СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ОБОРУДОВАНИИ СОТОВОЙ СВЯЗИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H04Q7/38 

Настоящее изобретение относится к системам связи. В частности, настоящее изобретение относится к новому и улучшенному способу и устройству для обеспечения высокоскоростной передачи данных в оборудовании беспроводной сотовой связи.

Когда появилась технология беспроводной связи, резко возросли требования к высокоскоростным услугам по передаче данных в оборудовании беспроводной связи. Использование модуляции с множественным доступом с кодовым разделением каналов (МДКР) - один из нескольких способов обеспечения цифровой беспроводной передачи, который хорошо подходит для передачи цифровых данных. Другие способы цифровой беспроводной передачи включают множественный доступ с временным разделением каналов (МДВР) и множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР).

Однако способ модуляции с расширенным спектром МДКР имеет значительные преимущества по сравнению с другими способами цифровой модуляции. Использование способов МДКР в системе связи с множественным доступом раскрыто в патенте US 4901307 на "Систему связи с множественным доступом с расширенным спектром, использующую спутники или наземные ретрансляторы. Использование способов МДКР в системе связи с множественным доступом, кроме того, раскрыто в патенте US 5103459 на "Систему и способ для генерации сигналов в сотовой телефонной системе с МДКР". Способ обеспечения цифровой беспроводной связи с использованием модуляции МДКР был стандартизован Ассоциацией промышленности средств электросвязи (TIA) в Стандарте совместимости "мобильная станция - базовая станция" для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширенным спектром TIA/EIA/IS-95-A (далее IS-95).

В современных беспроводных системах связи могут быть реализованы лишь относительно низкие скорости передачи. Кроме того, большинство беспроводных систем связи не обеспечивают оптимальные условия для передачи цифровых данных, а скорее оптимизируют передачу речевой информации. Следовательно в этой промышленной сфере имеется потребность в способе обеспечения высокоскоростных цифровых данных в оборудовании беспроводной связи.

Настоящее изобретение представляет собой новый и улучшенный способ и устройство для передачи цифровых данных в оборудовании сотовой связи. В настоящем изобретении не допускается одновременная передача данных в соседних ячейках сотовой системы. Так, если первая базовая станция, находящаяся по одну сторону границы ячейки осуществляет передачу, то тогда вторая базовая станция, находящаяся по другую сторону границы ячейки "молчит" в течение всего интервала передачи первой базовой станции. Поскольку шум от передач соседних ячеек является главным источником помех, скорость передачи базовых станций с ограниченной мощностью может быть резко увеличена, если будет устранен шум от соседних ячеек.

В настоящем изобретении все передачи от базовой станции передаются с фиксированным уровнем мощности, а передачи к каждой абонентской станции в ячейке осуществляются в неперекрывающихся пакетах. Таким образом, когда базовая станция ведет передачу, передаваемые ею данные направляются на одну абонентскую станцию внутри ячейки, позволяя использовать всю имеющуюся мощность для передачи данных на данную абонентскую станцию, что обеспечивает максимально возможную скорость передачи данных на абонентскую станцию.

Для ясности следует отметить, что здесь речь идет о двух разных, но связанных между собой скоростях. Одна - это скорость передачи данных (информации), которая относится к скорости передачи бит данных (бит информации), генерируемых пользователем. Вторая - это скорость передачи, которая представляет собой скорость бит, передаваемых по эфиру.

Когда передачи ведутся с фиксированным уровнем мощности, объем информации, который может быть передан между базовой станцией и абонентской станцией, изменяется в зависимости от показателей энергетического потенциала линии связи, известных специалистам в данной области техники.

Самый значимый показатель энергетического потенциала линии связи в беспроводной системе связи - это потери на трассе между базовой станицей и абонентской станцией. Потери на трассе строго зависят от расстояния между базовой станцией и абонентской станцией.

В настоящем изобретении данные на каждую абонентскую станции передаются с фиксированным уровнем мощности передачи. Однако скорость передачи данных передаваемых сигналов различается в зависимости от расстояния между абонентской станцией и базовой станцией. В первом иллюстративном варианте скорость передачи данных на абонентскую станцию определяется выбором скорости кодирования передаваемых сигналов при поддержании скорости передачи постоянной. Во втором иллюстративном варианте скорость передачи данных на абонентскую станцию определяется выбором формата модуляции передаваемого сигнала, который непосредственно изменяет скорость передачи на абонентскую станцию.

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приведенного ниже подробного описания вместе с чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции определяют соответствующие элементы на всех чертежах и где:
фиг.1 - пример типичной сотовой схемы для географической зоны;
фиг. 2 - иллюстрация взаимосвязи контроллера базовой станции, базовых станций и абонентских станций;
фиг. 3 - пример временной диаграммы и форматов блоков данных настоящего изобретения;
фиг.4 - блок-схема, показывающая ячейку в настоящем изобретении;
фиг.5 - блок-схема, показывающая базовую станцию настоящего изобретения;
фиг. 6 - блок-схема, показывающая абонентскую станцию настоящего изобретения;
фиг.7 - пример ячейки, разделенной на большое количество узких секторов.

В последующем описании для обозначения как ячейки, или зоны, обслуживаемой базовой станцией, так и самой базовой станции используется одна и та же цифровая ссылка. В настоящем изобретении запрещается одновременная передача двумя соседними ячейками. Так, на фиг.1, когда базовая станция 1 ведет передачу, то передача базовыми станциями 2А-2F не допускается. Шум (No), испытываемый базовой станцией, ведущей передачу в сотовой системе, описывается приведенным ниже уравнением (1)
N₀=N_b+N_m+N_t+N_r, (1)
где N_b - шум от базовых станций в соседних ячейках, N_m - помехи от многолучевых отражений, N_t - тепловой шум в системе, a N_r учитывает все другие источники шума.

Значение шума (N₀) ограничивает объем данных (информации), который может быть передан в беспроводной системе связи с ограниченной мощностью. Шум от соседних ячеек N_b исключается в настоящем изобретении путем запрета на одновременную передачу любыми двумя соседними ячейками. Кроме того, поскольку базовая станция ведет передачу в любой момент времени лишь на одну абонентскую станцию, вся имеющаяся у нее энергия может быть использована для передач на эту одну абонентскую станцию. Уменьшение суммарного шума (N₀) и возрастание мощности, доступной для передачи на данную абонентскую станцию, существенно увеличивает возможную скорость передачи данных для передач на абонентскую станцию.

Обратимся к фиг.2, где контроллер базовой станции (КБС) 4 управляет работой большого числа базовых станций в географическом регионе. В настоящем изобретении КБС 4 координирует передачу, осуществляемую базовыми станциями 1, 2A-2F и 3A-3L, так что никакие две соседние ячейки одновременно не ведут передачу. В настоящем изобретении КБС 4 посылает сигнал на одну выбранную базовую станцию из базовых станций 1, 2A-2F и 3A-3L, давая команду выбранной базовой станции вести передачу в течение заданного временного интервала.

В предпочтительном варианте реализации ячейки объединяются в группы несоседних ячеек, где любая из ячеек в такой группе может одновременно вести передачу. Например, первая группа несоседних ячеек может состоять из ячеек 2А, 2С, 2Е, 3С, 3К и 3G. Вторая группа несоседних ячеек может состоять из ячеек 2В, 2D, 2F, 3А, 3Е и 3I. В этом предпочтительном варианте реализации КБС 4 выбирает подгруппу из несоседних ячеек, которые могут вести передачу, и любая либо все ячейки в этой группе несоседних ячеек могут вести передачу во время данного цикла блока данных.

Обратимся к временной диаграмме на фиг.3, где КБС 4 в момент времени 0 посылает на базовую станцию 1 сообщение о передаче. В предпочтительном варианте реализации КБС 4 посылает сообщение на все базовые станции из группы несоседних базовых станций, которая включает в себя базовую станцию 1. В ответ на это сообщение базовая станция 1 осуществляет передачу в течение временного интервала от 0 до Т. В момент времени Т КБС 4 посылает сообщение о передаче на базовую станцию 2А, давая команду базовой станции 2А осуществлять передачу в течение временного интервала с момента времени Т до момента времени 2Т. Этот процесс повторяется для каждой из базовых станций 2B-2F, как показано на фиг.3. В момент времени 7Т КБС 4 посылает сообщение на базовую станцию 1, которая осуществляет передачу в течение временного интервала с момента времени 7Т до момента времени 8Т.

Заметим, что, когда одна из базовых станций 2A-2F ведет передачу, то может вести передачу и подгруппа базовых станций 2A-2F, поскольку ни одна из двух базовых станций не имеет общую границу ячеек. Например, когда базовая станция 2А осуществляет передачу, то ячейки 1, 2В, 3F, 3Е, 3D и 2F не могут передавать, потому что они являются соседними с ячейкой 2А. Однако ячейки 2C-2F могут вести передачу в течение этого периода, поскольку они не являются соседними с ячейкой 2А. В предпочтительном варианте временные интервалы для передачи являются одинаковыми для того, чтобы уменьшить сложность координации передач, осуществляемых базовыми станциями в системе. Следует отметить, что просматривается возможность использования изменяющихся временных интервалов.

В иллюстративном варианте, показанном на фиг.3, цикл передач, выполняемых ячейками, подчиняется простой детерминированной последовательности. Понятно, что при простом детерминированном цикле передачи нет необходимости, чтобы базовая станция работала под управлением КБС 4, поскольку каждая базовая станция может осуществлять передачу в заданные интервалы времени без управления со стороны КБС 4. В предпочтительном варианте цикл передачи не определяется простой детерминированной последовательностью типа той, что показана на фиг.3.

В предпочтительном варианте КБС 4 выбирает базовую станцию или группу несоседних базовых станций, которая должна вести передачу, в соответствии с объемом информации (данных), стоящей в очереди на передачу, для осуществления передачи на этой базовой станции или группе несоседних базовых станций. В предпочтительном варианте КБС 4 контролирует объем сообщений, которые стоят в очереди, поддерживаемой каждой базовой станцией или группой несоседних базовых станций, и выбирает базовую станцию для передачи на основе объема данных в очередях.

В каждой ячейке может быть множество абонентских станций, каждая из которых требует, чтобы ей передавались данные базовой станцией, обслуживающей эту ячейку. В иллюстративном варианте базовая станция идентифицирует абонентскую станцию, на которую она ведет передачу, посредством заголовка. Обратимся к фиг. 3, где на первом временном интервале (с момента времени 0 до момента времени Т) базовая станция 1 осуществляет передачу на выбранную абонентскую станцию. В иллюстративном варианте каждый блок данных имеет длительность 2 мс. Передаваемые данные снабжаются заголовком, который идентифицирует выбранную абонентскую станцию.

В альтернативном варианте реализации каждая ячейка разделена на узкие секторы, причем передача на каждый сектор может вестись независимо от передачи на любой другой сектор в этой ячейке. Это может быть выполнено с помощью антенн с высокой степенью направленности, конструкция которых хорошо известна специалистам в данной области техники. На фиг.7 показана ячейка 600, обслуживаемая базовой станцией 510, которая разделена на секторы 500А-5000. В этом варианте каждая ячейка системы связи, разбитая на секторы подобным образом, ведет передачу на произвольный сектор или подгруппу секторов в ней. Вероятность наличия перекрывающихся, одновременно идущих передач от соседних секторов мала, поскольку каждая ячейка разделена на достаточно большое количество секторов.

Обратившись к фиг.3, следует заметить, что все передачи прямого тракта обеспечены одной и той же энергией Е₀, которая обычно равна максимальной энергии передачи, разрешенной государственными нормативами. Приведенное ниже уравнение (2) раскрывает составляющие общего энергетического потенциала линии связи, описывая взаимосвязь параметров в беспроводной системе связи с фиксированной мощностью (Е₀):
Е₀=R(бит/c)(дБ)+(Eb/No)_req(дБ)+L_s(дБ)+L₀(дБ), (2)
где Е₀- фиксированная энергия передачи базовой станции, R - скорость передачи, (Eb/No)_req - требуемое отношение сигнал-шум для данной частоты появления ошибок, L_s - потери на трассе в децибелах и L₀ - другие потери в децибелах. Потери на трассе L_s строго зависят от расстояния между базовой станцией и абонентской станцией. В настоящем изобретении в зависимости от расстояния между абонентской станцией и базовой станцией варьируется либо скорость передачи R, либо требуемое отношение сигнал-шум (Eb/No)_req.

Обратимся к фиг.4, где абонентские станции 6А, 6В и 6С находятся внутри границы ячеек 10 и поэтому обслуживаются базовой станцией 1. Расстояния до абонентских станций 6А, 6В и 6С соответственно составляют r1, r2 и r3. В альтернативном варианте может быть использовано эффективное расстояние, где эффективное расстояние - это метрика, выбираемая в соответствии с потерями на трассе между базовой станцией 1 и принимающей абонентской станцией. Специалистам в данной области техники понятно, что эффективное расстояние связано с физическим расстоянием между базовой станцией и абонентской станцией, но не тождественно ему. Эффективное расстояние зависит как от физического расстояния, так и от траектории прохождения сигнала.

Вновь обратимся к уравнению (2), из которого можно видеть, что различия в потерях на трассе (L_s) могут быть скомпенсированы при поддержании их всех постоянными путем изменения значения (Eb/No)_req. Значение (Eb/No)_req зависит от способов обнаружения и коррекции ошибок, используемых для защиты передаваемых данных. Скорость кодирования определяется отношением количества двоичных символов, выводимых кодером, к количеству бит, введенных в кодер. В общем случае, чем выше скорость кодирования в системе передачи, тем эффективней защита передаваемых данных и тем ниже требуемое отношение сигнал-шум (Eb/No)_req. Таким образом, в первом иллюстративном варианте настоящего изобретения скорость кодирования для передачи на абонентские станции выбирается на основе расстояния между абонентской станцией и базовой станцией. Поскольку системы связи имеют ограниченную ширину полосы частот, использование более высокой скорости кодирования приводит к более низкой пропускной способности системы передачи данных.

Из уравнения (2) можно видеть, что различия в потерях на трассе (L_s) могут быть также скомпенсированы путем изменения значения скорости передачи R. Скорость передачи R задается уравнением
R=R_s•log₂M, (3)
где R_s - количество передаваемых символов, а М - количество символов в модулирующей совокупности. Таким образом, если расстояние между базовой станцией и абонентской станцией велико, то скорость передачи R уменьшается. В настоящем изобретении скорость передачи варьируется путем изменения формата модуляции на формат с большим или меньшим количеством символов в модулирующей совокупности. В то же время, если расстояние между базовой станцией и абонентской станцией мало, скорость передачи R возрастает. Во втором иллюстрированном варианте скорость передачи символов устанавливается путем выбора формата модуляции. Скорость передачи данных - это скорость, с которой передаются действительные биты некодированной информации пользователя.

Если предположить, что физическое расстояние и эффективные расстояния тесно связаны, базовая станция 1 будет вести передачу на абонентскую станцию 6А с более низкой скоростью передачи данных, чем на абонентскую станцию 6В, поскольку эффективное расстояние до абонентской станции 6А больше, чем эффективное расстояние до абонентской станции 6В.

В иллюстративном варианте каждая абонентская станция передает на базовую станцию, обслуживающую ячейку, в которой находится эта абонентская станция, сообщение, указывающее ее местоположение.

В альтернативном варианте станцией связи для оценки местоположения абонентской станции могут быть использованы способы определения местоположения, хорошо известные специалистам в данной области техники. В альтернативном варианте базовая станция использует эффективное расстояние, которое определяется в соответствии с результатами измерения потерь на трассе между базовой станцией и абонентской станцией. Измерение потерь на трассе может быть выполнено путем передачи сигнала известной мощности от базовой станции и измерения принимаемой мощности на абонентской станции. Подобным же образом измерение потерь на трассе может быть выполнено путем передачи сигнала известной мощности от абонентской станции и измерения принимаемой мощности на базовой станции. Следует заметить, что ссылки на расстояние между базовой станцией и абонентской станцией относятся равным образом и к физическому расстоянию и к эффективному расстоянию на основе измеренных потерь на трассе.

В настоящем изобретении начальная скорость кодирования или формат модуляции выбираются и обеспечиваются изначально во время процедуры настройки обслуживания. Затем отслеживается расстояние. Если во время обслуживания происходит существенное изменение в расстоянии, то в соответствии с новым расстоянием выбирается новая скорость кодирования или формат модуляции.

В первом иллюстративном варианте базовая станция выбирает скорость кодирования в соответствии с расстоянием между базовой станцией и абонентской станцией. Базовая станция передает указание о выбранной скорости кодирования на принимающую абонентскую станцию. Принимающая абонентская станция в соответствии с выбранной скоростью кодирования выбирает формат декодирования, подходящий для использования с выбранной скоростью кодирования.

Во втором иллюстративном варианте базовая станция выбирает формат модуляции на основе расстояния между базовой станцией и абонентской станцией. Затем базовая станция передает на принимающую абонентскую станцию указание о выбранном формате модуляции. Принимающая абонентская станция в соответствии с выбранным форматом модуляции настраивает демодулятор для приема сигнала, модулированного в соответствии с выбранным форматом модуляции.

Блок-схема иллюстративного варианта базовой станции 1 показана на фиг.5. Блок-схема иллюстративного варианта абонентской станции 6А показана на фиг. 6.

В первом иллюстративном варианте скорость кодирования для передач на абонентскую станцию выбирается в соответствии с расстоянием между базовой станцией и абонентской станцией. Таким образом, скорость передачи данных изменяется вместе со скоростью передачи R, которая фиксируется путем выбора одной из множества скоростей кодирования. Сначала абонентская станция 6А регистрируется базовой станцией 1. В процессе регистрации мобильная станция 6А предупреждает базовую станцию 1 о своем существовании и выполняет задачи настройки основной системы, хорошо известные специалистам в данной области техники. Иллюстративный вариант регистрации устройства подробно описан в патенте US 5289527 на "Способ регистрации устройства мобильной связи".

В иллюстративном варианте генератор сигналов 218 абонентской станции 6А генерирует сообщение, указывающее ее местоположение, и выдает это сообщение в подсистему передачи 216. Подсистема передачи 216 кодирует, модулирует, преобразует с повышением частоты и усиливает сообщение и подает его через антенный переключатель 201 для передачи через антенну 200. Сообщение о местоположении принимается антенной 120 и поступает в приемную подсистему 118. Приемная подсистема 118 усиливает, преобразует с понижением частоты, демодулирует и декодирует принятое сообщение о местоположении и выдает его в контроллер передачи 104.

В иллюстративном варианте настоящего изобретения мобильная станция 6А передает сообщение, указывающее ее местоположение, на базовую станцию 1 во время процесса регистрации. Кроме того, в иллюстративном варианте абонентская станция 6А отслеживает свое собственное перемещение и, если расстояние изменилось, по меньшей мере, на определенную величину, то абонентская станция 6А передает указание о своем новом местоположении. Как было описано выше, могут быть использованы альтернативные способы определения местоположения абонентской станции, или способы на основе измерения потерь на трассе. В иллюстративном варианте информация о местоположении подается в контроллер передачи 104 базовой станции 1, который вычисляет расстояние между базовой станцией 1 и абонентской станцией 6А.

Контроллер передачи 104 выбирает скорость кодирования в соответствии с расстоянием между абонентской станцией 6А и базовой станцией 1. В предпочтительном варианте расстояние между базовой станцией 1 и абонентской станцией 6А преобразуется в дискретные значения, как показано на фиг.4. Обратимся к фиг. 4, где все абонентские станции, которые находятся между базовой станцией 1 и окружностью 7А будут принимать данные с первой скоростью кодирования. Все абонентские станции, которые расположены между окружностью 7А и окружностью 7В будут принимать данные со второй скоростью кодирования. Все абонентские станции, которые расположены между окружностью 7В и окружностью 7С будут принимать данные с третьей скоростью кодирования. Например, как показано на фиг.4, базовая станция 1 может использовать код со скоростью 1/2 при передаче на абонентскую станцию 6В, которая находится недалеко от базовой станции 1. Однако базовая станция 1 при передаче на абонентскую станцию 6А, которая находится далеко от базовой станции 1, может использовать код со скоростью 1/8.

Если расстояние между базовой станцией и абонентской станцией велико, то будет выбран код с более высокой скоростью кодирования. В то же время, если расстояние между базовой станцией и абонентской станцией мало, то будет выбрана более низкая скорость кодирования. Используемые на абонентской станции 6А способы коррекции и обнаружения ошибок допускают более низкое отношение сигнал-шум (Eb/No)_req для данной частоты появления ошибок. Чем ниже скорость кодирования, тем большее количество ошибок может быть скорректировано и тем меньше требуемое отношение сигнал-шум (Eb/No)_req.

В первом иллюстративном варианте контроллер передачи 104 выбирает скорость кодирования так, как было описано выше, и посылает указание о выбранной скорости на абонентскую станцию 6А. В этом иллюстративном варианте сообщение, указывающее скорость кодирования передается по каналу поискового вызова (пейджинговой связи) во время процесса регистрации. Каналы поискового вызова используются в беспроводных системах связи для посылки коротких сообщений от базовой станции на абонентскую станцию. В предпочтительном варианте в системе связи базовой станции 1 разрешается изменить скорость кодирования с помощью последующих сообщений, передаваемых по каналу трафика. Одна из причин, по которой обеспечивается изменение скорости кодирования, - это дать возможность изменить местоположение абонентской станции 6А.

В иллюстративном варианте сообщение, указывающее выбранную скорость кодирования, подается контроллером передачи 104 в кодер 106, который кодирует это сообщение. Закодированные символы из кодера 106 подаются на перемежитель 108, который переупорядочивает символы в соответствии с заданным форматом переупорядочивания. В иллюстративном варианте символы после перемежения подаются на скремблер 110, который скремблирует сигнал после перемежения в соответствии с форматом расширения МДКР, как это описано в вышеупомянутых патентах US 4901307 и 5103459.

Скремблированный сигнал подается в модулятор 112, который модулирует сигнал в соответствии с заданным форматом модуляции. В иллюстративном варианте формат модуляции для канала поискового вызова представляет собой квадратурную манипуляцию фазовым сдвигом (КМФС). Модулированный сигнал подается в передатчик 114, где он преобразуется с повышением частоты, усиливается и передается через антенну 116.

Переданное сообщение, указывающее скорость кодирования, принимается антенной 200 и подается на приемник (ПР) 202. Приемник 202 осуществляет преобразование сигнала с понижением частоты, усиливает принятый сигнал и подает его на демодулятор 204. Демодулятор 204 демодулирует принятый сигнал. В иллюстративном варианте формат демодуляции для канала поискового вызова (пейджинговый канал) представляет собой формат демодуляции типа КМФС. В иллюстративном варианте демодулированный сигнал подается на эквалайзер (компенсатор) 205. Эквалайзер 205 представляет собой канальный компенсатор, который уменьшает эффекты среды распространения сигнала, такие как эффекты многолучевого распространения. Канальные компенсаторы хорошо известны специалистам в данной области техники. Конструкция и реализация канального компенсатора раскрыты в одновременно рассматриваемой патентной заявке US 08/509722 на "Адаптивное устройство сжатия", поданной 31 июля 1995.

Скомпенсированный сигнал подается на дескремблер 206, который дешифрует сигнал в соответствии с форматом сжатия МДКР, подробно описанном в вышеупомянутых патентах US 4901307 и 5103459. После сжатия символы подаются в обратный перемежитель 208 и переупорядочиваются в соответствии с заданным форматом переупорядочивания. Переупорядоченные символы подаются в декодер 210, который декодирует сообщение, указывающее выбранную скорость кодирования, и подает декодированное сообщение в управляющий процессор 212.

В ответ на декодированное сообщение управляющий процессор 212 подает сигнал на декодер 210, указывая формат декодирования, который будет использоваться для высокоскоростных передач данных. В иллюстративном варианте декодер 210 способен декодировать принятый сигнал в соответствии с множеством форматов матричного декодирования, в котором каждый формат декодирования соответствует формату кодирования.

Вновь обратимся к фиг.5, где данные, подлежащие передаче на абонентские станции в ячейке 1 (абонентские станции 6А, 6В и 6С), поступают в очередь 100. Данные хранятся в очереди 100 по данной абонентской станции, на которую они должны быть переданы. Данные для абонентской станции 6А хранятся в памяти 102А, данные для абонентской станции 6В хранятся в памяти 102В, данные для абонентской станции 6С хранятся в памяти 102С и т.д. Разные элементы памяти (102A-102N) приведены лишь для иллюстрации, и понятно, что очередь обычно состоит из одного устройства памяти, а показанные отдельные устройства памяти просто относятся к ячейкам памяти в этом устройстве.

На первом временном интервале (t=0) на фиг.3 КБС 4 посылает сообщение в контроллер передачи 104, давая команду базовой станции 1 осуществлять передачу. В ответ контроллер передачи 104 выбирает принимающую абонентскую станцию в своей зоне обслуживания и интервал времени, в течение которого данные находятся в очереди. В предпочтительном варианте выбор принимающей абонентской станции базируется на объеме данных, стоящих в очереди на передачу на абонентские станции в зоне обслуживания. Контроллер передачи 104 избирательно подает сигнал на один из элементов памяти 102A-102N на основе своего выбора принимающей абонентской станции. Кроме того, в соответствии с выбранной принимающей абонентской станцией контроллер передачи 104 подает сигнал на кодер 106, указывая скорость кодирования, которая должна использоваться для передач на выбранную абонентскую станцию.

Контроллер передачи 104 подает на кодер 106 сообщение заголовка, идентифицирующее принимающую абонентскую станцию. В иллюстративном варианте кодер 106 кодирует сообщение заголовка, применяя формат кодирования, который используется для кодирования заголовков для передач на все абонентские станции. В иллюстративном варианте информация о заголовке кодируется отдельно от остальных данных, так что абонентской станции нет необходимости декодировать очень большой объем данных, передаваемых в течение интервала передачи, если эти данные не предназначены для данной абонентской станции.

Затем контроллер передачи 104 подает сигнал на элемент памяти 102А, дающий команду выдать данные и определяющий максимальный объем данных, который может быть передан на принимающую абонентскую станцию 6А в течение заданного временного интервала. Заданный максимум - это максимальный объем данных (информации), который может быть передан на абонентскую станцию 6А в течение временного интервала Т при выбранной скорости кодирования (R_enc) для фиксированной скорости передачи R, как показано ниже в уравнении (4):
Мах Data =(R•Т)/R_enc. (4)
В ответ на сигнал от контроллера передачи 104 элемент памяти 102А выдает на кодер 106 объем данных, меньше или равный Мах Data.

Кодер 106 кодирует данные, используя выбранный формат кодирования и объединяет кодированные символы сообщения заголовка с кодированными символами данных. В иллюстративном варианте кодер 106 способен кодировать данные с множеством скоростей сверточного кодирования. Например, кодер 106 способен кодировать данные, используя форматы сверточного кодирования со скоростью 1/2, 1/3, 1/4 и 1/5. Скорости кодирования могут быть по существу любыми, если использовать комбинацию обычно применяемых кодеров и прокалывание данных. Кодер 106 подает кодированные символы в перемежитель 108.

Перемежитель 108 переупорядочивает символы в соответствии с заданным форматом переупорядочивания и подает переупорядоченные символы в скремблер 110. Скремблер 110 скремблирует символы в соответствии с заданным форматом расширения МДКР и подает расширенные символы в модулятор 112. Следует отметить, что поскольку передача идет только на одну абонентскую станцию 6А, выполняемое скремблером 110 скремблирование данных предназначено для защиты данных и увеличения помехозащищенности сигнала по отношению к узкополосному шуму, а не для обеспечения связи с множественным доступом.

Модулятор 112 модулирует расширенные символы в соответствии с заданным форматом модуляции. В иллюстративном варианте модулятор 112 представляет собой 16-ричный квадратурный амплитудный модулятор (КАМ). Модулятор 112 подает модулированные символы в передатчик (ПЕР) 114. Передатчик 114 преобразует сигнал с понижением частоты, усиливает его и передает через антенну 116.

Передаваемый сигнал принимается абонентской станцией 6А на антенне 200. Принятый сигнал подается на приемник (ПР) 202. Приемник 202 преобразует принятый сигнал с понижением частоты и усиливает его. Принятый сигнал подается в демодулятор 204, который демодулирует этот сигнал в соответствии с заданным форматом демодуляции. Демодулированный сигнал поступает в эквалайзер 205, который представляет собой канальный компенсатор, описанный выше. После канальной компенсации сигнал подается в дескремблер 206, который дешифрует сигнал в соответствии с заданным форматом сжатия МДКР, как было описано выше. Обратный перемежитель 208 переупорядочивает символы, прошедшие сжатие, и подает их в декодер 210.

В иллюстративном варианте декодер 210 сначала декодирует сообщение заголовка, содержащееся в переупорядоченных символах. Сообщение заголовка подается в средство проверки заголовка 214, которое проверяет, предназначены ли передаваемые данные для абонентской станции 6А. Если данные предназначены для абонентской станции 6А, то тогда декодируются остальные данные. Если заголовок указывает, что данные предназначены для пользователя абонентской станции 6А, то средство проверки заголовка 214 посылает сигнал в декодер 210, указывая, что остальную информацию следует декодировать. В альтернативном варианте декодируются все данные, а затем после процесса декодирования проверяется заголовок.

Декодер 210 декодирует символы в соответствии с выбранным форматом декодирования от управляющего процессора 212. В иллюстративном варианте декодер 210 декодирует переупорядоченные символы в соответствии с одним из множества форматов матричного декодирования, выбираемым на основе выбранной скорости кодирования. Затем декодированные символы поступают к пользователю абонентской станции 6А.

Во втором иллюстративном варианте контроллер передачи 104 выбирает формат модуляции в соответствии с расстоянием между базовой станцией и мобильной станцией. Базовая станция 1 посылает указание о выбранном формате модуляции на абонентскую станцию. Формат модуляции непосредственно воздействует на скорость передачи R. Обратимся к уравнению (2), в котором все параметры являются в этом случае фиксированными, кроме потерь на трассе Ls и скорости передачи R. Передача на более высоких скоростях передачи (R) осуществляется с использованием формата модуляции, который содержит больший набор символов модуляции. Например, для передачи на абонентскую станцию, находящуюся рядом с базовой станцией, может быть использована 28-ричная квадратурная амплитудная модуляция (КАМ). В то же время для передачи на абонентские станции, находящиеся далеко от базовой станции, может быть использована 16-ричная КАМ модуляция.

В иллюстративном варианте абонентская станция 6А передает сообщение, указывающее ее местоположение, на базовую станцию 1. В ответ на это базовая станция 1 выбирает формат модуляции. Как было описано в связи с предыдущим вариантом, расстояния, вычисленные контроллером передачи 104, преобразуются в дискретные значения. Формат модуляции выбирается в соответствии с дискретными значениями расстояния. Обратимся к фиг.4, где все абонентские станции, которые расположены между базовой станцией 1 и окружностью 7А, получают данные с использованием первого формата модуляции. Все абонентские станции, которые расположены между окружностью 7А и окружностью 7В, получают данные с использованием второго формата модуляции. Все абонентские станции, которые расположены между окружностью 7В и окружностью 7С, получают информацию с использованием третьего формата модуляции. Например, если обратиться к фиг. 4, то базовая станция 1 при передаче на абонентскую станцию 6В, которая находится недалеко от базовой станции 1, может использовать формат модуляции КМФС. В противоположном случае, при передаче на абонентскую станцию 6А, находящуюся далеко от базовой станции 1, базовая станция 1 может использовать 64-ричную квадратурную амплитудную модуляцию (КАМ). В иллюстративном варианте сообщение, указывающее выбранный формат модуляции, передается по каналу поискового вызова во время процесса регистрации. Опять же, в предпочтительном варианте система связи разрешает базовой станции 1 изменить формат модуляции с помощью последующих сообщений, передаваемых по каналу поискового вызова.

Переданный сигнал, указывающий формат модуляции, принимается абонентской станцией 6А, как было описано выше, и подается на управляющий процессор 212. Управляющий процессор 212 подает в демодулятор 204 сигнал, указывающий формат демодуляции, который будет использоваться. Демодулятор 204 из второго иллюстративного варианта способен демодулировать принятый сигнал в соответствии с множеством форматов демодуляции. В ответ на сигнал от управляющего процессора 212 выбирается подходящий формат демодуляции.

Вернемся к фиг.5, где данные, подлежащие передаче на абонентские станций в ячейке 1 (абонентские станции 6А, 6В и 6С), подаются в очередь 100. На первом временном интервале (t=0) КБС 4 посылает сообщение контроллеру передачи 104, давая команду базовой станции 1 вести передачу.

В ответ на этот сигнал контроллер передачи 104 выбирает принимающую абонентскую станцию, как было описано выше. Контроллер передачи 104 избирательно подает сигнал на один из элементов памяти 102A-102N на основе своего выбора абонентской станции. Кроме того, в соответствии с выбранной абонентской станцией контроллер передачи 104 подает сигнал, указывающий выбранный формат модуляции на модулятор 112.

Контроллер передачи 104 подает на кодер 106 сообщение заголовка, которое идентифицирует абонентскую станцию, на которую посылаются данные. Кодер 106 кодирует сообщение заголовка, как было описано выше. Затем контроллер передачи 104 подает сигнал на элемент памяти 102А, дающий команду выдать данные и определяющий максимальный объем данных, который может быть передан на принимающую абонентскую станцию 6А в течение заданного временного интервала. Заданный максимум - это максимальный объем данных, который может быть передан на абонентскую станцию 6А в рамках временного интервала Т при выбранной скорости, как показано ниже в уравнении (5):
Мах Data =M•R_s•T, (5)
где М - количество символов модуляции, используемых в выбранном формате модуляции, R_s - скорость передачи символов.

В ответ на сигнал от контроллера передачи 104 элемент памяти 102 выдает на кодер 106 объем данных, меньше или равный Мах Data.

Во втором иллюстративном варианте кодер 106 кодирует данные с фиксированной скоростью кодирования и объединяет закодированные символы сообщения заголовка с закодированными символами данных. Кодер 106 подает закодированные символы в перемежитель 108. Перемежитель 108 переупорядочивает символы в соответствии с заданным форматом переупорядочивания и подает переупорядоченные символы на скремблер 110. Скремблер 110 скремблирует эти символы в соответствии с заданным форматом расширения МДКР и подает скремблированные символы на модулятор 112.

Модулятор 112 модулирует скремблированные символы в соответствии с выбранным форматом модуляции. В иллюстративном варианте модулятор 112 способен преобразовывать скремблированные символы в символы модуляции в соответствии с множеством форматов модуляции. Модулятор 112 подает модулированные символы в передатчик (ПЕР) 114. Передатчик 114 преобразует сигнал с повышением частоты, усиливает его и передает сигнал через антенну 116.

Передаваемый сигнал принимается абонентской станцией 6А на антенне 200. Принятый сигнал подается на приемник (ПР) 202. Приемник 202 преобразует принятый сигнал с понижением частоты и усиливает его. Принятый сигнал подается в демодулятор 204, который демодулирует сигнал в соответствии с выбранным форматом демодуляции. Демодулированный сигнал подается в эквалайзер 205, который осуществляет канальную компенсацию принятого сигнала, как было описано выше. Скомпенсированный сигнал подается в дескремблер 206, который дескремблирует этот сигнал в соответствии с заданным форматом сжатия МДКР. Обратный перемежитель 208 переупорядочивает дескремблированные символы и подает их в декодер 210.

В иллюстративном варианте декодер 210 сначала декодирует сообщение заголовка, содержащееся в переупорядоченных символах. Сообщение заголовка подается в средство проверки заголовка 214, которое проверяет, предназначены ли передаваемые данные для абонентской станции 6А. Если данные предназначены для абонентской станции 6А, то тогда декодируются остальные данные. Если заголовок указывает, что данные предназначены для пользователя абонентской станции 6А, то средство проверки заголовка 214 посылает в декодер 210 сигнал, указывающий, что остальные данные следует декодировать. В альтернативном варианте декодируются все данные, а затем после завершения процесса декодирования проверяется заголовок. Декодер 210 декодирует символы. Затем декодированные символы подаются пользователю абонентской станции 6А.

Изобретение относится к системам связи, в частности к высокоскоростной передаче данных в оборудовании беспроводной сотовой связи. Технический результат - повышение скорости передачи данных за счет выбора скорости кодирования передаваемых сигналов при поддержании скорости передачи постоянной и за счет выбора формата модуляции передаваемого сигнала, который непосредственно измеряет скорость передачи на абонентскую станцию. Соседним ячейкам сотовой системы запрещено передавать данные одновременно. Поскольку главным источником помех является шум от передачи соседних ячеек, то скорость передачи базовых станций с ограниченной мощностью можно резко увеличить, если исключить шум от соседних ячеек. Передачи на каждую абонентскую станцию выполняются с фиксированным уровнем мощности передачи. Однако скорость передачи данных передаваемых сигналов изменяется от одной абонентский станции к другой в зависимости от различий в потерях на трассе. 4 с. и 20 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Способ передачи цифровых данных от первой станции связи ко второй станции связи, заключающийся в том, что определяют расстояние между первой и второй станциями связи, выбирают скорость передачи данных для передачи в соответствии с расстоянием и передают цифровые данные с упомянутой скоростью передачи данных. 1. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выбор скорости передачи данных включает выбор скорости кодирования цифровых данных. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выбор скорости передачи данных включает выбор формата модуляции цифровых данных. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что выбор скорости кодирования включает выбор одной из заданного набора скоростей сверточного кодирования. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение расстояния включает передачу сообщения о местоположении от первой станции связи на вторую станцию связи и определение расстояния в соответствии с сообщением о местоположении
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение расстояния включает передачу эталонного сигнала с известной мощностью, измерение принимаемой мощности эталонного сигнала и вычисление значения расстояния в соответствии с известной мощностью и принимаемой мощностью. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что передачу цифровых данных с упомянутой скоростью передачи данных выполняют с фиксированной максимальной энергией передачи. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно запрещают передачу по меньшей мере от одной, соседней с первой, станции связи, когда первая станция связи ведет передачу. 9. Способ приема цифровых данных в системе связи, в которой первая станция связи передает цифровые данные на вторую станцию связи, причем скорость передачи цифровых данных определяют в соответствии с потерями на трассе между первой и второй станицями связи, заключающийся в том, что принимают на второй станции связи сигнал, указывающий скорость передачи данных, выбирают на второй станции связи формат приема в соответствии со скоростью передачи данных и принимают цифровые данные в соответствии с выбранным форматом приема. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что выбор формата приема включает выбор формата декодирования. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что выбор формата приема включает выбор формата матричного декодирования. 12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что выбор формата приема включает выбор формата демодуляции. 13. Устройство передачи цифровых данных от первой станции связи на вторую станцию связи, содержащее контроллер передачи для выбора формата передачи в соответствии с расстоянием между первой и второй станциями связи и для обеспечения сигнала формата передачи, указывающего выбранный формат передачи и систему передачи для приема цифровых данных и сигнала формата передачи и для передачи цифровых данных в соответствии с выбранным форматом передачи. 14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что контроллер передачи выбирает скорость кодирования цифровых данных. 15. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что контроллер передачи выбирает формат модуляции цифровых данных. 16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что контроллер передачи выбирает одну из заданного набора скоростей сверточного кодирования. 17. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что дополнительно содержит подсистему приемника для приема сообщения о местоположении от второй станции связи, а контроллер передачи предназначен для приема сообщения о местоположении и для вычисления расстояния между первой и второй станицями связи в соответствии с сообщением о местоположении. 18. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что дополнительно содержит подсистему приемника для приема сигнала об известной энергии передачи от второй станции связи, а контроллер передачи предназначен для измерения энергии принимаемого сигнала и для вычисления расстояния между первой и второй станциями связи в соответствии с измеренной энергией принимаемого сигнала. 19. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что система передачи передает цифровые данные с фиксированной максимальной энергией передачи. 20. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что первая станция связи является сотовой базовой станцией, обслуживающей первую ячейку, а контроллер передачи дополнительно предназначен для приема сигнала передачи, указывающего интервал времени для передачи, причем сигнал передачи обеспечивается таким образом, что, когда первая станция связи ведет передачу, другим базовым станциям, обслуживающим ячейки, соседние с первой ячейкой, запрещено вести передачу. 21. Устройство для приема цифровых данных в системе связи, в которой первая станция связи передает цифровые данные на вторую станцию связи, причем скорость передачи цифровых данных определяют в соответствии с расстоянием между первой и второй станицями связи, содержащее подсистему приемника для приема на второй станции связи сигнала, указывающего скорость передачи данных, и управляющий процессор для выбора на второй станции связи формата приема в соответствии со скоростью передачи данных, причем подсистема приемника дополнительно предназначена для приема цифровых данных в соответствии с выбранным форматом приема. 22. Устройство по п. 21, отличающееся тем, что управляющий процессор предназначен для выбора формата декодирования. 23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что управляющий процессор предназначен для выбора формата матричного декодирования. 24. Способ по п. 21, отличающийся тем, что управляющий процессор предназначен для выбора формата демодуляции.