MXPA97002010A - Transmision de mensajes de datos digitales en telefonia digital - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una comunicación entre una estación de base y una unidad suscriptora en segmentos de tiempo dentro de cuadros temporales de longitud fija, diferentes tipos de mensajes requieren diferentes números de segmentos de tiempo por cuadro para mantener la velocidad de transmisión. Por lo menos una porción del mensaje se detecta para determinar el tiempo de mensaje y si, es apropiado, se asigna (n) segmento (s) detiempo adicional (es).

Description

TRANSMISIÓN DE MENSAJES DE DATOS DIGITALES EN TELEFONÍA DIGITAL La invención se refiere a transmisión de datos digitales en segmentos de tiempo dentro de cuadros temporales de longitud fija, en particular, telefonía digital de multiplexión por división de tiempo/acceso múltiple por división de tiempo (TDM/TDMA) Los sistemas convencionales TDM/TDMA tales como los sistemas GSM ("Sistema Global para comunicaciones Móviles) no son adecuados para una transmisión de datos no hablados y de facsímil Como se describió en Sistemas de Radio Celulares, D M Balston & RCV Macano (Editores), Artech House Inc 1993, Capitulo 14, Paginas 315 a 323, el equipo GSM se comporta de manera errática en la transmisión de señales de facsímil del Grupo 3 y no pueden manejar el Grupo 4 de facsímil Un problema clave es el ancho de banda limitado que esta disponible cada transmisión de datos o telefax se envía a una velocidad convencional en un segmento designado en cuadros TDMA sucesivos Asimismo las transmisiones ISDN (Red Digital de Servicios Integrados) requieren ancho de banda incrementado La presente invención esta definida en las reivindicaciones, a las que debe hacerse referencia ahora La presente invención proporciona preferiblemente un método de transmisión de un mensaje de datos digitales entre una unidad emisora y una unidad receptora utilizando un esquema de transmisión de datos TDMA, un segmento o segmentos en cuadros TDMA sucesivos que están asignados para transmisiones del mensaje en el que por lo menos una porción del mensaje se detecta para determinar un parámetro del mensaje por lo menos un segmento adicional se asigna selectivamente para transmisión del mensaje dependiendo de dicho parámetro El mensaje es distribuido hacia los segmentos asignados para la transmisión reconstituyéndose después en la unidad receptora. El primer segmento o segmentos y el segmento o segmentos adicionales se incluyen preferiblemente en cada cuadro. El número de segmentos que se usan para transportar un mensaje puede incrementarse o disminuirse sin terminar la conexión de llamada entre la unidad emisora y la unidad receptora. El efecto de agregar un segmento adicional o segmentos es proporcionar más ancho de banda dentro del cual se transmite el mensaje. Ya que la asignación de segmentos varía dependiendo de la necesidad, no es necesario tener conocimiento total, cuando una llamada se establece por primera vez, de que ancho de banda puede requerirse. Preferiblemente, la unidad emisora y la unidad receptora son una unidad de base y una unidad suscriptora. La asignación de segmentos es iniciada preferiblemente por la estación de base. Cuando una llamada es establecida por primera vez, el sistema no sabe si el mensaje hablado por una parte o, datos de banda de voz no hablado por la otra parte, tal como desde un modulador o máquina de facsímil o, un mensaje ISDN. Los mensajes de facsímil son transportados preferiblemente en dos segmentos por cuadro a menos de que un segundo segmento no esté disponible debido a la gran cantidad de tráfico de comunicación en el sistema en ese momento. Utilizando dos segmentos por cuadro de manera efectiva se duplica la velocidad de transmisión de datos. Los mensajes ISDN son transportados preferiblemente en dos a cinco segmentos por cuadro. con la correspondiente multiplicación de la velocidad de transmisión. El proceso de detección ocurre preferiblemente en la estación de base para determinar el parámetro que indica si es deseables una velocidad de transmisión más rápida. Si lo es, se toma una decisión para asignar uno o más segmentos adicionales. Un proceso de detección ocurre en la estación de base para determinar si el mensaje que se esta transmitiendo en un primer segmento es hablado o datos de banda de voz Un detector en la estación de base puede ejecutar esta función, en particular detectando si el mensaje incluye el tono de respuesta de modulador estándar o diálogo de facsímil o establecimiento de llamada ISDN o cualquier otra característica esperada si la llamada incluye datos de banda de voz Si se detecta esta característica, se toma una decisión para asignar un segmento o segmentos adicionales La presente invención proporciona preferiblemente también medios de comunicación para comunicar un menaje digital utilizando un esquema de transmisión de datos TDMA, los medios de comunicación incluyendo una unidad emisora y una unidad receptora por lo menos una de las unidades incluyendo primeros medios de asignación de segmento operativos para asignar un segmento en cuadros TDMA sucesivos y, segundos medios de asignación de segmento operativos para asignar selectivamente un segundo o subsecuente segmento, la unidad emisora incluyendo medios operativos para dividir el mensaje entre los segmentos asignados y la unidad receptora incluyendo medios operativos para reconstituir el mensaje La presente invención proporciona en otro aspecto de manera preferible una estación de base que comprende medios de transmisión de señales de datos digitales TDMA y medios de recepción para recibir señales de datos digitales TDMA la estación de base incluyendo medios para asignar un primer segmento en un cuadro para comunicación con una unidad suscriptora, medios para detectar por lo menos una porción de la señal transmitida para determinar un parámetro de la señal transmitida y medios para asignar selectivamente un segundo o subsecuente segmento para comunicación con la unidad suscpptora dependiendo del parámetro muestreado Se describirá ahora una modalidad preferida de la invención a manera de ejemplo con 'eferencia a los dibujos en los cuales la Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra el sistema que incluya una estación de base (BTE-Equipo Terminal de Base) y la unidad suscpptora (NTE-Equipo Terminal de Red); La Figura 2 es un diagrama que ilustra la estructura de cuadro y el control de tiempo para un enlace doble; La Figura 3 es un diagrama que ilustra un ejemplo de como un mensaje digital es asignado a los segmentos múltiples en un cuadro TDMA; La Figura 4 es un diagrama que ilustra las comunicaciones entre una estación de base (BTE - Equipo Terminal de Base) y una unidad suscpptora (NTE-Equipo Terminal de Red) en la asignación de un segundo segmento; La Figura 5 es un diagrama que ilustra las comunicaciones entre una estación de base (BTE) y una estación suscpptora (NTE) en la re-asignación de un segundo segmento que ya no es requerido El Sistema Básico Como se muestra en la Figura 1 , el sistema preferido es parte de un sistema en el que el circuito cableado local desde el cambio al suscriptor ha sido reemplazado por un enlace de radio doble completo entre una estación de base fija (BTE) y una unidad suscriptora (NTE). El sistema preferido incluye el enlace de radio doble (Inferíase Aire) y, los transmisores y los receptores para implementar el protocolo necesario Existen similitudes entre el sistema preferido y los sistemas de teléfono móvil celular digital tales como GSM que se conocen en la técnica Este sistema usa un protocolo en base a un modelo en capas, en particular las siguientes capas PHY (Física), MAC (Control de Acceso de Medio), DLC (Control de Enlace de Datos), NWK (Red) Una diferencia en comparación con GSM es que, en el sistema preferido, las unidades suscpptoras están en ubicaciones fijas y no hay necesidad de disposiciones sueltas u otras características que se relacionan con la movilidad. Estos medios pueden usarse, por ejemplo en la antena direccional del sistema preferido y la electricidad principal Cada estación de base en el sistema preferido proporciona seis enlaces de radio dobles en doce frecuencias seleccionadas desde la ubicación de frecuencia general para reducir al mínimo la interferencia entre las estaciones de base cercanas. La estructura de cuadro y el control de tiempo para un enlace doble se ilustran en la Figura 2. Cada enlace de radio doble comprende un enlace ascendente desde una unidad suscriptora hacia una estación de base y, en un defasamiento de frecuencia, un enlace descendente desde la estación de base hacia la unidad suscriptora. Los enlaces descendentes son TDM y, los enlaces ascendentes son TDMA. La modulación de todos los enlaces es p/4 - DQPSK y, la estructura de cuadro básica para todos los enlaces es de diez segmentos por cuadro de 2560 bitios, es decir 256 bitios por segmento La velocidad de bitio es de 512 kbps Los enlaces descendentes son transmitidos continuamente y se incorporan a un canal de transmisión para la información de sistema esencial Cuando no hay información de usuapo para ser transmitida, las transmisiones de enlace descendente continúan para usar el cuadro básico y la estructura de segmento y contienen un patrón de llenado adecuado Para las transmisiones de enlace ascendente y descendente, existen dos tipos de segmento segmentos normales que se usan después del establecimiento de llamada y los segmentos piloto que se usan durante el establecimiento de llamada Cada segmento normal de enlace descendente comprende 24 bitios de información de sincronización seguidos de 24 bitios designados campo-S que incluyen un encabezado de 8 bitios seguido de 160 bitios designados campo-D Esto es seguido por 24 bitios de Corrección de Error Avanzado y una derivación de 8 bitios seguida por 12 bitios de canal de transmisión. El canal de transmisión consta de segmentos en cada uno de los segmentos de un cuadro que forman juntos el canal de señalización de enlace descendente que es transmitido por la estación de base y contienen la información de enlace tal como listas de segmento, información de cuadro múltiple y supercuadro, mensajes sin conexión y otra información básica para la operación del sistema. Durante el establecimiento de llamada, cada segmento piloto de enlace descendente contiene los datos de corrección de frecuencia y una secuencia de regulación para la instalación del receptor, solamente con un campo-S corto y sin información de campo-D. Los segmentos de enlace ascendente contienen básicamente dos tipos diferentes de paquete de datos. El primer tipo de paquete, llamado paquete piloto, se usa antes de que se establezca una conexión, por ejemplo, para una petición de llamada de saludo (ALOHA) y para permitir la alineación de tiempo adaptable. El otro tipo de paquete de datos, llamado paquete normal, se usa cuando una llamada ha sido establecida y es un paquete de datos más grande, debido al uso de alineación de tiempo adaptable. Cada paquete normal de enlace ascendente contiene un paquete de datos de 244 bitios que está precedido y seguido por una rampa de 4 bitios de duración. Las rampas y los bitios restantes fuera del segmento de 256 bitios proporcionan un espacio de guarda contra la interferencia desde los segmentos cercanos debido a los errores de control de tiempo. Cada unidad suscriptora ajusta el control de tiempo de sus transmisiones de segmento para compensar el tiempo que toman las señales para alcanzar la estación de base. Cada paquete normal de enlace ascendente comprende 24 bitios de datos de sincronización seguidos por un campo-S y un campo-D del mismo número de bitios como en cada segmento normal de enlace descendente.

Cada segmento piloto de enlace ascendente contiene un paquete de datos piloto que es de 192 bitios de largo precedido y seguido por rampas de 4 bitios que definen un espacio de guarda extendido de 60 bitios. Este espacio de guarda más grande es necesario ya que no hay información de control de tiempo disponible y sin ella los retrasos de propagación causarían que los segmentos cercanos interfirieran. El paquete piloto comprende 64 bitios de sincronización seguidos por 104 bitios de campo-S que inician con un encabezado de 98 bitios y terminan con una Verificación de Redundancia Cíclica, 2 bitios reservados, 14 bitios FEC y derivaciones de 8 bitios. No hay campo-D. Los campos-S en los paquetes de datos antes mencionados pueden usarse para dos tipos de señalización. El primer tipo es señalización MAC y se usa para la señalización entre las capas MAC de la estación de base y la capa MAC de una unidad suscriptora por lo que el control de tiempo es importante. El segundo tipo se llama señalización asociada, la cual puede ser lenta o rápida y se usa para la señalización entre la estación de base y las unidades suscriptoras en las capas DLC o NWK El campo-D es el campo de datos más grande y, en el caso de la telefonía normal contiene las muestras de habla digitalizadas, pero sólo contienen muestras de datos no hablados. En el sistema preferido se proporciona la autenticación de unidad suscriptora utilizando un protocolo de respuesta de identificación. La codificación general se proporciona mediante la combinación del habla o los datos con una secuencia no predecible de bitios de cifra producidos por un generador de corriente clave que está sincronizado al número de supercuadro transmitido. Además, la señal transmitida es mezclada para remover los componentes.

Operación de Portadora Múltiple Los datos, tales como de habla digitalizados, son transportados a una velocidad de 32 Kbps por segmento de un cuadro TDMA En casos en los que se requiere una velocidad mas rápida, se usan n-segmentos en cada cuadro, dando una velocidad de n x 32 Kbps Cada segmento asignado puede ser considerado como portador de mensaje Por tanto, cuando se asigna mas de un segmento por cuadro a una conexión, la conexión es designada como portadora múltiple La operación de portadora múltiple se usa para transmitir datos no hablados de banda de voz tales como señales de facsímil y de datos de modulador Estos usan la codificación PCM de 64 Kbps Estos datos se envían por medio de dos segmentos por cuadro Como se muestra en la Figura 3 una corriente de datos de 64 Kbps para transmisión es dividida en dos corrientes de datos de 32 Kbps para ser transmitidas en segmentos diferentes Se asignan octetos alternos (8 bitios) a diferentes segmentos por ejemplo octetos impares al segmento 0 y octetos pares al segmento 1 Los octetos dentro de una ventana de muestreo n x 160 bitios se consideran exitosamente numerados Cualquier par de segmentos además de 0 y 1 pueden por supuesto ser elegidos para transportare datos incluyendo el segmento 0 en dos portadores RF diferentes En el receptor, los octetos pares y nones recibidos son intercalados para reconstituir el mensaje de 64 Kbps original Se establece una conexión de portadora múltiple ya sea mediante el primer establecimiento de una conexión de portadora individual e incrementando después el numero de portadoras o llamando a la unidad suscpptora con un mensaje de petición de llamada de portadora múltiple El procedimiento de llamado es similar a aquel para establecer una conexión de portadora individual, sin embargo el mensaje de llamado contiene los requerimientos de portadora para la conexión completa y puede asignar hasta seis segmentos como portadores. Creación de una Conexión de Portadora Múltiple Durante una conexión puede ser necesario incrementar o disminuir el número de portadoras usadas. Un ejemplo es cuando después de la detección de una llamada de modulador de datos de banda de voz, necesita alojarse una segunda portadora. Esto se hace mediante la estación de base, la cual agrega las nuevas portadoras. La Figura 4 ilustra el protocolo para agregar portadoras a una conexión. En esa figura, y en la Figura 5, se usan la siguientes abreviaturas; Cpte - completo; AcK -reconocimiento; no - número; MS - Señalización MAC. Los datos son transmitidos por el sistema preferido en un protocolo en capas similar a aquel utilizado en GSM. Cuando se requiere, se toma una decisión en la capa NETWORK para proporcionar un servicio PCM de 64 Kbps. Un mensaje de Adición-Portadora es enviado entonces por medio de cualquier portadora establecida que indica la portadora que se va a agregar. Existe una secuencia de seguimiento sobre cada nueva portadora y una vez completada, se envía un mensaje de Habilitación-Servicio por medio de la estación de base hacia la unidad suscriptora y este es reconocido por la unidad suscriptora. El silenciador del receptor se aplica mientras que se agregan las nuevas portadoras. La estación de base envía entonces un mensaje de Habilitación-Servicio-Cpte hacia el suscriptor, que remueve el silenciador. Un vez que el suscriptor deja de enviar la señal de reconocimiento para enviar otro MS-Desocupado hacia la estación de base, y la estación de base responde retirando el silenciador y el nuevo servicio de portadora múltiple es completamente habilitado.

Reducción del Número de Portadoras en una Portadora Múltiple Para liberar una portadora que ya no se requiere, se toma una decisión en la capa NETWORK del protocolo por capas. Las nuevas portadoras para ser usadas se identifican y, y se liberan las portadoras que se han vuelto redundantes. La figura 5 muestra ejemplos de mensajes de control que son enviados entre la unidad suscriptora y la estación de base.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un método de transmisión de un mensaje de datos digital en segmentos de tiempo dentro de cuadros temporales de longitud fija entre una unidad emisora y una 5 unidad receptora, un segmento o segmentos de tiempo en cuadros sucesivos que son asignados para la transmisión del mensaje, en el que por lo menos se detecta una porción del mensaje para determinar un parámetro del mensaje, y dependiendo de dicho parámetro se asigna seleccionablemente por lo menos un segmento adicional para la transmisión del mensaje o por lo menos se desasigna un segmento, y en el que el ,"o número de segmentos que se usan para transportar el mensaje se incrementa o disminuye sin terminar la transmisión del mensaje entre la unidad emisora y unidad receptora.

2. Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con la reivindicación 1 , por radio. 15

3. Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el mensaje es alojado a los segmentos asignados para la transmisión y se reconstituyen después de la recepción en la unidad receptora.

4. Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con 20 cualquier reivindicación anterior, en la que el primer segmento o segmentos y el segmento o segmentos adicionales se incluyen en cada cuadro.

5. Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en el que la unidad emisora es una estación de base y la unidad receptora es una unidad suscriptora.

6 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con la reivindicación 6, en el que la asignación de segmentos es llevada a cabo por la estación de base

7 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en el que se asignan seleccionablemente por lo menos un segmento adicional dependiendo de si el mensaje comprende datos hablados o datos de banda de voz no hablados

8 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con la reivindicación 8, en el que los datos de banda de voz no hablados son datos de modulador, datos de facsímil o un mensaje ISDN

9 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación antepor, en el que un segundo segmento es asignado para transportar un mensaje de facsímil de manera que se usan dos segmentos por cuadro para transportar el mensaje de facsímil a menos que el segundo segmento no este disponible debido a la gran cantidad de trafico de comunicación en ese momento

10 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en el que por lo menos se asigna un segmento adicional de manera que el mensaje ISDN es transportado entre dos y cinco segmentos por cuadro

11 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación anterior en el que las etapas de detección para determinar el parámetro y la asignación del parámetro adicional son llevados a cabo por la unidad emisora

12 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación anterior en el que la etapa de detección incluye la determinación de si el mensaje incluye una característica esperada si la llamada incluye datos de banda de voz

13 Un método de transmisión de un mensaje de datos digital de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en el que la característica es el tono de respuesta de modulador estándar o la señalización de dialogo o señalización de establecimiento de llamada ISDN

14 Medios de comunicación para comunicar un mensaje de datos digital en segmentos de tiempo dentro de cuadros temporales de longitud fija, los medios de comunicación incluyendo una unidad emisora y una unidad receptora, por lo menos una de las unidades incluyendo primeros medios de asignación de segmento operativos para asignar un segmento o segmentos de tiempo en cuadros sucesivos, y por lo menos una de dichas unidades incluyendo segundos medios de asignación de segmento operativos para asignar selectivamente por lo menos un segmento adicional o para desasignar por lo menos un segmento, los segundos medios de asignación de segmento incluyendo medios de detección para detectar por lo menos una porción del mensaje para determinar un parámetro del mensaje y que incluye medios de asignación para asignar selectivamente por lo menos un segmento adicional o desasignar por lo menos un segmento dependiendo del parámetro sin terminar la transmisión de mensaje entre la unidad emisora y la unidad receptora, la unidad emisora incluyendo medios operativos para dividir el mensaje entre los segmentos asignados y la unidad receptora incluyendo medios operativos para reconstituir el mensaje

15 Los medios de comunicación de conformidad con la reivindicación 14 en los que la unida emisora emite por radio

16 Los medios de comunicación de conformidad con la reivindicación 14 o la reivindicación 15 en los que la unidad receptora esta en una ubicación fija

17. Los medios de comunicación de conformidad con la reivindicación 14 o la reivindicación 16, en los que la unidad emisora es una estación de base y la unida receptora es una unidad suscriptora.

18. Los medios de comunicación de conformidad con la reivindicación 17, en los que la estación de base comprende los segundos medios de asignación de segmento.

19. Una estación de base que comprende medios de transmisión para la transmisión de señales de datos digitales en segmentos de tiempo de cuadros temporales de longitud fija y medios de recepción para recibir señales de datos digitales en segmentos de tiempo correspondientes de cuadros temporales de longitud fija, la estación de base incluyendo medios para asignar un segmento o segmentos en un cuadro para comunicación con una unidad suscriptora, medios para detectar por lo menos una porción de la señal transmitida para determinar un parámetro de la señal transmitida y medios para asignar selectivamente por lo menos un segmento adicional para comunicación con la unidad suscriptora o desasignar por lo menos un segmento de la comunicación con la unidad suscriptora dependiendo del parámetro sin terminar la comunicación con la unidad suscriptora.

20. Una estación de base de conformidad con la reivindicación 19, operativa para transmitir señales de datos digitales TDM y recibir señales de datos digitales TDMA.