专利名称：动态无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统，具体涉及一种增加通信容量的通信系统，同时允许同时接收和发送数据。
现有的通信系统利用直接的发送器。就是说，这种系统能够使主叫或发送用户连接多个接收机中的任何一个，并且基于一种连接，向该被叫用户发送和从该被叫用户接收数据。直接发送器系统每次提供一条通信链路进行操作。按照这种方式，任何指定的频率或某些代表各个位置的码都是“邮递员”。例如，在诸如电话系统的系统中，任何用户可以在一个很宽的用户频谱范围内呼叫另一用户，或者可以进行会议电话呼叫。各用户要求有一个唯一码的拨号，因此对于该系统每个用户具有一个码(电话号码)，拨这一号码就可以接通该用户。因此，基于这种码的知识或基于与其他的各种系统有关的一个特定的频率等等的知识，仅可以实现各种连接。这种系统不允许独立使用或同时使用。这种系统要求有时间性连接或频率兼容来提供通信。该系统仅能实现各“被叫”用户与各“主叫”用户之间的通信。
即将要描述的本系统，以在无线媒介提供全方位传播的同时，提供一种独立使用的方式操作。本系统由于利用了时间离散冗余编码信号格式，所以能够通过多个源同时进行操作，和基本上允许信息的交换，该系统还同时提供了进行定时和接入的灵活性，以及用户和用途的独立性。将要描述的系统区别于传统系统是由于该系统支持同时传送，其中所有被传送的信号存在于用于接收的每个场地，即便该收发信机正在进行发送和正在从另外一个通信对应端进行接收。
正如人们将能理解的那样，该系统的操作类似于出现在鸡尾酒会的声学通信。按照这种方式许多人可以彼此通信或者与隔壁房间的任何人和其他情况下的人通信。因此，鸡尾酒会的每个参加者可以与该酒会中的任何一个通信，并且进行这种谈话的同时还可以有许多人听和参加交谈。根据这种模拟进行操作的现有技术尚没有通信系统。
正如将要解释的那样，本通信系统允许每个单个用户可以获得每个单个的被发送的消息和按照要求接收任何消息，并且任何消息能够被多于一个的单元所接收和当该单元正在发送时也能够被接收。因此，由于消除了突冲，与现有技术的通信系统相比较，本系统增加容量一个数量级，给予每个用户对该社区传输的总的可利用度，和允许每个用户选择接收仅与其相关的数据。基本上，该系统的操作可以模拟上面说明的鸡尾酒会的简单描述。
具体来说，该系统适合于军事通信，因为现存的通信装备将不满足于正显露出的为更好的配位动态战争战术的作战需要。传统的通信结构于各种动态配位功能的适应是很差的，这些功能是诸如传感器配置、检测增强、瞄准、灵活配位、武器配位、和杀伤评估。
对于集体信息共享的通信情况是以具有存取其他各用户信息功能的用户网络或群为特征的。每个用户需要存储整个地区所产生的数据和能够仅选择相关的数据用于接收。
当前的信道化无线系统仅提供单独分开的连接，不能提供全面的利用，由于其社区范围的增加和接收阻塞所用发射机，因此易遭受到平面的传输容量严重损失。对在军队的各士兵之间信息共享的识别需要是实际的，并且能够期望有所增加，和将压倒现在所构成的通信系统的容量。传统的通信没有能力支持这些需要将不可避免地导致集团军实际需求的切断、集团军之间最小的信息共享，因此削弱了战斗力。传统的无线通信，它们依赖于时间和频率的防护带，由于在时间和频率利用上的低效率，使得这种通信具有低效率的系统容量。低效率的基本理由是传统无线通信在同时发送时不能接收。正如人们所了解的那样，无线发射机对于其接收机而言总是一个阻塞或干扰源。
在一个各种平面(platform)和多种媒体的社区中，由于在无线电路结构、定时和链路协议方面的失配而使有效数据交换失效。这些结构和协议已被用于组织参与，以防止发射机阻塞接收，反之亦然。已经开发了许多类型的顺序存取协议，以对付当前对于顺序地互相排斥发送与接收的需要。
从技术的角度来看，数据的相互可操作性(interoperability)明显有所裨益，它消除了使接收不受发送的影响的需要。高质量的、保密的、经济的、边说边听的、有效率的话音带宽的通信是一种长期的需要。当前，低成本的话音数字化解决办法要求过宽的带宽、低带宽的解决办法要求高成本的处理和易受到环境噪声的损害。传统的无线通信系统的局限还要通信源的复杂预分配。通信规划者为了分隔开发送和接收，同时试图实现满足军事通信需要的某种操作，以时隙的方式预分配各频率信道。通信系统需要避免通信规划者任务的复杂性;给予该平面更大的容量，更大自主权，和动态平面对数据确定的可利用性;和对于支持实时交战配位功能所需要的地域。
当今使用的许多通信系统，由于其复杂的扩频和/或跳频技术使其具有很差的可靠性。具有良好军事可靠性的无线通信系统是更加必不可少的，因为友邻部队间的信息交换对于战争的胜利变得愈来愈重要。将要描述的通信系统对于军事和其他通信系统具有可应用性，在那里通信平面的多样性可以包括习行器、地面车辆，以及海上的舰只。
这个通信系统的总的目的是将可用的系统通信容量增加一个数量级。该系统对该社区的各个传输提供全面的取存和克服当今的分散的连接。该系统还允许每个用户仅对那些与该用户有关的数据或话音有选择性的接收。该系统在所使用的多功能的收发信机中能够按照一种低成本的功能实现边说边听。该系统通过利用一种公共的基本波形结构和通过避免原发定时结构电路提供数据相互可操作性。
本发明的这些方面和其他方面，通过基于经共享无线通信结构、简化的功能模块和自动故障隔离提供改善的军事可靠性和简便的维护。
一种优选的通信系统是这样类型的系统，该系统包括形成一个社区的多个用户，每个上述用户具有包括发射机和接收机的收发信机，包括耦合到每个上述收发信机的装置，启动上述发射机发送具有预定时间、频率和相位(TFP)码，和包括耦合到上述接收机的装置，能使上述各用户的任何一个用户接收任何所发送的波形，而包括那些连接上述波形的上述各用户的其他用户同时能够发送其他的唯一波形，因此，任何用户能够接收任何已发送的波形，而同时发送其它的波形。
图1是描述按照本发明的系统的用户的社区的简化框图。
图2是与本发明一起使用的一种典型收发信机的框图。
图3A、3B和3C是描述用于本发明的定时格式图。
图4是定时图和按照本发明的通信的图形表示。
图5是按照本发明表示一个数据单元组的框图。
图6是表示按照本发明利用一种处理单元库的定时和流程图。
图7是描述按照本发明所使用的时间、频率和相位图形。
参照图1，其中表示多个单元或用户，每个单元标示有意味着发射一接收或收发信机的字母T-R，诸如单元10和11。正如要进一上解释地那样，每个单元，如10或11可以与任何单元通信、接收任何正在发送的数据、和同时发送与接收。这些单元被表示为安排圆形的组态，其模式纯粹还是任意的和恰需要解释该系统的操作和说明与传统的线性或每一时刻一台发送机单方向信道模式的区别。正如还要解释的那样，每个单元10或11可以是飞机载的、地面的或在海上的，仍然能够与任何其他单元通信。如图1所示组态的大小和几何形状是任意的，由于举例的原因称之为社区。
多个收发信机单元或T-R单元10和11能够使该社区交换信息和接收与发送信息，该信息对于在该社区中的其他人们或平面是重要的。按照这种方式中，一个最大数目的参与者能够以高功率发射，输出对其他装置潜在重要的数据、话音和定位信号。其他装置可以是具有接收这些信息的需要或要求的各个单元。一般情况下，每个T-R单元具有以较低信号电平接收对其自己感兴趣或重要的信息的能力。按照这种方式中，每个T-R单元能够以高功率电平发送，和连续地以较低功率接收对该特定T-R单元感兴趣的信息。这个信息的交换是由一种时间离散、冗余编码信号格式，该格式还允许同时定时和接入灵活性，来启动操作的，因此与用户和用途无关。该系统与最大化了的社区占用按照要求进行配位的一个频率信道、安排使用时间集中的、自阻塞信号格式的最大社区占用的传统定向明显不同。
参照图2，图中示出使用在图1所示的和个单元的社区中，诸如10或11的典型T-R单元的框图。可以注意到，在图1中的每个T-R单元都是如图2所示的形式。
图2示出一个用虚线表示的平面(platform)20。术语“平面”表示单元的类型，即是在诸如飞行器、舰只或诸如坦克、吉普车、卡车等上面或有连系的特定的收发信机。该单元取决于平面20可以以不同的方式编程。
表示与该平面相连的是中央控制模块21。中央控制模块21基于初始化加载或来自该平面的控制/显示输入初始化该收发信机单元。基本上说，这种操作通知支持数据单元的接收单元或无线电装置。正如要解释的那样，作为与中央控制器21接口的平面在显示方式上具有某些要求，这些显示可能位于控制板上或在机舱中。因此，每个模块为了在相应于该平面的最有效地水平上启动其功能，经由中央控制器21被编程。如图所见，中央控制器21与设计为资源控制器的模块22相接口。中央控制器和资源控制器两者可以包括小型的或微型的处理器和包含存储器和控制器。
资源控制器22与数据或信令控制库23接口和还与消息和话音缓冲模块24接口。消息和话音缓冲模块24被启动与平面20的双向通信，以便使平面20将消息发送到消息和话音缓冲器23和从消息和话音缓冲器23接收消息。消息和话音缓冲器24还经由一条双向信道与数据或信号控制库23通信。
正从图2看到的那样，数据或信令控制库23包括一系列称为数据单元组的模块。数据单元模块被一组一组地安排和每个T-R单元可以具有多个这种组。如图2所示，与图2中的T-R模块相连系的有15个数据单元。在每个模块组中有五个具有三个数据单元的模块。数据单元的功能将接下来解释。正如所见，每个数据单元从资源控制器22和消息与话音缓冲器24接收输入信号，和每个数据单元能够与每个模块22与24通信，或发送数据到22与24。数据单元组和资源控制器22和消息与话音缓冲器24之间的信息交换是双向的。
正如所见，例如，数据单元组中的每一个和在该组中的每个数据单元都与矩阵交换装置30接口。矩阵交换装置30能够连接到脉冲控制模块31、脉冲控制和相关器模块32，和附加的脉冲控制相关器模块33。而脉冲控制和相关器模块32与每一接收机35相连，脉冲控制器相关器模块33与第二接收机36相连。可以理解，每个T-R单元可以具有一个以上的接收机，并因此具有一个以上的示为32和33的脉冲控制器和相关器模块。还可以理解，一个具体的T-R单元可以具有多于或少于5个数据单元的模块组，或在一个模块中可以具有多个或少于三个数据单元。
每个发射机和接收机模块34、35和36都与和天线40相接口的RF前端模块39相连接。天线40用于接收和发送。RF前端39能够经由天线40接收来自发射机34发送的RF功率信号和能够接收来自天线40的输入信号。
发送的操作描述如下。平面20通过发送消息或话音数据到消息和话音缓冲器24初始化一个发送序列。经平面20的发送初始化请求可以由车辆的操作员做出，或者更为典型地讲，是由在该平面内的计算机做出。中央控制器21命令资源控制单元21开始该发送序列。如所指出的，中央控制器21和资源控制器22可以含有微处理器，并且如将要进一步解释的那样，基本上是与计算机一样的操作。资源控制器22检索数据或信号控制库23，在一个组中找到一个可用数据单元，诸如DE1或DE6等等操作。资源控制器22选择和命令一个可用数据单元(DE)，起动该信令波形序列，该序列包含位于也叫“数据串”(STRING)的每个数据传输之前的一个前置码和一个“标识码”(TAG)。所选的数据单元执行有关的信号处理，该处理对信令的初始波形、前置码的每个脉冲确定时间、频率和编码。
正如将要解释的那样，前置码通知对该社区的一次传输和使该传输同步。如图2所示在收发信机内发生信号处理时，该数据单元为传送信号的分解在频率、编码和时间上的独特性做好准备。正值为每个前置脉冲的传输所预定的时间之前，该单个脉冲的时间、频率和编码参数被通过矩阵交换装置30分配到发射机的脉冲控制单元31。脉冲控制器31而后操作发射机的频率合成器或本振，并实时地控制单个前置码脉冲的调制和发送。然后该数据单元返回控制库23和由另外的分配所利用。发前置码正被发送时，资源控制模块22从数据或信令控制库23中选择和命令另外的数据单元，起动信令的标识波形序列。跟在每个前序码发送后面的标识码用以识别即将到来的数据传输，和提供将被用于该数据波形的产生的传输加密(TRANSEC)。选择的数据单元执行TRANSEC有关的信号处理，确定在标识码中的时间、频率和码。该处理还加上编码的冗余度。
随着一个脉冲的传输时间的逼迫，对于该单个脉冲的时间、频率和PN码参标通过矩阵交换装置30分配到发射机的脉冲控制模块31。对于前置码来说，脉冲控制器31在标识脉冲传输期间提供实时控制和而后为有效。该数据单元连续其分配处理，直至全部标识脉冲被发送完毕;而后被返回到控制库23和执行15个可用的另外的分配。当标识传输正在进行之中，资源控制器21从控制库中为数据串(波形序列)选择另外的数据单元。消息和话音缓冲器24发送该数据，传送到所选择的数据单元，该单元执行数据编码和TRANSEC有关的数据处理。因为两者都会有数据字，所以该数据序列实质上是与上文所描述的标识序列相同。数据单元持续进行其数据处理，直至该数据传输的结束。这一操作完成了一次单一的传输序列。有可能出现同时的多个传输序列。例如，假设从该平面接收所的数据时一次长时间话音正在传送。另一个传输序列可能开始。其他的数据单元将被分配给与正在进行的传输相并行的另一序列的操作。每个有效的数据单元将分别地经矩阵30接入发射机的脉冲控制器31和发送脉冲参数给该控制器。
上面解释性的描述简单地描述了如图2所示的模块的传输模式。在接收期间，无线信号通过一个网入口处理实现与社区(网络)的同步。假设无线信号已连续地进入网入口。接下来，资源控制器22分配一个数据单元对信令信号的前置码进行接收处理。前置码信号可在任何时间上被接收，以便进行连续的分配。前置码脉冲通过大于到达最远用户的传播时间的一个时间来分隔。数据单元连续地执行前序码信号的处理，并经矩阵交换装置30选择接收机的脉冲控制和相关单元两者其中的一个，用以作作脉冲控制器32和相关器33，用以接收和相关该当前前置码脉冲。接收机，如标号35和36，在整个确定的时间范围是打开的和向该数据单元报告所有检测到的脉冲与每个到达的时间(TOA)。
每个前置码具有N个脉冲(N选为16)，当在近乎相同的范围N个脉冲的M个被检测时报告一次前置码的检测。从该社区中同时检测多个前置码的这种处理也是由数据单元执行的。同时多前置码的检测利用了基于频率、幅度和时间来检测前置码的一种算法。由矩阵交换装置分配或选择一个数据单元和耦合到脉冲控制器与相关器，去进行这种处理。向资源控制器22报告检测到的前置码的TOA，该控制器从库23选择和命令一个数据单元，对标识波形开始进行信号处理。如同发送情况一样，该数据单元执行TRANSEC有关的信号处理，该处理确定标识码每个脉冲的时间、频率和编码。以逐个脉冲为基础，这些参数经矩阵交换装置30分配到接收机的脉冲控制器和相关由单元32和32中的一个中，用于每个标识脉冲的接收、相关和数据解调。脉冲控制器和相关器32和33发送检测到的数据字符返回到它的控制数据单元。当一个码字的所有脉冲都接收到，该码字克服差错字符或疑符而被解码。该数据单元发送标识码TOA和其已解码数据给资源控制器22，并返回到空闲状态。
正如发送序列的描述所指出那样，T-R单元由中央控制器21的初始化加载翻译或从平面20来的控制/显示输入控制。平面20指令识别无线信号应当接收和发送到平面20的数据类型。中央控制器21形成和发送这样一个有关数据类型的表给资源控制器22。所接收的标识数据包括在其后在跟着的数据串或话音传输和TRANSEC开端的识别，这些将由发射机用作数据波形的发生。标识数据的识别符ID与有关数据的平面表相比较。如果不一致，则不对该数据继续追踪。如果一致，则资源控制器22为其接收选择一个数据单元，和给该数据单元数据波形期望的TOA和TRANSEC开端。利用发射机的TRANSEC密钥，该数据单元为每个数据脉冲确定时间、频率和编码。正如标识码一样，这些参数经由相连的脉冲控制器和相关器32和33把每个脉冲分配到一个可用接收机，如35和36。所接收30的字符被形成为码字，被解码和发送给消息和话音缓冲器34。而后该数据被分配到平面20，完成了数据接收序列。同时多重接收操作将是毫无例外顺理成章的事。当数据为有效时，则开始发送，不预先分配时间。按照这种式，通信规划者的复杂任务划分时隙(例如与时分多址(TDMA)系统一起)都消除了。
在大型社区中，从其组成成员中可以有一个同时发送的基本数目。因此，多个数据单元将被同时分配给前置码、标识码和有关数据的接收。数据或信令控制库23的规模主要是由所期望的同时接收的标识和相关的数据序列的规模确定的。数据或信令控制库23还支持发送。接收机和脉冲控制器与相关器组合的所需数目是由人们期望同时接收脉冲数目来确定的。如图2所示，TR单元的结构的包括数据单元的排队数据库(例如在一个数据单元组中有三个数据单元)和接收机(如35和36)以及脉冲控制器和相关器模块32和33的库。这种结构具有以下好处，其中具有一种模块的通用性，以及作为正常操作的一个完整部分，对故障模块例如故障数据单元或故障接收机等等具有组成的隔离和旁路。
参照图3A、图3B、和图3C，图中表示出用于描述在这里的系统中的定时和波形结构。正如将解释的那样，该系统的时间离散的信号波形去掉了如图1所示的例子中在该社区的各个成员之间有效信息交换的基本的通路的阻塞。在当今的无线社区之中的信息交换受到传统的无线技术的低效率的困扰。利用时间集中信号的传统收发信机受到发射机(机内转发)占空因数0.00%(关机或不发送)和1.00%(开机或不接收)的两个极限的限制，因此在发送的时候，不能接收。正如频率集中干扰的有害影响可以通过频率分散来避免，由自身发射机引起的时间集中的自干扰的影响可以通过发送信号的时间分散与冗余编码来避免。通过收发信机所发送信号在频率上和更重要地是在时间上的分散和通过冗余编码，按照本发明的收发信机工作在中间(机内转送)发射机占空因数，从而该收发信机在同时发送的时候能够靠地接收。在发送的同时实现接收的这种能力可以消除基本目的是时间集中的发送和接收分开的电路结构与协议。这种避免结构与协议分开的方式使得时间和预谱的利用大大提高，并因此提供了至少一个数量级的可用容量的增加。这种避免结构和协议分开的方式还消除了为同时分开的复杂的规化和社区内部的连接。
该系统由于不要求规化员为动态的最大战斗预则和分配资源而进一步简化了通信规化。由在一个社区的每个用户对该社区的数据话音传输的总的接入获得了在发送同时的接收能力和避免了结构和协议的分开。在所有数据传输之前同有识别该数据的信令波形。对数据的总的存取意味着每个社区用户接收所有信令波形并因此被告知即将发生的数据传输。因为收发信机可以在全部时间内接收(信令)，所以来自所有其他用户的信令波形也会接收到。与传统的无线通信一样，通过信道化或自干扰传输或通过电路结构和协议，不会被阻塞。此外，伪随机时间、频率和相位编码的离散信号与抗干扰和低窃听(LPI)概率技术兼容。
正如作为例子表示在图2中的收发信机那样，信令能力通知每个用户数据即将要传输，和允许每个用户动态仅选择与该用户有关的数据(消息或语音)以便接收。在这种方式中，接收机的资源没有因为等待数据接收或接收了非有关的数据而浪费。相反，传统的接收机被预指定为某种功能(例如话音)，即使该功能仅有很小的时间百分比是有效的。
参照图3，其中在图3A、3B和3C中示出了使用在这一系统中的定时和波形结构。如图3A所示所发送的波形由信令组和数据串组构成。基本上信令组包括前置码和由两个分别的标识码组成的标识码组。数据串组用于发送或接收话音或消息的数据信道。如图所见，数据串组可以多达四个独立的和时间正交的16kb/s(千比特/秒)的数据串。这些数据串可以合并为两个或多个数据串组，支持数据速率，这一速率高于一个数据串可能支持的速率。即使四个数据是有效的，在该数据串中的各数据脉冲是时间正交的组且将不互相干扰。
如图3A所示数据串说明一个例子，其中四个数据串被分为三组。例如数据串A和B用于支持32kb/s(千比特/秒)对空报告信道，数据串c用于16kb/s话音信道，而数据串D用于16kb/s报告信道。因此，这些数据串可以以组合或单独方式利用。虽然，作为典型数据串表示了16kb/s的比特速率，但是应当理解为，其他的比特速率也将可以采用。基本上如图3A所示，该信息是一个串行的数据脉冲，该数据串被例如利用直接扩谱方式具有保密性地按时间、频率和扩谱分隔进行离散。数据串是被保密性加密的。包括用于加密检测和数据串的解密的部分开端数据的所有限定该数据串组特性的参数都在前端信令信号组中广播。如图3A所示的信令信号组包括一系列加密的分离脉冲和从用于粗捕捉的前置码开始。
一种加密的、脉冲位置调制方案被用于全社区前置码波形中，这种方案甚至在几个参与者同时广播一个前置码时都可以减小互相的干扰。在如图3A所示的前置码的后面是两个标识码组的的第一标识码，该标识码识别置于即将到来的数据串中的数据信道的类型。该第一标识码由接收用户用于确定是否该数据串组的全部、一些或丝毫没有保证接收。用做第一标识信号恢复和解密的加密开端该社区是已知的。第一标识码还包括将被用于在即将到来的数据串中第二标识码组的恢复和解密的加密发射器相关开端(encipheredemitter-dependentseed)。第二标识码确定各数据串的分组，每个数据串的长度，和接收及重建信道化数据所需要的其他数据串的标记。
在该系统中，如图1所示的社区的任何参加者在任何时间都可以发送数据，从而可以快速启动该通信网络的可利用性。因此，该系统不要求诸如在现有技术系统所要求的一种发送分配时机的预先任务建立。
再参照图3A，一次典型的传输包括如图3A所示的信令和数据串并以画面A来表示。有一系列页面。一个页面定义为10ms时间间隙。
图3B表示的是由许多时道(bininterval)组成的页面间隙。在一个页面中有800个时道。如图3C所示的画面C表示各数据信道的数据关系，其中表示了它们是数据串A和数据串B的两个16kb/s的数据串。数据串C和D是以一列的形式表示的。可以看出各页包含数据字符以及跟踪的信息。基本上，该图还描述了作为包括用于如格式中所示不同数据页面的有限的存储存在内的每个时道中数据是怎样安排的。因此，用于这个系统的整个波形的结构表示在图3A、3B和3C。参照图4，其中表示了描述几架内部飞机参加者和假设有标识和数据串操作的一种典型情况。复合发送波形如画出B所示。每个参加者在战区或场地(社区)受到包括前置码、标识码和数据串全部信令的发射。上部分图形是在飞行器＃3D上假想的复合(未滤波的)标识码和数据串的操作，该飞行器作为例子表示在模块40中。模块41表示飞行器1B和2B的操作并依次类推。
正如所说，每个参加者读入这些标识码，识别数据的类型，和仅将适合其战斗任务的数据通过其滤波器并接收数据串。如在模块40中所表示，编号3D的飞行器以十个同时存在的数据串滤出数据串操作的峰值，因此其无线信号仅需要实现其峰值数据要求的十个数据单元。基本上在画面B中这一原理可以看出。所描述的每个飞行器能够在所示的社区中发送和接收任何数据串的标识码。正如所表示的那样，表示出对于16kb/s数据速率的波形，但如上文所表示，该系统将适应其他的波形和数据速率。
正如人们进一步理解的那样，并再次参照图2，设置在数据或信令控制器库23中数据单元的数目是平面诸如飞行器、地面运输车辆等等的函数。所有收发信机的组态是类似的，但是数据单元的数目和接收模式可以是变化的，以符合主平面的数据速率。因此，作为主要T-R单元的部件的数据单元起到作为数据串、标识码或前置码的独立信号处理器的作用。这些数据单元的各个单元在某个时刻被动态化分配给或者接收或者发送一个数据串(或标识码)。这种分配可以是在资源控制模块22的控制下与中央控制器21共同操作实现的。如图2所示表示的15个数据单元的库允许同时发送和接收15个独立的数据串和/或标识码。各数据单元被联网到一组通过无干扰纵横交换矩阵30规定的接收节点和发送节点。这些接收和发送节点对具体的数据串或标识码是不追溯其来源的，但基于脉冲原理服务于数据单元库。
参照图5，图中示出一个典型数据单元组的更详细的图，该组基中上包括如图5所示的数据单元1、数据单元2和数据单元3的仅三个数据单元。实质上，每个数据单元包含具有装入其中硬件的第一和第二控制器50和51。实质上，该控制器与主门阵52联合操作，该主门阵是一种为编程阵并与随机存取存储器53和54接口。如所见，每个数据单元，诸如55和56与第一描述的数据单元具有精确相同的组态。每个数据单元的输出与一个公共总线60接口，该总线如图2所示但与资源控制处理器22而且还与消息和话音缓冲器相连。每个数据单元具有分别的输出线11、62和63，这样该单元可以相应地地被控制和分配。在每组中的各数据单元彼此通信和为此与模块57的接口指定具有门矩列的接口逻辑。
实质上，模块57不但会有合适的接口逻辑而且含有电可擦可编程只读存储器模块(EPROM)使接口57控制可编程门阵，以执行前文所述数据单元的各项任务的目的。模块57与可以是以EPROM58形式的查表接口，启动与格式化等等有关的数据单元模块的编程。接口模块57与如图2交换装置30所地的矩阵交换装置相连接并包括一个用于每个数据单元的总线。因此，如图5所示，对于三个数据单元有三个总线连接到矩阵交换装置。更进一步地讲，表示为导线65的总线从如图2所示的脉冲控制器和相关器或PCC33或32连接到每个数据单元模块。
正如上面所指出，能够在任意时间接收前置信号。前置脉冲是由时间分离的，和数据单元连续执行前置信号的处理和经由矩阵交换装置选择接收脉冲控制的相关单中的一个，用来接收和相关发前的前置脉冲。
如图5所示的数据单元含有诸如控制器50和51的处理单元，而另外接口57具有其自己的处理能力。如前文所指出，每个前置码具有许多脉冲并当在接近相同的范围内检测到一个给定数目的脉冲时，前置码检则宣布完成。其必须检则来自各社区的多个同时的前置码的相当复杂的处理也是由如图5所示的数据单元执行的。参照图6，表示出描述信号控制数据处理单元70的框图，该单元实质上对应如图2所示库23。
如图6所示，图中示出了实质上是连续标示码和数据串的发送信号。正如人们可以从已描述过的标识码和数据串中所看到的那样，本系统的目的是发送一系列脉冲，这些脉冲是通过一种独特的时间、频率和相位图形(TFP)予以表示和加以区别的。在这种方式中，基本上在信令信道中被限定的，正如由模块78所表示的，每个图形是唯一的连续的三维图形，该图形对每个数据串的传输是独特的。以这种方式，通过识别连同信令信息一起发送的图形，接收机可以连续选择其所需要的数据。因此，作为用于数据单元组中的各数据处理单元或数据单元的每个单元能够被分配不但识别不同图形而且识别多种图形，并且仅选择对特定平面所需要的那些图形和数据。
因此，这个系统的主要方面是利用冗余的分散，从而发送独特的时间、频率和相位(TFP)图形，该图形能够使人们鉴别和选择一个作为例子表示在图7的独特的三维图形。依照频率和时间对该三维图形进行描述与说明。作为例子所形成的什么样图形的波形的形状或特性，确定和使每个接收单元能够选择和连续响应于那种图形。这种处理是由被分配的各数据单元组进行的。
如图6所示，作为例子，参考标号80表示的第一脉冲，接着有由虚线联住的第三脉冲82，另外的脉冲83等等。这代表一个具体的图形。因此，通过响应于信令信道的数据单元，在图形为已知之后选择该图形78。为了实现这样的结果，该平面具有如模块77表示的选择依据。这种选择信据是由该平面编程或选择的，因此由模块73表示的选择是通过选择适合该平面的人趣的识别数字串来实现的。该平面可以选择数据或消息数据串，该数据串与模块71有连系且该数据串如由模块72所表示那样被发送到该平面。数据处理单元可以响应于同步信号。同步检测模块76表示，该同步检测是由指定的数据单元执行的，该数据单元还具有一个存储在其中的前端序列以识别同步模式。在这种方式中，例如，如图3所示已知传输特性的情况下，同步检测启动各数据单元，使其马上响应于标识码数据。
如图6所示，标识码包括高传输速率的同步码，后面是ID数据串和TFP码。TFP码是时间频率相位码，该码是独特的和限定了如图6所示的具体的信号图形。标识码收集模块75是控制标识码接收的另外的处理单元，实质上该单元启动选择模块73，因此，去选择对该具体平面感兴趣的那些标识码并因此与那些标识码有关的数据串由模块71来指示。一旦一个标识码被限定且该码是可以被接受的标识码，则数据串收集模块71控制如图6所示具有一种TFP图形的数据串的接收。还应当马上指出的，例如存在许多TFP图形，但是系统取决于标识码，能够选择全部对该平面感兴趣的TFP图形，并在此后收集与那些标识码和那些图形有关的数据串。
此外，参照图7，图中再次示出一个频率随时间变化的图。在其中描述了由参考号码90表示的一个三维图形。由虚线连接起来的脉冲图形从时间、频率和相位(TFP)限定方面是独特的和因此这种独特性有别于例如可以包括各种不同的网纹因素的任何其他图形。通过择优利用时间、频率和相位的三维的各方面，人们马上从空间选择这些发送的图形的任何一个。按照这种方式，每个TFP图形可以被鉴别和选择，进一步讲，利用TFP图形，允许由每个平面同时发送和接收。其原因是，平面将以一个完成不同的TFP图形进行发送，而后当它正在发送的时候，它还正在接收。因此，基于该系统的严格的随机性，人们能够按照这样的一些图形进行发送和接收，并假设不存在干扰，例如由常规系统所实现的一样。
权利要求
1.一种包括构成社区的多个用户的通信系统，其特征在于，每个上述用户具有包含发射机和接收机的收发信机，该收发信机包括与每个上述收发信机相连接的装置，能使上述发射机发射一个具有预定时间、频率和相位(TFP)码的独特波形，并且该收发信机包括与上述接收机相连接的装置，能使上述各用户中的一个接收所发送的任何波形，同时包括正在接收上述波形的其他上述用户可以同时发送其他独特波形，因此，任何用户能够接收任何发送的波形，而同时发送另外的波形。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述发送的波形含有所发送的消息的一个脉冲系列，其中上述发送的脉冲包括具有各个脉冲序列在空间上清楚表明独特的时间、频率和相位图形的独特三维图形，上述各脉冲序列具有跟随前置码的标识码，其中标识码含有识别即将到达数据传输的消息部分的编码数据，和其中上述前置码进行一次传输的通知操作，使任何用户对上述传输进行同步。
3.根据权利要求2的系统，其特征在于，上述标识码确定使用于该消息产生的前端。
4.根据权利要求2的系统，其特征在于，每个前置码包括N个脉冲，其中上述所发送的消息含有N个和M个脉冲，这里M和N都是正整数，并且M至少比N大10倍。
5.根据权利要求2的系统，其特征在于，上述接收机还包括接收和检测装置，响应任何已发送的消息，接收和检测上述消息，并且提供一个被检测的消息的到达时间(TOA)的指示。
6.根据权利要求5的系统，其特征在于，上述检测到的消息是前置码，所述的系统还包括处理接收信号的装置，响应上述前置码的检测，处理上述接收到的信号，检测上述标识码波形。
7.根据权利要求6的系统，其特征在于，包括处理标识码波形的装置，响应于上述检测的标识码波形，处理上述波形，以确定与上述标识有关的每个脉冲时间、频率和相位位码。
8.根据权利要求2的系统，其特征在于，上述标识码包括第一和第二标识码，利用上述第一标识码的操作来识别含在上述发送的消息中数据的类型，和还包括对第二标识码信息和含在上述消息中的数据进行解码所需要的前置信息，利用上述第二标识码确定含在上述消息中的数据的分组。
9.根据权利要求2的通信系统，其特征在于，每个收信机包括一个天线装置，内含一个RF前端，以自适应地接收和发送信号，用以耦合分开的发射机和接收机，上述发射机连接一个脉冲装置，用以将预定的一些脉冲施加到上述发射机上，将经上述前端由上述天线进行发送;选择装置，与上述脉冲控制装置相连，用于为上述消息的传送选择脉冲格式。
10.根据权利要求9的通信系统，其特征在于，与上述选择装置包括一个第一中央控制处理器，响应上述用户提供一个控制输出以指示与该用户相关的发送序列;资源控制处理器，与上述中央控制处理器相连，用以着于开始一个发送序列;多个数据单元，具有输入端和输出端，利用与上述资源控制处理器相连的输入端和利用上述脉冲控制装置相连的输出端，上述资源控制处理器操作以选择任何上述数据单元开始传输和对上述脉冲格式进行处理。
11.根据权利要求10的通信系统，其特征在于，每个收发信机还包括至少一个接收机，与上述RF前端相连，具有一个输入端用以接收信号，还具有一个输出端;脉冲控制和相关器，具有一个输入端，与上述接收机的输出端相连，用以对上述信号进行接收与相关;和检测装置，与上述脉冲控制和相关器相连，用以检测上述波形的前置码进行检测。
12.根据权利要求11的通信系统，其特征在于，上述检测装置包括一个选定的数据单元。
13.一种收发信机，用以接收具有在时间、频率和相位上独特的脉冲图形的第一已发送信号，并在接收的同时用于同时发送具有在时间、频率和相位上另一独特的脉冲图形的另一信号，该收发信机其特征在于包括前端装置，自适应接收已发送信号，或发送一个信号;第一处理器装置，与上述前端装置相连，用于响应第一已发送信号，在时间、频率和相位上监视上述已发送的独特的脉冲图形;第二处理器装置，与上述前置装置相连，用于提供在时间、频率和相位的具有一种脉冲图形的另一独特信号，当上述第一已发送信号正被接收时，使上述图形将被发送。
14.根据权利要求13的收发信机，其特征在于，上述第二处理器装置包括消息和话音缓冲器装置，进行操作，接收将要被发送的数据。
15.根据权利要求13的通信系统，其特征在于，上述前端装置包括用于接收和发送信号的天线。
16.根据权利要求13的通信系统，其特征在于，每个脉冲图形具有一个前置码脉冲部分，该部分确定上述图形中的每个脉冲的时间、频率和相位;一个标识码部分，该部分识别该传输和含在其中的数据。
17.根据权利要求16的通信系统，其特征在于，所述的第一处理器装置包括第一装置，用以检测上述前置码，和第二装置，用以检测上述标识码。
18.根据权利要求16的通信系统，其特征在于，所述的第二处理器装置包括第一装置，用以形成前置码部分，及第二装置，用以为上述所发送的脉冲图形提供标识码部分。
19.根据权利要求13的通信系统，其特征在于，还包括处理器库装置，与上述第一和第二处理器装置相连，进行操作，选择上述第一或第二处理器装置，以便按照上述时间、频率和相位关系进行处理信号。
20.根据权利要求13的通信系统，其特征在于，上述发送的脉冲中的上述脉冲在时间、频率和相位上是随机分布的。
全文摘要
一种通信系统，该系统包括多个用户，每个上述用户具有一个包含发射机和接收机的收发信机。在系统中有与每个收发信机相连的装置，能使上述发射机发送具有一种预定的时间、频率和相位码的独特波形，每个收发信机的与接收机相连的装置，能使上述用户中的任何一个接收任何所发送的波形，而包括那些接收上述波形的其他用户能够同时发送另外的独特波形，因此，任何用户能够接收任何已发送的波形，而同时发送另外的波形。
文档编号H04B7/26GK1099538SQ9311678
公开日1995年3月1日 申请日期1993年8月26日 优先权日1993年8月26日
发明者约汉·B·肯尼迪, 约瑟夫·海因南 申请人:国际标准电气公司