СХЕМА ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В БЕСПРОВОДНОЙ ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СЕТИ
SELECTIVE SWITCHING SCHEME IN WIRELESS BROADCAST NETWORK

По настоящей заявке на патент испрашивается приоритет по временной заявке № 60/669 555, озаглавленной «TIMING RECOVERY AND NETWORK SWITCHING FOR FLO», зарегистрированной 7 апреля 2005 и переуступленной правопреемнику настоящей заявки, и которая включена здесь для ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится в общем случае к передаче данных, а более конкретно - к системам и способам для поддержания возможности мобильного устройства связи осуществлять связь через беспроводную широковещательную сеть.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Беспроводные и проводные широковещательные сети широко используются для обеспечения передачи различных данных информационного наполнения (контента) большой группе пользователей. Обычная проводная широковещательная сеть является кабельной сетью, которая доставляет мультимедийное информационное наполнение большому количеству домашних хозяйств. Кабельная сеть обычно включает в себя головные узлы и дистрибутивные узлы. Каждый головной узел принимает программы из различных источников, генерирует отдельный модулированный сигнал для каждой программы, мультиплексирует модулированные сигналы для всех программ в выходной сигнал и посылает свой выходной сигнал к дистрибутивным узлам. Каждую программу можно распространять по большой географической зоне (например, по всему штату) или по меньшей географической зоне (например, по городу). Каждый дистрибутивный узел охватывает определенную зону в пределах большой географической зоны (например, микрорайон). Каждый дистрибутивный узел принимает выходные сигналы от головных узлов, мультиплексирует модулированные сигналы для программ, которые будут распространять его по зоне обслуживания, на различные частотные каналы, и посылает свой выходной сигнал к домашним хозяйствам в пределах своей зоны обслуживания. Выходной сигнал для каждого дистрибутивного узла обычно переносит и национальные, и местные программы, которые часто посылают в отдельно модулированных сигналах, которые мультиплексируют в выходной сигнал.
Беспроводная широковещательная сеть передает данные по воздуху на беспроводные устройства в пределах зоны обслуживания сети. Однако беспроводная широковещательная сеть может отличаться от проводной широковещательной сети в нескольких ключевых аспектах. Одна из областей, где существуют отличия, является прямым следствием того, что беспроводные пользователи являются мобильными, в то время как пользователи кабельного телевидения, почти по определению, остаются в точке окончания кабельной системы распространения (например, в своих домах или в местах размещения предприятия). Поскольку беспроводные пользователи мобильны, могут возникать обстоятельства, когда пользователь меняет свое местоположение из зоны обслуживания одной широковещательной сети в зону обслуживания другой широковещательной сети. Если эти две широковещательные сети передают точно то же самое информационное наполнение на точно тех же самых каналах, то пользователь может без труда переключаться с одного сетевого передатчика на другой (почти также, как происходит передача обслуживания в сотовых сетях). Однако во многих случаях соседние широковещательные сети не обеспечивают ни те же самые программы, ни на тех же самых каналах. Таким образом, автоматическое переключение пользователя на ближайшую широковещательную сеть может создавать помехи мультимедийному или интерактивному информационному наполнению, которым пользователь в данное время пользуется. Соответственно, существует потребность в том, чтобы пользователь радиосвязи мог переключаться от одной беспроводной широковещательной сети к другой соседней широковещательной сети и эффективным, и удобным для пользователя образом.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из аспектов системы беспроводной широковещательной сети относится к способу переключения между широковещательными сетями в устройстве радиосвязи. В соответствии с этим способом декодируют используемый в данный момент широковещательный сигнал из множества широковещательных сигналов, каждый от соответствующей широковещательной сети. Если определяют, что один из множества широковещательных сигналов имеет показатель качества выше, чем у используемого в данный момент широковещательного сигнала, то пользователю устройства делают запрос о том, следует ли переключаться к этому одному из множества широковещательных сигналов. Если пользователь выбирает переключение, то устройство начинает декодировать данный один из множества широковещательных сигналов вместо используемого в данный момент широковещательного сигнала; иначе продолжает декодировать используемый в данный момент широковещательный сигнал.
Другой аспект устройства радиосвязи относится к устройству, которое включает в себя процессор, сконфигурированный для определения одной из множества широковещательных сетей, имеющей наивысший показатель качества. Устройство также включает в себя пользовательский интерфейс, сконфигурированный для приема от пользователя устройства команды, относящейся к выбору одной из множества сетей; и приемник, которым управляет процессор, и который сконфигурирован для перехода от декодирования используемого в данный момент широковещательного сигнала к декодированию сигнала данной одной из множества широковещательных сетей, основываясь на данной команде.
Еще один аспект устройства радиосвязи относится к устройству, которое включает в себя приемник, сконфигурированный для декодирования используемого в данный момент сигнала от используемой в данный момент широковещательной сети в пределах множества широковещательных сетей, каждая из которых имеет соответствующий сигнал. Устройство также имеет процессор, сконфигурированный для определения одного из соответствующих сигналов, имеющего наивысший показатель качества по отношению к другим. Также существует пользовательский интерфейс, сконфигурированный a) для предоставления пользователю устройства запроса, который включает в себя запрос о выборе данного одного из соответствующих сигналов для декодирования, и b) для приема команды от пользователя в ответ на этот запрос. Устройство включает в себя приемник, сконфигурированный, в зависимости от команды, a) для продолжения декодирования используемого в данный момент сигнала, даже если данный один из соответствующих сигналов не является используемым в данный момент сигналом, если команда на это указывает, или b) переключения на декодирование данного одного из соответствующих сигналов, если команда на это указывает.
Следует понимать, что другие варианты осуществления настоящего изобретения будут вполне очевидны специалистам из последующего подробного описания, причем для иллюстрации показаны и описаны только некоторые варианты осуществления изобретения. Как будет понятно, изобретение может иметь другие и отличающиеся варианты осуществления, и некоторые из его деталей можно изменять в различных других отношениях, во всех случаях не отступая от объема и формы настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и подробное описание должны расцениваться как иллюстративные по своему характеру, а не как ограничительные.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные аспекты системы радиосвязи иллюстрированы посредством примера, а не посредством ограничения, на сопроводительных чертежах, на которых:
фиг.1A - схема двух смежных беспроводных широковещательных сетей;
фиг.1B - схема смежных беспроводных широковещательных сетей, имеющих различное местное информационное наполнение;
фиг.2 изображает примерный суперкадр, который можно передавать в пределах сетей, показанных на фиг.1A и 1B;
фиг.3 иллюстрирует базовую станцию и мобильное устройство для воплощения части сетей, показанных на фиг.1A и 1B; и
фиг.4 изображает последовательность операций примерного способа переключения мобильного устройства между различными беспроводными широковещательными сетями;
фиг.5 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления мобильного устройства в соответствии с принципом настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Подробное описание, представленное ниже в соответствии с прилагаемыми чертежами, предназначено в качестве описания различных вариантов осуществления изобретения и не предназначено для ограничения только описанными вариантами осуществления, в которых может применяться данное изобретение. Подробное описание включает в себя конкретные подробности для обеспечения полного понимания изобретения. Однако специалистам будет очевидно, что изобретение может воплощаться и без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях известные структуры и компоненты показаны в форме структурной схемы для того, чтобы избежать затенения концепции изобретения.
В данном описании раскрыты методики различных видов широковещательных передач (например, местных и глобальных передач) в беспроводной широковещательной сети. В данном описании «широковещание» относится к передаче информационного наполнения/данных к группе пользователей любого размера и может также упоминаться как «групповая передача», или может использоваться некоторая другая терминология. Глобальная передача является передачей, которую можно передавать с помощью всех или многих передатчиков в сети. Местная передача является передачей, которую можно передавать с помощью подмножества передатчиков данной глобальной передачи. Различные местные передачи можно передавать с помощью различных подмножеств передатчиков данной глобальной передачи. Различные глобальные передачи можно также передавать с помощью различных групп передатчиков в сети. Глобальные и местные передачи обычно доставляют отличающееся информационное наполнение, но эти передачи могут также доставлять одинаковое информационное наполнение.
Одним из примеров такой широковещательной сети является сеть QUALCOMM MediaFLO™, которая доставляет модельный ряд программ со скоростью передачи данных приблизительно 2 бит в секунду на Гц. Используемой технологией является воздушный интерфейс на основе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), предназначенный конкретно для групповой передачи значительного объема высококачественного мультимедийного информационного наполнения с низкой стоимостью беспроводным абонентам. Он использует технологию групповой передачи в одночастотной сети связи для значительного уменьшения стоимости доставки идентичного информационного наполнения многочисленным пользователям одновременно. Кроме того, поддерживается сосуществование местной и глобальной зон обслуживания в пределах одного РЧ канала (например, 700 МГц), как описано выше. Это деление на глобальные зоны и местные зоны поддерживает более направленное распространение программ, местной рекламы и возможность прекращения радиосвязи и перенастройки, когда требуется. MediaFLO™ является просто примером описанных широковещательных сетей, и другие функционально эквивалентные широковещательные сети также рассматривают.
Почти как в кабельном телевидении абонент в пределах беспроводной широковещательной сети может подписываться на различные пакеты и классы услуг (например, высококачественные кинофильмы, спортивные состязания и т.д.), которые предоставляют им с помощью набора каналов (например, теннисного канала, ESPN (спортивного канала кабельного телевидения), канала мыльных опер, BBC (Британской вещательной корпорации) и т.д.). Различные поставщики информационного наполнения направляют информационное наполнение к широковещательным сетям, которые затем объединяют информационное наполнение и передают его согласно предопределенному графику. Во время инициализации мобильного устройства пользователя возможность принимать и декодировать каналы, на которые подписался пользователь, программируют в мобильное устройство. Данную инициализацию можно впоследствии обновлять для удаления или добавления других пакетов и каналов. Специалисты должны признать, что иерархическая структура каналов, которую только что описали, является просто одним из примеров того, как следует обеспечивать мультимедийное и другое информационное наполнение. Другая структура и организация данных и соответствующих им каналов могут использоваться, не отступая от формы настоящего изобретения.
1
2
Фиг.1A изображает две примерные беспроводные широковещательные сети 102, 104. Каждая из этих сетей 102, 104 может обеспечивать разнообразие различных каналов и удовлетворять требования многочисленных абонентов в относительно большой географической зоне. Например, передатчик T 120 в сети 102 может передавать различные каналы, а передатчик T 130 может передавать свои собственные каналы в пределах зоны обслуживания сети 104.
Широковещательные передачи от различных передатчиков 120, 130 не обязательно являются одинаковыми и могут включать в себя различные каналы или включать в себя различное информационное наполнение. Например, одна сеть 102 может находиться в Тихоокеанском часовом поясе, в то время как другая сеть может находиться в часовом поясе Горных Штатов. Таким образом, даже если обе сети обеспечивают тот же самый канал, фактически передаваемые программы могут быть другими из-за различия часовых поясов (например, фильм Main.Event планируют всегда начинать в 8:00 после полудня местного времени). Кроме того, существуют логические каналы (например, ESPN) и физические каналы (например, конкретный временной интервал TDM (временного мультиплексирования) или конкретный диапазон частот). Таким образом, даже при том, что обе сети 102, 104 обеспечивают передачу ESPN, они, возможно, не передают его на том же самом физическом канале.
1
2
Результатом этих различий является то, что доступ к доступному информационному наполнению может изменяться, когда пользователь радиосвязи перемещается из зоны обслуживания одной широковещательной сети 102 в зону обслуживания другой широковещательной сети 104. Обращаясь к фиг.1A, мобильное устройство 110 находится безусловно в пределах зоны обслуживания сети 104, но другое мобильное устройство 108 может обнаруживать присутствие обеих сетей 102, 104. Когда мобильное устройство 108 перемещается из зоны обслуживания сети 104 в зону обслуживания другой сети 102, широковещательные сигналы от передатчика T 120 станут сильнее по сравнению с сигналами от передатчика T 130. Поскольку сигналы сильнее, в пределах сети 102 пользователю мобильного устройства 108 будут лучше обеспечивать услуги, потому что будет меньше задержек сигнала, ошибок сигнала и т.д. Поэтому, как казалось бы, лучшее, что мобильное устройство 108 может сделать, является измерение мощности сигнала от этих двух передатчиков 120, 130 и синхронизация к более сильному сигналу. Такой подход имеет множество недостатков.
Во-первых, зона перехода между этими двумя сетями не является четко определенной зоной и может изменяться в зависимости от соседних строений, направления перемещения, погоды и других подобных факторов. Таким образом, когда пользователь перемещается из зоны обслуживания одной сети в зону обслуживания другой сети, может происходить переключение назад и вперед много раз между передатчиками 120, 130, имеющими более сильный сигнал, пока пользователь не будет расположен безусловно в пределах зоны обслуживания новой сети. Поэтому, если устройство 108 переключается к самой сильной сети каждый раз, когда обнаружена новая сеть, то доступное клиенту информационное наполнение будет также переключаться назад и вперед. Такое происшествие было бы очень разрушительным во множестве случаев, особенно с информационным наполнением в реальном времени и с интерактивным информационным наполнением.
Во-вторых, пользователь устройства 108 может захотеть продолжать пользоваться каналом с определенным информационным наполнением, даже при том, что сигнал имеет ухудшенные характеристики или является плохим. Например, если смотрят спортивное событие и происходят его заключительные минуты или секунды, то пользователь может захотеть потерпеть ухудшенные характеристики услуги, чтобы гарантированно посмотреть заключительные моменты, не прерываясь.
1
2
Другую возможную ситуацию можно объяснить в отношении мобильного устройства 106. Даже при том, что это устройство 106, как кажется, безусловно находится в пределах зоны обслуживания сети 102, сигнал от передатчика T 120 может не всегда быть самым сильным. Например, между устройством 106 и передатчиком 120 может находиться здание или другое строение, которое создает «тень», которая ухудшает прием для устройства 106. В пределах этой тени сигнал от другого передатчика T 130 может фактически восприниматься как более сильный сигнал. Таким образом, если бы переход к другой сети происходил мгновенно и автоматически, то устройство 108 синхронизировалось бы к различным сетям при входе в тень и выходе из тени.
Схема сети на фиг.1B изображает другую ситуацию, когда мобильное устройство может переключаться между различными сетями. В этом примере три передатчика (наряду с другими, которые не показаны) передают сигналы по зоне, которую создает глобальная сеть 149. В пределах этой зоны 149 существует постоянный набор информационного наполнения, который является одинаковым для всей зоны. Это истинно, даже если мобильное устройство находится в пределах одной из трех местных зон 150, 152, 154. В пределах этих зон, однако, существует часть широковещательного информационного наполнения, которая отличается для различных сетей 150, 152, 154. Таким образом каждая сеть 150, 152, 154 имеет свое собственное уникальное местное информационное наполнение, которое передают наряду с общим глобальным информационным наполнением с помощью передатчиков 151, 153, 155, соответственно. Когда устройства 160 и 162 перемещаются по глобальной сети 149, глобальное информационное наполнение остается тем же самым, но местное информационное наполнение зоны может отличаться. Таким образом, подобно ситуации, описанной относительно фиг.1A, могут возникать ситуации, когда полезно переключаться между различными смежными сетями, а могут быть случаи, когда переключения нужно избегать.
Как правило, передатчики 151, 153, 155 передают сигнал, который мобильное устройство получает, демодулирует и декодирует для извлечения требуемого информационного наполнения. В указанной ранее системе OFDM эти сигналы могут включать в себя данные глобального информационного наполнения, данные местного информационного наполнения, служебную информацию и сигналы синхронизации. Сигналы синхронизации, которые в общем случае называют пилот-сигналами, используются мобильным устройством для распознавания получения широковещательного сигнала и установки контрольной точки для остальных частей сигнала. Данные информационного наполнения можно разделять на различные каналы и передавать в отдельные моменты времени или на отдельных частотах (в зависимости от способа кодирования). Служебная информация может использоваться мобильным устройством для определения, какую часть широковещательного сигнала декодировать. Например, если пользователь хочет принимать только один канал из предлагаемого количества в двадцать или пятьдесят каналов, то мобильное устройство может использовать служебную информацию для демодулирования и декодирования только части широковещательного сигнала, которая относится к требуемому каналу. При такой работе обеспечивают эффективное использование мощности и продлевают срок службы батареи.
Данные, пилот-сигналы и служебную информацию для местных и глобальных передач можно мультиплексировать различными способами. Например, символы данных для глобальной передачи можно мультиплексировать на «интервал передачи», распределенный для глобальной передачи, символы данных для местной передачи можно мультиплексировать на интервал передачи, распределенный для местной передачи, пилот-сигналы TDM и/или FDM (частотного мультиплексирования) для глобальной передачи можно мультиплексировать на интервал передачи, распределенный для этих пилот-сигналов, а пилот-сигналы TDM и/или FDM для местной передачи можно мультиплексировать на интервал передачи, распределенный для этих пилот-сигналов. Служебную информацию для местных и глобальных передач можно мультиплексировать на один или большее количество определяемых интервалов передачи. Различные интервалы передачи могут соответствовать (1) различным наборам частотных поддиапазонов, если беспроводную широковещательную сеть использует FDM, (2) различным промежуткам времени, если используется TDM, или (3) различным группам поддиапазонов в различных промежутках времени, если используются и TDM, и FDM. Различные схемы мультиплексирования описаны ниже. Более двух различных видов передач с более чем двумя различными уровнями зон обслуживания можно также обрабатывать, мультиплексировать и передавать. Беспроводное устройство в беспроводной широковещательной сети выполняет дополнительную обработку для восстановления данных для местных и глобальных передач.
Фиг.2 показывает примерную структуру 200 суперкадра, который может использоваться для передачи местных и глобальных передач в основанной на OFDM беспроводной широковещательной сети. Передача данных происходит в суперкадрах 210. Каждый суперкадр охватывает предопределенную продолжительность времени, которую можно выбирать, основываясь на различных факторах, таких, например, как необходимое статистическое мультиплексирование для передаваемых потоков данных, разнесение во времени, необходимое для потоков данных, время обнаружения для потоков данных, требования к буферу для беспроводных устройств и т.д. Размер суперкадра приблизительно в одну секунду может обеспечивать хороший компромисс между различными отмеченными выше факторами. Однако также могут использоваться другие размеры суперкадра.
Для варианта осуществления, показанного на фиг.2, каждый суперкадр 210 включает в себя область 220 заголовка, четыре кадра 230a - 230d равного размера и область 240 завершителя, которые на фиг.2 показаны не в масштабе. В таблице 1 приведен список различных полей для областей 220 и 240 и для каждого кадра 230.
Поля
Описание
Пилот-сигнал TDM
Пилот-сигнал TDM, используемый для обнаружения сигнала, синхронизации кадра, оценки ошибок частоты и временной синхронизации
Пилот-сигнал переключения
Пилот-сигнал, используемый для оценки канала и, возможно, для временной синхронизации, и посылаемый на границе глобальных и локальных полей/передач
WIC
Канал глобального идентификатора - переносит идентификатор, назначенный глобальной зоне, которую обслуживают
LIC
Канал местного идентификатора - переносит идентификатор, назначенный местной зоне, которую обслуживают
Глобальный OIS
Символ глобальной служебной информации - переносит служебную информацию (например, определение и распределение частот/времени) для каждого канала передачи данных, посылаемого в поле глобальных данных
Местный OIS
Символ местной служебной информации - переносит служебную информацию для каждого канала передачи данных, посылаемого в поле местных данных
Глобальные данные
Переносит каналы передачи данных для глобальной передачи
Местные данные
Переносит каналы передачи данных для местной передачи
Для варианта осуществления, показанного на фиг.2, различные пилот-сигналы используются в различных целях. Два пилот-сигнала TDM 201 передают в начале или около начала каждого суперкадра, и их можно использовать в целях, указанных в таблице 1. Пилот-сигнал переключения посылают на границе между местными и глобальными полями/передачами, и он предоставляет возможность бесшовного переключения между местными и глобальными полями/передачами.
Местные и глобальные передачи могут предназначаться для мультимедийного информационного наполнения, такого как видеоинформация, аудиоинформация, телетекст, данные, видео/звуковые клипы и т.д., и их можно посылать в отдельных потоках данных. Например, одну мультимедийную (например, телевизионную) программу можно посылать в трех отдельных потоках данных для видеоинформации, аудиоинформации и данных. Потоки данных посылают в каналах данных. Каждый канал данных может переносить один или множество потоков данных. Канал данных, переносящий потоки данных для местной передачи, также называют «местным каналом», и канал данных, переносящий потоки данных для глобальной передачи, также называют «глобальным каналом». Местные каналы посылают в полях «местные данные», а глобальные каналы посылают в полях «глобальные данные» суперкадра.
Каждому каналу данных может быть «распределено» фиксированное или переменное количество чередований в каждом суперкадре в зависимости от полезной нагрузки в канале данных, доступности чередований в суперкадре и, возможно, других факторах. Каждый канал данных может быть активным или неактивным в любом заданном суперкадре. Каждому активному каналу данных распределяют по меньшей мере одно чередование. Каждому активному каналу данных также «назначают» определенное чередование в пределах суперкадра, основываясь на схеме назначения, которая пытается (1) упаковать все активные каналы данных настолько эффективно, насколько это возможно, (2) уменьшить время передачи для каждого канала данных, (3) обеспечить адекватное разнесение во времени для каждого канала данных и (4) минимизировать объем сигнализации, необходимый для указания чередования, назначенного для каждого канала данных. Для каждого активного канала данных то же самое назначение чередования может использоваться для четырех кадров суперкадра.
Поле «местный OIS» указывает назначение частот-времени для каждого активного местного канала для используемого в данный момент суперкадра. Поле «глобальный OIS» указывает назначение частот-времени для каждого активного глобального канала для используемого в данный момент суперкадра. Поля «местный OIS» и «глобальный OIS» посылают в начале каждого суперкадра для предоставления возможности беспроводным устройствам определять в суперкадре расположение по частоте-времени каждого канала данных, представляющего интерес.
Различные поля суперкадра можно посылать в порядке, показанном на фиг.2, или в некотором другом порядке. В общем случае желательно посылать пилот-сигнал TDM и служебную информацию в начале суперкадра так, чтобы пилот-сигнал TDM и служебная информация могли использоваться для приема данных, посылаемых позже в суперкадре. Глобальную передачу можно посылать до местной передачи, как показано на фиг.2, или после местной передачи.
Фиг.2 показывает конкретную структуру суперкадра. В общем случае суперкадр может иметь любую продолжительность по времени и может включать в себя любое количество любых видов областей, кадров и полей. Однако обычно существует применяемый диапазон продолжительности суперкадра, который относится ко времени обнаружения и времени подачи импульсов для электроники приемника. Другие структуры суперкадра и кадра могут также использоваться для передачи других видов передач, и это находится в пределах формы изобретения.
Пилот-сигналы на фиг.2, которые передают во время широковещательной передачи, могут использоваться для получения (1) оценки канала для глобальной передачи, которую также называют оценкой глобального канала и (2) оценки канала для местной передачи, которую также называют оценкой местного канала. Оценки местного и глобального каналов могут использоваться для обнаружения данных и декодирования местных и глобальных передач, соответственно. Эти пилот-сигналы могут также использоваться для оценки канала, временной синхронизации, обнаружения (например, для автоматической регулировки усиления (АРУ)) и т.д. Пилот-сигнал переключения может также использоваться для получения улучшенной синхронизации для местной передачи, а также для глобальной передачи.
Фиг.3 показывает структурную схему базовой станции 1010 и беспроводного устройства 1050 в беспроводной широковещательной сети 100, показанной на фиг.1A и 1B. Базовая станция 1010 в общем случае является стационарной станцией и может также называться точкой доступа, передатчиком или может использоваться некоторая другая терминология. Беспроводное устройство 1050 может быть фиксированным или мобильным телефоном и может также называться пользовательским терминалом, подвижной станцией, приемником или может использоваться некоторая другая терминология. Беспроводное устройство 1050 может также быть портативным устройством, таким как сотовый телефон, карманное устройство, беспроводный модуль, карманный персональный компьютер для беспроводной связи (КПК) и т.д.
В базовой станции 1010 процессор 1022 передачи (ПРД) данных принимает данные для глобальной передачи из источников 1012, обрабатывает (например, кодирует, перемежает и отображает символы) глобальные данные и генерирует символы данных для глобальной передачи. Символ данных является символом модуляции для данных, и символ модуляции является комплексным числом для точки в совокупности (созвездии) сигнала для схемы модуляции (например, М-арной фазовой манипуляции (М-ФМн), М-арной квадратурной амплитудной модуляции (М-КВАМ) и т.д.). Процессор 1022 ПРД данных также генерирует пилот-сигналы FDM и переключения для глобальной зоны, к которой принадлежит базовая станция 1010, и обеспечивает передачу данных и пилотных символов для глобальной зоны на мультиплексор (МПЛ) 1026. Процессор 1024 ПРД данных принимает данные для местной передачи из источников 1014, обрабатывает местные данные, и генерирует символы данных для местной передачи. Процессор 1024 ПРД данных также генерирует пилот-сигналы для местной зоны, к которой принадлежит базовая станция 1010, и обеспечивает передачу данных и пилотных символов для местной зоны на мультиплексор 1026. Кодирование и модуляцию для данных можно выбирать, основываясь на различных факторах, таких как, например, являются ли данные данными глобальной или местной передачи, вид данных, необходимые зоны обслуживания для передачи данных и т.д.
Мультиплексор 1026 мультиплексирует данные и пилотные символы для местных и глобальных зон, а также символы служебной информации и пилот-сигнал TDM на поддиапазоны и периоды символа, распределенные для этих символов. Модулятор (МОД) 1028 выполняет модуляцию в соответствии с методикой модуляции, используемой сетью 100. Например, модулятор 1028 может выполнять модуляцию OFDM мультиплексированных символов для генерации символов OFDM. Блок 1032 передатчика (ПРДТ) преобразовывает символы из модулятора 1028 в один или большее количество аналоговых сигналов и дополнительно приводит к определенной форме (например, усиливает, фильтрует и преобразовывает с повышением частоты) аналоговый сигнал(ы) для генерации модулированного сигнала. Базовая станция 1010 затем передает модулированный сигнал через антенну 1034 на беспроводные устройства в сети.
В беспроводном устройстве 1050 передаваемые сигналы от базовой станции 1010 принимают с помощью антенны 1052 и обеспечивают их передачу к блоку 1054 приемника (ПРМН). Блок 1054 приемника приводит к определенной форме (например, фильтрует, усиливает и преобразовывает с понижением частот) принятый сигнал и переводит сигнал, который привели к определенной форме, в цифровую форму для генерации потока выборок данных. Демодулятор (ДЕМОД) 1060 выполняет демодуляцию (например, OFDM) выборок данных и обеспечивает передачу принятых пилотных символов к блоку 1080 синхронизации (СИНХ)/оценки канала. Блок 1080 также принимает выборки данных от блока 1054 приемника, определяет распределение временных интервалов для кадра и символа, основываясь на выборках данных, и получает оценки канала для местной и глобальной зон, основываясь на принятых пилотных символах для этих зон. Блок 1080 обеспечивает передачу распределения временных интервалов для символа и оценок канала к демодулятору 1060 и обеспечивает передачу распределения временных интервалов для кадра к демодулятору 1060 и/или контроллеру 1090. Демодулятор 1060 выполняет обнаружение данных в принятых символах данных для местной передачи с помощью оценки местного канала, выполняет обнаружение данных в принятых символах данных для глобальной передачи с помощью оценки глобального канала, и обеспечивает передачу обнаруженных символов данных для местной и глобальной передач к демультиплексору (ДМПЛ) 1062. Обнаруженные символы данных являются оценками символов данных, посланных базовой станцией 1010, и их можно обеспечивать в коэффициентах логарифмического правдоподобия (LLR) или в некоторой другой форме.
Демультиплексор 1062 обеспечивает передачу обнаруженных символов данных для всех представляющих интерес глобальных каналов к процессору 1072 приема (ПРМ) данных и обеспечивает передачу обнаруженных символов данных для всех представляющих интерес местных каналов на процессор 1074 ПРМ данных. Процессор 1072 ПРМ данных обрабатывает (например, деперемежает и декодирует) обнаруженные символы данных для глобальной передачи в соответствии с применяемой схемой демодуляции и декодирования и обеспечивает декодированные данные для глобальной передачи. Процессор 1074 ПРМ данных обрабатывает обнаруженные символы данных для местной передачи в соответствии с применяемой схемой демодуляции и декодирования и обеспечивает декодированные данные для местной передачи. В общем случае обработка с помощью демодулятора 1060, демультиплексора 1062 и процессоров 1072 и 1074 ПРМ данных в беспроводном устройстве 1050 является обратной по отношению к обработке с помощью модулятора 1028, мультиплексора 1026 и процессоров 1022 и 1024 ПРД данных, соответственно, в базовой станции 1010.
Контроллеры 1040 и 1090 управляют работой базовой станции 1010 и беспроводного устройства 1050, соответственно. Эти контроллеры могут быть аппаратными, программными или их комбинацией. Блоки 1042 и 1092 памяти хранят программные коды и данные, используемые контроллерами 1040 и 1090, соответственно. Блок 1044 планирования планирует местные и глобальные широковещательные передачи и распределяет и назначает ресурсы для различных видов передач.
Для ясности на фиг.3 показывают обработку данных для местных и глобальных передач, выполняемую двумя различными процессорами и в базовой станции 1010, и в беспроводном устройстве 1050. Обработку данных для всех видов передач можно выполнять с помощью одного процессора и в базовой станции 1010, и в беспроводном устройстве 1050. На фиг.3 также показывают обработку для двух различных видов передач. В общем случае любое количество видов передач с различными зонами обслуживания можно передавать с помощью базовой станции 1010 и принимать с помощью беспроводного устройства 1050. Для ясности на фиг.3 также показывают, что все блоки базовой станции 1010 расположены в том же самом месте. В общем случае эти блоки могут располагаться в том же самом или в разных местах и могут осуществлять связь через различные каналы связи. Например, источники 1012 и 1014 данных могут располагаться вне места эксплуатации, блок передатчика 1032 и/или антенна 1034 могут располагаться в месте передачи и т.д.
Пользовательский интерфейс 1094 также осуществляет связь с контроллером 1090, который позволяет пользователю устройства 1050 управлять аспектами его работы. Например, интерфейс 1094 может включать в себя вспомогательную клавиатуру и дисплей наряду с основным оборудованием, и программное обеспечение, которое должно запрашивать пользователя о командах и инструкциях и затем обрабатывать их, когда они приняты. Например, пользовательский интерфейс 1094 может использоваться для оповещения пользователя, что новая сеть обеспечивает большую мощность сигнала, чем используемая в данный момент сеть, и спрашивать пользователя, должно ли устройство 1050 обнаруживать новую сеть. Отображение других сетей может включать в себя их информацию WIC/LIC, а также показатель или значение, указывающее их качество сигнала или мощность.
Фиг.4 изображает последовательность операций примерного способа определения, когда мобильное устройство должно переключаться с одной широковещательной сети на другую. На этапе 402 мобильное устройство работает обычным образом и демодулирует и декодирует данные, основываясь на выбранной в настоящее время обслуживающей широковещательной сети. Демодуляция и декодирование сигнала основаны на предварительно обнаруженных пилот-сигналах TDM (а также, возможно, на других пилот-сигналах), которые обеспечивают информацию распределения временных интервалов и оценки канала.
Во время декодирования могут происходить ошибки и их обнаруживают с помощью кодов с исправлением ошибок и других методик. Из-за неопределенности в беспроводной среде, определенное количество ошибок, вероятно, произойдет даже в правильно работающей системе. Таким образом обычно выбирают пороговое значение, которое определяет приемлемое количество ошибок. Это приемлемое количество ошибок может быть основано на всем суперкадре или основано на каждом отдельном кадре в суперкадре. Таким образом, одним пороговым значением может быть «16 ошибок или меньше в пределах всего суперкадра», в то время как другим пороговым значением может быть «не более 2 ошибок в пределах любого отдельного кадра». Кроме того, пороговое значение может быть определенным для глобальных данных по сравнению с местными данными так, что в местных данных разрешают больше ошибок, чем в глобальных данных. Специалисты должны признать, что независимо от этого существует много различных способов измерения и определения, было ли превышено предопределенное пороговое значение ошибок.
Если на этапе 404 количество ошибок достигает большего значения, чем разрешено, то на этапе 406 выполняющееся на мобильном устройстве программное обеспечение заставляет демодулятор повторно обнаруживать существующий сигнал. Это повторное обнаружение может быть полностью новым обнаружением, запускаемым на пустом месте, или оно может быть частично повторным обнаружением с использованием части ранее обнаруженной информации. Например, один из преимущественных способов повторного обнаружения сигнала, который использует суперкадр, показанный на фиг.2, состоит в том, чтобы попытаться повторно обнаружить WIC/LIC, TDM2 и OIS. Основываясь на повторно полученной информации, разрешение по времени для будущей демодуляции и декодирования может быть улучшено. Этот этап, вероятно, исправит любые проблемы, которые вызваны просто проблемой синхронизации.
На этапе 408 мобильное устройство продолжает демодулировать и декодировать данные от используемой в данный момент обслуживающей сети. Одновременно на этапе 410 мобильное устройство получает все сигналы, которые оно может обнаружить, и генерирует показатель, указывающий качество каждого сигнала. Преимущественно, количество выборок для каждого сигнала больше одной так, чтобы показатель качества для каждого сигнала был сложным показателем, основанным на различных выборках для каждого сигнала. Например, можно обнаруживать 5 выборок (или больше, или меньше выборок) для каждого сигнала, и определять среднее значение соответствующих показателей качества для каждой выборки для генерации сложного показателя для сигнала. Используя суперкадр на фиг.2, могут быть получены WIC/LIC, TDM2 и OIS для всех обнаруживаемых сетей-кандидатов. Основываясь на пилот-сигналах и/или других сигналах, показатель качества можно назначать каждому WIC/LIC. Как указано, этот показатель качества можно создавать с помощью обнаружения множества суперкадров из каждого WIC/LIC.
На этапе 412 определяют, находится ли WIC/LIC обслуживающей в настоящее время широковещательной сети наверху в списке сетей-кандидатов (основываясь на показателях качества), определенных на этапе 410. Если наверху в списке кандидатов находится другая сеть, то пользователю может быть предоставлен выбор переключиться к новой сети или остаться в используемой в данный момент сети. Если пользователь остается, то принимаемый сигнал может иметь плохое качество, но его продолжат демодулировать и декодировать. В конечном счете сигнал может стать слишком плохим, и синхронизация с сигналом будет потеряна.
На этапе 414, если пользователь выбирает переключиться к другой сети, то мобильное устройство выполняет полное повторное обнаружение новой сети. Используя пример суперкадра на фиг.2, мобильное устройство обнаруживает TDM1, WIC/LIC, TDM2 и OIS для новой сети, чтобы начать демодулировать и декодировать этот широковещательный сигнал.
Указанный выше способ предотвращает появление описанного ранее эффекта «пинг-понга» при переключении между двумя смежными сетями по меньшей мере двумя различными способами. Во-первых, с помощью выбора «не выполнять переключение», пользователь может предотвращать автоматическое переключение от одной сети к другой даже при том, что относительные мощности сигналов этих двух сетей могут предлагать действовать по-другому. Во-вторых, с помощью объединения показателей качества по множеству выборок временные аномалии в мощности сигнала игнорируют таким образом, чтобы не вызывать проблемы. Соответственно, переключение между двумя сетями может все равно происходить эффективно, но может выполняться дружественным для пользователя образом.
Фиг.5 иллюстрирует альтернативное, на уровне блоков, представление мобильного устройства 500, работающего в соответствии с принципами настоящего изобретения. Существует средство 502 определения, которое определяет соответствующий показатель качества для каждой из множества широковещательных сетей. Этот показатель качества указывает вероятность успешного приема и декодирования сигнала конкретной широковещательной сети с приемлемым уровнем ошибок. Устройство 500 также включает в себя средство приема, которое принимает команду от пользователя, или оператора устройства 500. Команда относится к тому, хотел бы пользователь переключиться с одной широковещательной сети на другую широковещательную сеть. Результаты работы средства 504 приема и средства 502 определения обеспечивают на средство 506 декодирования. Более конкретно, средство декодирования может выбирать, сигналы какой из широковещательных сетей декодировать. Например, средство декодирования может оставаться на используемом в данный момент выборе и продолжать принимать и декодировать сигнал используемой в данный момент широковещательной сети. Альтернативно, если дана такая команда, то средство декодирования может переключаться так, чтобы оно принимало и декодировало сигнал другой широковещательной сети, которая имеет наивысший показатель качества. Соответственно, мобильное устройство 500 предоставляет возможность пользователю вводить указание, следует ли устройству 500 переключаться с одной широковещательной сети на другую.
Описанные методики для передачи различных типов передачи по воздуху можно воплощать различными средствами. Например, эти методики можно воплощать в оборудовании, программном обеспечении или в их комбинации. Для воплощения в оборудовании, процессоры в базовой станции, используемые для передачи различных видов широковещательных передач, можно воплощать в пределах одной или большего количества специальных интегральных схем (СпИС), процессоров цифровой обработки сигналов (ПЦОС), устройств цифровой обработки сигналов (УЦОС), программируемых логических устройств (ПЛУ), программируемых вентильных матриц (ПВМ), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных устройств, предназначенных для выполнения описанных функций, или в их комбинации. Процессоры в беспроводном устройстве, используемом для приема различных видов передач, можно также воплощать в одной или большем количестве СпИС, ПОЦС и т.д.
Для программного воплощения описанные методики можно воплощать с помощью модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют описанные функции. Программные коды могут храниться в блоке памяти (например, в блоке 1042 или 1092 памяти на фиг.3) и выполняться процессором (например, контроллером 1040 или 1090). Блок памяти можно воплощать в процессоре или вне процессора, в последнем случае он может быть соединен с возможностью осуществления связи с процессором через различные средства, как известно из предшествующего уровня техники.
Предыдущее описание обеспечивают для предоставления возможности любому специалисту применять различные описанные варианты осуществления. Различные модификации этих вариантов осуществления будут вполне очевидны специалистам, и основные принципы, определенные в данной работе, могут применяться к другим вариантам осуществления. Таким образом, формула изобретения не должна быть ограничена показанными вариантами осуществления, но должна соответствовать самой широкой форме, совместимой с формулировкой формулы изобретения, причем указание элемента в единственном числе не означает «один и только один», если это конкретно не указано, а скорее «один или больше». Все структурные и функциональные эквиваленты элементов различных вариантов осуществления, описанные в этом раскрытии, которые известны или позднее станут известны специалистам, специально представлены в данной работе для справки и их охватывает данная формула изобретения. Кроме того, ничто из раскрытого в данной работе не предназначено для того, чтобы делать всеобщим достоянием независимо от того, перечислено ли это раскрытие явно в формуле изобретения. Ни один из элементов формулы изобретения не должен рассматриваться по условиям раздела 35 §112 Свода законов США, шестой абзац, если данный элемент явно не приведен, используя фразу «средство для» или, в случае пункта формулы изобретения, относящегося к способу, если элемент явно не приведен, используя фразу «этап для».