СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ КАНАЛАМ УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ
METHOD AND DEVICE FOR SEPARATION OF POWER TO CONTROL CHANNELS IN COMMUNICATION SYSTEM

По настоящей заявке на патент испрашивается приоритет на основании предварительной заявки № 60/490338, озаглавленной "Method and Apparatus for a Control Channel Power Allocation in a Communication System", зарегистрированной 25 июля 2003 года и переуступленной правопреемнику этой заявки, и таким образом явно содержится в данном описании в качестве ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к обмену данными в системе беспроводной связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу и системе выделения мощности каналам управления в этой системе связи.
Уровень техники
Системы связи разработаны, чтобы предоставить возможность передачи информационных сигналов от вызывающей станции физически отличной станции назначения. При передаче информационного сигнала из вызывающей станции по каналу связи информационный сигнал сначала преобразуется в форму, подходящую для эффективной передачи по каналу связи. Преобразование, или модуляция, информационного сигнала влечет за собой изменение параметра несущей в соответствии с информационным сигналом таким образом, чтобы спектр результирующего модулированного несущего колебания был заключен в рамки полосы пропускания канала связи. В станции назначения исходный информационный сигнал восстанавливается из модулированного несущего колебания, принимаемого по каналу связи. В общем, это восстановление выполняется посредством использования инверсии процесса модуляции, используемого исходной станцией.
Надлежащее распределение мощности в каналах управления, поддерживающих передачу по линии обратной связи, необходимо. Желательно, чтобы мощность MAC-канала не являлась ограничивающим фактором при поддержке большого числа одновременных пользователей линии обратной связи. Поскольку MAC-канал формирует два пакета сразу до и сразу после контрольного пакета в данном временном интервале полупериода, только ограниченное количество времени доступно для выделения мощности MAC-канала каналам управления. Желательно обеспечить, чтобы ограничения на число одновременно поддерживаемых пользователей не были обусловлены общей мощностью MAC-канала, а были обусловлены пропускной способностью линии обратной связи. Помимо этого системе связи может потребоваться поддерживать устаревшие терминалы доступа, т.е. терминалы доступа, передающие по линии обратной связи, совместимой с таким стандартом, как стандарт IS-856, и новые терминалы доступа, т.е. терминалы доступа, передающие по линии обратной связи, совместимой со стандартом, который имеет обратную совместимость с IS-856. Поэтому в данной области техники существует необходимость в устройстве и способе выделения мощности каналу управления в такой системе связи.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте изобретения вышеупомянутые потребности разрешаются способом выделения мощности каналам управления, включающим в себя сортировку множества терминалов доступа в порядке возрастания требуемой мощности канала управления доступом к передающей среде (MAC) на множество элементов разрешения, сортировку терминалов доступа с одинаковой требуемой мощностью MAC-канала в порядке уменьшения соотношения "сигнал-интерференция и шум" линии обратной связи (FL_SINR), если два или более терминала связи имеют одинаковую требуемую мощность MAC-канала, и определение общей доступной мощности ARQ-канала на основе общей мощности MAC-канала, общей мощности, выделяемой каналам управления мощностью обратной связи (RPC), и общей мощности, выделяемой каналам битов активности обратной связи (RAB).
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует блок-схему системы связи;
фиг.2 иллюстрирует упрощенную структуру линии обратной связи для новых терминалов доступа;
фиг.3 иллюстрирует временной интервал в структуре линии прямой связи;
фиг.4 иллюстрирует блок-схему последовательности операций варианта осуществления способа выделения мощности каналам управления;
фиг.5A-C иллюстрируют блок-схемы последовательности операций более подробного варианта осуществления способа выделения мощности каналам управления;
фиг.6 иллюстрирует терминал доступа; и
фиг.7 иллюстрирует точку доступа.
Осуществление изобретения
Фиг.1 иллюстрирует концептуальную схему типичной системы связи множественного доступа с кодовым разделением сигналов (CDMA). Точка 100 доступа передает данные терминалу 104 доступа по линии 106(1) прямой связи и принимает данные от терминала 104 доступа по линии 108(1) обратной связи. Аналогично точка 102 доступа передает данные другому терминалу 104 доступа по линии 106(2) прямой связи и принимает данные от терминала 104 доступа по линии 108(2) обратной связи. Передача данных по линии прямой связи осуществляется от одной точки доступа одному терминалу доступа на максимальной или близкой к максимальной скорости передачи данных, которая может поддерживаться линией прямой связи и системой связи. Дополнительные каналы линии прямой связи, к примеру канал управления, могут быть переданы из нескольких точек доступа одному терминалу доступа. Передача данных по линии обратной связи может осуществляться от одного терминала доступа одной или нескольким точкам доступа. Точка 100 доступа и точка 102 доступа соединены с контроллером 110 сети доступа по транзитным соединениям 112(1) и 112(2). "Транзитное соединение" - это линия связи между контроллером и точкой доступа. Хотя только два терминала доступа и одна точка доступа показаны на фиг.1, это сделано только в целях пояснения, и система связи может содержать множество терминалов доступа и точек доступа.
После регистрации, которая позволяет терминалу доступа осуществлять доступ к сети доступа, терминал 104 доступа и одна из точек доступа, к примеру точка 100 доступа, устанавливают линию связи с помощью заранее определенной процедуры доступа. В состоянии соединения, получающемся в результате заранее определенной процедуры доступа, терминал 104 доступа может принимать данные и управляющие сообщения от точки 100 доступа и может передавать данные и управляющие сообщения в точку 100 доступа. Терминал 104 доступа постоянно выполняет поиск других точек доступа, которые могут быть добавлены в активный набор терминала 104 доступа. Активный набор содержит список точек доступа, допускающих обмен данными с терминалом 104 доступа. Когда такая точка доступа обнаружена, терминал 104 доступа вычисляет показатель качества линии прямой связи точки доступа, который может содержать соотношение "сигнал-интерференция и шум" (SINR). SINR может быть определено в соответствии с контрольным сигналом. Терминал 104 доступа выполняет поиск других точек доступа и определяет SINR для сигнала, передаваемого от каждой из этих точек доступа и принимаемого в терминале 104 доступа. Одновременно терминал 104 доступа вычисляет показатель качества линии прямой связи для каждой точки доступа в активном наборе терминала 104 доступа. Если показатель качества линии прямой связи от конкретной точки доступа выше заранее определенного порога добавления или ниже заранее определенного порога падения для заранее определенного периода времени, терминал 104 доступа передает эту информацию точке 100 доступа. Последующие сообщения от точки 100 доступа могут предписывать терминалу 104 доступа добавлять или удалять из активного набора терминала 104 доступа конкретную точку доступа.
Терминал 104 доступа выбирает обслуживающую точку доступа из активного набора терминала 104 доступа на основе набора параметров. Обслуживающая точка доступа - это точка доступа, которая выбрана для обмена данными с конкретным терминалом доступа, или точка доступа, которая передает данные в конкретный терминал доступа. Набор параметров может содержать, например, любое одно или более из текущих и предшествующих измерений SINR, частоты ошибок по битам, частоты ошибок по пакетам и любых других известных параметров. Таким образом, например, обслуживающая точка доступа может быть выбрана в соответствии с наибольшим измерением SINR. Терминал 104 доступа затем выполняет широковещательную передачу сообщения запроса данных (DRC-сообщения) по каналу запроса данных (DRC-каналу). DRC-сообщение может содержать запрошенную скорость передачи данных или альтернативно показатель качества линии прямой связи, к примеру измеренное SINR, частоту ошибок по битам, частоту ошибок по пакетам и т.п. Терминал 104 доступа может предписывать широковещательную передачу DRC-сообщения конкретной точке доступа посредством использования кода, который уникально идентифицирует конкретную точку доступа. Типично, код содержит код Уолша. Символы DRC-сообщений исключительно снабжаются OR (XOR) с уникальным кодом. Эта операция XOR указывается ссылкой как код, покрывающий сигнал. Поскольку каждая точка доступа в активном наборе терминала 104 доступа идентифицируется уникальным кодом Уолша, только выбранная точка доступа, которая выполняет операцию XOR, идентичную выполняемой терминалом 104 доступа с помощью корректного кода Уолша, может корректно декодировать DRC-сообщение.
Данные, которые должны быть переданы терминалу 104 доступа, поступают в контроллер 110 сети доступа. После этого контроллер 110 сети доступа может отправлять данные во все точки доступа в активном наборе терминала 104 доступа по транзитному соединению 112. Альтернативно контроллер 110 сети доступа может сначала определить, какая точка доступа выбрана терминалом 104 доступа в качестве обслуживающей точки доступа, и затем отправить данные обслуживающей точке доступа. Данные сохраняются в очереди в точках доступа. Сообщение персонального радиовызова затем отправляется одной или более точек доступа в терминал 104 доступа на соответствующих каналах управления. Терминал 104 доступа демодулирует и декодирует сигналы на одном или более каналов управления, чтобы получить сообщения персонального радиовызова.
В каждом интервале линии прямой связи точка доступа может назначать передачу данных любому из терминалов доступа, которые приняли сообщение персонального радиовызова. Примерный способ выделения мощности каналам управления мощностью обратной связи (RPC) описан в Патентной заявке (США) серийный номер 10/263976, озаглавленной "Power Allocation for Power Control Bits in a Cellular Network", опубликованной 7 октября 2004 г., переуступленной настоящему правопреемнику. Точка доступа использует информацию об управлении скоростью, принимаемую в DRC-сообщении от каждого терминала доступа, чтобы эффективно передавать данные прямой линии связи на наивысшей возможной скорости. Поскольку скорость передачи данных может варьироваться, система связи работает в режиме переменной скорости. Точка доступа определяет скорость передачи данных, на которой следует передавать данные терминалу 104 доступа, на основе самого последнего значения DRC-сообщения, принятого от терминала 104 доступа. Помимо этого точка доступа уникально идентифицирует передачу терминалу 104 доступа посредством использования кода расширения, который уникален для этой мобильной станции. Этим кодом расширения является длинный псевдослучайный (PN) код, например код расширения, заданный стандартом IS-856.
Терминал 104 доступа, для которого предназначен пакет данных, принимает и декодирует пакет данных. Каждый пакет данных ассоциативно связан с идентификатором, к примеру последовательным номером, который используется терминалом 104 доступа, чтобы распознавать пропущенные или дублированные передачи. В этом случае терминал 104 доступа передает порядковые номера пропущенных пакетов данных посредством канала передачи данных линии обратной связи. Контроллер 110 сети доступа, который принимает информационные сообщения от терминала 104 доступа посредством точки доступа, обменивающейся данными с терминалом 104 доступа, затем указывает точке доступа, какие элементы данных не приняты терминалом 104 доступа. После этого точка доступа назначает повторную передачу этих пакетов данных.
Когда линия связи между терминалом 104 доступа и точкой 100 доступа, работающей в режиме переменной скорости, ухудшается ниже заранее определенного уровня надежности, терминал 104 доступа сначала пытается определить, может ли другая точка доступа в режиме переменной скорости поддерживать приемлемую скорость передачи данных. Если терминал 104 доступа устанавливает такую точку доступа (к примеру, точку 102 доступа), осуществляется переназначение точки 102 доступа на другую линию связи. Термин переназначение означает выбор сектора, который является членом активного списка терминалов доступа, при этом сектор отличен от текущего выбранного сектора. Передача данных продолжается из точки 102 доступа в режиме переменной скорости.
Вышеупомянутое ухудшение линии связи может быть вызвано, например, перемещением терминала 104 доступа из зоны обслуживания точки 100 доступа в зону обслуживания точки 102 доступа, экранированием, затуханием и другими хорошо известными причинами. Альтернативно, когда линия связи между терминалом 104 доступа и другой точкой доступа (к примеру, точкой 102 доступа), которая может достичь более высокой пропускной способности, чем текущая используемая линия связи, становится доступной, происходит переназначение точки 102 доступа на другую линию связи, и передача данных продолжается из точки 102 доступа в режиме переменной скорости. Если терминал 104 доступа не может распознать точку доступа, которая может работать в режиме переменной скорости и поддерживает приемлемую скорость передачи данных, терминал 104 доступа переходит в режим фиксированной скорости. В этом режиме терминал доступа выполняет передачу на одной скорости.
Терминал 104 доступа оценивает линии связи со всеми вариантами точек доступа для режимов переменной скорости передачи данных и фиксированной скорости передачи данных и выбирает точку доступа, которая возвращает наивысшую пропускную способность.
Терминал 104 доступа переключается из режима фиксированной скорости обратно в режим переменной скорости, если сектор больше не является членом активного набора терминала 104 доступа.
Линия обратной связи
Система связи в соответствии с вышеописанными принципами, возможно, должна будет поддерживать и устаревшие терминалы доступа, выполняющие передачу по линии обратной связи, совместимой с одним стандартом, т.е. IS-856, и новые терминалы доступа, выполняющие передачу по линии обратной связи, совместимой с другим стандартом, т.е. линии обратной связи, описанной в вышеозначенных находящихся одновременно на рассмотрении заявках с серийными публикационными номерами 20040081124 и 20040100927.
Линия 200 обратной связи новых терминалов доступа проиллюстрирована на фиг.2. Новые терминалы доступа также встраивают пакет в кадр, содержащий 16 временных интервалов. Кадр затем передается в, по меньшей мере, двух несмежных субкадрах, причем каждый из субкадров содержит, по меньшей мере, один временной интервал. Служебные каналы 206 линии обратной связи содержат: контрольный канал (PC), дополнительный контрольный канал (APC), канал запроса данных (DRC), канал подтверждения приема (ACK), канал управления источником данных (DSC) и канал отсчета скорости передачи обратной связи (RRI). Как проиллюстрировано на фиг.2, пакет передается в четырех несмежных субкадрах 202, причем каждый субкадр содержит четыре временных интервала. Служебные каналы 206 передаются непрерывно.
Обработка в линии обратной связи
Терминал доступа принимает первый субкадр и пытается декодировать пользовательские данные, содержащиеся в субкадре. Затем терминал доступа может передавать ответ в соответствии с результатом декодирования. Ответ - это подтверждение приема (ACK), если декодирование выполнено успешно, и неподтверждение приема (NAK), если декодирование не было успешным.
Ответ принимается в точке доступа до того, как передается следующий субкадр. Следовательно, если точка доступа принимает ACK, передача всех оставшихся субкадров прекращается, и точка доступа может передавать субкадр не переданного к этому моменту пакета.
Структура линии прямой связи
Фиг.3 иллюстрирует временной интервал в структуре 300 линии прямой связи. Следует принимать во внимание, что нижеописанные промежутки времени, длины элементов сигнала, диапазоны значений даются только в качестве примеров, и другие промежутки времени, длины элементов сигнала, диапазоны значений могут быть использованы без отступления от базовых принципов работы системы связи.
Линия 300 прямой связи задается в единицах кадров. Кадр - это структура, содержащая 16 временных интервалов 302, при этом каждый временной интервал 302 имеет длину 2048 элементарных сигналов, соответствующих продолжительности временного интервала в 1,66 мс, т.е., следовательно, продолжительность кадра составляет 26,66 мс. Каждый временной интервал 302 делится на два временных интервала 302a, 302b полупериода, при этом пакеты 304a, 304b контрольного канала передаются в течение каждого временного интервала 302a, 302b полупериода. Каждый пакет 304a, 304b контрольного канала имеет длину 96 элементарных сигналов, центрированных вокруг средней точки своего ассоциативно связанного временного интервала 302a, 302b полупериода. Пакеты 304a, 304b контрольного канала содержат сигнал контрольного канала, покрываемый кодом, к примеру кодом Уолша с индексом 0. Контрольный канал - это канал совмещенного управления, передаваемый в широковещательном режиме всем удаленным станциям, т.е. информация, передаваемая по контрольному каналу, предназначена быть принимаемой и используемой всеми удаленными станциями. В общем, канал управления транспортирует служебные данные, но также может передавать пользовательские данные. Термин "служебные данные" означает информацию, обеспечивающую работу объектов в системе связи, к примеру сигнализацию по обслуживанию вызовов, диагностическую информацию и отчетность и т.п.
Канал 306 управления доступом к передающей среде (MAC) прямой связи формирует два пакета, которые передаются сразу до и сразу после контрольного пакета 304 каждого временного интервала 302 полупериода. MAC-канал составлен из максимум 128 кодовых каналов, которые ортогонально покрываются 128-ричным кодом, к примеру кодом Уолша. Каждый кодовый канал идентифицируется MAC-индексом, который имеет значение от 1 до 128, и идентифицирует уникальный 128-ричный покрывающий код Уолша.
Канал управления мощностью обратной связи (RPC) используется, чтобы регулировать мощность сигналов линии обратной связи для каждой абонентской станции. Следовательно, RPC-канал - это канал управления, выделенный для абонентской станции, т.е. информация для управления мощностью, передаваемая по конкретному RPC-каналу, предназначена, чтобы быть принимаемой и используемой только удаленной станцией. RPC назначается одному из доступных MAC-каналов, к примеру MAC-каналу с MAC-индексом от 11 до 127. В варианте осуществления MAC-индексы 0-1 зарезервированы, MAC-индексы 2-3 предназначены для каналов управления, MAC-индекс 4 служит для канала активности обратной связи (RA), MAC-индекс 5 предназначен для широковещательной передачи, MAC-индексы 6-10 служат для многопользовательских пакетов, а MAC-индексы 11-127 предназначены для RPC, DRC Lock и ARQ. В варианте осуществления MAC-индексы 64-67 также используются для каналов управления.
Канал активности обратной связи (RA) используется, чтобы регулировать скорость передачи данных линии обратной связи для каждой абонентской станции посредством передачи потока битов активности линии обратной связи (RAB), и по сути, RA-канал - это канал управления, выделенный абонентской станции. RA-канал назначается одному из доступных MAC-каналу, к примеру MAC-каналу с индексом 4.
Информационный канал линии прямой связи или полезная нагрузка канала управления отправляется в оставшиеся части 308a первого временного интервала 302a полупериода и оставшиеся части 308b второго временного интервала 302b полупериода. Информационный канал транспортирует пользовательские данные, т.е. информацию, отличную от служебных данных. Общая мощность передачи на канале прямой связи фиксирована и не изменяется как функция от времени.
pam
pam
В общем, линия прямой связи усиливается до передачи. Усилитель может предоставлять ограниченную общую выходную мощность без нежелательного искажения усиленных сигналов; следовательно, чем больше мощности передается в одном канале, тем меньше мощности доступно другим каналам. Как описано, линия прямой связи содержит информационный канал мультиплексной передачи с временным разделением сигналов, контрольный канал и каналы управления доступом к передающей среде (MAC). Поскольку линия прямой связи всегда передается на ограниченной общей выходной мощности (P) и MAC-каналы, включающие в себя канал активности обратной связи (RA), каналы управления мощностью обратной связи (RPC), каналы DRC Lock и каналы подтверждения/неподтверждения приема (ACK/NAK), являются мультиплексированными с кодовым разделением сигналов, P должна быть распределена между RA-каналом, RPC-каналами, каналами DRC Lock и ACK/NAK-каналами (ACK/NAK).
Оптимальное выделение мощности MAC-канала позволяет обеспечить, чтобы мощность MAC-канала не была ограничивающим фактором в поддержке большого числа пользователей и чтобы пропускная способность линии обратной связи была максимизирована. Ненадлежащее или неэффективное выделение мощности может привести к ошибкам в управлении мощностью, что может привести к неоптимальной пропускной способности. Влияние ненадлежащего или неэффективного выделения мощности на RPC-каналы меньше, поскольку это ненадлежащее или неэффективное выделение мощности компенсируется управлением мощностью с замкнутым контуром. Наоборот, ненадлежащее или неэффективное выделение мощности ACK/NAK-каналам может привести к тому, что пакеты не завершаются своевременно, что приводит к увеличению интерференции.
Канал подтверждения/неподтверждения приема линии обратной связи
Как описано выше, системе связи может потребоваться поддерживать и терминалы связи, управляющие линией обратной связи в соответствии со стандартом IS-856 (устаревшие терминалы связи), и терминалы связи, управляющие линией обратной связи в соответствии с описанным принципом (новые терминалы доступа). Чтобы поддерживать такой режим работы, каждому новому терминалу доступа, выполняющему передачу на линии обратной связи, должна предоставляться информация о том, декодированы ли данные, переданные в субкадре, точкой доступа. Чтобы предоставлять эту информацию, дополнительный канал, канал подтверждения/неподтверждения приема (ACK/NAK), необходим в линии прямой связи. ACK/NAK-канал может быть предоставлен посредством использования синфазного или квадратурного канала разнесенного приема MAC-канала, выделенного данному терминалу.
Правила передачи в канале с автозапросом на повторную передачу (ARQ)
В данной базовой приемо-передающей станции (BTS) ARQ физического уровня применяется ко всем запросам в системе, тогда как ARQ MAC-уровня поддерживается только для пользователей, количество активных сот которых, задаваемое как число сот в активном наборе, равно 1. Для каждого пользователя выполняется биполярная манипуляция ARQ-сообщения от BTS обслуживающей соты, т.е. выполняется подтверждение (ACK)=+1 и неподтверждение (NAK)=-1 после первого, второго и третьего субпакетов, если достаточно мощности MAC-канала. BTS необслуживающей соты передает ARQ после первого, второго и третьего субпакетов с помощью амплитудной манипуляции (ООК), т.е. АСК=+1 и NAK=0. Эти ARQ-сообщения передаются в течение трех временных интервалов. Чтобы поддерживать ARQ МАС-уровня для пользователей без передачи обслуживания, ARQ-сообщение соответствует четвертому субпакету с помощью схемы ООК, в которой АСК=0 и NAK=-1, и распространяется на шесть временных интервалов. Расширенный ARQ из трех временных интервалов, также указываемый ссылкой как расширенный автозапрос на повторную передачу (E-ARQ), и обычный нерасширенный ARQ для следующего субпакета синфазно/квадратурно мультиплексируются.
Субпакет - это наименьшая единица передачи информационного канала обратной связи, прием которой может быть подтвержден на физическом уровне сетью доступа. Субпакет передается в течение 4 смежных временных интервалов. Субкадр - это группа из 4 смежных временных интервалов, в которых терминал доступа может передавать субпакет. В момент начала субкадра системное время CDMA во временных интервалах Т удовлетворяет уравнению (T-FrameOffset) по модулю 4=1. Каждый пакет физического уровня должен быть передан в одном или более субпакетов, максимум до 4 субпакетов. Интервал между передачами последовательных субпакетов одного пакета физического уровня информационного канала обратной связи должен составлять два субкадра или 13,33 мс.
Передачи информационного канала линии обратной связи должны использовать структуру временных интервалов с перемежением 4-8-4. Т.е. временные интервалы передачи субпакета физического уровня (продолжительностью в 4 временных интервала) должны быть разделены интервалом продолжительностью в 8 временных интервалов, когда субпакеты других пакетов физического уровня могут быть переданы. Если положительное подтверждение приема принято на ARQ-канале линии прямой связи, терминал доступа должен прекратить передачу этого пакета, и следующий субкадр в этом смещении перемежения может быть использован для первого субпакета новой пакетной передачи физического уровня. Терминал доступа должен продолжать передачу субпакетов пакета физического уровня до тех пор, пока он либо не принял положительное подтверждение приема на ARQ-канале линии прямой связи, либо не передал все 4 субпакета пакета физического уровня в этом перемежении.
ARQ-канал прямой связи и D-ARQ-канал прямой связи используется сектором, чтобы передавать ACK или NAK терминалу доступа. ARQ-канал прямой связи и D-ARQ-канал прямой связи должны быть переданы в 3 последовательных временных интервалах.
Если значение ARQMode равно 0, сектор должен передавать ARQ-канал прямой связи после приема первого, второго и третьего субпакетов пакетной передачи информационного канала обратной связи с помощью биполярной манипуляции, т.е. +1 => ACK, -1 => NAK, если он является частью обслуживающей соты на канале прямой связи, и с помощью ACK-ориентированной амплитудной манипуляции, т.е. +1 => ACK, 0 => NAK, если он не является частью обслуживающей соты на канале прямой связи, где ARQMode - это общедоступные данные MAC-протокола информационного канала обратной связи.
Если значение ARQMode равно 1, сектор должен передавать ARQ-канал прямой связи после приема первого, второго и третьего субпакетов пакетной передачи информационного канала обратной связи с помощью ACK-ориентированной амплитудной манипуляции, т.е. +1 => ACK, 0 => NAK.
Сектор должен передавать ARQ-канал прямой связи после приема четвертого субпакета пакетной передачи информационного канала обратной связи от терминала доступа только в том случае, если количество активных сот терминала доступа, задаваемое как число сот в активном наборе терминала доступа, равно 1, с помощью NAK-ориентированной амплитудной манипуляции, т.е. 0 => ACK, -1 => NAK.
Если количество активных сот терминала доступа больше 1, сектор не должен передавать D-ARQ-канал прямой связи. В противном случае, сектор должен передавать D-ARQ-канал прямой связи с помощью NAK-ориентированной амплитудной манипуляции, т.е. 0 => ACK, -1 => NAK. Сектор должен начать передачу D-ARQ-канала линии прямой связи во временном интервале n для пакетной передачи информационного канала линии обратной связи, которая начата во временном интервале n-48.
ARQ-сообщение для субпакета информационного канала обратной связи, переданного во временных интервалах n, n+1, n+2 и n+3, должно быть передано во временных интервалах n+8, n+9 и n+10. D-ARQ-сообщение для пакета информационного канала обратной связи, переданного начиная с временного интервала n, передается во временных интервалах n+48, n+49 и n+50.
Выделение мощности каналу управления доступом к передающей среде (MAC) линии прямой связи (FL)
pam
pam
pam
rach
rpcch
ack/nak
Как описано выше, усилитель линии прямой связи может предоставлять ограниченную общую выходную мощность (P) без нежелательного искажения усиленных сигналов. Как описано, линия прямой связи содержит информационный канал мультиплексной передачи с временным разделением сигналов, контрольный канал и MAC-каналы. Поскольку линия прямой связи всегда передается на P и MAC-каналы, т.е. канал битов активности обратной связи (RAB), каналы управления мощности (RPC) и каналы подтверждения/неподтверждения приема (ACK/NAK) являются мультиплексированными с кодовым разделением сигналов, P содержит мощность, выделенную мощности RA-канала (P), выделенной RPC-каналам (P), и мощность, выделенную ACK/NAK-каналам (P).
Фиг.4 - это блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая вариант осуществления настоящего изобретения. Выделение мощности начинается на этапе 400 и переходит к этапу 402. Все пользователи в зоне обслуживания соты сортируются в порядке возрастания требуемой мощности MAC-канала на этапе 402. После этого пользователи размещаются в различных элементах разрешения на основе выделения требуемой мощности на этапе 404. Если некоторые из пользователей имеют одинаковую необходимую ARQ-мощность, то эти пользователи сортируются в порядке уменьшения соотношения "сигнал-интерференция и шум" линии прямой связи (FL_SINR) на этапе 406.
arq
arq_req
Если общая мощность MAC-канала T, доступная для выделения, меньше общей требуемой мощности MAC-канала всех пользователей T, то способ переходит к этапу 410, который уменьшает выделение мощности пользователям в элементе разрешения с наивысшей требуемой ARQ-мощностью с заранее определенными приращениями до тех пор, пока не достигнута заранее определенная максимальная величина уменьшения. В примерном варианте осуществления мощность, выделяемая пользователям в элементе разрешения с наивысшей требуемой ARQ-мощностью, может быть уменьшена с заранее определенными приращениями, например, в 1 дБ до максимального лимита, например, в 3 дБ. Способ затем переходит к этапу 412.
arq
arq_req
arq
arq_req
arq
arq_req
На этапе 412 выделение мощности пользователям в каждом элементе разрешения в порядке уменьшения требуемой ARQ-мощности уменьшается с заранее определенными приращениями до тех пор, пока не достигнута заранее определенная максимальная величина уменьшения для элемента разрешения. В примерном варианте осуществления мощность, выделяемая пользователям в данном элементе разрешения, может быть уменьшена с заранее определенными приращениями, например, в 1 дБ до максимального лимита, например, в 3 дБ. Выделение мощности снижается для пользователей в каждом элементе разрешения в порядке уменьшения требуемой мощности до тех пор, пока доступная ARQ-мощность не выделяется всем элементам разрешения, или до тех пор, пока T не станет больше или равен T. На этапе 414, если определено, что T больше или равно T, то способ завершается на этапе 416. В противном случае, этапы 410 и 412 повторяются до тех пор, пока T не станет больше или равным T.
arq
arq_req
Если T больше T после того, как пользователи разделены по элементам разрешения на основе выделения требуемой мощности на этапе 406, выделение мощности усиливается для терминалов доступа на основе отсортированного списка снижающегося FL_SINR, при этом приоритет отдается пользователям с наименьшим FL_SINR на этапе 420.
arq
arq_req
Если мощность MAC-канала доступна после усиления выделения мощности для терминалов доступа на основе отсортированного списка снижающегося FL_SINR, на этапе 424 выделение мощности усиливается для всех ARQ-каналов активных пользователей с заранее определенными приращениями до заранее определенной максимальной величины увеличения. Активные пользователи могут включать в себя необслуживаемых пользователей с мягкой передачей обслуживания, пользователей, которые не считают BTS обслуживающей сотой и которые находятся в режиме мягкой передачи обслуживания с BTS. В варианте осуществления выделение мощности усиливается для ARQ-каналов всех необслуживаемых пользователей с мягкой передачей обслуживания с приращениями в 1 дБ до максимального увеличения в 3 дБ. Затем на этапе 426 выполняется определение того, больше ли T, чем T. Если
arq
arq_req
T больше T, все пользователи усиливаются по мощности одинаково на этапе 428. В противном случае способ завершается на этапе 430.
Более подробный вариант осуществления этапов процесса выделения мощности MAC-каналам линии прямой связи проиллюстрирован на блок-схемах последовательности операций способа фиг.5A-5C. Как проиллюстрировано на блок-схеме последовательности операций способа фиг.5A, способ выделения мощности начинается на этапе 500 и переходит к этапу 502. На этапе 502 заранее определенная часть, например 6% общей мощности MAC-канала, выделяется RAB-каналу. Способ затем переходит к этапу 504.
На этапе 504 мощность MAC-канала выделяется RPC-каналам устаревших и новых пользователей. RPC-каналу каждого пользователя выделяется величина мощности, не большая заранее определенной части, например, не большая 3% общей мощности MAC-канала. Мощность MAC-канала также выделяется каналу синхронизации управления скоростью передачи данных (DRC Lock) новых пользователей аналогичным способом, т.е. каналу DRC Lock каждого нового пользователя выделяется не более 3% общей мощности MAC-канала. Способ затем переходит к этапу 506.
rpc
arq
На этапе 506 определяется выделение общей мощности RPC-канала (T) и выделение общей мощности ARQ-канала (T). В варианте осуществления максимальное выделение мощности (Max_rpc_alloc) для RPC-канала определяется согласно следующему отношению:
Max_rpc_alloc=(Prpc,max * Overhead_softhandoff/Margin_rpc) * (# legacy+# new * (PC_Update_rate/600) * Overhead_drclock)
где Prpc,max - максимальное выделение мощности RPC-канала на пользователя, которое составляет 3% от общей мощности MAC-канала в варианте осуществления,
где Overhead_softhandoff - это служебные сигналы мягкой передачи обслуживания, которыми является количество активных сот,
где Margin_rpc - это запас мощности, который является коэффициентом масштабирования, чтобы выделять определенную часть максимальной требуемой мощности,
где #legacy - это число устаревших пользователей в соте,
где #new - это число новых пользователей в соте,
где PC_Update_rate - это скорость обновления управления мощностью, и
где Overhead_drclock - это служебные сигналы DRC Lock для новых пользователей.
rpc
rpc_req
arq
arq
rpc
rab
Выделение общей мощности RPC-канала (T) - это меньшее из значений общей требуемой мощности RPC-канала (T) и Max_rpc_alloc. Выделение общей мощности ARQ-канала T задается следующим отношением: T =T - T - T
rpc
rab
где T - это общая мощность MAC-канала, T - это выделение общей мощности RPC-канала, а T - это выделение мощности RAB-канала.
rpc
arq
После того как общая мощность RPC-канала (T) и общая мощность ARQ-канала (T) определена на этапе 506, способ переходит к этапу 508 на фиг.5B.
Фиг.5B - это продолжение блок-схемы последовательности операций способа фиг.5A на этапе 510, и он переходит к этапу 516. На этапе 516 рассматриваются только пользователи без передачи обслуживания. Если на этапе 516 определено, что сектору базовой станции не удается декодировать пакет после четвертого субпакета, который является последним субпакетом в пакете, то на этапе 518 выполняется определение того, больше ли соотношение "сигнал-интерференция и шум" линии прямой связи (FL_SINR) заранее определенной величины, например -2 дБ. Если в соте отсутствуют пользователи без передачи обслуживания, способ переходит к этапу 524.
Если на этапе 518 определено, что FL_SINR>-2 дБ, то заранее определенная величина мощности, например -15 дБ, выделяется E-ARQ-каналу каждого пользователя без передачи обслуживания, четвертый субпакет которого не удалось декодировать на этапе 520. В противном случае, другая величина мощности, например -12 дБ, выделяется E-ARQ-каналу каждого пользователя без передачи обслуживания, четвертый субпакет которого не удалось декодировать на этапе 522. После того как этап 520 или 522 завершается, способ переходит к этапу 524.
Затем учитываются все пользователи, которые рассматривают данную BTS в качестве обслуживающей соты. Эти пользователи ранжируются для выделения мощности ARQ-канала в порядке FL_SINR, который может быть получен из информации управления скоростью передачи данных (DRC) в варианте осуществления. Пользователь с более высоким FL_SINR ранжируется выше по приоритету, чем пользователь с более низким FL_SINR. Затем способ проходит одну или более итераций, начиная с этапа 524, на котором целочисленному M первоначально присваивается значение 0. Способ переходит к этапу 526.
На этапе 526 мощность ARQ-канала выделяется ранжированным пользователям согласно их FL_SINR. В варианте осуществления мощность ARQ-канала выделяется ранжированным пользователям согласно следующему:
A. Если FL_SINR<-2-M(дБ), то выделить -12 дБ пользователю
B. если -2-M(дБ)<FL_SINR<2-M(дБ), то выделить -15 дБ пользователю
C. Если FL_SINR>2-M(дБ), то выделить -18 дБ пользователю
Если на этапе 528 определено, что недостаточно мощности MAC-канала доступно для выделения на любом из вышеупомянутых этапов A, B или C, то M увеличивается на 1 на этапе 530, и этап 526 повторяется до тех пор, пока всем ранжированным пользователям не выделяется мощность ARQ-канала. После того как мощность ARQ-канала выделена всем ранжированным пользователям, способ переходит к этапу 532.
На этапе 532 система определяет, является ли M>0, т.е. было ли необходимо несколько итераций, чтобы выделить мощность ARQ-канала всем ранжированным пользователям. Если M>0, то система задает флаг, а именно ARQMode на этапе 534, и после того, как флаг ARQMode задан, все новые пользователи в секторе, полученные BTS, будут в режиме OOK на этапе 536, даже если BTS является обслуживающей сотой для новых пользователей. Способ затем завершается на этапе 537.
Ссылаясь на фиг.5B, если на этапе 538 определено, что M=0 для, по меньшей мере, заранее определенного числа последовательных временных интервалов T, например, где T равно 16 или больше, если длина пакета составляет 16 временных интервалов, система должна сбросить на ноль флаг ARQMode на этапе 540, и новые пользователи, полученные BTS, устанавливаются в биполярный режим после того, как сектор BTS становится обслуживающей сотой на этапе 542. Затем способ переходит к этапу 544 на фиг.5C. Если значение M не может сохраняться равным 0 для T последовательных интервалов на этапе 538, то все новые пользователи, полученные BTS, будут в режиме OOK на этапе 536.
Фиг.5C - это продолжение блок-схемы последовательности операций способа фиг.5B на этапе 546, и он переходит к этапу 548. На этапе 548 система определяет, доступна ли все еще мощность MAC-канала при M=0. Если мощность MAC-канала больше недоступна при M=0, способ завершается на этапе 550. В противном случае, оставшаяся мощность MAC-канала может быть выделена ARQ-каналам линии прямой связи ранжированных пользователей с мягкой передачей обслуживания, которые не рассматривают BTS в качестве обслуживающей соты и которые успешно декодировали свои пакеты для четвертого субпакета, который является последним субпакетом каждого пакета, на этапе 552. В варианте осуществления эти пользователи ранжируются в порядке их FL_SINR. Пользователь с более высоким FL_SINR ранжируется выше по приоритету, чем пользователь с более низким FL_SINR. Заранее определенная величина мощности, например -9 дБ, выделяется ARQ-каналу линии прямой связи каждого из этих пользователей до тех пор, пока доступная мощность MAC-канала не исчерпана, или до тех пор, пока всем этим пользователям не выделена мощность ARQ-канала.
Затем на этапе 554 выполняется определение того, доступна ли все еще оставшаяся мощность MAC-канала. Если мощность MAC-канала не доступна, способ переходит к этапу 556. Если мощность MAC-канала все еще доступна, избыточная мощность может быть выделена ARQ-каналам пользователей без передачи обслуживания, которые рассматривают BTS в качестве обслуживающего сектора на этапе 558. Выделение должно начинаться с пользователя с самым низким FL_SINR в BTS и продолжаться с увеличением ранга FL_SINR пользователей. Выделение должно продолжаться до тех пор, пока все пользователи без передачи обслуживания не будут иметь -12 дБ для мощности ARQ-канала. Если мощность MAC-канала все еще доступна, оставшаяся часть мощности используется, чтобы оптимизировать ARQ-канал пользователей без передачи обслуживания дополнительно таким образом, чтобы ARQ-канал пользователя с самым низким FL_SINR изменялся до -9 дБ, а затем пользователя со вторым самым низким FL_SINR и т.д. Процесс должен продолжаться до тех пор, пока все пользователи в секторе не будут иметь мощность FL ARQ в -9 дБ.
После того, как мощность ARQ-канала выделена на этапе 558, на этапе 560 выполняется определение того, доступна ли все еще какая-либо мощность MAC-канала. Если мощность MAC-канала больше недоступна, способ завершается на этапе 562. Если мощность MAC-канала все еще доступна после этапа 560 и существуют другие каналы управления, помимо каналов RPC, DRC Lock и ARQ, которым требуется мощность, мощность MAC-канала может быть выделена другим каналам управления на этапе 564, и после этого способ завершается на этапе 566.
Структуры AT и AP
Терминал 600 доступа проиллюстрирован на фиг.6. Сигналы канала прямой связи принимаются антенной 602 и направляются на входные каскады 604, содержащие приемное устройство. Приемное устройство фильтрует, усиливает, демодулирует и оцифровывает сигнал, предоставляемый антенной 602. Оцифрованный сигнал предоставляется демодулятору (DEMOD) 606, который предоставляет демодулированные данные декодеру 608. Декодер 608 выполняет противоположность функциям обработки сигнала, выполняемым в терминале доступа, и предоставляет декодированные пользовательские данные приемнику 610 данных. Декодер дополнительно обменивается данными с контроллером 612, предоставляя контроллеру 612 служебные данные. Контроллер 612 дополнительно обменивается данными с другими блоками, содержащими терминал 600 доступа, чтобы предоставить надлежащее управление работой терминала 600 доступа, к примеру, кодированием данных, управлением мощностью. Контроллер 612 может содержать, к примеру, процессор и носитель хранения данных, подключенный к процессору и содержащий набор инструкций, исполняемых процессором.
Пользовательские данные, которые должны быть переданы терминалу доступа, предоставляются источником 614 данных по инструкции контроллера 612 кодеру 616. Кодеру 616 дополнительно предоставляются служебные данные контроллером 612. Кодер 616 кодирует данные и предоставляет кодированные данные модулятору (MOD) 618. Обработка данных в кодере 616 и модуляторе 618 выполняется в соответствии с генерированием линии обратной связи, описанным в тексте и на чертежах выше. Обработанные данные затем предоставляются передающему устройству во входных каскадах 604. Передающее устройство модулирует, фильтрует, усиливает и передает сигнал линии обратной связи по радиоинтерфейсу посредством антенны 602 на линии обратной связи.
Контроллер 700 и терминал 702 доступа проиллюстрированы на фиг.7. Пользовательские данные, сгенерированные источником 704 данных, предоставляются посредством интерфейса, к примеру интерфейса пакетной сети, PSTN (не показан), контроллеру 700. Как описано выше, контроллер 700 взаимодействует с множеством терминалов доступа, формирующих сеть доступа. (Только один терминал 702 доступа показан на фиг.7 для простоты). Пользовательские данные предоставляются множеству элементов селектора (только один элемент 702 селектора показан на фиг.7 для простоты). Один элемент 708 селектора назначается, чтобы управлять обменом пользовательскими данными между источником 704 данных и приемником 706 данных и одной или более базовыми станциями под управлением процессора 710 управления вызовами. Процессор 710 управления вызовами может содержать, к примеру, процессор и носитель хранения данных, подключенный к процессору и содержащий набор инструкций, исполняемых процессором. Как проиллюстрировано на фиг.7, элемент 702 селектора предоставляет пользовательские данные в очередь 714 данных, которая содержит пользовательские данные, которые должны быть переданы терминалам доступа (не показаны), обслуживаемым терминалом 702 доступа. В соответствии с управлением планировщика 716, пользовательские данные предоставляются очередью 714 данных канальному элементу 712. Канальный элемент 712 обрабатывает пользовательские данные в соответствии со стандартом IS-856 и предоставляет обработанные данные передающему устройству 718. Данные передаются по линии прямой связи посредством антенны 722.
Сигналы линии обратной связи от терминалов доступа (не показаны) принимаются в антенне 724 и предоставляются приемному устройству 720. Приемное устройство 720 фильтрует, усиливает, демодулирует и оцифровывает сигнал и предоставляет оцифрованный сигнал канальному элементу 712. Канальный элемент 712 выполняет противоположность функциям обработки сигнала, выполняемым в точке доступа, предоставляет декодированные данные элементу 708 селектора. Элемент 708 селектора направляет пользовательские данные приемнику 706 данных, а служебные данные - процессору 710 управления вызовами.
Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что хотя блок-схемы последовательности операций способа начерчены в последовательном порядке для понимания, определенные этапы могут быть выполнены параллельно при фактической реализации.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из множества различных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные сигналы, которые могут быть приведены в качестве примера по всему описанию выше, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами либо любым их сочетанием.
Специалисты в данной области техники дополнительно примут во внимание, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, вычислительное программное обеспечение либо их сочетания. Чтобы понятно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы описаны выше в целом на основе их функциональности. Реализована эта функциональность в качестве аппаратных средств или программного обеспечения, зависит от конкретного варианта применения и структурных ограничений, накладываемых на систему в целом. Высококвалифицированные специалисты могут реализовать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного варианта применения, но такие решения о реализации не должны быть интерпретированы как вызывающие отступление от области применения настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем матричной БИС (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств или любого их сочетания, предназначенного, чтобы выполнять описанные в данном документе функции. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте процессором может быть любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как сочетание вычислительных устройств, к примеру сочетание DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром DSP либо любая другая подобная конфигурация.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, приводимом в исполнение процессором, или в их сочетании. Программный модуль может постоянно размещаться в оперативной памяти, флэш-памяти, ПЗУ, памяти типа ЭППЗУ, памяти типа ЭСППЗУ, регистрах, на жестком диске, сменном диске, компакт-диске или любой другой форме носителя хранения данных, известной в данной области техники. Типичный носитель хранения данных соединяется с процессором, такой процессор может считывать информацию и записывать информацию на носитель хранения данных. В альтернативном варианте носитель хранения данных может быть встроен в процессор. Процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться в ASIC. ASIC может постоянно размещаться в пользовательском терминале. В альтернативном варианте процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться как дискретные компоненты в пользовательском терминале.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления должны быть очевидными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без отступления от области применения вариантов осуществления. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается показанными в данном описании вариантами осуществления, а должно удовлетворять самой широкой области применения, согласованной с принципами и новыми функциями, раскрытыми в данном описании.
Часть представленного описания содержит материал, который является субъектом защиты авторского права. Владелец авторского права не имеет возражения на факсимильное воспроизведение любого из патентных документов или элементов изобретения, так как они показаны в патентном файле или записях Бюро патентов и торговых марок, но в других отношениях сохраняет за собой все авторские права.