用于TDMA管理的方法，实现这种方法的中心站，终端站及网络系统

本发明涉及用于时分多址联接(TDMA)管理的方法、中心站、终端站及网络系统。

这样的方法、中心站、终端站和网络系统已通过诸如公开的欧洲专利申请EPA0544975为人所知。其中，被称为时隙管理系统的系统包括称为主站的中心站和多个叫做子站的终端站。为使子站能传送上行脉冲串或上行信息包，通过访问许可信息(称做发送使能地址)将时隙分配给这些基站。访问许可信息在中心站产生，发送给终端站。用于卫星通信或移动通信的相似的时分多址联接(TDMA)方法分别在欧洲专利申请EPA0371500和EPA0511614中描述。在已知的方案中，所发送的下行访问许可信息与其作为一部分的下行帧和上行脉冲串对准，因为上行脉冲串从终端站向中心站的发送是由该终端访问许可信息的到达来触发的。因此，已知的方案在下行帧长度，上行脉冲串长度和下行与上行的比特率之比方面缺乏灵活性。

本发明的目的是提供上述已知类型的时分多址联接(TDMA)方法，但其中下行帧长度和上行脉冲串长度彼此无关并且下行和上行比特率之比可以是非整数。

根据本发明提供了一种用于系统中时分多址联接管理的方法，系统包括与多个终端站的每个相连的中心站，所述中心站向所述终端站发送下行帧并允许所述终端站在通过包括在所述下行帧中的访问许可信息分配的时隙中向所述中心站传送上行脉冲串，所述方法的特征在于所述时隙由循环本机许可计数器的第一和第二过零点限定界限，所述循环本机许可计数器包括在每个终端站中、用来产生零到预定数值间的本机计数器值，该方法的特征还在于如果所述时隙在所述第一过零点前由所述访问许可信息分配给所述终端，就允许所述终端站在所述时隙中传送所述上行脉冲串，所述循环本机许可计数器与包括在所述中心站中以产生在零到所述预定数值之间的计数值的循环主许可计数器同步。

根据本发明的一个方面提供了用于时分多址联接系统的中心站，所述中心站与多个终端站相连，包括有数字信息加到输入端并有访问许可信息加到另一输入端的多路复用器，访问许可信息由构成所述中心站一部分的处理器产生，所述多路复用器用来多路复用所述数字数据和所述访问许可信息以产生加到用于调制所述下行帧的下行调制器上的下行帧，其特征在于所述中心站还包括用来产生在时钟的作用下所计数值的循环主许可计数器，如果在第一过零点前，所述访问许可信息将一时隙分配给所述终端站，则允许所述终端站在由所述终端站包括的循环本机许可计数器的第一和第二过零点限定的时隙中发送上行脉冲串，所述循环本机许可计数器还与所述循环主许可计数器同步。

根据本发明的另一个方面提供了用于时分多址联接的终端站，所述系统中，中心站与多个和所述终端站相似的终端站相连，所述终端站包括用来解调所述中心站发送给所述终端站的下行帧的下行解调器和与所述下行解调器相连的去复用器，其将所述下行帧去复用并从而产生加到其输出端的数字数据和加到另一输出的访问许可信息，其特征在于终端站还包括用来产生零到一预定数值间的计数值的循环本机许可计数器，所述循环本机许可计数器与包括在所述中心站的循环主许可计数器同步，访问许可缓冲器与所述去复用器的另一输出端相连以暂时存放所述访问许可信息，假如在所述循环本机计可计数器的第一过零点前通过所述访问许可信息将一时隙分配给所述终端站，上行调制器就被用来调制并在所述循环本机许可计数器的第一和第二过零点之前向所述中心站传送上行脉冲串。

本发明的用于时分多址联接的网络系统，其包括与多个终端站相连的中心站，所述中心站包括输入端加有数字数据而另一输入端加有处理器产生的访问许可信息的多路复用器，处理器构成所述中心站的一部分，所述多路复用器用于多路复用所述数字数据和所述访问许可信息以由此产生加到下行调制器的下行帧，下行调制器用来调制所述下行帧，每个所述终端站包括用来解调所述下行帧的下行解调器和将所述下行帧去复用的去复用器，其用来产生加到其出端的所述数字数据和加输到其另一输出端的所述访问许可信息，其网络系统的特征在于所述中心站还包括用来产生在时钟作用下所计的数值的循环主许可计数器，每个终端站还包括用来产生零到预定数值的计数值的循环本机许可计数器，所述循环本机许可计数器与所述循环主许可计数器同步，访问许可缓冲器与所述去复用器的另一输出端相连以暂时存放所述访问计可信息，若在所述循环本机许可计数器的第一过零点前通过所述访问许可信息将一时隙分配给所述终端站，就用上行调制器调制上行脉冲串并在所述循环本机许可计数器的第一和第二过零点之间向所述中心站传送上行脉冲串。

通过在本机许可计数器的过零点开始上行脉冲串的发送，使得不需要访问许可信息与上行脉冲串和下行帧对准，从而上行脉冲串的长度和比特率分别与下行帧的长度和比特率无关。实际上，本方法中，倘若在过零点前允许访问，则上行脉冲串的发送就不再由访问许可信息的接收触发而是由其有预定数值计数极限的循环本机许可计数器的过零点触发。于是上行脉冲串长度的增加或减少分别与将下行帧长度增加或减小预定数值无关。为使中心站接收上行脉冲串，中心站必须装一主许可计数器，所有终端站本机许可计数器与之同步。

在本时分多址联接(TDMA)方法中，可在任何时候下行发送访问许可信息，但必须在本机许可计数器的过零点前由该访问许可信息指定的终端站接收，本机许可计数器的过零点与分配给该终端站的时隙的起点对应。从而本发明的终端站只在其本机许可计数器的过零点才可发送上行脉冲串，这样其访问许可缓冲器不空。

本时分多址联接(TDMA)管理方法的另一个特点是，主许可计数器作为在每字节下行发送时的时钟。按这种方式，通过增加或减小接收每个下行发送字节时本机许可计数器的值可很容易实现主许可计数器与本机许可计数器的同步。

本方法的另一特点是可在失去与主许可计数器值的同步的情况下恢复本机许可计数器的值。实际上，主许可计数器产生的时间基准信息被下行发送并在每个终端站与本机许可计数器值相比较。终端站可包括比较装置和诸如状态机以分别检测失去同步和恢复本机许可计数器值从而重新获得同步。

本发明再一个特点是一些访问许可信息(AGI)可用来通知终端站发送错误损坏了最近发送的上行脉冲串。因此，中心站请求终端站重新发送上次的上行脉冲串。

本发明实际是通过发送与下行帧对准但不一定与上行脉冲串对准的访问许可信息，或通过以相等时间间隔发送与上行脉冲串对准但不一定与下行帧对准的访问许可信息得以实现。

与下行帧对准时，在下行帧在中心站被交错而在终端站被去交错的那些网络系统中，终端站可更快获得访问许可信息。为交错下行帧，对这些帧的各字节按照其在这些下行帧中的位置进行不同的延时。这样，发送链路上的脉冲串错误就在不同下行帧中传播，并在终端站被纠正以致每个下行帧所包括的错误的代码字节最少。通过将下行帧中没有在交错过程中被延时的位置给予访问许可信息并在进行去交错前在终端站恢复访问许可信息，可很快得到访问许可信息并将其以低于交错引入的平均延时的延时从中心站发送到终端站。

当将访问许可信息与上行帧对准时，应避免使构成下行发送帧一部分的附加字节受访问许可信息的干扰。因而，不可能总以固定的时间间隔发送访问许可信息。为防止损坏附加字节，可将在以相等时间间隔插入访问许可信息后的这些附加字节包括在下行帧中，或者一旦访问许可信息(在第一固定时间间隔以后插入)损坏附加字节，预定的时间间隔就可以等于第二固定时间间隔而不是第一固定时间间隔。在终端站，第一和第二固定时间间隔要使得即使访问许可信息不在第一固定时间间隔中也能在下行帧中找到它。

通过参考结合附图所作的下在对实施例的描述，本发明的上述及其它目的和特点将会更加显而易见，本发明也能得到更好的理解。附图中：

图1是根据已知方案所述的下行帧结构和有关的上行脉冲串结构的图示；

图2是根据本发明所述的网络系统第一实施例中下行帧结构和上行脉冲串结构的图示；

图3是根据本发明所述的网络系统第二实施例中下行帧结构和上行脉冲串结构的图示；

图4是根据本发明所述的网络系统第三实施例中下行帧结构和上行脉冲串结构的图示；

图5是根据本发明所述的网络系统实施例的框图；

图6是包括在根据本发明所述的终端站实施例中，用来恢复本机许可计数器值的装置的框图。

图1A和1B给出用于已知网络系统的下行帧流DS和上行脉冲串流US的结构，其中下行帧DF通过公用发送通路和专用发送通路的级联从中心站发送给多个终端站，上行脉冲串UB或上行信息包通过时分多址联接(TDMA)从终端站传送到中心站。这样的网络用于如视频点播那样的交换式业务。在图1A中，上行和下行比特率等于155Mb/s。但在图1B中，下行比特率等于622Mb/s，而上行比特率是其1/4，即等于155Mb/s。这些具体的比特率用于已知的光传输网络。上行信道由多个终端站共享，其被分成时隙TS2，TS8，TS3，TS5，这些时隙通过包括在下行帧流DS中的访问许可信息AGI分配给终端站。

已知系统中的下地帧流DF包括访问许可信息AGI和数据，数据既包括有效负载数据又包括附加数据。图1A和1B中上行脉冲串的UB的内容没有进一步规定，因为它与所提出的发明无关。访问许可信息AGI在每个下行帧DF中占据相同的位置，从而与这些下行帧DF对准。被分配了时隙的终端站由访问许可信息AGI的接收来触发，以发送上行脉冲串UB。因而，访问许可信息AGI也与上行时隙对准。结果，下行帧长度和上行时隙服从特定的条件：上行和下行比特率相等的图1A的实现中，上行时隙必须等于下行帧长度。在图1B中，上行时隙要是下行帧长度的4倍。在后者的实现中，每4个下行帧DF中只有一个包括不同于零的访问许可信息AGI，从而真正给终端站分配一个上行时隙。

由图1A和1B以及上面的段落可以明白，在访问许可信息AGI的发送既与下行帧DF同步也与上行脉冲串UB同步的网络系统中，帧长度和比特率缺乏灵活性。因此，下面的段落中，首先描述根据本发明所述的下行和上行脉冲串结构的实现方案及其使用(其不缺乏这种灵活性)，然后详细描述使用这些结构的网络系统及其组成部分。

在本发明的第一实施方案中，发送访问许可信息AGI仍然与下行帧DF对准但不与上行时隙TS2，TS8，TS3对准。

如图2所示，下行帧DF包括访问许可信息AGI，时间基准信息TRI以及由附加数据和有效负载数据构成的数据。时间基准信息TRI代表发送该时间基准信息TRI时包括在中心站CS中的循环主许可计数器MGC计数值的副本。每下行发送一字节，主许可计数器MGC的值增加1。每个终端站装有产生本机许可计数值的循环本机许可计数器，其计数值从0增加到一预定上限。因此，终端站每接收一个字节，其所包含的本机许可计数器的值就增加1。

从中心站接收的时间基准信息TRI在终端站被用于改写本机许可计数器的值以获得循环本机许可计数器与循环主许可计数器的同步。在另一个实施例中(在后面通过图6描述)，在终端站的状态机中将时间基准信息TRI与本机许可计数器的值(见图2中向下的箭头)进行比较。然后只在暂时失去同步时才采用本机许可计数器的值。

在接收到访问许可信息AGI后，终端站可在时隙中发送数据，因为上行脉冲串UB由循环本机许可计数器的两个连续的过零点限定边界。这由图2中向上的箭头表示，图2说明终端站2在时隙TS2中发送上行脉冲串UB，终端站8在进隙TS8中发送上行脉冲串UB，终端站3在时隙TS3中发送上行脉冲串UB。

应该注意，在上行时隙开始前收到的访问许可信息AGI全部都是零的述上行时隙已由前面发送的访问许可信息AGI分配给终端站。然而，如果下行帧DF比上行时隙长(图2中未表示)，则单个下行帧DF中的访问许可信息AGI可将多个时隙分配给多个终端站。

还应注意的是，根据本发明所述的时分多址联接(TDMA)方法中的上行时隙由循环本机计数器的第一和第二过零点确定界限，第一和第二过零点不一定是连续的过零点。这样，可将更长的时隙分配给要求上行带宽较大的业务或终端站。

从上面的段落可以看出，上行脉冲串的长度仅取决于循环本机和主许可计数器，很容易通过增加或减小这些计数器的上限来改变。从上面还可知道，每个终端站须包括一访问许可缓冲器以存储从开始接收到其循环本机许可计数器的第一个过零点期间所接收的访问许可信息(AGI)。

还得注意的是，在上面提到的网络系统的另一个实施例中，循环本机许可计数器和循环主许可计数器可减小计数而不是增加计数。这样的实施例中时间基准信息TRI就表示相对于计数单元下个时隙开始的延时。

此外，在上述网络系统的另一个具体的实施例中(其中下行帧DF在中心站进行交错，在终端站去交错)，可使终端站以低于交错引入的平均延时的延时获得访问许可信息。实际上，将多个下行帧DF进行交错以在该多个下行帧DF中分散脉冲串错误，从而可用最少的纠错编码加到下行帧DF上来纠正这些脉冲串错误。为交错下行帧DF，根据各字节在帧DF中的位置给其不同的延时。通过将访问许可信息AGI嵌入帧DF中被无延时传输的位置，以及在进行去交错前从下行帧流DS中恢复访问许可信息AGI，终端站可很快得到访问许可信息AGI。

上行传输中一个众所周知的问题是脉冲串错误。由于来自不同终端的上行脉冲串UB相互独立且不能合并，所以结合交错的纠错编码不是解决办法。根据本发明所述，可通过重新发送纠正上行脉冲串错误。加于上行脉冲串UB的检错码使得中心站可检测脉冲串错误。于是中心站就设置一个包括在访问许可信息AGI中的再发送位。接收访问许可信息AGI时，终端站识别出再发送位被设置，并再发送上次发送的上行脉冲串UB。要允许这样再送，每个终端站装有一缓冲器(图中未给出)以便临时存储其上次发送的上行脉冲串。在发送新的上行脉冲串UB前，终端必须接到再发送位。

在本发明的另一个实施方案中，访问许可信息AGI与上行脉冲串UB对准但不一定与下行帧DF对准。根据这种第二实施方案的所述的下行帧流DS和上行脉冲串流US的结构示于图3和图4。

与第二实施方案相应的网络系统的中心站和终端站也分别包括循环主许可计数器和循环本机许可计数器。访问许可信息AGI包括在主许可计数器的过零点处的下行帧DF中，因而其以相等时间间隔不对准地出现在下行帧中。上行脉冲串UB在访问许可信息AGI到达时被发送。在下行帧DF中，访问许可信息前有一在终端站被搜索的同步字节S，以使终端站能识别第一访问许可信息AGI，这样的同步字节S是必要的。否则，终端站就不能区别下行帧DF中的访问许可信息AGI与其它数据。换句话说，终端站通过同步字节S与中心站同步。

下行帧DF中所发送的部分数据是附加信息OHI。由于将访问许可信息AGI不对准地包括在下行帧DF中，如果不采取保护措施就有可能破坏附加信息OHI。

在图3的实施例中，通过将同步字节S和访问许可信息AGI以相等时间间隔包括在数据流D(其嵌于下行帧DF的有效负载部分)，可避免损坏附加信息OHI。结果，这些下行帧的附加部分就不会受到破坏。数据流D嵌于有效负载部分意味着比特率要匹配，其通过将锁相环与缓冲器按一众所周知的机制组合起来来实现。

在如图4的另一个实施例中，同步字节S和访问许可信息AGI以第一固定时间间隔FT1包括在下行帧DF中，或者如果以第一固定时间间隔FT1包括同步字节S和访问许可信息AGI时，附加信息OHI被认为会受到损坏，就以第二固定时间间隔FT2将其包括在下行帧DF中。在这个网络系统实施例中的终端站用来搜索第一(FT1)和第二(FT2)固定时间间隔后的同步字节S，并由此总能找到访问许可信息AGI。与前面的方案相比，这个实施例具有不需提供锁相环的优点。

参考图5，详细描述根据本发明所述的网络系统的实施例。

所示网络系统包括通过公共传输链路与专用传输链路的级联与多个终端站T1…Ti…Tn相连的中心站。这些终端站中只详细给出了Ti，其它站与其一致。中心站CS包括时钟单元DK、处理器P、循环主许可计数器MGC、访问许可缓冲器B1、多路复用器MUX、下行调制器DM、下行解调器DD、去复用器DEMUX、循环本机许可计数器LGC、访问许可缓冲器B2和逻辑与门AND。

中心站CS中，多路复用器MUX的第一输入端i1是数据输入端D。循环主许可计数器MGC的输出和访问许可缓冲器B1的输出分别与多路复用器MUX的第二i2和第三输入端i3相连。通过下行调制器DM将多路复用器MUX的输出与上行/下行分离器S1相连，S1在上行方向还通过上行解调器UD与上行脉冲串输出端相连。时钟单元CK的输出端分别与循环主许可计数器MGC和下行调制器DM的控制输入相连，而处理器P的输出与访问许可缓冲器B1的输入端相连。

在Ti中，传输链路通过上行/下行分离器S2与下行解调器DD的级联与去复用器DEMUX相连。去复用器DEMUX的第一输出端01是数据输出端，而其第二02和第三03输出端分别送到循环本机许可计数器LGC和访问许可缓冲器B2。循环本机许可计数器LGC的输出端与逻辑与门AND的过零点输入端相连，而访问许可缓冲器B2的输出与逻辑与门AND的访问许可输入端相连，逻辑与门AND的输出端与将上行脉冲串输入端UBi与上行/下行分离器S2相连的上行调制器UM的控制输入端相连。下行解调器DD的时钟输出和循环本机许可计数器LGC的控制输入端也互连。

在CS，数据D、时间基准信息TRI和访问许可信息AGI被多路复用到下行帧DF中，因而分别被加到多路复用器MUX的第一i1、第二i2和第三i3输入端。在加到下行调制器控制输入端的时钟信号起作用时，下行调制器调制下行帧DF并将其加到上行/下行分离器S1上。并且，在时钟信号的控制下，循环主许可计数器MGC增中其许可计数器的值。就这样，中心站CS每发送一个下行字节，主许可计数器的值就增加。前面提到的时间基准信息TRI是循环主许可计数器MGC产生的主许可计数器值的副本。另外，访问许可信息AGI由处理器P产生，临时存放在访问许可缓冲器B1中，再提供给多路复用器MUX的第三输出端03。这样产生的下行帧DF示于图2，在前面作了描述。中心站CS接收的上行脉冲串UB在被上行解调器UD解调后被加到上行脉冲串输出端。

终端站Ti接收的已调制下行帧被上行/下行分离器S2引导到下行解调器DD。然后调制的下行帧就被解调，并被加到去复用器的输入端。去复用器DEMUX将下行帧DF去复用从而产生分别通过输出端01、02和03被加到数据输出端，循环本机许可计数器LGC和访问许可缓冲器B2的数据Di，时间基准信息TRli和访问许可信息AGIi。对下行解调器DD所接收的每个下行字节，下行解调器DD通过其时钟输出端给循环本机许可计数器LGC加一控制信号，使其增加其本机许可计数值。一旦接收到时间基准信息TRIi，本机许可计数值还会被这种信息改写。因而循环本机许可计数器LGC和循环主许可计数器MGC保持同步。循环本机许可计数器LGC在其本机许可计数值过零点时还产生过零点消息，并将该消息提供给逻辑与门AND的过零点输入端ZC。类似地，一旦访问许可信息AGIi分配给终端Ti上行，时隙终端站Ti中的访问许可缓冲器B2就产生访问许可消息。该访问许可信息被加到逻辑与门AND的访问许可输入端AG。只有当两个消息都出现在逻辑与门的输入端，ZC和ZG时，逻辑与门AND才产生允许上行的信息，并将该消息加到上行调制器UM的控制输入端，由此使上行调制器UM传送上行脉冲串UB给中心站CS。

在另一个替换实施例(未给出)中，不是一收到时间基准信息，TRI就永久改写本机许可计数值(如上面提到的那样)，而是只在失去循环本机许可计数器LGC与循环主许可计数器MGC间的同步时才采用本机许可计数值。用来检测失去同步的装置示于图6，将在下面的段落中予以描述。

为获得上面的替换实施例，须用图6所示的比较装置C、循环本机许可计数器LGC’和状态机SM代替图5的循环本机许可计数器LGC。此外，还要用装有附加输入端CV(叫做计数有效输入端)的逻辑与门AND’代替逻辑与门AND。图5中去复用器DE-MUX的第二输出端02和第三输出端03在图6中也由02和03表示。

图6去复用器DEMUX的第二输出端和循环本机许可计数器LGC’的输出端分别与比较装置C的第一输入端CI1和第二输入端CI2相连。

比较装置的输出端与状态机SM的输入端相连，状态机SM具有与循环本机许计数器LGC’的控制输入端相连的第一输出端和与逻辑与门AND’的计数有效输入端CV相连的第二输出端。与图5相似，循环本机许可计数器LGC’和具有与图5中B2相同功能的访问许可缓冲器B2’的输出端分别与逻辑与门AND’的过零点输入端ZC’和访问许可输入端AG’(与图5的ZC和ZG相似)相连。尽管图6中未示出，但逻辑与门AND’的输出还要连接到也包括在终端站中的上行调制器的控制输入端上。

比较装置将时间基准信息TRI’(其是主许可计数器值的副本)与本机许可计数器值相比，如果两者不同就给状态机SM加一信号。状态机SM必须判定循环本机许可计数器和循环主许可计数器的同步是仍然存在还是失去了。失去同步时，状态机SM起动循环本机许可计数器LGC’以便用通过多路复用器输出端02加到其上的时间基准信息TRI’改写本机许可计数器的值。否则，状态机SM就将计数有效消息加到逻辑与门AND’的计数有效输入端CV。状态机SM按预定的算法进行同步判定。例如，状态机SM等到直到5个连续的不同于所接收的时间基准信息TRI’的本机许可计数值，就将激励信号加到循环本机许可计数器LGC’。本机许可计数器值与时间基准信息TRI’间偶尔的差别被认为是时间基准信息TRI’的接收有误。于是图6所画的逻辑与门AND’只在循环本机许可计数器LGC’的过零点启动上行调制器，这时上行时隙被分配给终端站，而循环本机和主许可计数器间的同步仍然存在。

图5和图6所示的网络系统实施例的工作过程是按图中所示方框的功能描述进行的。根据上面的描述，功能块MUX、DEMUX、DM、DD、MGC、LGC的实现对本领域的技术人员来说是显而易见的，因此不作更详细的描述。

应该注意，根据本发明所述的时分多址联接(TDMA)方法不仅可在无线电通信系统和卫星通信系统中实现而且可在电缆或光缆网络中实现。虽然图5中中心站CS通过公用链路和专用链路的级联与多个终端站T1…Ti…Tn相连，但本方法并不限于具有这种物理链路的网络系统。    

还应注意，本方法可与频分多路复用(FDM)结合起来。例如，可对有多个终端站的分组应用本方法，这些分组再通过频分多路复用(FDM)彼此隔离开。

虽然上面已结合具体的装置描述了本发明的原理，但应该清楚的是所作的描述仅是作为例子而不是对本发明范围的限制。