PL180350B1 - Sposób, system oraz nadajnik i odbiornik optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 Sposób optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodo- wej pomiedzy stacja nadawcza oraz pierwsza stacja odbiorcza da- nych modulowanych przy uzyciu pierwszego sposobu modulacji 1 druga stacja odbiorcza danych modulowanych przy uzyciu drugiego sposobu modulacji, znamienny tym, ze ze stacji nadawczej, wpro- wadzajacej naglówek komunikatu (52) zawierajacy ramki tworzace okresowa sekwencje impulsów o okreslonym okresie, przy czym li- czba szczelin (L) na ramke i zawartosc ramki sa znane stacjom odbio- rczym, transmituje sie optycznie sekwencje impulsów, zas w stacjach odbiorczych wykonuje sie detekcje przebiegu nosnego na podstawie sekwencji odebranych impulsów, po czym w kazdej ze stacji odbior- czych ustala sie okres sekwencji impulsów oraz reguluje sie jej zegar wedlug fazy szczelin odebranej sekwencji impulsów 1 odmierza nad- chodzaca sekwencje impulsów w rejestrze przesuwnym, nastepnie transmituje sie ze stacji nadawczej jednoznaczne slowo synchroniza- cyjne (53) wyrównane wzgledem okresu, gdzie jednoznaczne slowo synchronizacyjne (53) jest znane stacji odbiorczej, po czym w kazdej ze stacji odbiorczych okresla sie korelacje sekwencji impulsów w reje- strze przesuwnym ze znanym jej slowem synchronizacyjnym, zas w stacji nadawczej okresla sie w polu kontrolnym (59) o ustalonej dlugosci i strukturze, który sposób modulacji, pierwszy czy drugi, bedzie stosowany do transmisji danych w polu danych/podsyste- mu (51). FIG 4A FIG 4B PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku j est sposób, system oraz nadajnik i odbiornik optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej, przeznaczone zwłaszcza do komunikacji pomiędzy różnymi typami urządzeń działających w różnych trybach w obrębie wspólnego środowiska roboczego.

Wraz z szybko rosnącą liczbą stacji roboczych i komputerów osobistych, na przykład komputerów biurkowych albo ręcznych, we wszystldch dziedzinach biznesu, administracji i produkcji, istnieje również wzrastające zapotrzebowanie na elastyczne i proste łączenie tych systemów ze sobą. Istnieje podobne zapotrzebowanie, jeśli chodzi o składanie albo łączenie ze sobą urządzeń peryferyjnych, takich jak klawiatury, myszy komputerowe, drukarki, plotery, faksy, skanery, monitory i modemy. Stosowanie połączeń elektrycznych staje się kłopotliwe wraz z rosnącą liczbą systemów komunikujących się ze sobą oraz w wielu przypadkach, w których położenie systemów albo konfigurację podsystemów trzeba często zmieniać. Dlatego pożądane jest uzyskanie elastyczności poprzez wyeliminowanie połączeń elektrycznych dla takich systemów i zastosowanie zamiast nich komunikacji bezprzewodowej.

Zastosowanie sygnałów optycznych do bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych pomiędzy systemami i urządzeniami spotkało się w ostatnich latach ze zwiększonym zainteresowaniem i znalazło zastosowanie w produktach komercyjnych. Przykładem jest zdalne sterowanie optyczne elektronicznych urządzeń użytkowych. Kolejnym przykładem jest komunikacja pomiędzy systemami informacyjnymi w środowisku biurowym. W optycznym systemie komunikacyjnym dane cyfrowe do przekazania pomiędzy systemem transmisyjnym i systemem odbiorczym są przekształcane na modulowane sygnały optyczne, wysyłane przez źródło światła - zwłaszcza źródło światła podczerwonego (IR) - systemu transmisyjnego i są odbierane, przekształcane na sygnały elektryczne oraz następnie na dane cyfrowe przez system odbiorczy. Sygnały optyczne mogą rozchodzić się bezpośrednio do optycznego odbiornika systemu odbiorczego lub mogą osiągać odbiorniki pośrednio po zmianach kierunku rozchodzenia się wskutek procesów takich jak odbicia albo rozproszenie na powierzchniach. Ten pierwszy przypadek realizuje się w komputerach przenośnych i urządzeniach peryferyjnych, w których transmisja danych następuje pomiędzy optycznym nadajnikiem i odbiornikiem, które są zbliżone na odległość rzędu 1 -3 m i są ustawione w jednej linii. Ten drugi przypadek jest typowy dla zastosowań w środowisku biurowym, w którym niezakłócona bezpośrednia transmisja sygnałów optycznych pomiędzy nadajnikami i odbiornikami odległymi kilka metrów od siebie jest niepraktyczna albo nawet niemożliwa wskutek nie dających się uniknąć zakłóceń bezpośredniego toru.

Jednym ze znanych sposobów uzyskiwania wysokiego stopnia elastyczności jest wysyłanie sygnałów optycznych z systemu nadawczego na sufit albo ściany biura, gdzie są one odbijane lub rozpraszane. Tak więc promieniowanie rozkłada się na pewną strefę w otoczeniu nadajnika. Rozprowadzanie sygnałów świetlnych rozchodzących się od sufitu zależy od wielu szczegółów, które są charakterystyczne dla określonego rozważanego środowiska. Jednak zasadnicze jest to, że zasięg transmisji, czyli odległość pomiędzy systemem nadawczym i systemem odbiorczym, jest ograniczona do pewnej wartości końcowej, zwanej dalej zasięgiem transmisji, ponieważ strumień energii wysyłanego promieniowania zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości rozchodzenia i czułość odbiornika jest ograniczona ze względu na minimalny stosunek sygnału do szumu. Typowe znane systemy, działające na poziomach mocy optycznej ograniczonych przez wydajność źródeł światła i wymagania bezpieczeństwa co do wystawienia na światło, wykazywały zasięgi transmisji kilku metrów dla szybkości przesyłania danych 1 Mbps.

Powyższy przykład ilustruje podstawowe cechy bezprzewodowej komunikacji optycznej i wskazuje pola zastosowań, na których jej stosowanie j est korzystne w przeciwieństwie do innego konkurencyjnego sposobu komunikacji bezprzewodowej, to jest transmisji na częstotliwości radiowej. Bezprzewodowa komunikacja optyczna umożliwia transmisję danych o krótkim zasię

180 350 gu, natomiast transmisja radiowa ma potencjalnie duży zasięg. Ponadto optyczna komunikacja bezprzewodowa w środowisku biurowym jest lokalna, ponieważ typowe granice biura, jak ściany i sufity, nie są przezroczyste dla światła, zaś na ogół są one przezroczyste dla fal radiowych. Dlatego też możliwe interferencje pomiędzy różnymi systemami komunikacyjnymi łatwiej jest kontrolować i możliwy jest prostszy sposób uzyskiwania bezpieczeństwa danych dla bezprzewodowego systemu komunikacyjnego opartego na promieniowaniu optycznym niż dla transmisji radiowej. Transmisja radiowa jest nawet ograniczona przez przepisy i licencje komunikacyjne, natomiast nie są ograniczone systemy bezprzewodowej komunikacji optycznej.

Sposób synchronizacji stacji ruchomej i stacji bazowej pracujących w systemie telefonicznym z wykorzystaniem funkcji autokorelacji jest ujawniony w europejskim opisie patentowym nr EP 0601629. Z kolei z opisu patentowego USA nr 5392283 jest znany protokół przesyłania danych, który umożliwia sprawne przesyłanie sygnałów kontrolnych i wiadomości pomocniczych w systemie łączności. W ten sposób przesyłane są strumienie wiadomości, które zawierają słowa kontrolne, symbole identyfikujące format i segmenty danych.

Najważniejsze parametry bezprzewodowego optycznego systemu komunikacyjnego to osiągalna szybkość transmisji danych i odległość pomiędzy systemami wymieniającymi dane. W środowisku biurowym może być potrzebne przesyłanie danych na odległości przekraczające zasięg transmisji pojedynczego nadajnika optycznego. Jednak zasięg transmisji pojedynczego nadajnika optycznego można poszerzyć w obrębie sieci komunikacji bezprzewodowej, na przykład wprowadzając wzmacniaki optyczne. Przykład takiego rozszerzonego systemu komunikacyjnego jest ujawniony w opisie patentowym USA nr 4402090, w którym dane sąprzekazywane pomiędzy stacjami terminalnymi i stacjami satelickimi przez systemy na podczerwień. Opisany system posiada zbiór stacji satelickich, czyli stacji zwykle umieszczonych na suficie dużego pomieszczenia. Terminale mogą współpracować optycznie z satelitami w obrębie ich zasięgu transmisji, a dane mogą być rozprowadzane połączeniami pomiędzy satelitami, a więc umożliwia się rozprowadzanie danych na odległościach powyżej zasięgu transmisyjnego pojedynczego nadajnika.

Projektując system bezprzewodowej komunikacji optycznej należy być świadomym występowania nie dającego się uniknąć światła otaczającego, takiego jak światło dzienne albo światło z lamp, które zawsze dochodzi do detektorów optycznych, chyba że system jest ograniczony do zastosowania w środowisku całkowicie zaciemnionym. Energia podczerwona w świetle otaczającym, pochodząca od lamp fluorescencyjnych i żarówek oraz od światła słonecznego, może prowadzić do przeważającego szumu w odbiorniku optycznym. Tak więc światło otaczające wpływa na stosunek sygnału do szumu w odbiorniku, dlatego oddziałuje na zasięg transmisji. Występowanie światła otaczającego jest na ogół statystyczne i często trudne do kontrolowania, a jego natężenie może znacznie się zmieniać, co jest oczywiste dla włączanych i wyłączanych lamp lub światła słonecznego. Kolejnym występującym w rzeczywistości efektem oddziałującym statystycznie na stosunek sygnału do szumu i przez to na zasięg transmisji jest występowanie na drodze optycznej przeszkód wpływających na sygnał w odbiorniku. Na przykład w środowisku biurowym poruszający się użytkownicy mogą zmieniać moc nadawanych sygnałów, a także wpływ nie dającego się uniknąć światła otaczającego.

W obecnych świetlnych systemach komunikacji bezprzewodowej, najpierw podjęto oczywiste próby rozwiązania problemu światła otaczającego. Zwykle sygnały prądu przemiennego o niskiej częstotliwości (< 500 kHz), które można przypisać typowemu oświetleniu pomieszczenia, tłumi się filtrami elektrycznymi po konwersji światła na sygnały elektryczne. Stosuje się filtry optyczne do ograniczania widma niepożądanego światła otaczającego. Jednak istotna część światła dziennego znajduje się pod względem widma w tym samym zakresie co promieniowanie optyczne źródeł światła właściwych systemom komunikacji bezprzewodowej.

W publikacjach zgłoszeń międzynarodowych, na przykład WO 95/23461, ujawniono, że możliwe jest przedstawienie systemu komunikacji bezprzewodowej na podczerwień, który efektywnie rozwiązuje podstawowe problemy systemów dostępnych na rynku, jak na przykład światło padające z otoczenia. W publikacji WO 95/28777 podany jest ponadto schemat umożli

180 350 wiający dynamiczną optymalizację systemów bezprzewodowej komunikacji optycznej narażonych na zmiany poziomu światła otaczającego.

Ponadto w opisie patentowym USA nr 5099346 jest ujawniona sieć łączności na podczerwień, w której bezbłędna transmisja jest realizowana przez układy kodujące dla poprawienia błędów i wykorzystująca protokół komutacji pakietów. Taki protokół pozwala terminalowi na wybór połączeń z innym terminalem bez zmniejszania stopy błędów.

Rozwój bezprzewodowej komunikacji optycznej doprowadził do opracowania różnych sposobów komunikacji optycznej, które nie są kompatybilne. Na przykład zwykle nie jest możliwe połączenie komputera pierwszego producenta z drukarką drugiego producenta za pomocą bezprzewodowego kanału optycznego, ponieważ w większości przypadków działają one w innym trybie i sprzęt nadajnika oraz odbiornika nie jest kompatybilny.

Niekompatybilność jest częściowo spowodowana przez nieskoordynowane działania w samym przedsiębiorstwie. Ponadto są różne zastosowania, które ze względu na ich naturę wymagają różnych trybów transmisji, aby uzyskać odpowiednie szybkości transmisji danych i odpowiednią odległość. Typowe przykłady to kierowane łącza typu desktop o dużej szybkości dla komputerów i urządzeń peryferyjnych, sieci lokalne (LAN) o stałej lub zmiennej szybkości transmisji danych wykorzystujące promieniowanie rozproszone, systemy zdalnego sterowania, funkcję pagingu z małą szybkością i łącza dostępu do systemów przewodowych i bezprzewodowych systemów częstotliwości radiowej, jak na przykład telefony bezprzewodowe. Jest oczywiste, że własności tych rodzajów systemów są podyktowane samym zastosowaniem.

Oznacza to, że pewne różne optyczne systemy komunikacyjne będą zawsze musiały współistnieć, czyli trzeba będzie mieć do czynienia z systemami wielotrybowymi. Jednak należy oczekiwać, że różnice spowodowane przez niezależne działania rozwojowe z czasem znikną, albo że przynajmniej zostanie określony standard, w którym większość systemów będzie mogła się ze sobą komunikować. Przykładem takiego standardu jest istniejący standard IrDA. Prowadzone są prace nad rozszerzeniem tego standardu. Szczegóły są podane w artykule pt. „Ease File Transfer With IrDA-Protocol Wireless Infrared” („Prosta transmisja plików z bezprzewodowym protokołem IrDA na podczerwień”), Billa Travisa, EDN, opublikowanym w The Design Magazine of Electronics Industry, lipiec 1995, strony 17-22. W tym artykule opisany jest również sposób modulacji określony przez standard IrDA.

Istotą sposobu optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej, według wynalazku, pomiędzy stacj ą nadawczą oraz pierwszą stacj ą odbiorczą danych modulowanych przy użyciu pierwszego sposobu modulacji i drugą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu drugiego sposobu modulacji, jest to, że ze stacji nadawczej, wprowadzającej nagłówek komunikatu zawierający ramki tworzące okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, przy czym liczba szczelin na ramkę i zawartość ramki są znane stacjom odbiorczym, transmituje się optycznie sekwencję impulsów, zaś w stacjach odbiorczych wykonuje się detekcję przebiegu nośnego na podstawie sekwencji odebranych impulsów, po czym w każdej ze stacji odbiorczych ustala się okres sekwencji impulsów oraz reguluje się jej zegar według fazy szczelin odebranej sekwencji impulsów i odmierza nadchodzącą sekwencję impulsów w rejestrze przesuwnym, następnie transmituje się ze stacji nadawczej jednoznaczne słowo synchronizacyjne wyrównane względem okresu, gdzie jednoznaczne słowo synchronizacyjne jest znane stacji odbiorczej, po czym w każdej ze stacji odbiorczych określa się korelację sekwencji impulsów w rejestrze przesuwnym ze znanym jej słowem synchronizacyjnym, zaś w stacji nadawczej określa się w polu kontrolnym o ustalonej długości i strukturze, który sposób modulacji, pierwszy czy drugi, będzie stosowany do transmisji danych w polu danych/podsystemu.

Korzystnie w stacji odbiorczej danych modulowanych przy użyciu różnych sposobów modulacji, przełącza się odbiornik na sposób modulacji wskazany w polu kontrolnym.

Korzystnie w polu kontrolnym albo w polu danych/podsystemu wprowadza się listę adresowała danych.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się pole zmniejszenia szybkości wskazujące stacji odbiorczej, jak często będzie powtarzany każdy symbol modulacji położenia impulsów (PPM) pola danych/podsystemu.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się pole zalecanego zmniejszenia szybkości do transmisji zalecanego współczynnika zmniejszenia szybkości.

Korzystnie zalecany współczynnik zmniejszenia szybkości ustala się na podstawie rzeczywistej liczby błędów, które wystąpiły podczas komunikacji pomiędzy stacją nadawczą i stacjami odbiorczymi.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się pole rozmiaru bloku wskazujące liczbę jednostek danych transmitowanych w polu danych/podsystemu.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się pole trybu przenoszące dane informacyjne wskazujące stacji odbiorczej, który sposób modulacji będzie stosowany.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się dane informacyjne do sygnalizacji stacji odbiorczej, czy dane powinny zostać przekazane dalej przez stację odbiorczą.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się dane informacyjne umożliwiające każdej nie adresowanej stacji odbiorczej, albo nie będącej w stanie obsługiwać sposobu modulacji wskazanego w polu kontrolnym, ustalenie jak długo będzie trwała transmisja danych.

Korzystnie w każdej ze stacji odbiorczych stosuje się algorytm rozpoznawania słowa synchronizacyjnego, także w przypadku wystąpienia błędów w komunikacji optycznej.

Korzystnie rozpoznawanie w stacji odbiorczej wykonuje się w dwóch etapach, jeżeli słowo synchronizacyjne składa się z dwóch słów synchronizacyjnych.

Korzystnie szybkość transmisji, z jakąbędątransmitowane dane, ustala się w stacji odbiorczej i/lub stacji nadawczej.

Korzystnie w stacji odbiorczej ustala się zalecaną szybkość transmisji stosowaną w transmisji danych, uwzględniając aktualną jakość kanału komunikacyjnego pomiędzy stacją nadawczą i stacją odbiorczą, przy czym zalecaną szybkość transmisji ustala się na podstawie wiadomości, kiedy dokładnie kończy się pole kontrolne, a więc kiedy zaczyna się pole danych/podsystemu.

Korzystnie dane informacyjne o szybkości transmisji i zalecanej szybkości transmisji udostępnia się programowi użytkowemu albo użytkownikowi końcowemu.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się dane informacyjne o priorytecie dostępu umożliwiające współistnienie co najmniej dwóch komunikacyjnych komórek (pikokomórek) w obrębie komórki komunikacyjnej.

Korzystnie w polu kontrolnym wprowadza się dane informacyjne wspomagające szyfrowanie danych.

Istotą sposobu optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej, według wynalazku, pomiędzy stacj ą nadawczą oraz pierwszą stacj ą odbiorczą danych modulowanych przy użyciu pierwszego sposobu modulacji i drugą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu drugiego sposobu modulacji, jest to, że zawiera obwody do przetwarzania wielotrybowych pakietów, które zawierają pole danych/podsystemu z modulacją położenia impulsów (PPM) przenoszące transmitowane dane oraz poprzedzający je bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej dekodowany przez wszystkie stacje odbiorcze, przy czym bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej zawiera nagłówek komunikatu z ramkami tworzącymi okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, gdzie liczba szczelin ma ramkę i zawartość ramki są znane stacjom odbiorczym, jednoznaczne słowo synchronizacyjne znane stacjom odbiorczym oraz pole kontrolne o ustalonej długości i strukturze, zawierające dane informacyjne o trybie, które wskazują sposób modulacji stosowany do transmisji danych, i pole zmniejszenia szybkości wskazujące stacjom odbiorczym, jak często będzie powtarzany każdy symbol modulacji położenia impulsów (PPM) pola danych/podsystemu.

Korzystnie pole kontrolne albo pole danych/podsystemu w wielotrybowym pakiecie zawiera listę adresów dla danych.

180 350

Korzystnie pole kontrolne w wielotrybowym pakiecie zawiera pole zalecanego zmniejszenia szybkości do transmisji danych informacyjnych o zalecanym współczynniku zmniejszenia szybkości.

Korzystnie pole kontrolne w wielotrybowym pakiecie zawiera pole rozmiaru bloku wskazujące liczbę jednostek danych, które będą transmitowane w polu danych/podsystemu.

Korzystnie pole kontrolne w wielotrybowym pakiecie zawiera dane informacyjne o przekazywaniu danych przez stację odbiorczą.

Korzystnie pole kontrolne w wielotrybowym pakiecie zawiera dane informacyjne umożliwiające każdej nie adresowanej stacji odbiorczej, albo nie będącej w stanie obsługiwać sposobu modulacji wskazanego w polu kontrolnym, ustalenie jak długo będzie trwała transmisja danych.

Korzystnie pole kontrolne w wielotrybowym pakiecie zawiera dane informacyjne wspomagające szyfrowanie danych.

Istotą nadajnika optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej, według wynalazku, z pierwsząstacjąodbiorcządanych modulowanych przy użyciu pierwszego sposobu modulacji i drugą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu drugiego sposobu modulacji, przy czym komunikację inicjalizuje się przy użyciu bezbłędnego nagłówka warstwy fizycznej dekodowanego przez wszystkie stacje odbiorcze, jest to, że zawiera generator nagłówka do dostarczania bezbłędnego nagłówka warstwy fizycznej, przy czym bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej zawiera nagłówek komunikatu z ramkami tworzącymi okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, gdzie liczba szczelin na ramkę i zawartość ramki są znane stacjom odbiorczym, jednoznaczne słowo synchronizacyjne znane stacjom odbiorczym i pole kontrolne o ustalonej długości i znanej strukturze wskazujące sposób modulacji stosowany w transmisji danych, oraz koder modulacji położenia impulsów do modulowania danych do transmisji i elementy do transmitowania sekwencji impulsów, po której następują jednoznaczne słowo synchronizacyjne wyrównane względem sekwencji impulsów, pola kontrolnego i modulowanych danych.

Korzystnie zawiera w polu kontrolnym albo w polu danych/podsystemu listę adresów dla danych do transmisji.

Korzystnie zawiera układy generowania pola danych (DSF) przy użyciu odebranego poprzednio zalecanego współczynnika zmniejszenia szybkości transmisji danych i nadawania w polu kontrolnym swoich własnych zalecanych współczynników zmniejszenia szybkości.

Korzystnie zawiera układy wskazywania liczby/rozmiaru danych do transmisji.

Korzystnie zawiera układy sygnalizowania stacji odbiorczej, czy dane powinny zostać przekazane dalej przez stację odbiorczą.

Istotąodbiomika optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej, według wynalazku, ze stacją nadawczą która transmituje bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej dekodowany przez wszystkie odbiorniki w wielotrybowej komórce komunikacyjnej, który zawiera nagłówek komunikatu z ramkami tworzącymi okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, przy czym liczba szczelin na ramkę i zawartość ramki są znane odbiornikowi, jednoznaczne słowo synchronizacyjne znane odbiornikom i pole kontrolne o ustalonej długości i znanej strukturze, wskazujące sposób modulacji stosowany do transmisji danych, jest to, że zawiera cyfrowąjednostkę przetwarzającą do ustalania okresu sekwencji impulsów na podstawie znanej liczby szczelin na ramkę i zawartości ramki, detektor przebiegu nośnego do detekcji przebiegu nośnego na podstawie sekwencji impulsów, układ cyfrowej pętli fazowej do regulacji zegara odbiornika względem fazy szczelin odebranej sekwencji impulsów, układ odmierzania odebranej sekwencji impulsów poprzez rejestr przesuwny, którego długość jest określona przez jednoznaczne słowo synchronizacyjne, układ rozpoznawania synchronizacji do określania współzależności sekwencji impulsów w rejestrze przesuwnym ze znanym jednoznacznym słowem synchronizacyjnym, układ ustalania na podstawie pola kontrolnego możliwości obsługi przez odbiornik sposobu modulacji stosowanego do transmisji danych, układ ustalania na podstawie odebranych danych informacyjnych, że odbiornik jest właściwym odbiorcą danych, oraz układy umożliwiające odbiornikowi odbiór danych zaraz po zakończeniu pola kontrolnego.

180 350

Korzystnie zawiera układy przełączania pomiędzy jednym, dwoma albo większą liczbą sposobów modulacji.

Korzystnie układ rozpoznawania synchronizacji zawiera pierwszy korelator i drugi korelator, rozpoznające w dwóch etapach słowo synchronizacyjne wygenerowane przy użyciu dwóch słów synchronizacyjnych.

Korzystnie zawiera układ szacowania jakości kanału do ustalania zalecanego współczynnika zmniejszenia szybkości.

Korzystnie zawiera detektor bezbłędnego nagłówka do ustalania oczekiwanej liczby/rozmiaru danych, analizujący dane informacyjne transmitowane w polu kontrolnym.

Korzystnie zawiera układ retransmisji danych na podstawie współczynnika jakości transmisji.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie komunikacji pomiędzy różnymi typami urządzeń działających w różnych trybach w obrębie wspólnego środowiska roboczego, zwłaszcza w systemie bezprzewodowej wielotrybowej komunikacji optycznej.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia tablicę różnych współistniejących podsystemów na podczerwień i wybór typowych zastosowań, fig. 2 - schemat blokowy odbiornika wielotrybowej stacji odbiorczej, fig. 3 - schemat blokowy stacji wielotrybowych komunikujących się wewnątrz komórki komunikacyjnej, fig. 4A - strukturę pakietu z nagłówkiem warstwy fizycznej, fig. 4B - przykładowe pole kontrolne nagłówka warstwy fizycznej i przykładowy sposób modulacji w polu danych/podsystemu, fig. 5 schemat blokowy jednotrybowego systemu optycznej komunikacji bezprzewodowej, fig. 6 - schemat blokowy systemu z adaptacyjną zmienną szybkością transmisji z blokami funkcyjnymi do szacowania jakości kanału i synchronizacji ramki/symbolu, fig. 7 - uproszczony diagram stanu przejścia maszyny stanu master z fig. 6 dla systemu stosującego zmniejszenie szybkości (RR) = 1, 2, 4 i 8, fig. 8 - mechanizm negocjowania szybkości w połączeniu ze standardowym protokołem CSMA/CA (dostęp wielokrotny z wykrywaniem przebiegu nośnego i unikaniem kolizji), fig. 9 zestaw tablic szybkości i łączności, fig. 10 - użytkową informację sieciową wyprowadzoną z tablic szybkości i łączności z fig. 9, fig. 11 - schemat blokowy części stacji odbiorczej do synchronizacji symbolu/ramki, fig. 12 - schemat blokowy części odbiornika, fig. 13 - uproszczony diagram przejścia stanu dla odbiornika z fig. 12, gdzie RR= 1,2,4,8 do RR_max, fig. 14 -strukturę słowa synchronizacyjnego dla 4-szczelinowej modulacji położenia impulsów (4-PPM), które jest złożone z wykorzystaniem dwóch słów synchronizacyjnych.

System optycznej komunikacji bezprzewodowej zawiera przynajmniej jedną stację służącą jako nadajnik i drugą służącą jako odbiornik. Nadajnik zawiera źródło światła, na przykład diodę świetlną (LED) albo diodę laserową a odbiornik zawiera fotodiodę. Słowa „stacja” jest w dalszej części używane jako synonim wszystkich rodzajów komputerów, terminali, wzmacniaków czy urządzeń peryferyjnych, które mogą komunikować się ze sobą. Rozwiązanie według wynalazku można stosować również do komunikacji w jednotrybowym systemie komunikacyjnym, przy czym nadaje się ono szczególnie dobrze do komunikacji w systemach wielotrybowych.

Zwykle stosuje się światło podczerwone (IR) do bezprzewodowej komunikacji optycznej i poniżej będzie też używane określenie „komunikacja na podczerwień”, chociaż przedstawiony wynalazek nie jest ograniczony do określonego zakresu widma światła.

Zgodnie z wynalazkiem wprowadza się nagłówek, który będzie opisany bardziej szczegółowo w dalszej części i który jest bezbłędny w tym sensie, że może być rozpoznawany i dekodowany przez wszystkie odbiorniki znajdujące się w tej samej komórce komunikacyjnej, na przykład przestrzeni biura, nawet w warunkach, gdy nie jest już możliwa zwykła komunikacja. Ponadto bezbłędny nagłówek umożliwia komunikację pomiędzy różnymi stacjami współistniejącymi w jednej itej samej komórce komunikacyjnej, czyli jest umożliwiona, skoordynowana i obsługiwana komunikacja pomiędzy stacjami działającymi w różnych trybach. Nagłówek zawiera wstęp do uzyskiwania taktowania, detekcji przebiegu nośnego i względnej synchronizacji w stacji odbiorczej. Ponadto zawiera jednoznaczną sekwencję synchronizacyjną aby zapewnić bezwzględną synchronizację nadajnika i odbiornika po rozpoznaniu sekwencji synchronizacyjnej w odbiorniku. Co więcej, zawiera pole kontrolne o ustalonej długości przekazywane za

180 350 słowem synchronizacyjnym. To pole kontrolne stosuje się do dostarczenia do stacji odbiorczej informacji o obsługiwanych i/lub oczekiwanych użytkowych szybkościach transmisji danych, rozmiarze bloku danych, sposobie modulacji i innych odnośnych informacji systemowych albo podsystemowych. W szczególności, może ono również zawierać dane informacyjne stosowane do identyfikacji odbiorcy lub odbiorców (lista adresów) danych albo informacji następujących za bezbłędnym nagłówkiem.

Obecnie w systemie wielotrybowym sygnały transmitowane przez nadajnik-odbiomik stacji nadawczej w pewnym trybie, na przykład podsystem SI z fig. 1, nie mogąbyć odbierane ani rozumiane przez, odbiorniki w którymś zespole odbiorczym będącym w innym trybie, na przykład podsystemie S2, i na odwrót.

Nowy nagłówek, zwany również bezbłędnym nagłówkiem warstwy fizycznej (RPLH), jest zaprojektowany do przezwyciężenia niekompatybilności współistniejących systemów.

Ważne jest, że każda stacja uczestnicząca w komunikacji w obrębie komórki komunikacyjnej wysyła nagłówek RPLH gdy ma zostać wysłany pakiet danych albo pakiet kontrolny. Każda stacja w obrębie tej komórki należy do zbioru stacji tworzących podsystem (Sx), według określonego zastosowania, jak przedstawiono w tablicy podanej na fig. 1. Jeżeli stacjajest tak wyposażona, aby uczestniczyć w więcej niż jednym typie komunikacji podsystemowej, jest członkiem wszystkich odpowiadających podsystemów. Przykład odbiornika wielotrybowego 35, ze stacji obsługującej podsystemy SI, S2 i S3 jest przedstawiony schematycznie na fig. 2. Zawiera wzmacniacz 30 i fotodiodę 36 tworzącą część analogowego końca przedniego i na przykład trzy filtry pasmowo-przepustowe 31,32,33 do filtrowania odpowiednich sygnałów otrzymanych poprzez kanał 14 komunikacji optycznej. Filtr (WBW)31 stosuje się do wychwytywania sygnałów stosowanych do komunikacji podsystemu S2, filtr (VBW) 32 stosuje się do komunikacji podsystemu SI, a filtr (SBW) 33 do podsystemu S3. Strona wyjściowa tych filtrów 31, 32, 33 może zostać podłączona do cyfrowej jednostki przetwarzającej 34.

Stacja 41 (A), na fig. 3, należy na przykład do podsystemów SI i S2, gdzie podsystem SI składa się ze stacji 41,42,43,44,46 (A, B, C, D i F), a podsystem S2 ze stacji 41 i 42 (A i B). Stacja może pełnić również funkcje wzmacniaka dla pewnych podsystemów. Na przykład stacja 46 (F), na fig. 3, pełni tylko funkcję wzmacniaka dla podsystemu SI, co jest oznaczone przez SIR, a stacja 42 (B) - poza tym, że może działać w podsystemach SI, S2 i S3 jako terminal - pełni również funkcję wzmacniaka dla podsystemu SI (SIR). Wielkość komórki komunikacyjnej 40 jest wyznaczona przez maksymalną możliwą do uzyskania odległość transmisji najbardziej niezawodnego z uczestniczących podsystemów. Zwykle jest to podsystem działający z najmniejszą szybkością transmisji danych, na przykład podsystem S4 pełniący funkcje pagera.

Struktura nagłówka (RPLH) 50 jest pokazana na fig. 4A. Nagłówek RPLH 50 umożliwia tak zwany mechanizm wirtualnego wykrywania przebiegu nośnego (VCS) na· podstawie schematu czasowego rezerwacji kanału. Nagłówek 50 zawiera przynajmniej pole wstępu 52 i pole synchronizacyjne 53, przenoszące odpowiednio występ i słowo synchronizacyjne. Ponadto zawiera pole kontrolne 59 o ustalonej długości. To pole kontrolne 59 może zawierać dane informacyjne wspomagające systemy o adaptacyjnej, zmiennej, szybkości transmisji danych.

Sieć uczestniczących stacji na bazie nagłówka RPLH (wielotrybowe terminale i wzmacniaki) jest sterowana przez stacje zawarte w podsystemie o największych możliwościach sieciowych. Ten zbiór stacji jest nazywany siecią nadzorczą (SN). Na fig. 3 sieć SN jest utworzona przez stacje 41,42,43,44 i 46 (A, B, C, D i F), czyli sieć o zmiennej szybkości transmisji jest stosowana jako sieć SN w niniejszym przykładzie. Każda stacja wewnątrz komórki komunikacyjnej na bazie nagłówka RPLH, która będzie uczestniczyć w bezprzewodowej komunikacji optycznej, musi być wyposażona przynajmniej w odbiorczy koniec przedni zdolny do odbierania i rozumienia nagłówka RPLH w sposobie modulacji stosowanym przez stacje tworzące sieć SN.

Transmisja nagłówka RPLH według wynalazku jest wykonywana podstawowo w dwóch fazach.

Faza 1: Każda stacja dostosowana do pracy z nagłówkiem RPLH (komórka komunikacyjna 40) ma przedni koniec aktywowany na odbiór nagłówka. Stacja zamierzająca wysłać dane

180 350 czeka aż kanał sieci SN będzie w stanie jałowym, następnie wysyła nagłówek RPLH, korzystnie zawierający informację dla przebiegu VCS i trybu. Inne stacje w obrębie wspomnianej komórki komunikacyjnej nasłuchują tego komunikatu i przetwarzają wysłaną informację. Jeżeli w polu kontrolnym 59 nagłówka jest wskazany sposób modulacji, który stacja jest w stanie obsługiwać, przechowuje informację o przebiegu VCS i pozostaje aktywna podczas fazy drugiej. W przeciwnym razie może ustawić swoje liczniki przekroczenia czasu na podstawie otrzymanej informacji o przebiegu VCS i przejść na przykład do trybu oszczędzania energii. Informacja o przebiegu VCS, czyli czas rezerwacji dla kanału bezprzewodowego, jest wyprowadzana z danych informacyjnych o szybkości transmisji danych, rozmiarze bloku i trybie, podanej przez stację nadawczą w transmisji pola kontrolnego 59.

Faza 2: Pozostałe aktywne stacje odbiorcze przestawiają swój odbiorczy koniec przedni na tryb wskazany w odebranym polu kontrolnym 59 i ustalają docelowy adres transmisji przesyłany w polu kontrolnym 59, aby ustalić, czy komunikat jest dla nich. Wszystkie stacje, które nie zostały zaadresowane, przechodzą na przykład w tryb oszczędzania energii i czekająna wygaśnięcie czasu rezerwacji kanału. Zaadresowana stacja albo stacje mogą teraz komunikować się z inicj alizuj ącą(nadawczą) stacj ą we właściwym trybie, tak długo, j ak zarezerwowany jest kanał.

Przedstawiona wyżej zasada nie tylko umożliwia niezawodne wykrywanie przebiegu nośnego we wszystkich odbiornikach komórki komunikacyjnej, łącznie z tymi z najniższą wartością stosunku sygnału do szumu (SNR), ale również ich informowanie, jak długo kanał będzie zajęty przez blok danych do wysyłania. Ta zasada, znana jako wirtualne wykrywanie przebiegu nośnego (VCS), została dostosowana i zoptymalizowana w taki sposób, że można ją stosować w połączeniu z ideą bezbłędnego nagłówka według wynalazku.

Dalsze szczegóły bezbłędnego nagłówka zostana podane na przykładzie. Nagłówek RPLH 50, z fig. 4A, musi być transmitowany w formacie zgodnym ze sposobem modulacji sieci SN. Nagłówek RPLH 50 musi być dekodowany przez każdą stację przeznaczoną do uczestnictwa w obrębie komórki komunikacyjnej na bazie nagłówka RPLH. Nagłówek powinien ponadto ograniczać tak zwany problem ukrytego terminalu, czyli trzeba zdefiniować taką strukturę sygnału, która jest zgodna z odpowiednim sposobem modulacji sieci SN i która nadaje się do pracy nawet w tak niekorzystnych warunkach, gdy sieć SN (na przykład SN = SI) staje się nieczynna pod względem wymiany danych, natomiast niektóre podsystemy (na przykład funkcje pagera o małej szybkości) nadal działają.

Dla systemu zmiennej szybkości modulacja położenia impulsów (PPM) jest sposobem na transmisję danych o najwyższej efektywności. Dlatego opisujemy strukturę nagłówka RPLH dla systemu na bazie modulacji PPM, oraz określone związane z tym problemy i proponowane rozwiązania. Szczegóły odpowiedniego pola kontrolnego 59 są przedstawione na fig. 4B. W poniższym opisie zakłada się system komunikacyjny na bazie określonego formatu symboli danych modulacji PPM (czyli symbole modulacji 4-PPM, gdzie dwa bity informacji są przenoszone na jeden symbol), jednak odpowiednie dostosowania sposobu są równie poprawne dla systemu stosującego inne formaty symboli danych (na przykład symbole L-PPM, gdzie log2(L) bitów informacji jest przenoszonych na jeden symbol).

W tym przykładzie wykonania różne części pola bezbłędnego nagłówka 50, sposoby kodowania i liczba transmitowanych symboli sąpodane dla systemu o zmiennej szybkości transmisji na podstawie formatu symboli modulacji 4-PPM. Podsystem SI, z fig. 1, funkcjonuje jako sieć SN:

1. Nagłówek komunikatu 52

Nagłówek komunikatu 52 stosuje się, aby uzyskać względną synchronizację odbiornika. Aby to osiągnąć, transmituje się nagłówek 52, który jest okresową sekwencją impulsów. Stacja odbiorcza, której wiadomo, ile szczelin zawiera każda ramka, może teraz wykryć po pewnej chwili okres wspomnianej sekwencji impulsów. Ponadto, stacja odbiorcza reguluje fazę swojego zegara szczelinowego (ustawianie zegara) przy użyciu obwodu ustawiania zegara (pętla fazowa PLL). Zaleca się stosowanie sekwencji impulsów prowadzącej do regulacji fazy zegara szczelinowego najszybciej jak to jest możliwe. W tym celu proponujemy sekwencje impulsów 10001000... albo 10000010..., z których każda może być stosowana dla formatu modulacji

180 350

16-PPM i 4-ΡΡΜ. Stosowanie innych sekwencji również umożliwia łatwą transmisję informacji (kontrolną) jedynie za pomocą wstępu.

2. Słowo synchronizacyjne 53

Słowo synchronizacyjne 53 może zawierać zakodowaną sekwencję binarną (na przykład sekwencję 32-bitową) z selektywną autokorelacją i niską korelacją skrośną z sekwencją nagłówka 52. W niniejszym przykładzie każdy bit jest odwzorowany na cztery szczeliny, aby zachować ten sam cykl roboczy jest w sekwencji nagłówka 52: jeżeli bit wynosi „1”, impuls występuje w pierwszej szczelinie symbolu modulacji 4-PPM, jeżeli jest nim „0”, impuls jest umieszczony w trzeciej szczelinie. Obie szczeliny są przeszukiwane podczas odbioru, aby wyszukać niemożliwe kombinacje bitów, co ulepsza wynik przetwarzania synchronizacyjnego (na przykład korelacji). Dalsze szczegóły są opisane w połączeniu z fig. 6 i 7. Inne słowo synchronizacyjne, złożone z dwóch oddzielnych słów synchronizacyjnych, jest przedstawione na fig. 14.

3. Połę RR (zmniejszenie szybkości) 54

Pole RR 54 jest słowem (na przykład 4-bitowym) zawierającym parametr zmniejszenia szybkości RR kolejnego pola danych/podsystemu 51 (czyli pola zawierającego dane) w przypadku, gdy podsystem stosuje kodowanie powtórzeniowe. Parametr zmniejszenia szybkości wskazuje, jak często powtarzany jest każdy symbol modulacji położenia impulsu pola danych/podsystemu 51. Dla innych systemów może służyć na przykład jako wskaźnik szybkości transmisji danych. Pole RR 54 jest transmitowanej ako dwa symbole w formacie 4-PPM z kodowaniem powtórzeniowym.

4. Pole RR* (zalecane zmniejszenie szybkości) 55

Pole RR* 55 jest słowem (na przykład 4-bitowym) zawierającym zalecany współczynnik zmniejszenia szybkości RR*, wyprowadzony z oszacowanej jakości kanału (liczba błędów) podczas odbioru ostatniego bloku danych (dla systemów obsługujących szacowanie jakości kanału). Może być kodowane w ten sam sposób co pole RR.

5. Pole BS (rozmiar bloku) 56

Pole częściowe rozmiaru bloku 56 zawiera liczbę jednostek danych, która będzie transmitowana w polu danych/podsystemu 51. Aby zmniejszyć nakład, można zdefiniować tylko ograniczoną liczbę różnych rozmiarów bloku, na przykład można wyróżnić szesnaście różnych rozmiarów bloku przez odpowiednie odwzorowanie na czterech bitach. Pole częściowe rozmiaru bloku 56 może być kodowane w ten sam sposób, co symbole pola RR.

6. Pole trybu 57

Pole trybu 57 sygnalizuje odbiornikowi albo odbiornikom, którym sposobem modulacji będą transmitowane dane w polu danych/podsystemu 51 i czy pole danych/podsystemu 51 ma być przekazywane dalej przez wzmacniak. Liczba bitów trybu jest wybrana tak, aby wystarczała do dopuszczenia przyszłych podsystemów. Symbole można kodować w ten sam sposób, co symbole pola RR.

Informację transmitowaną w polu RR 54 i polu BS 56 można stosować do ustalenia, jak długo zabierze transmisja danych w polu danych/podsystemu 51. Ta informacja jest ważna dla stacji odbiorczej nie będącej na liście adresów, ponieważ musi jej być wiadome, jak długo kanał optyczny będzie zajęty, czyli jak długo powinna pozostać wyciszona.

Aby zminimalizować efekty składowych prądu stałego albo niskiej częstotliwości, analogowe końce przednie odbiorników na podczerwień są zwykle zaprojektowane na operację sprzęgania prądu zmiennego. Cykl roboczy ze zmiennym symbolem wymagały więc kosztownego, czyli analogowego, odtwarzania prądu stałego. Ponadto, amplituda impulsu nadajnika i cykl roboczy symbolu trzeba wybrać zgodnie z przeciętnymi i szczytowymi wymaganiami mocy nałożonymi na źródło światła podczerwonego, przy czym to ostatnie ma zwykle postać diod świetlnych (LED) albo diod laserowych emitujących w widmie podczerwieni.

Nagłówek RPLH wykorzystuje wzory impulsowe z tym samym cyklem roboczym co symbole danych modulacji 4-PPM, aby był zgodny z ograniczeniami mocy. Ten sam cykl roboczy można zrealizować również w polu synchronizacyjnym 53 zamiast stosować inny cykl roboczy, jak zwykle się postępuje. Ponadto nie trzeba stosować odtwarzania prądu stałego, jeżeli używa się nagłówek RPLH jak zaproponowano wyżej. Jeżeli wynikowe przesunięcie prądu stałego bę

180 350 dzie wpływało na wydajność do stopnia, w którym wymagana jest kompensacja, można zastosować metodę kontroli progowej, pokazaną na fig. 12.

Zależnie od stosowanego schematu transmisji, można wykorzystać algorytm ustalania jakości kanału, taki że można wyliczyć maksymalną możliwą szybkość transmisji. Ponieważ początek pola danych/podsystemu jest dobrze znany wszystkim aktywnym stacjom odbiorczych komórki albo komórek komunikacyjnych, stacje te mogą ustalić jakość kanału analizując dane odebrane we wspomnianym polu danych/podsystemu 51. Maksymalną możliwą szybkość transmisji danych i inne informacje dotyczące stanu wewnątrz komórki komunikacyjnej można wyświetlić, tak aby użytkownik został na przykład poinformowany, z jaką szybkością może wysyłać dane.

Według niniejszego wynalazku jest możliwe, aby bezbłędny nagłówek jako taki był stosowany do wymiany informacji pomiędzy pewnymi stacjami w komórce komunikacji wielotrybowej, jeżeli zawiedzie inny sposób komunikacji. W tym przypadku przepustowości informacji jest jednak bardzo ograniczona, ale nadal można przesyłać pewne informacje.

W niektórych przypadkach może być korzystne transmitowane informacji o priorytecie dostępu w polu kontrolnym 59, które nadaje się do odróżniania informacji pierwszej komórki komunikacyjnej od informacji drugiej, zakłócającej komórki komunikacyjnej. Taka czynność umożliwia współistnienie różnych jednocześnie aktywnych komórek komunikacyjnych (pikokomórek) w obrębie pojedynczej komórki 40, z których każda żąda pełnej pojemności kanału ignorując informację wirtualnej detekcji przebiegu nośnego zawartą w nagłówku RPLH z innych pikokomórek. Jest to możliwe, ponieważ moc sygnałów w obrębie takiej pikokomórki jest dostatecznie duża, aby umożliwić przechwytywanie kanału i przez to pozostaje niezakłócona przez interferencję z innych odległych pikokomórek. Pikokomórka może zawierać dwie albo więcej stacje ruchome albo stałe i może również zawierać stację dla dostępu do sieci przewodowych (LAN).

Figura 5 pokazuje pierwszy przykład wykonania niniejszego wynalazku. Według tego przykładu wykonania, nagłówek RPLH jest generowany, jeżeli ładunek (dane binarne) albo informacje (dane informacyjne) mają być wysłane kanałem optycznym 14. Nagłówek RPLH jest generowany przez generator nagłówka 10, natomiast dane binarne są przetwarzane i kodowane przez odpowiedni koder 11 stosowany do odwzorowania danych binarnych na symbole modulacji PPM. Dodatkowo można zastosować system korekcji błędów w przód.

W pierwszym przykładzie wykonania koder jest koderem modulacji położenia impulsu (PPM) 11. Sterownik diody świetlnej (LED) 12 doprowadza sygnał do wysyłania do diody LED 17. Sterownik LED 12 może zawierać od ośmiu urządzeń, dostarczając łączną szczytową moc optyczną na przykład 2W. Po drugiej stronie kanału optycznego 14 znajduje się fotodioda 18, albo tablica fotodiod, która odbiera sygnały z diody LED 17. Wyjściowy sygnał fotodiody 18 jest przetwarzany przez analogowy koniec przedni 13 odbiornika, na przykład zawierający wzmacniacz i obwód automatycznej kontroli wzmocnienia (AGC). Korzystnie analogowy koniec przedni 13 powinien być tak zaprojektowany, aby zapobiegać blokadzie w obecności dużych poziomów światła otaczającego, a obwód AGC powinien posiadać szeroki zakres dynamiczny przekraczający 70 dB. Pomijając demodulację, aby uniknąć złożoności przetwarzania wielobitowego, sygnał analogowy sterowany amplitudowo dostarczony przez koniec przedni 13 jest doprowadzany do urządzenia progowego 15 (komparatora), które generuje ciągły w czasie sygnał wyjściowy wartościowany binarnie. Sygnał wyjściowy jest następnie przetwarzany za pomocą cyfrowej jednostki przetwarzającej 16. Ta ostatnia realizuje przynajmniej takie funkcje jak wykrywanie przebiegu nośnego (detekcja przebiegu nośnego), ustawianie taktowania szczelinowego oraz względna i bezwzględna synchronizacja symboli danych przez analizę pól 52 i 53 nagłówka RPLH. Zależnie od informacji wysyłanych w polu kontrolnym 59 nagłówka RPLH, cyfrowa jednostka przetwarzająca 16 może również przeprowadzać pobieranie użytkowej szybkości transmisji i rozmiaru bloku danych, dekodowanie danych i szacowanie jakości kanału. Przykład cyfrowej jednostki przetwarzającej 16 odbiornika jest podany i opisany w związku z fig. 6.

Na figurze 6 pokazane są szczegóły przykładu wykonania cyfrowej jednostki przetwarzającej 16 odbiornika. Po odebraniu ramki występu z komparatora 15, najpierw ustawiany jest zegar szczelinowy za pomocą układu cyfrowej pętli fazowej (PLL) 60 pierwszego rzędu ze

180 350 zmiennym wzmocnieniem pętli i przetwarzaniem wstępnym, aby lepiej przetwarzać sygnały modulacji PPM o dużym szumie. Oszacowania fazy i późniejsza regulacja fazy są oparte na n-krotnym próbkowaniu (na przykład n = 8) sygnału o wartościach binarnych dostarczonego przez urządzenie progowe 15 przy użyciu szczelinowego układu próbkującego 61. Wzmocnienie pętli PLL jest sterowane przez maszynę stanu master (MSM) 63.

Działanie maszyny MSM 63 jest przedstawione na fig. 7. Korzystnie wzmocnienie jest ustawiane na wysokie na początku odbioru wstępu, aby uzyskać szybkie pobieranie fazy i zmniejszyć prawdopodobieństwo stanu zawieszenia układu PLL 60. Aby zapobiec przesunięciu fazy lokalnego zegara podczas analizowania fazy odbieranego sygnału, wzmocnienie pętli ustawia się na mniejszą wartość po poprawnym wykryciu przebiegu nośnego i danych wstępu przez obwód wykrywania przebiegu nośnego, zgodnie z tym przykładem wykonania. Układ PLL 60 blokuje się na zboczu narastającym sygnału wejściowego i odpowiednio opóźnia się ustawiony zegar szczelinowy (na przykład 4 MHz), aby służył jako odniesienie dla szczelinowego układu próbkuj ącego 61. Rozdzielczość fazy zegara próbkuj ącego 45 ⁰ j est wystarczaj ąca dla próbkowania szczelinowego bez pogorszenia wydajności. Pozostałe części obwodów są taktowane ustawionym zegarem szczelinowym (na przykład 4 MHz). Synchronizacja symboli jest wykonywana w dwóch krokach. Sekwencja zdarzeń następuje zgodnie z uproszczonym diagramem maszyny MSM 63, pokazanym na fig. 7. Po wykryciu przebiegu nośnego obwód wykrywania przebiegu nośnego szuka odpowiedniego wzoru nagłówka komunikatu 52 i informuje maszynę MSM 63, kiedy znaleziono poprawnąsekwencję nagłówka komunikatu 52. W odpowiedzi, maszyna MSM 63 włącza obwód synchronizacji symboli wewnątrz układu rozpoznawania synchronizacji 62 wysyłając sygnał aktywujący wyrównany względem fazy wstępu (położenia impulsu wstępu), odpowiednio do pierwszej szczeliny specjalnie kodowanego słowa synchronizacyjnego. Odtąd obwód synchronizacji ramki będący częścią układu rozpoznawania synchronizacji 62 zapamiętuje informację znalezioną w kolejnych 32 ramkach symboli w 32-bitowym rejestrze przesuwnym wewnątrz układu rozpoznawania synchronizacji 62, którego wyjścia są doprowadzane do korelatora (należy zauważyć, że w niniejszym przykładzie zakładamy, że słowo synchronizacyjne ma 32 bity).

Dalsze szczegóły zespołu rozpoznawania synchronizacji 62 są podane na fig. 11. Jeżeli odebrana sekwencja impulsów doprowadzona do rejestru przesuwnego okazuje się taka sama, jak znana już odbiornikowi, uzyskuje się bezwzględną synchronizację, czyli maszyna MSM 63 zakłada, że znaleziono początek pola kontrolnego 59 o ustalonej długości tuż przed blokiem danych kodowanych PPM. Aby wskazać, że uzyskano bezwzględną synchronizację, dostarcza się znacznik synchronizacji na linię wyjściową 67 układu rozpoznawania synchronizacji 62.

Podobnie można również zastosować algorytm i odpowiednie słowo synchronizacyjne 53, które umożliwia bezwzględną synchronizację nawet gdy odebrane słowo synchronizacyjne jest częściowo uszkodzone. Przykład takiego słowa synchronizacyjnego jest podany na fig. 14, a odpowiedni sprzęt odbiornika jest przedstawiony na fig. 11. Na przykład gdy wynik korelatora 112, obliczany dla każdego okresu ramki symboli, w którym można oczekiwać impulsu synchronizacyjnego, przekracza ustalony próg Ths (zobacz układ 113), maszyna MSM 63 może założyć, że znaleziono początek pola kontrolnego 59. Słowo synchronizacyjne 53 jako takie może również przenosić dodatkowe informacje, jak opisano później.

Jeżeli znaleziono początek pola kontrolnego 59 o ustalonej długości, znany jest również początek pola danych/podsystemu 51. Zgodnie z niniejszym przykładem, w którym pole danych/podsystemu 51 jest kodowane PPM, wszystkie z następnych symboli są interpretowane jako symbole PPM. Każde pole 54,55,56,57, jak pokazano na fig. 4B, jest zbierane ramkami (na przykład 16 razy) w akumulatorze impulsów 64 i oceniane przez odpowiedni obwód oceny symboli 65. Tę samąprocedurę można zastosować do detekcji danych w polu danych/podsystemu 51 według informacji RR odebranej w polu kontrolnym 59, przy czym sąróżne sposoby dekodowania i transmitowania informacji przenoszonej w polu kontrolnym 59 i do tego trzeba odpowiednio zaprojektować odbiornik.

180 350

Jeżeli całe pole danych/podsystemu 51 zostanie poprawnie odebrane, można wygenerować sygnał aktywujący do zwiększania obwodu pomiaru przepustowości i ustawić licznik liczby poprawnych pakietów.

Układ szacowania jakości kanału 66 nadzoruje liczbę błędów w kanale na podczerwień 14. W tym przykładzie wykonania stosuje się cyfrowy układ szacowania jakości kanału 66, ponieważ ustalanie współczynnika SNR za pomocą obwodu analogowego albo pomiarów liczby poprawnych pakietów jest albo kosztowne albo powolne i przez to mniej odpowiednie. Układ szacowania jakości kanału 66 nadzoruje liczbę błędów w kanale na podczerwień 14. Z tej oszacowanej liczby błędów można ustalić zalecany współczynnik zmniejszania szybkości (RR*) dla przyszłych pól danych/podsystemu 51. Aby odpowiedź sprzężenia zwrotnego dla nadajnika stacji nadawczej była szybka, liczenie błędów transmisji można przeprowadzić na poziomie symboli modulacji PPM zamiast na poziomie pola danych/podsystemu. Oczywiście niepoprawne symbole modulacji PPM (czyli 0,2,3,... impulsy na ramkę) sąliczone przez indywidualną obserwację każdego odebranego symbolu. Stosunek zaobserwowanych błędów symboli i łącznej liczby symboli odebranej w polu danych/podsystemu 51 jest brany jako miara chwilowej liczby błędów w kanale na podczerwień 14.

Poniżej podane są schematy negocjowania szybkości. Maksymalna możliwa szybkość transmisji danych, przy której uzyskuje się w zasadzie bezbłędną transmisję pakietów (błędne pakiety są powtarzane na poziomie protokołu kontroli dostępu do nośnika) może zmieniać się w szerokim zakresie w obrębie krótkiego czasu. Stacje, które mająmożliwość dostosowania szybkości transmisji danych muszą wymieniać swoje aktualne właściwe szybkości transmisji. Aby zapobiec powtórzeniom transmisji, tę wymianę informacji o szybkości można przeprowadzać w komunikacie sprzężenia zwrotnego o błędzie.

Według proponowanego sposobu negocjowania szybkości, każda stacja wysyła zalecany współczynnik zmniejszenia szybkości (RR*) na podstawie ostatniej odebranej ramki danych w odpowiednim polu nagłówka RPLH. Na fig. 8 pokazano, jak można zrealizować procedurę negocjowania szybkości w protokole CSMA/CA (dostęp wielokrotny z wykrywanie przebiegu nośnego i unikanie kolizji) przy użyciu Request-To-Send/Clear-To-Send (żądanie wysyłania i gotowość na wysyłanie, RTS/CTS). Proponowana negocjacja szybkości opiera się na następujących zasadach:

Jakość kanałujest szacowana na podstawie wszystkich odebranych danych i ramekkontroInych, dla których łączna liczba symboli L-PPM przekracza 128.

Szybkość transmisji danych, szczególnie dla ramek kontrolnych; jest dostosowywana z ograniczeniami, aby zapobiec niepotrzebnym ponownym transmisjom spowodowanym przez uszkodzone ramki CTS albo ramki potwierdzenia (ACK). Ponowne transmisje są właściwe, jeżeli wystąpiły kolizje i gdy nagłówek SNR (stosunek sygnału do szumu) w kanale jest wysoki. W przypadku małego współczynnika SNR kanału, bardziej efektywne jest kodowanie powtórzeniowe (czyli zwiększanie pola RR).

Wprowadza się obowiązkową ramkę ACK, aby wysłać zalecany symbol zmniejszenia szybkości i zapewnić, że będzie potrzebna tylko jedna ponowna transmisja bloku danych.

Aby ograniczyć problem wykrywania przebiegu nośnego, można zastosować sposób przydzielania sieci (podobny do tego w normie IEEE 802.11). Informacja o rezerwacji powinna być transmitowana z największą możliwą redundacją. Dla systemu transmisji z adaptacyjną szybkością proponujemy, aby rzeczywisty czas rezerwacji kanału był obliczany za pomocą symbolu szybkości (RR) i rozmiaru bloku danych (BS) wysyłanych w polu kontrolnym 59.

Inicjalizacja sieci wewnątrz komórki komunikacyjnej (zobacz na przykład fig. 3) może odbywać się następująco: jedna stacja z możliwościami podsystemu SI inicjalizuje uruchomienie sieci transmitując specjalną ramkę kontrolną która jest określona dla każdego podsystemu. Jest tak najpierw dla podsystemu SI, następnie stacja inicjująca czeka, aż dostanie odpowiedzi ze wszystkich innych stacji podsystemu SI. Stacja inicjująca postępuje w ten sam sposób dla podsystemów S2 i S3. Po zakończeniu, wszystkie inne stacje postępują w ten sam sposób, każda dla odpowiadających jej podsystemów, odpowiednio do wybranego protokołu dostępu do kanału. Na

180 350 końcu, wszystkie stacje wysyłają swoją listę ustalonych połączeń do każdej stacji na ich liście. Dzięki temu sposobowi każda stacja uzyskuje mapę stanu wszystkich możliwych połączeń w sieci, łącznie z informacją o początkowej jakości kanału. Te mapy są tutaj nazywane mapami stanu szybkości/łączności. Na podstawie tej informacji można zidentyfikować ukryte terminale wewnątrz komórki inicjalizacyjnej. Ponadto podczas inicjalizacji sieci można również wysłać informacje, których znajomość jest ważna dla stacji odbiorczych. Długość pola kontrolnego 59, szczegóły o polach częściowych pola kontrolnego 59 i tak dalej, można określić podczas inicjalizacji sieci.

Dla informacji użytkowej i sterowania siecią pewien rodzaj tablic szybkości/łączności (RCT) 90,91,92 powinien być przechowywany w każdej stacj i i wyświetlany użytkownikowi w użyteczny sposób. Informacje z takiej tablicy szybkości/łączności można w razie potrzeby udostępnić programowi. Przykładowe tablice RCT 90,91,92, z fig. 9, składająsię z map stanu szybkości/łączności. Tabele RCT mogą być stosowane do informowania użytkownika, jak pokazano na fig. 10, do reorganizacji sieci i alternatywnego trasowania poprzez wzmacniaki. Ponadto tabele RCT pomagają w zwiększeniu przepustowości sieci, ponieważ znane są początkowe szybkości transmisji danych. Po pewnym czasie, tabele RCT mogą wymagać aktualizacji, ponieważ na przykład niektóre stacje podsystemu SI dostosują szybkość transmisji, stacje przesuną się fizycznie albo nowe stacje będą próbować połączenia się z siecią. W tym ostatnim przypadku trzeba wykonać kolejną procedurę inicjalizacyjną.

Przykład wyświetlonej użytkowej informacji sieciowej dla stacji D, pokazany na fig. 10, ilustruje, że stacja D nie może być odbierana przez stację B, czyli stacja D reprezentuje ukryty terminal dla stacji B. W niniejszym przykładzie wyświetlacz 101 pokazuje odpowiedni komunikat zalecający poprawienie sytuacji. Ponadto przykładowy wyświetlacz 100 pokazuje, że komunikacja pomiędzy stacjami D i A następuje ze względnie małą szybkością transmisji danych. Jak pokazuje drugi wyświetlacz 101 z fig. 10, powoduje to, że przekaz pliku 1,6 MB będzie wymagał dwóch minut. Użytkownikowi D jest więc pokazane zalecenie, aby przemieścił się bliżej stacji A.

Nadmiernego nakładu w nagłówku w systemach o dużej szybkości można uniknąć następująco. Stacje działające w podsystemie stosującym transmisję o małej szybkości (na przykład funkcja pagera podsystemu S4) wymagają znacznie mniejszego współczynnika SNR i przez to wykazują o wiele większą odporność na szum (wyższą o około 20-30 dB) niż wybrana sieć SN (SN= SI). Przy użyciu algorytmów kodowania powtórzeniowego i odpowiedniego schematu synchronizacji symboli można zaprojektować nagłówek RPLH, który ma wystarczająco dużą odporność dla transmisji z małą szybkością. Jednak wymagana długość takiego nagłówka obniżyłaby znacznie wydajność sieci SN i innych systemów o dużej szybkości. Przykład takiego nagłówka ze słowem synchronizacyjnym o zwiększonej długości, aby uzyskać poprawę odporności, jest opisany w połączeniu z fig. 14.

Badania nad złożonościąrealizacji, czyli kosztem, i wydajnością transmisji w porównaniu z odpornością systemu prowadzą do dwutrybowej struktury nagłówka RPLH. Tak zwany tryb małego zmniejszania szybkości RPLH (L-RPLH) obsługuje parametry zmniejszenia szybkości (RR) do ośmiu w trybie transmisji w sieci SN. Bardziej kosztowny tryb dużego zmniejszania szybkości RPLH (H-RPLH) umożliwia odpowiednio komunikację z maksymalnym parametrem RR do 64. Tryb H-RPLH obsługuje podsystemy działające przy współczynniku SNR do 20 dB poniżej SNR wymaganego do zachowania akceptowalnego prawdopodobieństwa uzyskania poprawnego pakietu na łączu sieci SN działającym bez zmniejszenia szybkości (czyli RR= 1). Sieci SN (podsystem SI i trybie transmisji o dużej szybkości (podsystem S2) zwykle stosują tryb L-RPLH i aktywujątryb H-RPLH tylko wtedy, gdy wewnątrz komórki komunikacyjnej ogłaszane są funkcje transmisji z małą szybkością (podsystem S3) i/lub funkcje zdalnego sterowania (podsystem S4). W tym schemacie i przy założeniu, że obwód bezbłędnego bezpośredniego wykrywania przebiegu nośnego jest aktywny w stacjach z trybem H-RPLH, nadchodzący ruch z trybem L-RPLH może być komunikowany każdej stacji w zakresie trybu H-RPLH, nawet w przypadku, gdy nie można poprawnie zdekodować samego nagłówka. Inicjalizacja sieci i początkowe szacowanie jakości kanału dla stacji w sieci SN sąwykonywanę w trybie H-RPLH.

180 350

Aby uzyskać wysoką niezawodność, czyli bezbłędność transmisji, stacje odbiorcze mogą ustalić tryb nagłówka (L-RPLH albo H-RPLH) analizując okresowy wzór odebranego wstępu za pomocąprocedury uśredniania impulsu. Na przykład uśrednianie odebranego strumienia wstępnego szesnaście albo więcej razy umożliwia niezawodne wykrycie trybu aż do wartości współczynnika SNR wynoszącego 0 dB (gdzie parametr RP wynoszący 64 jest potrzebny do niezawodnego wykrycia pola danych 51). Na przykład sekwencja wstępu 10001000 ..., mająca okres ośmiu szczelin (długość dwóch symboli modulacji 4-PPM) może być zastosowana do sygnalizowania, że tryb nagłówka to tryb H-RPLH, a sekwencja impulsów wstępu 10000010..., również mająca okres ośmiu szczelin, może sygnalizować, że tryb nagłówka to tryb L-RPLH. Ten sam obwód stosowany po stronie odbiornika do wykrywania trybu nagłówka można stosować również do bezbłędnego bezpośredniego wykrywania przebiegu nośnego.

Synchronizacja ramki jest wymagana do ustalania początku pola kontrolnego 59 i początku następującego za nim poła danych/podsystemu 51, być może kodowanego powtórzeniowo. Jest również podstawą do wnioskowania granic symbolu modulacji PPM, jeżeli stosuje się transmisję kodowaną PPM. Dla tych celów można transmitować specjalny wzór impulsów 53 bezpośrednio po wstępie 52 (zobacz fig. 4A). W typowych rozwiązaniach stosuje się niedozwolone symbole modulacji PPM (na przykład więcej niż jeden impuls na symbol), aby uczynić słowo synchronizacyjne 53 jednoznacznie wykrywalnym, albo wykrywa się odpowiednią sekwencję binarną (wykazującą pożądane własności korelacyjne) za pomocą obwodu korelatora. Jednak pojedyncze słowo synchronizacyjne 53 działające w warunkach trybu H-RPLH może być nadmiernie długie, co wymaga odpowiednio długiego obwodu korelatora. Kolejnym problemem jest to, że słowo synchronizacyjne 53 musi być osadzone wewnątrz wybranego formatu modulacji PPM, aby było zgodne z przeciętnym wymaganiem mocy nakładanym przez źródło światła podczerwonego (cykl roboczy) i aby uzyskać ciągłość w odbieranym poziomie prądu stałego.

W połączeniu z fig. 11 zostanie teraz opisane rozwiązanie, które zachowuje cykl roboczy, unika przesunięcia poziomu prądu stałego i zmniejsza wymaganą długość korelatora w warunkach trybu H-RPLH. Zamiast używać długiego, pojedynczego słowa synchronizacyjnego 53, można użyć dwóch względnie krótkich słów synchronizacyjnych, aby ułożyć odpowiednie, dłuższe słowo synchronizacyjne. Pierwsze jest osadzone w wybranym formacie symboli modulacji PPM, w taki sposób, że odpowiedni pierwszy korelator 110 wytwarza idealnie, czyli przy braku szumu, wyjście odpowiadające drugiemu określonemu słowu synchronizacyjnemu. Wyjście tego pierwszego korelatora 110 jest następnie stosowane jako wejście odpowiedniego drugiego korelatora 112, który dostarcza informację o synchronizacji symbolu/ramki po wykonaniu . operacji progowej na swoim wyjściu. Ten schemat znacznie zmniejsza koszty sprzętowe w wykrywaniu synchronizacji. Ponadto schemat jest kompatybilny z dwutrybowym sposobem transmisji nagłówka (tryb L-RPLH albo H-RPLH).

Dwuetapowy schemat synchronizacji opisywany poniżej można rozszerzyć tak, że wspólnie z informacją o synchronizacji można przekazywać informacje dodatkowe. Na przykład drugie słowo synchronizacyjne jest używane na 4 różne sposoby (czyli na przykład B] = {+1,+1,-1, +1,-1),62= {-1,+1,-1,+1,+1},B₃= {-1,-1,+1,-1,+1 },B₄ = {+1,-1,+1,-1,-1}), tak że dwa różne korelatory drugiego etapu mogą odróżnić cztery wynikowe złożone sekwencje synchronizacyjne (zakładamy tutaj, że każda wersja drugiego słowa synchronizacyjnego ma wersję uzupełniającą). Cztery wynikowe sekwencje na wyjściu pierwszego korelatora powinny mieć dobre własności korelacji własnej i korelacji skrośnej. Schemat ten może przekazywać dwa bity informacji wspólnie z informacją synchronizacyjną. Podobnie, schemat może być uogólniony, na przykład przez dołączenie pierwszego słowa synchronizacyjnego do przekazywania dodatkowych bitów informacji.

Poniżej podane są dalsze szczegóły możliwego dwuetapowego schematu synchronizacji i . synchronizacji symbolu/ramki dla niskiego współczynnika SNR. Fig. 11 przedstawia wspomniany wyżej dwuetapowy schemat korelacji dla synchronizacji ramki i symbolu w przypadku niskiego współczynnika SNR. W tym przykładzie pierwszy korelator 110 jest przeznaczony do odpowiadania na pierwsze słowo synchronizacyjne o wartościach binarnych. Wyjście pierwszego korelatora 110 jest wartościowane trójkowo (+1,0,-1) przez obwód 111 i stanowi wejście dla

180 350 drugiego korelatora 112. Wyjście drugiego korelatora jest znowu wartościowane binarne (0, +1) przez obwód 113 i doprowadzane na element przechowujący 114 sterowany przez zegar szczelinowy z obwodu modulacji PPM, sygnał znacznika synchronizacji na wyjściu 67 reprezentuje informację synchronizacyjną.

Kolejna realizacja odbiornika według niniejszego wynalazku i odpowiadający jej diagram stanu sąpodane na fig. 12 i 13. Odbiornik ten posiada pożądaną własność dostarczania szybkiej (od średnich do dużych wartości SNR) oraz bezbłędnej (z małą wartością SNR) funkcji wykrywania przebiegu nośnego. Jak przedstawia fig. 12, są dwa detektory progowe 121 i 124. Ten ostatni służy do szybkiego wykrywania przebiegu nośnego, natomiast pierwszy do detektora bezbłędnego nagłówka 123 oraz do detektora danych 122. Detektor bezbłędnego nagłówka 123 dostarcza sygnał znacznika wstępu układu 126 asercji przebiegu nośnego, w celu potwierdzania sygnału szybkiego przebiegu nośnego dostarczanego przez detektor szybkiego przebiegu 125. Sygnał znacznika szybkiego przebiegu umożliwia detekcję szybkiego przebiegu ze współczynnikiem SNR od średniego do dobrego, natomiast sygnał znacznika wstępu stanowi wolniejszy sygnał dla detekcji przebiegu nośnego przy małym współczynniku SNR. W połączeniu ze sobą dwa sygnały (znacznik szybkiego przebiegu nośnego, znacznik wstępu) umożliwiają bezbłędną oraz szybką detekcję przebiegu. Układ 126 generuje sygnał znacznika przebiegu (wskazujący udaną detekcję przebiegu nośnego) z tych dwóch sygnałów. W przypadkach, gdy znacznik nagłówka nie występuj e w obrębie pewnego czasy po podniesieniu znacznika szybkiego przebiegu, ogłaszany jest fałszywy alarm i znacznik szybkiego przebiegu (i przez to znacznik przebiegu) jest zerowany za pomocą sygnału zerowania szybkiego przebiegu.

Detektor bezbłędnego nagłówka 123 dostarcza sygnały znacznika nagłówka, rozmiaru bloku, znacznika synchronizacji, parametru RR, L (trybu) i prawdopodobnie inne, zależnie od pól transmitowanych w polu kontrolnym 59, dla innych nie pokazanych funkcji odbiornika.

Ponieważ znajomość czynnika RRpo odebraniu pola kontrolnego 59 wewnątrz bezbłędnego nagłówka 50 wskazuje jakość kanału (współczynnik kSNR), tę informację wraz z informacją o sposobie modulacji można wykorzystać do regulacji wartości progowej v_TH2 komparatora 121 do wartości optymalnej podczas odbioru pola danych/podsystemu 51. (N-bitowe sprzężenie zwrotne z detektora bezbłędnego nagłówka 123 do układu kontroli progu 120). Próg v_Thl komparatora 124 jest dobierany do optymalnej detekcji szybkiego przebiegu.

Na figurze 14 przedstawione jest słowo synchronizacyjne złożone z dwóch krótszych słów synchronizacyjnych (sekwencja 1 i sekwencja 2). Ta figura pokazuje, w jaki sposób nadajnik z modulacją PPM składa takie długie słowo synchronizacyjne z pierwszego słowa (S) i drugiego słowa (B). Dodatkowo jest pokazane, w jakiej kolejności słowo synchronizacyjne jest transmitowane wewnątrz ramek symboli modulacji 4-PPM. To długie słowo synchronizacyjne złożone z dwóch krótszych, a także podobne słowa synchronizacyjne, nadająsię do zastosowania gdy jakość kanału transmisyjnego jest niska. Tak więc ten sposób synchronizacji symbolu/ramki nadaje się dobrze do utworzenia bezbłędnego nagłówka w praktyce. Poprawna synchronizacja jest możliwa (poprzez detekcję korelacji) nawet w przypadku, gdy tylko część słowa synchronizacyjnego zostanie poprawnie odebrana.

Według wynalazku użytkownik może swobodnie transmitować zaszyfrowane dane w polu danych/podsystemu 51 Jednak bezbłędny nagłówek 50 nigdy nie powinien być szyfrowany, aby mogły go zrozumieć wszystkie stacje po odebraniu z dowolnej ze stacji uczestniczących. Jednak możliwe jest szyfrowanie informacji transmitowanych w polu danych/podsystemu 51, ponieważ nie ma żadnych ograniczeń, jeżeli chodzi o wygląd pola danych/podsystemu.

Jednak może mieć sens umieszczenie w polu kontrolnym 59 pola częściowego, podobnego do pola z informacjąo priorytecie dostępu albo pola trybu, które może wskazywać miejscu przeznaczenia (to jest stacji odbiorczej) i ewentualnie innym stacjom, że kolejne pole danych/podsystemu będzie transmitowane w trybie zaszyfrowanym, przy czym szyfrowanie przeprowadza się na ogół ponad warstwą fizyczną.

Bardziej ogólnie, można określić w polu kontrolnym 59 „ogólne” pole częściowe, którego zawartość jest znana każdej stacji, łącznie z położeniem i długością ale znaczenie tej zawartości

180 350 jest znane tylko podzbiorowi stacji. Zawarcie takiego ogólnego pola częściowego w polu kontrolnym 59 bezbłędnego nagłówka 50 pokazuje, że idea bezbłędnego nagłówka dopuszcza nawet pewien stopień swobody bez narażania swojego głównego celu, czyli że może być on zrozumiany przez wszystkich i w szczególności przy bardzo złych warunkach transmisji w kanale.

Sprzęt według wynalazku może być na przykład zintegrowany na karcie komputerowej, która może być albo podłączona do szyny komputera przez zainstalowanie jej w obudowie komputera, albo może być włożona do gniazda (na przykład w postaci karty PCMCIA). Podobnie, nadajnik/odbiomik może być umieszczony w oddzielnej obudowie, którą należy podłączyć do komputera. Ponadto nadajnik/odbiomik według wynalazku może być zintegrowany z urządzeniem peryferyjnym, na przykład z drukarką. W niektórych przypadkach wystarcza wersja uproszczona, ponieważ zwykle urządzenie peryferyjne, jak na przykład drukarka, tylko odbiera dane. Tylko ograniczona część informacji jest zwykle doprowadzana z powrotem do stacji, która zażądała zadania wydruku. W takich przypadkach może wystarczać tylko wysłanie bezbłędnego nagłówka warstwy fizycznej i pewnych informacji w polu kontrolnym nagłówka. Rozwiązanie według wynalazku można zrealizować również w postaci mikrokodu do wykonania na cyfrowym procesorze sygnału albo innym urządzeniu sprzętowym specjalnego przeznaczenia.

Podsystem nazwa atrybut	Szybkość transmisji	Modulacja	Zasięg	Środowisko	Zastoso- wanie
S1	zmienna szybkość (węzeł nadzoru=SN)	64 kb/s 4 Mb/s	4/16-PPM	5-10 m rozproszony	Ogólne biurowe	Praca w sieci adhoc, dzielenie urządzeń
S2	Duża szybkość	4-10 MB/s	4-PPM Manchester	1-2 m bezpośrednia linia widzenia	Biurko	CD-ROM, skaner, transmisja plików
S3	Mała szybkość	8-16 kb/s	4/16-PPM FM,PSK	<25m rozproszony	Ogólne biurowe, piętra sklepów, korytarz, fabryka	pagmg, zbieranie danych
S4	Zdalne sterowanie	<1kb/s	różna	<15m rozproszony	Domowe	TV, audio, video

FIG.1

180 350

FIG. 3

180 350 cn

CZAS

180 350

DANE BINARNE

FIG. 5

180 350

ZEGĄR PRÓBKUJĄCY

FIG. 6

180 350

FIG. 7

180 350

ω	---->7
Βί
Λ		βΡ
	Ο	Οί
	«Λ
Ο	Ο
	J Q
η υ:	Η Οί
α	Οί
< β;	<
2	ζ <
	< 3
2 2	2 Ο
Ο Ο	Ο J
Ο	U W
<ο	< υ
ν β;	Ν ο
ω	cn q
		00

180 350

z

FIG. 9

180 350

UŻYTKOWNIK D: JESTES POŁĄCZONY DO:

100

UŻYTKOWNIK D:

TRANSMISJA TWOJEGO PLIKU (ΧΥΖ, 1.

BĘDZIE WYMAGAŁA 2 MINUT. PRZEJDŹ

BLIŻEJ DO STACJI A, ABY ODPOWIEDŹ

101

BYŁA SZYBSZA

OSTRZEŻENIE:

STACJA B W POZYCJI UKRYTEJ. PRZEJDŹ

BLIŻEJ ALBO USUŃ PRZESZKODY

FIG. 10

180 350

180 350

180 350

NIC NIE ZNALEZIONO

NIE NALEŻIONO

DSF

DSF

DSF

DSF

TAK ZNALEZIONO SYNCHRONIZACJĘ

TAK ZNALEZIONO WSTĘP

ZNAJDZ

WSTĘP

ZNAJDZ

WSTĘP W

OBRĘBIE

ZASU

ZNAJDZ

YNCHRONIZAC

ZNAJDZ

SZYBKI

PRZEBIEG

ZNAJDZ

RR*

RR

BS

NIE ZNALEZIONO

NIE ZNALE ZIONO WS OBRĘBIE CZASU

TAK ZNALEZIONO ZYBKI PRZEBIEG

TAK ZNALEZIONO stęp w 'obrębu: CZASU

NIE ZNALEZIONO

YNCHRONIZACJI

FIG. 13

180 350

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 6,00 zł.

Claims (35)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej pomiędzy stacją nadawczą oraz pierwszą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu pierwszego sposobu modulacji i dnigą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu drugiego sposobu modulacji, znamienny tym, że ze stacji nadawczej, wprowadzającej nagłówek komunikatu (52) zawierający ramki tworzące okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, przy czym liczba szczelin (L) na ramkę i zawartość ramki są znane stacjom odbiorczym, transmituje się optycznie sekwencję impulsów, zaś w stacjach odbiorczych wykonuje się detekcję przebiegu nośnego na podstawie sekwencji odebranych impulsów, po czym w każdej ze stacji odbiorczych ustala się okres sekwencji impulsów oraz reguluje się jej zegar według fazy szczelin odebranej sekwencji impulsów i odmierza nadchodzącą sekwencję impulsów w rejestrze przesuwnym, następnie transmituje się ze stacji nadawczej jednoznaczne słowo synchronizacyjne (53) wyrównane względem okresu, gdzie jednoznaczne słowo synchronizacyjne (53) jest znane stacji odbiorczej, po czym w każdej ze stacji odbiorczych określa się korelację sekwencji impulsów w rejestrze przesuwnym ze znanym jej słowem synchronizacyjnym, zaś w stacji nadawczej określa się w polu kontrolnym (59) o ustalonej długości i strukturze, który sposób modulacji, pierwszy czy drugi, będzie stosowany do transmisji danych w polu danych/podsystemu (51).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w stacji odbiorczej danych modulowanych przy użyciu różnych sposobów modulacji, przełącza się odbiornik na sposób modulacji wskazany w polu kontrolnym (59).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) albo w polu danych/podsystemu (51) wprowadza się listę adresów dla danych.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się pole zmniejszenia szybkości (RR, 54) wskazujące stacji odbiorczej, jak często będzie powtarzany każdy symbol modulacji położenia impulsów (PPM) pola danych/podsystemu (51).
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się pole zalecanego zmniejszenia szybkości (RR*, 55) do transmisji zalecanego współczynnika zmniejszenia szybkości (RR*).
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że zalecany współczynnik zmniejszenia szybkości (RR*) ustala się na podstawie rzeczywistej liczby błędów, które wystąpiły podczas komunikacji pomiędzy stacją nadawczą i stacjami odbiorczymi.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się pole rozmiaru bloku (BS, 56) wskazujące liczbę jednostek danych transmitowanych w polu danych/podsystemu (51).
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się pole trybu (57) przenoszące dane informacyjne wskazujące stacji odbiorczej, który sposób modulacji będzie stosowany.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się dane informacyjne do sygnalizacji stacji odbiorczej, czy dane powinny zostać przekazane dalej przez stację odbiorczą.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się dane informacyjne umożliwiające każdej nie adresowanej stacji odbiorczej, albo nie będącej w stanie obsługiwać sposobu modulacji wskazanego w polu kontrolnym (59), ustalenie jak długo będzie trwała transmisja danych.

    180 350
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdej ze stacji odbiorczych stosuje się algorytm rozpoznawania słowa synchronizacyjnego (53), także w przypadku wystąpienia błędów w komunikacji optycznej.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że rozpoznawanie w stacji odbiorczej wykonuje się w dwóch etapach, jeżeli słowo synchronizacyjne (53) składa się z dwóch słów synchronizacyjnych.
13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szybkość transmisji, z jaką będą transmitowane dane, ustala się w stacji odbiorczej i/lub stacji nadawczej.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w stacji odbiorczej ustala się zalecaną szybkość transmisji stosowaną w transmisji danych, uwzględniając aktualną jakość kanału komunikacyjnego pomiędzy stacją nadawczą i stacją odbiorczą przy czym zalecaną szybkość transmisji ustala się na podstawie wiadomości, kiedy dokładnie kończy się pole kontrolne (59), a więc kiedy zaczyna się pole danych/podsystemu (51).
15. 15. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że dane informacyjne o szybkości transmisji i zalecanej szybkości transmisji udostępnia się programowi użytkowemu albo użytkownikowi końcowemu.
16. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się dane informacyjne o priorytecie dostępu umożliwiające współistnienie co najmniej dwóch komunikacyjnych komórek (pikokomórek) w obrębie komórki komunikacyjnej (40).
17. 17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w polu kontrolnym (59) wprowadza się dane informacyjne wspomagające szyfrowanie danych.
18. 18. System optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej pomiędzy stacją nadawczą oraz pierwszą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu pierwszego sposobu modulacji i drugą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu drugiego sposobu modulacji, znamienny tym, że zawiera obwody (10,11,12,13,14,15,16,17,18,60,62,66,123,125) do przetwarzania wielotrybowych pakietów (50, 51), które zawierają pole danych/podsystemu (51) z modulacją położenia impulsów (PPM) przenoszące transmitowane dane oraz poprzedzaj ący je bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej (RPLH, 50) dekodowany przez wszystkie stacje odbiorcze, przy czym bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej (RPLH, 50) zawiera nagłówek komunikatu (52) z ramkami tworzącymi okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, gdzie liczba szczelin na ramkę i zawartość ramki są znane stacjom odbiorczym, jednoznaczne słowo synchronizacyjne (53) znane stacjom odbiorczym oraz pole kontrolne (59) o ustalonej długości i strukturze, zawierające dane informacyjne o trybie, które wskazują sposób modulacji stosowany do transmisji danych, i pole zmniejszenia szybkości (RR, 54) wskazujące stacjom odbiorczym, jak często będzie powtarzany każdy symbol modulacji położenia impulsów (PPM) pola danych/podsystemu (51).
19. 19. System według zastrz. 18, znamienny tym, że pole kontrolne (59) albo pole danych/podsystemu (51) w wielotrybowym pakiecie (50, 51) zawiera listę adresów dla danych.
20. 20. System według zastrz. 18, znamienny tym, że pole kontrolne (59) w wielotrybowym pakiecie (50, 51) zawiera pole zalecanego zmniejszenia szybkości (RR*, 55) do transmisji danych informacyjnych o zalecanym współczynniku zmniejszenia szybkości (RR*).
21. 21. System według zastrz. 18, znamienny tym, że pole kontrolne (59) w wielotrybowym pakiecie (50,51) zawiera pole rozmiaru bloku (BS, 56) wskazujące liczbę jednostek danych, które będą transmitowane w polu danych/podsystemu (51).
22. 22. System według zastrz. 18, znamienny tym, że pole kontrolne (59) w wielotrybowym pakiecie (50, 51) zawiera dane informacyjne o przekazywaniu danych przez stację odbiorczą.
23. 23. System według zastrz. 18, znamienny tym, że pole kontrolne (59) w wielotrybowym pakiecie (50,51) zawiera dane informacyjne (54,56) umożliwiające każdej nie adresowanej stacji odbiorczej, albo nie będącej w stanie obsługiwać sposobu modulacji wskazanego w polu kontrolnym (59), ustalenie jak długo będzie trwała transmisja danych.
24. 24. System według zastrz. 18, znamienny tym, że pole kontrolne (59) w wielotrybowym pakiecie (50, 51) zawiera dane informacyjne wspomagające szyfrowanie danych.

    180 350
25. 25. Nadajnik optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej z pierwszą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu pierwszego sposobu modulacji i drugą stacją odbiorczą danych modulowanych przy użyciu drugiego sposobu modulacji, przy czym komunikację inicjalizuje się przy użyciu bezbłędnego nagłówka warstwy fizycznej dekodowanego przez wszystkie stacje odbiorcze, znamienny tym, że zawiera generator nagłówka (10) do dostarczania bezbłędnego nagłówka warstwy fizycznej (RPLH, 50), przy czym bezbłędny nagłówek warstwy fizycznej (RPLH, 50) zawiera nagłówek komunikatu (52) z ramkami tworzącymi okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, gdzie liczba szczelin na ramkę i zawartość ramki są znane stacjom odbiorczym, jednoznaczne słowo synchronizacyjne (53) znane stacjom odbiorczym i pole kontrolne (59) o ustalonej długości i znanej strukturze wskazujące sposób modulacji stosowany do transmisji danych, oraz koder modulacji położenia impulsów (11) do modulowania danych do transmisji i elementy (17) do transmitowania sekwencji impulsów, po której następują jednoznaczne słowo synchronizacyjne (53) wyrównane względem sekwencji impulsów, pola kontrolnego (59) i modulowanych danych.
26. 26. Nadajnik według zastrz. 25, znamienny tym, że zawiera w polu kontrolnym (59) albo w polu danych/podsystemu (51) listę adresów dla danych do transmisji.
27. 27. Nadajnik według zastrz. 25, znamienny tym, że zawiera układy generowania pola danych (DSF) przy użyciu odebranego poprzednio zalecanego współczynnika zmniejszenia szybkości (RR*) transmisji danych i nadawania w polu kontrolnym (59) swoich własnych zalecanych współczynników zmniejszenia szybkości (RR*).
28. 28. Nadajnik według zastrz. 25, znamienny tym, że zawiera układy wskazywania liczby/rozmiaru danych do transmisji.
29. 29. Nadajnik według zastrz. 25, znamienny tym, że zawiera układy sygnalizowania stacji odbiorczej, czy dane powinny zostać przekazane dalej przez stację odbiorczą.
30. 30. Odbiornik optycznej wielotrybowej komunikacji bezprzewodowej ze stacjąnadawczą która transmituje bezbłędny nagłówek warstwy fiżycznej dekodowany przez wszystkie odbiorniki w wielotrybowej komórce komunikacyjnej, który zawiera nagłówek komunikatu z ramkami tworzącymi okresową sekwencję impulsów o określonym okresie, przy czym liczba szczelin na ramkę i zawartość ramki są znane odbiornikowi, jednoznaczne słowo synchronizacyjne znane odbiornikom i pole kontrolne o ustalonej długości i znanej strukturze, wskazujące sposób modulacji stosowany do transmisji danych, znamienny tym, że zawiera cyfrową jednostkę przetwarzającą (16) do ustalania okresu sekwencji impulsów na podstawie znanej liczby szczelin na ramkę i zawartości ramki, detektor przebiegu nośnego (125) do detekcji przebiegu nośnego na podstawie sekwencji impulsów, układ cyfrowej pętli fazowej (60) do regulacji zegara odbiornika względem fazy szczelin odebranej sekwencji impulsów, układ odmierzania odebranej sekwencji impulsów poprzez rejestr przesuwny, którego długość jest określona przez jednoznaczne słowo synchronizacyjne (53), układ rozpoznawania synchronizacji (62) do określania współzależności sekwencji impulsów w rejestrze przesuwnym ze znanym jednoznacznym słowem synchronizacyjnym, układ ustalania na podstawie pola kontrolnego (59) możliwości obsługi przez odbiornik (35) sposobu modulacji stosowanego do transmisji danych, układ ustalania na podstawie odebranych danych informacyjnych, że odbiornik (35) jest właściwym odbiorcą danych, oraz układy umożliwiające odbiornikowi (35) odbiór danych zaraz po zakończeniu pola kontrolnego (59).
31. 31. Odbiornik według zastrz. 30, znamienny tym, że zawiera układy przełączania pomiędzy jednym, dwoma albo większą liczbą sposobów modulacji.
32. 32. Odbiornik według zastrz. 30, znamienny tym, że układ rozpoznawania synchronizacji (62) zawiera pierwszy korelator (110) i drugi korelator (112), rozpoznające w dwóch etapach słowo synchronizacyjne (53) wygenerowane przy użyciu dwóch słów synchronizacyjnych.
33. 33. Odbiornik według zastrz. 30, znamienny tym, że zawiera układ szacowania jakości kanału (66) do ustalania zalecanego współczynnika zmniejszenia szybkości (RR*).
34. 34. Odbiornik według zastrz. 30, znamienny tym, że zawiera detektor bezbłędnego nagłówka (123) do ustalania oczekiwanej liczby/rozmiaru danych, analizujący dane informacyjne transmitowane w polu kontrolnym (59).

    180 350
35. 35. Odbiornik według zastrz. 30, znamienny tym, że zawiera układ retransmisji danych na podstawie współczynnika jakości transmisji.

    * * *