DE4026841C2

DE4026841C2 - Drahtloses Datenpaket-Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE4026841C2
Application number: DE4026841A
Authority: DE
Inventors: Steven Messenger
Original assignee: Telesystems SLW Inc
Current assignee: Aironet Canada Ltd
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1990-08-24
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2010-08-25
Also published as: US5101406A; DE4026841A1; CA1312656C; GB2236931B; GB9017963D0; FR2651625B1; GB2236931A; FR2651625A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationssysteme, speziell auf Datenpaket-Kommunikationssysteme mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, die in einem Frequenzband arbeiten, das auch von anderen Übertragungsquellen, einschließlich solcher, die auf wechselnden und kaum im voraus bestimmbaren Frequenzen übertragen, belegt ist.

Aus der DE-OS 34 24 163 ist es bekannt, Sprechfunkzellen in kleinere Empfangszellen zu unterteilen, die von Hand- Sende/Empfangsgeräten kleinerer Leistung erreichbar sind. Dabei enthält jede Empfangszelle einen ortsfesten Mehrkanalempfänger, der von der zentralen Funkstation jeder Sprechfunkzelle auf ei nen freien Sprachkanal umgeschaltet wird.

Bei dieser bekannten Anordnung werden zu übertragende Daten nicht mit wechselnden Kodierungsalgorithmen verschlüsselt bzw. entschlüsselt, um sie unanfälliger gegen Störsignale zu machen.

Aus der DE-OS 33 14 557 ist es bekannt, unterschiedliche Rufsy steme für ein Sprechfunk-Sende/Empfangsnetz durch programmier bare teilnehmerspezifische Parameter kombinierbar zu machen. Dazu werden die teilnehmerspezifischen Parameter in einem pro grammierbaren Speicher abgelegt, der auch die für das jeweilige Rufsystem erforderlichen Schalt- und Rufparameter enthält.

Bei dieser bekannten Anordnung werden zu übertragende Daten nicht mit wechselnden Kodierungsalgorithmen verschlüsselt bzw. entschlüsselt, um sie unanfälliger gegen Störsignale zu machen, sondern unveränderte Sprachsignale im Rahmen von Selektivruf-, Sammelruf-, und anderen Spezialübertragungsarten übertragen.

In neuerer Zeit gibt es erhebliche Anstrengungen im Bereich der drahtlosen Datenübertragung in Paketform. Solche Daten werden typischerweise zwischen Datenverarbeitungsanlagen, wie etwa Computern in lokalen Netzwerken oder in Verbindung mit Telephon gesprächen übertragen. Systeme für solche Verbindungen werden normalerweise in einem örtlich begrenzten Gebiet, etwa inner halb eines Gebäudes oder zwischen verschiedenen, nicht weit voneinander entfernten Gebäuden, betrieben. Ein allgemein in solchen Systemen auftretendes Problem sind die nicht auszu schließenden Störungen durch andere Quellen elektromagnetischer Strahlung.

In manchen Gegenden kann ein Frequenzband für solche Verbindun gen nicht vorgesehen sein. Das Frequenzband wird möglicherweise von anderen Quellen ebenfalls genutzt, sowohl von Geräten zur Nachrichtenübertragung als auch von Quellen elektromagnetischen Rauschens, deren Einfluß manchmal nicht abzuschätzen ist. Eine Möglichkeit, die Auswirkung dieser Störungen zu reduzieren, stellt die Anwendung der Breitbandmodulation und Demodulation der Signale dar. Dieses Verfahren erhöht die Rauschunterdrückung, führt aber nicht zu einem Kommunikationssystem, das auch gegen über Störungen aller anderen Sendequellen unempfindlich ist. Ein besonderes Problem entsteht bei der Benutzung von Mikro wellengeräten, die in einem dem Frequenzband eines Kommuni kationssystems eng benachbarten Nennfrequenzband arbeiten. Die Frequenz der von einem solchen Gerät ausgehenden Signale kann während des Betriebs extrem variieren, was zur Folge hat, daß solche Geräte dazu neigen, Übertragungen in radikaler Weise zu blockieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Datenpaket-Über tragungssystem zu schaffen, das gegen solche äußeren Störfrequenzquellen unempfindlich ist.

Ein diese Aufgabe lösendes Paket-Kommunikationssystem ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Jede Nebenstation kann aus einer Vielzahl vorgegebener Kodierungs algorithmen intervallweise einen unterschiedlichen Kodierungs algorithmus auswählen. Diese Algorithmen sind dazu gedacht, Datenpakete vor der drahtlosen Übertragung zu kodieren und anschließend mittels einer komplementären Dekodierung die Unterscheidung übertragener Datenpakete von anderen Nachrichten und von Rauschen zu gestatten. Beispiele solcher Kodierungs algorithmen sind die Kodierung von Paketen auf elektromagne tische Träger einer vorgegebenen Trägerfrequenz, Breitband modulation oder die Kombination solcher Verfahren. Jede Neben station umfaßt die drahtlose Übertragungsmöglichkeit von Datenpaketen zur Hauptstation inklusive angepaßter Kodierer, um Datenpakete nach jeder der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen zu kodieren, wobei der Kodierer von einer Ansteuerung überwacht wird, damit jedes zur Hauptstation übertragene Datenpaket nach dem gegenwärtig gewählten Kodierungsalgorithmus kodiert wird. Die Nebenstation kann in jedes Datenpaket ein Signal zu ihrer Identifizierung einfügen. Jede Nebenstation umfaßt die Empfangs möglichkeit von drahtlos übertragenen Datenpaketen einschließ lich angepaßter Dekoder, um kodierte Datenpakete nach jedem der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen zu dekodieren, wobei der Dekodierer von einer Ansteuerung überwacht wird, damit jedes gerade empfangene Datenpaket komplementär zum gegenwärtig gewählten Kodierungsalgorithmus dekodiert wird.

Die Hauptstation enthält eine Vielzahl gleichzeitig betriebener Empfangskanäle, um drahtlos an die Hauptstation übertragene Datenpakete zu empfangen. Jeder Empfangskanal umfaßt Dekodie rer, um empfangene Datenpakete entsprechend einem vorgegebenen Dekodierungsalgorithmus zu dekodieren, wobei jeder der Dekodie rungsalgorithmen, der zu einem Empfangskanal gehört, zu einem anderen der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen komplementär ist. Datenspeicher, die mit den Empfangskanälen gekoppelt sind und auf in den empfangenen Datenpaketen enthaltene Signale ansprechen, dienen dazu, Daten jeder betreffenden Nebenstation aufzuzeichnen und den Kodierungsalgorithmus zu identifizieren, nach dem das zuletzt von der Nebenstation empfangene Datenpaket kodiert war. Die Hauptstation kann Datenpakete drahtlos zu den Nebenstationen übertragen, wobei die Übertragungsmöglichkeit der Hauptstation Kodierer umfaßt, die jedes zu den Nebenstatio nen übertragene Datenpaket nach jedem der vorgegebenen Kodie rungsalgorithmen kodieren können. Weiterhin sprechen die Kodierer auf die Datenspeicher an, um jedes an irgend eine Nebenstation adressierte Datenpaket nach dem Kodierungsalgo rithmus zu kodieren, welcher durch die aufgezeichneten und für die betreffende Nebenstation bestimmten Daten identifiziert wurde.

Allgemein beschrieben definiert der Kodierungsalgorithmus eine Anzahl bestimmter Übertragungskanäle, wobei jeder Kanal durch eine besondere Kodierungs- und dazu komplementäre Dekodierungs technik charakterisiert ist. Jede Nebenstation ändert den ge nutzten Übertragungskanal intervallweise, was gestattet, Über tragungskanäle zu wählen, die potentiell Störungen anderer elektromagnetischer Quellen vermeiden. Die Hauptstation kann übertragene Datenpakete empfangen und dekodieren und zwar unabhängig davon, welchen Übertragungskanal eine Nebenstation wählt. Die Hauptstation ermittelt aus bereits empfangenen Über tragungen, welche Form der Kodierung zur Übertragung von Daten paketen an eine bestimmte Nebenstation geeignet ist. Fehler prüfungsprotokolle und eine nochmalige Übertragung von nicht empfangenen Paketen, Methoden, die in jedem Paketübertragungs system stillschweigend inbegriffen sind, können den gelegent lichen Verlust eines Datenpaketes auffangen.

Jede Nebenstation kann ihren gegenwärtig gewählten Kodierungs algorithmus intervallweise auf verschiedene Art ändern. Eine bevorzugte Methode schließt das pseudostatistische Ändern des Kodierungsalgorithmus vor jeder Übertragung eines Datenpakets einer Nebenstation ein. Dies ist besonders dazu geeignet, radikal blockierende Quellen, die nicht auf einen bestimmten Spektralbereich begrenzt sind, zu umgehen. Hierzu können die Kodierungsalgorithmen Verfahren einschließen, die jedes von der Nebenstation übertragene Datenpaket auf unterschiedliche elektromagnetische Trägerfrequenzen kodieren oder die die Datenpakete mit Hilfe verschiedener pseudostatistischer Rausch kodes spreizbandkodieren (einige Verfahren sind durch größere Fehlererkennung gekennzeichnet, womit eine höhere Wahrschein lichkeit der Rückgewinnung von übertragenen Datenpaketen gegeben ist bei allerdings niedriger Datenübertragungsge schwindigkeit) oder andere Kodierverfahren. Alternativ kann der Wahlprozeß das Ändern des Kodierungsalgorithmus als Antwort auf Fehler in der Übertragung von Datenpaketen zwischen der Haupt- und der relevanten Nebenstation einschließen. Paket-Handling programme, die im Zusammenhang mit Paketkommunikationssystemen genutzt werden, enthalten im allgemeinen Fehlerprüfungspro gramme, die meist auf einem in Fachkreisen wohlbekannten zyklischen Redundanztest basieren. Wird eine statistisch nicht mehr zulässige Fehlerrate bei der Übertragung festgestellt, so kann die Nebenstation ihren gegenwärtigen Kodierungsalgorithmus ändern. Dies kann geschehen, indem in vorher festgelegter Weise die dem System bekannten unterschiedlichen Kodierungsalgorith men durchlaufen werden oder aber auch durch pseudostatistische Auswahl.

Die Aufzeichnung des Kodierungsalgorithmus in der Hauptstation, der mit dem zuletzt von einer Nebenstation empfangenen Daten paket assoziiert ist, kann auch die Information enthalten, welcher der Empfangskanäle die Übertragung erfolgreich deko diert hat. Dieser bestimmte Empfangskanal benutzt dann implizit ein komplementäres Dekodierungsverfahren zum gegenwärtig ge wählten Kodierungsverfahren der Nebenstation. In einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, in dem die Empfangskanäle und Sendeinheiten der Hauptstation zu einer Vielzahl von kombi nierten Sende- und Empfangseinrichtungen zusammengefaßt sind, bei der jede mit einer unterschiedlichen Trägerfrequenz arbeitet, reduziert der Aufzeichnungsprozeß sich auf das Speichern und Ergänzen von Daten, welche die Sende- und Empfangseinrichtung identifizieren, die das letzte von einer bestimmten Nebensta tion empfangene Datenpaket dekodiert hat. Ein Datenpaket, das für eine bestimmte Nebenstation gedacht ist, kann danach zur geeigneten Sende-Empfangseinrichtung geleitet werden.

Die Kodierungsalgorithmen umfassen vorzugsweise die Kodierung von Datenpaketen auf elektromagnetische Träger verschiedener Trägerfrequenzen und das Paket-Kodierverfahren der direkt aufeinanderfol genden gespreizten Bänder (direct sequence spread spectrum encoding). An jede der Trägerfrequenzen des Systems können unterschiedliche pseudostatistische Rauschkodes gebunden sein. Zu manchen Übertragungskanälen können längere Rauschkodes gehören, die die Übertragung auf diesen Kanälen unempfindlicher gegenüber Störungen anderer elektromagnetischer Quellen werden lassen, während zu anderen Kanälen kürzere Rauschkodes gehören, die die Datenübertragungsgeschwindigkeit erhöhen, aber eine geringere Fehlererkennungsrate aufweisen und in der Folge daraus resultierend eine größere Anfälligkeit für Störungen von Rauschquellen besitzen. Unter diesen Bedingungen ist der gewünschte Effekt die Erhöhung der allgemeinen Daten übertragungsgeschwindigkeit unter gleichzeitiger Beibehaltung zuverlässigerer Übertragungskanäle für den Fall, daß das System einer starken oder aggressiven Rauschquelle ausgesetzt ist. Die Wahlvorrichtung in jeder Nebenstation kann auch intervallweise auf einen vorgegebenen Übertragungskanal umschalten, der durch einen kürzeren Rauschkode gekennzeichnet ist, und auf einen alternativen Kanal wechseln, wenn statistisch nicht mehr zulässige Übertragungsfehlerraten festgestellt werden.

Die in den Patentansprüchen definierte Erfindung ist anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem,

Fig. 2 den Aufbau einer Sende-Empfangseinheit, wie sie in einer Nebenstation des Systems verwendet wird,

Fig. 3 den Aufbau einer Sende-Empfangseinheit, wie sie in einer Hauptstation des Systems verwendet wird, und

Fig. 4 ein Suchregister, wie es von der Hauptstation verwaltet wird.

Fig. 1 zeigt ein drahtloses Kommunikationssystem für die paketweise Übertragung von Daten mittels elektromagnetischer Träger. Das System umfaßt eine Hauptstation 10 und drei Neben stationen 12-16. Die Hauptstation 10 wird typischerweise stationär sein, die Nebenstationen 12-16 können jedoch mobil oder tragbar sein. Die Hauptstation 10 kann selbst mit Hilfs systemen verbunden sein, die auch von den Nebenstationen 12-16 genutzt werden, beispielsweise einem Computer, Fernmeldenetzen, Massenspeichern und Druckern. Unter solchen Bedingungen können die Nebenstationen 12-16 mit datenverarbeitenden Geräten wie Personal-Computern oder anderen Terminals verbunden sein. Alternativ oder in Verbindung mit digitaler Datenübertragung kann das System zur Übertragung von Sprachsignalen genutzt werden.

Die Hauptstation 10 umfaßt hier vier Sende-Empfangseinrichtungen 18-24. Jede Sende-Empfangs-Einheit arbeitet mit einer von vier verschiedenen Betriebsfrequenzen, F1-F4 benannt. Jede Sende- Empfangs-Einheit spricht nur auf Pakete an, die auf einem elektromagnetischen Träger ihrer Betriebsfrequenz empfangen werden und überträgt Pakete nur auf elektromagnetischen Trägern ihrer Betriebsfrequenz. Jede Sende-Empfangseinrichtung kann Datenpakete nach dem Verfahren der direkt aufeinanderfolgenden Bänder mittels unterschiedlicher pseudostatistischer Rausch kodes PN1-PN4 kodieren und dekodieren. Die Anzahl der Rausch kodes entspricht einem Satz Betriebsfrequenzen der Sende- Empfangs-Einrichtungen 18-24 und jeder pseudostatistische Rausch kode gehört eindeutig zu einer der verschiedenen Betriebsfre quenzen eines Satzes. In der Abbildung sind vier Sende- Empfangs-Einrichtungen 18-24 dargestellt; im Betrieb können zwei oder mehr Sende-Empfangs-Einrichtungen benutzt werden. Die Anzahl der dargestellten Nebenstationen hängt nicht notwendigerweise mit der Anzahl der Sende-Empfangs-Einrichtungen der Hauptstation zusammen, weshalb der Einfachheit halber nur drei Nebenstatio nen gezeigt sind.

Die Hauptstation 10 hat einen programmierbaren Prozessor 26, um eine Vielzahl von Funktionen, die mit der Zusammenstellung und der Zerlegung von Datenpaketen zusammenhängen, ausführen zu können. Der Prozessor 26 fügt vor der Übertragung in jedes Datenpaket einen Kode ein, der die Hauptstation 10 als Ursprung des Datenpakets identifiziert. Des weiteren fügt er einen Kode ein, der die Ziel-Nebenstationen identifiziert, an die das Datenpaket adressiert ist. Der Prozessor kann auch so program miert werden, daß er Datenpakete, die doppelt vorhanden sind, oder Datenpakete, die nicht an die Hauptstation 10 adressiert sind, verwirft, wobei die letztere Funktion von der genauen Konfiguration des Systems abhängt. Der Prozessor 26 der Haupt station kann ferner einen zyklischen Redundanztest ausführen, um zu entscheiden, ob ein Übermittlungsfehler bezüglich jedem der empfangenen Datenpakete aufgetreten ist. Als Antwort auf den ordnungsgemäßen Empfang eines Datenpakets löst der Prozes sor 26 der Hauptstation die Übermittlung einer Empfangsbestäti gung aus, die zu der Nebenstation übertragen wird, in der das Datenpaket seinen Ursprung hatte. Als Reaktion auf einen Über mittlungsfehler verwirft der Prozessor 26 der Hauptstation das empfangene Datenpaket und sendet keine Bestätigung. Die Neben station, in der das verworfene Datenpaket seinen Ursprung hatte, wird normalerweise als Reaktion auf das Ausbleiben einer Bestätigung das Datenpaket innerhalb eines festgesetzten Zeit rahmens erneut übertragen. Diese Funktionen sind in Paket kommunikationssystemen üblich und ihre Realisierung ist für Fachleute leicht zu erkennen. Der Prozessor 26 ist mit jeder der Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 so verbunden, daß er jede der Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 wählen kann, um ein Daten paket zu einer beliebigen Nebenstation 12-16 zu übertragen.

Die Nebenstationen 12-16 sind mit den Sende-Empfangs-Einrichtungen 28-32 bzw. den Prozessoren 34-38 verbunden. Die Sende-Empfangs- Einrichtung 28 und der Prozessor 34 der Nebenstation 12 sind stellvertretend in der Fig. 2 gezeigt. Allgemein gesagt überträgt und empfängt die Sende-Empfangs-Einrichtung 28 Datenpakete auf einer wählbaren Betriebsfrequenz. Die Betriebsfrequenz wird vom Prozessor 34 der Nebenstation 12 aus den vier Trägerfrequenzen, die von den Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 der Hauptstation erkannt werden, gewählt. Die Sende-Empfangs-Einrichtung 28 kann ebenfalls Datenpakete, die zu den Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 der Hauptstation gehören, nach dem Verfahren der direkten aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder mittels der verschiedenen pseudostatistischen Rauschkodes PN1-PN4 kodieren und dekodieren. Zu diesem Zweck wird die Sende-Empfangs-Einrichtung 28 zu jeder beliebigen Zeit den pseudostatistischen Rauschkode benutzen, der zu ihrer gegenwärtigen Betriebsfrequenz gehört. Demnach wird eine der Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 der Hauptstation zu jeder Zeit in der Lage sein, die von der Sende-Empfangs-Einrichtung der Nebenstation übertragenen Datenpakete zu empfangen und zu dekodieren.

Der Prozessor 34 der Nebenstation ist derart programmiert, daß er allgemeine Funktionen der Zusammenstellung und Zerlegung von Datenpaketen analog denen des Prozessors 26 der Hauptstation ausführen kann. Eine allgemeine Funktion, die besonders wichtig für die vorliegende Erfindung ist, ist das Einfügen von Kodes oder allgemeiner Kennzeichen in jedes von der Nebenstation 12 übertragene Datenpaket, durch die die Nebenstation 12 als Ursprung des Datenpakets identifiziert werden kann. Dieses Vorgehen ist im Zusammenhang mit Paketübertragungssystemen üblich, bietet bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung jedoch eine weitere Funktion. Wie im folgenden näher ausge führt, wird die Hauptstation 10 bei der Anpassung einer ihrer Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 an eine Übermittlung von Daten paketen zur Nebenstation 12 unterstützt.

Die Sende-Empfangs-Einrichtung 28, die der Nebenstation 12 zuge ordnet ist, besitzt eine Antenne 40 über die sowohl Datenpakete gesendet als auch empfangen werden können. Über den Knotenpunkt 42 ist die Antenne 40, mit den Sende- und Empfangskanälen ver bunden. Im Sendemodus werden serielle Bits eines Datenpakets vom Prozessor 34 zu einem direkten Sequenz-Spreizbandkodierer (DS/SS) 44 geschickt. Der Kodierer 44 generiert einen pseudo statistischen Rauschkode und kombiniert die Datenbits mit diesem, um ein breitbandgespreiztes Signal zu erzeugen. (Der Kodierer 44 kann auch Schaltungen enthalten, die vor dem Kodierverfahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder eine Differenzphasenverschiebungskodierung durchführen.) Das Breitbandsignal wird dann von einem symmetrischen Misch kreis 46 auf ein elektromagnetisches Trägersignal kodiert, dessen Frequenz von einem Empfängeroszillator 48 bestimmt wird. Das vom symmetrischen Mischkreis 46 erzeugte Trägersignal wird mit einem Verstärker 50 verstärkt und über die Antenne 40 gesendet.

Sowohl der Oszillator 48 als auch der Kodierer 44 werden vom Prozessor 34 der Nebenstation 12 gesteuert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Prozessor 34 so programmiert, daß er die Frequenz des Oszillators 48 pseudostatistisch aus dem den Sende-Empfangs-Einrichtungen 18-24 der Hauptstation bekannten Satz von Trägerfrequenzen auswählt. Der Wechsel der Frequenz erfolgt vor jeder Übertragung eines Datenpakets der Nebenstation 12. Gleichzeitig ändert der Prozessor 34 den pseudostatistischen Rauschkode, welcher vom Kodierer 44 generiert wird, in denjeni gen, der von der Sende-Empfangs-Einrichtung der Hauptstation, welche auf die gegenwärtig von der Nebenstation 12 gewählte Betriebs frequenz anspricht, erkannt wird.

Im Empfangsmodus wartet die Sende-Empfangs-Einrichtung 28 nur auf Bestätigungspakete der Hauptstation 10. Es wird erwartet, daß diese Bestätigungspakete von einem elektromagnetischen Träger empfangen werden, dessen Frequenz mit der gegenwärtigen Betriebsfrequenz der Nebenstation 12 übereinstimmt und daß die Bestätigungspakete mit dem zugehörigen pseudostatistischen Rausch kode nach dem Kodierverfahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder kodiert sind. Das Paket wird so, wie es über die Antenne 40 empfangen wurde, von einem Verstärker/Filterglied 52 verstärkt und gefiltert. Ein symmetrischer Mischkreis 54 kombiniert das eingehende Paket mit dem vom Empfängeroszillator 48 erzeugten Signal (genauer gesagt mit der gegenwärtigen Betriebsfrequenz der Nebenstation 12), um das Paket von seinem elektromagnetischen Trägersignal zu demodulieren. Das vom symmetrischen Mischkreis 54 erzeugte Signal wird von einem DS/SS Dekoder 56 empfangen, der den gegenwärtigen pseudosta tistischen Rauschkode generiert und ihn mit dem empfangenen Datenpaket kombiniert, um die enthaltenen Daten spreizband dekodieren zu können. Der Dekoder 56 kann mit einem Filter verbunden sein, der unerwünschte Signale in üblicher Weise ausscheidet. Der Dekoder 56 wird vom Prozessor 34 der Neben station 12 gesteuert, um den pseudostatistischen Rauschkode zu generieren und zu verwenden, der zu der gegenwärtigen Betriebs frequenz der Nebenstation 12 gehört. Die Dekodierung wird normalerweise die Wahl eines geeigneten Phasenwinkels für den pseudostatistischen Rauschkode einschließen, welcher diesen mit dem ankommenden Datenpaket synchronisiert. (Ein nachfolgender Bearbeitungsschritt kann die Differenzphasenverschiebungs demodulation des schmalbandigen Signals einschließen, welches von der Breitbanddemodulation erzeugt wird.) Sodann werden serielle Bits der dekodierten Datenpakete vom Prozessor 34 der Nebenstation empfangen, der die gebräuchlichen Funktionen des Pakethandlings durchführt, einschließlich der Prüfung auf Übertragungsfehler und dem Verwerfen von Paketen, die nicht an die Nebenstation 12 adressiert sind.

Die Kodierung und Dekodierung beruht auf herkömmlichen Verfah ren. Der Kodierer 44 und der Dekoder 56 der Nebenstation sind in der Weise dargestellt, daß jeder für sich den gegenwärtig benötigten pseudostatistischen Rauschkode der Nebenstation 12 generiert. Das ist nicht notwendig, es kann ebenso ein einziger von beiden genutzter Kodegenerator verwendet werden. Ein Bei spiel für eine solche Verwirklichung kann der US-Patentschrift 4 774 715 entnommen werden. Abgesehen davon, daß der vorgesehene Kodegenerator programmierbar sein muß, um die verschiedenen Rauschkodes zu generieren, die das Kommunikationssystem benö tigt, ist dieses Patent hier als Referenz enthalten.

Die Sende-Empfangs-Einrichtung 18 der Hauptstation 10 ist beispiel haft für die vier Sende-Empfangs-Einrichtungen der Hauptstation in der Fig. 3 dargestellt. Die Ausführung und die Betriebsweise der Sende-Empfangs-Einrichtung 18 ist ähnlich der Sende-Empfangs- Einrichtung 28 der Nebenstation. Komponenten, die beiden Sende- Empfangs-Einrichtungen 18 und 28 gemeinsam sind, wurden konsequen terweise in der Fig. 3 mit den in Fig. 2 benutzten Bezugszeichen gefolgt von einem B gekennzeichnet. Die Arbeitsweise dieser Komponenten wird aus der vorhergehenden Beschreibung der Sende-Empfangs-Einrichtung 28 deutlich. Allerdings können die Nennfrequenz F1 und der pseudostatische Rauschkode PN1 der Sende-Empfangs-Einrichtung 18 während der Anfangskonfiguration festgelegt werden und brauchen bei normalem Betrieb nicht geändert zu werden. Deshalb ist ein Regler 58 vorgesehen worden, der die Einstellung der Nennfrequenz des Oszillators 48B und die Festlegung des pseudostatischen Rauschkodes des Kodierers 44B und des Dekoders 56B der Hauptstation 10 erlau ben.

Die allgemeine Betriebsweise wird anhand der Nebenstation 12 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird angenommen, daß die Nebenstation 12 Paketübertragungen zur Hauptstation 10 initiieren kann und daß die Hauptstation 10 alle Daten zurücksendet, die von der Nebenstation 12 zu irgend einer anderen Nebenstation übertragen werden müssen. Um eine gegenseitige Störung der Übertragung von Paketen der Neben stationen zu vermeiden und um Konflikte, die tatsächlich auf treten können, zu lösen, können verschiedene bekannte Verfahren angewendet werden.

Die Station kann zu Anfang ein Paket auf der vorgegebenen Trägerfrequenz F4 übertragen und das Paket mit dem zur Träger frequenz F4 gehörenden pseudostatischen Rauschkode PN4 kodie ren. Das Paket wird von der Sende-Empfangs-Einrichtung 24 der Hauptstation empfangen und dekodiert, die mit der Trägerfre quenz F4 arbeitet und die den pseudostatischen Rauschkode PN4 generiert, der zur Dekodierung des Pakets der Nebenstation notwendig ist. Der Prozessor 26 der Hauptstation identifiziert die Sende-Empfangs-Einrichtung 24 durch die Übertragungsleitung, in der das Paket erfaßt wird. Weiterhin identifiziert er die Nebenstation 12 als Ursprung des Pakets, indem der Kode der Nebenstation 12 in dem dekodierten Paket erkannt wird und er speichert in einem RAM des Prozessors 34 Daten, die die Sende- Empfangs-Einrichtung 24 als diejenige identifizieren, die zuletzt ein Paket von der Nebenstation 12 empfangen hat. Der Prozessor 26 kann in dem zu ihm gehörenden Speicher ein Suchregister aufrechterhalten (schematisch weitgehend in Fig. 4 dargestellt). Das Suchregister kann entsprechend der Anzahl an Nebenstationen 12 bis 16 eine Vielzahl von Aufzeichnungen (waagerechte Spalten) enthalten. Jede Aufzeichnung kann den von der Nebenstation zur Identifizierung ihrer Pakete gewöhnlich verwendeten Identifi zierungskode (Feld links außen) enthalten (allgemeiner ausge drückt, einen Kode, der die Nebenstation 12 im System identifi ziert) und einen Kode, der anzeigt, welche der Sende-Empfangs- Einheiten 18 bis 24 der Hauptstation zuletzt ein Datenpaket von einer bestimmten Nebenstation empfangen hat (Feld rechts außen). In Fig. 4 sind die Identifizierungskodes für die Neben stationen und die Sende-Empfangs-Einrichtungen der Hauptstation durch die Bezugszeichen repräsentiert, die auch anderweitig in den Figuren verwendet werden. Um auf die in Fig. 4 gezeigten Eintragungen zu kommen, kann der Prozessor 26 der Hauptstation in diesem Ausführungsbeispiel einfach den zur Aufzeichnung gehörigen Identifizierungskode der Sende-Empfangs-Einrichtung nochmals ablegen, die der Nebenstation 12 zugeordnet ist.

Die Hauptstation 10 kann hiernach ein für die Nebenstation 12 bestimmtes Paket zu dieser übertragen, das beispielsweise Rechendaten oder Sprachaufzeichnungen enthält. Vor der Über tragung tastet der Prozessor 26 das Suchregister ab, um die Eintragung zu finden, die den Adresskode der Nebenstation 12 enthält und entnimmt die Daten, die die Sende-Empfangs-Einrichtung 24 als die Sende-Empfangs-Einrichtung ausweisen, die gegenwärtig zur Übertragung von Paketen zur Nebenstation 12 benutzt werden muß. Genauer gesagt weisen die Daten die Frequenz F4 als erfor derliche Übertragungsfrequenz für Pakete zur Nebenstation 12 und den zur Spreizbandkodierung erforderlichen zugehörigen PN-Kode aus. Die Hauptstation 10 kann dann ein Paket an die Nebenstation 12 adressieren und das Paket über die Sende- Empfangs-Einrichtung 24 auf der Trägerfrequenz F4 übertragen, wobei das Paket mit dem zugehörigen pseudostatischen Rauschkode PN4 kodiert ist. Die Nebenstation 12 erwartet jedes Paket der Hauptstation, das auf der gegenwärtigen Nennfrequenz F4 der Nebenstation 12 empfangen wird. Die Sende-Empfangs-Einrichtung 28 der Nebenstation 12 demoduliert und spreizbanddekodiert darauf hin das Paket einfach mittels des pseudostatistischen Rausch kodes PN4.

Unmittelbar vor der Übertragung eines weiteren Pakets wählt der Prozessor 34 der Nebenstation eine nach Zufallsgesetzen er mittelte andere der vier vorgegebenen Frequenzen aus, bei spielsweise F2. Der Prozessor 34 stellt dann den zur Sende- Empfangs-Einheit 28 gehörigen Oszillator 48 auf die Frequenz F2. Er weist ebenfalls den Kodierer und Dekodierer 44, 56 an, den zugehörigen pseudostatistischen Rauschkode PN2 zu erzeugen. Das nächste Paket der Nebenstation 12 wird daraufhin passend nach dem Verfahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder kodiert und auf einem elektromagnetischen Trägersignal zur Hauptstation 10 übertragen, dessen Frequenz mit F2 übereinstimmt. Die Sende-Empfangs-Einrichtung 20 der Hauptstation empfängt das Paket und dekodiert es. Der Prozessor 26 der Hauptstation bringt dann sein Suchregister auf den neuesten Stand, indem er Daten speichert, die die Sende-Empfangs-Einrichtung 20 als die für Übertragungen von weiteren Paketen an die Neben station 12 zuständige ausweisen.

Der obige Ablauf kann sich bei weiteren Übertragungen zwischen der Hauptstation 10 und der Nebenstation 12 wiederholen. Die Arbeitsweise ist vereinfacht dargestellt worden und es wird selbstverständlich angenommen, daß andere der Nebenstationen 12-16 Pakete zwischen Paketsendungen von der Hauptstation 10 und von der Nebenstation 12 übertragen und empfangen können. Ebenfalls können Fehlerprüfungsprotokolle auftreten, die eine erneute Übertragung von Paketen der Nebenstation 12 oder der Hauptstation 10 bedingen. Jede erneute Übertragung eines Daten pakets von der Nebenstation 12 schließt in diesem Ausführungs beispiel der Erfindung einen Wechsel der Nennfrequenz der Nebenstation 12 ein.

Mit dem zufallsgesteuerten Wechsel der Nennfrequenz der Neben station 12 können andauernde Störungen von anderen elektro magnetischen Quellen weitgehend umgangen werden. Bei Vorhanden sein solcher Störungen können Pakete ab und zu verlorengehen. Wenn die Rauschquelle elektromagnetische Strahlung produziert, die in einem Frequenzband nahe dem der vier Übertragungsfre quenzen liegt oder mit diesem überlappt, dann kann jedes auf dieser Systemfrequenz gesendete Paket potentiell verlorengehen. Wenn die Rauschquelle durch variierende Spektralanteile gekenn zeichnet ist, wie es etwa bei Mikrowellengeräten der Fall wäre, dann können Pakete manchmal in weniger vorhersehbarer Weise auf verschiedenen Trägerfrequenzen des Systems verlorengehen. Solche Probleme können mit Hilfe von Fehlerprüfungsprotokollen und anschließender erneuter Übertragung auf zufällig gewählten Nennfrequenzen gelöst werden.

Der Algorithmus, der die Nennfrequenz festlegt, ist vorzugs weise pseudostatistisch und enthält vorzugsweise die Wahl einer neuen Nennfrequenz jeder Nebenstation vor der Übertragung eines jeden Pakets der Nebenstation. In diesem Vorgehen wird die effektivste Möglichkeit gesehen, unerwünschte Störungen einer radikal blockierenden Rauschquelle, z. B. eines Mikrowellen geräts, zu vermeiden. Die Nebenstation wird normalerweise so wie oben beschrieben programmiert sein, um eine Überprüfung auf Übertragungsfehler durchzuführen. Demnach wird die Nebenstation so programmiert sein, daß sie ihre gegenwärtige Nennfrequenz als Reaktion auf Übertragungsfehler ändern kann. Der Wechsel der Nennfrequenz als Antwort auf Übertragungsfehler wird vor zugsweise zufallsgesteuert vorgenommen, um zu vermeiden, daß alle Nebenstationen des Systems möglicherweise auf einer einzigen Frequenz übertragen, was die Wahrscheinlichkeit sich gegenseitig störender Übertragungen erhöhen würde. Unter solchen Umständen ist es wünschenswert, daß der Prozessor 34 der Nebenstation darauf programmiert ist, eine statistisch akzeptable Fehler rate, etwa den Verlust eines von zehn Paketen, zu erkennen und seine Nennfrequenz nur dann zu ändern, wenn eine statistisch nicht mehr akzeptable Fehlerrate auftritt. Setzt man zur Zeit übliche Vorgehensweisen bezüglich der Fehlerprüfung voraus, liegt die geeignete Programmierung des Prozessors 34 auf der Hand.

Die im System realisierten Verbindungskanäle können Rauschkodes verschiedener Länge einschließen. So kann z. B. der Kode PN1 relativ kurz sein (durch geringe Fehlererkennung aber höhere Datentransferraten charakterisiert) und der Kode PN2 relativ lang (durch bessere Fehlererkennung aber geringere Datentrans ferraten gekennzeichnet). Der Prozessor 34 der Nebenstation 12 kann durch geeignete Programmierung seinen Kodierungsalgorith mus im Hinblick auf höhere Datentransferraten periodisch auf die Benutzung der Trägerfrequenz F1 und des Kodes PN1 umschal ten. Der Prozessor 34 kann so programmiert sein, daß er die Anzahl von erfolgreichen Paketübertragungen zwischen aufein anderfolgenden Übertragungsfehlern feststellt (wobei die Fehler durch das Ausbleiben von Paketen der Hauptstation erkannt werden, die den Empfang von Paketen der Nebenstation bestäti gen). Als Reaktion auf eine statistisch unakzeptable Übertra gungsfehlerrate, z. B. weniger als zehn erfolgreiche Übertra gungen zwischen Übertragungsfehlern, kann der Prozessor 34, um eine zuverlässigere Übertragung zu erreichen, auf einen alter nativen Kanal umschalten, etwa den, der durch die Trägerfrequenz F2 und den relativ langen Geräuschkode PN2 charakterisiert ist. Dieser Aufbau versucht generell die Datentransferrate zu erhöhen und stellt gleichzeitig sicher, daß ein relativ un empfindlicher Verbindungskanal für den Fall vorhanden ist, indem das System starken Rauschproblemen ausgesetzt ist. Diese Betriebsweise in Verbindung mit der Spreizbandkodierung der Pakete benötigt nicht unbedingt verschiedene Trägerfrequenzen: Eine einzige gemeinsame Trägerfrequenz kann für alle Paket übertragungen benutzt werden, wobei die Verbindungskanäle durch die Benutzung verschiedener Rauschkodes unterschieden werden. Alternativ kann eine Vielzahl von Trägerfrequenzen benutzt werden. Eine oder mehrere dieser Trägerfrequenzen können zu Rauschkodes unterschiedlicher Länge gehören.

Claims

1. Datenpaket-Kommunikationssystem mit

- einer Hauptstation (10) und einer Vielzahl von Nebenstationen (12, 14, 16), zwischen denen Datenpakete ausgetauscht werden,
- erste Sende-Empfangs-Einrichtungen (18, 20, 22, 24) in der Hauptstation zum drahtlosen Aussenden und Empfangen von Daten paketen zu und von den Nebenstationen (12, 14, 16), und
- zweite Sende-Empfangs-Einrichtungen (28, 30, 32) in den Ne benstationen zum drahtlosen Aussenden und Empfangen von Daten paketen zu und von der Hauptstation (10),

dadurch gekennzeichnet, daß jede Nebenstation (12, 14, 16) aufweist

- eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines intervallweise unterschiedlichen Kodierungsalgorithmus aus einer Vielzahl vor gegebener Kodierungsalgorithmen,
- einen durch die Auswahleinrichtung (34, 36, 38) gesteuerten Kodierer, mit dem die Datenpakete entsprechend jedem beliebigen der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen kodierbar sind und der von der Auswahleinrichtung ansteuerbar ist, um jedes zur Haupt station (10) zu übertragendes Datenpaket entsprechend dem aus gewählten Kodierungsalgorithmus zu kodieren,
- eine Einrichtung zum Einfügen eines Indikators in jedes von der jeweiligen Nebenstation (12, 14, 16) zu übertragende Daten paket, der die jeweilige Nebenstation (12, 14, 16) identifi ziert, und
- Dekoder (48, 54, 56), die nach einem beliebigen der vorgege benen Kodierungsalgorithmen kodierte Pakete dekodieren und die von der Auswahlvorrichtung ansteuerbar sind, um jedes gerade empfangene Paket mit einem zum gegenwärtig gewählten Kodierung salgorithmus komplementären Dekodierungsalgorithmus zu dekodie ren,
und daß die Hauptstation (10) aufweist
- Empfangseinrichtungen (18, 20, 22, 24), die eine Vielzahl von gleichzeitig betriebenen Empfangskanälen bilden, um drahtlos zur Hauptstation (10) gesendete Datenpakete empfangen zu kön nen, wobei jeder Empfangskanal Dekoder (48B, 54B, 56B) zur De kodierung von empfangenen Datenpaketen nach einem vorgegebenen Dekodierungsalgorithmus enthält und der zu jedem Empfangskanal gehörige Dekodierungsalgorithmus komplementär zu einem anderen der vorgegebenen Dekodierungsalgorithmen ist,
- eine Speichereinrichtung (26), die mit den Empfangskanälen zusammenwirkt und auf Indikatoren in den über die Empfangskanä le empfangenden Datenpakete anspricht und bezüglich jeder Ne benstation (12, 14, 16) Daten speichert, die den Kodierungsal gorithmus identifizieren, nach dem ein zuletzt von der jeweili gen Nebenstation (12, 14, 16) empfangenes Datenpaket kodiert war, und
- Kodierer, die zu den Nebenstationen (12, 14, 16) zu übertra gende Datenpakete entsprechend jedem der vorgegebenen Kodie rungsalgorithmen kodieren und die auf die Speichereinrichtung (26) ansprechen, um jedes an eine beliebige Nebenstation (12, 14, 16) adressierte Datenpaket nach dem Kodierungsalgorithmus zu kodieren, der durch die bezüglich der Nebenstation (12, 14, 16) gespeicherten Daten identifiziert wurde.

2. Paket-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlvorrichtung (34, 36, 38) in jeder der Neben stationen (12, 14, 16) einen Kodierungsalgorithmus aus den vorgegebenen Kodierungsalgorithmen vor der Übertragung eines jeden Datenpakets einer Nebenstation (12, 14, 16) in pseudo statistischer Weise auswählen kann.

3. Paket-Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nebenstation (12, 14, 16) eine Fehlererkennungsvorrichtung umfaßt, die Fehler in der Übertragung von Datenpaketen zwischen der Neben station (12, 14, 16) und der Hauptstation (10) erkennt, und daß die Auswahlvorrichtung (34, 36, 38) jeder Nebenstation (12, 14, 16) den gegenwärtig gewählten Kodierungsalgorithmus zur Reaktion auf erkannte Übertragungsfehler in einen anderen der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen ändern kann.

4. Paket-Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen die Kodierung von Datenpaketen auf elektromagnetische Trägerwellen umfaßt und jeder der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen zu einer anderen vorgegebenen Trägerfrequenz gehört.

5. Paket-Kommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen die Kodierung auf ein gespreiztes Band von Datenpaketen vor der Kodierung auf eine elektromagnetische Trägerwelle umfaßt.

6. Paket-Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kodierer (44, 46, 48) jeder Nebenstation (12, 14, 16) eine Rauschcode-Erzeugungsvorrichtung (44) zur Generierung eines aus einer Vielzahl vorgegebener pseudostatistischer Rauschkodes umfassen, von denen jeder zu einer anderen der vorgegebenen Trägerfrequenzen gehört, und die das zu übertragende Datenpaket mit demjenigen pseudostatistischen Rauschkode, der zur Trägerfrequenz des gegenwärtig gewählten Kodierungsalgorithmus der Nebenstation (12, 14, 16) gehört, nach dem Kodierverfahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder kodiert;
daß der Kodierer (44B, 46B, 48B) der Hauptstation (10) eine Rauschcode-Erzeugungsvorrichtung (44B) zur Generierung eines aus einer Vielzahl vorgegebener pseudostatistischer Rauschkodes umfaßt, um jedes von der Hauptstation (10) zu übertragende Datenpaket mit dem pseudostatistischen Rauschkode nach dem Kodierverfahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder zu kodieren, der zur Frequenz derjenigen elektromagnetischen Trägerwelle gehört, auf die das Datenpaket von dem Kodierer (44B, 46B, 48B) der Hauptstation (10) kodiert ist;
daß die Dekoder (48, 54, 56) jeder Nebenstation (12, 14, 16) Rauschcode-Decodiervorrichtungen (56) umfassen, um die Datenpakete mit dem pseudo statistischen Rauschkode, der zur Trägerfrequenz des gegen wärtig gewählten Kodierungsalgorithmus der Nebenstation (12, 14, 16) gehört, nach dem Verfahren der direkt aufeinander folgenden gespreizten Bänder zu dekodieren;
der Dekoder (48B, 54B, 56B) eines jeden Empfangskanals der Hauptstation empfangene Pakete dekodiert, die auf eine jeweils andere der vorgegebenen Trägerfrequenz kodiert waren und eine Vorrichtung (56B) umfaßt, die Datenpakete mit dem pseudosta tistischen Rauschkode entsprechend dem Dekodierverfahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder dekodiert, der dieser Trägerfrequenz entspricht.

7. Paket-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der vorgegebenen Kodierungsalgorithmen das Kodierver fahren der direkt aufeinanderfolgenden gespreizten Bänder für Datenpakete umfaßt, indem die Pakete mit einem pseudostatischen Rauschkode, der zum Kodierungsalgorithmus gehört, kombiniert werden;
jede der Nebenstationen (12, 14, 16) Fehlererkennungsvorrichtungen umfaßt, die Fehler in der Übertragung von Datenpaketen zwischen der Neben station (12, 14, 16) und der Hauptstation (10) erkennen;
die Auswahlvorrichtung (34, 36, 38) jeder Nebenstation (12, 14, 16) intervallweise einem Kodierungsalgorithmus wählen kann, der zu einem relativ kurzen pseudostatistischen Rauschkode gehört und danach als Antwort auf die Erkennung von Übermittlungs fehlern einen anderen der vorgegebenen Algorithmen wählen kann.