СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПАКЕТНЫХ ДАННЫХ
METHOD AND DEVICE FOR GENERATION OF CONTROL INFORMATION FOR PACKET DATA

Настоящая заявка испрашивает приоритет по 35 U.S.C. §119(е) для предварительной заявки, серийный № 60/289450, зарегистрированной 7 мая 2001 г., и предварительной заявки, серийный № 60/294674, зарегистрированной 30 мая 2001 г., содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки.
Настоящее изобретение относится, в целом, к системам связи и, более конкретно, к системам и способам, предназначенным для того, чтобы генерировать управляющую информацию для передачи пакетных данных.
Современные системы связи спроектированы таким образом, чтобы дать возможность множественным пользователям осуществлять доступ к общей среде связи. Многочисленные способы множественного доступа известны в данной области техники, такие как множественный доступ с временным разделением (TDMA, МДВР), множественный доступ с частотным разделением (FDMA, МДЧР), множественный доступ с пространственным разделением, множественный доступ с разделением поляризации и множественный доступ с кодовым разделением (CDMA, МДКР), и другие подобные способы множественного доступа. Концепция множественного доступа является методологией назначения каналов, которая дает возможность множественным пользователям осуществлять доступ к общей среде связи. Назначения каналов могут принимать различные виды в зависимости от конкретного способа множественного доступа. В качестве примера, в системах МДЧР весь частотный спектр разделяется на несколько меньших поддиапазонов, и каждому пользователю предоставляется свой собственный поддиапазон, чтобы осуществлять доступ к среде связи. Альтернативно в системах МДВР каждому пользователю предоставляется весь частотный спектр в течение периодически повторяющихся интервалов времени. В системах МДКР каждому пользователю предоставляется весь частотный спектр в течение всего времени, но пользователь различает свою передачу посредством использования уникального кода.
МДКР является способом модуляции и множественного доступа, основанным на связи с широким спектром. В системе связи МДКР большое число сигналов совместно используют один и тот же частотный спектр. Это выполняется с помощью передачи каждого сигнала с различным кодом, который модулирует несущую частоту и, таким образом, расширяет спектр формы сигнала. Переданные сигналы разделяются в приемнике с помощью демодулятора, который использует соответствующий код, чтобы сузить спектр желаемого сигнала. Нежелательные сигналы, коды которых не совпадают, не сужаются в полосе частот, а только способствуют шуму.
Использование способов МДКР для коммуникаций множественного доступа обычно предоставляет увеличенную емкость пользователей по сравнению с традиционными способами МДВР и МДЧР. В результате больше пользователей могут осуществлять доступ к сети или взаимодействовать другом с другом через одну или более базовых станций. В системах МДКР назначения каналов основаны на ортогональных последовательностях, известных как коды Уолша. В зависимости от конкретного приложения связи может требоваться любое число каналов кода Уолша, чтобы поддерживать различные управляющие сигналы, такие как пилот-сигнал и другие совместно используемые управляющие сигналы. Эти управляющие сигналы имеют тенденцию потреблять ресурсы системы и, таким образом, уменьшать емкость пользователей с помощью уменьшения ресурсов, доступных для того, чтобы обрабатывать трафик. С быстрым увеличением радиоприложений в течение последних лет имеется потребность в более эффективной и надежной методологии управляющих сигналов, которая уменьшает вычислительную сложность, чтобы максимизировать емкость пользователей, с помощью выделения больших системных ресурсов для трафика.
В одном аспекте настоящего изобретения раскрывается способ связи, включающий в себя передачу пакета данных, по меньшей мере, в течение одного интервала времени из места передачи, вычисление величины из начальной величины и информации, причем начальная величина является функцией числа интервалов времени передачи пакета данных, передачу величины и информации из места передачи, прием переданной величины и информации в месте приема, повторное вычисление величины из принятой информации и определение числа интервалов времени передачи пакета данных из вычисленной и повторно вычисленной величин.
В другом аспекте настоящего изобретения предлагается система связи, которая включает в себя базовую станцию, имеющую элемент канала, сконфигурированный таким образом, чтобы генерировать пакет данных, продолжающийся, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, и вычислять величину из начальной величины и информации, причем начальная величина является функцией числа интервалов времени пакета данных, и передатчик, сконфигурированный таким образом, чтобы передавать пакет данных, величину и информацию, и абонентскую станцию, имеющую приемник, сконфигурированный таким образом, чтобы принимать величину и информацию из базовой станции, и процессор, сконфигурированный таким образом, чтобы повторно вычислять величину из принятой информации и определять число интервалов времени пакета данных из вычисленной и повторно вычисленной величин.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является устройство передачи, которое включает в себя элемент канала, сконфигурированный таким образом, чтобы генерировать пакет данных, продолжающийся, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, и вычислять величину из начальной величины и информации, причем начальная величина является функцией числа интервалов времени пакета данных, и передатчик, сконфигурированный таким образом, чтобы передавать пакет данных, величину и информацию.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения раскрывается устройство приема, которое включает в себя приемник, сконфигурированный таким образом, чтобы принимать пакет данных, переданный, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, и величину, и информацию, причем величина вычислена из начальной величины и информации, при этом начальная величина является функцией числа интервалов времени передачи пакета данных, и процессор, сконфигурированный таким образом, чтобы повторно вычислять величину из принятой информации и определять число интервалов времени передачи пакета данных из вычисленной и повторно вычисленной величин.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения раскрывается читаемый с помощью компьютера носитель, осуществляющий программу команд, выполняемых компьютерной программой, чтобы выполнять способ связи, причем способ включает в себя генерирование пакета данных, продолжающегося, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, вычисление величины из начальной величины и информации, при этом начальная величина является функцией числа интервалов времени пакета данных, и форматирование пакета данных, величины и информации для передачи через носитель связи.
В другом аспекте настоящего изобретения предложена система связи, включающая в себя базовую станцию, имеющую средство, предназначенное для генерирования пакета данных, продолжающегося, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, и средство, предназначенное для вычисления величины из начальной величины и информации, причем начальная величина является функцией числа интервалов времени пакета данных, и средство, предназначенное для передачи пакета данных, величины и информации, и абонентскую станцию, имеющую средство, предназначенное для приема величины и информации из базовой станции, и средство, предназначенное для повторного вычисления величины из принятой информации и определения числа интервалов времени пакета данных из вычисленной и повторно вычисленной величин.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения предлагается устройство передачи, которое включает в себя средство, предназначенное для генерирования пакета данных, продолжающегося, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, средство, предназначенное для вычисления величины из начальной величины и информации, при этом начальная величина является функцией числа интервалов времени пакета данных, и средство, предназначенное для форматирования пакета данных, величины и информации для передачи через носитель связи.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается устройство приема, которое включает в себя средство, предназначенное для приема пакета данных, переданного, по меньшей мере, в течение одного интервала времени, и величины и информации, причем величина вычислена из начальной величины и информации, при этом начальная величина является функцией числа интервалов времени передачи пакета данных, средство, предназначенное для повторного вычисления величины из принятой информации и определения числа интервалов времени передачи пакета данных из вычисленной и повторно вычисленной величин.
Понятно, что эти и другие аспекты настоящего изобретения без труда будут понятны специалистам в данной области техники из следующего подробного описания, в котором изображены и описаны только примерные варианты осуществления изобретения, просто в качестве иллюстрации. Изобретение допускает другие и отличные варианты осуществления, и некоторые его детали допускают модификацию в различных аспектах, причем все это не выходит за рамки объема предлагаемого изобретения. Таким образом, чертежи и описание следует рассматривать как иллюстративные по сути, а не как ограничительные.
Аспекты настоящего изобретения проиллюстрированы в качестве примера, а не в качестве ограничения, на сопровождающих чертежах, на которых одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам, на которых:
фиг. 1 - функциональная блок-схема примерной системы связи МДКР;
фиг. 2 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая основные подсистемы примерной системы связи МДКР фиг. 1;
фиг. 3 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая примерный элемент канала, сконфигурированный таким образом, чтобы генерировать информационные подпакеты, имеющие формат одного интервала времени;
фиг. 4 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая примерный элемент канала, сконфигурированный таким образом, чтобы генерировать информационные подпакеты, имеющие формат двух интервалов времени;
фиг. 5 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая примерный элемент канала, сконфигурированный таким образом, чтобы генерировать информационные подпакеты, имеющие формат четырех интервалов времени.
Подробное описание, приведенное ниже в связи с упомянутыми чертежами, предназначено для описания примерных вариантов осуществления, в которых может быть применено настоящее изобретение. Понятие “примерный”, используемое во всем этом описании, означает “служащий в качестве примера, образца или иллюстрации” и не должно быть истолковано как предпочтительный или преимущественный по отношению к другим вариантам осуществления. Подробное описание включает в себя детали для предоставления полного понимания настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть применено без этих специфических деталей.
В некоторых примерах хорошо известные структуры и устройства изображены в виде блок-схемы для того, чтобы избежать затенения концепций настоящего изобретения.
В примерном осуществлении системы связи пакеты данных могут передаваться в течение одного или более интервалов времени. Информационный подпакет сопровождает каждый пакет данных. Информационный подпакет включает в себя информацию для декодирования соответствующего пакета данных и величину, вычисленную из начальной величины с использованием этой информации. Величина, встроенная в передачу, может быть использована для того, чтобы определить число интервалов времени, использованных для того, чтобы передать соответствующий пакет данных.
Различные аспекты этих способов управляющего канала будут описаны в контексте систем связи МДКР, поддерживающей приложения речевых и высокоскоростных пакетных данных с коммутацией каналов. Однако специалисты в данной области техники поймут, что эти способы управляющего канала также подходят для использования в различных других коммуникационных средах. Таким образом, любая ссылка на систему связи МДКР предназначена только для того, чтобы проиллюстрировать изобретательские аспекты настоящего изобретения, с пониманием, что такие изобретательские аспекты имеют широкий диапазон приложений.
Фиг. 1 - упрощенная функциональная блок-схема примерной системы связи МДКР, поддерживающей приложения речевых и высокоскоростных пакетных данных с коммутацией каналов. Контроллер 102 базовой станции может быть использован для того, чтобы обеспечивать интерфейс между сетью 104 и всеми базовыми станциями, распределенными по всей географической области. Географическая область разделена на подобласти, известные как ячейки или секторы. Базовая станция обычно назначается для того, чтобы обслуживать все абонентские станции в подобласти. Для простоты объяснения изображена только одна базовая станция 106. Абонентская станция может осуществлять доступ к сети 104 или взаимодействовать с другими абонентскими станциями (не изображены) через одну из базовых станций под управлением контроллера 102 базовой станции.
Фиг. 2 - примерная функциональная блок-схема, иллюстрирующая основные подсистемы примерной системы связи МДКР, фиг. 1. Контроллер 102 базовой станции содержит множество селекторных элементов несмотря на то, что для простоты изображен только один селекторный элемент 202. Один селекторный элемент используется для того, чтобы управлять передачей между одной или более базовыми станциями, находящимися на связи с одной абонентской станцией 108. Когда инициирован вызов, процессор 204 управления вызовом может быть использован для того, чтобы установить соединение между селекторным элементом 202 и базовой станцией 106. Базовая станция 106 затем может назначить ID МАС, ИД КДС (контроллер доступа к среде) для того, чтобы идентифицировать связи, предназначенные для абонентской станции 108, через это соединение. Назначенный ИД КДС может быть передан из базовой станции 106 в абонентскую станцию 108 с помощью обмена сигнальными сообщениями во время установки вызова.
Селекторный элемент 202 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы принимать речь и высокоскоростные данные с коммутацией каналов из сети 104. Селекторный элемент 202 посылает речь и высокоскоростные данные с коммутацией каналов в каждую базовую станцию, находящуюся на связи с предназначенной абонентской станцией 108. Базовая станция 106 генерирует передачу прямой линии связи, которая включает в себя прямой канал пакетных данных для высокоскоростной доставки данных из базовой станции 106 в одну или более абонентских станций. Прямая линия связи относится к передаче из базовой станции 106 в абонентскую станцию. Прямой канал пакетных данных может быть составлен из любого числа подканалов кода Уолша в зависимости от требований пользователей речи и высокоскоростных данных с коммутацией каналов. Прямой канал пакетных данных обычно обслуживает одну абонентскую станцию в некоторый момент времени мультиплексированным способом с разделением времени.
Базовая станция 108 может включать в себя очередь 206 данных, которая буферизирует данные из селекторного элемента 202 перед передачей в абонентскую станцию 108. Данные из очереди 206 данных могут подаваться в элемент 208 канала. Элемент 208 канала разделяет данные на множество пакетов данных. В зависимости от числа пакетов данных, необходимых для того, чтобы эффективно передавать данные из селекторного элемента, может быть использовано любое число подканалов кода Уолша. Затем элемент 208 канала кодирует пакеты данных, используя итеративный процесс кодирования, такой как турбокодирование, шифрует закодированные символы, используя длинную псевдошумовую (PN, ПШ) последовательность, и перемежает зашифрованные символы. Затем некоторые или все из перемежеванных символов могут быть выбраны для того, чтобы сформировать подпакеты данных для первоначальной передачи прямой линии связи или повторной передачи. Затем символы подпакета данных могут быть модулированы с помощью элемента 208 канала с использованием QPSK, КФМ (квадратурная фазовая манипуляция), КФМ 8-го порядка, 16-QAM, (КАМ 16-го порядка) (квадратурная амплитудная модуляция) или любой другой схемы модуляции, известной в данной области техники, демультиплексированы на синфазную (I) и квадратурную (Q) составляющие и покрыты разным кодом Уолша. Затем подпакеты данных для каждого подканала кода Уолша могут быть объединены с помощью элемента 208 канала и преобразованы с помощью квадратурного расширения с использованием коротких ПШ кодов. Короткие ПШ коды находятся на втором уровне кодирования, который используется для того, чтобы изолировать одну подобласть от другой. Этот подход дает возможность повторного использования кодов Уолша в каждой подобласти. Затем расширенные подсигналы Уолша могут быть поданы в передатчик 210 для фильтрации, преобразования с повышением частоты и усиления перед передачей через прямую линию связи из базовой станции в абонентскую станцию 108 через антенну 212.
Функции управления и планирования могут быть обеспечены с помощью планировщика 214 канала. Планировщик 214 канала принимает размер очереди из очереди 206 данных, который указывает на количество данных для передачи в абонентскую станцию 108, и планирует размер подпакета данных и скорость данных для передачи прямой линии связи, чтобы максимизировать пропускную способность и минимизировать задержку передачи на основании качества канала связи между базовой станцией 106 и абонентской станцией 108. Размер подпакета или пакета данных определен с помощью числа бит, содержащихся в нем. В зависимости от запланированного размера пакета данных и скорости данных подпакеты данных могут быть переданы в течение одного или более интервалов времени. В одном примерном варианте осуществления системы связи МДКР подпакеты данных могут передаваться в течение одного, двух, четырех или восьми интервалов времени 1,25 мсек.
Планировщик 214 канала также может планировать формат модуляции подпакетов данных на основании качества канала связи между базовой станцией 106 и абонентской станцией 108. В качестве примера, в среде, относительно лишенной искажений, с малыми помехами планировщик 214 канала может планировать высокую скорость данных, чтобы передавать каждый подпакет данных в течение одного интервала времени с форматом модуляции КАМ 16-го порядка. Наоборот, для абонентских станций с плохими состояниями канала планировщик 214 канала может планировать низкую скорость данных, чтобы передавать каждый подпакет данных в течение восьми интервалов времени с форматом модуляции КФМ. Оптимальное сочетание скорости данных и формата модуляции, чтобы максимизировать пропускную способность системы, может быть без труда определено специалистами в данной области техники.
Передача прямой линии связи, сгенерированная базовой станцией 106, также может включать в себя один или более прямых управляющих сигналов пакетных данных, связанных с прямым каналом пакетных данных. Традиционные высокоскоростные системы пакетных данных с размещениями множественных интервалов времени иногда используют два прямых управляющих сигнала пакетных данных: прямой первичный управляющий сигнал пакетных данных и прямой вторичный управляющий сигнал пакетных данных. Прямой вторичный управляющий сигнал пакетных данных несет информационные подпакеты, которые могут быть использованы абонентской станцией для того, чтобы принимать или декодировать соответствующие подпакеты данных в прямом канале пакетных данных. Таким же способом, как прямой канал пакетных данных, информационные подпакеты, переносимые прямым вторичным управляющим сигналом пакетных данных, могут передаваться в течение одного или более интервалов времени, чтобы оптимизировать связь с различными абонентскими станциями, имеющими разные состояния канала. В одном примерном варианте осуществления системы связи МДКР информационные подпакеты могут передаваться через прямой вторичный управляющий канал пакетных данных в одном, двух или четырех интервалах времени 1,25 мсек, в зависимости от числа интервалов времени, занятых соответствующими подпакетами. В качестве примера, информационные подпакеты могут передаваться в течение одного интервала для подпакета данных, равного одному интервалу, двух интервалов для подпакета данных, равного двум интервалам, четырех интервалов для подпакета данных, равного четырем интервалам, или подпакета данных, равного восьми интервалам. Для того чтобы отличать формат подпакета данных четырех интервалов от восьми интервалов, могут использоваться различные способы. Одним подходом является использовать разные перемежители, чтобы переупорядочивать последовательность символов в базовой станции в зависимости от того, передается ли подпакет в течение четырех или восьми интервалов времени. Число интервалов времени, занятых информационным подпакетом в прямом вторичном управляющем канале пакетных данных, может быть определено из информации, переносимой в прямом первичном управляющем канале пакетных данных.
По меньшей мере, в одном варианте осуществления системы связи МДКР, использующей передачи в течение множественных интервалов времени, первичный и вторичный управляющие каналы пакетных данных могут быть объединены в один прямой управляющий канал пакетных данных. В этом варианте осуществления число интервалов времени, занятых информационным подпакетом, переносимым по прямому управляющему каналу пакетных данных, может быть определено из информации в самом подпакете множеством способов. В качестве примера, величина контроля циклическим избыточным кодом (CRC, КЦИК) может быть включена в информационный подпакет, переносимый по прямому управляющему каналу пакетных данных. КЦИК вычисляется с помощью выполнения известного алгоритма относительно последовательности бит, образующей информационный подпакет. Алгоритм, по существу, является процессом деления, в котором вся последовательность бит в информационном подпакете рассматривается как одно двоичное число, которое делится на некоторую заранее выбранную константу. Частное, получаемое в результате деления, отбрасывается, а любой остаток сохраняется как величина КЦИК. Алгоритм может быть запрограммирован в программном обеспечении или, альтернативно, выполнен с помощью аппаратного обеспечения. Аппаратное обеспечение может быть реализовано с помощью сдвигового регистра в сочетании с одной или более логических функций. Сдвиговый регистр сконфигурирован таким образом, чтобы принимать информационный подпакет по одному бит за один раз. Содержимое сдвигового регистра при завершении этого процесса равно остатку функции деления, или величине КЦИК. Способ широко известен в данной области техники.
В абонентской станции функция контроля КЦИК может быть выполнена относительно информационных подпакетов, адресованных в абонентскую станцию через ИД КДС. Конкретно, КЦИК может быть повторно вычислен в течение одного или более интервалов времени, и повторно вычисленные величины КЦИК можно сравнить с переданной величиной КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи. Длина информационного подпакета, т.е. число интервалов времени, занятых информационным подпакетом, затем может быть определена из повторно вычисленной величины КЦИК, которая соответствует величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи. В качестве примера, если величина КЦИК, вычисленная абонентской станцией в течение двух интервалов времени, соответствует величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, тогда длина информационного подпакета равна двум интервалам времени. Если никакие величины КЦИК, вычисленные абонентской станцией, не соответствуют величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, тогда абонентская станция предполагает, что соответствующий подпакет данных был предназначен для другой абонентской станции.
Когда число интервалов времени, занятых информационным подпакетом, определено, оно может быть использовано для того, чтобы декодировать соответствующий подпакет данных. Если абонентская станция может последовательно декодировать пакет данных, который включает в себя текущий подпакет данных и любые ранее принятые подпакеты данных для пакета данных, тогда абонентская станция посылает ответ подтверждения (ACK, ПДТ) в базовую станцию. Если пакет данных не может быть успешно декодирован, тогда абонентская станция посылает ответ отрицательного подтверждения (NACK, ОПДТ), запрашивая дополнительные подпакеты данных. Предполагается, что пакет данных может быть успешно декодирован, если будет проверен КЦИК пакета данных.
Подпакет, защищенный КЦИК, также может обеспечить увеличенную пропускную способность системы с помощью уменьшения вероятности ложного предупредительного сигнала прямого управляющего канала пакетных данных. Вероятность ложного предупредительного сигнала является вероятностью того, что абонентская станция будет пытаться ошибочно декодировать подпакет, предназначенный для другой абонентской станции.
Величина КЦИК также может быть использована для того, чтобы отличать формат подпакета четырех интервалов от восьми интервалов. Это может быть выполнено с помощью установки начального КЦИК в одну или две разные величины, в зависимости от формата подпакета данных. Начальная величина КЦИК относится к содержимому сдвигового регистра перед тем как информационный подпакет сдвинут посредством этого регистра. В традиционных системах связи МДКР, использующих обнаружение ошибок с помощью КЦИК, величина КЦИК вычисляется с помощью процедуры, которая устанавливает начальное значение КЦИК во все “единицы”. Эта процедура является традиционным способом, предназначенным для того, чтобы идентифицировать подпакет данных, имеющий формат одного или двух интервалов, хотя может быть использована любая начальная величина КЦИК. В случае, когда подпакет данных имеет формат восьми интервалов времени, величина КЦИК может быть вычислена с помощью процедуры, которая устанавливает начальную величину КЦИК во все “нули”, или в некоторую другую величину, которая отличает передачу восьми интервалов от передачи четырех интервалов. Этот подход может быть более привлекательным, чем использование двух разных блочных перемежителей, которые отличают формат подпакета четырех интервалов от восьми интервалов, из-за уменьшенной вычислительной сложности как в базовой станции, так и в абонентской станции.
Элемент 208 канала может быть использован для того, чтобы генерировать информацию для прямого управляющего канала пакетных данных. Конкретно, элемент канала генерирует полезную нагрузку с помощью пакетирования ИД КДС из 6-ти бит, идентифицирующего предназначенную абонентскую станцию, ИД подпакета из 2-х бит, который идентифицирует подпакет данных, ИД канала ARQ, АЗП (автоматический запрос повторения) из 2-х бит, который идентифицирует пакет данных, из которого был получен подпакет данных, и поле длины из 3-х бит, которое указывает размер подпакета данных.
Элемент 208 канала может быть реализован как электронное аппаратное обеспечение в компьютерном программном обеспечении или в их сочетании. Элемент 208 канала может быть реализован с помощью процессора общего назначения, процессора цифрового сигнала (DSP, ПЦС), специализированной интегральной схемы (ASIC, СИС), вентильной матрицы, программируемой в условиях эксплуатации (FPGA, ВМПУЭ), или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратного обеспечения или любой их комбинации, чтобы выполнять одну или более функций, описанных в настоящем описании. В одном примерном варианте осуществления элемента 208 канала функции элемента канала могут выполняться с помощью процессора общего назначения, такого как микропроцессор или специализированный процессор, такой как программируемый ПЦС, имеющий уровень встроенного программного обеспечения связи, чтобы реализовывать функции элемента канала. В этом варианте осуществления уровень встроенного программного обеспечения связи может использоваться для того, чтобы вызывать различные кодеры, модуляторы и поддерживающие функции, чтобы разместить различные передачи множественных интервалов времени.
Фиг. 3 - функциональная блок-схема элемента канала, сконфигурированного для генерирования примерного прямого управляющего сигнала пакетных данных для передачи одного интервала времени. В этой конфигурации полезная нагрузка из 13-ти бит подается в генератор 302 КЦИК. Генератор 302 КЦИК может быть использован для того, чтобы вычислять величину КЦИК в течение всей полезной нагрузки или любой ее части. С помощью вычисления величины КЦИК только в течение части полезной нагрузки можно достичь уменьшения вычислительной сложности. Величина КЦИК может быть любым числом бит, в зависимости от параметров проекта. В описанном примерном варианте осуществления генератор 302 КЦИК добавляет 8 бит к полезной нагрузке.
Защищенная полезная нагрузка из 21-го бит может быть подана в генератор 304 хвостовых бит кодера. Генератор 304 хвостовых бит кодера генерирует последовательность бит, которая присоединяется к концу полезной нагрузки. Последовательность бит, которая составляет хвостовые бит, используется для того, чтобы гарантировать, что декодер в абонентской станции обеспечен последовательностью, которая заканчивается известным состоянием, таким образом, облегчая точное декодирование. 8 хвостовых бит могут быть сгенерированы с помощью генератора хвостовых бит, однако, как без труда поймут специалисты в данной области техники, хвостовые бит могут быть любой длины.
Защищенная полезная нагрузка из 29-ти бит может быть подана в сверточный кодер 306. Сверточный кодер 306 обеспечивает функциональную возможность исправления ошибок прямой линии связи в абонентской станции и может быть реализован с любой скоростью кодирования и длины ограничения, в зависимости от конкретных параметров проекта и общих ограничений системы. В примерном варианте осуществления, изображенном на фиг. 3, сверточное кодирование выполняется со скоростью 1/2 при длине ограничения, равной 9. В результате последовательность из 29-ти бит, введенная в сверточный кодер 306, кодируется в последовательность из 58-ми символов. Сверточное кодирование широко известно, и специалисты в данной области техники без труда смогут установить компромиссы производительности, чтобы определить подходящую скорость и длину ограничения, чтобы оптимизировать производительность.
Элемент 308 прокалывания может быть использован для того, чтобы прокалывать 10 символов из последовательности из 58-ми символов из сверточного кодера 306. Остающаяся последовательность из 48-ми символов имеет результатом скорость 38,4 кс/сек (килосимволов в секунду) для передачи одного интервала времени, имеющего длительность 1,25 мсек. Как без труда будет понятно специалистам в данной области техники, число символов, проколотых из последовательности символов, выведенной из сверточного кодера, может изменяться в соответствии с различными параметрами системы, чтобы достичь оптимальной скорости символов на основании скорости кодирования сверточного кодера и длительности интервала времени системы связи.
Различные способы обработки могут быть применены к последовательности из 48 символов, чтобы минимизировать влияние ошибок пакета на способность декодера в абонентской станции декодировать последовательность символов. В качестве примера, последовательность из 48 символов из элемента 308 прокалывания может быть подана в блочный перемежитель 310, который переупорядочивает последовательность символов.
Последовательность символов из блочного перемежителя 310 может быть подана в модулятор 314, который может поддерживать различные схемы модуляции, такие как КФМ, ФМ 8-го порядка, КАМ 16-го порядка, или любые другие схемы модуляции, известные в данной области техники. В описанном примерном варианте осуществления использован модулятор 314 КФМ. Модулированные символы из модулятора 314 затем могут быть разделены на свои соответствующие составляющие (I) и (Q) и покрыты другим кодом Уолша с помощью умножителя 316 перед тем как быть объединенными с прямым сигналом пакетных данных и другими подсигналами Уолша. Затем множество подсигналов Уолша может быть преобразовано с помощью квадратурного расширения с использованием коротких ПШ кодов и подано в передатчик 210 для фильтрации, преобразования с повышением частоты и усиления перед передачей через прямую линию связи из базовой станции 106 в абонентское устройство 108 (см. фиг. 2).
Фиг. 4 - функциональная блок-схема конфигурации элемента канала для генерирования примерного прямого управляющего сигнала пакетных данных для передачи двух интервалов времени. Таким же способом, как для формата передачи из одного интервала, к полезной нагрузке из 13 бит могут быть добавлена величина КЦИК из 8-ми бит, созданная с помощью генератора 302 КЦИК, и хвостовые 8 бит кодера, созданные с помощью генератора 304 хвостовых бит кодера. Полученная в результате последовательность из 21-го бит может быть подана в сверточный кодер 402. Из-за формата двух интервалов времени сверточный кодер 402 установлен в скорость 1/4 при длине ограничения, равной 9, чтобы создать последовательность из 116-ти символов. Элемент 404 прокалывания может быть использован для того, чтобы прокалывать 20 символов из последовательности из 116-ти символов, созданной с помощью сверточного кодера 402. Полученная в результате последовательность из 96-ти символов поддерживает скорость символов 38,4 кс/сек для передачи двух интервалов времени, имеющей продолжительность 1,25 мсек.
Остальные функции элемента канала являются такими же, как описаны в связи с фиг. 3. Последовательность из 96-ти символов перемежается, разделяется на составляющие (I) и (Q) и покрывается другим кодом Уолша перед тем как быть объединенной с прямым каналом пакетных данных и другими подканалами Уолша. Затем множественные подканалы Уолша могут быть преобразованы с помощью квадратурного расширения с использованием коротких ПШ кодов и поданы в передатчик для фильтрации, преобразования с повышением частоты и усиления перед передачей через прямую линию связи из базовой станции 106 в абонентскую станцию 108 (см. фиг. 2).
Фиг. 5 - функциональная блок-схема, конфигурации элемента канала, чтобы генерировать примерный прямой управляющий канал пакетных данных для передачи четырех интервалов времени. Таким же способом, как для форматов передачи из одного и двух интервалов, к полезной нагрузке из 13 бит могут быть добавлены величина КЦИК из 8-ми бит, созданная с помощью генератора 302 КЦИК, и хвостовые 8 бит, созданные с помощью генератора 304 хвостовых бит кодера. Полученная в результате последовательность из 29-ти бит может быть закодирована с помощью сверточного кодера 402 со скоростью 1/4 при длине ограничения, равной 9, чтобы создать последовательность из 116-ти символов, в которой 20 символов проколоты с помощью элемента 404 прокалывания, получая в результате последовательность из 96-ти символов.
Основным различием между форматами передачи из двух и четырех интервалов является добавление повторителя 502 последовательности после элемента 404 прокалывания, чтобы создать формат передачи из четырех интервалов времени. Повторитель 502 последовательности может быть использован для того, чтобы повторять последовательность из 96-ти символов два раза, чтобы создать последовательность из 192-х символов, чтобы разместить передачу четырех интервалов времени. В описанном примерном варианте осуществления повторитель 502 последовательности расположен на выходе элемента 308 прокалывания, однако повторитель 502 последовательности альтернативно мог бы быть расположен выше или ниже от элемента 404 прокалывания. Повторитель 502 последовательности может быть сконфигурирован таким образом, чтобы повторять последовательность символов столько раз, сколько необходимо, в зависимости от требований системы. В качестве примера, сверточный кодер 402 мог бы быть установлен в скорость 1/2, чтобы создать последовательность из 58 символов. Последовательность из 58 символов могла бы иметь 10 символов, проколотых с помощью элемента 404 прокалывания, и полученную в результате последовательность из 48-ми символов, повторенную четыре раза повторителем 502 последовательности, чтобы разместить передачу четырех интервалов времени. Специалисты в данной области техники без труда смогут скорректировать число повторений повторителя последовательности и скорость сверточного кодера, чтобы оптимизировать производительность системы для форматов из одного, двух, четырех или других многократных интервалов времени.
Остальные функции элемента канала являются такими же, как описаны в связи с фиг. 4. Последовательность из 192-х символов перемежается, разделяется на составляющие (I) и (Q) и покрывается другим кодом Уолша перед тем, как быть объединенной с прямым каналом пакетных данных и другими подканалами Уолша. Затем множественные подканалы Уолша могут быть преобразованы с помощью квадратурного расширения с использованием коротких ПШ кодов и поданы в передатчик для фильтрации, преобразования с повышением частоты и усиления перед передачей через прямую линию связи из базовой станции 106 в абонентскую станцию 108 (смотри фиг. 2).
Ссылаясь на фиг. 2, передача прямой линии связи из базовой станции 106 принимается с помощью антенны 214 в абонентской станции 108. Принятый сигнал направляется из антенны 214 в приемник 216. Приемник 216 фильтрует и усиливает сигнал, преобразует сигнал с повышением частоты до основной полосы частот и преобразует сигнал основной полосы частот с помощью квадратурной демодуляции. Затем сигнал основной полосы частот квантуется и запоминается в памяти 218. Память 218 должна быть достаточно большой, чтобы запоминать достаточно выборок, чтобы покрыть максимально допустимое число интервалов времени для передачи подпакета прямой линии связи.
В примерной системе связи МДКР выборки выдаются из памяти 218 в процессор 220 в формате одного, двух, четырех или восьми интервалов времени. Процессор 220 выполняет несколько функций, которые проиллюстрированы на фиг. 2 с помощью демодулятора 222, кодера 224, генератора 226 КЦИК и компаратора 228. Эти функции могут быть реализованы непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном обеспечении, выполняемом процессором, или в их сочетании. Процессор может быть реализован с помощью процессора общего назначения или специализированного процессора, ПЦС, СИС, ВМПУЭ или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратного обеспечения или их комбинации, предназначенных для того, чтобы выполнять одну или более из вышеупомянутых функций. Как поймут специалисты в данной области техники, может быть использован отдельный процессор, чтобы выполнять каждую функцию, или альтернативно, множество функций может быть разделено между любым числом процессоров.
В одном примерном варианте осуществления системы связи МДКР память 218 первоначально выдает выборки достоинства одного интервала времени в демодулятор 222, где они преобразуются с помощью квадратурной демодуляции с помощью коротких ПШ кодов и сужаются в символы с использованием кодов Уолша. Затем последовательность символов для прямого управляющего канала пакетных данных может быть демодулирована с использованием КФМ, ФМ 8-го порядка, КАМ 16-го порядка или любой другой схемы модуляции, используемой базовой станцией 106. Затем демодулированная последовательность символов может быть подана в декодер 224, который выполняет обратные функции обработки сигнала, выполненным в базовой станции, конкретно, операцию, обратную перемежению, и декодирование.
При условии, что декодированная последовательность бит включает в себя ИД КДС для абонентской станции, декодированная последовательность бит может быть подана в генератор 226 КЦИК. Генератор 226 КЦИК вычисляет величину КЦИК с помощью процедуры, которая устанавливает начальную величину КЦИК во все “единицы”. Затем локально сгенерированная величина КЦИК сравнивается с декодированной величиной КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, с помощью компаратора 228. Результаты сравнения используются для того, чтобы определить, равен ли информационный подпакет, перенесенный по прямому управляющему каналу пакетных данных, одному интервалу времени. Если локально сгенерированная величина КЦИК соответствует декодированной величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, информационный подпакет определяется как равный одному интервалу времени по длительности, и полезная нагрузка может быть использована процессором 220, чтобы декодировать соответствующий подпакет данных.
Наоборот, если локально сгенерированная величина КЦИК не соответствует декодированной величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, тогда информационный подпакет либо испорчен, либо он больше чем один интервал времени по длительности. В этом случае процессор 220 выдает выборки достоинства два интервала времени из памяти 218 для демодуляции, декодирования и функций КЦИК. Затем процессор 220 вычисляет новую величину КЦИК при начальной величине КЦИК, установленной во все “единицы”, и сравнивает локально сгенерированную величину КЦИК с декодированной величиной КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи. Если сравнение успешно, подпакет данных определяется равным по длительности двум интервалам времени. В этом случае полезная нагрузка информационного подпакета может быть использована для того, чтобы декодировать соответствующий подпакет данных.
В случае, когда локально сгенерированная величина КЦИК не соответствует декодированной величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, тогда процессор 220 выдает выборки достоинства четыре интервала времени из памяти 218 для демодуляции, декодирования и функций КЦИК. Затем процессор 220 вычисляет новую величину КЦИК при начальной величине КЦИК, установленной во все “единицы”, и сравнивает локально сгенерированную величину КЦИК с декодированной величиной КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи. Если сравнение успешно, подпакет данных определяется равным по длительности четырем интервалам времени. В этом случае полезная нагрузка информационного подпакета может быть использована для того, чтобы декодировать соответствующий подпакет данных.
Наоборот, если локально сгенерированная величина КЦИК не соответствует декодированной величине КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи, тогда процессор 220 определяет, допустима ли декодированная величина КЦИК для величины КЦИК, вычисленной в базовой станции при начальной величине КЦИК, установленной во все “нули”. Одним способом сделать это является повторно вычислить локально сгенерированную величину КЦИК при начальной величине КЦИК, установленной во все “нули”. Другим подходом является выполнить побитовое суммирование по модулю 2 между локально сгенерированной величиной КЦИК (при начальной величине КЦИК, установленной во все “единицы”) и заранее определенной последовательностью бит. Заранее определенная последовательность бит может быть вычислена с помощью выполнения побитового суммирования по модулю 2 между двумя возможными начальными величинами КЦИК, в этом случае всеми “нулями” и всеми “единицами”, и вычисления величины КЦИК, которая получалась бы в результате подачи “нулевых” бит последовательности, равных числу бит полезной нагрузки, в аналогичный генератор КЦИК при начальной величине КЦИК, установленной в полученную в результате сумму побитового суммирования по модулю 2. Полученная в результате величина является такой же, как если бы величина КЦИК была вычислена при начальной величине КЦИК, установленной во все “нули”.
Независимо от подхода, повторно вычисленная величина КЦИК может сравниваться с декодированной величиной КЦИК, встроенной в передачу прямой линии связи. Если две величины совпадают, подпакет данных определяется равным восьми интервалам времени по длительности, и полезная нагрузка может быть использована для того, чтобы декодировать соответствующий подпакет данных. Если две величины не совпадают, тогда абонентская станция предполагает, что соответствующий подпакет данных был предназначен для другой абонентской станции.
Специалисты в данной области техники поймут, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и алгоритмы, описанные в связи с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в настоящем описании, могут быть реализованы как электронное аппаратное обеспечение, компьютерное программное обеспечение или их комбинация. Чтобы понятно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратного обеспечения и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и алгоритмы описаны выше в целом в понятиях их функционального назначения. Реализовано ли такое функциональное назначение как аппаратное обеспечение или программное обеспечение, зависит от конкретного приложения и ограничений проекта, наложенных на всю систему. Квалифицированные специалисты могут реализовать описанное функциональное назначение различными способами для каждого конкретного приложения, но решения такой реализации не следует интерпретировать как вызывающее выход за рамки объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, ПЦС, СИС, ВМПУЭ или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратного обеспечения или любой их комбинации, предназначенной для того, чтобы выполнять функции, описанные в настоящем описании. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но в альтернативном варианте процессор может быть любым традиционным процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например комбинация ПЦС и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров совместно с ядром ПЦС или любая другая такая конфигурация.
Способы или алгоритмы, описанные в связи с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в настоящем описании, могут быть осуществлены непосредственно в аппаратном обеспечении, в модуле программного обеспечения, выполняемом процессором, или в их комбинации. Модуль программного обеспечения может находиться в RAM (ОЗУ), флэш-памяти ROM (ПЗУ), в EPROM (электрически программируемом ПЗУ), в EEPROM (электрически стираемом программируемом ПЗУ), в регистрах, на жестком диске, на сменном диске в CD-ROM, ПЗУ на компакт-диске или любом другом виде запоминающего носителя, известном в данной области техники. Примерный запоминающий носитель соединен с процессором таким образом, что процессор может считывать информацию с запоминающего носителя и записывать информацию на запоминающий носитель. В альтернативном варианте запоминающий носитель может быть объединен с процессором. Процессор и запоминающий носитель могут находиться в СИС. СИС может находиться в терминале пользователя. В альтернативном варианте процессор и запоминающий носитель могут находиться как дискретные компоненты в терминале пользователя.
Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления изобретения предоставлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут без труда понятны специалистам в данной области техники, а основные принципы, определенные в настоящем описании, могут применяться к другим вариантам осуществления, не выходя за рамки объема и сущности предлагаемого изобретения. Следовательно, не предполагается, что настоящее изобретение ограничено вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании, а должно соответствовать самым широким рамкам, совместимым с принципами и признаками, раскрытыми в прилагаемой формуле изобретения.