Патент на изобретение №2296435

(54) СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ЛОКАЛЬНОГО ВЕЩАНИЯ

(57) Реферат:

Описывается система передачи данных, включающая в себя устройства подвижной передачи данных. В описываемой системе мобильными устройствами могут быть носимые на запястье часы, такие как находящиеся в настоящее время в широком использовании, за исключением того, что часы специально конфигурируются для приема данных в широковещательном режиме и для передачи и/или приема данных в режиме локального вещания. Режим локального вещания включает в себя возможность передачи и приема данных равноправным образом, позволяя подвижным устройствам передавать данные непосредственно между собой. Возможность объединения двух из этих режимов передачи данных в небольшом, интегрированном и, следовательно, недорогом пакете с малой потребляемой мощностью предоставляет многие преимущества над существующими решениями устройств персональной передачи данных, что является техническим результатом. 8 н. и 27 з.п. ф-лы, 12 ил.

Предшествующий уровень техники

Поскольку общество становится все в большей степени подвижным, мобильные вычислительные устройства испытывают мощную волну популярности и роста. Сотовые телефоны, беспроводные персональные цифровые помощники (ПЦП), беспроводные портативные компьютеры и другие мобильные устройства передачи данных совершают впечатляющее нашествие с идущими в ногу со временем потребителями. Сдерживанием этого роста и ограничением удовлетворенности потребителей, однако, является отсутствие действительно адекватной недорогой, небольшой системы беспроводной передачи данных с большой зоной обслуживания и с эффективным питанием от батарей. Основанные на сотовой телефонии решения для передачи данных далеки от эффективных по мощности и налагают (относительное) бремя стоимости и размеров, которое делает их непригодными для использования. Аналогично, другие попытки решения этих проблем оказались в равной степени непригодными. Например, некоторые попытались использовать подвижные устройства, которые принимают информацию по частотно-модулированным (ЧМ) поднесущим. ЧМ-поднесущие (также известные как «АДВП», сокращенное от «авторизация для дополнительных видов передачи данных») используют доступные частоты выше ЧМ-стереовещания в пределах доступной полосы частот модуляции станции с ЧМ. Поднесущие обычно сдаются в аренду радиостанциями с учетом стандарта Федеральной комиссии по связи и других национальных предписаний.

Некоторые примеры систем на ЧМ-поднесущих включают в себя систему QUOTREC, которой владеет и которую поддерживает компания Data Broadcast Corporation (DBC), для доставки котировок курса акций на карманное мобильное устройство. Однако система QUOTREK представляет собой специализированную систему, ограниченную приемом котировок акций. Система имеет различные другие ограничения, которые делают ее непригодной в качестве мобильного вычислительного устройства. Аналогично, компания Seiko Corporation создала систему с ЧМ-поднесущей, в которой короткие сообщения передавались на носимое на запястье устройство. Однако использованное аппаратное обеспечение и способ передачи данных были относительно примитивными, приводящими к необходимости чрезмерной избыточности при передаче сообщений. Эти и другие недостатки сделали систему Seiko менее чем приемлемой. Подобным образом, некоторые пейджинговые системы основаны на использовании ЧМ-поднесущей, такие как система радиоданных (СРД) или подвижная широковещательная система (ПШС). Однако эти системы включают в себя короткие сообщения, передаваемые широковещательным образом с ограниченными скоростями передачи данных. К сожалению, приемлемое решение подвижного устройства оказалось упущенным специалистами в этой области техники.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает подвижное устройство, которое включает в себя два режима беспроводной передачи данных, режим глобальной зоны, в котором данные могут передаваться широковещательным образом по большой зоне и на многие подвижные устройства, и режим локальной зоны, в котором данные передаются в локальной зоне. В одном варианте выполнения используется широковещательный режим для широковещательной передачи данных по системе с частотно-модулированной (ЧМ) поднесущей, как например в неиспользуемых частях полосы частот радиостанций с ЧМ.

Кроме того, используется режим локального вещания для передачи информации на относительно короткие расстояния, как например в офисе или по корпоративному городку. Подвижное устройство, такое как специально сконфигурированные часы, принимает передачи или в широковещательном режиме, или в режиме локального вещания. В альтернативных вариантах выполнения подвижное устройство может работать как автономный пейджинговый абонентский блок или абонентский блок передачи сообщений, или может быть встроено в устройство подвижной телефонии, такое как сотовый телефон. Выгодно, что подвижное устройство не ограничивается использованием или системы передачи по глобальной зоне (такой как сотовая сеть), или системы передачи по локальной зоне (такой как линия инфракрасной передачи данных), но, скорее, использует преимущества обоих. Пользователь может воспользоваться системой передачи по локальной зоне для приема информации от персонального компьютера пользователя или другого подвижного устройства. Пользователь также может воспользоваться преимуществом системы передачи по глобальной зоне для приема информации более общего характера, такой, которая может передаваться по широковещательной среде, например, котировки акций и т. п. Режим локального вещания также полезен для обеспечения или улучшения передачи информации в зонах, где не может быть принято обычное широковещание, или прием слабый.

В одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает подвижное устройство, сконфигурированное для приема беспроводных передач как в широковещательном режиме, так и в режиме локального вещания. Подвижное устройство конфигурируется для приема широковещательных данных по линии передачи данных на ЧМ-поднесущей. Широковещательные данные являются разнесенными во времени и включают в себя информацию синхронизации, позволяющую подвижному устройству точно принимать широковещательные данные. Подвижное устройство конфигурируется для приема данных локального вещания, передаваемых передатчиком локального вещания по локально неиспользуемой части диапазона ЧМ. Таким образом, подвижное устройство использует одно и то же радиоэлектронное оборудование для передачи данных как в широковещательном режиме, так и в режиме локального вещания, тем самым снижая размеры и потребляемую мощность.

В другом аспекте подвижное устройство конфигурируется для передачи данных равноправным образом посредством передачи информации на другие подвижные устройства и приема информации от них по линии передачи данных локального вещания. Подвижное устройство передает и принимает информацию в локально неиспользуемом диапазоне ЧМ. Таким способом информация может совместно использоваться двумя или более подвижными устройствами, аналогично подвижным устройствам и портативным компьютерам или персональным компьютерам, обменивающихся данными с использованием инфракрасного света по стандарту Ассоциации по средствам передачи данных в инфракрасном диапазоне, без необходимости в дополнительных компонентах или схемах передачи данных.

В еще одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает передатчик локального вещания, сконфигурированный для передачи данных по локальной зоне и в локально неиспользуемой части диапазона ЧМ. Передатчик локального вещания может быть подсоединен к персональному компьютеру или подобным устройствам и сконфигурирован для передачи данных на подвижное устройство и приема данных от него.

В еще одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает систему передачи данных, в которой подвижное устройство находится в двухрежимной связи (передаче данных) с системой. В первом (широковещательном) режиме информация передается широковещательным образом по глобальной зоне по заранее определенному графику (плану). Подвижное устройство может быть запланировано для приема широковещательной информации, основанной на заранее определенном графике. Другая информация может передаваться дополнительно во втором режиме (локального вещания) по значительно меньшей зоне. Подвижное устройство дополнительно конфигурируется для передачи и приема информации в режиме локального вещания.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема примерной среды передачи данных, в которой может быть осуществлено настоящее изобретение.

На фиг.2 представлена функциональная блок-схема, изображающая одно осуществление изобретения в носимом на запястье подвижном устройстве, таком как часы.

На фиг.3 представлена функциональная блок-схема широковещательного передатчика или компонента генератора станции системы передачи данных, реализующей настоящее изобретение.

На фиг.4 представлена функциональная блок-схема компонента передатчика локального вещания системы передачи данных, реализующей настоящее изобретение.

На фиг.5-9 изображены графические представления структуры или формата данных для передачи системой передачи данных, реализующей настоящее изобретение.

На фиг.10 изображено графическое представление передач данных, рассеянных во времени для передачи, в соответствии с одним осуществлением настоящего изобретения.

На фиг.11 представлен обзор рассматриваемой системы передачи данных в типовом контексте.

На фиг.12 представлена схема последовательности операций, описывающая один из подходов к кодированию потока данных для передачи.

Подробное описание предпочтительного варианта выполнения

Настоящее изобретение описывается в контексте системы передачи данных, включающей в себя мобильные устройства передачи данных. В описанном варианте выполнения подвижными (мобильными) устройствами являются носимые на запястье часы, например те, которые в настоящее время находятся в широком использовании, за исключением того, что часы специально выполнены с возможностью передачи данных как в «широковещательном» режиме, так и в режиме «локального вещания», как подробно описано ниже. Возможность передачи данных в двух режимах предоставляет многие преимущества над существующими устройствами персональной передачи данных, как очевидно из нижеследующего подробного описания. Аналогично, незначительные отклонения от описанных вариантов выполнения также очевидны в пределах сущности изобретения.

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема примерной системы 100 передачи данных, которая использует идеи настоящего изобретения. Описываемая система 100 передачи данных включает в себя три основных рабочих компонента: часы 101, широковещательный передатчик 103 и передатчик 105 локального вещания. Как изображено на фиг.1, широковещательный передатчик 103 передает широковещательные сигналы (например, широковещательный сигнал 109) по ЧМ-поднесущим на ряд подвижных или стационарных устройств, включая часы 101 и компьютер 115. Компьютер 115 может быть подсоединен к передатчику 105 локального вещания и передает сигналы локального вещания (например, сигнал 111 локального вещания) на подвижные устройства в непосредственной близости от компьютера 115. Передатчик локального вещания также может быть выполнен с возможностью непосредственного подключения к Интернету, например, через Ethernet-соединение. Часы 101, широковещательный передатчик 103 и передатчик 105 локального вещания каждый более подробно описывается со ссылками на фиг.2-4.

Описываемая система 100 передачи данных имеет три основных рабочих режима: широковещательный режим на поднесущей («широковещательный»), режим локального вещания («локальное вещание») и равноправный режим («равноправный»). Хотя введены они здесь с целью обсуждения, каждый из этих режимов работы подробно описывается ниже. Нормальной работой часов 101 является прием данных, широковещания по ЧМ-поднесущей (например, широковещательный сигнал 109). Также доступен режим локального непосредственного приема «локального вещания» с ЧМ (например, сигнала 111 локального вещания). Часы также могут быть установлены для передачи данных на находящиеся вблизи часы 121, другие подвижные устройства 119 или даже стационарные компьютерные системы личного пользования в полудуплексном двунаправленном режиме передачи сообщений, как изображено сигналами 117 локального вещания. Наконец, данные прикладной задачи могут быть переданы на часы в течение сеанса локального вещания. Кроме того, очевидно, что идеи заявки, описанные здесь в контексте основанной на часах системе, имеют одинаковую применимость ко многим другим подвижным устройствам, таким как портативные компьютеры, персональные цифровые помощники (ПЦП), сотовые телефоны и т. п. Использование часов приведено здесь только с иллюстративной целью для упрощения последующего описания и может быть использовано попеременно с «подвижным устройством».

Как показано на фиг.2, часы 101 состоят из четырех подкомпонентов: антенны 205 на ремешке для наручных часов в виде петли на запястье, аналоговой радиостанции 207, цифрового приемопередатчика 209 и микрокомпьютерного блока (МКБ) 211. В этом варианте выполнения антенна 205 включает в себя рамочную антенну на ремешке наручных часов и дискретные аналоговые элементы настройки. Антенной 205 может быть проводящая петля, встроенная в ремешок для наручных часов. В этом варианте выполнения проводящая петля представляет собой небольшую рамочную антенну. Для носимых на запястье подвижных устройств избирательность (или «Q») антенны может быть меньше, чем для идеального случая из-за относительно низкого отношения размеров антенны (например, грубо равной длине ремешка для наручных часов) к длине волны сигнала (например, частотам диапазона ЧМ). По этой причине антенна может быть подсоединена к изменяемому элементу настройки (например, варактору) и периодически подстраивается, например, для каждого запланированного приема сообщений, основанного на расписании, или т. п.

Антенна подсоединяется к приемопередатчику 209 и управляется им. Связующим звеном для транзакций между МКБ 211 и радиокомпонентами является интерфейс “МКБ-цифровой приемопередатчик”. Компоненты часов размещены в корпусе с размерами часов и работают от энергии батарей.

В одном варианте выполнения МКБ 211 включает в себя 32-разрядный центральный процессор (ЦП) общего назначения, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и флэш-память, причем жидкокристаллический дисплей и аппаратное обеспечение пользовательского интерфейса включают в себя, но не ограничиваются ими, кнопки и вращающуюся лицевую панель. Также включает в себя схемы питания и сигнала синхронизации. Назначением МКБ является управление функциональными возможностями выше уровня 2 взаимодействия открытых систем (ВОС), включающими в себя работу операционных систем, приложений, презентаций, деятельности по организации соединений и выбору данных, а также для возбуждения устройств ввода/вывода пользователя на физическом уровне. Он взаимодействует с остальной частью часов через приемопередатчик 209.

Приемопередатчик 209, в основном, включает в себя два компонента, цифровой процессор 221 сигналов (ЦПС), который выполняет задачи управления, планирования и пост-обработки для приемопередатчика, и устройство 223 реального времени (УРВ), которое включает в себя цифровую радиостанцию и выполняет функции тактирования системы и диспетчеризации событий в реальном времени. В одном варианте выполнения УРВ 223 может быть программируемая пользователем вентильная матрица (ППВМ) плюс дискретная аналоговая радиостанция 207. В альтернативном варианте выполнения функциональные возможности УРВ распределяются между ЦПС 221 и МКБ 211, устраняя необходимость в отдельном устройстве УРВ. Альтернативно, ЦПС может быть ядро ЦПС плюс ОЗУ достаточного объема для выполнения требуемых задач и может быть встроен в единое устройство с МКБ и его памятью и периферийными устройствами. Назначение ЦПС также может быть реализовано посредством соответствующих команд ЦП, заданных для соответствующего ЦП, такого как семейство процессоров ARM7.

ЦПС 221 подсоединен к МКБ 211, и задачи приемопередатчика управляются командами с МКБ 211. Так как МКБ 211 может не иметь информации о фактическом тактировании событий на линии поднесущей, может быть необходима существенная интерпретация его команд посредством ЦПС 221. Другими словами, на МКБ 211 может быть подана команда (посредством взаимодействия или управления пользователем) на извлечение выбранных данных, которые, как известно, передаются широковещательным образом по сети передачи данных. МКБ 211 конфигурируется для преобразования идентифицированных и выбранных данных в конкретные номера или идентификаторы пакетов, например, посредством использования таблицы соответствия или аналогичной функции. МКБ 211 передает эту информацию на ЦПС 221, который, в свою очередь, преобразует конкретные номера или идентификаторы пакетов в фактическое тактирование, на основе которого планируется начало приема приемником.

Одной из основных задач ЦПС является обработка данных, которые принимаются либо в широковещательном режиме, либо в локальном режиме. Эта обработка включает в себя восстановление фазы поднесущей, восстановление и/или отслеживание скорости передачи в бодах, компенсацию эффектов замирания, демодуляцию, устранение перемежения, оценку состояния канала и сверточную коррекцию (Витерби) ошибок с использованием мягких решений. Пост-обработка пакетов происходит тогда, когда принят весь пакет. Хотя это происходит непосредственно после захвата в момент локального режима, пакеты поднесущей принимаются (захватываются) в разделенные во времени сегменты, номинально в течение кадра. Эти собранные сегменты хранятся в памяти ЦПС 221.

Среди задач управления ЦПС 221 существует задача преобразования запрашиваемых номеров пакетов поднесущей в точный набор широковещательных сегментов, которые содержат пакет, планирование приема каждого сегмента, перемежение этого планирования другими сегментами из других запрашиваемых пакетов и формирование низкоуровневых команд на УРВ 223 для выполнения этих задач. Он также отслеживает тактирование каждой активной широковещательной станции относительно локального сигнала синхронизации УРВ для подстройки дрейфа сигнала синхронизации и смещения кадра у различных станций. ЦПС 221 также отвечает за исследование и захват тактирования для каждой фактической и потенциальной широковещательной станции, которая запрашивается МКБ 211.

Задачи УРВ 223 двоякие. Его цифровая секция содержит средства обеспечения системной синхронизации, включающие кварцевый генератор, который подает системный сигнал синхронизации на МКБ 211 и ЦПС 221. Эти средства синхронизации также обеспечивают тактирование для скорости передачи в бодах и отсчетов для операций передачи и приема, управления запуском/остановом для работы радиостанции и управления периодами приостановки сигнала синхронизации на МКБ 211 и ЦПС 221. Другой задачей, конечно, является работа радиостанции.

Работа радиостанции УРВ 223 включает в себя как прием в режиме поднесущей и в локальном режиме, так и передачу в локальном режиме. Эти задачи используют существенное количество общих элементов. Радиостанция 207 принимает либо сегменты поднесущей, либо пакеты локального режима, запоминая принятые, отфильтрованные, преобразованные в основную полосу частот и из аналоговой формы в цифровую отсчеты в локальном ОЗУ. При передаче в локальном режиме это ОЗУ заполняется предварительно вычисленными отсчетами передачи при помощи ЦПС 221, и они затем используются УРВ 223 для генерирования частотно-манипулированного (ЧМн) сигнала для передачи в локальном режиме.

Сигнал синхронизации на МКБ 211 и ЦПС 221 автоматически приостанавливается во время захвата данных и повторно запускается непосредственно после этого. Предупреждающее прерывание посылается на МКБ 211, когда запускается событие прогрева, примерно за 1 мс до захвата.

Работа подвижного устройства/приемника часов

В широковещательном режиме на поднесущей приемопередатчик 209 часов находится в режиме «только прием». При поступлении команды от МКБ на прием широковещательного пакета ЦПС обращается к своей информации отслеживания указанной станции. Если не присутствует информация об этой станции, запрос приема завершается и возвращается ошибка на МКБ. Используя эту информацию, ЦПС определяет ожидаемое время поступления 16 сегментов, которые содержат пакет. Список команд приема сегментов генерируется и запоминается в памяти ЦПС.

Функция диспетчеризации ЦПС контролирует список сегментов, ожидающих приема, которые могут включать в себя сегменты для нескольких ожидающих запросов пакетов. Когда приближается время для захвата данного сегмента, функция диспетчеризации пропускает группу команд на УРВ. Эти команды включают в себя частоту, параметры настройки антенны, длительность захвата и время запуска. В этот момент ЦПС может войти в состояние ожидания. Временной компаратор аппаратного обеспечения УРВ затем последовательно запускает каждую команду. Типично, этими командами являются «прогрев», «захват» и «останов». Когда выдается команда прогрева, то МКБ одновременно уведомляется, что ожидается останов сигнала синхронизации. Процесс прогрева занимает примерно 1 мс. Когда выполняется команда захвата, то сигнал синхронизации останавливается и возобновляется тогда, когда завершается захват по команде останова.

ЦПС прерывается по завершении команд и немедленно извлекает захваченные данные. Они могут включать в себя данные из нескольких сегментов, если были запрошены смежные сегменты. Данные сегментов затем запоминаются как набор отсчетов сигналов. Для этого требуется 4 байта на бит данных источника плюс служебные данные или примерно 300 байтов на сегмент. Так как в одном варианте осуществления УРВ имеет внутреннее запоминающее устройство объемом 2560 байтов, то это ограничило бы последовательный прием сегментов 8 сегментами. Это является меньшим ограничением, чем оно кажется вначале, так как хэш-функция отделяет логические пакеты (и, следовательно, логические сегменты) от соседних перед передачей. Таким образом, пакеты являются последовательными только случайным образом, а не потому что они связаны по содержимому.

Когда принимается последний сегмент пакета, ЦПС собирает принятые сегменты и начинает пост-обработку данных, которые извлекаются как набор принятых отсчетов сигналов. Обычная последовательность операций следующая: восстановление тактирования, демодуляция данных и сверточное декодирование (коррекция ошибок) (с помощью алгоритма Витерби, в одном варианте выполнения). Этот процесс может занять несколько миллисекунд на пакет. Результирующий пакет данных затем размещается в приемном блоке в памяти ЦПС вместе с информацией о состоянии приема и МКБ уведомляется, что доступен новый пакет.

Передача в широковещательном режиме

В раскрытом варианте выполнения широковещательные данные делятся в центре сети передачи данных (см. фиг.11, 1101) на две группы: данные с нормальной задержкой или «данные нормального кадра» и «данные быстрого кадра». Центр данных передает данные кадра на широковещательный генератор посредством спутникового или подобного средства синхронно с широковещательной частотой передачи кадров. Данные могут передаваться блоками. Например, могут посылаться данные нормального кадра, за которыми следует секция быстрого кадра. Далее, как показано на фиг.5 и фиг.7, посылается следующая секция быстрого кадра, за которой следуют любые последующие секции быстрого кадра. Этот процесс повторяется в каждом кадре.

Рассматривая широковещательный режим более подробно, на фиг.3 изображен иллюстративный широковещательный передатчик 103 (также упоминаемый как «генератор станции» или просто «генератор»). Широковещательный передатчик 103 представляет собой устройство передачи канала поднесущей и находится на передающей станции с ЧМ. Она принимает форматированные данные через спутник или другой выделенный высокоскоростной канал, кодирует данные для передачи, преобразует кодированные данные в сигналы основной полосы частот ЧМ-поднесущей и передает этот сигнал на широковещательное оборудование радиостанции.

Широковещательный передатчик 103 в любой данный момент времени имеет два массива данных, которыми он управляет. Одним является образ 501 кадра выходной ЧМ-поднесущей (см. на фиг.5 и как описано ниже), который передается на аппаратный функциональный блок модулятора побайтно в соответствии с выходным сигналом синхронизации скорости передачи в бодах. Другим массивом данных является спутниковый входной буфер, который заполняется полезными данными блоков согласно высокоуровневому протоколу управления каналом передачи данных (ВПУКПД), которые поступают от интерфейса 319 спутниковой линии. Этот интерфейс может быть реализован с любым количеством обычных протоколов, таких как, но не ограничиваясь ими, интерфейсы RS-422, RS-232, универсальной последовательной шины (УПШ, USB), IEEE-1394 или Ethernet. Описание кадра ВПУКПД приведено на фиг.6. Специалистам в этой области техники ВПУКПД известен как высокоуровневый протокол управления каналом передачи данных – стандартизированный, бит-ориентированный, коммутируемый и не коммутируемый протокол. Одно из описаний ВПУКПД можно найти по меньшей мере в стандартах ISO (Международная организация по стандартизации) ISO 3309 и ISO 4335. Как показано на укрупненной диаграмме на фиг.11, данные передаются от центра 1101 данных («головная станция») через спутник 1103 на каждый широковещательный передатчик 1107. Эти данные посылаются ВПУКПД-блоками согласно набору процедур ВПУКПД “от одного-ко-многим”. Эти блоки имеют полезные данные, соответствующие индивидуальным пакетам поднесущей. Генератор 1105 принимает только блоки, адресованные для него или для некоторой группы, членом которой он является. Генератор затем помещает данные из этих блоков в кадр, который он в данный момент формирует. В одном варианте выполнения формат ВПУКПД модифицирован для создания 4-байтового поля адреса, где адреса назначаются иерархическим образом. Таким способом могут быть выбраны последовательно меньшие группы посредством размещения значения группового символа, такого как 0xff или 0xfe, в байтах младших разрядов, выгодно уменьшая спутниковую полосу частот, так что необходим только один канал для обработки всех генераторов станций.

Вследствие природы кодирования кода коррекции ошибок (ККО) кадра поднесущей, входные данные, предназначенные для данного выходного кадра, должны быть доступны в течение нескольких секунд до начала передачи кадра поднесущей. Одним исключением является данные «быстрого пакета», которые требуют предшествования только четверти кадра, в котором они размещены.

Возвращаясь к фиг.3, широковещательный передатчик 103, в основном, включает в себя следующие элементы: управляющий процессор 301, средства точной временной синхронизации, контроллер 305 последовательного ввода/вывода, кодирующий механизм 309 и генератор 313 сигнала поднесущей. Специалистам в этой области техники понятно, что управляющий процессор (301) может быть реализован посредством использования обычного вычислительного устройства, такого как, но не ограничиваясь им, микропроцессор, микроконтроллер, программируемая логическая матрица, программируемая вентильная матрица или специализированная ИС.

Управляющий процессор 301 поддерживает состояние системы, принимает периодические команды и управляющую информацию от линии «вверх», выполняет периодические отчеты, вычисляет и корректирует локальную временную синхронизацию для учета дрейфа тактирования относительно хост-компьютера линии «вверх» и управляет рабочими режимами широковещательного передатчика. Он также обеспечивает порт 315 непосредственного управления RS-232 (аппаратурой передачи данных) для локальных команд и команд установки. Порт 315 управления также может быть реализован с любым количеством обычных протоколов, таких как, но не ограничиваясь ими, интерфейсы RS-422, USB или Ethernet.

Средства точной временной синхронизации генератора сигналов включают в себя 1 импульс/мин генератор, который может подстраиваться для отслеживания сигнала главной временной синхронизации на хост-компьютере линии «вверх» с разрешением 0,01 импульс/мин. Номинально каждый час каждый генератор информируется о правильном текущем времени с точностью примерно 100 микросекунд, откорректированным с учетом задержки на передачу. Задержка на передачу может быть основана на известном фиксированном пути (предпочтительно) или может быть вычислена из квитирования сетевого протокола времени (СПВ).

Контроллер 305 последовательного ввода/вывода обменивается с устройством линии «вверх» (вероятно, спутниковым приемопередатчиком) через интерфейс передачи данных, например последовательный интерфейс 319 RS-422. Форматом данных может быть ВПУКПД. Статическое ОЗУ 321 подсоединено к контроллеру 305 последовательного ввода/вывода для буферизации входного сигнала.

Кодирующий механизм 309 принимает кадры от линии «вверх», хэширует и размещает пакеты физически внутри кадра, обрабатывает их каскадами кодирования и разнесения во времени и создает выходной образ для передачи. Этим компонентом может быть ППВМ (FPGA). Статическое ОЗУ 323 присоединено к кодирующему механизму 309 для рабочего хранения.

Генератор 313 сигнала поднесущей обеспечивает функции модулятора поднесущей, фильтра передачи и усиления. Он осуществляет извлечение из кодирующего механизма образ выходных данных со скоростью передачи в бодах. Генератор 313 сигнала поднесущей может быть реализован на ППВМ, ПЗУ с большим количеством отсчетов и генераторе сигнала поднесущей, который содержит в одном варианте выполнения цифроаналоговый преобразователь и аналоговый выходной фильтр.

Возвращаясь к фиг.12, в одном варианте выполнения кодирование кадра запускается 1203 данными, остающимися в текущей выходной четверти кадра, уменьшающимися ниже некоторого порога. В одном примере этот порог имеет место 4 раза за кадр, до начала передачи следующей четверти кадра (содержащего одну четвертую нормального кадра и все данные следующего «быстрого кадра»). Пороговым событием для одного варианта выполнения является 2 секунды данных, оставшихся в текущей секции. Вся обработка кодирующим механизмом должна происходить в течение этого периода. Начальным условием для запуска тактирования выхода является прием сообщения от головной станции о готовности кадра.

Генератор перемежает (или, эквивалентно, «хэширует») пакеты для предотвращения поступления значительного количества связанной информации на приемник подвижного устройства в последовательных «передаваемых по эфиру» пакетах. Это может быть необходимым в некоторых вариантах выполнения, потому что аппаратное обеспечение приемника может иметь ограничения для последовательного приема пакетов. Предполагается, что данные представляются генератору в последовательных пакетах. Порядок логических пакетов восстанавливается на выходе приемника подвижного устройства; поэтому, этот процесс хэширования является прозрачным для центра данных и часов. В начале кодирования кодирующий механизм считывает пакеты из статического ОЗУ хранения блоков ввода/вывода в хэшированном порядке 1205 пакетов. Доступ к статическому ОЗУ блоков ввода/вывода обеспечивается совместно для блоков ввода/вывода на основе квантов времени. Пакеты, не отмеченные как завершенные в статическом ОЗУ блоков ввода/вывода при считывании 1207, рассматриваются пустыми или нулевыми, и может быть произведена замена 1209 альтернативной комбинацией.

Когда каждый пакет считывается с его порядком перемежения, он проходит через “отбеливатель” данных, который выполняет операцию “Исключающее ИЛИ” 1211 между данными и “отбеливающей” комбинацией. “Отбеливающей” комбинацией в одном варианте выполнения может быть функция таблицы и номера пакета обрабатываемого пакета. “Отбеленные” данные затем передаются 1213 на сверточный кодер. В одном осуществлении может быть использован сверточный кодер с длиной кодового ограничения 9 и скоростью кодирования 1/2 с заполнением хвостовых битов. Кодер этого типа создает 2 выходных бита для каждого входного бита и расширяет информационное содержимое для каждого входного бита по нескольким последующим выходным парам битов, причем последние входные биты связаны с первыми входными битами посредством заполнения хвостовых битов. Выходной сигнал кодера, состоящий из пар битов для каждого входного бита, затем передается в виде двух потоков на два отдельных модуля 1215 перемежения битов. Модули перемежения битов используют номер пакета и индекс бита для размещения 1217 кодированных потоков битов в сегменты в статическом ОЗУ выходного образа кадра. В одном осуществлении перемежители битов представляют собой простые модульные сумматоры, которые переставляют одно положение бита в другое и конфигурируются так, чтобы насколько можно меньшее количество связанных выходных битов кодера располагались в одном выходном сегменте. Одним способом является циклический сдвиг битов кодера линейно на 16 сегментов, так что 17-й бит из кодера будет вторым битом в первом сегменте и 18-й бит на выходе будет вторым битом во втором сегменте и т. д. Этот процесс также изображен на фиг.10.

Два выходных потока затем объединяются 1219, причем один бит из каждого потока создает два бита каждого выходного символа. Созданные таким способом 2048 символов затем делятся на 16 сегментов по 64 символа в каждом (см. 1221 на фиг.12). На этапе 1223 генерируются заголовки сегментов, которые позволяют принимающему подвижному устройству быстро идентифицировать границы сегментов и определять размещение в пределах текущего кадра. Это рассеяние и распределение обеспечивает защиту от замирания посредством временного разнесения. Приемник способен восстанавливать целые сообщения несмотря на серьезные искажения или даже отсутствие одного или нескольких сегментов, при наличии минимальных искажений в оставшихся сегментах. Эта защита от замирания ослабляется для быстрых пакетов кадров, но разделение остается все еще хорошим при наличии нескольких секунд между сегментами. Избыточное сверточное кодирование также обеспечивает существенную защиту от гауссова шума в отсутствие существенного замирания. Так как алгоритм Витерби может отказывать в случаях с очень сильным шумом и сильными замираниями, в одном варианте выполнения в прикладных данных может быть использован контроль ошибок CRC-16 (контроль циклическим избыточным кодом – 16).

Модуляция данных выполняется посимвольно при тактировании сигнала синхронизации передачи. Это требует того, чтобы секции данных кадра были готовы для передачи до момента времени, когда модулятору потребуется первый символ соответствующей секции. Данные первого быстрого кадра и кадра с нормальными данными должны быть готовы в начале кадра 501 (фиг.5). Последующие быстрые кадры должны обрабатываться и вставляться до момента времени, когда их квартиль (четверть) кадра поступает на модулятор (как показано позицией 313, фиг.3). Как только составлен начальный кадр (содержащий нормальный кадр и первый быстрый кадр), то он доступен модулятору для передачи. В одном варианте выполнения широковещательный режим использует ЧМ-поднесущую, сцентрированную на частоте 67 647 Гц в пределах основной полосы частот ЧМ, и данные модулируются с использованием квадратурной фазовой манипуляции (ФМ-4).

На фиг.4 изображен иллюстративный передатчик 105 локального вещания. Передатчик 105 локального вещания использует локально неиспользуемую частоту ЧМ для широковещательной передачи данных локально на подвижные устройства 101 (фиг.1). Передатчик локального вещания работает согласно правилам Раздела 15 стандарта Федеральной комиссии по связи, разрешающего маломощное локальное использование нормальной звуковой части канала ЧМ-вещания. В этом варианте выполнения передатчик локального вещания используется для передачи сигнала по зоне примерно 15 метров. Передатчик локального вещания подсоединяется к ПК или другому источнику данных через интерфейс 413 передачи данных, такой как универсальная последовательная шина (УПШ, USB) или последовательный интерфейс RS-232, кодирует данные для передачи и передает кодированные данные непосредственно через встроенный ЧМ-передатчик и антенный блок. Передатчик локального вещания может быть размещен в небольшом пластмассовом корпусе.

Могут быть реализованы два различных варианта осуществления станции локального вещания. В одном передатчик локального вещания обеспечивает локальное однонаправленное вещание данных на одно или несколько близлежащих подвижных устройств. Это широковещание может либо дублировать один или два эфирных канала, обеспечивать один или два канала локального содержания или комбинацию этих двух. При работе в этих режимах формат данных и скорость передачи идентичны эфирным каналам. Скорость передачи может конфигурироваться, принимая более высокие значения в особом режиме применения, в зависимости от требуемой дальности.

Второй вариант осуществления станции локального вещания обеспечивает возможность локальной двунаправленной передачи данных, которая обеспечивает вышеописанный односторонний режим широковещания, а также режим применения, в котором данные могут передаваться от станции локального вещания на часы или подвижное устройство, а также от устройства на станцию локального вещания. Этот режим, также называемый режимом эмуляции широковещания, обеспечивает характерное для применения определение двунаправленного трафика данных, основываясь на традиционных методах квитирования.

В одном варианте выполнения, как более подробно описано ниже, передатчик локального вещания включает в себя интерфейс USB к ПК или подобному устройству, функциональный блок управления, два кодера, компоновщик пакетов, непосредственный ЧМ-модулятор по Разделу 15 стандарта Федеральной комиссии по связи и антенну. За исключением антенны и дискретного аналогового фильтра эти компоненты могут быть реализованы в монолитной специализированной ИС стандартного элемента. Следовательно, в одном варианте выполнения передатчик локального вещания может состоять из схемных элементов, таких как специализированная ИС, схема фильтра, кристалл и антенна, и одного или нескольких соединителей.

Интерфейс 401 соединяет передатчик локального вещания с его источником данных. Интерфейс 401 может быть реализован с любым количеством протоколов стандартного интерфейса, таких как, но не ограничиваясь ими, USB, RS-232 или IEEE-1394. В одном варианте выполнения он реализован в виде блока межсетевого протокола (МП, IP), который объединен с ИС станции локального вещания. Источник данных передает пакеты данных по этой линии. В одном варианте выполнения эти пакеты содержат 64 байта данных, а в альтернативных вариантах выполнения пересылаемые пакеты могут иметь длину 68 или 132 байта, включая 4 байта информации заголовка. Точное форматирование этой линии зависит от характеристик IP.

Функциональный блок 403 управления собирает пакеты данных передачи от источника данных и выполняет квитирование. Она устанавливает требуемую частоту передачи, режим и мощность сигнала.

Функциональный блок 405 кодирования (который включает в себя кодер системной информации и дополнительный кодер данных) форматирует данные для передачи в виде отсчетов основной полосы частот (звуковой частоты). Он имеет сверточный кодер для блока системной информации и необязательный сверточный кодер для данных пакетов. После сбора пакета от USB передатчик 105 локального вещания обрабатывает его посредством кодера данных. Часть данных пакета этого кодера идентична кодеру данных в генераторе 103 поднесущей за исключением того, что “отбеливание” данных использует фиксированную комбинацию, не связанную с номером пакета. Этот процесс генерирует 128 байтов кодированных данных из 64 байтов исходных входных данных. В случае режима «турбо» или высокоскоростного режима на короткое расстояние это кодирование пропускается, как показано в функциональном блоке 405 кодирования, и 128 некодированных байтов передаются непосредственно на функциональный блок модулятора.

Обрабатывающая логическая схема 407 добавляет корреляционную информацию для синхронизации (описана ниже) и в одном варианте выполнения перемежает кодированную системную информацию и данные в сегменты для защиты от шума. Результирующий поток битов затем преобразуется в звуковые отсчеты основной полосы частот, и результат передается на модулятор.

Непосредственный ЧМ-модулятор 409 принимает звуковые отсчеты, созданные обрабатывающей секцией, и генерирует выходной ЧМ-сигнал частоты. Антенной 411 для передатчика или приемопередатчика локального вещания может быть либо петля, либо диполь, в зависимости от требуемого форм-фактора.

Особый случай возникает в режиме эмуляции широковещания. Во-первых, полезные данные локального вещания должны корректироваться для согласования с размером полезных данных широковещательных пакетов. В одном варианте выполнения 64-байтовые полезные данные локального вещания должны корректироваться для согласования с 128-байтовым размером широковещательных пакетов. Это выполняется посредством разбиения широковещательных пакетов на два пакета локального вещания перед передачей и повторной сборкой пакетов в программно-аппаратных средствах приемопередатчика. Во-вторых, номера широковещательных пакетов связываются с пакетами локального режима посредством кодирования их в заголовок локального вещания. Эти номера пакетов используются программно-аппаратными средствами приемопередатчика для того, чтобы микропроцессор подвижных устройств мог извлекать локально передаваемые широковещательные пакеты прозрачным образом для программного обеспечения высокого уровня.

Формат передачи данных

Ниже следует описание, со ссылками на фиг.5-9, конкретного формата данных для передачи данных посредством одного варианта выполнения настоящего изобретения. Описанный вариант выполнения представляет собой лишь один формат, и альтернативные варианты станут очевидны для специалистов в этой области техники из идей настоящего изобретения.

Данные передаются и принимаются в системе передачи данных по двум типам каналов: широковещательному каналу (т. е. в широковещательном режиме) (см. фиг.1, 109) и локальному каналу (т.е. в локальном режиме) (см. фиг.1, 111). Равноправный режим (см. фиг.1, 117) описан ниже. Данные, передаваемые по этим каналам, упоминаются как потоки. Два канала имеют разные эфирные форматы и могут содержать различные данные и имеют подобные структуры в одном варианте выполнения и разные структуры в альтернативном варианте выполнения.

Кадр является основной частью в потоке данных. Один примерный формат 501 кадра показан на фиг.5. Последовательные кадры нумеруются последовательно. Эта нумерация может сбрасываться ежедневно, причем первый кадр начинается после полуночи как кадр 0. В широковещательном потоке кадр имеет фиксированную продолжительность, равную примерно 113 секундам (1,88 минуте). В потоке локального вещания кадр имеет переменную длину в зависимости от содержимого локального сообщения.

Пакет представляет собой наименьшую извлекаемую единицу в кадре, включающую в себя в одном варианте выполнения 64 байта информации. В этом применении имеется, предпочтительно, 2560 пакетов в каждом широковещательном кадре. В другом варианте выполнения 128 байтов информации может быть использовано в пакете, и каждый широковещательный кадр с пакетами содержит 1280 пакетов. Некоторые из пакетов в кадре могут быть обозначены как быстрые пакеты. Эти пакеты обрабатываются и передаются с меньшей задержкой, чем нормальные пакеты. В одном описанном осуществлении имеется 512 быстрых пакетов и 2048 нормальных пакетов в каждом широковещательном кадре. В этом варианте выполнения пакеты 0-2047 являются «нормальными пакетами», а пакеты 2048-2559 – «быстрыми» пакетами. В альтернативном осуществлении имеется 256 быстрых пакетов и 1024 нормальных пакетов в каждом широковещательном кадре, причем пакеты 0-1023 являются «нормальными пакетами», а пакеты 1024-1280 – «быстрыми пакетами». Пакет 0 является системным пакетом и содержит номер кадра, время и другую служебную информацию, такую как частоты локального канала при роуминге. Пакеты локального канала могут содержать заголовок из 20 байтов, позволяющий производить пересылку локальных данных без предварительной компоновки, а также допускающий изменяемый размер локальных кадров.

В широковещательном потоке пакеты состоят из 8 сегментов на физическом уровне. Как показано на фиг.7, сегменты в широковещательном потоке распределяются по кадру для защиты от замирания посредством временного разнесения. Как показано на фиг.8, каждый сегмент содержит 64 бита данных (128 битов в альтернативном варианте выполнения) вместе с информацией синхронизации для обработки ЦПС. Эти сегменты повторно собираются аппаратными средствами приемника и представляются на сетевой уровень как пакеты вскоре после приема последнего сегмента. Сегменты прозрачны на логическом уровне и индивидуально не являются извлекаемыми. Нормально, 16 сегментов, содержащие пакет (8 сегментов в альтернативном варианте выполнения), распределяются по всему кадру, причем завершенный пакет недоступен до тех пор, пока не будет принят последний сегмент (около конца кадра). В случае «быстрых пакетов» все 8 или 16 сегментов расположены в пределах четверти кадра (иногда упоминаемой как «подкадр»). Это позволяет производить повторную компоновку (сборку) пакета за одну четвертую нормального времени и, следовательно, позволяет вчетверо снизить задержку на передачу в случае быстрых пакетов. Однако увеличивается коэффициент ошибок быстрых пакетов из-за замирания. В отличие от широковещательного потока не происходит распределение пакетов в потоке локального вещания. См. фиг.9 для иллюстративного формата пакета локального вещания.

В одном варианте выполнения физический кадр может состоять из 20 480 (8·2560) сегментов. Каждый сегмент состоит из частичных данных из одного из 2560 пакетов и 4-символьного заголовка. На физическом уровне данные пакета кодируются так, что один символ представляет один бит (с избыточностью), и эти символы затем распределяются по 8 сегментам, которые разделены во времени. Сегменты, которые составляют нормальные пакеты, равномерно распределяются по кадру. Сегменты для быстрых пакетов распределяются равномерно по четверти кадра, также известной как подкадр. С целью восстановления тактирования и синхронизации каждый сегмент имеет заголовок из четырех исходных (некодированных) символов, так что каждый символ представляет 2 бита (см. фиг.8). Первыми 3 символами этого заголовка является фиксированная комбинация, которая отмечает начало сегмента. Она используется для восстановления тактирования. Следующим битом является один бит из 15-битовой комбинации линейного сдвигового регистра с обратной связью (заполненной до 16 битов), которая перекрывает заголовки 16 сегментов. При выполнении начального вхождения в синхронизм приемник сканирует поступающие данные сегментов до указания корреляции накопленных битов линейного сдвигового регистра с обратной связью (ЛСРОС). В одном варианте выполнения это может происходить один раз каждые 16 сегментов для номинального времени сканирования, равного 24 сегментам. Когда имеет место корреляция, биты индекса 16 сегментов, которые также были накоплены, указывают текущий номер сегмента (деленный на 16). Индекс сегмента может быть защищен кодом Грея, кодом Хемминга и контролем по четности, так что индекс сегмента может быть использован с высокой степенью уверенности.

Рабочие режимы

Как упомянуто ранее и показано на фиг.1, у описываемой системы передачи данных имеется три основных рабочих режима. Ими являются широковещательный режим 109 на поднесущей («широковещательный»), режим 111 локального вещания («локальное вещание») и равноправный режим 117. Последние два режима используют передачу ЧМ-сигналов с непосредственной модуляцией основного канала по локальной линии, тогда как первый режим использует глобальное широковещание на ЧМ-поднесущей в пределах географической зоны обслуживания одной или нескольких коммерческих станций с ЧМ. Последующее описание подробно рассматривает детали и противоположности каждого из этих рабочих режимов.

Широковещательный режим

Широковещательный режим включает в себя простой перенос информации от одного или нескольких широковещательных передатчиков на одни или несколько наручных часов. Модуляция ЧМ-поднесущей используется для передачи информации через коммерческую станцию с ЧМ. Часы 101, 121 принимают этот сигнал ЧМ-поднесущей посредством антенны, встроенной в ремешок для наручных часов, демодулируют и анализируют принятые данные и передают информацию на управляющий МКБ.

Режим локального вещания и равноправный режим

Локальный режим разделен на два режима: режим локального вещания и равноправный режим. Режимы совместно используют общий формат передачи. Непосредственная ЧМ-модуляция используется для передачи информации по локально неиспользуемым частотам с ЧМ. Часы принимают и передают этот ЧМ-сигнал через антенну, встроенную в ремешок для наручных часов, демодулируют и анализируют принятые данные и передают информацию на МКБ.

Режим локального вещания (или локального широковещания) представляет либо однонаправленную, либо двунаправленную передачу от передатчика локального вещания, подсоединенного к ПК или другому контроллеру высокого уровня, на часы или подвижное устройство. Зона, по которой осуществляется передача локального широковещания, является небольшой по сравнению с передачами широковещательного режима. Данными, передаваемыми в режиме локального вещания, могут быть либо локальное дублирование данных широковещательного режима, либо локальное содержимое в этом же формате, либо прикладные данные, посылаемые через специальные протоколы прикладного уровня. Равноправный режим, по своей природе, представляет собой двунаправленную полудуплексную линию связи, в которой каналы переключаются (или попеременно переключаются) между двумя принимающими участие часами.

В одном варианте выполнения как режима локального вещания, так и равноправного режима режим локальных данных передает данные в пакетах, используя непосредственную модуляции ЧМн. Используется то же сверточное кодирование со скоростью кодирования 1/2, что и в основном канале. Передача данных при локальном вещании является полудуплексной и использует совместно используемую частоту станции с ЧМ. В любом данном большом городе с пригородами поднабор частот ЧМ-широковещания не используется и, поэтому, они доступны для передачи данных согласно Разделу 15 стандарта Федеральной комиссии по связи. Список этих частот может распространяться в широковещательном режиме или даже в режиме локального вещания станцией локального вещания, подключенной к ПК. В любом случае, МКБ обеспечивает приемопередатчик выбранными частотами станции. Следует отметить, что некоторые локальные канальные операции препятствуют операциям основного канала. Конфликты между работой в локальном и широковещательном режиме решаются в пользу задачи локального режима.

В отличие от широковещательного режима пакеты в локальном режиме состоят из 64 байтов, а не 128 – это сделано частично вследствие тактирования цикла по Разделу 15 стандарта Федеральной комиссии по связи и частично вследствие желания сохранить время цикла пакета достаточно коротким для осуществления дуплексных применений в реальном времени, таких как передача речи.

Работа приемника часов

Типично, по команде МКБ приемопередатчик проверяет выбранную МКБ станцию на сигнал основного канала (и тактовый сигнал этого сигнала) и на наличие сигнала поднесущей. Первой частью локального обнаружения является использование представленного списка станций для сканирования диапазона ЧМ и категоризации доступных частот согласно наблюдаемому использованию. Для того чтобы это выполнить, интенсивность принимаемого сигнала (индикация уровня принимаемого сигнала (ИУПС)) фильтруется и оцифровывается с полосой частот, возможно, один килогерц. Возможные результаты включают в себя активную станцию с ЧМ, передачу локального канала или пустой канал. Часы способны запоминать одновременно информацию отслеживания по всем частотам, доступным для нее. Активная станция с ЧМ проявляется идеально как неизменяющийся сигнал или при существенном многолучевом распространении как изменяющаяся ИУПС, нескоррелированная с нашим форматом локального вещания. Если соответствующий сигнал поднесущей является обнаруживаемым на станции, то это также сообщается. Передача локального канала проявляется как особенно устойчивая ИУПС, имеющая зубчатую форму со значительно меньшей ИУПС, соответствующей межпакетным интервалам отключения мощности формата локального вещания. Приемопередатчик сообщает информацию об обнаруженном тактовом сигнале, но окончательные решения о типе передачи должны быть принято на уровне данных посредством МКБ. Наконец, пустой канал имеет постоянно низкую ИУПС.

Следует заметить, что обнаружение ИУПС может происходить с сигналами, которые слишком слабы для надежной демодуляции, и также позволяет производить быстрый анализ ЧМ-спектра для локальной работы. Это позволяет производить обнаружение часов, участвующих в передаче данных, когда одни из них находятся за пределами нормальной дальности. Анализ ИУПС также дает приблизительное тактирование цикла принимаемых обменов. Таким образом, временной анализ ИУПС дает список активных и/или пустых каналов локального вещания. Этот результат передается обратно на МКБ для дальнейших команд.

По команде от МКБ приемопередатчик начинает передачу радиомаяка или захват одного из активных каналов. В последнем случае приемопередатчик захватывает пакет из ЧМ-канала. Он затем определяет точное тактирование выбранного сигнала локального вещания. Это выполняется посредством приема и анализа специально составленных корреляционных последовательностей, которые обеспечивают как мгновенное тактирование символа, так и оценку дрейфа сигнала синхронизации между устройствами. Как только информация о тактировании была извлечена, то приемопередатчик захватывает данные в следующем пакете и сообщает эти данные в МКБ. Предположительно, что содержимого этого пакета достаточно, чтобы МКБ выполнил последующее действие, которым может быть некоторого рода ответ на квитирование, команда на начало извлечения данных, команда на анализ другого канала или команда на посылку радиомаяка по пустому каналу.

При равноправном соединении инициатор рассматривается как задающее синхронизацию устройство. Другой участник подстраивает свой сигнал синхронизации передачи к сигналу синхронизации, полученному из принимаемых данных. Это позволяет испускающему радиомаяк равноправному узлу немедленно обработать данные в первом ответном пакете без фазы анализа тактирования.

После завершения необходимого квитирования МКБ может выдать команду на приемопередатчик на переход в один из нескольких режимов передачи данных, причем пакеты передачи и приема передаются на МКБ и от него. Этот режим продолжается до тех пор, пока не будет выдана иная команда. Потеря сигнала сообщается МКБ как значение внезапно низкого качества сигнала. МКБ может завершить режим передачи данных в этот или любой другой межпакетный момент времени.

Работа передатчика часов

Подлежащие передаче пакеты хранятся МКБ в области памяти ЦПС в структурах, называемых блоками передачи. Эти блоки также содержат управляющую информацию, такую как частота с ЧМ для использования. Перед передачей ЦПС производит предварительную фильтрацию данных и преобразует их в отсчеты передачи, необходимые для УРВ. В этот момент времени также добавляется структура пакета физического уровня локального вещания. В одном осуществлении 512-битовый пакет локального вещания становится 2304 байтами сигнальных отсчетов, когда они представляются на УРВ.

ЦПС управляет тактированием передачи в соответствии с информацией, восстановленной тогда, когда было установлено локальное соединение, и в некоторых случаях дуплексной передачи в соответствии с тактированием последних принятых локальных данных.

В режиме локального вещания УРВ регистрирует все время цикла данных локального вещания. Затем ЦПС использует связанную с ИУПС информацию для размещения отсчетов пакетов локального вещания. Используя корреляционные последовательности в начале и конце каждого пакета локального вещания, определяется точное тактирование другого устройства локального вещания, и эта информация запоминается. Теперь МКБ может начать прием или передачу по захваченному каналу.

Хотя в предшествующем описании описываются различные варианты выполнения системы, изобретение не ограничивается таким вариантом выполнения, но скорее охватывает все модификации, альтернативные варианты и эквиваленты, которые подпадают под сущность и объем следующей формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Система выполнения беспроводной передачи данных, содержащая

широковещательный передатчик, выполненный с возможностью передачи широковещательной информации по каналу поднесущей по глобальной зоне по заранее определенному графику,

передатчик локального вещания, выполненный с возможностью передачи локальной информации по локальной зоне, причем локальная зона меньше глобальной зоны, и

подвижное устройство, включающее в себя приемник, причем приемник выполнен с возможностью приема широковещательной информации и локальной информации.

2. Устройство передачи данных, содержащее

передатчик локального вещания для использования в беспроводной системе передачи данных на основании данных широковещательной передачи по каналу поднесущей, причем передатчик локального вещания включает в себя

первый интерфейс;

кодер, подсоединенный к упомянутому первому интерфейсу;

компоновщик пакетов, подсоединенный к упомянутому кодеру;

функциональный блок управления, подсоединенный к упомянутому первому интерфейсу, упомянутому кодеру и упомянутому компоновщику пакетов,

модулятор, подсоединенный к функциональному блоку управления, и

антенну, соединенную с модулятором.

3. Устройство передачи данных по п.2, в котором передатчик локального вещания дополнительно содержит источник данных для системы передачи по локальной зоне, функциональный блок управления собирает передаваемые пакеты от источника данных и выполняет функции квитирования.

4. Устройство передачи данных по п.2, в котором первый интерфейс дополнительно содержит по меньшей мере одно из: совместный с USB интерфейс, интерфейс RS-232 и интерфейс IEEE-1394.

5. Устройство передачи данных по п.2, в котором передатчик локального вещания дополнительно содержит второй кодер, подсоединенный к упомянутому кодеру.

6. Устройство передачи данных по п.2, в котором компоновщик пакетов дополнительно выполняет этапы перемежения кодированной системной информации в сегменты данных, добавления корреляционной информации к упомянутым сегментам данных и преобразования упомянутых сегментов данных в поток битов.

7. Устройство передачи данных по п.2, в котором передатчик локального вещания дополнительно выполнен с возможностью широковещательной передачи в локально неиспользуемой части диапазона ЧМ.

8. Устройство передачи данных по п.2, дополнительно содержащее предназначенный для передатчика локального вещания источник данных, который дополнительно состоит из системы персонального компьютера.

9. Устройство передачи данных по п.2, в котором упомянутый кодер дополнительно состоит из первого сверточного кодера для системной информации.

10. Устройство передачи данных по п.9, в котором упомянутый кодер дополнительно состоит из второго сверточного кодера для данных.

11. Широковещательный передатчик, содержащий

контроллер ввода-вывода, подсоединенный к первому интерфейсу ввода и к буферной памяти,

управляющий процессор, подсоединенный к упомянутому контроллеру ввода-вывода и ко второму интерфейсу ввода,

средство генерации сигнала точной синхронизации, подсоединенное к упомянутому управляющему процессору,

кодирующий механизм, подсоединенный к упомянутому контроллеру ввода-вывода, упомянутому управляющему процессору и первой памяти, и

генератор сигнала поднесущей, подсоединенный к упомянутому кодирующему механизму, упомянутому управляющему процессору, второй памяти и выходу поднесущей.

12. Широковещательный передатчик по п.11, в котором управляющий процессор включает в себя по меньшей мере одно из: микропроцессора, микроконтроллера, программируемой логической матрицы, программируемой вентильной матрицы и специализированной ИС.

13. Широковещательный передатчик по п.11, в котором контроллер ввода-вывода содержит программируемую пользователем вентильную матрицу.

14. Широковещательный передатчик по п.11, в котором первый интерфейс ввода содержит по меньшей мере один из: интерфейса RS-422, интерфейса RS-232, интерфейса IEEE-1394, интерфейса USB и интерфейса Ethernet.

15. Широковещательный передатчик по п.11, в котором второй интерфейс ввода содержит по меньшей мере один из: интерфейса RS-232, интерфейса RS-422, интерфейса RS-232, интерфейса IEEE-1394, интерфейса USB и интерфейса Ethernet.

16. Широковещательный передатчик по п.11, в котором средство генерации сигнала точной синхронизации содержит генератор с частотой 1 импульс/мин.

17. Широковещательный передатчик по п.11, в котором генератор сигнала поднесущей содержит последовательно соединенные модулятор, цифроаналоговый преобразователь и выходной фильтр.

18. Широковещательный передатчик по п.17, в котором модулятор содержит программируемую пользователем вентильную матрицу.

19. Аппаратура для выполнения беспроводной связи, содержащая

мобильное устройство для использования в беспроводной системе передачи данных, причем мобильное устройство выполнено с возможностью приема широковещательной передачи данных по каналу поднесущей, причем мобильное устройство содержит

антенный блок,

компонент реального времени, соединенный с антенным блоком, для тактирования системы и диспетчеризации событий, содержащий

функциональный блок тактирования системы,

функциональный блок диспетчеризации событий в реальном времени и

цифровую радиостанцию, причем цифровая радиостанция выполнена с возможностью взаимодействия с функциональным блоком тактирования системы и функциональным блоком диспетчеризации событий в реальном времени,

цифровую схему обработки и управления, соединенную с компонентом реального времени,

подсоединенный к цифровой схеме обработки и управления

микрокомпьютерный блок и соединенные с ним оперативную память,

энергонезависимую память, и

управляемый микропроцессором интерфейс с пользователем.

20. Аппаратура по п.19, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью ношения на запястье человека.

21. Аппаратура по п.19, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью отображения текущего времени.

22. Аппаратура по п.19, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью работы в пейджинговом блоке.

23. Аппаратура по п.19, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью работы в сотовом телефоне.

24. Аппаратура по п.19, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью приема информационного содержимого от передатчика локальной зоны и от широковещательного передатчика.

25. Аппаратура по п.19, дополнительно содержащая приемопередатчик, соединенный с антенной и микрокомпьютерным блоком.

26. Аппаратура по п.25, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью передачи информации на второе мобильное устройство и приема информации от него.

27. Аппаратура по п.26, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью передачи информации на множество мобильных устройств и приема информации от них.

28. Аппаратура по п.19, в которой мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью приема локальной информации от второго мобильного устройства.

29. Способ повторной широковещательной передачи данных, передаваемых по ЧМ-поднесущей в системе беспроводной передачи данных, содержащий этапы

приема от источника данных передатчиком локального вещания данных, переданных широковещательным образом по ЧМ-поднесущей,

локального форматирования упомянутых широковещательных данных для их согласования с форматом беспроводной передачи по локальной зоне, причем упомянутое локальное форматирование упомянутых широковещательных данных включает в себя корректировку размера сообщения широковещательных данных, и

повторной передачи упомянутых локально отформатированных данных от упомянутого передатчика локального вещания в локальной зоне.

30. Способ по п.29, дополнительно содержащий этап добавления информации локального содержимого в упомянутом передатчике локального вещания к упомянутым локально отформатированным данным для передачи по локальной зоне.

31. Способ по п.29, дополнительно содержащий этап добавления прикладной информации в упомянутом передатчике локального вещания к упомянутым локально отформатированным данным для широковещательной передачи по локальной зоне.

32. Способ по п.29, дополнительно содержащий этапы приема упомянутых локально отформатированных данных на первом мобильном устройстве и повторной передачи упомянутых локально отформатированных данных от первого мобильного устройства на второе мобильное устройство.

33. Аппаратура для передачи сигнала в беспроводной системе передачи данных, включающая в себя источник данных, содержащая

широковещательный передатчик, выполненный с возможностью передачи по каналу поднесущей на устройство беспроводной связи по глобальной зоне, и

передатчик локального вещания, подсоединенный к источнику данных и выполненный с возможностью передачи на устройство беспроводной связи по локальной зоне и на локально неиспользуемой частоте с ЧМ, при этом устройство беспроводной связи

выполнено с возможностью приема передаваемых данных от передатчика локального вещания и

дополнительно выполнено с возможностью приема передаваемых данных от передатчика широковещательной передачи по глобальной зоне.

34. Аппаратура для передачи сигнала в беспроводной системе передачи данных, включающей в себя источник данных, содержащая

широковещательный передатчик, выполненный с возможностью передачи на устройство беспроводной связи по глобальной зоне, и

станцию локального вещания, подсоединенную к источнику данных и выполненную с возможностью передачи и приема данных от устройства беспроводной связи по локальной зоне и на локально неиспользуемой частоте ЧМ-поднесущей, причем устройство беспроводной связи выполнено с возможностью приема данных от станции локального вещания и для передачи других данных на станцию локального вещания.

35. Аппаратура для выполнения беспроводной передачи данных, содержащая

устройство, выполненное с возможностью приема беспроводной передачи данных, передаваемых в широковещательном режиме, причем в широковещательном режиме оно выполнено с возможностью передавать и принимать данные по каналу ЧМ-поднесущей, при этом устройство дополнительно выполнено с возможностью передачи и приема дополнительных данных беспроводной передачи, передаваемых в режиме локального вещания, а в режиме локального вещания оно выполнено с возможностью передавать и принимать данные на локально неиспользуемой частоте ЧМ-поднесущей.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.07.2007

Извещение опубликовано: 10.05.2008 БИ: 13/2008

NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.05.2008

Извещение опубликовано: 10.05.2008 БИ: 13/2008