fā)，部分用戶能收到；單 發(fā)，某個用戶能收到。當(dāng)發(fā)送設(shè)備的數(shù)量很多時，我們需要有一個管理系統(tǒng)來保證設(shè)備發(fā)送信息 的正確性、有效性和合法性。為此，需要賦予管理系統(tǒng)更高的;|=又限，例如管 理系統(tǒng)的設(shè)備可以在不知道群組碼和接收密碼的情況下正常接收發(fā)送的信息。 另外，對于一些非法使用發(fā)送設(shè)備的情況，管理系統(tǒng)的設(shè)備可以通過發(fā)送管理 信息使非法設(shè)備失效(其前提是發(fā)送設(shè)備必須具備接收功能)。這一功能可以通 過專門的管理信道來實(shí)現(xiàn)，也可以是通過專門的編碼來實(shí)現(xiàn)。在這種情況下， 至少要求發(fā)送設(shè)備有一個接收并執(zhí)行管理信息的子系統(tǒng)，并且要求發(fā)送設(shè)備具 備自檢該系統(tǒng)是否運(yùn)行正常的能力。當(dāng)然，在發(fā)現(xiàn)非法使用發(fā)送設(shè)備的情況下，也可以通過查找發(fā)送設(shè)備的注冊申報信息找到使用者，然后排除。為了更好地 完成管理監(jiān)督的職能，可以在每個不同地域設(shè)置一個管理設(shè)備，然后通過網(wǎng)絡(luò) 將管理設(shè)備連接至管理中心，通過管理中心來集中處理接收到的廣播信息。管 理中心可以通過網(wǎng)站分類發(fā)布接收到的廣播信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳送管理信令到指 定的管理設(shè)備，并由該管理設(shè)備向相應(yīng)地域發(fā)送該管理信令。關(guān)于R(n, Psi)隨機(jī)性對系統(tǒng)性能的影響與優(yōu)選實(shí)施例之一類似。當(dāng)R(n,Psj)與R(n，Psk)的相關(guān)性盡量小時，可以保證較小的碰撞率。通過周期性反復(fù)發(fā)送，總能保證某一次發(fā)送的廣播信息能被周圍的處于接受模式的所述通信設(shè)備接收到。在實(shí)際應(yīng)用時，這個系統(tǒng)可以集成到其他通信系統(tǒng)中。可以把設(shè)備附加到手機(jī)，小靈通，對講機(jī)等通信設(shè)備上。也可以集成到傳統(tǒng)的無中心通信設(shè)備上。當(dāng)然，這種通信方式還有其他用途，比如實(shí)現(xiàn)無線的智能大廈管理等等。
權(quán)利要求
1. 一種廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，由若干移動或固定通信設(shè)備組成，所述系統(tǒng)中，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備通過公用信道向處于接收模式的所述通信設(shè)備周期性地發(fā)送廣播信息，可以采用完整周期模式，也可以采用不完整周期模式，其特征在于，每個周期包含若干時隙，具體在哪個時隙嘗試發(fā)送所述廣播信息由所述通信設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的一個隨機(jī)序列決定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所發(fā) 送廣播信息為一條或一組固定的數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包可能是用于建立通話的呼 叫、應(yīng)答信息，也可能是用戶自定義信息。所述數(shù)據(jù)包長度受到一定限制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，其特征 在于，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備采用不完整周期模式并且同類型的不同設(shè) 備使用的隨機(jī)序列是同樣的偽隨機(jī)序列，或者處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備采 用完整周期模式并且同類型的不同設(shè)^^^吏用的隨機(jī)序列是不同的偽隨機(jī)序列。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，其特征在 于，所述隨機(jī)序列是一個內(nèi)置于所述通信設(shè)備的基于硬件源的真隨機(jī)序列。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，其特征在 于，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備對公用信道進(jìn)行檢測或?qū)τ谛诺镭?fù)載進(jìn)行估 測，并且根據(jù)結(jié)果，選擇采用以下控制策略a. 如果發(fā)送前一定時間內(nèi)公用信道一直被占用，則該周期內(nèi)不發(fā)送。b. 發(fā)送周期根據(jù)公用信道占用情況(信道負(fù)載估測結(jié)果)自適應(yīng)變化信 道占用率(信道負(fù)栽)增大到一定程度時適當(dāng)增大發(fā)送周期，信道占用率(信 道負(fù)載)減小到一定程度時適當(dāng)縮短發(fā)送周期，發(fā)送的時隙長度限制不改變；c. 如果發(fā)送前一定時間內(nèi)公用信道未被占用，開始發(fā)送廣##息，完成發(fā) 送的設(shè)備可以暫停發(fā)送若干周期；d. 對于因碰撞未能發(fā)送的用戶可以暫時適當(dāng)縮短發(fā)送周期；e. 信道占用率(信道負(fù)栽)增大到一定程度時適當(dāng)控制發(fā)射信號功率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，接收機(jī)有接收門限 電平限制，其特征在于，發(fā)送設(shè)備所使用的公用信道檢測門限電平在背景噪聲 電平和接收門限電平之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，其特征在 于，所發(fā)送的用戶自定義數(shù)據(jù)包包含發(fā)送設(shè)備編碼、業(yè)務(wù)類型碼、順序碼、群 組碼、修改位、語種類型碼，關(guān)鍵詞等在內(nèi)的全部碼段或其中一部分碼段。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的廣^H^制的無中心通信系統(tǒng)，所述公用 信道可以是一個或多個，其特征在于，當(dāng)所述公用信道多于一個時，其中的一 個為專用控制信道，其余的為候選公用信道。發(fā)送過程中，發(fā)送設(shè)備首先發(fā)送 由一個專用控制信道傳輸?shù)闹噶钚畔ⅲ⑶以谶@個信令中約定即將跳轉(zhuǎn)到的下 一個候選公用信道，在該候選公用信道繼續(xù)發(fā)送包含自定義信息的部分或在該 候選公用信道進(jìn)行通話等。各候選公用信道的使用權(quán)限可以不一樣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的廣#^制的無中心通信系統(tǒng)，其特征在如初始周期，周期控制策略，信道使用權(quán)限等。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，包含具 有管理功能的管理設(shè)備，其特征在于，管理設(shè)備具有接收所有廣播信息的權(quán)限， 并能通過發(fā)送管理信息使特定發(fā)送設(shè)備不能正常工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣播體制的無中心通信系統(tǒng)，具體說涉及一種在沒有基站或其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備控制情況下多個發(fā)送設(shè)備頻繁地“周期性地”使用公用信道向接收設(shè)備發(fā)送長期固定或短期固定廣播信息的無中心通信系統(tǒng)。所述廣播信息可以是發(fā)起呼叫或者響應(yīng)呼叫時由設(shè)備自動產(chǎn)生的呼叫廣播信息，也可以是包含用戶自定義信息的廣播信息，如商業(yè)廣告、社區(qū)公告、安全警報、衛(wèi)生通告、個人信息等。系統(tǒng)通過設(shè)計控制策略來提高系統(tǒng)容量和通信效能，同時給出一些典型的應(yīng)用。這些應(yīng)用的特點(diǎn)是公用信道使用頻率高，同時允許一定的失敗概率。本發(fā)明同時也提供一種對傳統(tǒng)無中心多信道選址移動通信系統(tǒng)呼叫發(fā)起過程進(jìn)行改進(jìn)的控制策略，使其具有更高的可通性，增大系統(tǒng)的容量。
文檔編號H04B5/00GK101227208SQ200710062798
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月17日
發(fā)明者斌 張, 張登科 申請人:張登科