КАНАЛЬНАЯ АРХИТЕКТУРА ОБРАТНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ ДЛЯ СИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
CHANNEL ARCHITECTURE FOR RETURN COMMUNICATION LINE FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение, в общем, относится к передаче данных, а более конкретно - к новой и усовершенствованной архитектуре обратной линии связи для системы беспроводной связи.
Уровень техники
Системы беспроводной связи широко используются для различных типов связи, включая услуги передачи речевых и пакетных данных. В основе работы этих систем лежат методы множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР (CDMA)), множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР (TDMA)) или некоторые другие методы модуляции. Системы МДКР имеют определенные преимущества по сравнению с другими типами систем, например, высокую пропускную способность системы.
В системе беспроводной связи пользователь с помощью удаленного терминала (например, сотового телефона) поддерживает связь с другим пользователем через передачи по прямой и обратной линиям связи через одну или несколько базовых станций. Прямая линия связи (то есть, нисходящая линия связи) относится к передаче из базовой станции в пользовательский терминал, а обратная линия связи (то есть, восходящая линия связи) относится к передаче из пользовательского терминала в базовую станцию. Способ распределения (выделения) различных частот для прямой и обратной линий связи обычно называют мультиплексированием с частотным разделением (МЧР (FDM)).
Характеристики передачи пакетных данных по прямой и обратной линиям связи обычно сильно отличаются. На прямой линии связи базовой станции обычно известно о наличии данных, которые необходимо передавать, количестве данных и идентификации принимающих удаленных терминалов. Базовая станция может дополнительно иметь такую "эффективность", которую можно достигнуть с помощью каждого принимающего удаленного терминала и которую можно определить как величину необходимой мощности передачи на один бит. На основании известной информации базовая станция позволяет эффективно планировать во времени передачи данных в удаленные терминалы и скорости передачи данных, выбранные для достижения желательных рабочих характеристик.
На обратной линии связи базовая станция обычно априорно не знает, какие удаленные терминалы имеют пакетные данные для передачи или какое количество. Базовая станция обычно знает эффективность каждого принимающего удаленного терминала, которую можно определить количественно с помощью отношения энергии на бит к сумме шум плюс помеха (Ес/(No+Io)) и которая необходима базовой станции для правильного приема при передаче данных. Базовая станция может затем распределять ресурсы удаленным терминалам всякий раз, когда это необходимо и когда они имеются в наличии.
Вследствие неопределенности пользовательских требований коэффициент использования обратной линии связи может изменяться в широких пределах. Если многочисленные удаленные терминалы осуществляют передачу в одно и то же время, то в базовой станции возникает высокий уровень помех. Мощность передачи удаленных терминалов необходимо увеличивать для поддержания заданного отношения Ес/(No+Io), что приводит к более высоким уровням помех. Если мощность передачи дополнительно увеличивать таким же способом, то в конечном счете это может привести к "глушению", и передачи всех или большого процента удаленных терминалов нельзя будет принимать. Следовательно, из-за того, что удаленный терминал не может выполнять передачу при достаточной мощности, прекращается работа линии связи с базовой станцией.
В системе МДКР нагрузка канала на обратной линии связи часто характеризуется тем, что называется "превышением над тепловым шумом". Превышение над тепловым шумом представляет собой отношение общей принятой мощности в приемнике базовой станции к мощности теплового шума. На основании теоретических вычислений пропускной способности для обратной линии связи МДКР получена теоретическая кривая, которая показывает рост превышения над тепловым шумом с увеличением нагрузки. Нагрузка, при которой превышение над тепловым шумом является бесконечным, часто называется "полюсом". Нагрузка, которая имеет превышение над тепловым шумом 3 дБ, соответствует нагрузке приблизительно 50%, или около половины от числа пользователей, которые могут поддерживаться в случае, когда они находятся в полюсе. Так как число пользователей и скорости передачи данных пользователей увеличиваются, нагрузка становится выше. Поскольку нагрузка увеличивается, соответственно увеличивается и величина мощности, которую удаленный терминал должен передавать. Превышение над тепловым шумом и нагрузка канала подробно описаны в работе Дж. Витерби "МДКР: Принципы связи с расширением спектра", серия Беспроводная связь Эдисона-Уисли, май, 1995, ISBN: 0201633744 (A. J. Viterbi in "CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication," Addison-Wesley Wireless Communications Series, May 1995, ISBN: 0201633744), которая включена в данную заявку в качестве ссылки.
В работе Витерби приведены классические уравнения, которые показывают соотношения между превышением над тепловым шумом, числом пользователей и скоростями передачи данных пользователей. Уравнения также показывают, что существует гораздо большая пропускная способность (в бит/с), если несколько пользователей передают на высокой скорости передачи по сравнению с тем, когда большее число пользователей передают на более высокой скорости передачи. Это происходит из-за помех между передающими пользователями.
В обычной системе МДКР скорости передачи данных многочисленных пользователей непрерывно изменяются. Например, в системе IS-95 или cdma2000 речевой пользователь обычно передает на одной из четырех скоростей передачи, соответствующей речевой активности в удаленном терминале, как описано в патентах США № 5657420 и № 5778338, имеющих одинаковое название "Вокодер с переменной скоростью передачи", и в патенте США № 5742734 "Выбор скорости кодирования в вокодере с переменной скоростью передачи". Подобным образом, многие пользователи данных непрерывно изменяют свои скорости передачи данных. Все это приводит к большому числу изменений количества данных, передаваемых одновременно, и, следовательно, к большому изменению "превышения над тепловым шумом".
Из вышеупомянутого видно, что существует потребность в создании структуры канала обратной линии связи, которая позволила бы достигнуть высоких рабочих характеристик для передачи пакетных данных и учитывать характеристики передачи данных обратных линий связи.
Сущность изобретения
Аспекты изобретения предусматривают механизмы, которые поддерживают результативное и эффективное распределение и использование ресурсов обратной линии связи. В одном аспекте предусмотрены механизмы быстрого назначения ресурсов (например, дополнительных каналов), которые необходимы, и быстрой отмены назначения ресурсов, когда в этом нет необходимости, или для поддержания стабильности системы. Ресурсы обратной линии связи можно быстро назначить и отменить назначение через короткие сообщения, обмен которыми происходит по каналам управления по прямой и обратной линиям связи. В другом аспекте предусмотрены механизмы для облегчения эффективной и надежной передачи данных. В частности, предложены схема надежного подтверждения приема/отрицательного подтверждения приема и схема эффективной повторной передачи. В еще одном аспекте механизмы предусматривают управление мощностью передачи и/или скоростью передачи данных удаленных терминалов для достижения высоких рабочих характеристик и устранения нестабильности. Другой аспект изобретения предусматривает структуру канала, которая позволяет реализовать признаки, описанные выше. Эти и другие аспекты описаны ниже более подробно.
Раскрытые варианты осуществления дополнительно предусматривают способы, структуры каналов и устройство, которые позволяют реализовать различные аспекты, варианты осуществления и признаки изобретения, которые более подробно описаны ниже.
Краткое описание чертежей
Признаки, характер и преимущества настоящего изобретения станут ясны из подробного описания, изложенного ниже со ссылкой на чертежи, на которых соответственно везде используются одинаковые обозначения и на которых:
фиг.1 изображает схему системы беспроводной связи, которая поддерживает множество пользователей;
фиг.2 изображает упрощенную блок-схему варианта осуществления базовой станции и удаленного терминала;
фиг.3A и 3B - схемы структуры соответственно обратного и прямого каналов;
фиг.4 - схема, изображающая связь между удаленным терминалом и базовой станцией для назначения дополнительного канала обратной линии связи (ДК-О (R-SCH));
фиг.5A и 5B - схемы, изображающие передачу данных по обратной линии связи и передачу сообщения ПП/ОПП (Ack/Nak) для двух различных сценариев;
фиг.6A и 6B - схемы, изображающие установление последовательности подтверждения приема соответственно с помощью короткой и длинной задержек подтверждения приема;
фиг.7 - алгоритм, который изображает передачу данных с переменной скоростью передачи по ДК-О (R-SCH) с быстрым управлением перегрузкой согласно варианту осуществления изобретения; и
фиг.8 - схема, изображающая усовершенствование, которое можно реализовать с помощью быстрого управления ДК-О (R-SCH).
Подробное описание
На фиг.1 изображена схема системы 100 беспроводной связи, которая поддерживает множество пользователей и позволяет реализовать различные аспекты изобретения. Система 100 обеспечивает связь для множества сотовых ячеек, при этом каждая сотовая ячейка обслуживается соответствующей базовой станцией 104. Базовые станции обычно называют базовыми приемопередающими системами (БПС (BTS)). Различные удаленные терминалы 106 рассредоточены по всей системе. Каждый удаленный терминал 106 может поддерживать связь с одной или несколькими базовыми станциями 104 по прямой и обратной линиям связи в любой конкретный момент времени в зависимости от того, является или нет удаленный терминал активным, и находится он или нет в режиме мягкой передачи обслуживания. Прямая линия связи относится к передаче из базовой станции 104 в удаленный терминал 106, а обратная линия связи относится к передаче из удаленного терминала 106 в базовую станцию 104. Как показано на фиг. 1, базовая станция 104a поддерживает связь с удаленными терминалами 106a, 106b, 106c и 106d, и базовая станция 104b поддерживает связь с удаленными терминалами 106d, 106e и 106f. Удаленный терминал 106d находится в режиме мягкой передачи обслуживания и одновременно поддерживает связь с базовыми станциями 104a и 104b.
В системе 100 контроллер базовой станции (КБС (BSC)) 102 поддерживает связь с базовыми станциями 104 и позволяет дополнительно поддерживать связь с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП (PSTN)). Связь с КТСОП обычно осуществляется через центр коммутации мобильной связи (ЦКМ (MSC)), который в целях упрощения не показан на фиг. 1. КБС можно также соединить в пакетную сеть, которая обычно достигается через узел обслуживания пакетных данных (УОПД (PDSN)), который также не показан на фиг. 1. КБС 102 обеспечивает координацию и управление для базовых станций, подсоединенных к нему. КБС 102 дополнительно управляет маршрутизацией телефонных вызовов среди удаленных терминалов 106 и между удаленными терминалами 106 и пользователями, подсоединенными к КТСОП (например, обычными телефонами) и к пакетной сети, через базовые станции 104.
Система 100 может быть выполнена для поддержания одного или нескольких стандартов МДКР, таких как (1) "Стандарт совместимости базовой станции и мобильной станции TIA/EIA-95-B для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширением спектра" (стандарт IS-95), (2) "Рекомендуемый по минимуму стандарт TIA/EIA-98-D для двухрежимной широкополосной сотовой мобильной станции с расширением спектра" (стандарт IS-98), (3) документы, предложенные консорциумом под названием "Проект партнерства 3-го поколения" (3GPP) и представленные в наборе документов №№ 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт W-CDMA (Ш-МДРК)), (4) документы, предложенные консорциумом под названием "Проект 2 партнерства 3-го поколения" (3GPP2) и представленные в наборе документов №№ C.S0002-A, C.S0005-A, C.S0010-A, C.S0011-A, C.S0024 и C.S0026 (стандарт cdma2000), и (5) некоторые другие стандарты. В случае документов 3GPP и 3GPP2, они преобразованы всемирными органами по стандартам (например, TIA, ETSI, ARIB, TTA и CWTS) в региональные стандарты и были преобразованы в международные стандарты Международным союзом электросвязи (МСЭ (ITU)). Эти стандарты включены в данную заявку в качестве ссылки.
На фиг.2 изображена упрощенная блок-схема варианта осуществления базовой станции 104 и удаленного терминала 106, которые позволяют реализовать различные аспекты настоящего изобретения. Для конкретной связи, речевых данных, пакетных данных и/или сообщений может производиться обмен между базовой станцией 104 и удаленным терминалом 106. Можно передавать различные типы сообщений, например, сообщения, которые используются для установления сеанса связи между базовой станцией и удаленным терминалом, и сообщения, которые используются для управления передачей данных (например, управление мощностью, информация о скорости передачи данных, подтверждение приема и так далее). Некоторые из этих типов сообщений более подробно описаны ниже.
Для обратной линии связи в удаленном терминале 106 речевые и/или пакетные данные (например, из источника 210 данных) и сообщения (например, из контроллера 230) подаются в процессор 212 передаваемых (Пер) данных, который форматирует и кодирует данные и сообщения с помощью одной или нескольких схем кодирования для формирования кодированных данных. Каждая схема кодирования может включать в себя любую комбинацию схем контроля при помощи циклического избыточного кода (КЦИК (CRC)), сверточного, Турбо, блочного и другого кодирования или вообще без всякого кодирования. Как правило, речевые данные, пакетные данные и сообщения кодируют с использованием различных схем, и различные типы сообщений можно также кодировать различным способом.
Кодированные данные затем подаются в модулятор (МОД (MOD)) 214 и дополнительно обрабатываются (например, покрываются, расширяются по спектру с помощью коротких псевдошумовых (ПШ (PN)) последовательностей и скремблируются с помощью длинной ПШ-последовательности, назначенной пользовательскому терминалу). Модулированные данные затем подаются в модуль 216 передатчика (ПРД (TMTR)) и подвергаются определенной обработке (например, преобразуются в один или несколько аналоговых сигналов, усиливаются, фильтруются и подвергаются квадратурной модуляции) для формирования сигнала обратной линии связи. Сигнал обратной линии связи направляется через антенный переключатель (дуплексер) (Д, (D)) 218 и передается через антенну 220 в базовую станцию 104.
В базовой станции 104 сигнал обратной линии связи принимается с помощью антенны 250, направляется через антенный переключатель 252 и подается в модуль 254 приемника (ПРМ (RCVR)). Модуль 254 приемника осуществляет определенную обработку (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты и преобразует в цифровую форму) принятый сигнал и производит выборки. Демодулятор (ДЕМОД (DEMOD)) 256 принимает и обрабатывает (например, сжимает по спектру, раскрывает и пилот-демодулирует) выборки для получения восстановленных символов. Демодулятор 256 позволяет реализовать рейк-приемник (многоотводный приемник), который обрабатывает многочисленные экземпляры принятого сигнала и формирует объединенные символы. Процессор 258 принимаемых (Пр (RX)) данных затем декодирует символы для восстановления данных и сообщений, переданных по обратной линии связи. Восстановленные речевые/пакетные данные подаются в приемник 260 данных, и восстановленные сообщения могут подаваться в контроллер 270. Обработка с помощью демодулятора 256 и процессора 258 принимаемых данных является дополнительной к той, что выполняется в удаленном терминале 106. Демодулятор 256 и процессор 258 Пр данных позволяют дополнительно обрабатывать многочисленные передачи, принятые через многочисленные каналы, например, через обратный основной канал (ОК-О (R-FCH)) и через обратный дополнительный канал (ДК-О (R-SCH)). Передачи можно также принимать одновременно из многочисленных удаленных терминалов, каждый из которых позволяет осуществлять передачу по обратному основному каналу, обратному дополнительному каналу или по обоим сразу.
На прямой линии связи в базовой станции 104 речевые и/или пакетные данные (например, из источника 262 данных) и сообщения (например, из контроллера 270) обрабатываются (например, форматируются и кодируются) с помощью процессора 264 передаваемых (Пер (TX)) данных, дополнительно обрабатываются (например, покрываются и расширяются по спектру) с помощью модулятора (МОД (MOD)) 266 и подвергаются необходимой обработке (например, преобразуются в аналоговые сигналы, усиливаются, фильтруются и подвергаются квадратурной модуляции) с помощью модуля 268 передатчика (ПРД (TMTR)) для формирования сигнала прямой линии связи. Сигнал прямой линии связи направляется через антенный переключатель 252 и передается через антенну 250 в удаленный терминал 106.
В удаленном терминале 106 сигнал прямой линии связи принимается с помощью антенны 220, направляется через антенный переключатель 218 и подается в модуль 222 приемника. Модуль 222 приемника производит необходимую обработку (например, преобразует с понижением частоты, фильтрует, усиливает, осуществляет квадратурную демодуляцию и преобразует в цифровую форму) принятого сигнала и создает выборки. Выборки обрабатываются (например, сжимаются по спектру, раскрываются и пилот-демодулируются) с помощью демодулятора 224 для создания символов, и символы дополнительно обрабатываются (например, декодируются и проверяются) с помощью процессора 226 принимаемых данных для восстановления данных и сообщений, переданных по прямой линии связи. Восстановленные данные подаются в приемник 228 данных, и восстановленные сообщения могут подаваться в контроллер 230.
Обратная линия связи имеет некоторые характеристики, которые сильно отличаются от характеристик прямой линии связи. В частности, характеристики передачи данных, режимы мягкой передачи обслуживания и явление замирания обычно сильно отличаются для прямой и обратной линий связи.
Как отмечено выше, при передаче по обратной линии связи, базовая станция обычно априорно не знает, какие удаленные терминалы имеют пакетные данные для передачи или какое количество. Таким образом, базовая станция может распределять ресурсы удаленным терминалам всякий раз, когда это необходимо и когда они имеются в наличии. Из-за неопределенности пользовательского спроса коэффициент использования обратной линии связи может изменяться в широких пределах.
В соответствии с аспектами изобретения предусмотрены механизмы результативного и эффективного распределения и использования ресурсов обратной линии связи. В одном аспекте предусмотрены механизмы для быстрого, при необходимости, назначения ресурсов и быстрой отмены назначения ресурсов в случае, когда в этом нет необходимости, или для поддержания стабильности системы. Ресурсы обратной линии связи можно назначить через дополнительный канал, который используется для передачи пакетных данных. В другом аспекте предусмотрены механизмы для облегчения эффективной и надежной передачи данных. В частности, предложены схема надежного подтверждения приема и схема эффективной повторной передачи. В еще одном аспекте предусмотрены механизмы для управления мощностью передачи удаленных терминалов для достижения высоких рабочих характеристик и во избежание нестабильности. Эти и другие аспекты описаны ниже более подробно.
На фиг.3A изображена схема варианта осуществления структуры обратного канала, которая позволяет реализовать различные аспекты изобретения. В этом варианте осуществления структура обратного канала включает в себя канал доступа, канал расширенного доступа, канал пилот-сигнала (КПС-О (R-PICH)), общий канал управления (ОКУ-О (R-CCCH)), выделенный канал управления (ВКУ-О (R-DCCH)), основной канал (ОК-О (R-FCH)), дополнительные каналы (ДК-О (R-SCH)) и обратный канал индикатора скорости передачи (ОКИС-О (R-RICH)). Различные, меньшее количество и/или дополнительные каналы могут также поддерживаться и находиться в пределах объема изобретения. Эти каналы можно реализовать подобно тем, которые определены в соответствии со стандартом cdma2000. Особенности некоторых из этих каналов описаны ниже.
Для каждой передачи (то есть каждого вызова), конкретный набор каналов, которые можно использовать для связи, и их конфигурации определяются с помощью одной из ряда конфигураций радиосвязи (КР (RC)). Каждая КР определяет конкретный формат передачи, который характеризуется различными параметрами физического уровня, такими как, например, скорости передачи, характеристики модуляции, скорость передачи сигнала с расширенным спектром и так далее. Конфигурация радиосвязи может быть подобной той, которая определена для стандарта cdma2000.
Обратный выделенный канал управления (ВКУ-О) используется для передачи пользовательской и сигнальной информации (например, управляющей информации) в базовую станцию во время связи. ВКУ-О можно реализовать подобно ВКУ-О, который определен в стандарте cdma2000.
Обратный основной канал (ОК-О) используется для передачи пользовательской и сигнальной информации (например, речевые данные) в базовую станцию во время связи. ОК-О можно реализовать подобно ОК-О, который определен в стандарте cdma2000.
Обратный дополнительный канал (ДК-О) используется для передачи пользовательской информации (например, пакетных данных) в базовую станцию во время связи. ДК-О поддерживается некоторыми конфигурациями радиосвязи (например, с КР3 по КР11) и назначается удаленным терминалам при необходимости и доступности. В варианте осуществления ноль, один или два дополнительных канала (то есть ДК1-О и ДК2-О) можно назначить удаленному терминалу в любой заданный момент. В варианте осуществления ДК-О поддерживает повторную передачу на физическом уровне и позволяет использовать различные схемы кодирования для повторной передачи. Например, повторная передача может использовать скорость передачи кода 1/2 для первоначальной передачи. Те же самые символы кода со скоростью передачи 1/2 можно повторить во время повторной передачи. В альтернативном варианте осуществления основной код может быть кодом со скоростью передачи 1/4. Первоначальная передача может использовать 1/2 символов, а повторная передача может использовать другую половину символов. Если сделана третья повторная передача, то она может повторить одну из группы символов, часть каждой группы, поднабор любой группы и другие возможные комбинации символов.
ДК2-О может использоваться совместно с ДК1-О (например, для КР11). В частности, ДК2-О может использоваться для предоставления различного качества услуг (КУ (QoS)). Кроме того, гибридные схемы автоматического запроса повторной передачи (АЗПП (ARQ)) II и III типов можно использовать совместно с ДК-О. Гибридные схемы АЗПП в общем описаны С.Б.Уикером в работе "Системы контроля ошибок для цифровой связи и хранения", Прентис-Хол, 1995, глава 15 (S.B. Wicker "Error Control System for Digital Communication and Storage," Prentice-Hall, 1995, Chapter 15), которая включена в данную заявку в качестве ссылки. Гибридные схемы АЗПП также описаны в стандарте cdma2000.
Обратный канал индикатора скорости передачи (ОКИС-О) используется удаленным терминалом для предоставления информации, имеющей отношение к скорости передачи (пакета) по одному или нескольким обратным дополнительным каналам. В таблице 1 приведены поля для конкретного формата ОКИС-О. В варианте осуществления, для каждой передачи фрейма данных по ДК-О, удаленный терминал посылает символ индикатора обратной скорости передачи (ИОСП (RRI)), который указывает скорость передачи данных для фрейма данных. Удаленный терминал также посылает порядковый номер передаваемого фрейма данных и является ли фрейм данных первой передачей или повторной передачей. Различные, меньшее количество и/или дополнительные поля можно также использовать для ОКИС-О, и они находятся в пределах объема изобретения. Информация, представленная в таблице 1, посылается с помощью удаленного терминала для каждого фрейма данных, переданного по дополнительному каналу (например, каждый по 20 мс).
Таблица 1
<b>Поле</b>
<b>Длина (биты)</b>
RRI
3
SEQUENCE_NUM
2
RETRAN_NUM
2
Если имеются многочисленные обратные дополнительные каналы (например, ДК1-О и ДК2-О), то могут быть многочисленные каналы ОКИС-О (например, ОКИС1-О и ОКИС2-О), каждый из которых имеет поля RRI, SEQUENCE_NUM (порядковый номер) и RETRAN_NUM (номер повторной передачи). С другой стороны, поля для многочисленных обратных дополнительных каналов могут быть объединены в один канал ОКИС-О. В конкретном варианте осуществления поле RRI не используется, а используются фиксированные скорости передачи, или базовая станция выполняет определение скорости передачи "вслепую", при котором базовая станция определяет скорость передачи из данных. Слепое определение скорости передачи можно достигнуть способом, описанным в патенте США № 6175590 под названием "Способ и устройство для определения скорости передачи принятых данных в системе связи с переменной скоростью передачи", выданном 16 января 2001 года, патенте США № 5751725 под названием "Способ и устройство для определения скорости передачи принятых данных в системе связи с переменной скоростью передачи", выданном 12 мая 1998 года, каждый из которых принадлежит заявителю настоящей заявки и включен в нее в качестве ссылки.
На фиг.3B изображена схема варианта осуществления структуры прямого канала, которая позволяет поддерживать различные аспекты изобретения. В этом варианте осуществления структура прямого канала включает в себя общие каналы, каналы пилот-сигнала и выделенные каналы. Общие каналы включают в себя широковещательный канал (ШК-П (F-BCCH)), канал быстрого поискового вызова (КБПВ-П (F-QPCH)), общий канал управления (ОКУ-П (F-CCCH)) и общий канал управления мощностью (ОКУМ-П (F-CPCCH)). Каналы пилот-сигнала включают в себя основной канал пилот-сигнала и вспомогательный канал пилот-сигнала. Выделенные каналы включают в себя основной канал (ОК-П (F-FCH)), дополнительный канал (ДК-П (F-SCH)), выделенный вспомогательный канал (ВВК-П (F-APICH)), выделенный канал управления (ВКУ-П (F-DCCH)) и выделенный канал управления пакетами (ВКУП-П (F-DPCCH)). И снова, различные, меньшее количество и/или дополнительные каналы могут также поддерживаться и находиться в пределах объема изобретения. Эти каналы могут быть реализованы подобно тем, которые определены стандартом cdma2000. Особенности некоторых из этих каналов описаны ниже.
Прямой общий канал управления мощностью ОКУМ-П используется базовой станцией для передачи подканалов управления мощностью (например, один бит в подканале) для управления мощностью КПС-О, ОК-О, ВКУ-О и ДК-О. В варианте осуществления после назначения канала удаленный терминал назначает подканал управления мощностью обратной линии связи из одного из трех источников - ВКУ-П, ДК-П и ОКУМ-П. ОКУМ-П может быть назначен в случае, если подканал управления мощностью обратной линии связи не предусмотрен из ВКУ-П или ДК-П.
В варианте осуществления имеющиеся в наличии биты в ОКУМ-П можно использовать для формирования одного или нескольких подканалов управления мощностью, которые могут затем быть назначены для различных применений. Например, ряд подканалов управления мощностью можно определить и использовать для управления мощностью ряда каналов обратной линии связи. Управление мощностью для многочисленных каналов, основанных на многочисленных подканалах управления мощностью, можно реализовать так, как описано в патенте США № 5991284 под названием "Управление мощностью подканала", выданном 23 ноября 1999 года, который принадлежит заявителю настоящей заявки и включен в нее в качестве ссылки.
В одной конкретной реализации подканал управления мощностью со скоростью передачи 800 бит/с управляет мощностью обратного канала пилот-сигнала КПС-О. Все обратные каналы трафика (например, ОК-О, ВКУ-О и ДК-О) имеют свои уровни мощности, которые определяются для КПС-О с помощью известных соотношений, например, как описано в C.S0002. Отношение между двумя каналами часто называется отношением трафик/пилот-сигнал. Отношение трафик/пилот-сигнал (то есть уровень мощности обратного канала трафика относительно КПС-О) можно отрегулировать путем передачи сообщений из базовой станции. Однако эта передача сообщений является медленной, поэтому подканал управления мощностью со скоростью передачи 100 битов в секунду (бит/с) можно определить и использовать для управления мощностью ДК-О. В варианте осуществления этот подканал ДК-О управления мощностью управляет ДК-О относительно КПС-О. В другом варианте осуществления подканал ДК-О управления мощностью управляет абсолютной мощностью передачи ДК-О.
В аспекте изобретения подканал управления "перегрузкой" можно также определить для управления ДК-О, и этот подканал управления перегрузкой можно реализовать на основании подканала управления мощностью ДК-О или другого подканала.
Управление мощностью для обратной линии связи более подробно описано ниже.
Прямой выделенный канал управления пакетами ВКУП-П используется для передачи пользовательской и сигнальной информации (информации передачи сигналов) в конкретный удаленный терминал во время связи. ВКУП-П можно использовать для управления передачей пакетных данных по обратной линии связи. В варианте осуществления ВКУП-П кодируется и перемежается для увеличения надежности, и его можно реализовать подобно ВКУ-П, определенному стандартом cdma2000.
В таблице 2 перечислены поля для конкретного формата ВКУП-П. В варианте осуществления ВКУП-П имеет размер фрейма 48 битов, из которых 16 используются для КЦИК, 8 битов используются для остаточных битов кодера, и 24 бита предусмотрено для передачи данных и сообщений. В варианте осуществления скорость передачи для ВКУП-П по умолчанию составляет 9600 бит/с, в случае которой 48-битовый фрейм может быть передан в интервале времени 5 мс. В варианте осуществления каждая передача (то есть каждый фрейм ВКУП-П) покрывается длинным кодом общего пользования принимающего удаленного терминала, на который нацелен фрейм. Это позволяет избежать необходимости использования явного адреса (поэтому канал называется "выделенным" каналом). Однако ВКУП-П является также "общим", так как большое число удаленных терминалов в режиме выделенного канала позволяет непрерывно контролировать канал. Если сообщение направлено конкретному удаленному терминалу и принято правильно, то будет проводиться контроль при помощи КЦИК.
Таблица 2
<b>Поле</b>
<b>Число битов/фрейм</b>
Информация
24
Индикатор качества фрейма
16
Остаточные биты кодера
8
ВКУП-П можно использовать для передачи мини-сообщений, которые определены в стандарте cdma2000. Например, ВКУП-П можно использовать для передачи мини-сообщения о назначении обратного дополнительного канала (МСНОДК (RSCAMM)), которое используется для предоставления ДК-П для удаленного терминала.
Прямой общий пакетный (ОПКПО-П (F-CPANCH)) канал ПП/ОПП (Ack/Nak) используется базовой станцией для передачи (1) подтверждений приема (ПП (Ack)) и отрицательных подтверждений приема (ОПП (Nak)) для передачи пакетных данных по обратной линии связи и (2) другой управляющей информации. В варианте осуществления подтверждения приема и отрицательные подтверждения приема передаются в виде n-битовых сообщений ПП/ОПП (Ack/Nak), причем каждое сообщение связано с соответствующим фреймом данных, переданным по обратной линии связи. В варианте осуществления каждое сообщение ПП/ОПП может включать в себя 1, 2, 3 или 4 бита (или возможно большее число битов), причем число битов в сообщении зависит от числа каналов обратной линии связи в конфигурации услуги. N-битовое сообщение ПП/ОПП может быть блочно-кодированным для увеличения надежности или четкости передачи.
Согласно одному аспекту изобретения для улучшения надежности сообщение ПП/ОПП для конкретного фрейма данных повторно передается в последующем фрейме (например, через 20 мс), чтобы выполнить временное разнесение для сообщения. Разнесение во времени обеспечивает дополнительную надежность или может позволить уменьшить мощность, которая используется для передачи сообщения ПП/ОПП при поддержании одинаковой надежности. Сообщение ПП/ОПП может использовать кодирование с исправлением ошибок, которое хорошо известно в данной области техники. Для повторной передачи сообщение ПП/ОПП может повторить точно такое же кодовое слово или может использовать возрастающую избыточность. Передача и повторная передача ПП/ОПП более подробно описаны ниже.
Несколько типов управления используются в прямой линии связи для управления обратной линии связи. Они включают в себя управление для запроса и предоставления дополнительного канала, ПП/ОПП для передачи данных по обратной линии связи, управление мощностью передачи данных и возможно другое.
Обратную линию связи можно использовать для поддержания "превышения над тепловым шумом" в базовой станции на относительно постоянном уровне до тех пор, пока будут передаваться данные по обратной линии связи. Передачу по ДК-О можно распределять различными способами, два из которых описаны ниже:
- С помощью бесконечного распределения. Этот способ используется для трафика в реальном времени, который не позволяет допускать большую задержку. Удаленному терминалу разрешено передавать сразу же вплоть до определенной выделенной скорости передачи данных.
- С помощью планирования. Удаленный терминал посылает оценку своего размера буфера. Базовая станция определяет, когда удаленному терминалу разрешено передавать. Этот способ используется для имеющегося в наличии трафика скорости передачи битов. Цель планировщика заключается в ограничении числа одновременных передач с тем, чтобы число одновременно передающих удаленных терминалов было ограниченным, и, таким образом, в сокращении помех между удаленными терминалами.
Так как нагрузка канала может изменяться относительно быстро, то можно использовать механизм быстрого управления для управления мощностью передачи ДК-О (например, относительно обратного канала пилот-сигнала), который описан ниже.
Связь между удаленным терминалом и базовой станцией для установления соединения может быть достигнута следующим образом. Первоначально удаленный терминал находится в бездействующем режиме или контролирует общие каналы с помощью активизации слотированного таймера (то есть удаленный терминал контролирует каждый слот). В конкретный момент времени удаленный терминал производит передачу данных и посылает короткое сообщение в базовую станцию с запросом на повторное соединение линии связи. В ответ базовая станция может послать сообщение, определяющее параметры, которые необходимо использовать для связи, и конфигурации различных каналов. Эту информацию можно послать с сообщением о назначении расширенного канала (СНРК (ECAM)), со специально определенным сообщением или с некоторым другим сообщением. Это сообщение может определить следующее:
- ИД_УДС (MAC_ID) для каждого элемента из активного набора удаленного терминала или поднабора активного набора. ИД_УДС впоследствии используется для адресации по прямой линии связи.
- Используются ли ВКУ-О или ОК-О на обратной линии связи?
- Для ОПКПО-П, коды для расширения спектра (например, коды Уолша) и активный набор, который нужно использовать. Этого можно достигнуть путем (1) передачи кодов для расширения спектра в СНРК, или (2) передачи кодов для расширения спектра в широковещательном сообщении, которое принимает удаленный терминал. Коды для расширения спектра соседних сотовых ячеек должны быть обязательно включены. Если можно использовать одни и те же коды для расширения спектра в соседних сотовых ячейках, то передаваться должен только один код для расширения спектра.
16
16
- Для ОКУМ-П, активного набора, идентичности канала и положений битов. В варианте осуществления ИД_УДС можно хэшировать в положениях битов ОКУМ-П для устранения необходимости передачи фактических положений битов или подканала ИД (ID) в удаленный терминал. Это хэширование является псевдослучайным способом отображения ИД_УДС в подканал по ОКУМ-П. Так как различные одновременно удаленные терминалы назначают отдельные ИД_УДС, то хэширование может быть таким, чтобы эти ИД_УДС также отображались в отдельные подканалы ОКУМ-П. Например, если существует K возможных положений битов и N возможных ИД_УДС, то K = N x ((40503 x КЛЮЧ) mod 2) / 2, где КЛЮЧ - число, которое установлено в этом случае. Существуют многочисленные другие хэш-функции, которые можно использовать, и их описания можно найти в многочисленных учебниках по компьютерным алгоритмам.
В варианте осуществления сообщение из базовой станции (например, СНРК) имеет специфическое поле USE_OLD_SERV_CONFIG, используемое для того, чтобы показать, нужно или нет использовать параметры, установленные в последнем соединении, для повторного соединения. Это поле можно использовать для устранения необходимости передачи сообщения о подключении услуги после повторного соединения, что позволяет уменьшить задержку при восстановлении соединения.
После того как удаленный терминал инициализировал выделенный канал, он продолжает свою работу так, например, как описано в стандарте cdma2000.
Как отмечено выше, наилучшего использования ресурсов обратной линии связи можно достигнуть в случае, если ресурсы могут быть распределены, при необходимости, быстро и если они доступны. В беспроводной (и особенно в мобильной) среде условия линии связи непрерывно меняются, и длительная задержка при распределении ресурсов может привести к неточному распределению и/или использованию. Таким образом, в соответствии с аспектом изобретения предусмотрены механизмы быстрого назначения и отмены назначения дополнительных каналов.
На фиг.4 показана схема, иллюстрирующая связь между удаленным терминалом и базовой станцией для назначения и отмены назначения дополнительного канала обратной линии связи ДК-О в соответствии с вариантом осуществления изобретения. При необходимости ДК-О можно быстро назначить и отменить назначение. Когда удаленный терминал имеет пакетные данные для отправления, что требует использования ДК-О, он производит запрос ДК-О путем передачи в базовую станцию мини-сообщения с запросом на дополнительный канал (МСЗДК (SCRMM)) (этап 412). МСЗДК представляет собой сообщение длительностью 5 мс, которое можно отправить по каналам ВКУ-О или ОК-О. Базовая станция принимает сообщение и направляет его в КБС (этап 414). Запрос может быть разрешен или может быть не разрешен. Если запрос разрешен, базовая станция принимает разрешение (этап 416) и передает разрешение ДК-О с использованием мини-сообщения о назначении обратного дополнительного канала (МСНОДК (RSCAMM)) (этап 418). МСНОДК представляет собой также сообщение длительностью 5 мс, которое можно передавать по каналам ОК-П или ВКУ-П (если он выделен для удаленного терминала) или по ВКУП-П (в противном случае). Сразу после назначения удаленный терминал может передавать по ДК-О (этап 420).
В таблице 3 приведен список полей для конкретного формата МСНОДК. В этом варианте осуществления МСНОДК включает в себя 8 битов полей уровня 2 (то есть поля MSG_TYPE, ACK_SEQ, MSG_SEQ и ACK_REQUIREMENT), 14 битов полей уровня 3 и два резервных бита, которые также используются для заполнения таким способом, как это описано в C.S0004 и C.S0005. Уровень 3 (то есть сигнальный уровень) может быть таким, как это определено в стандарте cdma2000.
Таблица 3
<b>Поле</b>
<b>Длина (биты)</b>
MSG_TYPE
3
ACK-_SEQUENCE
2
MSG_ SEQUENCE
2
ACK_REQUIREMENT
1
REV_SCH_ID
1
REV_SCH_DURATION
4
REV_SCH_START_TIМE
5
REV_SCH_NUM_BITS_IDX
4
РЕЗЕРВНОЕ
2
Когда у удаленного терминала больше нет данных для передачи по ДК-О, он посылает в базовую станцию мини-сообщение с запросом на высвобождение ресурсов (МСЗВР (RRRMM)). Если отсутствует дополнительная передача сигналов, которая необходима между удаленным терминалом и базовой станцией, базовая станция отвечает мини-сообщением о расширенном высвобождении (МСРВ (ERMM)). МСЗВР и МСРВ также представляют собой сообщения длительностью 5 мс, которые могут посылаться по одним и тем же каналам, которые используются соответственно для передачи запроса и разрешения.
Существует много алгоритмов планирования, которые можно использовать для планирования передач по обратной линии связи удаленных терминалов. Эти алгоритмы могут быть компромиссом между скоростями передачи, пропускной способностью, задержкой, скоростями передачи ошибок и равнодоступностью (которая дает всем пользователям некоторый минимальный уровень услуг) для указания некоторого из главных критериев. Кроме того, обратная линия связи подвержена ограничениям мощности удаленного терминала. В среде, имеющей одну сотовую ячейку, наибольшая пропускная способность будет тогда, когда минимальное число удаленных терминалов имеет возможность передачи с самой высокой скоростью передачи, которую удаленный терминал сможет поддерживать - как с точки зрения производительности, так и возможности для обеспечения достаточной мощности. Однако в среде с многочисленными сотовыми ячейками, для удаленных терминалов, расположенных около границы с другой сотовой ячейкой, предпочтительной может быть передача с более низкой скоростью. Это происходит из-за того, что их передачи вызывают помехи в многочисленных сотовых ячейках, а не только в одной сотовой ячейке. Другой аспект, который имеет тенденцию достижения максимальной пропускной способности обратной линии связи, должен использовать высокое "превышение над тепловым шумом" в базовой станции, которая показывает высокую нагрузку на обратной линии связи. По этой причине в аспектах изобретения используется планирование. При планировании стараются иметь небольшое число одновременно передающих удаленных терминалов, причем те, которые передают, имеют возможность передачи на самых высоких скоростях, которые они могут поддерживать.
Однако высокое "превышение над тепловым шумом" приводит в результате к уменьшению стабильности, поскольку система становится более чувствительной к малым изменениям нагрузки. По этой причине важным обстоятельством является быстрое планирование и управление. Быстро планирование является важным потому, что условия канала изменяются быстро. Например, процессы замирания и затенения могут приводить к внезапному появлению слабого или сильного сигнала, принимаемого базовой станцией. В процессе передачи речевых или других данных удаленный терминал автономно изменяет скорость передачи. Хотя планирование позволяет отчасти принимать это во внимание, но оно не может реагировать достаточно быстро. По этой причине аспекты изобретения предусматривают методы быстрого управления мощностью, которые подробно описаны ниже.
Аспект изобретения предусматривает надежную схему подтверждения приема/отрицательного подтверждения приема для облегчения эффективной и надежной передачи данных. Как описано выше, подтверждения приема (ПП (Ack)) и отрицательные подтверждения приема (ОПП (Nak)) посылаются базовой станцией для передачи данных по ДК-О. ПП/ОПП можно посылать с использованием ОПКПО-П.
В таблице 4 представлен конкретный формат для сообщения ПП/ОПП. В этом конкретном варианте осуществления сообщение ПП/ОПП включает в себя 4 бита, которые назначают четырем каналам обратной линии связи - ОК-О, ВКУ-О, ДК1-О и ДК2-О. В варианте осуществления подтверждение приема представлено битом со значением ноль ("0"), и отрицательное подтверждение приема представлено битом со значением один ("1"). В объеме изобретения могут также использоваться и другие форматы сообщений ПП/ОПП.
Таблица 4
<b>Описание</b>
<b>Все каналы, которые используют тип номера (двоичный)</b>
<b>ОК-О, ВКУ-О и ДК1-О, которые используют тип номера (двоичный)</b>
<b>ОК-О и ВКУ-О, которые используют тип номера (двоичный)</b>
ПП_ОК-О
xxx0
xxx0
xx00
ОПП_ОК-О
xxx1
xxx1
xx11
ПП_ВКУ-О
xx0x
xx0x
-
ОПП_ВКУ-О
xx1x
xx1x
-
ПП_ДК1-О
x0xx
00xx
00xx
ОПП_ДК1-О
x1xx
11xx
11xx
ПП_ДК2-О
0xxx
-
-
ОПП_ДК2-О
1xxx
-
-
В варианте осуществления сообщение ПП/ОПП посылается блочно-кодированным, но КЦИК не используется для проверки ошибок. Это позволяет сохранить сообщение ПП/ОПП коротким и в дальнейшем позволяет посылать сообщение с малой величиной энергии. Однако кодирование нельзя использовать для сообщения ПП/ОПП, или к сообщению можно прилагать КЦИК, и эти изменения находятся в объеме изобретения. В варианте осуществления базовая станция посылает сообщение ПП/ОПП, соответствующее каждому фрейму, в котором удаленный терминал предоставляет разрешение на передачу по ДК-О, и не посылает сообщения ПП/ОПП во время фреймов, которым удаленный терминал не предоставил разрешение на передачу.
Во время передачи пакетных данных удаленный терминал контролирует ОПКПО-П для сообщений ПП/ОПП, которые показывают результаты передачи. Сообщения ПП/ОПП можно передавать из любого числа базовых станций в активном наборе удаленных терминалов (например, из одной или всех базовых станций в активном наборе). Удаленный терминал может выполнять различные действия в зависимости от полученных сообщений ПП/ОПП. Некоторые из этих действий описаны ниже.
Если удаленный терминал получил сообщение ПП, то фрейм данных, соответствующий ПП может быть удален из буфера передачи физического уровня удаленного терминала (например, источник 210 данных на фиг. 2), так как фрейм данных был правильно принят базовой станцией.
Если ОПП принято удаленным терминалом, то фрейм данных, соответствующий ОПП, может быть повторно передан удаленным терминалом, если он еще находится в буфере передачи физического уровня. В варианте осуществления существует однозначное соответствие между сообщением ПП/ОПП прямой линии связи и переданным фреймом данных обратной линии связи. Таким образом, удаленный терминал позволяет идентифицировать порядковый номер фрейма данных, принятого неправильно базовой станцией (то есть стертый фрейм), на основании фрейма, в котором было получено ОПП. Если этот фрейм данных не был отвергнут удаленным терминалом, то он может быть повторно передан в следующем имеющемся интервале времени, который является обычно следующим фреймом.
Если ни ПП, ни ОПП не были получены, то для удаленного терминала существует несколько следующих возможных действий. В одном возможном действии фрейм данных поддерживается в буфере передачи на физическом уровне и повторно передается. Если повторно переданный фрейм данных затем правильно принят в базовой станции, то базовая станция передает ПП. После правильного приема этого ПП, удаленный терминал отбрасывает (исключает) этот фрейм данных. Наилучшим подходом считается случай, если базовая станция не приняла передачу по обратной линии связи.
Другим возможным действием для удаленного терминала является исключение фрейма данных, если не были приняты ни ПП, ни ОПП. Наилучшей альтернативой было бы то, если бы базовая станция приняла фрейм, но передача ПП не принималась бы удаленным терминалом. Однако удаленный терминал не знает сценария, по которому это происходит, и поэтому должна быть выбрана политика. Одна политика должна будет устанавливать вероятность возникновения двух событий и выполнять действия, которые обеспечивают максимальную производительность системы.
В варианте осуществления каждое сообщение ПП/ОПП повторно передается позже в конкретный период времени (например, в следующем фрейме) для повышения надежности ПП/ОПП. Таким образом, если ни ПП, ни ОПП не были приняты, удаленный терминал объединяет повторно переданное сообщение ПП/ОПП с оригинальным ПП/ОПП. Затем удаленный терминал может продолжать свою работу так, как описано выше. И если объединенное ПП/ОПП все еще не приводит в результате к действительному ПП или ОПП, удаленный терминал может отбросить фрейм данных и продолжить последовательную передачу следующего фрейма данных. Вторая передача ПП/ОПП может производиться на том же самом или более низком уровне мощности по сравнению с первой передачей.
Если базовая станция фактически не приняла фрейм данных после повторных передач, то более высокий уровень передачи сигналов в базовой станции позволяет сформировать сообщение (например, ОПП ПРЛ (RLP Nak)), которое может привести в результате к повторной передаче всей последовательности фреймов данных, которая включает в себя стертый фрейм.
k
На фиг.5A показана схема, иллюстрирующая передачу данных на обратной линии связи (например, ДК-О) и передачу ПП/ОПП по прямой линии связи. Удаленный терминал сначала передает фрейм данных (во фрейме ) по обратной линии связи (этап 512). Базовая станция принимает и обрабатывает фрейм данных и подает демодулированный фрейм в КБС (этап 514). Если удаленный терминал находится в режиме мягкой передачи обслуживания, то КБС может также принимать демодулированные фреймы для удаленного терминала из других базовых станций.
k
k
k
На основании принятых демодулированных фреймов КБС вырабатывает ПП или ОПП для фрейма данных. КБС затем посылает ПП/ОПП в базовую(ые) станцию(ии) (этап 516), которая затем передает ПП/ОПП в удаленный терминал во время фрейма +1 (этап 518). ПП/ОПП может быть передано из одной базовой станции (например, лучшая базовая станция) или из ряда базовых станций в активном наборе удаленных терминалов. Удаленный терминал принимает ПП/ОПП во время фрейма +1. Если ОПП принято, удаленный терминал повторно передает стертый фрейм в следующем имеющемся периоде времени передачи, который в этом примере является фреймом +2 (этап 520). В противном случае удаленный терминал передает следующий фрейм один за другим.
k
На фиг.5B показана схема, иллюстрирующая передачу данных по обратной линии связи и вторую передачу сообщения ПП/ОПП. Удаленный терминал сначала передает фрейм данных (во фрейме ) по обратной линии связи (этап 532). Базовая станция принимает и обрабатывает фрейм данных и подает демодулированный фрейм в КБС (этап 534). И снова, в режиме мягкой передачи обслуживания, КБС может принимать другие демодулированные фреймы для удаленного терминала из других базовых станций.
k
k
k
k
k
На основании принятых демодулированных фреймов КБС вырабатывает ПП или ОПП для фрейма. КБС затем посылает ПП/ОПП в базовую(ые) станцию(ии) (этап 536), которая затем передает ПП/ОПП в удаленный терминал во время фрейма +1 (этап 538). В этом примере, удаленный терминал не принимает ПП/ОПП, переданное во время фрейма +1. Однако ПП/ОПП для фрейма данных, переданного во фрейме , передается второй раз во время фрейма +2 и принимается с помощью удаленного терминала (этап 540). Если сообщение ОПП получено, удаленный терминал повторно передает стертый фрейм в следующем имеющемся периоде времени передачи, который в этом примере является фреймом +3 (этап 542). В противном случае удаленный терминал передает следующий фрейм данных один за другим. Как показано на фиг. 5B, вторая передача ПП/ОПП улучшает надежность обратной связи и может привести к более высоким рабочим характеристикам обратной линии связи.
В альтернативном варианте осуществления фреймы данных не посылаются из базовой станции обратно в КБС, и ПП/ОПП генерируется из базовой станции.
k
k
k
На фиг.6A показана схема, иллюстрирующая установление последовательности подтверждения приема с короткой задержкой подтверждения приема. Удаленный терминал сначала передает фрейм данных с порядковым номером ноль (во фрейме ) по обратной линии связи (этап 612). Для этого примера фрейм данных принят с ошибкой в базовой станции, которая затем посылает ОПП во время фрейма +1 (этап 614). Удаленный терминал также контролирует ОПКПО-П для сообщения ПП/ОПП для каждого фрейма данных, переданного по обратной линии связи. Удаленный терминал продолжает передавать фрейм данных с порядковым номером один во фрейме +1 (этап 616).
k
k
k
k
k
k
k
k
k
После приема ОПП во фрейме +1, удаленный терминал повторно передает стертый фрейм с порядковым номером ноль во фрейме +2 (этап 618). Фрейм данных, переданный во фрейме +1, был принят правильно, как показано с помощью ПП, принятым во время фрейма +2, и удаленный терминал передает фрейм данных с порядковым номером два во фрейме +3 (этап 620). Аналогично, фрейм данных, переданный во фрейме +2, был принят правильно, как показано с помощью ПП, принятым во время фрейма +3, и удаленный терминал передает фрейм данных с порядковым номером три во фрейме +4 (этап 622). Во фрейме +5 удаленный терминал передает фрейм данных с порядковым номером ноль для нового пакета (этап 624).
k
k
k
k
k
На фиг.6B показана схема, иллюстрирующая установление последовательности подтверждения приема с длинной задержкой подтверждения приема, такой как в случае, когда удаленный терминал демодулирует передачу ПП/ОПП, на основании повторной передачи ПП/ОПП, как описано выше. Удаленный терминал сначала передает фрейм данных с порядковым номером ноль во фрейме  по обратной линии связи (этап 632). Фрейм данных принят с ошибкой в базовой станции, которая затем посылает ОПП (этап 634). В этом примере, из-за более длинной задержки обработки, ОПП для фрейма  передается во время фрейма +2. Удаленный терминал продолжает передавать фрейм данных с порядковым номером один во фрейме +1 (этап 636) и фрейм данных с порядковым номером два во фрейме +2 (этап 638).
k
k
k
k
k
k
В этом примере удаленный терминал принимает ОПП во фрейме +2, но он не может повторно передавать стертый фрейм в следующем интервале передачи. Вместо этого, удаленный терминал передает фрейм данных с порядковым номером три во фрейме +3 (этап 640). Во фрейме +4 удаленный терминал повторно передает стертый фрейм с порядковым номером ноль (этап 642), так как этот фрейм все еще находится в буфере физического уровня. С другой стороны, повторная передача может происходить во фрейме +3. И так как фрейм данных, переданный во фрейме +1, был принят правильно, как показано с помощью ПП, принятым во время фрейма +3, удаленный терминал передает фрейм данных с порядковым номером ноль для нового пакета (этап 644).
Как показано на фиг. 6B, стертый фрейм может быть повторно передан в любое время до тех пор, пока он находится в буфере и отсутствует неопределенность относительно того, к какому пакету более высокого уровня принадлежит фрейм данных. Более длинная задержка для повторной передачи может происходить по ряду причин, таких как (1) более длинная задержка для обработки и передачи ОПП, (2) необнаружение первой передачи ОПП, (3) более длинная задержка для повторной передачи стертого фрейма и другие.
1
2
2
1
Эффективная и надежная схема ПП/ОПП позволяет улучшить использование обратной линии связи. Надежная схема ПП/ОПП позволяет также передавать фреймы данных при более низкой мощности передачи. Например, без повторной передачи фрейм данных необходимо передавать на более высоком уровне мощности (P), который требуется для достижения одного процента коэффициента или частоты ошибок в фреймах (1% ЧОФ (FER)). Если используется повторная передача и она является надежной, то фрейм данных можно передавать на низком уровне мощности (P), который требуется для достижения 10% ЧОФ. 10%-е стертые фреймы можно повторно передавать для достижения общей 1% ЧОФ для передачи. Как правило, 1,1·P < P, и меньшая мощность передачи используется для передачи с использованием схемы повторной передачи. Кроме того, повторная передача обеспечивает разнесение во времени, которое позволяет улучшить рабочие характеристики. Повторно переданный фрейм можно также объединить с первой передачей фрейма в базовой станции, и объединенная мощность этих двух передач также позволяет улучшить рабочие характеристики. Повторное объединение позволяет повторно передавать стертый фрейм при низком уровне мощности.
Аспект изобретения предусматривает различные схемы управления мощностью для обратной линии связи. В варианте осуществления управление мощностью обратной линии связи поддерживается для ОК-О, ДК-О и ВКУ-О. Этого можно достигнуть через канал управления мощностью (например, 800 бит/с), который можно разделить на ряд подканалов управления мощностью. Например, подканал управления мощностью 100 бит/с можно определить и использовать для ДК-О. Если удаленному терминалу не был распределен ОК-П или ВКУ-П, то ОКУМ-П можно использовать для передачи битов управления мощностью в удаленный терминал.
В одной реализации канал управления мощностью (например, 800 бит/с) используется для регулировки мощности передачи канала пилот-сигнала обратной линии связи. Мощность передачи других каналов (например, ОК-О) устанавливается по отношению к каналу пилот-сигнала (то есть, с помощью конкретной разности). Таким образом, мощность передачи для всех каналов обратной линии связи можно регулировать наряду с каналом пилот-сигнала. Разность для каждого канала не пилот-сигнала можно отрегулировать с помощью сигнализации. Эта реализация не обеспечивает гибкости для быстрой регулировки мощности передачи различных каналов.
В одном варианте осуществления прямой общий канал управления мощностью ОКУМ-П можно использовать для формирования одного или более подканалов управления мощностью, которые затем можно использовать для различных целей. Каждый подканал управления мощностью можно определить с использованием ряда имеющихся в наличии битов в ОКУМ-П (например, m-й бит в каждом фрейме). Например, некоторые из имеющихся в наличии битов в ОКУМ-П могут быть выделены для подканала управления мощностью 100 бит/с для ДК-О. Этот подканал управления мощностью ДК-О может быть назначен удаленному терминалу во время назначения канала. Подканал управления мощностью ДК-О может затем использоваться для (более быстрой) регулировки мощности передачи назначенного ДК-О, например, по отношению к каналу пилот-сигнала. Для удаленного терминала, работающего в режиме мягкой передачи обслуживания, управления мощностью ДК-О может быть основано на правиле ИЛИ-снижение (OR-of-the-downs), которое уменьшает мощность передачи, если какая-либо базовая станция в активном наборе удаленных терминалов направляет уменьшение. Так как управление мощностью поддерживается в базовой станции, то это позволяет базовой станции регулировать мощность передачи с минимальной величиной задержки и, таким образом, регулировать нагрузку на канале.
Подканал управления мощностью ДК-О можно использовать различным способом для управления передачей по ДК-О. В варианте осуществления подканал управления мощностью ДК-О можно использовать для указания удаленному терминалу регулировать мощность передачи по ДК-О на конкретную величину (например, 1 дБ, 2 дБ или некоторое другое значение). В другом варианте осуществления подканал можно использовать для указания удаленному терминалу уменьшать или увеличивать мощность передачи с большим шагом (например, 3 дБ или возможно более). В обоих вариантах осуществления регулировку мощности передачи можно осуществлять по отношению к мощности передачи канала пилот-сигнала. В другом варианте осуществления подканал можно использовать для указания регулировки скорости передачи данных, выделенной для удаленного терминала (например, на более высокую или низкую скорость передачи). В еще одном варианте осуществления подканал можно использовать для указания удаленному терминалу временно приостановить передачу. И в еще одном варианте осуществления удаленный терминал может применять различную обработку (например, различный интервал перемежения, различное кодирование и так далее) на основании команды управления мощностью. Подканал управления мощностью ДК-О может быть также разбит на ряд "под-подканалов", каждый из которых можно использовать в любом из описанных выше способов. Под-подканалы могут иметь одинаковые или различные скорости передачи битов. Удаленный терминал может применять управление мощностью непосредственно после приема команды или может применять команду на границе следующего фрейма.
Возможность уменьшения мощности передачи ДК-О на большую величину (или вниз до нуля) без завершения сеанса связи имеет особенное преимущество для достижения более лучшего использования обратной линии связи. Удаленному терминалу обычно разрешается временное прекращение или приостановка передачи пакетных данных. Эти схемы управления мощностью можно, преимущественно, использовать для уменьшения помех от удаленного терминала, работающего с более высокой скоростью передачи.
Управления мощностью ДК-О можно достигнуть различными способами. В одном варианте осуществления базовая станция контролирует мощность, принимаемую от удаленных терминалов, с помощью измерителя мощности. Базовая станция позволяет даже определять величину мощности, принятой от каждого канала (например, ОК-О, ВКУ-О, ДК-О и так далее). Базовая станция позволяет также определять помехи, часть из которых могут вносить удаленные терминалы, не обслуживаемые этой базовой станцией. На основании собранной информации базовая станция может регулировать мощность передачи некоторых или всех удаленных терминалов на основе различных факторов. Например, управление мощностью может быть основано на категории обслуживания удаленных терминалов, последних рабочих характеристиках, последней производительности и так далее. Управление мощностью выполняется способом, позволяющим достигнуть требуемых целей системы.
Управление мощностью можно реализовать различными способами. Примеры реализаций описаны в патенте США №5485486 "Способ и устройство для управления мощностью передачи в сотовой мобильной телефонной системе МДКР", выданном 16 января 1996 года (U.S Patent No. 5,485,486, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", issued January 16, 1996), в патенте США № 5822318 "Способ и устройство для управления мощностью в системе связи с переменной скоростью передачи", выданном 13 октября 1998 года (U.S Patent No. 5,822,318, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM", issued October 13, 1998), и в патенте США № 6137840 "Способ и устройство для выполнения быстрого управления мощностью в системе мобильной связи", выданном 24 октября 2000 года (U.S Patent No. 6,137,840, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING FAST POWER CONTROL IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM", issued October 24, 2000), которые принадлежат заявителю настоящей заявки и включены в нее в качестве ссылки.
В обычном способе управления мощностью, который используется для управления уровнем канала КПС-О, базовая станция измеряет уровень КПС-О, сравнивает его с порогом и затем решает, увеличивать или уменьшать мощность удаленного терминала. Базовая станция передает бит в удаленный терминал, выдавая ему команду на увеличение или уменьшение его выходной мощности. Если бит принят с ошибкой, удаленный терминал будет передавать с неправильной мощностью. Во время следующего измерения уровня КПС-О, принятого базовой станцией, базовая станция будет определять, что принятый уровень не находится на требуемом уровне, и будет посылать бит в удаленный терминал для изменения своей мощности передачи. Таким образом, ошибки в битах не накапливаются, и мощность передачи удаленного терминала в ходе управления будет стабилизироваться на правильном значении.
Ошибки в битах, посланные в удаленный терминал для управления отношением трафик/пилот-сигнал и управления мощностью перегрузки, могут привести к тому, что отношение трафик/пилот-сигнал будет отличаться от требуемого. Однако базовая станция обычно контролирует уровень КПС-О для управления мощностью обратного канала или для оценки канала. Базовая станция может также контролировать уровень принятого ДК-О. После нахождения отношения уровня ДК-О к уровню КПС-О базовая станция может оценить отношение трафик/пилот-сигнал при использовании удаленного терминала. Если отношение трафик/пилот-сигнал не равно требуемому значению, то базовая станция может установить бит, который будет управлять отношением трафик/пилот-сигнал для коррекции отклонения. Таким образом происходит автокоррекция ошибок битов.
Сразу после получения удаленным терминалом разрешения на ДК-О, удаленный терминал начинает обычно передавать на разрешенной скорости передачи (или ниже в случае, если недостаточно данных для передачи или отсутствует достаточная мощность) в течение срока действия разрешения. Нагрузка канала, создаваемая другими удаленными терминалами, может изменяться весьма быстро в результате замирания и подобного явления. Это может по существу привести к тому, что базовой станции будет трудно заранее точно оценить нагрузку.
В варианте осуществления подканал управления мощностью при "перегрузке" можно предусмотреть для управления группой удаленных терминалов тем же самым способом. В этом случае вместо одного удаленного терминала, контролирующего подканал управления мощностью для управления ДК-О, группа удаленных терминалов контролирует подканал управления. Этот подканал управления мощностью может иметь скорость передачи 100 бит/с или любую другую. В одном варианте осуществления подканал управления перегрузкой реализован с помощью подканала управления мощностью, который используется для ДК-О. В другом варианте осуществления подканал управления перегрузкой реализован как "под-подканал" подканала управления мощностью ДК-О. В еще одном варианте осуществления подканал управления перегрузкой реализован как подканал, отличающийся от подканала управления мощностью ДК-О. В рамках объема изобретения могут быть также предусмотрены и другие реализации подканала управления перегрузкой.
Удаленные терминалы, расположенные в группе, могут иметь одинаковую услугу категории (например, удаленные терминалы, имеющие доступные услуги скорости передачи битов с низким приоритетом) и могут быть назначены одному биту управления мощностью на одну базовую станцию. Это управление группой, основанное на одном потоке управления мощностью, выполняется подобно тому, которое предписано одному удаленному терминалу для обеспечения управления перегрузкой по обратной линии связи. В случае перегрузки по пропускной способности базовая станция может указать этой группе удаленных терминалов уменьшить их мощность передачи или их скорости передачи данных или временно приостановить передачу на основании одной команды управления. Уменьшение мощности передачи ДК-О в ответ на команду управления перегрузкой может происходить с большим шагом относительно мощности передачи канала пилот-сигнала.
Преимущество потока управления мощностью, происходящего в группе удаленных терминалов вместо одного удаленного терминала, заключается в том, что менее высокая мощность требуется на прямой линии связи для поддержания потока управления мощностью. Следует отметить, что мощность передачи битов в потоке управления мощностью может быть равна мощности нормального потока управления мощностью, который используется при управлении каналом пилот-сигнала для удаленного терминала, который требует большей мощности. То есть, базовая станция может определить удаленный терминал в группе, которая требует наибольшей мощности в своем нормальном потоке управления мощностью, и затем использовать эту мощность для передачи бита управления мощностью, используемого для управления перегрузкой.
На фиг. 7 показан алгоритм, который иллюстрирует передачу данных с переменной скоростью по ДК-О с быстрым управлением перегрузкой, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Во время передачи по ДК-О удаленный терминал передает в соответствии со скоростью передачи данных, разрешенной в мини-сообщении о назначении обратного дополнительного канала (МСНОДК (RSAMM)). Если работа с переменной скоростью передачи разрешена по ДК-О, удаленный терминал может передавать с любой из множества разрешенных скоростей передачи данных.
Если ДК-О удаленного терминала был назначен подканалу управления перегрузкой, то в варианте осуществления удаленный терминал регулирует отношение трафик/пилот-сигнал после приема битов в подканале управления перегрузкой. Если работа с переменной скоростью передачи разрешена по ДК-О, то удаленный терминал проверяет текущее отношение трафик/пилот-сигнал. Если она находится ниже уровня самой низкой скорости передачи данных, то удаленный терминал уменьшает свою скорость передачи до самой низкой скорости передачи. Если она равна или выше уровня более высокой скорости передачи данных, то удаленный терминал увеличивает свою скорость передачи до более высокой скорости передачи, если имеется достаточно данных для передачи.
низкая
Перед началом каждого фрейма удаленный терминал определяет скорость передачи, которая будет использоваться для передачи следующего фрейма данных. Сначала удаленный терминал определяет, находится ли значение отношения трафик/пилот-сигнал ДК-О ниже значения для следующей более низкой скорости передачи плюс разность Δ на этапе 712. Если ответом является "да", то на этапе 714 определяется, учитывает ли конфигурация услуги уменьшение скорости передачи данных. И если ответ является тоже "да", то на этапе 716 скорость передачи данных уменьшается, и используется то же самое отношение трафик/пилот-сигнал. И если бы конфигурация услуги не учитывала бы уменьшение скорости передачи, то в конкретном варианте осуществления удаленному терминалу будет разрешено временно приостановить передачу.
низкая
высокая
Возвращаясь к этапу 712, если отношение трафик/пилот-сигнал ДК-О не превышает следующую самую низкую скорость передачи данных плюс разность Δ, то на этапе 718 определяют, является ли отношение трафик/пилот-сигнал ДК-О больше, чем для следующей более высокой скорости передачи данных минус разность Δ. Если ответом является "да", то на этапе 720 определяют, учитывает ли конфигурация услуги увеличение скорости передачи данных. И если ответом является тоже "да", то на этапе 722 скорость передачи увеличивается, и используется то же самое отношение трафик/пилот-сигнал. А если конфигурация услуги не учитывает увеличения скорости передачи, то удаленный терминал осуществляет передачу на текущей скорости.
На фиг.8 показана схема, иллюстрирующая усовершенствование, которое возможно при быстром управлении ДК-О. На левом фрейме, без какого-либо быстрого управления ДК-О, "превышение над тепловым шумом" в базовой станции изменяется в более широких пределах, превышая в некоторых случаях желательный уровень "превышения над тепловым шумом" на бόльшую величину (что может привести к ухудшению рабочих характеристик передачи данных из удаленных терминалов) и спадая в некоторых других случаях ниже желательного уровня "превышения над тепловым шумом" на бόльшую величину (в результате низкого использования ресурсов обратной линии связи). Напротив, на правом фрейме, с быстрым управлением ДК-О, "превышение над тепловым шумом" в базовой станции поддерживается на уровне, близком к желательному уровню "превышения над тепловым шумом", что приводит в результате к лучшему использованию обратной линии связи и более высоким рабочим характеристикам.
В варианте осуществления базовая станция позволяет осуществлять планирование более одного удаленного терминала (через СНДК (SCAM) или СНДРК (ESCAM)) для выполнения передачи в ответ на прием многочисленных запросов (через СЗДК (SCRM) или МСЗДК (SCRMM)) из различных удаленных терминалов. Разрешенные удаленные терминалы могут после этого передавать по ДК-О. Если в базовой станции обнаружена перегрузка, то можно использовать поток битов "быстрого уменьшения" для отключения (то есть блокировки) набора удаленных терминалов (например, всех кроме одного удаленного терминала). С другой стороны, поток битов быстрого уменьшения можно использовать для уменьшения скорости передачи данных удаленных терминалов (например, наполовину). Временное отключение или уменьшение скоростей передачи данных по ДК-О для ряда удаленных терминалов можно использовать для управления перегрузкой, как описано более подробно ниже. Возможность быстрого уменьшения можно преимущественно использовать для сокращения задержки планирования.
Когда удаленные терминалы не находятся в режиме мягкой передачи обслуживания с другими базовыми станциями, в БПС может быть принято решение относительно того, какой удаленный терминал является наиболее преимущественным (эффективным) для использования пропускной способности обратной линии связи. Наиболее эффективному удаленному терминалу можно затем разрешить передачу, в то время как другие будут временно отключены. Если удаленный терминал сигнализирует об окончании передачи своих, имеющихся в наличии данных, или, возможно, когда какой-либо другой удаленный терминал становится более эффективным, то активный удаленный терминал можно быстро заменить. Эти схемы позволяют увеличивать производительность обратной линии связи.
Напротив, для обычной установки в системе cdma2000, передача ДК-О может только начинаться или останавливаться через обмен сообщениями, который может занимать несколько фреймов для передачи из числа фреймов, предназначенных для декодирования в удаленном терминале. Эта более длинная задержка приводит к тому, что планировщик (например, в базовой станции или КБС) должен работать (1) с менее надежными, долгосрочными предсказаниями относительно эффективности условия канала удаленного терминала (например, целевое (заданное) Ес/(No+Io) канала пилот-сигнала обратной линии связи или установленная точка), или (2) с промежутками при использовании обратной линии связи, когда удаленный терминал уведомляет базовую станцию о завершении своих данных (общее наличие, так как для удаленного терминала часто требуется, чтобы он имел большое количество данных для передачи в базовую станцию при запросе ДК-О).
Возвращаясь снова к фиг. 2, элементы удаленного терминала 106 и базовой станции 104 могут быть выполнены с возможностью реализации различных аспектов изобретения, как это описано выше. Элементы удаленного терминала или базовой станции можно реализовать с помощью процессора цифровых сигналов (ПЦС (DSP)), специализированной интегральной схемы (ASIC), процессора, микропроцессора, контроллера, микроконтроллера, программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), программируемого логического устройства, других электронных модулей или любой их комбинацией. Некоторые из функций и этапов обработки, описанных здесь, могут быть также реализованы с помощью программного обеспечения, выполненного на процессоре, таком как контроллер 230 или 270.
Заголовки, используемые здесь, служат в качестве общих указаний раскрытых материалов и не предназначены для толкования объема изобретения.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления поможет любому специалисту в данной области техники выполнить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут ясны специалистам в данной области техники, и общие принципы, определенные здесь, можно применить к другим вариантам осуществления без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения показанных здесь вариантов осуществления, но должно соответствовать самому широкому объему изобретения, совместимому с принципами и новыми признаками, раскрытыми здесь.