專利名稱：蜂窩通信網(wǎng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一蜂窩通信網(wǎng)和方法，它在地下礦井中具有特別效用，但也可用于工業(yè)及局域的露天環(huán)境。
地下采礦工業(yè)早已認識到無線電通信對提高產量和安全的重要性。地下礦井中無線電傳輸?shù)膶嶒灴缮纤莸?0年代。大部分早期的實驗主要針對地面和地下礦之間的穿過巖石的無線電通信。然而，過去的實驗表明穿過巖石的無線電可靠傳輸對巖石的組成成分過于敏感。
從60年代末到70年代開始，在歐洲和美國大量開展了地下隧道中電磁波傳播的理論和實驗研究。這些研究導致對地下礦井、公路和鐵路隧道中無線電波傳播的復雜機理有良好的了解，同時也開發(fā)出改進沿隧道傳播的縫隙饋電器和模式轉換器。采用縫隙同軸電纜的無線電系統(tǒng)仍大量在地下礦井中應用。然而，這些系統(tǒng)通常局限于只提供一或二個話音信道并且在正常的礦區(qū)應用中對隨著礦井延伸要求連續(xù)增加通信距離來說還是太貴。
近年來，用于現(xiàn)代地下礦井的機械設備完善程度隨先進技術飛速地發(fā)展，但地下通信的發(fā)展幾乎停滯不動?，F(xiàn)代地下礦井除了話音通信外，還需要有為機械設備的遠距離監(jiān)測和控制的數(shù)據(jù)通信。在這些場合，數(shù)據(jù)通信通常是用一分開的有線系統(tǒng)來得到的，該有線系統(tǒng)的工作與話音通信的無線電系統(tǒng)無關。
在大多數(shù)地下礦井中，話音通信是通過基于低頻感應環(huán)或高頻縫隙饋電器技術的有線電話或無線電系統(tǒng)來達到的。為了試圖改進通信質量，近年來集中在VHF和UHF縫隙同軸電纜系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)的缺點是在這些高頻處有較大的電纜損耗，這意味著需要大約每500m到1500m由中間轉發(fā)器放大信號。另外為了得到所需系統(tǒng)性能，需要對縫隙同軸電纜的復雜工作機理有很好的了解。此外隨著礦井的有效工作面的推進這些縫隙系統(tǒng)需要重新布線。
為了遠距離監(jiān)測和控制通常使用一分開的數(shù)傳系統(tǒng)，該系統(tǒng)是建立在如雙絞線和同軸線的金屬電纜或者最近的光纜上的。在較小的礦井中為獲取數(shù)據(jù)有時應用人工操作的數(shù)據(jù)記錄儀。
這些現(xiàn)有系統(tǒng)在通信容量、移動性、話音質量以及系統(tǒng)的重組和擴充的靈活性方面都是非常局限的。盡管安裝、維護和操作互不相容系統(tǒng)的陣列需要大量投資，其性能還遠不能滿足。因此可以相信采用一能處理話音和數(shù)據(jù)的集成系統(tǒng)可以得到極大的好處。
注意到地面通信網(wǎng)，最近時期以來無線電覆蓋的蜂窩概念已在廣域蜂窩電話領域內建立。此外，為辦公室、工廠和居民等局域服務的較小的小區(qū)規(guī)模的應用也開始引入。先進的歐洲數(shù)字無繩通信系統(tǒng)(Digital EaropeanCordless Telecommunication System(DECT))是一個例子，在此系統(tǒng)中適當設置一些固定的無線電基站以提供服務范圍內各特定區(qū)域的無線電覆蓋。通常每一基站由電纜以星狀結構聯(lián)到一中央控制中心。對大多數(shù)的這些地面應用，各基站與中心的聯(lián)接是短的。這樣，星狀網(wǎng)是合適的。然而，在地下礦井中的情況是完全不同的因此不能采用常規(guī)的地面蜂窩通信網(wǎng)。
此外，在地下采礦場合，地下礦井的典型結構布局是一系列嚴重限制無線電傳輸?shù)乃淼篮徒徊婵?。這樣沿隧道和拐角及交叉口有嚴重的無線電傳播損耗。
據(jù)此，本發(fā)明的一個目標是提供一區(qū)域內的蜂窩通信網(wǎng)和方法及其部件和輔件，能處理話音和數(shù)據(jù)通信以提供改善的工作效率和靈活性并能降低成本，否則在所述區(qū)域內維護分開的各通信系統(tǒng)需要更多的費用。
本發(fā)明的一優(yōu)選目標是在通信網(wǎng)中提供多信道的雙向話音、監(jiān)測數(shù)據(jù)、控制信號和壓縮數(shù)字視頻信號的可靠通信。
本發(fā)明的一進一步優(yōu)選目標是提供一能對所述區(qū)域內諸如人員和設備等物體自動跟蹤和定位的通信網(wǎng)。
依照本發(fā)明的第一方面，提供一區(qū)域通信網(wǎng)，它包括有以環(huán)狀結構串行互聯(lián)組成網(wǎng)絡主干的多個級聯(lián)的基站；在該網(wǎng)絡主干一端包括控制該網(wǎng)絡的網(wǎng)絡控制器的該基站之一；適合以公用空中接口與任何該基站通信的多個便攜機；為在該網(wǎng)絡控制器與該各基站之間通信或者沿該網(wǎng)絡主干的各該基站之間通信的網(wǎng)絡協(xié)議；以及為在一該手機與一該基站之間通信的公用空中接口協(xié)議；其中其他基站的作用是作為該網(wǎng)絡控制器的從站；以及其中每一從站定義一分離的小區(qū)，在該小區(qū)內可以經(jīng)該公用空中接口實現(xiàn)小區(qū)內一該手機與該基站間的通信。
這種網(wǎng)絡在地下礦井中具有特別效用，該網(wǎng)絡不僅加強了礦工間的話音通信還能應用人員和設備的分布監(jiān)測和控制。另外，該通信網(wǎng)可隨著礦井的延伸連續(xù)地擴充以提供全礦的通信并從而對工人提供危險狀況及位置的及時警告，于是改善了地下礦井的總體安全水平。
依照本發(fā)明的第二方面，為本發(fā)明前一方面所定義形式的通信網(wǎng)提供一基站，它包括用于與網(wǎng)絡主干聯(lián)系的一個或更多的主干控制器裝置；與該基站的小區(qū)內任意手機聯(lián)系的一公用空中接口控制器裝置；以及控制該主干控制器裝置、該公用空中接口控制器裝置和該網(wǎng)絡主干互聯(lián)的一底板裝置。
依照本發(fā)明的第三方面，為本發(fā)明第一方面所定義形式的通信網(wǎng)提供一網(wǎng)絡控制器，它包括有一通信微控制器，它與一串行通信信道一起提供該網(wǎng)絡控制器工作和與網(wǎng)絡主干的通信；將該通信微控制器與一微電腦連接的一微電腦總線通信接口；以及將該通信微控制器與網(wǎng)絡主干聯(lián)接的一主干通信接口。
依照本發(fā)明的第四方面，為本發(fā)明第一方面所定義形式的通信網(wǎng)提供一手機，包括有一通信微控制器，它與多個串行通信信道(SCC)一起提供該手機工作并產生各定時信號用于能經(jīng)公用空中接口與一基站通信；一突發(fā)模式的射頻收發(fā)信機用于在該通信微控制器控制下經(jīng)公用空中接口從一基站接收數(shù)據(jù)及向一基站發(fā)送數(shù)據(jù)；一自適應差分脈沖編碼調制(ADPCM)裝置，它將輸入到ADPCM裝置用于發(fā)送給手機的模擬信號編碼成由該通信微控制器經(jīng)公用空中接口發(fā)送的一數(shù)字化的位流，反之，將從公用空中接口接收到的、輸入該通信微控制器的數(shù)字化位流解碼成模擬信號從ADPCM裝置輸出；外部設備；輔助控制電路；以及允許該通信微控制和該外部設備的該輔助控制電路之間通信與控制的一I2C串行總線和總線控制器。
依照本發(fā)明的第五個方面，提供一沿本發(fā)明第一方面定義的通信網(wǎng)通信的方法，包括將網(wǎng)絡控制器和網(wǎng)絡中所有基站初始化；順序地為每一從基站分配規(guī)定的工作頻率；以及將每一從基站聯(lián)到網(wǎng)絡主干中以開始基站內及基站間的通信。附圖的簡要說明以下一具體實施例的說明可更好地理解本發(fā)明，該說明參照附圖描述，其中

圖1是表示配置于地下礦井中網(wǎng)絡的環(huán)狀結構的示意草圖；圖2是圖1環(huán)結構的各基站所用頻率的示意圖；圖3是表明組成網(wǎng)絡主干幀結構的網(wǎng)絡協(xié)議的構成圖；圖4是表明用于公用空中接口網(wǎng)絡的基本幀的構成圖；圖5是表明具有圖4所示基本幀的一超幀的構成圖；圖6表明在一采礦井內轉發(fā)基站的物理位置的側剖面圖；圖7是說明網(wǎng)絡控制器構成的方框圖；圖8是說明基站一般構成的方框圖；圖9是說明一基站的底板的構成方框圖；圖10是說明一基站的主干控制器構成的方框圖；圖11是說明一基站的公用空中接口控制器構成的方框圖；圖12是說明一手機的一般構成的方框圖；圖13是說明一手機的構成的更詳細方框圖。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式本實施例針對一專為地下礦井的地下通信用的寬帶無線電通信網(wǎng)和方法，該通信網(wǎng)可以處理并監(jiān)測多信道的雙工話音、數(shù)據(jù)、控制及視頻信號。
如圖1所示，該通信網(wǎng)一般組成為由許多串行互聯(lián)的級聯(lián)基站13組成的一可分段環(huán)狀結構11，當作網(wǎng)絡控制器15的一個基站；多個手機17，為各基站間通信用的網(wǎng)絡協(xié)議19，以及為基站與手機間通信用的公用空中接口協(xié)議21。
礦井覆蓋范圍被分成很多單獨的區(qū)域或小區(qū)，由此每一從基站確定一獨立的小區(qū)，一個或多個從基站13沿網(wǎng)絡11將信號接力傳送以及為小區(qū)內移動的或靜止的手機17服務。
根據(jù)所需的主干端口22數(shù)目，基站13可以有各種各樣形式。例如基站可以是一多端口基站23(有三個或更多端口)，一雙端口基站(轉發(fā)器)25，或者一單端口基站27(例如網(wǎng)絡控制器)。
該環(huán)狀結構11與配置在該網(wǎng)絡主干一端組成主基站的網(wǎng)絡控制器15以及工作在正常模式下組成從站的其它基站13一起構成一網(wǎng)絡主干。于是將這些基站聯(lián)成級聯(lián)結構而維護其環(huán)狀可以簡便而靈活地擴充該通信網(wǎng)以應付礦井范圍的延伸或擴大。
聯(lián)接各基站13與網(wǎng)絡控制器15間的用于通信的網(wǎng)絡協(xié)議19允許在相鄰各主干端口22之間使用可互換的通信介質。通常在整個網(wǎng)絡主干內使用雙絞線電纜28形式的普通通信介質。然而也可用其他通信介質如同軸電纜、光纜、無線通道或者這些通信介質的組合。這只要適當設計每一基站的主干端口22即能達到而不影響該基站的其他設計。因而，基站13是高度靈活的，當將一基站中的一主干端口旁路或者將一基站旁路時就能控制該網(wǎng)絡以提供這種系統(tǒng)的可靠性和改進程度。
每一從站13有一與該手機17通信的空中鏈路端口47，該手機17安排在由該空中鏈路端口因而也由該基站提供的空中鏈路通信的小區(qū)內，因而，該環(huán)狀結構11可使各基站沿網(wǎng)絡主干以規(guī)定間隔布置保證全部小區(qū)覆蓋礦區(qū)。
為每一從基站的公用空中接口(CAI)選用的頻段是處于UHF頻段，例如902到980MHz，在北美是作為工業(yè)，科學和醫(yī)學應用的頻段。每一基站的CAI使用900MHz頻段相隔1MHz的5個不同頻率F1-F5之中的一個或多個頻率。為了使CAI通信的鄰近干擾最小，兩相鄰基站設定的載波頻率相隔2MHz。如圖2所示，為了使同信道干擾保持可容忍程度每三個基站可重新使用同一載頻Fn。因而覆蓋一直通隧道只需要三個頻率。
選擇UHF，例如900MHz，是根據(jù)技術和經(jīng)濟的考慮。該通信網(wǎng)的寬帶性質暗示沿通信網(wǎng)的通信要用諸如UHF的較高頻率。這些頻率上在直通隧道內的自然傳播衰減是小的，這樣可允許較大的基站間間隔。然而在拐角處的信號衰減相當大。曾經(jīng)報導過地下煤礦中在1000MHz處每一拐角約有28dB的信號衰減。另外，信號衰減是隧道截面積的函數(shù)。因此，采用100MW或略小的標稱發(fā)射功率，根據(jù)傳播環(huán)境基站間距離需要100m到超過500m。據(jù)此，本實施例采用標稱間距為200m，它對整個礦區(qū)內人員和設備所帶手機的運動的定位是合適的。
選擇UHF的更進一步的理由是該UHF工作環(huán)境幾乎不受礦井機械的電氣干擾。對于低功率工作時，UHF電波很好地包含在地下而不會對地面上的其它無線電系統(tǒng)造成干擾。這個要求是為有關管理當局批準所必需的。
在如地下礦井這樣的封閉環(huán)境下工作時，尺寸是十分重要的，因此希望有小的可移動收發(fā)信機。在900MHz工作時可以將一小的成型天線密封在礦工頭盔內的收發(fā)信機中以增加天線的防護和操作的方便。另外，工作在900MHz的經(jīng)濟上的好處是有大量的已為UHF無繩和蜂窩電話市場所開發(fā)的電子元件可供選擇。
與目前在大多數(shù)采礦應用中所用的模擬調制不同，該通信網(wǎng)對話音和視頻通信以及數(shù)據(jù)通信采用數(shù)字調制。相應地，語音的數(shù)字化是采用符合CCITT推薦的G712的32kb/s自適應差分脈沖編碼調制(ADPCM)。采用數(shù)字調制，幾個話音和數(shù)字信道可以時分復用并在一個載頻上發(fā)射。相應地，采用時分多址(TDMA)技術，系統(tǒng)中所有用戶可靈活分享一組話音和數(shù)據(jù)信道。另外，可以將兩個或多個話音信道組合在一起以增加容量以便傳輸一適當壓縮的數(shù)字視頻信號。對于CAI，所采用的數(shù)字調制技術是基帶預濾波的二進制移頻鍵控(BFSK)。
現(xiàn)在詳細說明網(wǎng)絡協(xié)議和CAI協(xié)議，沿網(wǎng)絡主干的通信是利用時分多址(TDMA)技術來實現(xiàn)綜合全雙工話音和數(shù)據(jù)通信的。這個技術可用于基站間的有線或無線通信，因此適合于本實施例的網(wǎng)絡協(xié)議和CAI協(xié)議?；镜淖詣有阅鼙O(jiān)測和手機的跟蹤是網(wǎng)絡協(xié)議能支持的某些重要特點。
關于CAI協(xié)議，為了簡化基站的硬件實現(xiàn)，采用TDMA和時分雙工(TDD)的組合來實現(xiàn)CAI多用戶動態(tài)信道分配。該技術在一CAI上提供全雙工、多信道的話音和數(shù)據(jù)綜合傳輸。采用TDD技術，一收發(fā)信機利用同一載頻對一規(guī)定時間間隔順序地發(fā)射和接收。對于實時的話音傳輸，要求采用32kb/sADPCM的數(shù)字調制話音信號在時間上壓縮并以高速率的短突發(fā)脈沖發(fā)射。在接收時，完成時間擴張以恢復原有的話音信號。
在兩個協(xié)議中，利用組成超幀的各基本幀的對應時隙的一種框架結構被控制來組成各個信道，這些信道可選擇用來傳遞視頻、話音或數(shù)據(jù)信號。重要的是，各具體信道并不單純固定為話音、數(shù)據(jù)或視頻通信而根據(jù)為一預期通信的信道可用性在不同的通信方式間互換。
在更詳細地說明網(wǎng)絡協(xié)議采用的TDMA技術和CAI協(xié)議采用的TDMA-TDD技術時參照附圖的圖3，4，5。
在網(wǎng)絡主干協(xié)議19場合，如圖3所示，該TDMA框架技術規(guī)格包括產生一系列基本幀BF，相繼8個基本幀組合在一起組成一超幀SF。在本實施例中每一基本幀BF由總數(shù)為60的許多時隙組成，每一時隙的持續(xù)時間為1msec，它包含2048位數(shù)據(jù)，這要求網(wǎng)絡主干具有2.048Mb/s的傳輸速率。一個超幀由8個基本幀組成，每一基本幀為60msec，這樣，超幀的總長度為480msec。
第一個時隙組成信令時隙STC，它有一128位的導引字和59個連線的信號消息字SMW1到SMW59，每一消息字包含32位，每一導引字分成14個字節(jié)的位同步/保護帶信號和2個字節(jié)的幀同步信號。重要的是信令時隙STS是在組成超幀SF的每一幀的第一時隙內傳遞的。每一基本幀前端放置一導引字的好處是它作為一保護帶以調節(jié)接收和發(fā)送時鐘的定時容差以及允許更可靠的同步和在失同步時快速地重新同步，這意味著該協(xié)議可用于不同類型的傳輸鏈路包括無線電鏈路。
每一信令消息字SMW與一特定基站相關聯(lián)。這樣，按照本實施例的基本框架規(guī)格，多至60個基站可以每超幀發(fā)“8”個信令消息(每基本幀一個)，或者多至240個基站可以每超幀發(fā)二個信令消息。該網(wǎng)絡控制器根據(jù)建立網(wǎng)絡時的基站數(shù)目，分配信令消息的頻率。另外，每一基站只用其本身的SMW發(fā)送信令消息給網(wǎng)絡控制器15，反之亦然。一SMW包括三個字段，即8位長的消息識別字段。16位長的地址字段和8位長的信息字段。消息識別字段用作對被發(fā)的真實消息進行編碼，這樣該地址字段和信息字段可被正確理解。地址字段一般包括有有關手機的地址，而信息字段包括特殊信息如狀態(tài)值等。消息識別字段進一步還分成一1位的確認標志，用以通知該信道消息是否是一確認消息；一1位的廣播標志，用以表示該信道消息應由網(wǎng)絡中所有基站接收還是只應由它所尋址的基站接收；以及一6位的消息碼，它指定該消息的特定性質。例如，消息碼可規(guī)為零消息，通話起始消息，通話終了消息，基站重置消息，基站地址表消息，基站I/O配置消息，基站用戶群初始化消息，基站其他初始化消息，主干通話數(shù)據(jù)消息，基站測試消息，手機站表消息，主干通話登記消息。
持續(xù)時間60msec的基本幀的余下的59個時隙TS是正常時隙NTS，每一NTS由128位的控制字段和1920位的數(shù)據(jù)字段組成。這樣，每個由8個對應基本幀時隙組成的信道的最高數(shù)據(jù)率為32kb/s，而每個由單個基本幀時隙組成的信道的最低數(shù)據(jù)率為4kb/s。
該正常時隙規(guī)定為傳輸壓縮的視頻信號、話音信號或數(shù)據(jù)信號。對于話音和數(shù)據(jù)，該網(wǎng)絡具有容量為59×32kb/s的雙工話音信道或472×4kb/s的雙工數(shù)據(jù)信道，或者數(shù)據(jù)率達到1.888kb/s的話音和數(shù)據(jù)組合信道。
一正常時隙NTS由16字節(jié)的控制字段和240字節(jié)的數(shù)據(jù)字段組成。該控制字段傳遞諸如消息碼，基站和手機地址以及與待傳遞的主干網(wǎng)消息有關的重要控制信息。在網(wǎng)絡啟動過程期間當大量信息需要從網(wǎng)絡控制器傳到每一從基站時，以及小區(qū)內通話期間在傳遞語音或數(shù)據(jù)信息時用到數(shù)據(jù)字段。該數(shù)據(jù)字段比CAI信道內的數(shù)據(jù)字段正好大5倍。它使網(wǎng)絡主干與CAI信道間傳遞通話信息比不大5倍時方便得多。
一正常時隙的控制字段分成1字節(jié)的消息識別字段，它包含識別信道內消息型式的碼值；1字節(jié)的基站地址字段，它包含該消息被送往的基站的地址；2字節(jié)的手機地址字段，它包含與該消息有關的手機站的地址；2字節(jié)的通話識別字段，它使該基站能將進入和外出信道與特定的通話相關聯(lián)；1字節(jié)的狀態(tài)字段，它包含通話啟動期間的狀態(tài)信息，如主干數(shù)據(jù)率，當前通話狀態(tài)以及指示通話已被拒絕或接通的忙音位；1字節(jié)的通話型式字段，它說明該信道的通話型式是語音通話還是數(shù)據(jù)通話；1字節(jié)的基站通話源字節(jié)和2字節(jié)的手機站通話源字節(jié)，它們分別在通話啟動期間用來識別啟動通話的基站和手機；1字節(jié)的信息字段，它包含與通信優(yōu)先，用戶優(yōu)先等每一消息有關的一般信息；以及4字節(jié)字段保留作以后用。
消息識別字段包括1位的確認標志，用來指示該信道是否是一確認消息；1位廣播標志，用來指示該信道消息打算讓所有網(wǎng)絡中基站接收還是只讓其具體尋址的該基站接收；6位的消息碼，它指定該消息的特定性質，這和上面說過的信令消息字SMW的消息識別字段一樣。
狀態(tài)字段的結構是4位的當前通話狀態(tài)字段，它在通話啟動和通話終了時指示通話狀態(tài)；3位的數(shù)據(jù)率字段，它只在通話啟動時用以指示規(guī)定給該通話的每超幀的主干信道數(shù)，以及1位的忙音標志，只在通話啟動時用以表示該通話是否能接通還是必須拒絕。
通話類型字段的結構包括1位幻象控制消息標志，表示在所有信道被用作語音和/或數(shù)據(jù)通話時，當前被用作全32kb/s信道語音通話的單個4kb/s時隙能否被用作一通斷的數(shù)據(jù)通話；1位的急救通話標志；1位的正常語音通話標志；1位的一般數(shù)據(jù)通話標志；1位的正?？刂葡酥?；以及2位的保留位。
信息字段的結構是一個3位的優(yōu)選級字段，它提供8個優(yōu)先等級，以及5位保留為將來用。
在CAI協(xié)議場合，如圖4和5所示，TDMA-TDD被用來再次提供一系列的基本幀BF，8個基本幀合成一超幀SF。然而，在此場合下，該基本幀由12個1msec的時隙組成，得到最長長度為12msec。前6個時隙被用作從基站13到其小區(qū)內各手機的傳送，余下的6個時隙被用作以反方向從手機到基站的傳送。在此場合，該超幀由8個12mesc的幀組成，形成總的超幀長度為96msec。
一基本幀的每一時隙TS由512位組成，其中有32位的導引字，64位的信令和控制字，16位的循環(huán)冗余校驗，384位的數(shù)據(jù)字以及16位的保護帶。結果，該CAI的傳輸比特率為512kb/s，而超幀的每一基本幀中的一時隙對應4kb/s的總信息容量，它組成基本的數(shù)據(jù)率。數(shù)據(jù)率和此基本率的倍數(shù)(最高達每載頻192kb/s)可由用戶規(guī)定。例如，12kb/s的數(shù)據(jù)傳輸將要求在超幀的八個基本幀的三個中設定時隙。類似地、一32kb/s的ADPCM話音信道將占據(jù)超幀的所有八個相繼幀的同一時隙位置。利用這樣的設置，具有一個載頻的基站能有6個全雙向話音信道的容量，或者有4kb/s倍數(shù)的等效數(shù)目的數(shù)據(jù)信道，或者有組合的話音和數(shù)據(jù)信道。
為了簡化該CAI的實現(xiàn)，一話音信道將使用超幀中所有八個基本幀的同一時隙。同樣，具有總容量小于32kb/s的幾個數(shù)據(jù)信道可組合在一起并占據(jù)超幀中連續(xù)幾個幀的同一時隙位置。這樣的措施可造成保留更多組的時隙為傳輸話音用。
更詳細地說明每一時隙的組成，導引字段包括有位和幀的同步信息，控制字段包含地址、信令和控制信息，數(shù)據(jù)和CRC字段不言而喻，而保護帶為基站和手機的時鐘頻率的容差提供保護。
假設使用中一手機已被授予一信道，它在應答前將等候接收來自基站的消息。因此，例如，如基站在時隙1中發(fā)一消息給手機，則該手機將接收此消息并在應答該基站前等候6×512位，即半幀的長度。
位同步字包含為時鐘恢復用的位結構1010101010101010。幀同步字被手機站用作識別由基站發(fā)送的每一信道的起始，反之亦然。所有基站使用一特定的幀同步字而所有手機為防止混淆使用不同的幀同步字。
一空間鏈路信道的控制字段包含幾個子字段，即一個8位的消息識別碼字段，它含有識別信道中消息型式的碼值；一個8位的通話識別字段，它使基站和手機站將進入和外出的信道與特定通話關聯(lián)；一個16位的地址字段，它含有該信道數(shù)據(jù)的源手機站或目的地手機站的地址；一個16位的信息字段，它含有為每一空間鏈路消息特有的信息；一個8位的通話類型字段，它說明該信道是一語音通話或是一數(shù)據(jù)通話的通話類型；以及一8位的信道分配字段，它含有一手機站為確定是否有足夠的信道和連續(xù)的幀以便申請這些信道所需要的信息。
消息識別字段和網(wǎng)絡協(xié)議中的說明類似，有一確認標志，一廣播標志以及一消息碼。同樣，通話識別字段和網(wǎng)絡協(xié)議類似，包含有一幻象控制消息標志，一急救通話標志，一正常語音通話標志，一一般數(shù)據(jù)通話標志以及一正常控制消息標志。然而，CAI協(xié)議的通話類型字段并不包括三個保留位而是包括有一3位的幀計數(shù)，它鑒別正在被發(fā)送的超幀中的幀的數(shù)目。
CRC字段包括一16位的循環(huán)冗余碼，它只對控制字段計算并用來保護控制字段。數(shù)據(jù)字段是48字節(jié)長并在語音和數(shù)據(jù)通話期間用以攜帶信息。因此它只與控制字段的通話數(shù)據(jù)消息和移動群地址消息一起使用，該移動群地址消息需要通過數(shù)據(jù)字段發(fā)送用戶群信息。
保護帶是每一空間鏈路信道末端的一2字節(jié)的字段，它不是一攜帶信息的字段。它在兩個相繼信道間作緩沖用使重要的空中鏈路數(shù)據(jù)不會沖突。該保護帶還具有輔助手機和基站的射頻收發(fā)信機中時鐘恢復電路的附帶好處。
必須了解需要更大通信容量來應付特定小區(qū)內大量手機的通信的這種應用可以由添加另外的載頻來建立。如圖2所示，在該特定區(qū)域內添加彼此靠近的附加站F3，F(xiàn)4從而在不同的載頻提供重疊的小區(qū)以應付該重疊小區(qū)內增加的手機本地通信量。
采用TDMA無線電通信可導致在基站內用較少的無線電收發(fā)信機。另外，某些苛刻元部件例如振蕩器、選擇濾波器和頻率綜合器的技術指標可以大大放松而使收發(fā)信機有較小尺寸和較低成本。
每一載頻的最大容量為6×32kb/s全雙工話音信道，然而用戶可選擇數(shù)據(jù)率以4kb/s的倍數(shù)一直到最高為每載頻192kb/s。數(shù)字視頻最高以每載頻192kb/s的速率進行編碼。
現(xiàn)在更詳細地說明各基站，如圖8所示基站13的基本構造有一底板裝置31，一CAI控制器裝置33以及一個或多個主干控制器裝置35，它取決于組成該基站的主干端口22的數(shù)目。另外，有多少主干端口22就有多少主干控制器裝置35。例如在單端口基站27的場合，只有一個主干控制器裝置35。在轉發(fā)器25場合有兩個主干控制器裝置35。在多端口基站23場合，基站有多于兩個的主干端口，則有相應數(shù)目的主干控制器裝置35。
如圖9所示，底板裝置31主要有大量聯(lián)接底板總線與縫隙37和39的底板連接器以及構成主底板模塊41一部分的一系列總線驅動器(未示出)。該縫隙37是CAI控制器所聯(lián)接的一空間鏈路縫隙而縫隙39a到39d為基站內的各主干控制器裝置35組成主干縫隙。如圖所示，所提供的四個主干縫隙使基站可構成一單端口基站27、一轉發(fā)器25或者一有三或四個端口的多端口基站23。
一基站地址識別裝置43被聯(lián)到主模塊41的底板總線并有許多DIP開關可以設定鑒別該基站的唯一地址，并可通過底板總線讀出。
該底板裝置31還包括有一循環(huán)總線仲裁排序裝置49，它順序地允許與禁止該CAI控制器裝置33與各主干控制器裝置35之間分別通過縫隙37和39的底板聯(lián)接器和底板總線聯(lián)系。相應地，每次只有一個連接器可以和底板總線聯(lián)通以避免數(shù)據(jù)流之間沿總線發(fā)生沖突。在底板裝置中還包括有一時鐘驅動器51以產生該基站內部主時鐘24.48MHz，它用作該基站所有模塊的內部主時鐘源，這些模塊如底板裝置31，CAI控制器裝置33和主干控制器裝置35。一基站重置裝置53也構成該底裝置31的一部分并有電源接通電路和硬件重置電路從而使在加電期間初始化該基站以及使該基站能本地重置和初始化。最后，該底板裝置31包括一電池形式的備份電源和一隔離電路，該底板裝置通常是通過網(wǎng)絡主干供電的，當聯(lián)接各基站的公用通信介質中的電源有故障時，該隔離電路由一自動開關控制切換到該底板裝置31的電源電路。
圖10所示的一端口路由器或分配器是供給各縫隙的主干控制器裝置35所公有的。它安裝在底板上，雖然它不直接聯(lián)到底板裝置31的底板總線或底板裝置31的其他部件上。該端口路由器有很多通道，為各主干控制器裝置和該網(wǎng)絡主干間的信息選擇路徑，每一通道將對應的主干控制器裝置35和一主干端口22互聯(lián)。主干端口22以主干端口接口電路形式也安裝在底板上，一分開的主干端口接口電路聯(lián)到該端口路由器45的每一通道，每一主干端口接口電路依次直接聯(lián)到一對應的雙絞線47，它是網(wǎng)絡主干的公用通信介質。為防止混淆，路由器45和主干端口22示于圖10而沒有示于圖9，雖然它們物理上是在底板上而不是在主干控制器卡上。
主干控制器裝置35主要有一Motorola MC 68302 IMP集成電路形式的通信微控制器57，它工作在20.48MHz由時鐘驅協(xié)器51以及包括同步電路在內的其他支持電路和軟件提供。微控制器57實現(xiàn)該基站沿網(wǎng)絡主干通信的所有的主要處理。因而，該微控制器57參與處理該基站接收來自前一基站的通信數(shù)據(jù)以及發(fā)關通信數(shù)據(jù)沿網(wǎng)絡主干到下一基站。微控制器和軟件的重要作用將在以后詳細說明。主干控制器裝置35還包括一RAM形式的偽雙口動態(tài)存儲器裝置59以及一底板總線接口裝置61，該接口裝置通過對應的主干縫隙39聯(lián)到底板裝置的底板總線以允許底板通信。
如圖10所示，為了向網(wǎng)絡主干發(fā)送數(shù)據(jù)和/或從網(wǎng)絡主干接收數(shù)據(jù)，該微控制器模塊57還聯(lián)到端口路由器45，具體說，聯(lián)到與該特定主干控制器裝置35的該底板端口22所對應的路由器的該通道。
如圖11所示，該CAI控制器裝置33一般有一通信微控制器和其支持電路軟件65，一RAM形式的偽雙口動態(tài)存儲器裝置67，一底板總線接口裝置69，一集成電路間(I2C)總線和一I2C總線控制器與同步電路71，一射頻接口裝置73以及一發(fā)射接收天線75，它們組成基站的空中鏈路端口76。
通信微控制器65是工作在20.48MHz的MC 68302 IMP微控制器。和主干控制器場合一樣，該通信微控制器和軟件65控制該CAI控制器裝置33的所有處理功能，其重要作用將在以后詳細說明。偽雙口RAM 63作底板通信用，其中該RAM安裝在該微控制器65和該底板總線接口裝置69之間用以暫時儲存由該微控制器65通過底板總線發(fā)往主干控制器裝置35的數(shù)據(jù)或者接收來自該主干控制器裝置的數(shù)據(jù)通過底權總線送往微控制器65以調節(jié)該聯(lián)接器的排序使底板總線和CAI控制器裝置間的通信進行。因而，底板總線接口裝置64通過空間鏈路縫隙37將CAI控制器裝置33與底板裝置31聯(lián)接。
I2C總線和總線控制器71允許微控制器65和射頻接口裝置73之間通信和控制。射頻接口裝置73主要有一通過天線75全雙工地發(fā)送和接收射頻信號的收發(fā)信機，并從而組成基站的前端以便與安在基站小區(qū)內并和它建立CAI的任何手機進行通信。
網(wǎng)絡控制器15只是一復雜的前面的基站，在本實施例中，如圖7所示，由一通信微控制器配以相應軟件及支持電路77，一個人電腦79的優(yōu)先通信接口以及一主干通信接口裝置81組成。
微控制器模塊77類似于主干控制器裝置35，在本實施例中該微控制器也是具有一串行通信通道(SCC)并工作于20.48MHz的一Motorola MC 68302IMP通信微控制器。該模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡主干的主要控制和處理功能，在通信控制方面，其功能和各從站的功能相似。主干通信接口裝置81有一單主干接口直接聯(lián)到雙絞線47形式的公用通信介質。相應地，主干通信接口81的功能類似于用以接收和發(fā)送沿網(wǎng)絡主干通信的主干控制裝置35的主干通信接口63的功能。
網(wǎng)絡控制器15和正常的從基站13不同之處是備有優(yōu)先通信接口79，它可使網(wǎng)絡控制器15與一個人電腦(PC)相聯(lián)，在本實施例中是一IBM PC或其兼容機。相應地，在本實施例中通信接口79有一IBM-PC ISA/PC1/VL總線接口，它具有接插一運行能力使它可直接聯(lián)到IBM PC。
微電腦PC有以C語言編寫的應用軟件并在微軟窗口(TM)或微軟窗口NT(TM)下工作。本軟件讓網(wǎng)絡控制器15含有系統(tǒng)控制和性能測試手段從而連續(xù)監(jiān)測遍及網(wǎng)絡的各從基站和手機以提供原始維護信息和各手機相對基站的位置。網(wǎng)絡控制器15在通信接口79中還包括有與外部系統(tǒng)(如正常的電話通信網(wǎng))通信和接口的能力，可使任何手機通過基站直接聯(lián)到網(wǎng)絡主干和網(wǎng)絡控制器。
如圖12和13所示的一手機17實質上包括5個模塊，即一微控制器模塊83；一突發(fā)模式的射頻收發(fā)信機模塊88；一ADPCM模塊87；一I2C串行總線模塊89；外部設備和輔助控制電路(以后將進一步討論)。外部設備包括一鍵盤91，一數(shù)字顯示93，一話筒95以及一揚聲器97。輔助控制電路包括電源重置裝置，幀同步和字檢測電路99，一RS 232接口形式的外部數(shù)據(jù)通信接口101，模擬數(shù)字轉換器(ADC)103形式的檢測接收電場強度的檢測裝置，以及數(shù)字模擬轉換器(DAC)105形式的輸出功率控制裝置。
微控制器模塊83實質包括以Motorola MC 68302 IMP微控制器形式的通信微控制器107，它有多個全雙工串行通信通道(SCC)以及相關的支持電路。微控制器107的工作頻率足以能對付高至512kb/s的數(shù)據(jù)流，而SCC具有總的最大數(shù)據(jù)傳遞率2Mb/s。
一個SCC用作512kb/s的空中鏈路通信而另一SCC用作數(shù)據(jù)傳輸。微控制器107有一靈活緩沖結構使得按CAI協(xié)議21發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包容易包裝和卸裝。幀同步字檢測電路和微控制器107一起根據(jù)檢測到一正確的同步字產生一控制脈沖給微控制器以啟動對緩沖器109和111的填充，該同步字由收發(fā)信機85的接收機電路117輸入給微控制器模塊83的恢復后數(shù)據(jù)線113和恢復后的時鐘線115確定。微控制器107還要求利用本身內部定時器通過發(fā)送/接收定時線119產生每12msec一個1msec的定時信號以實現(xiàn)該收發(fā)信機85中的發(fā)送和接收模式。因而，微控制器107產生數(shù)據(jù)信號和時鐘信號分別通過數(shù)據(jù)線123和時鐘線125加到收發(fā)信機85由發(fā)射機121發(fā)射以便和基站通信。微控制器還提供四個可編程的芯片選擇，它們用于通過I2C總線89訪問外部ROM127和RAM129，手機標識鎖存器(未示出)以及輔助的外部控制電路。當手機首次加電時這些片選擇由微控制器的初始化碼所處理。加載微控制器不同功能所需的軟件通過RS232接口101進入外部的非揮發(fā)快閃RAM129。
突發(fā)模式射頻收發(fā)信機模塊85按照CAI協(xié)議利用收發(fā)開關135和天線通過接收線131從基站接收數(shù)據(jù)而通過發(fā)送線133發(fā)送數(shù)據(jù)到基站。每隔12msec接收1mesc的512kb/s突發(fā)數(shù)據(jù)。該接收數(shù)據(jù)分別通過恢復后數(shù)據(jù)線113和恢復后時鐘線115送往微控制器模塊83按照CAI協(xié)議作解碼和處理。對于話音傳輸。包含在CAI協(xié)議21的數(shù)據(jù)字段中的512kb/s的信息位由微控制器107在時間上擴展成一32kb/s的位流送往ADPCM模塊87重新產生模擬信號并輸出到揚聲器97。
對于發(fā)送模式，輸入的模擬話音通過話筒95輸入ADPCM模塊87編碼成32kb/s的位流。隨后該32kb/s位流由微控制器107在時間上壓縮成512kb/s的位流，微控制器107將這些信息位與其它控制和信令信號一起處理成CAI基幀結構的適當字段。產生的512kb/s的1msec突發(fā)信號作為收發(fā)信機85的發(fā)射機121中的濾波FSK調制器的輸入以便每12msec一次發(fā)往與之建立CAI的基站。突發(fā)模式射頻收發(fā)信機的接收和發(fā)送定時信號是由微控制器模塊83內根據(jù)本身品控主時鐘的內部定時器所產生。
ADPCM模塊87用于將輸入模擬信號編碼成一32kb/s的位流并將32kb/sec ADPCM的已編碼數(shù)字化話音信號解碼成模擬輸出信號。在用作話音通信時它也用來產生指示手機“振鈴”，“占線”和“拔號”狀態(tài)的各種聲調。這些狀態(tài)指示的控制信號由微控制器107通過I2C串行總線89送出。32kb/sADPCM編碼(解碼)數(shù)據(jù)流通過全雙工串行通信通道之一送往(來自)微控制器107。揚聲器97所需的響度和話筒的靈敏度可分別通過I2C總線89和信號線139和141由鍵盤91單獨控制。
I2C串行總線89是控制手機外部設備的必備部分。該I2C總線可使微控制器83與各集成電路以及如鍵盤91數(shù)字顯示93等外設之間進行通信與控制。在手機17中I2C總線89通過控制線143控制射頻收發(fā)信機85的發(fā)送與接收頻率綜合器的頻率。該總線還通過ADC103向微控制器107報告天線137收到的信號強度以及讓微控制器107通過DAC105控制發(fā)射機電路121的發(fā)射功率。該總線還對鍵盤91進行讀取并對數(shù)字顯示93傳送顯示信息。
I2C總線89還包括一I2C總線控制器145，它通過一8位并行數(shù)據(jù)總線與該微控制器模塊83相聯(lián)。該總線可由微控制器利用中斷和查詢方法進行控制。中斷用于通常發(fā)生在規(guī)則的可預見空隙的時間臨界任務中而查詢則用于通常隨機發(fā)生的較少時間臨界任務中。
輔助控制電路包括微控制器107的各外部電路，一般包括在微控制器模塊83內。以通過電路99，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞S232接口101和連接，以及如前所述的檢測接收場強和控制輸出功率的ADC和DAC以執(zhí)行諸如電源裝置，幀同步和字檢測的各種輔助功能。
必須注意本實施例給出的手機17具有話音(通過ADPCM模塊87)和數(shù)據(jù)(通過RS232接口101)的輸入接口。相應地，該手機可改成話音專用和數(shù)據(jù)專用。并且，在話音專用時該手機不包含RS232接口而在數(shù)據(jù)專用時不包含ADPCM模塊87。
現(xiàn)在討論主干控制器裝置35的通信微控制器和軟件57所完成的一些重要功能。這些功能采取在主干控制器裝置運行期間調用的子程序形式，它們提供為初始化和啟動該網(wǎng)絡和基站所需的初始化和啟動手段，其中當該基站為網(wǎng)絡控制器15或者擔任偽網(wǎng)絡控制器或主站時。在基站為網(wǎng)絡控制器或主站場合下，一調用的初始化子程序包括·將該基站加電·該基站將基本身的子系統(tǒng)初始化·借助主站供電聯(lián)于主站的每一從基站將基本身的子系統(tǒng)初始化·主站順序地對其余站寫底板縫隙號·在此期間各從站同時進入一空閑狀態(tài)，并等待主站訪問，各從站利用基本身的縫隙號幫助識別數(shù)據(jù)流方向。·主站寫適當?shù)牡装蹇p隙號以訪問網(wǎng)絡中第一個從基站，隨后讀下一縫隙，等待該從站的確認，該確認使主站記錄下該板縫隙號并且對下一更高的縫隙號重復上述步驟以便寫下一從基站。
任何的確認失敗導致該步驟失效而該基站進入啟動階段。
完成該初始化階段后，一啟動子程序被網(wǎng)絡中每一基站調用，該子程序按照下列步驟·該基站開始使用其內部時鐘為所有同步操作和傳輸用·CAI控制器裝置33的通信微控制器和軟件65被調用以檢測基站空中鏈路端口76從一手機接收的最弱信號。隨后該最弱接收信號的頻率作為該基站的工作頻率，然而，在無接收信號或者接收信號低于某一閾值的情況下，則缺省頻率用作該基站的工作頻率，·通信微控制器57起始假設不存在網(wǎng)絡控制器并開始發(fā)送交替的“0”“1”的位圖案以建立時鐘同步。它同時檢測最靠近網(wǎng)絡控制器的主干端口的接收信號，如果檢測出信號，是假定不是一偽網(wǎng)絡控制器或主站而用恢復后時鐘作它的同步，·如該特定基站在最靠近網(wǎng)絡控制器的主干端口上沒有收到任何信號，則假定該基站成為一偽網(wǎng)絡控制器，但負起網(wǎng)絡控制器的責任，并從時鐘同步序列開始傳送起連續(xù)送1msec的“01”信號，·在1msec周期結束后，該主站用組成01位圖案的數(shù)據(jù)包的留下部分開始發(fā)送同步幀的起始。一旦該幀序列起始已開始，則所聯(lián)接的各從站開始收聽消息。
啟動步驟以后，調用如下的連接子程序·一旦確定一基站不是主站，它將進入一空閑狀態(tài)，將通過最靠近網(wǎng)絡控制或主站的端口收到的信號發(fā)送出去。它還等待來自主站的重置信號。·一旦主站已開始發(fā)送幀起始，它將發(fā)送一重置信號到下一從基站，詢間該基站的配置，即主干端口的數(shù)目，基站地址等?！ぎ斒盏街刂眯盘柡螅瑥幕驹谒臄?shù)據(jù)空間內設一基站重置標志，并從發(fā)往該特定基站的當前信息包中去掉該重置信息，而只將幀起始和時鐘同步序列重新發(fā)往下一從基站。它將在確認階段被詢間的配置信息發(fā)送給主站接收。一旦該基站已成功地將本身重置，它將忽略后續(xù)傳輸?shù)闹刂脴酥静⑶覍⒅刂眯盘栐瓨拥匮鼐€傳下去?！ひ坏┲髡疽咽盏皆儐栃畔?，它在其網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫內作一注解并儲存該信息，隨后它再次發(fā)送重置信號，直到該信號通過網(wǎng)絡最終回到主站表示網(wǎng)絡中所有從站都已被連接。在吸收該重置信號及它終止數(shù)據(jù)庫登記步驟并開始所需的其他功能，在它是一偽網(wǎng)絡控制器的場合，這些功能要比主網(wǎng)絡控制器簡化。
第一從基站在它們的啟動步驟內包括有檢測手段以檢測該基站是否已和網(wǎng)絡主干中的前一基站隔離。它們還包括有分配切換手段，在檢測手段檢測到與前一基站和原先控制該從基站的主網(wǎng)絡控制器或主站相隔離時用來切換該從基站使之成為一偽網(wǎng)絡控制器，它承擔網(wǎng)絡控制器的某些或全部功能以控制網(wǎng)絡主干中后續(xù)各從基站。于是該基站在擔任偽網(wǎng)絡控制器角色時將環(huán)狀結構分割，并形成它自己的子環(huán)狀結構來控制連接于它的各從站的工作。
還必須注意，當該基站檢測到它與網(wǎng)絡主干中下一基站相隔離但仍與網(wǎng)絡控制器或偽網(wǎng)絡控制器相聯(lián)時該檢測手段和分配切換手段實現(xiàn)不同的功能。相應地，根據(jù)檢測到在其任一端口不存在通信信息量或者檢測到主干端口間的主干網(wǎng)絡時鐘同步有丟失該檢測手段認為檢測到了隔離。在此情況下，該子程序將該基站和后后續(xù)基站間的網(wǎng)絡環(huán)關掉，將該網(wǎng)絡環(huán)在該隔離點的控制器一邊割開并將有關信息傳給該基站所聯(lián)接的該網(wǎng)絡控制器或偽網(wǎng)絡控制器。這樣，該基站維護基正常工作作為網(wǎng)絡控制器的從站，并維持一環(huán)狀結構，雖然此時只是原環(huán)狀結構的一個分段。
必須注意，各基站的構成是十分靈活的，當聯(lián)在主干端口的雙絞線形式的公用通信介質損壞時，相鄰基站間的聯(lián)系可以通過另一諸如空中鏈路的通信介質重新建立，只要簡單地將該端口的主干接口電路或該端口本身以一適合空中鏈路的端口替代。因而各基站可以有適合其它通信介質的端口裝置來接通通信介質有損壞的那部分作為臨時措施以形成完整的網(wǎng)絡主干，直到損壞重新修復。
上述情況的一個推論是還可配備臨時的從站基，將該臨時站運到損壞地點或者故障基站的安放處，并利用另外的端口裝置在損壞點或故障基站兩邊的相鄰基站間建立一空中鏈路以重建網(wǎng)絡主干直到損壞或故障基站得到修復。
還應注意各基站的構造是以一標稱載頻發(fā)送通信信息量只沿該網(wǎng)絡的一方向傳送，這就簡化了沿網(wǎng)絡發(fā)送的信號的同步，其代價是降低了速度。然而依靠基站本身的設計在全網(wǎng)中具有的分布或的通信控制，該網(wǎng)絡的速度因素不成為主要的考慮問題。
另外，應該注意每一基站利用其內部時鐘置于該網(wǎng)絡的標稱頻率沿著網(wǎng)絡一個方向發(fā)送或重發(fā)收到的通信信息量。這樣設計的原因是減少了定時抖動的積累，否則隨網(wǎng)絡的延長該積累要增加。
考慮手機17的通信微控制器和軟件83的重要作用。所提供的子程序包含有切換手段，當該手機從一小區(qū)到另一小區(qū)在整個范圍內漫游時該切換手面可自動地從與一基站的CAI切換到與另一鄰近基站的CAI，而不會中斷該手機與網(wǎng)中另一手機的收發(fā)信機間的通信聯(lián)系或進行中的通話。據(jù)此，該子程序包含有檢測手段，它用來檢測該手機接收到的來自一特定基站以規(guī)定頻率通過CAI發(fā)射的相對信號場強何時降到低于一規(guī)定的閾值。另外，該子程序包含有交換手段，該交換手段在傳感裝置確定出該手機收到的當前所聯(lián)系的基站的信號場強低于規(guī)定閾值時用來搜索另一以不同頻率發(fā)射另一CAI信號的另一基站的更強的接收場強。這一交換手段還激活該切換手段將該手機切換到不同的載頻并與該其他基站建立一CAI。涉及此子程的特殊方法將在以后詳細討論。
在詳細說明了該網(wǎng)絡的各部件組成后，現(xiàn)在來討論關于CAI的用戶登錄和信道分配方法。
一開始一手機17與網(wǎng)絡控制器登記有它本身的標識，首先將該手機通電，隨后將它置于接收模式同時對網(wǎng)中各基站所用的所有載頻每次一個地進行搜索，并將頻率置在給出最大接收場強的載頻。隨后，由收聽該基站所發(fā)消息來試圖登錄入該系統(tǒng)。當該手機找到一空時隙時，它在該特定時隙結束后等待5msec給該基站發(fā)一“用戶登錄”空中鏈路消息。該基站收到此消息后在下一幀中利用下行鏈路的同一時隙位置回答一確認消息給該手機，隨后該基站將此手機的標識和基站本身的標識一起通過網(wǎng)張主干傳給網(wǎng)絡控制器。這樣，一特定手機在網(wǎng)中的位置被登記于網(wǎng)絡控制器。這一信息由網(wǎng)絡控制器用來建立通話以及用來為地下礦井管理部門提供該特定手機下落的重要信息。
當一手機需要啟動一通話時，首先必須在與當前登錄基站的空中鏈路上搜索到一足夠容量的空時隙，當存在此空時隙時，該手機在分配的時間上對該基站發(fā)一“通話建立”消息和本身的標識以及被呼伙伴的標識。該基站在收到此消息后將此“通話建立”請求通過網(wǎng)絡主干轉發(fā)給網(wǎng)絡控制器。接著，網(wǎng)絡控制器返回此請求給該被呼伙伴登錄的基站。如果空中鏈路上有足夠容量，該基站通知該被呼伙伴。當收到被呼伙伴的確認后，該基站將通過網(wǎng)絡控制器發(fā)回一“通話繼續(xù)”消息給呼叫者原先的基站。一旦這些信息完成該通話就成功地建立了。如果被呼伙伴的空中鏈路上沒有足夠的容量，則通話被拒絕。
作為對系統(tǒng)干擾最小的一種預防措施，一手機的通信微控制器83編程為不檢測到空時隙就不發(fā)射。即使那樣，該手機首先與網(wǎng)絡取得同步并在安排該特定空時隙的精確時段上發(fā)射。
上述網(wǎng)絡協(xié)議和CAI協(xié)議的另一特點是能夠讓手機用戶在網(wǎng)絡服務范圍內漫游而不失去與網(wǎng)絡的聯(lián)系。這意味著要求一手機能自動從基站到基站切換或交換而不干擾用戶。另外，這一切換過程要盡可能快地完成以防止中斷進行中的通話。重要的是在本實施例中這一切換過程是手機啟動的而不是由基站啟動的。
當一手機移到基站小區(qū)的最遠處，手機收到的場強變弱了，當此場強降到低于預置的閾值時該手機以下列次序試圖啟動該切換過程。該手機首先搜索一來自鄰近基站的較強場強的載頻，隨后切換到此新的載頻，并接著搜索新基站中的空余的空中鏈路容量。如果這一切都成功了，則該手機發(fā)一切換消息給新基站。
切換過程是復雜的并與實現(xiàn)切換的該手機的狀態(tài)有關。該手機可以是卦機(onhook)，即不工作；摘機(offhook)即工作而通話未啟動；或者摘機(工作)而通話在進行。這三種狀況要求稍微不同的切換方法。
最直截了當?shù)那闆r是當該手機的狀態(tài)是不工作時。這種情況下，該新基站將發(fā)一信令消息給網(wǎng)絡控制器，并將該手機的標識加到它的本地用戶表上。該手機也將收到一切換成功的確認消息。當網(wǎng)絡控制器收到來自新基站的消息時它判明已發(fā)生切換并更新該手機的位置。將此新的位置廣播到所有基站，當原先的基站收到此新位置消息的，從基本地用戶表中刪去該特定手機。
該手機在摘機狀態(tài)但還未啟動通話的這種情況稍微復雜一點。在此情況下，該基站將為該手機建立一新的空中鏈路通話入口并試圖安排所需的空中鏈路信道。隨后該新基站產生一信令消息通過主干送給網(wǎng)絡控制器并將該手機站的標識加入本地用戶表并標明基工作狀態(tài)。該新基站收到的原切換消息也往確認后發(fā)回給該手機。網(wǎng)絡控制采取類似的動作，在收到來自新基站的該信令消息時，它判明已發(fā)生切換并將手機位置更新到該新基站。此新的位置再一次由網(wǎng)絡控制器廣播到所有基站。在收到來自網(wǎng)絡控制器的此新位置消息后，新基站并不采取行動只是繼續(xù)保持該手機所需的空中鏈路信道。另一方面，當舊基站收到來自網(wǎng)絡控制器的確認消息時，它將檢查過去為該手機安排的空中鏈路通話入口，在找到后將該入口去消并將該空中鏈路信道從已分配狀態(tài)改為重樣分配狀態(tài)，使它可為其它通信用。當該手機站收到來自網(wǎng)絡控制器本身的確認消息時，切換過程完成。
在該手機狀態(tài)是摘機并且通話正在進行的這種情況最為復雜。在此情況下，該手機涉及到與另一手機站的通話并可能發(fā)生三種不同的狀態(tài)。第一，兩手機站間的通話在切換前可以是一小區(qū)內通話而切換后仍保留是小區(qū)內通話。第二，兩手機站間的通話在切換前是一小區(qū)內通話而在切換后成為小區(qū)間通話。最后，兩手機站間的通話在切換前為一小區(qū)間通話而切換后成為小區(qū)內通話。
這幾種狀況的過程基本上是一樣的，其主要差別在網(wǎng)絡控制器與新舊基站間的切換消息。然而，當新基站中沒有(或者不充分)時隙作切換用時，該手機將盡可能長地保留在舊基站。如果在預定時段內幾次嘗試后不能達到切換，則由于信號強度太弱而只能終止通話。
當切換成功時，該手機將由新基站分配所需時隙(或信道)，并將該手機加到本地用戶表上，其狀態(tài)保持“忙”狀態(tài)。隨后這一新的信息作為一信號消息字通過網(wǎng)絡主干發(fā)回到網(wǎng)絡控制器。
此時，該網(wǎng)絡控制器按照上述三種狀況將有不同的反應。
當網(wǎng)絡控制器收到來自新基站的切換消息時，它判明已發(fā)生一切換。隨后它保持與該切換手機關聯(lián)的主干通話入口。當該網(wǎng)絡控制器確定出該新基站地址和目的基站(即與被通話手機關聯(lián)的基站)的地址不是同一個，則該通話狀態(tài)保留為一小區(qū)內通話。隨后該網(wǎng)絡控制器發(fā)一切換通話消息給新基站提供目的基站和手機站的標識。然后將該特定手機站的切換消息廣播給所有基站。當舊基站收到此消息將與該切換手機站關聯(lián)的主干通話入口去掉，將對應的通話緩沖器卸空，將該切換手機站關聯(lián)的空中鏈路通話入口去掉以及將對應的空中鏈路信道重新分配。當此廣播消息到達該目的手機站時，該主干通話入口被更新反映從老基站到新基站的地址變更。
當新基站收到該切換控制消息時，新基站接著產生一新的主干通話入口隨后與該切換手機關聯(lián)的空中鏈路通話入口接通。該新基站發(fā)一確認消息給網(wǎng)絡控制器。在收到來自新基站的確認消息后，網(wǎng)絡控制器發(fā)一類似的切換消息給目的基站，該目的基站只是確認接收，因為與該目的手機關聯(lián)的主干通話入口早已存在。當網(wǎng)絡控制器收到此確認消息時它將狀態(tài)窗中的適當網(wǎng)絡統(tǒng)計量進行更新。如果網(wǎng)絡控制器經(jīng)過預定次數(shù)的重復試探后不能得到新基站或目的基站的確認，則網(wǎng)絡控制器將啟動通話終止過程。
在切換前為小區(qū)內通話而切換一后為小區(qū)間通話的情況中，該新基站和目的基站是同一基站。新基站的切換功能是將與切換手機和目的手機關聯(lián)的兩個空中鏈路通話入口聯(lián)在一起。將與目的手機關聯(lián)的主干通道入口從主干登記隊列中變列，將對應的通話緩沖器卸空以及將主干通話移去。
隨后新基站發(fā)一切換信令消息給網(wǎng)絡控制器，網(wǎng)絡控制器判明已發(fā)生一切換。網(wǎng)絡控制器將主干通話入口去掉，并重新分配與切換手機關聯(lián)的主干信道。然后將確認消息廣播給所有基站。
當新基站收到該廣播確認消息后，它不再采取行動而該切換被認為已完成。當舊基站收到該廣播時，它將與切換手機關聯(lián)的空中鏈路和主干通話入口去掉。這些信道被重新分配同時將切換手機從舊基站的用戶表上去掉。
切換前為小區(qū)間通話而切換后為小區(qū)內通話的最后一種情況中，網(wǎng)絡控制器收到來自新基站的切換信令消息，它判明已發(fā)生一切換。于是網(wǎng)絡控制器發(fā)一控制消息給新基站通知它目的基站和手機的標識。還廣播一確認信令消息給所有基站。當該消息到達舊基站(在此情況下舊基站也是目的基站)時，它將與切換手機關聯(lián)的空中鏈路通話入口去掉并重新分配相應的空中鏈路信道。
當新基站收到此確認消息時，它接著產生一新的主干通話入口。隨后將此通話入口和與切換手機關聯(lián)的空中鏈路通話入口連接起來。隨后發(fā)一通話狀態(tài)消息給網(wǎng)絡控制器通知它是一小區(qū)內通話。當網(wǎng)絡控制器收到該狀態(tài)消息時，它將其網(wǎng)絡統(tǒng)計量和狀態(tài)窗重新更新。
如果經(jīng)過預定次數(shù)的試探后新基站或舊基不能確認，則網(wǎng)絡控制器將啟動通話終止過程。
必須注意本實施例所說明的通信網(wǎng)比常規(guī)通信網(wǎng)有很多好處。并且，在常規(guī)通信網(wǎng)中，可靠性通常是由提供信號改道的幾條傳輸路徑來保證的，然而這種改道政策對很多地下礦井鋪設是不實際的。本實施例中為了改善可靠性各基站可由工作于空間分集模式的兩個分開的收發(fā)信機來提供服務，這種空間分集模式在多模傳輸中改善了誤碼率性能。在此場合，如一基站中的一收發(fā)信機出錯，雖然傳輸質量有所下降但網(wǎng)絡仍繼續(xù)維持。在遠距離基站中廣泛應用自診斷以進一步改善可靠性并極大地簡化網(wǎng)絡的維護。
必須懂得本網(wǎng)絡是充分靈活的，它可有很多功能，例如選擇呼叫、消息廣播、優(yōu)選設定、無線電頁面調度、遙測和根據(jù)需要在網(wǎng)絡控制器處通過軟件編程修改它們以及添加其它功能。地下礦井通信系統(tǒng)可由網(wǎng)絡控制器與包括公用電話網(wǎng)在內的其它網(wǎng)絡接口。
重要的是必須懂得本網(wǎng)絡依靠建立一適當?shù)娜V通信網(wǎng)設施克服了隧道中的傳播損耗(由現(xiàn)有技術采用開縫同軸電纜及其同類實驗得到)。另外，與蜂窩電話概念類似所述本實施例依靠將礦井的無線電覆蓋范圍分成小的區(qū)域或小區(qū)克服了地下礦井中沿傳輸路徑和繞拐角和交叉路口的傳播損耗。這樣，每一小區(qū)由一固定基站提供服務，該固定基站在網(wǎng)絡的和手機站之間有雙工的UHF無線電通信。
此外，與其他地面應用的無線網(wǎng)不同，本實施例的各基站聯(lián)在一起組成一可分段和可擴展的環(huán)狀結構以根據(jù)用戶要求適合典型地下礦井的結構布置，該結構可允許繼續(xù)擴殿礦區(qū)同時可簡化網(wǎng)絡主干的定時同步，如前所述該主干可采用各種傳輸介質的混合來實現(xiàn)的。
另外，在每一基站中應用分配切換因而在通信端口出現(xiàn)故障或網(wǎng)絡主干斷開時在每一網(wǎng)絡分段內通信仍能繼續(xù)，由連續(xù)監(jiān)測各基站可進一步改善網(wǎng)絡的可靠性。例如，在網(wǎng)絡主干有斷開時，該系統(tǒng)能自動重新組合自己成為兩個分開的網(wǎng)絡段工作。故障點前的網(wǎng)絡部分繼續(xù)與網(wǎng)絡控制器正常工作，而緊接該故障點后的基站為余下的網(wǎng)絡段擔任偽網(wǎng)絡控制器或主站的角色。
利用為TDMA提供的最新數(shù)字技術并采用數(shù)字調制可使幾個話音和數(shù)據(jù)信道時分復用并用單一載頻發(fā)射。此外，很多用戶可靈活分享一組數(shù)據(jù)和話音信道。任何信道可指定為話音或數(shù)據(jù)信道。
如前所述，公用空中接口(CAI)可支持6×32kb/s，全雙工話音信道或者48×4kb/s全雙工數(shù)據(jù)信道或數(shù)據(jù)和話音信道的組合。為了適應不同的應用和數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)率可由用戶專門要求以4kb/s的倍數(shù)直到最高為192kb/s。還如前所述，該網(wǎng)絡主干協(xié)議可支持話音和數(shù)據(jù)信道的組合其數(shù)據(jù)率可達1888kb/s。
應該了解本發(fā)明的范圍并不限于這里所述的特定實施例，根據(jù)標準工程和設計實際可以對該通信網(wǎng)作某些改動或修正而并不背離本發(fā)明的精神。重要的是，該通信網(wǎng)不限于礦井或其他地下工作環(huán)境的應用，它可有效地用于任何局域的露天環(huán)境，譬如百貨公司或大樓或露天礦。
權利要求
1.一區(qū)域通信網(wǎng)包括串行地聯(lián)接成環(huán)狀結構以組成一網(wǎng)絡主干的多個級聯(lián)基站；在所述網(wǎng)絡主干一端組成一網(wǎng)絡控制器以控制網(wǎng)絡的所述基站之一；適合以一公用空中接口與任何所述基站通信的很多手機；為所述網(wǎng)絡控制器與各所述基站之間通信或為沿該網(wǎng)絡主干的各所述基站之間通信的一網(wǎng)絡協(xié)議；以及為一所述基站與一所述手機之間通信的一公用空中接口協(xié)議；其中其他各基站的作用是作為所述網(wǎng)絡控制器的從站；及其中每一從基站規(guī)定一獨立的小區(qū)，配置在所述小區(qū)內的所述手機與所述基站之間在所述小區(qū)內通信可經(jīng)所述公用空中接口實現(xiàn)。
2.如權利要求1所述的一通信網(wǎng)，其中各所述基站是最佳地分開和/或一起配置以保證由各所述小區(qū)恰當?shù)馗采w該區(qū)域。
3.如權利要求1或2所述的一通信網(wǎng)，其中所述網(wǎng)絡控制器包含有初始化和啟動手段以初始化和啟動所述網(wǎng)絡和其中的各所述基站，還包含有監(jiān)測手段連續(xù)地監(jiān)測各所述基站和各手機以提供各所述手機的原始維護信息和位置。
4.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中某些或全體從基站包含有檢測手段和分配切換手段，檢測手段用以檢測所述基站何時與網(wǎng)絡主干中前一基站變成隔離而分配切換手段用以在所述檢測手段檢測出與所述前一基站及所述網(wǎng)絡控制器隔離時使所述基站成為一偽網(wǎng)絡控制器從而擔任所述網(wǎng)絡控制器的某些或全部功能以控制所述網(wǎng)絡主干中的各后續(xù)從基站。
5.如權利要求4所述的一通信網(wǎng)，其中所述檢測手段還適合于檢測所述基站何時與該網(wǎng)絡主干中的一后續(xù)基站變成隔離而仍與所述網(wǎng)絡控制器聯(lián)接，以及所述分配切換手段適合于根據(jù)所述檢測手段檢測到與后續(xù)基站隔離時將所述基站與所述后續(xù)基站間的網(wǎng)絡環(huán)關掉而將所述環(huán)狀結構分段，并且維持與所述網(wǎng)絡控制器的正常工作。
6.如權利要求4或5所述的一通信網(wǎng)，其中所述檢測手段根據(jù)檢測到所述基站的一通信端口不存在通信信息量或丟失了主干網(wǎng)絡中的時鐘同步認為檢測到所述隔離。
7.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中所述各基站由一公用通信介質串行地聯(lián)結以形成該網(wǎng)絡主干。
8.如權利要求7所述的一通信網(wǎng)，其中某些或全部所述基站在所述公用通信介質于一對相鄰基站間斷開或者所述基站與一相鄰基站成為隔離的情況下備有適于以另一通信介質聯(lián)接的其他端口裝置，用來接通所述網(wǎng)絡主干。
9.如權利要求8所述的一通信網(wǎng)，包括有一適于以所述公用通信介質或其他通信介質聯(lián)接的臨時從基站，所述臨時從基站安置在所述一對相鄰基站間或者靠近所述鄰近基站，為了臨時接通所述網(wǎng)絡主干以所述公用通信介質或其他通信介質與兩相鄰基站連接。
10.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中所述網(wǎng)絡工作于UHF波段并且各所述基站在其小區(qū)內以低功率發(fā)射。
11.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中一所述基站作為設在所述基站的所述小區(qū)內任何手機的通信基地，并且按照所述網(wǎng)絡協(xié)議和所述公用空中接口協(xié)議沿所述網(wǎng)絡主干傳送通信信號至其他基站。
12.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中各所述基站構成以一標稱頻率發(fā)射且只沿網(wǎng)絡一個方向傳送通信信息量以便簡化被發(fā)射信號沿網(wǎng)絡的同步。
13.如權利要求12所述的一通信網(wǎng)，其中每一基站利用一設置在網(wǎng)絡標稱頻率的內部時鐘以所述一個方向發(fā)射或轉發(fā)所收到的通信信息量以便減輕定時抖動的積累。
14.如上述任一權利要求所述的通信網(wǎng)，其中多個基站設置得互相靠近以提供重疊的諸小區(qū)從而增加網(wǎng)絡的通信信息量以適應諸所述重疊小區(qū)內高密度的多個所述手機。
15.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中規(guī)定基站的小區(qū)內所用的所述公用空中接口被設置在一載頻下工作，該載頻與鄰近一小區(qū)的公用空中接口的載頻不同。
16.如權利要求15所述的一通信網(wǎng)，其中該各基站的公用空中接口中的工作頻率是分開間隔配置的以便減輕該各基站間的干擾。
17.如權利要求16所述的一通信網(wǎng)，其中該各工作頻率的間隔在UHF波段內為1MHz。
18.如權利要求15或16所述的一通信網(wǎng)，其中該啟動手段適于對每一所述基站為所述基站對應的公用空中接口設置一規(guī)定的工作頻率，該啟動手段每當初始化或重新啟動該網(wǎng)絡時被調用。
19.如權利要求18所述的一通信網(wǎng)，其中該啟動手段適于對相鄰兩基站設置至少相隔2MHz的兩個工作頻率以便減少該兩相鄰基站間的干擾。
20.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中各所述基站的供電是通過聯(lián)接各基站的該公用通信介質得到的，而且某些或全部所述基站供有其本身的各份電源，在該公用通信介質中的供電有故障時維持其工作。
21.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中所述網(wǎng)絡協(xié)議采用時分多址(TDMA)框架約定來實現(xiàn)的，所述框架約定有組合形成一超幀的多個基本幀，每一基本幀有多個時隙，所述時隙之一組成一信令時隙而余下的各時隙組成正常時隙，其中所述超幀的各對應時隙被控制組成各獨立信道，有選擇地挑選各信道，讓所述信令時隙傳遞控制信號而所述正常時隙傳遞視頻、話音或數(shù)據(jù)信號。
22.如權利要求21所述的一通信網(wǎng)，其中所述信令時隙是所述基本幀的第一個時隙且有一導引字和大量信令消息字；所述導引字提供位和幀同步并作為保護頻帶提供收發(fā)時鐘間的定時容差；以及為每一所述基站分配一所述信令消息字從而將信令消息發(fā)往所述網(wǎng)絡控制器或反之。
23.如權利要求21或22所述的一通信網(wǎng)，其中一所述正常時隙有一控制字段和一數(shù)據(jù)字段；所述控制字段被用作傳輸信息，例如消息碼、基站和手機地址以及取決于待傳遞的主干網(wǎng)絡消息的其他重要控制信息；所述數(shù)據(jù)字段被所述啟動手段在啟動期間用作從所述網(wǎng)絡控制器發(fā)送信息到每一該基站而在小區(qū)內通話期間在各所述手機間傳送信息。
24.如上述21到23的任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中一所述時隙的持續(xù)時間為1msec，并有2048位為所述網(wǎng)絡主干提供20.48Mb/s的傳輸率。
25.如權利要求24所述的一通信網(wǎng)，其中每一所述基本幀有60個時隙而一所述超幀有8個基本幀，給出4kb/s的基本數(shù)據(jù)傳輸率及直到1.888Mb/s數(shù)據(jù)傳輸率的組合話音和數(shù)據(jù)傳輸或者一等效的59個32kb/s全雙工話音信道。
26.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中所述公用空中接口協(xié)議是利用一時分多址-時分多工(TDMA-TDD)框架約定來實現(xiàn)的，該約定有組合形成一超幀的多個基本幀，每一基本幀有多個時隙，所述時隙的一半用作從一所述基站到小區(qū)內各所述手機的信息傳輸而所述時隙另一半用作從所述小區(qū)內一所述手機到所述基站的信息傳輸，其中所述超幀的各對應時隙被控制組成各獨立信道，各信道被選擇地挑選來傳輸控制信號和任何視頻、話音或數(shù)據(jù)信號。
27.如權利要求26所述的一通信網(wǎng)，其中每一所述時隙有一導引字、一控制字段、一循環(huán)冗余檢驗(CRC)字段、一數(shù)據(jù)字段和一保護帶，所述導引字提供位和幀同步；所述控制字段提供消息型式識別，專用通話關聯(lián)的信道，手機站地址，消息的信息，通話形式和信道分配；所述CRC字段提供對控制字段作一CRC的計算以保護所述控制字段；所述數(shù)據(jù)字段被用作在語音或數(shù)據(jù)通話期間攜帶信息；而所述保護帶為相繼信道間提供一緩沖使空中鏈路數(shù)據(jù)不沖突并滿足所述基站和與其通信的所述手機間的定時容差。
28.如權利要求26或27所述的一通信網(wǎng)，其中一所述時隙的持續(xù)時間為1msec并有512位，為所述公用空中接口提供512kb/s的傳輸率。
29.如權利要求28所述的一通信網(wǎng)，其中每一所述基本幀有12個時隙，6個為下行傳輸而6個為上行傳輸，一所述超幀由8個基本幀組成從而使用一單個載頻實現(xiàn)6個全雙工通信信道，提供4kb/s的基本數(shù)據(jù)率和所述基本數(shù)據(jù)率的倍數(shù)直到最高為192kb/s的位傳輸率。
30.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中所述網(wǎng)絡為沿所述網(wǎng)絡并遍及所述網(wǎng)絡的通信采用數(shù)字調制，語音數(shù)字化采用自適應差分脈沖編碼調制(ADPCM)而為所述基站與所述手機間的無線通信的數(shù)字調制采用預濾波的二進制移頻鍵制(BFSK)。
31.如上述任一權利要求所述的通信網(wǎng)，其中所述手機和所述基站包括有切換手段，當所述手機從一小區(qū)漫游到另一小區(qū)時自動地將所述手機從一所述基站的公用空中接口切換到一所述鄰近基站的另一公用空中接口而不中斷所述手機與所述網(wǎng)中另一收發(fā)信機間正在進行的通話或通信聯(lián)系。
32.如權利要求31所述的一通信網(wǎng)，其中所述手機包括有檢測手段和切換手段，該檢測手段檢測從所述手機所接口的一所述基站在規(guī)定載頻通過公用空中接口發(fā)射信號的相對接收場強何時低于一規(guī)定閾值，而切換手段根據(jù)所述傳感裝置確定出所述接收場強低于所述規(guī)定閾值搜索出由另一基站以不同載頻發(fā)射的另一公用空中接口信號的更強的接收場強，并啟動所述切換手段將所述手機切換到所述不同的載頻以及與所述另外的基站建立公用空中接口。
33.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中一所述從基站具有37到42任一權利要求所述的形式。
34.如上述任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中所述網(wǎng)絡控制器具有權利要求43或44所述的形式。
35.如以上任一權利要求所述的一通信網(wǎng)，其中一所述手機具有45到47的任一權利要求所述的形式。
36.一通信網(wǎng)按本文并參照適當插圖充分說明。
37.如上述1到36任一權利要求所述的通信網(wǎng)的基站包括有與網(wǎng)絡主干通信的一個或多個主干控制器裝置，一與所述基站小區(qū)內任意手機通信的公用空中接口控制器裝置以及一將所述主干控制器裝置、所述公用空中接口控制裝置和所述網(wǎng)絡主干受控互聯(lián)在一起的底板裝置。
38.如權利要求37所述的一基站，其中所述底板裝置包括將所述主干控制器裝置與所述公用空中接口控制器裝置互聯(lián)在一起的底板連接器和總線驅動器；一為網(wǎng)絡設置所述基站地址的基站地址識別裝置；一作為所述基站內部時鐘激勵源的時鐘驅動器；以及由所述網(wǎng)絡主干加電時重置所述基站或在所述基站手動重置所述基站的基站重置裝置。
39.如權利要求37或38所述的一基站，其中一所述主干控制器裝置包括一控制所述主干控制器裝置工作的通信微控制器和軟件及其相應的支持和同步電路；一與所述底板裝置聯(lián)系的底板總線接口裝置和偽雙口動態(tài)存儲裝置；一為了將數(shù)據(jù)引向適當主干端口以沿網(wǎng)絡主干傳輸?shù)亩丝诼酚善骰蚨丝诜峙淦鳎灰约盀槊恳恢鞲啥丝诼?lián)接到提供給所述基站的網(wǎng)絡主干通信介質的主干通信接口裝置。
40.如上述37到39任一權利要求所述的一基站，其中所述公用空中接口控制器裝置有一控制所述公用空中接口控制器裝置工作的通信微控制器和軟件，一與所述底板裝置聯(lián)系用的底板總線接口裝置和偽雙口動態(tài)存儲裝置，一與手機通信并為所述基站設立獨立的小區(qū)的射頻接口裝置和天線，以及將該通信微控制器與該射頻接口裝置接口的一集成電路間(I2C)總線、I2C總線控制器和同步電路。
41.如上述1到36任一權利要求所述的通信網(wǎng)的基站按本文參照適當附圖充分說明。
42.如上述1到36任一權利要求所述的一通信網(wǎng)的網(wǎng)絡控制器，包括有與一串行通信信道一起為使該網(wǎng)絡控制器工作并與網(wǎng)絡主干通信的通信微控制器，一將該通信微控制器與一微電腦聯(lián)接的微電腦總線通信接口，以及一將該通信微控制器與該網(wǎng)絡主干連接的主干通信接口。
43.如1到36任一權利要求所述的通信網(wǎng)的網(wǎng)絡控制器按本文參照適當附圖充分說明。
44.如1到36任一權利要求所述的通信網(wǎng)的手機包括有與許多串行通信信道(SCC)一起使手機工作并產生能使經(jīng)公用空中接口與一基站通信的定時信號的一通信微控制器；在該通信微控制器控制下經(jīng)CAI接收來自基站的數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)至基站的一突發(fā)模式的射頻收發(fā)信機；一ADPCM裝置，該裝置將輸入ADPCM的發(fā)送給手機的模擬信號編碼成數(shù)字化位流由通信微控制器經(jīng)公用空中接口發(fā)射，而反過來將由公用空中接口接收的數(shù)字化位流解碼成模擬信號由ADPCM裝置輸出并輸入到該通信微控制器；外部設備；輔助控制電路；以及允許所述通信微控制器和所述外部設備和所述輔助控制電路間通信和控制的I2C串行總線和總線控制器。
45.如權利要求44所述的一手機，其中所述外部設備包括有一鍵盤、顯示器、話筒和喇叭；而所述輔助控制電路包括有加電重置裝置，幀同步字檢測、為數(shù)據(jù)傳輸用的外部接口以及利用模數(shù)轉換器和數(shù)模轉換器檢測接收場強和輸出功率控制的檢測裝置。
46.如1到36任一權利要求所述的通信網(wǎng)的手機按照本文參照適當附圖充分說明。
47.如1到36任一權利要求所述的沿通信網(wǎng)通信的方法，該方法包括有將網(wǎng)絡控制器及網(wǎng)中所有基站初始化；順序地為每一基站設置規(guī)定的工作頻率；以及將每一從基站聯(lián)接入網(wǎng)絡主干以開始基站內和基站間的通信。
48.一種基本上如這里所述的通信方法。
全文摘要
諸如地下礦井的一區(qū)域通信網(wǎng)。多個級聯(lián)基站(13)串行地聯(lián)成環(huán)狀結構(11)以組成一網(wǎng)絡主干。在網(wǎng)絡主干一端的一個基站(13)組成控制網(wǎng)絡的網(wǎng)絡控制器。多個手機(17)適于通過一公用空中接口與任意基站通信。為網(wǎng)絡控制器(15)與所有基站(13)間通信以及沿網(wǎng)絡主干的各基站間通信提供一主干網(wǎng)絡協(xié)議(19)。為一手機(17)與一基站(13)間通信提供一公用空中接口協(xié)議(21)。其他各基站(13)相對網(wǎng)絡控制器(15)起從站作用。每一從基站(13)定義一獨立小區(qū)，在該小區(qū)內可經(jīng)公用空中接口實現(xiàn)置于小區(qū)內的手機(17)與產生該小區(qū)的基站(13)間的通信。文中還說明了利用一啟動過程進行通信的方法，該過程為各小區(qū)的公用空中接口對每一基站安排不同的工作載頻。
文檔編號H04B7/26GK1154195SQ95194359
公開日1997年7月9日 申請日期1995年5月29日 優(yōu)先權日1994年5月27日
發(fā)明者鄭嘉賢, 理查德·B·西爾, 戴維·A·巴克 申請人:柯廷技術大學