СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ
METHOD AND SYSTEM OF DATA TRANSFER IN COMMUNICATION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к передаче информации в проводных или беспроводных системах связи. В частности настоящее изобретение относится к способу и системе для передачи данных в такой системе связи.
Уровень техники
Системы связи были разработаны для того, чтобы сделать возможной передачу информационных сигналов от станции отправления к физически отличной станции назначения. При передаче информационного сигнала от станции отправления по каналу связи информационный сигнал сначала преобразуется в форму, пригодную для эффективной передачи по каналу связи. Преобразование или модуляция информационного сигнала затрагивает изменение параметра несущей волны в соответствии с информационным сигналом таким образом, чтобы спектр результирующей модулированной несущей волны ограничивался в пределах ширины полосы пропускания канала связи. На станции назначения первоначальный информационный сигнал восстанавливается из модулированной несущей волны, полученной по каналу связи. В общем случае такое восстановление выполняется с помощью процесса, обратного процессу модуляции, примененному на станции отправления.
Модуляция также упрощает множественный доступ, то есть одновременную передачу и/или прием нескольких сигналов по общему каналу связи. Несколько методик множественного доступа известно в данной области техники, такие как множественный доступ с временным разделением (TDMA) или множественный доступ с частотным разделением (FDMA). Другим типом методики множественного доступа является система с расширенным спектром с множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA), согласующаяся со стандартом “TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wide-Band Spread Spectrum Cellular System”, который далее называется стандартом IS-95. Использование CDMA методик в системе связи с множественным доступом раскрыто в патентной заявке США № 4,901,307, озаглавленной “SPREAD SPECTRUM MULTIPLE-ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS” и в заявке на патент США № 5,103,459, озаглавленной “SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”, принадлежащей настоящему заявителю.
Системы связи с множественным доступом могут быть проводными или беспроводными и могут передавать речевой трафик и/или поток данных. Примером системы связи, передающей как речевой трафик, так и поток данных, является система, соответствующая стандарту IS-95, который определяет передачу речевого трафика и потока данных по каналу связи. Способ для передачи данных в кодированных кадрах канала фиксированной длины подробно описан в заявке на патент США № 5,504,773, озаглавленной “METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION”, принадлежащей настоящему заявителю. В соответствии со стандартом IS-95, поток данных или речевой трафик разделяются на кодированные кадры канала длиной 20 миллисекунд со скоростью данных до 14.4 Kbps. Дополнительным примером системы связи, передающей как речевой трафик, так и поток данных, является система связи, соответствующая проекту “3rg Generation Partnership Project” (3GPP), реализованному в наборе документов, включая документы с номерами 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт W-CDMA), или “TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems” (стандарт IS-2000).
Термин базовая станция означает сущность сетевого доступа, с которой связываются станции подписчиков. Со ссылкой на стандарт IS-856, базовая станция также называется точкой доступа. Термин ячейка относиться к географической зоне покрытия или зоне покрытия базовой станции, обслуживаемой базовой станцией, в зависимости от контекста, в котором используется этот термин. Термин сектор означает сегмент базовой станции, служащий сегментом географической зоны, обслуживаемой базовой станцией.
Термин «станция подписчика» используется здесь для обозначения сущности, с которой связывается сеть доступа. Со ссылкой на стандарт IS-856, базовая станция также называется терминалом доступа. Станция подписчика может быть мобильной или стационарной. Станция подписчика может быть любым устройством данных, которое связывается по беспроводному каналу или по проводному каналу, например оптоволоконные или коаксиальные кабели. Кроме того, станция подписчика может быть любым из многочисленных типов устройств, включая, но не ограничиваясь перечисленным, плату конструктива PC Card, флэш-карту, внешний или внутренний модем, беспроводной или проводной телефон. О станции подписчика, которая находится в процессе установления активного соединения с каналом передачи с базовой станцией, говорят, что она находиться в состоянии установления связи. Станция подписчика, которая установила активное соединение с каналом передачи, называется активной станцией подписчика, и ее состояние называется состоянием передачи.
Термин сеть доступа обозначает множество из, по меньшей мере, одной базовой станции (BS) и одной или нескольких контроллеров базовой станции. Сеть доступа передает информационные сигналы между множеством станций подписчиков. Сеть доступа может быть дополнительно соединена с дополнительными сетями вне сети доступа, такими как корпоративная локальная сеть или Интернет, и может передавать информационные сигналы между каждой базовой станцией и такими внешними сетями.
В описанной выше беспроводной системе связи с множественным доступом соединения между пользователями осуществляются через одну или более базовых станций. Термин пользователь означает как одушевленные, так и неодушевленные сущности. Первый пользователь на одной беспроводной станции подписчика связывается со вторым пользователем на второй беспроводной станции подписчика при помощи передачи информационного сигнала по обратному каналу связи к базовой станции. Базовая станция получает информационный сигнал и передает информационный сигнал по прямому каналу связи к второй станции подписчика. Если вторая станция подписчика находиться вне зоны, обслуживаемой базовой станцией, то базовая станция направляет данные к другой базовой станции, в чьей зоне обслуживания находится вторая станция подписчика. Затем вторая базовая станция передает информационный сигнал по прямому каналу связи второй станции подписчика. Термин прямой канал связи относиться к передачам от базовой станции к беспроводной станции подписчика и термин обратный канал связи относится к передачам от беспроводной станции подписчика к базовой станции. Подобным образом может быть осуществлен сеанс связи между первым пользователем беспроводной станции подписчика и вторым пользователем станции наземной линии связи. Базовая станция получает данные от первого пользователя беспроводной станции подписчика по обратному каналу связи и направляет данные через коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN) к второму пользователю станции наземной линии связи. Во многих системах связи, например IS-95, W-CDMA и IS-2000, прямому каналу связи и обратному каналу связи выделяются различные частоты.
Изучение сервисов передачи только голосового трафика и сервисов передачи только потока данных выявило некоторые существенные отличия между этими двумя типами сервисов. Одно отличие относиться к задержке в доставке объема информации. Сервисы передачи голосового трафика налагают строгие и фиксированные требования по задержкам. Как правило, полная односторонняя задержка предопределенного количества информации голосового трафика, называемой голосовой кадр, должна быть меньше чем 100 мс. В отличие от этого полная односторонняя задержка потока данных может быть переменным параметром, используемым для оптимизации эффективности сервисов передачи потока данных, предоставляемых системой связи. Например, многопользовательское разнесение, задержка в передаче данных до более лучших условий, более эффективные методики кодирования с исправлением ошибок, которые требуют значительно больших задержек, чем задержки, которые могут допускать службы передачи голосового трафика, и другие методики могут быть использованы. Примерная эффективная схема кодирования для данных раскрыта во временной заявке на патент США № 08/743,688, озаглавленной “SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS”, от 6 ноября 1996, в настоящее время перешедшая в заявку на патент США № 5,933,462 от 3 августа 1999, зарегистрированная на имя Sindhushayana et al. и принадлежащая настоящему заявителю.
Другое существенное отличие между сервисами передачи голосового трафика и сервисами передачи потока данных заключается в том, что первые требуют фиксированной и общей категории обслуживания (GOS) для всех пользователей. Как правило, для цифровых систем связи, предоставляющих сервисы передачи голосового трафика, это требование преобразуется в требование фиксированной и равной скорости передачи для всех пользователей и требование максимальной допустимой величины для частот появления ошибок в голосовых кадрах. С другой стороны, категория обслуживания (GOS) для сервисов данных может отличаться от пользователя к пользователю и может быть переменным параметром, чья оптимизация увеличивает общую эффективность сервиса передачи потока данных, предоставляемого системой связи. Категория обслуживания (GOS) для сервиса передачи потока данных, предоставляемого системой связи, как правило, определяется как общая задержка, возникающая в передаче предопределенного количества информации потока данных, например пакета данных. Термин пакет означает группу битов, включая данные (полезная нагрузка) и управляющие элементы, упорядоченные в определенный формат. Управляющие элементы содержат, например, заголовок, метрику качества и другие элементы, известные специалисту в данной области техники. Метрика качества содержит, например, контроль при помощи циклического избыточного кода, бит четности и другие элементы, известные специалисту в данной области техники.
Еще одно существенное отличие между сервисами передачи голосового трафика и сервисами передачи потока данных заключается в том, что первые требуют надежного канала связи. Когда станция подписчика, обменивающаяся голосовым трафиком с первой базовой станцией, перемещается к границе соты, обслуживаемой первой базовой станцией, станция подписчика входит в зону перекрывания с другой сотой, обслуживаемой второй базовой станцией. Станция подписчика в такой зоне устанавливает сеанс передачи голосового трафика со второй базовой станцией, поддерживая при этом сеанс передачи голосового трафика с первой базовой станцией. В процессе такой одновременной передачи станция подписчика получает сигнал, несущий одинаковую информацию от обеих базовых станций. Аналогичным образом, обе базовых станции также получают сигналы, несущие информацию, от станции подписчика.
Такие одновременные сеансы связи называются мягкой передачей вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя. Когда, со временем, станция подписчика покидает соту, обслуживаемую первой базовой станцией и разрывает сеанс связи с передачей голосового трафика с первой базовой станцией, станция подписчика продолжает сеанс связи с передачей голосового трафика со второй базовой станцией. Из-за того, что мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя является механизмом «сделай до обрыва», мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя минимизирует вероятность обрыва вызова. Способ и система для обеспечения связи со станцией подписчика через более чем одну базовую станцию в процессе мягкой передачи вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя раскрыта в патенте США № 5,267,261, озаглавленного “MOBILE ASSISTED SOFT HAND-OFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”, выданного настоящему заявителю.
Более мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя является аналогичным процессом, в котором сеанс связи возникает через, по меньшей мере, два сектора многосекторной базовой станции. Процесс более мягкой передачи вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя подробно описан в находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке на патент США № 08/763,498, озаглавленной “METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HAND-OFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON BASE STATION” от 11 декабря 1996, в настоящее время патент США № 5,933,787, от 3 августа 1999, выданный Gilhousen et al., принадлежащий настоящему заявителю. Таким образом, обе мягкая и более мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя приводят к избыточным передачам от двух и более базовых станций для улучшения надежности.
Эта дополнительная надежность не является настолько важной для сеансов связи с передачей потока данных, так как пакеты данных, полученные с ошибкой, могут быть повторно переданы. Важными параметрами для сервисов данных являются задержки в передачах, требуемые для передачи пакета данных и средняя пропускная способность системы связи для передачи потока данных. Задержка в передаче не имеет такого же влияния при передаче данных, какое она имеет при передаче голоса, но задержка в передаче является важной метрикой для измерения качества системы связи для передачи данных. Средняя пропускная способность есть мера эффективности способности передачи данных для системы связи. Из-за слабых требований по задержке передачи, мощность передачи и ресурсы, используемые для поддержки мягкой передачи вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя на прямом канале связи, могут быть использованы для передачи дополнительных данных, таким образом увеличивая среднюю пропускную способность при помощи увеличения эффективности.
Ситуация отличается в случае обратного канала связи. Несколько базовых станций могут получать сигнал, переданный станцией подписчика. Из-за того, что повторная передача пакетов от станции подписчика требует дополнительной мощности от ограниченного источника питания (батареи), может быть эффективным поддерживать мягкую передачу вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя на обратном канале связи, выделяя ресурсы на нескольких базовых станциях для получения и обработки пакетов данных, переданных от станции подписчика. Такое использование мягкой передачи вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя увеличивает как покрытие, так и емкость обратного канала связи, как описано в работе Andrew J. Viterbi и Klein S. Gilhousen: “Soft Handoff Extends CDMA Coverage and Increases Link Capacity”, IEEE Journal on Selected Area in Communications, Vol. 12, No. 8, October 1994. Термин мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя означает сеанс связи между станцией подписчика и двумя или более секторами, где каждый сектор принадлежит различной соте. В контексте стандарта IS-95 передача по обратному каналу связи принимается обоими секторами и передача по прямому каналу связи выполняется одновременно по двум или более прямым каналам связи секторов. В контексте стандарта IS-856 передача данных по прямому каналу связи выполняется не одновременно между одним из двух или более секторов и терминалом доступа. Кроме того, более мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя может быть использована для этой цели. Термин более мягкая передача вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя означает сеанс связи между станцией подписчика и двумя и более секторами, где каждый сектор принадлежит той же самой соте. В контексте стандарта IS-95 передача по обратному каналу связи принимается обоими секторами, и передача по прямому каналу связи выполняется одновременно по одному из двух или более прямых каналов связи секторов. В контексте стандарта IS-856 передача данных по прямому каналу связи выполняется не одновременно между одним из двух или более секторов и терминалом доступа.
Хорошо известно, что качество и эффективность передачи данных в беспроводных системах связи зависят от состояния канала связи между исходным терминалом и терминалом назначения. Такое состояние, оцениваемое с помощью, например, отношения сигнал к интерференции и шуму (SINR), подвержено влиянию нескольких факторов, например потери на трассе, и изменению в потерях на трассе для станции подписчика в пределах зоны покрытия базовой станции, интерференции от других станций подписчиков как из этой же соты, так и из других сот, интерференции от других базовых станций и других факторов, известных специалисту в данной области техники. Для того чтобы поддерживать определенный уровень сервиса под воздействием переменных состояний канала, TDMA и FDMA системы прибегают к разделению пользователей по разным частотам и/или временным интервалам и поддерживают многократное использование частот для уменьшения интерференции. Многократное использование частот разделяет имеющийся спектр на множество наборов частот. Данная сота использует частоты только из одного набора; соты, непосредственно примыкающие к этой соте, могут не использовать частоту из того же набора. В CDMA системах идентичная частота используется в каждой соте системы связи, тем самым улучшается общая эффективность. Интерференция уменьшается с использованием других методик, например ортогонального кодирования, управляемой мощности передачи, переменной скоростью передачи данных, и других методик, известных специалисту в данной области техники.
Упомянутые выше концепции были использованы при разработке системы связи для передачи только потока данных, известной под названием система связи с высокой скоростью передачи данных (HDR). Такая система связи детально раскрыта в находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке на патент США № 08/963,386, озаглавленной “METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION”, от 3 ноября 1997, в настоящее время заявка на патент США № 6,574,211 от 3 июня 2003, зарегистрированная на Padovani et al. и принадлежащая настоящему заявителю. Система связи HDR стандартизована как промышленный стандарт TIA/EIA/IS-856, далее называемый стандартом IS-856.
Стандарт IS-856 определяет набор скоростей передачи данных, лежащих от 38.4 kbps до 2.4 Mbps, на которых точка доступа (AP) может отправлять данные к станции подписчика (терминалу доступа). Так как точка доступа аналогична базовой станции, терминология, относящаяся к сотам и сектором, является такой же, как терминология в голосовых системах. В соответствии со стандартом IS-856, данные, которые должны быть переданы по прямому каналу связи, разделяются на пакеты данных, и каждый пакет передается в течение одного или более интервалов (временных интервалов), на которые разделен прямой канал связи. В каждом временном интервале возникает передача данных от точки доступа к одному и только одному терминалу доступа, расположенному в пределах зоны покрытия точки доступа, на максимальной скорости передачи данных, которая может быть поддержана прямым каналом связи и системой связи. Терминал доступа выбирается в соответствии с состояниями прямого канала связи между точкой доступа и терминалом доступа. Состояния прямого канала связи зависят от интерференции и потерь на трассе между точкой доступа и терминалом доступа, обе из которых меняются со временем. Потери на трассе и изменение потерь на трассе используются с помощью составления графика передач точки доступа во временные интервалы, в течение которых состояния прямого канала связи терминала доступа к определенной точке доступа удовлетворяют определенному критерию, что делает возможным передачи с меньшей мощностью или более высокими скоростями для данных, которые передаются оставшимся терминалам доступа, тем самым, увеличивая спектральную эффективность передач по прямому каналу связи.
В отличие от этого, в соответствии со стандартом IS-856, передачи данных по обратному каналу связи происходят от множества терминалов доступа, расположенных в переделах зоны покрытия точки доступа. Более того, из-за того, что антенна терминала доступа всенаправлена, любой терминал доступа в пределах зоны покрытия точки доступа может принимать эти передачи данных. Соответственно, передачи по обратному каналу связи подвержены нескольким источникам интерференции: верхние каналы с кодовым разделением от других терминалов доступа, передачи данных от терминалов доступа, расположенных в зоне покрытия точки доступа (терминалы доступа в той же соте), и передачи данных от терминалов доступа, расположенных в зоне покрытия других точек доступа (терминалы доступа из других сот). Мультиплексирование, в общем смысле, означает передачу множества потоков данных по одному каналу связи.
При разработке беспроводных сервисов данных акцент делался на увеличение пропускной способности прямого канала связи, следуя модели Интернет-сервисов; где сервис обеспечивает высокую скорость передачи данных в ответ на запросы от узла. Направление сервер-узел похоже на прямой канал связи, требующий высокой пропускной способности, а запросы узел-сервер и/или передача данных осуществляются с меньшей пропускной способностью. Тем не менее современные разработки показывают увеличение приложений с интенсивным использованием обратного канала связи, например протокол передачи файлов (FTP), видеоконференции, игры или другие сервисы с постоянной скоростью передачи данных. Такие приложения требуют улучшенной эффективности обратного канала связи для достижения более высоких скоростей передачи данных, так что приложения требуют более высокой пропускной способности обратного канала связи. Таким образом, в данной области техники существует потребность в увеличении пропускной способности обратного канала связи, в идеальном случае в обеспечении симметричных пропускных способностей по прямому и обратному каналам связи.
Реализации изобретенного способа и устройства для передачи по обратному каналу связи раскрыты в находящихся в процессе одновременного рассмотрения заявках на патент США № 10/313,553 и 10/313,594, озаглавленных “METHOD AND APPARATUS FOR DATA TRANSMISSION OVER A REVERSE LINK IN A COMMUNICATION SYSTEM” от 6 декабря 2002, выданных правопреемнику настоящего изобретения. Изобретенные способ и устройство для передачи по обратному каналу связи могут не быть полностью применимы к уже созданным (традиционным) системам связи из-за связанных с бюджетом рассмотрений, как в деталях объяснено ниже. Соответственно, введение изобретенного способа и устройства для передачи по обратному каналу связи по заявкам на патент США № 10/313,553 и 10/313,594 в традиционные системы связи представляет собой проблему, связанную с упомянутыми выше связанными с бюджетом рассмотрениями, и с совместным существованием станций подписчиков, способных получать изобретенный обратный канал связи (новые станции подписчика) и станций подписчиков, способных получать только обратный канал связи в соответствии со стандартом IS-856 (традиционные станции подписчика). Кроме того, изобретенные способ и устройство для передачи по обратному каналу связи дополнительно создают необходимость для способа и устройства для контроля мощности и определения скорости передачи данных.
Таким образом, существует необходимость в устройстве и способе, которые делают возможным увеличение пропускной способности обратного канала связи, принимая во внимание приведенные выше проблемы.
Настоящая заявка связана с заявкой на патент США № 10/389,176 (патентный поверенный № 030215U2), озаглавленной “Method and System for Data Transmission in a Communication System” от 13 марта 2003; заявкой на патент США №10/389,716 (патентный поверенный № 030215U3), озаглавленной “Method and System for Estimating Parameters of a Link For Data Transmission in a Communication System” от 13 марта 2003; и заявкой на патент США №10/389,656 (патентный поверенный № 030215U4), озаглавленной “Method and System for Power Control in a Communication System” от 13 марта 2003, все принадлежат заявителю настоящего изобретения.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте настоящего изобретения, изложенные выше потребности решаются с помощью получения каждым из первого и второго подмножества из множества терминалов доступа назначения последовательности интервалов, каждый интервал связан с режимом множественного доступа, где второе подмножество взаимно исключено из первого подмножества; получения каждым из первого подмножества терминалов доступа решения планирования для интервала, связанного с первым режимом множественного доступа, интервал разделяется на первую часть и вторую часть, первая часть содержит служебные каналы; выбора каждым из первого подмножества терминалов доступа режима для мультиплексирования данных, где первый режим включает в себя встраивание пользовательских данных только в первую часть интервала с использованием формата мультиплексирования; второй режим включает в себя встраивание пользовательских данных только в, по меньшей мере, одном подразделе второй части интервала, где каждый из, по меньшей мере, одного подраздела связан с форматом мультиплексирования; и третий режим включает в себя встраивание пользовательских данных в интервал с использованием первого и второго режима; и передачи пользовательских данных от, по меньшей мере, одного из первого подмножества терминалов доступа в интервале, связанном с первым режимом множественного доступа, с использованием выбранного режима мультиплексирования данных в соответствии с решением планирования.
В другом аспекте настоящего изобретения, изложенные выше потребности решаются с помощью выбора каждым из второго подмножества терминалов доступа режима для мультиплексирования данных, где третий режим включает в себя встраивание пользовательских данных в только первую часть интервала с использованием формата мультиплексирования; четвертый режим включает в себя встраивание пользовательских данных только во вторую часть интервала с использованием формата мультиплексирования; и третий режим включает в себя встраивание пользовательских данных в интервал с совместным использованием первого и второго режима; и передачи пользовательских данных от, по меньшей мере, одного из второго подмножества терминалов доступа в интервале, связанном со вторым режимом множественного доступа с использованием выбранного режима мультиплексирования данных.
В другом аспекте настоящего изобретения, изложенные выше потребности решаются с помощью передачи пользовательских данных от, по меньшей мере, одного из второго подмножества терминалов доступа в интервале, связанном с первым режимом множественного доступа с использованием первого режима мультиплексирования данных.
В другом аспекте настоящего изобретения, изложенные выше потребности решаются с помощью передачи пользовательских данных от третьего подмножества множества терминалов доступа; упомянутое третье подмножество взаимно исключено из первого подмножества и второго подмножества.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - концептуальная блок-схема системы связи, способной функционировать в соответствии с реализациями настоящего изобретения.
Фиг.2 - реализация формы волны прямого канала связи в настоящем изобретении.
Фиг.3 - иллюстрация способа для команд управления мощностью передачи и команд предоставления пакетов по обратному каналу управления мощностью.
Фиг.4A-4D - иллюстрация реализации формы волны обратного канала связи.
Фиг.5A-5C - иллюстрация реализации архитектуры обратного канала связи.
Фиг.6A-6C - концептуальная блок-схема OFDM системы связи.
Фиг.7 - иллюстрация реализации передачи данных по обратному каналу связи.
Фиг.8 - иллюстрация реализации повторной передачи данных по обратному каналу связи.
Фиг.9 - иллюстрация терминала доступа.
Фиг.10 - иллюстрация точки доступа.
Осуществление изобретения
Фиг.1 иллюстрирует концептуальную диаграмму системы связи. Такая система связи может быть построена в соответствии со стандартом IS-856. Точка 100 доступа передает данные терминалу 104 доступа по прямому каналу 106(1) связи и получает данные от терминала 104 доступа по обратному каналу 108(1) связи. Аналогичным образом точка 102 доступа передает данные терминалу 104 доступа по прямому каналу 106(2) связи и получает данные от терминала 104 доступа по обратному каналу 108(2) связи. Передача данных по прямому каналу связи происходит от одной точки доступа к одному терминалу доступа на максимальной или близкой к максимальной скорости передачи данных, которая поддерживается прямым каналом связи и системой связи. Дополнительные каналы прямого канала связи, например управляющий канал, могут передаваться от множества точек доступа к одному терминалу доступа. Передача данных по обратному каналу связи может происходить от одного терминала доступа к одной или более точек доступа. Точка 100 доступа и точка 102 доступа соединены с контроллером 110 сети доступа через обратные линии 112(1) и 112(2) связи. Обратная линия связи - это канал связи между контроллером и точкой доступа. Хотя на Фиг.1 показаны только два терминала доступа и одна точка доступа, это сделано только для упрощения объяснения, и система связи может содержать множество терминалов доступа и точек доступа.
После регистрации, которая позволяет терминалу доступа получить доступ к сети доступа, терминал 104 доступа и одна точка доступа, например точка 100 доступа, устанавливают канал связи, используя предопределенную процедуру доступа. В соединенном состоянии, являющемся результатом предопределенной процедуры доступа, терминал 104 доступа способен принимать данные и управляющие сообщения от точки 100 доступа и способен передавать данные и управляющие сообщения к точке 100 доступа. Терминал 104 доступа непрерывно ищет другие точки доступа, которые могут быть добавлены к активному набору терминала 104 доступа. Активный набор включает в себя список точек доступа, способных установить сеанс связи с терминалом 104 доступа. Когда такая точка доступа найдена, терминал 104 доступа вычисляет метрику качества для прямого канала связи точки доступа, которая может включать в себя отношение сигнал к интерференции и шуму (SINR). SINR может быть определено в соответствии с контрольным сигналом. Терминал 104 доступа ищет другие точки доступа и определяет SINR точек доступа. Одновременно терминал 104 доступа вычисляет метрику качества для прямого канала связи с каждой точкой доступа в активном наборе терминала 104 доступа. Если метрика качества прямого канала связи с определенной точкой доступа выше предопределенного порога добавления или ниже предопределенного порога удаления в течение предопределенного периода времени, терминал 104 доступа передает эту информацию точке 100 доступа. Последующие сообщения от точки 100 доступа могут быть направлены терминалу 104 доступа с тем, чтобы добавить или удалить определенную точку доступа из активного набора терминала 104 доступа.
Терминал 104 доступа выбирает обслуживающую точку доступа из активного набора терминала 104 доступа на основе ряда параметров. Обслуживающей точкой доступа называется точка доступа, которая выбрана для передачи данных определенным терминалом доступа или точка доступа, которая передает данные к определенному терминалу доступа. Набор параметров может включать в себя, например, любое одно или более текущее или более раннее измерение SINR, частоту появления ошибочных битов, частоту появления ошибочных пакетов и любой другой известный параметр. Таким образом, например, обслуживающая точка доступа может быть выбрана в соответствии с максимальным измерением SINR. Затем терминал 104 доступа отправляет широковещательное сообщение запроса данных (DRC сообщение) по каналу запроса данных (DRC канал). DRC сообщение может содержать запрошенную скорость передачи данных или, в качестве альтернативы, индикатор качества прямого канала связи, например измеренное SINR, частоту появления ошибочных битов, частоту появления ошибочных пакетов и тому подобное. Терминал 104 доступа может направить широковещательное DRC сообщение определенной точке доступа используя код, который уникальным образом идентифицирует определенную точку доступа. Как правило, в качестве такого кода используется код Уолша. Символы DRC сообщения единственно обрабатываются логическим OR (XOR) с уникальным кодом. Эта операция XOR называется кодовым покрытием сигнала. Так как каждая точка доступа в активном наборе терминала 104 доступа идентифицируется уникальным кодом Уолша, только выбранные точки доступа, которые выполняют операцию XOR идентичную операции, выполненной терминалом 104 доступа с правильным кодом Уолша, могут правильно декодировать DRC сообщение.
Данные, которые должны быть переданы терминалу 104 доступа, поступают контроллеру 110 сети доступа. После этого контроллер 110 сети доступа может отправить данные всем точкам доступа в активном наборе терминала 104 доступа по обратной линии 112 связи. В качестве альтернативы, контроллер 110 сети доступа может сначала определить какая точка доступа была выбрана терминалом 104 доступа в качестве обслуживающей точки доступа, и затем отправить данные к обслуживающей точке доступа. Данные сохраняются в очереди в точке(ах) доступа. Затем сообщение системы персонального вызова отправляется одной или более точками доступа к терминалу 104 доступа по соответствующим управляющим каналам. Терминал 104 доступа демодулирует и декодирует сигналы от одного или более управляющих каналов для получения сообщения системы персонального вызова.
Для каждого интервала прямого канала связи точка доступа может спланировать передачу данных к любому из терминалов доступа, получивших сообщение системы персонального вызова. Примерный способ для планирования передачи описан в патенте США № 6,229,795, озаглавленном “System for allocating resources in a communication system”, выданном настоящему заявителю. Точка доступа использует управляющую информацию о скорости, полученную в DRC сообщении от каждого терминала доступа, для эффективной передачи данных по прямому каналу связи с самой высокой возможной скоростью. Из-за того, что скорость передачи данных может варьироваться, система связи функционирует в режиме переменной скорости. Точка доступа определяет скорость передачи данных, на которой передавать данные к терминалу 104 доступа на основе последнего DRC сообщения, полученного от терминала 104 доступа. Кроме того, точка доступа уникальным образом идентифицирует передачу к терминалу 104 доступа с помощью кода разнесения, который уникален для данной мобильной станции. Этот код разнесения является длинной псевдошумовой последовательностью, например кодом разнесения, определенном в стандарте IS-856.
Терминал 104 доступа, для которого предназначен пакет данных, принимает и декодирует пакет данных. Каждый пакет данных связан с идентификатором, например, порядковым номером, который используется терминалом 104 доступа для обнаружения пропущенных или дублирующихся передач. В таком случае терминал 104 доступа передает порядковые номера пропущенных пакетов данных по обратному каналу связи. Затем контроллер 110 сети доступа, который принимает сообщения данных от терминала 104 доступа через канал связи между точкой доступа и терминалом 104 доступа, сообщает точке доступа какие блоки данных не были получены терминалом 104 доступа. Затем точка доступа планирует повторную передачу таких пакетов данных.
Когда канал связи между терминалом 104 доступа и точкой 100 доступа, функционирующей в режиме переменной скорости передачи данных, ухудшается ниже предопределенного уровня надежности, терминал 104 доступа сначала пытается определить, может ли другая точка доступа в режиме переменной скорости передачи данных поддерживать приемлемую скорость передачи данных. Если терминал 104 доступа находит такую точку доступа (например, точку 102 доступа), происходит повторное наведение (re-pointing) точки 102 доступа на другой канал связи. Термин повторное наведение означает выбор сектора, который является членом активного набора терминала доступа, где сектор отличается от выбранного в данный момент сектора. Передачи данных продолжаются от точки 102 доступа в режиме переменной скорости передачи данных.
Упомянутое выше ухудшение канала связи может быть вызвано, например, перемещением терминала 104 доступа из зоны покрытия точки 100 доступа к зоне покрытия точки 102 доступа, экранированием, затуханием и другими широко известными причинами. В качестве альтернативы, когда канал связи между терминалом 104 доступа и другой точкой доступа (например, точкой 102 доступа), который может достигать более высокой пропускной способности, чем используемый канал связи, становиться доступным, происходит повторное наведение на точку 102 доступа к другому каналу связи, и передачи данных продолжаются от точки 102 доступа в режиме переменной скорости передачи данных. Если терминалу 104 доступа не удается обнаружить точку доступа, способную функционировать в режиме переменной скорости передачи данных и поддерживать приемлемую скорость передачи данных, терминал 104 переходит в режим фиксированной скорости передачи данных. В таком режиме терминал доступа передает на одной скорости.
Терминал 104 доступа оценивает каналы связи со всеми точками доступа кандидатами для обоих режимов переменной скорости передачи и фиксированной скорости передачи, и выбирает точку доступа, которая дает максимальную пропускную способность.
Терминал 104 доступа будет переключаться из режима фиксированной скорости передачи данных назад в режим переменной скорости передачи данных, если сектор больше не является членом активного набора терминала 104 доступа.
Описанные выше режим фиксированной скорости передачи данных и способы для перехода в и из режима фиксированной скорости передачи данных аналогичны описанным в заявке на патент США № 6,205,129, озаглавленной “METHOD AND APPARATUS FOR VARIABLE AND FIXED FORWARD LINK RATE CONTROL IN MOBILE RADIO COMMUNICATION SYSTEM”, принадлежащей настоящему заявителю. Другие режимы фиксированной скорости передачи данных и способы для перехода в и из фиксированного режима также могут быть рассмотрены и находятся в пределах объема изобретения.
Структура прямого канала связи
Фиг.2 иллюстрирует структуру прямого канала 200 связи. Должно быть понятно, что описанные ниже длительности временных интервалов, длины микрокадров, диапазоны величин приведены только для примера, и другие длительности временных интервалов, длины кадров, диапазоны величин могут быть использованы без нарушения основных принципов функционирования системы связи. Термин микрокадр означает блок сигнала кодового разнесения, имеющий два возможных значения.
Прямой канал 200 связи определен в терминах кадров. Кадр - это структура, содержащая 16 временных интервалов 202, каждый временной интервал 202 имеет длину в 2048 микрокадров, что соответствует длительности временного интервала в 1.66 мс, и соответственно длительности кадра в 26.66 мс. Каждый временной интервал 202 разделяется на два временных полуинтервала 202a и 202b, с контрольными пакетами 204a, 204b, передаваемыми в каждом временном полуинтервале 202a, 202b. Каждый контрольный пакет 204a, 204b имеет длину в 96 микрокадров, и центрируется вокруг середины, связанного с ним временного полуинтервала 202a, 202b. Контрольные пакеты 204a, 204b включают в себя сигнал контрольного канала, покрытый кодом, например кодом Уолша с индексом 0. Прямой канал протокола управления доступом к передающей среде (MAC) образует два пакета, которые передаются непосредственно перед и непосредственно контрольным пакетом 204 каждого временного полуинтервала 202. MAC образован не более чем 64 кодированными каналам, которые ортогонально покрыты 64-разрядным кодом, например кодом Уолша. Каждый кодированный канал идентифицируется MAC индексом, который имеет величину от 1 до 64 и идентифицирует уникальный 64-разрядный код покрытия Уолша. Обратный канал управления мощностью (RPC) используется для регулировки мощности сигналов обратного канала связи для каждой станции подписчика. RPС выделяется одному из имеющихся MAC каналов, например, MAC каналу с MAC индексом от 5 до 63. Канал обратной активности (RA канал) используется для регулирования скорости передачи данных по обратному каналу связи для каждой из станций подписчиков с помощью передачи битового потока обратной активности (RAB поток). RA канал назначается одному из доступных MAC каналов, например MAC индексу 4. Канал трафика прямого канала или полезная нагрузка управляющего канала посылается в оставшихся частях 208a первого временного полуинтервала 202a и оставшихся частях 208b второго временного полуинтервала 202b. Канал трафика несет пользовательские данные, а управляющий канал несет управляющие сообщения и также может нести пользовательские данные. Управляющий канал передается с циклом, с периодом 256 интервалов, на скорости передачи данных 76.8 kbps или 38.4 kbps. Термин пользовательские данные, также называемые трафиком, обозначает информацию, отличную от служебных данных. Термин служебные данные означает информацию, делающую возможным функционирование элементов системы связи, например, сигнализацию поддержки вызовов, диагностическую и отчетную информацию и тому подобное.
Каналы предоставления пакетов и автоматический запрос повторной передачи
Как уже обсуждалось, система связи может нуждаться в поддержке как терминалов доступа, использующих обратный канал связи в соответствии со стандартом IS-856 - традиционные терминалы доступа, так и терминалов доступа, использующих обратный канал связи в соответствии с описанной концепцией - новые терминалы доступа. Для поддержки такой функциональности в прямом канале связи необходимо наличие дополнительного канала, канала предоставления пакетов (PG канал). PG канал может быть обеспечен с помощью изменения модуляции одного из упомянутых выше MAC каналов, например, RPC канала, с двоичной фазовой манипуляции (BPSK) на квадратичную фазовую манипуляцию (QPSK). Когда вторая часть интервала обратного канала связи выделена только одному терминалу доступа (смотри ниже), необходим только один PG канал, первичный PG канал.
Команды управления мощностью модулируются в фазовой ветви RPC канала, назначенного терминалу доступа. Информация команд управления мощностью является бинарной, где первое значение бита управления мощностью (“up”) дает команду терминалу доступа увеличить мощность передачи терминала доступа на первую предопределенную величину, а второе значение бита управления мощностью (“down”) дает команду терминалу доступа уменьшить мощность передачи терминала доступа на вторую предопределенную величину. Как показано на Фиг.3, команда “up” представлена как “+1”; команда “down” представлена как “-1”. Тем не менее, могут быть использованы другие значения.
Первичный PG канал передается через квадратурную ветвь RPC канала, назначенного терминалу доступа. Информация, передаваемая по первичному PG каналу, является тернарной. Как показано на Фиг.3, первое значение представлено как +1, второе значение представлено как 0 и третье значение представлено как -1. Информация имеет следующий смысл, как для точки доступа, так и для терминала доступа:
+1 означает, что разрешение на передачу нового пакета дано;
0 означает, что разрешение на передачу нового пакета не дано;
-1 означает, что дано разрешение на передачу ранее переданного пакета (повторная передача).
Описанная выше сигнализация, в которой передача информации со значением 0 не требует энергии сигнала, позволяет точке доступа назначать энергию первичному PG каналу только тогда, когда передается указание передать пакет. Из-за того, что только одному или небольшому числу терминалов доступа дано разрешение на передачу по обратному каналу в течение временного интервала, первичный PG канал требует очень маленькую мощность для того, чтобы обеспечить информацию о передаче по обратному каналу связи. Соответственно, достаточная мощность может быть выделена первичному PG каналу для того, чтобы гарантировать надежный прием первичного PG канала терминалами доступа без чрезмерного нарушения распределения мощности. Соответственно, влияние на способ распределения RPC мощности минимизировано. Способ распределения RPC мощности раскрыт, например, в находящейся на одновременном рассмотрении заявке на патент США № 09/669,950, озаглавленной “Method and apparatus for allocation of power to base station channels” от 25 сентября 2000, и в находящейся на одновременном рассмотрении заявке на патент США № 10/263,976, озаглавленной “Power Allocation for Power Control Bits in Cellular Network”, от 2 октября 2002, обе принадлежат настоящему заявителю. Более того, требуется чтобы терминал доступа выполнял троичное решение по квадратурному потоку только тогда, когда терминал доступа ожидает ответ на запрос передачи данных или когда терминал доступа имеет незаконченную передачу данных. Тем не менее, должно быть понятно, что выбор тернарных значений есть вопрос выбора, и могут быть использованы значения отличные от описанных выше.
Терминал доступа получает и демодулирует RPC/первичный PG канал от всех точек доступа из активного набора терминала доступа. Соответственно, терминал доступа получает информацию первичного PG канала, переданную в квадратурной ветви RPC/первичного PG канала для каждой точки доступа из активного набора терминала доступа. Терминал доступа может фильтровать энергию полученной информации первичного PG канала по одному интервалу обновления и сравнивать фильтрованную энергию с множеством пороговых величин. При помощи соответствующего выбора пороговых значений терминалы доступа, которым не дано разрешение на передачу, декодируют значение первичного PG канала как 0 с большой вероятностью.
Далее, информация, содержащаяся в первичном PG канале, используется как средство автоматического запроса на повторную передачу.
Когда передача по обратному каналу связи пакета от терминала доступа принимается только обслуживающей точкой доступа, обслуживающая точка доступа генерирует и передает разрешение на передачу нового пакета в ответ на запрос терминала доступа на передачу пакета, когда предыдущий пакет от терминала доступа был принят правильно. В этом случае, такая информация в первичном PG канале служит как уведомление (ACK). Обслуживающая точка доступа генерирует и передает разрешение на повторную передачу предыдущего пакета как ответ на запрос терминала доступа на передачу пакета, если предыдущий пакет от терминала доступа был принят неправильно. Такая информация на первичном PG канале служит как отрицательное уведомление (NACK). Таким образом, не требуется отдельный ACK/NACK канал.
В качестве альтернативы, передача пакета по обратному каналу от терминала доступа может быть принята множеством точек доступа.
Когда необслуживающая точка доступа получает и декодирует обратный канал связи от передающего терминала доступа, необслуживающая точка доступа обеспечивает информацию о том, были или нет успешно декодированы пользовательские данные на обслуживающей точке доступа. Затем обслуживающая точка доступа посылает ACK/NACK терминалу доступа по первичному PG каналу.
В качестве альтернативы, точка(и) доступа, которые получили полезную информацию, посылают полезную информацию централизованному элементу для выполнения soft-decision декодирования. Затем централизованный элемент уведомляет обслуживающую точку доступа о том, было ли декодирование полезной информации успешным. Затем обслуживающая точка доступа посылает ACK/NACK к терминалу доступа по первичному PG каналу.
В качестве альтернативы, перед декодированием обратного канала связи необслуживающая точка доступа может автономно отправить ACK/NACK к терминалу доступа по первичному PG каналу. Таким образом, возможно, что терминал доступа получит конфликтующую информацию по первичному PG каналу, например, из-за того, что некоторые точки доступа не смогли корректно принять передачу терминала доступа, информация в первичном PG канале была стерта или некорректно принята или по другим известным причинам. Соответственно, информация, переданная в ответ на передачу по обратному каналу связи по первичному PG каналу, интерпретируется разным способом, когда передается обслуживающей или необслуживающей точкой доступа. Поэтому, с точки зрения сети доступа, не имеет значения, какая точка доступа принимает передачу терминала доступа, когда терминал доступа принимает информацию по первичному PG каналу, интерпретируемую как ACK от любой точки доступа, он передает новый пакет в следующее разрешение передачи, хотя обслуживающий терминал доступа может отправить разрешение на повторную передачу ранее отправленного пакета.
Из-за того, что терминал доступа принимает тернарное решение по первичному PG каналу, принятому от обслуживающей точки доступа, и бинарное решение по первичному PG каналу, принятому от точки доступа, терминал доступа может использовать различные пороговые значения для тернарного решения и бинарного решения.
Когда вторая часть интервала обратного канала связи выделена только для одного терминала доступа (смотри ниже), описанный выше PG канал обеспечивает удовлетворительную информацию. Тем не менее, когда вторая часть интервала обратного канала связи выделена множеству терминалов доступа, требуется дополнительная информация, а именно, какой терминал доступа, получивший разрешение на передачу, должен передавать, в каком разбиении второй части интервала обратного канала связи. Такая информация может быть обеспечена вспомогательным PG каналом.
Структура вспомогательного PG канала точно такая же, как у описанного выше PG канала, за исключением того, что вспомогательный PG канал имеет другой MAC индекс. Возвращаясь к Фиг.3, информация вспомогательного PG канала передается в обеих фазовой и квадратурной ветвях. Эта информация интерпретируется вместе с информацией, извлеченной из PG канала следующим образом:
- когда PG канал информирует терминал доступа о том, что разрешение на передачу пакета на получено, вспомогательный PG канал игнорируется,
- когда PG канал информирует терминал доступа о том, что разрешение на передачу нового пакета или разрешение на передачу ранее отправленного пакета (повторная передача) получено, то:
0 означает, что терминал доступа должен использовать всю вторую часть интервала обратного канала связи;
любое из четырех оставшихся значений идентифицирует одно из четырех разбиений второй части интервала обратного канала связи.
Таким образом, описанная выше сигнализация может поддерживать четыре разбиения второй части интервала обратного канала связи. Могут быть добавлены дополнительные вспомогательные PG каналы, если требуется больше разбиений.
PG каналы, то есть MAC индексы, могут быть выделены терминалу доступа перед доступом терминала доступа к системе связи. В качестве альтернативы, PG канал может быть выделен терминалу доступа, и вспомогательный PG канал может быть определен терминалом доступа по MAC индексу PG канала, например, с помощью добавления предопределенного смещения к PG каналу.
Канал обратной активности
Как было описано выше, система связи в соответствии со стандартом IS-856 использует канал обратной активности для регулирования скорости передачи данных по обратному каналу связи для каждой станции подписчика с помощью передачи битового потока обратной активности (RAB поток). Этого канала обратной активности достаточно, только если небольшое количество терминалов, передающих в интервалах назначенных для TDMA, функционирует в системе связи. Тем не менее, для поддержки как традиционных терминалов доступа, так и новых терминалов доступа, передающих в интервалах назначенных для TDMA, необходим дополнительный канал в прямом канале связи.
Для поддержки скорости передачи данных по обратному каналу связи для новых терминалов доступа, передающих в интервалах назначенных для TDMA, может потребоваться, чтобы канал обратной активности поддерживал передачу величины, регулирующей скорость передачи данных, требующей более одного бита. Из-за этого может быть желательно не изменять чрезмерно структуру прямого канала связи, дополнительный канал обратной активности может иметь такую же структуру, как и традиционный канал обратной активности, но ему может быть назначен другой MAC индекс. Потому что такой канал обратной активности поддерживает передачу только одного бита, многоразрядная величина может быть передана через несколько передающих экземпляров канал обратной активности.
Описанный выше прямой канал 200 связи является модификацией прямого канала связи в системе связи в соответствии со стандартом IS-856. Считается, что такая модификация имеет меньшее влияние на структуру прямого канала связи и, соответственно, требует меньше изменений в стандарте IS-856. Тем не менее, должно быть понятно, что такая доктрина применима к различным структурам прямого канала связи. Таким образом, например, описанные выше каналы прямого канала связи могут быть переданы не последовательно, а одновременно. Кроме того, любая структура прямого канала связи, делающая возможной передачу информации, имеющейся в PG, вспомогательном PG и RA канале, например, могут быть использованы раздельный PG и ACK/NACK кодированные каналы, новый RA канал, отличный от традиционного RA канала.
Обратный канал связи
Как было описано выше, качество и эффективность передачи данных зависит от состояний канала между терминалом источником и терминалом назначения. Состояния канала зависят от интерференции и потерь на трассе, которые зависят от времени. Таким образом, производительность обратного канала связи может быть улучшена с помощью способов подавления интерференции. По обратному каналу связи все терминалы доступа в сети доступа могут одновременно передавать на одной и той же частоте (одном множестве многократно используемых частот) или множество терминалов доступа в сети доступа может на одной и той же частоте (больше одного множества повторно используемых частот). Следует отметить, что обратный канал связи, описанный здесь, может использовать любое многократное использование частот. Таким образом, любая передача терминалом доступа по обратному каналу связи подвержена нескольким источникам интерференции. Наиболее доминирующими интерференции являются:
- передача служебных каналов с множественным доступом с кодовым разделением каналов от других терминалов доступа как из той же самой соты, так и из других сот;
- передача пользовательских данных с множественным доступом с кодовым разделением каналов терминалами доступа из той же самой соты;
- передача пользовательских данных с множественным доступом с кодовым разделением каналов терминалами доступа из других сот.
Изучения производительности обратного канала в системах связи с множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA) показывают, что устранение интерференции в той же соте может привести к значительному улучшению качества и эффективности передачи данных. Интерференция в той же соте в системах связи, использующих CDMA, например, в системах связи в соответствии со стандартом IS-856, может быть уменьшена при помощи ограничения числа терминалов доступа, которые могут одновременно передавать по обратному каналу связи.
Из-за существования двух режимов работы, то есть ограничения числа одновременно передающих терминалов доступа и разрешение всем терминалам передавать одновременно, сеть доступа должна уведомить терминалы о том, какой режим должен использоваться. Уведомление передается терминалам доступа в периодических интервалах, например, в предопределенной части прямого канала связи, например, каждый управляющий цикл канала. В качестве альтернативы, уведомление передается терминалам доступа только при изменении, с помощью широковещательного сообщения по прямому каналу связи, например, по обратному каналу управления мощностью.
Когда система функционирует в ограниченном режиме, описанный выше прямой канал связи предоставления пакетов может быть использован для обеспечения разрешения или запрещения передачи терминалам доступа запрашивающим разрешение на передачу.
Интерференция в той же соте может быть также уменьшена с помощью канала трафика и служебных каналов с множественным доступом с временным разделением по обратному каналу связи, и с помощью планирования, каким терминалам доступа, запрашивающим передачу, разрешено передавать пользовательские данные или трафик во временном интервале обратного канала связи, например, в кадре, временном интервале или в любом другом временном интервале, поддерживаемым системой связи. Планирование может принимать во внимание всю сеть доступа, и может быть выполнено централизованным элементом, например контроллером 110 сети доступа. Такой способ планирования минимизирует интерференцию потому, что терминалы передают в соседних секторах соты. В качестве альтернативы, планирование может принимать во внимание только часть сети доступа, содержащую только одну точку доступа, и может быть выполнено или централизованным элементом, или децентрализованным элементом, например контроллером точки доступа. Такой способ планирования уменьшает только интерференцию в той же соте. Более того, может быть использована комбинация этих двух способов, когда для нескольких точек доступа, но не для всей сети доступа, планирование осуществляется одним элементом.
Должно быть понятно, что количество терминалов доступа, которым разрешено передавать во временном интервале, влияет на интерференцию в обратном канале связи, и соответственно, на качество и класс предоставляемых услуг передачи данных (QoS) для обратного канала связи. Таким образом, количество терминалов доступа, которым разрешено передавать, является конструктивным критерием. Соответственно, такое количество может регулироваться способом планирования в соответствии с изменяющимися условиями и/или требованиями QoS.
Дополнительные улучшения могут быть достигнуты при уменьшении интерференции от других сот. Интерференция от других сот в процессе передачи пользовательских данных подавляется оппортунистической передачей, управлением мощностью передачи и скоростью передачи пользовательских данных для каждого терминала доступа в пределах многосекторной соты. «Оппортунистическая передача» (и многопользовательское разнесение) означает планирование передач терминалов доступа во временных интервалах, в которых превышено определенное пороговое значение допустимости. Временной интервал может рассматриваться как допустимый, если метрика, определенная в соответствии с мгновенной метрикой качества для обратного канала связи во временном интервале, средней метрикой качества для этого обратного канала связи, и функции, делающей возможным дифференцировать пользователей (такая как функция нетерпеливости, описанная ниже), превышает порог допустимости. Способ делает возможным передачу пользовательских данных терминалом доступа на более низкой мощности передачи и/или завершение передачи пакета с использованием меньшего количества временных интервалов. Меньшая мощность передачи и/или завершение передачи пакета с использованием меньшего количества временных интервалов приводит к уменьшению интерференции от передающих терминалов доступа в секторах многосекторной соты, и, таким образом, к меньшей общей интерференции от других сот для терминалов доступа в соседних сотах. В качестве альтернативы, состояния канала выше средних позволяют терминалу использовать имеющуюся мощность для передачи с более высокой скоростью передачи данных, тем самым, вызывая такую же интерференцию в других сотах, как та, которую вызывал бы терминал доступа, использующий такую же имеющуюся мощность для передачи с более низкой скоростью передачи данных в неподходящие временные интервалы.
В дополнение к уменьшению интерференции в обратном канале связи, потери на трассе и изменение потерь на трассе могут быть использованы многопользовательским разнесением для увеличения пропускной способности. «Многопользовательское разнесение» является следствием разнесения состояний канала по терминалам доступа из-за, например, различных местоположений, испытывающих различное экранирование и затухание как функции времени. Разнесение в состояниях канала по пользовательским терминалам делает возможным планирование передач терминалов доступа во временных интервалах, в течение которых состояния канала для терминала доступа удовлетворяют определенному критерию, что делает возможным передачи с меньшей мощностью или с более высокими скоростями передачи данных, тем самым улучшая спектральную эффективность передач по обратному каналу связи. Такие критерии включают в себя метрику качества обратного канала связи терминала доступа, а лучше рассматриваемую совместно со средней метрикой качества обратного канала связи терминала доступа.
Конструкция планировщика может быть использована для управления QoS терминалов доступа. Таким образом, например, с помощью смешения планировщика в направлении подмножества терминалов доступа, подмножеству может быть выделен приоритет передачи, хотя допустимость, показываемая этими терминалами, может быть ниже, чем допустимость, показываемая терминалами, не принадлежащими этому подмножеству. Должно быть понятно, что аналогичный эффект может быть достигнут при использовании функции нетерпеливости, описанной ниже. Термин подмножество означает множество, членами которого является, по меньшей мере, один, но не все члены другого множества.
Даже при применении способа оппортунистической передачи, переданный пакет может быть принят ошибочно и/или удален точкой доступа. Термин удален означает невозможность определить содержимое сообщения с требуемой надежностью. Этот ошибочный прием является следствием неспособности терминала доступа точно предсказать метрику качества обратного канала связи терминала доступа из-за интерференции от других сот. Интерференцию от других сот сложно определить количественно в системах связи, в которых передачи от терминалов доступа из секторов, принадлежащих различным многосекторным сотам, не синхронизованы, коротки и не коррелированы.
Для подавления неправильной оценки канала и обеспечения усреднения интерференции часто используются способы автоматического запроса на повторную передачу (ARQ). Способы ARQ обнаруживают пропущенные или ошибочно принятые пакет(ы) на физическом уровне или на канальном уровне и запрашивают повторную передачу этих пакетов от передающего терминала.
Иерархическое разбиение является способом для организации протоколов связи хорошо определенные инкапсулированные блоки данных между иначе разделенными обрабатывающими элементами, то есть уровнями. Уровни протоколов реализованы как в терминалах доступа, так и в точках доступа. В соответствии с моделью взаимодействия открытых систем (OSI), уровень протокола L1 предусматривает передачу и прием радиосигналов между базовой станцией и удаленной станцией, уровень L2 предусматривает правильные передачу и прием сигнальных сообщений, и уровень L3 предусматривает обмен сигнальными сообщениями для системы связи. Уровень L3 начинает и завершает сигнальные сообщения в соответствии с семантикой и синхронизацией протокола связи между терминалами доступа и точками доступа.
В системах связи по стандарту IS-856 сигнальный уровень L1 радиоинтерфейса называется физическим уровнем, L2 называется уровнем управления доступом к каналу связи (LAC) или уровнем управления доступом к передающей среде (MAC), и L3 называется сигнальным уровнем. Выше сигнального уровня находятся дополнительные уровни, которые в соответствии с моделью OSI пронумерованы L4-L7, и называются транспортный уровень, сеансовый уровень, уровень представления и прикладной уровень. Физический уровень ARQ раскрыт в патентной заявке США № 09/549,017, озаглавленной “Method and Apparatus for Quick Re-transmission of Signals In A Communication System” от 14 апреля 2000, выданной настоящему заявителю. Примером способа канального уровня ARQ является протокол радиоканала (RLP). RLP протокол принадлежит к классу протоколов с контролем ошибок, известных как ARQ протоколы, основанные на отсутствии подтверждения приема (NAK). Один такой RLP протокол описан в документе TIA/EIA/IS-707-A.8, озаглавленном “DATA SERVICE OPTIONS FOR SPREAD SPECTRUM SYSTEMS: RADIO LINK PROTOCOL TYPE 2”, далее этот протокол называется RLP2. Передачи как оригинальных, так и повторно переданных пакетов могут быть оппортунистической.
Передача по обратному каналу связи
Передача пользовательских данных по обратному каналу связи от традиционных терминалов доступа использует множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), например CDMA в соответствии со стандартом IS-856.
Новые терминалы доступа могут использовать различные способы множественного доступа для обратного канала связи в соответствии с опциями, имеющимися в системе связи. Во-первых, новые терминалы доступа могут использовать CDMA, используемый традиционными терминалами доступа, например, CDMA в соответствии со стандартом IS-856.
Кроме того, система связи может иметь возможность функционирования обратного канала связи, спроектированное, в основном, для множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). Такое функционирование возможно при разделении обратного канала связи на интервалы, и связи каждого из интервалов с CDMA или TDMA. Управляющий элемент в сети доступа, например, контроллер 110 сети доступа, принимает решение, определяющее назначение последовательности CDMA и TDMA интервалов. Решение принимается в соответствии с состоянием обратного канала связи для определенного терминала доступа, количества и активности традиционных терминалов доступа, и других конструктивных критериев в системе связи. Состояние обратного канала связи может быть установлено в соответствии с скоростью стирания для DRC канала. Конструктивные критерии могут включать в себя, например, нахождение определенного терминала в состоянии передачи вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя, загрузку обратного канала связи и другие критерии, известные специалисту в данной области техники. Очевидно, что распределение может включать только интервалы, связанные с одним из способов множественного доступа.
Затем управляющий элемент в сети доступа информирует терминалы доступа о назначении при помощи отправки распределения всем терминалам доступа сети доступа. В качестве альтернативы, назначение передается только новым терминалам доступа. Назначение передается в периодических интервалах, то есть в предопределенной части прямого канала связи, например каждый управляющий цикл канала. В качестве альтернативы, назначение передается терминалам доступа только при изменении при помощи широковещательного сообщения в прямом канале связи, например в управляющем канале. Количество бит в сообщении (биты индикаторы) зависит от количества различных последовательностей.
Новые терминалы получают информацию о назначении и, если не задана автономная возможность выбора между CDMA и TDMA функциональностью, переходят в множественный доступ, указанный в информации о назначении. Если терминалу доступа предоставлена возможность выбора между CDMA и TDMA функциональностью, новый терминал доступа автономно принимает решение в соответствии с конструктивными критериями системы связи. Такие критерии могут включать в себя, например, свободные ресурсы усилителя мощности, метрику качества прямого канала связи, нахождение определенного терминала в состоянии передачи вызова от одной базовой станции к другой в процессе передвижения пользователя, метрику качества обратного канала связи, количество данных, которые необходимо передать, значение функции нетерпеливости, требования QoS, и другие известные конструктивные критерии. Таким образом, например, новый терминал доступа, чей энергетический потенциал линии связи позволяет передачу по обратному каналу связи со скоростью выше порогового значения, могут использовать TDMA; в противном случае новые терминалы доступа могут использовать CDMA. Более того, новые терминалы доступа способные использовать TDMA, но имеющие слишком маленький размер пакета данных для передачи на высокой скорости передачи данных, могут выбирать CDMA. В качестве альтернативы, AT могут выбирать CDMA для приложений с низкой задержкой.
Обратные каналы связи
Как обсуждалось выше, традиционные терминалы доступа функционируют в соответствии со стандартом IS-856, соответственно, волновая форма обратного канала связи для традиционных терминалов идентична волновой форме для обратного канала связи по стандарту IS-856, и далее не описывается подробно.
Кроме того, новые терминалы доступа, использующие доступ с кодовым разделением, например, CDMA в соответствии со стандартом IS-856, используют волновую форму обратного канала связи, идентичную волновой форме обратного канала связи по стандарту IS-856.
Примерная волновая форма обратного канала связи для нового терминала доступа, функционирующего в TDMA интервале, представлена на Фиг.4a-c. Должно быть понятно, что приведенные временные длительности, длины микрокадров, диапазоны величин приведены только для примера, и другие длительности временных интервалов, длины кадров, диапазоны величин могут быть использованы без нарушения основных принципов функционирования системы связи.
m
Обратный канал 400 связи определен в терминах интервалов 402. Интервал - это структура, содержащая предопределенное количество временных интервалов 404. Как показано на Фиг.4A, интервал содержит  временных интервалов, тем не менее, количество временных интервалов является вопросом проектирования; соответственно, любое количество временных интервалов может образовывать интервал. Каждый временной интервал 404(1), …,404(m) разделен на две части 406, 408. Первая часть 406 содержит служебные каналы 412-418, и необязательный канал трафика, сопровождаемый дополнительным служебным каналом 420.
Служебные каналы обратного канала связи содержат: контрольный канал 412, канал 414 запроса данных, канал 416 уведомления (ACK), канал 418 запроса пакетов (PR). Дополнительно, канал трафика, сопровождаемый обратным каналом индикации скорости (RRI), совместно обозначаемые ссылкой 420, также могут быть включены в первую часть 406.
n
n
l
m-
n
Вторая часть 408 дополнительно разделена на подразделы 410, каждый подраздел 406 несет канал трафика и сопровождающий обратный канал 422 индикации скорости (RRI) для терминала доступа. Как показано на Фиг.4А, имеется  подразделов 410 во второй части 408(1) первого временного интервала 404(1); соответственно,  различных терминалов доступа могут передавать по второй части 408(1) интервала 404(1); существует  подразделов 410 во второй части 408(m) го временного интервала 404(m); соответственно  различных терминалов доступа могут передавать во второй части 408(m) интервала 404(m). Сеть доступа, в соответствии с конструкцией планировщика, может варьировать число подразделов 410. Один подраздел означает, что вся вторая часть интервала используется одним терминалом. Дополнительный канал трафика и сопровождающий RRI канал, обеспечиваемые в подразделах 410 могут использовать TDM, OFDM, CDM или любой другой формат мультиплексирования.
Фиг.4b иллюстрирует определенный TDMA интервал 402. TDMA интервал содержит один временной интервал 404. Временной интервал 404 имеет длину в 2048 микрокадра, что соответствует длительности временного интервала в 1.66 мс. Каждый временной интервал поделен на две части 406, 408, каждая часть равна половине временного интервала. Из-за того, что вторая часть 408 не делиться дополнительно, вторая часть 408 соответствует первому подразделу 410.
Служебные каналы, как было описано выше, отличаются различными кодами, например, с помощью кодирования различными кодами Уолша, и сосредоточены в первой части 406. Необязательный канал трафика, сопровождаемый обратным каналом индикации скорости (RRI), совместно обозначаемые ссылкой 420, также могут быть включены в первую часть 406. RRI канал встроен в канал трафика, и результирующая структура 420 отличается от служебных каналов другим кодом, например, с помощью кодирования отличным кодом Уолша. Соответственно, канал трафика и RRI канал 420 называются CDM каналом трафика, соответствуя CDM/RRI каналу. В качестве альтернативы (не показано), RRI канал не встраивается в CDM трафик. Соответственно, CDM канал трафика и RRI канала отличаются с помощью покрытия каждого уникальным кодом.
Дополнительный канал 422(T) трафика и сопровождающий обратный канал 422(RRI) индикации скорости (RRI) обеспечиваются во втором временном полуинтервале 408. Как показано на Фиг.4B, канал 422(T) трафика и сопровождающий RRI канал 422(RRI) мультиплексированы с временным разделением и называются TDM каналом трафика, соответствуя TDM/RRI каналу.
Хотя это не показано на чертеже, дополнительный канал трафика и сопровождающий RRI канал, обеспеченные во втором временном полуинтервале 408, могут использовать OFDM, CDM или любой другой формат модуляции (не показан). Кроме того, как описано ниже, дополнительный канал трафика и сопровождающий RRI канал, обеспеченные во втором временном полуинтервале 408, могут использовать различные форматы мультиплексирования, например TDM и OFDM, в зависимости от скорости передачи данных.
Фиг.4С иллюстрирует волновую форму обратного канала связи для терминала доступа, функционирующего в TDMA интервале, но не передающего данные во втором полуинтервале 408. Как показано, служебные каналы 406-418 и необязательный CDM канал трафика/CDM RRI канал 420 все еще передаются в течение первого полуинтервала 406, и энергия не передается во втором полуинтервале 408.
Соответственно, для встраивания пользовательских данных в интервал, выделенный TDMA, новый терминал доступа может использовать три различных протокола (режима) мультиплексирования пользовательских данных в таком интервале:
- встраивание пользовательских данных в первую часть интервала, используя мультиплексирование с кодовым разделением (CDM);
- встраивание пользовательских данных во вторую часть интервала, используя мультиплексирование с временным разделением (TDM) или ортогональное мультиплексирование деления частоты (OFDM); и
- встраивание пользовательских данных в первую часть интервала, используя CDM и во вторую часть интервала, используя TDM/OFDM.
Фиг.4B иллюстрирует волновую форму обратного канала связи для нового терминала доступа, функционирующего в CDMA интервале и передающего пользовательские данные в обоих временных полуинтервалах 406, 408. Как показано, служебные каналы 412-418 и необязательный CDM канал трафика/CDM RRI канал 420 предаются в течение первого временного полуинтервала 406. Дополнительный CDM канал 422 передается в течение второго полуинтервала 408.
Хотя это не показано на Фиг.4D, новый терминал доступа может использовать CDM канал трафика, то есть встраивать пользовательские данные в интервал, предназначенный для CDMA, используя CDM c помощью:
- встраивания пользовательских данных в первую часть интервала 406;
- встраивания пользовательских данных в первую часть интервала 408; и
- встраивания пользовательских данных как в первую часть интервала 406, так и во вторую часть 408.
Данные, передаваемые в CDM части и TDM/OFDM части временного интервала, могут содержать данные, относящиеся к тому же самому объему информации, например видео. Кроме того, базовый видеопоток может передаваться в CDM части временного интервала и улучшенный видеопоток в TDM/OFDM части временного интервала; соответственно, приемлемое видео все еще может быть получено, если терминал не может передавать во второй половине временного интервала. В качестве альтернативы, каждая половина может содержать данные, относящиеся к разным объемам информации. Таким образом, например, голосовые данные могут передаваться в CDM части временного интервала, а видео может передаваться в TDM/OFDM части временного интервала.
Контрольный канал
В одной реализации, контрольный канал 412 используется для оценки качества обратного канала связи. Кроме того, контрольный канал 412 используется для когерентной демодуляции каналов, переданных в первом временном полуинтервале 406. Контрольный канал 412 содержит немодулированные символы с бинарным значением '0'. Обращаясь к Фиг.5, немодулированные символы предоставляются блоку 510(1), который отображает бинарные символы в модулированные символы в соответствии с выбранной модуляцией. Например, когда выбранной модуляцией является двоичная фазовая манипуляция (BPSK), бинарный символ '0' отображается в модулированное символьное значение +1, и бинарный символ '1' отображается в модулированное символьное значение -1. Отображенные символы покрываются функцией Уолша, сгенерированной блоком 510(2), в блоке 510(4). Затем, символы, покрытые по Уолшу, предоставляются для дальнейшей обработки.
Канал запроса данных
i
Канал 414 запроса данных используется терминалом доступа для уведомления сети доступа о выбранном обслуживающем секторе и запрошенной скорости передачи данных по прямому каналу трафика. Запрошенная скорость передачи данных по прямому каналу трафика включает в себя, например, четырехбитную величину DRC. Со ссылкой на Фиг. 5, величины DRC предоставляются блоку 506(2), который декодирует четырехбитную величину DRC для того, чтобы получить биортогональные кодовые слова. Кодовое слово DRC предоставляется блоку 506(4), который повторяет каждое кодовое слово дважды. Повторенные кодовые слова предоставляются блоку 506(6), который отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Отображенные символы предоставляются блоку 506(8), который покрывает каждый символ кодом, например кодом Уолша, сгенерированным блоком 506(10), в соответствии с DRCCover, идентифицируемым индексом . Затем каждый результирующий микрокадр Уолша предоставляется блоку 506(12), где микрокадры Уолша покрываются отличающимся кодом, например отличающимся кодом Уолша, сгенерированным блоком 506(14). Затем символы, покрытые по Уолшу, предоставляются для дальнейшей обработки.
ACK канал
ACK канал 416 используется терминалом доступа для информирования сети доступа о том, что были или нет успешно приняты пользовательские данные, переданные по прямому каналу трафика. Терминал доступа передает бит ACK канала в ответ на каждый интервал прямого канала трафика, который связан с обнаруженной преамбулой, предназначенной терминалу доступа. Бит ACK канала устанавливается в +1 (ACK), если пакет прямого канала трафика был получен успешно; в противном случае бит ACK канала устанавливается в -1 (NAK). Пользовательские данные прямого канала связи рассматриваются успешно принятыми, если значение CRC, защищающее переданные пользовательские данные, идентично значению CRC, вычисленному по декодированным пользовательским данным. Со ссылкой на Фиг.5, бит ACK канала повторяется в блоке 508(2) и предоставляется блоку 508(4). Блок 508(4) отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Затем отображенные символы предоставляются блоку 508(6), который покрывает каждый символ кодом Уолша, сгенерированным блоком 508(8). Покрытые по Уолшу символы затем предоставляются для дальнейшей обработки.
Канал готовности пакета
Каждый терминал доступа, желающий передавать, сообщает обслуживающему сектору, что имеются пользовательские данные для передачи в будущие интервалы и/или что передача в будущие интервалы своевременна. Интервал считается своевременным, если мгновенная метрика качества для интервала обратного канала связи превышает среднюю метрику качества для этого обратного канала связи, модифицированную уровнем своевременности, определенным в соответствии с дополнительными факторами, зависящими от конструкции системы связи, превышает пороговое значение.
Метрика качества для обратного канала связи определяется в соответствии с обратным контрольным каналом, например, по уравнению (1):
(1)
Tx_Pilot
n
где () есть мощность, на которой передается контрольный канал в течение n-го интервала; и
Filt_Tx_Pilot
n
() есть мощность фильтрованного контрольного сигнала, фильтрованного по k последним интервалам, вычисленная в n-м интервале. Временная постоянная фильтра, выраженная в интервалах, определяется для обеспечения адекватного усреднения обратного канала связи.
Tx_Pilot
n
Filt_Tx_Pilot
n
Соответственно, уравнение (1) показывает насколько лучше или хуже мгновенный обратный канал по сравнению со средним обратным каналом. Терминал доступа выполняет измерения () и (), и вычисление метрики качества в соответствии с уравнением (1) для каждого интервала. Затем вычисленная метрика качества используется для оценки метрик качества для предопределенного количества интервалов в будущем. Предопределенное количество интервалов может быть равно 2. Способ такой оценки качества подробно описан в патентной заявке США № 09/974,933, озаглавленной “Method and Apparatus for Scheduling Transmissions Control in a Communication System”, от 10 октября 2001, выданной настоящему заявителю.
Описанный выше способ оценки метрики качества для обратного канала связи приведен только для примера. Таким образом, могут быть использованы другие способы. Например, терминалы доступа могут предоставлять информацию о контрольном канале и уровнях мощности передачи канала трафика точке доступа, которая затем использует эту информацию для определения своевременных интервалов передачи.
I
t,l,th
I
t,l,th
Факторы, определяющие уровень своевременности, включают в себя, например, максимальную приемлемую задержку передачи t (от прибытия пакета к терминалу доступа до передачи пакета), количество пакетов в очереди на терминале доступа l (длина очереди передачи) и среднюю пропускную способность обратного канала связи th. Упомянутые выше факторы определяют функцию нетерпеливости (). Функция нетерпеливости () определяется в соответствии с желаемым влиянием входных параметров. Например, для немедленной передачи первого пакета, прибывшего для передачи, в очередь терминала доступа, функция нетерпеливости имеет малую величину, но величина увеличивается, если количество пактов в очереди терминала доступа превышает пороговое значение. Функция нетерпеливости достигает максимальной величины, когда достигается максимальная приемлемая задержка передачи. Параметр длина очереди и параметр пропускная способность передачи влияют на функцию нетерпеливости аналогичным образом.
Использование трех упомянутых выше параметров как входных параметров для функции нетерпеливости приведено только в целях объяснения; любое количество или даже другие параметры могут быть использованы в соответствии с конструктивным рассмотрением системы связи. Кроме того, функция нетерпеливости может быть разной для разных пользователей, тем самым обеспечивая дифференциацию пользователей. Более того, функции, отличающиеся от функции нетерпеливости, могут быть использованы для дифференциации пользователей. Таким образом, например, каждому пользователю может быть назначен атрибут в соответствии с QoS пользователя. Сам атрибут может служить вместо функции нетерпеливости. В качестве альтернативы, атрибут может быть использован для модификации входных параметров функции нетерпеливости.
I
t,l,th
Функция нетерпеливости() может быть использована для модификации метрики качества в соответствии с уравнением (2):
(2)
T
j
Взаимосвязь между величинами, вычисленными по уравнению (2) и пороговым значением , может быть использована для определения уровней своевременности. Набор подходящих уровней своевременности приведен в таблице 1 для примера. Должно быть понятно, что другие значения и различные определения уровней своевременности могут быть использованы вместо приведенных.
Таблица 1
Уровень своевременности
Определение
0
Нет данных для передачи
1
Имеются данные для передачи
2
Имеются данные для передачи, состояние канала “GOOD” или нетерпеливость для передачи “HIGH”
3
Имеются данные для передачи, состояние канала “VERY GOOD” или нетерпеливость для передачи “VERY HIGH”
Соответствующий уровень своевременности кодируется и передается по PR каналу. PR канал передается если уровень своевременности отличается от нуля, то есть должно быть обозначено «нет данных для передачи». Описанные выше четыре уровня своевременности могут быть представлены как два информационных бита. Необходимо, чтобы PR канал принимался точкой доступа с высокой надежностью потому, что любая ошибка при приеме PR канала может привести к возможному планированию для терминала доступа, который не имеет запрошенной передачи пользовательских данных или сообщил о низком уровне своевременности. В качестве альтернативы, такая ошибка может привести к сбою при планировании для терминала доступа, который сообщил о высоком уровне своевременности. Соответственно, необходимо чтобы два информационных бита были доставлены с достаточной надежностью.
Как было описано выше, интервал своевременной передачи имеется в виду потому, что как точка доступа, так и терминал доступа имеют информацию о предопределенном количестве интервалов в будущем, для которого был оценен уровень своевременности. Из-за того, что распределение интервалов времени для точки доступа и терминалов доступа синхронизовано, точка доступа может определить, какой интервал является интервалом своевременной передачи, для которого передающий терминал сообщил уровень своевременности. Тем не менее, должно быть понятно, что может быть применена другая систематизация, в которой интервал своевременной передачи является переменным, и явно передается точке доступа.
Значение PR канала 418 в соответствии с описанными выше концепциями выражается двухбитной величиной. Со ссылкой на Фиг.5, PR значение предоставляется блоку 512(2), который кодирует двухбитную величину для получения кодового слова. Кодовое слово предоставляется блоку 512(4), который повторяет каждое кодовое слово. Повторенное кодовое слово предоставляется блоку 512(6), который отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Затем отображенные символы предоставляются блоку 512(8), который покрывает каждый символ кодом Уолша, сгенерированным блоком 512(10).
CDM канал трафика
CDM канал 420 трафика является каналом с переменной скоростью и базируется на пакетах. Пакеты пользовательских данных для точки доступа передаются на скоростях передачи данных, выбранных из, например, следующего набора скоростей передачи данных: 9.6, 19.2, 38.4, 76.8 и 153.6 килобит в секунду (kbps).
Со ссылкой на Фиг.5, данные, которые должны быть переданы (биты данных), разделяются на блоки предопределенного размера и предоставляются блоку 504(2). Блок 504(2) может содержать турбокодировщик. Выходной сигнал блока 504(2) состоит из кодовых символов. Кодовые символы уплотняются блоком 504(4). В одной реализации, блок 504(4) содержит аппаратуру временного уплотнения импульсных сигналов канала с инвертированием битов. В зависимости от скорости передачи данных и скорости кодирования кодировщика последовательность уплотненных кодовых символов повторяется в блоке 504(6) столько раз, сколько необходимо для достижения фиксированной скорости символов модуляции, и предоставляется блоку 504(8). Блок 504(8) обеспечивается с символами CDM RRI канала и встраивает символы CDM RRI канала в символы CDM канала трафика. Встроенные символы предоставляются блоку 504(10), который отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Затем отображенные символы предоставляются блоку 504(12), который покрывает каждый символ кодом Уолша, сгенерированным блоком 504(14). Результирующие микрокадры предоставляются для дальнейшей обработки, которая подробно описана ниже. Пакеты CDM канала трафика/RRI канала могут быть переданы в одном или множестве временных полуинтервалов, в зависимости от пользовательского отношения данные-к-контрольной информации, размера пакета, и определяются заданные данные.
Обратный CDM канал индикации скорости
CDM RRI канал 420 обеспечивает индикацию типа пакета обратного канала связи. Индикация типа пакета предоставляется точке доступа вместе с информацией, которая помогает точке доступа в определении, могут ли мягкие решения от текущего принятого пакета быть мягко скомбинированы с мягкими решениями от ранее принятых пакетов. Мягкое комбинирование использует преимущество значений энергий в позициях битов, полученных от ранее принятых и декодированных пакетов (значения мягкого решения). Точка доступа определят значения битов (жесткое решение) пакетов при помощи сравнения значений мягкого решения с пороговым значением. Если энергия, соответствующая биту, больше чем пороговое значение, биту назначается первое значение, например, '1', в противном случае биту назначается второе значение, например, '0'. Затем, точка доступа выясняет, был ли пакет декодирован правильно, например, выполняя CRC проверку, или с помощью любого другого эквивалентного или подходящего способа, выполняемого после декодирования пакета. Если такая проверка провалилась, то пакет считается удаленным. Тем не менее, точка доступа сохраняет значения мягкого решения (если количество попыток повторной передачи для пакета меньше, чем разрешенное максимальное количество попыток), и когда точка доступа получает значения мягкого решения для текущего пакета, она может скомбинировать сохраненные значения мягкого решения с значениями мягкого решения для текущего пакета и сравнить скомбинированные значения мягкого решения с пороговым значением.
Способы комбинирования хорошо известны, и соответственно, нет необходимости в их рассмотрении. Один подходящий способ подробно описан в патенте США № 06,101,168, озаглавленном “Method and Apparatus for Time Efficient Re-transmission Using Symbol Accumulation”, выданном настоящему заявителю.
Тем не менее, для того чтобы осмысленно мягко комбинировать пакеты, терминал доступа должен знать, что пакеты содержат информацию, которая может быть скомбинирована, а также способ комбинирования. Набор RRI значений определяется в соответствии со способом комбинирования. RRI канал может быть подобен RRI каналу, соответствующему стандарту IS-856. Со ссылкой на Фиг.5, RRI значение представляемое, например, 3 битами, предоставляется блоку 502(2), который кодирует 3 бита, для того чтобы получить кодовое слово из 7 бит. Пример кодирования приведен в таблице 2.
Таблица 2
RRI символ
RRI кодовое слово
000
0000000
001
1010101
010
0110011
011
1100110
100
0001111
101
1011010
110
0111100
111
1101001
Кодовое слово предоставляется блоку 502(4), который повторяет каждое кодовое слово. Повторенные кодовые слова предоставляются блоку 502(6), который предоставляет кодовое слово блоку 504(8) для встраивания в CDM канал трафика. Блоки 502(8), 502(10) и 502(12) не используются.
В качестве альтернативы, кодовое слово предоставляется блоку 502(4), который повторяет каждое кодовое слово. Повторенные кодовые слова предоставляются блоку 502(6), который предоставляет кодовое слово блоку 504(8), который отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Затем отображенные символы предоставляются блоку 504(10), который покрывает каждый символ кодом Уолша, сгенерированным блоком 504(12). Результирующие микрокадры предоставляются для дальнейшей обработки, которая подробно описана ниже.
TDM канал трафика
TDM канал 422(RRI) трафика является каналом с переменной скоростью и базируется на пакетах. Пакеты пользовательских данных для точки доступа передаются на скоростях передачи данных, выбранных из, например, следующего набора скоростей передачи данных: 76.8, 153.6, 230.4, 307.2, 460.8, 614.4, 921.6 и 1843.2 kbps. Данные, которые должны быть переданы (биты данных), разделяются на блоки предопределенного размера и предоставляются блоку 504(2). Блок 504(2) может содержать турбокодировщик со скоростью кодирования 1/5. Выходной сигнал блока 504(2) состоит из кодовых символов. Кодовые символы уплотняются блоком 504(4). Блок 504(4) может содержать аппаратуру временного уплотнения импульсных сигналов канала с инвертированием битов. В зависимости от скорости передачи данных и скорости кодирования кодировщика, последовательность уплотненных кодовых символов повторяется в блоке 504(6) столько раз, сколько необходимо для достижения фиксированной скорости символов модуляции, и предоставляется блоку 504(8). Блок 504(8) передает символы блоку 504(10), который отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Отображенные символы предоставляются блоку 504(12), который покрывает каждый символ кодом Уолша, сгенерированным блоком 504(14), и результирующие микрокадры предоставляются для дальнейшей обработки, которая подробно описана ниже.
Как часть обработки, кодовые символы трансформируются в символы модуляции. Символы модуляции TDM канала трафика затем мультиплексируются с временным разделением с микрокадрами RRI канала. Тем не менее, размер TDM канала необязательно соответствует размеру символов, получившихся в процессе комбинирования микрокадров RRI канала и символов модуляции TDM канала трафика, представляющих собой пакет. Соответственно, микрокадры, представляющие оригинальные символы пакета, разделяются на под-пакеты, которые вставляются в TDM канал и передаются. Способ для передачи, инкрементальная избыточность, описана в находящейся на одновременном рассмотрении заявке на патент США № 09/863,196, озаглавленной “ENCHANCED CHANNEL INTERLEAVING FOR INCREASED DATA THROUGHPUT”, от 22 мая 2001, принадлежащей настоящему заявителю.
Описанная выше передача под-пакетов описана со ссылкой на таблицу 3, которая иллюстрирует параметры пакета. Скорости передачи данных и связанные параметры пакета приведены только для примера, соответственно, могут рассматриваться другие скорости передачи данных и связанные параметры пакета.
Таблица 3
Скорость данных (kbps)
Биты данных
Кодовые символы
Тип модуляции
Символы модуляции
RRI микрокадры
Символы модуляции в TDM канале
76.8
256
1280
QPSK
640
384
1280
153.6
512
2560
QPSK
1280
192
1664
230.4
768
3840
QPSK
1792
128
1792
307.2
1024
5120
QPSK
1856
96
1856
460.8
1536
7680
QPSK
1920
64
1920
614.4
2048
10240
QPSK
2560
64
1920
921.6
3072
15360
8-PSK
3840
64
1920
1228.8
4096
20480
8-PSK
5120
64
1920
1843.2
6144
30720
16-QAM
7680
64
1920
Рассматривая скорость передачи данных в 1843.2 kbps, данные, которые должны быть переданы, разделяются на блоки размером 6144 бита. Кодирование на скорости 1/5 приводит к 6144 х5=30720 кодовых символов. Используется модуляция 16-QAM, что означает, что каждые четыре кодовых символа приводят к одному символу модуляции. Таким образом, 30720 кодовых символа приводят к 30720/4 = 7680 символов модуляции. Потому что TDM канал содержит два временных полуинтервала, размер TDM канала равен 1024 микрокадра на интервал. Из-за того, что количество RRI микрокадров во временном интервале равно 64, имеется место для 2х(1024-64)=1920 символов модуляции в TDM канале.
Первый под-пакет формируется с помощью вставки первых 1920 символов модуляции из полного количества в 7680 символов модуляции в TDM канал. Так как под-пакет содержит всю информацию, необходимую для восстановления бит данных из пакета, если передача успешна, то есть под-пакет декодирован; передается следующий пакет. Если передача не удалась, формируется следующий под-пакет. В одной реализации, следующий под-пакет формируется с помощью вставки вторых 1920 символов модуляции из полного количества в 7680 символов модуляции в TDM канал. Этот способ повторяется до тех пор, пока биты данных пакета успешно декодируются, или пока не достигается предопределенное количество передач или повторных передач под-пакетов.
Для того чтобы сделать возможным точке доступа мягкое комбинирование под-пакетов, переданных этим способом с инкрементальной избыточностью (HARQ), каждому под-пакету назначается индекс под-пакета. Индекс под-пакета передается по обратному TDM каналу индикации скорости, как описано ниже.
Термин под-пакет использовался в предыдущем описании для консультационных целей, а именно, для объяснения концепции инкрементальной избыточности. Потому, что такая дифференциация в основном семантическая, термин пакет будет использован во всех случаях, за исключением случаев, когда необходимо использовать термин под-пакет для четкого понимания.
Обратный TDM канал индикации скорости
TDM RRI канал 422(RRI) служит для тех же целей что и CDM RRI канал. Соответственно, TDM RRI канал обеспечивает индикацию типа пакета обратного канала связи (например, размер полезной нагрузки, скорость кодирования, модуляция и тому подобное), а также индекс под-пакета, который используется для инкрементальной избыточности (HARQ).
Для предоставления требуемой индикации, RRI содержит 5 бит информации. Со ссылкой на Фиг.5, значение RRI предоставляется блоку 502(2), который биортогонально кодирует 5 бит для получения кодового слова. Кодовое слово предоставляется блоку 502(4), который повторяет каждое кодовое слово. Повторенные кодовые слова предоставляются блоку 502(6), который отображает бинарные символы в символы модуляции в соответствии с выбранной модуляцией. Отображенные символы далее предоставляются блоку 502(8), который покрывает каждый символ кодом Уолша, сгенерированным блоком 502(10), и результирующие микрокадры предоставляются для дальнейшей обработки, которая подробно описана ниже.
Таблица 4
Значение кодового слова RRI
Скорость пакета
Индекс под-пакета
0,1
76.8k
1,2
2,3
153.6k
1,2
4,5
230.4k
1,2
6,7
307.2k
1,2
8,9
460.8k
1,2
10,11,12
614.4k
1,2,3
13,14,15
921.6k
1,2,3
16,17,18,19
1228.8k
1,2,3,4
20,21,22,23
1843.2k
1,2,3,4
Со ссылкой на таблицу 4, когда точка доступа получает и декодирует кодовое слово RRI со значением '0', точка доступа пытается декодировать пакет со скоростью 76.8 kbps. Если декодирование под-пакета провалилось, точка доступа получает следующий пакет и декодирует кодовое слово RRI со значением '1', точка доступа может скомбинировать текущий под-пакет с полученным ранее под-пакетом, так как кодовое слово RRI со значением '1' идентифицирует текущий полученный под-пакет с индексом '2', который может быть объединен с под-пакетом с индесом '1'.
Как обсуждалось выше, контрольный канал является опорным сигналом, то есть параметры контрольного сигнала, например структура, мощность передачи, и другие параметры известны точке доступа. До получения контрольного канала точка доступа определяет параметры обратного контрольного сигнала, после влияния канала связи. При помощи сравнения двух наборов параметров, например параметров до передачи и полученных параметров, точка доступа может оценить канал связи и когерентно демодулировать каналы связи. Способы использования опорного сигнала для оценки канала связи известны в данной области техники. Например, в находящейся в совместном рассмотрении заявке на патент США № 09/943,277, озаглавленной, “METHOD AND APPARATUS FOR MULTI-PATH ELIMINATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, от 30 августа 2001, принадлежащей настоящему заявителю.
Со ссылкой на Фиг.4a-b, обратный контрольный канал, используемый для оценки обратного канала связи и когерентной демодуляции каналов, переданных в первом временном полуинтервале, не доступен во втором временном полуинтервале. Тем не менее, относительно высокая мощность передачи и проработанное кодирование гарантируют, что вероятность приема и корректного декодирования RRI канала высока. Более того, как терминал доступа, так и точка доступа обеспечиваются дополнительной информацией, представленной в таблице 4.
Pilot
t
Таким образом, точка доступа может построить гипотезу о том, на какой скорости передачи данных и с каким RRI кодовым словом выполнялась передача, и попытаться декодировать RRI, проверяя гипотезу. Доступ выбирает гипотезу, которая наиболее вероятна в соответствии с метрикой, используемой для проверки гипотезы. Как обсуждается ниже, обратный контрольный канал передается с мощностью, определяемой циклами управления питанием так, чтобы обратный контрольный канал от всех терминалов доступа принимался точкой доступа с одинаковой мощностью (P). Из-за того, что мощность RRI канала (P) связана с мощностью передачи по обратному каналу связи (смотри уравнение (3) ниже), как только RRI канал правильно декодирован, точка доступа может использовать уравнение (3) для определения параметров RRI канала, необходимых для оценки качества обратного канала связи. Соответственно, RRI канал может быть использован как опорный сигнал вместо контрольного канала для оценки качества обратного канала связи и когерентной демодуляции каналов, переданных во втором временном полуинтервале.
Для правильного использования уравнения (3) точка доступа должна знать величину A, дифференциал превышения над тепловым (ROT) между служебными интервалами и интервалами передачи трафика. Точка доступа измеряет величину A, как подробно описано далее.
Хотя CDM канал трафика/CDM RRI канал были описаны как использующие такую же структуру, генерирующую TDM канал трафика и TDM RRI канал, это не является обязательным, могут существовать отдельные структуры для CDM канала трафика, CDM RRI канала и TDM канала трафика и TDM RRI канала.
Обратный OFDM канал трафика
Как уже обсуждалось, передача скорости передачи данных зависит от характеристик канала связи, например отношения сигнал к интерференции и шуму (SINR); более высокие скорости передачи данных требуют более высокого SINR. Из-за того, что многолучевая интерференция дает существенный вклад в интерференцию и шум, подавление интерференции на высоких скоростях передачи данных должно значительно улучшить производительность системы связи.
Одним средством для подавления многолучевой интерференции является ортогональное мультиплексирование деления частоты (OFDM). OFDM - это известный способ модуляции, основы которого объяснены со ссылкой на Фиг.6. OFDM система 600 связи принимает пользовательские данные 602 и предоставляет их блоку 604. (Предварительная обработка пользовательских данных перед блоком 604, например кодирование, повторение, уплотнение и тому подобное, не показаны для краткости.) Блок 604 распределяет пользовательские данные по множеству параллельных элементов 606, точное число которых есть функция от размерности использованного быстрого преобразования Фурье (FFT). Параллельные элементы 606 модулируются в блоке 608 с помощью обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT). Этот модулированный сигнал, содержащий группу сигналов, чье количество равно количеству параллельных элементов, затем преобразуются с повышением частоты в набор вспомогательных несущих 610, имеющих радиочастоту, усиливается и передается по каналу 612 связи. Сигнал принимается и демодулируется блоком 614, использующим быстрые преобразования Фурье. Демодулированные данные 616 затем перераспределяются блоком 618 в пользовательские данные 620.
Пользовательские данные защищены от многолучевого затухания на выделенной частоте. Если вспомогательная несущая испытывает затухание, пользовательские данные потеряют только небольшую часть совокупных пользовательских данных. Потому что переданные пользовательские данные содержат биты коррекции ошибок, пропущенные фрагменты могут быть позднее восстановлены.
Описанная выше OFDM может быть использована для передачи во второй половине TDM интервала следующим образом. Когда терминал доступа определяет, что скорость передачи пользовательских данных, которые должны быть переданы по обратному каналу связи, выше предопределенного порогового значения, например, выше 614.4 kbps, терминал доступа передает пользовательские данные, используя OFDM вместо TDM.
Обратный OFDM канал индикации скорости
Для обеспечения требуемой индикации, OFDM RRI может содержать 5 бит информации. Значение RRI 602(2) предоставляется независимо от пользовательских данных 602(1) блоку 604 (на Фиг.6A), который распределяет RRI данные по, по меньшей мере, одному предопределенному параллельному элементу 602(2), и который распределяет пользовательские данные по оставшимся параллельным элементам 606(1). (Предварительная обработка RRI данных перед блоком 604, например кодирование, повторение, уплотнение и тому подобное, не показаны для краткости.) Далее, обработка протекает, как показано на Фиг.6. Снова обратимся к Фиг.6a, после приема, сигнал принимается и демодулируется в блоке 614 с использованием FFT. Демодулированные RRI данные 616(2) и демодулированные пользовательские данные 616(2) затем перераспределяются блоком 618 для предоставления пользовательских 620(1) и RRI значений 620(6).
В качестве альтернативы, пользовательские данные и RRI данные мультиплексируются и предоставляются блоку 604 (на Фиг.6). (Предварительная обработка RRI данных перед блоком 604, например кодирование, повторение, уплотнение и тому подобное, не показаны для краткости.) Затем RRI значения и пользовательские данные распределяются по параллельным элементам 606. Далее, обработка протекает, как показано на Фиг.6. Обратимся к Фиг.6с, после приема, сигнал принимается и демодулируется в блоке 614 с использованием FFT. Демодулированные RRI данные и демодулированные пользовательские данные 616 затем перераспределяются блоком 618 для предоставления пользовательских 620(1) и RRI значений 620(6).
Архитектура обратного канала связи
Фиг.5 далее иллюстрирует архитектуру обратного канала связи. TDM канал 422(T) трафика и TDM RRI канал 422(RRI) (на Фиг.4) мультиплексируются с временным разделением в блоке 514, и предоставляются блоку 516(1) настройки усиления. После настройки усиления сигнал, мультиплексированный с временным разделением, предоставляется модулятору 518.
Контрольный канал 412, канал 414 запроса данных, канал 416 уведомления, канал 418 запроса пакетов (на Фиг.4) предоставляются соответствующим блокам 516(2)-516(5) настройки усиления. После настройки усиления соответствующие сигналы предоставляются модулятору 518.
Дополнительно, необязательный CDM канал трафика/CDM RRI канал 420 (на Фиг.4) предоставляются блокам 516(7) настройки усиления. После настройки усиления соответствующие сигналы предоставляются модулятору 518.
Модулятор 518 комбинирует входящие сигналы каналов и модулирует комбинированные сигналы каналов в соответствии с подходящим способом модуляции, например двоичной фазовой манипуляцией (BPSK), квадратичной фазовой манипуляцией (QPSK), квадратурной амплитудной модуляцией (QAM), 8-фазовой модуляцией (8-PSK) или другими способами модуляции, известными специалисту в данной области техники. Подходящий способ модуляции может изменяться в соответствии со скоростью данных, которые должны быть переданы, состоянием канала и/или другими конструктивными параметрами системы связи. Комбинирование входящих сигналов канала будет изменяться соответствующим образом. Например, когда выбранным способом модуляции является QPSK, входящие сигналы канала будут скомбинированы в фазовые и квадратурные сигналы, и эти сигналы будут квадратурно расширены. Выбор сигналов канала комбинируется в фазовые и квадратурные сигналы в соответствии с конструктивными параметрами системы связи, например распределение каналов, так чтобы загрузка данными между фазовыми и квадратурными сигналами была сбалансирована, отношение пиков к среднему для результирующей волновой формы было понижено и другие конструктивные параметры.
Модулированный сигнал фильтруется блоком 520, преобразуется с повышением частоты до несущей частоты в блоке 522, и предоставляется для передачи.
Способ доступа к обратному каналу связи
Как уже обсуждалось, передачи пользовательских данных по обратному каналу связи от традиционных терминалов доступа используют мультиплексирование с кодовым разделением, например, CDMA в соответствии со стандартом IS-856. В соответствии со стандартом IS-856, терминал доступа может получить доступ к несущей частоте обратного канала связи, таким образом, автономно инициировать передачу по обратному каналу связи, не учитывая любое потенциальное распределение обратного канала связи между TDMA и CDMA интервалами. Начальная передача по обратному каналу связи происходит на предопределенной скорости передачи данных, например 9.6 kbps. Когда бит обратной активности (RAB) принимаемый по каналу обратной активности равен нулю, терминал доступа может увеличить скорость передачи данных до следующей более высокой скорости с вероятностью p; когда RAB равен одному, терминал доступа может уменьшить скорость до следующей более низкой скорости с вероятностью q. Вероятности p и q для каждой скорости или передаются от сети доступа терминалам доступа или устанавливаются между точкой доступа и терминалом доступа, например при соединении.
Соответственно, новые терминалы доступа, использующие мультиплексирование с кодовым разделением, например CDMA в соответствии со стандартом IS-856, могут автономно инициировать передачу по обратному каналу связи, не учитывая любое потенциальное распределение обратного канала связи между TDMA и CDMA интервалами, как было описано выше.
Новые терминалы доступа, использующие CDMA модуляцию в назначенных интервалах, могут автономно инициировать передачу в назначенных для CDMA интервалах, как было описано выше.
Передачи по обратному каналу связи от новых терминалов доступа, использующих интервалы, выделенные для TDMA, происходят от, по меньшей мере, одного терминала доступа в части интервала обратного канала связи. Для иллюстрации того, как структура интервала с одним временным интервалом, описанная выше, может быть расширена для использования множественного временного интервала, передача данных по обратному каналу связи, как описано ниже, использует интервал, равный двум временным интервалам. Тем не менее, как было упомянуто выше, любое количество временных интервалов может быть использовано для образования интервала. Доступ к несущей частоте обратного канала для новых терминалов доступа, использующих выделенные для TDMA интервалы, зависит от режима мультиплексирования данных.
Те из новых терминалов доступа, которые используют только CDMA режим, то есть передают пользовательские данные, используя только CDMA в TDMA интервалах, могут получать доступ к несущей частоте обратного канала связи, таким образом, могут автономно инициировать передачу по обратному каналу связи, как было описано выше.
Напротив, доступ к несущей частоте обратного канала связи, таким образом, для передач по обратному каналу связи новыми терминалами доступа, использующими TDM/OFDM или CDM и TDM/OFDM режим, то есть передающими пользовательские данные с использованием TDM/OFDM или CDM и TDM/OFDM в TDM интервалах, планируется элементом в сети доступа в ответ на запрос терминала доступа о передаче пользовательских данных. Терминалы доступа планируются в соответствии с метрикой качества для канала терминала доступа в интервале обратного канала связи, средней метрикой качества для обратного канала связи терминала доступа и функцией нетерпеливости. Если новый терминал доступа не спланирован, то есть терминалу доступа отказано в разрешении на передачу; терминал доступа должен прекратить передачу, по меньшей мере, в TDM/OFDM части интервала. Таким образом, терминал доступа или не передает данные в интервале, или передает данные только в CDM части интервала, то есть используя CDM часть TDMA интервала.
Один пример передачи данных по обратному каналу связи для терминала доступа, запрашивающего TDMA, будет показан и объяснен со ссылкой на Фиг.7. Фиг.7 иллюстрирует согласование передачи данных по обратному каналу связи для одного терминала доступа, один терминал доступа рассмотрен только для упрощения понимания. Более того, показана только одна точка доступа. Тем не менее, должно быть понятно что, как было описано выше, концепция может быть расширена для множества терминалов доступа. Кроме того, множество точек доступа в сети доступа может принимать и декодировать обратный канал связи от передающего терминала доступа и предоставлять информацию о том, были или нет успешно декодированы пользовательские данные, обслуживающей точке доступа. В качестве альтернативы, точки доступа, которые принимают полезную информацию, отправляют полезную информацию централизованному элементу для выполнения декодирования с мягким решением. Затем, центральный декодер уведомляет обслуживающую точку доступа, было ли декодирование полезной информации успешным. Обслуживающая точка доступа показывает ACK по PG каналу, тем самым предотвращая ненужную повторную передачу.
Из-за того, что процедура доступа, выбор обслуживающего сектора и другие процедуры настройки вызова базируются на функциях, подобных функциям системы связи по стандарту IS-856, как было описано выше, это описание не повторяется. Единственное отличие заключается в том, что новые терминалы доступа не передают пробник канала доступа в течение TDM/OFDM временного полуинтервала.
Терминал доступа (не показан), имеющий полученные данные, которые необходимо передать, и желающий передавать в TDMA интервале, оценивает метрику качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости для TDMA интервала, и генерирует уровень своевременности (OL 1). Для упрощения понимания, предполагается, что все интервалы предназначены для TDMA. Терминал доступа оценивает скорость передачи данных, на которой он может передавать и генерирует соответствующие типы данных. Как уже обсуждалось, типы данных пакета не только показывают скорость передачи данных, но также обозначают пакет как оригинальный или повторно передающийся. Как будет более подробно описано ниже, способ определения скорости определяет максимальную поддерживаемую скорость в соответствии с количеством данных, которые должны быть переданы, максимальной мощностью передачи терминала доступа и мощностью передачи, выделенной контрольному каналу. Затем терминал доступа определяет, удовлетворены ли правила для передачи следующего значения по каналу готовности пакета. Правила могут включать в себя:
- следующее значение в канале готовности пакета передается на протяжении интервала, например, двух временных интервалов;
- следующее значение в канале готовности пакета передается при изменении уровня своевременности;
- следующее значение в канале готовности пакета передается даже если уровень своевременности не изменился, если не было получено разрешения пакета за предопределенный интервал времени;
- канал готовности пакета не передается, если терминал доступа не имеет данных для передачи.
Когда правила удовлетворены, терминал доступа передает запрашиваемую скорость передачи данных и уровень своевременности по PR каналу в течение временных интервалов n и n+1.
Обслуживающая точка доступа (не показана) сети доступа принимает обратный канал и декодирует информацию, содержащуюся во временных интервалах n и n+1 в интервал N+1. Затем обслуживающая точка доступа предоставляет уровень своевременности, тип данных пакета и запрашиваемую скорость передачи данных от всех терминалов доступа, запрашивающих разрешение на передачу данных, планировщику (не показан). Планировщик планирует пакеты для передач в соответствии с правилами планировки. Как уже обсуждалось, правила планировки пытаются минимизировать взаимную интерференцию в обратном канале связи среди терминалов доступа, достигая при этом требуемого QoS или равноправия в распределении данных. Правила формулируются следующим образом:
i. преимущество в передаче предоставляется терминалу доступа, сообщившему самый высокий уровень своевременности;
ii. в случае, когда несколько терминалов доступа сообщили одинаковый уровень своевременности, преимущество в передаче предоставляется терминалу доступа с более низкой переданной пропускной способностью;
iii. в случае, когда несколько терминалов доступа удовлетворяют правилам (i) и (ii), терминал доступа выбирается случайным образом; и
iv. разрешение на передачу одному из терминалов доступа с данными, имеющимися для передачи, даже если сообщенный уровень своевременности низок, для того чтобы максимизировать использование обратного канала связи.
После того как планирующее решение принято, обслуживающая станция доступа передает планирующее решение для каждого из терминалов доступа, запросивших разрешение на передачу, по PG каналу. Как показано на чертеже, обслуживающая точка доступа посылает планирующее решение (SD 0), отклоняющее разрешения терминала доступа на передачу нового пакета в интервалах N+2 и N+3.
Из-за того, что терминал доступа не получил никакого ответа по PG каналу, и терминал доступа имеет данные, которые должны быть переданы, терминал доступа снова оценивает метрику качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости, которые в это время приводят к увеличению уровня своевременности (OL 3). Затем терминал доступа генерирует тип данных пакета, и оценивает скорость передачи данных, и предоставляет тип данных пакета и запрошенную скорость передачи данных по RRI каналу, и уровень своевременности по PR каналу обратного канала связи во временных интервалах n+2 и n+3.
Обслуживающая точка доступа принимает обратный канал и декодирует информацию, содержащуюся во временных интервалах n+2 и n+3 в интервал N+3. Затем обслуживающая точка доступа предоставляет уровень своевременности, тип данных пакета и запрашиваемую скорость передачи данных от всех терминалов доступа, запрашивающих разрешение на передачу данных, планировщику. После того как планирующее решение принято, обслуживающая станция доступа передает планирующее решение для каждого из терминалов доступа, запросивших разрешение на передачу, по PG каналу. Как показано на чертеже, обслуживающая точка доступа посылает планирующее решение (SD 1), допускающее передачу нового пакета в интервалах N+4 и N+5.
Терминал доступа принимает PG канал и декодирует планирующее решение (SD 0), переданное во временных интервалах N+2 и N+3 во временной интервал n+3. Таким образом, терминал доступа отказывается от передачи в течение временных интервалов n+4 и n+5. Терминал доступа имеет данные, которые должны быть переданы, соответственно, терминал доступа оценивает метрику качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости. Как показано на чертеже, терминал доступа определяет уровень своевременности (OL 3), который является таким же, как и два временных интервала назад от этой передачи, соответственно, терминал доступа отказывается от передачи PR канала в течение временных интервалов n+4 и n+5.
Обслуживающая точка доступа принимает планирующее решение (SD 1) разрешить передачу терминалу доступа, соответственно, обслуживающая точка доступа передает планирующее решение каждому из терминалов доступа, запросивших разрешение на передачу, по PG каналу. Как показано на чертеже, обслуживающая точка доступа посылает планирующее решение (SD 1), допускающее передачу нового пакета в интервалах N+4 и N+5.
Терминал доступа принимает PG канал и декодирует планирующее решение (SD 1), переданное во временных интервалах N+4 и N+5 во временной интервал n+5. В дополнение к данным, переданным во временных интервалах n+6 и n+7, терминал доступа имеет данные, которые должны быть переданы, соответственно, терминал доступа оценивает метрику качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости. Как показано на чертеже, терминал доступа определяет уровень своевременности (OL 2), соответственно, терминал доступа передает PR канал во временных интервалах n+6 и n+7. Из-за того, что терминалу доступа разрешена передача, терминал доступа дополнительно передает пользовательские данные в TDM/OFDM части обратного канала трафика во временных интервалах n+6 и n+7.
Как показано на Фиг.7, терминал доступа принимает разрешение на передачу после двух запросов. Каждый из запросов пакетов может быть связан с тем же самым пакетом или с другим пакетом. Если каждый из запросов пакетов связан с различными пакетами, в одной реализации, терминал доступа автономно принимает решение, какой пакет отправить. В качестве альтернативы, разрешение на передачу связывается с первым неудовлетворенным запросом пакета. Тем не менее, другие стратегии полностью попадают в пределы объема изобретения.
Обслуживающая точка доступа получает обратный канал и декодирует информацию PR канала, содержащуюся во временных интервалах n+6 и n+7 во временной интервал N+7, и пользовательские данные, содержащиеся во временных интервалах n+6 и n+7 во временные интервалы N+8 и N+9. Затем обслуживающая точка доступа предоставляет уровень своевременности, тип данных пакета и запрашиваемую скорость передачи данных от всех терминалов доступа, запрашивающих разрешение на передачу данных, планировщику. После того как планирующее решение принято, обслуживающая станция доступа передает планирующее решение для каждого из терминалов доступа, запросивших разрешение на передачу, по PG каналу. Так как точка доступа успешно декодировала пользовательские данные, обслуживающая точка доступа передает планирующее решение (SD 1), допускающее передачу нового пакета в интервалах N+10 и N+11.
Терминал доступа не посылает PR ни во временных интервалах n+8 и n+9, ни во временных интервалах n+10 и n+11, потому, что при оценке терминалом метрики качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости, правила для передачи следующего значения в канале готовности пакета не удовлетворены.
Терминал доступа получает PG канал и декодирует планирующее решение SD 1 во временном интервале n+11. Из-за того, что терминалу доступа разрешена передача, терминал доступа дополнительно передает пользовательские данные в TDM/OFDM частях своевременных временных интервалов n+12 и n+13.
Обслуживающая точка доступа принимает обратный канал связи и декодирует пользовательские данные, содержащиеся во временных интервалах n+12 и n+13 во временные интервалы N+14 и N+15. Потому, что точка доступа успешно декодировала пользовательские данные, но обслуживающая точка доступа не имеет ожидающего выполнения запроса пакета, точка доступа не предает PG.
Случай, когда точка доступа не смогла корректно декодировать полезную информацию, отправленную по обратному каналу связи во временные интервалы n+6 и n+7, показан на Фиг.8.
Обслуживающая точка доступа получает обратный канал и декодирует информацию PR канала, содержащуюся во временных интервалах n+6 и n+7 во временном интервале N+7, и пользовательские данные, содержащиеся во временных интервалах n+6 и n+7 во временные интервалы N+8 и N+9. Затем обслуживающая точка доступа предоставляет уровень своевременности, тип данных пакета и запрашиваемую скорость передачи данных от всех терминалов доступа, запрашивающих разрешение на передачу данных, планировщику. После того как планирующее решение принято, обслуживающая станция доступа передает планирующее решение для каждого из терминалов доступа, запросивших разрешение на передачу, по PG каналу. Так как точка доступа не смогла успешно декодировать пользовательские данные, обслуживающая точка доступа передает планирующее решение (SD -1), допускающее повторную передачу ранее переданного пакета во временных интервалах N+10 и N+11.
Терминал доступа не посылает PR ни во временных интервалах n+8 и n+9, ни во временных интервалах n+10 и n+11 потому, что при оценке терминалом метрики качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости, правила для передачи следующего значения в канале готовности пакета не удовлетворены. Тем не менее, терминал доступа посылает PR во временных интервалах n+10 и n+11 потому, что при оценке терминалом метрики качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости, уровень нетерпеливости изменился.
Терминал доступа получает PG канал и декодирует планирующее решение SD -1, отправленное во временные интервалы N+10 и N+11 во временном интервале n+11. Из-за того, что терминалу доступа разрешено повторно передать ранее переданный пакет, а не новый пакет, терминал доступа имеет данные, которые должны быть переданы, соответственно, терминал доступа оценивает метрику качества обратного канала связи терминала доступа и функцию нетерпеливости. Как показано на чертеже, терминал доступа определяет уровень своевременности (OL 3), соответственно, терминал доступа передает PR канал во временных интервалах n+12 и n+13. Более того, терминал доступа повторно передает пользовательские данные в TDM/OFDM частях своевременных временных интервалов n+12 и n+13.
Обслуживающая точка доступа получает обратный канал и декодирует информацию PR канала, содержащуюся во временных интервалах n+12 и n+13 во временном интервале N+13, и пользовательские данные, содержащиеся во временных интервалах n+12 и n+13 во временные интервалы N+14 и N+15. Затем обслуживающая точка доступа предоставляет уровень своевременности, тип данных пакета и запрашиваемую скорость передачи данных от всех терминалов доступа, запрашивающих разрешение на передачу данных, планировщику. После того как планирующее решение принято, обслуживающая станция доступа передает планирующее решение для каждого из терминалов доступа, запросивших разрешение на передачу, по PG каналу. Так как точка доступа успешно декодировала пользовательские данные, обслуживающая точка доступа передает планирующее решение (SD 1), допускающее передачу нового пакета в интервалах N+14 и N+15.
Терминал доступа получает PG канал и декодирует планирующее решение SD 1 во временном интервале n+15. Из-за того, что терминалу доступа разрешена передача, терминал доступа дополнительно передает пользовательские данные в TDM/OFDM частях своевременных временных интервалов n+16 и n+17.
Обслуживающая точка доступа принимает обратный канал связи и декодирует пользовательские данные, содержащиеся во временных интервалах n+16 и n+18 во временные интервалы N+18 и N+19. Потому, что точка доступа успешно декодировала пользовательские данные, но обслуживающая точка доступа не имеет ожидающего выполнения запроса пакета, точка доступа не предает PG.
Должно быть понятно, что обслуживающая точка доступа может спланировать терминал доступа в соответствии с его самым последним полученным запросом на передачу.
Должно быть понятно, что обслуживающая точка доступа может не суметь принять PR канал. Так как терминал доступа не передает PR канал до тех пор, пока не измениться уровень своевременности, для предотвращения сбоя в сеансе связи, терминал доступа повторно передает PR канал после предопределенного количества времени.
Должно быть понятно, что пакетная сеть доступа может не суметь принять пакет даже после нескольких попыток повторной передачи. Чтобы предотвратить избыточные попытки повторной передачи, система связи может отказаться от попыток повторной передачи после определенного числа попыток повторной передачи (интервал сохраняемости). Затем пропущенные пакеты обрабатываются другим способом, например протоколом радиосвязи (RLP).
Управление мощностью обратного канала связи
Как уже обсуждалось, по меньшей мере, один терминал доступа в секторе передает поток данных по обратному каналу связи, используя TDMA. Из-за того, что в CDMA системе связи все терминалы передают на одинаковой частоте, каждый передающий терминал выступает в качестве источника интерференции для терминалов доступа в соседних секторах. Для минимизации такой интерференции в обратном канале связи и максимизации емкости мощность передачи для контрольного канала каждого терминала доступа управляется двумя циклами управления мощностью. Затем определяется мощность передачи оставшихся служебных каналов и CDMA каналов трафика как доля мощности передачи по контрольному каналу. Мощность передачи по TDM каналу трафика определяется как отношение мощности трафик-к-контрольному сигналу для данной скорости передачи данных, скорректированным с помощью дифференциала превышения над тепловым (ROT), между служебными интервалами и интервалами передачи трафика. Превышение над тепловым - это разница между уровнем шума приемника и полной полученной мощностью, как определено терминалом доступа.
Управление мощностью контрольного канала
Циклы управления мощностью контрольного канала подобны циклам в CDMA системе, раскрытым в патенте США № 5,056,109, озаглавленном “METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM”, выданном заявителю настоящего изобретения, и включенном здесь посредством ссылки. Другие способы управления мощность также предполагаются и находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Первый цикл управления мощностью (внешний цикл) подстраивает контрольную точку так, чтобы поддерживался желаемый уровень производительности, как оценено в секторе, принимающем обратный канал связи с наилучшей метрикой качества. Уровень производительности включает в себя, например, скорость стирания DRC канала и частоту появления ошибочных пакетов (PER) в CDM канале трафика. Контрольная точка обновляется в соответствии с приведенными ниже правилами:
контрольная точка уменьшается, если скорость стирания DRC канала меньше, чем пороговое значение, например, 25%, и CDM пакет был успешно декодирован, при условии, что CDM-RRI был успешно детектирован;
контрольная точка увеличивается, если скорость стирания DRC канала больше, чем пороговое значение, и CDM пакет не был успешно декодирован, при условии, что CDM-RRI был успешно детектирован;
контрольная точка обновляется периодически, через каждое предопределенное количество кадров, за обновлением следует выбор разнесения точкой доступа. Скорость стирания DRC канала измеряется по этому интервалу. Если в течение интервала обновления не было получено CDM канала трафика, то контрольная точка обновляется только в соответствии со скоростью стирания DRC канала. Если предопределенное количество кадров больше, чем один кадр, то контрольная точка обновляется или по истечении интервала обновления, или при неспособности успешно декодировать CDM пакет, при условии, что CDM-RRI был успешно детектирован.
Второй цикл управления мощностью (внутренний цикл) подстраивает мощность передачи терминала доступа так, чтобы в контрольной точке поддерживалась метрика качества обратного канала связи. Метрика качества включает в себя отношение энергии за микрокадр к шуму плюс интерференция (Ecp/Nt), и измеряется точкой доступа, принимающей обратный канал. Соответственно контрольная точка также измеряется в Ecp/Nt. Точка доступа сравнивает измеренное Ecp/Nt с контрольной точкой управления мощностью. Если измеренное Ecp/Nt больше, чем контрольная точка, то точка доступа передает сообщения управления мощностью терминалу доступа для уменьшения мощности передачи терминала доступа. Наоборот, если измеренное Ecp/Nt меньше, чем контрольная точка, то точка доступа передает сообщения управления мощностью терминалу доступа для увеличения мощности передачи терминала доступа. Сообщение управления мощностью реализовано как один бит управления мощностью. Первое значение бита управления мощностью (“up”) подает команду терминалу доступа увеличить мощность передачи терминала доступа, и второе значение бита управления мощностью (“down”) подает команду терминалу доступа уменьшить мощность передачи терминала доступа. Терминал доступа, получающий биты управления мощностью от множества секторов, уменьшает мощность передачи, если одна из команд управления мощностью равна “down”, и увеличивает во всех остальных случаях.
Биты управления мощностью для всех терминалов доступа, связанных с точкой доступа, передаются по MAC каналам в прямом канале связи.
Управление мощностью оставшихся служебных каналов и CDM канала трафика
После того как определена мощность передачи для контрольного канала во временном интервале, в результате действия циклов управления мощностью, определяется мощность передачи для оставшихся служебных каналов и CDM канала трафика как отношение мощности передачи определенного служебного канала и CDM канала к мощности передачи контрольного канала. Отношения для каждого служебного канала и CDM канала определяются в соответствии с моделированием, лабораторными экспериментами, полевыми испытаниями и другими инженерными способами, известными специалисту в данной области техники.
Таким образом, для примера, мощность CDM канала трафика/RRI канала, отнесенная к мощности контрольного канала обратного канала трафика, зависит от скоростей передачи данных, как показано в таблице 5.
Таблица 5
Скорость данных (kbps)
Коэффициент усиления канала данных к контрольному (dB)
0
-∞ (канал данных не передается)
9.6
DataOffsetNom+DataOffset9k6 + 3.75
19.2
DataOffsetNom+DataOffset19k2 + 6.75
38.4
DataOffsetNom+DataOffset38k4 + 9.75
76.8
DataOffsetNom+DataOffset76k8 + 13.25
153.6
DataOffsetNom+DataOffset153k6 + 18.5
Управление мощностью TDM канала трафика
Требуемая мощность передачи канала трафика также определяется в соответствии с мощностью передачи контрольного канала. В одной реализации, требуемая мощность канала трафика вычисляется с использованием следующей формулы:
(3)
P
t
где  - мощность передачи канала трафика;
P
pilot
- мощность передачи контрольного канала;
G
r
r
() - отношение мощности передачи трафика к контрольному каналу для данной скорости ; и
A - оцененный дифференциал превышения над тепловым (ROT), между служебными интервалами и интервалами передачи трафика. Термин превышение над тепловым - это разница между уровнем шума приемника и полной полученной мощностью, как определено терминалом доступа.
A
A
Измерение ROT в интервале передачи служебной передачи (ROToverhead) и в интервале передачи трафика (ROTtraffic), необходимое для вычисления  точкой доступа, хорошо известно в данной области техники. Такое измерение описано в раскрытии патента США № 6,192,249, озаглавленном “Method and apparatus for reverse link loading estimation”, выданном заявителю настоящего изобретения. После того как уровень шума измерен, как для служебных интервалов, так и для интервалов трафика,  вычисляется с использованием следующей формулы:
(4)
A
Вычисленное значение  затем передается точке доступа, например, по традиционному RA каналу, если только терминалы доступа, использующие TDMA, имеются в системе связи, или по новому RA каналу, если традиционные и новые терминалы доступа функционируют в системе связи.
A
A
В качестве альтернативы величина  представляет оценку дифференциала ROT, даваемую уравнением (3). Начальное значение  определяется в соответствии с моделированием, лабораторными экспериментами, полевыми испытаниями и другими инженерными способами, известными специалисту в данной области техники. Затем значение A подстраивается в соответствии с частотой появления ошибочных пакетов (PER) в обратном канале связи так, чтобы определенное PER поддерживалось для максимального разрешенного числа передач данного пакета. Частота появления ошибочных пакетов в обратном канале связи определяется в соответствии с ACK/NACK пакетов обратного канала связи, как было описано выше. В одной реализации, значение A увеличивается на первую предопределенную величину, если ACK был получен в пределах N попыток повторной передачи из максимального числа M попыток повторной передачи. Аналогично, значение A уменьшается на вторую предопределенную величину, если ACK не был получен в пределах N попыток повторной передачи из максимального числа M попыток повторной передачи.
r
P
P
P
.
r
r
max
max
pilot
Из уравнения (3) следует, что мощность передачи канала трафика является функцией скорости передачи данных . Кроме того, терминал доступа ограничен в максимальной мощности передачи (). Таким образом, терминал доступа сначала определяет сколько мощности доступно из  и определенного  Затем терминал доступа определяет количество данных, которые должны быть переданы, и выбирает значение скорости передачи данных  в соответствии с имеющейся мощностью и количеством данных. Затем терминал доступа решает уравнение (3) для определения, не приводит ли эффект оцененного шумового дифференциала A к превышению максимальной доступной мощности. Если максимальная доступная мощность передачи превышена, то терминал доступа уменьшает скорость передачи данных и повторяет процесс.
G
r
A
Точка доступа может управлять максимальной скоростью передачи данных, на которой может передавать терминал доступа, с помощью предоставления терминалу доступа максимальной разрешенной величины () через традиционный RA канал, если только терминалы доступа, функционирующие в TDMA, представлены в системе связи, или новый RA канал, если традиционные и новые терминалы доступа функционируют в системе связи.
G
r
A
В качестве альтернативы терминал доступа определяет величину () в соответствии с отношением мощности трафика к контрольному каналу и оценка A подстраивается в соответствии с частотой появления ошибочных пакетов (PER) в обратном канале связи, определенной в соответствии с ACK/NACK, как было описано выше.
Модификация декодирования пакетов
G
r
r
Представленное выше отношение мощности передачи трафика к контрольному каналу () для данной скорости  определяется с помощью принятия во внимание количества повторных передач (передач) пакета для корректного декодирования. Таким образом, если пакет должен правильно декодироваться за одну передачу, то отношение мощности передачи трафика к контрольному каналу больше, чем отношение мощности передачи трафика к контрольному каналу, если разрешена одна или более передач.
Количество передач (повторных передач) определяет латентность, которая влияет на качество и класс предоставляемых услуг передачи данных (QoS). Из-за того, что различные типы пакетов, например голосовые пакеты, пакеты протокола передачи файлов, и тому подобные, требуют различных QoS, различным типам пакетов могут быть назначены различные отношения мощности передачи трафика к контрольному каналу. Таким образом, например, когда терминал доступа определяет, что голосовой пакет, требующий определенного QoS (низкая латентность), должен быть передан, терминал доступа использует первое отношение мощности передачи трафика к контрольному каналу, которое больше, чем второе отношение мощности передачи трафика к контрольному каналу, используемое когда должен быть передан FTP пакет, требующий другого QoS (высокая латентность).
Управление мощностью RRI канала
Как было описано выше, RRI канал мультиплексирован с временным разделением с каналом полезного трафика. Для того чтобы избежать передачу RRI части во временной интервал канала трафика/RRI на уровне мощности, отличающемся от уровня мощности части трафика, распределение мощности между RRI каналом и каналом трафика управляется количеством микрокадров, выделенных для RRI канала, как функции скорости передаваемых данных.
Для того чтобы гарантировать корректное декодирование определенного количества микрокадров, содержащих кодовые слова, кодированные по Уолшу, может быть определена требуемая мощность. В качестве альтернативы, если известна мощность для трафика/полезной нагрузки, которые необходимо передать, и RRI часть временного интервала канал трафика/RRI передается с той же мощностью, то может быть определено количество микрокадров, адекватное для надежного декодирования RRI канала. Соответственно, как только определена скорость передачи данных, и соответственно, определена мощность для передачи временного интервала канала трафика/RRI, это есть количество микрокадров, выделенных RRI каналу. Терминал доступа генерирует пакет пятибитного типа, биортогонально кодирует пять бит для получения символов, и заполняет количество кадров, выделенное RRI каналу символами. Если количество микрокадров, выделенных RRI каналу, больше, чем количество символов, символы повторяются до тех пор, пока все микрокадры, выделенные RRI каналу, не будут заполнены.
AT и AP структуры
Терминал 900 доступа показан на Фиг.9. Сигналы прямого канала связи принимаются антенной 902 и направляются препроцессору 904, содержащему приемник. Приемник фильтрует, усиливает, демодулирует и оцифровывает сигнал, предоставленный антенной 902. Оцифрованный сигнал предоставляется демодулятору (DEMOD) 906, который предоставляет демодулированные данные декодеру 908. Декодер 908 выполняет функции, обратные функциям обработки сигнала, примененным терминалом доступа, и предоставляет декодированные пользовательские данные приемнику 910 данных. Затем декодер связывается с контроллером 912, предоставляя контроллеру 912 служебные данные. Затем контроллер 912 связывается с другими блоками, образующими терминал 900 доступа, для обеспечения соответствующего управления функционированием терминала 900 доступа, например кодирование данных, управление мощностью. Контроллер 912 может содержать, например, процессор и запоминающую среду, связанную с процессором и содержащую набор исполняемых процессором инструкций.
Пользовательские данные, которые должны быть переданы терминалу доступа, предоставляются источником 914 данных по инструкции контроллера 912 кодировщику 916. Кодировщик 916 затем обеспечивается служебными данными контроллером 912. Кодировщик 916 кодирует данные и предоставляет кодированные данные модулятору (MOD) 918. Обработка данных в кодировщике 916 и модуляторе 918 выполняется в соответствии с генерацией обратного канала связи, как описано выше в тексте и показано на чертежах. Затем обработанные данные предоставляются передатчику в пределах препроцессора 904. Передатчик модулирует, фильтрует, усиливает и передает сигнал обратного канала связи через радиоэфир, через антенну 902, по обратному каналу связи.
Контроллер 1000 и терминал 1002 доступа показаны на Фиг.10. Пользовательские данные, сгенерированные источником 1004 данных, предоставляются через интерфейсный блок, например, через пакетный сетевой интерфейс (PSTN) (не показан), контроллеру 1000. Как было описано, контроллер 1000 связывается с множеством терминалов доступа, формируя сеть доступа. (Только один терминал 1002 доступа показан на Фиг. 10 для простоты). Пользовательские данные предоставляются множеству элементов селекторов (только один элемент 1002 селектор показан на Фиг.10 для простоты). Один элемент селектор назначен для управления обменом пользовательскими данными между источником 1004 данных и приемником 1006 данных и одной или более базовых станций под управлением процессора 1010 управления вызовом. Процессор 1010 управления вызовом может содержать, например, процессор и запоминающую среду, связанную с процессором и содержащую набор исполняемых процессором инструкций. Как показано на Фиг.10, элемент 1002 селектор предоставляет пользовательские данные очереди 1014 данных, которая содержит пользовательские данные, которые должны быть переданы терминалам доступа (не показаны), обслуживаемым терминалом 1002 доступа. В соответствии с управлением планировщика 1016, пользовательские данные предоставляются очередью 1014 данных элементу 1012 канала. Элемент 1012 канала обрабатывает пользовательские данные в соответствии со стандартом IS-856, и предоставляет обработанные данные передатчику 1018. Данные передаются по прямому каналу связи через антенну 1022. Сигналы обратного канала связи от терминалов доступа (не показаны) принимаются антенной 1024 и предоставляются приемнику 1016. Приемник 1016 фильтрует, усиливает, демодулирует и оцифровывает сигнал, предоставленный антенной 1024 и предоставляет оцифрованный сигнал элементу 1016 канала. Элемент 1016 канала выполняет функции, обратные функциям обработки сигнала, примененным точкой доступа, и предоставляет декодированные пользовательские данные элементу 1012 селектору. Селектор 1012 направляет пользовательские данные приемнику 906 данных, и служебные данные процессору 1010 управления вызовом.
Специалисту в данной области должно быть понятно, что хотя блок-схемы изображают последовательные операции для простоты, некоторые этапы могут быть выполнены параллельно в реальной реализации.
Специалисту в данной области должно быть понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любой из множества технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микрокадры, которые встречаются в приведенном выше описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Специалисту в данной области должно быть понятно, что любые иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в связи с раскрытыми здесь реализациями, могут быть реализованы как электронное аппаратное обеспечение, компьютерное программное обеспечение или их комбинация. Для ясной иллюстрации этой взаимозаменяемости аппаратного и программного обеспечения, различные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны, в общем, в терминах их функциональности. Будет ли такая функциональность реализована в аппаратном или в программном обеспечении, зависит от конкретного приложения и конструктивных ограничений, налагаемых на всю систему. Специалисты в данной области техники могут реализовать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного приложения, но такие решения реализации не должны интерпретироваться как выходящие за пределы объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми здесь реализациями, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, цифрового процессора сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной схемы или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонент или любой их комбинации, предназначенной для выполнения описанных здесь функций. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но, в качестве альтернативы, процессор может быть традиционным процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор может быть также реализован как комбинация вычислительных устройств, например DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более процессоров, связанных с DSP ядром, или любая другая подобная комбинация.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми здесь реализациями, могут быть осуществлены непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном модуле, выполняемым процессором, или комбинацией этих двух. Программный модуль может располагаться в RAM памяти, флэш-памяти, ROM памяти, EPROM памяти, EEPROM памяти, регистрах, на жестком диске, на съемном диске, на CD-ROM или на запоминающей среде другого типа, известного в данной области техники. Примерная запоминающая среда соединена с процессором так, чтобы процессор мог считывать информацию с и записывать информацию на запоминающую среду. В качестве альтернативы, запоминающая среда может быть интегрирована в процессор. Процессор и запоминающая среда могут располагаться в ASIC. ASIC может размещаться в терминале пользователя. В качестве альтернативы, процессор и запоминающая среда могут располагаться в дискретных компонентах пользовательского терминала.
Приведенное выше описание раскрытых реализаций предоставляется для того, чтобы специалист в данной области техники смог изготовить и использовать настоящее изобретение. Различные модификации к этим реализациям будут очевидны для специалистов в данной области техники, и базовые принципы, определенные здесь, могут быть применены к другим реализациям без выхода за пределы объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения к представленным здесь реализациям, а наоборот, соответствует самому широкому объему, согласующемуся с раскрытыми здесь принципами и отличительными особенностями.
Часть раскрытия настоящего изобретения содержит материалы, которые находятся под охраной авторского права. Владелец авторского права не имеет возражений против точного воспроизведения кем-либо патентного документа или его раскрытия в том виде, в котором он имеется в архиве патентного ведомства, но во всех остальных случаях перепечатка запрещена.