DE3609395C3 - Digitales Telefonsystem - Google Patents

Digitales Telefonsystem

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DE3609395C3
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InterDigital Technology Corp
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Description

Die Erfindung betrifft ein digitales Telefonsystem, bei dem eine Vielzahl von über Telefonsprechleitungen gleichzeitig empfangenen Informationssignalen verarbeitet werden, die dann über einen oder mehrere Hochfre­ quenz(RF-)Kanäle ausgesendet werden.
Steigende Anforderungen im Hinblick auf die Effektivität von mobilen Datenübertragungssystemen und auf die bessere Ausnutzung der vorhandenen Übertragungsbandbreiten, führten zur Entwicklung einiger Funk- Fernmeldeanlagen, welche Daten in einem Zeitmultiplex-Verfahren ausstrahlen.
Aus der US-PS 35 46 684 ist ein Kommunikationssystem bekannt, welches Verbindungen im Zeit-Multiplex- Modus (TDM) zwischen einer Basis- und Teilnehmerstation herstellt. Die US-Patentschrift beschreibt weiterhin die Verwendung eines Speichers zum selektiven Umschalten von einer Datenquelle auf eine andere zur Übertra­ gung von Daten; solche eine Umschaltung erfolgt beispielsweise dann, wenn Daten von einer bestimmten Quelle unwichtig oder unbrauchbar werden, etwa auf Grund einer Fehlerfunktion. Die Einrichtung der US-Patent­ schrift beschränkt sich jedoch auf eine einrichtige Übertragung der Daten oder der Sprachsignale und erreicht somit eine relativ geringe Transfergeschwindigkeit.
Die DE-OS 28 38 757 beschreibt auch ein TDM-System unter Verwendung von Multiplexer-Schaltungen. Diese bekannte Einrichtung sieht eine doppelt gerichtete Nachrichtenübertragung mittels einer Duplex-Schal­ tung vor, wobei sowohl ein Sendeabschnitt als auch ein Empfangsabschnitt vorgesehen sind. Das bekannte TDM-System erlaubt jedoch keine flexible Zuordnung der Zeitschlitze im TDM, so daß ein Zeitschlitz undirek­ tional (d. h. nur Senden oder nur Empfangen) betreibbar ist.
Die DE-OS 28 12 009 beschreibt ein Nachrichtenübertragungssystem, bei welchem den beweglichen Statio­ nen jeweils (im Rahmen eines TDM-Systems) ein Zeitschlitz zugeteilt wird. Zwar gibt es sogenannte freie Zeitschlitze, allerdings können diese nicht für eine bidirektionale Übertragung genutzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System weiterzuentwickeln und ein System zur Verfügung zu stellen, bei welchem mehrere bidirektionale Übertragungen auf demselben Kanal stattfinden. Diese Aufgabe wird durch das digitale Telefonsystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Im Effekt findet daher bei der vorliegenden Erfindung ein sogenannter TDMA (Zeitteilungs-Mehrfachzugriff-Modus) statt.
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, einen vorgegebenen RF-Kanal (aus einer Mehrzahl zur Verfügung stehenden Kanälen) der TDMA-Übertragung zuzuordnen. Diese Aufgabe wird durch das digitale Telefonsystem gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
Die Erfindung schafft ein System zur drahtlosen Übertragung von mehrfachen Informationssignalen unter Verwendung digitaler Zeitteilungsschaltungen zwischen einer Basisstation und einer Vielzahl von Teilnehmer­ stationen. Die Teilnehmerstationen können fest oder beweglich sein. Die Anzahl der Zeitteilungsschaltungen wird durch die Übertragungsqualität der Signale bestimmt. Die Basisstation ist mit einem externen Informa­ tionsnetz verbunden, das analog und/oder digital sein kann. Die Informationssignale werden von der aus Sprach-, Daten-, Facsimile-, Video-, Computer- und Gerätschaftssignalen bestehenden Gruppe ausgewählt.
Die beweglichen Teilnehmerstationen können sich wahlweise relativ schnell und relativ langsam bewegen.
Der Modulationspegel der Signale und die dem System zugeführte Leistung werden entsprechend der Signalfehlerwahrnehmung im System eingestellt.
Das System ist mit Raumdiversity ausgestattet, wobei eine Vielzahl von Antennen verwendet werden, die wahlweise voneinander entfernt sind, um einen relativ hohen Signalempfang trotz Signalschwund zu liefern.
Die Basisstation arbeitet über eine Vielzahl von RF-Kanalpaaren. Jeder Kanalpaarbetrieb wird durch die Kombination einer Sendekanalschaltung zum Verarbeiten einer vorgegebenen Anzahl von Informationssigna­ len, die gleichzeitig über Telefonfernsprechleitungen zur gleichzeitigen Übertragung an verschiedene Teilneh­ merstationen über einen vorgegebenen Hochfrequenz(RF)-Kanal empfangen werden, und einer Empfangska­ nalschaltung zum Verarbeiten einer Vielzahl von Signalen, die gleichzeitig über einen vorgegebenen RF-Kanal von verschiedenen Teilnehmerstationen empfangen werden, um Informationssignale zur Übertragung über die Fernsprechleitungen auszugeben, ausgeführt.
Getrennte Umwandlungsgeräte sind jeweils mit jeder Fernsprechleitung zum Umwandeln der Informationssi­ gnale, die über die Fernsprechleitungen empfangen werden, in digitale Signalabtastwerte verbunden.
Die Sendekanalschaltung beinhaltet eine vorgegebene Vielzahl von getrennten Signalkompressionsgeräten zum gleichzeitigen Komprimieren der digitalen Signalabtastwerte, die jeweils von getrennten Umwandlungsge­ räten abgeleitet werden, um die vorgegebene Anzahl von getrennten komprimierten Signalen zu liefern, eine Kanalsteuerungseinheit, die mit den Kompressionsgeräten zu sequentiellen Vereinigen der komprimierten Signale in einen einzelnen Sendekanal-Bitstrom verbunden ist, wobei jedes der jeweiligen komprimierten Signale eine wiederkehrende sequentielle Schlitzposition im Sendekanal-Bitstrom einnimmt, die zu einem vor­ bestimmten Kompressionsgerät gehört, und eine Einheit zum Ausgeben eines Sendekanalsignals zur Übertra­ gung über den vorbestimmten RF-Kanal als Antwort auf den Sendekanal-Bitstrom.
Eine Vermittlungseinrichtung verbindet die jeweiligen getrennten Umwandlungsgeräte mit angegebenen getrennten Kompressionsgeräten.
Eine fernverbundene Zentraleinheit ist mit den Fernsprechleitungen verbunden und spricht auf ein spricht auf ein hereinkommendes Verbindungsanforderungssignal, das über eine der Fernsprechleitungen empfangen wird, dadurch an, daß sie ein Schlitzzuordnungssignal ausgibt, das anzeigt, welches der getrennten Kompressionsgerä­ te die Vermittlungseinrichtung mit dem einen getrennten Umwandlungsgerät, das mit der einen Fernsprechlei­ tung verbunden ist, verbinden soll, und dadurch der einen Fernsprechleitung den Schlitz im Sendekanal-Bitstrom zuordnet, der zu dem einen getrennten Umwandlungsgerät gehört, das durch die Vermittlungseinrichtung so verbunden ist. Die fernverbundene Zentraleinheit speichert ab, welche Schlitze so zugeordnet sind, und befragt bei dem Empfang einer hereinkommenden Verbindungsanforderung den Speicher und liefert dann ein Schlitzzu­ ordnungssignal, das die Verbindung zu einem Kompressionsgerät bewirkt, das zu einem der Schlitze gehört, der nicht einer anderen Fernsprechleitung zugeordnet ist.
Ein Anrufprozessor ist mit der fernverbundenen Zentraleinheit verbunden und spricht auf das Schlitzzuord­ nungssignal dadurch an, daß es die Vermittlungseinrichtung veranlaßt, die durch das Schlitzzuordnungssignal angegebene Verbindung zu schließen.
Die Empfangskanalschaltung beinhaltet eine Empfangseinheit zum Empfangen eines Empfangskanalsignals und zum Verarbeiten des Empfangskanalsignals, um einen Empfangskanal-Bitstrom zu liefern, der getrennte komprimierte Signale in verschiedenen jeweiligen wiederkehrenden sequentiellen Schlitzpositionen enthält. Eine vorgegebene Vielzahl von getrennten Signalsynthesegeräten, von denen jedes zu einer verschiedenen Schlitzposition im Empfangskanal-Bitstrom gehört, um digitale Signalabtastwerte aus getrennten komprimier­ ten Signalen, die in den zugehörigen jeweiligen Schlitzpositionen des Empfangskanal-Bitstromes enthalten sind, wiederherzustellen und eine Steuereinheit zum Ausscheiden der getrennten komprimierten Signale aus dem Empfangskanal-Bitstrom und zum Verteilen der ausgeschiedenen Signale an getrennte Synthesegeräte, die zu den jeweiligen Zeitschlitzen gehören, von denen die Signale ausgeschieden wurden.
Getrennte Wiederumwandlungsgeräte sind jeweils mit jeder Fernsprechleitung zum Wiederumwandeln der digitalen Signalabtastwerte in Informationssignale zur Übertragung über die jeweiligen Fernsprechleitungen verbunden. Jedes getrennte Wiederumwandlungsgerät gehört zu einem der getrennten Umwandlungsgeräte und ist mit einer gemeinsamen Fernsprechleitung mit den zugehörigen getrennten Umwandlungsgeräten ver­ bunden.
Die Vermittlungseinrichtung verbindet die jeweiligen getrennten Wiederumwandlungsgeräte mit angegebe­ nen getrennten Synthesegeräten.
Die fernverbundene Zentraleinheit spricht auf das hereinkommende Verbindungsanforderungssignal, das über eine der Fernsprechleitungen empfangen wurde, dadurch an, daß sie ein Schlitzzuordnungssignal liefert, um anzugeben, welches der getrennten Synthesegeräte die Vermittlungseinrichtung mit dem einen der getrennten Wiederumwandlungsgeräte verbinden soll, das mit der einen Fernsprechleitung verbunden ist, und dadurch der einen Fernsprechleitung den Schlitz im Empfangskanal-Bitstrom zuordnet, der zu dem einen getrennten Synthe­ segerät gehört, das durch die Vermittlungseinrichtung so verbunden ist. Die fernverbundene Zentraleinheit speichert ab, welche Schlitze im Empfangskanal-Bitstrom so zugeordnet sind, und befragt beim Empfang der hereinkommenden Verbindungsanforderung den Speicher und gibt dann an den Anrufsprozessor das Schlitzzu­ ordnungssignal ab, um die Verbindung zu einem Synthesegerät zu bewirken, das zu einem der Schlitze gehört, der nicht einer anderen Fernsprechleitung zugeordnet ist.
Das System nach der Erfindung macht von fortgeschrittenen digitalen und im großen Umfang integrierenden elektronischen Techniken Gebrauch, um verschiedenen Marktteilen billige, zuverlässige hochqualitative Kom­ munikationen zu geben. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine feste Basisstationseinrichtung verwendet, die zentral angeordnet ist, um mit einer großen Anzahl von Teilnehmerstationen, die in der nähe angeordnet sind, in Verbindung zu treten. Die zentrale Basisstation kann mit einem Zentralamt eines öffentli­ chen Fernsprechnetzes über eine Nebenstellenanlage (PBX) verbunden sein, die mit hereinkommenden Telefon­ leitungen verbunden ist. Die Teilnehmerstationen im System können entweder fest tragbar oder mobil sein und können entweder relativ langsam oder schnell arbeiten. Die Teilnehmerstationen stehen mit der Basisstation über UHF-Funkkanäle und mit dem Benutzer über ein standardmäßiges Zweileiter-DTMF-Tastentelefon oder über ein RS-232C oder über ein nicht-standardmäßige Fernsprechstellen (z. B. 4-Leiter) in Verbindung. Das System kann dazu verwendet werden, bestehende Ortsteilnehmerschleifen mit Hartdrähten zu ersetzen oder einen Qualitätsfernsprechdienst für Gebiete zu schaffen, wo Drahtverbindungen nicht möglich oder wirtschaft­ lich sind.
Ein Merkmal des Systems nach der Erfindung ist seine Fähigkeit, einen Zeitteilungs-Mehrfachzugriff (TDMA) und eine digitale Sprachcodierung einzusetzen, um die gleichzeitige Mehrfachverwendung von Frequenzen innerhalb eines vorgegebenen Netzes zu gestatten. Jede mögliche Anzahl von hochqualitativen Sprachschaltun­ gen können auf einmal auf einem vorgegebenen Frequenzkanal (mit 25-kHz-Kanalabstand) arbeiten. Vier solcher Schaltungen werden für Erläuterungszwecke verwendet. Hierdurch ergibt sich sowohl ein spektraler als auch wirtschaftlicher Vorteil über bestehende analoge Funktelefonsysteme, die nur ein Gespräch auf einmal auf einem vorgegebenen Frequenzkanal ermöglichen.
Die Merkmale, die eine kostengünstigere, feste, mobile und tragbare Einrichtung mit sich bringen, bestehen in der Verwendung der digitalen Sprachcodierung geringer Geschwindigkeit (weniger als 16 Kbps) verbunden mit spektral-wirksamen Digitalmodulationstechniken. Beispielsweise gestattet die kombinierte Verwendung einer 14,6-Kbps-Sprachcodierungstechnik und einer 16-Pegel-DPSK-Modulation vier gleichzeitige Gespräche im Voll-Duplex-Betrieb, die von einem einzelnen Paar von 20-kHz-Bw-Kanälen getragen werden, die 25 kHz im gesamten Spektrum und insbesondere in den 400 bis 500 MHz und 800 bis 950 MHz Segmenten voneinander getrennt sind. Diese Kombination ermöglicht eine Sprechverbindung guter Qualität über eine Entfernung von mindestens 20 km.
Um gegenüber einem drahtgebundenen Dienst wettbewerbsfähig zu sein, muß eine viel größere Anzahl von Teilnehmern untergebracht werden, als auf einem vorgegebenen Paar von 25-kHz-Kanälen gleichzeitig getra­ gen werden kann. Beispielsweise kann ein 12-Kanal-Paar-System, das 47 gleichzeitige Verbindungen unterhalten hat, eine Gesamtanzahl von 500 von Hörer abgenommenen und aufgelegten Teilnehmern haben, wobei die spezielle Anzahl durch die gewünschte Spitzenzeit-Sperrwahrscheinlichkeit begrenzt ist. Somit ist ein Teilneh­ merverbindungsanforderungssteuerplan, der vernünftige Verbindungsverzögerungen liefert, auch ein wichtiges Merkmal der Erfindung.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispielen und den Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches das Hochfrequenz-Teilnehmertelefonsystem nach der Erfindung allgemein steigt,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer repräsentativen bevorzugten Ausführungsform der Basisstation in dem Sy­ stem von Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Teilnehmerstation in dem System von Fig. 1,
Fig. 4 die Folge von Nachrichten, die von den Teilnehmerstationen und der Basisstation erzeugt werden, um eine Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstationen herzustellen,
Fig. 5 verschiedene Datenverarbeitungsmodule, die in der ferngesteuerten Zentraleinheit (RPU) in der Basiss­ tation von Fig. 2 ausgeführt werden,
Fig. 6 die Verarbeitung von eingehenden und abgehenden BCC-Nachrichten durch die RPU in der Basistation von Fig. 2,
Fig. 7 die Verarbeitung von eingehenden und abgehenden PBX-Nachrichten durch die RPU in der Basissta­ tion von Fig. 2,
Fig. 8 die Verarbeitung von Protokollnachrichten durch die RPU in der Basisstation von Fig. 2,
Fig. 9 ein Speicherbild der RPU in der Basisstation von Fig. 2,
Fig. 10 die Verarbeitung von auf den RCC-Zustand bezogenen Nachrichten durch das in Fig. 5 gezeigte Nachrichtenverarbeitungsmodul (message processing module (MPM)),
Fig. 11 die Verarbeitung von auf den Kanalzustand bezogenen Nachrichten durch das in Fig. 5 gezeigte Nachrichtenverarbeitungs-MPM,
Fig. 12 ein Blockschaltbild der Teilnehmeranschluß-Schnittstelleneinheit (STU) in der Teilnehmerstation von Fig. 3,
Fig. 13 die Signalschnittstelle zwischen der PBX und der VCU in der Basisstation von Fig. 2,
Fig. 14 (auf Blatt 1) die Signalschnittstelle zwischen der STU und der VCU in der Teilnehmerstation von Fig. 2,
Fig. 15 die zeitlichen Zusammenhänge der in Fig. 13 gezeigten PBX-VCU-Schnittstellensignale und der in Fig. 14 gezeigten STU-VCU-Schnittstellensignale,
Fig. 16 (auf Blatt 11) die Signalschnittstelle zwischen der VCU und der CCU in der Basisstation von Fig. 2 und der Teilnehmerstation von Fig. 3,
Fig. 17 den zeitlichen Zusammenhang der Sendekanalsignale der in Fig. 16 gezeigten VCU-CCU-Signalsch­ nittsstelle,
Fig. 18 den zeitlichen Zusammenhang der Empfangskanalsignale der in Fig. 16 gezeigten VCU-CCU-Si­ gnalschnittstelle,
Fig. 19A und 19B jeweils die zeitlichen Zusammenhänge für die Sende- und Empfangssprachblöcke, die zwischen der VCU und der CCU für eine 16-Pegel-PSK-Modulation weitergeleitet werden,
Fig. 20A den Eingabe- und Ausgabedatenzeitablauf und -inhalt für den Empfangskanal zwischen der VCU und der PBX (oder STU) für eine 16-Pegel-PSK-Modulation,
Fig. 20B den Eingabe- und Ausgabedatenzeitablauf und -inhalt für den Sendekanal zwischen der VCU und der PBX (oder STU) für eine 16-Pegel-PSK-Modulation,
Fig. 21 (auf Blatt 5) ein Blockschaltbild der CCU der Basisstation von Fig. 2 und der Teilnehmerstation von Fig. 3,
Fig. 22 die software-ausgeführte Funktionsarchitektur der CCU von Fig. 21,
Fig. 23 ein Zeitdiagramm zum Weiterlesen der RCC- und 16-Pegel-PSK-Sprachdaten auf dem Sendebus der CCU von Fig. 22,
Fig. 24 ein Zeitdiagramm zum Weiterleiten von RCC- und 16-Pegel-PSK-Sprachdaten auf dem Empfangsbus der CCU von Fig. 23,
Fig. 25 (auf Blatt 3) ein Blockschaltbild des Modems der Basisstation von Fig. 2 und der Teilnehmerstation von Fig. 3,
Fig. 26 die Signalschnittstelle zwischen der CCU, dem Modem und der STIMU in der Basisstation von Fig. 2,
Fig. 27 die Signalschnittstelle zwischen dem Modem und der RFU in der Basisstation von Fig. 2 und in der Teilnehmerstation von Fig. 3,
Fig. 28 ein Blockschaltbild der Antennenschnittstellenleitung für die Teilnehmerstation von Fig. 3, und
Fig. 29 ein Blockschaltbild der Antennenschnittstellenleitung für die Basisstation von Fig. 2.
Verzeichnis von Akronymen Verzeichnis von in der Beschreibung verwendeten Akronymen
AKRONYM
DEFINITION
A/D Analog-Digital-Wandler
ADPCM Adaptive Differenzpulscodemodulation
AGC (Automatic Gain Control) Automatische Verstärkungsregelung
AM Amplitudenmodulation
BCC (Baseband Control Channel) Basisbandsteuerkanal
BPSK (Binary Phase Shift Keying Modulation) Binäre Phasenumtastung
BW (Bandwidth) Bandbreite
CCU (Channel Control Unit) Kanalsteuerungseinheit
CODEC (Combined Coder and Decoder) Kombinierter Coder und Decoder
DEMOD Demodulator (Empfangsteil des Modems)
D/A Digital-Analog-Wandler
dB Dezibel
DID (Direct Inward Dial) Durchwahl
DMA (Direct Memory Access) Direkter Speicherzugriff
DPSK (Differential Phase Shift Keying Modulation) Differenzphasenumtastung
DTMF (Dual Tone Multi-Frequency signalling scheme) Zweiton-Mehrfrequenz-Signalbild
ECL (Emitter-coupled Logic) emittergekoppelte Logik
FCC (United States Federal Communications Commission) Amerikanische Bundeskommission für das Nachrichtenwesen
FIFO (First-in First-out Memory) Schiebespeicher
FIR (Finite-Duration Impulse-Response filter) Filter für Impulse endlicher Dauer
Hz Hertz (Schwingungen pro Sekunde)
I (In-phase) Gleichphasig
IF (Intermediate Frequency) Zwischenfrequenz
Kbps Kilobits pro Sekunde
kHz Kilohertz
Km Kilometer
LSB (Least Significant Bit) niedrigstwertiges Bit
MDPSK (Multiphase Differential Phase Shift Keying modulation) Mehrphasen-Differenzphasenumtastung
MHz Megahertz
MODEM (Combined Modulator and Demodulator) kombinierter Modulator und Demodulator
MPM (Message Processing Module) Nachrichtenverarbeitungsmodul
ms Millisekunde
OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator) thermostatisierter Kristalloszillator
PBX (Private Branch Exchange or Automatic Switch) Nebenstellenanlage oder Wählvermittlungseinrichtung
PCM (Pulsed Coded Modulation) Pulscodemodulation
PSN (Public Switched Network) öffentliches Wählnetz
PSTN (Public Switched Telephone Network) öffentliches Fernsprechnetz oder andere Verbindungsträger (typisch Telco)
Q (Quadrature) 90°-Verschiebung
QPSK (Quadrature Phase Shift Keying Modulation) Phasenumtastung mit 90°-Verschiebung
RBTG (Ringback Tone Generator) Rückruftongenerator
RAM (Random Access Memory) Speicher mit direktem Zugriff
RCC (Radio Control Channel) Funksteuerungskanal
RELP (Residual Excited Linear Prediction) restliche angeregte Linearvoraussage
RF (Radio Frequency) Hochfrequenz
RFU (Radio Frequency Unit) Hochfrequenzeinheit
RPU (Remote-Connection Processor Unit) fernverbundene Zentraleinheit
ROM (Read-only Memory) Nur-Lese-Speicher
RX (Receive) Empfangen
SHF (Super High Frequency) superhohe Frequenz (3000 bis 30 000 MHz)
SIN (Subscriber Identification Number) Teilnehmer-Kennnummer
SLIC (Subscriber Loop Interface Circuit) Anpaßschaltung für digitalen Teilnehmeranschluß
STIMU (System Timing Unit) Systemzeittakteinheit
STU (Subscriber Station Telephone Interface Unit) Teilnehmerstation-Telefonschnittstelleneinheit
SUBTU (Subscriber Timing Unit) Teilnehmerzeittakteinheit
TDM (Time Division Multiplexing) Zeitteilen
TDMA (Time Division Multiple Access) Zeitteilung-Mehrfachzugriff
Telco (Telephone Company) Telefongesellschaft
TX (Transmit) Senden
UHF Utrahochfrequenz
UTX-250 Vermittlungseinrichtung, die Verarbeitung und Verknüpfung (interfacing) beinhaltet und die eine PBX sein kann, aber eine solche nicht notwendigerweise ist
UW (Unique Word) eindeutiges Wort
VCU (Voice Codec Unit) Sprachkodier- und -dekodiereinheit
VCXO (Voltage Controller Crystal Oscillator) spannungsgesteuerter Kristalloszillator
VHF (Very High Frequencies (30 bis 350 MHz))
In der Beschreibung ist zu merken, daß dort wo ein spezielles Band (z. B. 454 bis 460 MHz) in dem beschriebe­ nen Ausführungsbeispiel verwendet wird, die Erfindung gleichermaßen auf mindestens die ganzen VHF-, UHF- und SHF-Bänder anwendbar ist.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Das System nach der Erfindung schafft einen Teilnehmerschleifen-Fern­ sprechdienst mit UHF-Funk zwischen Teilnehmerstationen (S) 10 und einer Basisstation 11. Die Basisstation 11 liefert Rufverbindungen unmittelbar zwischen den funktgestützten Teilnehmerstationen 10 und ist mit dem Zentralamt 12 einer Telefongesellschaft (Telco) für Anrufe bei und von außerhalb des Systems liegenden Stellen verbunden.
Beispielsweise arbeitet das dargestellte System auf gemeinsamen Trägerfrequenz-Kanalpaaren im 454-MHz- bis 460-MHz-Band. Diese Gruppe von Frequenzen enthält 26 bestimmte Kanäle. Die Kanäle haben einen Abstand von 25 kHz voneinander und eine zugelassene Bandbreite von 20 kHz. Der Abstand zwischen dem Sende- und dem Empfangskanal beträgt 5 MHz, wobei die Mittelfrequenz der unteren der beiden Frequenzen den Basisstationssendungen zugeordnet ist. Wie zuvor angegeben, kann das System auch auf anderen UHF-Ka­ nalpaaren arbeiten.
Die Art des Sendens von der Basisstation zu der Teilnehmerstation (der Sendekanal) ist zeitgeteilt (TDM). Das Senden von der Teilnehmerstation zu der Basisstation (der Empfangskanal) ist ein Zeitteilung-Mehrfachzugriff (TDMA).
Alle Systeme sind mit den 47-CFR-FCC-Teilen 21, 22 und 90 sowie mit anderen relevanten Vorschriften vereinbar.
Die Übertragung zwischen der Basisstation 11 und den Teilnehmerstationen 10 erfolgt digital durch gefilterte Mehrphasen-Differenzphasenumtastung (MDPSK) auf 25 kHz voneinander beabstandeten Voll-Duplex-Kanä­ len im 454 bis 460-MHz-Band, wodurch die Forderungen nach einer 20-kHz-Bandbreite, wie sie in der FCC-Vor­ schrift Teile 21, 22 und 90 (z. B. 21.105, 22.105 und 90.209) angegeben sind, erfüllt werden. Das System kann auch für andere Bandbreiten und Abstände innerhalb irgendeines möglichen Abschnittes des VHF-, UHF- und SHF-Spektrum verwendet werden.
Die Symbolgeschwindigkeit auf jedem 25-kHz-FCC-Kanal beträgt 16 Kilosymbole/Sekunde in jeder Rich­ tung. Die Sprachübertragung erfolgt unter Verwendung einer 16-Pegel-PSK-Modulation und einer Sprachdigi­ talisierung mit einer Kodiergeschwindigkeit von 14,6 Kbps. Die Modulation kann auch eine Zwei-Pegel-Modu­ lation (BPSK) oder eine Vier-Pegel-Modulation (QPSK) sein. Eine Mischung von verschiedenen Modulationspe­ geln kann auf demselben Kanal gleichzeitig verwendet werden. Mit Zeitteilung ermöglicht das System ein Gespräch für jedes Vielfache von zwei Phasen bei der Geschwindigkeit von 14,6 Kbps (4 Phasen ergeben zwei Gespräche, 16 Phasen ermöglichen vier Gespräche usw.) oder mehr bei entsprechend geringeren Geschwindig­ keiten. Dies ist natürlich nur ein Beispiel, denn wie in der folgenden Tabelle gezeigt ist, können viele verschiede­ ne Kombinationen von Modem-Bits/Symbolen oder Phasen und Codec-Geschwindigkeiten verwendet werden:
Tabelle
2-Weg-Gespräche oder Duplex-Leitungen mit Codec-Geschwindigkeiten von
Die Basisstation kann auf irgendeinem oder allen der verfügbaren FCC-25-kHz-beabstandeten-Frequenzka­ nälen im 454- bis 460-MHz-Band senden und empfangen, wobei die Kanäle wählbar sind. Die Kanalfrequenz­ wahl für jeden Sprechkanal wird von der Basisstation immer nur für einen automatisch durchgeführt, kann aber an einer in der Basisstation vorgesehenen Bedienungskonsolenschnittstelle außer Kraft gesetzt werden.
Die Basisstation kann eine Sendeleistung von typischerweise 100 Watt für jeden Frequenzkanal haben.
Die Basisstation ermöglicht Modulationssteuerung und Zeitschlitz- und Frequenzkanalzuordnungen zu den Teilnehmerstationen. Außerdem kann von der Basisstation eine Anpaßleistungssteuerung über die Teilnehmer­ stationen ausgeübt werden, um aufeinanderfolgende Zeitschlitzunterschiede und eine Nachbarbarkanalstörung zu verringern.
Das Vermitteln zwischen Fernsprechleitungen der Telco (telephone company) und den TDM-Schlitzen auf dem ausgewählten Kanal wird von der Basisstation vorzugsweise unter Verwendung einer Digitalvermittlungs­ einrichtung durchgeführt, obwohl es möglich ist, dafür eine Analogvermittlungseinrichtung einzusetzen.
Die Basisstation ermöglicht dreifache Raumdiversity auf den Empfangskanälen.
Die Teilnehmerstation kann mit einer Dreifach-Zweig-Diversity arbeiten. Die Senderleistung ist typischerwei­ se zwischen 0,1 und 25 Watt einstellbar, kann aber für andere Leistungsbereiche eingestellt werden. Während Sprechverbindungen über die Teilnehmerstation als Echtzeit-Vollduplexbetrieb wahrgenommen werden, arbei­ tet das Hochfrequenzsystem im Halbduplexbetrieb durch die Verwendung von geeigneten Zeitteilungstaktver­ fahren.
Die Teilnehmerstation ist mit irgendeinem Telefongerät für Sprechverbindungen verknüpft, oder das Telefon kann in das System eingebaut sein. Außerdem kann ein Datenanschluß wie ein RS-232C, standardmäßiger 25-Stift-Anschluß für eine 9600 Bandgeschwindigkeit-Datenübertragung zwischen den Teilnehmern vorgesehen sein. Die Basisstation und die Teilnehmerstation können von irgendeiner möglichen Quelle, entweder einer internen oder einer externen, die Betriebsleistung erhalten.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Basisstation, die den gleichzeitigen Betrieb von zwei Paaren von Sende- und Empfangsfrequenzkanälen unterhält. Jeder Kanal kann bis zu vier Telefonverbin­ dungen gleichzeitig verarbeiten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind viele Sende- und Empfangska­ nalpaare vorhanden. In jedem Kanal gibt es einige Zeitschlitze.
Einer der verfügbaren Zeitschlitze wird für einen Funksteuerkanal (RCC) benötigt.
Verbindungen zwischen dem PSTN und den Teilnehmerstationen werden in der Nebenstellenanlage (PBX) 15 hergestellt und aufrechterhalten, die in der Basisstation ihren Ort hat. Die PBX 15 ist ein System des Modells UTX-250, ein im Handel erhältliches Fertigprodukt der United Technologies Building Systems Group. Viele der bestehenden Merkmale des allgemeinen PBX-Systems werden in der Steuerung der Telco-Schnittstelle verwen­ det, die für das erfindungsgemäße System erforderlich sind. Die PBX 15 wandelt auch Sprachinformationen zu oder von der PSTN in 64 Kbps, nach dem µ-Gesetz kompandierte, pulscodemodulierte (PCM), digitale Abtast­ impulse um. Von dieser Stelle an werden die Sprachinformationen in digitaler Form durch die Basisstation und die Teilnehmerstationen bis zu der Schnittstellenschaltung, die an das Teilnehmertelefon angeschlossen ist, oder soweit wie der Teilnehmersender und -empfänger es gestattet, verarbeitet.
Digitale Sprachinformationen von der PBX 15 werden zunächst von einem Sprachkompressionssystem, das als Codec 16 bekannt ist, verarbeitet, das die Sprachinformationsgeschwindigkeit von 64 Kbps bis auf etwa 14,6 Kbps oder weniger verrringert. Der Codec 16 verwendet entweder einen restlichen angeregten linearen voraussagenden (RELP) Algorithmus oder einen SBC-Kodierer-Dekodierer, um die Sprachgeschwindigkeits­ kompression durchzuführen. Typischerweise sind vier Codecs 16 in einer Sprachkodier- und Dekodiereinheit (VCU) 17 zum Durchführen der Sprachkompression für die vier oder mehreren Zeitschlitze in jedem Frequenz­ kanal vorhanden. Jede Basisstation-VCU 17 kann vier oder mehr Voll-Duplex-Sprechverbindungen sowohl für den Sendekanal als auch den Empfangskanal eines jeden Kanalpaares verarbeiten. Schaltverbindungen der PBX 15 bestimmen, welcher Sprechanruf von welcher VCU 17 und von welchen Codec 16 in der ausgewählten VCU 17 verarbeitet wird. Die Schaltungen von jeder VCU 17 sind hardware-mäßig so ausgelegt, daß ein Sprechanruf auf einer bestimmten Frequenz und einer bestimmten Schlitzzuordnung in der Basisstation immer von demsel­ ben VCU-Codec 16 verarbeitet wird.
Jede VCU 17 ist mit einer Kanalsteuerungseinheit (VCU) 18 verbunden. Die CCU 18 steuert die TDMA-Fun­ tion und fungiert auch als Verbindungspegel-Protokollprozessor. Jede CCU 18 nimmt die Sendekanal-Ausgabe­ signale der Codecs 16 in der entsprechenden VCU 17 auf und leitet die Daten in den richtigen Zeitschlitz und im richtigen Format zu einer Modemeinheit 19 weiter. Jede CCU 18 bestimmt unter der Leitung einer ferngesteuer­ ten Zentraleinheit RPU 20 die Modulationspegel, die für die Ausstrahlung zu verwenden sind (wie 2-, 4- oder 16-Pegel-PSK-Modulation). Jede CCU 18 verarbeitet auch Steuerungsinformation zur Durchgabe an die Teil­ nehmerstationen durch den Funksteuerkanal (RCC)-Zeitschlitz und während zusätzlicher Steuerungsbits in den Sprechkanälen. Jedes Kanalpaar enthält eine in Reihe geschaltete Kombination aus einer VCU 17, einer CCU 18 und einem Modem 19.
Richtig formatierte Sendedaten von jeder CCU 18 werden mit einer Geschwindigkeit von 16 K Symbol/Se­ kunde zu dem Modem 19 weitergeleitet. Jedes Modem 19 nimmt diese synchrone Symbole auf und wandelt sie in ein Gray-kodiertes mehrpegelphasengetastetes (PSK)-Format um. Das Sendekanal-Ausgabesignal des Modem 19 ist ein moduliertes IF-Signal. Dieses Signal wird in die RF/IF-Verarbeitungseinheit (RFU) 21 eingeführt, die dann das IF-Signal in das RF-UHF-Signal im 450-MHz-Bereich umwandelt. Steuersignale für das Modem 19 und die RFU 21 werden von der entsprechenden CCU 18 geliefert, die unter der Gesamtsteuerung der RPU 20 arbeitet. Das UHF-Signal wird durch Leistungsverstärker in der RFU 21 verstärkt und über eine Antennen­ schnittstellleneinheit 22 zu einer Sendeantenne 23 für eine Ausstrahlung im Freien weitergeleitet.
Der Empfangsbetrieb der Basisstation ist im wesentlichen die Umkehrung des Sendebetriebs. Jede RFU 21, jedes Modem 19, jede CCU 18, jede VCU 17 und die PBX 15 sind für den Voll-Duplex-Betrieb ausgelegt.
Die ferngesteuerte Zentraleinheit (RPU) 20 ist der zentrale Steuerungsprozessor, der Anschlußdaten und Steuerungsnachrichten an die CCU weiterleitet. Die RPU 20 beinhaltet einen Allzweckcomputer, der auf einem Mikroprozessor Modell 6800 basiert, der die hochentwickelten Systemmanagementfunktionen und Steuerme­ chanismen für das Herstellen, Abbrechen und Aufrechterhalten der Verbindung ausführt. Die RPU 20 steht auch mit einem Anrufsprozessor 24 in der PBX 15 in Verbindung, um die Verbindungen zwischen den Codecs 16 und den Fernsprechleitungen der Telefongesellschaft, die von einer Schaltmatrix 25 der PBX 15 hergestellt werden, zu steuern.
Jede Teilnehmerstation ist eine verhältnismäßig kleine Einheit, die an jedem Benutzerort in dem System angeordnet ist. Die Teilnehmerstation verbindet den standardmäßigen Telefonapparat und/oder die Datenend­ stelle oder den integrierten akustischen Sender und Empfänger des Benutzers mit der Basisstation über den UHF-Funkkanal. Die Wirkungsweise der Teilnehmerstation ist der der Basisstation sehr ähnlich. Während aber die Basisstation auf einem oder mehreren Frequenzkanälen gleichzeitig arbeiten kann, von denen jeder die Kapazität hat, mehrere Sprachschaltungen zu unterhalten, arbeitet die Teilnehmerstation nur auf einer Fre­ quenz jeweils.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Teilnehmerstation. Die funktionelle Aufteilung ist der der Basisstation (Fig. 2) sehr ähnlich. Die Benutzer-Schnittstellenfunktion wird von der Teilnehmertelefon-Schnittstelleneinheit (STU) in der Teilnehmerstation ausgeführt. Die zugehörige Funktion in der Basisstation wird von dem PBX-Mo­ dul ausgeführt. Die STU in der Teilnehmerstation führt auch alle Steuerfunktionen der Teilnehmerstation aus, genauso wie die RPU in der Basisstation. Die Teilnehmerstationen wirken wie Helfer der Hauptbasisstation in der Gesamtsystem-Steuerungsarchitektur. Die STU kann mit einem externen Gerät verknüpft sein oder aku­ stisch senden und empfangen.
Verfolgt man den Datenstrom durch die Teilnehmerstation, stellt man fest, daß die Sprach- oder Dateninfor­ mationen des Benutzers zuerst von einer Teilnehmeranschlußeinheit (STU) 27 verarbeitet werden. Die Sprachsi­ gnaleingaben vom Benutzertelefon werden in der VCU 28 empfangen und digitalisiert. Das Format der digitali­ sierten Sprachsignale ist mit dem Format identisch, das von der PBX 15 in der Basisstation verwendet wird. Die Teilnehmerstation beinhaltet eine VCU 28, CCU 29, ein Modem 30a und eine RFU 31a, welche dieselben Funktionen wie die entsprechenden Einheiten, die im auf die Fig. 2 bezogenen Beschreibungsteil der Basissta­ tionsarchitektur beschrieben wurden. Ein Unterschied im Teilnehmerstationsbetrieb besteht gewöhnlich darin, daß er auf nur einen Sprechkanal jeweils beschränkt ist. Die Teilnehmerstation arbeitet im wesentlichen im Halb-Duplexbetrieb, wobei sie in einem Teil des TDMA-Rahmens sendet und in einem anderen Teil des TDM-Rahmens empfängt. Bei einer Rahmengröße von 45 ms ist die Halb-Duplexeigenart der Teilnehmersta­ tion für den Benutzer durchsichtig, der laufende Sprecheingaben von dem Teilnehmer am anderen Ende der Anrufsverbindung hört. Die STU 27 und VCU 28 sowie das Modem 30a können verdoppelt werden, um mehr als ein Teilnehmergespräch zu ermöglichen.
Der Halb-Duplexbetrieb der Teilnehmerstation eröffnet die Möglichkeit, einen wirksameren Gebrauch von der vorhandenen Teilnehmerstation-Hardware zu machen. Die VCU und CCU der Teilnehmerstation arbeiten im wesentlichen auf identische Weise wie in der Basisstation, zumindest soweit es die Sprachdatenhandhabung betrifft. Das Modem 30a arbeitet jedoch im Halb-Duplexbetrieb, so daß entweder der Empfangs- oder Sendeteil des Modems verwendet wird, aber nicht zur selben Zeit. Die hauptsächliche Einsparung besteht darin, daß die RFU 31a nur im Halb-Duplexbetrieb arbeiten muß. Hierdurch wird Energie gespart, denn der RF-Leistungsver­ stärker ist für nicht mehr als die Hälfte der Zeit wirksam. Auch kann die RF-Sendeantenne 32a so geschaltet werden, daß sie als zweite Empfangsantenne während der Empfangsteile des Rahmens arbeitet, wobei eine RF-Antennenschaltfunktion verwendet wird. Außerdem ist kein Duplexer erforderlich.
Jede Teilnehmerstation weist auch ein Diversity-Netz auf, mit drei Modems und einer Diversity-Kombinier­ schaltung 33. Die Diversity-Kombinierschaltung 33 sammelt demodulierte Empfangsinformationen von jedem der Demodulatoren der drei Modems 30a, 30b, 30c und vereinigt die drei Ströme, um einen einzelnen, "am besten geratenen" Symbolstrom zu bilden, der dann zu der CCU 29 zum Verarbeiten weitergesandt wird. Die Demodu­ lationsschaltungen oder Demodulatoren in den drei Modems 30a, 30b, 30c trennen die RX-RFUs 31a, 31b, 31c und damit die Antennen 32a, 32b, 32c.
In der Basisstation sind drei Empfangsantennen 34a, 34b und 34c mit einem geeigneten Abstand voneinander angeordnet, um nicht in Wechselbeziehung miteinander stehende räumlich verschiedene Signale zu liefern, die von einem Diversity-Netz verarbeitet werden. Der Betrieb des Diversity-Netzes ist für die Wirkungsweise der CCU klar und kann daher durch eine einzelne Modemwirkung zu jeder Zeit ersetzt werden, wenn die Diversity- Wirkung nicht benötigt wird.
Die Basisstation weist auch ein Raumdiversity-Netz für jedes Sende- und Empfangskanalpaar auf. Obwohl das Diversity-Netz nicht gezeigt ist, ist das Basisstation-Schaltbild von Fig. 2 dasselbe wie das der Teilnehmerstation von Fig. 3, die die Schaltung des Diversity-Netzes für ein einzelnes Sende- und Empfangskanalpaar zeigt. Somit enthält jedes Sende- und Empfangskanalpaar in der Basisstation tatsächlich drei Demodulatoren und ein Modem, das mit einer Diversity-Kombinierschaltung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, verbunden ist.
Eine genaue Taktsynchronisation zwischen der Basisstation und den Teilnehmerstationen ist im Gesamtsy­ stem entscheidend. Die Hauptzeittaktbasis für das gesamte System wird durch die Basisstation geschaffen. Alle Teilnehmereinheiten in einem gegebenen System müssen auf dieser Zeitbasis in bezug auf Frequenz, zeitliche Symboleinteilung und zeitliche Rahmeneinteilung synchronisiert werden.
Die Basisstation weist eine System-Zeittakteinheit (STIMU) 35 auf, das ein hochgenaues Zeiteinteilungs-Be­ zugstaktsignal bei 80,000 MHz liefert. Dieses 80-MHz-Bezugstaktsignal wird unterteilt, um ein 16-kHz-Taktsi­ gnal und ein 22,222 Hz (45 ms Dauer-)Rahmenmarkiersignal zu erzeugen. Die gesamte Sendezeiteinteilung der Basisstation wird von diesen drei synchronen Hauptbezugssignalen erzeugt. Das 80-MHz-Taktsignal wird von den Modems 19 und den RFUs 21 für genaue IF- und RF-Frequenzbasen benutzt. Das 16-kHz-Taktsignal liefert die Symbolgeschwindigkeitszeiteinteilung für Übertragungen auf allen Basisstationsfrequenzen. Das 45-ms- Markiersignal wird verwendet, um das erste Symbol in einem neuen Rahmen zu bezeichnen. Dieser Markierer ist während einer Dauer einer Symbolzeit (62,5 Mikrosekunden gleich 1/16000 Hz) wirksam. Alle Frequenzka­ näle in der Basisstation verwenden denselben Zeitbezug für die Übertragung. Die drei Zeiteinteilungssignale (80 MHz, 16 kHz und der Beginn-des-Rahmens-(SOF-)Markierer) werden jedem Modem 19 in der Basisstation zugeführt. Das Modem 19 verteilt die entsprechenden Taktsignale an die CCU 18 und die RFU 21 in denselben in Reihe geschalteten Sendeund Empfangskanalpaaren. Der 16-kHz- und SOF-Markierer werden von der CCU 18 verwendet, um die Übertragung der Sprach- und Steuersymbole entsprechend der momentanen Rahmenstruk­ tur auf dieser Frequenz zeitlich einzuteilen.
Die zeitliche Empfangseinteilung in der Basisstation ist im Idealfall identisch mit der zeitlichen Sendeeintei­ lung der Basisstation. D. h., daß die SOF-Markier- und Symboltaktsignale genau zwischen den Sende- und Empfangssignalen aufgereiht sein sollten. Da aber eine perfekte Zeiteinteilungssynchronisation von der Teilneh­ merstationsübertragung nicht erwartet werden kann, muß die zeitliche Empfangseinteilung des Basisstations­ modems 19 mit den hereinkommenden Symbolen von der Teilnehmerstation übereinstimmen. Dies ist erforder­ lich, so daß die Abtastzeitdauer im Empfangsbetrieb des Basisstationsmodems 19 die beste Einschätzung des Symbols liefert, das von der Teilnehmerstation empfangen wird. Ein kleiner elastischer Puffer in der CCU 18, die mit dem Empfangsteil des Modems 19 verknüpft ist, gleicht diese leichte Zeittaktverzerrung aus.
Die Teilnehmerstationen im Gesamtsystem synchronisieren ihre Zeitbezugssignale mit der Hauptzeitbasis in der Basisstation. Die Synchronisation wird durch ein Mehrschrittverfahren erzielt, wobei die Teilnehmerstation anfänglich den Zeitbezug der Basisstation durch die Verwendung von RCC-Nachrichten von der Basisstation erwirbt. Dieses Verfahren ist unten beschrieben.
Wenn die Teilnehmerstation den Zeitbezug von der Basisstation anfänglich erworben hat, hält ein Spuralgo­ rithmus in den Demodulatoren der Teilnehmerstationsmodems 30a, 30b, 30c die Empfangszeiteinteilung genau. Die Teilnehmerstation rückt ihre eigenen Übertragungen zurück zu der Basisstation um einen kleinen Zeitbe­ trag nach vorne, um die Verzögerung des Übertragungsrundlaufes infolge der Entfernung der Teilnehmerstation auszugleichen. Dieses Verfahren führt dazu, daß die Übertragung von allen Teilnehmerstationen von der Basisstation in der richtigen Phase bezüglich einander empfangen wird.
Die Systemzeittakteinheit (STIMU) 35 liefert die Zeitbasis für alle Übertragungen in der Basisstation. Die STIMU 35 beinhaltet einen hochgenauen (3 × 10 - 9) thermostatisierten Kristalloszillator, der bei einer festen Frequenz von 80 MHz arbeitet. Diese Grundtaktfrequenz wird in der STIMU 35 durch 5000 geteilt, um das 16-kHz-Symboltaktsignal zu bilden, und nochmals durch 720 geteilt, um ein Rahmenbeginn (SOF-)Markiersignal zu bilden. Diese drei Zeitbezugssignale werden zwischengespeichert und jedem Basisstationsmodem zugeführt.
Die Teilnehmerzeiteinteilungseinheit (SUBTU) (nicht in Fig. 3 gezeigt) liefert ein 80-MHz-Taktsignal, ein 16-kHz-Symbolzeiteinteilungssignal und ein Rahmenmarkiersignal von 45 ms Dauer für die Teilnehmerstatio­ nen. Diese Signale sind mit denen der STIMU der Basisstation identisch, außer daß das 16-kHz-Taktsignal als die Empfangssymbolzeiteinteilung in der Teilnehmerstation verwendet wird. Das 16-kHz-Taktsignal wird zur Sen­ dezeiteinteilung in der Basisstation verwendet. Die Sendezeiteinteilung in der Teilnehmerstation wird durch eine verzögerte Version der Teilnehmerstation-Empfangszeiteinteilung bereitgestellt. Die Verzögerung ist ein varia­ bler Betrag, der durch die Bereichsberechnung bestimmt wird, die zwischen der Basisstation und der Teilneh­ merstation ausgeführt wird.
Das Zeiteinteilungsbezugssignal für die Teilnehmerstation wird durch einen spannungsgesteuerten Kristallos­ zillator (VCXO), der bei einer nominellen Frequenz von 80 MHz arbeitet, geliefert. Die tatsächliche Frequenz wird durch das Teilnehmerstationsmodem so eingestellt, daß sie von dem Basisstationszeiteinteilungssignal, wie es am Eingang der RF-Einheit des Teilnehmers empfangen wird, mitgenommen wird.
Protokolle
Die folgenden Protokolle geben die Verfahren für die Systemsteuerung, Kollisionsvermeidung und Anrufsi­ gnalgabe im System sowie die übertragene Rahmenstruktur näher an. Bei der Bezugnahme auf die Bauteile des Systems, wird auf die Bauteile der Basisstation Bezug genommen, die oben in bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde, wenn nicht etwas anderes angegeben ist.
Das System benutzt 20-kHz-BW-Voll-Duplexkanäle im 450-MHz-Spektralbereich auf 25-kHz-Zentrierungen und bringt mehrere gleichzeitige Gespräche pro Kanal unter. Jeder Voll-Duplexkanal besteht aus einer Emp­ fangs- und einer Sendefrequenz, die um 5 MHz voneinander getrennt sind. Die untere Frequenz von jedem Kanal ist der Basisstation für die Übertragung zugeordnet und wird als Vorwärtsfrequenz bezeichnet. Die höhere Frequenz von jedem Kanal, die als Rückwärtsfrequenz bezeichnet wird, ist den Teilnehmerstationen zur Übertragung zugeordnet. Somit sendet die Basisstation auf der Vorwärtsfrequenz und empfängt auf der Rück­ wärtsfrequenz. Das Umgekehrte gilt für die Teilnehmerstationen.
Das Vermögen des Systems, ein spektral wirksames Verfahren zum Übertragen von bis zu mehreren Sprach­ kanälen auf einer einzelnen Frequenz ist hauptsächlich vom Modembetrieb abhängig. Das Modem 19 muß auf eine solche Art und Weise arbeiten, daß es einen Wirkungsgrad von 3,2 Bits/Hz hat, wenn es im 16-Phasen- DPSK-Betrieb bei einer Geschwindigkeit von 16 K Symbolen/Sekunden arbeitet.
Das Modem 19 ist streng genommen eine Einrichtung zum Umwandeln der 1, 2, 4 oder mehr Bitsymbole von der CCU 18 in einen phasen-modulierten IF-Träger zur Übertragung und zum Umkehren des Vorgangs auf der Empfangsseite. Die gesamte Steuerung für die Rahmenzeiteinteilung und Betriebsartwahl wird durch die CCU 18 ausgeführt. Eine Schnittstelle zwischen der CCU 18 und dem Modem 19 kann aus zwei Vier-Bit in einer Richtung wirkenden synchronen (16 K Symbole/Sekunde) Datenbussen (Tx und Rx) bestehen. Außerdem kann ein Acht-Bit-Zustands-/Steuerungsbus Steuerungsinformation an das Modem abgeben und den Zustand von dem Modem an die CCU 18 berichten. Das Modem 19 beliefert die CCU 18 auch mit dem Haupt-16-kHz-Sym­ boltaktsignal. In der Basisstation wird dieses Taktsignal vom Hauptoszillator in der Systemzeiteinteilungseinheit 35 empfangen, auf die die gesamte Basisstation (und daher das gesamte System), synchronisiert ist. In der Teilnehmerstation wird dieser Takt von den hereinkommenden Symbolen abgeleitet, die von der Basisstation empfangen werden. Daher werden alle Übertragungen auf die Zeitbasis in der Basisstation bezogen. Eine Hauptfunktion des Teilnehmermodembetriebes besteht darin, das örtliche Teilnehmertaktsignal auf das Basiss­ tationszeitbezugssignal durch Dekodieren der Zeiteinteilung von den empfangenen Symbolen zu synchronisie­ ren.
Der Modemsendemodulatorteil benutzt einen FIR-Digitalfilter, um eine digitale Darstellung der Wellenform zu erzeugen, die zum Modulieren des RF-Trägers verwendet wird. Der sich ergebende Digitalstrom wird in ein Analogformat umgewandelt und auf eine IF-Sendefrequenz von 20,2 MHz gemischt. Das Signal wird dann an die RFU zum Filtern, weiterer Umwandlung in RF und Verstärkung vor der Ausstrahlung gesandt.
Der Modemempfangsdemodulatorteil empfängt das IF-Empfangssignal von der RFU 21 auf der Empfangs- IF-Frequenz von 20 MHz. Dieses Signal wird auf das Basisband nach unten umgewandelt, dann mit einem A/D-Wandlerteil digitalisiert. Die sich ergebenden digitalen Abtastproben werden durch eine auf einem Mikro­ prozessor basierende Signalverarbeitungseinheit verarbeitet. Dieser Operationsteil führt eine Filterzerrung und Synchronisationsalgorithmen auf den Eingabe-Abtastwerten aus und demoduliert dann das PSK-Signal, um den Symbolstrom von 16 K Symbole/Sekunde zu liefern. Diese Signalverarbeitungseinheit hat auch einen Selbstaus­ bildungsbetrieb, der dazu verwendet wird, der Verarbeitungseinheit die Ungenauigkeiten der im Empfangs­ strom verwendeten Analogfilter zu lehren. Wenn die Signalverarbeitungseinheit ausgebildet ist, gleicht der Demodulator-Digitalentzerrungsprozeß die Eingabeabtastwerte um diese Ungenauigkeiten in den Analogfilter­ bauteilen aus. Diese Technik erlaubt die Verwendung von weniger teuren Analogbauteilen geringer Toleranz und erhöht die Gesamtsystemfähigkeit, schwache oder geräuschvolle Signale zu demodulieren.
Die vom Modem demodulierten Symbole werden mit der Symbolgeschwindigkeit an die CCU 18 während des Empfangsbetriebes ausgegeben. Das Modem 19 liefert die Zeiteinteilung, die zu diesem Symbolstrom gehört. Sowohl die Basisstation als auch die Teilnehmerstationen leiten die Empfangsfunktionszeiteinteilung von dem eingehenden Empfangssignal ab.
Eine genauere Beschreibung der Modemfunktionen und Leistungsmerkmalen ist weiter unten in bezug auf Fig. 25 dargelegt.
Der Grund-TDM-/TDMA-Kanal pro Teilnehmer bietet eine Gesamtheit von 16 Kbps in jeder Richtung, die jedem Gespräch gewidmet ist. Von dieser Kanalkapazität werden 1,43 Kbps in jeder Richtung für Organisati­ onssteuerung und Demodulationseinleitungen benötigt. Die VCU arbeitet daher mit einer festen Datenge­ schwindigkeit von 14,57 Kbps. Dies ist äquivalent zu 328 Bits pro Codec-Rahmendauer, die als die Hälfte der Modem-Rahmendauer oder 22,5 ms definiert ist.
Um mehrere Gespräche pro Kanal unterzubringen, ist jeder Kanal in "Schlitze" über einen Zeitteilungsplan (TDM) unterteilt. Diese Schlitze geben das Systemrahmenformat an. Die Länge des Systemrahmens besteht aus einer vorbestimmten konstanten Anzahl von Symbolen. Die Systemrahmendauer wurde unter Berücksichtigung der Sprachkodiergeschwindigkeit und der Anzahl von Erfassungssymbolen, die von dem Modem 19 beim Beginn jedes Impulsbündels benötigt werden, optimiert. Die Anzahl von Schlitzen im Systemrahmen ist vom Modula­ tionspegel des Kanals abhängig. Wenn z. B. der Modulationspegel des Kanals QPSK ist, dann besteht der Systemrahmen aus zwei Schlitzen pro Rahmen. Durch Erhöhen des Modulationspegels des Kanals erhöht sich die Anzahl von Informationsbits, die pro Symbol kodiert sind und erhöht sich daher die Datengeschwindigkeit des Kanals. Bei einer 16-Pegel-DPSK wird der Systemrahmen in vier Schlitze unterteilt, wobei jeder mit der Sprachdatengeschwindigkeit für ein Gespräch fertig wird. Es ist wichtig zu wissen, daß selbst bei höheren Modulationspegeln die Anzahl von Symbolzeiten, die für die Modemsynchronisation erforderlich sind, konstant bleibt.
Das Format des Systemrahmens stellt sicher, daß das Modem 19 in der Teilnehmerstation niemals im Voll-Du­ plexbetrieb (d. h. Senden und Empfangen zur selben Zeit) arbeiten muß. Folglich sind die Schlitze auf der Rückwärts- und Vorwärtsfrequenz durch mindestens eine Schlitzzeit zeitversetzt.
Der Systemrahmen für das System ist bei 45 ms Dauer festgelegt. Die Symbolübertragungsgeschwindigkeit ist bei 16 K Symbole/Sekunde festgelegt. Jedes Symbol wird während einer gleichen Zeiteinheit übertragen, die gleich ein 1/16000stel einer Sekunde (62,5 Mikrosekunden) ist. Dies ergibt feste 720 Symbole pro Rahmen, die von 0 bis 719 vom Beginn des Systemrahmens numeriert sind. Diese 720 Symbole können aus 1, 2 oder 4 Informationsbits bestehen, von denen jedes Schrittgeschwindigkeiten von 2,4 oder 16 Phasen entspricht.
Die Systemrahmenzeit (45 ms) ist ferner abhängig vom Modulationsformat für die Schlitze, aus denen der Rahmen zusammengesetzt ist, in zwei oder vier Zeitteilungsschlitze eingeteilt. Jeder Schlitz kann einer von drei Schlitzarten entsprechen:
  • 1. Funksteuerkanal(RCC),
  • 2. 4-ärer Sprachkanal, und
  • 3. 16-ärer Sprachkanal.
Der RCC wird immer in einem binären (2-Phasen)-Modulationsmodus übertragen. Der RCC und die 16-ären Sprachkanalschlitze erfordern jeweils 180 Symbole zum Übertragen, d. h. ein Viertel einer Systemrahmendauer. Da der 16-äre Sprachkanal 4 Informationsbits pro Symbol (das ist 24 = 16 Phasen) überträgt, überträgt der 16-äre Sprachkanal 720 Informationsbits pro Rahmen. Dies entspricht einer Bitgeschwindigkeit von 16 Kbps. Einige dieser Bits werden für Modemorganisation und Steuerzwecke verwendet, wobei sich eine Sprachbitge­ schwindigkeit von 14,57 Kbps ergibt. Der 4-äre Sprachkanalschlitz benötigt 360 Symbole zum Übertragen, dies ist gleich einer Hälfte der Systemrahmendauer. Jedes Symbol in dieser Schlitzart besteht aus einer von vier Differenzphasen, so daß 2 Bits pro Symbol (2 = 4 Phasen) übertragen werden. Die sich ergebende Bitgeschwin­ digkeit ist 16 Kbps, also dieselbe wie für den 16-ären Sprachkanal. Dieselbe Anzahl von Bits (nicht Symbole) sind für das Modem und für Steuerzwecke reserviert, so daß die Sprachinformationsgeschwindigkeit 14,57 Kbps wie bei der 16-ären Sprachkanalschlitzart ist.
Der Systemrahmen auf irgendeinem vorgegebenen Frequenzkanal kann aus irgendeiner Kombination aus diesen drei Schlitzarten innerhalb der folgenden fünf Grenzen zusammengesetzt sein:
  • 1. Eine Höchstzahl (720) von Symbolen werden in jedem Systemrahmen übertragen. Kombinationen von den drei Schlitzarten können auf einer vorgegebenen Frequenz vereinigt sein, um dies zu erfüllen. Im Falle, daß nicht die ganze Kanalkapazität mit der Basisstationsrahmenübertragung (d. h. weniger als 720 Symbole werden in einem Rahmen übertragen) ausgefüllt ist, werden Null-Symbole eingeführt, um die 720-Symbol­ rahmenkapazität zu füllen. Ein Null-Symbol ist ein Symbol, das keine Sendeenergie hat.
  • 2. Nur eine Frequenz in einer Mehrfrequenzbasisstation enthält eine RCC-Schlitzart. Nur ein RCC ist zu irgendeiner vorgegebenen Zeit im gesamten System wirksam. Die Frequenz auf der der RCC arbeitet, wird durch einen Systemeinleitungsparameter eingestellt und wird nur geändert, wenn dieser Frequenzaus irgendeinem Grund nicht verfügbar wird. Der RCC-Schlitz ist immer den ersten 180 Symbolen des System­ rahmens (als Schlitz 0 bezeichnet) zugeordnet.
  • 3. Eine Basisstationsfrequenz kann in einem konstanten Sendemodus arbeiten. Die Teilnehmerstation sendet während nicht mehr als der Hälfte der gesamten Rahmenzeit. Die Teilnehmerstation sendet beim Tragen eines Gesprächs nur während 25% des Rahmens, wenn sie im RCC- oder 16-ären Sprachkanalmo­ dus arbeitet. Die Teilnehmerstation sendet während 50% des Rahmens, wenn sie im 4-ären Sprachkanalmo­ dus arbeitet. Eine Teilnehmerstation kann nur in einem Schlitz während irgendeines vorgegebenen Rah­ mens senden, wenn sie ein Gespräche trägt.
  • 4. Alle 4-ären Sprachkanäle müssen die Übertragung auf der Symbolnummer 0 oder 360 beginnen. D. h., daß die erste Hälfte oder die zweite Hälfte eines Rahmens einen 4-ären Sprachkanal enthalten kann.
  • 5. Übertragungen zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsfrequenz werden so zugeordnet, daß die Rück­ wärtsnachricht eines vorgegebenen Schlitzes die Übertragung 180 Symbole nach der Übertragung der Vorwärtsfrequenznachricht beginnt. Dies schließt die Teilnehmerstation von dem Erfordernis aus, auf der Rückwärtsfrequenz zu senden, während sie gleichzeitig auf der Vorwärtsfrequenz empfängt.
Unter diesen Einschränkungen können bis zu vier Sprachverbindungen auf einer einzelnen Frequenz verar­ beitet werden, wenn alle vier Verbindungen aus dem 16-ären Sprachkanalformat beim Betrieb in 14,4-Kbps-Co­ decs bestehen. Die Schlitze in dem Systemrahmen sind durch die Position in der Rahmenstruktur numeriert. Das Numerierungssystem muß nicht zusammenhängend sein. Wenn einer oder mehrere der Schlitze im Rahmen aus einer 4-ären Sprachkanalschlitzart bestehen, "springt" das Numerierungssystem über die zweite Schlitzdauer, die in dem längeren 4-ären Schlitz enthalten ist. Das Schlitznumerierungssystem für die Rückwärtsfrequenz (d. h. Teilnehmer-)Übertragungen ist gegenüber der Numerierung der Basisstation (Vorwärtsfrequenz-)Übertragung versetzt. Daher sendet ein Teilnehmer, der Informationen auf Schlitz 2 der Vorwärtsfrequenz empfängt, auf Schlitz 2 auf der Rückwärtsfrequenz, die um einen halben Rahmen in der Zeit versetzt ist. Die Tabelle 1 bis 5 stellen mögliche Rahmenformate und die zu jedem Schlitz gehörende Numerierung dar.
Tabelle 1
Funksteuerkanalaufbau
Tabelle 2
4-ärer Sprachkanalrahmenaufbau
Tabelle 3
16-ärer Sprachkanalrahmenaufbau
Tabelle 4
Mischmodulationsrahmenaufbau: 2/16-PSK und 4-PSK
Für jede Schlitzsymbolbeschreibung ist auf die Fig. 2-1 bis Fig. 6-3 Bezug zu nehmen.
Tabelle 1
Mischmodulation: 4-PSK und 16-PSK
Mit Bezug auf Tabelle 3 wird der Aufbau der 180 Symbole aufweisenden 16-ären Sprachkanalschlitzart beschrieben. Die ersten 8 Symbole dieser Schlitzart werden als Filterbeginn bezeichnet. Die Filterbeginnzeit­ dauer, die beim Beginn jeder Schlitzart vorhanden ist, ist eine Zeit, in welcher keine Energie übertragen wird, wodurch der Empfangsteil des Modems 19 Zeit dafür erhält, seine Filter in Vorbereitung für den neuen Schlitz zu säubern.
Auf den Filterbeginn folgt eine Bit-Synchronisierdauer. Während dieser Zeit wird ein degeneriertes 16-äres Muster übertragen, das ein alternierendes BPSK-Signal simuliert. Der Empfangsteil des Modems 19 benutzt dieses Feld dazu, um den Phasenbezug des Sendeteils des Modems 19 festzulegen.
Als nächstes wird ein 12-Bitcodewort dazu verwendet, die Synchronisation zwischen der Teilnehmer- und Basisstation zu bestimmen und Steuer- und Zustandsinformationen auszutauschen. Codewörter werden dazu verwendet, den momentanen Zustand der Verbindung, der Verbindungsqualität und Leistungs- und Zeiteintei­ lungseinstellungen auszutauschen. Jedes Steuerwort wird unter Verwendung eines Hamming-Codes in zehn Bits verschlüsselt, der eine Einzelfehlerkorrektur und Doppelfehlerkorrektur gestattet. Die CCU 18 bestimmt den Gewinn und Verlust der Synchronisation durch Verfolgen der Anzahl von aufeinanderfolgenden Codewörtern, die richtig oder falsch empfangen werden, und die CCU 18 gibt Synchronisationsänderungen an die RPU 20 in der Basisstation weiter. In der Teilnehmerstation gibt die CCU 29 Synchronisationsänderungen an die STU 27 weiter.
Der Hamming-Code fügt fünf Paritätsbits fünf Informationsbits hinzu, um einen Zehn-Bitcode zu erzeugen. Jedes Paritätsbit wird durch Ausführen einer Modulo-zwei-Stufe von allen Bits in Positionen im Codewort berechnet, das das Bit enthält, das durch das Paritätsbit dargestellt wird. Obwohl das Codewort gesendet wird, wobei alle Datenbits aneinandergereiht und von allen Paritätsbits gefolgt werden, indem die Paritätsbits in dem Wort angeordnet werden, wobei nur ein Bit in der Position ist, die durch das Bit dargestellt wird, und in dem die Datenbits in andere Positionen gebracht werden, kann der Code wie folgt sichtbar gemacht werden:
Wenn ein Codewort empfangen wird, werden Paritätsbits aus den empfangenen Datenbits berechnet und mit den empfangenen Paritätsbits verglichen. Wenn das berechnete Gesamtparitätsbit von dem empfangenen Gesamtbit verschieden ist, dann wird das berechnete Paritätsbit mit den empfangenen Bits exklusiv oder mäßig verknüpft, um die Adresse des Fehlerbits anzugeben. Wenn die berechneten und empfangenen Gesamtbits dieselben sind, und die anderen vier Bits sind es nicht, wurden zwei Fehler ermittelt. Wenn alle Paritätsbits dieselben sind, wurden die Daten richtig empfangen.
Der Rest des Schlitzes enthält zwei Sprachcodecpakete, die 328 Informationsbits jeweils enthalten.
Tabelle 2 zeigt die Symbolstruktur für den 4-ären Sprachkanal. Die Struktur ist der des 16-ären Sprachkanals sehr ähnlich. Unterschiede bestehen, weil bestimmte Zuordnungen von Symbolen von einer festen Anzahl von Symbolen abhängig sind, die pro Schlitz für Zwecke benötigt werden, wo andere Bitzuordnungen auf einer festen Anzahl von Bits gemacht werden.
Der Funksteuerkanal (RCC) dient dem doppelten Zweck, daß er eine Basis für die Teilnehmerstationen zum anfänglichen Übernehmen der Systemzeiteinteilung von der Basisstation liefert und daß er eine Außenband-Si­ gnalisierung zwischen der Basisstation und den Teilnehmerstationen bereitstellt.
Das Format des Funksteuerkanalschlitzes ist für den Vorwärts- und den Rückwärtskanal dasselben, die folgenden Gebiete ausgenommen. Die ersten acht Symbole eines Steuerschlitzes, der von der Basisstation (Vorwärtskanal) übertragen wird, enthält eine Amplitudenmodulationslücke ("AM-Loch"), die ein Zeitabschnitt ist, in welchem keine Energie übertragen wird. Diese Lücke wird von den Teilnehmerstationen dazu verwendet, den Steuerkanal eindeutig zu identifizieren. Am Anfang und Ende des Rückwärtskanalsteuerschlitzes sind einige Extrasymbole, um die Tatsache zu berücksichtigen, daß die Teilnehmerstationen in ihrer Zeiteinteilung um einige Symbole versetzt sind.
Alle Schlitze enthalten acht Symbole der "Null"-Übertragung, das Filterbeginnfeld, das das Modem in die Lage versetzt, seine Empfangsfilter zu säubern, um sich für den nächsten Schlitz vorzubereiten. Das nächste Feld des Schlitzes ist ein Festbit-Synchronisiermuster. Das übertragene Muster ist ein alternierendes BPSK-Signal. Das Empfangsmodem benutzt dieses Feld dazu, um einen Phasenbezug und eine Frequenzeinrastung auf das senden­ de Modem herzustellen.
Die CCU 18 sucht laufend nach einem eindeutigen Wort (UW), das eine Acht-Symbolfolge ist, um eine hereinkommende RCC-Nachricht zu identifizieren. Die Basisstation-CCU 18 muß nach einer gültigen RCC- Nachricht in jedem RCC-Schlitz erschöpfend suchen. Sie führt diese Aufgabe dadurch aus, daß sie nach dem eindeutigen Wort in einem Fenster von ±3 Symbolen um die nominelle UW-Stelle herum auf der Grundlage der Hauptsystemzeiteinteilung abfragt. Der Suchalgorithmus beginnt mit der nominellen UW-Position und ver­ schiebt ein Symbol nach rechts und nach links, bis er (1) das UW-Muster findet und (2) eine richtige RCC-Prüf­ summe verifiziert. Die Suche endet sobald (1) und (2) erfüllt oder alle Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Die Schiebeinformation, die RCC-Nachricht und die Leistungsnachricht werden an die RPU 20 nach einer erfolgrei­ chen Suche geschickt.
Die CCU 29 der Teilnehmerstation kann sich beim Empfangen von RCC-Daten in einer von zwei Betriebsar­ ten befinden: Rahmensuche oder Überwachung. Die Rahmensuchebetriebsart wird dazu verwendet, die Emp­ fangsrahmenzeiteinstellung von den hereinkommenden RCC-Daten zu erwerben, und wird automatisch in Kraft gesetzt, wenn die RCC-Synchronisation verloren geht. In die Überwachungsbetriebsart wird eingetreten, so oft Empfangsrahmensynchronisation erworben wurde.
In der Rahmensuchbetriebsart muß die CCU 29 der Teilnehmerstation erschöpfend nach einer gültigen RCC-Nachricht unmittelbar nach dem Empfang eines RCC-Schlitzes in der Teilnehmerstation suchen. Wie die CCU 18 der Basisstation führt sie diese Aufgabe dadurch aus, daß sie nach dem eindeutigen Wort in einem Fenster von ±3 Symbolen um die nominelle UW-Stelle herum auf der Grundlage der Zeiteinteilung, die von der AM-Lochermittlung des Modems abgeleitet wurde, abgefragt. Der Suchalgorithmus beginnt mit der nominellen UW-Position und verschiebt ein Symbol nach rechts und nach links bis er (1) das UW-Muster findet und (2) eine richtige RCC-Prüfsumme verifiziert. Die Suche endet sobald (1) und (2) erfüllt oder alle Möglichkeiten ausge­ schöpft sind. Die Schiebeinformation von einer erfolgreichen Suche wird dazu verwendet, die von der CCU erzeugten Empfangsrahmenmarkierungen einzustellen. Die Erfassung endet, wenn (1) und (2) oben für drei aufeinanderfolgende Rahmen erfüllt sind, wobei das UW in seiner nominellen Position ist. Die STU 27 wird über die Rahmenerfassung informiert, wenn sie auftritt. RCC-Nachrichten werden nicht an die STU 27 während der Rahmensuchbetriebsart geschickt.
Wenn die Rahmenerfassung beendet ist, tritt die CCU 29 der Teilnehmerstation in die Überwachungsbetriebs­ art ein. Nur die nominelle UW-Position wird überprüft, um die Möglichkeit falscher UW-Erfassungen auszu­ schließen. Wenn bei fünf aufeinanderfolgenden Rahmen kein UW ermittelt wird, wird der Kanal als Nicht-in- Synchronisation erklärt und in die Rahmensuchbetriebsart eingetreten. (Dieser Übergang sollte sehr unwahr­ scheinlich sein, oder die Leistung des Systems ist unannehmbar.) Die STU 27 wird über diesen Zustand der Außer-Synchronisation informiert. Während der Überwachungsbetriebsart werden RC-Nachrichten, die eine richtige Prüfsumme und Teilnehmer-ID-Nummer (SIN) haben, an die STU 27 weitergeleitet.
Der Rest des Schlitzes wird dazu verwendet, Informationen zwischen der Basisstation und den Teilnehmersta­ tionen auszustauschen. Der Datenteil besteht aus zwölf Bytes. Die ersten acht Datenbits enthalten ein Bindefeld, das Informationen betreffend den Zustand des Systems, Kollision, Ermittlungs- und Reservierungsinformationen weiterleitet.
Der Zweck des Bindepegelprotokols besteht darin, fehlerhafte Nachrichten auf dem Funksteuerkanal festzu­ stellen. Das Bindeprotokoll löst auch Konkurrenzbetriebe auf dem RCC-Schlitz auf.
Das Bindefeld beinhaltet "Leerübertragung", "System besetzt", "Kollision", "Übertragung festgestellt" und "Schlitzreservierungs"-Bits. Diese Bits werden durch die CCU 18 der Basisstation gesetzt und von der CCU 29 der Teilnehmerstation gelesen.
Das Leerübertragungsbit wird durch die Basisstation gesetzt, um anzuzeigen, daß eine Leernachricht übertra­ gen wurde. Wenn eine Teilnehmereinheit einen Schlitz mit dieser Biteinstellung empfängt, führt sie die üblichen Synchronisations- und Fehlerprüfungen durch, gibt aber die Nachricht nicht an die jeweiligen RPU 20 oder STU 27 weiter, wenn die Nachricht ohne Fehler empfangen wurde.
Das System Besetzt-Bit zeigt an, daß alle Sprechkanäle zugewiesen sind und keine neuen Verbindungsanfor­ derungen (eine feste Zeit lang) versucht werden sollen.
Das Kollisionsbit löst Konkurrenzsituationen auf, bei denen zwei oder mehr Teilnehmerstationen versuchen, im gleichen Steuerschlitz zu senden.
Das Übertragung-ermittelt-Bit zeigt an, daß die Basisstation eine Übertragung auf dem Rückwärtskanal festgestellt hat.
Das Schlitzreservierungsbit reserviert den nächsten Schlitz auf dem Rückwärtssteuerkanal.
Der Rest des Datenteils wird dazu verwendet, Informationen während der Verbindungsaufbau- und -abriß- Vorgänge zu adressieren und auszutauschen. Dem Datenteil folgt ein 16 Bit zyklischer Redundanztest (CRC) über das eindeutige Wort und die Datenteile des Schlitzes. Der CRC wird dazu verwendet, Fehler zu ermitteln, die während der Übertragung der RCC-Nachrichten auftreten. Der CRC-Algorithmus umfaßt die Teilung eines Datenblockes durch eine vorbestimmte Bitfolge und die Übertragung des Restes dieser Teilung als ein Teil des Datenblockes. Das Polynom zur Erzeugung des CRC hat die folgende Form:
P(x) = 1 + x5 + x12 + x16 (Gleichung 1)
Wenn der CRC die Überprüfung einer empfangenen Nachricht verifiziert, wird die Nachricht nicht von der CCU 18 an die RPU 21 in der Basisstation oder von der CCU 29 an die STU 27 in der Teilnehmerstation weitergeleitet.
Wenn eine Teilnehmerstation in Betrieb kommt und angeschlossen wird, muß die Teilnehmerstation die Systemzeiteinteilung und Synchronisation erfassen, die auf die Basisstation bezogen ist. Diese Erfassung wird durch Übertragungsaustauschungen auf dem Funksteuerkanal (RCC) und einem Raffinieren auf dem Sprachka­ nal erzielt. Die Ereignisse, die zu einer Systemerfassung führen, sind die folgenden:
  • 1. Wenn am Anfang der Teilnehmerstation Energie zugeführt wird, beginnt das System und gibt die CCU 29 der Teilnehmerstation eine Folge von Befehlen an die Demodulatoren der Teilnehmerstationsmodems 30a, 30b, 30c, die zu der RCC-Erfassung führen.
  • 2. Der Demodulator eines jedes Modems 30a, 30b, 30c wird zuerst in seine Lehrbetriebsart gesetzt. Während dieser Zeit lehrt das Modem seine Empfangsdigitalfilter die Merkmale der Empfangsanalogfilter. Die Analogfilter können sich aufgrund der Zeit und Temperaturschwankungen verschlechtern. Jedes Mo­ dem stellt seine Digitalfilterkoeffizienten während der Lehrbetriebsart so ein, daß diese Verschlechterun­ gen kompensiert werden. Nachdem die CCU 29 den Zustand von den Demodulatoren der Modems 30a, 30b, 30c, daß die Lehrfolge vollständig ist, empfängt, stellt die CCU die Empfangsfrequenz auf die Standard- RCC-Frequenz ein. Die CCU befiehlt dann dem Modem, die RCC-Frequenz anzunehmen und nach der charakteristischen Amplitudenmodulations "lücke" des RCC, die als AM-Loch bezeichnet wird, zu suchen. Das AM-Loch ist ein Zeitabschnitt von 16 Symbolen Dauer, wenn keine Energie während des Anfangs der RCC-Übertragung von der Basisstation übertragen wird. Alle anderen übertragenen Schlitzarten umfassen nur eine Acht-Symbol-"Null"-Übertragung. Die extra acht Symbole der Nullinformation identifizieren am Beginn eines Schlitzimpulsbündels dieses Impulsbündel eindeutig als den RCC.
  • 3. Die erste Aktion der Demodulatoren der Modems 30a, 30b, 30c besteht darin, eine grobe Frequenzerfas­ sung durchzuführen. Das empfangene Signal wird in einer digitalen Phasenregelschleife verarbeitet, und der Teilnehmer-VCXO wird auf die Sendefrequnez der Basisstation eingestellt. Nach dem Erfassen der Fre­ quenz beginnt das Modem nach dem AM-Loch zu suchen. Das Modem sucht nach einer Folge von Symbolen mit kleiner oder keine Amplitude. Wenn diese Folge für eine Anzahl von Rahmen ermittelt wurde, behauptet das Modem ein "taktmäßiges AM-Freigabesignal" (AM-strobe signal), um die CCU-Rah­ menzeiteinteilungsschaltung auszulösen. Wenn keine AM-Lochfolge ermittelt wurde, gibt das Modem den Zustand an die CCU zurück, daß die RCC-Erfassung nicht erfolgreich war. Die CCU beginnt dann, alternati­ ve RCC-Frequenzen auf dieselbe Art und Weise herauszusuchen.
  • 4. Nach der AM-Locherfasung führen die Demodulatoren der Modems 30a, 30b, 30c eine verfeinerte Frequenzerfassung und anfängliche Bitsynchronisationseinstellungen durch. Die ersten 60 Symbole des RCC-Steuerschlitzes sind ein festes Bitsynchronisationsmuster, das von dem Modem dazu verwendet wird, sich auf die Phase der Basisstation (Bitzeiteinteilung) aufzuschalten. An dieser Stelle ist der RX-Takt in der Teilnehmerstation nützlich als ein Symboltakt.
  • 5. Die CCU 29 der Teilnehmerstation hat eine grobe Symbolzeiteinteilungseinstellung über das AM-Freiga­ besignal von dem Modem erhalten. Nach der Frequenzerfassung und der Bitsynchronisation prüft die CCU die von dem Modem empfangenen Daten und sucht nach einem eindeutigen Wort der RCC. Dieses eindeutige Wort gibt dem Rahmen den absoluten Symbolzählbezug. Die CCU stellt dann ihre Symbolzähler so ein, daß die Zähler auf diesen Bezug ausgerichtet sind. Die Teilnehmer station ist nun mit der Übertra­ gungssystem-Zeiteinteilung der Basisstation (sowohl Frequenz als auch Symbolzeiteinteilung) ausgerichtet und darauf aufgeschaltet.
  • 6. Der verbleibende Teil der Systemzeiteinteilungserfassung bestimmt die Entfernungsverzögerung zwi­ schen der Basis und den Teilnehmerstation. Diese Verzögerung kann in einem Bereich von 0 bis 1,2 Symbolzeiten (ein Weg) im System sein. Während eines Verbindungsaufbaus sendet die Teilnehmerstation eine Nachricht an die Basisstation über den RCC.
  • 7. Das Basisstationsmodem 19 sucht immer nach neuen hinzustoßenden Teilnehmern. Diese Stoßimpulse können von 0 bis 3 Symbolzeiten von dem Hauptbezug-Rahmenbeginn der Basisstation verzögert werden. Während eines jeden Schlitzes suchen die Demodulatoren der Basisstationsmodems 30a, 30b, 30c nach einer Übertragung auf dem Rückwärts-RCC-Schlitz. Alle Zeiteinteilungs- und Phaseninformationen müssen während des ersten Teiles des Schlitzes (Einleitung) abgeleitet werden, da sonst der Schlitz und seine Information verloren sind. Es gibt keine zweite Möglichkeit, wenn ankommende Steuerschlitze empfangen werden. Die ankommenden Steuerschlitze werden nach dem Aloha-Warteschema auf dem RCC empfan­ gen, daß unten beschrieben ist, wobei sie dieser Einzelangabe der Ereignisse folgend, die zur Systemerfas­ sung führen.
  • 8. Während eines jeden Schlitzes führt das Basisstationsmodem 19 eine schnelle AGC-Einstellung und Bitzeiteinteilungsschätzung während der ersten 60 Symbole des Schlitzes durch. Die Empfangsteiltaktsigna­ le werden eingestellt, um die Entfernungsverzögerung der Teilnehmerstation zu kompensieren. Die emp­ fangenen Daten werden dann der CCU 18 der Basisstation zugeführt. Die CCU 18 ermittelt den Ort des eindeutigen Wortes im Strom und bestimmt die ganzzahlige Entfernungsverzögerung zwischen der Basiss­ tation und der Teilnehmerstation. Das Modem 19 gibt AGC-Informationen an die CCU 18 für die Bestim­ mung der Teilnehmerstation-TX-Leistungseinstellungen ab. Das Modem 19 liefert der CCU 18 auch Ver­ bindungsqualitäts- und Teilzeitinformationen. Die Verbindungsqualität wird dazu verwendet, zu bestim­ men, ob eine Kollosion aufgetreten ist. Ein schlechtes Maß der Verbindungsqualität zeigt an, daß das Signal höchstwahrscheinlich wegen einer gleichzeitigen Übertragung durch mehr als einen Teilnehmer auf dem RCC-Schlitz keine gute Qualität hatte. Die Teilzeitschätzung ist der von dem Modem 19 berechnete Wert der Teilentfernungsverzögerung zwischen der Basis- und Teilnehmerstation.
  • 9. Diese Leistungs- und Entfernungsverzögerungsinformation wird von der CCU 18 bearbeitet und an die RPU 20 geschickt. Die RPU 20 formatiert diese Information in das RCC-Format und übermittelt diese Information an die Teilnehmerstation über den RCC-Steuerschlitz. Die CCU 18 der Teilnehmerstation entschlüsselt dieses Information und macht die erforderlichen Einstellungen bei den Sendeleistungs- und Entfernungsverzögerungszählern sowohl im Modem 19 als auch in der CCU 18. Die CCU 18 bringt ihren eigenen ganzzahligen TX-Symbolrahmenzähler auf den neuesten Stand und bringt die TX-Taktteilverzöge­ rungszähler des Modems auf den neuesten Stand.
  • 10. Während der Anrufverbindung für eine Teilnehmerstation, weist die RPU 20 der Basisstation die Frequenz- und Schlitzzuordnung dem Sprachanruf zu. Diese Information wird über den RCC übermittelt, und die CCU 29 der Teilnehmerstation stellt die RX-Frequenz ein und befiehlt dem Modem die Ermittlung des Sprachschlitzes zu beginnen. AGC-Zeiteinteilungs- und Frequenzinformationen werden von dem RCC- Betrieb zu dem Sprachkanalbetrieb vorgetragen. Dies ist möglich, weil alle Frequenzen in dem System auf denselben Rahmenzeiteinteilungsbezug in der Basisstation synchronisiert sind.
  • 11. Um die Zeiteinteilung der Teilnehmerstation genau einzustellen, wird ein Verfeinerungsverfahren zu Beginn jeder Sprachverbindung durchgeführt. Während dieser Verfeinerungsphase ist die Verbindung über den Sprachkanal ähnlich der des Steuerkanals, der Modultionspegel ist BPSK, und die Nachricht sind im RCC-Format, es wird aber keine "AM"-Loch in der Basisstation erzeugt; diese neuen RCC-Nachrichten werden nur zwischen den CCUs 18 und 19 ausgetauscht. Das Modem 19 wird in der Basisstation in die Verfeinerungsbetriebsart und in der Basisstation in die Ausgangssteuerbetriebsart gesetzt. Während der Verfeinerung erzeugt die CCU 29 der Teilnehmerstation eine Nachricht, die zum größten Teil ein festes Bitmuster zusammen mit einem variablen Teil enthält, der die Annahme oder Zurückweisung der vorherge­ henden Nachricht, die von der Basisstation empfangen wurde, anzeigt. Das Basisstationsmodem 19 gibt Zeiteinteilungs- und Leistungseinstellungen an die CCU 18 von jedem Schlitz, der empfangen wird, weiter. Leistungseinstellungen werden fortlaufend an die Teilnehmerstation geschickt. Zeiteinteilungseinstellungen und Steuerinformationen, die die Fortsetzung oder Beendigung der Verfeinerungsbetriebsart anzeigen, werden nach einer Dauer von Berechnungen ausgesandt. Die CCU 18 der Basisstation sammelt die Zeitein­ teilungseinstellungen von dem Modem 19 für 30 Rahmen, berechnet einen Mittelwert und sendet dann die Einstellung an die CCU 29 der Teilnehmerstation. Dann wird eine weitere 30-Rahmenverfeinerungsopera­ tion von der CCD 18 der Basisstation durchgeführt, wobei die Resultate wieder an die CCU 29 der Teilneh­ merstation gesandt werden. Die Verfeinerungsphase wird durch die CCU 18 der Basisstation beendet, und die Sprachverbindung wird begonnen, wenn die Abweichungen der Einstellungen, die von dem Modem 19 empfangen werden, innerhalb eines annehmbaren Bereiches wie 1% sind oder die Verfeinerung einen Höchstzeitbetrag gedauert hat.
Während des Verbindungsaufbaues und -abrisses stehen die Teilnehmerstationen mit der Basisstation durch Senden von Nachrichten über den Rückwärts-RCC-Schlitz in Verbindung. Die Verkehrsattribute der Teilneh­ merstationen, die versuchen, Zugang zum RCC zu bekommen, können dem Wesen nach als stochastisch gekennzeichnet werden. Wenn eine Teilnehmerstation eine Nachricht an die Basisstation senden möchte, muß irgendeine Form von Steuermechanismus vermitteln, welche Teilnehmerstation senden darf, da mehrere Teil­ nehmerstationen versuchen könnten, auf demselben Schlitz zu senden. Das Schlitz-Aloha-Schema ist für den Zusammenhang einer großen Anzahl von Teilnehmern gut geeignet, die verhältnismäßig selten Direktzugriffe zu dem RCC-Kanal fordern.
Das Schlitz-Aloha-Schema gestattet es den Teilnehmerstationen, Nachrichten in dem bestimmten RCC- Schlitz vollständig unabhängig davon zu senden, ob andere Teilnehmerstationen auch versuchen, auf demselben Steuerschlitz zu senden. Die natürliche Folge dieser Unabhängigkeit des Vorgehens besteht darin, daß Nach­ richten von verschiedenen Teilnehmerstationen gleichzeitig gesendet werden können und daher kollidieren. Um Kollisionen zu behandeln, erfordert dieses Schema, daß eine positive Rückmeldung (ACK (acknowledgement)) von der Basisstation nach dem richtigen Empfang der Nachricht der Teilnehmerstation geschickt wird. Wenn die ACK innerhalb der zugeordneten Höchstzeit, die für die Übertragung und die Verarbeitung von Verzögerungen in jeder Richtung (etwa 1 bis 2 Rahmenzeiten) erforderlich wird, muß die Teilnehmerstation die Nachricht nochmals senden. Nochmalige Sendungen können durch einen Fehler beim Empfang der ACK in der Teilneh­ merstation hervorgerufen werden. Im allgemeinen können die Teilnehmerstationen die Ursache des Problems nicht bestimmen. Somit wird eine Zufallsverzögerung von den Teilnehmerstationen vor der Wiederholungssen­ dung der Nachricht ausgewählt, um wiederholte Kollisionen mit anderen Sendern zu vermeiden, die bei einer vorausgegangenen Kollision dabei sein konnten.
Eine beim Aloha-Schema entstehende Komplikation ist die Tatsache, daß der Kanal unstabil werden kann, wenn zufällige Wiederholungssendungsverzögerungen nicht lang genug sind. Wenn dies passiert, wird der Kanal durch Wiederholungssendungen verstopft und der Durchsatz fällt auf Null. Eine Zusatztechnik schwächt dieses Problem dadurch ab, daß jede durchschnittliche zufällige Wiederholungssendungsverzögerung der Teilnehmer­ station mit folgenden Wiederholungssendungen erhöht wird.
Die mit Kollisionswiederholungssendungen und der Stabilitätssteuerung für Zugangsverzögerungen verbun­ denen Schwierigkeiten bestehen darin, daß die Verzögerungen typischerweise geometrisch verteilt sind. Um große Abweichungen in der Verzögerung zu vermeiden, ist es daher notwendig, den Kanal bei einer Ausnutzung von erheblich weniger als 36% zu betreiben.
Besonders macht eine Ausnutzung von 20% oder weniger es unwahrscheinlich, daß mehr als eine Wiederho­ lungssendung in Folge von Kollisionen notwendig ist. Bei Verwendung einer Zufallsverzögerung von beispiels­ weise 8 Rahmenseiten für Rahmen von 45 ms beträgt die Gesamtdurchschnittsverzögerung mit einer Wiederho­ lungssendung dann 450 ms (d. h. im Durchschnitt beinhaltet die Verzögerung: Eine Rahmenverzögerung für die ursprüngliche Übertragung, plus eine Rahmenverzögerung für die Rückmeldung, plus die Acht-Rahmen-Zufalls­ verzögerung).
Um sicherzustellen, daß die Ausnutzung nicht größer als 20% ist, müssen wir die Durchschnittszeit T zwischen Verbindungsanforderungen pro Teilnehmer, die gesamte Anzahl N der Teilnehmer und die Rahmenzeit F für Werte weniger als 36% in Betracht ziehen, wobei die Ausnutzung durch NF/T vorgegeben wird. Für F = 45 ms, N = 1000 Teilnehmer und T = 30 Minuten beträgt die Ausnutzung 1,5%.
Somit kann bei dem Höchstwert der Ausnutzung von 20% eine Anzahl von 1000 Teilnehmern, die im Durchschnitt jede halbe Minute einen Anruf tätigen, durch eine Rahmenzeit von 45 ms mit Zugangsverzögerun­ gen von ungefähr 45 ms, wenn eine Wiederholungssendung erforderlich ist, und eine durchschnittliche Zugangs­ zeit von ungefähr 70 bis 80 ms unterhalten werden. Der für die viel niedrigere Durchschnittsverzögerung bezahlte Preis ist eine erhöhte Verzögerungsschwankung, die für die 20 oder geringer prozentige Ausnutzung selten zwei Wiederholungssendungszeiten, d. h. 1 s, übersteigen sollte.
Die Vorgehensweise des Aloha-Schemas scheint für ein System gut geeignet zu sein, das eine große Anzahl von Teilnehmern hat, die verhältnismäßig seltene Direktzugriffe zu dem Steuerkanal benötigen, und sollte ermöglichen, daß das Konstruktionsziel von Aufbauverzögerungen von weniger als 1 s, für die erwarteten Teilnehmerparameter erzielt wird. Im Gegensatz dazu, ergeben Sendeaufruf- und feste-TDMA-Techniken unannehmbare Verzögerungen.
Alle Phasen der Anrufsverarbeitung, welche die Verbindungsherstellung, Verbindungstrennung und Schlitz­ verbindung beinhalten, erfordern einen Informationsaustausch über den Steuerkanal und/oder den Steuerteil des Sprachschlitzes. Im folgenden werden die verschiedenen Phasen der Anrufsverarbeitung in bezug auf sowohl Teilnehmerstationsverarbeitung und Basisstationsverarbeitung beschrieben.
Die Teilnehmerkennummer (SIN) der Teilnehmerstation und die gewählten Zahlen sind zwei Anrufssteuerpo­ sten, die in einer Verbindungsanforderungsnachricht bei jedem von einer Teilnehmerstation gemachten Anruf der Basisstation zugeführt werden muß. Bei Anrufen von Teilnehmerstation zu Teilnehmerstation wählt der Benutzer die Nummer in ein Register im Speicher der Teilnehmerstation. Der Benutzer leitet die Verbindung mit der Basisstation dadurch ein, indem er die Sendetaste drückt oder eine Zeitsperre ermöglicht. Nur wenn die Nummer vollständig zusammengesetzt und in der Teilnehmerstation gespeichert ist, wird der Funkkanal be­ nutzt. Somit kann der Kunde mit einer geringen Geschwindigkeit wählen, ohne wertvolle Bandbreite oder Zeit des Funksteuerkanals (RCC) in Anspruch zu nehmen.
Die Folge von Nachrichten, die von den Teilnehmerstationen und der Basisstation erzeugt werden, um eine Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstationen herzustellen, ist in Fig. 4 gezeigt. Das Steuerkanal-Verbin­ dungspegelprotokoll wird dazu verwendet, die verschiedenen Fehlerzustände zu prüfen, die in Folge von Kanalfehlern auftreten. Außerdem werden Nachrichten, die von der Basisstation auf der Rückwärtssteuerfre­ quenz empfangen werden, im nächsten Steuerschlitz auf der Vorwärtssteuerfrequenz automatisch bestätigt. Die folgenden Abschnitte geben eine kurze Beschreibung eines Nachrichtenaustausches zur Verbindungsherstel­ lung zwischen zwei Teilnehmerstationen.
Wenn die Basisstation eine Verbindungsanforderungsnachricht auf dem Steuerkanal von einer Teilnehmersta­ tion A empfängt, prüft sie zuerst die empfangene SIN auf Fehler. Ohne eine gültige SIN, weiß die Basisstation nicht, wer die Nachricht geschickt hat. Wenn die gewählten Ziffern falsch oder unvollständig sind, sendet die Basisstation eine Angabe-Klären-Nachricht auf der Vorwärssteuerkanalfrequenz an die anrufende Teilnehmer­ station A mit Zustandsinformationen, die das Problem darlegen.
Wenn der Ursprungsversuch richtig oder zulässig ist (d. h. die Bestimmungseinheit ist nicht besetzt), wird der Sprachkanal der Ursprungsteilnehmerstation A zugeordnet und die Basisstation sendet einen Ruf in Form einer ankommenden Anrufsnachricht auf der Vorwärtssteuerfrequenz an die Bestimmungsteilnehmerstation B. Wenn die Bestimmungsteilnehmerstation B den Aufruf nicht mit einer Anruf-Angenommen-Nachricht nach zwei Versuchen beantwortet oder eine Belegt-Zustand-Anzeige über eine Aufforderung-Klären-Nachricht zurück­ meldet, dann sendet die Basisstation eine Anzeige-Klären-Nachricht an die ursprüngliche Teilnehmerstation A mit einer Belegt-Zustands-Information (d. h. Bestimmungseinheit ist abgenommen) oder daß die Bestimmungs­ teilnehmerstation den Aufruf nicht beantwortet.
Wenn die Bestimmungsteilnehmerstation B den ankommenden Anruf annimmt, dann wird eine Anruf-Ange­ nommen-Nachricht zurück an die Basisstation gesendet und der Sprachkanal wird zugeordnet. Wenn die Sprachkanalsynchronisation erzielt ist, erzeugt die Bestimmungsteilnehmerstation B einen hörbaren Ton, der in der Bestimmungsteilnehmerstation B gehört wird und erzeugt auch den Rückruf-Ton über den Sprachkanal an die ursprüngliche Teilnehmerstation A.
Wenn die Bestimmungsteilnehmerstation B abgenommen wird, ändert sich der Steuerteil des Sprachschlitzes von einer Synchronisationsanrufanzeige in eine Synchronisations-Abgenommen-Anzeige, und es werden Anruf- Fortsetzen-Nachrichten über den Sprachkanal über die Basisstation zwischen den beiden Teilnehmerstationen ausgegeben. Die Bestimmungsteilnehmerstation B beendet den hörbaren Rufton und trennt den Rückrufton vom Sprachkanal an dieser Stelle ab. Die Schaltung ist nun vervollständigt, und der Austausch von Sprach- und/oder Datensignalen kann beginnen.
Das Anmelden eines Anrufes bei einem externen Telefon wird auf dieselbe Art und Weise durchgeführt, wie das Anrufen bei einer anderen Teilnehmerstation. Die Teilnehmerstation wählt nur die gewünschten Ziffern und drückt den Sendeknopf oder wartet auf die Zeitsperre. Hierdurch wird eine Funkanforderungsnachricht an die Basisstation erzeugt. Die Basisstation entscheidet, ob eine andere Teilnehmerstation anzurufen oder eine äußere Fernsprechleitung zu nehmen ist. In diesem Fall wird eine äußere Fernsprechleitung genommen und die gewählten Ziffern werden auf der Fernsprechleitung pulsförmig ausgegeben. Während die Ziffern pulsförmig ausgegeben werden, wird die Sprachfrequenz für die Ursprungsteilnehmerstation zugeordnet. Wenn eine Teil­ nehmerstation die Anrufsverbindungsnachricht empfängt, ändert sie die Frequenz und synchronisiert sich auf dem zugeordneten Sprachkanal. Wenn der Sprachkanal fertig ist, wird das Teilnehmerstation-Handgerät von der örtlichen Ruhe getrennt und mit der externen Fernsprechleitung verbunden. Ab dieser Stelle erzeugt das Bestimmungsfernsprechamt alle Anrufsfortsetzungstöne.
Ein ankommender externer Anruf nimmt eine Fernsprechleitung zur Basisstation. Das Ursprungsfernsprech­ amt sendet zwischen zwei bis fünf Ziffern, wobei es die eindeutigen Wörter der Bestimmungsteilnehmerstation SIN identifiziert, an die Basisstation über eine Durchwahl-(DID)-Fernsprechleitung. Wenn die angewählte Teilnehmerstation nicht belegt ist, sendet die Basisstation eine Aufrufsnachricht über den RCC an die entspre­ chende Teilnehmerstation. Drei mögliche Situationen können entstehen. Erstens, die Teilnehmerstation nimmt den ankommenden Anruf an, und die Verarbeitung läuft wie unten beschrieben ab. Zweitens, es wird keine Antwort empfangen. In diesem Fall versucht die Basisstation den Anrufsvorgang noch zweimal. Wenn die Basisstation die Wiederholungszählung ohne eine Antwort von der Teilnehmereinheit ausgeschöpft hat, dann wird ein Rückrufton in der urprünglichen Einheit erzeugt. Der dritte Zustand ergibt sich, wenn die Teilnehmer­ station belegt wählt (d. h. abgenommen ist) und eine Aufruf-Klären-Nachricht an den Steuerkanal zurückgibt. In diesem Fall wird ein Belegtzeichen an die ursprüngliche Teilnehmerstation zurückgegeben.
Im Falle einer erfolgreichen Rufanforderung wird der Sprachkanal zugeordnet und wird ein äußerer Ton am Handgerät der Bestimmungsteilnehmerstation erzeugt, während ein hörbarer Rückrufton von der Teilnehmer­ station zurück an den Ursprungsteilnehmer gesendet wird. Wenn die Bestimmungsteilnehmerstation den Anruf beantwortet, (d. h. die Basisstation stellt einen Übergang vom aufgelegten zum abgenommenen Zustand fest) werden beide der äußeren Rufton und die Kanal-Rückwand-Nachricht weggenommen. An dieser Stelle ist der Sprachkanal für ein Gespräch bereit.
Eine normale Anrufsbeendigung wird durch den Teilnehmer ausgelöst, der aufhängt. Die Basisstation stellt den Übergang vom abgenommenen in den aufgehängten Zustand über den Steuerteil des Sprachkanals fest. Beim Feststellen dieses Übergangs nimmt die Basisstation die Zuweisung des Sprachkanals weg. Der Kanal darf nicht wieder verwendet werden, bis die Basisstation sieht, daß die Teilnehmerstation die Synchronisation auf diesem Kanal verliert. Wenn der Anruf, der unterbrochen wird, an eine andere Teilnehmerstation geht, wird eine Schlußanzeige an die zweite Teilnehmerstation im Steuerteil des Sprachkanals geschickt. Die Teilnehmerstatio­ nen synchronisieren sich wieder auf die Übertragungen des RCC und senden Anforderung-Klären-Nachrichten an die Basisstation.
Die Beendigung eines Anrufes findet auch 5 Sekunden nachdem die Basisstation den Funkkontakt mit einer Teilnehmerstation verliert, statt.
Eine Sprachverbindung kann infolge eines Schwindens oder einer Kanalinterferenz am Bestimmungsempfän­ gers "verloren" gehen. Die folgenden Bedingungen werden in den Teilnehmerstationen und der Basisstation geprüft, um festzustellen, ob die Verbindung Schwierigkeiten hat: Der Verbindungsqualitätswert der vom Teilnehmer- oder Basisstationsempfänger zurückgemeldet wird, ist unter einer vorbestimmten Schwelle bei aufeinanderfolgenden Empfängen; ein Verlust der Wortsynchronisation wurde bei mehreren aufeinanderfolgen­ den Sendungen festgestellt.
Nachrichten, die der Basisstation entstammen, werden an alle aktiven Teilnehmerstationen ausgesendet. Diese Nachrichten werden durch die Basisstation über den Funksteuerkanal übertragen. Der Zweck der Rundfunk­ nachricht besteht darin, alle aktiven Teilnehmerstationen über Änderungen im Betrieb des Systems (d. h. Wech­ sel der Frequenz des RCC, oder einen Befehl an die Modems, in die Selbstprüfbetriebsart zu gehen, usw.) zu benachrichtigen. Diese Nachrichten werden von den Teilnehmerstationen nicht bestätigt.
Ferngesteuerte Zentraleinheit (RPU)
Die RPU arbeitet als Steuercomputer in der Basisstationsarchitektur, sie ist mit den CCUs 18, die mit der Funkausrüstung in Verbindung stehen, und der PBX 15, wie in Fig. 2 dargestellt, verknüpft.
Die RPU 20 koordiniert die notwendigen Maßnahmen für die Funkanrufsverarbeitung. Die RPU 20 tauscht Nachrichten mit den Teilnehmerstationen, der PBX 15 und den CCUs 18 aus, um Verbindungen und Trennungen zu machen. In den Anrufsverarbeitungsfunktionen ist die Zuweisung und die Freigabe der Funkkanäle enthalten. Die RPU 20 unterhält auch eine Datenbasis, die den momentanen Zustand des Systems wiedergibt; die Datenba­ sis enthält Informationen über den Zustand der Ausrüstung, Teilnehmerstationen, Verbindungen und die Funk­ kanäle in dem System.
Die Anrufsherstellung beginnt, wenn die RPU eine Nachricht entweder von dem PBX-Anrufsprozessor 24 für einen von einer externen Leitung oder von einem Teilnehmer für einen für ein externes Telefon oder einen anderen Teilnehmer bestimmten Anruf empfängt. Eine Verbindung von einem Teilnehmer kommt über den Funksteuerkanal (RCC) über die CCU 18 der Basisstation herein. Die RPU 20 weist einen Sprachkanal zu und tauscht Nachrichten mit der Teilnehmerstation, der PBX 15 und der CCU 18 aus, um die Verbindung herzustel­ len.
Eine Trennung beginnt durch eine Nachricht, die von der PBX 15 oder einem Teilnehmer empfangen wird und angibt, daß ein Telefon aufgehängt wurde, oder von der CCU 18 empfangen wird, die anzeigt, daß die Synchroni­ sation über den Funkkanal verloren wurde. Die RPU informiert die CCU 18 und die PBX 15 von der Trennung und der RCC wird freigegeben.
Die RPU-Software führt die folgenden Funktionen aus:
  • 1. Sie verarbeitet Teilnehmer-, CCU- und PBX-Nachrichten, die den Anrufsaufbau, den Anrufsabriß und die Kanalzuweisung steuern;
  • 2. sie iniziert und unterhält eine Lese/Schreib-System-Datenbasis;
  • 3. sie unterstützt einen Systemkontrollpult, der Systemabfragen und eine manuelle Systemsteuerung gestat­ tet;
  • 4. sie behandelt die BCC-Verknüpfungen, indem sie das Basisband-Steuerkanal-(BCC)-Gesprächsprotokoll über eine asynchrone serielle Schnittstelle von 9600 Baud unterhält;
  • 5. sie behandelt die PBX-Schnittstelle, indem sie das PBX-Nachrichtenprotokoll unterhält; und
  • 6. sie hält sich eine Transaktionsnotiz, die Diagnose- und Rohkostendaten liefert.
Die RPU-Software stützt eine serie 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002003609395 00004 99880lle Schnittstelle an den PBX-Anrufsprozessor 24. Sie stützt auch eine serielle Schnittstelle an jede CCU 18 in der Basisstationsanordnung.
Die RPU-Hardware beinhaltet einen Allzweckcomputer auf der Basis des Motorola-Modells 68000. Diese Maschine ist mit einem 1-Mbyte-Direktzugriffsspeicher (RAM) und einem nicht-flüchtigen Festplattenspeicher von 10 Mbytes ausgebildet. Die Eingabe/Ausgabe besteht aus einem Systemkontrollpunkt und einer Einheit, die acht asynchrone serielle Datenschnittstellen stützt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, simuliert das RPU-Softwarepaket ein System, das ein Steuerprogramm-(scheduler) Mo­ dul 40, ein BCC-Schnittstellenmodul oder -module 41a, 41b, . . . 41n, ein PBX-Schnittstellenmodul 42, ein Konso­ lenmodul 43, ein Registriermodul 44, ein Nachrichtenverarbeitungsmodul (MPM) 45 und ein Datenbasismodul 46 enthält.
Bis auf das Datenbasismodul 46 werden alle Module von dem Steuerprogrammodul 40 zum Laufen aufgeru­ fen. Die Module stehen über ein System von Briefkästen miteinander in Verbindung. Das Datenbasismodul 46 basiert auf einer Ansammlung von Unterprogrammen für den Zugang von Informationen in der Datenbasis.
Das Steuerprogrammodul 40 liefert den Energieleitungscode für die RPU-Software. Sie ist für die Program­ mierung und Aktivierung aller anderen Module verantwortlich. Sie ist auch für das Unterhalten von Ereigniszeit­ einteilung und Briefkästen verantwortlich, die eine prozeßinterne Kommunikation und die Zwischenprozeß­ kommunikation gestatten.
Die BCC-Schnittstellenmodule 41a, ... 41n stützen eine serielle asynchrone Schnittstelle und ein Verbindungs­ pegelprotokoll. Sie überwachen auch den Zustand der Kommunikation mit den CCUs 18.
Das PBX-Schnittstellenmodul 42 unterstützt eine serielle asynchrone Schnittstelle zu dem PBX-Anrufspro­ zessor 24.
Das Konsolenmodul 43 stellt eine Systembetriebsschnittstelle bereit, die Systemzustandsfragen und Abwand­ lungen und einen Nachrichtenaustausch zwischen der RPU 20 und dem Rest des Systems gestattet.
Das Registriermodul 44 liefert Rohtransaktionsinformationen für Diagnose- und Systemanalysezwecke.
Das Nachrichtenverarbeitungsmodul 46 verarbeitet alle empfangenen RCC-, BCC- und PBX-Nachrichten. Es führt alle Teilnehmeranrufsaufbau- und Abrißvorgänge aus, die nicht von der PBX 15 ausgeführt werden, und weist die Funkkanäle zu. Es beinhaltet auch eine Hintergrundaufgabe, die den Zustand der CCUs 18 überwacht.
Das Datenbasismodul 46 liefert eine konsistente Schnittstelle an alle Datenstrukturen, die für die Anrufsverar­ beitung notwendig sind. Es enthält auch eine Frequenzzuweisungsaufgabe, die die Funkkanäle zuordnet.
Die RPU-Datenbasis enthält eine Struktur, welche die Systemkonfiguration einschließlich der Informationen über alle Teilnehmer und dem Zustand aller Funkkanäle beschreibt. Diese Strukturen können wie folgt beschrie­ ben werden:
Die RPU-Datenbasis enthält eine Basisbandsteuerkanal-(BCC)-Datenstruktur für jede CCU 18 im System.
Eine Teilnehmererkennungstabelle (SIN-Tabelle) enthält eine sortierte Liste aller gültigen Teilnehmer. Die Liste ist sortiert, um die Teilnehmergültigkeit zu erleichtern. Die SIN-Tabelle hat einen Eingang für jeden Teilnehmer im System.
Die RPU-Software führt einen Teil der Teilnehmereinheit-Anrufsverarbeitung durch. Diese Verarbeitung wird im Nachrichtenverarbeitungsmodul durchgeführt. Die Anrufsverarbeitung wird mittels Austauschen von Nachrichten zwischen dem MPM 45, dem PBX-Modul 42 und alle BCC-Modulen 41 durchgeführt.
Einleiten eines Telefonanrufes von einer Teilnehmerstation.
Dieser Abschnitt beschreibt kurz den normalen Anrufsaufbauvorgang für einen von einem Teilnehmer eingeleiteten Telefonanruf. Ein Teilnehmer (der "Ursprungsteilnehmer") nimmt ab, wählt eine gültige Telefon­ nummer (die Telefon nummer der "Bestimmung") und drückt den Sendeknopf oder wartet für eine Zeitspanne. Die Ursprungsteilnehmerstation sendet eine Anrufsanforderungsnachricht über den Steuerkanal an die Basiss­ tation. Die RPU-BCC-Module 41 empfangen die Funkanforderungsnachricht und geben sie an das MPM 45 weiter. Das MPM 45 führt eine einfache Wählziffervalidierung aus und sendet eine Funkanforderungsnachricht an das PBX-Modul 42, das die Nachricht an den PBX-Anrufsprozessor 24 weiterleitet. Der PBX-Anrufsprozes­ sor 24 macht die gewählten Ziffern gültig (validieren) und sendet eine Anrufanmeldenachricht an die RPU 20 zurück. Das MPM 45 ordnet einen Sprachschlitz der Ursprungsteilnehmerstation zu. Das MPM 45 gibt einen Kanalwechselbefehl an die CCU 18, die den Sprachschlitz enthält, der der Ursprungsteilnehmerstation zugeord­ net ist. Das MPM 45 gibt einen Anrufverbindungsbefehl an die Ursprungsteilnehmerstation, wobei der Befehl die Sprachfrequenz und den Sprachschlitz der Ursprungsteilnehmerstation zuordnet. Das MPM 45 gibt eine Zuweisungsnachricht an den PBX-Anrufsprozessor 24, die dem PBX-Anrufsprozessor 24 befiehlt, einen Nach­ richtenkanal zuzuweisen. An dieser Stelle ist die Ursprungsteilnehmerstation vollständig aufgebaut. Sie wartet nun auf eine Verbindung über die PBX-Schaltmatrix 25 zu dem "Bestimmungsort". Der "Bestimmungsort" kann entweder eine andere Teilnehmerstation oder ein Telefon sein, zu dem Zugang über eine Fernsprechleitung 14 verschafft werden muß, wobei dies keinen Unterschied macht.
Empfangen eines Anrufs in einer Teilnehmerstation
Dieser Abschnitt erläutert kurz wie ein eingehender Anruf an eine Teilnehmerstation behandelt wird. Der PBX-Anrufsprozessor 24 stellt fest, daß ein Telefonanruf für eine Teilnehmerstation bestimmt ist. Der PBX-An­ rufsprozessor 24 erzeugt eine Eingangsanrufsnachricht. Diese Nachricht enthält Informationen über das Wesen des eingehenden Anrufes, insbesondere ob der Anruf von einer äußeren Fernsprechleitung 14 oder von einer anderen Teilnehmerstation kommt. Das RPU-PBX-Modul 42 empfängt die PBX-Nachricht von dem PBX-An­ rufsprozessor 24 und sendet sie an das MPM 45. Wenn der Anruf von einer anderen Teilnehmerstation kommt, stellt das MPM 45 den Teilnehmer-zu-Teilnehmerindex sowohl von der Ursprungs- als auch Bestimmungsteil­ nehmerstation ein und befiehlt den betreffenden CCUs 18, in die Innenbetriebsart zu gehen. Das MPM 45 gibt eine Rufnachricht an die Teilnehmerstation, die durch die Eingangsanrufsnachricht näher angegeben ist. Die richtige Teilnehmerstation antwortet mit einer Anrufsannahmenachricht. Das MPM 45 antwortet auf die Anrufs­ annahmenachricht durch Ausgeben einer Kanalwechselnachricht an die entsprechende CDU und eine Anrufs­ verbindungsnachricht an die entsprechende Teilnehmerstation. Das MPM 45 gibt dann eine Zuweisungsnach­ richt an den PBX-Anrufsprozessor 24, welche die PBX-Schaltmatrix 25 dazu veranlaßt, die Schlußverbindung für den eingehenden Anruf zu machen.
Ausfall-Wiederherstellung
Dieser Abschnitt beschreibt kurz die Antwort der RPU 20 auf einen Kanalschwund während eines Gesprä­ ches. Die CCU 18, die den Sprachkanal abwickelt, der schwindet, merkt, daß der Kanal die Synchronisation verliert. Die CCU 18 erzeugt eine Nicht-Synchronisation-Ereignisnachricht. Das BCC-Modul 41 empfängt die Ereignisnachricht und schickt sie an die MPM 45 weiter. Die MPM 45 schickt eine Aufgelegt-Nachricht an den PBX-Anrufsprozessor 24 und versetzt den Teilnehmer in den Ruhezustand und den Kanal in der aufgelegten Zustand.
Verarbeitung einer eingehenden BCC-Nachricht
Eine BCC-Nachricht wird über eine 9600 Baud-Asynchronschnittstelle von der CCU 18 zu der RPU 208 geleitet. Das BCC-Modul 41, das die besondere CCU-Schnittstelle behandelt, liest die Nachricht ein und prüft die Verbindungspegelinformationsbit, um die Integrität der eingehenden Nachricht zu verifizieren. Wenn das BCC- Modul 41 feststellt, daß die Nachricht annehmbar ist, wird eine geeignete Bestätigung an die sendende CCU 18 zurückgegeben. Im anderen Fall wird ein nochmaliger Versuch oder eine negative Bestätigung zurückgegeben. Das BCC-Modul 41 sendet die Nachricht dann an das MPM 45. Die Nachricht wird dann in den Nachrichtenver­ arbeitungsbriefkasten 48 gesetzt, wobei die von dem Scheduler-Modul 40 bereitgestellten Briefkästen verwen­ det werden. (Siehe Fig. 6).
Wenn kein Eingabesignal von der CCU 18 vorhanden ist und der BCC-Briefkasten 49, der Ausgangsnachrich­ ten an die CCU enthält, leer ist, "blockiert" das BCC-Modul 41 und geht die Steueurng an das Scheduler-Modell 40.
Das Scheduler-Modul 40 macht das nächste Modul im Umlaufplan wirksam, und dieses Modul läuft dann bis es blockiert. Das Scheduler-Modul macht dann ein weiteres wirksam, usw. An einer späteren Stelle macht das Scheduler-Modul das MPM 45 wirksam.
Das MPM 45 liest dann die BCC-Nachricht zusammen mit irgendwelchen anderen Nachrichten, die in seinem Briefkasten 48 aufgereiht wurden, ein. Die BCC-Nachricht wird identifiziert und verarbeitet. Diese Verarbeitung kann Änderungen der Datenbasis und die Erzeugung neuer Nachrichten beinhalten. Fig. 6 erläutert den Daten­ weg einer hereinkommenden Nachricht.
Erzeugen einer ausgehenden BCC-Nachricht
Fig. 6 erläutert auch den Datenweg einer ausgehenden BCC-Nachricht. Eine ausgehende BCC-Nachricht wird durch das MPM 45 als Antwort auf irgendein spezielles Ereignis erzeugt. Die Nachricht wird in dem MPM 45 konstruiert und an das BCC-Modul 41 geschickt, welches die Bestimmungs-CCU 18 behandelt. Nachdem diese Nachricht und irgendwelche anderen notwendigen Nachrichten gesendet wurden und wenn keine weiteren Nachrichten im Briefkasten 48 des MPM sind, "blockiert" das MPM und kehrt die Steuerung zum Scheduler-Mo­ dul zurück.
Das BCC-Modul liest die Nachricht von seinem Briefkasten 49 und fügt die richtigen Verbindungspegelbits der ausgehenden Nachricht hinzu. Es leitet dann die Nachricht über den seriellen Datenausgang an die CCU 18 weiter.
Verarbeiten von RCC-Nachrichten
Eine ausgehende RCC-Nachricht wird genauso wie eine eingehende BCC-Nachricht behandelt, da eine RCC-Nachricht eine Art von BCC-Nachricht ist. Auch wird eine ausgehende RCC-Nachricht auf demselben Weg wie eine ausgehende BCC-Nachricht erzeugt und weitergeleitet.
Verarbeiten einer eingehenden PBX-Nachricht
Eine PBX-Nachricht wird von dem PBX-Anrufsprozessor 24 empfangen. Diese Nachricht wird über eine 9600-Baud asynchrone Schnittstelle an die RPU 20 weitergeleitet. Wie in Fig. 7 gezeigt, liest das RPU-PBX-Mo­ dul 42 die PBX-Nachricht ein und sendet sie an den MPM-Briefkasten 48. Wenn keine weiteren eingehenden Zeichen vorhanden sind und der PBX-Briefkasten 50, der die ausgehenden PBX-Nachrichten enthält, leer ist, "blockiert" das RPU-PBX-Modul 42 und geht die Steuerung zurück an das Scheduler-Modul 40.
Das MPM 45 liest die PBX-Nachricht zusammen mit irgendwelchen anderen Nachrichten, die in seinem Briefkasten 48 aufgereiht wurden, ein. Die PBX-Nachricht wird auf der Grundlage der Art der Nachricht und des momentanen Zustands des in der Nachricht angegebenen Teilnehmers verarbeitet. Die Verarbeitung kann Änderungen in der Datenbasis, Änderungen im Teilnehmerzustand und die Erzeugung neuer Nachricht beinhal­ ten. Fig. 7 erläutert den Datenweg der eigehenden PBX-Nachricht.
Erzeugen einer ausgehenden PBX-Nachricht
Es wird wieder auf Fig. 7 Bezug genommen. Eine ausgehende PBX-Nachricht wird von dem MPM 45 als Antwort auf ein Ereignis erzeugt. Die Nachricht wird in dem MPM 45 konstruiert und an das PBX-Modul 42 geschickt. Nachdem diese Nachricht und irgendwelche anderen notwendigen Nachrichten gesendet wurden und wenn keine weiteren Nachrichten im MPM-Briefkasten 48 sind, "blockiert" das MPM 45 und geht die Steuerung an das Scheduler-Modul 40 zurück.
Das Scheduler-Modul 40 fährt fort, andere Module im Umlaufplan wirksam zu machen, bis das RPU-PBX- Modul 42 wirksam gemacht wird.
Das RPU-PBX-Modul 42 liest die PBX-Nachricht von seinem Briefkasten 50 und feitet die Nachricht über den seriellen Datenausgang an den PBX-Anrufsprozessor 24 weiter.
Erzeugen von Registriernachrichten
An bedeutenden Stellen in jedem der Module im RPU-Softwarepaket wird eine wichtige Informationen enthaltende Nachricht an das Registriermodul 44 geschickt. Diese Information wird datiert und in eine Datei ausgegeben. Fig. 8 erläutert die Registrierdatenwege.
Konsolen-Eingangs- und Ausgangsmodul
Der Eingabeteil des Konsolenmoduls 43 führt Befehlszwecken und -erkennung zusammen mit Befehlsvalidie­ rung aus. Gültige Konsolenbefehle haben die Fähigkeit, die RPU-Datenbasis zu befragen und sie auf den neuesten Stand zu bringen und Nachrichten an die RPU-Module zu schicken. Die sich aus den Konsolenanzeige­ befehlen ergebende Ausgabe wird direkt an den Konsolenanschluß ausgegeben.
Scheduler-Modul
Das Scheduler-Modul 40 wird als besonderes Systemmodul betrachtet und ist für das planmäßige Steuern aller anderen RPU-Module verantwortlich. Die Hauptverantwortlichkeiten des Scheduler-Moduls 40 bestehen darin, das nächste auszuführende Modul auszuwählen und eine Zwischen- und Innenmodulkommunikation zu schaffen.
Obwohl die verschiedenen RPU-Module als separate Module angesehen werden können, sind in Wirklichkeit alle Module ein Anwendungsverfahren eines Regelbetriebssystems. Es ist das Scheduler-Modell 40, das die Umlaufabfertigung der anderen RPU-Module ausführt. Das Scheduler-Modell 40 behandelt den Stapel für jedes der Pseudo-RPU-Module, indem es einen festen Teil des Stapelraumes einem jeden Pseudo-Modul am Anfang zuweist. Kurz bevor dann jedes Modul laufen soll, wird der Stapelzeiger durch das Scheduler-Modul 40 so geändert, daß er auf die geeignete Stapeladresse für das richtige Modul zeigt. Ein Speicherplan der RPU 20 ist in Fig. 9 gezeigt.
Jedes RPU-Modul läuft bis es blockiert. Wenn ein Modul blockiert, gibt es die Steuerung zurück an den Scheduler, der einem anderen Modul gestattet, eingeplant zu werden und zu laufen. Ein Modul kann auf verschiedenen Wegen blockieren:
Durch Rufen von EREIGNIS HOLEN (), das das Modul zwingt zu blockieren bis ein Ereignis eintritt, oder durch Rufen von WARTEN (), das für eine bestimmte Anzahl von Sekunden blockiert, oder durch Rufen von BLOCKIEREN (), das für eine Runde der Umlaufplanschleife blockiert.
Eine weitere Hauptaufgabe, die das Scheduler-Modul 40 ausführt, ist die Zwischenmodulkommunikation zwischen den Modulen. Briefkästen werden als Mittel zum Senden oder Empfangen von Nachrichten an andere Module bzw. von anderen Modulen verwendet. Jedes Modul kann nach seiner Post in seinem Briefkasten durch Verwenden des Postleseaufrufs suchen. Ebenso kann ein Modul Post an ein anderes Modul durch Verwenden des Postsendeaufrufs schicken. Das Scheduler-Modul unterhält einen separaten Briefkasten für jedes der Modu­ le, die in der Planschleife sind. Wenn ein Modul eine Nachricht an ein anderes Modul schickt, wird die Nachricht in den Bestimmungsbriefkasten kopiert. Später wenn der Bestimmungspunkt an der Reihe ist zu laufen, über­ prüft das Scheduler-Modul seinen Briefkasten, um zu bestimmen, ob eine Nachricht in dem Brifkasten ist. Wenn dies der Fall ist, erzeugt das Scheduler-Modul 40 ein Ereignis der Art POST, das das Modul dazu zwingt nicht blockiert zu sein. Wenn es durch ein HOLEREIGNIS () blockiert und damit eingeplant ist zu laufen.
Eine Ereignisliste wird von dem Scheduler-Modul für jedes Modul in der Planschleife auch gehalten. Ereignis­ se können aus Post- oder Zeiteinteilungsereignissen bestehen. Postereignisse werden immer dann erzeugt, wenn das Scheduler-Modul bestimmt, daß Nachrichten für das momentan laufende Modul abhängig sind. Ein Modul kann ein Zeiteinteilungsereignis auf die Ereignisliste setzen, indem EREIGNISSETZEN () gerufen wird, wobei die Anzahl von Sekunden zu warten ist, bevor ein Ereignis erzeugt wird. Das Scheduler-Modul 40 prüft die Ereignisliste des Moduls bei jedem Durchgang durch die Rundlauf-Planschleife, wobei es nach Zeitgeberabläu­ fen sucht. Wenn ein Zeitgeberablauf festgestellt wird, wird das entsprechende Modul angewiesen zu laufen und das Ereignis zu dem Modul durch den Ruf HOLEREIGNIS () zurückgeführt.
Das Scheduler-Model 40 enthält Routinen, die dazu verwendet werden, die RS-232-Schnittstellen zwischen der CCU 18 und der RPU 20 und zwischen der PBX 15 und der RPU 20 auszulösen. Diese Routinen, die eine ausschließliche Software-Kontrolle über die RS-232-Schnittstellen ausüben, schalten die gewöhnliche Verarbei­ tung der Steuerfolgen durch das Regelbetriebssystem ab. Andere Routinen werden dazu verwendet, die Einga­ be/Ausgabe-Speicher zu spülen und die Anschlußeingabe und -ausgabe zu lesen und zu schreiben. Das Schedu­ ler-Modul 40 verfolgt auch die Systemzeit für alle RPU-Module.
BCC-Schnittstellenmodul
Jedes BCC-Modul 41 schafft eine Schnittstelle zwischen einer CCU 18 und den anderen Software-Modulen in der RPU 20. Die zwischen der CCU 18 und der RPU 20 ausgetauschten Nachrichten bestehen aus binären Daten unterschiedlicher Länge, die über eine asynchrone Kommunikationsverbindung übertragen werden. Das BCC-Modul 41 ist dafür verantwortlich, Nachrichtenintegrität über die Kommunikationsverbindung zu schaffen, die Fehlerermittlung, sequentielles Ordnen und Bestätigen von Nachrichten beinhaltet.
Die Hardware-Schnittstelle zwischen der CCU 18 und der RPU 20 besteht aus einer 9600-Baud-RS-232 asynchronen Schnittstelle.
Die Eingaben zu diesem Modul 41 beinhalten von der CCU oder von anderen RPU-Softwarenmodulen empfangene Nachrichten. Nachrichten werden von diesem Modul entweder an die CCU über die RS- 232-Schnittstellen oder an andere RPU-Softwaremodule über den richtigen Briefkasten ausgegeben.
Der Zweck dieses Moduls 41 besteht darin, den Nachrichtenverkehr zwischen der RPU 20 und der CCU 18 zu verarbeiten. Das Modul 41 sucht laufend nach Nachrichten, die von der CCU 18 empfangen werden und leitet sie dem richtigen RPU-Softwaremodul zu. Ebenso sucht dieses Modul laufend nach Nachrichten von anderen RPU-Softwaremodulen, die für eine CCU 18 bestimmt sind. Ein alternierendes Bit-Protokoll wird dazu verwen­ det, offenstehende Nachrichten (d. h. nicht bestätigt) auf eine in jeder Richtung zu beschränken. Sequenz und Bestätigungsbits dienen als notwendige Schlußkontrolle, um diese Funktion zu erfüllen. Das Protokoll wird in den folgenden Absätzen näher beschrieben.
In der folgenden Beschreibung wird ein Objekt, das Nachrichten verarbeiten kann, mit "Wir" oder "Uns" bezeichnet, und das andere ist mit "Sie" oder "Ihnen" bezeichnet. Das Protokoll kann erklärt werden, indem die Maßnahmen angegeben werden, wenn eine Nachricht empfangen wird. Es gibt nur vier grundlegende Maßnah­ men, die von zwei Bedingungen abhängen. Diese Bedingungen werden durch Vergleichen der Sequenz- und Bestätigungsbits der empfangenen Nachricht mit den erwarteten bestimmt.
Bei einer ankommenden Nachricht, ist das ACK-Bit wie erwartet, wenn es dasselbe wie das SEQ-Bit unserer zuletzt ausgesendeten Nachricht ist. Entsprechend ist das SEQ-Bit wie erwartet, wenn es sich von dem SEQ-Bit der zuletzt empfangenen Nachricht unterscheidet. Anders ausgedrückt, die erwarteten Bedingungen bestehen darin, daß eine eingehende Nachricht unsere letzte Nachricht bestätigt und daß wir auch erwarten, daß jede neue Ankunft eine neue Nachricht ist.
Die Maßnahme, die beim Empfangen einer Nachricht ergriffen werden, werden nun unter vier Kombinatio­ nen zusammengefaßt, die durch die obengenannten Bedingungen erzeugt werden:
  • 1. ACK wie erwartet; SEQ wie erwartet. Markiere unsere letzte übertragene Nachricht als bestätigt (wodurch wir eine neue Nachricht senden können). Verarbeite die neu angekommene Nachricht (bestätige sie in der nächsten Nachricht, die wir senden).
  • 2. ACK wie erwartet; SEQ nicht wie erwartet. Markiere unsere letzte übermittelte Nachricht als bestätigt (wodurch wir eine neue Nachricht übermitteln können). Lege die neu angekommene Nachricht ab (bestäti­ ge sie nicht).
  • 3. ACK nicht wie erwartet; SEQ wie erwartet. Wenn wir eine Nachricht übermittelt haben, die noch nicht bestätigt wurde, dann sende sie nochmals. Wenn wir nicht eine solche Nachricht haben, dann ist etwas am Zielpunkt falsch gelaufen und wir sollten zurückstellen wie unten beschrieben. Verarbeite die neu angekom­ mene Nachricht.
  • 4. ACK nicht wie erwartet; SEQ nicht wie erwartet. Unsere letzte Nachricht wurde nicht am Zielpunkt empfangen. Übermittle sie nochmals. Lege die neu angekommene Nachricht ab.
Das Zurückstell-Bit wird dazu verwendet, die SEQ- und ACK-Bits zurückzustellen. Wenn wir ein Nachricht mit dem Zurückstellbit darauf empfangen, sollte sie als neue Nachricht akzeptiert werden, ungeachtet ihres SEQ-Bit, und sie sollte bestätigt werden. Außerdem reflektiert das ACK-Bit auf der empfangenen Nachricht das SEQ-Bit der letzten Nachricht, das sie von uns empfangen haben. Wir sollten dieses Bit knebeln bevor die nächste Nachricht gesendet wird. Beispielsweise wenn wir eine Nachricht empfangen, deren ACK/SEQ-Ziffer "4" ist (Zurückstellung gleich 1, ACK gleich 0, SEQ gleich 0), dann sollte die ACK/SEQ-Ziffer in der Antwort "1" (Zurückstellung gleich Null, ACK gleich Null, SEQ gleich I) sein. Jede Seite sollte, zurückstellen, wenn sie glaubt, daß das Protokoll außer Tritt geraten ist.
Wenn wir eine Nachricht von ihnen empfangen und keine neue Nachricht anhängig haben und eine Standard­ antwort kommt nicht bald, werden wir die Nachricht bestätigen, indem wir eine besondere ACK-Nachricht senden. Das ACK-Bit wird die empfangene Nachricht bestätigen, aber das SEQ-Bit wird sich nicht aufgrund der letzten Nachricht ändern, die wird schickten. Dies wird sie veranlassen, die Bestätigung zu verarbeiten und die neu angekommene Nachricht abzulegen. Der Inhalt dieser Nachricht ist eine Null-Nachricht. Da diese Nachricht ohnehin abgelegt wird, ist der Inhalt dieser Nachricht unbedeutend.
PBX-Schnittstellenmodul
Das PBX-Modul 42 liefert die Schnittstelle zwischen dem UTX-250 PBX-Anrufsprozessor 24 und den anderen Software-Modulen der RPU 20. Die zwischen den beiden Maschinen ausgetauschten Nachrichten bestehen aus einem ASCII-Zeichen gerichteten Nachrichtenaustausch. ASCII-Zeichen wird hier als 7 oder 8-Bit ASCII definiert. Sowohl der PBX-Anrufsprozessor 24 als auch die RPU 20 müssen in der Lage sein, Zeichen mit ungerader, gleicher oder kleiner Parität annehmen zu können. Der Text der Nachrichten besteht aus Ketten mit unterschiedlicher Länge oder druckbaren Zeichen.
Die Hardware-Schnittstellen zwischen dem PBX-Anrufsprozessor 24 und der RPU 20 besteht aus einer 9600 Baud RS-232 asynchronen Schnittstelle.
Die Eingaben zu dem PBX-Modul 42 beinhalten Nachrichten, die von dem PBX-Anrufsprozessor 24 oder von anderen RPU-Software-Modulen empfangen wurden. Nachrichten werden von diesem Modul entweder an den PBX-Anrufsprozessor 24 oder an andere RPU-Software-Module über den richtigen Briefkasten ausgegeben.
Der Zweck des PBX-Moduls 42 besteht darin, den Nachrichtenverkehr zwischen der RPU 20 und dem PBX-Anrufsprozessor 24 zu verarbeiten. Dieses Modul sucht laufend nach Nachrichten, die von dem PBX-An­ rufsprozessor 24 empfangen werden, und leitet sie dem richtigen RPU-Software-Modul zu. Ebenso sucht dieses Modul laufend nach Nachrichten von anderen RPU-Software-Modulen, die für den PBX-Anrufsprozessor 24 bestimmt sind.
Jedes Zeichen, das von dem PBX-Anrufsprozessor 24 empfangen wird, wird auf Gleichheit mit dem größer­ als-Zeichen < überprüft, das den Anfang einer Nachricht oder eines Wagenrücklaufzeichens anzeigt, welches das Ende einer Nachricht anzeigt. Dieses Modul ist in der Lage, einen Vollduplex-Nachrichtenverkehr zu handhaben.
Konsolenmodul
Das Konsolenmodul 43 ist das Fenster der Bedienungsperson in den momentanen Zustand der RPU 20. Die Konsole verschafft die Möglichkeit, Informationen anzuzeigen, die den momentanen Zustand der Teilnehmer und der Funkkanäle betreffen, Verbindungen und Kanalzustände zu ändern und Nachrichten an die PBX 15 und die CCUs 18 zu schicken. Die Konsole verarbeitet den Eingabestrom vom Anschluß und führt den gewünschten Befehl aus.
Das Konsolenmodul 43 liefert die Schnittstelle zu dem Anschluß der Bedienungsperson an der Basisstation. Das Konsolenmodul 43 verarbeitet die Eingabe vom Anschluß und führt den Befehl aus. Daten werden aus der Datenbasis herausgesucht und in sie hineingeschrieben, Anzeigen werden an den Anschlußschirm ausgegeben und Nachrichten werden zu anderen Modulen geschickt. Die Schnittstellen dieses Moduls beinhalten:
  • 1. Zeichen werden von dem Bedienungstastenfeld eingegeben.
  • 2. Zeichen werden an den Bedienungsschirm ausgegeben.
  • 3. Daten werden aus der Datenbasis herausgesucht und in sie hineingeschrieben.
  • 4. Nachrichten werden an die PBX, BCC- und Nachrichtenverarbeitungsmodule geschickt.
Eine Gruppe von Parser-Routinen-Eingabezeichen kommen vomn Bedienungstastenfeld. Ein sofortiger Da­ teneingang wird am Anfang jeder Befehlszeile angezeigt. Die Daten werden zwischengespeichert, die Editierzei­ chen werden verarbeitet, die Eingabe wird an die Anzeige zurückgemeldet und die Daten werden in Balken (token) begrenzt. Dadurch daß der Parser mit einer Gruppe von Datenstrukturen versehen wird, die alle möglichen Befehle und gültigen Balken in jedem Befehl beschreiben, führt der Parser die Erkennung bei den eingegebenen Daten aus, antwortet er auf Fragezeichen und zeigt er Führungswörter für den Dateneingang an. Jeder Balken wird überprüft, daß er der Typ von erwarteten Daten ist. Schlüsselwörter werden mit der Liste von annehmbaren Ganzheiten in Übereinstimmung gebracht und Zahlen werden in ganze Zahlen umgewandelt. Wenn der Befehlszeileneintrag vollständig ist, findet eine weitere Verifizierung statt. Zahlen werden überprüft, ob sie innerhalb des Bereiches sind und bei manchen Befehlen wird der Zustand des Systems überprüft, bevor der Befehl ausgeführt wird.
Die Befehle fallen in drei Kategorien:
  • 1. Befehle, die Informationen von der Datenbasis anzeigen,
  • 2. Befehle, die die Datenbasis abwandeln, und
  • 3. Befehle, die Nachrichten senden.
Informationen können über den Teilnehmer, die Verbindung den CCU- und Kanalzustand angezeigt werden. Alle Anzeigebefehle erfordern, daß Informationen aus der Datenbasis herausgesucht und formatierte Daten an die Bedienungsanzeige ausgegeben werden. Die Abwandlungsbefehle beinhalten die Fähigkeit, eine Teilneh­ merverbindung auf eine besonderen Kanal zu zwingen und die Fähigkeit, Kanäle einzuschalten und abzuschal­ ten. Die Abwandlungsbefehle werden beim Testen des Frequenzzuweisungsalgorithmus verwendet. Alle Ab­ wandlungsbefehle schreiben sich in die Datenbasis ein.
PBX-, BCC- und RCC-Nachrichten können von dem Konsolenmodul 43 aus an verschiedene andere Module im System geschickt werden. Ein Nachrichtensendebefehl fordert von der Bedienungsperson alle Informationen, die für die Nachricht benötigt werden, die Nachricht wird dann formatiert und an das angegebene Modul geschickt. PBX-Nachrichten werden an das RPU-PBX-Modul 42 geschickt, das die Nachricht an den PBX-An­ rufsprozessor 24 ausschickt. BCC- und RCC-Nachrichten können von der RPU 20 zu den CCUs 18 über die BCC-Module 41 geschickt werden, welche die Verbindungspegelprotokollbits den ausgehenden Nachrichten hinzufügen. Eingaben von den CCUs 18 werden simuliert und Nachrichten, einschließlich sowohl BCC- und RCC-Nachrichten werden an das MPM 46 geschickt.
Registriermodul
Das Registrier(logger)-Modul 44 ist für das Registrieren von RPU-Ereignissen oder Nachrichten verantwort­ lich. Das Registriermodul 44 unterhält die folgenden drei Plattendateien: Ein Transaktionsprotokoll mit Informa­ tionen die Gebührenabrechnungsinformationen ähnlich sind, ein Fehlerprotokoll, das aus Fehlernachrichten besteht und ein Nachrichtenprotokoll, das aus Systemwarnnachrichten besteht.
Das Registriermodul 44 besteht aus einer Gruppe von Unterprogrammen, die von den anderen RPU-Modulen abgerufen werden. Jedes Unterprogramm ist für das Zeitmarkieren der Nachricht und Einschreiben der Nach­ richt in die richtige Plattendatei verantwortlich. Jedes Unterprogramm hat ein Gesamtkennzeichen, das be­ stimmt, welche Nachrichten registriert werden sollen und welche nicht. Die Gesamtkennzeichen werden durch Verwendung von Konsolenbefehlen eingestellt und zurückgestellt.
Nachrichtenverarbeitungsmodul (MPM)
Das MPM 45 führt die Anrufsverarbeitungsfunktionen mit hohem Pegel zwischen der PBX 15 und den Teilnehmerstationen aus. Es ist für Anrufsverarbeitungsfunktionen wie das Beginnen von Seiten, Zuweisen von Sprachkanälen und Steuern von Anrufsfortsetzungstönen sowoh für Teilnehmer- und externe Telefone verant­ wortlich. Das MPM 45 verarbeitet auch Zustandsnachrichten, die sie von den CCUs 18 empfängt. Beispielsweise werden Kanalzustandsinformationen, die aus Verbidnungsqualität- oder Teilnehmeranschlußzustand bestehen, von dem MPM 45 verarbeitet.
Das MPM 45 ist als Zustandsmaschine organisiert, wobei PBX- und BCC-Nachrichten Balken für die Nach­ richtenverarbeitungszustandsmaschine sind. Das MPM 45 verarbeitet die Balken (tokens), indem es die Daten­ basis auf den neuesten Stand bringt, die notwendigen Antworten ausgibt und dann in den nächsten Zustand übergeht.
Das MPM 45 verwendet Systembriefkästen, die von dem Planungsmodul 40 unterhalten werden, um Nach­ richten von anderen RPU-Modulen zu empfangen und Nachrichten an andere RPU-Module zu schicken. Auch benutzt das MPM 45 Unterprogramme im Datenbasismodul, um Zustandsinformationen aus der Datenbasis herauszusuchen oder sie auf den neuesten Stand zu bringen.
Wie zuvor beschrieben, ist das MPM 45 als Zustandsmaschine organisiert. Balken, die erzwingen, daß Verar­ beitungen ausgeführt werden, bestehen aus Nachrichten oder Zeitsperren. Das MPM 45 bestimmt den Typ des Balkens (d. h. Zeitgeber, RCC-Nachricht, PBX-Nachricht usw.) und die Teilnehmerstation oder -kanal, der von dem Balken berührt wird. Das MPM 45 verarbeitet den Balken, indem es die richtigen Antworten auf die Nachrichten erzeugt und in den nächsten Zustand übergeht.
Das MPM 45 besteht eigentlich aus zwei Zustandstabellen. Die RCC-Zustandsmaschine, die in Fig. 10 gezeigt ist, wird dazu verwendet, Nachrichten vom PBX-Anrufsprozessor 24 oder RCC-Nachrichten von einer Teilneh­ merstation zu verarbeiten. Die Kanalzustandsmaschine, die in Fig. 11 gezeigt ist, wird dazu verwendet, Nach­ richten, die von einer CCU 18 empfangen werden, zu verarbeiten.
Zu Beginn sind alle Teilnehmer im RCC-Ruhezustand und alle Kanäle sind im Kanalruhezustand, der anzeigt, daß keine Verbindungen aufgebaut sind oder fortdauern.
Die Zustandsänderungen für einen typischen Anruf von außen zu einem Teilnehmer sind die folgenden. Eine externe Anrufsnachricht wird von dem PBX-Anrufsprozessor 24 empfangen, die die Telefonnummer und die Bestimmungsteilnehmerstation des Anrufs beinhaltet. Eine Rufnachricht wird an die Teilnehmerstation ausge­ sandt und der Zustand der Teilnehmerstation wird auf RUF eingestellt. Wenn eine Anrufsannahmenachricht von der Teilnehmerstation empfangen wird, wird der Zustand der Teilnehmerstation auf AKTIV eingestellt. An dieser Stelle wird der Kanal zugeordnet, und der PBX-Anrufsprozessor 24, die CCU 18 und die Teilnehmersta­ tion werden über die Kanalzuordnung informiert. Der Kanal wird dann in den Ruf-Synchronisier-Wartezustand (Fig. 11) versetzt. Wenn die CCU 18 angibt, daß die Synchronisation angenommen wurde, wird der Kanalzu­ stand auf Synchronisationsruf eingestellt. Wenn schließlich die CCU 18 angibt, daß der Teilnehmer abgenommen hat, wird der Kanal auf den Synchronisationsabnahmezustand eingestellt. Der Synchronisationsabnahmezustand zeigt an, daß eine Sprachverbindung hergestellt ist.
Ein Anruf von Teilnehmer zu Teilnehmer beginnt mit einer Rufaufforderungsnachricht, die von der ursprüng­ lichen Teilnehmerstation empfangen wird. Die ursprüngliche Teilnehmerstation wird in den Wählzustand ge­ setzt und eine Funkaufforderungsnachricht wird an den PBX-Anrufsprozessor 24 geschickt. Der PBX-Anrufs­ prozessor 24 gibt dann eine Nachricht ANRUF MACHEN an die ursprüngliche Teilnehmerstation und eine Nachricht ANKOMMENDER ANRUF an die Bestimmungsteilnehmerstation zurück. Als Antwort auf die Nachricht ANRUF MACHEN, wird ein Kanal zugewiesen, und der PBX-Anrufprozessor 24, die CCU 18 und die ursprüngliche Teilnehmerstation werden über die Zuordnung informiert. Der Kanal des ursprünglichen Teilneh­ mers wird auf den Zustand HÖRER ABGENOMMEN SYNCHRONISATION WARTEN eingestellt bis der Kanal in Synchronisation geht. Wenn die CCU 18 der Basisstation die Übertragung von dem ursprünglichen Teilnehmer wahrnimmt, erzeugt sie eine Kanalereignisnachricht SYNCHRONISATION HÖRER ABGENOM­ MEN. Die RPU 20 verarbeitet die Kanalereignisnachricht durch Ändern des Zustands des Kanals in den Zustand SYNCHRONISATION HÖRER ABGEBNOMMEN. Eine eingehende Anrufsnachricht für die Bestimmungs­ teilnehmerstation wird auf dieselbe Art und Weise wie eine externe Rufnachricht wie oben beschrieben verar­ beitet. Außerdem werden die in die Verbindung eingeschalteten Kanäle auf Innenbetrieb geschaltet, wenn beide Teilnehmer in Synchronisation sind.
Eine Trennung beginnt, wenn eine der Parteien der Verbindung den Hörer auflegt. Wenn ein Telefon, das außerhalb des Systems ist, aufgehängt wird, wird eine Nachricht von dem PBX-Anrufsprozessor 24 durch das MPM 45 empfangen. Wenn ein Teilnehmer auflegt, sendet die CCU 18 eine Nachricht, die anzeigt, daß die Teilnehmerstation aufgelegt hat. In jedem Fall wird die andere Partei über die Trennung informiert, der Kanal wird in den Trennzustand geschaltet und die Teilnehmerstation wird in den Abbrechzustand gebracht. Wenn die CCU 18 anzeigt, daß die Synchronisation verloren ist, werden der Kanal und die Teilnehmerstation in den Ruhezustand zurückgebracht.
Hintergrundaufgaben
Eine Hintergrundaufgabenroutine wird von dem MPM 45 angewandt. Die Hintergrundaufgabe steht anfäng­ lich mit den CCUs 18 nach einem kalten oder warmen Wiederbeginn in Verbindung. Wenn das System in Betrieb ist, überwacht auch die Hintergrundaufgabe die CCUs 18 um die Datenbasis auf dem laufenden und einen RCC zugeordnet zu halten.
BCC-Nachrichten, die sowohl von den CCUs 18 und von den BCC-Modulen 41 erzeugt werden, werden von den BCC-Modulen 41 empfangen. Nachrichten werden an die CCUs 18 über die BCC-Module 41 gesandt.
Daten werden in die Datenbasis eingeschrieben und aus ihr herausgesucht.
Anfänglich werden allen CCUs 18 Basisbandbefragungsnachrichten zugesandt, damit die RPU 20 den mo­ mentanen Zustand des Systems bestimmt. Alle Informationen, die vom Basisbandereignis oder von Antwort­ nachrichten empfangen werden, werden in der RPU-Datenbasis abgespeichert. Wenn die RPU 20 eine Basisban­ dereignisnachricht empfängt, die anzeigt, daß eine CCU 18 bereit aber nicht zurückgestellt ist, (d. h. die CCU 18 ist noch nicht angelaufen) wird die der CCU 20 zugeordnete Frequenz markiert wie zugewiesen. Der CCU 18 werden dann Kanalbefragungsnachrichten zugesandt, um die Datenbasis auf den momentanen Zustand des Systems zu bringen. Die Einleitung der CCU ist vervollständigt, wenn jede CCU 18 entweder auf alle offenen Befragungsnachrichten geantwortet hat oder wenn bestimmt wird, daß die CCU 18 unten ist. In diesem Zeit­ punkt wird jeder CCU 18, die angezeigt hat, daß sie bereit und zurückgestellt ist (d. h. die CCU ist gerade angelaufen), eine Frequenz zugeordnet. Wenn einer CCU 18 kein Steuerkanal zugeordnet wurde, dann versucht die RPU 20 den Steuerkanal zuzuordnen. Die erste Wahl besteht darin, der CCU 18 den Steuerkanal auf der ersten Frequenz zuzuordnen, denn dies ist dort wo der Teilnehmer zuerst nach dem RCC sucht. Die nächste Wahl ist irgendeine CCU 18 mit Schlitz 0 nicht im Gebrauch, und die letzte Wahl ist eine CCU 18 mit einer Verbindung auf Schlitz 0. Wenn alle wirksamen CCUs 18 bereits eine Verbindung auf Schlitz 0 haben, dann wird eine der Verbindungen und der Steuerkanal wird diesem Schlitz zugeordnet.
Wenn die RPU 20 mit allen CCU 18 in Verbindung war, wird der Zustand der CCUs 18 über Zustandsnach­ richten überwacht, die von den CCUs 18 oder den BCC-Modulen 41 empfangen werden. Die BCC-Module 41 überwachen laufend den Verbindungspfad zu jeder CCU 18. Eine CCU 18 gilt als außer Betrieb, wenn eine Basisbandereignisnachricht empfangen wird, die anzeigt, daß die CCU 18 nicht bereit ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die CCU 18 als nicht bereit in der Datenbasis markiert. Außerdem werden alle Verbindungen abgebrochen, alle Kanäle werden in den Fehlzustand zurückgebracht und die der CCU 18 zugeordnete Frequenz wird freigegeben. Wenn die CCU 18 den Steuerkanal enthielt, dann wird ein neuer Steuerkanal zugeordnet.
Wenn eine Basisbandereignisnachricht empfangen wird, die anzeigt, daß eine CCU 18 bereit und zurückge­ stellt ist, dann wird der CCU 18 eine Frequenz zugeordnet. Wenn kein Steuerkanal einer CCU 18 momentan zugeordnet wird, dann wird dem Schlitz 0 der zurückgestellten CCU der Steuerkanal zugeordnet.
Wenn eine Basisbandereignisnachricht empfangen wird, die anzeigt, daß eine CCU 18 eine Verbindung mit der RPU 20 verloren hat, dann werden Kanalbefragungsnachrichten (d. h. eine für jeden der vier Kanäle) an die CCU 18 geschickt, um die RPU-Datenbasis mit dem momentanen Zustand jedes CCU-Kanals aufs laufende zu bringen. Wenn eine Antwort auf jede Kanalbefragungsnachricht empfangen wird, werden die momentanen Kanalzustands- und Verbindungsinformationen in der Datenbasis aufs laufende gebracht. Wenn ein Kanal im Zustand SYNCHRONISATION WARTEN ist, dann wird angenommen, daß der Teilnehmer nicht länger in der Verbindung ist und die Verbindung wird abgebrochen.
Anfänglich werden die CCUs 18 von der RPU 20 nach ihrem anfänglichen Zustand befragt. Die CCUs 18 senden auch Ereignisnachrichten herein, wenn sie anlaufen oder ihren Zustand ändern. Der Austausch von Nachrichten hält die RPU-Datenbasis mit dem momentanen Zustand des Systems auf dem laufenden.
Datenbasismodul
Das Datenbasismodul 46 enthält die Datenbasisschnittstellenroutinen, die für den Datenbasiszugang notwen­ dig sind. Sie liefern eine knappe Einfadenverknüpfung mit der Datenbasis für jedes Modul, das den Zugang zu der Information darin fordert. Der größte Teil der Zugangsroutinen betrifft die SIN-Tabelle und die BCC-Tabel­ le. Zugang zu allen Feldern innerhalb dieser Tabellen wird durch die Zugangsroutinen geschaffen.
Das Datenbasismodul ist auch für die Datenbasiseinleitung am Beginn verantwortlich. Alle bedeutenden Felder werden durch den Einleitungsteil des Datenbasismoduls auf geeignete Werte eingeleitet.
Das Datenbasismodul liefert auch das folgende:
  • 1. Routinen um TTY-Einleitung zu stützen;
  • 2. eine binäre Suchroutine für Teilnehmerrecherchen in der SIN-Tabelle;
  • 3. Routinen und Tabellen, um die Frequenz-zu-CCU-Planung zu stützen;
  • 4. Steuerung von Diagnoseanzeigeinformationen; und
  • 5. Frequenzzuweisung.
Das Datenbasismodul 46 ist eine Sammlung von Routinen, die einen gesteuerten Zugang zu der Datenbasis durch andere Module gestatten. Durch Leiten aller Zugänge durch die Datenbasisroutinen ist die Datenbasis vor Außenmodulen im wesentlichen versteckt. Dies gestattet es der Datenbasis, sich zu ändern, ohne Abwandlungen bei irgendeinem der anderen Module zu fordern. Wenn die Datenbasis ändert, muß nur die Schnittstellenroutine zu dem geänderten Teil der Datenbasis geändert werden.
Frequenzzuweisungsaufgabe
Die Frequenzzuweisungsaufgabe, die von der RPU 20 ausgeführt wird, wählt eine geeignete Frequenz und einen Schütz für eine Teilnehmerstation aus, die einen Sprachkanal benötigt. Der Wählalgorithmus zieht die Anrufsart (d. h. intern oder extern) und den Modulationspegel (d. h. 16-är oder 4-är) in Betracht. Obwohl die Frequenzzuweisungsaufgabe vom Datenbasismodul 46 funktionell unabhängig ist, ist sie eng mit den Daten­ strukturen in der Datenbasis verbunden. Aufgrund dieser Tatsache wird diese Funktion separat vom Datenbasis­ modul beschrieben, obgleich es technisch eine Routine in dem Datenbasismodul 46 ist.
Die Frequenzzuweisungsaufgabe wird von dem MPM während eines Anrufsaufbaus verwendet. Es macht ausführlichen Gebrauch von den Datenstrukturen in dem Datenbasismodul.
Alle Frequenzzuweisungsanforderungen fallen in eine von zwei Kategorien. Die erste ist die Kategorie der externen Quelle und die zweite ist die Kategorie der internen Bestimmung. Die interne Bestimmungskategorie deckt den eingehenden Teil (d. h. Bestimmungsort) eines eingehenden Anrufes ab. Die externe Quellenkategorie deckt alle anderen Fälle ab, die externe Anrufe beinhalten, egal ob sie eingehende oder ausgehende oder der Ursprung eines internen Anrufs sind.
Die Eingaben in die Frequenzzuweisungsaufgabe besteht aus einem Index in die SIN-Tabelle der Teilnehmer­ station, die einen Kanal benötigt, und dem Index in die SIN-Tabelle der ursprünglichen Teilnehmerstation. Der Index der ursprünglichen Teilnehmerstation ist nur gültig, wenn der Kanal für einen Anruf zu einem internen Bestimmungsort aufgebaut ist. Zu allen anderen Zeitpunkten ist der Ursprungsteilnehmerindex ein vorbestimm­ ter illegaler Index, der als DB NULL definiert ist. Diese Indexe schaffen einen Zugang zu allen Informationen, die benötigt werden, um einen geeigneten Kanal zuzuweisen (d. h. Frequenz und Schlitz).
Die Frequenzzuweisungsroutine geht auf einen Wahrheitswert zurück, wenn eine Frequenz-Schlitz-Kombi­ nation erfolgreich zugewiesen wurde. Im anderen Fall geht sie auf FALSCH zurück. Wenn zugewiesen, werden die Frequenz und der ausgewählte Schlitz in die SIN-Tabelle für die Teilnehmerstation eingebracht, die die Frequenzzuordnung benötigt.
Jede Frequenz ist in vier TDM-Schlitze eingeteilt. Die RPU-Datenbasis unterhält eine Zählung von wie vielen Schlitzen in jeder Position verfügbar sind. Wenn eine Zuweisungsanforderung in die externe Quellenkategorie fällt, wird ein Schlitz von der Schlitzposition mit der größten Leerzählung ausgewählt. Wenn eine Schlitzposition ausgewählt ist, wird die erste Frequenz, die bei diesem Schlitz verfügbar ist, ausgewählt. Tatsächlich macht es nichts aus, welcher Schlitz ausgewählt wird, wenn eine Anforderung in diese Kategorie fällt. Diese Technik neigt aber dazu, die Systembelastung gleichmäßig über alle Schlitze zu verteilen und, was noch wichtiger ist, sie erhöht die Wahrscheinlichkeit der optimalen Schlitzzuordnungen für beide Parteien eines internen Anrufes. Dies trifft zu, weil Systemzeiteinteilungsberechnungen gezeigt haben, daß die optimale Schlitzzuordnung für einen Anruf von Teilnehmer zu Teilnehmer darin besteht, daß der Sendeschlitz der Basisstation für jeden Teilnehmer im selben Schlitz auf verschiedenen Frequenzen ist. Durch Zuordnen des Auslösers eines Anrufs von Teilnehmer zu Teilnehmer an die am meisten verfügbare Schlitzposition ist die Wahrscheinlichkeit größer als wenn die Zeit kommt, in der die Bestimmungsteilnehmerstation in der Lage ist, dieselbe Schlitzposition einer anderen Fre­ quenz zuzuweisen. Wenn beispielsweise Position Nr. 2 die am meisten verfügbare Position ist, wird sie ausge­ wählt. Wenn die Zuweisungsaufforderung der Bestimmungsteilnehmerstation verarbeitet wird, ist es eher wahr­ scheinlich, daß ein anderer Schlitz in Position Nr. 2 zum Auswählen verfügbar ist, wodurch die optimale Schlitz-zu-Schlitz-Zuordnung stattfinden kann.
Wenn eine Zuweisungsanforderung in die interne Bestimmungsortkategorie fällt, wird der zuzuordnende Schlitz von einer Wähltabelle ausgewählt. Eine Wähltabelle enthält Listen, die von den am meisten gewünschten Schlitzpositionszuweisungen zu den am wenigsten gewünschten Schlitzpositionszuweisungen für den Bestim­ mungsteilnehmer geordnet sind. Diese Ordnung ist auf die Schlitzzuordnung des ursprünglichen Teilnehmers gestützt. Bis zu dieser Stelle wurde der Modulationstyp nicht erwähnt. Der Grund dafür ist, daß die grundlegen­ den Zuweisungsregeln sich für 4-äre und 16-äre Schlitzwahlen nicht ändern, außer für eine wichtige Ausnahme. Die besteht darin, daß nur Schlitz 0 oder Schlitz 2 für eine 4-äre Verbindung zugewiesen wird. Wegen dieser Aus­ nahme und aufgrund der Tatsache, daß zwei Teilnehmer auf verschiedene Modulationstypen eingestellt werden können, sind insgesamt vier einzigartige Wähltabellen erforderlich, um alle möglichen Anrufskombinationen abzudecken. Diese sind die folgenden:
Tabelle 6
Auswahltabelle für bevorzugten Schlitz bei internem Anruf der Art 16-är (Bestimmungsort) von 16-är (Ur­ sprung).
Jede Spalte einer jeden Tabelle hat eine ihr zugeordnete Bewertung. Diese Bewertung zeigt den Grad des Verlangens nach einem bestimmten Schlitz an. Der am meisten verlangte Schlitz hat eine Bewertung von 1 und weniger verlangte Schlitze haben Bewertungen von 2, 3 usw. Wenn zwei oder mehr Spalten einer Auswahltabel­ le den gleichen Grad des Verlangens haben, haben sie dieselbe Bewertungszahl gefolgt von einem alphabeti­ schen Zeichen. Wenn z. B. drei Spalten mit 2a, 2b und 2c jeweils bewertet sind, haben alle drei Spalten den gleichen Grad des Verlangens und ihre Ordnung (a, b, c) ist willkürlich.
Tabelle 7
Auswahltabelle für bevorzugten Schlitz bei internem Anruf der Art 16-är (Bestimmungsort) von 4-är (Ur­ sprung)
Tabelle 8
Tabelle für bevorzugten Schlitz bei internem Anruf der Art 4-är (Bestimmungsort) von 16-är (Ursprung)
Tabelle 9
Auswahltabelle für bevorzugten Schlitz bei internem Anruf der Art 4-är (Bestimmungsort) von 4-är (Ur­ sprung).
Die Frequenzzuweisungsaufgabe hat zwei Eingaben. Diese Eingaben schaffen einen Zugang zu entscheiden­ den Informationen, die für eine richtige Frequenz und Schlitzauswahl benötigt werden.
Die erste Eingabe ist der Index in die SIN-Tabelle für die Teilnehmerstation, die einen Kanal benötigt. Mit diesem Index kann die Frequenzzuweisung den Standardmodulationstyp des anrufenden Teilnehmers bestim­ men. Er gibt auch der Routine an, wo die Ergebnisse ihrer Selektionsalgorithmen (d. h. Frequenz und Schlitz­ nummern) einzuordnen sind.
Die zweite Eingabe zu der Frequenzzuweisungsaufgabe zeigt die Kategorie der Frequenz-Schlitz-Anordnung an. Der Wert der zweiten Eingabe ist entweder ein Index in die SIN-Tabelle oder der zuvor definierte unzulässi­ ge Wert DB NULL. Wenn ein gültiger Index empfangen wird, wird die Frequenzzuweisungsaufforderung als Bestimmungsseite eines Anrufs von Teilnehmer zu Teilnehmer identifiziert und die Auswahltabellen sollten verwendet werden. Wenn DB NULL empfangen wird, fällt die Auffordrung in die externe Quellenkategorie und der "am meisten verfügbare Schlitzpositions"-Algorithmus wird verwendet.
Die Frequenzzuweisungsaufgabe kehrt zu WAHR zurück, wenn eine Frequenz-Schlitz-Kombination erfolg­ reich zugewiesen wurde, im anderen Fall kehrt zu FALSCH zurück. Sie bewirkt auch einen wünschenswerten Seiteneffekt. Wenn die Zuweisung erfolgreich ist, werden die Basisbandindex- und Schlitzfelder der SIN-Tabelle für den anfordernden Teilnehmer ausgefüllt.
Der Frequenzzuweisungsalgorithmus kann in zwei Stufen unterteilt werden. Die erste Stufe, die als Klassifi­ zierungsstufe bezeichnet wird, bestimmt die Kategorie der Zuweisungsanforderung. Die zweite Stufe, die als Auswahlstufe bezeichnet wird, findet und weist eine Frequenz-Schlitz-Kombination zu, wobei sie den entspre­ chenden Algorithmus verwendet, wie er durch die Zuweisungsanforderungskategorie bestimmt wurde.
Die Klassifizierungsstufe bestimmt zuerst ob eine automatische Frequenzauswahl auftreten soll. Wenn der anfordernde Teilnehmer in den manuellen Modus gesetzt wurde, geben die speziellen Werte des manuellen Modulationspegels, der manuellen Frequenz und des manuellen Schlitzes die Frequenz-Schlitz-Modulation, die zuzuweisen ist, näher an. Wenn der näher angegebene Frequenz-Schlitz verfügbar ist, werden sie dem anfor­ dernden Teilnehmer zugeordnet. Wenn der näher angegebene Frequenz-Schlitz nicht verfügbar ist, kehrt die Routine zu einem FALSCH-Wert zurück. Wenn der anfordernde Teilnehmer in den automatischen Modus gesetzt wurde, ist eine weitere Klassifizierung erforderlich.
Nachdem bestimmt wurde, daß eine automatische Auswahl auftreten muß, bestimmt der Frequenzzuwei­ sungsalgorithmus die Anforderungskategorie. Diese Anforderungskategorien sind die folgenden:
"Extern-Herein" trifft zu, wenn eine Bestimmungsteilnehmerstation von einem externen Telefon angerufen wird;
"Extern-Hinaus" trifft zu, wenn eine Ursprungsteilnehmerstation ein externes Telefon anruft;
"Intern-Hinaus" gilt, wenn eine Ursprungsteilnehmerstation eine andere Teilnehmerstation anruft;
"Intern-Herein" gilt, wenn eine Bestimmungsteilnehmerstation von einer anderen Teilnehmerstation angerufen wird.
Wenn die Anforderung eine Extern-Herein-, Extern-Hinaus- oder Intern-Hinaus-Anforderung ist, wird eine Schlitzposition durch Suchen nach der am meisten verfügbaren Position ausgewählt. Wenn die Position ausge­ wählt ist, werden alle Frequenzen sequentiell abgesucht bis ein freier Schlitz (oder benachbartes Schlitzpaar im Falle einer 4-ären Anforderung) der gewünschten Position gefunden ist. An dieser Stelle setzt die Routine die entsprechenden Werte in die SIN-Tabelle und tritt aus, wobei sie zu einem wahren Wert zurückkehrt. Wenn die Anforderung in die letzte Kategorie (Intern-Herein) fällt, sind weitere Informationen erforderlich.
Wenn eine Anforderung vom Typ Intern-Herein gemacht wird, sind zwei weitere Informationsbits erforder­ lich. Die Schlitzzuordnung und der Modulationstyp (4-är oder 16-är) des Ursprungsteilnehmers müssen heraus­ gezogen werden. Wenn dies geschehen ist, wird die entsprechende Auswahltabelle auf der Basis des Modula­ tionstyps des Ursprungsteilnehmers und des Bestimmungsteilnehmers bestimmt. Nachdem die Tabelle ausge­ wählt wurde, wird die Schlitzzuordnung des Ursprungsteilnehmers dazu verwendet, die entsprechende Reihe der Auswahltabelle, die zu verwenden ist, zu bestimmten. Jedes Folgeelement der ausgewählten Reihe enthält eine gleiche oder weniger wünschenswerte Schlitzzuordnung. Diese Liste wird durchgegangen, bis ein verfügba­ rer Schlitz gefunden ist, wobei mit der am meisten verlangten Position begonnen und fortgefahren wird, bis alle Schlitzpositionen aufgebraucht wurden. Für jede Schlitzposition (oder Schlitzpaar von 4-ären Verbindungen) wird jede Frequenz sequentiell abgesucht, bis der tatsächliche Schlitz (oder Schlitzpaar) gefunden ist. Die abgeleiteten Frequenz-Schlitzwerte werden nicht in die entsprechende SIN-Tabelle eingetragen und die Routi­ ne tritt aus, wobei sie zu einem WAHR-Wert zurückkehrt.
Eine "Schlitzzähler"-Anordnung verfolgt die Anzahl der verfügbaren Schlitze für jede Schlitzposition. Diese Zähler werden von dem Datenbasis-Modul aufrechterhalten, und die Frequenzzuweisungsaufgabe verweist auf sie.
Die SIN-Tabelle enthält bedeutende Informationen über jeden Teilnehmer, der von dem System erkannt wird. Die folgenden Zugänge zu der SIN-Tabelle werden gemacht.
Modulationspegel (Lesen):
Der Modulationspegel des Teilnehmers, der eine Frequenz fordert, wird aus dieser Tabelle zusammen mit dem Modulationspegel des Ursprungsteilnehmers während eines Aufbaus eines internen Anrufs herausgezogen.
Schlitznummer (Lesen):
Die Schlitzzuordnung des Ursprungsteilnehmers in einem Aufbau eines internen Anrufs muß herausgesucht werden.
Schlitznummer (Schreiben):
Die Schlitzzuordnung des Teilnehmers, der einen Kanal anfordert, wird hier eingegeben.
Basisband-Index (Schreiben):
Die Frequenzzuordnung des Teilnehmers, der einen Kanal anfordert, wird hier eingegeben.
Die BCC-Tabelle wird von der Frequenzzuweisungsroutinensuche nach einer verfügbaren Frequenzschlitz­ kombination verwendet. Die folgenden Zugänge zu der BCC-Tabelle werden gemacht:
Kanalzustand (Lesen):
Der Zustand eines Kanals wird überprüft, um die Verfügbarkeit festzustellen.
Kanalzustand (Lesen):
Der Kanalzustand wird überprüft, um zu verifizieren, daß der näher angegebenen Kanal ein Sprachkanal ist.
Kanalzustand (Schreiben):
Der Kanalzustand wird geändert, wenn der näher angegebene Kanal zur Zuweisung ausgewählt ist.
Kanalsteuerung (Schreiben):
Der Modulationstyp des anfordernden Teilnehmers wird in das Kanalsteuerbyte geschrieben.
SIN-Index (Schreiben):
Stellt eine Verbindung von dem ausgewählten Kanal zu dem anfordernden Teilnehmer her.
Die Frequenzzuweisungsroutinen gehen direkt in die Datenbasis hinein. Infolge von Geschwindigkeits- und Wirksamkeitsüberlegungen ist dies notwendig. Immer wenn es möglich ist, werden die Datenbasisstellenrouti­ nen dazu verwendet, in die Datenbasis von den Frequenzzuweisungsroutinen hineinzugehen.
Teilnehmertelefonschnittstelleneinheit (STU)
Die STU wirkt in ihrer Grundbetriebsart als Schnittstelleneinheit, um das 2-Draht-Analogsignal, das von einem standardmäßigen Telefongerät zugeführt wird, in 64-Kbps-PCM kodierte digitale Abtastsignale umzu­ wandeln. Es wird auf Fig. 12 Bezug genommen. Die STU beinhaltet eine Anpaßschaltung für digitalen Teilneh­ meranschluß (SLIC) 53, die direkt mit einem Tastentelefon des Typs 500 über Leitungen 37 verbunden ist. Die SLIC 53 liefert die richtigen Spannungs- und Impedanz-Kennwerte für den Telefonbetrieb. Außerdem ermög­ licht es die SLIC 53, daß ein "RUF"-Strom dem Telefonapparat zugeführt wird, und sie führt auch eine "AUFGE­ LEGT/ABGENOMMEN"-Wahrnehmung durch. Die Signalausgaben der SLIC 53 auf der Leitung 54 sind analoge Sprachfrequenz (VF) Sende- und Empfangssignale. Diese werden anschließend in PCM-Abtastsignale durch ein PCM-Codec 55 umgewandelt. Der PCM-Codex 55 benutzt den µ-255 kompandierenden Algorithmus, um die Sprachsignale in 8-Bit-Abtastsignale bei einer 8 kHz-Rate zu digitalisieren. Der PCM-Codex 55 ist im Wesen Voll-Duplex. Die digitalisierten Sprachabtastsignale werden dann über die Leitung 56 zu einem "Be­ triebsartwähl"-Multiplexer (MUX) 57 geführt. Die Betriebsart des MUX wird durch die Teilnehmersteuerungs­ einheit SCU 58 bestimmt, die mit dem MUX 57 durch ein Sende- und Empfangs-FIFO 59 verknüpft ist. Die SCU 58 beinhaltet im wesentlichen eine Mikrosteuerung des Modells 803. Die SCU ist mit der CCU 29 über eine RS-232 Schnittstellenschaltung 60 verbunden, und sie steuert außerdem den Betrieb der SLIC 53.
Die STU kann im wesentlichen in einem von drei unterschiedlichen Betriebsarten arbeiten. Die erste und am meisten grundlegende Betriebsart ist die Sprachbetriebsart. In dieser Betriebsart werden Sprachabtastsignale von dem PCM-Codec 55 über den Betriebsartwähl-MUX 57 und eine VCU-Treiber/Empfangs-Schaltung 61 zu der VCU 28 weitergeleitet, wo sie weiter verarbeitet werden, um die Bitrate von 64 Kbps auf 14,6 Kbps zu reduzieren, und wo sie dann zur Aussendung an die Basisstation weitergeschickt werden.
Die zweite Betriebsart ist die Datenbetriebsart. In dieser Betriebsart beinhaltet der 64-Kbps-Strom zu der oder von der VCU 28 keine Sprachinformationen, sondern die zu der Basisstation übertragene Information ein unformatierter Datenstrom von einer externen Datenquelle mit einer Rate bis zu der 14,6 Kbps Kanaldaten­ übertragungsrate. Die STU beinhaltet auch einen RS-232-Datenanschluß 62 um die Verbindung zu einem Datengerät (z. B. Terminal) über eine Leitung 63 zu gestatten, wobei eine standardmäßige asynchrone RS- 232-Schnittstelle ist, die mit bis zu 9600 Baud arbeitet, verwendet wird. Die STU beinhaltet eine UART- und Zeitgeberschaltung 64, um die Daten von dem RS-232 Datenanschluß 62 zu synchronisieren. Die VCU 28 packetiert die synchronisierten Daten, so daß sie durch die 14,6 Kbps-Begrenzung des Kanals hindurchgehen. Eine Voll-Duplex-Datenübertragung wird in dieser Betriebsart unterhalten.
Die dritte STU-Betriebsart ist die Anrufsaufbaubetriebsart. In dieser Betriebsart werden keine Daten von der STU 27 zu der VCU 28 über den Betriebsartwähl-MUX 57 übertragen. Jedoch ist eine Rückruftonerzeugerschal­ tung 65 mit dem Betriebsartwähl-MUX 57 verbunden. Diese Schaltung synthetisiert digital die bei Gesprächsan­ meldungsverfahren benutzten Töne wie Besetzt und Fehlertöne. Während der Gesprächsanmeldung werden von dem Teilnehmer gewählte DTMF-Ziffern von einer DTMF-Detektorschaltung 66 wahrgenommen und durch die SCU 58 verarbeitet, um das Gespräch anzumelden. Die Rückruftonerzeugerschaltung 65 gibt die entsprechenden Töne an das Kopfgeschirr des Teilnehmers zurück. Ein Ruferzeuger 67 ist mit der SLIC 53 verbunden. Ein Zeiteinteilungsgenerator 68 liefert Zeiteinteilungssignale an den PCM-Codec 55, die VCU-Trei­ ber-Empfangsschaltung 61 und den Rückruftonergenerator 65. Wenn die Gesprächsanmeldung vervollständigt ist, schaltet die STU entweder auf die Sprachbetriebsart oder die Datenbetriebsart für Kommunikation mit der Basisstation.
Ein zusätzliches Erfordernis für die STU besteht darin, unerwünschte Echosignale von entfernten Verbindun­ gen zu löschen. Die Verzögerung des Rundlaufes für die Sprachsignale zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation liegt gut über 100 ms. Jedes infolge von Impedanzfehlanpassung an jedem Ende reflektierte Signal führt zu einer lästigen Echorückgabe. Dieses Problem wird in der Basisstation durch ein Echolöschsystem in der PBX-Funktion behandelt. Die STU muß die Echoauslöschung in der Teilnehmerstation liefern. Eine Echodämpfung von mindestens 40 dB wird von dieser Löschung erwartet. Die Verzögerung des auszulöschen­ den Echos ist aber sehr klein, da die interessierende Reflexion zwischen der SLIC 53 in der STU und dem örtlichen Telefonapparat selbst ist. Die Entfernung ist typischerweise nur einige 10 Fuß und die Verzögerung ist im wesentlichen Null.
Die 8031-Mikrosteuerung in der SCU 58 führt die Funktionen der RPU 20 und des PBX-Anrufsprozessors 24 in der Basisstation aus. Sie steht mit der Basisstations-RPU 20 über Nachrichten in Verbindung, die über den Funksteuerkanal (RCC) gesendet werden, und steuert alle einzelnen Funktionen der STU 27. Die SCTU steht auch mit der CCU 29 der Teilnehmerstation über den Basisbandsteuerkanal (BCC) in Verbindung. Die RES- 232-Schnittstelle zu der CCU 29 arbeitet mit 9600 Baud und wird dazu verwendet, Steuerinformation zwischen der CCU 29 und der STU 27 in der Teilnehmerstation zu übertragen.
Sprachkodier- und Dekodiereinheit (VCU)
Die Sprachkodier- und -dekodiereinheit (VCU) wendet vier Voll-Duplex-RELP-Sprachkompressionssysteme an. Die VCU-Ausführung ist für die Basisstation und die Teilnehmerstationen identisch. In der Teilnehmerstation wird nur ein Viertel der gesamten Funktionsvielfalt verwendet (d. h. nur einer der vier Kanäle). Die Schnittstelle zu der STU 27 in der Teilnehmerstation ist mit der Schnittstelle identisch, die von jedem der vier PBX-Kanäle in der Schnittstelle der VCU 17 in der Basisstation verwendet wird. Die VCU 17, 28 verwendet ein vollkommen digitales Schema, um den RELP-Sprachalgorithmus anzuwenden, der in der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 667 446, die die Bezeichnung hat "RELP-Vocoder-Anwendung bei digitalen Signalprozessoren" hat und am 2. November 1984 von Philip J. Wilson eingereicht wurde, beschrieben ist und deren Inhalt hier mit einbezogen ist. Als Alternative kann ein Unterband-Codec verwendet werden. Die verarbeiteten Daten werden der CCU 18, 29 auf einer gemeinsamen parallelen Busschnittstelle zugeführt, die durch CCU-Software gesteuert wird. Die CCU 18, 29 sendet die Steuersignale der VCU 17, 28, um die Betriebsart und die Konfiguration in der VCU 18, 29 zu bestimmen. Die Betriebsarten, die Funktionsbeschreibung und die Anwendungsbetrachtungen, die mit der VCU 17, 28 verbunden sind, sind unten beschrieben.
Die Schnittstellen zwischen der PBX 15 und der VCU 17 sind in Fig. 13 gezeigt. Die Schnittstellen zwischen der STU 27 und der VCU 28 sind in Fig. 14 gezeigt. Die Schnittstellen der STU 27 sind eine Untereinheit der Schnittstellen der PBX 15, in denen die STU 27 nur einen Voll-Duplex-Sprachkanalbetrieb liefert. Die Zeiteintei­ lungsbeziehungen für die PBX- und STU-Schnittstellen sind identisch und sind in Fig. 15 gezeigt. Tabelle 10 beschreibt die Merkmale, die durch die in Fig. 15 verwendeten Symbole dargestellt sind.
Tabelle 10
Es wird auf Fig. 13 Bezug genommen. Die PBX -SDAT0, 1, 2 und 3 Leitungen 70, 71, 72, 73 übertragen Datensignale von der PBX 15 zu der VCU 17 in der Basisstation. In der Teilnehmerstation wird das Datensignal von der STU-SDAT0-Leitung 74 von der STU 27 zu der VCU 28 (Fig. 14) übertragen. 8-Bit µ-255 kompandierter serielle Daten werden während des aktiven Teils der PBX/STU Gatter 0 oder PBX Gatter 1...3 mit einer Taktrate von 256 kHz zu dem Sprachcodec geschickt. Daten werden in die VCU 17, 28 auf der aufsteigenden Flanke des 256-kHz-Taktes eingetaktet.
Die VCU SDAT0, 1, 2 und 3 Leitungen 75, 76, 77, 78 übertragen Datensignale von der VCU zu der PBX 15 in der Basisstation. Die VCU SDAT0-Leitung 29 überträgt Daten von der VCU 28 zu der STU 27 in der Teilneh­ merstation. 8-Bit µ-255 kompandierte serielle Daten werden von dem Sprachcodex zu der PBX 15 oder der STU 27 während des aktiven hohen Teiles der PBX/STU Gatter 0 oder PBX Gatter 1...3 mit einer 256-kHz-Taktrate geschickt. Daten werden aus der VCU 17, 28 auf der aufsteigenden Flanke des 256-kHz-Taktes ausgetaktet.
Die PBX Gatter 0, 1, 2 und 3 Leitungen 80, 81, 82, 83 übertragen Gattersignale von der PBX 15 zu der VCU 17 in der Basisstation. Die STU Gatter 0-Leitung 84 überträgt ein Gattersignal von der STU 27 zu der VCU 28 in der Teilnehmerstation. Das Gattersignal ist ein aktives hohes Signal, das dazu verwendet wird, die Übertragung von PBX/STU SDAT0, PBX SDAT1...3 und VCU SDAT0...3 zu ermöglichen. Dieses Gattersignal ist über acht aufeinanderfolgenden Taktperioden alle 125 ms aktiv.
Die PBX CLK 0, 1, 2 und 3 Leitungen 85, 86, 87, 88 übertragen 256-kHz-Taktsignale von der PBX 15 zu der VCU 17 in der Basisstation. Die STU CLK 0-Leitung 89 überträgt ein 256-kHz-Taktsignal von der STU 27 zu der VCU 28 in der Teilnehmerstation. Ein 256-kHz-Taktsignal wird dazu verwendet, die PBX/STU SDAT0 und PBX SDAT1... 3 Signale in die VCU 17, 28 zu takten und das VCU SDAT0... 3 Signal in die PBX 15 oder STU 27 zu takten. Jedoch sind die Takte mit irgendwelchen Takten nicht synchronisiert, die in der VCU 17, 18, CCU 18, 29 oder dem Modem 19, 30 erzeugt werden.
In der Basisstation wandelt die PBX-VCU-Schnittstelle vier Kanäle von synchronen 64-Kbps-seriellen Daten in 8-Bitparallele Daten um, die dann den vier Sendesprachcodecs 16 mit einer 8 kHz-Abtastrate zur Verfürung gestellt werden. In der Teilnehmerstation wird nur ein Kanal (Kanal 0) von der STU-VCU-Schnittstelle umge­ wandelt. Die notwendigen Takte und Gatter werden von der PBX 15 und der STU 27 bereitgestellt.
Die PBX-VCU- und STU-VCU-Schnittstellen führen auch die komplementäre Funktion für die Empfangs­ sprachcodecs aus. In der Basisstation werden 8-Bit parallele Daten, die von den vier Codeckanälen empfangen werden, in vier 64 Kbps synchrone serielle Kanäle zur Rücksendung an die PBX 15 umgewandelt. In der Teilnehmerstation wird ein Sprachkanal umgewandelt und an die STU 27 zurückgesandt.
Die Hardware-Schnittstellen zwischen der VCU 17, 28 und der CCU 18, 29 sind in Fig. 16 gezeigt. Die Zeiteinteilungsbeziehungen für die Sende- und Empfangskanäle zwischen der VCU und der CCU sind in den Fig. 17 bzw. 18 gezeigt. Die Tabellen 11 und 12 beschreiben die Merkmale, die durch die in den Fig. 17 bzw. 18 verwendeten Symbolen dargestellt sind.
Die Fig. 17 und 18 legen die Ereignisse im Detail dar, die während der in Fig. 19A und 19B gezeigten VCBTP auftreten. Die einzelnen Schnittstellensignaldefinitionen sind in den folgenden Absätzen angegeben.
Tabelle 11
Tabelle 12
Fig. 19A und 19B zeigen Zeiteinteilungsbeziehungen zwischen den verschiedenen Sende- und Empfangs­ sprachblöcken, die zwischen der VCU 17, 18 und der CCU 18, 19 für eine 16-Pegel-Phasenumtastung (PSK) übertragen werden. Am oberen Ende der Fig. 19A ist die Systemrahmenzeiteinstellung, auf die alle Übertragun­ gen bezogen werden. Diese Rahmenzeiteinteilung ist auch auf die Fig. 19B anwendbar. Ein Modemrahmen beträgt 45 ms in der Länge und beinhaltet vier Sprachschlitze (oder Kanäle). Jeder Sprachschlitz besteht aus zwei Systemsprachblockperioden (SVBP) von Sprachdaten, die jeweils 82 Symbole (sie benötigen 5,125 ms) und zusätzliche 16 organisatorische Datensymbole, die 1,0 ms der Rahmenzeit benötigen, enthalten.
Für die Sendekanäle wird ein Block von 328 Bits (41 Bytes) von verarbeiteter Sprache von der VCU 17, 28 zur CCU 18, 29 vor dem Beginn jeder SVBP während einer Sprachcodec-Blockübertragungsperiode (VCBTP) übertragen. Der 64 Kbps-Eingabedatenstrom der VCU, der einem verarbeiteten Sprachblock zugeordnet ist, ist in Sprachcodier-Blockperioden (VCBPs), die eine Länge von 22,5 ms haben, eingeteilt. Unter Bezugnahme auf Sendekanal 0 in Fig. 19A werden unverarbeitete VC-Eingabedaten in den VCB-Perioden OA1 und OB1 den verarbeiteten Daten in der VCBT-Perioden OA1 und OBi zugeordnet. Auch sind die VCB-Perioden für die Kanäle 0 und 2 um eine Hälfte einer VCBP (d. h. 11,25 ms) von der VCB-Perioden für Kanäle 1 und 3 versetzt.
Für die Empfangskanäle (wie in Fig. 19B gezeigt) wird ein Block von 328 Bits (41 Bytes) von verarbeiteter Sprache von der CCU 18, 29 zur VCU 17, 28 am Ende einer jeden SVBP während einer VCBTP übertragen. Wie bei den Sendekanälen ist die Zeitverschiebung der VCBP zu der VCBTP anwendungsabhängig und eine (maximale) Verschiebung einer VCBP ist in Fig. 19B gezeigt. Um die Beziehung der Eingabe- und Ausgabedaten des Sprachcodecs zu verstehen, ist auf die Fig. 19A und 19B Bezug zu nehmen. Für den Empfangskanal 0 gilt, daß komprimierte Sprachdaten, die während der OA10 und OB10 der VCBP übertragen werden, dem verarbeiteten expandierten Datenstrom in VCBPS OS10 und OB10 zugeordnet sind.
Die TCADDR-Leitungen 90 übertragen Sendekanaladressensignale von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Diese drei Adressenleitungen werden dazu verwendet, die momentane Sendekanaladresse auszuwählen.
Der TCDATA-Bus 91 überträgt Sendekanaldatensignale zwischen der VCU 17, 28 und der CCU 18, 29.
Die TCDAV-Leitung 92 überträgt ein freies Sendekanaldatensignal von der VCU 17, 28 zu der CCU 18, 29. Das TCDAV/Signal zeigt der CCU 18, 29 an, daß ein Datenbyte im TCDATA-Register verfügbar ist. Das TCDAV-Signal bleibt niedrig bis ein TCDACK-Signal wirksam gemacht ist.
Die TCDACK-Leitung 93 überträgt ein Sendekanaldatenbestätigungssignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das TCDACK/Signal leitet die Daten auf den TCDATA/Bus und stellt den TCDAV/ zurück.
Die TCSCWR-Leitung 94 überträgt ein Sendekanalzustands/Steuerschreibsignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das TCSCWR-Signal schreibt das Sprachcodec-Steuerwort in das entsprechende Sendekanalsteu­ erregister, das durch die TCADDR-Leitungen bestimmt wird. Die Daten werden in das Register auf der aufsteigenden Flanke des TCSCWR-Signals eingerastet.
Die TCSCRD-Leitung 95 überträgt ein Sendekanalzustands/Steuerlesesignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das TCSCRD-Signal leitet das Zustandsbyte auf den TCDATA-Bus von dem Sprachcodes-Zustandsregi­ ster, das durch die TCADDR-Leitungen bestimmt wird.
Die BLOCKRQ-Leitung 96 überträgt ein Blockanforderungssignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das BLOCKRQ-Signal wird dazu verwendet, einen 41 Byteblocktransfer von Daten von dem Sprachcodec (der durch die TCADDR-Leitungen bestimmt wird) zu der CCU 18, 29 über den TCDATA-Bus auszulösen. Die BLOCKRQ wird von dem Sprachcodec zum Start der VCBP-Zeiteinteilung verwendet.
Die TCVCST-Leitung 97 überträgt ein Sendekanalsprachcodecrückstellsignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Der durch die TCADDR-Leitungen bestimmte Sendesprachcodec wird zurückgestellt.
Die RCADDR-Leitungen 98 übertragen Empfangskanaladressensignale von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Diese Adressenleitungen werden dazu verwendet, die momentane Empfangskanaladresse wie folgt auszu­ wählen.
Der RCDATA-Bus 98 überträgt Empfangskanaldatensignale zwischen der CCU 18, 29 und der VCU 17, 28.
Die RCDAV-Leitung 100 überträgt ein freies Empfangskanaldatensignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das RCDAV-Signal zeigt dem durch die RCADDR-Leitungen bestimmten Sprachcodec an, daß ein Daten­ byte im RCDATA-Register verfügbar ist. Das RCDAV-Signal leitet die Daten auf den RCDATA-Bus und in das RCDATA-Register und stellt die RCDACK-Leitung zurück.
Die RCDACK-Leitung 101 überträgt ein Empfangskanaldatenbestätigungssignal von der VCU 17, 28 zu der CCU 18, 29. Das RCDACK-Signal zeigt der CCU 18, 29 an, daß Daten aus dem RCDATA-Register ausgelesen wurden und daß ein anderes Byte von der CCU 18, 29 übertragen werden kann.
Die RCSCWR-Leitung 102 überträgt ein Empfangskanalzustands/Steuerungsschreibsignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das RCSCWR-Signal schreibt das Steuerwort in das entsprechende Sprachcodecsteuerre­ gister ein, das durch die RCADDR-Leitungen bestimmt wird. Daten werden in das Register auf der aufsteigen­ der Flanke des RCSCWR-Signals eingerastet.
Die RCSCRD-Leitung 103 überträgt ein Kanalzustands/Steuerlesesignal von der VCU 17, 28 zu der CCU 18, 29. Das RCSCRD-Signal leitet das Sprachcodeczustandswort auf den RCDATA-Bus von dem Zustandsregister, das durch die RCADDR-Leitungen bestimmt wird.
Die BLOCKRDY-Leitung 104 überträgt ein Blockbereitschaftssignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Das BLOCKRDY-Signal wird dazu verwendet, einen 41 Byte-Blocktransfer von Daten von der CCU 18, 29 zu dem durch die RCADDR-Leitungen bestimmten Sprachcodec einzuleiten.
Das BLOCKRDY-Signal wird von dem Sprachcodec zum Start der VCBP-Zeiteinteilung verwendet. Die CCU 18, 29 muß ein Datenbyte im RCDATA-Register vor der aufsteigenden Flanke des BLOCKRDY-Signals verfügbar haben.
Die RCVCRST-Leitung 105 überträgt ein Empfangskanalsprachcodec-Rückstellsignal von der CCU 18, 29 zu der VCU 17, 28. Der von den RCADDR-Leitungen bestimmte Sprachcodec wird durch die RCVCRST-Signale zurückgestellt.
Die Empfangskanal-VCU-Hardware empfängt 41 Byteblöcke von Eingabedaten von der CCU 18, 28 während einer VCBTP wie in Fig. 20A gezeigt ist. Nachdem die Daten entsprechend der momentanen Betriebsart verarbeitet wurden, werden die 8-Bit nach dem µ-Gesetz kompandierten Daten mit einer 8 kHz-Rate zu dem PBX (STU)-Schnittstellenmodul übertragen. Zwischenspeichern von Daten wird in der VCU 17, 28 ausgeführt, um die Eingabe/Ausgabe-Erfordernisse der CCU 18, 29 zu vereinfachen. Steuerinformationen werden zwischen der VCU 17, 28 und der CCU 18, 29 über eine Gruppe von Steuer- und Zustandsanschlüsse für jeden Empfangs­ kanal zu Beginn einer VCBTP wie in Fig. 18 durchgegeben. Die folgenden Betriebsarten werden durch die Empfangscodecs gestützt:
In der externen Betriebsart wird die Sprachbandbreitenexpansion mit einer Eingabedatenrate von 14,6 Kbps (328 Bits alle 22,5 ms) und eine Ausgabendatenrate von 64 Kbps ausgeführt. Sprachdaten können auch DTMF- Töne beinhalten.
In der internen Betriebsart werden zuvor komprimierte 14,6 KBps Sprachsignale von der CCU 18, 29 über die VCU 17, 28 zu der PBX 15 oder STU 27 geleitet. Da die PBX 15 oder die STU 27 64 Kbps Daten erwartet, muß ein Auffüllen des Datenstromes auftreten. Ausgabe (64 Kbps)-Daten bestehen aus einem Ruhebyte (FF hex)-Muster bis Sprachdaten von der CCU 18, 29 verfügbar werden. Ein Synchronisationsbyte (55 hex) wird dann ausgegeben, das von den 41 zuvor verarbeiteten Datenbytes gefolgt wird, wonach das Ruhebytemuster fortgesetzt wird. Fig. 20A zeigt ein Beispiel der Eingabe- und Ausgabendatenzeiteinteilung und -inhalts für 16 PSK-Modulation.
In der Ruhebetriebsart werden Eingabeblöcke von Sprachdaten von der CCU 18, 29 verbraucht aber nicht verwendet. Ein freies Ausgabebytemuster (FF hex) an die PBX 15 oder die STU 27 wird aufrechterhalten, um Leitungsstille sicherzustellen.
In der Wartebetriebsart werden fortlaufende Hardware-Diagnoseroutinen ausgeführt und der sich ergebende Zustand im Zustandsregister gespeichert. Blockübertragungen zu der CCU 18, 29 treten nicht auf, bis die Betriebsart durch eine Blockanforderung entsprechend der VCBTPA geändert wird. Das neue Steuerwort (und die Betriebsart) wird von dem Sprachcodec gelesen und die Diagnosezustandsinformation wird an die CCU 18, 29 weitergeleitet.
Die Sendekanal-VCU-Hardware empfängt eine 8-Bit nach dem µ-Gesetz kompandierte PCM (mit einer 8 kHz Abtastrate) von der PBX/STU-Schnittstelle. Nach dem Verarbeiten der Daten entsprechend der momen­ tanen Betriebsart werden die Ausgabedaten zu der CCU 18, 29 in Blöcken von 41 Bytes während einer Sprachcodecblockübertragungsperiode (VCBTP) wie in Fig. 19A gezeigt, übertragen. Das Zwischenspeichern von Daten wird in der VCU 17, 28 ausgeführt, um die Eingabe/Ausgabe-Erfordernisse der CCU 18, 29 zu vereinfachen. Steuerinformationen werden zwischen der VCU 17, 28 und der CCU 18, 29 über eine Gruppe von Steuer- und Zustandsanschlüsse für jeden Sendekanal zu Beginn einer VCBTP wie in Fig. 17 gezeigt, durchgege­ ben. Die folgenden Betriebsarten werden durch die Sendecodecs gestützt:
In der externen Betriebsart wird die Sprachbandbreitenkompression mit einer Ausgabedatenrate von 14,6 Kbps ausgeführt. (328 Bits alle 22,5 ms). Verarbeitete Sprachdaten werden dann in 41 Byteblöcken zu der CCU 18, 29 weitergeleitet. Die Sprachdaten können auch Zweiton-Mehrfrequenz (DTMF)-Töne beinhalten.
In der internen Betriebsart werden zuvor verarbeitete Sprachdaten von der PBX 15 oder der STU 27 über die VCU 17, 28 in die CCU 18, 29 geleitet. Der 64 Kpbs-Eingabedatenstrom besteht aus einem freien Bytemuster (FF hex), einem Synchronisationsbyte (55 hex), 41 zuvor verarbeiteten komprimierten Sprachdatenbytes und zusätzlichen freien Bytes bis das nächste Synchronisationsbyte auftritt. Der Sprachcodec über wacht die Einga­ bedaten für das Synchronisationsbyte, die an einer Bytegrenze auftreten, und zwischenspeichert dann die 41 Bytes von Sprachdaten. Der Sprachblock wird dann zu der CCU 18, 29 während der nächsten VCBTP wie oben beschrieben weitergeleitet. Fig. 20B zeigt ein Beispiel der Eingabe- und Ausgabedatenzeiteinteilung und des Inhalts für eine 16-PSK Modulation. Segment 1 auf dem Ausgabekanal ist ein Synchronisationsbyte; und Segment 2 ist ein verarbeitetes Sprachbyte. Das schraffierte Segment stellt ein freies Bytemuster dar. Es ist hervorzuheben, daß die Synchronisations- und Sprachdatenbytes nicht über die VCBP-Grenzen hinweg auftre­ ten.
In der Ruhebetriebsart werden Eingabesprachdaten von der PBX 15 oder der STU 27 verbraucht aber nicht verwendet. Die 41 Bytes von Ausgabesprachdaten zu der CCU enthalten ein stilles Sprachmuster.
In der Wartebetriebsart werden fortlaufende Hardware-Diganoseroutinen ausgeführt und der sich ergebende Zustand in dem Zustandsregister gespeichert. Blockübertragungen zu der CCU 18, 29 werden nicht auftreten bis die Betriebsart durch eine Blockanforderung entsprechend der VCBTPA geändert wird. Das neue Steuerwort (und die Betriebsart) wird von der VCU 17, 28 gelesen und die Diagnosezustandsinformation wird an die CCU 18, 29 weitergegeben.
Ein Codecrahmen wird entsprechend den Ausführungserfordernissen des RELP-Algorithmus definiert, aber der Rahmen muß ein ganzzahliges Untervielfaches der sprachcodierten Blockperiode (VCBP) sein, die 22,5 ms beträgt.
Infolge der Tatsache, daß die PBC 15 und die STU 27 asynchron von der internen Systemzeiteinteilung arbeiten, muß eine Einrichtung zum Wahrnehmen, Berichten und Kompensieren von Datenüberläufen und -unterläufen der VCU 17, 28 eingebaut sein. Dieser Zustand tritt etwa einmal in allen 5,000 VCBPen auf. Während die Wahrnehmung von Über/Unterläufen anwendungsabhängig ist, wird für das Berichten dieser Fehler in dem Zustandswort gesorgt. Datenunterläufe können durch Wiederholen des letzten Sprachabtastwer­ tes wie erforderlich kompensiert werden, und Überläufe können durch Nichtbeachten von Sprachabtastwerten wie benötigt, gehandhabt werden.
Nach einem Zurückstellen von irgendeinem (oder allen) Codecs ist die VCBTPA der erste von der CCU 18, 29 übertragene Block, wie in Fig. 19A als Beispiel gezeigt ist.
Steuerkanaleinheit (CCU)
Die Steuerkanaleinheit (CCU) führt ähnliche Funktionen sowohl in den Teilnehmerstationen als auch in der Basisstation aus. Die in den beiden Stationsarten für die CCU-Funktion verwendete Hardware ist tatsächlich identisch. Die Software in der Teilnehmerstation unterscheidet sich leicht von der in der Basisstation. Die CCU führt Funktionen aus, die Wege für das Informationsinformatieren und die Zeiteinteilung betreffen, die den Betrieb auf den Zeitteilungsübertragungskanälen zugeordnet ist. Die Grundeingaben zu der CCU kommen von vier Quellen. Zuerst sind die tatsächlichen digitalisierten Abtastwerte, die zu übertragen sind. Diese werden zu der CCU 18, 29 von der VCU 17, 29 übertragen (Fig. 2 und 3). Diese Daten können verschlüsselte Sprachtastwer­ te oder Datenabtastwerte von dem RS-232 Datenanschluß 10 in der STU sein (Fig. 12). In jedem Fall arbeiten die digitalen Kanäle mit 16 Kbps. Vier Kanäle können gleichzeitig durch die CCU 18 verarbeitet werden, wenn sie in der Basisstation arbeitet, wobei alle vier 16-Pegel PSK Übertragungskanäle arbeiten. Die CCU 29 der Teilneh­ merstation arbeitet nur auf einem Strom, aber dieser Strom kann in irgendeiner der vier Schlitzpositionen angeordnet sein, die dem TDMA-Rahmenschema zugeordnet sind. Die zweite Eingabe zu der CCU kommt über den Basisteuerkanal (BCC) von der STU 27 (in der Teilnehmerstation) oder der RPU 20 (in der Basisstation). Die zweite Eingabe liefert Steuernachrichten, die die Betriebsarten, Zustands- und Steuerinformationen betreffen. Viele der BCC-Nachrichten von der CCU 18, 29 sind Funksteuerkanal (RCC)-Nachrichten, die von der CCU 18, 29 empfangen wurden. Die CCU 18, 29 schickt Steuerinformationen von den RCC-Nachrichten an die STU 27 oder die RPU 20 und empfängt als Antwort Steuernachrichten von der RPU 20 oder der STU 27. Dies bestimmt was die CCU 18, 29 mit den Daten von der VCU 17, 28 tun soll. Die dritte Eingabequelle liefert Zeiteinteilungs- und Zustandsinformationen von dem Modem 19, 30a. Das Modem 19 liefert das Haupttaktsignal, das in der VCU-CCU-Modemkette verwendet wird. Außerdem liefert das Modem 19, 30a den Zustand der Genauigkeit seiner Bit-Verfolgungssynchronisation, RF-AGC-Pegeleinstellungen und andere "Güte"-Indikatoren, die von der CCU 18, 29 verwendet werden, um zu bestimmten, ob ausreichend störsichere Kommunikationen über den Kanal auftreten. Die CCU 18, 29 versucht die "Feineinstellung" des momentanen Betriebes des Modems 19, 30a über Befehle zum Verändern der Sendeleistungspegel, AGC-Pegel und der Zeiteinteilungs/Reichweitenberech­ nung zu steuern. Qualitätspegelmessungen der Modemübertragungen werden an die RPU 20 oder die STU 27 berichtet. Die vierte Eingabequelle sind die tatsächlichen Modemdaten, die als Symbole von bis zu vier Bits jeweils (abhängig von den Modulationspegeln) empfangen werden. Diese Symbole werden zwischengespeichert, entmultiplext und an die Empfangsschaltungen der VCU 17, 28 zum Dekodieren ausgegeben.
Fig. 21 zeigt ein Blockschaltbild der CCU. Die Architektur der CCU besteht im wesentlichen aus zwei Einwegdirektspeicherzugriffs (DMA)-Datenkanäle mit einem intelligenten Mikroprozessor. Die Funktion der DMA-Kanäle besteht in der Übertragung von Daten von der VCU zu dem Modem und umgekehrt. Die CCU-Schnittstelle zu der VCU beinhaltet zwei parallele DMA-Buse, einen TX-Bus 107 für den Sendekanal (VCU zur CCU zu Modem) und einem RX-Bus 108 für den Empfangskanal (Modem zur CCU zu VCU). Die Daten, die von den Sendeschaltungen in der VCU verarbeitet werden, werden im VCU-Speicher zwischenge­ speichert bis die CCU eine DMA-Übertragung anfordert. 41 Bytes werden zu der CCU während jeder Block­ übertragungsperiode übertragen. Zwei dieser Blöcke werden pro aktiven Sprachkanal (bis zu vier Sprachkanäle in der Basisstation) pro TDMA-Rahmen übertragen. Die CCU empfängt diese Sendebytes über ein Sende­ sprachcodec-Schnittstellenmodul (TVCIM) 109 und zwischenspeichert sie in einem Sendespeichermodul (TMM) 110. Abhängig von der speziellen Betriebsart für den gegebenen Kanal hängt ein CCU-Prozessor, der in dem Mikrosteuerungsmodul (MCM) 111 enthalten ist, ein Steuer/Synchronisationskopfetikett an die kodierten Sprachbytes an, wodurch ein vollständiges Sprachpaket zur Weiterleitung an das Modem über ein Sendemo­ dem-Schnittstellenmodul 112 formatiert wird. Das MCM 111 unterhält Rahmenzeiteinteilungsinformationen und überträgt Daten zu dem Modem zum richtigen Zeitpunkt. Bevor die Sendedaten zu dem Modem weiterge­ leitet werden, werden sie von dem MCM 111 vom 8-Bit-Byte-Format, das von der CCU verwendet wird, in ein Symbolformat, das 1, 2 oder 4 Bits pro Symbol enthält, abhängig von den Modulationspegeln für diesen Schlitz, umgewandelt.
Das umgekehrte Verfahren wird für die Empfangsdaten vom Modem ausgeführt. Daten vom Modem werden von einem Empfangsmodem-Schnittstellenmodul (RMIM) 114 empfangen und in einem Empfangsspeichermo­ dul (RMM) 115 zwischengespeichert. Diese Daten werden dann vom 1, 2 oder 4-Bit-pro-Symbol-Format, das von diesem Modem verwendet wird, in das 8-Bit-Byte-Format, das intern von der CCU und der ganzen anderen Basisbandverarbeitung verwendet wird, umgewandelt. Die Organisations- und Steuerbits werden von dem eingehenden Datenstrom auf dem RX-Bus 108 durch das MCM 111 entsprechend seiner Kenntnis über die Rahmenzeiteinteilung, die von dem Modem einem Rahmenzeiteinteilungsmodul (FTM) 116 bereitgestellt wird, und seiner eigenen Erkennung von verschiedenen Codewörtern im Symbolstrom abgezogen. Die umgewandel­ ten Daten werden der VCU über ein Empfangssprachcodec-Schnittstellenmodul (RVCIM) 117 zugeführt.
Die CCU liefert auch die Verbindungspegelsteuerung der Funksteuerkanal (RCC)-Übertragungen sowohl in der Basis- als auch den Teilnehmerstationen. In der Basisstation ist nur eine CCU durch die RPU zur Verarbei­ tung des RCC-Kanals ausgebildet. Die CCU steuert den Empfang und das Formatieren von Nachrichten von der RPU in der Basisstation zu der STU-Steuerung in den Teilnehmerstationen. Diese Steuerfunktion der CCU beinhaltet die Wahrnehmung und die Fehlersteuerung in den RCC-Nachrichten sowie das Formatieren und Packetieren der RCC-Informationen zur Übertragung über die Funkverbindung. Die CCU stellt auch Kollisio­ nen auf dem eingehenden RCC in der Basisstation fest. Die CCU steuert Leistungs- und Reichweitenberechnun­ gen für Teilnehmerstationen, wobei sie anfängliche Annahmemaßnahmen ausführt. Das Protokoll für die Annah­ me und andere RCC-Funktionen wurde oben beschrieben.
Fig. 22 zeigt die Software- angewandte Funktionsarchitektur der CCU. Die CCU hat drei getrennte Datenwe­ ge: Den Sendebus TX 107, den Empfangsbus RX 108 und den örtlichen Mikrosteuerungsbus 119. Die Mikro­ steuerung 111 teilt sich den TX-Bus 107 mit einer Speicherzugangs (DMA)-Steuerung 120 und zeigt den RX-Bus 108 mit einer Direktor-DMA-Steuerung 121. Die Mikrosteuerung 111 verwendet diese entfernten Busse, um die DMA-Steuerendgeräte, die Steuer/Zustandsregister zu steuern und um in den Sendezwischenspeicher 110 und den Empfangszwischenspeicher 115 einzugreifen. Die Steuer- und Zustandsregister 122 abseits des örtlichen Mikrosteuerungsbusses 119 liefern Schnittstellen zu der RFU, dem Modem und der CCU-Hardware. Eine RS-232C-Verbindung 123 zwischen der RPU und der CCU wird durch ein UART auf dem Mikrosteuerungschip 111 unterstützt. In der Teilnehmerstation wird die RPU durch die STU ersetzt, aber die Schnittstelle bleibt dieselbe.
Die Mikrosteuerung 111 hat zu drei physisch getrennten RAM-Bereichen Zugang: Der örtliche RAM, der Sendezwischenspeicher und der Empfangszwischenspeicher. Der örtliche RAM kann ferner in einen RAM auf dem Chip und einen RAM abseits des Chips unterteilt werden. In dem Sendezwischenspeicher und den Emp­ fangszwischenspeicher kann die Mikrosteuerung nur eingreifen, wenn die jeweilige DMA-Steuerung in Ruhe ist.
Der Sendezwischenspeicher 110 ist eine Anzahl von unterschiedlichen Segmenten unterteilt. Jedes Segment enthält das Skelett eines Sprachs- oder RCC-Paktes, das zur Übertragung über den Kanal bereit ist. Die Einleitung und das eindeutige Wort (nur RCC) sind Konstanten, die von der Mikrosteuerung 111 nach der Rückstellung der CCU eingeleitet werden. Das Code-Wort (nur Sprache), die Sprachdaten und die RCC-Daten werden in den Transitzwischenspeicher 110 durch die Mikrosteuerung kurz vor dem DMA-Transfer zu dem Modem 19, 30a eingeschrieben. Da die RCC "Null ACK" eine feste Nachricht ist, die mit einer hohen Frequenz gesandt wird, wird sie als separates Ganzes im Transitzwischenspeicher 110 gespeichert.
Der Empfangsspeicher 115 ist in eine Anzahl von verschiedenen Segmenten unterteilt. Ein Segment ist für die Speicherung von Sprachdaten, die auf einer VCU-Blockbasis zwischengespeichert und übertragen werden. RCC-Daten werden getrennt von Sprachdaten zwischengespeichert, um ihren Erhalt über eine längere Zeitperi­ ode zu ermöglichen. Falls nötig, kann die Mikrosteuerung 111 einen Zweirahmen-RCC-Verlauf im Empfangs­ zwischenspeicher 115 aufrechterhalten, wobei sie die RCC-Kopieraufgabe (vom Zwischenspeicher zum örtli­ chen RAM) zu einem weniger zeitkritischen Ereignis macht.
Der örtliche RAM enthält die Arbeitsvariablen, die von der Mikrosteuerung 111 verwendet werden. Eine wichtige Datenstruktur die dort abgespeichert ist, stützt den Basisbandsteuerkanal (BCC) zwischen der CCU und der RPU. Eine Registerreihe des örtlichen RAM ist dafür eingeteilt, grundlegende Warteinformationen dem RS-232C-Unterbrechungshantierer zuzuführen. Ein Hinweis und Längenfeld in dieser Reihe definiert den akti­ ven Sendedatenblock (TXDB), von dem Daten gelesen und gesendet werden. Der TXDB enthält Längen- und Hinweisinformationen für den nächsten TXDB in der Warteschlange und bildet somit eine Verbindungsliste. Auf der Empfangsseite wird ein Kreiszwischenspeicher zum Speichern eingehender Datenbytes verwendet. Wenn eine vollständige Nachricht empfangen wird, kennzeichnet der Unterbrechnungsabwickler den Seriencode, um ihn zu interpretieren.
Die Mikrosteuerung 111 verwendet ihren lokalen Bus 119 zum Eingreifen in das Modem, die RFU und CCU Steuer/Zustandsregister 122. Der Bus ermöglicht auch Zugang über Isolationslogikschaltungen 124 und 125 zu dem TX-Bus 107 bzw. RX-Bus 108. Um einen Konkurrenzbetrieb zu vermeiden, werden in die Busse 107, 108 nur von der Mikrosteuerung 111 eingegriffen, wenn die jeweiligen DMA-Steuerung 120 oder 121 in Ruhe ist.
Die CCU und RPU machen über die Verbindung 123 durch eine Voll-Duplex-RS-232C-Schnittstelle Mittelun­ gen, die als Basisbandsteuerkanal (BCC) bezeichnet wird. Asynchrone Zeichen sind 8-Bit-Binär und werden mit 9600 Baud übertragen. Ein Anfangsbit und ein Endbit werden zum Datenbyte-Rahmen verwendet. Nachrichten werden durch ein eindeutiges Byte beendet, wobei Byte-Stopfen verwendet wird, um zu vermeiden, daß das eindeutige Byte inmitten einer Nachricht auftritt. Ein alternierendes Bit-Protokoll und eine 8-Bit-Prüfsumme werden dazu verwendet, Verbindungsintegrität sicherzustellen.
Zwei externe Unterbrechungen werden durch die Mikrosteuerung gestützt. Eine wird von der Sende-DMA- Steuerung 120 und die andere von der Empfangs-DMA-Steuerung 121 erzeugt. Diese Unterbrechungen treten auf, wenn die jeweilige Steuerung 120, 121 ihren Blocktransfer beendet und somit die Steuerung ihres Busses an die Mikrosteuerung 111 freigibt.
Die BCC-Schnittstelle wird von einer internen Unterbrechung gesteuert. Die Software wird beim Empfang oder Übertragung eines Bytes unterbrochen.
In der Basisstation ist die CCU-Mikrosteuerung 111 für das Steuern und Überwachen des gesamten Vierka­ nal-Datenweges der hier zugeordnet ist, verantwortlich, welcher die VCU 17, 28, die CCU 18, 29, das Modem 19, 30a und die RFU 20, 31a beinhaltet. In der Teilnehmerstation steuert und überwacht die Mikrosteuerung 111 dieselbe Hardware, stützt aber nur einen Datenweg. Die CCU wiederum wird von der RPU (in der Basisstation) oder der STU (in der Teilnehmerstation) gesteuert.
Die CCU liefert der VCU Betriebsart Informationen. Betriebsartsänderungen treten nur an Systemschlitz­ grenzen auf. Während des Sprachkompressionsvorganges beliefert die CCU die VCU auch mit Informationen über die Position des VCU-Blockes im Systemschlitz (es sind zwei VCU-Blöcke pro Systemschlitz vorhanden). Das adressierende VCU wird durch die CCU vor einem Datentransfer ausgeführt, welche die MUX/DEMUX- Aufgabe ausführt. Der VCU-Zustand wird von der CCU nach jedem Blocktransfer gelesen und eine entspre­ chende Statistik wird von der CCU geführt. Die CCU kann auch eine VCU-Hartrückstellung und/oder eine VCU auslösen.
Die Mikrosteuerung 111 führt den momentanen Modulationspegel einem Symbol-zu-Byte-Wandler 126 auf dem RX-Bus 108 und einem Byte-zu-Symbol-Wandler 127 auf dem TX-Bus 107 zu.
Das Modem wird mit Informationen betreffend den empfangenen Datentyp, die RCC oder die Sprache aufgrund der verschiedenen Annahmevorgänge, die bei ihrem Empfang verwendet werden, versorgt. Das Modem versorgt die CCU mit einem Teiltaktversatz, dem AGC-Pegel und einem Verbindungsqualitätswert für jeden Schlitz. Die CCU-Frequenzzuordnung wird von der RPU oder STU ausgeführt. Die CCU steuert die Einleitung einer Modem-Hartrückstellung, Selbstüberprüfung oder Empfangsseite-Ausbildungsbetriebsart.
Die CCU behandelt den Voll-Duplex-Datenfluß über die Sende- und Empfangsbusse 107, 108. Während einer gegebenen Schlitzzeit, werden von den VCU ausgehende Sendesprachdaten in Blockform zu dem Sendezwi­ schenspeicher 110 über die Sende-DMA-Steuerung 121 weitergeleitet. Jeder Block ist ein VCU-Block in der Länge, folglich si 83776 00070 552 001000280000000200012000285918366500040 0002003609395 00004 83657nd zwei solcher Übertragungen für jeden Sprachkanal erforderlich. Die CCU gibt der VCU die entsprechende Kanaladresse vor der Übertragung, wodurch ein Multiplexvorgang bewirkt wird.
Ein Einleitungs- und Codewort, das in dem Sendezwischenspeicher 110 gespeichert ist, wird vor den VCU-Da­ ten zu Beginn eines jeden Schlitzes ausgesandt. Der Sende-DMA überträgt Daten vom Sendezwischenspeicher zum wiedertaktenden FIFO-Vorrat 128, während das Modem vom FIFO-Vorrat 128 nach Bedarf erhält. Die Byte-zu-Symbol-Umwandlung wird von dem Byte-zu-Symbol-Wandler 127 während der Übertragung durchge­ führt. Die Steuerung des Sende-DMA-Endgeräts wird von der Mikrosteuerung zusammen mit der Erzeugung und Einführung des Sprachpaket/Codewortes durchgeführt.
Der Empfangsdatenfluß ist ziemlich das Spiegelbild der Sendeseite. Daten werden in den wiedertaktenden FIFO-Stapelspeicher 129, sowie sie aus dem Modem 19, 30a erscheinen, eingeschrieben. Die Empfangs-DMA- Steuerung 121 entleert den FIFO-Stapelspeicher 129 je nach Bedarf in den Empfangszwischenspeicher 115. Die Symbol-zu-Byte-Umwandlung wird durch den Symbol-zu-Byte-Wandler 126 ausgeführt und die Rahmenzeitein­ teilung wird von der Taktschaltung 130 ausfgeführt. Die Bytegrenzenausrichtung tritt automatisch auf, sobald der Kanal in Synchronisation ist. Wenn ein vollständiger VCU-Block empfangen wird, wird er in Form eines DMA-Blockes zu der entsprechenden VCU weitergeleitet. Die Steuerung der Empfangs-DMA-Steuerung wird durch die Mikrosteuerung 111 durchgeführt.
Codeworterfassung wird für jeden Schlitz durchgeführt. Die Mikrosteuerung 111 führt diese Aufgabe durch Kopieren des Codewortbytes in den lokalen RAM und durch Vergleichen desselben mit einer Liste von gültigen Codewörtern aus. Während eines jeden Schlitzes liefert das Modem 19, 30a, einen Teilsymbolversatz und einen AGC-Wert. Diese werden von der Mikrosteuerung 111 gelesen und entsprechend interpretiert. Wenn Lei­ stungs- oder Reichweitenprobleme bestehen, wird die Teilnehmerstation davon über ein Sendecodewort infor­ miert.
Die Sende-RCC-Daten werden in dem Sendezwischenspeicher 110 von der CCU entsprechend dem Inhalt der RCC-Nachrichtenschlange synthetisiert. Wenn die RPU eine RCC-Nachricht an die CCU geschickt hat, wird diese Nachricht im Sendezwischenspeicher 110 formatiert. Im anderen Fall wird die NULL KENNTNIS-Nach­ richt, die dauernd im Zwischenspeicher 110 gespeichert ist, verwendet. Wenn das RCC-Paket einmal bereit ist, werden die RCC-Einleitung, das eindeutige Wort und die RCC-Daten je nach Bedarf zu dem Modem 19, 30a DMA-übertragen. Die CCU führt die Kollisionswahrnehmung durch und setzt das hinausgehende RCC-Kolli­ sionswahrnehmungsbit entsprechend.
Der Empfangs-RCC-Datenabwickler hat zwei Betriebsarten: "Rahmensuche" und "Überwachung". In der Rahmensuchbetriebsart wird von dem RCC-Kanal angenommen, daß er außer Synchronisation ist. Jede einge­ henden RCC-Nachricht muß synchronisiert werden, wobei ein eindeutiges-Wort-Wahrnehmungs-Algorithmus verwendet wird. In der Überwachungsbetriebsart ist der RCC-Kanal in Synchronisation und der Suchalgorith­ mus für das eindeutige Wort wird nicht aufgestellt. Die Basisstation ist immer in der Rahmensuchbetriebsart, da Teilnehmer zu jeder Zeit mit einer schlechten Zeiteinteilung hereinplatzen können. In der Teilnehmerstation ist der RCC-Datenabwickler in der Überwachungsbetriebsart, es sei denn, daß die Station die RCC-Synchronisa­ tion nicht angenommen hat.
In der Rahmensuchbetriebsart wird die Wahrnehmung des eindeutigen Wortes (UW) nach jedem RCD- Schlitz durchgeführt. Die Mikrosteuerung 111 führt diese Aufgabe durch Tasten nach dem eindeutigen Wort in einem Fenster um die "nominelle" Lage des eindeutigen Wortes herum aus. Eine erfolgreiche Wahrnehmung des eindeutigen Wortes gibt der CCU Symbolzeiteinteilungsinformationen.
Empfangs-RCC-Daten werden vom Modem 19, 30a zum Empfangszwischenspeicher 115 DMA weitergeleitet. Wenn der Transfer fertig ist, werden die RCC-Daten in den lokalen Mikrosteuerungs-RAM zur Verarbeitung kopiert. Empfangs-RCC-Pakte werden von der CCU gefiltert. Ein RCC-Paket wird zu der RPU weitergeleitet nur wenn das eindeutige Wort festgestellt und der CRC richtig ist.
Während des RCC-Betriebes ist der entsprechende VCU-Kanal in Wartestellung. Keine Datenübertragungen finden zwischen der VCU und der CCU während dieser Kanalzeitdauer sowohl auf dem Sende- als auch auf dem Empfangsdatenweg 107, 108 statt.
Die Software wird auf einer Intel 8031-Mikrosteuerung 111 ausgeführt. Programmspeicherung wird von einem externen EPROM auf dem örtlichen Mikrosteuerungsbus bereitsgestellt. Die Software wird zum Antwor­ ten auf DMA-Serviceanforderungen in Wahrzeit benötigt, wobei ein Datenfluß von bis zu 64 Kbps in beiden Richtungen ohne Datenverlust aufrechterhalten wird. Das FIFO-Zwischenspeichern durch die Stapelspeicher 128 und 129 auf den Modemschnittstellen liefert die erforderliche Füllzeit für die Mikrosteuerung 111 um die DMA-Blockübertragungen und Systemsteuerfunktionen auszuführen.
Die Software ist in fünf getrennte Module unterteilt: Überwachung, Datentransfer, BCC-Sende-Empfangs- Gerät, BMM-Steuerung und Dienstprogramm. Jedes Modul hat nur eine Eingangs- und Ausgangsstelle, mit Ausnahme von den Unterbrechungen und Fehlerbedingungen. Eine weitere Ausnahme ist das Dienstprogram­ modul, das eine Auswahl von Dienstprogrammen enthält, die von den anderen Modulen aus direkt zugänglich sind. Im allgemeinen findet die Zwischenmodulkommunikation über die Verwendung von globalen Variablen, die in einem separaten Datensegment definiert sind, statt.
Das Überwachungsmodul beinhaltet eine Einleitungsfunktion, unterhält eine Gesamtprogrammsteuerung und führt grundlegende Selbstüberprüfungsfunktionen durch.
Das Datentransfermodul stützt die Steuerung der Datenübertragung über den TX-Bus 107 und den RX-Bus 108 für Sprache und RCC und führt Synchronisationswortwahrnehmung für alle Modulationspegel auf Sprach- und RCC-Daten durch und stützt die CCU-RPU RS-232 Kommunikationsverbindung 123.
Das BCC-Sende-Empfangsmodul führt BCC-Sende-Empfangsaufgaben durch, behandelt die BCC-Warte­ schlagen, formatiert Sende-BCC-Nachrichten, verarbeitet Empfangs-BCC-Daten und bewegt RCC-Daten in die CCU und aus der CCU über den BCC.
Das BBM-Steuerungsmodul steuert die RFU, das Modem, die VCU und die CCU-Hardware über Register, liest und interpretiert Zustandsinformationen von diesen Geräten (z. B. Modem-AGC, Verbindungsqualität und Symbolzweideutigkeit), dekodiert eingebettete Codewörter im Empfangssprachkanal, formatiert das Codewort für den Sendesprachkanal, und erhält einen Wahrzeit-Software/Hardware-Zeitgeber und führt alle laufenden Selbstüberprüfungen aus.
Das Dienstprogrammodul führt verschiedene Dienstprogramme aus, zu denen andere Module Zugang haben.
Die CCU-Software ist in vier getrennte Vorgänge unterteilt, die im wesentlichen gleichzeitig ablaufen. Drei davon sind die BCC-Daten, TX-DMA- und RX-DMA-Vorgänge, die mit Unterbrechungen gesteuert und nur in Kraft gesetzt werden, wenn ein spezielles Ereignis die Aufmerksamkeit fordert. Alle drei dieser ereignis-gesteu­ erten Vorgänge sind in Datentransfermodulen angeordnet. Der restliche Vorgang, der über alle Module verteilt ist, ist ein Hintergrundvorgang, der die anderen drei Vorgänge auslöst, steuert und überwacht.
Wenn BCC-Nachrichten von der RPU (oder STU in der Teilnehmerstation) ankommen, werden sie von dem BCC-Datenvorgang empfangen und zwischengespeichert. Wenn eine vollständige Nachricht empfangen wurde, benachrichtigt der BCC-Datenvorgang den Hintergrundvorgang über einen Briefkasten. Der Hintergrundvor­ gang befragt diesen Briefkasten während seiner Hauptschleife und stellt somit jegliche neue Nachrichten fest. Die Nachrichten werden von dem Hintergrund interpretiert und die entsprechende Maßnahme wird ergriffen.
Jede Antwort wird in die Sende-BCC-Nachrichtenschlange durch den Hintergrundvorgang eingeschrieben, und der BCC-Datenvorgang wird darüber unterrichtet.
Die BCC-Nachrichten können eine Neugestaltung der CCU-Datenkanäle auslösen. Die notwendigen Steuer­ informationen werden dem Modem 19, 30a und der VCU 17, 28 zu den passenden Zeiten zugeschrieben. Das Modem reagiert auf ein neues Steuerwort an den Schlitzgrenzen. Die VCU erwartet, daß Betriebsartänderungen beim ersten VCU-Blocktransfer einer Schlitzgrenze auftreten. Das Hintergrundverfahren ist dafür verantwort­ lich, daß die richtige Steuerzeiteinteilung eingehalten wird.
Das Sammeln von Zustandsinformationen wird durch das Hintergrund-TX-DMA-Verfahren und das RX- DMA-Verfahren ausgeführt. Die letzteren beiden sammeln Zustandswörter von der TX- bzw. RX-Seite der VCU. Dies ist notwendig, da diese Zustandsregister nur über den TX-Bus 107 und den RX-Bus 108 zugänglich sind, die für begrenzte Zeitabschnitte in Ruhe sind. Das Hintergrundverfahren sammelt Zustandsinformationen direkt von dem Modem 19, 30a über die Zustandsregister 122 auf dem örtlichen Bus 119. Wenn alle Zustandsin­ formationen gesammelt sind, werden sie von dem Hintergrundverfahren sortiert und in besonderen Zustandsva­ riablen abgespeichert. Zustandsanforderungen, die von der RPU empfangen werden, werden vom Hintergrund­ verfahren behandelt, wobei sie auf diesem Zustandsablauf basieren.
Einige Zustandsinformationen, wie der AGC-Wert und der Teilbitversatz können eine CCU-Maßnahme notwendig machen. Abgesehen davon, daß diese Daten als Zustandsablauf gespeichert werden, werden sie zum Berichtigen von Teilnehmerleistungs- und Reichweitenprobleme verwendet. Im Falle von RCC-Nachrichten werden Leistungs- und Reichweiteninformationen direkt an die RPU als Teil des RCC geschickt. Das Hinter­ grundverfahren führt diese Funktion durch Formatieren einer BCC-Nachricht, die RCC-, AGC- und Reichwei­ tendaten enthält, aus. Wenn das Paket fertig ist, wird es in die Sende-BCC-Warteschlange gesetzt und wird der BCC-Datenvorgang benachrichtigt. Für Sprachkanäle werden diese Zustandsinformationen zum Formatieren von Codewörtern verwendet, die in ausgehenden Sprachpaketen eingebettet sind. Das Hintergrundverfahren führt diese Formatierfunktion aus und steuert die Übertragung des Codewortes über den Sprachkanal. Alle Codewörter müssen durch fünf Rahmen in einer Reihe übertragen werden, wodurch es eine 5 : 1 Redundanzko­ dierung ergibt. Das TX-DMA-Verfahren sendet das durch das Hintergrundverfahren ausgewählte Codewort automatisch.
Das Hintergrundverfahren hält auch einen Software-/Hardware-Wahrzeittakt aufrecht. Dies wird durch zyklisches Abfragen eines der 8031-Zeitgeber und Zählüberläufe getan. Die Wahrzeittaktfunktion liefert eine Zeitbasis für Software-Zeitsperren und andere zeitabhängige Ereignisse. Das Hintergrundverfahren sieht zu, daß die Systemzeiteinteilung durch zyklisches Abfragen der CCU-Hardware-Fehleranzeiger und durch Prüfen, daß Datenübertragungsereignisse auftreten, wenn sie im Systemrahmen auftreten sollten, aufrechterhalten wird Systemrahmeninformationen werden über den Beginn der SystemrahmenZustandslinie und einen Zeitgeber geliefert, der mit dem 16-kHz-Taktgeber 130 verbunden ist. Die Datensynchronisation wird durch das Hinter­ grundverfahren durchgeführt.
Das BCC-Datenverfahren spricht auf RS-232-Unterbrechungen an, die sowohl für die Sende- als auch die Empfangsrichtung des Anschlusses auftreten können. Das Verfahren gibt einfach ein weiteres Byte auf der Sendeseite aus oder nimmt ein weiteres Byte auf der Eingabeseite ein. Ein Nachrichtenendenbegrenzer auf der Empfangsseite bewirkt, daß die BCC-Datenroutine das Hintergrundverfahren benachrichtigt.
Das TX-DMA-Verfahren und das RX-DMA-Verfahren wickeln die Sende- und Empfangs-DMA-Kanäle ab.
Eine schrittweise Beschreibung der Datentransferfunktion, die durch die Software gesteuert wird, ist unten angegeben. Ereignisse im Datentransferverfahren sind durch DMA-Steuerungsunterbrechungen markiert. Die Unterbrechung tritt auf, nachdem die DMA-Steuerung die zugeordnete Blockübertragung beendet hat. Jeder Durchgang beginnt am Anfang einer Schlitzdatenübertragung. Es mag hilfreich sein, die Fig. 23 und 24 anzu­ schauen, während man durch diesen Abschnitt geht. Fig. 23 ist ein Zeiteinteilungsdiagramm zum Übertragen von RCC- und 16-PSK-Sprachdaten auf dem Sendebus der CCIJ. Fig. 24 ist ein Zeiteinteilungsdiagramm zum Übertragen von RCC- und 16-PSK-Daten auf dem Empfangsbus der CCU. Die Tabellen 13 und 14 beschreiben die Eigenschaften der Zeitsymbole, die in Fig. 23 bzw. 24 gezeigt sind.
Tabelle 13
Tabelle 14
Sendefunktion-RCC 1. Empfange "Ende-von-TX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die Verarbeitung des vorhergehenden Schlitzes fertig ist und daß die Verarbeitung des nächsten Schlitzes beginnen kann. Das TX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Schreibe Steuerkanal- und Modulationsschaltinformationen aus. Diese Information wird von dem Mo­ dem 19, 30 und dem Byte-zu-Symbol-Wandler 127 benötigt.
  • b) Formatierte jegliche anhängige RPU-RCC-Nachricht im Sendezwischenspeicher 110. Ansonsten bereite die Null-Bestätigungsnachricht vor und sende sie.
  • c) Leite die DMA-Übertragung vom Sendezwischenspeicher 110 zum Modem 19, 30a ein ermögliche sie, wobei auf die RCC-Einleitung, das eindeutige Wort und den RCC-Datenblock zu zeigen ist.
  • d) Kehre von der Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
Sendefunktion-Sprache 1. Empfange "Ende-von-TX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die Verarbeitung des vorhergehenden Schlitzes fertig ist und daß die Verarbeitung des nächsten Schlitzes beginnen kann. Das TX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Schreibe Sprachkanal- und Modulationsschaltinformationen für nächsten Schlitz aus. Diese Information wird von dem Modem 19, 30a und dem Byte-zu-Symbol-Wandler 127 benötigt.
  • b) Wähle die VCU-Anschlußadresse aus und ermögliche DMA-Übertragung von VCU zum Sendezwi­ schenspeicher 110.
  • c) Schreibe VCU-Steuerwort.
  • d) Unterbreche VCU, um Übertragung zu beginnen.
  • e) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
2. Empfange "Ende-von-TX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisert, daß die VCU-zu-Zwischenspeicherübertragung fertig ist. Das TX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Lese VCU-Zustandswort.
  • b) Schreibe Codewort an Sendezwischenspeicher 110.
  • c) Leite DMA-Übertragung vom Sendezwischenspeicher 110 zum Modem 19, 30a ein und ermögliche sie, wobei auf die Spracheinleitung, das Codewort und den Sprachdatenblock zu zeigen ist.
  • d) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
3. Empfange "Ende-von-TX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die erste Halbschlitzübertragung vom Sendezwischenspeicher 110 zum Modem 19, 30a fertig ist. Das TX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Wähle VCU-Anschlußadresse aus und ermögliche DMA-Übertragung von VCU zu Sendezwischenspei­ cher.
  • b) Schreibe VCU-Steuerwort.
  • c) Unterbreche VCU, um Übertragung zu beginnen.
  • d) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
4. Empfange "Ende-von-TX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die VCU-zu-Zwischenspeicher-Übertragung fertig ist. Das TX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Lese VCU-Zustandswort.
  • b) Löse DMA-Steuerung 120 für die Sendespeicher-zu-Modem-Übertragung aus und gebe sie frei.
  • c) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
Empfangsfunktion-RCC 1. Empfange "Ende-von-RX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die Verarbeitung des vorhergehenden Schlitzes fertig ist und daß die Verarbeitung des nächsten Schlitzes beginnen kann. Das RX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Aufbau für BPSK-Modulation. Diese Information wird von dem Symbol-zu-Byte-Wandler 126 benötigt. Das Modem 19, 30a hat diese Information zu diesem Zeitpunkt bereits empfangen.
  • b) Leite DMA-Übertragung vom Modem 19, 30a zum Empfangszwischenspeicher 115 für die RCC-Nach­ richt ein und gebe sie frei.
  • c) Kehre von Unterbrechungen zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort. AGC-Berechnung und Bitsynchronisationsfehlerverarbeitung sollte in diesem Zeitpunkt stattfinden.
2. Empfange "Ende-von-RX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die RCC-Übertragung von dem Modem 19, 30a zum Empfangszwischenspeicher 115 fertig ist. Das RX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Kopiere RCDC im lokalen RAM.
  • b) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort. Bereite dich vor, den empfangenen RCC an die RPU weiterzugeben, wenn eindeutiges Wort wahrgenommen wird und die Prüfsumme richtig ist.
Empfangsfunktion - Sprache 1. Empfange "Ende-von-RX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die Verarbeitung des vorhergehenden Schlitzes fertig ist und daß die Verarbeitung des nächsten Schlitzes beginnen kann. Das RX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Aufbau für Sprachdaten mit richtiger Modulation. Diese Information wird von dem Symbol-zu-Byte- Wandler 126 benötigt. Das Modem hat diese Information zu dieser Zeit bereits empfangen.
  • b) Leite DMA-Übertragung von Modem 19, 30a zum Empfangszwischenspeicher für den ersten Halbschlitz von Sprachdaten ein und gebe ihn frei.
  • c) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort. AGC-Berechnung, Bitsynchronisationsfehler- und Codewortverarbeitung sollte-zu dieser Zeit stattfinden.
2. Empfange "Ende-von-RX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die erste Halbschlitzübertragung vom Modem 19, 30a zum Empfangszwischenspeicher 115 fertig ist. Das RX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Wähle VCU-Anschlußadresse aus und gebe DMA-Übertragung von Empfangszwischenspeicher 115 zur VCU frei. Unterbreche VCU, um Übertragung zu beginnen.
  • b) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
3. Empfange "Ende-von-RX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die erste Halbschlitzübertragung vom Empfangszwischenspeicher 115 zur VCU fertig ist. Das RX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Leite DMA-Steuerung 121 für Modem-zu-Empfangszwischenspeicher-Übertragung für zweiten Halb­ schlitz ein und gebe sie frei.
  • b) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
4. Empfange "Ende-von-RX-DMA-Übertragungs"-Unterbrechung
Dies signalisiert, daß die zweite Halbschlitzübertragung vom Modem 19, 30a zum Empfangszwischenspeicher 115 fertig ist. Das TX-DMA-Verfahren wird aufgerufen.
  • a) Wähle VCU-Anschlußadresse aus und gebe DMA-Übertragung vom Empfangszwischenspeicher 115 zur VCU frei. Unterbreche VCU, um Übertragung zu beginnen.
  • b) Kehre von Unterbrechung zurück und fahre mit der Hintergrundverarbeitung fort.
CCU-Softwareausführung
Die Softwareprogrammausführung beginnt als Folge einer Hardware-Rückstellung und der Fluß beginnt im Überwachungsmodul. Das Überwachungsmodul übernimmt jegliche Hardware- und Softwareeinleitung, bevor es in eine Hauptserviceschleife eintritt. Das Überwachungsmodul führt einige grundlegende Selbstprüfungs­ funktionen nach einer Hardware-Rückstellung und auf Anforderung von der RPU aus. Die Hauptserviceschleife macht die anderen Module in der Folge zugänglich. Die Überwachungsmodulausbildung ist derart, daß Aufga­ ben in beherrschbare Zeitscheiben unterteilt werden, wobei garantiert wird, daß die Hauptserviceschleife eine vernünftige Periodizität des schlimmsten Falles hat. Aufgaben, die eine Wahrzeitantwort erfordern, werden über Unterbrechungsserviceroutinen abgewickelt.
Jede Unterbrechungsserviceroutine führt ein Mindestmaß von Verarbeitung durch, um die Serviceanforde­ rung zufriedenzustellen. Dies wird gemacht, um die serielle Eigenart der Programmausführung so stark wie möglich zu erhalten und um das Unterbrechungswarten auf einem Mindestmaß zu halten. Typischerweise überträgt eine Unterbrechungsserviceroutine Daten zu oder von einer Schnittstelle und setzt einen Booleschen, um anzuzeigen, daß die Maßnahme durchgeführt wurde. Ein seriell ausgeführter Code, der von der Hauptservi­ ceschleife aus zugänglich ist, macht dann weiter, diese Information je nach Bedarf, zu verarbeiten.
Die CCU-Mikrosteuerung 111 ist eine Datenflußmaschine darin, daß Software-Ereignisse durch die Ankunft und den Abgang von Daten gesteuert werden. Eine präzise Systemzeiteinteilung liefert den Rahmen für diesen Datenfluß. Jedoch werden Software-Ereignisse direkt vom Datenfluß und nicht von Systemrahmenmarkierern abgeleitet. Diese Vorgehensweise ermöglicht der Software, vielmehr auf "wahre" Ereignisse (wie Dateneingabe­ /Ausgabeanforderungen) als "künstliche" Ereignisse (wie Systemzeiteinteilungsmarkierungen) anzusprechen. Die Software stützt sich bei der Umwandlung der asynchronen Maßnahmen derselben in Ereignisse, die synchron zu der Systemrahmenzeiteinteilung sind, auf die Hardware. Für diese Arbeit ist es notwendig, daß die Software garantiert, daß Dinge eingeleitet und bereit sind, bevor das Systemrahmenereignis auftritt.
Es ist daher ersichtlich, daß die CCU-Software zwar nicht schwer beladen ist, daß sie aber aufgerufen ist, auf Ereignisse anzusprechen und bestimmte Aufgaben innerhalb einer begrenzten Zeitdauer fertigzustellen.
Die Wahrzeitverarbeitung wird mit Unterbrechungen vorangetrieben und erfordert somit eine beträchtliche Aufmerksamkeit bei ihrem Aufbau. Es gibt vier möglicherweise in Konflikt stehende Wahrzeitereignisse, die von der Mikrosteuerung gefordert werden: Sende-DMA-Bedienen, Empfangs-DMA-Bedienen, Sende-RS-232-Be­ dienen und Empfangs-RS-232-Bedienen. Die RS-232-Unterbrechungen haben die geringste Prioriät, da sie mit einer Höchstrate von einer pro ms auftreten. Die Software ist so ausgelegt, daß die eine ms-Zeitbegrenzung nicht überschritten wird. Antwortzeiten für die Sprach- und RCC-Datenhandhabung sind kritischer, und eine Diskussion derselben folgt.
Die relative Zeiteinteilung für die Datenübertragungen auf dem Sendebus und dem Empfangsbus sind in den Fig. 23 und 24 gezeigt. Die Diagramme sind annähernd maßstäblich gezeichnet und zeigen eine Zeiteinteilungs­ abwicklung des schlimmsten Falles. Die Zeitmultiplexeigenschaft des Sende- und Empfangsbusses ist klar durch die Diagramme dargestellt. Die dunklen Querlinien auf dem Sende- und Empfangsfaden entsprechen der Mikrosteuerungsaktivität auf dem jeweiligen Bus (tS, tRCC). Während dieser Zeit ist die jeweilige DMA-Steue­ rung 120, 121 in Ruhe. Die kurzen Zeitabschnitte zwischen den DMA-Steuerungsaufstellungen (tVCB) entspre­ chen den VCU-Blockübertragungen. Während dieser Zeit ist die DMA-Steuerung der jeweiligen VCU gewid­ met. Für den Rest der Zeit (tM0, tM1, tM2, tM3) dient die DMA-Steuerung 120, 121 der Modemschnittstelle.
Die wiedertaktenden FIFO-Stapelspeicher 128, 129 an der Modemschnittstelle erzeugen die hauptsächliche Zeiteinteilungsbegrenzung, die in den Zeiteinteilungsdiagrammen implizit ist. Die FIF-Stapelspeicher halten 16 Symbole, wobei sie 1 ms Zwischenspeicherzeit vor dem Unterströmen (TX) oder Überströmen (RX) geben. Während dieser ms kann die CCU den Sende- oder Empfangsbus 107, 108 dazu verwenden, die Blockübertra­ gungen zu und von der VCU zu vervollständigen oder RCC-Daten in den lokalen RAM zu kopieren.
Nach dem Einschalten führt die CCU-Software eine interne Selbstüberprüfung aus und versetzt die VCU, das Modem und die RFU in die Standardannahme. Die Mikrosteuerung 111 überwacht die Systemrahmenzeiteintei­ lung und beginnt mit der Durchführung von Blockübertragungen, um der VCU zu gestatten, Synchronisation zu bekommen. Wenn die Datenübertragungen eingeleitet sind, benutzt die Mikrosteuerung 111 die DMA-Blocken­ denunterbrechung, um die Systemzeiteinteilung zu erhalten. Diese Unterbrechung ist direkt mit dem Daten­ durchsatz der CCU und folglich dem 16-kHz-Symboltaktgeber 130 verbunden. Die VCU behält die Systemzeit­ einteilung über DMA-Übertragungsanforderungen eingeschlossen, die von der Mikrosteuerung 111 als Folge der Blockendenunterbrechung erzeugt werden. Die Mikrosteuerung 111 fährt fort, die Rahmenzeiteinteilung zu überwachen, um sicherzustellen, daß ein richtiger Systembetrieb aufrechterhalten bleibt.
In der Teilnehmerstation bringt ein Systembeginn auch Funksynchronisation mit sich. Dies wird durch Lokalisieren des RCC und durch Ableiten der Systemzeiteinteilung von ihm durchgeführt. Wenn die Empfangs­ zeiteinteilung hergestellt ist, stellt die Mikrosteuerung 111 die Sendezeiteinteilung mit der Basisstation her.
Das Datenübertragungsmodul stützt die Wahrzeit- und Hintergrunddatenübertragungsereignisse in der CCU. Datenübertragungen werden für den Sendedatenpfad, Empfangsdatenpfad, Sende-BCC und Empfangs-BCC bedient. Alle diese Aufgaben sind mit Unterbrechungen betriebene Ereignisse, die eine Wahrzeitantwort erfor­ dern. Das Modul führt auch Synchronisationsannahme und die Überwachung als Hintergrundaufgabe aus.
Der Sendedatenpfadabwickler wird aufgerufen, wenn die Sende-DMA-Steuerung 120 Bedienung benötigt. Dies tritt typischerweise nach einer DMA-Blockübertragung auf, wobei in diesem Zeitpunkt die DMA-Periphe­ rieeinheit eine Blockendenübertragungsunterbrechung aufruft. Die Unterbrechung wird auf einer der beiden externen Unterbrechungsleitungen der Mikrosteuerung 111 Modell 8031 empfangen. Die von der Unterbre­ chung benötigte Bedienung hängt von der Art der Datenübertragung, RCC oder Sprache und der Zeit des Auftretens in dem Schlitz ab.
Die Sendedatenpfadunterbrechung tritt zu vorhersagbaren Zeiten während jeder Schlitzperiode auf. Die Unterbrechungszeitpunkte und -dauer sind in den Fig. 23 und 24 gezeigt. Bei jedem Auftreten muß die Mikro­ steuerung 111 die DMA-Peripherieeinheit für die nächste Blockübertragung einleiten. Dieser Vorgang sollte innerhalb 150 µs von der Unterbrechungsanforderung zur Unterbrechungsvollendung durchgeführt werden. Im Falle von RCC-Daten erfordert die erste Bedienungsanforderung von der Mikrosteuerung 111, daß sie die RCC-Nachricht im Sendezwischenspeicher 110 vor der DMA-Übertragung formatiert. Dieser Vorgang muß innerhalb von 900 µs vollendet sein. Da die Vorgänge auf dem Sendepfad gewöhnlich kurz sind und eine schnelle Anwort erfordern, wird der Unterbrechung die höchste Priorität gegeben.
Die einzige Ausgabe vom Sendedatenpfadunterbrechungsabwickler ist das VCU-Zustandswort, das nach der VCU-Blockübertragung gesammelt wurde. Dieses Zustandswort wird durch die Software in dem BBM-Steue­ rungsmodul analysiert.
Der Empfangsdatenpfadabwickler wird aufgerufen, wenn die Empfangs-DMA-Steuerung 121 Bedienung benötigt. Dies tritt typischerweise nach einer DMA-Blockübertragung auf, wobei in diesem Zeitpunkt die DMA-Peripherieeinheit eine Blockendenübertragungsunterbrechung aufruft. Die Unterbrechung wird auf einer der beiden externen Unterbrechungsleitungen der 8031-Mikrosteuerung 111 empfangen. Die von der Unterbre­ chung benötigte Bedienung hängt von der Art der Datenübertragung, RCC oder Sprache und dem Zeitpunkt des Auftretens in dem Schlitz ab.
Die Empfangsdatenpfadunterbrechung tritt zu vorhersagbaren Zeiten während jeder Schlitzperiode auf. Diese Unterbrechungszeiten und -dauer sind in Fig. 23 und 24 gezeigt. Bei jedem Auftreten muß die Mikrosteue­ rung 111 die DMA-Steuerung 121 für die nächste Blockübertragung auslösen. Dieser Vorgang sollte innerhalb von 150 ms von der Unterbrechungsanforderung bis zur Unterbrechungsvollendung durchgeführt werden, wenn die DMA-Auslösung die einzige Aufgabe ist, die durchzuführen ist. Im Falle von RCC-Daten erfordert die letzte Bedienungsanforderung von der Mikrosteuerung 111, daß sie die RCC-Nachricht vom Empfangszwi­ schenspeicher 115 zum lokalen RAM nach der DMA-Übertragung kopiert. Dieser Vorgang muß innerhalb von 900 ms vollendet sein. Da die Sendepfadbedienung während dieser Zeit auftreten kann, haben die Empfangs­ pfadunterbrechungen eine niedrigere Priorität als die des Sendepfades. Der Empfangsdatenpfadunterbre­ chungsabwickler macht das VCU-Zustandswort nach jeder VCU-Blockübertragung verfügbar. Dieses Zu­ standswort wird von der Software im BBM-Steuerungsmodul analysiert. Der Abwickler liest auch neue RCC- Nachrichten von dem Kanal, die dann im BCC-Sende-Empfangsmodul interpretiert werden.
Das BCC-Empfangsmodul wird über den RS-232 UART auf dem Chip angewendet. Der UART kann eine interne Unterbrechung erzeugen, die ausgelöst wird, immer wenn ein Byte empfangen oder gesendet wird. Der BCC-Abwickler ruft ein Zustandsbit auf, um zu bestimmen, welcher der beiden Fälle die Unterbrechung verursachte und fährt dann fort, den Anschluß entsprechend zu bedienen.
Der Baudgeschwindigkeitsgenerator ist für eine nominelle Geschwindigkeit von 9600 Baud programmiert, was eine Höchstzahl von 1920 Unterbrechungen pro s ergibt. Jede Unterbrechung muß innerhalb einer Dauer von 1 ms bedient werden, um einen Datenverlust zu vermeiden. Da die typische Unterbrechungsfrequenz niedrig und die Antwortzeit relativ lang ist, haben BCC-Datenübertragungsunterbrechungen eine niedrige Priorität.
Der BBC-Datenübertragungsabwickler verwendet Zeiger, um Daten, wie sie empfangen und gesendet wer­ den, in Wartestellung bzw. aus der Wartestellung zu bringen. Nur eine Verbindungspegelverarbeitung tritt hier auf, einschließlich eines Bytestopfens und der Einfügung des Endes der Nachricht. Diese Maßnahmen sind in der Systemschnittstellenbeschreibung beschrieben.
Sehr wenig Datenverarbeitung tritt im BCC-Sende-Empfangs-Modul auf. Seine Hauptaufgabe ist Daten in die Wartestellung und aus der Wartestellung zu bringen, während es die Sende-Empfangs- und BCC-Datenpfade abwickelt. Die Datensynchronisationsannahme und Überwachung, die unten beschrieben ist, umfassen die Hauptverarbeitungsfunktionen des BCC-Sende-Empfangs-Moduls.
Die Synchronisationswortwahrnehmung bedeutet ein Synchronisationsvorgang auf dem Symbolpegel. Der Ausdruck "Synchronisationswort" gilt generell und bezieht sich sowohl auf das eindeutige Wort im RCC als auch das Codewort in den Sprachkanälen. Das eindeutige Wort (UW) ist ein festes 8-Bit-Muster, das zu Beginn einer RCC-Nachricht gesetzt ist. Ein Codewort (CW) ist gegenwärtig irgendeines von acht möglichen 8-Bit-Mustern, die zu Beginn eines Sprachkanals gesetzt sind. Neben ihrer Synchronisationsrolle werden Codewörter dazu verwendet, den Verbindungszustand, Leistungseinstellungen und Reichweiteneinstellungen anzuzeigen.
Die Grund-CCU muß erschöpfend nach einer gültigen RCC-Nachricht in jedem Schlitz suchen. Sie führt diese Aufgabe durch Tasten nach dem eindeutigen Wort in einem Fenster ±3 Symbole um die nominelle UW-Stelle herum auf der Grundlage der Hauptsystemzeiteinteilung aus. Der Suchalgorithmus beginnt mit der nominellen UW-Position und verschiebt ein Symbol nach rechts und links, bis es (1) das UW-Muster findet und (2) eine richtige RCC-Prüfsumme bestätigt. Die Suche endet sobald (1) und (2) befriedigt oder alle Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Die Schiebeinformation, die RCC-Nachricht und die Leistungsinformation werden zu der RPU nach eine erfolgreichen Suche geschickt.
Während eines jeden Sprachschlitzes sucht die CCU der Basisstation die empfangenen Sprachdaten nach einem gültigen Codewort ab. Nur die nominelle Codewortposition wird geprüft, da keine aktive Symbolsynchro­ nisation während des Sprachvorganges durchgeführt wird. Wenn kein Codewort bei fünf aufeinanderfolgenden Rahmen festgestellt wird, dann wird der Kanal für außer Synchronisation erklärt und die RPU wird über diesen Zustand informiert. Es liegt nun an der RPU, irgendeine geeignete Maßnahme an dieser Stelle zu ergreifen. Die Synchronisation gilt als wiederhergestellt, nachdem drei von fünf aufeinanderfolgende Rahmen eine erfolgreiche Codewortwahrnehmung haben.
Die CCU der Teilnehmerstation kann beim Empfangen von RCC-Daten in einer von zwei Betriebsarten sein: "Rahmensuche" oder "Überwachung". Die Rahmensuchbetriebsart wird dazu verwendet, die Empfangsrahmen­ zeiteinteilung von den eingehenden RCC-Daten zu erwerben und wird automatisch aufgerufen, wenn Empfangs- RCC-Synchronisation verlorengeht. In die Überwachungsbetriebsart wird eingetreten, immer wenn die Emp­ fangsrahmensynchronisation angenommen wurde.
Wenn die Teilnehmer-CCU in der Rahmensuchbetriebsart ist, muß sie erschöpfend nach einer gültigen RCC-Nachricht nach jedem RCC-Schlitz suchen. Wie die Basis-CCU führt sie diese Aufgabe durch Tasten nach dem eindeutigen Wort in einem Fenster ±3 Symbole um die nominelle UW-Stelle herum auf der Grundlage von einer Zeiteinteilung, die vom Modem-AM-Loch-Wahrnehmung abgeleitet wurde, aus. Der Suchalgorithmus beginnt mit der nominellen UW-Position und verschiebt ein Symbol nach rechts und nach links, bis (1) er das UW-Muster findet und (2) eine richtige RCC-Prüfsumme bestätigt. Die Suche endet, sobald (1) und (2) befriedigt oder alle Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Die Schiebeinformation von einer erfolgreichen Suche wird dazu verwendet, die von der CCU erzeugten Empfangsrahmenmarkierungen einzustellen. Die Annahme endet, wenn (1) und (2) bei drei aufeinanderfolgenden Rahmen mit dem UW in seiner nominellen Position befriedigt sind. Die STU wird über die Rahmenannahme informiert, wenn sie auftritt. RCC-Nachrichten werden nicht an die STU während der Rahmensuchbetriebsart geschickt.
Wenn die Rahmenannahme fertig ist, tritt die CCU der Teilnehmerstation in die Überwachungsbetriebsart ein. Nur die nominelle UW-Position wird überprüft, um die Möglichkeit von falschen UW-Annahmen auszuschlie­ ßen. Wenn kein UW bei fünf aufeinanderfolgenden Rahmen festgestellt wird, dann wird der Kanal für außer Synchronisation erklärt und es wird in die Rahmensuchbetriebsart eingetreten. Die STU wird über diesen Außen-Synchronisation-Zustand informiert. Während der Überwachungsbetriebsart haben RCC-Nachrichten eine richtige Prüfsumme und SIN-Zahlen werden an die STU weitergeleitet.
Während eines jeden Sprachschlitzes sucht die CCU der Teilnehmerstation die empfangenen Sprachdaten nach einem richtigen Codewort ab. Nur die nominelle Codewortposition wird geprüft, da keine aktive Symbol­ synchronisation während des Sprachvorganges durchgeführt wird. Nach allen möglichen Codewörtern wird in dieser Richtung des Kanals gesucht. Die Codewörter können inkrementale Änderungen in den Leistungs- und Reichweitenwerten der Teilnehmerstation verursachen. Inkrementale Reichenweitenänderungen können tat­ sächlich zu einer Symboländerung sowie zu Teilreichweitenwerten führen. Wenn bei fünf aufeinanderfolgenden Rahmen kein Codewort festgestellt wird, dann wird der Kanal für außer Synchronisation erklärt und die STU wird über diesen Zustand informiert. Die Synchronisation gilt als wiederhergestellt, nachdem drei von fünf aufeinanderfolgende Rahmen eine erfolgreiche Codewortwahrnehmung haben.
Zusätzliche CCU-Betrachtungen
Die Sende-DMA-Übertragungsanforderung zwischen dem Sendezwischenspeicher 110 und dem Modem 19, 30a muß von dem vollen Bit des FIFO-Stapelspeichers 128 abgeleitet werden. Dies bedeutet, daß der FIFO-Sta­ pelspeicher 128 immer voll ist, wenn eine DMA-Blockübertragung fertig ist.
Die Empfangs-DMA-Übertragungsanforderung zwischen dem Modem 19, 30a und dem Empfangszwischen­ speicher 115 muß von dem leeren Bit des Stapelspeichers 129 abgeleitet werden. Dies bedeutet, daß der FIFO-Stapelspeicher 129 immer leer ist, wenn eine DMA-Blockübertragung fertig ist.
Die CCU-Steuerungssoftware liefert das Tor für DMA-Übertragungen, aber eine externe Steuerung muß den Quittungsbetrieb liefern, um die Blockübertragung auszulösen und aufrechtzuerhalten. Dies ist besonders für die Modem-Schnittstelle, wo Rahmenzeiteinteilung kritisch ist, wichtig.
Die Mikrosteuerung 111 sollte die Fähigkeit besitzen, eine DMA-Übertragung anzuhalten. Die Software versucht nicht den DMA-Bus während einer Blockübertragung zu verwenden, wenn nicht diese Steuerung ausgeübt oder die DMA-Peripherieeinheit in Ruhe ist.
Die wiedertaktenden FIFO-Stapelspeicher 128, 129 sollten automatisch periodisch freigemacht (zurückge­ stellt) werden.
Rahmenzeiteinteilungsinformationen müssen der Mikrosteuerung 111 zur Verfügung stehen. Dies könnte die Form einer Symboltakteingabe an einen internen Zeitgeber der Mikrosteuerung haben.
Wenn ein RCC- oder Sprachpaket von der CCU in Synchronisation empfangen wird, sollte keine Symbolver­ schiebung erforderlich sein, um das Paket an eine Bytegrenze zu bringen. Dies sollte ungeachtet des Modula­ tionspegels zutreffen.
Modem
Das Modem arbeitet in einer von drei Betriebsarten. In der Basisstation macht das Modem auf einer Voll-Du­ plex-Sende- und Empfangsfunktion weiter. Wenn sie in der Teilnehmerstation arbeitet, arbeitet das Modem im Halb-Duplexbetrieb, wobei sie nur während eines Teiles des TDMA-Rahmens sendet und während eines anderen Teiles des TDMA-Rahmens empfängt. Die dritte Betriebsart ist eine selbstanpassende Lehrbetriebsart. Eine Modemausführung weist all diese Funktionen auf. Das Modem führt die entsprechende Funktion als Antwort auf Tastsignale aus, die von der steuernden CCU hereinkommen.
Das Teilnehmerstationsmodem 30a und das Basisstationsmodem 19 sind identisch. Ein Blockschaltbild des Modems ist in Fig. 25 gezeigt.
Die Modemsendeteile beinhalten ein TX-Symbolfilter 132, einen Digital/Analog(D/A)-Wandler 133, ein 200-kHz-Bandfilter 134, einen Mischer 135 und eine TX(Sende)-Zeiteinteilungssteuerungsschaltung 136. Der Empfangsteil des Modems beinhaltet einen Mischer 138, einen Analog/Digital(A/D)-Wandler 139, einen FIFO- Stapelspeicher 140 und einen Mikroprozessor 141 Modell TMS 320.
Der Modemsendeteil sendet die ihm von der CCU mit einer 16-Pegel PSK-Modulation zugeführten Informa­ tionen. Es ist die Aufgabe der CCU auf der Empfangsseite die Daten als DPSK, QPSK oder 16 PSK zu interpretieren. Das Modem sendet ohne Kenntnis des Modulationspegels.
Der Modemsendeteil ist voll in Hardware ausgeführt und erfordert keine Einstellungen. Symbole, die von der CCU empfangen werden, werden verschlüsselt und ihre entsprechenden Wellen werden so geformt, daß gute Interferenzeigenschaften geschaffen und eine Amplituden- oder Gruppenverzögerungsverzerrung erduldet werden muß. Die Rechtfertigung dieses Konzeptes wird unter der Annahme gemacht, daß im zum verwendeten Band benachbarten Frequenzband (innerhalb 50 bis 100 kHz) keine starken Störsignale (Leistungsdichten von 30 bis 40 dB über dem Signal) sind. Der Modemsendeteil benutzt ein relatives breites IF-Filter (100 kHz), so daß das gesendete Signal nicht unter einer Amplituden- oder Gruppenverzögerungsverzerrung leidet und jegliche Oberschwingungen ausfiltert, die vom digitalen Filtern, das im Basisband gemacht wird, erzeugt werden.
Der TX-Symbolfilter 132 ist ein Festkoeffizient-Digital-FIR-(Ansprechung auf Impuls endlicher Dauer)Filter. Der Filter 132 simuliert einen Sechs-Pol-Filter mit einer Abtastgeschwindigkeit von 50 Abtastungen pro Symbol pro Sechs-Symbol-Aufenthalt im FIR-Filter.
Das Modem empfängt Symbole von ihrer jeweiligen CCU mit einer Geschwindigkeit von 16 K Symbole/Se­ kunde. Diese Symbole werden dann in einen DPSK-Code zur Eingabe in die Leitung 143 zum FIR-Filter 132 umgewandelt. Der FIR-Algorithmus erfordert, daß jedes zweite Symbol umgekehrt wird, bevor es in den FIR-Filter eintritt. Der Gray-Code wird für die DPSK-Kodierung verwendet. Dies stellt sicher, daß bei einem fehlerhaften Empfang eines Symbols eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß die zwei Symbole zu dem Empfänger-Codec nur um 1 Bit fehlerhaft sind.
Die Impulsansprechung des FIR-Filters 132 wird mit 6T (T = 1/16 kHz) abgehakt. Der FIR-Filter übertastet die Symbole mit einer Frequenz von 800 kHz, so daß jedes Symbol 50mal während seines 5T-Aufenthalts im Filter abgetastet wird. Dies entspricht einer Abtastrate von 3T/25, wobei die Abtastdauer T/25 ist, so daß die Abtastwerte nach jeder 3T/25-Dauer ausgegeben werden. Die Ausgabesignale werden derart verzerrt, daß nur jedes erste und vierte, zweite und fünfte oder dritte und sechste Paar von Abtastwerten sich jeweils überlappen. Jeder dieser T/25 langen Abtastwerte ist tatsächlich in zwei Teile unterteilt. Während der ersten Hälfte der Abtastdauer wird der I-Teil des Ausgabesignals berechnet und während der zweiten Hälfte der Dauer wird der Q-Teil des Ausgabesignals berechnet. Somit beträgt die tatsächliche Frequenz, mit welcher der FIR-Filter 132 Daten ausgibt, 50 × 16 kHz = 800 kHz. Die I- und O-Abtastung wird um die Hälfte einer Abtastdauer gestaffelt, aber dies wird von dem FIR-Filter 132 berichtigt.
Signale, die die Multiplikation von Symbolen und Impulsantworten im FIR-132 Filter und die Addition von zwei dieser Multiplikationen darstellen, werden von einem 8 K × 8 ROM auf der Leitung 144 als Antwort auf Symbole geliefert, die auf der Leitung 143 empfangen werden.
Der FIR-Filter 132 gibt 10-Bit-Digitalabtastwerte auf der Leitung 144 mit der Frequenz von 800 kHz aus. Diese Werte werden in den D/A-Wandler 133 geführt, um eine analoge Welle auf der Leitung 145 zu erzeugen. Diese Welle ist die zeitgeteilte I- und Q-Wellenform des zu übertragenden Symbols. Diese geteilte Welle wird von dem 200-kHz-Bandfilter 134 gefiltert und dann über die Leitung 146 in den Mischer 135 geführt. Die örtliche Oszillatoreingabe des Mischers ist ein IF-Frequenzsignal von 20 MHz auf der Leitung 147. Die I- und Q-Kompo­ nenten werden dadurch in ein 20,2-MHz-IF-Ausgabesignal auf der Leitung 148 nach oben umgewandelt. Das Ausgabesignal auf der Leitung 148 wird durch ein 20,2-MHz-Bandfilter (nicht gezeigt) geführt und der RFU 21, 31a zugeführt.
Das gewünschte Signal aus dem D/A-Wandler 134 wird bei 200 kHz mit einer Bandbreite von ungefähr 32 kHz zentriert. Durch Multiplizieren der 200-kHz-Welle mit 20 MHz vermischt die Ausgabewelle die I- und Q-Abtastwerte mit den SIN- und COS-Komponenten der IF-Frequenz. Somit kann das 20-MHz-Signal direkt die Ausgabewelle multiplizieren und die genauen Komponentenmultiplikationen werden automatisch abgewic­ kelt. Daher besteht keine Notwendigkeit für eine einzelne SIN(IF)/COS(IF)-Erzeugungsschaltung, um die I/Q- Abtastwerte vom D/A-Wandler wie im Empfänger zu multiplizieren. Dies entfernt auch die Trenndurchführung im Mischer vom Basisband zur Ausgabe des Mischers.
Die im Sende-FIR-Filter 132 gespeicherten Ausgabedaten werden berechnet, um jegliche Fehler zu berichti­ gen, die infolge der 1/50 T-Differenz in den I- und Q-Zeitwerten auftreten können. Auch addiert der IF-Filter in der RFU (Fig. 28 und 29) die beiden Werte, um die richtige übermittelte Welle zu bilden, da ihre Bandbreite, verglichen mit der IF-Frequenz, verhältnismäßig klein ist.
Im Modemempfangsteil mischt der Mischer 138 eine von der RFU auf der Leitung 150 über einen 20-MHz- Bandfilter (nicht gezeigt) empfangene analoge Wellenform mit einem 20-MHz-IF-Signal auf der Leitung 151, um das Analogsignal auf das Basisband auf der Leitung 152 nach unten umzuwandeln. Das Analogsignal wird dann von dem A/D-Wandler 139 in ein digitales Signal auf der Leitung 153 umgewandelt, das im FIFO-Stapelspeicher 140 zur Verarbeitung durch den Mikroprozessor 141 zwischengespeichert wird. Der Mikroprozessor 141 führt die Frequenz- und Bitverfolgung des empfangenen digitalen Signals und auch das FIR-Filtern und die Demodu­ lation des Signals in einen binären Symbolstrom, der auf der Leitung 154 zu der CCU geführt wird, aus.
Neben den analogen und digitalen Datensignalen, die von dem Modem verarbeitet werden, werden eine Anzahl von Steuerungs- und Zustandssignalen an das und von dem Modem geschickt. Diese Signale werden im allgemeinen dem Modem von der CCU zugeschickt. Das Modem sendet auch Steuersignale an die RFU, um Funktionen wie Sendeleistungspegel, Frequenz, AGC und Antennenschalten für Diversity zu steuern.
Die Modemschnittstellen sind in den Fig. 26 und 27 gezeigt. Das Modem empfängt die meisten seiner Eingaben von der CCU. Andere Eingaben sind von der RFU und den Zeiteinteilungseinheiten. Die Modemeinga­ ben sind die folgenden:
Die folgenden Leitungen übertragen die beschriebenen Signale zu dem Modem 19, 30a, von der CCU 18, 19:
Die TX-Datenleitungen 156 übertragen ein 4-Bit-Symbol, das von dem Modem (2 Bits für QPSK, 1 Bit für BPSK) zu übertragen ist. Der MOD-Bus 157 ist ein bidirektionaler Mikroprozessorbus, der Steuer/Zustandsin­ formationen an das/vom Modem liefert. Die MOD-WR-Leitung 158 führt ein Steuersignal zu dem Sperr-MOD- Bus in das Modem. Die MOD-RD-Leitung 159 führt ein Steuersignal, um Modemzustands- und andere Informa­ tionen auf dem MOD-Bus zur Übertragung zu der CCU 18, 29 zu setzen. Die MOD-Rückstell-Leitung 160 führt ein Steuersignal, um das Modem zurückzustellen. Die MOD-Adressen-Leitungen 161 führen Adressensignale an verschiedene Stellen, um Werte innerhalb des Modems festzuhalten. Die TX-SOS-Leitung 162 führt ein Signal, um die Übertragung eines TX-Schlitzes zu beginnen. Die RX-SOS-Leitung 163 führt ein Signal, um den Empfang eines RX-Schlitzes zu beginnen.
Die IF-Empfangs-Leitung 165 führt ein IF-Empfangsfrequenzeingabesignal zu dem Modem 19, 30a von der RFU 21, 31a.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale zu dem Modem 19 von der STIMU 35. Die 80-MHz-Leitung 167 führt ein 80-MHz-ECL-Taktsignal. Ein ähnliches Signal wird dem Modem 30a von einer Zeiteinteilungseinheit (nicht gezeigt) in der Teilnehmerstation zugeführt. Die 16-kHz-Leitung 168 führt ein Haupt-TX-CLK-Signal, das in der Basisstation verwendet wird. Die SOMF-Leitung führt ein Hauptrahmenstart­ signal in der Basisstation von der STIMU. Dieses Signal wird im Modem nicht verwendet, sondern an die CCU 18, 29 geschickt.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale vom Modem 19, 30a zur CCU 18, 20. Die TX-CLK- Leitung 171 führt ein 16-kHz-Taktsignal, das die CCU die Symbolsendezeiteinteilung gibt. Symbole werden in das Modem mit der ansteigenden Flanke dieses Taktes getaktet. In der Basisstation haben alle Schlitze densel­ ben Haupt-TX-Takt. Somit werden alle Signale von der Basisstation zur selben Zeit geschickt. In der Teilneh­ merstation ist der TX-Takt durch die Teilreichweitenverzögerung durch das Modem aufgrund von Informatio­ nen, die von der CCU geliefert werden, versetzt. Die RX-Taktleitung 172 führt das 16-kHz-Taktsignal, das von dem empfangenen Signal abgeleitet wird. Dieses Signal wird immer in der Teilnehmerstation bereitgestellt, aber nur während der Steuerschlitzannahme in der Basisstation. Dieses Taktsignal taktet das empfangene Symbol zu der CCU aus und gibt der CCU die Symbolzeiteinteilung. Die RX-Daten-Leitungen 173 führen das 4-Bit-Emp­ fangssymbol, das durch das RX-Taktsignal getaktet wird. Der MOD-Bus 157 führt Zustands- und Dateninforma­ tionen von dem Modem. Die MOD-SOMF-Leitung 175 schickt das SOMF-Signal von der STIMU zu der CCU in der Basisstation. Die AM-Abtastimpuls-Leitung 176 führt einen Hoch-zu-Niedrig-Übergang, um der CCU eine grobe Rahmenmarkierung während der RCC-Annahme in der Teilnehmerstation zu geben. Dies ist eine mono­ stabile Leitung, die gepulst wird, wenn der Mikroprozessor 141 die ungefähre Stelle des AM-Loches feststellt.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale vom Modem 19, 30a zu jeder RFU 21, 31a. Der RF-RX-Bus 178 ist ein 8-Bit-Bus zwischen dem Modem und dem RFU-Teil. Dieser Bus fördert AGC- und Frequenzwählinformationen zu dem RF-RX-Teil. Das Modem steuert die zu schickenden AGC-Werte und schickt CCU-Frequenzwählinformationen. Die Frequenzwählinformationen werden dem Modem durch die CCU über den MOD-Bus 157 zugeführt. Während des Lehrbetriebes steuert das Modem die RF-RX-Frequenz­ wahl. Der RF-TX-Bus 179 ist ein 8-Bit-Bus zwischen dem Modem und dem RFU-TX-Teil. Dieser Bus überträgt TX-Leistungspegel- und Frequenzwählinformationen an den RFU-TX-Teil. Das Modem hat nichts mit diesen zu tun, so daß die Informationen nur zu dem TF-TX-Teil geschickt werden. Die RX-80-MHz-REF-Leitung 180 führt ein ECL-80-MHz-Bezugstaktsignal zum RFU-RX-Teil. Die TX-EN-Leitung 182 zu dem RFU-TX-Teil führt ein Signal, um die RF-Übertragung einzuschalten. Die RX-EN-Leitung 183 zum RFU-RX-Teil führt ein Signal, um den RF-Empfang einzuschalten. Die AGC-WR-Leitung 184 führt einen Schreibabtastimpuls, um die AGC-Daten im RFU-RX-Teil festzuhalten. Die RXFREQ-WR-Leitung 185 führt einen Schreibabtastimpuls zum Frequenz­ schreiben zum RFU-TX-Teil. Die PWR-WR-Leitung 186 führt einen Schreibabtastimpuls, um die Leitungsinfor­ mation im RFU-TX-Teil festzuhalten. Die PWR-RD-Leitung 187 führt einen Leseabtastimpuls, um Leistungsin­ formationen vom RFU-TX-Teil zurückzulesen. Die TXFREQ-RD-Leitung 188 führt einen Leseabtastimpuls, um die Sendefrequenz vom RFU-TX-Teil zurückzulesen. Die TXFREQ-WR-Leitung 189 führt Schreibabtastimpuls- Frequenzschreibdaten zum RFU-TX-Teil. Die IF-Sendeleitung 190 führt das gesendete Signal mit IF-Frequenz zur RFU.
Die folgenden Leitungen führen die beschriebenen Signale vom Modem 19 zur STIMU 35. Der VCXO-Bus 192 ist ein 20-Bit-Datenbus zu einem VCXO in der STIMU 35 mit Steuerinformationen für die Frequenzverfol­ gung. Die VCXO-WR-Leitung führt einen Schreibimpuls zur VCXO-Schaltung zum Einrasten des VCXO-Bus 192 in den VCXO. Ähnliche Signale werden von dem Modem 30a zu einer Zeiteinteilungseinheit (nicht gezeigt) in der Teilnehmerstation geführt.
Der Basisstationmodembetrieb ist einer festen RF-Frequenz zugeordnet. Die Kommunikation in der Basissta­ tion ist Voll-Duplex, daher arbeiten der Modemempfänger- und -sender gleichzeitig. Einem Modem ist auch die Aufgabe des Steuerfrequenzkanalmodems zugewiesen, so daß es nur Informationen mit dem Funksteuerkannal (RCC)-Format während der zugewiesenen Steuerschlitzperiode sendet und empfängt. Alle Übertragungen von den Basisstationsmodems werden auf das Haupt-TX-Taktsignal bei 16 kHz auf der Leitung 171 getaktet. Anders als die Teilnehmermodems geben die Basisstationsmodems 19 an die CCU 18 den Bruchteil der Symbolzeit zwischen dem Haupt-TX-Taktsignal auf der Leitung 171 und dem abgeleiteten RX-Taktsignal auf der Leitung 172 im Modem 19 aus. Diese Information wird dann zu der Teilnehmerstation im RCC geschickt, so daß die Teilnehmerstation ihre Übertragung verzögert, so daß ihr Signal in der Basisstation synchron mit allen anderen Schlitzen empfangen wird.
Das Basisstationsmodem 19 sendet auch ein Nullenergiesignal im Steuerschlitz, um das RCC-AM-Loch (das einen Rahmenbezug herstellt) zu liefern, wenn die RFU ein Nullenergiesignal sendet. Dieser Nicht-Trägerab­ schnitt der RCC-Übertragung wird für die anfängliche RX-Annahme in der Teilnehmerstation verwendet.
Das Modem 19 weiß nichts von der Tatsache, daß vier von der CCU 18 multigeplexte Sprachcodecs in der Basisstation für vier 16-PSK-Teilnehmerschlitzzuordnungen sind. Das Modem 19 akzeptiert den Bitstrom von der CCU 18 und behandelt die Übertragung wie einen einzelnen Codecteilnehmer.
Alle Vorgänge im Teilnehmerstationsmodem 30a werden von dem empfangenen RX-Taktsignal auf der Leitung 172 abgeleitet, das aus der empfangenen Übertragung geholt wird. Dies dient als Haupttakt der Teilnehmerstation. Das TX-Taktsignal auf der Leitung 171 zur CCU 29 ist kein Haupttakt wie in der Basisstation. Es wird vom RX-Taktsignal auf der Leitung 172 abgeleitet und um die Bruchteilzeit, die ausgewählt von der CCU 29, verzögert. Die CCU 29 bestimmt die Verzögerung vom RCC. Die Verzögerung wird durch die Entfernung zwischen der Basis- und Teilnehmerschicht bestimmt. Die CCU 29 der Teilnehmerstation führt diese Teilzeitinformation dem Modem 30a über dem MOD-Bus 157 zu. Das Modem 30a berücksichtigt selbst die Teilverzögerung. Die CCU 29 berücksichtigt die ganzzahlige Symbolverzögerung durch Einführung des TX- SOS-Signals auf die Leitung 162, das durch die richtige Anzahl von Symbolen verzögert ist. Dieser Vorgang gleicht die von der Basisstation ankommenden Signale von Änderungen in der Reichweite aller Teilnehmersta­ tionen aus.
Die Kommunikation in der Teilnehmerstation ist Halb-Duplex. Wenn somit der Sender in Ruhe ist, ist er gesperrt. Das Modem 30a ist, wenn es nicht aktiv sendet, in seine Empfangsbetriebsart geschaltet und kann somit die Verstärkungspegel des Empfangssignals überwachen, das vorbereitet wird, wenn ein Stoß von der Basissta­ tion ankommt.
Das Teilnehmerstationsmodem 30a sendet nicht ein AM-Schutzband für den RXX-Schlitz. Es ist keines notwendig, da die Basisstation den Rahmen bestimmt. Anders als die festen Frequenzbasisstationsmodems 19 können die Teilnehmerstationsmodems 30a auch Daten über irgendeine der 26 Frequenzen senden oder emp­ fangen, die in der RFU von der CCU 29 ausgewählt werden.
Es gibt viele Quellen der Verzögerung im Modem, die einen ausgesprochenen Einfluß auf die Systemzeitein­ teilung haben. Zu diesen Dingen gehören Analogfilterverzögerungen, Ausbreitungsverzögerungen, FIR-Filter­ verarbeitungsverzögerungen usw. Diese Verzögerungen verschieben die TX- und RX-Rahmen gegeneinander und diese Verschiebungen müssen sorgfältig berücksichtigt werden.
Die Verzögerung zwischen dem TX-SOS-Signal auf der Leitung 162 in der Basisstation und der ersten empfangenen Analog-Symbol-"Spitze" in der Basisstation beträgt +7,4 Symbole. Daher gibt es eine Verzerrung zwischen den TX- und RX-Schlitzen. Um die eingehende Phase richtig zu entschlüsseln, muß das Modem mit dem Abtasten von ungefähr 3,5 Symbolen beginnen, bevor die "Spitze" ankommt. Nachher beträgt die Verzer­ rung zwischen dem TX-SOS-Signal und dem Beginn der RX-Abtastung ungefähr 4 Symbole in der Länge.
In der Basisstation beginnt der Start des RX-Schlitzes ungefähr 4 T nach dem Start des TX-Schlitzes. Der RX-Schlitzstart ist als die Zeit bestimmt, in der der erste Analogabtastwert hereingenommen wird, um die erste "Spitze" festzustellen, die empfangen wird.
Die Teilnehmerstationstakte werden vollständig von einem Haupt-80-MHz-VCXO in der Teilnehmerstations- Zeiteinteilungseinheit (nicht gezeigt) abgeleitet. Der VCXO wird durch eine Analogleitung vom Modem 30a gesteuert. Von dieser werden alle Empfangs- und Sendetakte berechnet. Das Modem 30a beliefert dann die CCU 29 mit dem 16-kHz-RX-Taktsignal auf der Leitung 172, das von dem eingehenden Datenstrom abgeleitet wird. Die CCU 29 ermittelt selbst das eindeutige Wort im Steuerkanal und kann Rahmen- und Schlitzmarkierungen vom eindeutigen Wort und dem RX-Taktsignal auf der Leitung 172 feststellen. Das AM-Lochsignal vom Signal, das von dem Modem demoduliert wurde, informiert die CCU 29 darüber, wo sie nach dem eindeutigen Wort zu schauen hat.
Während des Empfangens eines Schlitzes, führt das Modem 19, 30a eine Frequenzsynchronisation durch Annahme durch und setzt dann die Verfolgung fort. In der Teilnehmerstation steht der VCXO unter der direkten Leitung des Mikroprozessors 141 über einen D/A-Wandler. Die Mikroprozessorfrequenzannahme und die Verfolgungsalgorithmen berechnen die Änderungen in dem VCXO, die zur Aufrechterhaltung der Synchronisa­ tion notwendig sind.
In der Basisstation ist ein in der STIMU 35 angeordneter OCXO fest und wirkt als Haupttakt des Systems. Daher werden keine Frequenzabweichungen beim Empfang auftreten.
Während des Empfanges irgendeines Schlitzes, führt das Modem 19, 30a auch eine Bitsynchronisation auf der Bitsynchronisationsverwürfelung des empfangenen Datenstroms aus. Ein Algorithmus führt eine Bitverfol­ gungsschleife im Empfänger durch. Der Mikroprozessor 141 hat die Leitung über einen variablen Frequenzteiler des 80-MHz-VCXO oder OCXO (nur während der Steuerschlitzdemodulation). Innerhalb der Bitverfolgungs­ schleife wandelt der Mikroprozessor 141 die Frequenzteilung ab, um die Bitsynchronisation zu erhalten. Wäh­ rend des Empfangens eines Sprachkanals haben die Teilungswerte Schrittgrößen von 0,1% von 16 kHz, aber während eines Steuerschlitzes können die Werte sich drastischer um bis zu ±50% ändern.
Die Rahmensynchronisation wird auf vollständig verschiedene Art und Weisen in der Basisstation und den Teilnehmerstationen gehandhabt. In der Basisstation wird das Haupt-SOMF-(Beginn des Modemrahmens)-Si­ gnals zu der CCU 18 auf der Leitung 175 von der Zeiteinteilungseinheit auf der Leitung 169 über das Modem 19 geschickt. Dies ist das Haupt-SOMF-Signal, das für alle Übertragungen von der Basisstation verwendet wird. Von diesem und dem Hauptsystemsymboltaktsignal (16 kHz) kann die CCU 18 alle Schlitz- und Rahmenzeitein­ teilungen ableiten.
In der Teilnehmerstation wird die Rahmensynchronisation durch die CCU 29 mit der Wahrnehmung des eindeutigen Wortes im empfangenen RCC-Datenstrom durchgeführt. Nach der anfänglichen Annahme liefert das Modem 30a eine einzelne ungefähre Rahmenmarkierung (AM-Abtastimpuls) auf der Leitung 176. Während der Annahme sucht das Modem 30a nach dem AM-Loch im RCC. Wenn das AM-Loch ermittelt wird, zählt es das Modem 30a für ein paar Rahmen und schickt dann die AM-Abtastimpulsmarkierung auf der Leitung 176 zu der CCU 29 an dem Rahmenort des AM-Loches. Die CCU 29 benutzt die Abtastimpulsmarkierung, um anfängli­ che Rahmenmarkierungszähler (Fenster) aufzustellen, die durch die CCU-Software für eine genaue Rahmensyn­ chronisation abgewandelt werden können. Dies bedeutet auch, daß das AM-Loch festgestellt wurde und der RCC angenommen wurde.
Die Schlitzsynchronisation steht unter der Leitung der CCU 18, 29. Die Signale TX-SOS auf der Leitung 162 und RX-SOS auf der Leitung 163 sind Befehle an das Modem 19, 30a, die Übertragung oder den Empfang eines Schlitzes zu beginnen. Diese Signale werden auf das TX-Taktsignal auf der Leitung 171 und das RX-Taktsignal auf der Leitung 172 jeweils synchronisiert.
Die Selbstanpassungsbetriebsart ist ein zurückgeschleifter Zustand, in den das Modem eintritt, um den digitalen FIR-Filterkoeffizienten beizubringen, jegliche Empfangsanalogfilter-Verschlechterungen zu berichti­ gen, die mit der Zeit oder mit der Temperatur auftreten können. Diese Analyse wird durch Zurückführen der Schleife der Sendedaten durch die RF-Einheit und durch Empfangen eines bekannten Musters im Empfänger durchgeführt. Die Koeffizienten werden über ein fünf Grenzwertsbedindungen aufweisenden LaGrangesches System optimiert. Diese Grenzwertbedingungen sind (1) der empfangene Datenstrom, (2) der um 0,05 T verzö­ gerte Datenstrom, (3) der um 0,05 T vorgerückte Datenstrom, (4) der Datenstrom von dem benachbarten oberen Kanal und (5) der Datenstrom vom benachbarten unteren Kanal.
Während des Lehrens führt der Mikroprozessor 141 dem TX-FIR-Filter 131 auf der Leitung 143 eine Folge von 32 symbollangen Lehrmustern zu. Dies wird über einen FIFO-Stapelspeicher (nicht gezeigt) durchgeführt, der während der Lehrbetriebsart eingeschaltet ist. Voreilungen/Verzögerungen werden durch die Empfangsbit­ verfolgungsschaltung durchgeführt, welche die beiden Ströme um 0,05 T verzerrt.
Die CCU 18, 29 versetzt das Modem 19, 30a in die Lehrbetriebart, um dem Modemsendeteil zu gestatten, die speziellen Lehrdaten vom FIFO-Stapelspeicher im Modem zu lesen. Der Empfangsteil wird für einige der Prüfungen vorgerückt/verzögert. Wenn der Vorgang fertig ist, sendet das Modem eine Zustandsnachricht an die CCU 18, 29, daß die Koeffizienten berechnet sind. In diesem Zeitpunkt testet die CCU 18, 29 das Modem, indem sie es in ihren normalen Betrieb versetzt und ein festes Muster ausliest, das der RFU 21, 31a befiehlt, in der Schleife zurückzugehen und die zurückgegebenen Daten zu lesen und auf Gültigkeit zu prüfen.
Das Modem ist näher in unserer parallelen Patentanmeldung mit dem Titel "Modem für Teilnehmer-Hochfre­ quenz-Telefonsystem" beschrieben, die am gleichen Tag von uns eingereicht wurde und deren Offenbarung hier mit einbezogen ist.
RF/IF-Einheit (RFU) und Antennenschnittstelle
Das RFU-Untersystem liefert die Kommunikationskanalverbindung zwischen dem Modem und den Antennen sowohl in der Basisstation als auch in der Teilnehmerstation. Die RFU arbeitet als ein Linearamplituden- und Frequenzübersetzer und ist im wesentlichen für die Kanaldaten und Modulationscharakteristiken transparent.
Die Antennenschnittstellenschaltung für die Teilnehmerstation ist in Fig. 28 gezeigt. Eine RFU-Steuerlogik­ schaltung 192 ist mit der Sendeantenne 32 und den drei Empfangsantennen 32a, 326 und 32c durch die Antennen­ schnittstellenschaltung verbunden. Die RFU-Steuerlogikschaltung 192 ist auch mit dem Sendeteil des Modems 30a und den Empfangsteilen der Modems 30a, 30b und 30c verknüpft. Tatsächlich sind 32 und 32a dieselben Antennen.
Der Sendeteil der Antennenschnittstelle beinhaltet eine Aufwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltung 193, einen TX-Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese), einen Leistungsverstärker 196 und einen TX/RX- Betriebsartschalter 197. Ein erster Empfangsteil RX 1 der Antennenschnittstelle beinhaltet einen Abwärtsumset­ zer und Verstärker 198, einen RX-Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) 199, einen Vorverstärker 200, der mit dem Schalter 197 verbunden ist. Jeder zusätzliche Divei-sity-Empfangsteil, TXn (n = 2,3) beinhaltet einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 202, einen RX-Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) 203 und einen Vorverstärker 204.
Die RFU-Steuerlogikschaltung 192 führt die folgenden Signale dem Sendeteil der Antennenschnittstellen­ schaltung als Antwort auf Signale zu, die vom Sendeteil des Modems 30a empfangen werden. (1) Ein TX-Freiga­ besignal auf der Leitung 206, um den TX/RX-Schalter 197 dazu zu bringen, die Übertragung durch die Sendean­ tennen 32 freizugeben, (2) ein IF-Eingabesignal auf der Leitung 207 zu dem Aufwärtsumsetzer und Verstärker 193, (3) ein Leistungssteuersignal auf der Leitung 208, auch zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 193, (4) ein Taktbezugssignal auf der Leitung 209 zum TX-Normalfrequenzgenerator 194, und (5) ein Kanalwählsignal auf der Leitung 210, auch zum TX-Normalfrequenzgenerator 194. Der TX-Normalfrequenzgenerator (Synthesizer) 194 spricht auf das Kanalwählsignal auf der Leitung 210 dadurch an, daß er ein TX-Frequenzwählsignal auf der Leitung 211 dem Aufwärtsumsetzer und Verstärker 193 zuführt, das gleich der Differenz zwischen der ge­ wünschten Sendefrequenz und der Modem-IF-Frequenz ist.
Die RFU-Steuerlogikschaltung 192 führt die folgenden Signale jedem Empfangsteil der Antennenschnittstel­ lenschaltung als Antwort auf Signale zu, die von den jeweiligen Empfangsteilen der Modems 30a, 30b und 30c empfangen werden: (1) Ein TX-Freigabesignal auf der Leitung 213 um die Abwärtsumsetzer- und Verstärker­ schaltungen 198, 202 dazubringen, in zwei Empfangsbetriebsarten zu arbeiten, (2) ein automatisches Verstär­ kungssteuerungs-(AGC)-Signal auf den Leitungen 214 zu den Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198, 202, (3) ein Taktbezugssignal auf den Leitungen 215 zu den RX-Normalfrequenzgeneratoren (Synthesizers) 199, 203 und (4) ein Kanalwählsignal auf den Leitungen 216 auch zu den RX-Normalfrequenzgeneratoren 199, 203, das auf das Kanalwählsignal auf den Leitungen 216 dadurch anspricht, daß es ein RX-Frequenzwählsignal auf den Leitungen 217 den Abtastumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198, 202 zuführt, das gleich der Diffe­ renz zwischen der gewünschten Empfangsfrequenz und der Modem-IF-Frequenz ist. Die Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 198, 202 führen IF-Ausgabesignale auf der Leitung 218 der RFU-Steuerlogikschaltung 192 zur Abgabe an die Empfangsteile der jeweiligen Modems 30a, 30b und 30c zu.
Die Aufwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltung 193 im Sendeteil empfängt das modulierte IF-Signal auf der Leitung 207, verstärkt es und übersetzt es in die ausgewählte RF-Kanal-Frequenz. Eine Kombination von Filtern (nicht gezeigt), Verstärkern 196, 197 und Pegelsteuerschaltungen (nicht gezeigt) wird dann dazu verwendet, den richtigen Ausgabepegel zu liefern und unerwünschte Signale auf der Spiegel- und Oberschwingungsfrequenz zu unterdrücken. Die Senderausgabefrequenz ist die Summe der Modem-IF-Frequenz und einer Umwandlungsfre­ quenz, die in 25-kHz-Stops aus der von dem Modem zugeführten Bezugsfrequenz zusammengesetzt ist.
Die Teilnehmerstations-RFU arbeitet als Halb-Duplex-Sende- und Empfangsgerät, wobei die Empfänger während den Sendeintervallen nicht aktiv sind. Die Sendeimpulsstoßrate ist ausreichend hoch, um dem Benutzer einen Voll-Duplex-Betrieb zu simulieren. Der zugeordnete Frequenzkanal ist der durch die Basisstations-kPU ausgewählte Frequenzkanal.
Die Antennenschnittstellenschaltung für die Basisstation ist in Fig. 29 gezeigt. Eine RFU-Steuerlogikschaltung 219 ist mit der Sendeantenne 23 und den drei Empfangsantennen 34a, 34b und 34c durch die Antennenschnittstel­ lenschaltung verbunden. Die RFU-Steuerlogikschaltung 219 ist auch mit dem Sendeteil des Modems 19 und den Empfangsteilen der Modems 19, 19b und 19c verknüpft. (Modems 196 und 19c sind Diversity-Modems, die in Fig. 2 nicht gezeigt sind.)
Der Sendeteil der Antennenschnittstelle beinhaltet eine Aufwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltung 220, einen TX-Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) (Synthesizer) 221, einen Leistungsverstärker 222, einen Hochleistungsverstärker 223 in einem Leistungsdetektor 224 und einen Bandfilter 225. Ein erster Emp­ fangsteil RX 1 der Antennenschnittstelle beinhaltet einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 230, einen RX-Nor­ malfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) (Synthesizer) 231, einem Vorverstärker 232 und einen Bandfilter 233. Jeder zusätzliche Diversity-Empfangsteil (RXn beinhaltet einen Abwärtsumsetzer und Verstärker 234, einen RX-Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) (Synthesizer) 235, einen Vorverstärker 236 und einem Bandfilter 237.
Die RFU-Steuerlogikschaltung 219 führt die folgenden Signale dem Sendeteil der Antennenschnittstellen­ schaltung als Antwort auf Signale zu, die vom Sendeteil des Modems 19 empfangen werden: (1) Ein TX-EIN-Si­ gnal auf Leitung 239 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220 zum Einschalten des Sendeteiles, um die Übertragung durch die Sendeantenne 23 freizugeben, (2) ein IF-Eingabesignal auf der Leitung 240 auch zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220, (3) ein Taktbezugssignal auf der Leitung 24 zum TX-Normalfrequenzge­ nerator 221, und (4) ein Kanalwählsignal auf der Leitung 242 auch zum TX-Normalfrequenzgenerator 221. Der TX-Normalfrequenzgenerator 221 spricht auf das Kanalwählsignal auf der Leitung 242 dadurch an, daß er ein RX-Frequenzwählsignal auf der Leitung 243 dem Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220 zuführt, das gleich der Differenz zwischen der gewünschten Sendefrequenz und der Modem-IF-Frequenz ist. Ein Pegelsteuersignal wird auf der Leitung 244 vom Leistungsdetektor 224 zum Aufwärtsumsetzer und Verstärker 220 zugeführt.
Die RFU-Steuerlogikschaltung 219 führt die folgenden Signale jedem Empfangsteil der Antennenschnittstel­ lenschaltung als Antwort auf Signale zu, die von den jeweiligen Empfangsteilen der Modems 19, 19b, 19c empfangen werden: (1) Ein automatisches Verstärkungssteuer (AGC)-Signal auf den Leitungen 245 zu den Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 230, 234, (2) ein Taktbezugssignal auf den Leitungen 246 zu den RX-Normalfrequenzgeneratoren 231, 235, und (3) ein Kanalwählsignal auf den Leitungen 247 auch zu den RX-Normalfrequenzgeneratoren 231, 235. Die RX-Normalfrequenzgeneratoren 231, 235 sprechen auf das Kanalwählsignal auf den Leitungen 247 dadurch an, daß sie ein RX-Frequenzwählsignal auf den Leitungen 248 den Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschaltungen 230, 234 zuführen, das gleich der Differenz zwischen der gewünschten Empfangsfrequenz und der Modem-IF-Frequenz ist. Die Abwärtsumsetzer- und Verstärkerschal­ tungen 230, 231 führen IF-Ausgabesignale auf der Leitung 249 der RFU-Steuerlogikschaltung 219 zur Abgabe an die Empfangsteile der jeweiligen Modems 19, 19b, 19c zu.
Die RFU's in der Basisstation und den Teilnehmerstationen sind ähnlich mit Ausnahme des zusätzlichen Hochleistungsverstärkers 223, der dazu verwendet wird, die Sendeleistung der Basisstations-RF-Ausgaben zu erhöhen. Die Grundfunktion der RFU's in jeder Station besteht darin, das modulierte IF (20,2 MHz)-Signal vom Modemsendeteil in die gewünschte RF-Sendefrequenz im 450-MHz-UHF-Bereich umzuwandeln. Die Emp­ fangsseite der RF-Einheit führt die entgegengesetzte Maßnahme des Abwärtsumsetzens der Empfangs- 450-MHz-UHF-Signale in ein IF-Signal bei 20 MHz aus. Die Sende- und Empfangsfrequenzen sind um 5 MHz voneinander versetzt. Die RF-Einheiten sind durch die CCU-Steuerfunktion programmiert, um auf verschiede­ nen Frequenzen zu arbeiten, die im Gesamtsystem verwendet werden. Typischerweise ist jede Basisstations- RFU so eingestellt, daß sie auf einer vorgegebenen Frequenzzuordnung bei der Systemeinleitung arbeitet und sich nicht ändert. Die Anzahl der RFU'S in der Basisstation entspricht der Anzahl von Sende- und Empfangsfre­ quenzkanalpaaren, die in der Basisstation gestützt werden. Die Teilnehmerstations-RFU's ändern typischerwei­ se die Betriebsfrequenz mit jeder neuen Telefonverbindung.
Die RFU's beinhalten variable AGC- und Sendeleitungspegeleinstellungen. Der AGC-Verstärkungskoeffi­ zient wird durch das Modem auf der Basis einer Berechnung im Empfangsteilprozessor 141 im Modem geliefert. Der Teilnehmerstations-Sendeleistungspegel wird von der CCU auf der Grundlage von Nachrichten, die von der Basisstation auf dem RCC-Kanal empfangen werden, und anderen Steuerparametern berechnet.
Wenn alle Schlitze in einem Frequenzkanal nicht benutzt werden, sendet die RFU ein Ruhemuster, das von der CCU in sie gesetzt ist. Wenn ein voller Frequenzkanal nicht benutzt wird, kann der Sender für diese Frequenz durch die CCU-Software über das Modem abgeschaltet werden.
Die Schaltzeit für die Diversity-Schaltungen betragen weniger als 50 ms.
Drei Antennen und drei getrennte RF/IF-Einheiten sind vorgesehen. (Einfach Senden, drei Empfang.)
Viele Teile der Basisstations-RFU und der Antennenschnittstelle sind mit dem oben für die Teilnehmerstation beschriebenen Teilen identisch. Dieser Unterabschnitt hebt die Unterschiede hervor.
Die Basisstations-RFU's und Antennenschnittstellenschaltungen arbeiten auf einer Voll-Duplex-Basis. Alle Sender und Empfänger arbeiten normalerweise im 100% Dienstzyklus. Außerdem ist es wirtschaftlich attraktiv, wenn die Basisstation mit einer höheren Sendeleistung arbeitet und Empfänger mit niedrigem Rauschfaktor mit Diversity verwendet werden. Der Sender ist für einen Betrieb beim höchstzulässigen Leistungspegel ohne dynamische Steuerung bestimmt. Empfangsdiversity wird durch mehrfache Empfangsantennen und mehrfache Modems geschaffen.
Die Basisstation ändert gewöhnlich die Betriebsfrequenz und den Sendeleistungspegel während eines norma­ len Betriebes nicht. Die Sende- und Empfangsteile sind voll auf jeden der 26 Kanäle einstellbar.
Der Sendeteil der Basisstations-Antennenschnittstelle empfängt das modulierte IF-Eingabesignal auf der Leitung 239 vom Modem und verarbeitet es wie im Teilnehmersendeteil, der oben beschrieben ist. Es wird weiter auf den erforderlichen Leistungspegel verstärkt und durch einen Hohlraum-Vorwählbandfilter 225 gefiltert, um Geräusche auf den Betriebsfrequenzen von gleichermaßen angeordneten Empfängern zu vermin­ dern und den unerwünschten Ausstrahlungspegel herabzusetzen.
Der Basisstations-Empfangsteil der Antennenschnittstelle ist zu dem Empfangsteil, der für die Teilnehmersta­ tion beschrieben wurde, ähnlich, außer daß dem Vorderende Hohlraum-Vorwählbandfilter 233, 237 vorgeschal­ tet sind, welche dabei helfen, Endsensibilisierung, die von gleichermaßen angeordneten oder nahen Sendern verursacht wird, auszuschalten. Niedrigrausch-Vorverstärker werden auch dazu verwendet, den verwendbaren Schwellensignalpegel zu verringern. Alle Antennen 23, 34a, 346, 34c haben eine 30-dB-Trennung von jeder anderen Antenne. Eine zusätzliche Trennung ist in den Sende- und Empfangsteilen vorgesehen, um eine Tren­ nung von ungefähr 80 dB zwischen den gesendeten Signalen und den empfangenen Signalen sicherzustellen. Der Bandfilter, die Vorverstärker und Verstärker sind neben den entsprechenden Sende- und Empfangsantennen angeordnet.
Diversity-Empfangsverarbeitung
Diversity-Empfang wird dazu verwendet, um die Wahrscheinlichkeit eines Kanalschwundes unter die ange­ nommene Schwelle zu vermindern. Das Diversity-System ist in der Lage, eine Dreizweig-Diversity über den Pfad vom Teilnehmer zur Basis und dem Pfad von der Basis zum Teilnehmer zu legen. Die Diversity-Hardware sowohl in der Basisstation als auch in den Teilnehmerstationen beinhaltet eine spezielle Diversity-Kombinier­ schaltung, drei Modems und ihre zugehörige RF-Einheiten und Antennen. Nur eine Modem-RFU-Antennen­ kombination hat Sendefähigkeit. Obwohl die Diversity-Kombinierschaltung 33 nur im Teilnehmersystemdia­ gramm von Fig. 2 geziegt ist, ist sie in der Basisstation vorhanden und mit den Modems und der CCU in der Basisstation auf dieselbe Art und Weise wie in der Teilnehmerstation verbunden.
Wenn sie im Diversity-Empfang arbeitet, benutzt die Basisstation oder die Teilnehmerstation drei Empfangs­ antennen, die um einen genügend großen Abstand voneinander getrennt sind, um sicherzustellen, daß Schwund­ merkmale der empfangenen Signale nicht zueinander in Beziehung gesetzt werden. Diese drei Antennen speisen durch die drei identischen Empfangsteile zu der RFU-Steuerlogikschaltung, deren IF-Ausgabesignale in ge­ trennte Modems zur Demodulation gehen. Ein TMS-320-Mikroprozessor in der Diversity-Kombinierschaltung 33 (Diversity-Prozessor) nimmt die Ausgabensignale von den Modems auf und liefert einen zuverlässigeren Datenstrom an den Rest des Systems auf eine Art und Weise, die ein einzelnes Modem emulgiert. Für die beiden Aufgaben der Durchführung der Diversity-Kombination und des Erscheinens als ein einzelnes Modem für die CCU sind die Diversity-Prozessor-Hardware und -Software verantwortlich.
Der Diversity-Prozessor liest aus den drei Modems ihre Datensymbole, AGC-Werte, Signal + Rauschen, Größe und Phasenfehler (Abweichung der wahrgenommenen Phase von den Idealen 22,5°-Bezugsvektoren). Der zum Bestimmen des demodulierten Symbols verwendete Algorithmus beinhaltet die Verwendung einer Entscheidungslogik und Berechnungen der Signal-zu-Geräusch-Verhältnisse für jedes Modem, um das Modem mit der höchstwahrscheinlich richtigen Antwort zu erkennen.
Die Register der Diversity-Prozessor-CCU-Schnittstelle sind mit den Registern der Modems beinahe iden­ tisch, außer daß die zusätzlichen Register, die dazu verwendet werden, in der Diversity-Verarbeitungsfunktion benutzte Informationen weiterzugeben, nicht benötigt werden, so daß nur drei Adressenbits notwendig sind.
Da die Eingabe/Ausgabe-Fähigkeiten des TMS320-Mikroprozessors klein sind und der größte Teil der Verarbeitung mit einem Eingabe/Ausgabe-Registertyp zu einer Zeit arbeitet, wird ein besonderes Register, das die Registeradresse, die zu der Zeit benötigt wird, hält, verwendet. Beispielsweise muß der AGC-Wert von jedem Modem gelesen werden, der Höchstwert ausgewählt und das Ergebnis in die Eingabe/Ausgabe-Register des Diversity-Prozessors eingelesen, wo sie von der CCU gelesen werden können. Das Adressieren dieser Register wird am wirksamsten gemacht, wenn die Adresse des AGC-Registers zuerst zu einem Anschluß (port) gelesen wird, wo sie auf die Modem-Adressenleitungen gesetzt wird. Danach muß der Prozessor nur das richtige Modem oder die Mikroprozessor-Registerreihe adressieren, wodurch Eingabe/Ausgabe-Vorgänge beschleunigt werden.
Im Teilnehmerstation-Diversity-System hat jedes Modem seine eigene Zeiteinteilungseinheit, und die Zeitein­ teilungssignale, die von den drei Modems in dem Diversity-System benutzt werden, müssen nicht unbedingt in Phase sein. Da die drei Modemtaktsignale der drei Modems nicht aufeinander synchronisiert sind, sind Signal­ speicher notwendig, um die Datensymbolausgabe von jedem Modem zu halten, bis sie der Diversity-Prozessor liest.
Eine wichtige Funktion des Diversity-Prozessors besteht in der Aufrechterhaltung der Kommunikationen zwischen der CCU und den drei Modems. Diese Kommunikation muß schnell genug ausgeführt werden, um alle Erfordernisse der CCUs zu erfüllen, aber nicht so schnell, daß der Diversity-Prozessor überlastet wird.

Claims (1)

1. Digitales Telefonsystem, bei dem eine Vielzahl von über Telefonfernsprechleitungen gleichzeitig empfan­ genen Informationssignalen verarbeitet werden, die dann über einen Hochfrequenz(RF)-Kanal gleichzeitig ausgesendet werden, gekennzeichnet durch
Vermittlungseinrichtung (15) mit Umwandlungsmittel (15), die an die Fernsprechleitungen (14) jeweils angeschlossen sind und die von den Fernsprechleitungen empfangene Informationssignale in digitale Si­ gnalabtastwerte umwandeln,
Signalkompressionsmittel (16), welche die von den Umwandlungsmitteln (15) empfangenen digitalen Signal­ abtastwerte komprimieren und eine vorgegebene Anzahl von getrennten komprimierten Signalen liefern, wobei die Vermittlungseinrichtung (15) eine Schalteinrichtung (25) hat, welche die Umwandlungsmittel mit den jeweiligen Kompressionsmitteln (16) verbindet,
Kanalsteuerungen (18), die mit dem Kompressionsmitteln (16) verbunden sind und die komprimierten Signale in einen einzelnen Sendekanal-Bitstrom sequentiell vereinigen, wobei jedes komprimierte Signal eine wiederkehrende sequentielle Schlitzposition in dem Sendekanal-Bitstrom einnimmt, der einem be­ stimmten Kompressionsmittel (16) zugeordnet ist, und daß die Schlitze zu System­ rahmen wahlweise gleicher oder unterschiedlicher Länge der Schlitze, in Abhängigkeit von der Modulations­ art zusammenfaßbar sind (Tab 1-4) und daß die Kanalsteuerungen (18) die gesamte Rahmenzeiteinteilung ausführen,
eine fernverbundene Zentraleinheit (20) zum Anschluß an die Fernsprechleitungen, wobei die Zentralein­ heit (20) auf ein über eine der Fernsprechleitungen empfangenes Verbindungsanforderungssignal dadurch anspricht, daß sie ein Schlitzzuordnungssignal liefert, das anzeigt, welches der Kompressionsmittel (16) mit dem jeweiligen Umwandlungsmittel verbunden werden soll, wobei das Umwandlungsmittel mit der einen Fernsprechleitung (14) verbunden ist, wobei es der einen Fernsprechleitung denjenigen Schlitz im Sendeka­ nal-Bitstrom zuordnet, der zu dem einen Kompressionsmittel (16) gehört, das durch die Vermittlungsein­ richtung (15) so verbunden ist, wobei die Zentraleinheit (20) abspeichert, welche Schlitze so zugeordnet sind, und den Speicher beim Empfang eines Verbindungsanforderungssignals befragt und dann ein Schlitzzuord­ nungssignal liefert, das eine Verbindung zu einem Kompressionsmittel (16) herstellt, das zu einem der Schlitze gehört, der nicht einer, anderen Fernsprechleitung zugeordnet ist,
eine Rufvermittlungseinrichtung (24), die mit der fernverbundenen Zentraleinheit (20) verbunden ist und auf das Schlitzzuordnungssignal anspricht, um die Vermittlungseinrichtung (15) zu veranlassen, die durch das Schlitzzuordnungssignal angezeigte Verbindung herzustellen, und
eine Sendeeinrichtung (21) zum Ausgeben eines Sendekanalsignals zur Übertragung über den vorgegebe­ nen RF-Kanal als Antwort auf den Sendekanal-Bitstrom.
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