CZ204098A3 - Robustní způsob a zařízení umožňující bezdrátovou optickou komunikaci ve více režimech - Google Patents

Robustní způsob a zařízení umožňující bezdrátovou optickou komunikaci ve více režimech Download PDF

Info

Publication number
CZ204098A3
CZ204098A3 CZ982040A CZ204098A CZ204098A3 CZ 204098 A3 CZ204098 A3 CZ 204098A3 CZ 982040 A CZ982040 A CZ 982040A CZ 204098 A CZ204098 A CZ 204098A CZ 204098 A3 CZ204098 A3 CZ 204098A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
data
control field
receiving station
field
station
Prior art date
Application number
CZ982040A
Other languages
English (en)
Inventor
Lange Martin De
Fritz Rudolf Gfeller
Walter Hirt
Original Assignee
International Business Machine Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machine Corporation filed Critical International Business Machine Corporation
Publication of CZ204098A3 publication Critical patent/CZ204098A3/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H04L7/042—Detectors therefor, e.g. correlators, state machines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1141—One-way transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1149—Arrangements for indoor wireless networking of information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0023—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the signalling
    • H04L1/0025—Transmission of mode-switching indication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H04L7/046—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal using a dotting sequence
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

Robustní způsob a zařízení umožňující bezdrátovou optickou komunikaci ve více režimech
Oblast techniky
Vynález se týká bezdrátových optických komunikačních systémů s více režimy a komunikace a koexistence komunikace mezi různými druhy zařízení, pracujících v různých režimech v těchto komunikačních systémech.
Dosavadní stav techniky
Ξ rychle rostoucím počtem pracovních stanic a osobních počítačů (např. desktopů nebo přenosných) ve všech oblastech obchodu, správy, výroby atd., existuje také stále větší požadavek na pružné a jednoduché propojení těchto systémů. Existuje podobná potřeba týkající se připojitelnosti a vzájemného propojování periferních zařízení, jako například klávesnic, počítačových myší, tiskáren, plotterů, faxových strojů, scannerů, zobrazovacích zařízení, modemů a tak dále. Použití vzájemného elektrického propojení začíná být problém u stoupajícího počtu spolu vzájemně komunikujících systémů a v mnoha případech, kdy musí být často měněno umístění systémů nebo často měněna konfigurace podsystémů. Je tudíž žádoucí získání pružnosti odstraněním elektrických spojů u takových systémů a místo nich používat bezdrátovou komunikaci.
Použití optických signálů pro bezdrátový přenos φφφ φ
- 2·*číselných dat mezi systémy a zařízeními získalo během posledních let zvýšený zájem a vedlo k aplikacím v komerčních produktech. Jedním příkladem je optické dálkové ovládání elektronických spotřebních zařízení. Jiným příkladem je komunikace mezi informačními systémy v kancelářském prostředí. V optickém komunikačním systému jsou číslicová data, která mají být přenesena mezi vysílajícím systémem a přijímajícím systémem, převáděna na modulované optické signály, které jsou vyzařovány světelným zdrojem zejména infračerveným (IR) světelným zdrojem - vysílajícího systému a jsou přijímajícím systémem přijímány, převáděny na elektrické signály a pak na číslicová data. Optické signály se mohou přímo šířit do optického přijímače přijímajícího systému, nebo se mohou do přijímačů dostat nepřímo po změnách směru šíření kvůli dějům jako jsou odrazy nebo rozptyl na površích. Dnes je předchozí případ realizován v přenosných počítačích a periferních zařízeních, kde nastává přenos dat mezi optickým vysílačem a přijímačem, které jsou u sebe nablízku ve vzdálenosti 1 až 3 m a příslušně nasměrovány. Posledně uvedený případ je typický pro aplikace v prostředí kanceláře, ve které je nerušený přímý přenos optických signálů mezi vysílači a přijímači, od sebe vzájemně vzdálenými několik metrů, nepraktický nebo dokonce nemožný kvůli nevyhnutelným rušivým vlivům v přímé cestě. Jeden známý přístup k dosažení vysokého stupně pružnosti je vyzařovat optické signály z vysílajícího systému na strop nebo na stěny kanceláře, kde jsou odráženy nebo rozptylovány. Záření je tudíž rozvedeno jistou oblastí v okolí vysílače. Rozvod signálů šířících se od stropu závisí na mnoha podrobnostech, které jsou charakteristické pro konkrétní uvažované prostředí. Podstatné je v této souvislosti však hlavně to, že vysílací dosah, tj. vzdálenost mezi vysílajícím systémem a přijímajícím ·♦ · · » a a · · · • * fl • · « • a
I « aa
- 3systémem, je omezen na jistou konečnou hodnotu, dále nazývanou jako přenosový dosah, protože se tok energie přenášeného zářeni snižuje s rostoucí vzdáleností šíření a citlivost přijímače je omezena kvůli minimálnímu odstupu signálu od šumu. Typické známé systémy pracující na hladinách optické energie, které jsou omezeny výkonností světelných zdrojů a bezpečnostními požadavky vystavení světlu, vykazovaly pro datové rychlosti 1 Mb/s přenosové dosahy několika metrů.
Posledně uvedený příklad znázorňuje základní rysy bezdrátové optické komunikace a ukazuje obory aplikací, kde je s prospěchem používána narozdíl od jiného konkurenčního způsobu bezdrátové komunikace, vysokofrekvenčního (VF) přenosu. Bezdrátové optická komunikace umožňuje přenos dat s krátkým dosahem, zatímco VF přenos má potenciálně dlouhý dosah. Dále je optická bezdrátová komunikace v kancelářském prostředí lokalizovaná, protože typické hranice kanceláře, jako například stěny a stropy, nejsou pro světlo transparentní, ale pro VF vlny obecně. To je důvodem, proč se lépe řídí možná rušení mezi různými komunikačními systémy a proč je možný jednodušší způsob dosažení zabezpečení dat u bezdrátového komunikačního systému, který je založen na optickém přenosu oproti systému založenému na VF přenosu. VF přenos je omezen i komunikačními regulacemi a licencemi, zatímco optické bezdrátové komunikační systémy nikoli.
Rozhodující parametry výkonnosti bezdrátového optického komunikačního systému je dosažitelná datová rychlost a vzdálenost mezi systémy, které si vyměňují data. V kancelářském prostředí může být nezbytné přenášet data na vzdálenosti překračující přenosový dosah jednoho optického vysílače. Přenosový dosah jednoho optického vysílače lze
- 4.však v pojetí bezdrátové komunikace zvýšit například zavedením optických opakovačů. Jeden příklad takového rozšířeného systému byl navržen v US patentu 4 402 090 nazvaném Communication System in which Data are Transferred Between Terminál Stations and Satellite Stations by Infrared Systems (Komunikační Systém, ve kterém jsou data přenášena mezi koncovými stanicemi a satelitními stanicemi infračervenými systémy). V tomto patentu je popsán systém, který zajišťuje množství satelitních stanic, tj. stanic běžně upevněných na stropě velké místnosti. Koncové stanice mohou opticky komunikovat se satelitními stanicemi ve vzdálenosti jejich dosahu a data mohou být rozvedena komunikací mezi satelity a tím je umožněn rozvod dat na vzdálenosti větší, než je přenosový dosah jednoho vysílače.
Při návrhu bezdrátového optického komunikačního systému je nutné vzít v úvahu nevyhnutelné okolní světlo, jako například denní světlo nebo světlo z lamp, které vždy dopadá na optické detektory v případě, že systém není omezen pouze pro použití v úplně temném prostředí. IR energie v okolním světle (fluorescenční a žárovkové lampy, sluneční světlo) může vést k převládajícímu šumu v optickém přijímači. Okolní světlo tudíž ovlivňuje odstup signálu od šumu přijímače a tudíž ovlivňuje přenosový dosah. Další podrobností o účinku okolního světla jsou zvýrazněny v dosud neudělených patentových přihláškách PCT/EP 94/01196, zveřejněných 26. října 1995 (vydání č. WO 95/28777). Podoba okolního světla je většinou statistická a často se těžko řídí a jeho intenzita se může drasticky měnit, jak je známé u lamp, které jsou zapínány/vypínány, nebo pro sluneční světlo. Další realistický účinek, který statisticky ovlivňuje odstup signálu od šumu a tudíž přenosový dosah, je výskyt překážek v optické cestě ovlivňujících signál přijímače.
···· ... ·· ··
.. ··· ·· ·· ·· ·· ··· ··· · J ·,.· r · ·.· ·· ·· ··; · ;
- 5. - ···· · · ·
·.««··· ·· ·· ··
V kancelářském prostředí například mohou pohybující se uživatelé měnit intenzitu přenášených signálů a stejně tak i vliv nevyhnutelného okolního světla.
V těchto bezdrátových komunikačních systémech založených na světle byly provedeny první znatelné pokusy o vypořádání se s problémem s okolním světlem. Obvykle nízkofrekvenční (^ 500 kHz) střídavé signály, které jsou vhodné do běžného osvětlení místnosti, jsou tlumeny elektrickými filtry po převodu světla na elektrické signály. Optické filtry se používají k omezení spektra nežádoucího okolního světla. Značná část denního světla je však spektrálně ve stejném rozsahu jako optické záření světelných zdrojů vhodných pro bezdrátové komunikační systémy.
Jak bylo popsáno ve výše uvedených PCT patentových přihláškách PCT/EP 94/01196 a v jiné PCT přihlášce PCT/EP 94/00577 vydané 31. srpna 1995 (vydání č. WO 95/23461), je možné zajistit infračervený bezdrátový komunikační systém, který se účinně vyrovnává se základními problémy, jako je například nahodilé okolní světlo u komerčně dostupných systémů. V PCT/EP 94/01196 je návrh, který umožňuje dynamickou optimalizaci bezdrátových optických komunikačních systémů vystavených měnícím se úrovním okolního světla.
Byly vyvinuty různé návrhy bezdrátové optické komunikace a prosazeny aktivními subjekty v daném odvětví. To vedlo k různým způsobům optické komunikace, které nejsou slučitelné. Není například zpravidla možné vzájemně propojit počítač jednoho výrobce s tiskárnou druhého výrobce pomocí bezdrátového optického kanálu, protože ve většině případů pracují v různých režimech a hardware vysílače/přijímače není slučitelný.
ττττ
Μ·* afefe fefe · *· ··*· ·· *· • · « · * fe • fefe· · · ··· fe » 4 « ·
- 6.*Částečně je neslučitelnost způsobena nezávislým a odděleným úsilím ve vývoji v příslušných společnostech. Dále existují různé aplikace, které kvůli své povaze potřebují různá přenosová schémata (režimy), aby dosáhly náležitých datových rychlostí a pokrytí vzdáleností. Typické příklady jsou: směrované vysokorychlostní spoje na stůl pro počítače a periferní zařízení, lokální sítě (LAN) o pevné nebo proměnné datové rychlosti používající rozptylové záření, systémy dálkového ovládání, nízkorychlostní funkce pagingu a přístupové spoje do systémů založených na drátovém spojení a do bezdrátových vysokofrekvenčních (VF) systémů, jako jsou například bezdrátové telefony. Je zřejmé, že vlastnosti těchto druhů systémů jsou určeny vlastní aplikací.
To znamená, že jisté různé návrhy optické komunikace budou vždy muset existovat současně, tj. je zapotřebí vyrovnat se se systémy s více režimy. Očekává se však, že rozdíly způsobené nezávislým a nekoordinovaným vývojovým úsilím s časem zmizí, nebo bude alespoň definován standard tak, aby většina systémů spolu mohla vzájemně komunikovat. Příkladem takového standardu je existující standard IrDA. Práce na rozšiřování tohoto standardu pokračují. Podrobnosti jsou uvedeny v Ease Filé Transfer With IrDA-Protocol Wireless Infrared, Bili Travis, EDN, The Design Magazíne of the Electronics Industry, July 1995, str. 17-22. V tomto článku je také popsán způsob modulace definovaný IrDA standardem.
Řešení, které vyhovuje různým požadavkům a potřebám současných a budoucích komunikačních systémů založených na světle a zajišťuje jejich současnou existenci nebo kompatibilitu v běžném pracovním prostředí (např. v
kanceláři o velké rozloze), není v současnosti k dispozici.
Je tudíž předmětem tohoto vynálezu zajistit bezdrátový optický komunikační systém, který umožňuje práci ve více režimech.
Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit způsob a zařízení pro optické komunikační systémy s více režimy.
Je dalším předmětem tohoto vynálezu vyřešit typické problémy současných optických komunikačních systémů, zejména odhad kvality kanálu, synchronizaci rámců/symbolů a tak dále.
Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit způsob a zařízení pro bezdrátové optické komunikační systémy s více režimy, které pracují i za extrémně špatných podmínek kanálu.
Podstata vynálezu
Vynález tak jak je nárokován zamýšlí dosažení těchto cílů. Zajišťuje způsob a zařízení umožňující bezdrátovou optickou komunikaci mezi vysílající stanicí a přijímající stanicí s použitím nového a tvůrčího robustního záhlaví fyzické vrstvy (RPHL). Podle tohoto vynálezu
1. vysílající stanice zajišťuje preambuli obsahující rámce tvořící cyklickou posloupnost pulzů, tj. posloupnost pulzů s definovanou periodou, počtem slotů (L) na rámec a obsahem rámce, který je jako takový přijímající stanici znám,
0« * 0
2. vysílající stanice opticky vysílá posloupnost pulzů,
3. přijímající stanice provádí detekci nosné v závislosti na přijaté posloupnosti pulzů,
4. přijímající stanice určuje periodu posloupnosti pulzů kvůli získání relativní synchronizace,
5. přijímající stanice upravuje své hodiny do fáze se sloty přijaté posloupnosti pulzů a časuje příchozí posloupnost pulzů posuvným registrem,
6. vysílající stanice vysílá jednoznačné synchronizační slovo, které je srovnáno s periodou preambule,
7. přijímající stanice slaďuje posloupnost pulzů v posuvném registru s jednoznačným synchronizačním slovem jí známým, aby dosáhla absolutní synchronizace s vysílající stanicí po rozeznání synchronizačního slova,
8. vysílající stanice nyní udává v řídícím poli předem definované délky, který způsob modulace bude použit v připojeném poli dat/subsytému tak, aby všechny přijímající stanice, které jsou schopné podporovat příslušný způsob modulace, očekávaly data, která se mají přenášet v tomto poli dat/subsystému.
Je nutné poznamenat, že posloupnost výše uvedených kroků není povinná. Některé z kroků mohou být také prováděny paralelně.
V závislosti na konkrétní implementaci je výhodné, pokud vysílající stanice dále udává v uvedeném řídícím poli « ·
délku připojeného pole dat/subsystému tak, aby přijímající stanice mohla získat uvedené informace ke zjištění doby trvání pro utlumení svého vlastního vysílače kvůli zamezení kolizí signálů s probíhajícím přenosem (detekce virtuální nosné). Za jistých okolností je také užitečné poskytnout v řídícím poli jiné řídící informace pro řízení komunikačního spoje a sítě. Dále mohou být vyměňovány údaje, které umožní autodetekci nebo přizpůsobení datové rychlosti použité k přenosu. To umožňuje optimalizovat propustnost v závislosti na podmínkách (kvalitě) kanálu. Je také výhodné poskytnout údaje o prioritě přístupu, které umožňují několik současně existujících piko buněk v jedné a té samé komunikační buňce.
Další výhody tohoto vynálezu a další příklady informací, které lze sdělovat s použitím robustního záhlavní fyzické vrstvy podle vynálezu následují v podrobném popisu.
Tento vynález lze použít buďto ke komunikaci v rámci systému s jedním režimem, tj . ke komunikaci mezi stanicemi podporujícími stejný způsob modulace, nebo ke komunikaci v systému s více režimy. K zajištění možnosti komunikace ve více režimech je nutné opatřit příslušný hardware podle tohoto vynálezu a libovolná komunikace musí být zahájena podle výše uvedených kroků.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 tabulka různých současně existuj ících *
» « • *
IR subsystémů aplikací.
(S1-S4) a výběr typických obr. 2 vzorový přijímač přijímající stanice s více režimy podle tohoto vynálezu pro práci v subsystémech Sl, Ξ2 a 33.
obr. 3 vzorová schematická prezentace stanic s více režimy komunikujících v komunikační buňce podle tohoto vynálezu (Sx = subsystém, SxR - opakovač pro subsystém Sx) obr. 4A struktura paketů s robustním záhlavím fyzické vrstvy podle tohoto vynálezu.
obr. 4B vzorové řídící pole robustního záhlaví fyzické vrstvy a vzorový způsob modulace v poli dat/subsystému (4-PPM v systému Sl) podle tohoto vynálezu.
obr. 5 blokové schéma optického bezdrátového komunikačního systému s jedním režimem podle tohoto vynálezu.
obr. 6 blokové schéma systému s přizpůsobitelnou datovou rychlostí (proměnnou rychlostí) zobrazující zejména funkční bloky pro odhad kvality kanálu a pro synchronizaci rámců/symbolů (rozpoznávání syne) podle tohoto vynálezu.
obr. Ί zjednodušené schéma přechodu do stavů hlavního stavového stroje z obrázku 6 pro systém používající snížení rychlosti (RR)= 1, 2, 4 a 8.
♦« «ftftft • · • · · • ft ·
obr. 8 mechanismus autodetekce rychlosti podle tohoto vynálezu ve shodě se standardem protokolu CSMA/CA (vícenásobný přístup s detekcí nosné se zamezením kolizí).
obr. 9 vzorová skupina tabulek možností rychlostí spojení podle tohoto vynálezu.
obr. 10 uživatelské údaje o síti odvozené z tabulek možností rychlosti spojení z obrázku S.
obr. 11 blokové schéma části přijímající stanice pro synchronizaci rámců/symbolů (část 123 na obr. 12) podle tohoto vynálezu.
obr. 12 blokové schéma částí přijímače podle tohoto vynálezu.
obr. 13 zjednodušené schéma přechodu stavů přijímače obsahujícího funkci z obrázku 12 pro systém používající RR=1, 2, 4, 8, až RRmax.
obr. 14 schematické znázornění synchronizačního slova pro 4-PPM podle tohoto vynálezu, které je složeno s použitím dvou synchronizačních slov.
Příklady provedení vynálezu
Obecně obsahuje systém pro bezdrátovou optickou komunikaci alespoň jednu stanici sloužící jako vysílač a druhou stanici sloužící jako přijímač. Vysílač obsahuje • φ světelný zdroj, např. světlo emitující diodu (LED) nebo laserovou diodu a přijímač obsahuje fotodiodu. Slovo stanice je níže používáno jako synonymum pro všechny druhy počítačů, terminálů, opakovačů, periferních zařízení atd., které spolu mohou komunikovat. Tento vynález lze rovněž použít ke komunikaci v komunikačním systému s jedním režimem, je však nutné poznamenat, že se tento vynález hodí zvláště dobře ke komunikaci v systémech s více režimy.
Normálně se infračervené (IE) bezdrátové optické komunikaci a termín následujícím občas používá, přestože světlo používá k ,,IR komunikace se v tento vynález není omezen na konkrétní rozsah světelného spektra.
1) ROBUSTNÍ ZAHLAVI PODLE VYNÁLEZU
Níže je navrženo záhlaví podle vynálezu (podrobněji popsáno později), které je robustní ve smyslu, že jej lze rozpoznat a dekódovat všemi přijímači umístěnými ve stejné komunikační buňce (například v prostoru kanceláře) i za podmínek, kdy by normální komunikace již nebyla možná. Dále robustní záhlaví podle vynálezu umožňuje komunikaci mezi různými stanicemi společně existujícími v jedné stejné komunikační buňce, tj. je povolena, řízena a podporována komunikace mezi stanicemi pracujícími v různých režimech. Robustní záhlaví podle vynálezu obsahuje preambuli pro prostoru, detekci nosné a relativní přijímající stanici. Dále obsahuje jedinečnou synchronizační posloupnost pro zajištění absolutní synchronizace vysílače a přijímače po rozpoznání synchronizační posloupnosti přijímači. Dále obsahuje řídící pole o pevné délce vyslané následně za synchronizačním slovem. Toto řídící pole je využito k dodání informací přijímající stanici o podporovaných nebo očekávaných získání časového synchronizaci v
- 13 -.····.
uživatelských datových rychlostech, velikostech datových bloků, způsobu modulace a jiných významných informací o (sub)systémech. Může také obsahovat zejména informace používané k identifikaci příjemce (příjemců) (seznam adresátů) dat nebo informací, které budou následovat za robustním záhlavím.
2) KOMPATIBILITA/SOUČASNÁ EXISTENCE RŮZNÝCH PŘENOSOVÝCH SCHÉMAT:
Dnes nemohou být v systému s více režimy signály vysílané vysílačem/přijímačem vysílající stanice v jistém režimu (např. subsystémem Sl, viz. obrázek 1} přijímány nebo pochopeny přijímači libovolné jednotky přijímače v jiném režimu (např. subsystému S2) a naopak.
V následujícím je dále propracováno nové robustní záhlaví také označované jako robustní záhlaví fyzické vrstvy překonání neslučitelnosti Dále bude popsána RPLH (RPLH), které je navrženo k současně existujících systémů, struktura, způsoby navržené pro její použití, odpovídající vysílače a přijímače a výsledný bezdrátový optický komunikační systém s více režimy.
Je důležité, aby každá stanice, která se účastní komunikace s komunikační buňkou, vyslala RPLH, pokud má být vysílán datový nebo řídící paket. Každá stanice v této buňce patří do skupiny stanic tvořící subsystém (Sx) podle konkrétní aplikace jak je znázorněno v tabulce uvedené na obrázku 1. Pokud je stanice vybavena pro účast na více než jednom typu komunikace subsystémů, pak je členem všech odpovídajících subsystémů. Příklad přijímače 35 s více režimy podle tohoto vynálezu stanice podporující subsystémy Sl, S2 a Ξ3 je schematicky znázorněná na obrázku 2. Obsahuje « · 0 · ·
zesilovač 30 a fotodiodu 36 tvořící součást analogového předního konce a tři pásmové propusti 31-33, například k filtrování příslušných signálů přijatých optickým komunikačním kanálem 14 . Filtr 31 (WBW) se používá k vyjímání signálů používaných ke komunikaci subsystému S2, filtr 32 (VBW) se používá ke komunikaci subsystému SI a filtr 33 (SBW) pro subsystém S3. Výstupní strana těchto filtrů 31-33 může být připojena k digitální jednotce 34 zpracování.
Stanice 41 (A) na obrázku 3 patří například k subsystémům SI a 52, kde SI se skládá ze stanic 41, 42, 43, 44, 46 (A, B, C, D a F) a S2 se skládá ze stanic 41 a 42 (A a B) . Stanice může také pro některé subsystémy zajišťovat funkci opakovače. Stanice 4 6 (F) na obrázku 3 například zajišťuje pro SI pouze funkci opakovače, což je označeno SIR, a stanice 42 (Β) , kromě toho, že je schopna pracovat v SI, S2 a S3 jako terminál, zajišťuje také funkci opakovače pro SI (SIR). Velikost komunikační buňky 40 je určena maximální dosažitelnou přenosovou vzdáleností nejrobustnějšího z účastnícího se subsystémů. Obvykle se jedná o subsystém pracující na nejnižší datové rychlosti, například subsystém S4 zajišťující funkce pageru.
Robustní záhlaví (RPLH) 50 podle vynálezu je zobrazeno na obrázku 4A. RPLH 50 připouští tzv. mechanismus detekce virtuální nosné (VCS) založený na schématu vyhrazení času pro kanál. Záhlaví 50 podle vynálezu obsahuje alespoň pole 52 preambule a synchronizační pole 53 přenášející v uvedeném pořadí slovo preambule a synchronizační slovo. Dále obsahuje řídící pole 59 předem definované délky. Toto řídící pole 59 může obsahovat informace podporující systémy s přizpůsobivou (proměnnou) datovou rychlostí, jak je popsáno v nevyřízené • · ··· • · · ·· ♦ • ♦ · v ·· patentové PCT přihlášce PCT/EP 94/01196, vydané 26.října 1995. Další podrobnosti o polích robustního záhlaví budou uvedeny později.
Síť účastnických stanic založených na RPLH (terminály a opakovače s více režimy) je řízena stanicemi obsaženými v subsystému s nejlepšími síťovými schopnostmi. Tato skupina stanic se nazývá řídící síť (SN). Na obrázku 3 je použita SN tvořená stanicemi 41, 42, 43, AA a AA 2' 2' 2 a ÍA ' jako SN je v tomto příkladě použita síť s proměnnou datovou rychlostí. Každá stanice v komunikační buňce založené na RPLH, která by se měla účastnit na bezdrátové optické komunikaci, musí být vybavena alespoň předním koncem přijímače schopným přijímat a rozumět RPLH v modulačním schématu použitém stanicemi tvořícími SN.
RPLH přenos podle tohoto vynálezu je v podstatě prováděn ve dvou fázích.
Fáze 1: Každá stanice v dosahu RPLH (komunikační buňka 40) má svůj přední konec aktivován pro příjem záhlaví. Stanice, která si přeje vysílat data čeká, dokud není SN kanál ve stavu prodlevy, pak pošle RPLH přednostně obsahující údaje pro VCS a režim. Další stanice v uvedené komunikační buňce poslouchají tuto zprávu a zpracovávají přenášené informace. Pokud je vyznačen způsob modulace v řídícím poli 5 9 robustního záhlaví, které je stanice schopná podporovat, uloží údaje o VCS a zůstane během fáze dvě aktivní. Jinak může nastavit své časovači obvody v závislosti na přijatých informacích o VCS a například přejít do režimu šetření energií. Údaje o VCS, tj . doba rezervace bezdrátového kanálu, jsou odvozeny z datové rychlosti, velikosti bloku a z údajů o režimu udaných vysílající stanicí vysláním
řídícího pole 59.
Fáze 2: Zbývající aktivní přijímající stanice přepnou svůj přední konec přijímače do režimu udaného v přijatém řídícím poli 59 a určí přijatou cílovou adresu vyslanou v poli 59 s informacemi kvůli zjištění, zda je zpráva pro ně. Všechny stanice, které nejsou adresovány přejdou například do režimu spoření energie a čekají na vypršení doby rezervace kanálu. Adresovaná (adresované) stanice mohou nyní po dobu rezervace kanálu komunikovat s původní (vysílající) stanicí ve svém příslušném režimu.
Jak bylo výše popsáno, nepočítá tento koncept pouze se spolehlivou detekcí nosné ve všech přijímačích v komunikační buňce včetně těch s nejnižším povoleným odstupem signálu od šumu (SNR) , ale přijímače jsou také informovány o tom, jak dlouho bude kanál obsazen datovým blokem, který se má přenést. Tento princip, známý jako detekce virtuální nosné (VCS) byl přizpůsoben a optimalizován tak, aby bylo možné jej použít v kombinaci s tímto konceptem robustního záhlaví.
3) ROBUSTNÍ ZÁHLAVÍ PRO SYSTÉMY S MODULACÍ POLOHOU IMPULSŮ (PPM):
Další podrobnosti o robustním záhlaví budou uvedeny pomocí příkladu. RPLH 50 na obrázku 4A musí být přenesen ve formátu vyhovujícím způsobu modulace SN. RPLH 50 musí být dekódovatelný všemi stanicemi navrženými k účasti v komunikační buňce založené na RPLH. Robustní záhlaví by mělo dále napomáhat ve zmírnění tzv. problému skrytého terminálu. Tj. má být definována struktura záhlaví, které vyhovuje příslušnému způsobu SN modulace a která je vhodná k práci i za tak nepříznivých podmínek, kde SN (např. SN=S1) samotné ztrácí schopnost výměny dat, zatímco některé ze subsystémů • · • fl • · ···* « · _ · « ·· • fl (např. nízkorychlostní funkce pagingu) zůstávají provozuschopné.
Vzorové provedení robustního záhlaví podle vynálezu:
Pro systém s proměnnou rychlostí má nejvyšší účinnost schéma PPM. Popisujeme tedy strukturu RPLH pro systém založenou na PPM, včetně specifických problémů a navrhovaných řešení. Podrobností o vhodném řídícím poli 5 9 jsou znázorněny na obrázku 4B. Následující popis předpokládá komunikační systém založený na konkrétním formátu datových symbolů PPM (tj. 4-PPM symboly, kde na symbol jsou přenášeny dva informační bity), avšak s příslušnými úpravami způsob rovněž platí pro systém používající jiné formáty datových symbolů (např. L-PPM symboly, kde jsou přenášeny informační bity log2(L) na symbol).
V tomto provedení jsou pro systém s proměnnou datovou rychlostí, založený na formátu symbolů 4-PPM, dány různé části pole 50 robustního záhlaví, způsoby kódování a počet vysílaných symbolů. Subsystém Sl na obrázku 1 pracuje jako SN:
1. PREAMBULE 52:
Preambule 52 je použita k získání relativní synchronizace přijímače. Aby jí bylo možné dosáhnout, je vyslána preambule 52, což je cyklická posloupnost pulzů. Přijímající stanice, která ví, kolik slotů obsahují jednotlivé rámce, je nyní schopna zjistit po určité době periodu uvedené posloupnosti pulzů. Dále upraví přijímající stanice svou fázi slotových hodin (obnovu hodin) s použitím obvodů obnovy hodin (smyčka fázového závěsu PLL). Doporučuje se použít posloupnost pulzů vedoucí k co nej rychlejší úpravě fáze slotových hodin. Za tímto účelem navrhujeme posloupnosti pulzů 10001000... nebo • ·· · 9 · • ·*·
10000010..., přičemž kterákoli z nich může být použita jak pro formát 16-PPM, tak pro formát 4-PPM. Použití různých posloupností umožňuje také jednoduchý přenos (řídících) informací pomocí samotné preambule.
2. SYNCHRONIZAČNÍ SLOVO SYNCWORD 5_3:
Synchronizační slovo SYNCWORD 53 může obsahovat zakódovanou binární posloupnost (např. 32-bitovou posloupnost) se selektivní autokorelací a nízkou křížovou korelací s posloupností 52 preambule. V tomto vynálezu je každý bit přiřazen do čtyř slotů, aby se zachoval stejný služební cyklus jako posloupnost preambule 52: Pokud má bit hodnotu „1, nastane puls v prvním slotu symbolu 4-PPM; pokud má hodnotu „0, bude puls umístěn do třetího slotu. V obou slotech jsou během příjmu hledány nemožné bitové kombinace kvůli zlepšení výsledku zpracování syne (např. korelace). Další podrobnosti jsou popsány v popisu k obrázkům 6 a 7. Jiné synchronizační slovo, složené ze dvou oddělených synchronizačních slov, je znázorněno na obrázku 14.
3. RR (Snížení rychlosti) 54:
Pole 54 RR je slovo (např. čtyřbitové), obsahující parametr RR snížení rychlosti následujícího pole 51 dat/subsystému (tj. pole obsahujícího data) v případě že subsystém používá kódování s opakováním. Parametr snížení rychlosti udává, jak často budou jednotlivé symboly modulace polohou impulzů pole 51 dat/subsystému opakovány.
Pro jiné subsystémy může sloužit například jako indikátor datové rychlosti. RR pole 54 je přenášeno jako dva symboly ve formátu 4-PPM s kódováním s opakováním.
4. RR* (Doporučené snížení rychlosti) 55:
• · • 0 ·· ··
0* ···· • · · ► 0 · • · · * 0 0·· • · ··
Pole 55 RR* je slovo (např. čtyřbitové) obsahující doporučovaný činitel snížení rychlosti RR* tak jak je odvozen z odhadnuté kvality kanálu (chybovosti) během příjmu posledního datového bloku (pro subsystémy podporující odhad kvality kanálu). Může být kódován stejným způsobem jako RR.
5. BS (Velikost bloku) 56:
Vnořené pole 56 velikost bloku obsahuje počet datových jednotek, které budou přenášeny v poli 51 data/subsystému. Kvůli snížení režie je možné definovat pouze omezené množství různých velikostí bloků; lze rozlišit například šestnáct různých velikostí bloků odpovídajícím přiřazením čtyřem bitům. Vnořené pole 56 velikost bloku může být kódováno stejným způsobem jako symboly RR.
6. REŽIM 5J:
Vnořené pole 57 režim udává přijímači (přijímačům), jakým
způsobem modulace b udou data v poli 51 dat/subsystému
přenášena a zda má být pole 51 dat/subsystému přesíláno
opakovačem. Počet bitů udáváj ících režim je zvolen
dostatečně velký, aby bylo schopné pokrýt budoucí
susbsystémy. Symboly mohou být kódovány stejným způsobem
jako RR symboly.
Údaje přenášené v RR poli 54 a v BS poli 56 mohou být používány ke zjišťování jak dlouho zabere přenos dat v poli 51 dat/subsystému. Tyto informace jsou důležité pro přijímající stanice, které nejsou v seznamu adres, protože potřebují vědět, jak dlouho bude optický kanál obsazen, tj . jak dlouho mají mlčet.
Aby bylo možné minimalizovat účinky SS nebo nízkofrekvenčních složek, jsou analogové přední konce IR
AA ···· • A · τ’·.
··
AA ··
A A A A A A ·
A · AAA A A AA přijímačů zpravidla navrženy pro činnost se střídavou vazbou. Proměnný pracovní cyklus symbolů by tudíž vyžadoval nákladnou (analogovou) SS obnovu. Dále musí být pulzní amplituda vysílače a pracovní cyklus symbolů zvolen ve shodě s omezením průměrného a špičkového výkonu zatěžovaného zdroje IR světla; tyto zdroje obvykle existují ve formě světlo emitujících diod (LED) nebo laserových diod emitujících v IR spektru.
RPLH, navržený jako příklad, používá pulzní vzory se stejným pracovním cyklem jako datové symboly 4-PPM kvůli vyhovění výkonovému omezení. Stejný pracovní cyklus může být také použit v synchronizačním poli 53 místo použití jiného pracovního cyklu jak se běžně dělá. Další výhodou je, že není potřeba používat SS obnovu při použití RPLH jak bylo výše navrženo. V případě, že výsledný SS posun ovlivni výkonnost do té míry, kdy bude zapotřebí kompenzace, je možné použít způsob řízení s prahovou hodnotou uvedenou na obrázku 12.
V závislosti na použitém přenosovém schématu lze použít takový algoritmus, který zjišťuje kvalitu kanálu tak, aby bylo možné odvodit maximální možnou datovou rychlost. Protože začátek pole dat/subsystému je přesně znám všem aktivně přijímajícím stanicím v komunikační buňce (v komunikačních buňkách), mohou tyto stanice zjistit kvalitu kanálu analýzou přijatých dat v uvedeném poli 51 dat/subsystému. Může být například zobrazena maximální možná datová rychlost a jiné informace, které berou v úvahu stav v komunikační buňce tak, aby byl uživatel informován, při jaké rychlosti lze přenášet data.
Podle tohoto vynálezu je možné, aby bylo robustní ·* ·· ftft ·· • ftft · · · * ft ···· · ··· • ftft · * ftft· · · ftftft · · · » • ft ·· ftft ·· záhlaví jako takové použito k výměně informací mezi jistými stanicemi v komunikační buňce s více režimy pokud selžou jiné způsoby komunikace. V tomto případě je propustnost informací velice omezená, lze však stále ještě přenášet některé informace. V některých případech může být výhodné v řídícím poli 59 přenášet informace o prioritě přístupu, které jsou vhodné k odlišení informací o první komunikační buňce od informací o druhé interferující komunikační buňce. Takové měřítko umožňuje současnou existenci různých současně aktivních komunikačních buněk (piko buněk) v jedné buňce 4 0 kde každá vyžaduje plnou kapacitu kanálu ignorováním informací o detekci virtuální nosné, obsažených v RPLH z jiných piko buněk. To je možné kvůli tomu, že síla signálů v takové piko buňce je dostatečně velká k tomu, aby umožnila zachycení kanálu a tudíž nebyla oslabena interferencí z jiných vzdálených piko buněk. Piko buňka může obsahovat dvě nebo více pohyblivých nebo pevně umístěných stanic a může také obsahovat stanici pro přístup k drátem propojeným sítím (LAN).
Obrázek 5 zobrazuje první implementaci tohoto vynálezu. Podle této implementace je RPLH generován, pokud mají být optickým kanálem 14 přenášena užitečná data (binární data) nebo informace. RPLH je generován generátorem 10 záhlaví, zatímco binární data jsou zpracovávána a kódována vhodným kodérem 11 používaným k přiřazováni binárních dat PPM symbolům. Navíc lze použít samoopravný systém chyb (není zobrazen).
V první implementaci se jedná o kodér 11 s modulací polohou impulzů (PPM). Budič 12 světlo emitující diody (LED) přivádí signály, které se mají přenášet, do LED 17 . Budič 12 LED může být rozvětven až do osmi zařízení, přičemž získá •tt ···* •· ·· • · · • * *·· • · · · * • · · · ·· · · • « ·· ·« · • · *· složenou optickou špičkovou energii například až 2W. Na druhé straně optického kanálu 14 je fotodioda 18 (nebo pole fotodiod), která přijímá signály z LED 17. Výstup fotodiody 18 je zpracováván analogovým předním koncem 13 přijímače, který například obsahuje zesilovač a řídící obvody automatického zesílení (AGC). Přednostně by měl být analogový přední konec 13 navržen tak, aby zabránil zachycování stavů za přítomnosti vysokých úrovní okolního světla a obvody AGC by měly poskytovat velký dynamický rozsah nad 70dB. S vyloučením slabé demodulace kvůli zamezení komplikovanosti vícebitového zpracování je amplitudou řízený analogový signál získaný z předního konce 13 podle tohoto provedení přiveden k prahovacímu zařízení 15 (komparátor), který generuje spojitý výstupní signál s binárními hodnotami. Tento výstupní signál je pak zpracováván prostředky digitální jednotky 16 pro zpracování. Uvedené prostředky obsahují alespoň takové funkce jako je detekce nosné, obnova časování slotů, a jak relativní, tak absolutní synchronizaci datových symbolů analýzou polí 52 a 53 RPLH. V závislosti na informacích přenášených v řídícím poli 59 RPLH může digitální jednotka 16 zpracování získávat uživatelskou datovou rychlost a velikost datového bloku, dekódováni dat a odhad kvality kanálu. Pomocí obrázku 6 je uveden a popsán příklad digitální jednotky 16 zpracování přij ímače.
Na obrázku 6 jsou zobrazeny podrobnosti provedení digitální jednotky 16 zpracování přijímače. Po přijetí rámců preambule z komparátoru 15 bude první hodinový impuls slotu obnoven pomocí digitálního fázového závěsu (PLL) 60 prvního řádu s proměnným zesílením smyčky a předzpracováním, aby se lépe vyrovnal s rušenými PMM signály. Odhady fází a následná úprava fází je založena na n-krát (např. n=8) převzorkování
0···
00 pomoci vzorkovače 61 slotů binárně ohodnoceného signálu přijatého z prahovacího zařízení 15. Zesílení PLL smyčky je řízeno hlavním stavovým zařízením 63 (MSM).Činnost MSM 63 je znázorněna na obrázku 7. Přednostně je na začátku příjmu preambule nastaveno vysoké zesílení kvůli získání rychlého potvrzení fáze a kvůli snížení pravděpodobnosti stavu zavěšení PLL 60 . Kvůli zabránění ve skluzu fáze lokálních hodin během sledování přijímané fáze signálu je zesílení smyčky změněno na nižší hodnotu po správné detekci nosné a dat v preambuli obvodem detekce nosné podle této implementace. PLL 60 se navěsí na náběžnou hranu vstupního signálu a obnovené slotové hodiny (např. 4 MHz) jsou přiměřeně zpožděny tak, aby sloužily jako referenční pro vzorkovač 61 slotů. Rozlišení fáze vzorkovacích hodin 45 ° je dostatečné pro vzorkování slotů bez snížení výkonnosti. Zbývající části obvodů jsou časovány obnovenými slotovými hodinami (např. 4 MHz). Synchronizace symbolů je prováděna ve dvou krocích. Posloupnost událostí následuje za zjednodušeným stavovým schématem MSM 63 zobrazeného na obrázku 7. Po detekci nosné hledá obvod detekce nosné správný vzor preambule a informuje MSM 63 v případě nalezení platné posloupnosti impulsů preambule .52. Odezvou odblokuje MSM 63 obvod synchronizace symbolů uvnitř celku 62 pro rozpoznávání syne vysláním spouštěcího signálu srovnaného s fází preambule (polohou pulzu preambule), odpovídající prvnímu slotu speciálně zakódovaného synchronizačního slova. Dále obvod synchronizace rámců, který je částí celku 62 pro rozpoznávání syne, ukládá informace nalezené v po sobě jdoucích rámcích se 32 symboly do 32-bitového posuvného registru uvnitř celku 62, jehož výstupy jsou přiváděny do korelátoru (je nutné poznamenat, že v tomto případě jsme předpokládali, že slovo syneword má 32 bitů). Další podrobnosti o jednotce 62 pro rozpoznávání syne jsou uvedeny •0 ···· 0 · γ··.
00 • 0 0 • 0 000 • « 0 *
0· 0 «0 00
0· 00 0 0 0 «
0 00
000 0 0
0 0
00 na obrázku 11. Pokud je shledáno, že přijatá posloupnost pulzů přivedená do posuvného registru je shodná s již přijímači známou posloupností, je dosaženo absolutní synchronizace, tj. MSM 63 předpokládá, že byl nalezen začátek řídícího pole 59 pevné délky právě následujícího za nalezeným blokem dat kódovaných PPM. Kvůli udání, že bylo dosaženo absolutní synchronizace, je na výstupní lince 67 celku 62 poskytnut příznak syne.
Podobně lze také použít algoritmus a vhodné slovo syneword 53, které umožňuje absolutní synchronizaci i v případě, že přijaté slovo syneword je částečně porušeno. Příklad takového synchronizačního slova je uveden na obrázku 14 a vhodný hardware přijímače je uveden na obrázku 11. Pokud například výsledek korelátoru 112, počítaný pro každou periodu rámce symbolů, kde lze očekávat synchronizační puls, překročí jistou prahovou hodnotu Ths {viz. pole 113) , MSM 63 může předpokládat, že byl nalezen začátek řídícího pole 59. Slovo syneword může jako takové také nést další informace, jak bude uvedeno později.
Pokud byl nalezen začátek řídícího pole 59 pevné délky, je znám také začátek pole 51 dat/subsystému. Podle tohoto vynálezu, kde pole 51 dat/subsystému je kódováno pomocí PPM, jsou tudíž veškeré symboly interpretovány jako PPM symboly. Každé pole 54-57, jak je zobrazeno na obrázku 4B, je seskupeno do rámce (např. 16 krát) v pulzním akumulátoru 64 a ohodnoceno vhodným obvodem 65 pro ohodnocování symbolů. Stejný postup lze použít k detekci dat v poli 51 dat/subsystému podle údajů RR přijatých v řídícím poli 59. Existují různé možné způsoby toho, jak lze dekódovat a přenášet informace přenášené v řídícím poli 59. Podle nich musí být navržen přijímač.
• · · · • * fefefefe
Pokud je správně přijato celé pole 51 dat/subsystému, může být generován spouštěcí signál pro zvýšení obvodu s měřítkem propustnosti a počítadlo úspěšnosti paketů bude uvedeno do výchozího stavu.
Zařízení 66 pro odhad kvality kanálu řídí chybovost v IR kanálu 14 . V této implementaci je použito digitální zařízení 66 pro odhad kvality signálu, protože zjišťování SNR pomocí analogových obvodů nebo měření úspěšnosti paketů je buďto nákladné nebo pomalé a tudíž je méně vhodné. Zařízení 66 pro odhad kvality kanálu řídí chybovost v IR kanálu 14 . Z této očekávané chybovosti lze zjistit doporučovaný činitel snížení rychlosti (RR*) pro budoucí pole 51 dat/subsystému. Kvůli rychlé odezvě zpětné vazby do vysílače vysílající stanice lze provádět počítání chyb přenosu spíše na úrovni PPM symbolů než na úrovni pole dat/subsytému. Zřejmě nesprávné PPM symboly (tj. 0, 2, 3,...
pulsů na rámec) jsou počítány sledováním každého jednotlivého přijatého symbolu. Poměr sledovaných chyb v symbolech a celkového počtu přijatých symbolů v poli 51 dat/subsystému je pak vzat v úvahu jako měřítko momentální chybovosti v IR kanálu 14.
V následujícím jsou uvedeny příklady schématu pro autodetekci rychlosti. Maximálně možná datová rychlost dosahující podstatně bezchybný přenos paketů (chybové pakety jsou opakovány na úrovni řídícího protokolu přístupu k médiu) se může během krátké doby měnit v širokém rozsahu.
Ty stanice, které jsou schopny přizpůsobit svou datovou rychlost si spolu potřebují vyměňovat své momentálně vhodné datové rychlosti. Aby se zabránilo opakovaným přenosům, lze
tuto výměnu informací o rychlosti provádět uvnitř zpětnovazební zprávy o chybě.
Podle navrženého způsobu detekce rychlosti vyšle každá stanice doporučovaný parametr pro snížení rychlosti (RR*) založený na posledně přijatém datovém rámci v odpovídajícím poli RP'LH. Na obrázku 8 je znázorněno jak lze implementovat proceduru detekce rychlosti v protokolu CSMA/CA (vícenásobný přístup s detekcí nosné/zamezení kolize) s použitím RequestTo-Send/Clear-To-Send (RTS/CTS). Navržená detekce rychlosti je založena na následujících principech:
• Kvalita kanálu je odhadnuta v závislosti na všech přijatých datech a řídících rámcích pro které celkový počet L-PPM symbolů překročí 128.
• Datová rychlost, zvláště pro řídící rámce je přizpůsobována konzervativně, aby se zabránilo nepotřebným opakováním přenosu způsobeným poškozenými CTS rámci nebo potvrzujícími (ACK) rámci. Opakování přenosu jsou vhodné pokud nastávají kolize a pokud je vysoký odstup signálu od šumu (SNR) kanálu. V případech nízkého SNR kanálu je účinnější opakované kódování (tj. zvýšení RR).
• Povinný ACK rámec je zaveden k tomu, aby přenášel symbol s doporučeným snížením rychlosti a k tomu, aby zajišťoval nutnost pouze jednoho opakování přenosu datového bloku.
• Kvůli zmírnění problému s detekcí nosné lze použít způsob síťového přidělování (podobný způsobu v IEEE 802.11). Údaje o vyhrazení by měly být přenášeny s co nejvyšší redundancí. Pro systém s přizpůsobitelnou rychlostí navrhujeme, aby byla aktuální doba přidělení kanálu vypočtena pomocí symbolu rychlosti (RR) a velikosti datového bloku (BS) přenášených v řídícím poli 59.
0
0«
Inicializace šitě v komunikační buňce (viz. např. obrázek 3) může probíhat následovně: Jedna stanice se schopností Sl zahájí spuštění sítě vysláním speciálního řídícího rámce, který je definován pro každý subsystém. To se stane nejdříve pro Sl, pak počáteční stanice čeká, dokud nedostane odpovědi od všech ostatních stanic Sl. Počáteční stanice'pokračuje stejným způsobem pro S2 a S3. Po dokončení pokračují všechny stanice stejným způsobem - každá pro své příslušné subsystémy - podle zvoleného protokolu přístupu ke kanálu. Na konci všechny stanice vyšlou svůj seznam uplatněných spojení každé stanici na svých seznamech. Tímto způsobem získá každá stanice stavovou mapu všech možných spojení v síti, včetně informací o počáteční kvalitě kanálu. Tyto mapy jsou zde označovány jako stavové mapy rychlosti/propojitelnosti. V závislosti na těchto informacích lze identifikovat skryté terminály v komunikační buňce. Dále během inicializace sítě se také mohou přenášet důležité údaje, které by měly přijímající stanice znát. Během inicializace sítě mohou být definovány údaje jako je délka řídícího pole 59, podrobnosti o vnořených polích řídícího pole 59 a tak dále.
Jak kvůli uživatelským údajům, tak kvůli řízení sítě by měly být určité druhy tabulek s rychlosti/propojtelností (RCT) 90-92 uloženy v každé stanici a efektivně zobrazovány uživateli. Údaje z takovéto tabulky s rychlostmi/propojitelnosti mohou být rovněž v případě potřeby zpřístupněny aplikačnímu programu. Vzorové RCT 90-92 na obrázku 9 jsou složeny ze stavových map s rychlostí/propojitelnosti. Jak je znázorněno na obrázku 10, mohou být RCT použity pro uživatelské údaje o reorganizaci sítě a o alternativním směrování přes opakovače. Dále RCT napomáhá ke zvýšení síťové propustnosti, protože jsou známy počáteční datové rychlosti. Po nějaké době může RCT potřebovat obnovu, například v případě kdy některá ze stanic Sl upraví datovou rychlost, nebo se stanice fyzicky přesunou nebo v například případě, kdy se k síti snaží připojit nové stanice. V posledně uvedeném případě musí být spuštěna jiná inicializační procedura.
Příklad zobrazených uživatelských údajů o síti pro stanici D zobrazený na obrázku 10 znázorňuje, že stanice D nemůže být přijímána stanicí B, tj. stanice D představuje skrytý terminál pro stanici Β. V tomto uvedeném příkladě zobrazuje displej 101 odpovídající zprávu doporučující nápravu situace. Dále vzorový displej 100 ukazuje, že komunikace mezi stanicemi D a A je omezena na relativně nízkou datovou rychlost. Jak je ukázáno na druhém displeji 101 na obrázku 10, má to za následek, že 1,6 MB soubor by se přenesl za dobu trvání dvou minut. Uživateli D je tudíž zobrazeno doporučení o přesunutí blíže ke stanici A.
Přílišné režii záhlaví lze ve vysokorychlostních systémech zabránit následovně. Stanice pracující v subsystému používajícím nízkorychlostní přenos (tj. funkci S4 pageru) vyžadují mnohem nižší SNR a tudíž vykazují mnohem větší robustnost proti šumu (až o 20-30 dB vyšší) než zvolené SN (SN=S1). Může být navrženo použití algoritmů s opakovaným kódováním a vhodné schéma synchronizací symbolů RPLH, které má dostatečně vysokou robustnost pro nízkorychlostní přenos. Požadovaná délka takového záhlaví by však drasticky snížila výkonnost SN a jiných vysokorychlostních subsystémů. Příklad takového záhlaví se synchronizačním slovem o zvětšené délce použitém ke získání zlepšení robustnosti je popsán ve spojení s obrázkem 14.
Výzkumy v implementaci složitosti (nákladů) a účinnosti přenosu oproti robustnosti systému vedly ke schématu RPLH s dvojím režimem. Tak zvaný režim se sníženou rychlostí RPLH (L-RPLH) podporuje činitele snížení rychlosti (RR) až do osmi v přenosovém režimu SN. Nákladnější režim se sníženou rychlostí RPLH (H-RPLH) umožňuje SN komunikaci s maximálním RR 64. H-RPLH podporuje subsystémy pracující na SNR až do 20 dB pod SNR vyžadovaným k udržení přijatelné pravděpodobnosti úspěšnosti paketu v SN spoji pracujícím bez snížení rychlosti (tj. RR=1). Sítě v přenosovém režimu SN (Sl) a ve vysokorychlostním (S2) přenosovém režim používají normálně L-RPLH a aktivují H-RPLH pouze pokud je v komunikační buňce oznámen nízkorychlostní přenos (S3) nebo funkce (S4) dálkového ovládání. S tímto schématem a za předpokladu, že jsou aktivní robustní obvody přímo detekující nosnou ve stanicích H-RPLH, může být přicházející L-RPLH provoz oznamován každé stanici v rozsahu H-RPLH i v případě, kdy samotné záhlaví nelze správně dekódovat. Inicializace sítě a počáteční odhad kvality kanálu pro SN stanice jsou prováděny v režimu H-RPLH.
Kvůli dosažení vysoké spolehlivosti (robustnosti) mohou přijímající stanice určovat režim záhlaví (L-RPLH nebo HRPLH) analýzou cyklického vzoru přijaté preambule pomocí pulzní průměrovací procedury (všimněte si že se nejedná o prvotní použití preambule podle tohoto vynálezu). Například průměrování přijatého proudu preambule Šestnáctkrát nebo vícekrát připouští spolehlivou detekci režimu až na SNR 0 dB (kde RR 64 je požadováno pro spolehlivou detekci datového pole 51) . Lze například použít posloupnost impulsů preambule
10001000..., která má periodu osmi slotů (délka dvou symbolů 4-PPM) k signalizaci toho, že je režim záhlaví H-RPLH a posloupnost impulsů preambule 10000010..., která má
také periodu osmi slotů může signalizovat, že režim záhlaví je L-RPLH. K robustní přímé detekci nosné lze také použít stejný obvod jako obvod použitý na straně přijímače pro detekci režimu záhlaví.
Synchronizace rámců je požadována k určení začátku pulzní (viz. obrázek 4A).
řídícího pole 59 a začátku následujícího pole 51 dat/subsystému - možná kódovaného s opakováním. Jedná se také o základ k odvození mezí PPM symbolů pokud je použit přenos kódovaný PPM. K těmto účelům může být speciální vzorek 53 přenesen ihned po preambuli 52
Běžná řešení používají neplatné PPM symboly (např. více než jeden puls na symbol) k tomu, aby umožnily jedinečnou detekovatelnost synchronizačního slova 53, nebo zjišťují vhodnou binární posloupnost (vykazující požadované korelační vlastnosti) pomocí obvodu korelátoru. Avšak může nastat potřeba nadměrně dlouhého jednoduchého synchronizačního slova 53 pracujícího v podmínkách H-RPLH, přičemž vyžaduje odpovídajícím způsobem dlouhý obvod korelátoru. Další problém je, že synchronizační slovo 53 musí být včleněno do zvoleného PPM formátu tak, aby vyhovělo omezením průměrného výkonu danému IR světelným zdrojem (pracovním cyklem) a aby se udržela kontinuita v přijímané SS úrovni.
Ve spojení s obrázkem 11 bude nyní popsáno řešení, které zachovává pracovní cyklus, zabraňuje posunu SS úrovně a snižuje požadovanou délku korelátoru za podmínek H-RPLH. Spíše než použití jednoho dlouhého synchronizačního slova 53 lze ke složení vhodného, delšího synchronizačního slova použít dvě relativně krátká synchronizační slova. První je včleněno do zvoleného formátu PPM symbolu tak, aby odpovídající první korelátor 110 vyráběl ideálně, tj. za
A
AAA nepřítomnosti šumu, výstup odpovídající druhému uvedenému synchronizačnímu slovu. Výstup tohoto prvního korelátoru 110 je pak použit jako vstup pro odpovídající druhý korelátor 112, který na svém výstupu zajišťuje informace o synchronizaci symbolů/rámcú po aplikaci operace 113 prahování. Toto schéma značně snižuje náklady na hardware pro detekci synchronizace. Dále je schéma kompatibilní se způsobem přenosu záhlaví ve dvojitém režimu (L_RPLH nebo HRPLH).
Dvoustavové synchronizační schéma popsané níže lze rozšířit tak, aby společně s údaji o synchronizaci byly přenášeny dodatečné údaje. Druhé synchronizační slovo je například použito čtyřmi různými způsoby (tj. například Bi=(+1, +1, -1, +1, -1}, B2={-lř +1/ -1, +1/ +1}, B3={-1, -1, + 1, -1, +1}, B4={+1, -1, +1, -1, -1}), takže dva různé korelátory druhého stupně mohou rozlišit 4 výsledné složené synchronizační posloupnosti (zde předpokládáme, že každá verze synchronizačního slova má doplňkovou verzi). Uvedené 4 výsledné posloupnosti na výstupu prvního korelátoru by měly mít dobré autokorelační vlastnosti a vlastnosti vzájemné korelace. Toto schéma může sdělovat 2 bity informací společně s údaji o synchronizaci. Podobně lze toto schéma zobecnit například zahrnutím prvního synchronizačního slova tak, aby přenášelo další bity informací.
V následujícím jsou uvedeny další podrobnosti o možném schématu dvoustupňové synchronizace a synchronizace symbolů/rámců pro nízké SNR. Obrázek 11 znázorňuje výše uvedené dvoustavové korelační schéma pro synchronizaci rámců a symbolů v případě nízkého SNR. V tomto případě je první korelátor 110 navržen tak, aby odpovídal na binárně ohodnocené první synchronizační slovo. Výstup prvního korelátoru 110 je trojkově ohodnocen {+1, 0, -1) obvodem 111 a zajišťuje vstup pro druhý korelátor 112. Výstup druhého korelátoru je opět binárně ohodnocen (0, +1) obvodem 113 a je přiveden na úložný prvek 114 řízený slotovými hodinami PPM systému; příznakový signál Sync_flag na výstupu 67 představuje informace o synchronizaci.
Jiná implementace přijímače podle tohoto vynálezu a odpovídající stavový diagram jsou uvedeny na obrázcích 12 a
13. Tento přijímač má žádoucí vlastnost k zajištění rychlé (pří středním až vysokém SNR) a robustní (při nízkém SNR) funkce detekce nosné. Jak je znázorněno na obrázku 12, existují dva prahové detektory 121 a 124. Posledně uvedený detektor je pro rychlou detekci signálu, zatímco první je pro detekci 123 robustního záhlaví, stejně tak jako pro detekci 122 dat. Detektor 123 robustního záhlaví opatřuje příznakový signál Preamble_flag funkčnímu bloku 126 zvanému prosazování nosné kvůli uplatnění signálu Fast_Carrier_flag opatřeného detektorem 125 rychlé nosné. Zatímco signál Fast_Carrier_Flag zajišťuje rychlou detekci nosné při středně dobrých až dobrých SNR, dodává signál Preamble_flag pomalejší signál pro detekci nosné při nízkém SNR. Společně nabízejí tyto dva signály (Fast_Carrier_flag, Preamble_flag) jak robustní, tak rychlou detekci nosné. Celek 126 z těchto dvou signálů generuje příznakový signál Carrier_flag (udávající úspěšnou detekci nosné). V případech, kdy Preamble_flag nenastane do jisté doby po naběhnutí příznaku Fast_Carrier_flag, je vyhlášen falešný poplach a příznak Fast_Carrier_Flag (a tudíž i Carrier_flag) je vrácen na výchozí hodnotu pomocí signálu Fast_Carrier_reset.
Detektor 123 robustního
Header_flag, Block_size, Sync_flag záhlaví produkuje RR, signály
L (režim)
pravděpodobně i jiné - v závislosti na polích přenášených v řídícím poli 59 - pro jiné funkce přijímače, které nejsou zobrazeny.
Protože znalost RR po příjmu řídícího pole 59 v robustním záhlaví 50 indikuje kvalitu kanálu (SNR), tyto údaje spolu s údaji o způsobu modulace lze použít k úpravě prahové hodnoty vTH2 komparátoru 121 na optimální hodnotu během příjmu pole 51 dat/subsystému. (N bitová zpětná vazba ze 123 do 120) . Prahová hodnota vTH2 komparátoru 124 je zvolena pro optimální rychlou detekci nosné.
Na obrázku 14 je znázorněno synchronizační slovo, které je složeno ze dvou kratších synchronizačních slov (posloupnost 1 a posloupnost 2). Tento obrázek znázorňuje jak PPM vysílač podle tohoto vynálezu tvoří toto dlouhé synchronizační slovo z prvního slova (Ξ) a druhého slova (B) . Navíc je zobrazeno v jakém pořadí je synchronizační slovo přenášeno v rámcích 4-PPM se symboly. Použití tohoto dlouhého synchronizačního slova složeného ze dvou kratších stejně tak jako podobných synchronizačních slov je vhodné, pokud je kvalita přenosového kanálu špatná. Tento způsob synchronizace symbolů/rámců je zcela vhodný k umožnění návrhu robustního záhlaví v praxi. Správná synchronizace je možná (pomocí detekce korelace) i v případě, kdy je správně přijata pouze část synchronizačního slova.
Podle tohoto vynálezu má uživatel volnost v posílání šifrovaných dat v poli 51 dat/subsystému, avšak robustní záhlaví 50 by nikdy nemělo být kódováno, aby mu všechny stanice mohly rozumět pokud jej přijmou od jedné z účastnických stanic. Koncept podle vynálezu umožňuje šifrování informací přenášených v poli 51 dat/subsystému, • « • ··· protože neexistuje omezení toho, jak má pole dat/subsystému vypadat.
Může však mít smysl zahrnout do řídícího pole 59 vnořené pole (podobné poli s údaji o prioritě přístupu nebo poli s režimem), které lze používat k indikaci cíli (přijímající stanici) a možná i jiným stanicím, že následující pole dat/subsystému bude přenášeno v zašifrovaném režimu (šifrování je obecně prováděno nad fyzickou vrstvou).
Obecněji lze určit v řídícím poli 59 „generické vnořené pole o kterém každá ze stanic ví, že existuje (včetně polohy a délky), ale význam jeho obsahu bude znám pouze podskupině stanic. Vnoření takového generického vnořeného pole do řídícího pole 59 robustního záhlaví 50 ukazuje, že koncept robustního záhlaví dokonce připouští určitý individuální stupeň volnosti bez ohrožení jeho hlavního účelu, zejména toho, že mu mohou rozumět všichni a zejména za velmi špatných podmínek kanálu.
V následujícím budou zdůrazněny příklady různých implementací tohoto vynálezu:
1. Hardware podle tohoto vynálezu může být například integrován do počítačové karty, která může být buďto připojena k počítačové sběrnici její instalací uvnitř krytu počítače, nebo připojena do slotu (např. ve formě karty PCMCIA) opatřeném v uvedeném krytu.
2. Podobně může být tento vysílač/přijímač odděleném krytu, který se připojuje k počítači.
zajištěn v
3, Dále může být vysílač/přijímač podle tohoto vynálezu integrován do periferního zařízení (např. tiskárny). V některých případech je dostačující odlehčená verze, protože periferní stanice jako například tiskárna obvykle pouze přijímá data. Pouze omezené množství informací je normálně přenášeno zpět do stanice, která žádala tiskovou úlohu. V takových případech může být dostačující přenášet pouze záhlaví robustní fyzické vrstvy a některé údaje v řídícím poli záhlaví.
4. Schéma podle vynálezu může být také implementováno ve formě mikrokódu pro spouštění na procesoru číselného signálu nebo na hardwarovém stroji sloužícím k jinému zvláštnímu účelu.
Zastupuje:
Dr . Petr, Kalenský v.r.
SPOLEČNÁ ÁOTQKATNf KANCELÁŘ VŠETEČKA ZELtí&f ČVORČÍK KALENSKÝ
120 Oo Praha 2, Hálkova 2 / Časká republika
PVZÚíyC
JUDr. Petr Kalenský advokát
120 00 Praha 2, Hálkova 2

Claims (38)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob umožňující bezdrátovou optickou komunikaci mezi vysílající stanicí a přijímající stanicí, kde
    a) vysílající stanice zajišťuje preambuli (52) obsahující rámce, které tvoří cyklické posloupnosti pulzů s definovanou periodou, přičemž počet slotů (L) na rámec a obsah rámce je znám přijímající stanici,
    b) vysílající stanice opticky vysílá posloupnost pulsů,
    c) přijímající stanice provádí detekci nosné založenou na posloupnosti přijatých pulzů
    d) přijímající stanice zjišťuje periodu posloupnosti pulzů, aby získala relativní synchronizaci,
    e) přijímající stanice upravuje své hodiny do fáze slotů přijaté posloupnosti pulzů a časuje posloupnost pulzů posuvným registrem,
    f) vysílající stanice vysílá jednoznačné synchronizační slovo (53) srovnané s periodou, přičemž jednoznačné synchronizační slovo (53) je známo přijímající stanici,
    g) přijímající stanice koreluje posloupnost pulzů v posuvném registru s jednoznačným synchronizačním slovem jí známým, aby bylo dosažena absolutní synchronizace s vysílající stanicí po rozpoznání synchronizačního slova ( 53),
    h) vysílající stanice nyní udává v řídícím poli (59) o předem definované délce a struktuře, který způsob modulace bude použit pro přenos dat v poli (51) dat/subsystému tak, aby všechny přijímající stanice, které jsou schopny podporovat příslušný způsob modulace, čekaly na data.
  2. 2.
    Způsob podle nároku 1, kde přijímající stanice ·· ·**· to to ··· toto • to to « • to to·· schopná podporovat různé způsoby modulace přepne svůj přijímač na příslušný způsob modulace vyznačený v řídícím poli (59).
  3. 3. Způsob podle nároku 1, kde buďto řídící pole (59) nebo pole (51) dat/subsystému obsahuje seznam příjemců dat.
  4. 4. Způsob podle nároku 1, kde je jako způsob modulace pro přenos použita modulace polohou impulzů (PPM).
  5. 5. Způsob podle nároku 4, kde řídící pole (59) obsahuje pole snížení rychlosti (RR; 54), které udává přijímající stanici jak často bude opakován každý symbol modulovaný pomocí modulace polohou impulsů (PPM) pole (51) dat/subsystému.
  6. 6. Způsob podle nároku 1, kde řídicí pole (59) obsahuje pole (RR*; 55) s doporučeným snížením rychlosti pro přenos doporučeného snížení (RR*) rychlosti, které se používá k autodetekci datové rychlosti nej vhodnější ke komuni kaci.
  7. 7. Způsob podle nároku 6, kde je doporučené snížení (RR*) rychlosti určeno v závislosti na předem definovaných pravidlech, která berou v úvahu současnou chybovost, která nastávala během komunikace mezi vysílající stanicí a přijímající stanicí.
  8. 8. Způsob podle nároku 1, kde řídící pole (59) obsahuje pole (BS; 56) s velikostí bloku, udávající počet datových jednotek, které budou přenášeny v poli (51) dat/subsystému.
    • ft ·· » ftft <
    > ft ft· • ft ft · · « ··· • β • ft • · • ··· ► ftft ft ftft ··
  9. 9. Způsob podle nároku 1, kde řídící pole (59) obsahuje pole (57) s režimem, které přenáší údaje používané ke sdělení přijímající stanici, který způsob modulace bude použit, tj . která skupina stanic tvořících subsystém je adresována.
  10. 10'. Způsob podle nároku 9, kde způsob modulace je jeden z následujících:
    • 4-slotová modulace polohou impulsů (4-PPM), • 16-slotová modulace polohou impulsů (16-PPM), nebo • způsoby modulace definované ve standardu IrDA.
  11. 11. Způsob podle nároku 1, kde řídící pole (59) obsahuje údaje oznamující přijímající stanici, zda mají být data přijímající stanicí přesílána (funkce opakovače).
  12. 12. Způsob podle nároku 1, kde řídící pole (59) obsahuje údaje, které umožňují, aby nebyla adresována libovolná přijímající stanice a aby všechny stanice nemusely podporovat schéma modulace uvedené v řídícím poli (59) , kvůli určení délky přenosu dat a kvůli zajištění, aby tyto přijímající stanice zůstaly během tohoto přenosu v klidu.
  13. 13. Způsob podle nároku 1 nebo 4, kde přijímající stanice používá algoritmus pro rozpoznávání synchronizačního slova (53) i za přítomnosti potenciálních chyb způsobených narušenou optickou komunikací.
  14. 14. Způsob podle nároku 13, kde se synchronizační slovo (53) skládá ze dvou synchronizačních slov tak, aby rozpoznávání v přijímající stanici mohlo být rozděleno do dvou stupňů.
    V · •0 00·· • · ·
  15. 15. Způsob podle nároku 1, kde přijímající stanice nebo vysílající stanice určuje datovou rychlost, kterou mají být data přenášena.
  16. 16. Způsob podle nároku 1, kde přijímající stanice zjišťuje doporučenu datovou rychlost, která se má použít pro přenos dat, přičemž bere v úvahu současnou kvalitu komunikačního kanálu mezi vysílající stanicí a přijímající stanicí, přičemž doporučená datová rychlost je určena v závislosti na znalosti kdy přesně končí řídící pole (59) a kdy tudíž začíná pole (51) dat/subsystému.
  17. 17. Způsob podle nároku 15 nebo 16, kde datová rychlost a údaje o doporučené datové rychlosti jsou zpřístupněny aplikačnímu programu nebo koncovému uživateli.
  18. 18. Způsob podle nároku 1, kde řídící pole (59) obsahuje údaje o prioritě přístupu umožňující alespoň dvě současně existující komunikační podřazené buňky (pikobuňky) v komunikační buňce (40).
  19. 19. Způsob podle nároku 1, kde řídící pole (59) obsahuje údaje podporující šifrování dat.
  20. 20. Paket s více režimy (50, 51} pro bezdrátovou optickou komunikaci mezi vysílající stanicí a přijímající stanicí, přičemž paket (50, 51) s více režimy obsahuje • pole (51) dat/subsystému modulované modulací polohou impulsů, který nese přenášená data, • předešlé robustní záhlaví fyzické vrstvy (RPLH; 50) použité k umožnění komunikace i za špatných podmínek, přičemž robustní záhlaví (RPLH; 50) fyzické vrstvy obsahuje:
    ·· ·· » · · • ··* • · · · • · ·· ·♦· · · • · ·
    11 11
    a) preambuli (52) s rámci tvořícími cyklickou posloupnost pulzů s definovanou periodou, přičemž počet slotů na rámec a obsah rámce je přijímající stanici znám,
    b) jednoznačné synchronizační slovo (53), které je přijímající stanici známé,
    c) řídící pole (59) předem definované délky a struktury obsahující údaje o režimu udávající který způsob modulace je použit pro přenos dat a pole (RR; 54) pro snížení rychlosti, které udává přijímající stanici jak často bude opakován každý symbol modulovaný polohou impulsů (PPM) pole (51) dat/subsystému.
  21. 21. Paket (50, 51) s více režimy podle nároku 20, kde buďto řídící pole (59), nebo pole (51) dat/subsystému obsahuje seznam adresátů dat.
  22. 22. Paket s více režimy (50, 51) podle nároku 20, kde řídící pole (59) obsahuje pole s doporučeným snížením rychlosti (RR*; 55) pro přenos informací o doporučeném snížení rychlosti (RR*), které se používá k autodetekci datové rychlosti nejvýhodnější ke komunikaci.
  23. 23. Paket (50, 51) s více režimy podle nároku 20, kde řídící pole (59) obsahuje pole (BS; 56) s velikostí bloku udávající počet datových jednotek, které budou přenášeny v poli dat/subsystému (51).
  24. 24. Paket (50, 51) s více režimy podle nároku 20, kde řídící pole (59) obsahuje údaje signalizující přijímající stanici, zda mají být data přesílána přijímající stanicí (funkce opakovače).
  25. 25. Paket (50, 51) s více režimy podle nároku 20, kde φφ φ φ · • φφφ φ φφ φφ φφ řídící pole (59) obsahuje údaje, které umožňují jakékoli přijímající stanici, aby nebyla adresována, nebo nebyla schopna podporovat modulační schéma vyznačené v řídícím poli (59) kvůli určení délky přenosu dat, aby se zajistilo, že tyto přijímající stanice nebudou během tohoto přenosu vysílat.
  26. 26. Paket (50, 51) s více režimy podle nároku 20, kde řídící pole (59) obsahuje informace podporující šifrování dat.
  27. 27. Vysílač pro bezdrátovou optickou komunikaci s přijímající stanicí, obsahující
    a) generátor záhlaví zajišťující preambuli (52) s rámci tvořícími periodickou posloupnost pulzů s definovanou periodou, přičemž počet slotů na rámec a obsah rámce je znám přijímající stanici.
    b) prostředky pro zajištění jednoznačného synchronizačního slova (53), které je známo přijímající stanici
    c) prostředky pro zajištění řídícího pole (59) pevné délky a známé struktury, přičemž řídící pole (59) udává příslušný způsob modulace, který bude použit pro přenos dat,
    d) prostředky pro modulaci dat, která se mají přenášet a
    e) prostředky pro vysílání posloupnosti pulzů následované jednoznačným synchronizačním slovem (53), které je srovnáno s posloupností pulzů, s řídícím polem (59) a s modulovanými daty.
  28. 28. Vysílač podle nároku 27, dále obsahující prostředky k zajištění seznamu adresátů pro data, která se mají přenášet, přičemž seznam adresátů je zajištěn řídícím poli (59), nebo v poli dat/subsystému (51).
    buďto v
    Μ ···· • · · • 999 — · · ·· 99 ··
    9 9 9 9
    9 9 9 999
    9 9 99 9 9 · • · 9 ♦ «· 99 99
  29. 29. Vysílač podle nároku 27, dále obsahující prostředky pro generování datového pole (DSF) s použitím předtím přijatého doporučeného snížení rychlosti (RR*) pro přenos dat a vysílá v řídícím poli (59) své vlastní doporučené snížení rychlosti (RR*), které se používá k autodetekci datové rychlosti nejvhodnější ke komunikaci.
  30. 30. Vysílač podle nároku 27, dále obsahující prostředky pro indikaci počtu/velikosti dat, která mají být přenášena.
  31. 31. Vysílač podle nároku 27, dále obsahující prostředky k signalizaci přijímající stanici, zda mají být data přesílána přijímající stanicí (funkce opakovače).
  32. 32. Přijímač pro bezdrátovou optickou komunikaci s vysílající stanicí, která vysílá • preambuli (52) s rámci tvořícími cyklickou posloupnost pulzů s definovanou periodou, přičemž počet slotů na rámec a obsah rámců je přijímači znám.
    • jednoznačné synchronizační slovo (53) známé přijímači • řídící pole (59) o pevné délce a známé struktuře, udávající příslušný způsob modulace, který bude použit pro přenos dat, přičemž přijímač obsahuje:
    a) prostředky ke zjištění posloupnosti pulzů v závisíosti na počtu slotů na rámec a obsahu rámce, který je mu znám, aby se získala relativní synchronizace,
    b) prostředky pro detekci nosné v závislosti na posloupnosti pulsů,
    c) prostředky pro úpravu hodin přijímače do fáze slotů přijaté posloupnosti pulzů,
    d) prostředky pro načasování posloupnosti pulzů přijaté
    0 · 0 *
    0·
    0« · 0 *
    0 0 · posuvným registrem jehož délka je definována jednoznačným synchronizačním slovem (53),
    e) prostředky pro sladění posloupnosti pulzů v posuvném registru s jednoznačným synchronizačním slovem jemu známým kvůli získání absolutní synchronizace s vysílající stanicí po rozpoznání jednoznačného identifikačního slova (53),
    f) prostředky ke zjištění z řídícího pole (59), zda je přijímač schopen podporovat příslušný způsob modulace, který bude použit k přenosu dat,
    g) prostředky, které zjistí z přijatých údajů, zda je přijímač správný příjemce dat a
    h) prostředky umožňující přijímači přijímat data ihned po konci řídícího pole.
  33. 33. Přijímač podle nároku 32, dále obsahující prostředky k přepínání mezi jedním, dvěma nebo více způsoby modulace.
  34. 34. Přijímač podle nároku 32, kde prostředky k dosažení absolutní synchronizace obsahují první a druhý korelátor, takže synchronizační slovo (53) generované s použitím dvou synchronizačních slov lze rozeznat ve dvou stupních.
  35. 35. Přijímač podle nároku 32, dále obsahující prostředky k určení doporučeného snížení rychlosti (RR*), odvozeného z očekávání kvality kanálu, který je použit k autodetekci datové rychlosti, která je nejvhodnější k přenosu dat.
  36. 36. Přijímač podle nároku 32, dále obsahující prostředky ke zjištění počtu/velikosti dat, která se očekávají, analýzou informací vysílaných v řídícím ·· ···· • · · • · ··· • « · · · · · • « a · · • ·· ·· ♦ · · • tt· tt · • · · poli (59).
  37. 37. Přijímač podle nároku 32, dále obsahující prostředky pro opětovné vysílání dat pokud přijaté informace udávají, že je vyžadován opětovný přenos (funkce opakovače).
  38. 38'. Bezdrátový optický komunikační systém s více režimy obsahující alespoň jeden vysílač podle kteréhokoli z nároků 27 až 31 a jeden přijímač podle kteréhokoli z nároků 32 až 37.
CZ982040A 1996-01-03 1996-01-03 Robustní způsob a zařízení umožňující bezdrátovou optickou komunikaci ve více režimech CZ204098A3 (cs)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002241937A CA2241937C (en) 1996-01-03 1996-01-03 Robust method and apparatus enabling multi-mode wireless optical communication
PCT/IB1996/000002 WO1997025788A1 (en) 1996-01-03 1996-01-03 Robust method and apparatus enabling multi-mode wireless optical communication
CNB961995165A CN1297085C (zh) 1996-01-03 1996-01-03 实现多模式无线光通信的健壮方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ204098A3 true CZ204098A3 (cs) 1998-10-14

Family

ID=27170746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ982040A CZ204098A3 (cs) 1996-01-03 1996-01-03 Robustní způsob a zařízení umožňující bezdrátovou optickou komunikaci ve více režimech

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6442145B1 (cs)
EP (1) EP0872049B1 (cs)
JP (1) JP3202755B2 (cs)
CN (1) CN1297085C (cs)
AT (1) ATE239332T1 (cs)
CA (1) CA2241937C (cs)
CZ (1) CZ204098A3 (cs)
DE (1) DE69627886T2 (cs)
ES (1) ES2193232T3 (cs)
HU (1) HUP0001749A3 (cs)
PL (1) PL180350B1 (cs)
WO (1) WO1997025788A1 (cs)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19722114C2 (de) * 1997-05-27 2003-04-30 Bosch Gmbh Robert Taktsignal-Bereitstellungsvorrichtung und -verfahren
DE19743170A1 (de) * 1997-09-30 1999-04-01 Daimler Benz Ag Kommunikationssystem
US6643469B1 (en) 1997-11-18 2003-11-04 International Business Machines Corp. Method for improved wireless optical communication and frames for use in a wireless optical communication system
US6317495B1 (en) * 1997-12-19 2001-11-13 Wm. Marsh Rice University Spectral optimization and joint signaling techniques with multi-line separation for communication in the presence of crosstalk
US6192070B1 (en) * 1998-01-02 2001-02-20 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Universal modem for digital video, audio and data communications
US20020167949A1 (en) * 1998-02-26 2002-11-14 Gordon Bremer Apparatus and method for asynchronous transfer mode (ATM) adaptive time domain duplex (ATDD) communication
US6950444B1 (en) * 1999-08-24 2005-09-27 Paradyne Corporation System and method for a robust preamble and transmission delimiting in a switched-carrier transceiver
FI107365B (fi) * 1998-04-27 2001-07-13 Nokia Mobile Phones Ltd Menetelmä ja järjestelmä muuttuvan datankäsittelyn ilmaisemiseksi tiedonsiirtoyhteydessä
US6529730B1 (en) * 1998-05-15 2003-03-04 Conexant Systems, Inc System and method for adaptive multi-rate (AMR) vocoder rate adaption
JP2000215598A (ja) * 1999-01-27 2000-08-04 Sony Corp デジタル信号伝送方法、デジタル信号伝送システム、デジタル信号伝送装置及び記録媒体
DE60007487T2 (de) 1999-07-12 2004-09-16 International Business Machines Corp. Anordnung und Verfahren zum Bestimmen der Datenrate in einem drahtlosen Kommunikationssystem
US6714589B1 (en) 2000-01-04 2004-03-30 Legerity, Inc. Communication device with primitive synchronization signal
EP1295453A1 (en) * 2000-05-25 2003-03-26 Soma Networks, Inc. Quality dependent data communication channel
KR100389816B1 (ko) * 2000-06-24 2003-07-02 삼성전자주식회사 고속 데이터 전송을 위한 통신시스템의 전송율제어 정보전송 방법 및 장치
US6925070B2 (en) * 2000-07-31 2005-08-02 Ipr Licensing, Inc. Time-slotted data packets with a preamble
JP3511988B2 (ja) * 2000-08-10 2004-03-29 日本電気株式会社 フレーム転送装置、フレーム転送方法、フレーム転送システム
US6888819B1 (en) * 2000-10-04 2005-05-03 Yitran Communications Ltd. Media access control utilizing synchronization signaling
US20020098799A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Struhsaker Paul F. Apparatus and method for operating a subscriber interface in a fixed wireless system
DE10105794A1 (de) * 2001-02-07 2002-08-08 Philips Corp Intellectual Pty Kommunikationssystem, Verfahren und Signal für zeitlagencodierte Datenübertragung
CN1161901C (zh) * 2001-05-14 2004-08-11 华为技术有限公司 光通信系统中上行高速数据的同步接收方法与电路
US7104534B2 (en) 2001-06-08 2006-09-12 Broadcom Corporation System and method for detecting collisions in a shared communications medium
US6564160B2 (en) * 2001-06-22 2003-05-13 Agilent Technologies, Inc. Random sampling with phase measurement
US7023876B2 (en) * 2001-07-09 2006-04-04 Quantum Corporation Point-to-point protocol
US20030142742A1 (en) * 2002-01-30 2003-07-31 Rf Saw Components, Incorporated Modulation by combined multi-pulse per group with simultaneous phase and time shift keying and method of using the same
US7106733B2 (en) * 2002-03-20 2006-09-12 Intel Corporation Method and apparatus for network header compression
US7867092B2 (en) * 2002-04-08 2011-01-11 Igt Gaming apparatus with an optical wireless system
US7525948B2 (en) * 2002-04-29 2009-04-28 Nokia Corporation Method and apparatus for utilizing synchronization information
US7853260B2 (en) * 2002-04-29 2010-12-14 Nokia Corporation Method and apparatus for cell identification for uplink interference avoidance using inter-frequency measurements
US20040117494A1 (en) * 2002-12-16 2004-06-17 Mitchell Larry J. Method and system for dynamically reconfiguring pervasive device communication channels
US7548579B1 (en) * 2003-03-31 2009-06-16 3Com Corporation Symbol spreading method and device for OFDM systems
US7009501B2 (en) * 2003-05-22 2006-03-07 Disney Enterprises, Inc. System and method of optical data communication with multiple simultaneous emitters and receivers
WO2005022692A2 (en) 2003-08-21 2005-03-10 Hill-Rom Services, Inc. Plug and receptacle having wired and wireless coupling
KR20060084851A (ko) * 2003-09-15 2006-07-25 알에프 소 콤포넌츠 인코포레이티드 Saw 식별 태그 판별 방법들
DE10351286B4 (de) * 2003-10-31 2009-12-31 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Infrarot-Kopfhörer/Hörhilfe
US7095789B2 (en) * 2004-01-28 2006-08-22 Rambus, Inc. Communication channel calibration for drift conditions
US7305476B2 (en) * 2004-02-01 2007-12-04 Phonex Broadband Corporation Method and system for network synchronization and isolation
TWI287368B (en) * 2004-03-15 2007-09-21 Wionics Research Generalized puncturing in a communication system
WO2006012211A2 (en) * 2004-06-24 2006-02-02 Meshnetworks, Inc. A system and method for adaptive rate selection for wireless networks
KR100601690B1 (ko) * 2004-07-06 2006-07-14 삼성전자주식회사 무선 랜 기반의 무선 프린팅 시스템 및 방법
US7884735B2 (en) 2005-02-11 2011-02-08 Hill-Rom Services, Inc. Transferable patient care equipment support
CN102710373B (zh) * 2005-09-14 2015-04-22 美商内数位科技公司 接入点、高吞吐量站、接入点和高吞吐量站中使用的方法
JP4991034B2 (ja) * 2005-11-04 2012-08-01 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド モバイル通信ターミナル及びモバイル通信ターミナルのメディア再生時間を計算する方法
CN101043506B (zh) * 2006-03-20 2010-07-14 中兴通讯股份有限公司 一种自动判断接入业务类型的方法
FR2902589A1 (fr) * 2006-06-20 2007-12-21 France Telecom Procede de communication, stations emettrice et receptrice et programmes d'ordinateur associes
CN101207534B (zh) * 2006-12-20 2010-04-14 华为技术有限公司 一种信号发送方法以及通讯系统
US7894466B2 (en) * 2006-12-29 2011-02-22 Nokia Corporation Apparatus, methods and computer program products providing pattern masking and traffic rule matrix scheduling for multiradio control
CN101399602B (zh) * 2007-09-26 2013-01-02 展讯通信(上海)有限公司 一种时分系统帧及其设置方法、处理方法和设备
CN101399796B (zh) * 2007-09-28 2012-05-09 展讯通信(上海)有限公司 时分系统接收帧处理方法和设备
KR20090043059A (ko) * 2007-10-29 2009-05-06 삼성전자주식회사 무선 광통신 방법 및 이를 위한 휴대 단말기
ATE531136T1 (de) * 2008-07-11 2011-11-15 Stichting Imec Nederland Verfahren für schnelle uwb-ir-basisband- empfängersynchronisation mit niedrigem stromverbrauch
JP5325526B2 (ja) * 2008-10-17 2013-10-23 三星電子株式会社 可視光通信システム、及び可視光通信方法
AU2011210806A1 (en) * 2010-01-29 2012-07-05 Elster Solutions, Llc Mesh infrastructure utilizing alternative communication paths
US8855102B2 (en) * 2010-01-29 2014-10-07 Elster Solutions, Llc Wireless communications providing interoperability between devices capable of communicating at different data rates
US9197981B2 (en) * 2011-04-08 2015-11-24 The Regents Of The University Of Michigan Coordination amongst heterogeneous wireless devices
US8902894B2 (en) * 2011-05-06 2014-12-02 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods for wireless communication using a packet structure that indicates whether payload length field and payload are included in the packet
US9081684B2 (en) 2013-08-28 2015-07-14 Landis+Gyr Technologies, Llc Data recovery of data symbols received in error
WO2016147474A1 (ja) 2015-03-16 2016-09-22 三菱電機株式会社 光通信システム、光信号発生装置、及び光信号受信装置
US9525462B1 (en) 2015-12-04 2016-12-20 Landis+Gyr Technologies, Llc Data recovery of data symbols
US10395769B2 (en) 2015-12-16 2019-08-27 Hill-Rom Services, Inc. Patient care devices with local indication of correspondence and power line interconnectivity
RU2640349C1 (ru) * 2016-07-25 2017-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Способ маршрутизации в беспроводных сетях zigbee
WO2019054994A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-21 Osram Sylvania Inc. TECHNIQUES FOR DECODING COMMUNICATION MESSAGES BASED ON LIGHT
US11929781B2 (en) * 2020-01-23 2024-03-12 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Terminal devices, communication methods, and communication systems
WO2021224180A1 (en) * 2020-05-08 2021-11-11 Signify Holding B.V. Power saving for an optical wireless communication system
US12279999B2 (en) 2021-01-22 2025-04-22 Hill-Rom Services, Inc. Wireless configuration and authorization of a wall unit that pairs with a medical device
US12186241B2 (en) 2021-01-22 2025-01-07 Hill-Rom Services, Inc. Time-based wireless pairing between a medical device and a wall unit
WO2022257026A1 (zh) * 2021-06-08 2022-12-15 华为技术有限公司 通信方法和通信装置
US11552704B1 (en) * 2021-08-09 2023-01-10 L3Harris Technologies, Inc. Transport data structure useful for transporting information via a free space optical link using a pulsed laser
CN120019587A (zh) * 2022-09-08 2025-05-16 诺基亚技术有限公司 用于同步信号块传输的方法和装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099364A (en) 1985-11-25 1992-03-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Video recorder with reduced power consumption
US5099346A (en) * 1988-01-27 1992-03-24 Spectrix Corporation Infrared communications network
US5247380A (en) * 1988-01-27 1993-09-21 Spectrix Corp Infrared communications network
US5297144A (en) * 1991-01-22 1994-03-22 Spectrix Corporation Reservation-based polling protocol for a wireless data communications network
US5297185A (en) * 1992-02-13 1994-03-22 North American Philips Corporation Pattern detection and synchronization circuit
IT1256471B (it) * 1992-12-10 1995-12-07 Italtel Spa Metodo per l'acqisizione del sincronismo tra stazione fissa e apparecchio telefonico portatile in un sistema digitale di telefonia cordless
JPH06311160A (ja) * 1993-04-21 1994-11-04 Hitachi Ltd 無線通信方式及び無線端末装置
US5392283A (en) * 1993-08-27 1995-02-21 Motorola, Inc. Data communication protocol
KR100242408B1 (ko) * 1994-04-18 2000-02-01 포만 제프리 엘 무선 광 통신 시스템 및 방법과 그에 사용되는 수신 유닛
US5602669A (en) * 1994-06-30 1997-02-11 Sony Corporation Digital signal transmission apparatus, digital signal transmission method, and digital signal transmitter-receiver
US5684871A (en) * 1995-05-02 1997-11-04 Apple Computer, Inc. Method and apparatus for multi-mode infrared data transmission
US5771462A (en) * 1995-07-07 1998-06-23 International Business Machines Corporation Bus arbitration infrastructure for deployment of wireless networks
US5818826A (en) * 1996-06-17 1998-10-06 International Business Machines Corporation Media access control protocols in a wireless communication network supporting multiple transmission rates

Also Published As

Publication number Publication date
CA2241937A1 (en) 1997-07-17
ES2193232T3 (es) 2003-11-01
HUP0001749A2 (hu) 2000-09-28
EP0872049B1 (en) 2003-05-02
US6442145B1 (en) 2002-08-27
PL180350B1 (pl) 2001-01-31
DE69627886D1 (de) 2003-06-05
PL327574A1 (en) 1998-12-21
HUP0001749A3 (en) 2002-01-28
HK1016369A1 (en) 1999-10-29
EP0872049A1 (en) 1998-10-21
CA2241937C (en) 2004-04-27
CN1297085C (zh) 2007-01-24
WO1997025788A1 (en) 1997-07-17
CN1207220A (zh) 1999-02-03
DE69627886T2 (de) 2004-05-19
JPH11502096A (ja) 1999-02-16
JP3202755B2 (ja) 2001-08-27
ATE239332T1 (de) 2003-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0872049B1 (en) Robust method and apparatus enabling multi-mode wireless optical communication
EP0196347B1 (en) Infrared communication system
US6574237B1 (en) Inoperable network device
US6539028B1 (en) CSMA/CD wireless LAN
Schmid et al. LED-to-LED visible light communication networks
US5046066A (en) Wireless local area network
EP0483548B1 (en) Transceiver for extending a CSMA/CD network for wireless communication
US5649296A (en) Full duplex modulated backscatter system
US20070110149A1 (en) Frequency offset differential pulse position modulation
JP2001523913A (ja) 改善された無線光通信の方法および無線光通信システム用のフレーム
US20030007473A1 (en) Method and apparatus for integrating wireless communication and asset location
JP2007517465A (ja) ハイブリッドなスペクトラム拡散無線システム
WO2006030422A2 (en) Communication and distance measurement in an addressed wide band rfid system
CZ20003270A3 (cs) Zařízení a způsob pro vylepšenou konektivitu v bezdrátových optických komunikačních systémech
AU2011379367B2 (en) Multiple protocol receiver
EP3342240B1 (en) Collision avoidance method and system for wireless communication systems
JP3529263B2 (ja) 空間伝送用光送受信回路および空間伝送装置
US12052338B2 (en) Concurrent multistandard detection receiver with prepacket transmission detection
RU2153227C2 (ru) Способ и устройство для устойчивой, многорежимной и беспроводной оптической связи
KR100305494B1 (ko) 무선광통신인에이블방법,무선광통신용다중모드패킷,무선광통신용송신기및수신기
JP2002026984A (ja) 通信方式
JP3517875B2 (ja) 光無線伝送システム
JP2002044030A (ja) 光無線通信装置
HK1016369B (en) Robust method and apparatus enabling multi-mode wireless optical communication
Nogueira et al. Topology aware-beaconless reactive wireless sensor network

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic