ITRM930419A1 - Rete per comunicazioni a doppia modalita'. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Precedenti dell'Invenzione "Negli attuali sistemi per comunicazioni di tipo cellulare, gli utenti non motorizzati potranno avere accesso alla rete cellulare mobile. Questa rete cellulare mobile fornir? le misurazioni di testa continue impiegate dal sistema per mantenere la qualit? dei canali e svolgere funzioni di trasferimento. Poich? queste misurazioni richiedono una stessa entit? di elaborazione sia che l'utente sia un utente mobile sia che non lo sia, un utente non motorizzato sostiene lo stesso costo di uso dei telefono che viene sostenuto da un utente mobile.
Pertanto, esiste la necessit? nell'industria di un sistema per comunicazioni di tipo personale pu? anche non fornire una capacit? di trasferimento Per gli scopi della_ presente discussione, un utente appiedato ? un utente che cammina lentamente_ (10 kph, chilometri all'ora, o meno) per distingue si da un utente mobile (fino a 100 kph o pi?).
Sommario dell'invenzione
Viene fornita una rete per comunicazioni a doppia modalit? la quale comprende un primo sistema di comunicazioni avente una struttura di cornice o_ di armatura ed un primo protocollo per i canali di traffico ed un secondo sistema per comunicazioni avente la stessa struttura di cornice ed un secondo protocollo per i canali di traffico. Nella rete, soltanto uno fra il primo ed il secondo protocollo dei canali di traffico supporta la codificazione di correzione dell'errore di inoltro.
Breve descrizione dei disegni
La Figura 1 ? uno schema a blocchi che rappresenta una struttura di cellula per un sistema di comunicazioni incorporante la presente invenziola Figura 2 rappresenta una struttura di cornice o di armatura per un sistema di comunicazio ni di bass) ordine incorporante la predente inven zione;
la Figura 3 rappresenta uno schema a blocchi che illustra il funzionamento di un modem di alto ordine incorporante la presente invenzione;
la Figura 4 rappresenta una struttura di cornice per un sistema di comunicazioni ad alto ordine incorporante la presente invenzione;
la Figura 5 rappresenta uno schema a blocchi che illustra il funzionamento di un modem di basso ordine incorporante la presente invenzione;
la Figura 6 rappresenta uno schema a blocchi del lato di trasmissione di un modem incorporante la presente invenzione;
la Figura 7 rappresenta uno schema a blocchi del lato di ricezione di un modem incorpo-: rante la presente invenzione;
la Figura 8 rappresenta uno schema a blocchi di un modem incorporante la presente invenzione; e
la Figura 9 rappresenta una struttura di cornice di un sistema combinato per comunicazioni Descrizione dettagliata dei disegni
Con riferimento inizialmente alla Figura 1, ? illustrato uno schema a blocchi di una strutti ra di cellula, designata genericamente con il numero di riferimento 10, di un sistema per comunicazioni incorporante la presente invenzione. La struttura di cellula 10 consiste di una pluralit? di cellule di basso ordine 12 aggruppate in una qualche forma di canale di traffico di una configurazione di riutilizzazione (21 cellule, 7 cellule, etc). Per gli scopi della presente descrizione, il termine basso ordine indica un sistema di comunicazioni che, nello scambio per ottenere ridotti costi di esercizio, fornisce le prestazioni ad alto ritardo, a minore portata e con trasferimento a minore velocit?, in confronto con gli attuali sistemi cellulari. In aggiunta alla porzione del sistema di basso ordine relativa alle comunicazioni fra pedoni, vi ? la necessit? di avere una funziona lit? del sistema cellulare mobile come porzione di alto ordine del sistema PCS. Per gli scopi della presente descrizione, il termine alto ordine indica un sistema per comunicazioni che fornisce port ata e trasferimento o scambio degli attuali sistemi cellulari.Questo sistema di ordine superio ? rappresentato dalle cellule 11 che, in questa preferita forma di realizzazione, sono incorporate in una singola configurazione di riutilizzazione delle cellule. I sistemi di ordine superiore ed inferiore funzionano insieme per fornire all'utente un servizio singolo trasparente.
Un esempio di questo sistema ? quello relativa ad un utente appiedato il quale cammina lungo una strada utilizzando un telefono RF nel sistema di ordine inferiore. L'utente, quindi, durante una chiamata, entra in un veicolo e guida. Il sistema deve essere in grado di determinare che si ? verificata una variazione e quindi deve trasferire la chiamata dal sistema di ordine inferiore al sistema di ordine superiore in maniera trasparente per l'utente. Come alternativa, l'utente pu? desiderare di controllare la modalit? di funzionamento dell'unit? di abbonato. Per fornire ci?, un commutatore manuale ovvero un tasto viene fornito sull'unit? dell'abbonato per permettere all'utente di commutare fra l'ordine superiore e l'ordine inferiore. Nello scenario precedentemente l 'utente abbia raggiunto una velocit? -che supera la capacit? del sistema di ordine inferiore.
In una ulteriore alternativa, una unit? di abbonato di costo ridotto pu? essere_ fornita in modo da avere soltanto una capacit? di ordine inferiore. Questo tipo di unit? verrebbe impiegata in situazioni in cui il pedone non guida (per esempio a casa, al lavoro, mentre esegue le spese, etc); per? non funzionerebbe nel sistema di ordine superiore. Un risparmio di costo deriverebbe dalla capacit? di eliminare vari componenti dall'unit? di abbonato (per esempio 1'interfog1iamento e la correzione dell'errore di inoltro).
Tuttavia, allo scopo di eliminare la necessit? di portare una molteplicit? di telefoni, oppure telefoni a doppia modalit?, ? desiderabile fornire un sistema a doppia modalit? in cui il sistema di ordine superiore ed il sistema di ordine inferiore siano compatibili uno con l'altro, in modo tale che si possa utilizzare un singolo ricetrasmett itore (unit? di abbonato). Pertanto, la presente invenzione fornisce un sistema a doppia modalit? in cui i protocolli per i canali di traffico, per ciascun sistema operano sulla stessa struttura di cornice o di quadro, per cui ad un singolo abbonato pu? essere data la possibil t? di operare nell'una o nell'altra modalit?.
Nella seguente Tabella 1, le specificazioni fornite sono quelle relative ai canali di traffico per il sistema di ordine inferiore (pedoni) e per il sistema di ordine superiore (mobili).
TABELLA 1
PROTOCOLLI DEI CANALI DI TRAFFICO A DOPPIA MODALIT?' Nel sistema per comunicazioni di basso . ordine (pedoni), viene utilizzato un protocollo di. canali di traffico che utilizza un codificatore di. parlato di 32 kbps {kilobit per secondo) ADPCM (Modulato in Codice ad Impulsi con Delta Adattativo) per fornire delle chiamate di ottima qualit?. Non si richiede alcuna equa1izzazione o correzione di errore nel sistema di ordine inferiore. Nel sistema di ordine superiore, viene utilizzato un codificato re del parlato di 16 bit LD-CELP (Basso Ritardo -Eccitato in Codice Lineare Predittivo) con una frequenza di correzione dell?errore di inoltro 1/2 {FEC). Tuttavia, un sistema con modulazione 32 kbps ADPCM che utilizza due finestre o intervalli elementari (slot) per quadro (frame) oppure un codificatore da 8 kbps che utilizza una finestra in quadri alternati fornirebbero anche accettabili alternative di codificazione per il sistema di ordine superiore.
Come si- pu? vedere dalla Tabella- 1-e- come illust rato nel Figura- 2,- 11 quadro generalmente indicato- con- il- numero di riferimento -15- per- il sistema di ordine superiore ? un quadro di interfogliamento 16 da 20 salti (hop iascun salto consiste di un quadro 17 di TDMA (Accesso Multiplo a Divisione di Tempo) di 10 finestre. C iascun quadro TDMA consiste di 100 bit i quali comprendono 6 bit di avviamento, 20 bit pilota, 68 bit di dati codificati (bit del parlato)_e 6 bit di uscita. I 68 bit del parlato consistono di bit di parlato, FED e segnalazione interfogliati. Ciascuna finestra presenta una lunghezza di 200 microsecondi. Ci? si traduce nel fatto che un quadro TDMA abbia una lunghezza di 2 millisecondi e che il quadro di interfog liamento abbia una lunghezza di 40 millisecondi. Poich? questo protocollo utilizza sia l'accesso multiplo a divisione con codice a lento salto di frequenza (CDMA) (vale a dire la sequenza di salto) in combinazione con un procedimento di accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA) (Configurazione a Finestre Multiple), questo protocollo potrebbe meglio essere caratterizzato come una combinazione dei metodi CDMA/TDMA.
Uno schema a blocchi del funzionamento di un modem di ordine superiore,designato genericamente con il numero di riferimento 30, ?. illustrato ne lla Figura 3. Un_segnaIe di parola/informazione viene ricevuto in un ingresso di un dispositivo di inquadramento 31 ed un segnale di segnalazione viene ricevuto su un secondo ingresso. Nella preferita forma di realizzazione, il parlato viene ricevuto con una frequenza di 16 kbps e la segnalazione viene ricevuta con una frequenza di 0,5 kbps. L'uscita dal dispositivo di inquadramento 31 ? un segnale di 16,5 kbps. Questo quadro viene applicato in ingresso ad un dispositivo 32 di rivelazione dell'errore di inoltro (FED) il quale aggiunge un ulteriore segnale di 0,5 kbps sul segnale di 16,5 kbps dal dispositivo di inquadrameji to 31. L'uscita dal dispositivo FED 32 viene applicata in ingresso ad un dispositivo 33 di correzione dell'errore di inoltro (FEC). Questo assume l'ingresso di 17 kbps e lo codifica in modo da fornire un segnale di uscita di 34 kbps. Il segnale di 34 kbps viene quindi interfogliato nel dispositivo di interfogliamento 34. I bit di avviamento, pilota e di uscita (16 kbps), blocco 36, vengono quindi aggiunti, nel blocco di inquadra mento 35, al quadro dei segnali che fornisce confronta con le finestre di 10 bit fornite nella Figura2,poich? i quadri nella Figura 2 sono di2 millisecondi ciascuno ovvero vi sono 500 quadri per secondo. Poich? ciascun quadro ? di 100 bit, la frequenza viene calcolata sulla base dello stesso indice di 50 kbps. Similmente, i 32 bit per quadro forniti dai bit di avviamento e di pilota sarebbero di 16 kbps per 500 quadri al secondo.
Con riferimento ora alla Figura 4, ? illustrato un quadro di ordine inferiore, genericamente indicato con il numero di riferimento 25. Poich? il sistema di ordine inferiore non viene sottoposto a salti, non viene impostato alcun quadro di interfog1iamento. Pertanto, il quadro di ordine massimo nel sistema di ordine inferiore ? il quadro 17 di TDMA, che presenta 10 finestre. Come nel sistema di ordine superiore, ciascuna finestra contiene 100 bit che consistono dei 6 bit di avviamento di rampa, di 2 bit differenziali, di 9 bit di segnalazione, di 64 bit di parlato, di 13 bit di FED e 6 bit di rampa di uscita. Inoltre, come con il sistema di ordine superiore, ciascuna finestra presenta una durata di 200 microsecondi, che portano ciascun quadro di TDMA alla lunghezza di 2 miliisecondi. Sebbene la trasmissione dall-abbonato venga effettuata con il protocollo..TDMA,.le. trasmissioni dal sito di base p.ossono avvenire nella maniera TDMA,.. in cui vengono usate soltanto le finestre .necessarie, oppure in multiplex a divisione di tempo (TDM), in cui tutte le finestre sono riempite, che siano effettivamente impiegate o meno. Pertanto, il sistema di basso ordine potrebbe essere caratterizzato come avente un protocollo TDMA oppure un protocollo TDM/TDMA.
Nella Figura 5 .? illustrato uno schema a blocchi del funzionamento di un modem di basso ordine, designato genericamente con il numero di riferimento 50. Il modem di basso ordine utilizza molte delle stesse funzioni del modem di alto ordine, che pu? operare oppure pu? non operare nella stessa maniera. Nella Figura 5, il dispositivo di inquadramento 31 riceve il segnale del parlato con una frequenza di 32 kbps e l'informazi ne di segnalazione con una frequenza di 4,5 kbps. Questi segnali vengono combinati nel dispositivo di inquadramento 31 per formare un segnale di 36,5 kbps. Il segnale di 36,5 kbps viene fornito al dispositivo FED 32 il quale aggiunge 6,5 kbps per la rivelazione dell'errore. Il risultante segnale Come si pu? vedere in un- confronto delle figure 2 e 4, il gruppo dei-quadri- TOMA di basso ordine si_armonizza alla porzione TDMA del gruppo dei quadri CDMA/TDMA utilizzati dal sistema di ordine superiore. Utilizzando gli- stessi gruppi di quadri sia nel sistema di alto- ordine sia nel sistema di basso ordine,un singolo ricetrasmettito re pu? essere progettato in modo da operare in ambedue gli ordini, utilizzando molti degli stessi componenti, rendendo possibile una unit? di comunicazioni pi? piccola e meno costosa.
Uno schema a blocchi della porzione di trasmissione, genericernente indicata con il numero di riferimento 60, di un modem da impiegare in un sistema a doppia modalit? ? illustrato ne.lla Figura 6. Un segnale di par1ato/informazione di ricezione entra nel modem e viene presentato ad un codificatore vocale (vocoder) 61 di ordine elevato e ad un codificatore vocale 62 di basso ordine. In una preferita forma di realizzazione, il vocoder di alto ordine 61 ? un vocoder .LD-CELP di 16 kb.ps .. ed il vocoder di basso ordine 62 ? un vocoder. ADPCM da 32 kbps. 11 segnale del parlato verr? elaborato da quello dei vocoder che venga seleziona to attraverso l'ingresso di controllo. I segnali codificati vengono quindi inquadrati nel dispositivo di inquadramento 63 ed hanno i bit di rivelazione dell'errore di inoltro aggiunti nel dispositivo FEC 64.
Se il modem sta funzionando nel sistema di ordine superiore (come designato dal segnale di controllo), il segnale inquadrato presenta bit aggiuntivi per la correzione dell'errore di inoltro nel dispositivo FED 65 e viene interfogliato nel dispositivo di interfog1iamento 66. Dopo il disposi tivo di interfog1iamento 66 per l'ordine superiore oppure il dispositivo FED 64 per l'ordine inferiore, i bit di avviamento di rampa, di uscita di rampa ed i bit differenziali o pilota vengono aggiunti al segnale nel dispositivo di inquadramento 57. Il segnale viene quindi modulato nel modulatore 69. Il tipo di schema di modulazione usato sar? una forma di modulazione QPSK (Manipolazione a Scorrimento di Fase in Quadratura) (per esempio QPSK 1Y /4, QPSK offset, QPSK differenziale, etc) e, in questa preferita forma di realizzazione, si tra tta di una modulazione QPSK filtrata ovvero una modulazione QAM (Modulazione di Ampiezza in Quadratura). Se il modem sta funzionando nel modo di ordine superiore, esso viene quindi miscelato, nel miscela tore 71, con la frequenza di salto dal blocco 70. I segnali vengono quindi emessi in uscita attraverso un'antenna 72.
Nella Figura 7, ? illustrato uno schema a blocchi del lato di ricezione, genericamente indicato con il numero di riferimento 75. Durante il funzionamento, un segnale di traffico viene ricevuto sull'antenna 76. Se il funzionamento avviene nel modo di ordine superiore (come designato dall'ingresso di controllo), il segnale viene miscelato, nel miscelatore 78, con il segnale di esclusione del salto di frequenza, blocco 77. Il segnale viene quindi demodulato nel blocco 79.
_ In una applicazione con spettro -distribu-_ zione di ritardo, raggi multipli-di un dato'segnale saranno ricevuti in diversi tempi/fasi ris ultant i dalle riflessioni del-segnale da vari oggetti (per esempio edifici, montagne) Pertanto per il funzionamento del modem nella modalit,? di ordine . superiore, il segnale viene fornito ad un dispositi , l'uscita di "decisione dura" dall equalizzatore 81 ed utilizza l'uscita per eliminare le interferenze fra i simboli dal segnale di ingresso. Il risultante segnale di campionamento ed una serie di "decisioni morbide" dal dispositivo di_cancellazione 80 vengono demodulate dalla condizione di interfogliamento nel dispositivo di esclusione di interfogliamento 82 e quindi vengono forniti ad un decodificatore Viterbi 83 per la decodificazione.
Dopo il decodificatore 83 oppure il demodulatore 79, se il funzionamento avviene nel modo di basso ordine, il segnale viene decodificato nel decodificatore appropriato 84 o 85. Il segnale del parlato viene quindi emetto in uscita dal modem.
operer? nel modo di alto ordine o nel modo di basso ordine. ? modem 90 consiste di una porzione di alto ordine 93, di una porzione di basso ordine 94 e di una porzione comune i cui componenti vengono impiegati sia nel basso ordine sia nell'alto ordine. Il funzionamento del modem 90 viene controllato da un dispositivo di controllo 91.
Il dispositivo di controllo 91 pu? operare sulla base di uno o pi? parametri,per selezionare se il modem 90 operi nell'ordine superiore o nell'ordine inferiore. In un esempio, il dispositivo di controllo 91 pu? essere un semp1ice commutato re manuale che l'operatore comanda in modo da impostare il modem 80 nel funzionamento di ordine superiore o nel funzionamento di ordine inferiore. Alternativamente, il dispositivo di controllo 91 pu? basare la selezione sulla disponibilit? dell'or dine inferiore. Per esempio, se l'utente non si trova all'interno di un'area avente la copertura .di ordine inferiore (per esempio un'area scarsamente popolata), il dispositivo di controllo 91 dovrebbe selezionare l'ordine superiore per ottenere servizio.
Un altro parametro di controllo sarebbe la cadenza degli errori di bit (BER). Se-la cadenza o frequenza BER fosse eccessiva, il dispositivo di controllo 91 selezionerebbe l'ordine superiore. In un altro esempio, l'operatore pu? iniziare nella modalit? di basso ordine e quindi pu? essere trasferito o commutato alla modalit? di ordine superiore quando gli utenti presentano velocit? aumentate fino ad un livello al quale la frequenza BER risulta inaccettabile. La misurazione del rapporto fra portante ed interferenza (C/I) avrebbe lo stesso effetto.
Pertanto, come si pu? vedere dalla analogia delle strutture dei quadri e dalla progettazione del modem per trarre vantaggio da questa analogia, sono stati illustrati un sistema ed un modem che forniscono ad un utente la capacit? di operare in un sistema cellulare mobile d? alto ordine oppure in un sistema per pedoni di basso ordine.
Con riferimento ora alla Figura 9, ? rappresentata una struttura di quadri, genericamente indicata con il numero di riferimento 96, che illustra un sistema combinato per comunicazioni di alto/basso ordine incorporante la presente invenzio II (PII) 97. Sebbene siano illustrati soltanto due diversi protocolli, si dovrebbe sottintendere che si possono utilizzare tanti diversi protocolli^ quante sono le finestre. In questa forma di realizzazione, il protocollo PI ? il protocollo di ordine elevato della Figura 2 ed il protocollo PII ? il protocollo di basso ordine della Figura 4. Durante il funzionamento, una stazione di base codificherebbe i segnali utilizzando un appropriato protocollo per tale utente e combinerebbe i segnali nell'ordine delle finestre che si desidera. Questo tipo di sistema utilizzerebbe il procedimento di accesso TDM/TDMA.
Perci?, sar? evidente ad un esperto nel ramo che, in conformit? con l'invenzione, ? stato fornito un sistema per comunicazioni a doppia modalit? il quale soddisfa pienamente gli scopi, le finalit? ed i vantaggi precedentemente specifica ti.
Sebbene l'invenzione sia stata descritta? con riferimento a sue specifiche forme di realizzazione, ? evidente che molte alterazioni, modifica zioni-e- varianti- saranno- evidenti-a - coloro- che sono- esperti- nel-ramo- alla-luce-della- precedente descrizione .In-accordo -con-ci?-si-intende- include re- nelle- allegate-rivendicazioni -tutte-queste
alterazioni, modifiche-e- varianti.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1 . Rete per comunicazioni a doppia- a-modalit?, caratterizzata -da un primo sistema per comunicazioni avente,: una struttura di quadri (15) ed un primo protocollo (98) per i canali di traffico; e un secondo sistema per comunicazioni avente detta struttura di quadri (25) ed un secondo protocollo (97) per i canali di traffico; in cui soltanto uno fra detto primo (98) e detto secondo (97) protocolla dei canali di traffico supporta una codificazione di correzione dell'er rore di inoltro.
- 2. Rete per comunicazioni a doppia modalit? secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che quello fra detto primo (98) e detto secondo (97) dei protocolli dei canali di traffico che supporta detta codificazione di correzione dell'errore di inoltro supporta anche l'interfogliamento .
- 3. Rete per comunicazioni a doppia modalit? secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzata dal fatto che quello fra detto primo (98) e detto secondo (97) dei protocolli dei canali di traffico che supporta detta codificazione di correzione dell'errore di- inoltro supporta anche una combinazione di un procedimento di accesso multiplo -a -divisione di codice-ed-a divisione di tempo e .quello .restante ?fra..detto primo...e detto secondo protocollo dei canali di.traffico supporta un procedimento di accesso multiplo a divisione,di tempo .
- 4. Rete per comunicazioni a doppia modalit? secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caretterizzata dal fatto che quello fra detto primo (98) e detto secondo (97) protocollo dei canali di traffico che supporta detta codificazione di correzione dell'errore di inoltro supporta anche la diversit? di combinazione di massimo rapporto e quello restante fra detto primo e detto secondo protocollo dei canali di traffico supporta una diversit? per antenna commutata.
- 5. Rete per comunicazioni a doppia modalit? caratterizzata da: un primo sistema per comunicazioni che presenta una struttura di quadro (25) ed un primo protocollo (97) dei canali di traffico che ? configurato in modo da supportare una frequenza di vocoder che ? inferiore oppure uguale ad una met? della frequenza dei canali per tronco di detta protocollo (98) dei canali di traffico che ? configurato in modo da supportare una frequenza di vocoder che ? superiore ad una met? di detta? frequenza dei canali per tronco di detta struttura. di quadro.
- 6. Rete per comunicazioni a doppia modalit? secondo la ndicazione 5, ulteriormente carette-? rizzata dal tto che uno fra detto primo (97) e detto secondo 98) protocollo dei canali di traffico supporta una codificazione di correzione dell'er rore di inoltro 7. Rete per comunicazioni a doppia modalit? secondo la rivendicazione 6, ulteriormente caratterizzata dal fatto che quello fra detto primo (97) e detto secondo (98) protocollo dei canali di traffico che supporta detta codificazione di correzione dell'errore di inoltro supporta anche? una combinazione di una procedura di accesso multiplo a divisione di codice e di una procedura di accesso multiplo a divisione di tempo e quello, restante fra detto primo e detto secondo protocollo' dei canali di traffico supporta una procedura di. un primo sistema per comunicazioni avente una struttura di quadro (96) ed un primo protocollo (98) dei canali di traffico che ? configurato in modo da supportare una frequenza di vocoder che ? inferiore oppure uguale a 32/100 di una frequenza di canale per tronco di detta struttura di quadro; e un secondo sistema per comunicazioni avente detta struttura di quadro (96) ed un secondo protocollo (97) dei canali di traffico che ? configurato in modo da supportare una frequenza di vocoder che ? superiore oppure uguale a 64/100 di detta frequenza dei canali per ogni tronco di detta struttura di quadro. 9. Rete per comunicazioni a doppia modalit? caratterizzata da: un sistema di accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA) avente una struttura di quadri (96); un sistema di accesso multiplo a divisione di codice combinato (CDMA)/TOMA avente detta 10. Rete per comunicazioni a doppia modalit? caratterizzata da un sistema per comunicazioni avente una struttura di quadri (96), detta struttura di quadrai avendo un primo protocollo (98) per i canali di traffico ed un secondo protocollo (97) per i canali di traffico, in cui soltanto uno fra detto primo (98) e detto secondo (97) protocollo dei canali di traffico supporta una codificazione di correzione dell'errore di inoltro.
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