随着现代通信和信息处理设备的出现，我们日益被置于一个要求准确，工作周期快，方便和使用简便的世界中。因为我们的世界变得域来越依赖于信息传送、检验、确认和执行的电子的及自动的装置，所以我们必须能够确保这些信息。

随着信息的传送带来了射频频谱和在该射频频谱内所使用的通信方式的需求的不断增长。

本发明真正的动机是允许多个远端站通过一个主控站和与一个主控站进行简单通信。另外，主要是远端站设备简单，容易使用，仅需要一个自备的低功率电源，并且费用低。此外，由于先前的大量远端站或是由于设计或是由于存在缺陷，其传播不会占满该射频频谱。

系统描述本发明是一种系统，它由两个不同部分组成，即称为控制器的主站或基站和称为通信装置的远端站或辅助站组成的系统。

控制器和通信装置两者都可以移动，但是，一般希望控制器设在一个固定的地方。

控制器对能接收它的事务处理的通信装置进行判断，控制并与其通信。在接收期间，接收一个特定控制器发送信号的多个通信装置构成了那个控制器的网络。

多个通信装置将与所有的控制器进行通信，这些控制器的发送由通信装置接收。

控制器是电磁辐射的唯一发生器，它根据与自己的的识别有关的信息，所承担的事务处理和传送的信息，对该电磁辐射进行调制或编码。

最佳的电磁辐射为射频频谱中的2.45千兆赫频率。

每个控制器和每个通信装置都有一个唯一的识别码。

在操作中，控制器与一个通信装置初次建立通信是通过握手交换（handshake）来建立唯一的通信信道，控制器将与该通信装置保持通信。

由控制器用调幅或调频技术或者其它连续波传送数据的方法，可以建立起一条信道，并且使用“握手交换”数据与每个通信装置进行交换，以建立网络关系。最佳的方法是使用调幅传送，并且为与在每个控制器的网络中的每个通信装置进行数据通信建立一个重复的、定时的周期。

在最佳的实施例中，控制器发送一个已调的重复的长的调幅连续波信号，通信装置使用移频键控技术，以一个较短的脉冲编码数据串转发收到的射频能量。每个脉冲串的长度等于控制器的长连续波脉冲的长度。

一旦信道建立了，控制器就重复定时探询每个通信装置，以便连续的，累积的交换数据。

控制器连续地寻找进入其网络的新的通信装置，控制器可以取消对那些事务处理已完成的通信装置的定时探询。

控制器通过检测射频能量来检测来自每个通信装置的数据，该射频能量由控制器发送并被每个通信装置接收，该能量又以调制再辐射的形式被发送。

通过通信装置完成再辐射的最佳方式是利用反向散射去调制和辐射收到的发送信号。用这种方法，控制器只须检测调制在反向散射本身载波上的反向散射信息。

反向散射再辐射便于控制器中的高灵敏的接收器的设计，并且使得通信装置设计简单。此外，它便于使用非常复杂的发送调制，例如频谱扩展或线性调频脉冲，它可用来排除其他控制器来的和偶然的或有意的干扰源的干扰。这种调制将不需要的阻断减少到最小。

每当一个网络或是因为没有通信装置存在，或是没有任何事务处理，或是没有数据交换而不工作时，控制器将以一个降低了的速率定时探询，使得不会有无用的射频能量对环境的连续辐射?一个通信装置只能直接与一个控制器互相配合，而不能与另一个通信装置配合。

一个通信装置通过使用一个控制器或它的网络的控制器与其它的控制器组合形成一条中继链路，可以与其它的通信装置通信。

一个通信装置只能与一个它的接收信号超过阀值电平的控制器互相配合，该阀值电平允许检测已调制的数据并接着调制接收的能量，以产生一个到该控制器的反向散射调制的返回传输。

双向数据通信交换将通过来自控制器的定时时钟数据来控制。这种通信可以是全双工的，准全双工的或半双工的，准全双工系统接收和发送替代比特（Alternate    bit），每个比特在交替的接收和发送比特周期内发送出去。

在所有其它的方法中，对于使用已建立的各种方法进行握手交换、校验，保密和确认的任何数据网络来说，其信息事务处理是相同的。

本系统的基本特征是载波仅由控制器产生，而通信装置仅用于检测，反向散射调制一个返回发生信号，以便于双向通信。

传输不限于在媒介如空气或自由空间中辐射，也可以通过电缆，波导或其它的如有边界的或导向的媒介中实现。

一旦控制器与通信装置之间建立了双向通信，可以和一个或两个外部设备连接，外部设备如调制解调器，阅读设备，显示设备，传感和驱动设备。一些例子是计算机调制解调器，现金出纳机调制解调器，手持终端设备，卡片阅读器，智能卡接口和阅读器，键盘，显示器，告警设备，传感器，双向电话机，传真机和一些其它的设备。

本系统的主要优点是利用一个其设计和结构简单的移动通信装置实现双向通信，和（a）它的内部处理和调制功能仅需要很小功率，以及（b）射频功率的产生不需要内部电源。

说明书附图说明

：图1是说明根据本发明的无源通用的通信装置系统基本单元的方框图。

图2由图2a、2b、和2c组成，该图说明了根据本发明可以用于收费用途的通信装置的具体实现。

图3表示本发明在移动电话应用中的一个控制器和多个通信装置的基本位置关系的典型图。

图4是图3的系统中控制器和通信装置基本单元的方框图。

图5是图4中所示单元更详细的分解图。

图6包括图6A和6B，它是图4和5中所示的控制器的功能方框图。

图7是图4和5中所示的通信装置的功能方框图。

图8包括图8a和8b，分别表示通信装置中应用的天线的正视图和侧视图。

图9是图7中所示的通信装置的更详细的功能方框图。

图10包括图10A和10B，该图是图4和5中控制器和通信装置应用的最佳调制和编码方案的功能方框图。

图11包括图11A和11B，该图表示图3的电话系统使用的比特流格式典型图。

图12是表示当多个通信装置之间建立通信链路时，控制器工作的流程图。

图13是表示当一个通信装置在多个控制器范围内，控制器工作的流程图。

图14是应用本发明系统的本地控制网络的方框图。

图15是图3系统中控制器结构特征的透视图。

图16，图17和18分别表示图3的系统中以各种模式工作的通信装置的机械结构。

图19表示可与一个圆形极化通信装置一起使用的，带有混合隔离的放大器。

图20表示用于线性极化通信装置的带有环形器隔离的放大器。

图21表示用于线性极化通信装置的带有混合隔离的放大器。

图22表示在一个简单网络系统中的控制器（微波复用器）和多个通信装置（事务处理反射器）。

图23表示能够复盖更广的区域的更复杂的网络系统。

图24表示图23系统中多个微波复用器的信号复盖。

图25表示由四个等级构成的一个完全的网络系统。

图26表示在根据本发明的无源通用的通信装置系统中应用的最佳的帧结构。

在图1中所示的无源通信的装置系统包含两个主要部分：1.控制器（a）控制器包括：（1）射频调制器/发送器101（2）本地振荡器102（3）处理器103（4）存储器104（5）调制解调器105（6）固定接口106（b）控制器可以连接一系列的设备包括：（1）外部计算机107（2）显示器108（3）键盘109（4）告警设备110（5）当前状况检测器111（6）控制器112（7）智能卡113（8）电话机114（9）通信设备115（c）控制器发出一个电磁信号，该电磁信号可以被调制或编码，以提供如下信息：

（1）该电磁信号的识别信息（2）用于事务处理的信息，和（3）用于信息转发的信息（d）控制器接收一部分本身的电磁信号，该电磁信号已经由一个接收通信装置转发，在该接收通信装置中，控制器本身的发送信号已被接收和调制或者与返回的信息和接收的发回到控制器的反向散射（back-scatter）射频能量一起编码。

（e）控制器处理通信装置的事务处理的返回信息，并且还用于对从通信装置接收的信息进行本地的和远端的处理。

2.通信装置（a）通信装置（参考图1）包括下列各项的一个：（1）射频检测器和反向散射调制器116（2）微处理器117（3）存储器118（4）磁卡的磁条阅读器119（5）智能卡接口连接器120（6）键盘121（7）液晶显示器122（8）太阳能电源123（9）外部接口124（b）通信装置接收来自控制器的电磁信号，和：检测控制器的识别码;

利用从控制器接收到的能量发送本身的识别码;

处理从控制器接收的信息;

把由内部产生的数据和由与通信装置关联的设备产生的数据发送到控制器;

提供显示，起动控制和提供一系列输出，

通过磁卡的磁条阅读器119和智能卡接口连接器120可以与保持事务处理信息的智能和信用类型的卡接口连接;

通过外部接口124，通信装置能够与下列设备接口连接：（1）外部电源125（2）外部发光二极管（LED）或阴极射线管（CRT）显示器126（3）外部键盘127（4）告警设备128（5）电话机129（6）调制解调器130（7）外部传感器131（8）音频输出装置132（9）外部处理器133（10）外部控制器134作为收费系统的应用本发明可以通过在汽车上使用通信装置的例子来说明，控制器用于监视和控制存取付费（Access    Payments）如长途付费（toll    Payment）并且也监视汽车的识别号。

在这种情况下，控制器基本上是定向的，允许空间识别，把在定向波束内的通信装置和实际上在定向波束外的通信装置区别开。

发送的信号是低功率的（小于1W），并且可以是频谱扩展调制。

在准全双工的方式中，时钟和发送数据在载波上进行幅度调制。

控制器利用直接变换经一个镜象频率抑制混频器相干地检测反向散射调制的信号，以克服反射载波对距离的相位依赖关系。

可以利用检测上、下边带来决定通信装置的移动，即速度、方向和距离。

控制器将使用它的内部处理器与声音调制解调器、大容量存储设备和多个外部设备，如显示器、键盘、告警设备，当前状况检测器，照明设备，外部计算机及类似的设备进行接口连接。

通信装置使用一个检测二极管检测来自控制器的入射射频发送以解调载波的幅度调制。一个可替换的外差系统需要相当大的功率消耗而且电路复杂，而使用控制器载波调制将减少复杂性。

接收的数据将是自身定时的串行码。将对该数据进行处理，如必要时它与通信装置相连的任何外部设备有关，以确定使用反向散射方法转发的应答数据流。

实现反向散射的一种方法是驱动一个场效应晶体管的栅极或类似的部件，该部件同样改变跨接在通信装置天线上的射频负载。只在允许的回波比特周期期间进行调制。

最佳的工作频率是2.45千兆赫兹（GHz），根据联邦通信委员会（FCC）的规定，该频率可用于场干扰传感器。该频率和更高的频率具有强方向性的优点，这是利用天线尺寸与其应用相适应的天线来实现的。

在2.45GHz时，一个可用的控制器天线144可装在45cm×46cm×6cm的体积内，或者另一个方法是一个直径10cm，长15cm的手持天线145可用于定向通信操作。

一个有效的通信装置的天线可装在7.6cm×7.6cm×0.42cm体积内。

在车辆上的微处理机对检测的信号进行解码并控制应答数据的再调制。

微计算机处理过的事务处理数据将阅读一个信用卡，完成一个智能卡中的事务处理或为保密跟踪目的仅仅提供通信装置的识别号。

附加的处理和显示可由一个相关的、连接装置提供。

用户之间的相互作用可由通信装置使用自身拥有的显示器和键盘提供。

在车辆上使用的通信装置的一个最佳实例提供了一个机械组件，该机械组件包括（参考图2）：一个平板天线135一个处理器/存储器组件136

太阳能电池137一个槽口138，它包括一个磁条信用卡阅读器和智能卡接口连接器，上述任一种卡放入该接口连接器用于进行适当的操作。

一个液晶显示器139一个薄型键盘140一个适配器/插头141，用于连接外部功能设备，显示器和电源一个密封外壳142两条粘性条143，用于把控制器安装在一辆汽车的挡风玻璃上。

作为移动电话系统的应用该特别的应用涉及用无源通用的通信装置作为微蜂房式电话和数据事务处理系统。

至今为止，打一个话音电话可用的选择方案仅仅是使用一个直接接到现有电话网的电话机，或使用现行的无线电话，或者使用蜂窝状电话，这种电话在双向无线链路的每一端有产生信号的发射器和信号接收器。

在上述的后一种情况中，无线电话把人的呼叫或接收的呼叫连接到现有的电话网。

当无线电话是可用的时候，则它们受到了射频信道容量的限制，其容量产生信道数的上限，这些信道是在射频复盖所确定的区域内提供给用户。

用于电话连接的无线链路同样对弱信号的干扰或中断是敏感的，其干扰或中断是由在接近较弱信号相同频率的较强信号产生的。

无线电话的另一个潜在的弱点是在无线链路的每一端产生信号的发射器提供双向的信号电平，使得相对容易地对发送和接收传输进行窃听。

现在无线电话的特点是要求能够在基本功率及精确的频率方面产生其本身的信号，这就使得它们的费用比连接电话机的电缆的费用相对昂贵。由于现行的发送功能消耗比较大的功率，需要或者把无线电话连接至如汽车中的可再充电的电池或连接至频繁再充电电池或替换其内部电池，以便供电。

公共的、投币操作的电话也有一些限制并且用户使用起来有些不方便。

公共电话把用户限制到各个电话站或电话亭，这通常是受到可用空间大小的限制。在一些繁忙的地区，如像运输的终点站，有限数量工作（末损坏）的电话亭，经常出现人们排队等待打电话。每打一次电话，用户需要有可用的适当的硬币，尽管现在的发展提供信用卡或辅币卡付电话费。现有的设备被设计成大家都容易进入，因而为那些有意伤害提供了简单的进入。

本发明使用了无源通用通信装置系统，提供一个新型的电话系统，它是一个电磁双向信号交换，在该系统中，信号功率仅在双向链路的一端产生，即由称为控制器的信号产生发送器/接收器单元产生。

双向链路的另一端不产生其本身的电磁信号，而是通过再辐射其接收的能量提供返回信号，该端是一个个人携带式的信号接收器再辐射的电话/事务处理单元，即所谓的通信装置。

控制器和通信装置之间的信号可以用很多方法来调制，在控制器和通信装置上产生数字和/或模拟输出。

这些输出提供数据和/或话音，这样能在两个方向上同时或按顺序地进行话音和数据通信。

通信装置本身不产生电磁信号，但是接收控制器产生的信号，从控制器得到相关的话音和/或数据，通信装置再辐射从控制器接收的电磁能量，该能量被通信装置产生的话音和/或数据进行调制，并且使用一种类似于调制的反向散射辐射技术，由控制器接收。

调制的反向散射辐射的主要原理的信息已属于公开的范围了。

本发明利用类似于调制的反向散射的原理，以独特的构造和设计来建立一个新型的电话和事务处理系统。

如图3所示，每一个控制器（1）辐射低功率信号至本地指定区域。当处在本地指定区域，并当它接收的信号电平足够高、能使其工作时，就可以用单个通信装置打电话或接收电话。

控制器天线可以工作在任何平面，但是，如果公共辐射的方向用于公共系统使用，这样，通信装置的用户可以使用通信装置天线的标准形式及方向，它将是一种最有效的系统。

控制器一般将安置在通信装置能够工作的本地指定地区的高处，它的天线向下辐射，这样，控制器的信号辐射通常是水平地向着安置在它的下面定向通信装置的天线方向辐射。

进行每次通信的频率是由每个控制器确定的，而且是给定的，来自每一个控制器的辐射被限制在其最接近的邻近区域，因此，在世界范围内的任何一个时间可以工作的通信装置的数目只受到所安装的控制器的数目及电话线路或分配给每一个控制器的通信信道的限制。

该系统不受辐射信号信道空间的限制。该系统可以工作于包括微波频谱、红外线及其以上的任何频谱范围内。最佳频率是在微波频谱的2.45GHz。

除了便于双向话音通信之外，通信装置/控制器的组合提供一种进行双向事务处理的装置。在其他的应用中，事务处理的能力允许安全识别和进行数据的事务处理，如财务事务处理。

通信装置可以包括一个计算机或等效电路和“智能卡”型的软件，用于提供事务处理的保密、存储和处理。

所提供的足够的电话线路或信道被接到一个控制器，因此，任何数量的通信装置，最多可用的电话线路或信道数的通信装置，经由每一单个的控制器可以同时进行通信，直至达到设计的控制器的信道容量。

如图3所说明的那样，在工作中，一个带有通信装置的人，当他们在一个控制器所照射的区域内，他们的通信装置指示“通信准备好”是通过建立适当的工作电平，和通信装置和控制器之间识别交换的事务处理以及分配了一个探询的时隙或在等待顺序中排上了位置进行的，这时人们就可以打电话或接收电话。

为了打电话，通信装置内的事务处理计算机可以由一个秘密的位置指示器（PIN）进行输入，或通过一些其它的认可操作的事务处理，这种操作是用按键来启动一种事务处理，如智能/借方卡或信用卡的事务处理。一旦事务处理建立了，然后就可用现行的方法拨所需要的电话号码。

当进行连接时，就能进行话音通信。电话系统确定收费价格。收费价格能够在通信装置上显示出来，在电话系统开始使用时，该电话系统就开始以预先规定的计费单元记入“智能卡”或借款卡的借方。呼叫被计时，而且，因为每一个计费单元都使用，一个新的计费单元被记入借方。另一种方法，事务处理能够把费用记到特定的账目上。

从信号产生的意义上说，通信装置是“无源的”，它从控制器接收信号能量，处理接收的信号消息和转发从控制器接收的信号能量，利用“反向散射”技术，把用返回信号消息调制的能量反送回到控制器。

逻辑电路和软件把每个通信装置锁定在与其正在通信的控制器上。

给定通信装置天线的较蛐约笆褂玫托藕诺缙剑蕴羌死训摹８ㄍㄐ抛爸煤涂刂破鞫咛煜叩姆较蛲迹褂萌魏吻蕴爸眯枰咛宓胤旁谕ㄐ抛爸糜肟刂破髦洌拍芙邮斩叩男藕拧?可以使用常规的公共存取或其它合适的加密方法来提供所需要的安全通信的级别。

图4和图5二者提供了该系统工作概貌。图4表示了第一发送/接收单元（控制器）和第二发送/接收单元（通信装置）之间双向通信系统的主要部件。控制器包括一个第一设备151，用于产生载波信号;一个第二设备152，用于用一个第一信息信号去调制载波信号以产生一个第一已调载波信号;一个第三设备153，用于发送第一已调载波信号，作为发至通信装置的一个第一电磁波信号;一个第四设备154，用于接收由通信装置发送的第二电磁波信号以再生一个第二已调载波信号;以及一个第五设备155，用于解调第二已调的载波信号以产生一个第二信息信号。通信装置包括一个第六设备156，用于接收由控制器发送的第一电磁波信号，以再生第一已调载波信号;一个第七设备157，用于解调第一已调信号以再生第一信息信号;一个第八设备158，用于用第二信息信号反向散射调制第一已调载波信号，产生一个第二已调载波信号;及一个第九设备159，用于发送第二已调载波信号，作为送至控制器的第二电磁波信号。

如图5所示，控制器（1）包含一个信号源（6），该信号源产生电磁信号，运算逻辑单元（3）接收来自外部信号源的话音和/或数据，并给调制器（4）提供一个适当的输入，该调制器用话音和/或数据去调制电磁信号，然后经发送天线（5）进行辐射。

通信装置（2）经其接收天线（7）和（12）接收由控制器发送的电磁信号。接收的信号分到两个支路上。第一支路是送至解调器（8）进行解调，它的输出接到运算逻辑单元（9），该单元处理接收的、解调的话音/数据信号，然后作为输入送至适当的事务处理逻辑电路（10）和外围设备。

为了提供一个返回通信，来自事务处理逻辑电路（10）的话音和/或数据接到驱动调制器（11）的逻辑单元，该调制器调制从控制器（1）接收的信号，然后将已调信号馈送到发送天线（7）和（12），并且转发返回信号回到控制器（1）。

控制器（1）经接收天线（13）接收来自通信装置的“反向散射”信号。该信号由解调器（14）进行检测，该解调器使用信号源（6）的一部分信号作为其检测过程中的基准。已解调的信号馈送至运算逻辑单元（3），从该单元连接到事务处理逻辑电路（15），接着又接至外部的处理和通信电路。

控制器的发射（5）和接收（13）天线可以综合为一个天线结构，通信装置的接收和转发天线（7）和（12）也同样可以合为一个天线。

参考图6，控制器一般以最佳实现方式工作如下：从控制器发送控制器中的信号源（16）提供基准的电磁信号。经过合适的信号分配总线（17）及工作于类似设计原理的设备，可用一个远端的和/或共用的设备把该信号加到控制器上。

这种描述涉及到一种设计，在设计中信号源是控制器的一个部件。信号源（16）包括在压控振荡器（VCO）（18），该振荡器产生最佳频率2.45GHz。

该频率是最佳的，因为它能使天线、带宽、辐射图和尺寸之间是最佳的平衡。该频率处在工业、科学和医学（ISM）应用所允许的频带之内，这样就使得它普遍地得到应用。

所希望的频率可用控制环路来确定，控制环路的相位把VCO（18）锁定在由预分频电路（19）（用N除的计数器）确定的固定频率晶体振荡器（20）输出频率的倍数上。用于VCO（18）的控制电压由积分器（210）提供，该积分器根据预分频器（19）的输出产物和晶体振荡器（20）来确定误差信号。

反馈信号经由方向耦合器（22）供给控制环路。

输入（23）至预分频器（19）的一个数字是用于把信号源（16）的频率变为许多预先确定频率中的一个频率。

展宽频谱发射是最佳的，从干扰、窃听、距离选通的安全考虑是需要的。这是用几个方法中的一个方法来获得的。首先是频率调制方案，除了积分器（21）外，在VCO（18）的输入端加一个伪随机逻辑信号（24）来获得的。

第二个展宽频谱发射方案允许选择相位或是时延调制，它是把一个伪随机逻辑信号加到混合器（25）来获得的。

信号源的输出功率一般在控制器发送天线（26）上发送的功率应为1-100毫瓦，以便在最佳的距离及频率时，辐射的场强将低于前述的安全限值。

信号源（16）有一个相干波长，该长度要远远大于在任何内部设备中的路由长度误差和时延误差的总值，这些设备例如是滤波器和时延线路。

最佳的控制器发送带宽总的低于20MHz（ISM带宽的典型值）。

限幅放大器（27）放在信号源的输出处，以保持一个恒定的信号电平送到发送支路。

信号源（16）的输出，用于提供发送信号，也用于经放大器（29）和方向耦合器（30）去驱动控制器的接收正交检测器（28）。

信号源（16）的输出经隔离器（31）馈送，以防止从调幅器（32）顺向反射反馈到信号源（16）。

调幅器（32）是由运算逻辑单元（33）的2.048MHz脉冲编码调制信号驱动的。该脉冲的频率是国际电报电话谘询委员会（CCITT）在电话和数据应用中使用的脉冲编码调制的标准。

调幅器（32）的输出经一个辅助放大器（34）和带通滤波器（35）馈送至发射天线（26）。

该功率经功率分离器（36）和180度时延线（37）送至发射天线（26）。

发射天线（26）以天线设计所确定的天线图辐射发送信号。选择天线图以优化特定的工作状态。

由通信装置接收参照图7，信号由天线（54）和（55）接收，两个天线是收发合置（实际是共同并联）的。

由天线（54）接收的信号经90度时延线（56）和正交极化转换开关（59）馈送到天线（55）。

同时，由天线（55）接收的信号经正交极化转换开关（59）和90度时延线（56）以相反的方向馈送到天线（54）。

来自每个天线的两个相反传播的信号相互起作用，在90度时延线（56）的对应端的K1和K2点产生一个合成信号。该合成信号由两个检测二极管（57）和（58）检测，它们的输出相加以产生一个合成的检测幅度，该幅度与驻波比无关。

图8和9给出了通信装置工作的更详细的描述，现描述如下：天线电路（61）说明正交极化转换开关（59）（图9）的构成连接，它包括GaAs器件（62），二极管（57）和（58），电容（63）和电感（64），电容（63）和电感（64）构成90°时延线（56）。

正如在前面图7中所描述的那样，合成信号由两个检测二极管（57）和（58）检测，它们的输出由低噪声相加放大器（65）相加，产生一个合成的检测信号幅度，该幅度与驻波比无关。

低噪声相加放大器（65）的输出由带通滤波器（66）滤波，逻辑高和逻辑低状态由比较器（67）和（68）来确定，并提供给运算逻辑单元（60）进行处理。由通信装置的运算逻辑单元（60）处理的解调信号包含由时钟、帧字和重新构成消息的数据组成的自身同步码。

通信装置的运算逻辑单元（60）的输出驱动各种输入/输出设备，包括用于话筒和扬声器单元的编译码器（CODEC），事务处理逻辑设备，键盘，显示器，声音输出设备等。通信装置逻辑单元（60）的功能涉及获取，探询和仲裁，这些在图12的多个通信装置获取流程图，图13的多个控制器仲裁流程图中进行了描述。

运算逻辑单元也调度和管理到各种外围设备，例如键盘、显示器、智能卡、存储器等的消息。

从通信装置至转发通信装置的运算逻辑单元（60）把上面列举的输入/输出设备的输出信号变换为2.045MHz速率的移频键控（FSK）信号，经驱动放大器（69）送至GaAs器件（62），该器件包括正交极化转换开关（59），该开关在通信装置中执行模块功能。

最佳的调制器的设计是双向的，当使用天线的线性交叉极化时，使得控制器/通信装置天线的方向性不敏感。

双向的特点是通过正交极化转换开关（59）获得的，该开关提供板状天线（70）正交天线馈送点的互连，如图5，使两对相邻天线馈送点的每一对能够顺序地交替地连接。

回声和串音消除电路（51）经方向耦合器（52）以发送线路取出输出信号，并经功率分离器、混合器、混合接头，时延线和积分器联合以产生一个回声和串音消除信号，经方向耦合器（53）把该信号送入接收信号支路。

电路支路的反向和不反向确定辐射信号是零度或180度的相位调制。

正交极化转换开关（59）的正交互连产生正交的极化转发信号，该信号由通信装置接收。该信号变为通信装置的出辐射（转发）。

参考图8，通信装置的转发电路和元件组件是把有源元件装在一个单基底（71）上的二极管、GaAs器件、电感器、电容器、导线等，这些被接到四个预先构成的传输线（72）上。

单基底（71）放置在底平面组件（73）上，该组件包括一个第一介电层（74）。板状天线（70）接到第二介电层（75），该介电层具有传输线（72）用的馈通孔（76），而且是放置在支持单基底和分层的组合单元一起的底平面组件（73）的上方。

传输线（72）与平板（70）的电气连接是用电镀、焊接，熔焊或其他适当的方法进行的。

由控制器接收参考图6，从通信装置来的转发能量由接收天线（38）接收，其输出经一个功率分离器（39）和180度延迟线（40），带通滤波器（41）;预放大器（42）馈送至幅度反向设备（43），该设备补偿在调制器（32）上产生的，强加于初始的控制器发射时的幅度调制，以便产生一个信号清晰的幅度调制。

幅度反向设备（43）的输出经一个正交混合接头（44）馈送到正交检测器（28）。

正交检测器（28）的输出馈送到正交相加放大器（45），该放大器把正交检测器（28）的同相I和正交相Q的输出相加。

正交相加放大器的输出加到移频键控解调器（46）上，该解调器通过逻辑检测器（47）和（48）分开逻辑高和逻辑低分量，把该分量馈送至和差放大器（40）和（50），其输出的确定信号的极性（P），信号高与信号低之比率（D）（用于数据碰撞检测）和最小信号电平（S）及实际信号电平（L）。后四个输出馈送到运算逻辑单元（33），该单元处理该数据。数字形式的信号电平（L）用处很多，根据该信号电平进行选择。数字形式的电平（L）同样可以反回到通信装置，以便于实现如选择仲裁和跟踪功能。

输出（P）是三电平输出，在对数检测器输出中的小的偏差值（D）作为数据碰撞被存储。

控制器的运算逻辑单元（33）的输出驱动各种输入输出设备，包括用于电话线的CODEC，事务处理逻辑设备，键盘，显示设备，单频输出设备等。

控制器的运算逻辑单元（33）与通信装置的运算逻辑单元和谐地工作。控制器的逻辑单元（33）的功能在图12的多个通信装置获取流程图和图13的多个控制器仲裁流程图中进行了描述。

发送和接收信号使用相同的信号基准进行相干检测提高了系统的性能。最佳的方法是使用零差式检测电路，当或者通过其不稳定性或者是故意地用如展宽频谱的方法来改变载频频率时，如图6A所示，该电路有特别的好处。

在通信装置中可以使用限幅放大器来控制转发功率，还有助于在接收的载波中除去调幅分量。限幅放大器在接收和发送电路之间提供一个高的隔离减小了反馈。限幅放大器也提供必要的信号电平，以便驱动具有线性律检测功能的混合器型检测器，这能比平方律检测器得到更高的检测灵敏度。

由通信装置从控制器接收的信号的重发的调制是单边带或双边带的，以便提供反馈隔离。

检测器输出电平可以与交叉极化天线的相对方向无关，在远离两个交叉极化天线之间互连的一点上，放置单个检测二极管，该点距每个天线是等相位距离，如图6B所示。在检测器上，对于方向不敏感的输出为：Id＝/8+n/2在这种情况下，从两个天线来的行波总是以正交相加即1＝1d。

在图10中（即图10A和10B）示出了最佳调制和方案。

图10B是图10的注解，内容为：1.幅度调制编码方案特点是：

保证至少有50%载波呈现出比特时间隔是等周期自锁定码来自CODEC的PCM和数据调制载波数据比特间隔逻辑高-100%    逻辑低-50%遗漏边缘用于提供帧同步（任选）2.检测的信号提供时钟2.048MHz。

数据和PCM用于CODEC帧同步3.F.S.K.调制器在12.3MHz＝逻辑1在8.2MHz＝逻辑0数据来自CODEC    PCM或其它数据4.F.S.K.解调器12.3MHz＝逻辑1    8.2MHz＝逻辑0如果12.3和8.2MHz二者同时出现表示数据碰撞5.信号极化发送和转发信号是交叉极化控制器发送信号体系信号源频率信号（77）是分配在2.45GH    ISM频带，信号源频率可选择在该频带，以便减少邻近控制器的干扰。

源信号的展宽频谱调制是用相位反转调制（78）产生的。可以使用各种编码方式，如曼彻斯特和米勒（不归零，NRZ）和归零码（RZ）进行调幅或调频。

利用调幅（79）的最佳编码方式（82）是根据三区段比特编码的（83），其中三个周期的第一区段周期（84）总是100%调制的，第二区段周期（85）提供变化的比特信息（在大约50%和100%调制之间变化），而第三个区段（静的）周期（86）维持在大约50%的调制深度上，可用于再调制。当第三区段比特周期是零电平或接近零电平时，出现了与通信装置接收的上述的比特区段周期电平图不同的情况。这些结果来源于比特碰撞，即是逻辑1还是逻辑0，它又来源于控制器对所接收的时间上重合的比特的响应，这些时间上重合的比特是几个通信装置试图让该控制器获取引起的。

这个信息由通信装置用于重发发送的最后比特，并给出了发送的最后比特前面的比特是正确的;否则，通信装置停止对控制器的响应，直到获取下一个呼叫为止。

遗漏的第一区段周期的边缘（87）是用于表示如用于同步目的帧比特的一些功能。

这种编码形成了进行话言/数据调制的基础。

展宽频谱调制源信号的最佳话音信号/数据调制（79）是用调幅（通常50%）来实现。

调制源“数据输入”和“话音输入”分别直接地和经CODEC变为调幅器的输入。

在设计该系统中，或者使用调幅，或使用调频;调幅是最佳的。

发送信号的控制器的调幅最好是保持在调制百分比低于50%，以便于保证在负的调制期间通信装置接收足够的连续信号，允许通信装置对接收信号的再调制有足够的载波电平。

必须注意隔离控制器的接收器/发射器以避免幅度调制渗漏到接收机的解调器中去。

调幅简化通信装置中信号的解调。

发送信号的控制器的调频增加了通信装置解调器的复杂性，在解调器中可能用一个谐振器或长的时延线。

对于控制器的解调器来说，使用一部分频率调制信号作为其频率基准来保证其正交性（展宽频谱原理），这一点是很重要的。

辐射的信号（81）最好是垂直极化。

辐射信号可选择水平极化或者左向或右向园极化。

无论采用那一种极化方法，控制器从通信装置接收的极化信号要与控制器发送的信号是正交的。

水平极化是正交于垂直极化。

左向园形极化是正交于右向园形极化的。

通信装置（返回）的信号体系控制器的信号由通信装置的交叉极化天线（54）和（55）接收（89），分辨出的分量进行矢量相加和检测（90）以提供接收的话音/数据信息。

复用的话音信号（91）可作为2.048MHz    PCM信号送至CODEC（话音输出）并且与数字的数据一起可用于进一步处理。

通信装置转发信号体系复用的话音信息（92）（话音输入）可作为2.048MHz    PCM信号和数字化数据（数据输入）返回信息被合在一起用于产生一个移频键控信号（93），该信号又延迟调制（94）由通信装置转发的信号能量。

再调制可以是调幅、调相或时延调制。

最佳的调制方法是时延调制，这种调制可以用快速固态（砷镓化合物）开关和固定延迟线（通常为1/2波长或180度）。

因为在最佳的控制器调制方案中，载波是连续地发送至通信装置，控制器发送的信号与通信装置转发信号之间的隔离是由任一个方向上的频率间隔获得的。

来自控制器的信号以2.048MHz速率作为DC脉冲发送。为了提供必要的隔离，从通信装置来的信号被发送，以8.192MHz（2.048×4）代表逻辑0，及12.288MHz（2.048×6）代表逻辑1，在2.048MHz速率与通信装置接收的入信号一致起来。

这种办法节省了在控制器和通信装置中要附加同步电路。

由通信装置进行接收载波的再调制可以是一个如在最佳实现中提供适当的逻辑0及逻辑1分离的谐波范围，或是在检测来自控制器的调制中提供适当的逻辑0或逻辑1分离的次谐波，后一种情况适用于通信装置应答数据速率低于通信装置接收的数据速率的那些系统。

下面的FSK频率比（注3）是在最佳实现中用于获得发送和返回的隔离;

逻辑1＝6×检测的调制频率逻辑0＝4×检测的调制频率在整个控制器比特周期（84）+（85）+（86）期间，每一个通信装置发送返回的比特。最后的信号（95）是调相、调幅、展宽频谱信号的FSK调制。调幅和展宽频谱分量是从初始的发送信号的控制器传送出去的。

被转发的最后信号（95）的极化是正交于从它获得能量的接收的信号。

控制器接收的信号体系从通信装置（96）接收的信号正交于控制器最初发送的信号。

从通信装置（96）接收的信号用正交检测器（97）解调。然后已解调的信号进行FSK解调（98）以得到数字数据和PCM话音数据。最后的话音数据是从CODEC（99）得到的。

图11中示出了数据组的定义。“数据组”定义为从一个帧字的开始到下一帧字的开始的数据字序列。数据组的最佳实现提供每字8比特的32个字。

第1字是帧字。

第2字便于图8中所列的较低优先级工作。

第16字用于电话应用中的信令和事务处理。

剩余的字分配给根据顺序探询的特殊通信装置。

该系统的双向通信互换可以是全双工、半双工和准全双工中的任何一种，当使用准全双工互换时，在交替的期间发送和接收数据，该期间允许接收机经任何瞬态的干扰中恢复，并可改进控制器的发射器和接收器之间的隔离。这在图11B中示出。

双向传输可以通过很多媒介来进行，包括电缆、波导或其他的如有边界的或导向的媒介。通信装置被控制器获取的过程示于图12中。在最佳的实现中，如果通信装置转发一个应答，该应答与控制器接收的另一个竞争的通信装置转发的应答重合，因为还没有被获取，因此，在控制器上确认是一个应答碰撞（同时逻辑1和逻辑0）。

然后控制器将确定哪一个获取字的竞争比特有最高的幅度，并继续与具有最高幅度的比特进行“握手交换”，直到同单个通信装置完成获取为止，并分配给其探询字的位置。在该过程中，比特图不符合的通信装置发出信号，以停止响应，直到下一个获取搜索开始为止。

一旦一个通信装置被识别出来并被获取，就通知它，如果它发信号打算通信，就在探询顺序中给它一个探询位置，这样就可开始通信，直到完成为止。否则，在数据获取字中给它一个顺序号。

当事务处理完成时，通信装置可能不用，并且对再获取给于限制，以便服从于特定的时间和数据准则。

一般地说，事务处理可以经常地在整个消息流中传送控制器和通信装置的识别，以保证链路的完整性。

在某些情况下，可能希望把一个动态卷积码送回到控制器以便战胜可能的窃听者。窃听者可能在控制器上进行窃听，而当然不是在通信装置上窃听。多个控制器仲裁的过程示于图13。如果通信装置接收多个控制器，那么通信装置的运算逻辑电路仲裁以建立一条到提供最强信号的控制器的链路，其最强的信号电平是由控制器接收的信号电平报告来确定的。一旦在通信装置和控制器之间建立了事务处理链路，该链路就一直在维持着，直到完成信号电平的降低低于预定的门限电平为止，该门限电平是由于用户位置的变化产生的，即使控制器接收了较高的信号电平，也是如此。

在门限电平及在一个事务处理被过早地结束之前，运算逻辑单元将产生一个告警信号送到通信装置的用户，该用户将选择保持接近事务处理的控制器，直到事务处理结束。过早地结束事务处理或者当另一个处在更为有利位置的控制器建立了一个新的连接时，给另一个事务处理设备发信号以“保持”该事务处理。

控制器和通信装置可以使用的天线范围包括相位矩阵、透镜和平板面结构。平板型天线结构是最佳的，因为它简单，容易获得交叉极化，它有小的尺寸外型和灵活的构造方法。

或是线性的或是园形的极化，都可以使用。园形极化包括增加的电路。

无论使用什么样的极化，接收和发送天线必须隔离，最好是垂直。这可以用交叉极化得到。

下面的方案描述应用这些方案中的一种方案来保证用任何相对方向的天线的控制器和通信装置之间的有效通信。

园形极化对于园形极化，控破鞯姆⑺吞煜撸?6）和通信装置的接收天线（54）和（55）必须是相同的极化，除非在通信装置中使用双向调制器。

线性极化对于线性极化来说，所有的天线必须是相同的极化，如垂直的或水平的或者也可以二者交替的，控制器发送（26）和控制器接收（38）天线及通信装置接收和通信装置发送天线（54）和（55）两对都必须是交叉极化。当通信装置的调制器是双向的，天线上交叉极化时，必须获得控制器天线（26）和（38）及通信装置天线（54）和（55）之间的相对方向无关。

天线的交叉极化通信装置天线收发合用及交叉极化是最佳的。

控制器接收天线（38）对控制器的发送天线（26）是交叉极化而且可以是与其合用的，这是最好的。

通过保证通信装置天线之间有高的隔离可以获得更大的通信范围，而且使用适当的高频率放大器如砷化镓器件，和/或具有由通信装置提供的时延的脉冲工作的控制器（50%的负荷周期），该时延等于该控制器的发送脉冲宽度，这是在通信装置中在两个天线之间增加等于一个比特周期的时延线，使得控制器的发送和接收周期可以用发送/接收开关交替变换。此外，增加控制器的功率，在控制器和通信装置的任一个或二者中增加天线增益，增加接收机的放大倍数，减少杂音指数，减少系统带宽并改进整个处理效率都可以增加通信距离。

控制器接收的幅度调制：在使用两个正交二极管检测器的接收模式中使用了通信装置的两个天线。图7中所示的检测器（57）和（58）是作为功率检测器工作的，其正常的工作范围低于-10dBm。两个检测器安排在通信装置中的两个天线之间的传输线上，且在控制器载波频率上呈90度。该电路是通过检测器（57）和（58）的电压输出相加做成与驻波无关，该电路是驻波无关的，其理由如下：合成功率＝P1+P2因为V1是正比例于P1，在平方率区域，因此，合成功率正比于V1+V2，所以V1和V2相加，该系统是与驻波无关的。

从控制器接收的频率或时延调制：因为通信装置没有本地振荡器，解调器是使用谐振器（此处相移是高的）的边缘或使用时延线来实现的。

在使用谐振器解决方案的情况下，其中心频率是设置在谐振器的3dB点。

在使用时延线解决方案的情况下，两条时延线用于连接带有解调器的每个天线。

因为在控制器正交解调器上的载波相位取决于通信装置的距离，因而，不能保证作为本地振荡器馈送给检测电路的控制器源信号分量将与接收的载波（从通信装置转发的）同相。因此，必须在一个镜像抑制混合器，一个正交检测器或一个补偿本地振荡器的检测器中解调。因为我们一次处理一个反射载波，在解调器上的强限幅是允许的。参考图6，最好是高的隔离以提供一个抵消电路（51），以便去掉发射器的串音和来自控制器发射器的回声。这就需要控制接收器的耦合器（53）调零/抵消信号的幅度和相移。

为了平滑短期的波动，对于抵消电路（51）来说，需要一个长的平均时间。用于抵消的控制信号来自正交检测器（28）的输出，该输出必须用抵消信号的合适的幅度和相位进行调零。

如图15所示，控制器是由一个像盒子一样的组件构成的，其发射/接收天线共用平面安装在盒子的侧面，从这里发出发射信号。

为了室外应用，通常天线用一个保护罩盖着。电源，调制器，解调器、放大器及与控制器工作有关的运算逻辑单元都包含在盒子中。

根据整个系统的设计希望分布处理，附加的处理电路可以包括在控制器组件中。

图16表示通信装置作为一个便携式的电话/事务处理设备使用的构成方法，可用于所有的事务处理方式。独特的特点是一个折叠的和/或倾斜的天线组件，使天线能够对着放置在上方的刂破鳌Ａ硗庀Ｍ奶氐闶翘峁┮恢终鄣降乃突捌?杨声器/键盘/显示装置的结构，以便提供一种小型单元。把通信装置设计成能工作于几种不同的实际的和电气的方式，这些方式包括：如图17所示的完全折叠状态是不工作的，或当开机并面对控制器时，侦听并证实（当有呼叫等待时告诉用户或报告信息）。

部分折叠，天线展开，如图18对着上面侦听并证实（当有呼叫等待时告诉用户或报告消息）。

如图14所示，控制器可以相连以形成一个本地控制网络。控制器和通信装置的功能，通常保持如前面所描述的那样。本地网控制设备提供这样的一个装置：（1）互连控制器，在事务处理期间，能够把控制器/通信装置的事务处理从一个控制器转发到另外一个控制器;（2）通信装置能与在本地网内的另一个通信装置通信;（3）通信装置变成PABX的分机;（4）通信装置与公共电话线路通信;（5）通信装置通过本地网外部的一个适当的设备与控制设备通信;及（6）把通信装置接入现有电话系统之外的事务处理处理器。

在控制器的发送的信号波束之内提供一个通信装置，可以获得整个系统的自检，控制器知道通信装置的情况，可以由控制器启动通信装置，以便验证通信链路的完整性。

可以用很多方法获得控制器发送的及通信装置转发的信号的加密，包括公共密钥加密，例如它允许由通信装置编码的信号，只有适当的允许的机关（银行等）有设备对该信号进行解密。在控制器和通信装置之间可以使用卷积码，并以熟知的最大长度序列（M-序列），特别是M一序列为依据，通信链路的两端不断地变化其中的密钥。

因为控制器中的正交检测器测量来自通信装置的转发应答信号的瞬时相位，因此相位变化的测量将指出移动，而相位变化的速率将指示出径向速度。

使用双边带或单边带调制可以获得通信装置转发能量的时延调制。最佳的方法是双边带调制。

使用一个镜像抑制混合器及选择合适的上或下边带可以获得单边带调制。单边带调制具有的优点是允许在由上、下边带建立的分开的信道上独立地应答。

在某些情况下，控制器与通信装置之间的距离间隔是这样的，如果从通信装置返回到控制器的接收信号电平对有效工作是太低的，则可在返回信号支路中使用放大器增加通信装置端及双向链路上接收和转发的信号。

接收和发送信号的两个交叉极化分量之间的隔离是用调制器来加强的，调制器改变反馈支路中的频率。

有几种方法可获得所需要的放大倍数。

方法1：首先利用一个90度混合耦合器和功率分离器组合。如图19所示，右向极化接收信号是由两个通信装置的天线接收的，其天线是线性交叉极化。

然后，接收的信号通过90度混合耦合器/功率分离器并通过具有典型的30dB增益的输入限幅放大器。

右向极化接收信号分离到2个支路上。第一支路接至检测器，该检测器检测接收的调制。第二支路接至相位调制器，该调制器用输出消息再调制接收的信号。双边带或单边带的调制器可调制输出的、反射的信号。

镜像抑制混合是用于获得单边带调制。

然后输出的信号通过90度混合耦合器，功率分离器到达用于反向发射至控制器的天线。在进入混合耦合器的交替部分时，转发的信号变为左向园形极化。

园形极化的方向可以倒向。

方法2：在该解决方案中，两个通信装置的天线可能是线性的或园形的交叉极化及可能是收发合置的或收发分置的。

双重的接收、放大、循环和调制电路连接为如图20所示的对称桥型。

接收的信号从两个天线通过每一个环形器，从限幅放大器方向看，它们的循环方向是相同的，从每个环形器的输出分离开，一部分通过所连接的检波器，而另一部分通过所连接的双或单边带调制器，然后到另一个环形器，再到用于转发回到控制器的天线上。

方法3：在该解决方案中，两个通信装置的天线同样可能是线性的或园形交叉极化，并可以是收发合置的或收发分置的。

双重的接收、混合放大和调制电路连接为如图21所示的对称桥型。

从两个天线接收的信号通过两个90度的耦合器/功率混合电路的每一个电路。从每个混合电路的输出分离开，一部分通过所连接的检测器，而另一部分通过所连接的双或单边带调制器，然后到另一个混合电路的每一个混合电路上，再到用于转发回到控制器的天线上。

距离定时的补偿：由于距离的增加，返回的编码脉冲的相对定时将改变，直至发送和接收的比特信号不再出现，因为，在控制器发送比特期间内产生同步和定时问题。

定时补偿是用于改变通信装置与控制器之间的距离。它利用在控制器上测量发送和接收信号之间的时延，确定每个通信装置距特定控制器的距离。其距离的确定是用从控制器发送与帧同步字的开始同步的单个1比特单音脉冲（即1）测量比特。

控制器测量发送和接收测量比特之间的时间间隔，并把该时间间隔报告给每一个通信装置。然后，每个通信装置把时延输入到计算的返回数据中，以保证其所有的应答以正确的时隙到达控制器。

通过提供256个连续帧，每个通信装置一帧，它能简单地实时地监视和跟踪每个通信装置的移动。以每秒32次的距离报告的更新的速率认为是足够的，因为，在该帧字期间通常没有通信装置响应。这个更新的速率将提供一个控制器/通信装置在600米的范围内进行跟踪。

如果要求距离更远，如1200米，也可使用控制/指令字来加倍对更新的距离的响应间隔。

任何长于预先确定补偿周期的时延将在工作的数据时隙内产生数据碰撞。

距离补偿是通过确定时延来进行的，该时延相应于从控制器到通信装置再回到控制器的最长的发送和接收支路并在等于该最大时延、最小距离的情况的所有通信装置中提供一个正或负的定时偏差（取决于所用帧参考点）。随着距离的增加，通信装置根据控制器提供的距离信息计算定时偏差，该偏差是由于离开控制器的距离产生的，需要抵消的距离时延，自动地调整其返回信号的时延，以提供在控制器的该返回信号的连续精确的同步。

基本的CEDCMTM微波自动事务处理系统，（C-MATS）是根据电磁双向信号交换原理工作的，该设备中信号功率仅在双向链路的一端产生，由一个称为控制器信号发生发射器/接收器单元产生。

在双向链路的另一端，不产生其自身的电磁信号，是通过转发它接收的能量提供返回信号，这一端就是一个称为通信装置的个人便携式信号接收器/转发器事务处理单元。

控制器和通信装置之间的信号适当地调制以在控制器和通信装置上产生数字的和/或模拟的输出信号。

这些输出信号提供数据使信号使能够以双向的、可以是同时的，也可以是按顺序的进行数据通信。

通信装置本身不产生电磁信号，但接收控制器产生的信号，从控制器得到相关数据。通过装置转发从控制器接收的电磁能量，该能量被通信装置产生的数据进行调制，并利用类似于调制的反向散射辐射技术由控制器接收。

调制的反向散射辐射的基本原理的资料是公知范围了。

C-MATS利用类似于调制的反向散射原理，以独特的构造和设计产生的一个新型的“无线”事务处理系统。

如图3所示，每个控制器（1）把低功率信号辐射至本地指定的区域。只有当单个的通信装置（2）放置在本地指定的区域内，而且它接收的信号电平足够高能使其工作时这个通信装置才可以打电话或接收电话。

控制器天线可以在任何平面工作，但是，如果公共辐射的方向用于公共系统的应用，以便通信装置的用户可以使用一种标准形式或方向的通信天线，这时它将是一种最有效的系统。

控制器一般将安置在通信装置能够工作的本地指定地区的高处，它的天线向下辐射，控制器的信号通常是向着安置在它的下面水平定向的通信装置的天线辐射。

进行每次通信的频率是由每个控制器确定的，而且给定来自每一个控制器的辐射被限制在其最接近的邻近区域，因此在世界范围内的任何一个时间可以工作的通信装置的数目只受到安装的控制器的数目及电话线路或分配给每一个控制器的通信信道的限制。

该系统不受辐射信号信道间隔的限制。该系统工作在频率为2.45GHz的微波频谱，它仅仅受到所安装的控制器数目的限制。

通信装置/控制装置联合提供进行双向事务处理的一种装置，连同其他应用一起，事务处理能力允许安全识别和进行数据的事务处理，如财务事务处理。

通信装置包括一个处理器及同CP8“智能卡”连接的接口，用于提供事务处理的保密、存储和处理。

如果足够的电话线路或信道连接到一个控制器，那么，任何数量的通信装置，直至达到可用的电话线路和信道数目的通信装置，经由单个的达到该控制器的设计信道容量的控制器同时进行通信。

如图3所示说明的那样，在工作中，一个携带有通信装置的人，当他们在一个控制器所照射的区域内，通过建立适当的工作电平，处理通信装置和控制器之间识别的交换以及分配一个探询的时隙或排在等待顺序中，这时他们的通信装置就指示出“通信准备好”，人们就可以打电话或接收电话。

为了开始一个事务处理，通信装置可以用一个秘密的位置指示器（PIN）进行输入，或通过一些其它的认可操作的事务处理，该操作在CP8智能卡中是用按键来启动一种事务处理。

使用电话网可以进行事务处理，一旦在控制器和通信装置之间实现了获取，控制器进行适当的准备，然后就可以用现行的方法拨所需要的电话号码。

当进行了连接时，就能进行事务处理。

从信号产生的意义上说，通信装置是“无源的”，它从控制器接收信号的能量，处理接收的信号消息并转发从控制器接收的信号能量，利用“反向散射”技术，把该信号能量同返回到控制器的信号消息进行调制。

逻辑电路和软件把每个通信装置“锁定”在与其正在通信的控制器上。

给定了通信装置天线的方向性及使用的低信号电平，窃听是极端困难的。给定通信装置和控制器二者天线的方向图，使用任何窃听装置需要实际地放在通信装置与控制器之间才能接收二者的信号。

可以使用常规的公共存取或其它合适的加密方法来提供所需要的安全通信的级别。

图5提供了该系统工作的概貌。控制器（1）包含一个信号源（6），该信号源产生电磁信号，运算逻辑单元（3）从外部信号源接收话音和/或数据，并给调制器（4）提供一个适当的输入，该调制器用话音和/或数据调制该电磁信号，然后经发送天线（5）进行辐射。

通信装置（2）经其接收天线（7）和（12）接收由控制器发送的电磁信号。接收的信号分到两个支路上。第一支路是送至解调器（8）进行解调，它的输出接到运算逻辑单元（9），该单元处理接收的、解调的话音/数据信号，然后作为输入送至适当的事务处理逻辑电路（10）和外围设备。

为了提供一个返回通信，来自事务处理逻辑电路（10）的话音和/或数据是接到逻辑单元的，该单元驱动调制器（11），该调制器调制从控制器（1）接收的信号，然后将已调信号馈送到发送天线（7）和（12），并且转发返回信号回到控制器（1）。

控制器（1）经接收天线（13）接收来自通信装置的“反向散射”信号。该信号由解调器（14）进行检测。该解调器使用信号源（6）的一部分信号作为其检测过程中的基准。已解调的信号馈送至运算逻辑单元（33），从该单元连接到事务处理逻辑电路（15），接着又接到外部的处理和通信电路。

控制器的发射（5）和接收（13）天线可以综合为一个天线结构，通信装置的接收和转发天线（7）和（12）也同样可以合为一个天线。

基本的C-MATS微波自动事务处理系统包括一个便携式微波链路终端，称为事务处理反射器（Transflector    TM），它具有的最佳容量为高达64kb/s，与称为微波复用器（Microplexor）的一个固定的微波站进行全双工传输，微波复用器最佳工作速率为2.048Mb/S。

每个微波复用器能够同时与很多事务处理反射器进行全双工数据交换，事务处理器的数目由单个事务处理反射器的数据速率来确定，如1个2.048Mb/S的事务处理反射器，30个64Kb/S的事务处理反射器，或240个8Kb/S的事务处理反射器。

下面说明一个网络系统，在该系统中事务处理反射器可以通过网络进行通信，该网络包括一系列逐渐增加容量的数据总线。该网络还提供一种装置，一种移动的事务处理反射器，在事务处理的过程中，由于其运动走出通信微波复用器的工作距离时，它可以转到另一个微波复用器。有许多微波复用器时，单个的事务处理反射器接收那一个微波复用器的信号，即同微波复用器连接，这些仲裁都由事务处理反射器来确定。

下面描述的网络同样为国际的、个人的事务处理反射器的识别号提供一个基础，该识别号跟踪位置、方向，通过个人的事务处理反射器号码能够建立起连接，不管事务处理反射器的位置或呼叫者（事务处理反射器或其它用户）的位置如何。

下面还说明辅助的组网设备，该设备能增强网络功能。

网络具有在各国应用的塔式结构。“塔”的级数由微波复用器的地理分布情况及事务处理反射器数目二者来确定。

SM级-单个微波复用器单个微波复用器级为图22所示的形式。可以看出，通过微波复用器可以建立指定数目信道的连接。

在微波复用器通信的区域内，事务处理反射器将自动地指定信道，直到所有的信道被占用为止。在那时候，末能分配到信道的事务处理反射器将置于等待排队中，直到分配到信道为止。

SM级提供2.048Mb/S总共数据帧的容量。

MM级多个复用器级是用于在单个微波复用器通信区内，2.048Mb/S数据帧容量由多个微波复用器时分复用共享。

在这一级，其中一个微波复用器被选取/固定作为主控微波复用器，图23所示，安排来自每个连接的微波复用器的数据流（包括它自己的数据流），以提供指定的信道号给外部网络。

主控微波复用器连续地监视每个被控微波复用器上的呼叫负荷，并根据相对负荷有效地分配微波复用器之间的帧间隔。

微波复用器实际是这样放置，以便提供一个重叠的通信区，如图24，在主控微波复用器中的信道转发消息处理器将自动地从那些信号电平降到低于接受的门限电平（即由微波复用器接收，提供其可靠地全双工工作的最低信号电平）的微波复用器转发到向事务处理反射器提供最大的高于门限信号电平的微波复用器。图24同样表示，微波复用器的通信区实际上是如何配置，以通过相邻信道信号的重叠提供连续的复盖，而同时保证双重信道信号的复盖之间实际的分离，如图24中所示的A和A。

使用上面的方法，一个移动的事务处理反射器能够维持一个可靠的，全双工数据转发连接至外部信道。

主控微波复用器包括一个有源的数据库，它储存着本身的及其它被控的微波复用器通信总区域内的每个事务处理反射器的数据。每当事务处理反射器请求一个新的连接时，自动地询问该数据库，被叫的事务处理反射器的号码在该有源的数据库中。经由主控微波复用器直接地连接帘唤惺挛翊矸瓷淦鳎桓又林骺匚⒉ǜ从闷鞯耐缂痈汉伞?每一个有源数据库可以分为三段：第一段是记存一个特别信道节点（如AN级，）的事务处理反射的存储器。第二数据库段包含一个“运送”（travelling）存储器，它存储本区的事务处理反射器。该存储器段由每个运送事务处理反射器的前向运送的“地址”更新，每次首先连接至一个远距离的微波复用器作为一个“访问者”，它能重新定向呼叫。第三个数据库段包括一个“访问”事务处理反射器的存储器，该事务处理反射器被存储在别处。该存储器是由主叫事务处理反射器询问的，而且为果被叫事务处理反射器是在该数据库段内，那么在二者之间进行直接连接。

根据系统管理者对容量及任何操作要求，有源数据库可以安装在任何一级。

每个微波复用器/主控微波复用器包括一个呼叫存储器/处理器，它确定是否计费了。如果进行了计费，那么计费机或者通过外部网络的计费处理或者是在事务处理反射器中使用像“智能卡”功能，在事务处理反射器/区域节点控制器（及任何外部的）连接的进程中进行资金转移，其费率用微波复用器确定。

AN级-区域节点这一级是以适当倍数的微波复用器的帧速率工作。可能的倍数可以是20倍，例如为40.96Mb/S。

为了接入AN级，微波复用器及主控微波复用器（无论那一个都接至AN级）装有一个帧压缩设备。帧压缩设备包括一个数据缓冲器和一个处理器，该缓冲器以2.048Mb/S的速率接收每一帧序列，处理器以40.96Mb/S的速率重发帧序列。

这个“被压缩的”数据序列由一个区域节点控制器安插在40.96Mb/S速率帧中，一定数量的微波复用器/主控微波复用器连接到该控制器。

区域节点控制器可以装有类似于微波复用器功能的设备，例如，每一个区域节点控制器包含一个有源数据库，记录了通信的整个区域中的每个事务处理反射器及每个被控微波复用器/主控微波复用器的资料。每当事务处理反射器请求一个新的连接时，就自动地询问该数据库。被叫的事务处理反射器的号码是在该有源的数据库中，经由微波复用器直接地连接到被叫事务处理反射器，而不对接到区域节点控制器的网络加负荷。

区域节点控制器也可能包括一个呼叫存储器/处理器，它确定是否进行了计费。如果进行了计费，那么计费机或者通过外部网络的计费处理，或者是在事务处理反射器中使用像“智能卡”的功能，在事务处理反射器/区域节点控制器（及任何外部的）连接的进程中进行资金转移，其费率由微波复用器确定。

ZN级-地区节点ZN级是更高级的“塔”结构，其工作的帧速为区域节点控制器节点的速度的倍数。这一级由具有与区域节点控制器类似功能的地区节点控制器控制。

FN级-进一步的级可以有多个进一步级，每级工作的帧速是多倍的控制器的帧速，低于网络“塔”中的被控级。

经一个合适的接口可以把任何特定的级连接至现存的电话和数据网。

图25说明各种系统级是如何连接的。

一个事务处理反射器离开了它的寄存级的数据库的“家”，该事务处理反射器自动地作为在“被访问”位置上的访问者被存储，它又通知该旅行者的本地（home）数据库，然后给出位置，然后该本地数据库把事务处理反射器作为一个“旅行者”与前向地址一起存储起来。

每一个数据库位置可以提供一个电子邮政消息存储和前向业务。

可用把单个的微波复用器连接至几个区域节点控制器来提供支路冗余，万一最初的支路出现故障，附加的连接提供备用支路。

类似地，单个的区域节点控制器可以连接到几个地区节点控制器。这种提供备用支路的交叉链接可以进行到任何希望的级别直到系统级。

上面系统的描述考虑利用移动用户（事务处理反射器）的网络。它既可分开使用，也可与实践系统组合使用，在该系统中，导线的“插头”变成了便携终端的连接器，该终端具有事务处理反射器的处理功能性，但没有无线链路。

C-MATS能在移动的处理器如连接至一个便携式通信装置的CP8智能卡和一个固定位置控制器的输入/输出的线路之间提供一条“透明的”链路。

该系统允许磁条卡阅读器被读入通信装置事务处理器中，和连到通信装置事务处理器的智能卡，该处理器允许在C-MATS和智能卡之间进行事务处理。这些事务处理包括发送和接收加密的消息，读出和更新智能卡存储器和转移程序及数据。

详细的性能参数如下：整个系统数据传输技术规范    I.S.D.N系统数据速率    2.048兆波特无线传输距离    2-50米每个控制器复盖范围    10平方米（10毫瓦辐射信号）控制器（基本结构）输入/输出连接同步    8KHz时钟    2.048MHz

数据    串行2.048兆波特微波频率    2.45GHz（通常）频率信道（基本结构）    4（分配了特定的频率信道，并提供控制器的具体的距离，以使得在多个控制器应用中，在同时发生的控制器的帧传输期间消除附近的通信装置的干扰）。

微波辐射功率（基本单元）    10毫瓦64千波特信道数量    最多308千波特信道数量    最多240同时工作的有源通信装置的数量    最多240有源和无源/监视备用通信装置的数量    最多256天线增益    8-26dB尺寸    400×400×150mm功率要求（基本单元）    10瓦数据格式比特速率    2.048兆波特帧长度    256比特帧周期    125微秒帧位置（参见图26）每帧包括：比特0至3    -帧字符比特4-7    -控制器ID比特8-15    -指令和控制字节比特16-255    -数据时分信道的分配：通过其指令和控制功能，控制器处理器能把可用的数据比特分配到通信装置的“探询时隙”，每个刂破魅范ǖ谋忍爻ざ纫话闳【鲇诳刂破骱偷ジ鐾ㄐ抛爸弥涑鱿值氖挛翊淼牧俊?

指令控制每个帧传输的指令和控制字节段提供这样一种装置，每个控制器通过该装置控制它与通信装置的通信过程。

指令和控制功能包括：获取指令通信装置的获取是通过一个过程完成的，在该过程中，控制器逐渐地暂停，对于后面的获取周期，还没有被获取通信装置，在每个获取周期的结尾离开已获取的通信装置。

控制器开始该过程是通过发获取指令码（比特8至11）。所有末获取的通信装置接收该获取指令，并用它们的第一识别码比特0或1在比特12进行响应。

控制器能够发送同时的1或0，确定最高信号电平的比特，该比特变为第一个接受的比特。然后把该比特类型（0或1）在比特13发出去以作为选取（作为具有最高信号电平）的比特的校验，并在通信装置中将该比特与它发送的第一识别码比特进行比较。如果通信装置发送的比特12与从控制器接收的比特13在通信装置中不符合，那么它的内部逻辑将通知它停止发送其识别码，直到接收到下一个获取指令为止。

如果通信装置发送的比特12与从控制器接收的比特13在通信装置中相符合，那么其内部逻辑通知它在比特14发送第二个识别码比特。

控制器再次确定最高信号电平比特，该比特变为第2个接受的比特。然后把该比特类型（0或1）在比特15送出去，作为选取比特的校验，在每个经受试验的通信装置中与其发送的第二识别码进行比较。

如果由通信装置发送的比特14和从控制器接收的比特15在通信装置中不符合，那么该通信装置的内部逻辑将通知它停止发送它的识别码，直到接收到下一个获取指令为止。如果由通信装置发送的比特14和从控制器接收的比特15在通信装置中是符合的，那么每个经过试验的通信装置的逻辑通知它暂停发送其识别码，直至接收到一个扩充指令（下面说明）为止，该指令作为来自控制器的获取指令的一部分。扩充指令是在控制器的下一帧序列中通信装置发送其第三个识别码比特的信号。

获取扩充指令参见表1。

扩充指令在比特8期间以0发出，以通知所有的通信装置保持静止，那些已经受试验的通信装置除外。

所有已经受试验的通信装置将在比特8期间发出它们的下一个识别码。控制器再次确定最高信号电平比特，该比特变为第三个接受的比特。然后由控制器在比特9把该比特类型（0或1）发出，并在每个经受试验的通信装置中与其刚刚在比特8发出的每一个识别码进行比较。

如果由通信装置发送的比特8和从控制器接收的比特9在通信装置中相符合，那么其内部逻辑将通知它在比特10发送下一个识别码。

正如前面叙述的那样，如果由通信装置发送的比特8与从控制器接收的比特9在通信装置中不符合，那么它的内部逻辑将通知它停止发送它的识别码，直到接收到下一个获取指令为止。

对于后面的每一个比特，该过程将继续进行，一直到完成识别码和剩下一个经受试验的通信装置，或者继续到比特14和比特15。显然，如果相符合，每一个经受试验的通信装置的内部逻辑将通知它暂停发送它的识别码，直到下一帧为止。获取指令要用8帧来捕获一个通信装置。

校验指令控制器使用校验指令确认单个经受试验的通信装置的获取整个序列的指令程序的识别码。校验指令由控制器在帧比特周期的比特8至11期间传送。

控制器在比特12至15期间发送它“捕获”的前4个识别码比特。

在后面5帧的每一帧的第比特8控制器发送一个扩充指令。在每个扩充指令之后，在每帧的比特9至15期间发送其识别码剩下的比特。

该过程在以后的帧中重复，直到控制器发送全部识别码和检验和。

如果检验和与识别码不符合，通信装置就不回答。这将导致控制器重复校验指令。该过程将只重复一次，重复一次以后，控制器取消获取过程并重新开始。如果检验和与相应的通信装置符合，通信装置从比特11开始发送一个2比特模式请求，跟着2比特检验和。

控制器将在比特15发一个1来校验接收的模式请求。

校验指令用6帧来完成其事务处理。

分配通信装置口令指令一旦完成了校验，在下一帧，控制器在帧比特周期的比特8至11发出分配通信装置口令指令，而且给该通信装置发一个唯一的口令，一个信号电平消息，一个1比特消息，该比特消息指示是否进行了探询时隙配置或者它是在排队中，和或是探询时隙的位置或最初的排队位置。

该通信装置发送一个1作为1比特校验应答，以及这应答是否符合控制器发送的总消息。该控制器在第4帧的比特14发送一个1来确认事务处理，该通信装置在比特15发送一个1证实收到控制器的确认。

每一个口令由8比特组成。前5比特确定8个口令组中的组号（1至32），且后3比特规定比特8至15中的那个比特将表示通信装置的状态。

这个数据在第1帧的比特12至15期间发送出去，而且经扩充指令在其后帧的比特9至15继续发送。因为数据是从控制器出去的，对于数据来说比特8是不可用的，因为它是用于发扩充信号。

通信装置校验其分配的口令，信号电平和探询/排队位置，是通过在每一帧比特周期内，重复从控制器接收的每一比特（从一帧转入另一帧，在转入中重复的比特15在后一帧的比特9期间发送）。

分配探询时隙指令当探询时隙变为可用时，控制器把这些时隙按获取的次序分配给每一个不工作的通信装置。这个分配是由控制器在第1帧的比特8至比特11发送分配探询时隙指令来实现的，接着发送通信装置口令，一个检验和，分配的探询时隙开始位置和长度。这种事务处理需要4帧。控制器的处理器包括一个“查阅”表，该表保持其命令，据此把口令分配给通信装置。通信装置校验其分配的探询时隙位置是通过在每一帧期间内重复从控制器接收的每一比特完成的（从一帧转入另一帧，在转入中，在后一帧的比特9发送重复的比特15）。

控制器在第3帧的比特14发出一个最后的校验比特，接着在第3帧的比特15从通信装置发送另一个校验响应比特。

工作性监视指令在由其处理器确定的固定间隔时，控制器顺序地询问每个通信装置以确定其工作状态。

询问是根据控制器口令进行的，控制器在比特8至11发送工作监视指令，接着发送口令的组号和检验和。这个过程用几个（最小3、最大34）帧，利用扩充指令。

当从8个通信装置的相关组中接收到每个响应时，该控制器在比特14发送一个改进（Follow-on）比特，该比特通知所有通信装置增加组号，如果是可用的就响应。

这个过程连续下去，直到改进比特由控制器清除为止。

清除探询时隙指令控制器使用这个指令去通知单个通信装置结束其事务处理并腾出其探询时隙，转换为不工作的、侦听状态。

清除探询时隙指令（全1）是在比特8至10期间发送，接着是检验和的第一比特、通信装置口令和检验和的剩余比特。通信装置以第1帧的比特15的校验比特作出响应。

状态指令由控制器或通信装置使用状态指令去请求通信装置状态的变化。

状态指令在比特8至11期间发送，接着是通信装置口令，状态变化，和检验和。在检验和之后，通信装置用状态变化请求作出响应。同时，控制器发送信号电平消息的前2比特，接着是状态变化请求的校验，接着是信号电平消息的最后2个比特。

然后通信装置确认比特14中的控制器的校验。

通信装置总的技术规范输入/输出连接CP8智能卡时钟    3.11MHz数据    8千波特，半双工功率    5V.50mA21V.10mA10毫秒外围设备系列I/O数据    9.6千波特峰值，8千波特平均转移速率功能    数据设备准备好（DSR）消除发送（CTS）外围功能键盘    4×4显示设备    9字符1行嘟嘟声    音频单音光闪亮    LED声音选择同步    8KHz时钟    2.048MHz数据    2.028M波特，全双工电源    带有太阳能充电的，可再充电的镍镉（Nicd）电池到此已展示和描述了一个新颖的无源通用通信装置系统，因此，本系统实现了所谋求的全部目的和优点。然而，在考虑了该技术说明和说明最佳实施例的附图之后，对主要发明的许多改变、修改、变化和其它使用和应用，对于那些熟悉本技术的人来说将是显而易见的。因此所有的没有脱离本发明的精神和范围的这些改变、修改、变化和其它使用和应用都认为是在本发明之内，本发明的范围仅由下面的权利要求来限制。