ВОЗДУШНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ С БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗЬЮ МЕЖДУ МОБИЛЬНЫМИ И/ИЛИ СТАЦИОНАРНЫМИ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ Российский патент 2003 года по МПК H04Q7/00 H04B7/26 

Системы телекоммуникации с беспроводной связью между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами являются специальными системами связи с линией передачи сообщений между источником сообщений и потребителем сообщений, в которых для обработки и передачи сообщений в качестве приемопередающих устройств применяют, например, базовые станции и мобильные части, и в которых
1) обработка сообщений и передача сообщений может происходить в одном предпочтительном направлении передачи (симплексный режим) или в двух направлениях передачи (дуплексный режим),
2) обработка сообщений предпочтительно является цифровой,
3) передача сообщений по линии дальней передачи осуществляется беспроводным образом на основе различных способов передачи сообщений для многократного использования линии передачи сообщений FDMA (Frequency Division Multiple Access = множественный доступ с разделением частот), TDMA (Time Division Multiple Access = множественный доступ с разделением времени) и/или
CDMA (Code Division Multiple Access = множественный доступ с кодовым разделением каналов),
- например, в соответствии с различными стандартами радиосвязи, как
DECT (Digital Enhanced (раньше: European) Cordless Telecommunication = Европейский стандарт на цифровую беспроводную связь; ср. "Nachrichtentechnik Elektronik, 42 (1992) янв./фев. 1, Берлин, DE; У. Пильгер "Структура стандарта DECT", с. 23 - 29 в связи с публикацией ETSI (= Европейский институт стандартизации по электросвязи) ETS 300175-1...9, октябрь 1992, и с публикацией DECT DECT-Форум, февраль 1997, с. 1-16].

GSM [Groupe Speciale Mobile или Global System for Mobile Communication = глобальная система мобильных коммуникаций; ср. Informatik Spektrum 14 (1991) июнь, 3, Берлин, DE; А. Манн: "GSM-стандарт - основа для цифровых европейских мобильных сетей радиосвязи", с. 137-152 в связи с публикацией Л. Смолка "GSM-радиоинтерфейс - Элементы и Функции", telekom praxis 4/1993, с. 17-24],
UMTS [Universal Mobile Telecommunication System = Универсальная мобильная система телекоммуникации; ср. (1): Nachrichtentechnik Elektronik, Берлин 45, 1995, 1, с. 10-14, и 2, с. 24-27; П. Юнг, Б. Штейнер: "Концепция мобильной системы радиосвязи CDMA с общей детекцией для третьего поколения мобильной радиосвязи"; (2): Nachrichtentechnik Elektronik, Берлин 41, 1991, 6, с. 223-227 и страница 234, П. В. Байер, П. Юнг, А. Клейн: "CDMA - выгодный способ множественного доступа для частотно-селективных и изменяющихся во времени каналов мобильной радиосвязи"; (3): IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, том E79-A, 12, декабрь 1996, с. 1930-1937, П. В. Байер, П. Юнг: "CDMA Мифы и реальности, новое рассмотрение"; (4): IEEE Personal Communications, февраль 1995, с. 38-47; А. Урие, М. Стритон, К. Mypo: "Усовершенствованная система мобильного доступа TDMA для UMTS"; (5): telekom praxis, 5/1995, с. 9-14; П.В. Байер: "Техника с растяжкой спектра и CDMA -первоначально военная техника покоряет область мирного применения"; (6): IEEE Personal Communications, февраль 1995, с. 48-53; П.Г. Андермо, Л.М. Юербринг: "Основанное на CDMA проектирование радиодоступа для UMTS"; (7): ITG Fachberichte 124 (1993), Берлин, Оффенбах: издательство VDE ISBN 3-8007-1965-7, с. 67-75; Др. Т. Циммерманн, Сименс АГ: "Применение CDMA в мобильной связи"; (8): telcom report 16, (1993), 1, с. 38-41; Др. Т. Кетсеоглу, Сименс АГ, и Др. Т. Циммерманн, Сименс АГ: "Эффективный абонентский доступ для 3-его поколения мобильной связи - Способ множественного доступа CDMA делает воздушный интерфейс более гибким"; (9): Funkschau 6/98, с. 76-81: Р. Зитманн "Борьба вокруг интерфейса UMTS"] WACS или PACS, IS-54, IS-95, PHS, PDC и т. д. [ср. IEEE Communications Magazine, январь 1995, с. 50-57; Д. Д. Фалконер и другие: "Способы множественного доступа с разделением времени для беспроводной персональной связи"].

"Сообщение" является вышестоящим понятием, используемым как для смыслового содержания (информация), так и для физического представления (сигнал). Несмотря на одинаковое смысловое содержание сообщения - то есть одинаковую информацию - могут появляться различные формы сигнала. Так, например, сообщение, касающееся какого-либо объекта, может передаваться
(1) в форме изображения,
(2) в виде произнесенного слова,
(3) в виде написанного слова,
(4) в виде закодированного слова или изображения.

Вид передачи при этом обычно охарактеризован согласно (1)...(3) непрерывными (аналоговыми) сигналами, в то время как при виде передачи согласно (4) обычно возникают дискретные сигналы (например, импульсы, цифровые сигналы).

Последующие фиг. 1-7 показывают:
Фиг. 1 - "трехуровневая структура воздушного интерфейса WCDMA/FDD в "связи вниз к абоненту",
Фиг. 2 - "трехуровневая структура" воздушного интерфейса WCDMA/TDD в "связи вверх от абонента",
Фиг. 3 - "трехуровневая структура" воздушного интерфейса TDCDMA/TDD,
Фиг. 4 - радиосценарий с многократным использованием канала по принципу частотного, временного, кодового разделения каналов,
Фиг. 5 - принципиальное построение базовой станции, выполненной в виде приемопередающего устройства,
Фиг. 6 - принципиальное построение мобильной станции, выполненной также в виде приемопередающего устройства.

В сценарии UMTS (3-е поколение мобильной радиосвязи или соответственно IMT-2000) согласно журналу Funkschau 6/98: Р. Зитманн "Борьба вокруг UMTS-интерфейса", с. 76-81 имеется два частичных сценария. В первом частичном сценарии лицензированная мобильная радиосвязь базируется на технологии WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access = множественный доступ с широкополосным кодовым разделением каналов), как в GSM, режиме FDD (Frequency Division Duplex = дуплекс с частотным разделением), в то время как во втором частичном сценарии нелицензированная некоординированная мобильная радиосвязь базируется на технологии TD-CDMA (Time Division-Code-Division Multiple Access = множественный доступ с временным - кодовым разделением каналов), и как в DECT, эксплуатируется в режиме TDD (Time Division Duplex = дуплекс с временным разделением).

Для режима WCDMA/FDD универсальной мобильной системы телекоммуникации воздушный интерфейс системы телекоммуникации содержит в направлении связи вверх и вниз согласно публикации ETSI STS SMG2 UMTS-L1, Tdoc SMG2 UMTS-L1 163/98: "Физический уровень Ультра, описание, части FDD" редакция 0.3, 1998-05-29 соответственно множество физических каналов, из которых первый физический канал, так называемый Dedicated Physical Control CHannel DPCCH (= выделенный физический управляющий канал), и второй физический канал, так называемый Dedicated Physical Data CHannel DPDCH (=выделенный физический канал данных), относительно "трехуровневой структуры", состоящей из временного сверхцикла (суперфрейм) MZR длиной 720 мс (Т_MZR=720 мс), временного цикла (радиофрейм) ZR длиной 10 мс (T_FZR=10 мс) и канальных интервалов (таймслот) ZS длиной 0,625 мс (T_ZS=0,625 мс), которые представлены на фиг. 1 и 2. Соответствующий временной сверхцикл MRZ содержит, например, 72 временных цикла ZR, в то время как каждый временной цикл ZR содержит в свою очередь, например, 16 канальных интервалов ZS1...ZS16. Отдельный канальный интервал ZS, ZS1...ZS16 (пакет) имеет относительно первого физического канала DPCCH в качестве структуры пакета контрольную последовательность PS с множеством бит N_PILOT (биты N_PILOT) для оценки канала, ТРС-последовательность TPCS с множеством бит N_TPC (биты N_TPC) для особенно быстрого регулирования мощности (Traffic Power Control = регулирование мощности информационного обмена) и TFCI последовательность TFCIS с множеством N_TFCI бит (биты N_TFCI) для задания формата передачи (Traffic Format Channel Indication = указание формата канала информационного обмена), которые указывают скорость передачи в битах, вид услуги, вид кодирования защиты от ошибок и т.д., а также относительно второго физического канала DPDCH последовательность полезных данных NDS с множеством N_DATA бит полезных данных (биты N_DATA). Последующая таблица 1 содержит описанные ARIB в публикации ARIB "Спецификация воздушного интерфейса для мобильной системы 3G", том 3, июнь 1998 в таблице 3.2.2-4 значения бит для канала DPDCH и для канала DPCCH с распределением бит (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) при скоростях передачи информации в битах в канале 64 или соответственно 128 кбит/с.

В "связи вниз к абоненту" (направление телекоммуникации вниз; радиосоединение от базовой станции к мобильной станции) системы WCDMA/FDD ETSI или соответственно ARIB - фиг. 1 - уплотняют по времени первый физический канал, [Dedicated Physical Control CHannel = выделенный физический управляющий канал DPCCH] и второй физический канал [Dedicated Physical Data CHannel = выделенный физический канал данных DPDCH] в то время как в "связи вверх от абонента" (направление телекоммуникации вверх; радиосоединение от мобильной станции к базовой станции) - фиг. 2 - имеет место I/Q-уплотнение, при котором второй физический канал DPDCH передают в I-канале и первый физический канал DPCCH в Q-канале.

Для режима TDCDMA/TDD универсальной системы мобильной радиосвязи воздушный интерфейс системы телекоммуникации в направлении телекоммуникации вверх и вниз согласно публикации TSG RAN WGl (S1.21): "3-е поколение проекта о партнерстве (3GPP)", редакция 0.0.1, 1999-01 базируется опять-таки на "трехуровневой структуре", состоящей из временного сверхцикла MZR, временного цикла ZR и канальных интервалов ZS, как представлено на фиг. 3. Соответствующий временной сверхцикл MZR содержит опять-таки, например, 72 временных цикла ZR, в то время как каждый временной цикл ZR содержит опять-таки, например, 16 канальных интервалов ZS1...ZS16. Отдельный канальный интервал ZS1.. . ZS16 (пакет) содержит или согласно предложению ARIB первую структуру канального интервала (пакетную структуру) ZSS1, в очередности, состоящей из первой последовательности полезных данных NDS1 с битами N_DATA1, контрольной последовательности PS с битами N_PILOT для оценки канала, ТРС-последовательности TPCS с битами N_TPC для регулирования мощности, TFCI последовательности TFCIS с битами N_TFCI для задания формата передачи, второй последовательности полезных данных NDS2 с битами N_DATA2 и с зоной защитного времени SZZ (защитный период) с битами N_GUARD или согласно предложению ETSI вторую структуру канального интервала (пакетную структуру) ZSS2, в очередности, состоящей из первой последовательности полезных данных NDS1, первой TFCI - последовательности TFCIS1, мидэмбл-последовательности MIS для оценки канала, второй TFCI - последовательности TFCIS2, второй последовательности полезных данных NDS2 и зоны защитного времени SZZ.

Фиг. 4 показывает, например, на базе радиосценария GSM, например, с двумя радиосотами и расположенными в них базовыми станциями (базовыми приемопередающими станциями), причем первая базовая станция BTS1 (приемопередатчик) охватывает ненаправленно первую радиосоту FZ1 и вторая базовая станция BTS2 (приемопередающее устройство) - вторую радиосоту FZ2, и исходя из фиг. 1 и 2, радиосценарий с многократным использованием канала согласно частотному/временному/кодовому разделению каналов, при котором базовые станции BTS1, BTS2 через рассчитанный для радиосценария воздушный интерфейс с множеством находящихся в радиосотах FZ1, FZ2 мобильных станций MS1... MS5 (приемопередающее устройство) соединены или соответственно являются соединяемыми за счет беспроводной одно- или двунаправленной связи направление связи вверх UL (Up Link вверх от абонента) и/или направление связи вниз DL (Down Link вниз к абоненту) - на соответствующих каналах передачи TRC (канал связи). Базовые станции BTS1, BTS2 известным образом (сравни систему телекоммуникации GSM) соединены с управлением базовой станции BSC (BaseStation Controller=контроллер базовой станции), которое берет на себя в рамках управления базовыми станциями функции координации частоты и функции коммутации. Управление базовой станции BSC со своей стороны через центральный коммутатор мобильной связи MSC (Mobile Switching Center) соединено с вышестоящей сетью телекоммуникации, например, сетью PSTN (сеть телекоммуникации общего пользования). Центральный коммутатор мобильной связи MSC является центром обслуживания для представленной системы телекоммуникации. Он берет на себя полную координацию вызовов и с присоединенными регистрами (не показано) аутентификацию абонентов телекоммуникации, а также контроль местоположения в сети.

Фиг. 5 показывает принципиальное построение выполненной в виде приемопередающего устройства базовой станции BTS1, BTS2, в то время как фиг. 6 показывает принципиальное построение также выполненной в виде приемопередающего устройства мобильной станции MS1...MS5. Базовая станция BTS1, BTS2 берет на себя передачу и прием радиосообщений от и к мобильной станции MS1.. . MS5, в то время как мобильная станция MS1...MS5 берет на себя передачу и прием радиосообщений от и к базовой станции BTS1, BTS2. Для этого базовая станция имеет передающую антенну SAN и приемную антенну EAN, в то время как мобильная станция MS1...MS5 имеет общую для передачи и приема антенну ANT, управляемую антенным переключателем AU. В направлении вверх (приемный тракт) базовая станция BTS1, BTS2 принимает через приемную антенну EAN, например, по меньшей мере одно радиосообщение FN с частотной/временной/кодовой компонентой по меньшей мере одной мобильной станции MS1...MS5, в то время как мобильная станция MS1. . .MS5 в направлении вниз (приемный тракт) через общую антенну ANT принимает, например, по меньшей мере одно радиосообщение FN с частотной/временной/кодовой компонентой по меньшей мере одной базовой станции BTS1, BTS2. Радиосообщение FN при этом состоит из широкополосно растянутого сигнала несущей частоты с намодулированной на него, составленной из символов данных информацией.

В радиоприемном устройстве FEE (приемник) принятый сигнал несущей частоты отфильтровывают и понижают до промежуточной частоты, которую со своей стороны в основном считывают и квантизируют. После аналого-цифрового преобразования сигнал, который на радиопути является искаженным за счет многопутевого распространения радиоволн, подводят к компенсатору EQL, который в большей части компенсирует искажения (ключевое слово: синхронизация).

После этого в оценщике канала KS пытаются оценить передающие свойства канала передачи TRC, на котором передано радиосообщение FN. Передающие свойства канала передачи указаны при этом во временной области путем канального импульсного ответа. Для того, чтобы канальный импульсный ответ мог быть оценен, радиосообщению FN на стороне передатчика (в данном случае мобильной станции MS1...MS5 или соответственно базовой станции BTS1, BTS2) распределяют или соответственно присваивают выполненную в виде обучающей информационной последовательности специальную дополнительную информацию в виде средней части, так называемого мидэмбла (некоторым образом "мидамбулы").

В следующем за этим, общем для всех принимаемых сигналов детекторе данных DD содержащиеся в общем сигнале отдельные специфичные для мобильной станции составляющие сигнала известным образом корректируют и выделяют. После коррекции и выделения в преобразователе символов в данные SDW имеющиеся до сих пор символы данных преобразуют в двоичные данные. После этого в демодуляторе DMOD из промежуточной частоты восстанавливают первоначальный поток битов, до того, как в демультиплексоре DMUX отдельные канальные интервалы присваивают правильным логическим каналам и тем самым также различным мобильным станциям.

Принятую последовательность битов декодируют поканально в канальном кодере-декодере КС. В зависимости от канала битовые информации присваивают канальному интервалу контроля и сигнализации или речевому канальному интервалу и - в случае базовой станции (фиг. 5) данные контроля и сигнализации и речевые данные для передачи на управление базовой станции BSC передают вместе ответственному за сигнализацию и речевое кодирование/декодирование (речевой кодер-декодер) интерфейсу SS, в то время как - в случае мобильной станции (фиг. 6) - данные контроля и сигнализации передают ответственному за полную сигнализацию и управление мобильной станции, предпочтительно выполненному в виде микропроцессора μР, блоку управления и сигнализации STSE, а речевые данные выполненному для ввода и вывода речи речевому кодеру-декодеру SPC. Микропроцессор μР содержит выполненный на базе уровневой модели взаимодействия OSI/ISO [сравни: Информационные проспекты - Deutsche Telekom, год выпуска 1948, 2/1995, с. 102 - 111] программный модуль PGM, в котором выполняется протокол воздушного интерфейса для сценария UMTS. Из определенных в уровневой модели взаимодействия уровней представлены только существенные для мобильной станции первые четыре уровня, первый уровень S1, второй уровень S2, третий уровень S3 и четвертый уровень S4, причем в первом уровне S1, содержатся между прочим канал DPCCH и канал DPDCH.

В речевом кодере-декодере интерфейса SS в базовой станции BTS1, BTS2 речевые данные передают в заданном потоке данных (например, поток 64 кбит/с в направлении сети или соответственно поток 13 кбит/с в направлении из сети).

В выполненном предпочтительно в виде микропроцессора μР блоке управления STE производится полное управление базовой станции BTS1, BTS2. Микропроцессор μР содержит выполненный на базе уровневой модели взаимодействия OSI/ISO [сравни: Информационные проспекты - Deutsche Telekom, год выпуска 1948, 2/1995, с. 102-111] программный модуль PGM, в котором выполняется протокол воздушного интерфейса для сценария UMTS. Из определенных в уровневой модели взаимодействия уровней опять-таки представлены только существенные для мобильной станции первые четыре уровня, первый уровень S1, второй уровень S2, третий уровень S3 и четвертый уровень S4, причем в первом уровне S1 опять-таки содержатся между прочим канал DPCCH и канал DPDCH.

В направлении вниз (передающий тракт) базовая станция BTS1, BTS2 через передающую антенну SAN передает, например, по меньшей мере одно радиосообщение FN с частотной/временной/кодовой компонентой по меньшей мере к одной мобильной станции MS1...MS5, в то время как мобильная станция MS1...MS5 передает в направлении вверх (передающий тракт) через общую антенну ANT, например, по меньшей мере одно радиосообщение FN с частотной/временной/кодовой компонентой по меньшей мере к одной базовой станции BTS1, BTS2.

Передающий тракт начинается в случае базовой станции BTS1, BTS2 на фиг. 5 тем, что полученные в канальном кодере-декодере КС от управления базовой станции BSC через интерфейс SS данные контроля и сигнализации, а также речевые данные присваивают канальному интервалу контроля и сигнализации или речевому канальному интервалу и кодируют их поканально в битовую последовательность.

Передающий тракт начинается в случае мобильной станции MS1...MS5 на фиг. 6 тем, что полученные в канальном кодере-декодере КС от речевого кодера-декодера SPC речевые данные и полученные от блока управления и сигнализации STSE данные контроля и сигнализации присваивают канальному интервалу контроля и сигнализации или речевому канальному интервалу и кодируют их поканально в битовую последовательность.

Полученную в базовой станции BTS1, BTS2 и в мобильной станции MS1...MS5 битовую последовательность преобразуют в преобразователе данных в символы DSW в символы данных. После этого символы данных в устройстве растяжки SPE растягивают с индивидуальным для абонента кодом. В пакетном генераторе BG, состоящем из составителя пакетов BZS и мультиплексора MUX, вначале в составителе пакетов BZS соответственно растянутым символам данных добавляют обучающую информационную последовательность в виде мидэмбла для оценки канала и в мультиплексоре MUX полученную таким образом пакетную информацию соответственно устанавливают в правильный канальный интервал. Затем полученный пакет в модуляторе MOD подвергают высокочастотной модуляции, а также цифроаналоговому преобразованию, до того как полученный таким образом сигнал как радиосообщение FN через передающее устройство FSE (передатчик) излучается на передающей антенне SAN или соответственно общей антенне ANT.

Системы TDD (Time Division Duplex = дуплекс с временным разделением) являются системами телекоммуникации, в которых временной цикл передачи, состоящий из множества канальных интервалов, разделен для направления передачи вниз (вниз к абоненту) и направления передачи вверх (вверх от абонента) - предпочтительно в середине.

Системой телекоммуникации TDD, которая имеет подобный временной цикл передачи, является, например, известная система DECT [Digital Enhanced (раньше: European) Cordless Telecommunication = Европейский стандарт на цифровую беспроводную связь; ср. "Nachrichtentechnik Elektronik, 42 (1992) янв. /фев. 1, Берлин, DE; У. Пильгер "Структура стандарта DECT", с. 23 - 29 в связи с публикацией ETSI (= Европейский институт стандартизации по электросвязи) ETS 300175-1. ..9, октябрь 1992, и с публикацией DECT DECT-Форум, февраль 1997, с. 1-16]. Система DECT имеет временной цикл передачи с продолжительностью 10 мс, состоящий из 12 канальных интервалов "вниз к абоненту" и из 12 канальных интервалов "вверх от абонента". Для любого двунаправленного телекоммуникационного соединения на заданной частоте в направлении передачи вниз DL (Down Link = связь вниз к абоненту) и в направлении передачи вверх UL (Up Link = связь вверх от абонента) согласно стандарту DECT выбирают свободную пару канальных интервалов с одним канальным интервалом "вниз к абоненту" и одним канальным интервалом "вверх от абонента", в которой расстояние между канальным интервалом "вниз к абоненту" и канальным интервалом "вверх от абонента" опять-таки согласно стандарту DECT составляет половину длины (5 мс) временного цикла передачи DECT.

Системы телекоммуникации FDD (Frequency Division Duplex = дуплекс с частотным разделением) являются системами телекоммуникации, в которых временной цикл, состоящий из множества канальных интервалов, для направления передачи вниз (вниз к абоненту) передают в первой полосе частот и для направления передачи вверх (вверх от абонента) - во второй полосе частот.

Системой телекоммуникации FDD, которая передает временной цикл таким образом является, например, известная система GSM [Groupe Speciale Mobile или Global System for Mobile Communication = глобальная система мобильных коммуникаций; ср. Informatik Spektrum 14 (1991) июнь, 3, Берлин, DE; A. Maнн "GSM-стандарт основа для цифровых европейских мобильных сетей радиосвязи", с. 137-152 в связи с публикацией П. Смолка "GSM-радиоинтерфейс - Элементы и Функции", telekom praxis 4/1993, с. 17-24].

Воздушный интерфейс для системы GSM знает множество обозначаемых как службы путей передачи (службы носителя) логических каналов, так например, канал AGCH (Access Grant CHannel = канал разрешения доступа), канал ВССН (Broadcast CHannel = канал коллективного пользования), канал FACCH (Past Associated Control CHannel = быстро присоединяемый управляющий канал), канал РСН (Paging CHannel = канал поддержки пэйджеров), канал RACH (Random Access CHannel = канал произвольного доступа), канал TCH (Traffic CHannel = канал информационного обмена), соответствующая функция которых в воздушном интерфейсе описана в публикации Informatik Spektrum 14 (1991) июнь, 3, Берлин, DE; А. Манн: "GSM-стандарт - основа для цифровых европейских мобильных сетей радиосвязи", с. 137-152 в связи с публикацией П. Смолка "GSM-радиоинтерфейс - Элементы и Функции", telekom praxis 4/1993, с. 17-24.

Так как в рамках сценария UMTS (3-е поколение мобильной радиосвязи или соответственно IMT-2000) режим WCDMA/FDD и режим TDCDMA/TDD должны использоваться совместно, желательным является хорошая производительность или соответственно эффективность системы телекоммуникации как в направлении вниз, так и в направлении вверх, то есть хорошая частота появления ошибок в битах в зависимости от отношения сигнал-помеха.

Производительность или соответственно эффективность в направлении вниз и вверх являются зависимыми, между прочим, от оценки канала, быстрого регулирования мощности и детекции бит формата.

Качество оценки канала, работоспособность быстрого регулирования мощности или соответственно детекция битов формата является зависимым от количества N_PILOT, N_TPC и N_TFCI или соответственно от энергии стоящих в распоряжении бит.

Производительность или соответственно эффективность в направлении вниз и вверх могут поэтому быть субоптимальными для выбранной тройки значений N_PILOT, N_TPC и N_TFCI.

Если, например, количество бит N_PILOT является слишком малым, тогда для оценки канала имеется в распоряжении слишком мало энергии. Это обуславливает "плохую" оценку канала или соответственно худшую (более высокую) частоту появления ошибок в битах в приемнике, то есть имеет место худшая производительность или соответственно эффективность в направлении вниз и вверх. Подобное справедливо для бит N_TPC для быстрого регулирования мощности и бит N_TFCI для указания формата передачи.

Оптимальная тройка значений является зависимой от канальной скорости передачи информации в битах, окружающей среды (городской район, сельская местность, холмистая местность, внутренняя сеть), от удаления мобильной станции от базовой станции, загрузки системы WCDMA/FDD (количество активных соединений, помехи за счет взаимного наложения из соседних сот и т.д.).

Обычно для определенной канальной скорости передачи информации в битах тройку значений N_PILOT, N_TPC и Т_TFCI задают, а не изменяют переменно во время соединения или при переходе в другую окружающую среду.

Согласно публикации ETSI STC SMG2 UMTS-L1, Tdoc SMG2 UMTS-L1 168/98: "Гибкое распределение мощности для связи вниз от центрального узла к абоненту полей DPCCH", 15-17 июня 1998, Турин, Италия контрольные биты, биты для быстрого регулирования мощности и биты формата по сравнению с битами данных DPDCH излучают базовой станцией с более высокой мощностью. Недостатком при этом является то, что в приемном устройстве АРУ или соответственно аналого-цифровой преобразователь для бит данных канала DPDCH больше не являются оптимально управляемыми. Кроме того, является также недостатком, что в передающем устройстве радиочасть должна быть рассчитана на скачкообразный подъем/спад мощности передачи. Предпочтительным является, что количество бит данных канала DPDCH не изменяется.

Из ЕР-0627827 А2 известен способ для управления передачи потоков информации с переменной скоростью в радиосистемах, при котором имеющиеся в распоряжении биты информационных потоков с переменной скоростью передачи, которые происходят от различных источников в системе и которые относительно одного и того же телекоммуникационного соединения передают на том же самом радиоканале, распределяют динамически с учетом множества свойств системы или соответственно параметров системы.

Положенная в основу изобретения задача состоит в том, чтобы улучшить производительность или соответственно "эффективность" физических каналов в системах телекоммуникации с беспроводной связью между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами в зависимости от скорости передачи данных в каналах, окружения системы, загрузки системы и от удаления между приемопередающими устройствами так, чтобы не были необходимыми никакие схемно-технические изменения на передатчике и/или приемнике в приемопередающих устройствах.

Эта задача решается соответственно признаками п.1, п.2, п. 3 формулы изобретения.

Настоящим изобретением (п.1-3 формулы изобретения) предлагается воздушный интерфейс, в котором количество бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI является соответственно переменным и в котором, в частности, во время активного или пассивного телекоммуникационного соединения между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами системы телекоммуникации количество бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI является адаптивно изменяемым или соответственно оптимируемым соответственно за счет средств управления, например, за счет подходящей сигнализации "уровень 2" или соответственно "уровень 3" (сигнализация "уровень 2/3"), которая происходит, например, через канал DPDCH.

Согласно п. 1 формулы изобретения распределение данных, бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI, в канале DPCCH во время коммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз при остающимся постоянным общем объеме данных в канале DPDCH и остающимся постоянным общем объеме данных на канальный интервал является изменяемым за счет адаптации к свойствам телекоммуникационного соединения. При этом изменение может идти так далеко, что по меньшей мере один тип бит названных бит временно (например, на продолжительность соответствующего телекоммуникационного соединения) не представлен в канале DPCCH, то есть количество соответствующих бит в канале DPCCH равно нулю.

Согласно п. 2 формулы изобретения распределение данных, бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI, в канале DPCCH во время коммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз является изменяемым за счет повышения общего объема данных на канальный интервал.

Это повышение согласно п.6 формулы изобретения достигается предпочтительным образом за счет того, что общий объем данных на канальный интервал увеличивают за счет уменьшения коэффициента растяжения.

Согласно п. 3 формулы изобретения распределение данных, бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI, в канале DPCCH во время коммуникационного соединения в направлении телекоммуникации сверху вниз при остающимся постоянным общем объеме данных на канальный интервал является изменяемым за счет того, что часть бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI в канале DPCCH присваивают каналу DPDCH или часть полезных бит (полезные данные) в канале DPDCH присваивают каналу DPCCH.

Таким образом является возможным, повышать или соответственно понижать (уменьшать) количество бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI за счет пропуска или соответственно добавления полезных бит или соответственно полезных данных в канале DPDCH.

В основе последующих форм дальнейшего развития изобретения по п.1 согласно п. 4 и/или п. 5 формулы изобретения лежит общее принципиальное соображение, использовать факт или обстоятельство, что согласно международной заявке PCT/DE98/02894 оцененные канальные импульсные ответы коррелированы между собой, причем степень корреляции сама коррелирует с относительным движением (медленно или соответственно быстро) мобильного приемопередающего устройства или соответственно мобильной станции - при медленном движении существует сильная корреляция между оцененными канальными импульсными ответами, в то время как при быстром движении существует слабая корреляция между оцененными канальными импульсными ответами - и может быть определена стационарным и/или мобильным приемопередающим устройством, за счет того, что оценивают, например, канальные импульсные ответы прежних канальных интервалов от стационарного и/или мобильного приемопередающего устройства.

Дальнейшее развитие изобретения по п.1 согласно п. 4 формулы изобретения дает преимущество, что - если мобильное приемопередающее устройство (мобильная станция) движется очень медленно со скоростью, меньшей чем 3 км/час (например, терминал с дистанционным доступом к электронной почте) и если оценка канала может быть значительно улучшена на основе вышестоящих общих принципиальных соображений - количество бит N_PILOT может быть уменьшено, без заметного ухудшения качества оценки канала. В этом случае количество бит N_TFCI для задания формата передачи и/или бит N_TPC для быстрого регулирования мощности может быть увеличено. В целом за счет этого производительность или соответственно эффективность системы телекоммуникации улучшаются как в направлении сверху вниз, так и в направлении снизу вверх.

Дальнейшее развитие изобретения по п.1 согласно п. 5 формулы изобретения дает преимущество, что - если с учетом вышеприведенных общих принципиальных соображений мобильное приемо/передающее устройство (мобильная станция) движется очень быстро со скоростью больше чем 150 км/час и если быстрое регулирование мощности не может больше скомпенсировать "замирания Рэлея" (быстрое затухание, вызванное в основном движением мобильной станции), и вследствие этого может происходить только регулирование "логарифмически нормального замирания" (медленное затухание, вызванное в основном эффектами затенения), причем регулирование "логарифмически нормального замирания" может происходить со значительно меньшей скоростью бит для быстрого регулирования мощности, например биты N_TPC для быстрого регулирования мощности передают только еще в каждом десятом канальном интервале. В остальных канальных интервалах биты N_TPC для быстрого регулирования мощности выпускают. За счет этого тогда передают дополнительные биты N_PILOT для оценки канала и/или биты N_TFCI для задания формата передачи.

Дальнейшее развитие изобретения по п.1 согласно п.4 и 5 формулы изобретения дает преимущество, что с учетом вышеприведенных общих принципиальных соображений прежде всего, если - как в форме дальнейшего развития изобретения по п. 1 согласно п.4 формулы изобретения - мобильное приемопередающее устройство (мобильная станция) движется вначале очень медленно, - применяют соответственно примененное для этой формы дальнейшего развития количество бит N_PILOT, бит N_TFCI и бит N_TPC и затем, если - как в случае дальнейшего развития изобретения по п. 1 согласно п.5 формулы изобретения - мобильное приемопередающее устройство (мобильная станция) начинает двигаться все быстрее, после превышения заданной скорости, например 100 км/час, применяют соответственно примененное для этой формы дальнейшего развития количество бит N_PILOT, бит N_TFCI, бит N_TPC.

Дополнительные предпочтительные формы развития изобретения указаны в остальных пунктах формулы изобретения.

Изобретения поясняются в рамках примера выполнения изобретения на основе фиг. 7. При этом фиг. 7 показывает, исходя из представленного на фиг. 5 и 6 микропроцессора μР, модифицированный микропроцессор μР' с модифицированным программным модулем PGM'. Модификация состоит в том, что модифицированный программный модуль PGM' содержит соответственно во втором уровне S2, ответственном за защиту данных, и в третьем уровне S3, ответственном за коммутацию, средства управления STM. Эти средства управления STM выполнены таким образом и таким образом имеют доступ к физическим каналам DPCCH, DPDCH в уровне 1, что
1) распределение бит N_PILOT в контрольной последовательности PS, бит N_TPC в ТРС-последовательности TPCS и бит N_TFCI в TFCI-последовательности TFCIS во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз при остающимся постоянным объеме данных в последовательности полезных данных NDS и остающимся постоянным общем объеме данных на канальный интервал ZS является изменяемым за счет адаптации к свойствам телекоммуникационного соединения, и/или
2) распределение бит N_PILOT в контрольной последовательности PS, бит N_TPC в ТРС-последовательности TPCS и бит N_TFCI в TFCI-последовательности TFCIS во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз является изменяемым за счет повышения общего объема данных на канальный интервал ZS, и/или
3) распределение бит N_PILOT в контрольной последовательности PS, бит N_TPC в ТРС-последовательности TPCS и бит N_TFCI в TFCI-последовательности TFCIS во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз при остающимся постоянным общем объеме данных на канальный интервал ZS является изменяемым за счет того, что часть бит N_PILOT в контрольной последовательности PS, бит N_TPC в ТРС-последовательности TPCS и бит N_TFCI в TFCI-последовательности TFCIS присваивают каналу DPDCH или часть бит N_DATA, бит N_DATA1, бит N_DATA2 в полезной последовательности NDS присваивают каналу DPCCH.

Кроме того, является возможным, что средства управления STM выполнены таким образом и таким образом имеют доступ к физическим каналам DPCCH, DPDCH в уровне 1, что
4) количество бит N_PILOT в контрольной последовательности PS уменьшают в пользу количества бит N_TPC в ТРС-последовательности TPCS и/или бит N_TFCI в TFCI-последовательности TFCIS, если в качестве первого свойства телекоммуникационного соединения мобильное приемопередающее устройство MS1...MS5 движется с малой скоростью, в основном меньше чем 5 км/час, и/или
5) количество бит N_TPC в ТРС-последовательности TPCS уменьшают в пользу количества бит N_PILOT в контрольной последовательности PS и/или бит N_TFCI в TFCI-последовательности TFCIS, если в качестве второго свойства телекоммуникационного соединения мобильное приемопередающее устройство MS1...MS5 движется с большой скоростью, в основном больше чем 100 км/час.

Изобретение относится к системам телекоммуникации и может быть использовано для улучшения эффективности или, соответственно, "производительности" физических каналов в системах телекоммуникации с беспроводной связью между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами в зависимости от скорости передачи данных в канале, окружающей среды системы, загрузки системы и удаления между приемопередающими устройствами так, чтобы в передатчике и/или приемнике в приемопередающих устройствах не требовалось никаких схемно-технических изменений. Предлагается воздушный интерфейс, в котором количество бит N_PILOT, бит N_TPC и бит N_TFCI является переменным и в котором, в частности, во время активного или пассивного телекоммуникационного соединения между мобильными или стационарными приемопередающими устройствами системы телекоммуникации количество указанных бит является адаптивно изменяемым или оптимируемым за счет средств управления подходящей сигнализации "уровня 2" или, соответственно "уровня 3", которая происходит, например, через канал DPDCH (выделенный физический канал данных). 3 с. и 7 з.п.ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Воздушный интерфейс для систем телекоммуникации с беспроводной связью между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами со следующими признаками: (а) физический первый уровень (S1) воздушного интерфейса (PGM) содержит в по меньшей мере одном канальном интервале (ZS) структуры временного цикла (ZR, MZR) системы телекоммуникации для каждого присвоенного первому уровню (S1) телекоммуникационного соединения по меньшей мере один первый физический канал (DPCCH) и по меньшей мере один второй физический канал (DPDCH), (b) в первом физическом канале (DPСCH) содержатся первое поле данных для оценки канала (PS) с данными оценки канала (N_PILOT), второе поле данных для регулирования мощности (TPCS) с данными регулирования мощности (N_TPC) и третье поле данных для задания формата передачи (TFCIS) с данными задания формата передачи (N_TFCI), (с) во втором физическом канале (DPDCH) содержится поле полезных данных (NDS) с полезными данными (N_DATA, N_DATA1, N_DATA2), (d) ответственный за защиту данных второй уровень (S2) и/или ответственный за коммутацию третий уровень (S3) воздушного интерфейса (PGM) содержат соответственно средства управления (STM), которые выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что распределение данных (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз является изменяемым при остающемся постоянным объеме данных в поле полезных данных (NDS) и остающемся постоянным общем объеме данных на канальный интервал (ZS) за счет адаптации к свойствам телекоммуникационного соединения. 2. Воздушный интерфейс для систем телекоммуникации с беспроводной связью между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами со следующими признаками: (а) физический первый уровень (S1) воздушного интерфейса (PGM) содержит в по меньшей мере одном канальном интервале (ZS) структуры временного цикла (ZR, MZR) системы телекоммуникации для каждого присвоенного первому уровню (S1) телекоммуникационного соединения по меньшей мере один первый физический канал (DPCCH) и по меньшей мере один второй физический канал (DPDCH), (b) в первом физическом канале (DPCCH) содержатся первое поле данных для оценки канала (PS) с данными оценки канала (N_PILOT), второе поле данных для регулирования мощности (TPCS) с данными регулирования мощности (N_TPC) и третье поле данных для задания формата передачи (TFCIS) с данными задания формата передачи (N_TFCI), (с) во втором физическом канале (DPDCH) содержится поле полезных данных (NDS) с полезными данными (N_DATA, N_DATA1, N_DATA2), (d) ответственный за защиту данных второй уровень (S2) и/или ответственный за коммутацию третий уровень (S3) воздушного интерфейса (PGM) содержат соответственно средства управления (STM), которые выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что распределение данных (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз является изменяемым за счет повышения общего объема данных на канальный интервал (ZS). 3. Воздушный интерфейс для систем телекоммуникации с беспроводной связью между мобильными и/или стационарными приемопередающими устройствами со следующими признаками: (а) физический первый уровень (S1) воздушного интерфейса (PGM) содержит в по меньшей мере одном канальном интервале (ZS) структуры временного цикла (ZR, MZR) системы телекоммуникации для каждого присвоенного первому уровню (S1) телекоммуникационного соединения по меньшей мере один первый физический канал (DPCCH) и по меньшей мере один второй физический канал (DPDCH), (b) в первом физическом канале (DPCCH) содержатся первое поле данных для оценки канала (PS) с данными оценки канала (N_PILOT), второе поле данных для регулирования мощности (TPCS) с данными регулирования мощности (N_TPC) и третье поле данных для задания формата передачи (TFCIS) с данными задания формата передачи (N_TFCI), (с) во втором физическом канале (DPDCH) содержится поле полезных данных (NDS) с полезными данными (N_DATA, N_DATA1, N_DATA2), (d) ответственный за защиту данных второй уровень (S2) и/или ответственный за коммутацию третий уровень (S3) воздушного интерфейса (PGM) содержат соответственно средства управления (STM), которые выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что распределение данных (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз при остающемся постоянным общем объеме данных на канальный интервал (ZS) является изменяемым за счет того, что данные (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) присваивают второму каналу (DPDCH), или данные (N_DATA, N_DATA1, N_DATA2) в поле полезных данных (NDS) присваивают первому каналу (DPCCH). 4. Воздушный интерфейс по п.1, отличающийся тем, что средства управления (STM) выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что количество данных (N_PILOT) в первом поле данных (PS) уменьшают в пользу количества данных (N_TPC, N_TFCI) во втором поле данных (TPCS) и/или третьем поле данных (TFCIS), если в качестве первого свойства телекоммуникационного соединения мобильное приемопередающее устройство (MS1. . . MS5) движется с малой скоростью, в основном меньше, чем 5 км/ч. 5. Воздушный интерфейс по п.1 или 4, отличающийся тем, что средства управления (STM) выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что количество данных (N_TPC) во втором поле данных (TPCS) уменьшают в пользу количества данных (N_PILOT, N_TFCI) в первом поле данных (PS) и/или третьем поле данных (TFCIS), если в качестве второго свойства телекоммуникационного соединения мобильное приемопередающее устройство (MS1...MS5) движется с большой скоростью, в основном больше, чем 100 км/ч. 6. Воздушный интерфейс по п.2, отличающийся тем, что общий объем данных на канальный интервал (ZS) в системе телекоммуникации, базирующейся на кодовом разделении каналов, является увеличиваемым за счет уменьшения коэффициента растяжения. 7. Воздушный интерфейс по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что система телекоммуникации является эксплуатируемой в режиме FDD и/или TDD. 8. Воздушный интерфейс по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что система телекоммуникации является эксплуатируемой в широкополосном режиме. 9. Воздушный интерфейс по п.1 или по любому из пп.3-8, отличающийся тем, что средства управления (STM) выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что распределение данных (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз является изменяемым за счет повышения общего объема данных на канальный интервал (ZS). 10. Воздушный интерфейс по п.1 или по любому из пп.4-8, отличающийся тем, что средства управления (STM) выполнены таким образом и имеют доступ к физическим каналам (DPCCH, DPDCH) таким образом, что распределение данных (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) во время телекоммуникационного соединения в направлении телекоммуникации снизу вверх и/или сверху вниз при остающемся постоянным общем объеме данных на канальный интервал (ZS) является изменяемым за счет того, что данные (N_PILOT, N_TPC, N_TFCI) в полях данных (PS, TPCS, TFCIS) присваивают второму каналу (DPDCH) или данные (N_DATA, N_DATA1, N_DATA2) в поле полезных данных (NDS) присваивают первому каналу (DPCCH).