CN1083674C

CN1083674C - 跳频无线通信系统和通信设备

Info

Publication number: CN1083674C
Application number: CN95107002A
Authority: CN
Inventors: 滝安美弦; 天田荣一; 石藤智昭; 石井源一; 重左秀彦; 足立修一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 2002-04-24
Anticipated expiration: 2015-06-21
Also published as: CN1120791A; JPH089455A; US5862142A

Abstract

在具有多个通过控制线连接的基站和多个移动终端的无线通信系统中，基站之一(主基站)通过控制线向其它基站(从基站)通知载频跳频计时。每一从基站产生用于每一网孔内的无线通信帧，并与由主基站指定的计时同步转换无线通信帧的载频。每一移动终端从无线通信帧的控制信息字段中接收频跳顺序标识符，跳动至从频跳顺序中选出的对应此标识符的载频，并通过无线通信帧的控制信息之后的字段发送或接收数据。

Description

跳频无线通信系统和通信设备

本发明涉及无线通信系统和通信设备，尤其是涉及跳频无线通信系统和用于此系统的无线通信设备，此系统是如此设置的，即一个基站可管理多个通信设备的通信控制定时和发送权。

业已提出的一种常规的无线通信系统是这样设置的，它通过采用“跳频扩展频谱”在无线终端间进行数据通信，这种跳频扩展频谱用于按照预定的相同跳频顺序和跳频周期改变由一个基站形成的每一网孔的载频。作为这类无线系统，例如，一种在每一无线通信帧使载频跳频的系统(称作现有技术1)已公开于题目为“用于无线局域网(LAN)的中速存取控制协议”的文章(出版物1)中，此文章刊载于IEEE(电气和电子工程师协会)802.11号工作文献(IEEEP-802.11/92-39)中。

在出版物1中记载的现有技术描述了一种无线通信帧(简称通信帧)，它包括：由基站使用的第一字段，用于为设在网孔中的所有通信设备(移动无线终端)广播数据；由网孔内的无线终端使用的第二字段，用于向基站发送数据，虽然此数据可能与由此网孔内的另一无线终端发送的另一组数据相冲突；以及由网孔内的无线终端使用的第三字段，用于根据由基站给出的指示发送数据。每一字段的长度可根据每种系统进行调整。指示字段长度的信息设在每帧的第一字段中。

基站通过当前通信帧的第一字段发送指示下一无线通信帧的载频的控制信息，以便网孔内的每一无线终端在每帧中跳频载频。出版物1提出，在相邻网孔的重叠部分(如果有的话)中，一个载频可能与另一载频发生冲突。

另一方面，作为一种用于接入无线信道的系统，“分离信道备用多址联接方法”已是公知的。在此方法中，一个无线通信帧被分成控制信息传送字段和数据传送字段。控制信息传送字段则分成由多个时隙组成的传输请求字段和与每一传输请求字段相应的应答字段。每一无线终端通过传输请求时隙请求基站的数据发送权，基站则通过应答字段对请求给予应答(发送权)。

上述分离信道备用多址联接方法的具体方案公开于题目为“用于无线LAN的接入控制方法”的文章中，此文章刊载于IEICE(电子、信息和通信工程师协会)技术报告RCS92-37(出版物2)或前述出版物1中。

正如出版物1和2中所述的，一个欲在所属网孔内发送数据的无线终端或另一个欲登记于非所属网孔内的无线终端可使用在每一通信帧的控制信息字段中确定的任一时隙，以便通过分时(Slotted)ALOHA方法的效应向基站发送传输请求或登记请求(此系统称作现有系统2)。

另外，要在无线信道上传输的数据的加密和通过压缩传输数据而得到的数据的保密性的情况(称作现有系统3)已公开于Nikkei通信NO.148，1993，30和31页(出版物3)。

在出版物1中描述的跳频扩展频谱系统中，如果相邻网孔彼此部分地重叠，在重叠部分中若可能产生载频的相互冲突，那么所接收的数据可能变成错误的。所接收数据的差错率大约为0.5。

在这种情况下，错误校正机构的使用无法实现正确的数据通信。因此，由于冲突时间占用于总通信时间而使通信效率降低。

一般情况下，在每一网孔中发生前述的载频冲突的几率与相邻网孔数成正比，而与在一个跳动周期中的一个载频的跳动次数成反比。例如，在任何两个顺序中采用Read-Solomon顺序作为跳动顺序，将容许在一个周期内载频的相互冲突最多发生一次。因此，若在n个网孔间产生干扰，每一网孔使用n个频率跳动，那么从理论上讲，载频间的相互冲突可能在所有时区内发生。

另外，如果如现有技术1中所述的那样，用于在每一无线通信帧中指示要跳动的下一载频的系统发生传输错误，由此使得无法接收载频信息，那么每一无线终端均不能正确接收后续的通信帧，除非该通信帧被重新同步。

另一方面，在现有技术2中，对于每一无线通信帧的控制信息字段采用分时ALOHA方法，每一无线终端能向任一时隙传送具有任意内容的数据。因此，对位于每一网孔中的无线终端的数量是没有限制的。这意味着只有该时隙用于获取发送权和向网孔的登记请求的情况。但是，采用分时ALOHA方法会导致下列难以避免的缺陷：即，用于向一个时隙传送数据的无线终端的增多(控制信息字段的使用率的提高)会导致重发增多，这些重发是由在相同时隙上的多个无线终端的传输争夺引起的，因此便降低了通过量。

另外，传输数据的压缩是根据预定的转换规则将传输数据串转换成具有少量信息的另一信息串实现的。可采用公用规则作为数据压缩的转换规则。因此，现有技术3的应用无法改进数据传送效率，并无法获得传输数据的可靠保密性。

本发明的一个目的是要提供一种无线通信系统和通信终端设备，如果相邻网孔相互部分重叠，该系统和设备不会降低其通信效率。

本发明的另一目的是要提供一种无线通信系统和通信终端设备，如果产生传输错误，该系统和设备能适当地使载频跳动。

本发明的再一目的是要提供一种无线通信系统和通信终端设备，如果在每一网孔中的负载(无线终端数量)增加，该系统和设备能尽可能地保持其高通量。

本发明的又一目的是要提供一种在数据保密性和数据传送效率方面更优异的无线通信系统和通信终端设备。

为实现上述目的，根据本发明的无线通信系统包括多个用于形成相应网孔的基站，以便这些基站为管理位于这些网孔中的通信设备(移动无线终端)而使其载频同步跳动。为使多个基站的载频同步跳动，根据本发明的无线通信系统是如此运作的，从基站中的一个即主基站向其它基站(从基站)传送指示跳频计时的控制信息，并使每一从基站按照在上述控制信息中确定的预定计时使网孔内的一无线通信帧的载频跳动。

为在主基站和从基站之间传输控制信息，可使用一个基干网络，此网络由诸如FDDI或Ethernet之类的用于连接基站的有线路径、租用于基站间的控制通信的有线路径、或具有与网孔内的无线频带不同的频带的无线通信路径组成。

在现有技术中，每一基站通过通信帧向相应网孔中的无线终端发送指示下一个要跳动的载频的控制信息，而为降低由于传输错误产生的不利影响，在本发明的系统中，每一基站将在此基站和每一无线终端间规定的跳动标识符通报给相应网孔内的无线终端。每一无线终端设有用于预存储对应于多个跳动顺序标识符的多个跳动顺序的列表装置，这些顺序由一组分别按预定顺序跳动的载频组成。如果基站确定一个跳动顺序标识符，无线终端则借助列表装置去寻找下一要跳动的载频并使之跳动，以便按预定计时传送或接收。

根据本发明的一个优选实施例，由每一基站产生的无线通信帧的控制信息由多个用于请求登记的时隙(第一组请求时隙)和多个用于请求发送的时隙(第二组请求时隙)组成。第一请求时隙组的每一时隙可由传送至相应网孔的无线终端按分时ALOHA方式随意使用。关于第二请求时隙组。每一时隙由基站规定用于相应的无线终端。

在网孔内使用的无线终端数量增加的情况下，在一个通信帧中的时隙是(变)短的，以便将用于请求发送的时隙分配给网孔中的所有无线终端，此时采用“多控制信息方法”。即，基站将第二请求时隙组的一个时隙分配给对应各帧的无线终端，并容许这些无线终端以分时方式使用同一时隙。

另外，根据本发明的系统通过采取诸如V.42bis之类的数据加缩过程和对用户数据的加密过程解决所传输数据的保密性问题。如果加密过程是在此前进行的，用户数据作为一个比特串是随机的，由此数据压缩率可更低。因此，在数据压缩过程之后，为提高数据传送效率而对数据加密。

按照本发明的无线通信系统是这样设置的，多个从基站使其载频与主基站同步跳动。如果网孔数未超过跳动次数，则载频相互冲突的可能性为零。因此，如果基站是以相邻网孔相互重复重叠的方式设置，通信效率不会降低。

再者，根据本发明，每一基站发送一个跳动顺序标识符作为每一无线通信帧的跳动控制信息，同时网孔内的每一无线终端参照根据从基站接收的跳动顺序标识符形成的列表，了解所使用的载频和跳动顺序的组合，并跳至下一载频。因此，例如，如果传输错误导致n个帧的跳动控制信息无法接收，每个无线终端和基站能通过其计时作用以相同顺序跳至相同载频。

另外，基站和每一无线终端均是按自身的参考时钟工作的，这些时钟的配合精度为(例如)几十ppm。因此，如果无线通信帧的长度为大约25K字节，基站与各无线终端之间的参考时钟差异为10ppm，那么在4帧的时间长度内其间的信号差大致为1比特。

因此，在每通信帧中载频跳动计时容许有几比特的时间长度的情况下，如果未收到对应几帧的跳动控制信息，每一无线终端根据自身的时钟在具有一公知结构的无线通信帧中确定一个跳动计时，并由此在保持基础同步的情况下跳至下一载频。

图1是显示根据本发明的一个实施例的无线通信系统的示意图；

图2是显示在无线通信系统中使用的载频的分配方式的示意图；

图3是显示载频在各基站中如何跳动的解释性示图；

图4是显示各基站的无线通信帧和载频之间的相互关系的图表；

图5是显示所传输的数据与通过各无线通信帧传输的片段之间的关系的示意图；

图6是显示无线通信帧的格式的一个例子的示意图；

图7是显示片段类型与FGAT组合的对应关系的示意图；

图8是显示用于根据本发明的另一实施例的系统中的网孔中的具有不同的虚字段长度的无线通信帧的示意图；

图9是显示根据本发明的另一实施例的多请求字段体系的解释性示图，在该系统中，对应各通信帧的各无线终端分享同一个用于请求传输的时隙；

图10是显示在根据本发明的无线通信系统中采用的通信协议的一个例子的示意图；

图11是显示包含于基站中的一个通信功能块的结构的方框图；

图12是显示MAC帧处理电路73的详细情况的方框图；和

图13是显示基带/无线模块75的详细情况的方框图。

图1示出本发明采用的一种无线通信系统的总体结构。

该无线通信系统包括多个通过有线路径(基干线路)3连接的基站1(1A、1B、1C…)和多个通信设备(无线终端)5(5A、5B、5N…)，这些通信设备可在各基站能响应的区域(网孔)2(2A、2B、2C…)内移动。

基站1提供各种数据库。基站1控制位于响应网孔中的每一无线终端的无线链路的入口或通过使用存储于那些数据库中的信息向终端转送传输数据。位于相应网孔中的移动无线终端5A和5N之间的通信或移动无线终端5A和固连至路径3上的静止终端4之间通信，是通过基站和基干线路3实现的。

数字8表示一个无线信道的通信路径，此信道用于传输(发送权)请求、用于向网孔登记请求(用于向过滤数据库登记无线终端的标识符的请求)、或者由基站给出的响应，所述两种请求均是从无线终端发给基站的。数字9表示用于在一个网孔中的无线终端之间传送数据的无线信道的通信路径。

位于一个网孔中的无线终端间的通信可通过由数字10a和10b指示的包含基站的通信路径实现。数字11表示用于在多个网孔之间或者一个网孔与连至基干线路的一静止终端之间传送数据的通信路径。数字12表示基站之间的控制帧的传送路径。

在上述的无线通信系统中，设在基站中的自动过区切换(auto-hand-off)功能容许每一无线终端在各网孔间自由移动，例如，正象箭头7所示的那样。

自动过区切换功能大致分为下列过程：

(1)用于向网孔请求登记的过程，一个无线终端对于一基站执行此过程，以便它移至一新网孔中时获取该网孔的响应，

(2)用于向过滤数据库登记移至该网孔中的无线终端的地址(无线终端的标识符)的过程，此过程是由基站根据预约请求对网孔进行响应而执行的，和

(3)用于消除过滤数据库中移去的无线终端的地址的过程，此过程是由前一基站执行的。

通过将通过无线帧接收的基站的目的地址与登记于含在基站中的过滤数据库中的数据相比较，每一基站判定一个目的通信站(终端)是否处于其自身的网孔内(基站对此网孔是有响应的)。如果该网孔内不存在目的通信站，该基站便将所接收的数据转送至基干线路。

根据本发明，通过位于基干线路上的通信路径12传输的基站间控制帧分为两种类型：

(1)根据自动过区切换功能消除过滤数据库中的入口的通知，和

(2)下面要讨论的基站间同步的通知。

两种类型的控制帧采用根据基干线路3上的MAC(多址联接信道)协议的一种帧格式，即这样一种帧格式，其分配给每一基站的MAC地址为目标地址。

图2示出在根据本发明的无线通信系统中，用于无线信道的载频是如何分配的。

该无线信道使用具有26MHZ带宽的ISM频带14，此带宽是指配给扩展频谱系统的。这个ISM频带分成11个子信道13-1至13-11，每一子信道具有2MHZ的带宽。每一基站根据预定的跳频图使载频在一帧时间周期(低速)内在这11个子信道间跳动。

图3示出由多个基站同步执行的载频(子信道)的跳频图的简图。图4示出在各基站中载频在每帧内是如何变化的。

这里有五个基站(基站#1-#5)通过基干线路3相互连接。假设基站#5是主基站。这个主基站向基干线路3发送一个基站间控制帧，同时，响应该控制帧，其它四个基站#1-#4即从基站使载频与主基站同步跳动。

图3示出的状态中，基站#5使用子信道9，其它基站#4、#3、#2和#1使用相应的子信道“7”、“5”、“3”和“1”。

按上述方式的子信道位置导致一个网孔与相邻网孔的载频分开2MHZ或更多。因此，用于一个网孔的载频容许与用于相邻网孔的另一载频完全分开。这就防止了网孔间的干扰。

每一基站根据预定的跳频计时转换信道，以选择下一子信道时钟(使载频跳动)。

与由主基站发送的指令同步，子信道可能同时由多个基站转换。根据彼此差1比特时间的相应计时，这些子信道可由响应基站转换至下一子信道，以便由全部基站实施的全部频率的转换在一个帧周期内完成。这使得在每一帧单元内转换每一基站的载频成为可能的，如图4中的标号16a-16k所示。

主基站#5独立地与每一从基站进行基站间控制帧通信，以控制跳频的同步。在这个过程中，如果基干线路保持其高的利用率，同步控制帧则无法同时到达从基站。当两个网孔使用彼此相邻的子信道时，这些变化的到达时间可能暂时产生一个周期。

为克服此现象，例如，主基站#5可采用集群广播控制帧向从基站广播一个同步控制指令。这个过程不能吸收在每一从基站的基干线路侧的接收帧缓冲器中引起的等待时间所导致的任何频散。

在这种情况下，例如，该系统可按下列方式控制：从基站#4使载频从子信道“7”跳至“8”，的时间比主基站#5跳至子信道“10”的时间晚1/4帧，多于1/4帧之后，从基站#3使载频从子信道“5”跳至“6”。由于一个网孔的载频总与相邻网孔的载频保持离开2MHZ，如果在每一网孔中跳动时间的偏差为1/4帧或更小，这种控制可实现子信道的转换。

图5示出每一无线终端5的欲发送至目标终端的数据和每一无线帧中的传输数据之间的关系。

响应由无线终端给出的传输数据20，产生一个用于检测传输过程中产生的错误的FCS，以便此FCS加至传输数据帧21。

根据本发明，对传输数据帧21的数据压缩是按ITUTS的V.42bis进行的。结果，传输数据帧21转换成一个数据长度的压缩帧22。此帧22被加密后形成加密数据帧23。

加密数据帧23分成多个固定长度(例如，250字节)的数据分组24(24-1，24-2…)。然后，一个标头25和一个尾标26加至每一数据组(在此，称作片段信息)，以形成一个片段数据27。这些片段数据27由前述的基站载频调制。此后，在由每一基站产生的无线通信帧的片段字段33(33-1，33-2…)的每次计时时，该已调数据发送于空中。

每一基站和任一位于相同网孔的无线终端以与前述发送过程相反的顺序汇编、加密、扩展、和FCS检测)处理在每一无线通信帧的片段字段上接收的片段数据，以便重现发送的数据20。

图6示出一种无线信道上的通信帧格式。这里示出的通信帧是由每一基站1周期性地产生的。网孔中的每一终端5根据通信帧的格式发送或接收数据。

数字30表示帧控制字段(FC)，它由120ctet(八位位组)长的报头、40ctet长的多帧标和60ctet长的控制信息部分组成，它们均是由基站发送的。

在接收报头的同时，每一无线终端5建立一个位同步，并通过接收帧标建立一个帧同步或octet同步。

报头被设定为具有“10101010 10101010…10101010”之组合。帧标被设定为具有(例如)“11001100 11001100…11001100”之组合。

控制信息部分包括2Octet长的基站标识符(BSI)、1Octet长的帧信息标识符(FII)、1Octet长的多帧标识符(MFI)、1Octet长的虚字段标识符(DLG)和1Octet长的CRC(循环冗余校验码)。

基站标符(BSI)为用于产生通信帧的标识符。帧信息标识符(FH)为5比特跳频顺序标识符(HPI)和3比特登记请求字段数(RSN)。多帧标识符(MFI)为多帧标识符。如果它不具备多帧结构，所有比特均设为“0”。

虚字段长度(DLG)为以Octet表示的虚字段之长度。此外，为建立基站间同步，该通信系统需对系统内的每一通信帧设定相同的DLG。

数字31表示一个请求字段，它用于传送从每一无线终端至基站的请求信息，诸如请求向网孔中登记位置的信息或请求保留发送权的信息。

请求字段31由16个时隙(RS1-RS16)组成。每一请求时隙RSj(j＝1-16)包含12Octet长的报头、4Octet长的字段标记和8Octet长的请求信息。字段标记可设定为具有(例如)“11001101 11001101…11001101”之组合。

含于请求字段31中的16个时隙分成登记请求时隙组和发送请求时隙组。例如，从RSI-RSi的i个时隙由在网孔内新移动的无线终端使用，用于发送位置登记请求(登记请求信息)。从RSi+1-RS16的(16-i)个时隙由欲得到发送权的无线终端使用，用于传输发送请求信息。

当基站响应向网孔的位置登记请求时，含在发送请求时隙组中的每一时隙的发送权(接入权)预先分配给一特定的无线终端。另外，i值表示登计请求时隙组与发送请求时隙组之间的界限。i值是由帧控制字段(FC)30内的登记请求字段数(RSN)确定的。

每一登记请求时隙(RS1-RSi)为一登记信息，它包括指示请求向网孔登记的无线终端的6Octet长的MAC地址(MAD)、1Octet长的备用字段(RSV)和1Octet长的CRC。

在这些请求时隙中，基站从刚移入网孔中的无线终端接收登记请求。据此，基站通过参照数据库(将在下面讨论)判定此无线终端是否可登记于该系统中。如果基站接受登记请求，那么，已请求登记的无线终端的MAC地址、加至在网孔内有效的无线终端上的本地(local)无线终端标识符(MSI：移动站标识符)、以及分配给此无线终端的发送请求时隙号之间的对应关系会存储于用于分配管理信息的信息库中。此后，无线终端标识符(MSI)登记于用于存储当前位于网孔中的终端的标识符的过滤数据库中。

发送请求时隙由用于请求登记的终端标识符：请求顺序号(RQN)、服务类型(STP)和请求片段号(RFN)组成，其中每项具有1Octet的长度，还包括2Octet长的备用字段、1Octet长的错误片段指示(EFI)和1Octet长的CRC。

请求终端的标识符(MSI)设为本地无线终端标识符，当终端登记于网孔中时，它是采用请求应答字段32(下面将讨论)赋予无线终端的。请求顺序号(RQN)为模块256的顺序数，它是随每次请求增大的。另外，服务类型(STP)为无线终端在发送请求被接受的情况下要发送的片段服务类型。

服务类型由指示非同步数据和同步数据的区别的码以及指示广播通信和专用通信的区别的码组成。如果传输数据为非同步数据，请求片段号则在请求片段号字段中规定。

另外，由于发布发送请求，每一无线终端需要至少一个片段。因此，如果请求片段号为最小的“1”，FRN的数值会变为“0”。

在错误片段指示中(EFI)中，含在前一帧的片段字段33中的八片段时隙分别对应于1Octet的比特(8比特)，在前一帧中发送的每一片段的错误检测结果由位组合(图谱)“1”或“0”表示。

数字32表示用于由无线终端发出的登记请求或由基站响应发送请求发出的请求应答的发送的请求应答字段。该请求应答字段包括12Octet长的报头、4Octet长的字段标记和16个各有10Octet长度的应答信息时隙。应答信息时隙包括与登记请求时隙RS1-RSi相对应的i个登记请求应答信息时隙和与发送请求时隙RSi+1-RS16相对应的(16-i)个发送请求应答信息时隙。

10Octet长的应答信息时隙包含6Octet长的MAC地址以及各为1Octet长的请求应答信息(RRI)、终端标识符(MSI)、请求位置标识符(RPI)和CRC。

作为请求应答信息(RRI)，存在四种信息：(a)“请求的允许”，(b)“由非正常请求信息引起的拒绝”，(c)“由除非正常请求信息之外的诸如通信频带过量之类的任一其它原因引起的拒绝”，和(d)“指示被接受的请求的通知”。

请求位置标识符(RPI)用于向无线终端分配传送登记请求用的发送请求时隙。此标识符由3比特的多帧信息和5比特的位置信息组成，后者指示发送请求时隙的位置。

此外，检测出CRC异常的无线终端确定其自身的请求是不能被接受的。随后，此终端将采用随机选择的下一帧或更后面的帧中的一帧的登记请求时隙再发送一个请求。

片段字段33由8个片段时隙FF1-FF8组成。

每一片段时隙由一个片段时隙控制字段(FSC)33A和一个片段数据字段(FSD)33B组成，字段33A由基站使用，用于发送控制信息，字段33B由由用于发送此数据的FSC规定的终端使用。每一片段时隙均带有由用于发送应答信息的接收终端使用的一个片段应答字段(FR)34。

如果在片段时隙控制字段(下面将讨论)或片段时隙数据字段中检测到异常CRC，接收终端会废弃所接收的片段时隙的数据。

片段时隙控制字段(FSC)33A包含12Octet长的报头、4Octet长的字段标记和10Octet长的片段时隙控制信息(FSCI)。片段时隙控制信息(FSCI)包含：6Octet长的分配地址(ASAD；MAC地址)，用于确定一个无线终端，此终端用于通过带片段时隙控制字段(FSC)的片段数据字段(FSD)发送数据；用于指定如图7所示的片段类型的1Octet长的片段标志(FGAT)；用于指示请求顺序号(RQN)的1Octet长的请求号(RSEQ)；以及1Octet长的片段顺序号(FSEQ)，用于指示假设的在片段数据字段(FSD)上发送的下一片段的顺序号(RSEQ)。

如果FSEQ的初始值为“0”，FSEQ的最大值不能超过由通信设备(无线终端)在发射发送请求时请求的请求片段号(RFN)。ASAD用作发送终端的地址。

片段数据字段(FSD)33B包含(例如)12Octet长的报头、4Octet长的字段标记和268Octet长的片段时隙数据信息(FSDI)。

在前一片段时隙控制字段(FSC)33A中被赋予发送权的每一无线终端发送6Octet长的目的地址(DADD)、1Octet长的片段分离信息(FSAR)、1Octet长的片段有效长度和传送信息(片段信息：FI)，此传送信息由FSDI字段上的256Octet组成。目的地址指示这个片段时隙的目的终端的MAC地址。片段分离信息指示这个片段的分离位置和顺序号。片段有效长度指示位于最后的片段信息的有效长度(Octet数)。

片段应答字段34由12Octet长的报头、4Octet长的字段标记和2Octet长的应答图形组成。采用此片段应答字段34，由带此字段34的前一片段时隙确定的无线终端将所接收的这个片段时隙的结果通知基站。

数字35表示虚字段，用于指示基站和终端均未用于发送。

如果该系统保持多个基站间的跳频同步，每一通信帧则含有在每一系统(网孔)中具有预定长度的虚字段35。即，每一系统具有相应长度的虚区35。

正如图8中的(A)、(B)和(C)所指示的，这个系统结构使得帧控制字段30在系统(网孔2A-2C)中的位置可以变化。这种变化使得有可能克服不利的通信缺陷，因为这种缺陷是由于在多个通信帧相重叠的网孔周边区域中的通信帧之间的不同步引起的。

图9示出多请求字段方法的一个实施例，此方法用于增加登记于每一基站中的无线终端数。

图6所示的通信帧指示出，登记于每一基站的无线终端数要受到请求字段31中的发送请求时隙数的限制。

在图6所示的通信帧格式调整至设定登记请求时隙数i为i＝8的情况下，在一个通信帧中形成8个发送请求时隙RS1-RS16，这样基站可通过一个通信帧从8个无线终端中收集发送请求。

如图9所示，在第一帧F1(奇数帧)的请求字段(RS)31-1中，发送请求时隙RS1-RS16分别分配给无线终端M1-M8。在第二帧F2(偶数帧)的请求字段31-2中，发送请求时隙RS1-RS16分别分配给另外8个无线终端M9-M16。按这种安排，每一基站容许有16个无线终端。

如果分配给一个无线终端的通信帧的间隙(“倍数”)为N，每一网孔则能登记N×8个无线终端。这样，随着倍数N增大，在一个基站中登记的无线终端数也相应地增多。

在采用多请求字段方法的情况下，请求应答字段31内的发送请求应答信息时隙RR9-RR16分配给第一帧中的无线终端M1-M8以及第二帧中的无线终端M9-M16。发送请求应答信息时隙分配给各对应几个帧的每一无线终端。

根据在帧控制字段(FC30)上接收的多帧标识符(MFI)的内容，每一无线终端获取多请求字段的设置情况。另外，当终端向基站发出一个登记请求时，终端从基站报知的请求位置标识符(RPI)中获取分配给它的发送请求时隙RSj的位置和发送请求应答信息时隙RRj的位置。

图10示出在从无线终端5A向5B发送数据的情况下采用的协议。

用于发送数据的无线终端5A通过使用分配给它的发送请求时隙RSj向基站1发射发送请求(步骤51)。

在收到发送请求时，基站1响应发送请求应答信息时隙RRj，并将无线终端5A指定于任一片段时隙控制字段FSCK中，以将此时隙分配给该终端(步骤52)。

分配有字段FSCK中的时隙的无线终端5A传送含有被发送数据的片段(步骤53)。目标终端5B通过片段应答字段FRK发送指示片段的接收是否成功的信息(步骤54)。

如果目标无线终端未收到此片段，则此片段的重发主要由基站1实施(步骤55)。但是，如果基站1未收到此片段，基站将再给无线终端5A分配一个新的用于重发数据的片段时隙(步骤56)。此后，无线终端5A再发送相同片段(步骤57)。

在应答步骤54中，如果所接收的数据是专用通信的，目标终端将在其片段应答字段34上对此数据进行应答。但是，如果所接收的数据是广播通信的，目标终端将在应答字段34和请求字段31的错误片段指示(EFI)上对基站1进行应答。此外，如果片段通信是广播的，无线终端将使用预定的片段时隙字段进行应答。

图11是显示含在基站1中的通信单元的方框图。

无线终端5的通信单元由与基站中的点线70围绕的方框中相同的电路组成。

按照作为基干线路接口的IEEE802.3，基站1提供“10 Base-2”：61和“10Base-T”：62。基站1通过分别与接口相应的同轴收发信机63和TP收发信机64的作用处理物理层上的信号。对于这些收发信机而言，可采用国家半导体有限公司(National Semiconduc-tor，Ltd.)制造的DP8392和DP83922。

数字65表示用于处理MAC层的控制器，它连至同轴收发信机63和TP收发信机64。此控制器可采用国家半导体有限公司制造的DP 83932B。从基干线路接收的分组信息通过控制器65的作用传送至总线100。在处理器66的控制下，分组信息存储于接收缓冲器68中，在缓冲器68中这些分组信息被分成用于基站本身的部分和用于登记的无线终端的部分。这种划分是参照用于存储基站的和当前登记的无线终端的MAC地址的数据库(表)67执行的。

从接收缓冲器68中读出的要传送至无线终端的分组信息由数据压缩电路71中的数据压缩字典69压缩。数据压缩算法符合(例如)V.42bis。因此，在此省去有关这种算法的说明。

压缩数据暂存于缓冲器72中，然后通过MAC处理器73的作用读入总线101，下一步是对数据加密。加密数据通过MAC帧处理电器74和基带/无线模块75顺序传送至无线电区域。

为通过MAC处理器73对压缩数据加密，可使用一种保密的密钥密码，此密码记载于由信息处理协会出版的题目为“多媒体通信和分布式处理40-5：“多媒体通信的高率加密””的文章中。

除对压缩数据加密的程序外，MAC处理器73还实施将加密的分组信息分成多个片段的程序、将从无线终端接收的片段汇编成组的程序、形成图6所示的无线帧的程序、图10所示的通信程序控制、以及形成基站间控制帧和发送或接收此帧的程序。此外，MAC处理器73还提供用于确定载频和跳动顺序之间的关系的表。因此，基站采用与无线终端不同的MAC处理器73的软件。

MAC帧处理电路74实现相对于通信帧的位同步、字节同步和帧同步，检查帧内的CRC并产生一个CRC。另外，基带/无线模块75执行QPSK(四相移相键控)程序的调制和解调并发射或接收无线电区域的信号。

为将从路径接收的加密数据转发至基干线路，MAC处理器73向数据扩展电路76发送译码的分组数据。数据通过使用扩展字典77被扩展，随后存储于发送缓冲器78中。扩展数据由控制器65读出，然后被顺序发送至基干线路61或62。

数字79表示一个驱动电路，它设在与基站互连的租用线路120和MAC处理器73之间。驱动电路79发送或接收用于使基站间的跳频同步的同步脉冲。主基站发送此同步脉冲，而从基站接收此脉冲。

为此用途，可用基干线路61或62替代租用线路120。在这种情况下，用于控制主基站的MAC处理器73中产生的同步的基站间控制分组信息通过基干线路发送至其它从基站。随后，跳频计时被控制为在基站间相互同步。

图12是显示MAC帧处理电路74的详细情况的方框图。

MAC帧处理电路74通过总线102连至MAC处理器73，并通过总线103连至基带/无线电模块75。

在接收处理电路81从无线电区域接收数据的同时，当接收到帧标记、字段标记或发送处理电路82发送数据时的发送计时时，总线控制电路83产生每四个字节一个的接收间歇。

如果发送处理电路82用作无线终端的组件，当接收到帧标记时，此电路82根据相关基站的发送时钟产生一参考帧。另外，电路82将发送—接收转换信号123和所发送的数据124供给基带/无线电模块75，并按预定计时输出跳频设定数据125和写入控制信号126。

如果发送处理电路82装至基站上，尤其是适于在基站间采取同步的从基站上，当从主基站接收同步通知时，电路82根据发送时钟127产生一参考帧。

如果发送处理电路82装至主基站或不适于在基站间采取同步的从基站上，电路82根据发送时钟127产生任一计时的参考帧。

接收处理电路81实现通信帧的位同步、字节同步和帧同步，并根据从基带/无线电模块75接收的数据检验帧内的CRC。此后，电路81使数据处理计时从接收时钟121改为发送时钟127。

图13是详细显示基带/无线电模块75的方框图。

数字91S表示一个数/模转换器，它用于将由MAC帧处理电路74馈送的发送数据转换成模拟信号。数字92表示一个调制器，用于根据时钟发生器90中产生的基本时钟对模拟信号进行QPSK调制。数字94表示一个同步器，用于根据由MAC帧处理电路74给出的跳频数据125转换载频。调制器92的输出先与同步器94的载频相叠加，后由发送放大器95放大。放大后的信号通过滤波器96送至天线97。

从天线97接收的信号通过滤波器98施加至接收放大器99。与同步器94的载频叠加的信号分量由调制器93进行QPSK调制。此信号送至模/数转换器91R，在此转换成数字信号。此数字信号作为接收数据施加至MAC帧处理电路74。

从以上的说明中可以明显地看出，在根据本发明的系统中，每一从基站可按照由主基站规定的跳频计时跳频。因此，如果网孔数在跳频数之内，载频冲突的可能性将是零。这使得能防止通信效率降低，如果网孔以与相邻网孔相互重叠之状态形成的话。

另外，在该系统中，每一无线终端在列表装置中预先存储用于跳频顺序的载频，和与跳频顺序标识符相对应的跳频顺序。每一载频的跳动根据由基站规定的跳频顺序标识符控制。如果发送错误使得在儿帧内无法适当地接收跳频信息，每一无线终端将使一合适的载频跳动。

再者，每一无线帧中的登记请求时隙适于等待由任一无线终端随意发送的新登记请求。发送请求时隙适于为每一时隙预定具有发送权的无线终端。相同时隙可由对应多个相应帧的多个无线终端分享。因此，登记于每一网孔中的无线终端的数量容许增加。

Claims

1.一种无线通信系统，包括多个分别用于形成网孔的基站，所述基站中的每一个与每个所述网孔的无线终端通信，同时按预定周期改变载频，其特征在于：

所述基站中的一个(主基站)通过第一通信路径连接到其他基站(从基站)；

所述主基站具有用于通过所述第一通信路径，将所述载频的跳频计时通知所述从基站的装置；

所述从基站中的每一个具有用于根据所述的给定计时在所述网孔的每一个内转换所述载频的装置。

2.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述第一通信路径是一个有线路径。

3.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述第一通信路径是一个用于在所述网孔之间传送数据的路径。

4.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述主基站通过所述第一通信路径以及一个第二通信路径连接到所述从基站，其中所述第一通信路径是一个用于在所述基站之间传送控制信息的路径，并且所述第二通信路径是一个在所述网孔之间传送数据的路径。

5.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述从基站中的每一个包括用于根据由所述主基站通知的跳频计时确定每一频率转换计时的装置，以便所述基站可以预定相位差转换所述的载频。

6.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述基站中的每一个包括用于通过具有预定格式的无线通信帧发送用于规定跳频顺序的识别信息的装置，以便在所述网孔内的所述的每一无线终端按照根据所述识别信息确定的特定顺序在一无线通信帧周期内使所述载频依次跳动。

7.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述从基站的每一个包括用于根据由所述主基站通知的计时产生用于每一网孔内的无线通信帧的装置，所述的载频在每一所述无线通信帧中转换。

8.按照权利要求1的无线通信系统，其特征在于，所述从基站的每一个包括用于根据由所述主基站通知的计时产生所述无线通信帧的装置，所述的无线通信帧的所述产生计时是相互移相的，所述载频在每一无线通信帧中转换。

9.一种无线通信系统，包括多个分别用于形成网孔的基站，所述基站中的每一个与所述网孔内的无线终端通信，同时改变每一通信帧的载频，其特征在于：

每一所述基站包括：

用于产生无线通信帧的装置，所述无线通信帧由用于传送控制信息的控制字段和由被赋予发送数据的发送权的无线终端使用的多个片段字段组成，所述控制信息字段包括第一请求时隙组和第二请求时隙组，第一请求时隙组用于从新移入所述网孔的终端向对应于所述网孔的所述基站发送指示登记请求的信息，第二请求时隙用于向所述基站请求所述网孔内的所述无线终端的发送权；和

用于将无线通信帧内的所述片段字段分配给通过无线通信帧的所述第二请求时隙组请求所述发送权的多个无线终端。

10.按照权利要求9的无线通信系统，其特征在于，所述基站中的一个(主基站)包括用于向其它基站(从基站)通知载频的跳频计时的装置，每一所述从基站产生所述通信帧并根据所述计时转换载频。

11.按照权利要求10的无线通信系统，其特征在于，每一所述基站包括用于通过每一无线通信帧按频率跳动顺序向所述网孔内的无线终端通知识别信息的装置，每一所述无线终端包括用于在一组根据所述识别信息规定的特定顺序的载频中确定用于接收下一无线通信帧的载频的装置。

12.按照权利要求9的无线通信系统，其特征在于，每一所述无线终端包括用于按照分时ALOHA方法向每一所述无线通信时隙的所述第一请求时隙组的任一时隙发送所述登记请求的装置和用于向由所述第二请求时隙组的所述基站预分配的特定时隙发送所述发送权的请求。

13.按照权利要求12的无线通信系统，其特征在于，每一所述无线终端包括用于与另一无线终端一起至少每隔一帧以时分方式使用所述第二请求时隙组的一个时隙的装置。

14.按照权利要求9的无线通信系统，其特征在于，每一所述无线通信帧包括用于所述第一和第二请求时隙组的每一时隙的应答字段，所述基站包括根据每一无线通信帧的所述应答字段发送终端标识符的装置，此标识符在网孔内是有效的且被分配给已采用所述的第一请求时隙组发出登记请求的每一无线终端，具有发送请求的每一无线终端通过所述的第二请求时隙组的一规定时隙使用所述终端标识符请求发送权，所述基站通过所述片段字段的第一部分使用所述终端标识符指定一个无线终端，被指定的无线终端通过所述片段字段的第二部分发送数据。

15.按照权利要求14的无线通信系统，其特征在于，每一所述无线通信帧包括位于所述的每一片段字段的第二部分之后的片段应答字段，每一所述无线终端包括用于发送接收应答的装置，如果用于所述终端的数据从所述无线通信帧的任一片段字段的所述第二部分接收到的话，此装置将向所述第二部分之后的所述片段应答字段发送接收应答。

16.按照权利要求15的无线通信系统，其特征在于所述基站包括用于暂时存储从所述无线通信帧的每一片段字段中接收的发送数据的存储装置和用于从所述存储装置中读出发送数据的装置，如果没有接收应答被发送至所述无线通信帧的任一片段字段的所述第二部分中的发送数据，这个读出发送数据的装置在所述无线通信帧的另一片段字段上发送所述数据。

17.一种无线终端，用于根据按照由基站产生的预定格式形成的无线通信帧与另一通信设备进行通信，此终端包括：

存储装置，用于存储要使用的载频和与跳频顺序标识符相应的跳频顺序；和

选择装置，用于根据从每一无线通信帧的控制信息字段中接收的跳频顺序标识符从所述存储装置中选择要跳频的下一载频，并用于转换每帧的载频。

其特征在于进一步包括：

用于通过在每一个所述无线通信帧的预定位置上确定的多个用于登记请求的时隙中的任一时隙以分时ALOHA方式向一个新网孔发送登记请求的装置；

用于通过在无线终端发送登记请求后由所述基站分配的一特定时隙请求发送数据的装置，所述时隙是多个在每一所述无线通信帧的预定位置上确定的用于发送请求的时隙之一；和

用于通过已由所述基站根据所述的数据发送请求指定的特定字段发送数据的装置，所述字段是在每一所述无线通信帧的预定位置上确定的多个片段字段之一。

18.按照权利要求17的无线终端，其特征在于进一步包括：

用于压缩所发送的数据的装置；

用于对由所述压缩装置压缩的数据进行加密的装置；和

用于将由所述加密装置加密的数据分成多个各具预定长度的信息组并将所述信息组送至所述发送装置的装置。