CN1134941C - 多跳分组无线网 - Google Patents

Abstract

一个自适应通信系统利用机会式的峰值模式传输，以通过一个或多个中间站在始发站和目标站之间传输数据。每个站监视网络中其它站的活动，存储供随后的传输使用的连接信息。每个站也随时发出探询信号，以便确定其它哪个站处于范围之内。然后逐站跨越网络发送消息，同时确认数据被发回始发站，直到到达目标站为止。旧消息超时之后要被删除，否则会阻塞网络。同时还揭示一种通信网络和在网络中所用的收发信机设备。

Description

多跳分组无线网

发明背景

本发明涉及在多站通信网中的始发和目标站之间发送数据的方法、实现该方法通信网络、以及网络中所用的通信设备。

已经知道需要一个或多个控制节点或基站的通信网络，消息从始发到目标站必须选择路由经过这些节点或基站。这样的网络容易受到控制节点或基站崩溃的影响。此外，控制节点或基站相对很昂贵，而且网络中远端站在相对于基站的移动方面受到限制。

这样的网络中的站间的连通性可能由于远端站和基站之间的相对移动、干扰、噪声以及其它因素而改变。在瑞利衰落环境中，信号强度的波动速率、噪声和干扰瞬时地改变网络中的站间的连通性，使任何通过在站间传递路由选择信息而进行固定路由选择或自适应路由选择的方法几乎失效。通常，为了补偿干扰和衰落，消息要冗余地发送并要具有足够功率保证它们的接收，导致网络的次最佳利用以及站间的干扰。对于给定区域和给定频谱分配，网络的次最佳利用导致网络容量(Erlangs)的下降。

在EP-A-0 201 308中，揭示了一种构成了权利要求1、17和25前序部分基础的通信系统。

发明概要

根据本发明的第一个方面，提供了一种从包括多站的网络中的始发站向目标站发送消息数据的方法，该方法包括：

在始发站中监视网络中其它站的活动；以及

将消息数据发送到至少一个第一中间站以便向前传输到目标站；

其特征在于，该方法还包括如下步骤：

从第一中间站向始发站发回确认数据，表示消息数据的向前发送，而且，网络中的每个站监视到其它站的信号通道的质量，以及由始发站对第一中间站的选择和由第一或其后中间站对任何进一步的中间站的选择是在消息数据发送时根据预定准则，包括对发送站和潜在中间站之间信号通道所监测的质量，而机会式地进行的，以使发送是在机会的颠峰时实现的。

优选地，网络中的每个站监视前向上其它站的活动以便根据预定的准则确定那些作为中间或目标的其它站的可用性。

监视可以通过接收由其它站所发送的数据来实现，并分析接收的数据传输以选择一个中间站或目标站。

监视还包括从所接收的至少表示其它站的标识的数据中提取信息。

例如，信息可能涉及发送到其它站或从其它站接收的消息数据的目标及/或起点。

该方法还包括从接收数据中提取涉及消息数据的最终目标及/或最初起点的信息。

该方法还包括从接收数据中提取涉及每个消息的传播时延、每个消息的数据率及/或任意两个或多个站之间消息量的信息。

每个站发送的数据可能包括时间数据，监视包括确定从网络中其它站接收的数据传输的寿命并抛弃比预定寿命大的数据传输。

所接收的数据传输中的时间数据可以与一个参考时间做比较，而且可以在参考时间之后的一段预定时间抛弃所收的数据传输。

该方法优选地包括给所收的数据传输分配一个优先级，并根据其寿命调整所接收的数据传输被重发到其它站的次序。

该方法可包括在第一站和一个或多个其它站之间监视信号通道的质量并按照所监视的信号通道的质量，根据预定准则，调整向另一个站的后续传输中的至少一个参数，以便增加传输被成功接收的概率。

优选地，从接收数据中提取涉及任意两个或多个其它站之间传输通道质量的信息。

该方法还包括从接收数据中得到自适应信息，用于根据至少一个预定准则调整向另一个站的随后传输中的至少一个参数，以便增加传输被成功接收的概率。

自适应信息可以以一个自适应信号发送到一个或多个其它站，这一个或多个其它站响应自适应信号以改变其后续传输中的至少一个参数。

自适应的参数可以是数据率、发送功率、发送频率、发送或接收天线、消息长度、消息优先权、消息生存时间、发送时间、以及消息重发率中的一个或多个。

监视步骤优选地还包括从第一站向至少一个中间站发送一个探询信号，该探询信号至少包括标识第一站(以及最好还有第二站)的地址数据，并从所选的中间站向第一站发送确认信号。

根据本发明第二方面，提供了一种包括多站的通信网络，每个站能够发送和接收消息数据，每站包括：

向其它站发送数据的发送装置；以及

从其它站接收数据的接收装置；

其特征在于它还包括：

用于在始发站和其它站之间监视各信道的至少一个特性的监视装置；与通过每个所述信道的信号通道质量相对应；

用于机会式地选择另一个站作为中间站以便将消息数据从始发站向目标站继续向前发送的判决装置，该选择是在消息数据发送时根据预定准则，包括对发送站和潜在中间站之间信号通道所监测的质量，而进行的，以使发送在机会的颠峰时实现；以及

用于根据所监视的各信道的至少一个特性、调整由发射装置所发送的传输信号的至少一个参数以便增加传输信号被所选中间站成功接收的概率的控制装置。

每站的监视装置优选地适合于分析从其它站接收的信号中的数据以选择中间站。

控制装置优选地适合于监视从网络中其它站接收的数据传输的寿命并抛弃超过预定寿命的数据传输。

控制装置可以被设计为在每个数据传输中包括时间数据，以通过将其中的时间数据与参考时间做比较来监视所收数据传输的寿命，并抛弃参考时间之后的一段预定时间后接收的数据传输。

优选地，控制装置被设计为给接收的数据传输分配优先权并根据其寿命调整接收的数据传输重发到其它站的次序。

每个站还包括存储装置，用于存储接收信号中有关其它站标识的数据，以及处理器装置，用于确定在接收站和每个其它站之间的信号通道的质量。

监视装置优选地适合于产生一个探询信号以发送到其它站，其中该探询信号至少包括标识始发站(优选地，以及目的站)的地址数据；并从接收探询信号的其它站接收确认信号。

控制装置优选地适合于改变向所选中间站的传输的数据率、发送功率、发送频率、发送或接收天线、消息长度、消息优先权、消息生存时间、发送时间、消息重发率、及/或其它参数。

根据本发明的第三方面，提供了一种用作为通信网络中一个站的通信设备，该网包括多个能够发送和接收消息数据的站，该通信设备包括：

用于向其它站发送数据的发送装置；以及

用于从其它站接收数据的接收装置；

其特征在于它还包括：

在作为始发站工作的该设备和其它站之间监视各信道的至少一个特性的监视装置；

用于机会式地选择另一个站作为中间站以便将消息数据从始发站向目标站继续向前发送的判决装置，该选择是在消息数据发送时进行的，以使发送在机会的颠峰时实现；以及

根据所监视的各信道的至少一个特性、调整由发射装置所发送的传输信号的至少一个参数从而增加传输信号被所选中间站成功接收的概率的控制装置。

监视装置优选地适合于分析从其它站接收的信号中的数据以选择中间站。

该设备还包括存储装置，用于存储接收信号中有关其它站标识的数据，以及处理器装置，用于确定在接收站和每个其它站之间的信号通道的质量。

监视装置优选地适合于产生一个探询信号以发送到其它站，其中该探询信号至少包括标识始发站(优选地以及目的站)的地址数据；并从接收探询信号的其它站接收确认信号。

监视装置适合于改变向所选中间站的传输的数据率、发送功率、发送频率、发送或接收天线、消息长度、消息优先权、消息生存时间、发送时间、消息重发率、及/或其它参数。

优选地，监视装置包括功率检测装置及可控衰减器装置，后者响应于从功率检测装置的输出得到的功率控制信号，以将接收及/或发送信号衰减到预定电平内。

可控衰减器装置可包括多个电阻元件以及多个有关的固态开关元件，它响应于功率控制信号并被设计为将电阻元件连接到信号通道、或从中断开。

控制装置优选地适合于响应所测量的接收信号功率以调整发送信号的发送功率。

控制装置可包括：监视传输信号发送功率的电流或功率监测装置；将发送功率与所测量的接收信号功率相比较并产生发送功率控制信号的比较装置；以及发射机装置中的可控驱动装置，它响应于发送功率控制信号以将发送功率调整到一个与所测量的接收信号功率具有预定关系的值。

监视装置优选地包括能以多个预定数据率工作的解调器装置，藉此以预定数据率中的任意一个数据率解调接收的数据。

解调器装置可包括多个并行排列的解调器，每个工作在各个不同的预定数据率上。

优选地，解调器装置还包括选择装置，用于监视并行解调器的输出并选择一个正有效地传递解调数据的输出。

该设备还包括处理器装置及有关的声码器装置，它用于将语音转换为数据以供传输并将收到的数据转换为语音。

声码器装置优选地包括至少两个并行排列的并工作在不同的数据率上的声码器，处理器装置用于根据所监视的至少一个信道特性从声码器中选择数据以供传输。

这至少两个声码器优选地用于独立地将语音信号转换为不同数据率、或使用不同vox设置的各个不同的数据信号，处理器装置用于选择不同数据信号中的任意一个以供传输。

处理器装置可用于，以根据预定准则而选择的用来转换接收数据为语音的速率，把接收数据输出到所选的一个或多个声码器。

处理器装置也可用于从输出到所选的一个或多个声码器的接收数据中选择性地添加或删除数据，以便控制由接收数据所代表的语音信号被重放的速率。

在优选的实施例中，这至少两个声码器独立地工作，其中至少一个用于将语音信号转换为数据以供传输，且至少一个用于同时将接收数据转换为语音。

控制装置优选地适合于监视从网络中的其它站接收的数据传输的寿命并抛弃超过预定寿命的数据传输。

控制装置可以被设计为在每个数据传输中包括时间数据，并通过将其中的时间数据与参考时间做比较从而监视所收数据传输的寿命，以及抛弃参考时间之后的一段预定时间后接收的数据传输。

优选地，控制装置被设计为给接收的数据传输分配优先权并根据其寿命调整接收的数据传输重发到其它站的次序。

附图的简要描述

图1是说明根据本发明的通信网络单个站的硬件的简化示意框图；

图2是说明网络中始发和目标站之间通信的简化示意框图；

图3是说明网络的站所使用的典型判决过程的状态图；

图4(a)和图4(b)是表示网络的站所使用的路由选择判决算法的流程图；

图5是网络所使用的典型的数据消息结构的例子；

图6是网络所使用的典型的探询/确认消息结构的例子；

图7是表示网络中消息流的图；

图8是根据本发明的收发信机的发射机模块的示意框图；

图9是该收发信机的接收机模块的示意框图；

图10是该收发信机主处理器和调制解调器接口模块的示意框图；

图11是表示该收发信机的主处理器以及双声码器接口模块的示意框图；

图12是该收发信机的多级可切换衰减器的示意图；以及

图13是给出该收发信机的整个软件结构概况的流程图类型的图。

实施例的描述

本发明主要用于无线数据网，包括移动无线或蜂窝电话网、双向寻呼网、流星式突发PCN数据网以及低地球轨道和同步卫星环境，其中快速而剧烈改变的连接以及平台数目的变化影响了常规网络技术的使用。

为此，本发明提供了一种通信网络，在该网络的站间使用自适应的机会式通信。该网络为完全网状网，允许快速改变站间的连接以及在合作基础上为站间的消息进行动态路由选择，以改善网络的数据通过量，而同时使站间的功率消耗和干扰最小化。对于给定区域、给定频谱分配以及给定基础设施成本，在容量(Erlangs(爱尔兰))方面本发明通过保证可用频谱的最佳利用来优化网络容量(Erlangs/km²/Hz/$)。

首先参考图1，以高度简化的形式示意性地表示单个网络站。将会看到网络站可以是便携收发信机或固定站，或二者的组合。

站的核心是按照所存储软件控制而操作的基于微处理器的控制器10，它通过监视来自其它站的传输而得到信息，这些传输既是基于继续向前的，也是响应于由该站所发射的特定探询信号的。该站有一个或多个发射/接收天线12，通过组合器单元14连接到自适应接收机16和自适应功率放大器/发射机18，所有这些都受控制器10的控制。数据通过自适应数据率的调制解调器20在控制器10和接收机16以及发射机18之间传递。例如，输入电路22接收话音、数据及/或视频信号并包括带有有关自适应编码处理器的模数转换器，在控制器10的控制下将信号转换为数字格式并把它们馈送到控制器10。

每个站的控制器10连续分析从处于范围内的其它站接收的数据，这是基于它们之间的通信以及随时的相互作用。用这种方式得到的其它站的地址信息被收集并存储，然后被转换为连接信息。控制器等待并监视其它站的活动，并寻找机会以便或者作为始发站交换一条消息、或者为一个不同的始发站向另一个站中继一条消息。当控制器检测到网络上的一段静默时间时，它发射包括特别是本身地址和目标站地址的探询信号。

当从能够作为中间或中继站的另一个站收到确认信号时，控制器发送包括一条消息(或是始发消息或是中继消息)的一次数据突发。发送功率、数据率、消息长度、消息优先权、消息生存时间、消息重发率以及其它参数将根据从确认信号得到的有关当时站间信道或链路的特性的信息来进行控制。发送时序被选择在典型的经过了瑞利衰落环境的信号强度或信噪比电平的峰值时刻，从而使得通信模式实际上是机会式的时分多址系统。通过在峰值模式工作，降低了所需的发送功率，减少了站间的干扰，并减少了消息重发的必要性。

例如，上述峰值的存在可能是由于信号路径幅度的变化、频率或相位变化、噪声或干扰、多径效应等所造成的。峰值的出现可以通过监视作为时间函数的接收信号的物理特性或通过监视作为时间函数的误码率来检测。

(用作为以上描述方式的一个站的单个收发信机设备的设计和操作将在下面参考图8到13作更详细的描述。)

图3的状态图以及图4a和4b的流程图说明了网络中每个站的操作。图3的状态图说明一个站的整个操作，而图4a和4b的流程图说明一个典型的机会式消息发送过程。

所描述系统的关键特性是，不论是从为每次传输选择最佳信道的观点出发，还是为了选择消息将被发往的站，每个站都对网络中其它站活动进行连续监视。每条通过网络发送的消息，无论它是图5中所示的数据消息还是图6中所示的探询/确认消息，都包括它的始发地址、目标地址、以及中继该消息的站地址。因此，监视信道的任何其它站将得知另外哪些站正在发送信息，而且得知哪些站正在中继该信息。

当在站与站之间传递消息时，每条消息中的始发和目标地址保持不变，但是中间地址将是正用于下一“跳”的中继站的地址。当每个站接收消息时，它分析从信道和周围站得到的信息，然后通过一次探询/确认周期，利用机会选择另一个中间站地址，以便通过该站继续向前中继该消息。显然，始发站和目标站可能可以直接通信。但是，在很多情况下，始发站不能直接与目标站通信，但是能够将其消息直接地或通过一个或多个另外的中间站发送到已经侦听到正同目标站对话的一个中间站。每次一条消息被发送到一个不能直接与目标站通信的中间站，它就寻找另一个与目标站进行通信的或已经侦听到正同目标站对话的中间站。

如果中间站不能通过任何路由到达目标站(即，它没有从包括目标站地址的其它站收到任何信息)，那么它立即转回到前一个站，使该站能够尝试寻找另一条路由发送它的消息。

显然，在网络上至少有两种不同的消息类型要被传送：探询/确认消息以及数据消息。探询/确认消息主要用于控制和反馈自适应，而数据消息用于在网络上的信息/消息传输。数据消息能够使用任何数据率，而探询/确认返回消息一般使用标准网络数据率。但是，探询/确认消息可以以不同数据率发送，允许站针对特定环境建立最佳的速率。

现在参考图3，它说明了一个典型的机会式消息发送流模式。在方块A，输入或接收到一条信息以供中继。控制器10进到方块B，根据自从消息被输入/接收以来经过的时间确定消息的优先权，优先权取决于栈中的其它消息，并根据方块J中积累的历史数据确定它所具有的发送消息的机会。然后检查基于网络统计和监视的信息，同时考虑网络流量，针对网络上其它消息的优先权建立它的消息优先权。随后进行判决，确定是否应该监视并等待听到目标站或同目标站对话的站，还是应该询问或探询以找到目标站或到目标站的中继站(中间站)。如果该消息具有低优先权，控制器将进到方块D并在监视模式中等待一段时间，以便或者听到目标站本身，或者听到同目标站对话的中继。使用这种方法，就可以找到单或双跳路由。

一旦基于消息优先权设置的时间超过之后，控制器就进到方块E，在那里通过等候网络活动中的间歇以及合适的信道条件来等待机会发送，然后在方块H中询问或探询目标地址。如果目标站响应，则控制器就进到方块I，在那里它将基于自适应反馈向目标站发送消息。然后控制器返回到方块D中的监视模式。

一旦探询信号没有从目标站收到确认，控制器就探询通过中继站或中间站发送的机会(方块G)，并基于来自任何这样中继站的自适应反馈，通过该中继站发送消息(方块F)。取决于从那个中继站返回消息的结果，控制器返回方块D的监视模式。

当一个站探询时，它也可以探询任意一个特定站组，或探询已经“听到”特定站的站或探询已经“听到”到特定站的一次传输的站。因此，探询可以用于定位其它站，或者寻找与其它站通信的机会。

当消息通过中继或中间站被成功地向前发送时，它向始发站发送一个返回信号以及其它自适应信息。始发站随后返回到方块D的监视模式并等待一个端到端的消息确认，以及任何的对中继消息或接收消息的进一步请求。当一条消息到达它的最终目标时，该目标站将送回一个消息确认，由于网络自适应的机会式操作，该确认可能沿着一条完全不同的路由返回始发站。

这些站以交互式方式类似于人类通过“敲击”吸引其它人注意、“点头”表示成功沟通以及其它自适应相互作用这样的交流方式，使用网络所采用的探询/返回消息，修改他们通信的不同参数。

将会看到，网络中的站并未被设计为带有控制器、基站或母站这样的层次结构。网络的层次结构是完全分散的而且只有消息优先权和发送机会指挥消息流。因此，网络的这些站协同地工作，以便使网络的整个通过量最大化。

整个网络的目标之一是针对给定频谱分配、给定区域以及给定设备基础设施投资协同使以Erlang(爱尔兰)为单位的容量最大化。换句话说，网络的目标是使Erlangs/km²/Hz/$最大化。

应该注意的是在数据消息或探询/确认消息结构内通过网络没有传递专用的路由选择信息，因为数据流经网络不需要特殊的路由选择信息。

一般情况下，每个站的控制器停留在图3中状态图的方块D或方块H。换句话说，它或者在高活动性的网络中监视或等待发送的机会，或者在低活动性的网络中自适应地询问并接收偶然的反馈。询问的唯一原因是制造消息活动或者寻找特定目标或中继的机会。在高业务量情况下，这些站将不进行探询，而是依赖于侦听其它站彼此之间的通信，藉此得到连接及路由选择信息。因此，正常操作通常包括等待目标站通信然后短时并机会式地或者直接地向目标站、或者向与目标站对话的中间站发送消息。

所描述的通信网络具有多种特殊性质：

1.网络允许任何站进入网络而不需要更新网络列表或传递网络信息。

2.各站能够以协作的方式彼此动态地自适应，以便使消息通过量最大化而站间的争用最小化。

3.各站能够探询并请求在他们之间的信道以便找到连接的机会。

4.各站能够使用返回检验确认，藉此动态地自适应于彼此的操作参数并通知其它站有关消息流状态的信息(例如，消息到达、请求消息重发等)。

5.各站能够学习并形成知识基础，使他们在通过网络发送消息时，能够基于监视的信息和其它站的反馈，进行最佳的第一次尝试。

6.消息并非以严格的方式发送。在没有消息确认时，消息将重发。在网络中“滞留”的消息将在一段预定时间之后“超时”。消息时间(持续时间)、生存时间、以及建立时间被嵌入在消息内。使得时间敏感数据的发送可以根据其剩下的生存时间而加速通过网络，而且也允许不再有关联的时间敏感数据(例如话音数据)超时。

7.一个站具有一个“智能”的网络消息堆栈。当侦听到任何特定站时，可以从栈中动态地取出合适的消息并发送到那个特定栈，以便最大程度地利用发送机会。因此，当一个站为了多个不同站而将消息路由选择通过多个不同的其它站时，可以机会式地合并消息并将它们转发到其它站，降低网络上的开销。

8.每个站可以在信号强度、干扰、信噪比、尖噪声等方面监视链路或信道质量，以便找到在相对安静且最佳信号强度期间发送消息的最佳的机会。

9.各站具有发送为到达目标站或中间站所需的最低要求的功率电平的能力，藉此使得对其它站的干扰最小化。发送功率在每次传输中是自适应的，它根据其它站返回的检验信号中所含的信息而增加或减少。信号的路由选择和中继是最佳化的，以便使以高功率发送的站最少，藉此使干扰和功率消耗最小化。

10.各站总是基于可用性试图藉使用信道峰值进行发送，使用降低的信号强度并进一步使对其它站间的干扰最小化。

所描述的通信网络与现有技术的系统相比具有多种优点。例如，如果一个站在高噪声环境中找到自己，它可以将消息中继到在噪声环境之外的邻站，它再将该消息中继到目标站。或者，在高阻塞环境中的站可以降低它们的功率电平，这样有效地使干扰最小化，并在它们中间以低功率和高数据率中继消息，藉此有效地在整个网络上使用较少的时间。网络可以透明地与常规的多跳固定路由选择网络接口，具有完全的透明性。例如，一旦从始发站到目标站发送一条消息需要超过典型的3跳，那么消息可以路由选择到使用常规路由选择的固定网络。最后3跳可以再在上述动态网中进行。

在上述网络中，既然每个站都为每个目标积累路由选择信息而且始发站不需要仅依赖它自己的信息确定消息路由，消息就“向着”它们的最终目标一次一个中继跳地进行路由选择。因为在很多情况下，到达目标站的最后一跳是最困难的，消息可能接着进行多个额外的跳跃才到达它的最终目标。因此，即使对于一般的3跳系统，由于在每个中间站出现3次跳跃，到达目标站可能会使用10跳或更多。这种情况的原因是在每个中间站要对如何到达目标站进行一次全新的判决，而且每次还可以再有3次跳。除了始发地址以外不保留前次跳跃的记录。这种方法强调“端到端”消息确认的重要性，因为在某些情况下，消息可能达到一个实际上的死点，在那里有关的中间站不可能通过最多3个另外的中间站而听到最终目标。

在图2的例子中，假设始发站24最先听到中间站26正与另一个站28通信，因此就将希望发送到站28的消息选择路由经过站26。如果此时站26和28之间的连接丢失了，站26可能进行一次机会式的判决，例如，将该消息通过与站28具有较高连通性的另一个站30发送。将会明白，从站26经过站30到站28的另一次路由选择与始发站无关，而且是站26所做的一次机会式的判决。类似地，如果站30发现它不能直接与站28通信，那么它也机会式地寻找另一条路由，而且可能必须将它的消息通过另一个站32中继。

藉所使用的机会式中继技术，不是想使跳跃次数最小化，而是使网络的通过量和消息流的速度最大化。为实现这种最佳化很多跳跃可能必须是动态的和机会式的。因为每次跳跃中的返回检验避免了争用和任一特定站的超负荷，而且消息超时(生存时间)和端到端消息确认防止了如在溢出的网络(flooding networks)中会出现的网内丢失的消息阻塞系统或永不能到达它们的目标，因此所述网络与固定路由选择、自适应路由选择或扩散式算法比较起来特别健壮。

由于上述网络利用了优化其本身的非确定性方法并依赖于在共同基础上的自适应反馈，因此不可能存在预测系统容量或延迟时间的闭合形式的方法。确定这些参数的唯一方法是通过模拟并在模拟基础上训练以确定网络内部的参数。

因为网络站向过去结果学习并适应于所监视的变化状态，因此去到其本身以及其它站之中的消息流、所监视的其它站的活动、以及其它站的自适应反馈、网络内对消息路由选择的站组都可被看作为是一个团体组织的协作判决的制造者。每个站都有一个产生路由选择变量和自适应参数的人工智能机制。从监视机制收集的参数以及长期数据库(见图13)起到为人工智能所需要的训练模型的作用。然后基于网络内动态改变的参数调整并训练人工智能中不同参数的权重。由于各站彼此之间是适配的，整个网络可以被看作为完全并行分布的处理系统，能够为数据流配置路由并通过动态学习适应发送功率和每个站的其它参数。这样就提供了网络上近似最佳的数据流并使网络的容量最佳化。

或者，网络可以被看作为是一个完全并行分布的处理系统，能够通过动态学习配置诸如发送功率、数据率、信号发送率和持续时间这样的参数。这就允许对遍布整个网络所测量的业务量状况以及变化着的传播状况动态地响应。网络因此可以通过适配一个或多个操作参数来工作，以便使消息业务量的需求最佳化。

由于基本网络协议非常简单，只需要两种基本消息类型以及上述的自适应反馈能力，因此，甚至可以使用非常简单的人工智能来驱动很小的低容量网络中的每个站。当网络扩展时，站的“智能”可以被升级，而不需要升级基本的链路协议。既然没有路由选择信息围绕网络传递，低和高“智能”站可以混合而不会出现兼容问题。

由于该网络是一个协作的网络，可以向用户“保证”的唯一服务等级是基于优先权等级和网络的范围。在网络流量变高而且延时增加的地方，可以向网络增加额外的站，其中一些连接到更多的一般的高容量网络上，藉此维持整个信息流。但是，本发明的网络永远不会灾难性地崩溃，因为不存在类似基站或控制器节点这样单一的故障点。

不同用户可以有不同的优先级。例如，一些用户可以使用较高的传输功率或较高的占空因数而能够引入其中嵌有较高优先权的消息，而且能够更经常地重新引入消息，即使没有收到端到端的确认。所述系统允许高优先权和低优先权的用户混合在一个共同网络中。

现在参考图7，这个图被用来解释通过网络的信息流概率。消息在始发站A进入并机会式地等待任一个具有较高的将消息路由选择到目标站O的概率的站。假设接近目标的站具有较高的与目标站通信的概率。中继的最高概率，比如说，是从始发站A到站B。假设机会的峰值存在于始发站A和机会环境中的站B至站O的所有各站之间，该消息就可能直接从始发站A被路由选择到目标站O，但是这样的概率很低。

从第一个中继站B，消息可能被送到从站G到站O中的任意一站。假设根据机会，消息从站B被发送到站I。另外，站I可能发送到从站L到站O中的任一站。假设站I将消息发送到站M，则最高概率的路由将是目标站O本身。

因此，当消息被逐跳地进行路由选择时，具有与最终目标站通信的较高概率的站数减少，直到最后一跳只有一种选择。因此网络中必须使中间跳的机会数尽可能大，而且到倒数第二中继的一跳要选择为使最后一跳具有很高的成功概率。在网络中，较高的探询率和较多的一般网络活动会增加机会数，并因此增加找到一个机会的概率。随着消息向看目标路由选择，同时“选择”数减少，跳的大小必须减少，或者，增加探询率或级别。这就强调了可使最后一次成为极高概率一跳而必须的“额外”跳的重要性。由于系统总是期待着3跳，就可能保证最后一跳具有较高的概率。

既然从始发站到目标站得到的消息的总概率是各中间概率的乘积，网络的目标是保持每一跳成功的概率尽可能地接近1。式1给出一次单跳的概率： $P_{\mathrm{HOP}}=(1-\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(1-P_i))\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

这里P_i是发送到一个与始发站存在某种连通性且与目标站存在较高连通性的站的概率，n是站数。

每个中间跳的概率是“选择”数的强函数(Strong function)。因此，即使中间跳具有低概率，找到它们中任一个的概率很高。因此，具有低概率的大跳可以作为第一跳，只要最后一跳具有高概率。此时，作为所有中间跳概率乘积的总概率将会很高(见式2)。

P_TOT＝P_HOP1×P_HP2×P_HOP3.......................(2)

例如，彼此之间连通性低的低功率站可以互相协助将消息路由选择到目标，只要它们的数目足够多。在车载网络的情况下，车辆可以在彼此之间以及向着固定的具有较高功率和占空因数的调度中心中继消息，一旦消息被从其它车辆路由选择到足够接近调动中心时就可以提供到目标车辆的高概率的最后一跳。

类似地，在各家具有低功率、低性能无线设备的公用环境中，消息可以选择从一家到一家的路由直到消息足够接近一个具有较高功率和较高占空因数的数据汇集或数据散播站，后者可以保证高概率的最后一跳。

单个站可以机会式地“打扫”消息以便增强连通性。例如，如果第一站正与第二站通信，那么已确定为可以较好地在第一站和所需目标站之间作为中继、或可以在第一和第二站之间作为中继的第三站可以主动插入作为中继，藉此允许第一和第二站降低它们的发送功率电平。

因此系统的优先权可以总结为：

    1.使选择数尽可能高；

    2.保证中间跳概率将总的提供一个高概率；

    3.保证消息被路由选择到具有非常高的到达最终目标概率的

最后中继点；以及

    4.总是将消息路由选择到具有较高连通性的站。

现在参考图8、9、10和11，更详细地说明图1中站的硬件。下面所描述的站的原型是作为用于话音通信网中的便携无线电话收发信机而实现的。原型收发信机目的是用作为车载单元并建在一个机壳中，例如，它可以装在汽车的挡泥板下或行李箱中并用来自车辆电气系统的12伏直流电源供电。

将会看到，该收发信机可以按用于个人收发信机的微型电池供电的形式供电，或者可被用作为基站或固定点中继站，例如装在塔上或带有适当效率的天线的桅杆上。

收发信机电路通常由对应于图8、9、10和11中的框图的多个方块构成。在这方面，图8表示收发信机的发送模块，包括输出功率范围从-40dBm到70瓦的自适应功率放大器、以每秒8千比特和每秒80千比特双数据速率的频率综合器MSK调制器、功率控制电路以及电源保护电路。图8也表示了功率测量电路和收发信机的接收/发送衰减器。

图9表示收发信机的接收模块，包括低噪声前置放大器、混频器、两个中频级以及工作在每秒8和80千比特的两个MSK解调器。

图10表示收发信机的主微处理器以及有关的接口和控制电路，而图11表示微处理器以及双声码器接口和其它用户接口元件。

参考图8，天线100被连接到低功率监测电路101、发/收开关103以及直射和反射功率测量电路161，并一直连接到功率放大器145。从缓冲放大器140通过第一和第二驱动放大器142和144对功率放大器提供馈入，再用构成调制器/综合器电路一部分的压控振荡器(VCO)139的输出对缓冲放大器140提供馈入。在这个电路中，综合器138运行在发射频率(45到50MHz范围内)上而且被两点频率调制，即用于综合器的频率参考源137被要发送数据中的低频分量调制，而VCO 139则被数据中的高频分量调制。调制通过由各个驱动电路133和134所控制的各模拟开关135和136来实现，驱动电路用以发射机所工作的相关数据率发送的数据馈入。所得到的是馈入发射机放大器部分的GMSK信号。

当接收时，综合器138的工作频率从收发信机的接收频率上移开一段短距离，该距离恰好大于接收机中最宽中频滤波器的带宽。这通过将工作在10MHz的频率参考137的输出馈入分频器来完成，该分频器对周期进行计数并在计数器溢出值处去掉一个进入综合器的周期。这就允许综合器频率在发送时快速移动，而不需要当收发信机进入接收模式时对综合器重编程，并且避免了从接收切换到发送模式时可能在重编程或重启动综合器过程中出现的延时，反之亦然。

为了成功实现使用根据本发明收发信机的网络，重要的是控制发送功率使之适合于任意时刻所提供的信号通道状况，但不能过大，否则会产生不必要的功率消耗和邻站间干扰。基于对正在使用的信道的监视，收发信机的处理器电路通过功率控制电路141产生一个功率控制信号，它被提供给包括增益控制电路和低通滤波器的比较器电路143。比较器电路143将功率控制信号与发送功率测量信号相比较并输出一个控制信号，它改变第二驱动放大器144的增益，因此增加或减少发送功率。这个电路用于将发送功率调整到相应于在同一信道上接收的信号功率，使得以足够的而不是过高的功率电平进行发送。

缓冲放大器140将来自调制器VCO 139的输出电平调整到一个恒定的电平，第一和第二驱动放大器142和144是B类放大器，第二驱动放大器144的增益是可控的。放大器145是C类放大器，通过测量它的消耗电流来提供对收发信机输出的发送功率的指示。比较器电路143实际上提供一个反馈环路，将收发信机的输出功率向着功率控制电路141所控制的一个固定点调整，并使功率放大器的输出从100mW变化到70W。

为了增加发射机输出功率的范围，当需要输出发送功率低于100mW时将可控衰减器切换到输出通道。衰减器可以用10dB的步进值提供达60dB的衰减。因此，整个发送动态范围可以调整到超过100dB的范围。衰减器102包括排成201、202和203三组的梯形电阻200(见图12)，它们的值分别计算为用以提供30dB、20dB以及10dB的衰减。通过包括PIN二极管的可控开关204将电阻切换入和切换出电路，二极管导通或截止实际上通过来自收发信机处理器电路的控制信号来实行的。

根据被切换入或切换出的衰减器部分的组合，可以以10dB步进值得到最大60dB的衰减。因此，收发信机的输出发送功率可以在-40dBm和50dBm之间变化，功率电平之间可以快速切换。这就允许发射机电路以所需的不同功率电平输出连续的数据突发。衰减器电路102也用于输入功率测量，因为功率测量电路161不能工作在很大的范围上，一般只有60dB。通过适当地调整切换的衰减器，功率测量电路161的实际测量范围可以扩展到120dB。

现在参考图9，收发信机的接收模块包括连接到发/收开关103的一个高Q带通滤波器104，滤波器104的带宽大约为1.5MHz而且具有很低的插入损耗。滤波器104后面接一个具有高动态范围的低噪声前置放大器105，其输出被馈入构成10.7MHz中频级一部分的混频器106。混频器的输出通过带通滤波器107馈入第一高增益中频放大器108。这个放大器的输出被馈入中心为10.7MHz、并提供150kHz带通滤波的第一和第二陶瓷滤波器109和110。第二中频放大器111接在滤波器109和110后面，补偿滤波器的插入损耗。与滤波器109和110特性一致的另一个陶瓷滤波器112接在第二中频放大器111后面，进一步改善接收机的选择性。这个滤波器也提供为噪声消除(见下面)所需的延时。

滤波器112的输出被馈入到实际上是一个可控开关的噪声消除器电路113，该开关由放大器126的输出控制，放大器126提供消除脉冲输出并用来“消除”噪声脉冲，当开关打开时有40dB的衰减。噪声消除器电路113的输出通过窄带15kHz晶体滤波器114被馈入，该窄带滤波器提供中心为10.7MHz的、15kHz的选择性。这个滤波器的输出被馈入第三中频放大器115，它具有足够的增益来克服前级的损耗并提供足够的输出电平驱动接在后面的NE615调频集成电路116。

从前面描述可以看出接收模块的中频级同时在两种带宽中提供增益和选择性，即150kHz和15kHz。这允许在两种不同带宽中并以两种不同数据率同时测量并解调。带并行数据同步和数据解调的并行解调链的使用允许对来自两个不同站、两种不同数据率的同时的数据进行解调，根据机会式判决选择二者中的一个。

NE615调频集成电路116用于实现445kHz的中频级。该装置结合了一个混频器/振荡器、两个限制性中频放大器、一个正交检测器、一个静音电路、一个对数接收信号强度指示器(RSSI)、以及一个稳压器。

第三中频放大器115的输出在集成电路116中被转换成455kHz的信号，该信号通过中心在455kHz、大约15kHz带宽的陶瓷滤波器117被馈入，然后被放大以提供RSSI输出信号。这个放大信号经过第二陶瓷滤波器117，提供进一步的选择性，然后再放大，提供90dB的总增益。这使得测量从-130dBm到-30dBm的100dB的范围内的接收的信号强度成为可能。测量范围通过使用切换衰减器电路102(上面已描述)可扩展60dB，以提供160dB的总的测量范围。

集成电路116包括Gilbert单元正交检测器，它与正交相移器118结合用于提供对输入的最小频移键控(MSK)数据的调频解调。从正交检测器的输出通过滤波器得到这个数据波形，它作为窄带输出数据(8kbps)被提供使用。正交检测器的使用提供了一种强劲而有效的解调方法，它不受频率偏移和相位失真的影响而且不需要载波恢复的时间。

宽带中频级从第一150kHz陶瓷滤波器109的输出被馈入，并包括增益级119，其输出被馈入到包括NE604芯片的调频中频集成电路120。这个器件是结合了两个限幅中频放大器、一个正交检测器、一个静音电路、一个对数接收信号强度指示器和一个稳压器的低功率调频中频系统。集成电路120使用150kHz的陶瓷滤波器121以提供较宽带宽的RSSI输出信号，这样接收模块能够同时以15kHz和150kHz带宽进行高动态范围的信号强度测量。

提供一个正交相移网络122，以便允许集成电路120以类似于集成电路116的方式解调MSK数据。

除了上述的宽带数据解调和信号强度检测功能以外，集成电路120也用于窄带接收数据的噪声消除。这是通过检测短噪声尖峰来完成的，短噪声尖峰在低VHF频段很常见，比数据持续时间短得多。例如，在455kHz中频电路(方块116)中数据以8kbps的速率被检测，对应于125微秒的比特周期。如果出现的噪声尖峰，比如说，为12微秒，那么只会在10％的比特周期中注入噪声。如果噪声尖峰通过15kHz的滤波器，那么脉冲持续时间将变成大约60微秒，使单个数据比特产生相当大的失真。因此噪声消除器在这样的噪声脉冲进入455kHz的中频级窄带滤波器之前使之衰减。

如果典型的噪声脉冲通过了10.7MHz中频带的150kHz滤波器109、110和112，那么噪声持续时间大约将是6微秒，而且如果它在455kHz中频级之前就被去掉，那么就只会对8kbps数据的误比特率产生可忽略的影响。

为此，一旦噪声脉冲已经通过了不同的滤波器，差分触发器123以及定时器125就产生相应于噪声脉冲持续时间的短脉冲。因为噪声脉冲一般只有毫微秒量级的长度，因此，滤波器输出端处的脉冲持续时间将被设为大约10微秒，因此设置定时器125产生10微秒的消除脉冲。这个延时对应于大约10％的单个数据比特周期。

提供尖峰计数器和电平检测电路124用来允许检测并计数噪声尖峰，该噪声信息可被用作为自适应反馈参数以选择数据发送的持续时间、以及数据重复率等。例如，如果噪声尖峰是以100Hz速率被测出的，那么宽带数据就可以在噪声尖峰之间在10ms期间内以突发的形式发射，藉此实现在性能上相当大的改善。

来自计数器电路124的噪声尖峰检测信号可以与误码性能数据和RSSI信息一起被用来提供收发信机在操作时所使用的多个自适应反馈参数。

最后，接收综合器160提供55.7MHz到60.7MHz的本振，把从45MHz到50MHz的射频下变频到10.7MHz中频。这个综合器需要根据独立于发射综合器138的主处理器的指令来跳频。综合器可以编程为以对应于信道的频率步进值跳跃，信道带宽与窄带数据的带宽相同。因为窄带数据在25kHz信道内，综合器可以编程为在45到50MHz带宽内以25kHz的步进值跳到任一信道。这就允许接收机在微秒量级内解调45和50MHz之间不同接收信道上的数据。

所述发/收模块有助于跳频操作，发送和接收信道可以同时地也可以单独地跳频。将会看到其它发送方案，例如直接序列扩频(DSSS)操作在特定应用中可能是优选的。

由于每个站发送探询信号并监视接收信号，它从一个频道向另一个切换，记录关于不同信道上出现了那些其它站的信息以及告知它们的标识、信号强度、发送频率以及发送持续时间等。除了在发送和接收频率之间进行切换以外，每个站也能(在可行的地方)在不同天线之间选择，例如使天线针对不同频率或发送方向最佳化。

一组站可以同步或半同步地跳频。例如，一组彼此之间中继消息的站可以作为一个组来切换频率/信道。按照上述频率自适应方式的网络操作可以被看作为是一种慢跳频、频率扫描、频分多址方法的形式。

提供覆盖和容量的混合、并能够彼此作为恰当链路的各站将趋于以同步方式一起集合在特定信道或跳频信道上。由于发/收频率是本发明设备的自适应参数之一，所以可以按需要使用探询和返回信号来加以改变。例如，一个站可以请求另一个站移到另一个频率以便在那里“相遇”，以提供一个恰当的中继链路，或者减少另一条信道上的业务量。

发/收频率调整也可以在高优先权数据的情况下被使用，例如，可以清除空闲信道并在两个站之间直接使用高功率、高数据率的传输。

某些频率可用作为带有多跳、全连接的集中或相遇频率，这时各站以较低功率电平和高数据率交换少量信息，藉此使它们的广播时间最小化并使整个网络的连接性和信息交换最大化。如果两个站能够在这样一个信道上通过多跳建立连接，它们可以通过彼此之间(而且可能是一个或多个中间的中继站)的协调选择改变到一个根据机会选择的信道，该信道对于源、目标以及中继站来说具有低噪声、低干扰及/或低业务量。当必须交换大量数据、一般需要增加功率电平以改善连接性时，这种类型的机会式频率改变最为常见。如果各站不能在第一选择的频率上彼此连接，那么它们可以选择另一个信道或返回到原来的呼叫信道重新建立连接。

因此，可以懂得，各站间所使用的频率是用同其它参数(例如发送功率、数据率、或发送定时)一样的方式而适配的，从而去匹配信道峰值。

自适应信道跳频与自适应发送功率和自适应数据率的结合是本发明的一个重要特性。机会式信道跳频可被用于寻找低干扰或噪声的静默信道，或寻找其上存在业务量的信道以便定位一个特定的中继站或目标站。因此，在静默网络中，各站可能趋于集中在一个单个信道上，通过自适应功率和自适应数据率传输充分利用该信道。但是，随着信道上业务量的增加，各站可以机会式地跳离该信道而到邻近的信道，以便交换大量数据或构成子组。寻找发送机会的单个站可以在工作在不同信道的站组之间跳跃，而且在某些情况下，为了创造发送机会的目的，几个站可以作为一个组一起逐站地跳。

由于在一般传播条件中会产生频率选择性衰落以及与频率有关的干扰，信道跳跃产生带有不同特性的传输机会，这些特性连同其它时变信道特性，给网络使用的机会式环境实际上增加了附加的变化。

上述网络的机会式跳频操作的作用是作为中间站或中继站工作的站可以在一个信道上从一个特定站接收消息，并跳到第二个信道上实际传递该消息。例如，一个始发站可以不知道在哪个信道上找到目标站，但是通过探询过程，中继站可以机会式地从始发站取得消息并把它发送到刚在另一个信道上听到它的目标站。因此建立供各站使用的信道是一种分布式功能，很多站连续扫描并彼此协助寻找其它站在哪个信道上。如果一个站不能找到目标站，而且已经探询了大量的不同信道，那么消息就被传递下去，允许其它站在不同信道上探询目标站。

整个接收机允许同时解调、同步以及捕获以两种不同数据率的、高动态范围信号差的数据。尽管所述实施例只满足两种不同数据率，扩展这个概念以满足更多的并行数据率也是可能的，一般这些数据率是按量级分隔的。例如，在所述接收机中，除了8kbps和80kbps速率以外，还可以提供800kbps、8Mbps以及80Mbps的数据率。在一个典型网络中，最高数据率应该是基于频谱分配来选择的，以便填充整个频谱分配。因此，各站可以按任一数据率机会式地、动态地彼此呼叫，而且所有其它站可以监视并解调传输。由于不同数据速率之间的隔离，在很多情况下一个站能够同时解调两个不同站的传输，一个以较高速率而另一个以较低速率。

现在转到图10，它表示了收发信机的主微处理器和调制解调器接口模块。主微处理器149是一种386EX型芯片，带有有关的静态和动态RAM 150以及几个对收发信机的接收、发送、接口以及处理功能操作编程的EEPROM(未表示)。处理器149带有一个有关的实时时钟148。

通过主总线205，处理器与主模数转换器146、主外围接口147、以及高速串行控制器芯片131通信，后者在原型收发信机中是一个Zilog公司的通用串行同步控制器芯片。

要被接收和发送的数据通过串行控制器131被馈入各自的编码器/解码器128及130和它们各自的GMSK调制解调器127及129，分别工作在8kbps和80kbps。在原型中，调制解调器是型号为FX 589的GMSK调制解调器。输出数据从调制解调器127和129被馈入由外围接口147和功率控制电路132所控制的发射机接口206。调制解调器包括一个由处理器控制的锁定输入端，允许调制解调器快速搜索并捕获信号，然后被锁定，藉此减少噪声和干扰，特别是来自其它站的干扰。这个锁定特性允许调制解调器在处理器控制下挑选站，这对本发明的操作很重要。

从接收机来的数据通过接收机接口207被馈入调制解调器127和129并通过编码器/解码器128和130馈入串行控制器131，以便由主处理器149处理。来自接收模块的宽带和窄带的RSSI信号以及尖峰计数器电平信号通过接口207馈入模数转换器146，以便由处理器149处理。

现在参考图11，它表示了收发信机的声码器接口模块。该模块包括所述实施例中所使用的双声码器152和153，它们将话音信号转换为数据以便在网络的站间传输。声码器接口模块实际上将语音转换成数字的形式，然后压缩并“打包”，最后将其传递给处理器电路。

原型收发信机中使用的声码器是Qualcomm公司的型号为Q4400的声码器。在操作中，来自麦克风208的话音信号通过麦克风放大器158被馈入第一和第二PCM模块155和156，它们对话音信号抽样并转换成PCM格式。PCM数据被馈入每个声码器的数据输入端，在内部组成20毫秒的帧(每20毫秒帧160个PCM抽样)。这些帧被编码为分组，每隔20毫秒输出到主处理器149。

每个压缩语音数据分组在发送帧响应分组中被传送到处理器，该分组包含帧数据率及有效数据比特。处理器确定在将要被处理的下一个20毫秒帧中的最大和最小数据率限制。由处理器149接收的每个压缩数据分组被格式化以便传输，在20毫秒帧中的第一个PCM抽样到达和特定帧编码过程完成之间的处理时延大约是47.5毫秒。数据帧一到处理器中，处理器就读出数据率比特并去掉冗余信息，然后将数据打包并通过串行控制器芯片131输出。

由于收发信机的机会式突发模式操作，重要的是克服话音信号调整率中具有滞后的潜在缺陷，它可能会导致丢失传输机会，这种情况发生在窗口远远小于20毫秒时。这就是为什么要使用两个并行的声码器152和153，为主处理器149提供两个(或更多，如果使用附加声码器的话)供使用的选择。例如，处理器149可以指示声码器工作在固定速率，比如说4000和9600bps，并根据计算出的机会从任一声码器中选择数据。因此在每次出现传输机会时，处理器可能要在两种不同数据分组大小中做一个选择以供传输。或者，如果一个分组以较高数据率发送而且没有成功接收，那么可以把与随后的帧一起发送的同一帧的较低数据率的版本插入下一个要发送的分组中。这就提供了一种缓冲发射数据分组的方法，而且实际上提供一种机会式数据率传输的形式以及数据持续时间自适应特性。

应该理解可以使用超过两个的、工作在不同数据率的并行声码器，其输出分组被放置在并行缓冲区中用于机会式的传输。那些因为一个分组从不同声码器发送而没有被发送的分组，就被简单地被擦除掉并代之以随后的分组。

除了以不同的数据率工作以外，声码器可以用不同的vox设置和不同的编码延时来进行设置。因此处理器可以，例如，以低vox设置和低数据率来设定一个声码器，以高vox设置和高数据率来设定另一个。这种方案可以用来保证捕获到语音传输的开始点，随后进行一次到高数据率、高质量传输的切换。双声码器的提供也允许一个声码器用于解调数据而另一个用于调制数据，因此避免了交互语音中的延时，一个声码器被机会式地加以切换以便开始进行回答，而另一个还在做结束接收语音的工作。这种设计大大降低了延时，特别是在交互式情况下。

接收数据被送到声码器152和153中的一个，而另一个接收消除的或擦除掉的数据帧。当收到破坏的数据时也输出消除的帧，以防声码器的失真输出。在这些情况下，声码器插值或重构丢失的数据。所接收的来自声码器152或153的输出被馈送到各自的PCM模块155或156，由模拟话音开关157选择来自相关模块的话音输出。所选择的话音输出通过扬声器放大器159馈入喇叭210。

由于超过数秒的长期反馈，声码器的整个自适应速率在很宽界限内自适应地改变，而且基于多个并行声码器对缓冲数据帧的选择，机会式地在几十毫秒内改变。语音在目标站的所有声码器上连续重播，并使用简单的模拟选择从其中一个声码器中选出话音输出。通过对那些没有收到数据分组的声码器插入消除和擦除命令，从而在并行的声码器通道之间维持定时。

声码器的话音激活切换功能用于分辨何时用户在讲话。解码器功能一般具有高于编码器功能的优先权。如果链路的相对两端的两个用户同时讲话，一般远端的用户优先权高。所谓“舒适”的噪声帧以及上述消除和擦除命令用于填充由于传输中丢失的分组、或者由于因多跳链路带来的延时的和无序接收的分组而造成的缝隙。接收的语音实际上可以通过去掉舒适的噪声帧而加速，以及通过插入消除帧而减慢，不管链路上的可变的时延，都能产生平滑的语音流。

为了使网络能够有效地使用上述技术来操作，重要的是跟踪发送数据分组，防止旧数据阻塞网络。实时时钟148的使用允许对每个发送分组给出一个相对的时间标志，当分组以相对实时时钟设置的速率通过网络传递时该标志递减。在预定超时周期内不能被所需目标站成功接收的分组要删除，从而防止网络阻塞。

每个站维护一个经过它传递的所有消息的记录，以防消息在网络中闭环传递。一旦一个站已经传递了一个特定的消息，它将在将来通过返回检验来防止消息第二次经过它，并且将简单地将其重定向到其它地方。这和上述超时标志一起，可以防止消息在网络中作无用的循环。

图13是以流程图形式表示收发信机整个软件结构的示意图。该图总结了在类似收发信机的网络中工作的上述收发信机的操作。

将会看到上述本发明的实施例只是本发明很多可能的实现中的一种，而且应该用非限定的方式来理解它。

Claims (45)

1.一种在包括有多个站(A至O)的网络中从始发站(A)向目标站(O)发送消息数据的方法，该方法包括：

在始发站(A)监视网络中其它站(A至O)的活动；

发送包含有始发站(A)和目标站(O)的地址的探询信号至其它站，以证实用以向前发送消息数据的中间站(B)的可用性；

将消息数据发送到至少第一中间站(B)以便向前传输到目标站(O)；以及

从第一中间站(B)向始发站(A)发回确认数据，表示消息数据的向前发送；

其中网络中的每个站(A至O)都监视至其它站的信号通道的质量，而且始发站(A)对第一中间站(B)的选择，和第一或其后的中间站对任何后续的中间站(I，M)的选择，是在传送消息数据时，根据包括发送站和可能的中间站之间的信号通道的检查质量的预定准则，随机会而作出，以使得传输在机会的峰值时进行。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，网络中的每个站不断监视其它站的活动，以便根据预定的准则确定那些作为中间站或目标站的其它站的可用性。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，通过接收由其它站所发送的数据来实现所述监视，并分析接收的数据传输以选择一个中间站或目标站。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，包括从所接收的至少表示其它站标识的数据中提取信息。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，包括从接收数据中提取有关发送到其它站或从其它站接收的消息数据的目标及/或起点的信息。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，包括从接收数据中提取有关消息数据的最终目标及/或最初起点的信息。

7.根据权利要求4到6中任意一项的方法，其特征在于，包括从接收数据中提取有关每个消息的传播延时、每个消息的数据率及/或任意两个或多个站之间消息量的信息。

8.根据权利要求3的方法，其特征在于，每个站发送的数据包括时间数据，所述监视包括确定从网络中其它站接收的数据传输的寿命并抛弃比预定寿命大的数据传输。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，包括将所接收的数据传输中的时间数据与一个参考时间做比较，而且在参考时间之后的一段预定时间抛弃所收的数据传输。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，包括给所收的数据传输分配优先级，并根据其寿命调整所接收的数据传输被重发到其它站的次序。

11.根据权利要求1的方法，其特征在于，包括在第一站和一个或多个其它站之间监视信号通道的质量，并按照所监视的信号通道的质量，根据预定准则，调整向另一个站的后续传输中的至少一个参数，以便增加传输被成功接收的概率。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，包括从接收数据中提取有关任意两个或多个其它站之间传输通道质量的信息。

13.根据权利要求4的方法，其特征在于，包括从接收数据中得到自适应信息，用于根据至少一个预定准则调整向另一个站的后续传输中的至少一个参数，以便增加传输被成功接收的概率。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，自适应信息以自适应信号发送到一个或多个其它站，这一个或多个其它站响应自适应信号改变其后续传输中的至少一个参数。

15.根据权利要求13或权利要求14的方法，其特征在于，所述参数是数据率、发送功率、发送频率、发送或接收天线、消息长度、消息优选权、消息生存时间、发送时间、以及消息重发率中的一个或多个。

16.根据权利要求1的方法，其特征在于，监视步骤还包括从第一站向至少一个中间站发送一个探询信号，该探询信号至少包括标识第一站的地址数据，并从至少一个中间站向第一站发送确认信号。

17.一种包括多个站(A至O)的通信网络，每个站能够发送和接收消息数据，每个站包括：

向其它站发送数据的发送机(12，14，18，20)；

从其它站接收数据的接收机(12，14，16，20)；和

控制器(10)，安排以监视在始发站(A)和其它站之间各信道的至少一个特性，对应于通过各所述信道的信号通道的质量；在传输消息数据时，根据包括发送站和可能的中间站之间的信号通道的检查质量的预定准则，随机会选择另一站作为把消息数据从发始站(A)向前传送至目标站(O)的中间站(B)，使得该向前传送在机会的峰值时发生；以及根据所监视的各信道的至少一个特性、调整由发射机所发送的传输信号的至少一个参数，以增加传输信号被所选的中间站成功接收的概率。

18.根据权利要求17的通信网络，其特征在于，每个站的控制器包括微处理器(149)和相关的存储器(150)，该存储器储存用来控制微处理器的操作的软件，用于分析从其它站接收的信号中的数据，以选择中间站。

19.根据权利要求18的通信网络，其特征在于，所述软件控制微处理器的操作以监视从网络中其它站接收的数据传输的寿命，并抛弃超过预定寿命的数据传输。

20.根据权利要求19的通信网络，其特征在于，软件控制微处理器的操作，以便在每个数据传输中包括时间数据，通过将其中的时间数据与参考时间做比较来监视所接收数据传输的寿命，并抛弃参考时间之后的一段预定时间后接收的数据传输。

21.根据权利要求20的通信网络，其特征在于，控制器被设计为给接收的数据传输分配优先权，并根据其寿命调整接收的数据传输重发到其它站的次序。

22.根据权利要求18到21中任意一个的通信网络，其特征在于，每个站包括存储器(150)，用于存储接收信号中有关其它站标识的数据，以及处理器(149)，用于确定在接收站和每个其它站之间的信号通道的质量。

23.根据权利要求17的通信网络，其特征在于，所述软件控制微处理器的操作，以产生用以发送到其它站的探询信号，该探询信号至少包括标识始发站的地址数据；并从接收探询信号的其它站接收确认信号。

24.根据权利要求17的通信网络，其特征在于，软件控制微处理器的操作，用于改变向所选中间站的传输中的数据率、发送功率、发送频率、发送或接收天线、消息长度、消息优先权、消息生存时间、发送时间、消息重发率、及/或其它参数。

25.一种用作通信网络中一个站的通信设备，该网络包括多个各能够发送和接收消息数据的站(A到O)，该通信设备包括：

用于向其它站发送数据的发送机(12，14，18，20)；以及

用于从其它站接收数据的接收机(12，14，16，20)；和

控制器(10)，安排以监视在作为始发站(A)工作的该设备和其它站之间各信道的至少一个特性；在传输消息数据时，随机会地选择另一个站(B)作为中间站从始发站(A)向目标站(O)向前发送的消息数据，使得该向前发送在机会峰值时发生；以及根据所监视的各信道的至少一个特性，调整由发射机所发送的传输信号的至少一个参数，以增加传输信号被所选的中间站成功接收的概率。

26.根据权利要求25的通信设备，其特征在于，控制器包括微处理器(149)和相关的存储器(150)，存储器储存用来控制微处理器的操作的软件，用于分析从其它站接收的信号中的数据，以选择中间站。

27.根据权利要求26的通信设备，其特征在于，存储器(150)存储接收信号中有关其它站标识的数据，以及处理器(149)确定在接收站和每个其它站之间的信号通道的质量。

28.根据权利要求26或27的通信设备，其特征在于，软件控制微处理器的操作以产生发送到其它站的探询信号，该探询信号至少包括标识始发站的地址数据；并从接收探询信号的其它站接收确认信号。

29.根据权利要求26的通信设备，其特征在于，软件控制微处理器的操作，以改变向所选中间站的传输中的数据率、发送功率、发送频率、发送或接收天线、消息长度、消息优先权、消息生存时间、发送时间、消息重发率、及/或其它参数。

30.根据权利要求29的通信设备，其特征在于，控制器包括功率检测电路(161)及可控衰减器(102)，该可控衰减器(102)响应于从功率监测电路的输出得到的功率控制信号，将接收及/或发送的信号衰减到预定电平内。

31.根据权利要求30的通信设备，其特征在于，可控衰减器(102)包括多个电阻元件(200，201，202，203)以及多个有关的固态开关元件(204)，后者响应于功率控制信号并被设计为用于将电阻元件连接到信号通道、或与该信号通道断开。

32.根据权利要求30或权利要求31的通信设备，其特征在于，控制器包括用于响应所测量的接收信号功率，以调整发送信号的发送功率的电路(161，143，142，144)。

33.根据权利要求32的通信设备，其特征在于，所述电路(161，143，142，144)包括用于监视发送信号发送功率的电流或功率监测电路(161)，用于将发送功率与所测量的接收信号功率相比较并产生发送功率控制信号的比较器电路(143)，以及发射机中的可控驱动放大器(142，144)，它响应发送功率控制信号而将发送功率调整到一个与所测量的接收信号功率具有预定关系的值。

34.根据权利要求29的通信设备，其特征在于，控制器包括能以多个预定数据率工作的解调器(104，105，106，107，108，109，110，111，112，113，114，115，116，117，118)，藉此以预定数据率中的任意一个数据率解调接收的数据。

35.根据权利要求34的通信设备，其特征在于，解调器包括多个并行排列的解调器(104，105，106，107，108，109，110，111，112，113，114，115，116，117，118；104，105，106，107，108，109，119，120，121，122)，其每个工作在各个不同的预定数据率上。

36.根据权利要求35的通信设备，其特征在于，解调器还包括选择电路(127，129，207)，用于监视并行解调器的输出并选择一个正有效地传递解调数据的输出。

37.根据权利要求26到36中任意一项的通信设备，其特征在于，包括一个处理器(149)及至少一个有关的声码器(152，153)，后者将语音转换为用以传输的数据，并将收到的数据转换为语音。

38.根据权利要求37的通信设备，其特征在于，其中的至少一个声码器包括至少两个并行排列的、并以不同的数据率工作的声码器(152，153)，所述处理器用于根据所监视的信道的至少一个特性从声码器中选择数据以供传输。

39.根据权利要求38的通信设备，其特征在于，这至少两个声码器用于独立地将语音信号转换为不同数据率、或使用不同vox设置的各个不同的数据信号，处理器用于选择不同数据信号中的任意一个以供传输。

40.根据权利要求38或权利要求39的通信设备，其特征在于，软件控制微处理器的操作，用于以根据预定准则而选择的用来转换接收数据为语音的速率，把接收数据输出到所选的一个或多个声码器。

41.根据权利要求40的通信设备，其特征在于，软件控制微处理器的操作，用于从输出到所选的一个或多个声码器的接收数据中选择性地添加或删除数据，以便控制由接收数据所代表的语音信号被重放的速率。

42.根据权利要求38的通信设备，其特征在于，至少两个声码器独立地工作，其中至少一个用于将语音信号转换为数据以供传输，且至少一个用于同时将接收数据转换为语音。

43.根据权利要求25的通信设备，其特征在于，控制器包括实时时钟(148)，而软件控制微处理器的操作，用于监视从网络中的其它站接收的数据传输的寿命并抛弃超过预定寿命的数据传输。

44.根据权利要求43的通信设备，其特征在于，软件控制微处理器的操作，用以包括在每个数据传输中的时间数据，通过将其中的时间数据与参考时间做比较而监视所收数据传输的寿命，并抛弃在参考时间之后的一段预定时间所接收的数据传输。

45.根据权利要求44的通信设备，其特征在于，软件控制微处理器的操作，用于为给接收的数据传输分配优先权，并根据其寿命调整接收的数据传输重发到其它站的次序。

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