專(zhuān)利名稱(chēng)：一種廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，具體說(shuō)涉及一種實(shí)現(xiàn)多發(fā)射機(jī)利用公用信道發(fā)送固定廣播信息功能的無(wú)中心通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無(wú)中心通信系統(tǒng)分為專(zhuān)用控制通道系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)。其中，專(zhuān)用控制通道系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)公用的信道......但是，當(dāng)呼叫用戶(hù)較多時(shí)，經(jīng)常發(fā)生“呼叫碰撞”的問(wèn)題。傳統(tǒng)的無(wú)中心通信系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)送自定義信息的功能，主要用于手動(dòng)發(fā)起呼叫，這種方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述功能，而且傳統(tǒng)方法無(wú)法解決信道頻繁使用時(shí)“呼叫碰撞”嚴(yán)重的問(wèn)題。
數(shù)字基群通信也能提供所謂廣播呼叫的功能，但是其一，數(shù)字基群通信系統(tǒng)是通過(guò)基站或其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來(lái)控制的；其二，數(shù)字基群通信的廣播呼叫用于手動(dòng)發(fā)起一對(duì)多通話(huà)，不是發(fā)送自定義信息，使用方式和功能都不一樣；其三，“信道不是公用的，是依時(shí)序逐號(hào)碼”。
本發(fā)明旨在提供一種在沒(méi)有基站或其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備控制情況下多個(gè)發(fā)射臺(tái)頻繁地“周期性地”使用公用信道發(fā)送廣播信息時(shí)“碰撞問(wèn)題”的解決方案，并給出一些典型的應(yīng)用。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是公用信道使用頻率高，單向通信無(wú)反饋，允許一定的失敗概率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多發(fā)射機(jī)利用公用信道周期性地發(fā)送固定廣播信息的功能而且不需要基站或者轉(zhuǎn)發(fā)器。需要說(shuō)明兩點(diǎn)其一，這個(gè)廣播信息可以是長(zhǎng)期固定的，也可以只是在短時(shí)內(nèi)固定的，可以由用戶(hù)更改；其二，“周期性地發(fā)送”意思是以一定的時(shí)間間隔為一個(gè)周期，在每個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行一次發(fā)送操作，而在每個(gè)周期內(nèi)具體什么時(shí)刻發(fā)送是隨機(jī)的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種無(wú)中心通信系統(tǒng)，由若干具備收發(fā)功能的移動(dòng)或固定通信設(shè)備組成。這些設(shè)備可以通過(guò)公用的寬帶信道在各自隨機(jī)分配的時(shí)隙內(nèi)向其他設(shè)備發(fā)送自定義的長(zhǎng)度受限的廣播信息。
所述公用的寬帶信道可以是基于FDMA、OFDMA、CDMA等多址接入方式的，可以采用各種調(diào)制方式。所述通信設(shè)備具備接收、發(fā)送功能或者只具備其中的一種，當(dāng)所述通信設(shè)備處于發(fā)送模式時(shí)，以一定的時(shí)間T為一個(gè)周期，將時(shí)間T均分為整數(shù)N個(gè)時(shí)隙，所述通信設(shè)備內(nèi)部有一個(gè)偽隨機(jī)序列發(fā)生器或者一個(gè)內(nèi)置的真隨機(jī)序列發(fā)生器，真隨機(jī)序列發(fā)生器是一種基于硬件源的隨機(jī)序列發(fā)生器，常見(jiàn)的硬件源包括放射性衰變，某些電子器件的熱噪聲，另外還有基于熱能的硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)跟自己設(shè)備編號(hào)P相關(guān)的隨機(jī)序列n(P，t)，這里真隨機(jī)序列發(fā)生器輸出的隨機(jī)序列也記做n(P，t)，t為當(dāng)前時(shí)間。每個(gè)周期內(nèi)，所述通信設(shè)備在第n(P，t)個(gè)時(shí)隙內(nèi)通過(guò)指定的一個(gè)或者多個(gè)公用信道發(fā)送一個(gè)自定義的廣播信息，所述廣播信息的長(zhǎng)度受到一定限制，以確保在分配的時(shí)隙內(nèi)能夠發(fā)送完成。
通過(guò)對(duì)發(fā)射功率的限制，信號(hào)傳送的距離在一定范圍內(nèi)可調(diào)，一般在數(shù)百米至數(shù)公里范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)接收機(jī)靈敏度的調(diào)節(jié)，可以控制接收機(jī)能接收的信號(hào)強(qiáng)度，如果是在開(kāi)闊地帶，就等效于可以嚴(yán)格控制只接收在一定距離內(nèi)的廣播信號(hào)。發(fā)射機(jī)功率分成若干等級(jí)，廣播信息中包含功率等級(jí)信息，接收機(jī)靈敏度分為若干等級(jí)。在無(wú)障礙的理想情況下，接收機(jī)綜合接收到的信號(hào)功率，廣播信息中功率等級(jí)信息和本機(jī)的靈敏度設(shè)置，可以粗略地判斷發(fā)射源的距離。
處于接受模式的所述通信設(shè)備使用公用信道接收廣播信息。為了擴(kuò)大通信容量，可以增大公用信道的帶寬，提高廣播信息的發(fā)送速率；也可以增加公用信道的數(shù)量。另外，可以對(duì)重復(fù)周期T做自適應(yīng)調(diào)整，即當(dāng)用戶(hù)數(shù)增多時(shí)可以適當(dāng)增大重復(fù)周期T(時(shí)隙不變)。
本發(fā)明的有益效果如下處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備可以自定義所發(fā)送的廣播信息，這個(gè)信息對(duì)于個(gè)人可以是自己的姓名，職業(yè)，聯(lián)系方式，是否需要幫助等等你希望別人知道的信息；對(duì)于公司可以是公司名稱(chēng)，業(yè)務(wù)類(lèi)型，聯(lián)系方式等等方便別人了解你，聯(lián)系你的信息。當(dāng)然，在發(fā)送的廣播信息中也可以包含一些設(shè)備的標(biāo)示信息和一些其他有用的信息如發(fā)射信號(hào)功率等級(jí)等。而在理想情況下，比如在開(kāi)闊地帶，處于接收模式的所述通信設(shè)備可以收到在它周?chē)欢ň嚯x內(nèi)其他所述通信設(shè)備發(fā)送的廣播信息，而不能收到這個(gè)距離之外的所述通信設(shè)備發(fā)送的廣播信息。這樣，處于接收模式的所述通信設(shè)備的使用者可以方便的獲取其周?chē)h(huán)境中的有用信息。


圖1是一個(gè)系統(tǒng)示例圖；具體實(shí)施方式
本系統(tǒng)可以采用多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以簡(jiǎn)單地采用一個(gè)公用寬帶信道來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用一個(gè)專(zhuān)用控制信道加若干備選公用信道的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)描述。
如圖1所示，S1，S2，S3分別代表三個(gè)處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備，其設(shè)備編號(hào)分別為Ps1，Ps2，Ps3；R1，R2，R3分別代表三個(gè)處于接收模式的所述通信設(shè)備的設(shè)備，其設(shè)備編號(hào)分別為Pr1，Pr2，Pr3。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之一本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所有處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備通過(guò)一個(gè)公用的寬帶信道來(lái)發(fā)送廣播信息，所述公用信道允許的最高數(shù)據(jù)速率為V bit/s并且每條廣播信息的比特?cái)?shù)限制在d bit，廣播信息發(fā)送周期為T(mén)，每個(gè)周期分為N個(gè)時(shí)隙，滿(mǎn)足d/V＜＝T/N。
假設(shè)通信設(shè)備Si(i＝1，2，3...)開(kāi)機(jī)時(shí)刻為ti。則Si第n次發(fā)送廣播信息的開(kāi)始時(shí)刻為tSi(n)＝ti+R(n，Psi)*T/N+(n-1)*T。如前所述，R(n，Psi)(i＝1，2，3...)是一個(gè)隨機(jī)序列，R(n，Psi)為非負(fù)整數(shù)，R(n，Psi)＜N。
假設(shè)Sj，Sk的廣播信息比特?cái)?shù)分別為bsj，bsk，且均小于d。則每次廣播發(fā)送的時(shí)間長(zhǎng)度分別為bsj/V，bsk/V。如果時(shí)段[tSj(n)，tSj(n)+bsj/V]與時(shí)段[tSk(m)，tSk(m)+bsk/V]有重合，則所述通信設(shè)備Si與Sj發(fā)生了一次“碰撞”，其中，m，n為非負(fù)整數(shù)。在Si發(fā)送廣播信息之前，Si需要檢測(cè)信道是否正被占用，如果正被占用，則該周期內(nèi)不發(fā)送，當(dāng)周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)處于發(fā)送模式的設(shè)備增多，以至于發(fā)生碰撞的次數(shù)過(guò)多時(shí)，設(shè)備自動(dòng)增大發(fā)送周期T，但是每個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度不變，即N增大。下面，我們來(lái)考慮一下R(n，Psi)的隨機(jī)特性對(duì)系統(tǒng)的影響。
首先，如果我們不采用隨機(jī)序列，而是采用固定的數(shù)，即取R(n，Psi)為常數(shù)。這時(shí)，如果有大量設(shè)備同時(shí)在工作，則最好的情況下，這些設(shè)備永遠(yuǎn)都互不干涉，不發(fā)生“碰撞”，但是這種概率是很小的。而且本發(fā)明所述系統(tǒng)是一個(gè)“開(kāi)放性的系統(tǒng)”，以某個(gè)處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備為中心，不斷有其他所述通信設(shè)備進(jìn)入其有效通信距離，上述這種互不干涉的局面很容易被打破。而如果兩臺(tái)不同的所述通信設(shè)備發(fā)生“碰撞”，則這種“碰撞”將一直持續(xù)下去。因此，我們必須采用隨機(jī)序列，而且我們直觀地認(rèn)為R(n，Psi)應(yīng)該采用0到N-1之間的均勻分布。
其二，如果對(duì)于某兩個(gè)所述通信設(shè)備Sj、Sk，R(n，Psj)與R(n，Psk)采用相同的偽隨機(jī)序列公式，而且其種子數(shù)值也是一樣的，則只有當(dāng)Sj、Sk之間偽隨機(jī)序列碼位差為零，而且開(kāi)機(jī)時(shí)間之差除T的余數(shù)小于T/N時(shí)，才可能出現(xiàn)始終“碰撞”的現(xiàn)象。
其三，如果對(duì)于某兩個(gè)所述通信設(shè)備Sj、Sk，R(n，Psj)與R(n，Psk)采用相同的偽隨機(jī)序列公式，但是其種子數(shù)值不一樣，則Sj、Sk之間不可能出現(xiàn)始終“碰撞”的現(xiàn)象。
其三，如果對(duì)于某兩個(gè)所述通信設(shè)備Sj、Sk，R(n，Psj)與R(n，Psk)采用不同的偽隨機(jī)序列公式，則Sj、Sk之間不可能出現(xiàn)始終“碰撞”的現(xiàn)象。
最后，如果所述通信設(shè)備采用基于硬件的真隨機(jī)序列，則對(duì)于任意兩個(gè)所述通信設(shè)備，它們之間不可能出現(xiàn)始終“碰撞”的現(xiàn)象。
綜上所述，當(dāng)采用的隨機(jī)序列相關(guān)性較小時(shí)，可以保證較小的碰撞率。通過(guò)周期性反復(fù)發(fā)送，總能保證某一次發(fā)送的廣播信息能被周?chē)奶幱诮邮苣Ｊ降乃鐾ㄐ旁O(shè)備接收到。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例之二本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所有處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用控制信道加M個(gè)備選公用信道的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送廣播信息的功能。在這種情況下，每次廣播信息的發(fā)送分為兩部分，一部分為指令信息，通過(guò)專(zhuān)用控制信道發(fā)送，用于通知周?chē)慕邮諜C(jī)跳轉(zhuǎn)至哪一個(gè)備用的公用信道，這部分的比特?cái)?shù)為d1，另一部分包含自定義的信息，其長(zhǎng)度最多為d2個(gè)bit。
假設(shè)專(zhuān)用控制信道允許的最高數(shù)據(jù)速率為V0 bit/s，第i個(gè)備選公用信道允許的最高數(shù)據(jù)速率為Vi bit/s，廣播信息發(fā)送周期為T(mén)，每個(gè)周期分為N的時(shí)隙，滿(mǎn)足d1/V0＜＝T/N。
假設(shè)Si(i＝1，2，3...)開(kāi)機(jī)時(shí)刻為ti。則Si第n次發(fā)送廣播信息的開(kāi)始時(shí)刻為tSi(n)＝ti+R(n，Psi)*T/N+(n-1)*T。如前所述，R(n，Psi)(i＝1，2，3...)是一個(gè)隨機(jī)序列，R(n，Psi)為非負(fù)整數(shù)，R(n，Psi)＜N。如果時(shí)段[tSi(n)，tSi(n)+d1/V0]與時(shí)段[tSj(m)，tSj(m)+d1/V0]有重合，則所述通信設(shè)備Si與Sj發(fā)生了一次“碰撞”。
在Si發(fā)送廣播信息之前，Si需要檢測(cè)是否專(zhuān)用控制信道正被占用以及是否有空閑的備用公用信道，如果專(zhuān)用控制信道正被占用或者沒(méi)有空閑的備用公用信道，這時(shí)發(fā)生了“碰撞”，該周期內(nèi)不發(fā)送。當(dāng)區(qū)域內(nèi)處于發(fā)送模式的設(shè)備增多，以至于發(fā)生碰撞的次數(shù)過(guò)多時(shí)，設(shè)備自動(dòng)增大發(fā)送周期T，但是每個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度不變，即N增大。當(dāng)然，對(duì)于備用公用信道也可以隨機(jī)指定，在這種情況下，不允許占用其他空閑的備用公用信道。
在應(yīng)用時(shí)，可以設(shè)置不同的權(quán)限，也就是說(shuō)對(duì)于某些備用公共信道只授權(quán)某一類(lèi)型的設(shè)備使用。如對(duì)于某些備用公共信道不允許未授權(quán)的處于發(fā)送模式的設(shè)備使用，而對(duì)于某些備用公共信道也可以拒絕未授權(quán)的處于接收模式的設(shè)備使用。另外，處于發(fā)送模式的設(shè)備可以在廣播信息中定義發(fā)送的類(lèi)型群發(fā)，所有用戶(hù)都能收到；組發(fā)，部分用戶(hù)能收到；單發(fā)，某個(gè)用戶(hù)能收到。
關(guān)于R(n，Psi)隨機(jī)性對(duì)系統(tǒng)性能的影響與優(yōu)選實(shí)施例之一類(lèi)似。
當(dāng)R(n，Psj)與R(n，Psk)的相關(guān)性盡量小時(shí)，可以保證較小的碰撞率。通過(guò)周期性反復(fù)發(fā)送，總能保證某一次發(fā)送的廣播信息能被周?chē)某鲇诮邮苣Ｊ降乃鐾ㄐ旁O(shè)備接收到。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)可以集成到其他通信系統(tǒng)中。可以把設(shè)備附加到手機(jī)，小靈通，對(duì)講機(jī)等通信設(shè)備上。也可以集成到傳統(tǒng)的無(wú)中心通信設(shè)備上。
權(quán)利要求
1.一種廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，由若干具備收發(fā)功能的移動(dòng)或固定通信設(shè)備組成。其特征在于，所述系統(tǒng)中，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備周期性地自動(dòng)發(fā)送包含用戶(hù)自定義信息的廣播信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所述處于發(fā)送模式的通信設(shè)備由一個(gè)隨機(jī)序列決定在每個(gè)所述周期內(nèi)的哪一個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送所述廣播信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備在發(fā)送廣播信息前對(duì)公用信道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)送前一定時(shí)間內(nèi)公用信道一直被占用，則該周期內(nèi)不發(fā)送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備的發(fā)送周期長(zhǎng)度是根據(jù)周?chē)渌ぷ髦械奶幱诎l(fā)送模式的所述通信設(shè)備的數(shù)量自適應(yīng)變化的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所述公用信道可以是一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)所述公用信道多于一個(gè)時(shí)，其中一個(gè)為控制信道，每個(gè)發(fā)送周期內(nèi)，所述處于發(fā)送模式的通信設(shè)備在所述隨機(jī)序列決定的時(shí)隙內(nèi)，首先發(fā)送由一個(gè)控制信道傳輸?shù)男帕?，并且在這個(gè)信令中約定即將跳轉(zhuǎn)到的下一個(gè)公用信道，在跳轉(zhuǎn)到的公用信道繼續(xù)發(fā)送完包含自定義信息的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所述公用信道除控制信道以外的其他信道設(shè)置不同的權(quán)限，即對(duì)于其中一些公用信道只有一部分獲得授權(quán)的所述通信設(shè)備才可以使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所述隨機(jī)序列是一個(gè)偽隨機(jī)序列，不同的所述通信設(shè)備的偽隨機(jī)序列根據(jù)設(shè)備編號(hào)的不同，可以采用相同的偽隨機(jī)序列公式、不同的種子數(shù)值，或者采用不同的偽隨機(jī)序列公式。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所述隨機(jī)序列是一個(gè)內(nèi)置于所述通信設(shè)備的基于硬件源的真隨機(jī)序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，用于接收的所述通信設(shè)備可以只有接收功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所發(fā)送的自定義廣播信息長(zhǎng)度受到限制。
11，根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，其特征在于，所發(fā)送的自定義廣播信息中包含發(fā)射功率等級(jí)信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣播體制的無(wú)中心通信系統(tǒng)，具體說(shuō)涉及一種實(shí)現(xiàn)多發(fā)射機(jī)利用公用信道周期性地發(fā)送固定廣播信息的功能而且不需要基站或者其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的無(wú)中心通信系統(tǒng)。由若干具備收發(fā)功能的移動(dòng)或固定通信設(shè)備組成。這些設(shè)備可以通過(guò)公用的寬帶信道在各自隨機(jī)分配的時(shí)隙內(nèi)向其他設(shè)備發(fā)送包含自定義信息的長(zhǎng)度受限的廣播信息。用于向周?chē)欢ň嚯x內(nèi)的接收者發(fā)布個(gè)人信息和廣告信息等。處于發(fā)送模式的所述通信設(shè)備通過(guò)隨機(jī)分配每個(gè)周期內(nèi)用于發(fā)送的時(shí)隙，可以很好地解決多發(fā)射機(jī)同時(shí)使用公用信道時(shí)容易發(fā)生的“碰撞”問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1997181SQ20061014547
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者張斌, 張登科 申請(qǐng)人:張登科