Устройство для двусторонней связи между блоком передатчика/приемника - RU2109402C1

Чертежи

Показать все 27 чертежа(ей)

Описание

Цель изобретения состоит в создании простой связи многочисленных удаленных станций и через головную управляющую станцию. Важно, чтобы удаленная станция была простой, легкой в использовании, требовала только автономного источника низкой мощности и была низкой стоимости. Кроме того, при большом числе предполагаемых удаленных станций важно, чтобы излучения не перегружали радиоспектр ни по причине конструкции, ни из-за сбоя.

Изобретение представляет систему, состоящую из двух различных частей: головной или базовой станции, именуемой "контроллер", и удаленной или спутниковой станции, именуемой "коммутатор".

Контроллер и коммутатор могут быть подвижными, однако вообще считается, что контроллер находится в неподвижном месте.

Контроллер выступает арбитром, управляет и сообщается с коммутаторами, которые способны принимать его передачи. Коммутаторы, принимающие конкретную передачу контроллера, образуют сеть для этого контроллера на период, когда происходит прием.

Коммутаторы будут сообщаться со всеми контроллерами, передачи которых они принимают.

Контроллер является единственным генератором электромагнитного излучения, который его модулирует или кодирует с информацией, относящейся к его собственной идентичности, записям событий, которые он предпринимает, и информации, которую он передает.

Предпочитаемое электромагнитное излучение находится в радиоспектре на частоте 2,45 ГГц.

Каждый контроллер и каждый коммутатор имеет уникальную кодированную идентичность.

При функционировании контроллер устанавливает связь с коммутатором в первый раз путем установления через АТС установления связи уникального канала связи, который он будет поддерживать с этим коммутатором.

Канал может быть установлен контроллером путем использования способа амплитудной или частотной модуляции или другого средства незатухающей гармонической волны передачи данных и используя взаимообмен данными квитирования установления связи с каждым коммутатором для установления взаимосвязи сети. Предпочитаемое средство состоит в использовании передачи амплитудной модуляции и установлении повторных временных периодов для сообщения данных с каждым коммутатором в сети каждого контроллера.

Контроллер передает модулированный повторяющийся длительный модулированный по амплитуде сигнал на незатухающей гармонической волне, и коммутатор повторно передает принимаемую радиочастотную энергию как цуг более коротких импульсных кодированных данных, используя способы манипуляции сдвигом частоты в предпочитаемом варианте реализации. Каждый цуг импульсов эквивалентен по длительности импульсам на длинной незатухающей волне контроллера.

После того как каналы установлены, контроллер неоднократно производит опрос каждого коммутатора в отношении последовательного интегрального взаимного обмена данными.

Контроллер непрерывно ведет поиск новых коммутаторов, вошедших в его сеть. Контроллер может дезактивировать опрос коммутаторов, сообщения которых завершены.

Контроллер детектирует данные от каждого коммутатора путем детектирования радиочастотной энергии, которая передается как модулированное повторное излучение переданной радиочастотной энергии от контроллера, которая принимается каждым коммутатором.

Предпочитаемым средством достижения повторного излучения коммутатором является модулирование и излучение принятой передачи, используя обратное рассеяние. Благодаря этому только контроллер должен детектировать обратное рассеяние информации, модулированное на его собственном носителе (несущей частоте).

Повторное излучение обратным рассеянием дает возможность иметь в контроллере конструкцию очень чувствительного приемника и простую конструкцию коммутатора. Далее это дает возможность применять очень сложные модуляции передачи как расширенный спектр или сигнал с линейной ЧМ, который может быть вызван для устранения помех от других контроллеров и случайных и намеренных источников. Этот тип модуляции снижает нежелательные пересечения (перехваты) излучений.

Когда сеть не является активной по причине либо отсутствия коммутаторов, или отсутствия потребности в сообщениях или обмене данных, контроллер будет тогда опрашивать на сниженной скорости, так что не будет непрерывного излучения неиспользованной радиочастотной энергии, возбуждающей окружающую среду.

Коммутатор может сообщаться с другими коммутаторами путем использования контроллера или контроллера своей сети в комбинации с другими контроллерами с образованием радиорелейной линии.

Коммутатор может взаимодействовать только с контроллером, принятый сигнал которого выше порогового уровня, который дает возможность детектирования модулированных данных и последующей модуляции принятой энергии для образования модулированной обратной передачи обратным рассеянием на контроллер.

Взаимный обмен данными двунаправленной связи будет управляться путем хронирования синхронизированных данных, поступающих от контроллера. Связь может быть дуплексной, квазидуплексной или полудуплексной. Квазидуплексная система принимает и посылает чередующиеся биты, каждый бит посылается в чередующиеся периоды приема и передачи бита.

Во всех остальных случаях информационный вход такой же, как в любой сети данных с возможностью установления связи, проверки, секретности и оценки, используя установленные методы.

Существенная характеристика этой системы в том, что несущая генерируется только контроллером, тогда как коммутаторы только детектируют и модулируют обратное рассеяние обратной передачи для облегчения двунаправленных связей.

Передача не ограничивается излучением в такую среду, как воздух или свободное пространство, и может производиться по кабелю, волноводу или другим таким связанным или направленным средствам.

После того как двунаправленная связь установлена между контроллером и коммутатором, можно соединить через интерфейс любой или оба внешних устройства, таких как модемы, считывающие устройства, устройства дисплеев, детектирующие и возбуждающие устройства. Некоторыми примерами являются модемы компьютера, модемы кассовых аппаратов.

Принципиальное преимущество этой системы в том, что двунаправленная связь может быть достигнута путем использования подвижного коммутатора, который прост по конструкции и оформлению и требует только очень небольшой мощности для своей внутренней функции обработки и модулирования и нет внутреннего источника питания для генерирования радиочастотной мощности.

На фиг. 1 - изображена блок-схема, показывающая основные элементы системы пассивного универсального коммутатора согласно изобретению; на фиг. 2 - физическая реализация коммутатора согласно изобретению, которая может использоваться в применении к междугородним (пошлинным) сборам плат за услуги; на фиг. 3 - изобразительная схема, показывающая основные позиционные связи контроллера и множества коммутаторов в применении к подвижной телефонной системе согласно изобретению; на фиг. 4 - блок-схема, показывающая основные элементы контроллера и коммутатора в системе диаграммы 3; на фиг. 5 - более подробный показ элементов, приведенных на фиг.4, на фиг. 6 - 7 - функциональная блок-схема контроллера, показанного на фиг. 4 и 5, на фиг. 8 - функциональная блок-схема коммутатора, показанного на фиг. 4 и 5; на фиг. 9 - вертикальный и боковой виды антенны, используемой в коммутаторе; на фиг. 10 - подробная функциональная блок-схема коммутатора, показанного на фиг. 8; на фиг. 11 - 12 - функциональная блок-схема коммутатора, показывающая предпочитаемую схему модулирования и кодирования с контроллером и коммутатором фиг. 4 и 5; на фиг. 13 - изобразительная схема формата потока бит, используемого с телефонной системой фиг. 3; на фиг. 14 - технологическая схема работы контроллера при установлении линии связи между многочисленными коммутаторами; на фиг. 15 - технологическая схема работы контроллера, когда коммутатор находится в диапазоне многих контроллеров; на фиг. 16 - блок-схема сети управления локальной зоны с использованием системы согласно изобретению; на фиг. 17 - вид в перспективе, показывающий физические характеристики контроллера в системе фиг.3; на фиг. 18 - 20 - механическая конфигурация коммутатора в системе фиг.3 в разных режимах работы; на фиг. 21 - изображение усилителя с гибридной изоляцией, используемой с коммутатором с круговой поляризацией; на фиг. 22 - изображение усилителя с круговой изоляцией для коммутатора с линейной поляризацией; на фиг. 23 - изображение усилителя с гибридной изоляцией для коммутатора с линейной поляризацией; на фиг. 24 - контроллер (микроплексор) и многочисленные коммутаторы (трансфлекторы) в простой системе сети; на фиг. 25 - более сложная система сети, способная охватывать более широкую зону; на фиг. 26 - охват сигналом многих микроплексоров в системе на фиг.25; на фиг. 27 - изображение системы полной сети, содержащей четыре иерархических уровня; на фиг. 28 - подробный показ предпочитаемой композиции цикла, используемого в системе пассивного универсального коммутатора согласно изобретению.

Описание предпочитаемого варианта реализации изобретения.

Система пассивного коммутатора, показанная на фиг. 1, состоит из двух основных частей:
1. Контроллер
Контроллер содержит радиочастотный модулятор/передатчик 101, локальный генератор 102, процессор 103, память 104, модем 105, постоянный интерфейс 106.

Контроллер может быть соединен с группой устройств, в том числе внешний компьютер 107, дисплей 108, клавишный пульт 109, аварийная сигнализация 110, детектор присутствия 111, контроллер 112, кредитная карточка с встроенной микроЭВМ 113, телефон 114, устройство связи 115.

Контроллер посылает электромагнитный сигнал, который может быть модулирован или кодирован для образования информации: своей идентичности, для опросов/записей событий и для передачи информации.

Контроллер принимает часть своего собственного электромагнитного сигнала, который повторно передан принимающим коммутатором, в котором собственная передача контроллера принята и модулирована или кодирована с возвратной информацией, и обратное рассеяние принятой радиочастотной энергии передано обратно на контроллер.

Контроллер обрабатывает отраженную информацию в отношении сообщений с коммутатором и также в отношении локальной и дистанционной обработки информации, принятой от коммутатора.

2. Коммутатор.

Коммутатор состоит из каждого нижеследующего устройства: радиочастотного детектора и модулятора обратного рассеяния 116, микропроцессора 117, памяти 118, полосного считывающего устройства магнитных карт 119, интерфейсного соединения кредитной карточки со встроенной микроЭВМ 120, клавишного пульта 121, дисплея на жидких кристаллах 122, источника на солнечной энергии 123, внешнего интерфейса 124.

Коммутатор принимает электромагнитный сигнал от контроллера и детектирует идентичность контролера, вторично передает код своей собственной идентичности, используя энергию, принятую от контроллера, выполняет сообщения (опросы) с контроллером, обрабатывает информацию, принятую от контроллера, передает генерированные внутри данные и данные, генерированные устройствами, взаимодействующими с коммутатором, на контроллер, производит визуализацию на дисплее, инициирует управляющие устройства и образует ряд выходов через полосовое считывающее устройство магнитных карт 119, и интерфейсное соединение кредитной карточки со встроенной микроЭВМ 120 может соединять через интерфейс с кредитными карточками указанного выше типа и деловой информацией; через внешний интерфейс 124 коммутатор может соединять через интерфейс с внешним источником питания 125, внешним дисплеем на светоизлучающих диодах или ЭЛТ 126, внешним клавишным пультом 127, аварийными системами 128, телефоном 129, модемом 130, внешними датчиками 131, звуковым выходным устройством 132, внешним процессором 133, внешними контроллерами 134.

Применение как системы с оплатой за услуги.

Изобретение может быть иллюстрировано примером использования коммутатора в транспортном средстве и контроллера для контроля-управления с оплатой за доступ, как платы за услуги (междугородные переговоры), а также для контроля идентичности транспортного средства.

Контроллер в этом случае является по существу директивным, допускающим пространственную селекцию для дифференцирования коммутаторов в прямом луче от коммутаторов физически снаружи прямого луча.

Сигнал передачи низкой мощности (менее 1 Вт) и может быть расширен спектральной модуляцией.

Данные передачи и синхронизации будут модулированы по амплитуде на несущей в квазидуплексном режиме.

Контроллер будет имманентно детектировать модулированный сигнал обратного рассеяния, используя прямое преобразование через смеситель с подавлением зеркальной частоты для преодоления фазовой зависимости отраженной несущей от диапазона.

Преимущество может быть извлечено из детектируемых верхней и нижней боковых полос в виде определения движения коммутатора относительно скорости, направления и расстояния.

Контроллер будет использовать свой внутренний процессор для интерфейсной связи с телефонным модемом, устройством хранения массива и внешними периферийными устройствами, такими, как дисплей, пульт управления, аварийная сигнализация, детектор присутствия, огни сигнализации, внешний компьютер и т.п.

Коммутатор будет детектировать идущую от контроллера радиочастотную передачу, используя диод детектора для демодуляции амплитудной модуляции несущей. Альтернативная гетеродинная система потребовала бы значительного потребления мощности и сложной схемы и ограничила бы усложнения, допускаемые модуляцией несущей контроллера.

Принятые данные будут самосинхронизированным последовательным кодом. Эти данные будут обрабатываться соответственно, если необходимо для какого-либо внешнего устройства, связанного с коммутатором, чтобы определить вторично передаваемый поток ответных данных, используя способ обратного рассеяния.

Одним из способов достижения обратного рассеяния является возбуждение логического элемента полевого транзистора или аналогичного устройства, которое будет в свою очередь изменять радиочастотную нагрузку на концах антенны коммутатора. Модуляция будет происходить только в течение допускаемого эхо-периода бит.

Предпочитаемая частота функционирования составляет 2,45 ГГц, которая доступна для использования согласно правилам FCC в отношении датчиков возмущения поля. Эта частота и более высокие частоты имеют преимущество в том, что может быть достигнута высокая направленность антенны, размеры которой совместимы с ее применением.

На частоте 2,45 ГГц используемая антенна 144 (фиг. 2С) контроллера может содержаться в объеме 45 • 46 • 6 см или альтернативно портативная антенна 145 диаметром 10 см, глубиной 15 см может использоваться для работы направленной связи.

Эффективная антенна коммутатора может содержаться в объеме 7,6 • 7,6 • 0,42 см.

Наличный микропроцессор декодирует детектированный сигнал и управляет вторичной модуляцией для ответных данных.

Данные опроса предстоящих операций (событий), обрабатываемые микрокомпьютером, будут считываться с кредитной карточки, дополнять запись событий в кредитной карточке со встроенной микроЭВМ или просто обеспечивать идентичность коммутатора для безопасности слежения.

Дополнительные обработка и дисплеи могут быть произведены взаимодействующим соединенным блоком.

Вмешательство пользователя может быть предусмотрено на коммутаторе через использование автономных пульта управления и дисплея.

предпочитаемый вариант реализации коммутатора, используемого в транспортных средствах, образует механический блок, который содержит подключаемую антенну 135, блок процессора/памяти 136, солнечные ячейки 137, щель 138, содержащую устройство считывания кредитной карточки на магнитной ленте и соединитель интерфейса кредитной карточки со встроенной микроЭВМ, в которую (щель) помещается любая карточка для соответствующего действия, дисплей 139 на жидких кристаллах, мембранную клавиатуру 140, переходник/вилку 141 для соединения с внешним функциональным устройством, дисплеем и источником питания, наружный кожух 142, две липких ленты для крепления контроллера к ветровому стеклу транспортного средства 143 (фиг. 2, где A - коммутатор и вспомогательный блок *вид сзади), B - то же (вид спереди).

Применение в качестве подвижной телефонной системы.

Это конкретное применение касается использования пассивного универсального коммутатора в качестве системы микропористого телефона и сообщения данных.

До настоящего времени единственными возможными вариантами производить речевой телефонный вызов являются использования телефона, непосредственно соединенного с существующей телефонной сетью, или радиотелефона обычного или ячеистого типа, имеющего передатчик, генерирующий сигнал и приемник сигнала на каждом конце двухсторонней радиолинии.

В последнем вышеупомянутом случае радиотелефон соединяет лицо, вызывающее или принимающее вызов, в существующей телефонной сети.

Хотя радиотелефоны являются эффективными, они ущемляются от ограничения в возможности радиочастотного канала, который создает верхний предел в отношении числа каналов, которые могут быть предоставлены абонентам в зоне, определяемой радиоохватом.

Радиолинии для телефонных соединений также подвергаются стеснению или блокировке слабых сигналов более сильными сигналами на той же частоте или близкой к ней, как и у более слабых сигналов.

Другая потенциальная слабость радиотелефонов в том, что передатчик, генерирующий сигнал, на каждом конце радиолинии образует двунаправленные уровни сигнала, что делает относительно легким перехват посылаемой и принимаемой передач.

Природа настоящих радиотелефонов в приобретении способности генерировать свои собственные сигналы значительной мощности и на точных частотах делает их относительно дорогими по сравнению со стоимостью микротелефонной трубки телефона с кабельным соединением. Их сравнительно высокое потребление мощности, связанное с функцией обычной передачи, также вызывает необходимость либо соединять радиотелефоны с перезаряжаемыми батареями, как в автомобиле, либо часто перезаряжать или заменять их внутренние батареи, когда они создают источник питания.

Общественные монетные телефонные автоматы также имеют ряд ограничений и представляют ряд неудобств для их пользователей.

Общественные телефоны ограничивают доступ пользователям к индивидуальным телефонным станциям или кабинам, часто ограниченным величиной доступного пространства. В оживленных местах, таких как транспортные магистрали, ограничение количества рабочих (неповрежденных) кабин часто принуждает людей ждать линии для осуществления своего разговора. Пользователи вынуждены иметь в наличии соответствующие монеты для каждого вызова (разговора), хотя теперь разработки дают возможность оплаты кредитными или знаковыми карточками за вызовы/разговоры. Существующая аппаратура по своей конструкции легкодоступна для общественного пользования и, таким образом, создает простой доступ для умышленного повреждения.

Изобретение обеспечивает новую форму телефонной системы с использованием системы пассивного универсального коммутатора, которая является АТС электромагнитных двунаправленных сигналов, в которой мощность сигнала генерируется только на одном конце двунаправленной линии связи блоком приемника/передатчика генерирования сигнала, именуемым "контроллер".

Другой конец двунаправленной линии связи, который не генерирует электромагнитного сигнала сам, образуя отраженные сигналы путем вторичного излучения своей принятой энергии, является индивидуально портативным блоком сообщения/телефона с приемником сигнала - вторичным излучением, именуемым "коммутатор".

Сигналы между контроллером и коммутатором могут модулироваться рядом способов для образования цифровых и/или аналоговых выходов на контроллере и коммутаторе.

Эти выходы обеспечивают данные и/или звук для возможности осуществления речевой и информационной связи в обоих направлениях либо одновременно, либо последовательно.

Коммутаторы сами не генерируют электромагнитные сигналы, но принимают сигналы, генерированные контроллерами, от которых получены соответствующие звуковые сигналы и/или информация. Коммутаторы вторично излучают электромагнитную энергию, принятую от контроллеров, которая (энергия) модулируется согласно речи и/или информации, генерированной коммутатором и принятой контроллером(ами), используя способ, аналогичный модулированному обратно-рассеянному излучению.

Информация об основных принципах модулированного обратно-рассеянного излучения содержится в открытой публикации.

В изобретении используется принцип, аналогичный модулированному обратному рассеянию в уникальной конфигурации и конструкции, для образования новой формы системы сообщения и телефона.

Как показано на фиг. 3, каждый контролер 1 излучает сигналы низкой энергии в локальной определенной зоне. Вызовы могут производиться и приниматься только индивидуальным коммутатором 2, когда тот расположен в локальной определенной зоне и когда уровень принятого сигнала достаточно высокий для его функционирования.

Антенны контроллера могут функционировать в любой плоскости, однако наиболее эффективной будет система, если общие направления излучения используются для общих применений системы, так что пользователи коммутаторов могут использовать стандартное представление или направление антенн их коммутаторов.

Контроллеры обычно будут размещаться над локально определенной зоной, в которой могут функционировать коммутаторы, с их антеннами, излучающими вниз, так что их излучение сигнала перпендикулярно к горизонтально ориентированным антеннам коммутаторов, расположенных под ними.

Частота, на которой происходит связь, определяется каждым котроллером, и исходя из того, что излучение от каждого контроллера ограничено его непосредственной близостью, тогда единственное ограничение в отношении числа коммутаторов, которые могут работать в любом поясном времени мира, это количество контроллеров, которые установлены, и телефонных линий или каналов связи, взаимодействующих с ними.

Система не ограничивается пространством канала излучаемого сигнала. Система может функционировать в любом диапазоне частот, в том числе микроволнового спектра, инфракрасного и выше. Предпочитаемой частотой является 2,45 ГГц в микроволновом спектре.

Дополнительно к облегчению двунаправленной речевой связи комбинация коммутатора/контроллера обеспечивает средство передачи двусторонних сообщений. Из других применений способность сообщения дает возможность обеспечить идентификацию и производить сообщение данных, как, например, финансовые сообщения.

Коммутатор может включать в себя компьютер или эквивалентное устройство и средства программирования типа "кредитной карточки со встроенной микроЭВМ" для обеспечения целостности, хранения и обработки сообщений.

При условии соединения с контроллером достаточного числа телефонных линий или каналов любое число коммутаторов, вплоть до количества присоединенных линий и каналов, может быть одновременно в связи через каждый индивидуальный контроллер вплоть до проектной (обозначенной) способности канала контроллера.

Как показано на фиг. 3, при функционировании лицо, несущее коммутатор, способно производить или принимать вызовы, когда они в пределах возбуждаемой зоны контроллера, и их коммутатор указывает "связь готова" путем установления, что соответствующий уровень сигнала существует, и путем сообщения обмена идентификацией между коммутатором и контроллером и предоставления щели опроса или постановки на очередь в порядке последовательности ожидания.

Для выполнения телефонного вызова компьютер сообщения в коммутаторе может быть использован с помощью секретного контактного штифта или другого действия, разрешающего сообщение, который соединяется для возбуждения сообщения, как например, сообщения по кредитно-дебетовой карточке или кредитной карточке. После того как сообщение установлено, набирается требуемый телефонный номер обычным образом.

Когда соединение установлено, может начинаться речевая связь. Тарифная такса может визуализироваться на дисплее коммутатора. В начале вызова телефонная система начинает относить расход на счет "кредитной карточки со встроенной микро ЭВМ" или карточку дебетного типа в указанных тарифных единицах заранее. Вызов ограничен по времени, и когда каждая тарифная единица использована, новая тарифная единица относится на дебет. Альтернативно сообщение может быть отнесено на специальный счет.

Коммутатор является "пассивным" в смысле генерирования сигнала, принимает энергию сигнала от контроллера, обрабатывает принятый сигнал и вторично излучает энергию принятого сигнала от контроллера, модулированного с сообщением отраженного сигнала, на контроллер способом "обратного рассеяния".

Логическая схема и программное обеспечение "запирают" каждый коммутатор с его контроллером, с которым он в данный момент сообщается.

Исходя из данной направленности антенны коммутатора и используемых низких уровней сигнала перехватывание чрезвычайно затруднено. Исходя из данных направленных образцов антенн коммутатора и контроллера любое используемое устройство перехвата должно быть физически расположено между коммутатором и контролером, чтобы принимать оба сигнала.

Обычный открытый доступ или другой соответствующий способ шифрования может использоваться для образования требуемых уровней надежной связи.

На фиг. 4 и 5 показаны общие изображения функционирования системы. На фиг. 4 показаны основные элементы двухсторонней системы связи между первым пунктом передатчика/приемника (контроллером) и вторым пунктом передатчика/приемника (коммутатором). Контроллер содержит первое устройство 151 для генерирования несущего сигнала; второе устройство 152 для модулирования несущего сигнала с первым информационным сигналом для образования первого модулированного несущего сигнала; третье устройство 153 для передачи первого модулированного несущего сигнала как первого сигнала электромагнитной волны на коммутатор; четвертое устройство 154 для приема второго сигнала электромагнитное волны, переданного коммутатором, для воспроизведения второго модулированного несущего сигнала; и пятое устройство 155 для демодулирования второго модулированного несущего сигнала для образования второго информационного сигнала. Коммутатор содержит шестое устройство 156 для приема первого сигнала электромагнитной волны, переданного контроллером, для воспроизведения первого модулированного несущего сигнала; седьмое устройство 157 для демодулирования первого модулированного несущего сигнала для воспроизведения первого информационного сигнала; восьмое устройство 158 для модулирования обратного отражения первого модулированного несущего сигнала со вторым информационным сигналом для образования второго модулированного несущего сигнала; и девятое устройство 159 для передачи второго модулированного несущего сигнала как второго сигнала электромагнитной волны на контроллер.

Как показано на фиг. 5, контроллер 1 содержит источник 6, который генерирует электромагнитный сигнал, операционный логический блок 3 принимает речевой сигнал и/или информацию от внешнего источника и образует соответствующий входной сигнал на модулятор 4, который модулирует электромагнитный сигнал с речевым сигналом и/или информацией, который затем излучается через передающую антенну 5.

Коммутатор 2 принимает электромагнитный сигнал, переданный контроллером, через свою принимающую антенну 7 и 12. Принятый сигнал расщепляется по двум линиям следования. Первая линия к демодулятору 8, где он демодулируется, и выходной сигнал соединяется с операционным логическим блоком 9, который обрабатывает принятый демодулированный речевой/информационный сигнал, который получается как входной сигнал на соответствующую логическую схему 10 сообщений и периферийные устройства.

Для образования обратной связи речевой и/или информационный сигнал от логической схемы 10 сообщений соединяется с логическим блоком, который возбуждает модулятор 11, который модулирует сигнал, принятый от контроллера 1, и затем подается на передающие антенны 7 и 12, и вторично излучает отраженный сигнал обратно на контроллер 1.

Контроллер 1 принимает "обратно отраженный" сигнал от коммутатора через принимающую антенну 13. Этот сигнал детектируется демодулятором 14, который использует часть сигнала от источника 2 как опорный в своем процессе детектирования. Демодулированный сигнал подается на операционный логический блок 3, от которого он соединяется с логической схемой 15 сообщений, соединенной в свою очередь с внешней схемой обработки и связи.

Антенны приемника 13 и передатчика 5 контроллера могут быть интегрированы как одна антенная конструкция так же, как это может быть с принимающей и вторично излучающей антеннами 7 и 12 коммутатора.

Обращаясь к фиг. 6-7, контроллер вообще функционирует следующим образом в предпочитаемом варианте реализации.

Для передачи с контроллера.

Источник 16 в контроллере генерирует опорный электромагнитный сигнал. Этот сигнал может подаваться на контроллер дистанционным или совместно используемым устройством по соответствующей шине распределения сигналов 17 и функционирующей в соответствии с принципами аналогичными конструкции.

Это описание касается конструкции, в которой источник является компонентом контроллера. Источник 16 состоит из генератора, управляемого напряжением, ГУН (VCO) 18, который генерирует предпочитаемую частоту 2,45 ГГц.

Эта частота предпочитается по той причине, что дает возможность оптимизировать баланс между антенной, шириной полосы, направленностью, размером излучения. Эта частота лежит в полосе, предназначенной для промышленных, научных и медицинских (ПНМ, ISM) применений, что делает ее вообще доступной для применения.

Требуемая частота может определяться управляющей схемой, которая производит фазовую автоматическую подстройку частоты VCO 18 относительно кратного, определяемого схемой предварительного пересчетного устройства 19 (деление на N счетчиком) из частотного выхода кварцевого генератора с фиксированной частотой 20. Управляющее напряжение для VCO 18 образуется интегратором 21, который определяет сигнал ошибки из результата входа предварительного пересчетного устройства 19 и кварцевого генератора 20.

Сигнал обратной связи на управляющую схему производится через направленный ответвитель 22. Цифровой входной сигнал 23 на предварительное пересчетное устройство 19 подается для изменения частоты источника 16 на одну из нескольких заранее определенных частот.

Передача сигналов с расширенным спектром предпочтительнее в случае, когда требуется защита от преднамеренных радиопомех, перехвата или подслушивания; и селекция по дальности. Это достигается одним из нескольких способов. Первый состоит в варианте частотной модуляции, который достигается путем подачи псевдослучайного логического сигнала 24 на вход VCO 18 дополнительно к выходу интегратора 21.

Второй вариант передачи сигналов с расширенным спектром, который дает возможность селекции фазовой модуляции или модуляции времени задержки, достигается путем подачи псевдослучайного логического сигнала на смеситель 25. Выходная мощность источника вообще будет такой, чтобы обеспечить передаваемую мощность на передающей антенне 26 контроллера в диапазоне 1-100 мВт, так что сила излучаемого поля будет ниже заданных безопасных пределов для предпочитаемых диапазона и частоты. Источник 16 имеет длину когерентности, которая значительно больше, чем общая неопределенность длины траектории и неопределенность времени запаздывания в любом внутреннем устройстве, таком как фильтры и линии задержки.

Предпочитаемая ширина частотной полосы передачи контроллера меньше, чем общая 20МГц (типичная для полосы ISM). Ограничивающий усилитель 27 установлен на выходе источника для поддерживания постоянного уровня сигнала в линии передачи. Выход источника 16 используется для образования передаваемого сигнала и для возбуждения принимающего квадратурного детектора контроллера 28 через усилитель 29 и направленный ответвитель30.

Выход источника 16 подается через вентиль (изолятор) 31 для предотвращения нижних (по потоку) отражений, подаваемых обратно на источник 16 от модулятора 32 амплитудной модуляции.

Амплитудный модулятор 32 возбуждается модуляцией кода импульса 2,048 МГц, поступающей от операционного логического блока 33. Эта частота импульса является стандартом CCITT (МККТТ - Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии) для модуляции кода импульса для применений в телефонии и информации.

Амплитудный модулятор 32 посылает выходной сигнал через выходной каскад операционного усилителя 34 и полосовой фильтр 35 на передающую антенну 26.

Мощность подается на передающую антенну 26 через делитель мощности 36 и линию 37 задержки 180^o.

Передающая антенна 26 излучает передаваемый сигнал по диаграмме направленности, определяемой конструкцией антенны. Диаграммы направленности антенны выбираются для оптимизации конкретных рабочих условий и ситуаций.

Для приема коммутатором
Обращаясь к фиг. 8, сигналы принимаются обеими антеннами 54 и 55. которые являются моностатическими (физически совпадающие).

Сигнал, принятый антенной 54, подается через линию задержки 56 90^o и квадратурный переключатель 59 полюсов поляризации на антенну 55.

Одновременно сигнал, принятый антенной 55, подается в противоположном направлении через квадратурный переключатель 59 полюсов поляризации и линию задержки 90^o 56 на антенну 54.

Два противоположно движущихся сигнала от каждой антенны взаимодействуют друг с другом для образования составного сигнала в точках К₁ и К₂ на противоположных концах линии задержки 90^o 56. Этот составной сигнал детектируется двумя детекторными диодами 57 и 58, выход которых суммируется для образования суммарной детектированной амплитуды, которая не зависит от коэффициента стоячей волны.

На фиг. 9 и 10 представлено более подробное изображение функционирования коммутатора, которое описывается следующим образом.

Антенный контур 61 показывает соединения квадратурного переключателя 59 полюсов поляризации (фиг. 8), состоящие из gaAS (арсенида галлия) устройств 62, диодов 57 и 58, конденсаторов 63 и индукторов 64, из которых конденсаторы 63 и индукторы 64 содержат линию задержки 90^o 56.

Как показано на фиг. 8, составной сигнал детектируется двумя детекторными диодами 57 и 58, выход которых суммируется суммирующим усилителем с низким шумом 65 для образования суммарной амплитуды детектируемого сигнала, которая не зависит от коэффициента стоячей волны. Выход суммирующего усилителя 65 с низким шумом фильтруется полосовым фильтром 66, и логические высокие и логические низкие условия определяются компараторами 67 и 68 для обработки операционным логическим блоком 60. Демодулированный сигнал, обработанный операционной логикой 60 коммутатора, содержат код с самосинхронизацией, включающий в себя синхронизатор, ограничитель слова и данные, которые используются для пересоставления сообщения.

Операционный логический блок 60 коммутатора возбуждает своим выходным сигналом различные устройства входа/выхода, включающие в себя CODEC для блоков микрофона и репродуктора, логические устройства сообщения, пульт управления, дисплеи, звуковые выходные устройства и т.д. Функции логического блока 60 коммутатора в отношении сбора данных, опроса и арбитража (управления доступом к общей шине) показаны на фиг. 14 - функциональная схема сбора данных многочисленных коммутаторов и функциональная схема арбитража многочисленных контроллеров - фиг. 15.

Операционная логика также передает и направляет сообщения на разные периферийные устройства, например, пульт управления, дисплей, кредитная карточка со встроенной микроЭВМ, память и т.д.

Для вторичного излучения коммутатором.

Операционный логический блок 60 коммутатора преобразует выходные сигналы устройств входа/выхода, перечисленных выше, в частоту 2,045 МГц, сигнал результата частотной манипуляции (FSK), который подается через усилитель мощности 69 на GaAS - устройства 62, которые включают в себя квадратурный переключатель 59 полюсов поляризации, который выполняет модульную функцию в коммутаторе.

Предпочитаемой конструкцией модулятора является двунаправленная, которая обеспечивает нечувствительность ориентации антенны контроллера /коммутатора, когда используется линейная поперечная поляризация антенн.

Двунаправленная характеристика достигается посредством квадратурного переключателя полюсов поляризации 59, который производит взаимное пересечение точек возбуждения ортогональной антенны подключаемой антенны 70 для возможности последовательного чередующегося соединения каждой из двух пар точек возбуждения смежной антенны.

Схема 51 подавления перекрестных помех и эха принимает выход с линии передач через направленный ответвитель 52 и через комбинацию делителей мощности, смесителей, гибридов, линий задержки и интеграторов, чтобы образовать сигнал подавления перекрестных помех и эха, который включается в принимающую линию сигнала через направленный ответвитель 53.

Инверсия и неинверсия траекторий цепей определяет фазовую модуляцию вторично излучаемого сигнала и может быть нулем или 180^o. Ортогональное взаимное пересечение квадратурного переключателя 59 полюсов поляризации ведет к вторично излученному сигналу, который соответствует ортогональной поляризации сигнала, принятого коммутатором. Этот сигнал становится выходящим излучением (вторичным излучением) коммутатора.

Обращаясь к фиг.9, блок компонентов и цепи вторичного излучения коммутатора образован путем монтажа активных компонентов на одной субструктуре 71 диодов, GaAS - устройств, индукторов, конденсаторов, проводников и т.д., с которыми соединены четыре предварительно образованные линии передачи 72 (GaAS устройства - это транзисторы на GaAS).

Одинарная субструктура 71 устанавливается на блоке противовеса антенны 73, который содержит первый диэлектрический слой 74. Подключаемая антенна 70 включена во второй диэлектрической слой 75 с предварительно образованным питанием через отверстия 76 для передающих линий 72 и устанавливается на узел противовеса антенны 73, теперь содержащего одинарную субструктуру 71 и объединенные блоки, скомпонованные вместе.

Электрическое соединение передающих линий 72 с подключаемой антенной 70 производится путем электроосаждения, пайки, сварки или другим соответствующим способом.

Для приема контролером.

Обращаясь к фиг.7, вторично излучаемая энергия от коммутаторов принимается принимающей антенной 38, выход которой подается через делитель мощности 39 и линию задержки 180^o 40, полосовой фильтр 41, предусилитель 42, на устройство инверсии амплитуды 43, которое компенсирует амплитудную модуляцию, произведенную в отношении первоначальной передачи контроллера в модуляторе 32, с результатом получения сигнала, чистого от амплитудной модуляции.

Выход устройства инверсии амплитуды 43 подается через квадратурный гибрид 44 на квадратурный детектор 28.

Выход квадратурного детектора 28 подается на квадратурный суммирующий усилитель 45, который суммирует в квадратуре выходы синфазный 1 и квадратурной фазы Q квадратурного детектора 28.

Выход квадратурного суммирующего усилителя подается на FSK-демодулятор 46, который отделяет друг от друга логические высокие и логические низкие компоненты через логарифмические детекторы 47 и 48, которые питают суммирующий и дифференцирующий усилители 49 и 50, выход которых определяет полярность (Р) сигнала, отношение высокого сигнала к низкому сигналу (D) (в отношении детектирования конфликта данных) и минимального уровня (S) сигнала и фактический уровень (L) сигнала. Последние четыре выхода подаются на операционный логический блок 33, который обрабатывает данные. Уровень сигнала (L) в оцифрованной форме используется для ряда применений, в которых выбор производится на основании уровня сигнала. Уровень сигнала (L) в цифровой форме может также пропускаться обратно на коммутаторы для облегчения таких функций, как селекция арбитража и слежения. Выход (Р) является выходом трех уровней, так что небольшие разницы (D) в выходе логарифмического детектора регистрируются как конфликты данных.

Выход операционного логического блока 33 контроллера возбуждает различные устройства входа/выхода, в том числе CODEC для телефонной линии, логические устройства сообщения, пульт управления, дисплеи, звуковые выходы и т.д.

Операционное логическое устройство 33 контроллера работает гармонично с операционным логическим устройством коммутатора.

Функции логического блока 33 контроллера показаны на функциональной схеме опознавания многочисленных коммутаторов (фиг.14) и функциональной схеме арбитража многочисленных контроллеров (фиг.15).

Когерентное детектирование с использованием одного и того же опорного сигнала в отношении передаваемого и принимаемого сигнала обеспечивает улучшенную эксплуатационную характеристику системы. Предпочтительный способ состоит в использовании схем гомодинного детектирования, которые имеют частные преимущества, когда несущая частота изменяется по причине нестабильности или намеренно с помощью таких способов, как расширенный спектр (фиг.6)
Ограничивающий усилитель может использоваться в коммутаторе для управления вторично излучаемой мощностью и для содействия удалению модулированных по амплитуде компонентов в принимаемой несущей. Ограничивающий усилитель образует высокую изоляцию между принимающей и передающей цепями, сводя до минимума эффект обратной связи. Ограничивающий усилитель также обеспечивает необходимый уровень сигнала для возбуждения детектора миксерного типа, имеющего линейную низкую функцию детектирования, что образует более высокую чувствительность детектирования, чем достигается от использования среднеквадратичного детектора.

Модуляция вторичной передачи коммутатором сигнала, принятого от контроллера, является либо модуляцией при одной боковой полосе, либо модуляцией с двумя боковыми полосами для образования изоляции обратной связи.

Выходной уровень детектора может быть сделан независимым от относительной ориентации поперечно поляризованных антенн путем размещения одного детекторного диода в стороне от точки межсоединения между двумя поперечно поляризованными антеннами, которая находится на равном фазовом расстоянии от каждой антенны (фиг.6В). Для ориентации нечувствительного выхода на детекторе:
l_d= λ/8 ± nλ/2 .

В результате этого бегущие волны от обеих антенн всегда складываются в квадратуре при l=ld.

Предпочитаемые схема и модуляция показаны на фиг. 11-12.

Архитектура контроллера при передаче сигнала.

Частотный сигнал источника 77 находится в полосе ISM 2,45 ГГц. Частота источника может выбираться в этой полосе для уменьшения помех смежных контроллеров.

Модуляция с расширенным спектром сигнала источника производится путем манипуляции опрокидывания фазы 78. Могут использоваться разные кодирующие системы, как коды Манчестера и Миллера (без возвращения к нулю, NRZ) и коды с возвращением к нулю (RZ) с модуляцией по амплитуде или частоте. Предпочитаемая кодирующая система 82 с использованием модуляции по амплитуде 79 основана на трехзональном кодировании 83 бит, в котором первый зональный период 84 из трех периодов всегда модулирован на 100%, второй зональный период 85 дает информацию об изменении бит (изменение между примерно 50 и 100% модуляции) и третий зональный (спокойный) период 86, который поддерживается примерно на уровне 50% модуляции, доступной для вторичной модуляции.

Исключение в отношении вышеприведенного образца уровня зональных периодов бит, принимаемого коммутаторами, происходит в случае, когда третий период бит зоны составляет нулевой уровень или близкий к нулевому уровню. Это вытекает из конфликта бит, т.е. логической единицы и логического нуля, что в свою очередь вытекает из реагирования контроллера на принимаемые биты во время совпадения от нескольких коммутаторов при попытке заполучения контроллером.

Эта информация используется коммутатором для вторичного отправления последнего бита, посланного ему, при условии, что предшествующий бит последнему посланному биту был правильного знака, в противном случае коммутатор прекращает отвечать контроллеру, пока не будет получен следующий вызов.

Пропускание фронта 87 первого зонального периода используется для обозначения таких функций, как бит цикла для целей синхронизации.

Это кодирование образует основу, на которой происходит речевая/информационная модуляция 80.

Предпочитаемая модуляция 79 речевого сигнала/информации модулированного сигнала источника с расширенным спектром достигается путем амплитудной модуляции (номинально 50%).

Источники модуляции DATA IN (вход данных) и VOICE IN (вход речевого сигнала, соединены непосредственно и через CODEC соответственно, чтобы стать входным сигналом на амплитудный модулятор.

При конструировании системы с амплитудной или частотной модуляцией предпочтительно использовать амплитудную модуляцию.

Амплитудная модуляция сигнала, переданного контроллером, предпочтительно поддерживается на уровне модуляции ниже 50% для обеспечения, чтобы коммутатор принимал достаточно непрерывный сигнал в течение периодов отрицательной модуляции с целью поддержания достаточного уровня несущей для ремодуляции принятого сигнала коммутатором.

Должны быть предприняты меры для изолирования приемника/передатчика контроллера, чтобы предотвратить прорыв амплитудной модуляции на модулятор приемника.

Амплитудная модуляция упрощает демодуляцию сигнала в коммутаторе.

Частотная модуляция сигнала, переданного контроллером, создает дополнительную сложность в демодуляторе коммутатора, в котором должны использоваться резонатор или линия длительной задержки.

Для демодулятора контроллера важно использовать часть модулированного по частоте сигнала как свою опорную частоту для обеспечения ортогональности (принцип расширенного спектра).

Излучаемый сигнал 81 предпочтительно вертикально поляризован. Излучаемый сигнал альтернативно может быть горизонтально поляризованным или может быть с левой или правой круговой поляризацией.

Независимо от применяемого способа поляризации, поляризация сигнала, принятого контроллером от коммутатора, должна быть ортогональной относительно переданного контроллером сигнала.

Горизонтальная поляризация является ортогональной к вертикальной поляризации.

Левая круговая поляризация является ортогональной относительно правой круговой поляризации.

Архитектура коммутатора (отраженного) сигнала.

Сигнал от контроллера принимается 89 поперечно поляризованными антеннами 54 и 55 коммутатора, разрешающие компоненты которых векторно суммируются и детектируются 90 для образования принятой информации о речи/данных.

Мультиплексированная речевая информация 91 возможна как сигнал РСМ 2,0 45 МГц для CODEC (VOICE OUT-выход речевого сигнала) и вместе с цифровыми данными возможна для дальнейшей обработки.

Архитектура коммутатора вторично излучающего сигнал.

Мультиплексированная речевая информация 92 (VOICE IN - вход речевого сигнала), которая возможна как сигнал РСМ 2,045 МГц, и отраженная информация оцифрованных данных (DATA IN = вход данных) используются в комбинации для генерирования FSK - сигнала 93, который в свою очередь модулирует 94 задержку энергии сигнала, который должен быть вторично излучен коммутатором.

Перемодуляция может быть амплитудной модуляцией, фазовой модуляцией или модуляцией задержки. Предпочитаемым способом модуляции является модуляция времени задержки, которая может быть реализована путем использования быстродействующих твердотельных переключателей (на арсениде галлия) и линий фиксированной задержки (номинально 1/2 длины волны, или 180^o ).

Так как в предпочитаемой схеме модуляции контроллера несущая непрерывно передается на коммутаторы, изоляция сигналов, передаваемых контроллером и вторично излучаемых коммутаторами, достигается путем частотных сепараций сигналов в любом направлении.

Сигналы от контроллера передаются как импульсы постоянного тока на частоте 2,045 МГц. Для обеспечения необходимой изоляции сигналы от коммутатора передаются как 8,192 МГц (2,045 ноль = 4 детектируемая частота модуляции во время каждого отраженного бита коммутатора, посылаемого в течение полного периода бит контроллера 84 + 85 + 86. Конечный сигнал 95 является FSK - модуляцией при фазовой модуляции, амплитудной модуляции, сигнала с расширенным спектром; компоненты амплитудной модуляции и расширенного спектра переносятся вперед от начального переданного сигнала контроллера) для логического нуля и 12,288 МГц (2,048, единица = 6 детектируемая частота модуляции) для логической единицы при частоте 2, 045 МГц, совпадающей со входным сигналом, принимаемым коммутатором.

Этот технический прием устраняет необходимость в дополнительной схеме синхронизации и в контроллере, и в коммутаторе.

Вторичная модуляция принятой несущей коммутатором может быль либо в диапазоне гармоник, образующих соответствующее разделение логического нуля и логической единицы, как в предпочитаемом варианте реализации, либо в диапазоне субгармоник, образующих соответствующие разделения логического нуля и логической единицы в детектируемой модуляции от контроллера. Последний случай применяется к системам, где скорость ответных данных коммутатора меньше, чем скорость принимаемых данных коммутаторов.

Нижеследующие отношения частоты FSK используются для достижения изоляции передачи и отражения в предпочитаемом варианте реализации.

Поляризация конечного сигнала 95, подлежащего вторичному излучению, является оттогональной относительно принятого сигнала, энергия которого поступила.

Архитектура контроллера при приеме сигнала.

Сигнал, принятый от коммутатора 96, является ортогональным относительно одного первоначально переданного сигнала контроллером.

Сигнал, принятый от коммутатора 96, демодулируется квадраторным детектором 97. Демодулированный сигнал затем демодулируется FSK 98 для получения цифровых данных и данных речевого сигнала РСМ. Конечные данные речевого сигнала тогда поступают от CODEC 99.

Определение блока данных показано на фиг. 13. Блок данных определяется как последовательность слов данных от начала слова одного цикла до начала слова следующего цикла.

Предпочитаемый вариант реализации блока данных образует 32 слова по 8 бит каждое. Первое слово является словом цикла. Второе слово облегчает действия нижнего приоритета, перечисленные в фиг. 9.

Шестнадцатое слово облегчает вызов и сообщение для телефонных применений.

Остальные слова предназначаются для конкретных коммутаторов на последовательной опросной основе.

Взаимообмен системы двухсторонней связи может быть одним из следующих: дуплексным, полудуплексным или квазидуплексным. Когда используется квазидуплексный взаимообмен, биты посылаются и принимаются с чередующимися интервалами, давая возможность приемнику очищаться от транзитных помех и улучшать изоляцию между передатчиком контроллера и его приемником. Это показано на фиг. 13B.

Двухсторонние передачи могут производиться с помощью любого числа сред, в том числе кабель, волноводы или другие связанные и направленные среды. Процесс опознавания коммутатора контроллерами показан на фиг. 14. В предпочитаемом варианте реализации, если коммутатор вторично излучает ответ, который при приеме контроллером совпадает с ответом от другого как еще неперехваченного конкурентного коммутатора тогда идентифицируется конфликт ответа на контроллере (одновременные логическая единица и логический ноль).

Контроллер будет тогда определять, какое из конкурирующих бит слова опознавания представляет наибольшую амплитуду и продолжает "устанавливать связь" с помощью бит, имеющих наибольшую амплитуду, пока не будет закончено опознавание с одним коммутатором, и определяется положение его слова опроса. Во время этого процесса коммутаторы, не образовавшие образца (комбинации) разрядов, получают сигнал о прекращении ответа, пока не начнется следующий поиск опознавания V (термин "опознавание" следует понимать как установление радиотелефонной связи между двумя абонентами, независимо от применяемых средств связи, в том числе через спутники).

После того как коммутатор идентифицирован и опознан, он информируется, и если он посылает сигнал о намерении сообщаться, ему отводится положение опроса в опросной последовательности, при котором он будет проводить свою работу до завершения. В противном случае ему предоставляется номер последовательности в слове опознавания.

После завершения сообщения коммутатор может быть обесточен, и ограничения устанавливаются в отношении объекта вторичного опознавания согласно с указанными критериями времени и данных.

Вообще сообщения могут нести идентификации контроллера и коммутатора регулярно через весь поток сообщений для обеспечения целостности связи.

В некоторых случаях может быть необходимым пропустить динамичный сверхточный код обратно на контроллер для разрушения возможных перехватов. Перехватчик сможет слушать контроллера, но конечно не коммутатор. Процесс арбитража многочисленных контроллеров показан на фиг. 15. В случае, когда коммутатор принимает многих контроллеров, тогда операционная логика коммутатора выносит третейское решение об установлении связи с контроллером, обеспечивающим самый сильный сигнал, как это определено сообщениями об уровнях сигналов, полученных от контроллеров. После того как связь сообщения установлена между коммутатором и контроллером, она будет поддерживаться до завершения снижения уровня сигнала ниже заданного порогового уровня, вытекающего из изменения места пользователем, даже если принимаются контроллеры с более высоким уровнем сигнала.

При пороговом уровне и до преждевременного окончания сообщения операционная логика будет генерировать сигнал предупреждения для пользователя коммутатора, который будет иметь варианты поддерживания близости к сообщающему контроллеру, пока сообщение не закончится, прекращая преждевременно сообщение или сигнализируя другой сообщающей стороне "сохранять" сообщение, пока не будет установлено новое соединение через другой более удобно расположенный контроллер.

Ряд антенн может использоваться для контроллера и коммутатора, в том числе фазированные антенны решетки, линзовые антенны и подстраиваемые антенны.

Конструкция подстраиваемой антенны предпочтительнее благодаря ее простоте, легкости достижения поперечной поляризации, ее низкого размерного профиля и гибкости в отношении способов выполнения. Любая линейная или круговая поляризация могут использоваться. Круговая поляризация включает в себя увеличенную электросхему.

Независимо от используемой поляризации, антенны приема и передачи должны быть изолированы, предпочтительно путем ортогональности. Это может достигаться путем поперечной поляризации.

Ниже описываются способы применения каждого из этих вариантов для обеспечения эффективной связи между контроллерами и коммутаторами в отношении любой относительной ориентации антенн.

Круговая поляризация.

Для круговой поляризации передающая антенна 26 контроллера и принимающая антенна 54 и 55 коммутатора должны иметь одну и ту же поляризацию, если не используется двунаправленный модулятор в коммутаторе.

Линейная поляризация.

Для линейной поляризации либо все антенны должны иметь одну и ту же поляризацию, такую как вертикальная или горизонтальная, или альтернативно, что предпочтительнее, обе пары антенн передающей 26 контроллера и принимающей 33 контроллера и антенн принимающего коммутатора и передающего коммутатора 54 и 55 должны быть перекрестно поляризованы. Независимость относительно ориентации между антеннами 26 и 38 контроллера и антеннами 54 и 55 коммутатора может быть достигнута, когда модулятор коммутатора является двунаправленным, а антенны перекрестно поляризованы.

Перекрестная поляризация антенн
Предпочитается, чтобы антенны коммутатора были моностатическими и перекрестно поляризованными.

Предпочитается, чтобы принимающая антенна 38 контроллера была перекрестно поляризованной относительной передающей антенны 26 контроллера и может быть моностатической с ней.

Увеличенный диапазон может быть достигнут путем обеспечения высокой изоляции между антеннами коммутатора и использования соответствующего усилителя высокой частоты, такого как устройство на арсениде галлия, и/или импульсной работы контроллера (50% рабочего цикла) с задержкой, производимой коммутатором, равной длительности импульса передачи контроллера путем добавления линии задержки в коммутатор между его двумя антеннами, равной периоду бит, так что циклы передачи и приема на контроллере могут чередоваться, используя переключатель приема/передачи. Дополнительно диапазон может быть увеличен путем увеличения мощности контроллера, увеличивая усиление антенны на любом из или на обоих контроллере и коммутаторе, увеличивая усиление приемника и понимая величину шума, уменьшая ширину полосы системы и улучшая общую эффективность обработки.

Прием амплитудной модуляции от контроллера
Обе антенны коммутатора используются в режиме приема, используя два квадратурных диодных детектора. Детекторы 57 и 58, показанные на фиг. 8, функционируют как детекторы на высокий уровень мощности в своем нормальном рабочем диапазоне ниже - 10 дБ. Детекторы установлены под углом 90^o к несущей частоте контроллера на линии передачи между двумя антеннами в коммутаторе. Схема выполнена независимо от стоячей волны путем суммирования входов детекторов 57 и 58.

Причина, что эта схема является независимой от стоячих волн, следующая: суммарная мощность = P1 + P2
Так как V1 пропорционально P1, квадратичному району, тогда суммарная мощность пропорциональна V1 + V2, и поэтому, суммируя V1 и V2, система является теперь независимой от стоячей волны.

Прием модуляции по частоте или времени задержки от контроллера
Так как коммутатор не имеет локального генератора, демодуляция достигается путем использования фронта импульса резонатора (где фазовый сдвиг высокий) или использования линии задержки.

В случае резонаторного решения частота центра устанавливается на точку 3 дБ резонатора.

В случае решения с применением линии задержки используются две линии задержки, соединяющие каждую антенну с демодулятором.

Так как фаза несущей на квадратурном демодуляторе контроллера зависит от диапазона коммутатора, нет гарантии, что компонент сигнала источника контроллера, используемого в качестве локального генератора, питающего схему детектора, будет синфазным с принимаемой несущей (повторно излученной коммутатором), поэтому демодуляция должна достигаться в смесителе подавления зеркальной частоты, квадратурном детекторе или смещенным детектированием локального генератора. Так как дело имеем с одной отраженной несущей каждый раз, значительное ограничение на демодуляторе допускается.

Обращаясь к фиг. 7, в отношении высокой изоляции предпочтительно образовать цепь подавления 51 для аннулирования перекрестных помех передатчика и эхо-сигналов от передатчика контроллера. Это требует управления амплитудой и фазовым сдвигом сигнала зануления/подавления в отношении цепи связи 53 приемника.

Длительное среднее время цепи подавления 51 необходимо для сглаживания кратковременных флуктуаций. Управляющий сигнал для подавления (аннулирования) поступает со схемы квадратурного детектора 28, выход которого должен быть сведен к нулю посредством соответствующей фазы или амплитуды подавляющего сигнала.

Как показано на фиг. 17, контроллер состоит из коробкообразного узла с передающей/принимающей антеннами 1, смонтированными копланарно на боковой стороне коробки, с какой происходит передача излучения.

Для наружных применений антенны обычно покрываются защитным кожухом. Источник питания, модулятор, демодулятор, усилители и операционная логика, взаимодействующая с функционированием контроллера, содержатся в коробке 2.

В зависимости от общей конструкции системы, когда требуется распределяемая обработка, дополнительная цепь обработки может быть включена в узел контроллера.

На фиг. 18 показана конфигурация коммутатора для использования как портативного устройства телефона/сообщения во всех своих режимах сообщения. Уникальным отличительным признаком является узел антенны типа складной и/или с регулируемым углом наклона, который дает возможность антенне 5 быть обращенной в сторону расположенного выше контроллера. Другой отличительный признак выражается в складной структуре микрофона 1 (громкоговорителя 4) пульта управления 2 (дисплея для образования блока карманного размера 3). Коммутатор выполнен с возможностью функционирования в нескольких разных физических и электрических режимах, которые включают в себя:
- полностью сложенная антенна (фиг.19) - неактивная или при возбуждении и обращенная в сторону контроллера - производит прослушивание и подтверждение (указывает пользователю, когда ждать вызова или заказ разговора);
- частично сложенная антенна, вытянутая, обращенная вверх, фиг. 20 - прослушивание и подтверждение (указывает пользователю, когда ждать вызова или заказ разговора).

Контроллеры могут быть связаны для образования управляющей сети локальной зоны, как показано на фиг. 16. Функции контроллеров 4 и коммутаторов 5 вообще остаются такими, как описано ранее. Управляющая аппаратура сети локальной зоны обеспечивает средства: 1) соединения контроллеров для возможности передачи сообщений контроллера/коммутатора от одного контроллера другому в течение периода сообщения; 2) сообщения коммутаторов с другими коммутаторами в сети локальной зоны 3; 3) стать коммутатором приложением РАВХ 1; 4) коммутаторов для сообщения с общественными телефонными линиями 2; 5) коммутаторов для связи соответствующим образом с устройствами вне управляющей аппаратуры сети локальной зоны; 6) коммутаторов для связи с процессорами сообщений за пределами существующих телефонных систем.

Полная самопроверка системы может быть достигнута путем создания коммутатора на пути луча сигнала, передаваемого контроллером, который известен контроллеру и может быть возбужден контроллером для проверки целостности линии связи.

Шифрование сигналов, переданных контроллером и вторично излученных коммутатором, может быть достигнуто рядом способов, в том числе шифрование открытым ключом, который, например, дает возможность коммутатору шифровать сигнал с помощью единственных соответствующих апробированных образований, банков данных и т.д., располагая средством дешифрования сигнала. Сверточный код может использоваться между контроллером и коммутатором, основываясь на известной последовательности максимальной длины (М-последовательность), и, в частности, М-последовательности, в которой два конца линии связи постоянно меняет код.

Так как квадратурный детектор в контроллере измеряет мгновенную фазу вторично излученного ответа коммутатора, тогда измерение изменения фазы будет указывать движение, и скорость изменения фазы будет указывать радиальную скорость.

Модуляция времени задержки вторично излучаемой энергии коммутатора может быть достигнута либо амплитудной модуляцией с двумя боковыми полосами, либо модуляцией при одной боковой полосе. Предпочитаемым способом является амплитудная модуляция с двумя боковыми полосами.

Модуляция при одной боковой полосе может достигаться путем использования смесителя подавления зеркального отражения и выбора соответствующей верхней или нижней боковой полосы. Модуляция при одной боковой полосе имеет преимущество в том, что дает возможность независимых ответов по отдельным каналам, образованным верхней и нижней боковыми полосами.

В ситуациях, когда разделяющее расстояние между коммутатором и контроллером таково, что уровень сигнала, принятого обратно на контроллере от коммутатора, слишком низкий для эффективной работы, принятый и повторно переданный сигнал на конце коммутатора и двухсторонняя связь могут быть увеличены путем использования усилителя в линии отраженного сигнала.

Изоляция между двумя перекрестно поляризованными компонентами принимаемого и передаваемого сигналов усиливается с помощью модулятора, который смещает частоту в линии обратной связи.

Имеется ряд средств для достижения требуемого усиления.

Способ 1. В этом способе используется комбинация гибридного соединения 90^o и делителя мощности. Как показано на фиг. 21, правый поляризованный принятый сигнал принимается двумя антеннами коммутатора, которые являются линейными перекрестно поляризованными.

Принятый сигнал затем пропускается через блок 90^o - гибридное соединение/делитель мощности и пропускается на входной ограничивающий усилитель, который может иметь типовое усиление 30 дБ.

Правый поляризованный принятый сигнал затем делится на две траектории. Первая траектория ведет к детектору, который детектирует принятую модуляцию. Вторая траектория ведет к фазовому модулятору, который ремодулирует принятый сигнал с выходным сообщением. Модулятор может модулировать либо с двумя боковыми полосами, либо при одной боковой полосе выходной отраженный сигнал.

Смеситель подавления зеркальной частоте используется для осуществления модуляции при одной боковой полосе.

Выходной сигнал затем пропускается через блок 90^o-ного гибридного соединения/делителя мощности и на антенну для передачи обратно на контроллер. Путем ввода альтернативной части гибридного соединения вторично передаваемый сигнал становится с левой круговой поляризацией.

Направления круговой поляризации могут реверсироваться.

Способ 2. В этом способе антенны коммутатора могут быть с линейной или круговой перекрестной поляризацией и могут быть моностатическими и бистатическими.

Двойные цепи приема, усиления, циркуляции и модуляции соединены симметричным мостом, как показано на фиг.22.

Принятый сигнал пропускается от двух антенн через каждый циркулятор, направление циркуляции которого одно и то же при виде от ограничивающего усилителя. Выход от каждого циркулятора делится, и одна часть пропускается на присоединенный детектор, а другая часть пропускается через модулятор с двумя или одной боковыми полосами, затем на другой циркулятор и на антенны для вторичного излучения обратно на контроллер.

Способ 3. В этом способе две антенны коммутатора могут также быть с линейной или круговой перекрестной поляризацией и могут быть моностатическими и бистатическими.

Двойные цепи приема, гибридного усиления и модуляции соединены симметричным мостом, как показано на фиг.23.

Принятый сигнал пропускается от двух антенн в каждый из двух блоков 90^o-ного гибридного соединения/гибридного делителя мощности. Выход каждого гибрида делится, и одна часть пропускается на соединенный детектор, а другая часть пропускается на соединенные модуляторы с двумя или одной боковыми полосами, затем на каждый из других гибридов и на антенны для вторичного излучения обратно на контроллер.

Компенсация диапазона синхронизации.

Когда диапазон увеличивается, относительная синхронизация отраженных кодовых импульсов будет изменяться, пока не будет больше происходить передачи и приема разрядных сигналов в течение периода передачи разрядов на контроллер, вызывая проблемы синхронизации и стробирования.

Компенсация синхронизации производится для изменения диапазонов между коммутаторами и контроллерами путем определения диапазона каждого коммутатора с конкретным контроллером путем измерения временной задержки между передаваемыми и принимаемыми сигналами на котроллере. Диапазон определяется путем посылки измерительного бита тональной посылки одного единичного бита (единицы) от контроллера синхронно с началом слова синхронизации цикла.

Контроллер измеряет временной интервал между переданным и принятым измерительным битом и сообщает этот временной интервал каждому индивидуальному коммутатору. Каждый коммутатор затем вводит задержку в свои отраженные данные, вычисленную для обеспечения условия, чтобы все его ответы прибывали в правильную временную щель (гнездо) на контроллере.

Путем образования 256 последовательных циклов по одному для каждого коммутатора, можно просто контролировать и следить за движением каждого коммутатора в реальном масштабе времени. Частота обновления сообщений о диапазоне 32 раза в 1 с считается адекватной, так как коммутаторы нормально не реагируют в течение периода цикла слова. Эта частота обновления будет обеспечивать слежение в отношении диапазона контроллера/коммутатора 600 м.

Если требуются большие диапазоны, как, например, 1200 м, слово управления/команды может также использоваться для дублирования интервала ответа для обновления диапазона.

Любая задержка длительнее, чем заданный период компенсации, приведет к конфликтам данных в активных щелях (гнездах) данных.

Компенсация диапазона применяется для определения временной задержки, соответствующей наиболее длинным траекториям передачи и приема контроллера коммутатору и обратно контроллеру, и для образования положительного или отрицательного сдвига синхронизации (в зависимости от используемой опорной точки цикла) во всех коммутаторах, равный этой максимальной задержке в отношении ситуации минимального диапазона. Когда диапазон увеличивается, коммутатор на основании информации о диапазоне от контроллера будет вычислять сдвиг синхронизации, необходимый для аннулирования задержки диапазона, вызванной его расстоянием от контроллера, и автоматически отрегулирует задержку своих отраженных сигналов для обеспечения непрерывной точной синхронизации отраженных сигналов на контроллере.

Основная микроволновая автоматическая переговорная система на CEDCOM^TM (C - MATS) функционирует на принципе двухсторонней АТС электромагнитных сигналов, в которой мощность сигнала генерируется только на одном конце двухсторонней линии связи посредством генерирующего сигнал блока передатчика/приемника, именуемого контроллером.

Другой конец двухсторонней линии связи, который не генерирует своего собственного электромагнитного сигнала, образует отраженные сигналы путем вторичного излучения их принятой энергии, является персональным портативным переговорным блоком приемника сигнала/вторичного излучателя, именуемым коммутатор.

Сигналы между контроллером и коммутатором соответственно модулируются для образования цифровых и/или аналоговых выходных сигналов на контроллере и коммутаторе.

Эти выходные сигналы образуют сигналы данных для возможности осуществления коммуникации данных в обоих направлениях либо одновременно, либо последовательно.

Коммутаторы сами по себе не генерируют электромагнитные сигналы, но принимают сигналы, генерируемые контроллерами, из которых получают соответствующие данные. Коммутаторы вторично излучают электромагнитную энергию, принятую от контроллеров, которая (энергия) модулируется посредством данных, генерируемых коммутатором и принимаемых контроллером(ами), используя способ, аналогичный излучению модулированного обратного рассеяния.

Информация основных принципов модулированного отраженного излучения опубликована в открытой печати.

В C-MATS используется принцип, аналогичный модулированному обратному рассеянию, оформленный в виде уникальной конфигурации и конструкции с образованием новой формы "беспроволочной" переговорной системы.

Как показано на фиг. 3, каждый контроллер 1 излучает сигналы низкой мощности в локальной обозначенной зоне. Вызовы могут производиться или приниматься индивидуальным коммутатором 2, когда тот находится в локальной обозначенной зоне, и когда уровень принимаемого им сигнала достаточно высокий для его функционирования.

Антенны контроллера могут работать в любой плоскости, но наиболее эффективной будет направленная система, если направления общего излучения используются для общих применений системы, так что пользователи коммутаторов могут использовать стандартное представление или направление антенн своих коммутаторов.

Контроллеры будут вообще устанавливаться над локально обозначенными зонами, в которых могут функционировать коммутаторы, с их антеннами, излучающими вниз, так что их излучение сигналов перпендикулярно к горизонтально ориентированным антеннам коммутаторов, расположенных под ними.

Частота, на которой происходит связь каждого коммутатора, определяется каждым контроллером, и, принимая во внимание, что излучение от каждого контроллера ограничивается его непосредственной близостью, единственным ограничением в отношении числа коммутаторов, которые могут функционировать в любой данный момент времени в мире, является количество контроллеров, которые установлены, и телефонных линий или каналов связи, отведенных для каждого.

Система не ограничивается пространством канала излучаемого сигнала. Система функционирует на частоте 2,45 ГГц в микроволновом спектре и ограничивается только числом установленных контроллеров.

Комбинация коммутатор/контроллер обеспечивает средство проведения двухсторонних переговоров. Из числа других применений переговорная способность дает возможность производить надежную идентификацию и сообщение данных, таких как финансовые сообщения.

Коммутатор включает в себя процессор и интерфейс для кредитной карточки со встроенной микроЭВМ СР8 для обеспечения надежности, хранения и обработки сообщений.

При условии достаточного количества телефонных линий или каналов, соединенных с контроллером, любое число коммутаторов, вплоть до числа доступных линий или каналов, может одновременно быть задействованным в связи через каждый индивидуальный контроллер вплоть до проектной мощности каналов контроллера.

Как показано на фиг.3, при функционировании лицо, имеющее при себе коммутатор, способно инициировать или принимать вызовы для обработки сообщения, когда они находятся в охватываемой зоне контроллера, и их коммутатор указывает "к связи готов" путем установления, что соответствующий уровень сигнала существует, и путем проведения обмена идентификациями между коммутатором и контроллером и отнесения к опросной щели (гнезду) или постановки в последовательность ожидания.

Для инициирования сообщения (переговоров) коммутатор располагает секретным Р1 (контактным штифтом) или другим средством инициирования сообщения, которое нажимается для возбуждения сообщения в кредитную карточку СР8.

Сообщения могут производиться путем использования телефонной сети. После того как достигнут контакт (опознавание) между контроллером и коммутатором при условии наличия соответствующих средств в контроллере, набирается требуемый телефонный номер обычным образом.

Когда соединение произведено, сообщения/переговоры могут производиться.

Коммутатор является "пассивным" в смысле генерирования сигнала, он принимает энергию сигнала от контроллера, обрабатывает принятый сигнал и вторично излучает энергию принятого сигнала от контроллера, который модулируется с сообщением отраженного сигнала обратно на контроллер, используя способ "обратного рассеяния".

Логическая схема и средства программирования "запирают" каждый коммутатор в его текущем положении связи с контроллером.

Исходя из направленности антенны коммутатора и используемых низких уровней сигнала перехват/подслушивание является исключительно трудным. Исходя из направленных диаграмм направленности антенн коммутатора и контроллера любое используемое устройство перехвата/подслушивания должно физически располагаться между коммутатором и контроллером, чтобы принимать оба сигнала.

Обычный открытый или другой соответствующий способ шифрования может использоваться для образования требуемых уровней секретной связи.

На фиг. 5 представлен общий вид функционирования системы. Контроллер 1 содержит источник 6, который генерирует электромагнитный сигнал, операционный логический блок 3 принимает речевой сигнал и/или данные от внешнего источника и обеспечивает соответствующий входной сигнал на модулятор 4, который модулирует электромагнитный сигнал с речевым сигналом и/или данными, который затем излучается через передающую антенну 5.

Коммутатор 2 принимает электромагнитный сигнал, переданный контроллером, через свои принимающие антенны 7 и 12. Принятый сигнал расщепляется на две траектории. Первая траектория ведет к демодулятору 8, где сигнал демодулируется, и выход соединяется с операционным логическим блоком 9, который обрабатывает принятый, демодулированный сигнал речи/данных, который образуется как входной сигнал на соответствующую логическую схему 10 сообщений и периферийные устройства.

Для образования связи отраженного сигнала сигнал речи и/или данных от логической схемы 10 сообщений соединяется с логическим блоком, который возбуждает модулятор 11, который модулирует сигнал, принятый от контроллера 1, затем этот модулированный сигнал подается на передающую антенну 7 и 12 и вторично излучает отраженный сигнал обратно контроллеру 1.

Контроллер 1 принимает "обратно-рассеянный" сигнал от коммутатора через принимающую антенну 13. Этот сигнал детектируется демодулятором 14, который использует часть сигнала от источника 6 в качестве опорного в его процессе детектирования. Демодулированный сигнал подается на операционный логический блок 3, от которого он соединяется с логическим блоком 15 сообщений, в свою очередь соединенным с внешней цепью обработки и связи.

Передающая 5 и принимающая 13 антенны контроллера могут быть выполнены интегрально как одна антенная структура, что также может быть произведено с принимающей и вторично излучающей антеннами 7 и 12 коммутатора.

Основная микроволновая автоматическая сообщающая система C-MATS состоит из портативного терминала микроволновой связи, именуемого "трансфлектором" ТМ с предпочитаемой мощностью 64 кбайт/с дуплексной передачи с фиксированной микроволновой станцией, именуемой "микроплексором" ТМ, функционирующего с предпочитаемыми 2,045 Мбайт/см.

Каждый микроплексор способен вести одновременный дуплексный обмен данными с рядом трансфлекторов, количество определяется скоростями данных индивидуальных трансфлекторов, например, 1 трансфлектор на 2,045 Мбайт/с, 30 трансфлекторов на 64 кбайт/с или 240 трансфлекторов на 8 кбайт/с.

Ниже описывается система сети, в которой трансформаторы могут сообщаться через сеть, состоящую из иерархий шин данных с постепенно возрастающей пропускной способностью. Сеть также содержит средство, когда с помощью подвижного трансформатора во время процесса сообщения может производиться переход на другие микроплексоры, когда их движение выводит их из операционного диапазона микроплексора связи. Арбитраж в отношении того, какой из нескольких микроплексоров, сигналы которых принимаются одним трансфлектором, является соединенным микроплексором, определяется трансфлектором.

Сеть, описанная ниже, также создает основу для числа идентификации международных и персональных трансфлекторов, местонахождение которых прослеживается, для возможности образования соединений через число персональных трансфлекторов независимо от местоположения трансфлектора или местоположения вызывающего абонента (трансфлектора или другого абонента).

Ниже также описываются вспомогательные средства сети, которые повышают ее работоспособность.

Сеть имеет пирамидальную структуру в каждом национальном применении. Число "пирамидных" уровней определяется географическим распределением микроплексоров и числа трансфлекторов.

Уровень одного микроплексора - уровень ОМ (SM).

Уровень одного микроплексора имеет форму, показанную на фиг. 24. Можно видеть, что указанное число соединений каналов может быть сделано через микроплексор.

Трансфлекторы 2 в зоне связи микроплексора 1 будут автоматически распределяться по каналам, пока все каналы не будут заняты. В момент, когда трансфлекторы не могут быть отнесены к каналу, они будут ставиться на очередь, пока не будет им выделен каждому свой канал.

Уровень ОМ (SM) создает пропускную способность цикла группы данных 2,045 Мбайт/с.

Уровень ММ.

Уровень множества мультиплексоров используется, когда пропускная способность цикла данных 2,045 Мбайт/с не доступна в зоне связи одного микроплексора. В этом случае пропускная способность цикла данных 2,045 Мбайт/с взаимно используется путем долевого участия несколькими микроплексорами на основе долевого временного участия.

На этом уровне один из микроплексоров выбирается/закрепляется как управляющий микроплексор (фиг. 25), увязывая потоки данных от каждого соединенного микропроцессора (включая свой собственный поток данных) для образования заданного числа каналов для внешней сети.

Управляющий микроплексор 2 постоянно контролирует нагрузку вызовов на каждый из управляемых 1 микропрексоров и активно определяет пространство цикла между микроплексорами на основании относительных нагрузок.

Когда микроплексоры физически расположены таким образом, что образуют взаимоперекрывающиеся зоны связи (фиг. 26), процессор канала передачи сообщения в управляющем микроплексоре будет автоматически передавать сообщение потока данных от микроплексора, уровень сигнала которого оказывается ниже допустимого порога (т.е. минимального уровня сигнала, принятого трансфлектором, который выполняет надежную дуплексную функцию), на микроплексор, образующий самый высокий надпороговый уровень сигнала относительно трансфлектора. На фиг. 26 также показано, как зоны связи микроплексоров физически расположены для образования непрерывного охвата путем перекрывания сигналов смежных каналов, одновременно обеспечивая физическое разделение между охватом дублируемых сигналов канала, например А и А.

С помощью вышеназванного средства подвижный трансфлектор может поддерживать соединение надежной дуплексной передачи данных на наружный канал.

Управляющий микроплексор содержит запись активных базовых данных каждого трансфлектора в общих зонах связи как самого, так и каждого управляемого микроплексора. Эти базовые данные автоматически опрашиваются каждый раз, когда запрашивается новое соединение трансфлектором, когда номер вызываемого трансфлектора находится в активных базовых данных. Соединение делается непосредственно с вызываемым трансфлектором через управляющий микроплексор без нагрузки сети внешней относительно управляющего микроплексора.

Каждые активные базовые данные могут быть поделены на три сегмента; первый является регистром трансфлекторов, зарегистрированных в отношении конкретного узла каналов, например уровень AN. Второй сегмент базовых данных содержит регистр локально зарегистрированного "перемещения" трансфлекторов. Этот сегмент регистра обновляется путем посылки "адреса" каждого движущегося трансфлектора каждый раз, когда сначала соединяет с удаленным микроплексором как "гостем" для возможности перенаправления вызовов. Третий сегмент базовых данных содержит регистр "визитов" трансфлекторов, которые зарегистрированы другими. Этот регистр запрашивается вызывающим трансфлектором, и если вызываемый трансфлектор находится в этом сегменте базовых данных, тогда производится прямое соединение между двумя.

Активные базовые данные могут быть установлены на любом уровне в соответствии с пропускной способностью и операционными требованиями "хозяина" системы.

Каждый микроплексор/управляющий микроплексор содержит регистр/процессор вызова, который определяет, будет или нет сделан взнос. Если тариф оплачен, тогда кассовый механизм либо через процесс типа "составления счета" внешней сети, либо, если используется функция, подобная кредитной карточки со встроенной микроЭВМ в трансфлекторе, передача фондов производится во время последовательности соединения трансфлектора/микроплексора (и любого внешнего устройства) со скоростями, определяемыми микроплексором.

Уровень AN-узла площади.

Этот уровень используется при соответствующем кратном отношении скорости цикла микроплексора. Возможным кратным числом может быть, например, 20 раз при 40,96 Мбайт/с.

Для выбора уровня AN микроплексоры и управляющие микроплексоры (когда соединены с уровнем AN монтируются со средством сжатия цикла. Средство сжатия цикла состоит из буфера данных, который принимает каждую последовательность цикла на скорости 2,045 Мбод/с, и процессора, который вторично передает последовательность цикла со скоростью 40,96 Мбод/с.

Эта последовательность "сжатых" данных затем размещается в цикле скорости 40,96 Мбод/с с помощью контроллера узла площади, с каким соединено соответствующее число микроплексоров/управляющих микроплексоров.

Контроллеры узла площади могут монтироваться с аналогичными функциональными способностями, как микроплексоры, например, каждый контроллер узла площади содержит запись активных базовых данных каждого трансфлектора в своих суммарных зонах связи с каждого управляемого микроплексора/управляющего микроплексора. Эти базовые данные автоматически опрашиваются каждый раз, когда требуется новое соединение трансфлектором. Когда номер вызываемого трансфлектора находится в активных базовых данных, соединение производится непосредственно с вызываемыми трансфлектором через микроплексор без загрузки сети, внешней относительно контроллера узла площади.

Контроллер узла площади может также содержать регистр/процессор вызовов, который определяет, оплачен тариф или нет. Если тариф оплачен, тогда кассовый механизм либо через процесс типа "составления счета" внешней сети, либо, если используется функция типа кредитной карточки со встроенной микроЭВМ в трансфлекторе, устанавливает передачу, образуется во время последовательности соединения трансфлектора/контроллера узла площади (и любого другого внешнего устройства) со скоростями, управляемыми микроплексором.

Уровень ZN - узла зоны.

Уровень ZN является "пирамидной" структурой более высоких уровней работающей со скоростью цикла кратной скорости узла контроллера узла площади.

Этот уровень управляется контроллером узла зоны, имеющим функции аналогичные, контроллеру узла площади.

Уровни FN - другие уровни.

Могут быть предусмотрены другие уровни, причем каждый уровень работает со скоростью цикла, которая кратна скоростям цикла контроллера непосредственно ниже управляемого уровня в "пирамиде" сети.

Любой конкретный уровень может быть соединен через соответствующий интерфейс с существующими телефонными и информационными сетями.

На фиг. 27 показано, как соединяются разные уровни системы.

Трансфлектор, оставляющий базовые данные своего "домашнего" зарегистрированного уровня, автоматически регистрируется как "посетитель" (или гость) в "посещаемом" месте, который в свою очередь сообщает "домашние" базовые данные "путешественника" из своего тогда настоящего местоположения. Домашняя база данных тогда регистрирует трансфлектор как "путешественника" вместе с посылаемым адресом.

Каждая из ячеек базы данных может образовать место хранения электронного почтового сообщения и прямую службу.

Избыточность траекторий может быть достигнута путем соединения индивидуальных микроплексоров с несколькими контроллерами узлов площадей, причем дополнительные соединения образуют резервные траектории в случае сбоя первичной траектории.

Аналогичным образом могут соединяться контроллеры индивидуальных узлов площадей с несколькими контроллерами узлов зон. Это перекрестное соединение для образования резервных траекторий может следовать до любого требуемого уровня в иерархии системы.

Хотя в вышеприведенном описании системы рассматривается сеть, использующая подвижные абоненты (трансфлекторы), она может использоваться отдельно или в комбинации с другими проволочными системами, в которых смонтированные "штепсельные" гнезда становятся соединительными для портативных терминалов, имеющих способность обработки трансфлекторов, но без радиосвязи.

Таким образом, C-MATS образует "прозрачную" связь между подвижным процессором, как кредитная карточка со встроенной микроЭВМ СР8, соединенная с портативным коммутатором, и линией входа/выхода контроллера фиксированного места.

Система дает возможность считывающему устройству карт на магнитной ленте производить считывание в процессоре сообщений коммутатора, а также соединять кредитные карточки со встроенной микроЭВМ с процессором сообщений коммутатора, позволяя производить сообщения между C-MATS и кредитной карточкой. Эти сообщения включают в себя передачу и прием шифрованных сообщений, считывание и обновление памяти кредитной карточки со встроенной микроЭВМ и передач программ и данных.

Подробные параметры эксплуатационных характеристик следующие:
Общая система
Технические условия передачи данных - I.S.D.N
Скорость данных системы - 2,045 М/бод
Диапазон радиопередачи - 2-50 м
Охват на контроллер - 10 м² (излученный сигнал 10 мВт)
Контроллер (базовая модель)
Соединения входа/выхода:
Синхронизация - 8 кГц
Тактирование - 2,048 МГц
Данные последовательные - 2, 048 М/бод
Частота микроволн - 2,45 ГГц
Частотные каналы (основная модель) - 4
(Специфичные частотные каналы распределяются, и предусматривается специальное разделение контроллеров, так что во время совпадающих передач циклов контроллеров в случае применения многочисленных контроллеров помехи ближайшего коммутатора устраняются).

Мощность излучаемых микроволн (основной блок) - 10 мВт
Число каналов по 64 кбод - 30 макс.

Число каналов по 8 кбод - 240 макс.

Число одновременно активных коммутаторов - 240 макс.

Число активных и неактивных/управляемых резервных коммутаторов - 256 макс.

Усиление антенны - 8-26 дБ
Размер - 400х400х150 мм
Потребляемая мощность (основная модель) - 10 Вт
Формат данных скорость, бит - 2,048 М/бод
Длина цикла - 256 бит
Период цикла - 125 мкс
Состав цикла (см. фиг.28).

Каждый цикл состоит из:
Биты с 0 по 3 - Знак цикла
Биты с 4 по 7 - Идентификация контроллера
Биты с 8 по 15 - Биты команд и управления
Биты с 16 по 255 - Данные
Распределение каналов, деление времени каналов: через свою функцию команд и управления процессор контроллера может распределять биты возможных данных в "опросных щелях" коммутатора, каждая из длительностей бит, определяемых контроллером, зависит вообще от объема сообщений, происходящих между контроллером и индивидуальными коммутаторами.

Команды и управление.

Сегмент байта команд и управления каждой передачи цикла образует средство, с помощью которого контроллер направляет свой процесс связи с коммутаторами.

Функции команд и управления состоят из:
Команда опознавания.

Опознавание коммутатора достигается с помощью способа, в котором контроллер постепенно откладывает последние опознавания коммутатора, которые еще не были опознаны, оставляя один опознанный коммутатор в конце каждого цикла опознавания.

Контроллер начинает процесс путем выдачи кода команды "опознавание" (биты с 8 по 11). Все неопознанные коммутаторы, принимающие команду "опознавание", отвечают в битах 12 с их первым битом кода идентификации 1 или 0.

Контроллер, который способен детектировать одновременно 1 и 0, определяет бит самого высокого уровня сигнала, который становится первым акцептованным битом. Этот тип бита (1 или 0) затем передается как проверка выбранного бита (как имеющего самый высокий уровень сигнала) в бит 13 и сравнивается в каждом коммутаторе с первым битом кода идентификации, который был послан. Если бит 12, посланный коммутатором, и бит 13, принятый от контроллера, не согласуются в коммутаторе, тогда его внутренняя логическая схема проинструктирует его прекратить посылку своего кода идентификации до получения следующей команды опознавания.

Если бит 12, посланный коммутатором, и бит 13, принятый от контроллера, согласуются в коммутаторе, тогда его внутренняя логическая схема проинструктирует его послать свой второй бит кода идентификации в бит 14.

Контроллер снова определяет бит самого высокого уровня сигнала, который становится вторым акцептованным битом. Это тип бита (1 или 0) затем передается в качестве проверки выбранного бита в бит 15 и сравнивается в каждом из активных или действующих коммутаторов со вторым битом кода идентификации, который был послан.

Если бит 14, посланный коммутатором, и бит 15, принятый от контроллера, не согласуются в коммутаторе, тогда его внутренняя логическая схема проинструктирует его прекратить посылку своего кода идентификации до получения следующей команды опознавания.

Если бит 14, посланный коммутатором, и бит 15, принятый от контроллера, согласуются в коммутаторе, тогда логическая схема каждого активного коммутатора проинструктирует его отложить передачу своего кода идентификации до получения от контроллера команды "продление" (описывается ниже) как части продолжения процесса опознавания. Команда "продление" является сигналом коммутатору передать свой третий бит кода идентификации во время следующей последовательности цикла этого контроллера.

Команда продления опознавания.

Команда "продление" выдается как 0 во время бита 8 для инструктирования всех коммутаторов, кроме тех, которые выдержали проверку оставаться молчащими, т.е. неактивными.

Коммутаторы, которые выдержали проверку до этого, будут посылать свои следующие биты кода идентификации во время бита 8.

Контроллер снова определяет бит самого высокого уровня сигнала, который становится третьим акцептованным битом. Этот тип бита (1 или 0) затем передается контроллером в бите 9 и сравнивается с каждым из активных коммутаторов с битом кода идентификации, который был послан во время бита 8.

Если бит 8, посланный коммутатором, и бит 9, принятый от контроллера, согласуются в коммутаторе, тогда его внутренняя логическая схема будет инструктировать его послать свой следующий бит кода идентификации в бит 10.

Как описано ранее, если бит 8, посланный коммутатором, и бит 9, принятый от контроллера, не согласуются в коммутаторе, тогда его внутренняя логическая схема будет инструктировать его прекратить посылку своего кода идентификации до получения следующей команды опознавания.

Этот процесс будет продолжаться в отношении каждого последующего бита до тех пор, пока либо не будет завершен процесс с кодом идентификации и останется один активный коммутатор, либо будет продолжаться до бита 14 и бита 15. Как ранее, если происходит согласованность, внутренняя логическая схема каждого активного будет инструктировать его отложить передачу своего кода идентификации до следующего цикла.

Команда "опознавание" занимает 8 циклов для опознавания коммутатора.

Команда "проверка".

Команда "проверка" используется контроллером для подтверждения кода идентификации одного коммутатора выдержавшего всю последовательность процесса команды "опознавание".

Команда "проверка" передается контроллером во время бит с 8 по 11 периода бит цикла.

Контроллер передает во время бит с 12 по 15 первые четыре бита кода идентификации, которые он "опознал".

Контроллер передает команду "продление", бит 8, в каждом из следующих 5 циклов. После каждой команды продления он последовательно оставшуюся часть своего кода идентификации во время бит с 9 по 15 каждого цикла.

Процесс повторяется в последующих циклах до тех пор, пока не будет передана контроллером полная идентификация и сумма проверки.

Если Сумма проверки не согласуется с кодом идентификации, коммутатор не отвечает. Этот процесс будет повторяться только после того, как контроллер аннулирует процесс опознавания и начнет его снова.

Если сумма проверки согласуется в соответствующем коммутаторе, коммутатор посылает 2 бита запроса режима, сопровождающиеся 2 битами суммы проверки, начиная с бита 11.

Контроллер будет проверять прием запроса режима путем передачи 1 в бит 15.

Команда "проверка" занимает 6 циклов для завершения своей операции.

Команда присвоения пароля коммутатору.

После завершения проверки во время следующего цикла контроллер выдает команду присвоения пароля коммутатора в течение бит с 8 по 11 периода бит цикла, и также выдает коммутатору уникальный пароль, сообщение уровня сигнала, сообщение в 1 бит с указанием, сделано ли определение места опросной щели или поставлен на очередь, и либо положение опросной щели, либо начальное положение очереди.

Коммутатор посылает ответ с проверки биты один за одним, и если это согласуется с общим сообщением, посланным контроллером, контроллер подтверждает сообщение путем посылки 1 в бит 14 четвертого цикла. Коммутатор посылает 1 в бит 15, подтверждая прием подтверждения контроллера.

Каждый пароль состоит в целом из 8 бит, первые пять бит определяют номер группы (1 до 32) из 8 паролей, и следующие три бита определяют, какие биты с 8 по 15 будут представлять состояние коммутатора.

Эти данные передаются в течение бит с 12 по 15 первого цикла и продолжаются в течение бит с 9 по 15 следующих циклов посредством команды "продление". Так как данные идут от контроллера, бит 8 невозможен для данных, так как используется для команды "продление". Коммутатор проверяет свой присвоенный пароль, уровень сигнала и положения опроса/очередности путем повторения каждого бита, принятого от контроллера в течение каждого цикла периода бит (проходит от цикла к циклу, в которых повторение бита 15 посылается в течение бита 9 последующего цикла).

Команда присвоения опросной щели.

Когда опросные щели становятся доступными, контроллер присваивает их каждому неактивному коммутатору в порядке, в каком они были опознаны. Присвоение осуществляется путем выдачи контроллером команды "присвоение опросной щели" во время бит с 8 по 11 первого цикла, с последующим паролем коммутатора, суммой проверки, стартового положения присвоенной опросной щели и длины. Это сообщение требует 4 цикла.

Процессор контроллера содержит таблицу преобразования, которая содержит порядок, в каком пароли присваиваются коммутаторам.

Коммутатор проверяет положение своей присвоенной опросной щели путем повторения каждого бита, принятого от контроллера во время каждого цикла (проходит от цикла к циклу, в которых повторение бита 15 посылает в течение бита 9 последующего цикла).

Контроллер выдает конечную проверку в бите 14 цикла 3, что сопровождается последующим ответом о проверке от коммутатора в бите 15 цикла 3.

Команда контроля деятельности.

С регулярными интервалами, определяемыми своим процессором, контроллер последовательно опрашивает каждый коммутатор для определения его состояния.

Опрос производится на основе пароля коммутатора.

Контроллер передает команду "контроль деятельности" во время бит с 8 по 11, за которой следует компонент номера группы пароля и суммы проверки.

В этом процессе используется несколько (мин.3, макс. 34) циклов, используя команду "продление". Так как каждый ответ принимается от соответствующей группы 8 коммутаторов, контроллер передает "продолжить бит" во время бита 14, что инструктирует все коммутаторы произвести приращение номера группы и ответить, если этот можно выполнить. Этот процесс продолжается, пока команда "продолжать бит" не будет аннулирована контроллером.

Команда стереть опросную щель.

Эта команда используется контроллером для инструктирования индивидуальных коммутаторов прекратить свои сообщения и освободить свою опросную щель и переключить в неактивный прослушивающий режим. Команда "стереть опросную щель" (все единицы) передается во время бит с 8 по 10 периодов бит, сопровождающейся первым битом суммы проверки, пароля коммутатора и остальной части суммы проверки. Коммутатор ответит с помощью бита проверки в бите 15 цикла 1.

Команда о режиме.

Команда о режиме используется контроллером или коммутатором при запросе изменения режима коммутатора.

Команда о режиме передается во время бит с 8 по 11 периода бит, сопровождающийся паролем коммутатора, изменением режима и суммой проверки. После суммы проверки коммутатор ответит на запрос об изменении режима. Одновременно контроллер пошлет первые 2 бита сообщения об уровне сигнала, сопровождаемые проверкой запроса об изменении режима, с последующими 2 соседними битами сообщения об уровне сигнала.

Коммутатор тогда подтвердит проверку контроллера в бите 14.

Технические данные средств связи
Соединения входа/выхода
Тактирование - 3,11 МГц
Данные - 8 кбод полудуплекс
Мощность - 5В и 50 мА и 10 мс
Последовательный вход/выход периферийных устройств
Данные - 9,6 кбод макс. скорость и 8 кбод средняя скорость передач
Функции - Готовый набор данных (DSR) стереть, чтобы послать (CTS)
Периферийные функции
Пульт управления - 4•4
Дисплея - 9 знаков, 1 строка
Звуковой сигнал - Звуковой тон
Световые вспышки - Светоизлучающий диод
Вариант речевого сигнала
Синхронизация - 8 кГц
Тактирование - 2,048 МГц
Данные - 2,028 Мбод, дуплекс
Источник питания - Никель-кадмиевые элементы, перезаряжаемые зарядом солнечной ячейки (элемента)
Здесь показана и описана новая система пассивного универсального коммутатора, которая достигает решения всех целей и преимуществ, о которых было ранее сказано. Многие изменения, модификации, а также другие использования и применения объекта изобретения станут очевидны для специалистов в этой области техники после ознакомления с описанием изобретения и приложенными чертежами, в которых описываются предпочитаемые варианты реализации его. Все такие изменения и модификации, а также другие использования и применения, которые не входят за рамки идеи и объема изобретения, считаются охватываемыми изобретением, которое ограничивается только формулой изобретения.

Реферат

Система связи включает в себя головную станцию, именуемую здесь "контроллер" и одну или больше удаленных или спутниковых станций, каждая именуемая "коммутатор". Контроллер производит распределение, управляет и сообщается с коммутаторами, которые расположены в диапазоне приема его передачи. Коммутаторы, принимающие данную передачу контроллера, образуют для этого контроллера сеть на период, когда происходит прием. Контроллер является единственным генератором электромагнитного излучения, которое он модулирует с информацией, относящейся к его собственной идентичности, записям, которые он предпринимает, и информации, которую он передает. Каждый коммутатор модулирует и повторно излучает принятую передачу, используя обратное рассеяние. Повторное излучение обратным рассеиванием делает конструкцию коммутатора простой и дает возможность иметь конструкцию очень чувствительного приемника в контроллере. При функционировании контроллер инициирует связь с каждым коммутатором путем установления через АТС установления связи уникального канала связи, который будет поддерживать с этим коммутатором. После того как каналы установлены, контроллер повторно упорядочивает передачу по каналам связи с каждым коммутатором в отношении последовательного интегрального взаимного обмена данными. Контроллер непрерывно ведет поиск новых коммутаторов, вошедших в его сеть, и дезактивирует упорядочение связи с коммутаторами, передачи которых завершены. Когда сеть не активная, потому что нет коммутаторов или никто из них не нуждается в сообщениях или обмене данных, контроллер производит упорядочение передачи по каналам связи с пониженной скоростью. 4 с. и 27 з.п. ф-лы, 28 ил.

Формула