DE3650481T2 - Method and device for controlling a time-division multiplex communication device - Google Patents

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Diese Erfindung betrifft allgemein die Gegensprech-Nachrichtenübertragung und besonders die digitale Zeitmultiplex- (TDM) Nachrichtenübertragung und ist im besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Repeaters gerichtet.This invention relates generally to intercom communication and particularly to digital time division multiplexing (TDM) communication and is particularly directed to a method and apparatus for controlling a repeater.

Bei Repeatern besteht ein Problem, die sie sich oft an entfernten oder unzugänglichen Stellen befinden, so dar ein Batterieaustausch oder eine allgemeine Wartung teuer ist.One problem with repeaters is that they are often located in remote or inaccessible locations, making battery replacement or general maintenance expensive.

Auf dem Gebiet der universellen Datensteuerungs- und Informationssysteme beschreibt die internationale Patentanmeldung Nr. WO84/00655 von Motorola, Inc. ein System, bei dem eine entfernte Station ein Befehlsdatenpaket als Reaktion auf ein Aktivierungssignal sendet. Das System aktiviert als Reaktion auf einen Code einen Verarbeitungsweg in dem Funkgerät.In the field of universal data control and information systems, International Patent Application No. WO84/00655 of Motorola, Inc. describes a system in which a remote station sends a command data packet in response to an activation signal. The system activates a processing path in the radio in response to a code.

Aus der Veröffentlichung 'NEC RESEARCH AND DEVELOPMENT', Nr. 76, Jan. 1985, Seiten 24-35, ist ein TDM-Funkubertragungssystem bekannt, das einen Repeater verwendet. Bei diesem bekannten System sendet der Repeater jedoch kein Synchronisationssignal als Antwort auf ein von einer entfernten Einheit empfangenes Aktivierungssignal, und die Daten- übertragung durch die entfernten Einheiten spricht nicht auf das Synchronisationssigal von dem Repeater an.From the publication 'NEC RESEARCH AND DEVELOPMENT', No. 76, Jan. 1985, pages 24-35, a TDM radio transmission system is known that uses a repeater. In this known system, however, the repeater does not send a synchronization signal in response to an activation signal received from a remote unit, and the data transmission by the remote units does not respond to the synchronization signal from the repeater.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Steuern einer Primärstation (ein Repeater) gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur übertragung gemäß Anspruch 4 zur Verfügung gestellt. Gemäß Anspruch 9 wird auch ein Repeater zur Verfügung gestellt.According to the invention, a method for controlling a primary station (a repeater) according to claim 1 and a method for transmission according to claim 4 are provided. According to claim 9, a repeater is also provided.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den anliegenden Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung, zusammen mit ihren weiteren Aufgaben und Vorteilen, kann mit Verweis auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.The features of the present invention are set out in the appended claims. The invention, together with further objects and advantages thereof, may be understood by reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings in which like reference characters designate like elements.

Inhalt der Zeichnungen:Contents of the drawings:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines TDM-Kommunikationssystems.Fig. 1 is a block diagram of a TDM communication system.

Fig. 2 ist eine Darstellung der bevorzugten Organisation eines übertragungskanals.Fig. 2 is an illustration of the preferred organization of a transmission channel.

Fig. 3a ist eine Darstellung der bevorzugten Organisation des Schlitz- Overheads für eine übertragung von der Primäreinheit zur entfernten Einheit.Fig. 3a is an illustration of the preferred organization of the slot overhead for a transmission from the primary unit to the remote unit.

Fig. 3b ist eine Darstellung der bevorzugten Organisation des Schlitz- Overheads für eine übertragung von der entfernten Einheit zur Primäreinheit.Fig. 3b is an illustration of the preferred organization of the slot overhead for a transmission from the remote unit to the primary unit.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer entfernten Einheit.Fig. 4 is a block diagram of a remote unit.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Primäreinheit.Fig. 5 is a block diagram of a primary unit.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Einfrequenz-Primäreinheit.Fig. 6 is a block diagram of a single frequency primary unit.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführung der Steuereinheit der vorliegenden Erfindung.Figure 7 is a block diagram of the preferred embodiment of the controller of the present invention.

Fig. 8a-8c sind Flußdiagramme der von der vorliegenden Erfindung zum Steuern der entfernten Einheit von Fig. 4 ausgeführten Schritte.Figures 8a-8c are flow diagrams of the steps performed by the present invention to control the remote unit of Figure 4.

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm der von der vorliegenden Erfindung zum Steuern der Primärstationen von Fig. 6 oder 7 ausgeführten Schritte.Figure 9 is a flow chart of the steps performed by the present invention to control the primary stations of Figure 6 or 7.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungDetailed description of the preferred version

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Zeitmultiplex- (TDM) Systems 100. Das System besteht im wesentlichen aus einem Repeater 102, einer Mobileinheit 104, einer Basisstaion 106 und einer tragbaren Einheit 108. Wie hierin verwendet ist eine tragbare Einheit (108) als eine Kommunikationseinheit definiert, die typischerweise bestimmt ist, von einer Person getragen zu werden. Eine Mobileinheit (104) ist eine Sende-Empfangs-Einheit, die bestimmt ist, in Fahrzeugen befördert zu werden, und eine Basisstation (106) ist gedacht, eine permanente oder halbpermanente Installation an einem festen Ort zu sein. Die Mobileinheit 104, die Basisstation 106 und die tragbare Einheit 108 werden im Folgenden kollektiv als entfernte Einheiten bezeichnet, und der Repeater 102 wird im Folgenden als die Primärstation bezeichnet. Die entfernten Einheiten kommunizieren über die Primärstation unter Verwendung von Hochfrequenz- (HF) Kanälen, die in wenigstens zwei Zeitschlitze geteilt sind. Die von der vorliegenden Erfindung verwendeten HF-Kanäle sind gedacht, normale Schmalband-Landmobilfunkkanäle zu sein. Diese Kanäle werden typischerweise als übertragungskanäle mit einer Bandbreite von 25 khz verstanden (für Duplex sind die Kanalfrequenzpaare im 800 MHz-Band mit 45 MHz beabstandet. Natürlich sind andere Kanalbandbreiten und -abstände möglich, aber die vorliegende Erfindung erwägt die Anwendung von normalen Landmobilfunk- Kanalanforderungen, um dadurch die Notwendigkeit für irgendwelche neuen FCC-Bestimmungen oder Forderungen zu umgehen.Fig. 1 shows a block diagram of a time division multiplex (TDM) system 100. The system consists essentially of a repeater 102, a mobile unit 104, a base station 106 and a portable unit 108. As used herein, a portable unit (108) is defined as a communication unit that is typically intended to be carried by a person. A mobile unit (104) is a transceiver unit intended to be carried in vehicles, and a base station (106) is intended to be a permanent or to be a semi-permanent installation at a fixed location. The mobile unit 104, the base station 106, and the portable unit 108 are hereinafter referred to collectively as remote units, and the repeater 102 is hereinafter referred to as the primary station. The remote units communicate via the primary station using radio frequency (RF) channels divided into at least two time slots. The RF channels used by the present invention are intended to be normal narrowband land mobile radio channels. These channels are typically understood to be transmission channels with a bandwidth of 25 kHz (for duplex, the channel frequency pairs in the 800 MHz band are spaced 45 MHz apart). Of course, other channel bandwidths and spacings are possible, but the present invention contemplates the use of normal land mobile radio channel requirements, thereby obviating the need for any new FCC regulations or requirements.

Die Fachleute in der Technik wissen, dar die menschliche Sprache eine große Menge redundanter Information enthält. Um das Frequenzspektrum möglichst effizient zu nutzen, ist es wünschenswert, vor der Übertragung so viel redundante Information wie möglich zu entfernen. Die Nachricht wird dann auf der Empfangsseite aus der gesendeten wichtigen Sprachinformation rekonstruiert. Die Spracherzeugung kann als ein Erregungssignal (d.h. Luft von den Lungen) modelliert werden, das ein Filter (den Stimmtrakt) treibt, das eine bestimmte Resonanzstruktur besitzt. Der gesprochene Laut ändert sich mit der Zeit, da das Filter zeitvariant ist. Die Erregung ist für stimmlose Laute (d.h. Konsonanten) geräuschartig und erscheint für stimmhafte Laute (z.B. Vokale) als eine periodische Erregung. Um den Betrag der zum Senden eines stimmhaften Signals benötigten Bandbreite zu reduzieren, müssen daher die spektralen Merkmale des Signals analysiert werden, und die Art des Erregungssignals muß bestimmt werden.Those skilled in the art know that human speech contains a large amount of redundant information. To use the frequency spectrum as efficiently as possible, it is desirable to remove as much redundant information as possible before transmission. The message is then reconstructed at the receiving end from the important speech information transmitted. Speech production can be modeled as an excitation signal (i.e., air from the lungs) driving a filter (the vocal tract) that has a particular resonance structure. The spoken sound changes over time because the filter is time-varying. The excitation is noise-like for unvoiced sounds (i.e., consonants) and appears as a periodic excitation for voiced sounds (e.g., vowels). Therefore, to reduce the amount of bandwidth required to transmit a voiced signal, the spectral features of the signal must be analyzed and the nature of the excitation signal determined.

Frühere übertragungssysteme haben Sprach-Digitalisierungsverfahren, z.B. die Pulscodemodulation (PCM) oder die Deltamodulation mit kontinuierlich veränderlicher Neigung (CVSD), angewandt, um zu versuchen, die Sprachwellenformen der Sprachsignale nachzubilden. Diese Verfahren leiden jedoch unter dem Nachteil, dar sie Datenraten von 12 kBit/s bis 64 kBit/s benötigen. Der derzeite Stand der Technik bei Landmobilfunksystemen ist eine Datenrate von 12 kBit/s bis 16 kBit/s auf einem 25 kHz Kanal. Dies erlaubt die übertragung eines Sprachsignals mit CVSD. Die Fachleute in der Technik werden erkennen, daß die Kombination einer effizienteren Sprachcodierung (z.B. Codierung im Bereich von 2.4 kBit/s bis 9.6 kBit/s) und einer effizienteren Datenübertragung (18 kBit/s bis 24 kBit/s auf einem 25 kHz Kanal) die übertragung von zwei oder mehr Sprachsignalen in 25 kHz Bandbreite erlauben würde.Previous transmission systems have used voice digitization techniques, such as pulse code modulation (PCM) or continuously varying slope delta modulation (CVSD), to try to replicate the speech waveforms of the voice signals. However, these techniques suffer from the disadvantage that they require data rates of 12 kbit/s to 64 kbit/s. The current state of the art in land mobile radio systems is a data rate of 12 kbit/s to 16 kbit/s on a 25 kHz channel. This allows the transmission of a speech signal at CVSD. Those skilled in the art will recognize that the combination of more efficient speech coding (eg coding in the range of 2.4 kbit/s to 9.6 kbit/s) and more efficient data transmission (18 kbit/s to 24 kbit/s on a 25 kHz channel) would allow the transmission of two or more speech signals in 25 kHz bandwidth.

Frühere Verfahren deuten das Teilen der übertragungskanäle in schmale Frequenzsegmente an, wobei jedes das Minimum ist, das einen digitalisierten Sprechweg erlaubt. Diese Verfahren weisen zwei entschiedene Nachteile auf. Erstens, schmale Kanäle und breite Kanäle mischen sich innerhalb eines Systems nicht gut, so daß ein allmählicher Übergang von breiteren zu schmäleren Kanälen von erhöhter Co-Kanal- und Nachbarkanalstörung begleitet wird. Zweitens, jede einzelne Wahl einer schmäleren Standard-Kanalbandbreite "friert" den Stand der Technik ein. Das heißt, das einfache Redefinieren und Festlegen der Standard- Bandbreite für das mobile Landfernmeldewesen verhindert ohne eine weitere Neufestlegung oder Neudefinition der übertragungsnormen ein vorteilhaftes Ausnutzen technologischer Verbesserungen.Previous methods suggest dividing the transmission channels into narrow frequency segments, each being the minimum that allows a digitized voice path. These methods have two distinct disadvantages. First, narrow channels and wide channels do not mix well within a system, so that a gradual transition from wider to narrower channels is accompanied by increased co-channel and adjacent channel interference. Second, any single choice of a narrower standard channel bandwidth "freezes" the state of the art. That is, simply redefining and setting the standard bandwidth for land mobile telecommunications prevents advantageous exploitation of technological improvements without further re-specifying or redefining the transmission standards.

Die vorliegende Erfindung behält die derzeite Norm für Mobilfunk-Übertragungssysteme bei, während die Zeit unter den Benutzern nach Mabgabe des Bruchteils der für einen Sprechkanal benötigten Bitrate geteilt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, die derzeitige Stufe des Störungsschutzes zu bewahren und das Teilen (in Zeit) so oft wie nötig zu gestatten, um Fortschritte im Stand der Technik des Codierens und der Datenübertragung voll auszunutzen.The present invention maintains the current standard for cellular transmission systems while sharing time among users according to the fraction of the bit rate required for a voice channel. This method has the advantage of preserving the current level of interference protection and allowing sharing (in time) as often as necessary to take full advantage of advances in the art of coding and data transmission.

Die vorliegende Erfindung erwägt die Sprachcodierung der Sprechsignale, um die Sprachdatenrate zu minimieren. Wie hier verwendet bedeutet Sprachcodierung die Analyse und Synthese der Sprache, die entweder ein Sprechspurmodell benutzt oder Unterbänder einer Sprachwellenform quantisiert, um redundante Sprachinformation zu entfernen, wodurch die übertragung der benötigten Sprachinformation in einer verminderten Bandbreite ermöglicht wird.The present invention contemplates speech coding of the speech signals to minimize the speech data rate. As used herein, speech coding means the analysis and synthesis of speech using either a speech trace model or quantizing subbands of a speech waveform to remove redundant speech information, thereby enabling the transmission of the required speech information in a reduced bandwidth.

Ein typisches Beispiel eines Vocoders, der ein Sprechspurmodell verwendet, ist ein linear vorhersagender Codierer (LPC). Ein LPC-Analysator arbeitet typischerweise auf Blöcken digitalisierter Sprache, wobei die Modellparameter, die während eines einzelnen Blocks anwendbar sind, bestimmt und an einen Synthesizer in der empfangenden Einheit gesendet werden. Der Synthesizer rekonstruiert das Sprachsignal unter Verwendung der empfangenen Parameter. Da sich die Modellparameter verglichen mit der Sprachwellenform langsam verändern, wird die Redundanz der Sprache entfernt.A typical example of a vocoder that uses a speech track model is a linear predictive coder (LPC). An LPC analyzer typically operates on blocks of digitized speech, with the model parameters applicable during a single block are determined and sent to a synthesizer in the receiving unit. The synthesizer reconstructs the speech signal using the received parameters. Since the model parameters change slowly compared to the speech waveform, the redundancy of the speech is removed.

Ein typisches Beispiel eines Vocoders, der eine Unterband-Quantisierung verwendet, ist ein Unterband-Codierer (SBC). In einem SBC-Analysator werden Unterbänder einer Sprachwellenform quantisiert, und eine Bestimmung wird vorgenommen, die den Betrag der Sprachenergie in jedem Unterband betrifft. Nur die Unterbänder, die einen Energiegehalt über einer vorbestimmten Schwelle aufweisen, werden gesendet, wodurch die übertragung in einer reduzierten Bandbreite ermöglicht wird. Die Vocodierung liefert folglich eine weitere Verminderung der Sprachdatenrate, indem ein auf spezifischen Sprachmerkmalen beruhendes Codierungsverfahren benutzt und nur die in einem Sprachsignal enthaltene wahrnehmbar wichtige Information gesendet wird. Die Vocodierung erlaubt eine ausreichend niedrige Sprachdatenrate, um die Teilung einer 25 kHz Kanalbandbreite zu ermöglichen, wodurch ein spektral effizientes Nachrichtenübertragungssystem zur Verfügung gestellt wird.A typical example of a vocoder that uses subband quantization is a subband coder (SBC). In an SBC analyzer, subbands of a speech waveform are quantized and a determination is made regarding the amount of speech energy in each subband. Only those subbands that have an energy content above a predetermined threshold are transmitted, thus enabling transmission in a reduced bandwidth. Vocoding thus provides a further reduction in the speech data rate by using a coding method based on specific speech features and transmitting only the perceptually important information contained in a speech signal. Vocoding allows a sufficiently low speech data rate to enable the sharing of a 25 kHz channel bandwidth, thereby providing a spectrally efficient message transmission system.

Fig. 2 zeigt einen HF-übertragungskanal 200, der in 8 Zeit-Unterschlitze unterteilt ist. Jeder Zeit-Unterschlitz 1-8 besitzt einen ihm zugeordneten Overhead-Datenteil 202, der ein nachstehend zu definierendes Signalisierungsprotokoll enthält. Sobald der HF-Kanal in eine vorbestimmte Zahl von Zeit-Unterschlitzen geteilt ist (8 bei der bevorzugten Ausführung), werden sie zu Untermengen gruppiert, die übertragungszeitschlitze bilden, die von den tatsächlichen Systembenutzern benutzt werden.Figure 2 shows an RF transmission channel 200 divided into 8 time subslots. Each time subslot 1-8 has an associated overhead data portion 202 containing a signaling protocol to be defined below. Once the RF channel is divided into a predetermined number of time subslots (8 in the preferred embodiment), they are grouped into subsets that form transmission time slots used by the actual system users.

Die Fachleute in der Technik werden erkennen, daß das Vocodieren einer Stimme bei verschiedenen Codierungsraten die wahrgenommene Qualität der empfangenen Sprache beeinflussen kann. Die in einem 9.6 kBit/s Unterbandcodierer vocodierte Sprache kann folglich von höherer empfundener Qualität sein als die 2.4 kBit/s LPC-codierte Sprache. Die vorliegende Erfindung erwägt daher die Gruppierung der 8 Zeit- Unterschlitze in Untermengen, wie sie der einzelne benutzte Vocoder erfordert. Eine exemplarische Anordnung von Schlitzzuweisungen wird in Fig. 2 (Bezugszeichen 202) veranschaulicht. Die Unterschlitze 1-4 sind kombiniert worden, um einen Schlitz 1a zu bilden, der den Benutzern eines Systems Sprache hoher Qualität zur Verfügung stellt. Der Schlitz 1b und der Schlitz 1c werden durch Kombinieren von zwei Unterschlitzen (5-6 bzw. 7-8) gebildet, die Sprache mit geringerer Qualität liefern können, die für einen einzelnen Benutzer noch annehmbar ist. Die Gesprächsgebühren können folglich in abhängig von der in einer einzelnen Benutzerumgebung benötigten Sprachqualität variieren. Sowie sich die Technik verbessert und die Sprachqualität eines Vocoders mit geringerer Bitrate erhöht wird, können ohne weiteres weitere Unterteilungen benutzt werden, da das System ursprünglich ausgelegt war, um mit einer größeren Zahl von Zeitschlitzen zu arbeiten (d.h., letzten Endes würden die 8 Zeit-Unterschlitze übertragungskanäle sein).Those skilled in the art will recognize that vocoding a voice at different coding rates can affect the perceived quality of the received speech. Speech vocoded in a 9.6 kbit/s subband encoder may thus be of higher perceived quality than 2.4 kbit/s LPC encoded speech. The present invention therefore contemplates grouping the 8 time subslots into subsets as required by the particular vocoder used. An exemplary arrangement of slot assignments is illustrated in Figure 2 (reference numeral 202). Subslots 1-4 have been combined to form a slot 1a which provides high quality speech to users of a system. Slot 1b and slot 1c are formed by combining two subslots (5-6 and 7-8 respectively) which can provide lower quality speech which is still acceptable to an individual user. Call charges can thus vary depending on the speech quality required in an individual user environment. As technology improves and the speech quality of a lower bit rate vocoder is increased, further subdivisions can readily be used, since the system was originally designed to operate with a larger number of time slots (i.e., ultimately the 8 time subslots would be transmission channels).

Fig. 3a und 3b zeigen die bevorzugte Ausführung der Overheaddaten-Information (202 von Fig. 2) für übertragungen von der Primäreinheit an die entfernte Einheit bzw. von der entfernten Einheit an die Primäreinheit. Fig. 3a erläutert den Datenoverhead 300 für übertragungen von der Primäreinheit an die entfernte Einheit. Der Datenoverhead beginnt mit einer Laufzeitverzögerung 302. Die maximale Laufzeitverzögerung wird typischerweise durch den jeweiligen Systembedeckungsbereich bestimmt, für den die einzelne Ausführung ausgelegt ist. Typischerweise ist vorwiegend die Systemreichweite für die Bestimmung der Laufzeitverzögerung verantwortlich. Zum Beispiel kann die Zweiweg-Laufzeitverzögerung für entfernt gelegene Einheiten (60 Meilen) 12 Bits bei 18 kBit/s Signalisierung betragen. Wenn das in der Primärstation (Repeater) empfangene vocodierte Signal einfach wiederholt würde, würde die Nachrichtenverzögerung eine Funktion der Entfernung der sendenden entfernten Einheit werden. Die empfangenden entfernten Einheiten müßten genau bestimmen, wo die Nachrichteninformation innerhalb des Zeitschlitzes liegt um die Sprachnachricht richtig wiederzugewinnen. Die vorliegende Erfindung erwägt folglich ein System, bei dem die Primärstation die Information an einer festen Stelle in dem Zeitschlitz wiederholt. Alle entfernten Einheiten synchronisieren sich mit dem gesendeten Signal der Primärstation.3a and 3b show the preferred implementation of the overhead data information (202 of Fig. 2) for transmissions from the primary unit to the remote unit and from the remote unit to the primary unit, respectively. Fig. 3a illustrates the data overhead 300 for transmissions from the primary unit to the remote unit. The data overhead begins with a propagation delay 302. The maximum propagation delay is typically determined by the particular system coverage area for which the particular implementation is designed. Typically, the system range is primarily responsible for determining the propagation delay. For example, the two-way propagation delay for remote units (60 miles) may be 12 bits at 18 kbit/s signaling. If the vocoded signal received at the primary station (repeater) were simply repeated, the message delay would become a function of the distance of the transmitting remote unit. The receiving remote units would have to determine exactly where the message information is located within the time slot in order to correctly retrieve the voice message. The present invention therefore contemplates a system in which the primary station repeats the information at a fixed location in the time slot. All remote units synchronize with the primary station's transmitted signal.

Der Laufzeitverzögerung 302 folgt die Sendeumtastzeit 304. Die Sendeumtastzeit 304 stellt die benötigte Zeit dar, um eine Einheit zwischen der Sende- und Empfangsfrequenz umzuschalten. Diese wird typischerweise als eine Hardwarebeschränkung betrachtet und weist bei der bevorzugten Ausführung eine Dauer von 1.22 Millisekunden (ms) auf. Die Fachleute werden erkennen, dar die tatsächliche Zahl gesendeter Bits von der verwendeten Datenrate abhängen wird. Wenn verbesserte Leistungsverstärker und Frequenz-Synthesizer entwickelt werden, kann natürlich die Sendeumtastzeit auf eine kleinere Dauer abnehmen. Der Sendeumtastung 304 folgt das Bitsynchronisationsmuster 306. Der Bit-Sync- Teil des Datenoverheads 300 stellt eine digitales Muster dar, das erforderlich ist, um die Bitsynchronisation zwischen einer sendenden und einer empfangenden Einheit zu erlangen. Bei der bevorzugten Ausführung besteht der Bit-Sync-Teil 306 aus 1.22 ms eines Musters aus abwechselnd logisch eins und logisch null. Nach dem Erlangen der Bitsynchronisation muß die empfangende Einheit ferner die Rahmensynchronisation besitzen, um einen oder mehr Zeitschlitze richtig zu decodieren. Bei der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht der Rahmensynchronisationsteil 308 aus einem vorbestimmten Digitalwort. Die empfangende Einheit muß den Rahmen-Sync-Teil 308 in der Art einer Mehrheitsentscheidung korrekt empfangen (3 aus 5 bei der bevorzugten Ausführung), um die Rahmensynchronisation richtig zu erlangen. Eine derartige Synchronisierung erlaubt eine annehmbare Systemfehlerrate bei Verwendung einer minimierten Zahl von Datenbits, um das Synchronisationswort zu bilden. Nach der Rahmensynchronisation empfängt die empfangende Einheit den Unterrahmen-ID-Code 310. Der Unterrahmen-ID-Code enthält Information, die von einer entfernten Einheit benutzt wird, um die Empfangsschaltkreise zu steuern und anzuweisen, um auf wenigstens einem TDM-Schlitz zu arbeiten. Natürlich kann, wie in Fig. 2 gezeigt, die empfangende entfernte Einheit über die Unterrahmen-ID 310 informiert werden, daß sie eine Mehrzahl von Unter-Zeitschlitzen zu einem einzigen Benutzerzeitschlitz zusammenfassen wird. Nach korrekter Synchronisation und der Decodierung einer Zuweisung für wenigstens einen TDM-Schlitz empfängt die entfernte Einheit die vocodierte Sprache 312, die dem Datenoverhead 300 folgt.The propagation delay 302 is followed by the transmit keying time 304. The transmit keying time 304 represents the time required to switch one unit between the transmit and receive frequency. This is typically is considered a hardware limitation and in the preferred embodiment has a duration of 1.22 milliseconds (ms). Those skilled in the art will recognize that the actual number of bits transmitted will depend on the data rate used. Of course, as improved power amplifiers and frequency synthesizers are developed, the transmit keying time may decrease to a smaller duration. The transmit keying 304 is followed by the bit synchronization pattern 306. The bit sync portion of the data overhead 300 represents a digital pattern required to obtain bit synchronization between a transmitting and receiving unit. In the preferred embodiment, the bit sync portion 306 consists of 1.22 ms of a pattern of alternating logic one and logic zero. After obtaining bit synchronization, the receiving unit must also have frame synchronization in order to properly decode one or more time slots. In the preferred embodiment of the present invention, the frame sync portion 308 consists of a predetermined digital word. The receiving unit must correctly receive the frame sync portion 308 in a majority vote manner (3 out of 5 in the preferred embodiment) to properly obtain frame synchronization. Such synchronization allows an acceptable system error rate while using a minimized number of data bits to form the synchronization word. After frame synchronization, the receiving unit receives the subframe ID code 310. The subframe ID code contains information used by a remote unit to control and instruct the receiving circuitry to operate on at least one TDM slot. Of course, as shown in FIG. 2, the receiving remote unit may be informed via the subframe ID 310 that it will combine a plurality of sub-time slots into a single user time slot. After proper synchronization and decoding of an allocation for at least one TDM slot, the remote unit receives the vocoded speech 312 following the data overhead 300.

Fig. 3b zeigt den Datenoverhead 314 für die übertragung von der entfernten Einheit an die Primärstation. Der Datenoverhead 314 ist ähnlich dem Datenoverhead von Fig. 3a außer, daß die Laufzeitverzögerung nicht erforderlich ist, da die Primärstation alle Nachrichten an derselben Stelle im Zeitschlitz wiederholt, und die Unterrahmen-ID 310 nicht benötigt wird, da die Schlitzzuweisung von der Primärstation (Repeater) vorgenommen wird. Nach dem Rahmensynchronisationsteil 308 (der Overheaddaten 314 der übertragung von der entfernten Einheit an die Primärstation) sendet die entfernte Einheit die vocodierte Sprachnachricht.Fig. 3b shows the data overhead 314 for the transmission from the remote unit to the primary station. The data overhead 314 is similar to the data overhead of Fig. 3a except that the propagation delay is not required since the primary station repeats all messages at the same place in the time slot, and the subframe ID 310 is not needed since the slot allocation is handled by the primary station. (repeater). After the frame synchronization portion 308 (the overhead data 314 of the transmission from the remote unit to the primary station), the remote unit sends the vocoded voice message.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer entfernten Einheit 400. Das Herz der entfernten Einheit ist die Steuereinheit 402 der vorliegenden Erindung (deren ausführliche Beschreibung und Erörterung nachstehend folgt). Um zu senden, wird zuerst ein Sprachsignal über ein Mikrophon 404 eingegeben. Die Sprache wird von einem Vocoder-Analysator 406, der durch die Steuereinheit 402 über die Verbindung 407 freigegeben wird, analysiert. Der Vocoder-Analysator kann irgendein geeigneter Codier sein und ist bei der bevorzugten Ausführung ein LPC- oder SBC-Vocoder. Die Steuereinheit 402 nimmt die vocodierte Information, die in digitaler Form ist, und leitet sie über die Leitung 410 an den Sendepuffer 408. Die digitalisierte Sprachinformation wird in dem Sendepuffer 408 mit der augenblicklich für den Vocoder-Analysator 406 gewählten Codierungsrate gespeichert. Typische Beispiele von Vocodierungs-Datenraten umfassen 9.6, 4.8 und 2.4 kBit/s, sind aber darauf nicht beschränkt. Wenn der Sendepuffer 408 eine vorbestimmte Kapazitätsgrenze erreicht hat, wird die Information von der Steuereinheit 402 über die Verbindung 412 herausgezogen und dem Sender 414 zugeführt. Natürlich setzt die Steuereinheit 402 der Sprachinformation den in Fig. 2 gezeigten Datenoverheadteil 202 voran. Die Steuereinheit 402 verbindet den Sender 414 über den Schalter 418 mit einer Antenne 416. Alternativ kann der Schalter 418 durch einen Duplexer (oder dergleichen) ersetzt werden, um den Sender und denk Empfänger ständig mit der Antenne zu verbinden. Auf diese Weise werden der Datenoverhead und die Sprachinformation mit einer ausgewählten Datenübertragungsrate gesendet, die wenigstens das Zweifache der Datenrate der Vocodierung betragen muß. Alternativ kann Dateninformation (bereits in digitaler Form) in der gleichen Weise über die Datenquelle 420 übertragen werden. Außerdem kann alternativ eine Kombination von vocodierter Sprache und Daten wie durch einen einzelnen Benutzer bestimmt gesendet werden.Figure 4 shows a block diagram of a remote unit 400. The heart of the remote unit is the control unit 402 of the present invention (detailed description and discussion of which follows below). To transmit, a speech signal is first input via a microphone 404. The speech is analyzed by a vocoder analyzer 406, which is enabled by the control unit 402 via connection 407. The vocoder analyzer can be any suitable encoder and in the preferred embodiment is an LPC or SBC vocoder. The control unit 402 takes the vocoded information, which is in digital form, and passes it to the transmit buffer 408 via line 410. The digitized speech information is stored in the transmit buffer 408 at the coding rate currently selected for the vocoder analyzer 406. Typical examples of vocoding data rates include, but are not limited to, 9.6, 4.8, and 2.4 kbit/s. When the transmit buffer 408 has reached a predetermined capacity limit, the information is extracted by the controller 402 via connection 412 and provided to the transmitter 414. Of course, the controller 402 precedes the speech information with the data overhead portion 202 shown in Figure 2. The controller 402 connects the transmitter 414 to an antenna 416 via switch 418. Alternatively, the switch 418 can be replaced by a duplexer (or the like) to permanently connect the transmitter and receiver to the antenna. In this way, the data overhead and the speech information are transmitted at a selected data transmission rate, which must be at least twice the vocoding data rate. Alternatively, data information (already in digital form) may be transmitted in the same manner via the data source 420. In addition, alternatively, a combination of vocoded speech and data may be sent as determined by an individual user.

Um Information von einem Zeitschlitz zu empfangen, verbindet die Steuereinheit 402 die Antenne 416 über den Schalter 418 mit einem Empfänger 422. Der Empfänger 422 ist sowohl mit der Steuereinheit 402 als auch einer Takt-Wiedergewinnungseinrichtung 424 verbunden, die eine beliebige Takt-Wiedergewinnungseinrichtung sein kann, die unter Verwendung der Bit-Sync- oder Rahmen-Sync-Teile die Steuereinheit mit der empfangenen Information synchronisieren wird. Einmal sychronisiert, nimmt die Steuereinheit 402 die empfangene vocodierte Sprache (oder Digitaldaten) und leitet sie über die Verbindung 428 an den Empfangspuffer 426. Diese Information wird mit einer geeigneten Datenrate, die typischerweise die Sendedatenrate sein kann, in den Empfangspuffer 426 eingetaktet. Die Information wird über die Verbindung 430 aus dem Empfangspuffer 426 herausgezogen über die Steuereinheit 402 an den vocodierenden Synthesizer 432 geführt. Natürlich muß die Information mit einer Datenrate extrahiert werden, die gleich der ist, mit der die Sprachinformation vocodiert wurde. Der durch die Steuereinheit 402 über die Verbindung 433 freigegebene Synthesizer 432 arbeitet auf den wichtigen Sprachkomponenten, um das Sprachsignal künstlich zu erzeugen. Dieses Signal wird an einen Lautsprecher 434 angeiegt, der es der Bedienperson erlaubt, die Nachricht zu empfangen. Wenn jedoch während eines TDM-Schlitzes Daten gesendet wurden, nimmt eine Datensenke 436, die ein Drucker oder ein Monitor sein kann, die Daten an und zeigt sie für die Bedienperson an.To receive information from a time slot, the control unit 402 connects the antenna 416 to a receiver 422 via the switch 418. The receiver 422 is connected to both the control unit 402 and a clock recovery device 424 which has a can be any clock recovery device that will synchronize the controller to the received information using the bit sync or frame sync portions. Once synchronized, the controller 402 takes the received vocoded speech (or digital data) and passes it to the receive buffer 426 via connection 428. This information is clocked into the receive buffer 426 at an appropriate data rate, which may typically be the transmit data rate. The information is extracted from the receive buffer 426 via connection 430 and passed via the controller 402 to the vocoding synthesizer 432. Of course, the information must be extracted at a data rate equal to that at which the speech information was vocoded. The synthesizer 432, enabled by the controller 402 via connection 433, operates on the important speech components to synthesize the speech signal. This signal is applied to a speaker 434 which allows the operator to receive the message. However, if data was sent during a TDM slot, a data sink 436, which may be a printer or a monitor, accepts the data and displays it for the operator.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Repeaters 500, der durch die vorliegende Erfindung gesteuert wird, um in einem TDM-Nachrichtenübertragungssystem zu arbeiten. Die Systemreferenz 504 versorgt die Steuereinheit 502 mit dem Taktsignal, das benutzt wird, um die Übertragungsdatenrate festzulegen. Im Betrieb wird ein vocodiertes Signal von wenigstens einem Zeitschlitz auf einer ersten Frequenz empfangen und läuft von der Antenne 506 über den Duplexer 508 zu einem Empfänger 510. Der Empfänger 510 ist mit einer Takt-Wiedergewinnungseinrichtung 512 und der Steuereinheit 502 verbunden. Die Steuereinheit nimmt das empfangene vocodierte Datensignal vom Empfänger 510 mit der durch die Takt-Wiedergewinnungseinrichtung 512 bestimmten Datenrate an und liefert es an den Sender 514. Der Sender 514 wiederholt das Signal einschließlich des Datenoverheads 202 in wenigstens einem Zeitschlitz auf einer zweiten Frequenz (mit einer von der Steuereinheit 502 bestimmten übertragungsdatenrate) über den Duplexer 508 an die Antenne 506.Figure 5 shows a block diagram of a repeater 500 controlled by the present invention to operate in a TDM communication system. The system reference 504 provides the controller 502 with the clock signal used to determine the transmission data rate. In operation, a vocoded signal from at least one time slot is received on a first frequency and passes from the antenna 506 through the duplexer 508 to a receiver 510. The receiver 510 is connected to a clock recoverer 512 and the controller 502. The control unit accepts the received vocoded data signal from the receiver 510 at the data rate determined by the clock recovery device 512 and delivers it to the transmitter 514. The transmitter 514 repeats the signal including the data overhead 202 in at least one time slot on a second frequency (at a transmission data rate determined by the control unit 502) via the duplexer 508 to the antenna 506.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Einfrequenz-Repeaters (SFR), der von der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Der Repeater 600 wird von der Steuereinheit 602 gesteuert, die ein Haupttaktsignal von der Systemreferenz 604 erhält. Ein Signal wird über die Antenne 606 empfangen und über den Schalter 608 dem Empfänger 610 zugeführt. Der Empfänger 610 liefert das Signal an die Takt-Wiedergewinnungseinrichtung 612 und die Steuereinheit 602. Das empfangene vocodierte Signal wird über die Verbindung 620 in einem Puffer 618 mit der empfangenen Datenrate wie durch die Takt-Wiedergewinnungseinrichtung 612 bestimmt gespeichert. Die vocodierte Nachricht wird in dem Puffer 618 bis zu einem nachfolgenden Zeitschlitz gespeichert, wobei zu diesem Zeitpunkt der Puffer 618 durch die Steuereinheit 602 über die Verbindung 622 mit einer vorbestimmten Datenrate geleert wird, die typischerweise die übertragungsdatenrate ist. Die Steuereinheit 602 leitet dann das gepufferte Signal an den Sender 614. Der Sender 614 schickt das Signal an die Antenne 606 über den Schalter 608, der von der Steuereinheit 602 über die Verbindung 624 mit dem Sender verbunden wurde. Bei einem SFR werden folglich der Sender 614 und der Empfänger 610 an die Antenne 606 gemultiplext, und ein Duplexer ist nicht erforderlich. Die Fachleute werden anerkennen, dar in jedem einzelnen TDM-System entweder der Mehrfrequenz-Repeater oder der Einfrequenz-Repeater alternativ oder in Kombination verwendet werden können.Fig. 6 shows a block diagram of a single frequency repeater (SFR) controlled by the present invention. The repeater 600 is controlled by the control unit 602 which receives a master clock signal from the system reference 604. A signal is received via the antenna 606 and fed to the receiver 610 via the switch 608. The receiver 610 provides the signal to the clock recoverer 612 and the control unit 602. The received vocoded signal is stored via the connection 620 in a buffer 618 at the received data rate as determined by the clock recoverer 612. The vocoded message is stored in the buffer 618 until a subsequent time slot, at which time the buffer 618 is emptied by the control unit 602 via the connection 622 at a predetermined data rate, which is typically the transmission data rate. The controller 602 then passes the buffered signal to the transmitter 614. The transmitter 614 sends the signal to the antenna 606 via the switch 608 which is connected to the transmitter by the controller 602 via the connection 624. Thus, in an SFR, the transmitter 614 and the receiver 610 are multiplexed to the antenna 606 and a duplexer is not required. Those skilled in the art will appreciate that in any particular TDM system, either the multi-frequency repeater or the single-frequency repeater may be used alternatively or in combination.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild der vorliegenden Erfindung (Steuereinheit 700), die zur Verwendung in entweder einer Primäreinheit oder einer entfernten Einheit geeignet ist. Die Steuereinheit 700 umfaßt einen Mikroprozessor 702, z.B. einen MC6801, hergestellt von Motorola, Inc. Der Mikroprozessor 702 wird mit einem Taktsignal von der Taktquelle 704 versorgt. Die Systemreferenz (siehe Fig. 5 und 6) wird an den Rahmenmarkierer 706 und den synchronen seriellen Datenadapter (SSDA) 708 geführt. Der Mikroprozessor 702 ist mit dem Rahmenmarkierer 706 und dem SSDA 708 über einen Adressenbus 710 und einen Datenbus 712 verbunden. Der Rahmenmarkierer 706 wird benutzt, um die Rahmen-Synchronisationsinformation zu erzeugen, die in dem in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Datenoverhead enthalten ist. Der Rahmenmarkierer 706 kann jede passende Einheit sein und kann z.B. ein programmierbares Zeitgeber-Modul (PTM) wie z.B. ein MC6840, hergestellt von Motorola, Inc., sein. Der SSDA 708 wird in der Steuereinheit 700 benutzt, um Daten von dem Mikroprozessor 702 zu empfangen und die Daten seriell an den Sender 714 zu übermitteln. Bei der bevorzugten Ausführung ist der SSDA ein MC6852, hergestellt von Motorola, Inc. Der SSDA 708 ist auch mit der Takt-Wiedergewinnungs- und Datendetektoreinheit 716 verbunden. Die Takt-Wiedergewinnungs- und Datendetektoreinheit 716 ist mit dem Empfänger 718 verbunden und wird benutzt, um die empfangene Synchronisationsinformation und die empfangenen Sprachsignale dem SSDA 708 zuzuführen. Der SSDA wird daher sowohl bei der Sende- als auch Empfangsbetriebsart benutzt, um die Daten entsprechend zu führen. Die Takt-Wiedergewinnungs- und Datendetektoreinheit 716 ist auch mit dem Rahmen-Sync-Detektor 720 verbunden. Der Rahmen-Sync-Detektor 720 empfängt Daten von der Datendetektor- und Takt-Wiedergewinnungseinheit 716 und wird benutzt um in dem empfangenen vocodierten Signal nach der Rahmen-Sync-Markierung zu suchen. Wenn die Rahmensynchronisation erreicht ist, gibt der Rahmen- Sync-Detektor 720 über die Verbindung 722 ein Warnsignal an den Mikroprozessor 702. Sobald sich die Takt-Wiedergewinnungseinheit und der Rahmen-Sync-Detektor synchronisiert haben, kann das vocodierte Signal entweder wiederholt (wie in den Primärstationen von Fig. 5 oder 6) oder empfangen und an den Vocoder-Synthesizer geführt werden, um das Sprachsignal wiederzugewinnen (wie in der entfernten Einheit von Fig. 4).Fig. 7 shows a block diagram of the present invention (controller 700) suitable for use in either a primary unit or a remote unit. The controller 700 includes a microprocessor 702, e.g., an MC6801 manufactured by Motorola, Inc. The microprocessor 702 is supplied with a clock signal from clock source 704. The system reference (see Figs. 5 and 6) is fed to the frame marker 706 and the synchronous serial data adapter (SSDA) 708. The microprocessor 702 is connected to the frame marker 706 and the SSDA 708 via an address bus 710 and a data bus 712. The frame marker 706 is used to generate the frame synchronization information included in the data overhead described in connection with Fig. 2. The frame marker 706 may be any suitable unit and may be, for example, a programmable timer module (PTM) such as an MC6840 manufactured by Motorola, Inc. The SSDA 708 is used in the control unit 700 to receive data from the microprocessor 702 and to transmit the data serially to the transmitter 714. In the preferred embodiment, the SSDA is an MC6852 manufactured by Motorola. Inc. The SSDA 708 is also connected to the clock recovery and data detector unit 716. The clock recovery and data detector unit 716 is connected to the receiver 718 and is used to feed the received synchronization information and the received voice signals to the SSDA 708. The SSDA is therefore used in both the transmit and receive modes to route the data accordingly. The clock recovery and data detector unit 716 is also connected to the frame sync detector 720. The frame sync detector 720 receives data from the data detector and clock recovery unit 716 and is used to search for the frame sync marker in the received vocoded signal. When frame synchronization is achieved, frame sync detector 720 provides an alert signal to microprocessor 702 via link 722. Once the clock recovery unit and frame sync detector have synchronized, the vocoded signal can either be repeated (as in the primary stations of Fig. 5 or 6) or received and fed to the vocoder synthesizer to recover the speech signal (as in the remote unit of Fig. 4).

Fig. 8a-8c zeigen ein Flu(3diagramm der von der vorliegenden Erfindung ausgeführten Schritte, wenn sie zum Steuern einer entfernten Einheit benutzt wird. In Fig. 8a beginnt die Routine mit einem Initialisierungsschritt 800, der nach dem Einschalten oder nach einer Rückstellung ausgeführt wird. Der Initialisierungsschritt 800 programmiert irgendwelche Frequenz-Synthesizer und lädt verschiedene ID-Codes, die während des Betriebs der Steuereinheit verwendet werden können. Die Routine geht dann zu der Entscheidung 802, die prüft, ob der Repeater aktiv ist. Die entfernte Einheit ermittelt die Aktivität des Repeaters über die Bit-Sync-Schaltung, die auf dem Bit-Sync-Teil des Datenoverheads arbeitet (siehe Fig. 3) Eine positive Bit-Sync-Anzeige tritt ein, wenn der Repeater arbeitet (d.h., sendet). Wäre der Repeater inaktiv, wäre die entfernte Einheit natürlich nicht imstande, die Bitsynchronisation zu erlangen.Figures 8a-8c show a flow chart of the steps performed by the present invention when used to control a remote unit. In Figure 8a, the routine begins with an initialization step 800 which is performed after power-up or after a reset. The initialization step 800 programs any frequency synthesizers and loads various ID codes which may be used during operation of the control unit. The routine then proceeds to decision 802 which checks whether the repeater is active. The remote unit detects the repeater's activity via the bit sync circuit which operates on the bit sync portion of the data overhead (see Figure 3). A positive bit sync indication occurs when the repeater is active (i.e., transmitting). Of course, if the repeater were inactive, the remote unit would not be able to obtain bit synchronization.

Wenn, wieder auf Fig. 8a verweisend, der Repeater nicht aktiv ist, geht die Routine zu der Entscheidung 804, um zu ermitteln, ob der Sprechtasten- (PTT) Schalter betätigt wurde, um ein Gespräch einzuleiten. Wenn die Entscheidung 804 feststellt, daß der PTT-Schalter nicht betätigt wird, kehrt die Routine zum Bezugszeichen A und zur Entscheidung 802 zurück. Die Routine wird in dieser Schleife bleiben, bis der PTT-Schalter betätigt wird, worauf die Routine zu Schritt 805 geht. In Schritt 805 wird der vorbestimmte Repeater-Auftastcode gesendet, um den Repeater zu aktivieren. Der Auftastcode kann natürlich ein beliebiger geeigneter Code sein. Vorzugsweise sind die Repeater inaktiv (d.h., nicht sendend), wenn keine entfernte Einheit sendet. Dies spart Energie und erhöht den mittleren Ausfallabstand (MTBF) der Primärstation. Nach dem Senden des Repeater-Auftastcodes geht die Routine zur Entscheidung 806. Die Entscheidung 806 stellt fest, ob die Synchronisation erreicht wurde oder nicht. Sowohl die Bitsynchronisation als auch die Rahmensynchronisation sind für eine bejahende Feststellung in der Entscheidung 806 erforderlich (die Bitsynchronisation kann jedoch bereits in der Entscheidung 802 hergestellt worden sein). Die Rahmensynchronisation wird durch eine Mehrheitsentscheidung bestimmt, bei der das Rahmen-Sync-Wort (siehe Fig. 3) in drei von fünf Fällen richtig empfangen werden muß. Wenn die Synchronisation hergestellt ist, geht die Routine zu Schritt 808, der den Analysator des einzelnen benutzten Vocoders freigibt. Nach dem Freigeben des Vocoder-Analysators geht die Routine zu Entscheidung 810, die feststellt, ob der PTT- Schalter betätigt worden ist. Wenn der Schalter betätigt wurde, geht die Routine zu Bezugszeichen B von Fig. 8b (um zu senden). Wenn der PTT-Schalter nicht betätigt wurde, geht die Routine zu Bezugszeichen C von Fig. 8c (um zu empfangen).Referring again to Figure 8a, if the repeater is not active, the routine goes to decision 804 to determine if the PTT switch has been pressed to initiate a conversation. If decision 804 determines that the PTT switch is not is pressed, the routine returns to reference A and decision 802. The routine will remain in this loop until the PTT switch is pressed, at which point the routine goes to step 805. In step 805, the predetermined repeater gating code is sent to activate the repeater. The gating code can, of course, be any suitable code. Preferably, the repeaters are inactive (i.e., not transmitting) when no remote unit is transmitting. This saves power and increases the mean time between failure (MTBF) of the primary station. After sending the repeater gating code, the routine goes to decision 806. Decision 806 determines whether or not synchronization has been achieved. Both bit synchronization and frame synchronization are required for an affirmative determination in decision 806 (bit synchronization may, however, already have been established in decision 802). Frame synchronization is determined by a majority vote in which the frame sync word (see Figure 3) must be received correctly three out of five times. If synchronization is established, the routine goes to step 808 which enables the analyzer of the particular vocoder being used. After enabling the vocoder analyzer, the routine goes to decision 810 which determines if the PTT switch has been actuated. If the switch has been actuated, the routine goes to reference B of Figure 8b (to transmit). If the PTT switch has not been actuated, the routine goes to reference C of Figure 8c (to receive).

Fig. 8b zeigt die Schritte, die während der Sendebetriebsart der Steuereinheit ausgeführt werden. Die Routine beginnt bei Schritt 812, der die digitalisierte Sprachinformation von dem Vocodierungs-Analysator annimmt. Die vocodierte Sprache wird in Schritt 814 mit der Vocodierungs-Datenrate in dem Puffer (408 von Fig. 4) gespeichert. Die Entscheidung 816 stellt fest, ob der Puffer ausreichend gefüllt ist, um mit dem Senden zu beginnen. Bei der bevorzugten Ausführung wird der Puffer für voll (bereit) gehalten, wenn wenigstens eine Hälfte eines Schlitzes vocodierter Daten gepuffert worden ist. Wenn die Entscheidung 816 feststellt, dar der Puffer nicht ausreichend voll ist, kehrt die Routine zu Bezugszeichen B zurück, um in Schritt 812 vocodierte Sprache von dem Analysator zu empfangen. Wenn bei der Entscheidung 816 festgestellt wird, dar der Puffer ausreichend voll ist, geht die Routine zu Schritt 818, um festzustellen, ob der momentane Zeitschlitz der zugewiesene Zeitschlitz einer einzelnen Einheit ist. Die Zeitschlitze müssen zugewiesen werden, so daß die mobile Steuereinheit weiß, wie viele Unterschlitze (1-8) für diesen einzelnen übertragungsschlitz zu kombinieren sind. Wenn der momentane Zeitschlitz nicht der der Einheit zugewiesene Zeitschlitz ist, geht die Routine zur Entscheidung 817, um die Synchronisation zu prüfen. Wenn die Entscheidung 817 feststellt, dar die Synchronisation verlorengegangen ist, geht die Routine zum Bezugszeichen A. Andernfalls geht die Routine zum Bezugszeichen B. Wenn die Entscheidung 818 feststellt, daß der momentane Zeitschlitz der der Einheit zugewiesene Zeitschlitz ist, geht die Routine zu Schritt 819, um festzustellen, ob die Einheit noch in der Rahmensynchronisation ist. Die Einheit wird eine gültige Rahmensynchronisation haben, wenn sie fünf der letzten neun Rahmen-Synchronisationswörter richtig empfangen hat. Wenn die Entscheidung 819 feststellt, daß die Rahmensynchronisation verlorengegangen ist, geht die Steuerung zum Bezugszeichen B zurück. Wenn die Einheit die Synchronisation bewahrt hat, geht die Routine zu Schritt 820, der die zuvor in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Daten-Overhead-Präambel formatiert. Nach der Datenoverhead-Formatierung sendet der Schritt 822 einen einzelnen Stoß auf dem TDM-Kanal, indem der Overhead und die dem Puffer mit der übertragungsrate entnommene vocodierte Sprache gesendet werden. Nachdem dieser einzelne Schlitz auf den TDM-Kanal gebracht wurde, ermittelt die Entscheidung 824, ob der Puffer leer ist. Wenn der Puffer nicht leer ist, kehrt die Routine zum Bezugszeichen B zurück, um mehr Sprache zu empfangen und das Senden fortzusetzen. Wenn der Puffer leer ist, kehrt die Routine zum Bezugszeichen A von Fig. 8a zurück, wo festgestellt wird, ob der Repeater aktiv ist.Figure 8b shows the steps performed during the transmit mode of the controller. The routine begins at step 812 which accepts the digitized speech information from the vocoding analyzer. The vocoded speech is stored in the buffer (408 of Figure 4) at the vocoding data rate in step 814. Decision 816 determines whether the buffer is sufficiently full to begin transmitting. In the preferred embodiment, the buffer is considered full (ready) when at least one-half of a slot of vocoded data has been buffered. If decision 816 determines that the buffer is not sufficiently full, the routine returns to reference B to receive vocoded speech from the analyzer in step 812. If decision 816 determines that the buffer is sufficiently full, the routine goes to step 818 to determine whether the current time slot is the assigned time slot of an individual unit. The time slots must be assigned so that the mobile control unit knows how many subslots (1-8) to combine for that individual transmission slot. If the current time slot is not the time slot assigned to the unit, the routine goes to decision 817 to check synchronization. If decision 817 determines that synchronization has been lost, the routine goes to reference A. Otherwise, the routine goes to reference B. If decision 818 determines that the current time slot is the time slot assigned to the unit, the routine goes to step 819 to determine if the unit is still in frame synchronization. The unit will have valid frame synchronization if it has correctly received five of the last nine frame synchronization words. If decision 819 determines that frame synchronization has been lost, control returns to reference B. If the unit has maintained synchronization, the routine proceeds to step 820 which formats the data overhead preamble previously described in connection with Figure 3. After data overhead formatting, step 822 sends a single burst on the TDM channel sending the overhead and the vocoded speech taken from the buffer at the transmission rate. After this single slot is placed on the TDM channel, decision 824 determines if the buffer is empty. If the buffer is not empty, the routine returns to reference B to receive more speech and continue transmitting. If the buffer is empty, the routine returns to reference A of Figure 8a where it is determined if the repeater is active.

Fig. 8c zeigt die von der vorliegenden Erfindung für entfernte Empfangsoperationen ausgeführten Schritte. Die Routine beginnt beim Schritt 826, der das vocodierte Signal von einem oder mehr Zeitkanälen in dem TDM-Kanal empfängt. Der Schritt 828 aktualisiert die Schlitzzuweistungen für die Einheit, die die Steuereinheit verwendet. Bei der bevorzugten Ausführung stellt dies das Aktualisieren einer Speicherstelle dar, die die Zahl der Unterschlitze (1-8) enthält, die in verschiedenen Anordnungen kombiniert werden können, um Übertragungsschlitze für die TDM-Einheit zu bilden. Die Routine geht dann zu Entscheidung 830, um festzustellen, ob die Synchronisation aufrechterhalten wurde oder nicht. Eine bejahende Feststellung folgt, wenn die Einheit fünf der letzten neun Rahmen-Synchronisationswörter richtig empfangen hat. Wenn Synchronisation besteht, geht die Routine zu Entscheidung 832, um festzustellen, ob die Kommunikationseinrichtung stummgeschaltet oder der Squelch offen ist, um den Empfang der Nachricht zu erlauben. Die Fachleute werden anerkennen, dar verschiedene Squelchverfahren bekannt sind. Ein Verfahren würde darin bestehen, zu ermitteln, ob das empfangene Signal gültig oder ob es Rauschen ist. Eine Alternative wäre, eine Form von kontinuierlichem Squelch, allgemein als "digitale Privatleitung" (DPL) bezeichnet, zu verwenden. Ein weitere Alternative wäre, Nachrichtenbeginn- (BOM) und Nachrichtenende- (EOM) Datenwörter zu verwenden, die der Nachricht vorangestellt bzw. nachgestellt werden. Im Grunde ist jedes geeignete Squelchsystem für die vorliegende Erfindung annehmbar, um als Entscheidung 832 zu arbeiten. Wenn der Squelch stummgeschaltet ist, kehrt die Routine zum Bezugszeichen D in Fig. 8a zurück. Wenn aber der Squelch nicht stumm geschaltet ist, geht die Routine zu Schritt 834, wo das vocodierte Signal mit der Empfangsdatenrate in den Puffer (426 von Fig. 4) gebracht wird. Der Schritt 836 entfernt das gepufferte Signal mit der Vocodierungs-Datenrate aus dem Puffer und legt es dem Vocodierungs-Synthesizer (432 in Fig. 4) vor. Der Vocodierungs-Synthesizer rekonstruiert die ürsprüngliche Sprachnachricht und präsentiert sie der Bedienperson entweder über einen Lautsprecher oder eine andere Einrichtung. Nach Beendigung der synthetisierten Nachricht kehrt die Routine zum Bezugszeichen D von Fig. 8a zurück.Figure 8c shows the steps performed by the present invention for remote receive operations. The routine begins at step 826, which receives the vocoded signal from one or more time slots in the TDM channel. Step 828 updates the slot assignments for the unit using the control unit. In the preferred embodiment, this represents updating a memory location containing the number of subslots (1-8) that can be combined in various arrangements to form transmission slots for the TDM unit. The routine then goes to decision 830 to determine whether or not synchronization has been maintained. An affirmative determination follows, if the unit has correctly received five of the last nine frame synchronization words. If synchronization exists, the routine goes to decision 832 to determine if the communication device is muted or the squelch is open to permit reception of the message. Those skilled in the art will appreciate that various squelch methods are known. One method would be to determine if the received signal is valid or if it is noise. An alternative would be to use a form of continuous squelch, commonly referred to as a "digital private line" (DPL). Another alternative would be to use start-of-message (BOM) and end-of-message (EOM) data words that precede and follow the message, respectively. In principle, any suitable squelch system is acceptable for the present invention to operate as decision 832. If the squelch is muted, the routine returns to reference D in Figure 8a. However, if the squelch is not muted, the routine proceeds to step 834 where the vocoded signal at the receive data rate is placed into the buffer (426 of FIG. 4). Step 836 removes the buffered signal at the vocoding data rate from the buffer and presents it to the vocoding synthesizer (432 of FIG. 4). The vocoding synthesizer reconstructs the original voice message and presents it to the operator either through a loudspeaker or other means. Upon completion of the synthesized message, the routine returns to reference D of FIG. 8a.

Fig. 9 erläutert die Schritte, die die vorliegende Erfindung ausführt, wenn sie zum Steuern einer Primärstation (Repeater) verwendet wird. Die Routine beginnt bei der Entscheidung 900, die feststellt, ob der Auftastcode von einer einzelnen entfernten Einheit empfangen worden ist. Wenn kein Auftastcode empfangen wird, wartet der Repeater (d.h., er sendet nicht), bis ein Auftastcode empfangen wird. Wenn jedoch ein Auftastcode empfangen wurde, geht die Routine zu Schritt 902, der den Rahmenmarkierer startet und den Sender auftastet. Der Schritt 904 sendet einen Stapel des in Fig. 3 definierten Datenoverheads, der die TDM-Schlitzzuweisung für die entfernte Einheit enthält. Nachdem die entfernte Einheit die Synchronisation und eine Schlitzzuweisung empfangen hat, sendet die entfernte Einheit den Datenoverhead und die TDM-vocodierte Datennachricht an den Repeater. Folglich stellt die Entscheidung 906 fest, ob die Synchronisation (Bit und Rahmen) von der Mobileinheit in dem momentanen Zeitschlitz empfangen worden ist. Wenn die Synchronisation empfangen wurde, geht die Routine zu Schritt 908, der den Zeitsperren-Zeitgeber des Senders zurücksetzt, der vorhanden sein kann, um zu verhindern, dar der Sender entweder ununterbrochen oder für verlängerte Perioden sendet. Die Routine geht dann zu Schritt 910, der die TDM-vocodierten Daten von dem durch den Repeater zugewiesenen einzelnen Schlitz (oder Gruppe von Schlitzen) empfängt. Der Schritt 912 wiederholt die TDM-Daten in einem anderen Zeitschlitz auf entweder derselben Frequenz oder in demselben oder einem anderen Zeitschlitz auf einer zweiten Frequenz, je nachdem, welche Art von Repeater verwendet wird. Nach der Neuübertragug von Schritt 912 kehrt die Routine zum Bezugszeichen A zurück, wo wieder ein Stapel Datenoverhead mit der Zeitschlitz-Zuweisung gesendet und diese Schleife fortgesetzt wird, bis keine vocodierten Daten zum Senden mehr vorhanden sind.Figure 9 illustrates the steps the present invention performs when used to control a primary station (repeater). The routine begins at decision 900 which determines whether the gating code has been received from a single remote unit. If no gating code is received, the repeater waits (i.e., does not transmit) until a gating code is received. However, if a gating code has been received, the routine goes to step 902 which starts the frame marker and gating the transmitter. Step 904 sends a batch of the data overhead defined in Figure 3 which includes the TDM slot assignment for the remote unit. After the remote unit receives the synchronization and a slot assignment, the remote unit sends the data overhead and the TDM vocoded data message to the repeater. Accordingly, decision 906 determines whether the synchronization (bits and frames) from the mobile unit in the current time slot. If synchronization has been received, the routine goes to step 908 which resets the transmitter's timeout timer, which may be present to prevent the transmitter from transmitting either continuously or for extended periods. The routine then goes to step 910 which receives the TDM vocoded data from the single slot (or group of slots) assigned by the repeater. Step 912 repeats the TDM data in another time slot on either the same frequency or in the same or a different time slot on a second frequency, depending on what type of repeater is being used. After retransmission from step 912, the routine returns to reference A where a batch of data overhead is again transmitted with the time slot assignment and this loop continues until there is no more vocoded data to transmit.

Wenn bei der Entscheidung 906 festgestellt wird, daß die Synchronisation in dem momentanen Zeitschlitz nicht empfangen wurde, geht die Routine zu Entscheidung 914, die feststellt, ob der Sender des Repeaters noch getastet ist oder nicht. Der Sender des Repeaters kann nicht getastet sein, wenn der Zeitsperren-Zeitgeber abgelaufen ist oder ein Enttastungscode empfangen worden ist (falls ein solcher Code verwendet wird). Wenn die Entscheidung 914 feststellt, daß der Repeater noch getastet ist, wird im Schritt 916 im ersten Unterschlitz ein Muster aus abwechselnd logisch eins und logisch null gesendet. Nach dem Schritt 916 werden der Datenoverhead und die Schlitzzuweisung in jedem der Unterschlitze gesendet, die den benutzten einzelnen Schlitz bilden. Da der Datenoverhead einen Unterschlitz nicht füllen wird, wird ein Muster aus abwechselnd logisch eins und logisch null benutzt um jeden Unterschlitz zu füllen. Nach dem Schritt 918 kehrt die Routine zum Bezugszeichen A zurück, wo wieder ein Stapel Datenoverhead mit der Zeitschlitzzuweisung an die Mobileinheit gesendet wird, und dann zu Entscheidung 906, um zu erneut zu prüfen, ob der Repeater die Synchronisation von der entfernten Einheit richtig empfangen hat. Wenn die Entscheidung 914 feststellt, daß der Repeater nicht mehr getastet ist, kehrt die Routine zum Bezugszeichen B zurück, wo wieder der Auftastcode abgewartet wird, bevor der Repeater wieder betriebsbereit ist.If it is determined at decision 906 that synchronization was not received in the current time slot, the routine goes to decision 914 which determines whether or not the repeater's transmitter is still keyed. The repeater's transmitter may not be keyed if the timeout timer has expired or a dekeying code has been received (if such a code is used). If decision 914 determines that the repeater is still keyed, a pattern of alternating logic one and logic zero is sent in the first subslot in step 916. After step 916, the data overhead and slot assignment are sent in each of the subslots that make up the single slot being used. Since the data overhead will not fill a subslot, a pattern of alternating logic one and logic zero is used to fill each subslot. After step 918, the routine returns to reference A where a batch of data overhead containing the time slot assignment is again sent to the mobile unit and then to decision 906 to again check that the repeater has correctly received synchronization from the remote unit. If decision 914 determines that the repeater is no longer keyed, the routine returns to reference B where the keying code is again awaited before the repeater is again operational.

Claims (9)

1. Verfahren zum Steuern einer Primärstation (102), die in einem Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem mit einer Vielzahl entfernter Einheiten (104, 106, 108) arbeitet, das die folgenden Schritte umfaßt:1. A method for controlling a primary station (102) operating in a time-division multiplexed communication system with a plurality of remote units (104, 106, 108), comprising the following steps: (a) Empfangen eines Aktivierungscodes von wenigstens einer der Vielzahl entfernter Einheiten;(a) receiving an activation code from at least one of the plurality of remote units; (b) Senden eines Datensignals (300) , das wenigstens einen Synchronisationsabschnitt (306, 308) und Schlitzzuweisungsinforrnationen (310) enthält, zu wenigstens einer entfernten Station in Reaktion auf den Aktivierungscode;(b) sending a data signal (300) containing at least one synchronization portion (306, 308) and slot allocation information (310) to at least one remote station in response to the activation code; (c) anschließendes Empfangen (910) eines Informationssignals (314) von der entfernten Einheit, das ein vorangesetztes Datensignal enthält, während wenigstens eines Zeitschlitzes von einem übertragungskanal mit einer vorgegebenen Datenrate C, um ein empfangenes Informationssignal zu erzeugen;(c) subsequently receiving (910) an information signal (314) from the remote unit containing a preceding data signal during at least one time slot from a transmission channel having a predetermined data rate C to generate a received information signal; (d) Wiederholen (912) des empfangenen Informationssignals, dem ein Datensignal vorangesetzt ist, in wenigstens einem Zeitschlitz mit der Rate;(d) repeating (912) the received information signal, preceded by a data signal, in at least one time slot at the rate; (e) anschließendes Fortsetzen des Betriebes, bis festgestellt wird, daß keine der Vielzahl entfernter Einheiten über ein Zeitintervall Informationen gesendet hat, und automatisches Abschalten der entfernten Station nach diesem Zeitintervall.(e) thereafter continuing operation until it is determined that none of the plurality of remote units has transmitted information for a time interval and automatically shutting down the remote station after that time interval. 2. Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt des nochmaligen Sendens des Datensignals aus Schritt (b) enthält, nachdem das vorangesetzte Datensignal aus Schritt (c) nicht empfangen wurde.2. The method of claim 1, including the step of re-transmitting the data signal of step (b) after the preceding data signal of step (c) has not been received. 3. Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt des Pufferns der empfangenen Informationen aus Schritt (c) vor der Wiederholung derselben in Schritt (d) enthält.3. The method of claim 1, including the step of buffering the received information from step (c) prior to repeating it in step (d). 4. Verfahren zum Übertragen von Informationen zwischen einer ersten Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungsvorrichtung (104, 106, 108) und einer Vielzahl entfernter Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungsvorrichtungen (104, 106, 108) über einen Zeitmultiplex-Repeater (102), das die folgenden Schritte umfaßt:4. A method for transmitting information between a first time-division multiplexed message transmission device (104, 106, 108) and a plurality of remote time-division multiplexed message transmission devices (104, 106, 108) via a time-division multiplexed repeater (102), comprising the following steps: (a) an einer ersten Nachrichtenübertragungsvorrichtung:(a) at a first message transmission device: (1) Senden eines Aktivierungscodes zu dem Repeater (102), wenn festgestellt wird, daß der Repeater inaktiv ist;(1) sending an activation code to the repeater (102) when it is determined that the repeater is inactive; (2) Senden eines Informationssignals (314) zu dem Repeater in einem ersten Zeitschlitz über einen übertragungskanal mit einer vorgegebenen Datenrate C entsprechend einem Zeitmultiplex-Protokoll nach dem Empfang eines Synchronisationssignal und von Schlitzzuweisungsinformationen von dem Repeater;(2) transmitting an information signal (314) to the repeater in a first time slot over a transmission channel having a predetermined data rate C according to a time division multiplexing protocol after receiving a synchronization signal and slot allocation information from the repeater; (b) an dem Repeater:(b) on the repeater: (1) Empfangen des Aktivierungscodes;(1) Receiving the activation code; (2) Senden eines Synchronisationssignals (306, 308) zu der Vielzahl entfernter Nachrichtenübertragungsvorrichtungen;(2) sending a synchronization signal (306, 308) to the plurality of remote communication devices; (3) Empfangen des Informationssignals (314) von dem übertragungskanal während des ersten Zeitschlitzes;(3) receiving the information signal (314) from the transmission channel during the first time slot; (4) Wiederholen (912) des Informationssignals in einem zweiten Zeitschlitz mit einem vorangesetzten Datensignal;(4) repeating (912) the information signal in a second time slot with a preceding data signal; (5) anschließendes Fortsetzen des Betriebs, bis festgestellt wird, daß keine der Vielzahl entfernter Einheiten über ein Zeitintervall Informationen gesendet hat, und automatisches Abschalten des Repeaters nach diesem Zeitintervall;(5) thereafter continuing operation until it is determined that none of the plurality of remote units has transmitted information for a time interval and automatically turning off the repeater after that time interval; (c) an der verbleibenden Vielzahl von Nachrichtenübertragungsvorrichtungen oder einem Teil derselben:(c) on the remaining plurality of communication devices or a portion thereof: (1) Synchronisieren auf das Synchronisationssignal;(1) Synchronize to the synchronization signal; (2) Empfangen des wiederholten Informationssignals in einem zugewiesenen Zeitschlitz.(2) Receiving the repeated information signal in an assigned time slot. 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Synchronisierens die folgenden Schritte umfaßt:5. The method of claim 4, wherein the step of synchronizing comprises the following steps: (a) Einstellen einer Bit-Synchronisationseinrichtung auf ein Bit-Sync-Signal;(a) setting a bit synchronization device to a bit sync signal; (b) Erfassen eines vorgegebenen Rahmensynchronisationswortes.(b) detecting a given frame synchronization word. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Erfassungsschritt das Erfassen des vorgegebenen Rahmensynchronisationswortes auf der Grundlage einer Drei-von-Fünf-Majoritätsentscheidung umfaßt.6. The method of claim 5, wherein the detecting step comprises detecting the predetermined frame synchronization word based on a three-out-of-five majority decision. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der übertragungskanal in Zeit-Unterschlitze unterteilt ist, die in Untergruppen (1A, 1B, 1C) eingeteilt werden, die übertragungszeitschlitze zur Nutzung durch die entfernten Nachrichtenübertragungsvorrichtungen bilden, und wobei verschiedenen Nachrichtenübertragungsvorrichtungen Zeitschlitze zugewiesen werden, die verschiedene vorgegebene Anzahlen von Zeit-Unterschlitzen umfassen.7. A method according to any preceding claim, wherein the transmission channel is divided into time subslots which are divided into subgroups (1A, 1B, 1C) which form transmission time slots for use by the remote communication devices, and wherein different communication devices are allocated time slots comprising different predetermined numbers of time subslots. 8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei zu jedem Zeit-Unterschlitz ein Datenabschnitt (202) zur Signalisierung von Protokollinformationen und ein Sprachabschnitt für Vocoder-Sprachinformationen gehört.8. The method of claim 7, wherein each time subslot includes a data portion (202) for signaling protocol information and a speech portion for vocoder speech information. 9. Repeater zum Betrieb in einem Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem mit einer Vielzahl entf ernter Einheiten (104, 106, 108), das umfaßt:9. Repeater for operation in a time division multiplexed communication system having a plurality of remote units (104, 106, 108), comprising: (a) eine Einrichtung zum Empfangen eines Aktivierungscodes von wenigstens einer der Vielzahl entfernter Einheiten;(a) means for receiving an activation code from at least one of the plurality of remote units; (b) eine Einrichtung zum Senden eines Datensignals (300), das wenigstens einen Synchronisationsabschnitt (306, 308) und Schlitzzuweisungsinformationen enthält, zu wenigstens einer entfernten Einheit in Reaktion auf den Aktivierungscode;(b) means for transmitting a data signal (300) containing at least one synchronization portion (306, 308) and slot allocation information to at least one remote unit in response to the activation code; (c) eine Einrichtung zum anschließenden Empfangen eines Informationssignals (314) von der entfernten Einheit, das ein vorangesetztes Datensignal enthält, während wenigstens eines Zeitschlitzes von einem übertragungskanal mit einer vorgegebenen Datenrate C, um ein empfangenes Informationssignal zu erzeugen;(c) means for subsequently receiving an information signal (314) from the remote unit, containing a preceding data signal, during at least one time slot from a transmission channel having a predetermined data rate C to produce a received information signal; (d) eine Einrichtung zum Wiederholen (912) des empfangenen Informationssignals, dem ein Datensignal vorangesetzt ist, in wenigstens einem Zeitschlitz mit der Rate;(d) means for repeating (912) the received information signal preceded by a data signal in at least one time slot at the rate; (e) eine Einrichtung zum Feststellen, daß keine der Vielzahl entfernter Einheiten über ein Zeitintervall Informationen gesendet hat, und(e) means for determining that none of the plurality of remote units has sent information over a time interval, and (f) eine Einrichtung zum automatischen Abschalten des Repeaters nach diesem Zeitintervall.(f) means for automatically switching off the repeater after that time interval.