專利名稱：一種無線數(shù)據(jù)傳輸裝置和編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通訊領(lǐng)域。
現(xiàn)狀現(xiàn)有的遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)一般地采用了專用通訊系統(tǒng)，如圖一所示。即專門申請的頻率，獨(dú)立的發(fā)射、接收控制系統(tǒng)，專有的調(diào)制方法構(gòu)成。在點(diǎn)對點(diǎn)的方式下，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率需要隨通訊距離的增加而增加，制造成本也隨之增加。專有的調(diào)制方法一般比較簡單，只具有簡單的糾錯能力，抗干擾能力先天不足。在大覆蓋范圍的組網(wǎng)，會由于缺乏網(wǎng)絡(luò)控制功能，而產(chǎn)生相互干擾。在如下的典型應(yīng)用中，專有通訊系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)需要。全球定位系統(tǒng)(Global Position System)設(shè)備已經(jīng)非常成熟，已廣泛使用。將GPS設(shè)備安裝在運(yùn)行的火車上，調(diào)度中心接收從各個火車發(fā)送的坐標(biāo)參數(shù)及其他信息，并向火車發(fā)送控制信息，是一個典型星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的廣域網(wǎng)絡(luò)遙測遙控系統(tǒng)。如果采用專有通訊系統(tǒng)，在許多國家或地區(qū)的鐵路運(yùn)營機(jī)構(gòu)沒有足夠的財(cái)力建立這樣一個通訊網(wǎng)絡(luò)。
解決方法數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM900/1800，PCS1900，CDMA，銥星，全球星等，都包含短信息服務(wù)(short Message Service)。它最初的用途是通過網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備(移動電話及人機(jī)終端)，實(shí)現(xiàn)人到人的文字信息傳送。在短信息的基礎(chǔ)上，制定一定的編碼/解碼協(xié)議，可以使短信息服務(wù)完成計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的(非文字的)信息傳送、或計(jì)算機(jī)到人的信息傳送和人/計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的控制指令傳送。于是，我們采用數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)代替專用數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備代替專用通訊設(shè)備，使用短信息服務(wù)(Short Message Service)完成計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)雙向傳送。如圖二所示，計(jì)算機(jī)將傳送信息編碼為短信息，傳送給數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。該接入設(shè)備通過數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)將短信息發(fā)送到另一數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，傳送到目的計(jì)算機(jī)，目的計(jì)算機(jī)將短信息解碼即得到原傳送信息。數(shù)字移動通訊網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備如圖三的上部分所示，由天線(1)、發(fā)射電路(2)、射頻切換器(3)、接收電路(4)、頻率合成器(5)、雙向接口(8)和基帶處理電路(6)組成。在無需語音通訊的情況下可以取消與之相關(guān)的語音通訊的語音處理電路和人機(jī)界面(鍵盤和(液晶)顯示屏)7?；鶐幚黼娐吩趯Ｓ脩?yīng)用系統(tǒng)的處理器的控制下只處理短信息的發(fā)送；收到短信息后將短信息傳送給專用應(yīng)用系統(tǒng)的處理器。專用的應(yīng)用系統(tǒng)如圖三的下部分所示，由雙向接口(8)、處理器電路(9)、輸入設(shè)備和輸入接口(10)和輸出設(shè)備和輸出接口(11)組成。其輸入設(shè)備為鍵盤等的人機(jī)接口或GPS接收器、數(shù)據(jù)采集等智能設(shè)備，輸入接口為連接外置的智能設(shè)備提供連接。輸出設(shè)備為LED/LCD顯示部件等人機(jī)接口或控制部件，輸出接口為外置控制設(shè)備提供連接。雙向接口(8)是連接接入設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)的接口。當(dāng)基帶處理電路和應(yīng)用系統(tǒng)使用不同的處理器(processor)時，它是一硬件接口；當(dāng)共用處理器時，它是一個軟件接口。整個裝置有以下實(shí)現(xiàn)方式一、專用應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，如圖三所示。上半部為數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，下半部為專用應(yīng)用系統(tǒng)，使用一定標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口相連。數(shù)據(jù)到短信息的編碼和解碼可以在應(yīng)用系統(tǒng)的處理器或接入設(shè)備中的處理器完成，為保證通用性，一般采用應(yīng)用系統(tǒng)的處理器完成。數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備發(fā)送和接收短信息，經(jīng)過數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)中的短信息服務(wù)中心的轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳送。這種方式可以靈活組合專用應(yīng)用系統(tǒng)和移動通信接入設(shè)備。二、包含數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的集成的專用應(yīng)用系統(tǒng)。將在移動數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和專用應(yīng)用系統(tǒng)(GPS，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，手持計(jì)算機(jī)等)集成在一起。使用其中的中央處理器(CPU)將信息編碼為短信息，通過數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)發(fā)送到另一數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，最終傳送到目的計(jì)算機(jī)。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用中，中心節(jié)點(diǎn)需要與多個節(jié)點(diǎn)連接，如大型遙測系統(tǒng)的控制中心，可以通過有線方式接入電話網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Internet 或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò))與數(shù)字移動通訊網(wǎng)絡(luò)短信息服務(wù)中心相連，或建立一個該移動通訊網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)中心直接接入控制中心的網(wǎng)絡(luò)。這種方式可以減少一次短信息服務(wù)中心的一次轉(zhuǎn)發(fā)，提高信息傳送速度和網(wǎng)絡(luò)效率。短信息服務(wù)的數(shù)據(jù)格式是按照傳送自然語言的文字編碼設(shè)計(jì)的，不能直接傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)或特殊文字編碼。在應(yīng)用中需要一個協(xié)議將二進(jìn)制數(shù)據(jù)(其他信息可以看作特殊的二進(jìn)制數(shù)據(jù))到短信息的編碼。同時，由于短信息服務(wù)一般都有長度限制，如GSM的短信息服務(wù)將短信息長度限制在160個字符，所以該協(xié)議還需要包含信息分組/重組的功能。在較大通訊量的應(yīng)用中，為了提高傳輸效率，協(xié)議中應(yīng)當(dāng)包含信息壓縮的功能。由于短信息在傳送中沒有加密，在傳輸中特別是由基站到接入設(shè)備的無線傳輸中容易被偵聽，在大多數(shù)的應(yīng)用中，加密/解密協(xié)議也是必須的。數(shù)據(jù)的流程如圖四所示發(fā)送方編碼時(a)原始信息(12)按照加密/解密算法(20)加密生成加密信息(13)(b)加密信息(13)按照壓縮/編碼協(xié)議(21)經(jīng)過編碼生成數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)接受的字符串(14)(c)字符串長度超過移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)的長度限制時，按照分組協(xié)議(22)分解成移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)接受的短信息(15)接收方收到短信息解碼時(a)接收到的短信息1(16)與短信息(15)相同，按照分組協(xié)議(22)合并成字符串1(17)，字符串1(17)與字符串(14)相同(b)字符串1(17)按照壓縮/編碼協(xié)議(21)解壓縮、解碼成加密信息1(18)，加密信息1(18)與加密信息(13)相同(c)加密信息1(18)按照加密/解密算法(20)解密成原始信息1(19)，原始信息1(19)與原始信息(12)相同優(yōu)點(diǎn)1、充分利用數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有的GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了全世界大部分城市地區(qū)。以銥星為代表的低軌道衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了全世界所有地區(qū)。2、充分利用已經(jīng)存在的數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)，無需建設(shè)專用的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，降低投資，節(jié)省建設(shè)時間。3、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，網(wǎng)絡(luò)具有良好的抗干擾性和糾錯能力。4、網(wǎng)絡(luò)具有沖突管理功能和存儲轉(zhuǎn)發(fā)的功能，簡化專用應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)。5、數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備技術(shù)成熟，制造成本低。6、現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)收費(fèi)一般都是按照連接時間計(jì)費(fèi)的，而短信息服務(wù)是無連接的，不計(jì)算連接時間，電信運(yùn)營商可以免費(fèi)或以少量費(fèi)用提供此服務(wù)，可降低最終用戶的費(fèi)用。
實(shí)施實(shí)例鐵路運(yùn)營機(jī)構(gòu)的調(diào)度中心需要實(shí)時監(jiān)控運(yùn)行中的火車的位置、速度等信息，通過GPS定位系統(tǒng)可以很容易的得到這些數(shù)據(jù)，火車運(yùn)行的其他信息可以人工輸入，火車上的計(jì)算機(jī)和調(diào)度中心的雙向數(shù)據(jù)傳送即可以采用本專利裝置?；疖嚿系难b置如圖五所示，由(低軌道衛(wèi)星移動通信網(wǎng)絡(luò))接入設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和控制器組成。GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集火車位置、速度，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集其他數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)采集后，由應(yīng)用系統(tǒng)的處理器解密編碼以短信息的形式傳送給移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備，接入設(shè)備將短信息通過移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)(short Message Service)將短信息發(fā)送給調(diào)度中心，調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)將短信息解碼解密后，就得到火車的運(yùn)行數(shù)據(jù)。應(yīng)用系統(tǒng)還包括了人機(jī)接口，火車司機(jī)和列車員可以將一些特殊數(shù)據(jù)人工輸入，不定期地傳送給調(diào)度中心；調(diào)度中心也可以發(fā)送指令給火車司機(jī)和列車員，顯示在應(yīng)用系統(tǒng)的LCD屏幕上。在特殊情況下，調(diào)度中心可以向控制器發(fā)送指令控制火車運(yùn)行。在一個幅員遼闊的國家如中國其鐵路運(yùn)營機(jī)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)，或者遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司對其船舶的監(jiān)控，地面數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍不能滿足其需要。此時，需要選擇可以覆蓋全球的低軌道衛(wèi)星移動通信網(wǎng)絡(luò)。按照所選擇的網(wǎng)絡(luò)連接相應(yīng)的數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。這種通訊方法也可以固定地點(diǎn)通訊，如全球范圍的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的設(shè)立在沒有固定線路接入的采集點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種無線數(shù)據(jù)通訊裝置，由天線(1)、發(fā)射電路(2)、射頻切換器(3)、接收電路(4)、頻率合成器(5)、雙向接口(8)和基帶處理電路(6)組成。該接入設(shè)備可以發(fā)送或接收數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息(需要該數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)提供短消息服務(wù))，通過雙向接口(8)將短信息雙向傳送到專用應(yīng)用系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中。
2.由權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是其不包括語音處理電路和人機(jī)接口(7)。
3.一種數(shù)據(jù)到短信息編碼/解碼的方法，其特征在于編碼時(a)原始信息(12)按照加密/解密算法(20)加密生成加密信息(13)(b)加密信息(13)按照壓縮/編碼協(xié)議(21)經(jīng)過編碼生成數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)接受的字符串(14)(c)字符串長度超過移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)的長度限制時，按照分組協(xié)議(22)分解成移動通信網(wǎng)絡(luò)的短信息服務(wù)接受的短信息(15)解碼時(a)接收到的短信息1(16)與短信息(15)相同，按照分組協(xié)議(22)合并成字符串1(17)，字符串1(17)與字符串(14)相同(b)字符串1(17)按照壓縮/編碼協(xié)議(21)解壓縮、解碼成加密信息1(18)，加密信息1(18)與加密信息(13)相同(c)加密信息1(18)按照加密/解密算法(20)解密成原始信息1(19)，原始信息1(19)與原始信息(12)相同
4.一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由處理器電路(9)、輸入設(shè)備和輸入接口(10)、輸出設(shè)備和輸出接口(11)和雙向接口(8)組成。
5.由權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是其處理器電路中包括了實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求3所描述的方法的程序。
6.由權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是其通過雙向接口(8)與一權(quán)利要求1所描述的無線數(shù)據(jù)通信裝置相連接，并通過該裝置發(fā)送和接收短信息。
7.一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由權(quán)利要求1所描述的無線數(shù)據(jù)通訊裝置和權(quán)利要求4所描述的計(jì)算機(jī)語音系統(tǒng)集成組成。當(dāng)基帶處理電路(6)和處理器電路(9)使用不同的處理器時，其中的雙向接口(8)是一個內(nèi)部電路連接。當(dāng)基帶處理電路(6)和處理器電路(9)共用一個處理器時，雙向接口(8)是一軟件接口。
8.由權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征是其處理器電路中包括了實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求3所描述的方法的程序。
9.由權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征是其通過集成的無線數(shù)據(jù)通訊裝置發(fā)送和接收短信息。
全文摘要
利用數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)(GSM/CDMA/低軌道衛(wèi)星電話等網(wǎng)絡(luò))的短信息服務(wù)(Short Message Service),通過相應(yīng)的數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和數(shù)據(jù)－短信息編碼/解碼協(xié)議,實(shí)現(xiàn)廣域(在所選擇的數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi))計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)的無線通訊。
文檔編號H04L27/00GK1289196SQ99119608
公開日2001年3月28日 申請日期1999年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者劉勁彤 申請人:劉勁彤