用于单点到固定多点数据通信的系统和方法

专利名称：用于单点到固定多点数据通信的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种数据通信，尤其是涉及一种用于单点到固定多点通信的方法和系统。
背景技术：
在传统的单点到固定多点数据通信系统中，基站发送信息到固定远程站，而固定远程站中每个固定远程站反过来发送信息到基站。这种系统通常使用一个或多个预定的和国际通用的通信协议。这些协议可用于具体应用和工业的最优化。例如，用于无线通信的协议仍趋于发展并受到电信工业的影响。然而，由于这些传统的系统中将基站和固定远程站互连的通信介质多数是陆地的，(即，铜或光纤介质)，因而数据通信协议趋于发展和/或受到计算机工业的严重影响。
通常地，固定无线系统的特点是一点到多点拓扑结构，其中远程站固定在特定的位置。一点到多点拓扑结构的一个例子是无线本地环路(WLL)。多数WLL解决办法是使用不同的一个主要的无线通信协议，诸如，频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)。使用这些协议的系统为在远程站和基站之间的通信分配和保留带宽。
基于FDMA的系统将可用信道频带中的分离信道分配给每个远程站。例如，在蜂窝系统中，基站一旦接收到来自蜂窝电话(无线电)的请求就分配这些信道。有一个公共信道，其用于控制基站和远程站之间来回传递的信息。基于TDMA的系统将信道分成时隙。每个远程站分配有一个时隙。如果在时隙可用时没有要发送的数据，那么该带宽就浪费了，因为不能将它重新分配给另一远程无线电。通常地，基于CDMA的系统使用非相关的码序列以允许多个无线电在相同的频率范围内发送和接收。在蜂窝CDMA中，基站根据来自手机(cell phone)的请求分配编码。实践中，对于扇区中使用的编码数量有一定的限制，从而限制了可用的信道的数量。
传统的无线电信协议在存在连续的信息流的情况下倾向于有效。但是，因特网数据话务(数据通信业务量)和现代的语音数字化技术在使用带宽方面本质上是突发性的。因而，使用这些传统协议的系统都不能有效的利用这些可用的具有突发性数据话务的信道带宽，这主要是因为当它们所分配的站不发生突发脉冲串时，所分配的信道就一直保持空闲。
与现行的无线电通信协议相关的另一个缺点是它们要求基站在很多个远程站之间通信并分配带宽，这导致大量的延迟。另外，这些传统的协议不能在不同的时刻容纳不同远程站的各种需求，因而它们不能根据话务需求动态的分配带宽。
一般地，配置传统的基于计算机的数据通信协议，用于多点到多点的通信。最优化这些协议以处理突发性数据话务。这些协议的例子包括载波侦听多址存取(CSMA)，和载波侦听多址存取/冲突检测(CSMA/CD)协议。当最优化这些协议时，它们可有效的利用带宽。然而，该最优化采用多点到多点为基础的拓扑结构。此外，由于缺乏信道保留和数据话务突发的不一致性，在对它们的带宽高利用率的情况下，这些协议不能充分的支持时间敏感数据话务，如数字化语音。

发明内容
本发明提供用于有效的单点到固定多点数据(数据和/或数字化语音)通信的系统和方法。本发明通过根据话务需求动态地分配带宽而克服了传统系统和协议的缺点，尤其是对于具有突发性或时间敏感数据话务的应用。
在一个实施例中，在具有基站和多个远程站的固定单点到多点系统的情况下提供无线数据通信。在操作中，基站通过正向信道将数据分组发送到远程站，而远程站通过反向信道将数据分组发送到基站。在反向信道上发送之前，每个远程站都侦听(监测)反向信道以确认是否有其它远程站在发送。只有在远程站确定信道空闲(clear)的情况下，其才发送数据。远程站以相继次序侦听，从而消除了由于远程站的同时发送导致冲突的可能性。
本发明还有效和动态地聚集数据话务，从而允许利用整个带宽。例如，当只有一个远程站需要带宽时，整个带宽都分配给该远程站。如果多个远程站需要带宽，那么根据这些远程站的需要分配整个带宽。根据本发明的教义，不会有远程站被拒绝分配带宽，亦不会将带宽浪费在没有数据要发送的远程站。此外，可在不用附加分配的系统开销和/或保留协议的情况下，利用了反向信道，从而防止相关延迟。
本发明的另一个特征是远程站侦听反向信道的次序可以周期性地旋转。于是，在反向信道上传输时，对于所有远程站都保证相同次数的访问。
本发明的另一个特征是将远程站分配给各区域。给定区域内的远程站只侦听在该区域内的其它远程站。由于可在相互靠近的地区内为那些远程站配置区域，这就减小了与远程站相关的硬件成本。另一方面，根据远程站类型、数据话务类型或对于反向信道的访问速率要求，可在区域内将远程站分组。
在本发明的一个实施例中，一种单点到多点通信系统，其包括基站，其能够提供正向信道信号；和多个远程站，其能够(i)监测正向信号，(ii)在空闲信道评定间隔期间监测反向信道，及(iii)当该反向信道空闲时发送反向信号；其中多个远程站分配在至少两个区域内，该两个区域包括第一区域和第二区域，该第一区域的远程站在第一空闲信号评定间隔期间监测该反向信道，而在第二空闲信道评定间隔期间，第二区域的远程站监测该反向信道。该正向和反向信道信号可运用包括并行扩频的信号。
在本发明的另一个实施例中，具有基站和分布在包括第一区域和第二区域的至少两个区域中的多个远程站、用于单点到固定多点通信系统的方法，包括步骤从基站发送正向信道信号；检测每个远程站的正向信道信号；在第一空闲评定间隔时间内专门分配的停顿(dwell)时间期间，在第一区域的每个远程站监测反向信道；以及在第二空闲评定间隔时间内专门分配的停顿时间期间，在第二区域的每个远程站监测反向信道；如果在专门分配给第一远程站的停顿时间期间，该反向信道是空闲的，且该第一远程站有信息要发送到基站，则从第一远程站发送反向信道信号。
本发明的另一特征是其能够同其它的诸如并行扩频通信协议分层。
在本发明的一个实施例中，一种多址存取通信系统，其包括基站，其提供正向信道信号；和多个远程站，其中每个远程站都监测该正向信道信号，在空闲评定间隔中所分配的时间期间，每个远程站都监测反向信道，且当在所分配的时间期间该反向信道空闲时提供反向信道信号，其中正向和反向信道信号包括并行扩频通信信号。
本发明的一个优点是提供一种网际协议多址存取(ipMA)管理协议，该协议可在不损害电话声音质量的情况下最大化网际协议和带宽的潜力和经济性。本发明允许分别从各远程站和基站独立地同步传输，因而它更适于处理因特网使用者将网页下载到他们的个人计算机上要求的不对称数据。
本发明的另一优点是确保用于数据通信的稳定的等待时间，使用标准的IP这是不可能实现的。由于数据分组的时刻得到了协调，这意味着不必要保留额外的带宽来处理多个用户需要在同一时间传输的可能性。
本发明的又一优点是不要求使用传输保留协议或分配系统来分配带宽给各个远程站。
与在短距离上配置高电话密度的移动蜂窝协议相比，本发明可覆盖一个宽的区域。
此外，本发明的各个实施例都比CDMA更有效率。例如，在仅使用一个相关编码的一个扇区中，CDMA蜂窝系统可同时承载30个同步电话对话。使用本发明网际协议多址存取技术的同样的系统可承载240个同步电话对话。
从下面对本发明的较佳实施例、附图以及所附权利要求书的更加详细的描述中，本发明的上述和其它特征和优点将显而易见。


为了更充分的理解本发明及其目的和优点，现在参照并结合附图进行以下描述，其中图1是根据本发明的单点到固定多点无线数据通信系统的拓扑图；图2A和2B分别是根据本发明运用正向信道和反向信道的半双工和全双工系统的高层视图；图3是根据本发明的正向信道、反向信道和空闲信道评定相位的详细视图；图4是根据本发明，伴有Dwell(停顿)时间旋转发生的一连串正向信道、反向信道和空闲信道评定的详细视图；图5是根据本发明的单点到固定多点无线数据通信系统分成多个区域的拓扑图；图6是根据本发明一连串正向信道、反向信道和空闲信道评定的详细视图；图7示出了根据本发明的一种控制分组；图8示出了根据本发明向网络加入新远程站的过程。
具体实施例方式
参照附图1-8，描述本发明的优选实施例及其优点，其中相同的数字表示相同的部件。并描述采用了网际协议(IP)寻址技术的单点到固定多点无线数据通信系统。然而，本发明应用在任何类型的单点到固定多点系统中对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。例如，本发明的教导可以使用在非无线通信介质中，如基于铜线的通信介质、基于光纤的通信介质或基于同轴混合(光缆)的通信介质。本发明的一个这种实施例可以是具有单点到固定多点拓扑结构的局域网。本发明可为英特网的广泛应用提供信息(如，数据和数字化语音)。例如，单点站给各种固定多点站提供因特网连接服务，以使得在这些多点站的使用者能发送和接收电子邮件，与万维网相连，或者进行数字化语音通信。
图1是根据本发明的单点到固定多点无线数据通信系统100的拓扑结构图。系统100包括基站102和多个远程站104。基站102可以与因特网、传统电话系统或者任何其它的传统网络(未示出)相连。反过来，每个远程站104与多个目标设备(未示出)和/或用户(未示出)相连。分别通过正向信道(FC)106和反向信道(RC)108提供自和至基站102以及每个基站104的通信。在优选实施例中，在2GHz频率范围内的载波射频(RF)信号上调制FC106和RC108。这里运用了名称为“并行扩频系统和方法”的美国专利申请No.10075367中所描述的并行扩频通信协议，这里通过参考并结合了其全部内容。并行数据扩展包括编码并扩展使用正交Walsh函数的数据流，并从而将该数据流分段到各多位数据分组，数据分组代表许多真或逆Walsh码中的一个。然后，对数据流进行差分编码，以用于BPSK或QPSK调制，并使用PN序列扩展。调制并行扩展数据流，以用于发送到接收机。在接收机上，通过运算数字化数据流和可编程序列之间的交叉相关性来恢复数据流。这样执行能使无线通讯的距离达到约50Km。对本领域的技术人员显而易见的是根据本发明可以很容易的利用其它类型的通信技术和载波信号。
在半双工或全双工的实施例中，基站102与每个远程站104之间可以通信。图2A是本发明半双工实施例200的高层视图。在该实施例中，基站首先通过FC106发送信息到每个远程站104。在该时间间隔期间，每个远程站104回到(切换到)FC106的频率，接收基站102发送的数据分组(或一个数据分组)。分配给FC106的时间间隔部分是根据基站102发送(或突发性)数据以及每个远程站104接收数据所需要的时间。
在许多不同的寻址方案中，基站102可动态的与远程站104通信。例如，对于每个FC106，可以将数据分组指定给特定的远程站104，所有的远程站104或者它们的子系统(预分配组)。指定特定远程站的数据分组用预先分配给每个远程站104的唯一的地址标记。这种情况下，每个远程站104都检测FC106，但是仅仅在具有匹配地址的远程站才处理接收的数据，而其余的远程站104将删除发送的数据分组。指定给所有远程站104的数据分组用广播地址标记。检测FC106时，每个远程站104将识别该广播地址并处理接收的数据。指定到远程站104的子系统的数据分组用特定的地址标记，从而提供半广播类型的通信。
本发明的上述寻址方案可容易地映射到更高层的协议中，如广泛使用的网际协议(IP)。在该实施例中，每个远程站104的地址都可与该远程站104的IP地址相对应。可选择的是，在本发明实施例的寻址方案中可直接使用远程站的IP地址本身。后一实施例的优点是消除了映射的附加复杂度，而更容易通过基站102接入因特网，或其它IP网络。此外，在该IP实施例中，本发明可以使用现有的更高层网络通信软件和硬件。例如，要发送到所有远程站104的数据分组可以使用IP的缺省寻址广播方案。这些类型的数据分组可包括用于整个系统管理、供应、控制或者仅仅将用户信息广播到远程站104的控制数据。要发送到特定远程站104的数据分组有那个远程站的IP地址。因而，仅有那个远程站才在其网络层拆开该数据分组，而其它的远程站104则简单的删除该数据分组。使用IP协议作为寻址方案的另一个优点是能够创建与IP网络的一个或多个子网络相应的区域。从而，本发明的这个实施例能配置成远程站104的子系统处于一个IP子网络或区域。
再参照图2A，一旦分配给FC106的时间期满，每个远程站104就切换到RC108的频率，并进入空闲信道评定(CCA)相位。在该时间内，每个远程站104侦听RC108，以确认其他远程站104是否在发送数据。如果第一远程站(如，具有最高发送优先级的远程站)有数据分组发送给基站102，且它确认没有其它的远程站104在发送信息，那么该第一远程站就发送其数据分组到基站102，直到分配给RC108的时间期满。由于每个远程站都在侦听任何其它远程站104始发的所有发送，因而每个远程站104检测到该第一远程站的发送，就抑制发送。下面，进一步描述本发明这些特征。一旦分配给RC108的时间期满，所有的远程站104都再次切换它们的侦听频率，重新调谐到FC106，基站102开始发送FC106的另一次发生到远程站104。
根据本发明，每个远程站104(通过监测RC108)都确定是否发送数据。在这一点上，本发明的实施例并不要求基站102在远程站104之间分配或提供地址接入RC108。因而，防止了与分配相关的任何传播延迟。
为了利于基站102和远程站104之间必要的信号交换和低差错率的通信，必须使这些站同步。同步通信系统的方法是已知的技术，本发明的实施例容易地使用该技术。例如，可以在系统100的初始配置期间实现同步，并通过基站102发送的广播控制分组来保持。
本发明还提供保护时间(GT)204，以调节与其设备相关的延迟，并将每个实施例最优化到该实施例的规格(如，极低的差错率，最小的同步时间等)。如前面所记载，本发明可以应用各种应用程序、拓扑结构和站设计。每个实施例都需要补偿与RC106和RC108传输(站间距离的函数)相关的传播延迟，以及与电路系统(硬件)、数据处理和站的频率切换相关的延迟。可使用传统的技术来计算或测定该延迟时间。
在本发明的实施例中，GT204设置在FC106、RC108和CCA202开始或结束阶段。然而，可使用其它的GT204布置来调节前述及其它延迟。例如，本发明的实施例中，GT204设置在FC106开始和结束阶段、RC108结束阶段和CCA202结束阶段。
图2B是本发明全双工实施例206的高层视图。该实施例和前述半双工实施例的主要区别是FC106传输与RC108传输重叠。然而，在优选实施例中，在RC108的CCA202相位期间，不会出现FC106传输。因而，在分配给CCA202相位的时间期满之后，FC106传输才开始。如所描述的，FC106传输持续的时间周期可等于RC108传输保持的时间。如本发明的半双工实施例一样，全双工实施例利用GT204来调节各种延迟。
图3是根据本发明的FC106、RC108和CCA202的详细视图，其说明了本发明实施例300的全双工的动作过程。起初，将远程站104切换到侦听FC106的频率。分配给FC106的时间期满时，每个远程站104都重新调谐到RC108的频率，并开始侦听该信道。这标记为CCA202相位的开始。
将CCA202分成时间周期、相等持续时间的停顿时间(DT)。然而，本发明的其它实施例使用了各种持续时间的停顿时间。如所述，有“n”个停顿时间周期(如，DT1302、DT2304直到DTn306)。一般地，给每个远程站104动态的分配特定的停顿时间周期并连续的侦听发生。每个远程站104都在其指定的停顿时间内侦听RC108，如果其停顿时间内信道空闲，该远程站就发送数据。更特别的是，在CCA202相位期间，每个远程站104都在等待，直到其指定的停顿时间才侦听RC108。第一远程站(如，指定标志(ID)为1的远程站)在DT1302先侦听RC108。在DT1302期满后，第二远程站(如，指定ID为2的远程站)在DT2304期间内侦听RC108，相应地，第n远程站等到DTn306开始时才在其停顿时间内侦听RC108。有数据发送的远程站仅在其指定的DT内侦听RC108，确认没有其它的远程站104在发送信息(即有空闲信道)时，该远程站才发送信息到基站。在上述示例中，如果第一远程站没有数据发送，该远程站耗费DT1302来侦听RC108，且没有任何发送(即使有空闲信道)。
在DT2304，第二远程站开始侦听RC108，并评定是否遇到空闲信道的状态。如果前面的远程站(即第一远程站)没有任何数据要发送，且其它远程站还没有机会发送，那么该信道就空闲。如果第二远程站没有数据发送，它在DT2304期间内在RC108上没有任何发送的情况下，就以如第一远程站相同的方式侦听RC108。但是，如果第二远程站有数据发送，它就在该远程站评定有空闲信道后立即在RC108上发送数据。根据本发明，在分配给RC108此次发生时间期间或者直到RC期满，第二远程站发送其所有的数据。一旦DT2304期满，在DTn306期间，第n远程站开始侦听RC108，并检测到第二远程站仍在发送数据。从而，第n远程站评定RC108不是空闲信道(忙)，在该特定RC108期间不发送任何数据(如果有)。
为了保证所有的远程站104有同等的机会发送数据到基站102，在连续的RC发生期间可以改变DT的次序(如303、304和306)否则，低阶的DT(该示例中的第一个第二远程站)总是比其它具有较高阶DT(该示例中的第n远程站)的远程站有更高的优先级发送数据。可将动态地分配这些停顿时间的方案预先配置在每个远程站104中，以便基站102不用浪费宝贵的处理资源和时间来管理它。但是，基站102可以发送控制分组来否定预先配置的动态分配方案或者重新设定DT级形成一个新级。
图4是本发明全双工实施例400中，停顿时间旋转时，一连串的FC(402、404、406、408)、RC(410、412、414)和CCA(416、418、420)发生的详细视图。在FC402后，RC410开始时，第一远程站在DT1422期间侦听信道。接着，第二远程站在DT2424期间侦听，最后第n远程站在DTn426期间侦听。然后，对于下一个RC发生(RC412)，停顿时间DT就在一个循环内旋转。如所述，在RC412期间，最后侦听的远程站(示例中的第n远程站)将会在其DT内第一个侦听，DTn426被转移到CCA418的开始。在等于DTn的时间之后，及时的发生对其它远程站的移位。在发生动作的期间，旋转给每个远程站104提供了同等的机会发送数据。除了所描述的循环方案外，使用其它的算法实现DT的分配和转换对本领域的技术人员来说是显而易见的。对于支持时间敏感话务或需要小而连续的延迟的实施例来说，等同接入带宽是一个重要特征。例如，IP上的语音不仅要求小延迟，而且要求连续延迟，因为大的延迟变化倾向于导致抖动。此外，本发明的实施例可以运用其它的DT结构。例如，当其它的远程站正在旋转时，可将预定的和固定DT时隙分配给一个或多个远程站。使用该实施例，可优先实现某个远程站。
如上述，本发明可以应用多区域。图5描述了根据物理位置分组的三区域网络系统500，特定数目的区域仅是示例性的。例如，网络系统500包括第一区域510，区域1；第二区域520，区域2和第三区域530，区域3。每个区域包括了许多位于给定物理区域内的远程站104。以这种方式将远程站104分区避免了不同区的远程站之间相互通信。这通常受以下因素支配各区之间的地形，如区域1和区域2之间的山540；各区之间的大距离大于远程站之间最大通信距离，如区域2和区域3之间的大距离550；或者防止各区之间通信的干扰设备，如区域3和区域1之间的建筑物560。在一个基站102为包括一个或多个紧靠着的分组远程站104的稀疏座落的村庄提供服务的乡村设置中，分区尤其有用。
图6是根据本发明两个区(区1和区2)系统600中一串FC(602、604、608)、RC(610、612、614)和CCA(616、618、620)。在该实施例中，分配从1到100的ID地址的远程站104配置在区域1，而分配从101到256的ID地址的远程站配置在区域2。区域1中的远程站在反向信道(例如，RC610)第一次发生时发送。区域2中的远程站在反向信道(例如RC612)第二次发生时发送。其后，区域1中的远程站在反向信道(例如，RC614)随后发生时再次发送等等。在该优选实施例中，给定区域的远程站仅侦听它们区域内的远程站。
在该优选实施例中，每个区域中单独发生DT次序的转换，且利用以上公开的旋转方案。因而，在区域1中的远程站可传输的每个反向信道(例如，RC610和RC614)，旋转与区域1中的远程站相关的DT(例如从DT1622到DT100624)。相应地，在分配给区域2中的远程站进行传输的每个反向信道(例如，RC612)，旋转与区域2中的远程站相关的DT(例如，从DT101626到DT256628)。
区域的使用允许那些物理位置相互靠近的远程站分组。由于每个远程站仅需要侦听其所在区域的远程站，因而远程站的传输硬件(如，天线)保持最少。此外，本发明的这个实施例允许保持广大地理面积中的单个基站102，而由于在较小地理面积的区域中的分组，使远程站104的硬件的花费最小。通过将信号(intelligence)移动到远程站来提高效率，以便到基站的传播延迟不会降低系统吞吐量。例如，如果远程站距基站有50Km，但被分成面积为远程站之间相距小于10Km的区域，假定10个远程站内有640个用户，那么就有96.8％的带宽可用于语音和数据的有效负载。在一个区域中30个远程站内有1920个用户时，84.2％的带宽可用于数据。在郊区，每个区域内的远程站相距大于5Km的情况下，91.4％的带宽可用于30个远程站内的1920个用户的有效负载。
可选择的是，与服务类型相应的区域内的远程站可以分组。因为每个区域独立的发生DT的转换，具有更少远程站的那些区域中每个远程站的接入率更高。例如，图6中的区域1有100个远程站，而区域2有156个远程站。因而，区域1中的每个远程站的DT比区域2中的远程站的DT旋转的更快。从而，区域1中远程站总接入率高于区域2中的远程站的总接入率。
本领域的技术人员显而易见的是区域的配置及其相应的地址是网络设计的事，且所用的方法在本领域中也是公知的。例如，可将C类IP子网络分配到本发明实施例的单个区域。可选择的是，可使用IP掩码给该实施例的区域分配较小或较大的IP子网络。
在本发明的实施例中，根据数据类型将远程站104上通过反向信道108待发送的数据区分优先次序。例如，每个远程站执行一种算法，以将在其可用的传输时间内发送的数据类型区分优先次序。在本发明的一个示例性实施例中，把数据分成三种类型语音数据、控制数据和因特网数据。由于语音数据是最时间敏感的，给它最高的传输优先级。控制数据为次高传输优先级，因特网数据，如HTTP话务的e-mail，为最低的优先级。
如上所述，执行单点到固定多点系统100和500的初始配置过程来校准基站102和远程站104之间的通信。在将新远程站加入到现有网络中的情况下，这尤其重要，其中站之间的距离，诸如，基站102和新远程站间的距离，现有远程站104和新远程站之间的距离，是影响RF传播延迟的重要因数。通过测定基站102和新增远程站之间的距离，从而可以测定并校准滚降时间(rollover time)。通过测量远程站104与新增远程站之间的距离，可以确定网络区域的最优停顿时间周期。在开始该配置相位之前，基站102发送广播控制分组到所有的现有远程站104和新增远程站，该广播控制分组包括供应信息和其它参数，如缺省停顿时间周期。
图7示出了广播控制分组700的一种示例性格式。广播控制分组700包括首标702，该首标702包括一个或多个指令(如，指令所有远程站104进入配置相位以增加新远程站)和广播控制分组700的长度。接着首标702，提供属于每个远程站104的多个数据域。在本发明的一个示例性实施例中，每个远程站连接三个数据域，例如，指定第一远程站104的ID或地址的第一数据域704，R-ID1；指定第一远程站区域的第二数据域706，Z-ID，在各区域之间的远程站的IDs或地址重复的情况下尤为有用；分配给第一远程站的第三数据域708DTa，其指定停顿时间DT。将相应的数据域方面的相似信息提供给网络中随后的每个远程站104。最后的三个数据域710、712和714分别对应ID或地址、区域以及所分配的停顿时隙DT1，对于新增的远程站来说，该停顿时隙为CCA相位202中的第一停顿时间302。如果网络中没有多个区域，那么数据域706和712将被删除。在本发明的实施例中，相对于特定远程站的那些三个数据域的失效指的是该远程站从网络中临时的或永久的删除。
图8描述了在新增远程站时，在网络500中配置网络100或区域的过程800。特别的是，基站102在正向信道上发送(步骤802)广播控制分组700到所有的远程站104和新增远程站，指令它们进入第一配置相位。在该相位，分配给新增远程站第一停顿时间DT1，不允许其它远程站捕获该时隙。从第二时隙DT2向前，全部现有远程站104可以正常地与基站102通信。在第一停顿时间期间，基站102等待的时间周期足以调节网络的最大可能半径(以基站102为中心)。基站102基本上在同一时间结束其在正向信道上的发送(在DT1开始之前)，并起动(步骤804)定时器，新增远程站受到广播控制分组700时，就处理它并在反向信道上发送(步骤806)一个响应到基站102。当基站102受到新增远程站的相应时，就停止其定时器。基站102定时器的值Tbase是反向信道信号在基站102的两倍加上新增远程站之间传输所需时间和新增远程站处理控制信息700所需时间，即，Tbase＝2·tnew+P，其中tnew是反向信道信号在基站102和新增远程站单程传输所需的时间，而P是新增远程站处理广播控制分组700所需的时间。由于Tbase可以测定，而对所有远程站102来说，P都是已知的(通过实验或理论计算)，因而从上面的等式可以确定tnew。可用光速乘以tnew计算出基站102和新远程站之间的距离。从而可以校准滚降(rollover)时间，校准操作的执行对本领域的技术人员而言是显而易见的。
然后，基站102在下一个可用通信循环的正向信道上将第二广播控制分组的校准滚降时间发送(步骤810)给各远程站。在给第二广播控制分组中，仍将第一停顿时间DT1分配给新远程站；指令所有远程站进入配置过程800的第二相位，在此期间，各远程站作如下动作，并停止正常的通信，直到配置完成为止；所有停顿时间的长度设定为缺省长度，以确保所有远程站104都能侦听新远程站。例如，停顿时间的缺省长度等于远程站之间的最大的可能通信距离(如50Km)除以光速。在该第二相位，滚降时间周期期满时，每个远程站104起动(步骤812)定时器。同时，新远程站将信号发送给其它所有的远程站104。收到该信号时，每个远程站104停止(步骤814)其定时器，然后当反向信道可用时，就将定时器值发送(步骤816)给基站102。根据收到的所有定时器值，基站确定发送的最大时间值，即，距离新远程站最远的远程站104收到信息所需的时间，将随后的通信循环中的DTs的长度至少设定为该值。这确保每个远程站104在其所分配的时间期间能够检测新远程站在反向信道的活动。
考虑到文中公开了本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例和使用对本领域的技术人员而言都是显而易见的。虽然，参照本发明的几个较佳实施例描述本发明，但是熟悉本技术领域的人员应理解，可对形式和细节进行各种变化，而不偏离由所附权利要求书限定的本发明的构思和范围。
权利要求
1.一种单点到多点的通信系统，其包括能够提供正向信道信号的基站；和多个远程站，其能够(I)监测所述正向信道信号，(ii)在空闲信道评定间隔期间监测反向信道，和(iii)当所述反向信道空闲时发送反向信道信号；其中所述各个远程站分布在包括第一区域和第二区域的至少两个区域内，所述远程站的第一区域在第一信道评定期间监测所述反向信道，而所述远程站的第二区域在第二空闲信道评定期间监测所述反向信道。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述正向和反向信道信号是无线信道信号。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述无线信道信号是并行扩频信号。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述正向信道信号包括有线信道信号。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二区域是地理上的分区。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述基站能够接收在所述反向信道上编码的信息，且所述远程站能够接收在所述正向信道上编码的信息。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述所述信息包括数字化语音和数据。
8.如权利要求7所述的系统，其中每个所述远程站都包括用于将传输的所述数字化语音在所述数据上列为优先的设备。
9.如权利要求1所述的系统，其中分配给所述所述远程站一个IP地址。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述第一空闲信道评定间隔包括停顿时间，其中在专门分配的一个第一信道评定间隔停顿时间期间，所述第一区域的每个远程站都监测所述反向信道。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述第二空闲信道评定间隔包括停顿时间，其中在专门分配的一个第二信道评定间隔停顿时间期间，所述第二区域的每个远程站都监测所述反向信道。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述第一空闲信道评定间隔停顿时间和第二空闲信道评定间隔停顿时间在一个循环内各自旋转。
13.如权利要求1所述的系统，其中在预定正向信道间隔期间，提供所述正向信道信号，二在预定反向信道间隔期间，提供所述反向信道。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述正向信道信号和反向信道信号是全双工信号。
15.一种具有基站和分布在包括第一区域和第二区域的至少两个区域中的多个远程站、用于单点到固定多点通信系统的方法，所述方法包括步骤从所述基站发送正向信道信号；在每个所述远程站监测所述正向信道信号；在所述第一空闲评定间隔时间内专门分配的停顿(dwell)时间期间，在第一区域的每个远程站监测反向信道；在所述第二空闲评定间隔时间内专门分配的停顿时间期间，在第二区域的每个远程站监测反向信道；如果在专门分配给第一远程站的停顿时间期间，所述反向信道是空闲的，且所述第一远程站有要发送到所述基站的信息，从所述第一远程站发送反向信道信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述正向和反向信道信号是无线信道信号
17.如权利要求15所述的方法，其中所述第一和第二区域是地理上的分区。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述反向信道信号包括数字化语音和数据。
19.如权利要求18所述的方法，还包括步骤将传输的所述数字化语音在所述数据上列为优先。
20.如权利要求18所述的方法，其中分配给所述远程站一个IP地址。
21.如权利要求15所述的方法，其中所述第一和第二空闲信号评定间隔分别包括若干停顿时间，且还包括步骤所述第一空闲信道评定间隔的所述若干停顿时间和所述第二空闲信道评定间隔的所述若干停顿时间在一个循环内分别独立的旋转。
22.如权利要求15所述的方法，其中所述正向信道信号和反向信道信号是全双工信号。
23.如权利要求15所述的方法，还包括给每个远程站分配一个唯一的远程站地址的步骤。
24.一种多址通信系统，其包括提供正向信道信号的基站；和多个远程站，其中每个远程站都监测所述正向信道信号，在空闲评定间隔中所分配的时间期间，监测所述反向信道，且当在所分配的时间期间所述反向信道空闲时提供所述反向信道信号，其中所述正向和反向信道信号包括并行扩频通信信号。
25.如权利要求24所述的系统，其中所述正向信道信号和所述反向信道信号包括数据分组。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述数据分组包括数字化语音和数据。
27.如权利要求24所述的系统，其中所述正向信道包括一个地址。
28.如权利要求27所述的系统，其中所述地址是广播地址。
29.如权利要求27所述的系统，其中所述地址是半广播地址。
30.如权利要求27所述的系统，其中所述地址是网际协议地址。
31.如权利要求24所述的系统，其中一个远程站分配有来自第一组地址中第一远程站地址，第二远程站分配有来自第二组地址中第二远程站地址。
32.如权利要求24所述的系统，其中所述的一组地址形成第一区域，而所述第二组地址形成第二区域。
33.如权利要求24所述的系统，其中所述每个远程站都分配有来自一组地址中的远程站地址，且所述组地址形成因特网子网络。
34.如权利要求24所述的系统，其中所述分配的时间周期是预定的停顿时间，且在所述预定停顿时间期间，每个所述远程站都监测所述空闲信道评定间隔。
35.如权利要求34所述的系统，其中所述每个所述停顿时间的持续时间相等。
36.如权利要求35所述的系统，其中给所述每个远程站动态的分配停顿时间。
37.如权利要求36所述的系统，其中在一个循环内，所述停顿时间分配给所述多个远程站。
38.如权利要求24所述的系统，其中在预定正向信道间隔期间提供所述正向信道信号，而在预定反向信道间隔期间提供所述反向信道信号。
39.如权利要求38所述的系统，还包括所述正向信道间隔、所述反向信道间隔和所述空闲信道评定间隔之间的保护时间。
40.如权利要求1所述的系统，其中所述保护时间设置在所述正向信道间隔、所述反向信道间隔和所述空闲信道评定间隔的开始和结束。
41.如权利要求39所述的系统，其中所述防护时间设置在所述正向信道的开始和结束、所述反向信道间隔和所述空闲信道评定间隔的结束。
全文摘要
本发明公开一种用于单点到固定多点通信的系统和方法。本发明根据话务需求动态的分配带宽，因而提供了有效的带宽利用，尤其对于突发性或时间敏感数据。该系统包括基站和多个远程站。基站通过正向信道将信息发送到远程站，而远程站通过反向信道发送信息。在反向信道上发送信息之前，每个远程站都侦听(监测)反向信道，以确认任何其它远程站是否正在发送。仅当远程站确认信道是空闲的，它们才发送数据。远程站以相继次序侦听，消除了远程站同时发送导致的冲突的可能性。因而，增大了数据话务，从而提供了有效的带宽利用。
文档编号H04L12/28GK1806405SQ200480016901
公开日2006年7月19日 申请日期2004年6月16日 优先权日2003年6月17日
发明者K·马尔贡 申请人:开普兰奇无线电马来西亚有限公司