СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СЕТЯХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ
METHOD FOR PULSE PACKET DATA TRANSMISSION IN FIFTH GENERATION MOBILE COMMUNICATION NETWORKS

Настоящее изобретение относится к связи и, в частности, к способам формирования структур данных канального уровня с использованием межуровневого взаимодействия для систем беспроводной связи пятого поколения.
Системы беспроводной связи широко используются для предоставления услуг связи, включая как традиционные услуги речевой связи, так и передачу пакетных данных, сообщений, медиа информации. В то же время наблюдается рост объема передаваемой информации по сетям мобильной связи, что приводит к необходимости пересмотра формирования кадровой структуры передачи.
Известен способ импульсной пакетной связи, основанный на формировании кадров MAC уровня [1]. Построение кадра и транспортного блока основано на использовании идентификатора источника, идентификатора получателя и множества логических идентификаторов, находящихся в заголовках транспортных структур, что позволяет реализовать связь типа устройство-устройство. Недостатком данного изобретения является постоянная длина кадра, транспортного блока и использование подуровней управления идентификаторами.
Кроме того, существует способ и устройство, основанный на формировании структуры кадра с использованием двух преамбул [2]. В способе описана структура кадра, поддерживающая различные режимы работы путем замены используемой преамбулы для каждой из полос сигнала. Недостатком данного способа является ограничение поддерживаемых технологий, а именно работоспособность только в сетях мобильной связи стандарта 802.16 (WiMax).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, в котором описан кадр нового формата, передаваемого в соответствии с протоколом радиосвязи (RLP), информационный кадр состоит из множества последовательных мультиплексных кадров переменной длины [3]. Недостатком является использование кадра RLP, содержащего данные передачи и контролирующего длину кадра.
Задача изобретения - поддержка транспортных блоков переменной длины без использования сторонних средств и протоколов.
Суть изобретения выражена в формировании структур данных канального уровня переменной длины, с применением процедуры межуровневого взаимодействия, для получения параметров количества поднесущих OFDM-сигнала и порядка модуляции непосредственно с физического уровня модели OSI из выделенных регистров данных, также в процедуре обработки транспортных структур на стороне приемного устройства, выраженной в расчете и проверке контрольных сумм транспортного блока и транспортного пакета, раскрытии инкапсулированной информации в случае успешной проверки контрольной суммы.
Способ формирования структур данных для импульсной пакетной передачи данных в сетях мобильной связи пятого поколения выполняет функции формирования транспортных пакета и блока переменной длины, отличающиеся тем, что применяется процедура межуровневого взаимодействия для получения параметров количества поднесущих OFDM-сигнала и порядка модуляции непосредственно с физического уровня, из выделенных регистров данных.
Способ формирования структур данных для импульсной пакетной передачи данных в сетях мобильной связи пятого поколения представляет собой поэтапный процесс инкапсуляции передаваемой информации. Изобретение состоит из двух этапов для передающей и приемной частей, соответственно. Алгоритм передающей части состоит из трех этапов:
- формирования транспортного пакета;
- формирования транспортного блока;
- расчет необходимого количества OFDM символов.
На фиг. 1 представлена структура транспортного пакета.
На фиг. 2 представлена структура транспортного блока.
На фиг. 3 представлено логическое соединение частей изобретения с указанием входных и выходных данных.
l
l
В качестве входных параметров принимаются значение длины передаваемого пакета и данные для передачи с вышестоящих уровней. На основе входных данных (длины пакета) выделяются данные для формирования транспортного пакета (фиг. 1). Входной параметр длины пакета указывает на общий объем пакета, включающий служебную информацию, тогда объем полезных данных представлен выражением: P - 16 байт, где P - общая длина транспортного пакета. Далее -
формирование транспортного блока (фиг. 2) и вычисление необходимого количества OFDM символов на основе принятых входных данных.
В транспортном пакете резервируются служебные поля, так, 12 байт резервируются для заголовка пакета в начале и 4 байта под поле «sync end» в конце. В заголовок поочередно записываются следующие данные:
- поле, указывающее на начало пакета «sync start» - 4 байт, постоянное значение;
- поле, содержащее порядковый номер пакета - 2 байт;
- поле длины пакета, указывающее на длину информационной составляющей пакета - 2 байт;
- поле контрольной суммы «CRC» - 4 байт (типовой алгоритм CRC 32, вычисляется для заголовка транспортного пакета).
В конец пакета добавляется поле «sync end» - 4 байт, указывающее на завершение транспортного пакета, постоянное значение.
Выходными данными является структурированный транспортный пакет, содержащий в себе инкапсулированные данные и служебные поля.
Физический уровень хранит значения порядка модуляции и количества поднесущих OFDM-сигнала в регистрах данных, 12 и 4 бит соответственно, допускается хранение величин в виде служебных флагов. Процесс формирования транспортного блока начинается с расчета длины транспортного блока, равной длине OFDM символа, выраженный через: , где N - количество поднесущих OFDM-сигнала, m - порядок модуляции, используемые входные данные принимаются в результате процедуры межуровневого взаимодействия между канальным (MAC) и физическим (PFFV) уровнями. Производится сравнение длины полученного пакета с расчетной, если она оказывается больше, то происходит разделение пакета на несколько транспортных блоков, если меньше - заполнение структуры транспортного блока. В обоих случаях служебные поля транспортного блока идентичны:
- в заголовок ТБ вносятся данные о длине информационной нагрузки -4 байт;
- в тело ТБ записывается информационная нагрузка;
- рассчитывается наполнение блока, а именно поля «padding», выраженное через разницу возможной длины пакета (1 блок алгоритма) и информационной нагрузкой, полученная длина (байт) заполняется нулями, в случае нулевого значения разницы - блок «padding» не вносится в общую структуру ТБ;
- конец ТБ дополняется контрольной суммой «CRC 32» - 4 байт.
Заключительным этапом является вычисление необходимого количества OFDM символов для передачи транспортного пакета, представленного формулой:
, где
- длина OFDM символа,
l
P - длина сетевого пакета.
При получении дробного значения величины количества OFDM-символов происходит округление до целого значения в большую сторону.
На стороне приемника происходит поэтапная типовая распаковка инкапсулированной информации из транспортного блока в транспортный пакет, и, из транспортного пакета в исходные данные. На каждом этапе распаковки происходит сравнение контрольных сумм, при их несовпадении транспортный блок или транспортный пакет отбрасываются.
Фиг. 3 показывает логическое соединение частей изобретения, представляющих собой способ импульсной пакетной передачи данных сетей связи пятого поколения, условные обозначения, принятые для фиг. 3:
- a1, длина транспортного пакета;
- а2, количество уровней модуляции сигнала;
- а3, количество поднесущих OFDM сигнала;
- p1, транспортный пакет представленной структуры;
- b1, транспортный блок представленной структуры;
- c1, расчетное значение количества OFDM символов.
Основным достоинством данного способа является уменьшение служебной информации, участвующей в процедуре формирования транспортных блоков.
Источники информации:
1. Патент РФ №2454040.
2. Международный патент WO 2015115743.
3. Патент США 20040120348 - прототип.