Область техники
Настоящее изобретение относится к области беспроводной связи. В частности, настоящее изобретение касается способа уменьшения частоты пропадания вызовов в беспроводной системе связи, имеющей многолучевые линии связи.
Предшествующий уровень техники
Имеется множество различных беспроводных систем связи с многолучевыми линиями связи. Одним из примеров таких систем является спутниковая система связи. Другим примером является сотовая система связи. Спутниковая система связи включает в себя один или несколько спутников для трансляции сигналов связи между шлюзами (называемыми также "станциями связи" или "базовыми станциями") и терминалами пользователей. Шлюзы обеспечивают линии связи для соединения терминала пользователя с другими терминалами пользователей либо с пользователями других систем связи, такой как коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Терминалы пользователей могут быть стационарными или мобильными, такими как мобильный телефон, и могут располагаться рядом со шлюзом либо вдали от него.
Спутник может принимать сигналы и передавать сигналы на терминал пользователя при условии, что терминал пользователя находится в зоне обслуживания спутника. Зона обслуживания спутника - это географический регион на поверхности земли, покрываемый спутниковой системой связи. В некоторых спутниковых системах зона обслуживания спутника географически разделена на "лучи" посредством использования антенн, формирующих множество лучей. Каждый луч покрывает определенный географический регион в зоне обслуживания спутника.
В некоторых спутниковых системах связи используются сигналы с расширенным спектром и множественный доступ с кодовым разделением каналов (МДКР), как описано в патенте США №4901307 на "Систему связи множественного доступа с расширенным спектром, использующего спутниковые и наземные ретрасляторы", выданном 13 февраля 1990 года, и патенте США №5691174 на "Способ и устройство для использования передаваемой мощности полного спектра в системе связи с расширенным спектром для отслеживания времени и энергии для индивидуального абонента", выданном 25 ноября 1997 года, права на которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения и содержание которых включено сюда по ссылке.
В системах связи, использующих МДКР, применяются отдельные линии связи для передачи сигналов связи к шлюзу или базовой станции и от шлюза или базовой станции к сотовой системе. Прямая линия связи относится к сигналам связи, передаваемым от шлюза или базовой станции к терминалу пользователя. Обратная линия связи относится к сигналам связи, которые передаются от терминала пользователя к шлюзу или базовой станции. В случаях, когда требуется спутниковое разнесение, шлюз устанавливает две или более прямые линии для данного терминала пользователя, причем каждая прямая линия связи устанавливается по лучу от отличающегося спутника. Например, в конфигурации с разнесением двух спутников первая прямая линия связи установлена по лучу, излучаемому первым спутником, а вторая прямая линия связи установлена по лучу, излучаемому вторым спутником. В вышеуказанном примере терминал пользователя принимает информацию или данные от шлюза, как по первому, так и по второму лучу. Разнесение спутников обеспечивает улучшенные системные характеристики, поскольку снижается вероятность прерывания линий связи или вызовов. Например, если луч, поддерживающий первую прямую линию связи, блокирован препятствием (к примеру, высоким зданием), связь между терминалом пользователя и шлюзом будет продолжаться без прерывания по второй прямой линии связи. Для пользователя блокирование луча останется незаметным. Следовательно, в общем случае в многолучевых системах связи разнесение источников лучей является желательным.
В спутниковых системах связи, где положение спутников не стационарно относительно некоторой точки на поверхности земли, географическая область, покрываемая данным спутником, постоянно изменяется. В результате терминал пользователя, который в один момент находился в зоне действия определенного луча конкретного спутника, в следующий момент времени может оказаться в зоне действия другого луча того же спутника и/или другого луча другого спутника. Кроме того, поскольку спутниковая связь является беспроводной, терминал пользователя может свободно перемещаться с места на место. Таким образом, даже в системах, где положение спутников стационарно относительно некоторой точки на поверхности земли, удобно, чтобы терминал пользователя покрывался разными лучами. Следовательно, если линия связи между терминалом пользователя и шлюзом установлена по первому лучу и эта линия связи не установлена по другим лучам, прежде чем терминал пользователя перестанет покрываться первым лучом, то тогда в некоторой точке терминал пользователя больше не сможет осуществлять связь со шлюзом, используя установленную линию связи. В результате действующий вызов между терминалом пользователя и шлюзом будет потерян. Пропадание вызовов в системе связи представляет серьезную проблему для поставщиков услуг, которые стараются обеспечить услуги связи без прерывания. Подобная проблема пропадания вызовов может возникнуть в случае, когда мобильные пользователи перемещаются с места на место в разделенных на сектора ячейках сотовых наземных систем связи. Это имеет место там, где ячейки разбиты на две или более зон обслуживания меньшего размера, которые покрываются сигналами с отличающимися друг от друга частотами, либо в случае использования разных кодовых пространств. В этих случаях мобильные пользователи могут перемещаться вдоль границ секторов внутри ячеек или многократно пересекать эти границы в зависимости от таких факторов, как размеры ячейки и сектора, и особенностей локальной физической среды.
Следовательно, имеется потребность в системе и способе для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучевой системе связи. Такая система и способ должны поддерживать требуемый уровень разнесения источников лучей, дополнительно повышая надежность системы связи.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает систему и способ для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучевой системе связи, имеющей терминал пользователя, станцию связи для передачи информации на терминал пользователя и приема информации от терминала пользователя и множество источников лучей, причем каждый источник лучей излучает множество лучей и линия связи между терминалом пользователя и станцией связи устанавливается по одному или нескольким лучам. Кроме того, система и способ, соответствующие настоящему изобретению, поддерживают требуемый уровень разнесения источников лучей.
Способ согласно настоящему изобретению основан на протоколе обмена сообщениями между станцией связи и терминалом пользователя. На основе сообщений, посылаемых от терминала пользователя на станцию связи, станция связи может определить наиболее подходящий(е) луч(и) для передачи информации или данных на терминал пользователя. Сообщения, посылаемые с терминала пользователя на станцию связи, содержат значения, представляющие интенсивности лучей, измеряемые в терминале пользователя. Станция связи использует эти значения для выбора
наиболее подходящих лучей, которые следует использовать в качестве линии связи между данной станцией связи и терминалом пользователя. Лучи, которые должны использоваться, это лучи, которые при их использовании уменьшают частоту пропадания вызовов и обеспечивают требуемый уровень разнесения источников лучей.
Способ согласно одному варианту настоящего изобретения включает: (1) передачу от станции связи на терминал пользователя сообщения маски лучей (СМЛ), в котором содержится множество идентификаторов лучей, где каждый из идентификаторов лучей идентифицирует луч, доступный в данный момент для станции связи; (2) периодическое измерение в терминале пользователя интенсивности каждого луча, идентифицированного в СМЛ; (3) периодическую передачу от терминала пользователя на станцию связи контрольного сообщения об измерении интенсивности (КСИИ), содержащего множество значений интенсивности лучей, где каждое значение интенсивности луча является функцией измеренной интенсивности одного из лучей, идентифицированных в СМЛ; (4) выбор на станции связи на основе значений интенсивности лучей в КСИИ одного или нескольких лучей, которые следует использовать в качестве линии связи между станцией связи и терминалом пользователя (то есть станция связи выбирает новый набор активных лучей); (5) передачу со станции связи информации по всем лучам, входящим в новый набор активных лучей; (6) передачу от станции связи на терминал пользователя сообщения о направлении переключения каналов связи (СНПК), если один или более лучей, выбранных на шаге (4), не является тем же лучом или теми же лучами, которые входят в текущий набор активных лучей, где текущий набор активных лучей состоит из одного или нескольких лучей, по которым уже установлена линия связи между станцией связи и терминалом пользователя; и (7) прием на станции связи сообщения о завершении переключения каналов связи (СЗПК), переданного от терминала пользователя после того, как терминал пользователя принял информацию о каждом из лучей в новом наборе активных лучей.
На основе СНПК терминал пользователя может определить один или несколько лучей, которые станция связи выбрала на шаге (4) и которые следует использовать в качестве линии связи между станцией связи и терминалом пользователя. В одном варианте СНПК включает идентификатор лучей, соответствующий каждому лучу, выбранному станцией связи на шаге (4). В другом варианте СНПК включает набор добавленных лучей и набор исключенных лучей. Набор добавленных лучей включает идентификатор лучей для каждого луча в новом наборе активных лучей, которого нет в текущем наборе активных лучей. Набор исключенных лучей включает идентификатор для каждого луча в текущем наборе активных лучей, которого нет в новом наборе активных лучей.
Согласно одному варианту множество значений интенсивности лучей, входящих в КСИИ, включает множество значений, соответствующих самому интенсивному лучу для каждого спутника, идентифицированному в СМЛ. В другом варианте значения интенсивности лучей в КСИИ представляют собой настроенные значения интенсивности лучей.
В одном варианте шаг выбора на станции связи одного или нескольких лучей, которые следует использовать в качестве линии связи между станцией связи и терминалом пользователя, включает: 1) выбор самого интенсивного луча в КСИИ; (2) определение самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ, где альтернативный луч - это луч, излучаемый другим спутником, а не тем, который излучает луч, выбранный на шаге (1); и (3) выбор самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ, если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ меньше порогового значения.
В другом варианте шаг выбора одного или нескольких лучей, по которым устанавливается линия связи, включает: (1) выбор самого интенсивного луча в КСИИ; (2) определение самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ; (3) выбор самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ, если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ меньше или равна первому пороговому значению; (4) определение самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе, где альтернативный луч в текущем активном наборе представляет собой луч в текущем активном наборе, который излучается другим спутником, а не тем, который излучает луч, выбранный на шаге (1), если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ больше первого порогового значения; и (5) выбор самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе, если интенсивность самого интенсивного луча в КСИИ минус интенсивность самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе меньше или равна второму пороговому значению. В одном варианте настоящего изобретения второе пороговое значение больше первого порогового значения.
В другом варианте терминал пользователя непрерывно измеряет интенсивность каждого луча в текущем активном наборе. Если интенсивность луча в текущем активном наборе меньше интенсивности луча, указанного в предыдущем КСИИ, на заранее определенную величину и остается таковой в течение определенного временного интервала, то тогда терминал пользователя передаст на станцию связи новое КСИИ.
Далее со ссылками на чертежи подробно описываются дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения, а также структура и функционирование различных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Чертежи, включенные в описание и являющиеся его составной частью, иллюстрируют настоящее изобретение и вместе с описанием дополнительно раскрывают принципы изобретения и позволяют специалистам в данной области техники реализовать и использовать настоящее изобретение. На чертежах одинаковые ссылочные позиции указывают на одинаковые или функционально подобные элементы. При этом крайняя левая(ые) цифра(ы) ссылочной позиции идентифицирует чертеж, на котором данная ссылочная позиция появилась в первый раз.
Фиг.1 - пример беспроводной системы связи, построенной и функционирующей согласно одному варианту настоящего изобретения;
Фиг.2А - пример спутниковой зоны обслуживания согласно одному варианту настоящего изобретения;
Фиг.2В - перспективное изображение диаграммы направленности сигнального луча между базовой станцией по фиг.1 и поверхностью земли;
Фиг.2С - пример диаграммы направленности сигнала для базовой станции по фиг.1 с типовыми теоретическими границами секторов и их отклонениями;
Фиг.3А и 3В - положение спутника относительно пользователя в первый и второй моменты времени соответственно;
Фиг.3С и 3D - положение пользователя на фиг.3А и 3В в спутниковой зоне обслуживания в первый и второй моменты времени соответственно;
Фиг.4А и 4В - положение первого спутника и второго спутника относительно пользователя в первый и второй моменты времени соответственно;
Фиг.4С и 4D - положение пользователя на фиг.4А и 4В в первой и второй спутниковой зоне обслуживания в первый и второй моменты времени соответственно;
Фиг.5А и 5В - процедура переключения каналов связи лучей согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения;
Фиг.6А - пример сообщения лучей;
Фиг.6В - примеры измеренных значений интенсивности лучей;
Фиг.6С - пример контрольного сообщения о настройке;
Фиг.6D - пример настроенных значений интенсивности лучей;
Фиг.6Е - пример контрольного сообщения об измерении интенсивности (КСИИ);
Фиг.7 - пример, процедуры, используемой терминалом пользователя для установления содержимого КСИИ;
Фиг.8 - процедура, используемая шлюзом при выборе лучей для нового активного набора согласно первому варианту;
Фиг.9 - процедура, используемая шлюзом при выборе лучей для нового активного набора согласно второму варианту;
Фиг.10 - пример потока сообщений между шлюзом и терминалом пользователя;
Фиг.11 - пример приемопередатчика для терминала пользователя;
Фиг.12 - пример блока управления для терминала пользователя;
Фиг.13 - примеры компонентов шлюза, используемого при реализации алгоритма переключения каналов связи на лучах;
Фиг.14 - пример селектора шлюза.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
I. Введение
Настоящее изобретение подходит для использования в многолучевых системах связи. Такие системы связи включают системы, где используются орбитальные спутники Земли или сотовые ячейки, разбитые на большое количество секторов. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что концепция настоящего изобретения может быть использована в самых разных спутниковых системах, даже если они используются не для связи. Настоящее изобретение может также быть применено в ячейках, где используются самые разные схемы разбиения ячеек на секторы, даже если их использование не имеет отношения к связи.
Ниже подробно обсуждается предпочтительный вариант осуществления изобретения. Хотя здесь рассматриваются конкретные шаги, конфигурации и схемы, следует иметь в виду, что это делается лишь для иллюстрации. Специалистам в данной области техники ясно, что могут быть использованы и другие шаги, конфигурации и схемы, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение может найти применение в самых разных информационных системах и системах связи, в том числе в системах для определения местоположения, а также спутниковых и наземных сотовых системах телефонной связи. Данное изобретение предпочтительно применять в беспроводных системах связи с расширенным спектром и МДКР для обеспечения услуг мобильной или портативной телефонной связи.
II. Типовая система связи
Пример беспроводной системы связи, в которой может найти применение настоящее изобретение, показан на фиг.1. Предполагается, что в этой системе связи используются сигналы связи типа МДКР, но для настоящего изобретения это не является обязательным требованием. В части системы связи 100, продемонстрированной на фиг.1, показаны одна базовая станция 112, два спутника 116 и 118 и два соответствующих шлюза или концентратора 120 и 122, которые обеспечивают связь с удаленными терминалами 124, 126, 128 пользователей. Обычно базовые станции и спутники/шлюзы являются компонентами отдельных систем связи, определяемых как наземная система связи и спутниковая система связи, хотя это не обязательно. Общее количество базовых станций, шлюзов или спутников в таких системах зависит от требуемой пропускной способности системы и других факторов, известных специалистам в данной области техники.
Термины "базовая станция" и "шлюз" иногда используются как взаимозаменяемые, каждый из которых представляет собой стационарную центральную станцию связи, причем шлюзы, как принято в данной области техники, являются узко специализированными базовыми станциями, которые направляют сообщения через спутниковые ретрансляторы, в то время как базовые станции (которые также иногда называют сотовыми узлами) используют наземные антенны для направления сообщений в прилегающих географических регионах. Шлюзы с помощью соответствующего оборудования решают ряд служебных задач, поддерживая спутниковые линии связи, а узловые центры управления также обычно имеют ряд функций, выполняемых при взаимодействии со шлюзами и движущимися спутниками. Однако настоящее изобретение может найти применение в системах, где в качестве станций связи используются либо шлюзы, либо базовые станции.
Каждый терминал 124, 126 и 128 пользователя включает в себя устройство беспроводной связи, например, сотовый телефон, приемопередатчик данных или пейджер либо приемник для определения местоположения, причем такое устройство по желанию может быть переносным, монтируемым на автомобиле, либо стационарным. Здесь терминалы пользователей показаны в виде переносного телефонного аппарата 124, аппарата, смонтированного на автомобиле, 126 и стационарного аппарата 128. Иногда в некоторых системах связи в зависимости от предпочтений терминалы пользователей называют также абонентскими блоками, мобильными станциями либо просто "пользователями" или "мобильными телефонами".
В общем случае лучи от источника лучей (такого как базовая станция 112 или спутники 116 и 118) покрывают разные географические области в заранее определенных диаграммах направленности. Лучи на разных частотах, которые также называют каналами МДКР или "сублучами", могут быть направлены таким образом, чтобы перекрывать один и тот же регион. Специалистам в данной области техники также очевидно, что образуемые лучами области покрытия, или обслуживания, для множества спутников или диаграммы направленности антенн для множества базовых станций могут быть рассчитаны таким образом, чтобы они в зависимости от конфигурации системы связи и типа предлагаемых услуг, а также в зависимости от того, достигается ли пространственное разнесение, полностью или частично перекрывались в заданном регионе.
Хотя на чертеже для ясности показаны только два спутника, в настоящее время предложены многоспутниковые системы связи, где, например, используется порядка 48 или более спутников, вращающихся в восьми разных орбитальных плоскостях на низкой околоземной орбите (НОО) для обслуживания большого количества терминалов пользователей. Однако специалистам в данной области техники должно быть очевидно, каким образом можно применить принципы настоящего изобретения к самым разным конфигурациям спутниковой системы и шлюзов. Речь идет о других параметрах орбит и конфигурациях спутников, например, тех, где используются спутники на геостационарных орбитах, когда коммутация лучей обычно происходит в результате перемещения терминалов пользователей. Можно также использовать множество различных конфигураций базовых станций.
На фиг.1 показаны несколько возможных траекторий сигналов для установления связи между терминалами 124, 126 и 128 пользователей и базовой станцией 112 либо через спутники 116 и 118 с помощью шлюзов 120 и 122. Линии связи "базовая станция - терминал пользователя" показаны линиями 130, 132 и 134. Линии связи "спутник - терминал пользователя" между спутниками 116 и 118 и терминалами пользователей 124, 126 и 128 показаны линиями 138, 140, 142 и 144. Линии связи "шлюз - спутник" между шлюзами 120 и 122 и спутниками 116 и 118 показаны линиями 146, 148, 150 и 152. Шлюзы 120 и 122 и базовая станция 112 могут быть использованы как часть симплексной либо дуплексной системы связи либо просто для передачи сообщений/информации или данных на терминалы 124, 126 и 128 пользователей.
На фиг.2А показан пример диаграммы направленности 202 спутниковых лучей, известной также как зона обслуживания. Как показано на фиг.2А, приведенная в качестве примера зона обслуживания 202 спутника включает шестнадцать лучей. Каждый луч покрывает определенную географическую область, хотя обычно имеет место некоторое перекрытие лучей. Показанная на фиг.2 зона обслуживания спутника включает внутренний луч (луч 1), промежуточные лучи (лучи 2-7) и внешние лучи (лучи 8-16). Данная диаграмма направленности лучей представляет собой конкретную заранее определенную диаграмму, которая используется для обслуживания пользователей, находящихся во внутренних участках зоны обслуживания, где интенсивность сигнала ниже из-за естественного эффекта "спадания", создаваемого поверхностью Земли, без возникновения дополнительных помех. Лучи показаны в виде неперекрывающихся геометрических фигур лишь в целях иллюстрации. Однако специалистам в данной области техники очевидно, что в различных проектах систем связи могут быть использованы другие диаграммы направленности и другие геометрические фигуры.
Как показано на фиг.2В, базовые станции или сотовые узлы в указанной системе связи (100), включающей базовую станцию 112, излучают лучи или сигналы в ячейке 220, покрывающей заранее определенную область обслуживания на поверхности Земли в соответствии с интенсивностью сигнала и особенностями местности. Ячейка 220 состоит из одной общей области покрытия, формируемой рядом отдельных лучей или сигналов, которые создают секторы 222, обычно имеющие клиновидную форму. Здесь ячейка 220 сформирована с использованием набора из шести секторов 222, не все из которых имеют одинаковую площадь или размеры. Однако, как известно специалистам в данной области техники, могут быть использованы самые разные диаграммы, секторы и размеры секторов. Как обсуждается ниже, пользователь может перемещаться из положения Х в одном секторе 222 в положение Y в соседнем секторе 222 вдоль траектории, показанной линией 224. Это является либо результатом перемещения терминала пользователя или изменения покрытия сектора, либо результатом обеих причин.
Пример диаграммы с секторами подробно показан на фиг.2С. На этом чертеже показан ряд секторов S1-S6, образующих круговую диаграмму или ячейку 220. Здесь показано, что ячейка имеет края нерегулярной формы, вид которых зависит от особенностей излучения сигналов ретрансляторами или антенными системами, а также особенностей конкретной местности или сооружений (на местности), что известно специалистам в данной области техники. Показанные на чертеже секторы не обязательно должны иметь одинаковые размеры и могут иметь соответствующие области покрытия, настраиваемые во время работы системы связи. Лучи или сигналы секторов создают также перекрывающиеся границы секторов или регионы покрытия между соседними секторами, причем энергия лучей при передаче обычно подбирается таким образом, чтобы она быстрее уменьшалась у краев или границ, для уменьшения покрытия перекрывающимися сигналами. Перекрывающиеся границы для границ соседних секторов показаны непрерывной и пунктирной линиями. Каждый соседний сектор в этом примере использует разные ПШ (псевдошумовые) коды или кодовые смещения подобно спутниковым сублучам. Специалистам в данной области техники известны указанные типы диаграмм направленности и способы распределения частот и ПШ кодов, используемые для формирования указанных диаграмм.
Фиг.3А - 4D иллюстрируют сформулированную авторами изобретения проблему, для решения которой предложено настоящее изобретение. На фиг.3А показано положение спутника 118 относительно пользователя 302 в первый момент времени, а на фиг.3В показано положение спутника 118 относительно пользователя 302 во второй момент времени. Фиг.3С представляет собой вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей в первый момент времени, а на фиг.3D показаны вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей во второй момент времени. Как показано на фиг.3С и 3D, в первый момент времени пользователь 302 в основном перекрывается шестым лучом спутника 118, а во второй момент времени пользователь 302 в основном перекрывается третьим лучом спутника 118. В первый момент времени терминал 124 пользователя обнаруживает третий луч как имеющий самый интенсивный сигнал. Следовательно, если ко второму моменту времени для активного вызова, установленного по шестому лучу, не будет выполнено "переключение каналов связи" (передача на третий луч), то вызов может пропасть.
На фиг.4А-4D показано разнесение источников лучей. На фиг.4А показаны положения спутников 118 и 116 относительно пользователя 302 в первый момент времени, а на фиг.4В показаны положения спутников 118 и 116 относительно пользователя 302 во второй момент времени. На фиг.4С показаны вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей в первый момент времени, а на фиг.4D показаны вид сверху пользователя 302 и диаграммы направленности спутниковых лучей во второй момент времени. Как показано на фиг.4С и 4D, в первый момент времени пользователь 302 в основном перекрывается первым лучом спутника 118, а во второй момент времени пользователь 302 в основном перекрывается пятнадцатым лучом спутника 116 и четырнадцатым лучом спутника 118.
Проблема, выявленная авторами изобретения, заключается в том, что легко определить наиболее подходящий луч(и) для установления линии связи, если имеется точная информация о том, где находится терминал пользователя в зоне обслуживания спутника. Но шлюз, который выбирает луч(и) для установления на нем линии связи, не имеет информации о местонахождении терминала пользователя. Кроме того, даже если местоположение пользователя известно, наличие создающих преграды физических объектов, таких как деревья, здания и т.п., может привести к невозможности использования "лучшего луча(лучей)". В этой связи авторы изобретения разработали процедуру переключения каналов связи с одного луча на другой для выбора наиболее подходящего луча(лучей) для приема графика в терминале пользователя, при условии, что положение терминала пользователя неизвестно и существует вероятность блокирования луча.
Данная процедура имеет своей целью уменьшение частоты переключений каналов связи и частоты пропадания вызовов при сохранении требуемого уровня разнесения источников лучей. Процедура основана на протоколе обмена сообщениями между шлюзом и терминалом пользователя. На основе сообщений, посылаемых терминалом пользователя в шлюз, шлюз может определить наиболее подходящий луч(лучи) для передачи информации в терминал пользователя. Сообщения, посылаемые от терминала пользователя в шлюз, содержат значения, представляющие интенсивности лучей, измеренные в терминале пользователя.
III. Описание процедуры переключения каналов связи с одного луча на другой
Процедура переключения каналов связи с одного луча на другой описывается со ссылками на блок-схему 500, показанную на фиг.5А и 5В. Данная процедура предполагает, что посредством луча изначально осуществляется по меньшей мере одна линия связи между терминалом пользователя (ТП) и шлюзом (ШЛ). Иными словами, шлюз выбрал луч для передачи по нему данных или информации в терминал пользователя.
Процедура переключения каналов связи с одного луча на другой начинается с шага 504. На шаге 504 шлюз передает сообщение маски лучей (СМЛ) в терминал пользователя по установленной линии(линиям) связи. СМЛ содержит список идентификаторов лучей. Каждый идентификатор луча в списке определяет луч, по которому шлюз может передавать данные или информацию. Кроме того, для посылки СМЛ в терминал пользователя шлюз может послать в терминал пользователя контрольное сообщение о настройке (КСН). КСН содержит одно или несколько контрольных значений настройки. Контрольные значения настройки используются для выравнивания нагрузки и подробно обсуждаются ниже в связи с шагом 508.
Шлюз периодически выполняет шаг 504. Например, шлюз может посылать обновленное СМЛ каждую минуту. Интервал в одну минуту был выбран потому, что примерно в течение каждой минуты шлюзу становится доступным один или несколько новых лучей.
На фиг.6А показан пример СМЛ 600. Как показано на фиг.6А, СМЛ 600 состоит из списка идентификаторов лучей 602-614. Каждый из идентификаторов 602-614 определяет пару "спутник - луч". Например, первый идентификатор луча 602 в СМЛ 600 определяет первый луч от первого спутника, а второй идентификатор луча 604 определяет третий луч от первого спутника.
Терминал пользователя измеряет интенсивность каждого луча, идентифицированного в самом последнем СМЛ, полученном от шлюза (шаг 506). На фиг.6В показаны примеры измеренных значений интенсивности лучей для лучей, определенных в СМЛ 600. В одном варианте в терминале пользователя измеряется интенсивность луча путем измерения величины энергии в контрольном сигнале, связанном с этим лучом. Для обеспечения начальной синхронизации системы и слежения за временем, частотой и фазой других сигналов, передаваемых шлюзом, терминалы пользователей используют пилот-сигналы. Обычно каждый шлюз передает один пилот-сигнал для каждой используемой частоты, определенный здесь как канал МДКР или сублуч, который используется всеми терминалами пользователей, принимающими сигналы от данного шлюза на этой частоте. Интенсивность пилот-сигнала может быть измерена одним из ряда известных способов. Например, один такой способ раскрыт в патентной заявке США №08/722330 на "Способ и устройство для передачи обслуживания в соседней зоне обслуживания системы связи" от 27 сентября 1996 года.
После измерения интенсивности лучей терминал пользователя может на выбор настроить одно или несколько измеренных значений интенсивности лучей, используя одно или несколько контрольных значений настройки, которые могут на выбор быть посланы от шлюза в КСН (шаг 508). Контрольные значения настройки используются для выравнивания нагрузки. Контрольные значения настройки компенсируют различие в интенсивности лучей, излучаемых конкретным спутником. Например, бывают случаи, когда внешние лучи получаются более интенсивными, чем внутренние или промежуточные лучи. Следовательно, без контрольных значений настройки шлюз для установления линии связи будет выбирать внешние лучи гораздо чаще, чем другие лучи. Это может создать проблему с выравниванием нагрузки. Поэтому для выравнивания нагрузки по лучам шлюз посылает на терминал пользователя КСН для настройки значения интенсивности используемого луча.
На фиг.6С показан пример КСН. Как показано на фиг.6С, КСН 650 содержит одно или несколько значений настройки, соответствующих одному или нескольким лучам, перечисленным в СМЛ 600. Например, КСН 650 содержит значение настройки для одиннадцатого луча первого спутника и значение настройки для шестнадцатого луча второго спутника. КСН может передаваться шлюзом в любое время. В большинстве случаев КСН посылается как часть СМЛ. Терминал пользователя добавляет значения настройки к соответствующим измеренным значениям интенсивности лучей. На фиг.6D показаны настроенные значения интенсивности лучей для лучей, идентифицированных в СМЛ 600 на основе КСН 650.
После шага 508 процесс переходит к шагу 510, на котором терминал пользователя передает в шлюз контрольное сообщение об измерении интенсивности (КСИИ). Следует отметить, что шаги 506-510 выполняются терминалом пользователя периодически. Выбор подходящего периода весьма важен. Если терминал пользователя выполняет измерения и выдает сообщения слишком часто, то он все время будет находиться в зоне действия одного и того же луча(лучей) и, следовательно, выдавать сообщения о том же самом уровне сигнала. Это приводит к непроизводительной загрузке каналов графика, по которым происходит передача сообщений об измерениях, поскольку терминал пользователя передает информацию, которая не изменилась. Кроме того, без всякой необходимости расходуются ресурсы для обработки данных в терминале пользователя и шлюзе. С другой стороны, если терминал пользователя выдает сообщения на слишком большом интервале или со слишком длинным периодом, то тогда терминал пользователя может упустить "хороший" луч.
В одном варианте выбор периода выполняется путем установки параметров для определенной системы и имитации получаемых в результате лучей и перемещений. Таким образом, на основе заданной конфигурации (количества) спутников и "эфемерид" (перемещения и местоположения) можно предсказать перемещение и частоту изменения для лучей. Исходя из этого, можно получить обоснованное предсказание подходящего периода. Для настройки этого периода, если это требуется, можно также использовать данные об использовании системы в прошлом. В одном варианте указанный период составляет десять секунд. То есть каждые десять секунд терминал пользователя передает в шлюз КСИИ.
КСИИ, передаваемый с терминала пользователя в шлюз, содержит один или несколько идентификаторов лучей из СМЛ 600 и соответствующие значения интенсивности лучей. Соответствующие значения интенсивности лучей могут представлять собой настроенные либо ненастроенные значения интенсивности. В одном варианте изобретения КСИИ содержит до шести идентификаторов лучей вместе с соответствующими значениями интенсивности лучей. Однако можно использовать другое число лучей в зависимости от таких известных факторов, как сложность системы, вычислительная мощность, емкость памяти и т.п. Содержимое приведенного в качестве примера КСИИ 660 показано на фиг.6Е.
В блок-схеме на фиг.7 показана предпочтительная процедура, используемая в терминале пользователя для выбора одного или нескольких лучей (одного или нескольких идентификаторов лучей из СМЛ 600 и соответствующих значений интенсивности лучей) для включения в КСИИ. Процедура 700 предназначена для достижения требуемого уровня разнесения спутников. Следовательно, к КСИИ добавляется по меньшей мере один луч от каждого спутника, идентифицированного в СМЛ, который находится в зоне видимости терминала пользователя. Например, если СМЛ идентифицирует три разных спутника, каждый из которых находится в зоне видимости терминала пользователя, то тогда КСИИ будет содержать по меньшей мере три идентификатора лучей и по меньшей мере три соответствующих значения интенсивности лучей, где любой из по меньшей мере трех идентификаторов определяет луч от другого спутника из числа этих трех спутников.
Процедура 700 начинается с шага 704. На шаге 704 терминал пользователя использует настроенные измеренные интенсивности лучей для определения "самого интенсивного" луча, излучаемого каждым спутником, идентифицированным в СМЛ. "Самый интенсивный" луч - это луч, имеющий наибольшее настроенное значение интенсивности. Для каждого луча, определенного на шаге 704, терминал пользователя включает в КСИИ идентификатор каждого луча и соответствующее настроенное значение интенсивности луча (шаг 706). На следующем шаге терминал пользователя определяет, могут ли быть добавлены дополнительные значения в КСИИ (шаг 708). Терминал пользователя определяет это путем вычитания количества лучей в КСИИ из максимально допустимого количества лучей, которое может быть добавлено в КСИИ. В предпочтительном варианте максимально допустимое количество лучей, которое может быть включено в КСИИ, составляет шесть. Если в КСИИ могут быть добавлены дополнительные лучи, то управление переходит к шагу 710, в противном случае процедура заканчивается. На шагах 710 и 712 терминал пользователя выбирает самый интенсивный луч, не добавленный в КСИИ, и добавляет идентификатор этого луча и соответствующее значение интенсивности луча в КСИИ. После шага 712 управление возвращается к шагу 708. В другом варианте терминал пользователя при выполнении процедуры 700 использует ненастроенные значения интенсивности лучей. Следовательно, КСИИ может содержать ненастроенные либо настроенные значения интенсивности лучей.
После приема КСИИ от терминала пользователя шлюз определяет новый набор активных лучей (шаг 512). Новый набор активных лучей - это набор лучей, который необходимо использовать в качестве линий связи между шлюзом и. терминалом пользователя. На фиг.8 и 9 показаны две процедуры (800 и 900), которые могут быть использованы шлюзом при выполнении шага 512 (то есть определении нового набора активных лучей). Процедура 800 называется здесь однопороговой схемой (ОПС), а процедура 900 - двухпороговой схемой с гистерезисом (ДПСГ). Сначала будет описана ОПС (процедура 800), а затем ДПСГ (процедура 900).
Процедура 800 начинается с шага 804. На шаге 804 шлюз выбирает самый интенсивный сигнал в КСИИ и добавляет этот луч в новый список активных лучей. Иными словами, шлюз выбирает самое большое значение интенсивности луча из КСИИ, определяет луч, соответствующий выбранному значению, и добавляет этот луч в новый список активных лучей. Перед шагом 804 новый набор активных лучей устанавливается в состояние "нет лучей". То есть инициализируется новый набор активных лучей, который не содержит каких-либо лучей.
На шаге 806 шлюз определяет самый интенсивный "альтернативный" луч в КСИИ, если он имеется. "Альтернативный" луч - это любой спутниковый луч в КСИИ, который излучается не тем спутником, который излучает луч, находящийся в новом активном списке. Следовательно, самый интенсивный "альтернативный" луч в КСИИ - это альтернативный луч, имеющий максимальное значение интенсивности луча по сравнению с другими альтернативными лучами. Для определения самого интенсивного альтернативного луча в КСИИ шлюз сначала выбирает поднабор значений из КСИИ, где поднабор значений включает все значения в КСИИ, которые соответствуют лучу, излучаемому не тем спутником, который излучает луч, включенный в новый активный набор. Затем шлюз выбирает самое большое значение из этого поднабора. Вслед за этим шлюз определяет луч, который соответствует значению, выбранному на предыдущем шаге.
Если самый интенсивный альтернативный луч существует, то выполняется шаг 808, в противном случае процесс заканчивается. На шаге 808 шлюз сравнивает интенсивность самого интенсивного луча (ИСИЛ) в КСИИ (то есть луча, выбранного на шаге 804) с интенсивностью самого интенсивного альтернативного луча (ИСИАЛ) (то есть луча, выбранного на шаге 806). Если ИСИЛ минус ИСИАЛ меньше или равна первому порогу (Т_1), то тогда шлюз добавляет самый интенсивный альтернативный луч в КСИИ в новый набор активных лучей (шаг 810), в противном случае процедура заканчивается, и новый набор активных лучей будет содержать лишь самый интенсивный луч в КСИИ. В предпочтительном варианте Т_1 составляет порядка 4 дБ. Но возможны и другие варианты, к примеру Т_1, равный 0 дБ, либо бесконечно большое значение Т_1, и в этом случае самый интенсивный альтернативный луч будет всегда добавляться в новый активный список независимо от его интенсивности.
После шага 810 процедура продолжается на шаге 812. На шаге 812 шлюз определяет, должны ли дополнительные альтернативные лучи добавляться в новый набор активных лучей. Количество альтернативных лучей, добавляемых в новый набор активных лучей, определяется уровнем требуемого разнесения спутников. Например, если необходимо иметь конфигурацию с разнесением только из двух спутников, то тогда шлюз попытается добавить только один альтернативный луч в новый набор активных лучей. Однако если требуется конфигурация с разнесением N спутников, то тогда шлюз будет пытаться добавить в новый набор активных лучей N-1 альтернативных лучей.
ДПСГ подобна ОПС. Например, первые четыре шага процедуры 900 аналогичны первым четырем шагам процедуры 800. Отличие между процедурой 800 и процедурой 900 состоит в том, что в процедуре 900 шаг 902 выполняется в том случае, если ИСИЛ минус ИСИАЛ больше или равно Т_1, в то время как в процедуре 800, если ИСИЛ минус ИСИАЛ больше или равно Т_1, процедура заканчивается.
На шаге 902 шлюз выбирает самый интенсивный альтернативный луч в текущем активном наборе, если таковой имеется. Текущий активный набор относится к набору активных лучей, в котором активный луч - это луч, на котором уже установлена линия связи между шлюзом и терминалом пользователя. Альтернативный луч в текущем активном наборе - это луч в текущем альтернативном наборе, излучаемый не тем спутником, который излучает луч, находящийся в новом наборе активных лучей. Для определения самого интенсивного альтернативного луча в текущем активном наборе шлюз сначала выбирает поднабор значений из КСИИ, где поднабор значений включает все значения в наборе КСИИ, которые соответствуют лучу в текущем активном наборе, излучаемому спутником, отличным от спутника(ов), который(ые) излучает(ют) луч(и), находящийся в новом наборе активных лучей. Затем шлюз выбирает максимальное значение из поднабора. Вслед за этим шлюз определяет луч, который соответствует значению, выбранному на предыдущем шаге.
Если шаг 902 оказался успешным, то тогда выполняется шаг 904, в противном случае процесс заканчивается. На шаге 904 шлюз определяет, меньше или равна второму порогу (Т_2) разность между интенсивностью самого интенсивного луча (ИСИЛ) в КСИИ и интенсивностью самого интенсивного альтернативного спутникового луча в текущем активном наборе (ИСИ-АСЛ_ТАБ). Если эта разность меньше или равна Т_2, то самый интенсивный альтернативный луч в текущем активном наборе добавляется в новый активный набор (шаг 906); в противном случае процесс заканчивается.
После шага 906 процедура продолжается на шаге 908. На шаге 908 шлюз определяет, должны ли быть добавлены в новый набор активных лучей дополнительные альтернативные лучи. Количество альтернативных лучей, добавляемых в новый набор активных лучей, определяется уровнем требуемого разнесения спутников. Например, если необходимо иметь конфигурацию с разнесением только для двух спутников, то тогда шлюз попытается добавить только один альтернативный луч в новый набор активных лучей. Однако если требуется конфигурация с разнесением N спутников, то тогда шлюз будет пытаться добавить в новый набор активных лучей N-1 альтернативных лучей.
Предпочтительно, чтобы Т_2 было больше Т_1, и Т_2 равнялось 6 дБ, когда Т_1 составляет 4 дБ. Однако можно использовать другие значения для этих порогов. В случае, когда Т_2 больше Т_1, шлюз отдает предпочтение лучам в текущем наборе активных лучей, уменьшая тем самым количество переключений каналов связи из-за временных флуктуаций интенсивности сигнала в луче, вызванных, среди прочих причин, зеркальным отражением. Пороги Т_1 и Т_2 выбираются, в частности, на основе известных орбитальных расстояний для спутников (высота над поверхностью земли) и скоростей, которые вместе определяют углы и частоту изменения зеркального отражения.
Преимуществом однопороговой схемы (ОПС) является простота ее реализации по сравнению с двухпороговой схемой с гистерезисом (ДПСГ). Однако ДПСГ имеет меньшую частоту переключения каналов связи, чем ОПС. Более низкая частота переключения каналов связи достигается в ДПСГ благодаря сглаживанию эффекта "дрожания", вызванного флуктуациями интенсивности сигнала в луче из-за зеркальных отражений. Эффект дрожания возникает в случае, когда шлюз попеременно добавляет и удаляет конкретный луч на коротком временном интервале. При завершении либо процесса 800, либо процесса 900, новый набор активных лучей будет содержать лучи, которые должны использоваться в качестве линии связи, соединяющей шлюз с терминалом пользователя.
После шага 512 выполняется шаг 514. На шаге 514 шлюз определяет, эквивалентен ли новый набор активных лучей текущему набору активных лучей. Текущий набор активных лучей состоит из всех лучей, на которых уже установлена линия связи между шлюзом и терминалом пользователя. Если новый набор активных лучей аналогичен текущему набору активных лучей, то шлюз не инициирует переключение каналов связи, давая тем самым терминалу пользователя возможность продолжать использование лучей в текущем наборе активных лучей (шаг 515). Если новый набор активных лучей не совпадает с текущим набором активных лучей, то шлюз будет инициировать переключение каналов связи с одного луча на другой - (шаги 516-530).
В предпочтительном варианте переключение каналов связи с одного луча на другой является "гибким" (программируемым) переключением каналов связи с одного луча на другой. То есть шлюз не разрывает соединения в текущем наборе активных лучей, пока не получит подтверждение от терминала пользователя, что тот успешно принимает информацию по лучу(ам) в новом наборе активных лучей. Следовательно, как и на первом шаге инициирования гибкого переключения каналов связи с одного луча на другой, шлюз начинает передачу графика по лучам в новом наборе активных лучей, которые не входят в текущий набор активных лучей, если таковые лучи имеются (шаг 516). На следующем шаге шлюз посылает сообщение о направлении переключения каналов связи (СНПК) на терминал пользователя (шаг 518). В одном варианте СНПК может содержать два набора идентификаторов лучей, набор добавленных лучей и набор исключенных лучей. Набор добавленных лучей содержит идентификатор для каждого луча в новом наборе активных лучей, которого нет в текущем наборе активных лучей. Возможно, что набор добавленных лучей будет пустым, и в этом случае СНПК будет содержать лишь набор исключенных лучей. Набор исключенных лучей содержит идентификатор для каждого луча в текущем наборе активных лучей, которого нет в новом наборе активных лучей. Как и в случае с набором добавленных лучей, возможно, что набор исключенных лучей окажется пустым, и в этом случае СНПК будет содержать лишь набор добавленных лучей. Во втором варианте СНПК содержит идентификатор, соответствующий каждому лучу в новом наборе активных лучей. При приеме СНПК согласно второму варианту осуществления изобретения терминал пользователя может определить набор добавленных лучей и набор исключенных лучей, поскольку терминал пользователя имеет информацию о том, какие лучи находятся в текущем активном наборе.
Либо в первом, либо во втором варианте терминал пользователя при приеме СНПК начинает принимать график по лучам, идентифицированным в наборе добавленных лучей (шаг 520). Как только терминал пользователя начинает прием информации по лучам, идентифицированным в наборе добавленных лучей, он прекратит прием информации по лучам, идентифицированным в наборе исключенных лучей (шаг 522). Затем терминал пользователя передает сообщение о завершении переключения каналов связи с одного луча на другой (СЗПК) на шлюз (шаг 524). Приняв СЗПК от терминала пользователя, шлюз прекращает передачу графика по лучам, идентифицированным в наборе исключенных лучей (шаг 526). Таким образом, выполняется гибкое переключение каналов связи с одного луча на другой.
Пример потока сообщений между шлюзом и терминалом пользователя показан на фиг.10. Как показано на фиг.10, процесс переключения каналов связи начинается с того, что шлюз периодически (например, каждые 60 секунд) посылает на терминал пользователя СМЛ/КСН. Приняв СМЛ, терминал пользователя периодически (например, каждые 10 секунд) посылает на шлюз сообщение КСИИ. Приняв от терминала пользователя сообщение КСИИ, шлюз определяет самые подходящие лучи (то есть определяет новый набор активных лучей). Если новый набор активных лучей совпадает с текущим набором активных лучей, то тогда шлюз не будет инициировать переключение каналов связи с одного луча на другой. Но если новый набор активных лучей отличается от текущего набора активных лучей, то шлюз пошлет в терминал пользователя сообщение СНПК. Терминал пользователя отреагирует на это сообщением СЗПК.
Как показано на фиг.10, терминал пользователя обычно посылает сообщение КСИИ только после того, как истек заранее определенный интервал времени с момента посылки предыдущего КСИИ. Но есть, по меньшей мере, одна ситуация, когда терминалу пользователя рекомендуется послать на шлюз "внеплановое" сообщение КСИИ. Внеплановое КСИИ - это КСИИ, которое посылается на шлюз всякий раз, когда возникает блокирование спутника, независимо от того, когда было послано предыдущее сообщение КСИИ. Блокирование спутника определяется как состояние, при котором текущая интенсивность активного луча меньше интенсивности активного луча в самом последнем переданном сообщении КСИИ за вычетом значения порогового значения (Т_Loss) и остается таким в течение заданного интервала времени (T_Tloss). При возникновении такой ситуации терминал пользователя будет выполнять шаги 506-510, передавая тем самым незапланированное КСИИ. Положим, например, что текущая интенсивность активного луча составляет 7 или менее на интервале T_Tloss и что интенсивность активного луча, сообщенная в предыдущем КСИИ, составляет 10. Если 7 < (10-Т_Loss), то тогда терминал пользователя пошлет незапланированное КСИИ. Затем шлюз выполнит шаг 512, как указано выше. То есть шлюз использует КСИИ для определения того, какой луч(и) должен быть использован для передачи графика на терминал пользователя.
IV. Описание приемопередатчика для терминала пользователя
Пример приемопередатчика 1100 для использования в терминале 124 пользователя показан на фиг.11. Указанные приемопередатчики известны специалистам в данной области техники и описаны, например, в патенте США №5109390 на "Приемник с разнесением в сотовой телефонной системе ИДКР". В приемопередатчике 1100 используется по меньшей мере одна антенна 1110 для приема сигналов связи, которые передаются на аналоговый приемник 1114, где они преобразуются с понижением частоты, усиливаются и оцифровываются. Для того, чтобы можно было использовать одну и ту же антенну как для передачи, так и для приема, обычно применяется дуплексер 1112. Однако в некоторых системах используются отдельные антенны для приема и передачи на разных частотах.
Цифровые сигналы связи, выдаваемые аналоговым приемником 1114, передаются по меньшей мере на один приемник 1116А цифровых данных и предпочтительно по меньшей мере на один поисковый приемник 1118. Для обеспечения требуемых уровней разнесения сигналов или приема множественных сигналов в зависимости от допустимого уровня сложности приемопередатчика 1100 могут быть использованы дополнительные приемники 1116В-1116N цифровых данных, как очевидно для специалистов в данной области техники. Для реализации более сложных способов поиска сигналов могут быть использованы дополнительные поисковые приемники.
К приемникам 1116A-1116N цифровых данных и поисковому приемнику 1118 подсоединен по меньшей мере один блок 1120 управления терминалом пользователя. Блок 1120 управления, среди прочих функций, обеспечивает базовую обработку сигналов, синхронизацию, управление или координацию переключения каналов связи с одного луча на другой и выбор частоты, используемой для сигнальных несущих. Другой базовой функцией управления, часто выполняемой блоком 1120 управления, является выбор или манипулирование ПШ кодовыми последовательностями или ортогональными функциями, которые используются для обработки формы сигналов связи. Обработка сигналов блоком 1120 управления может включать определение относительной интенсивности сигналов и вычисление различных соответствующих параметров сигналов. Указанные вычисления параметров сигналов, таких как параметры синхронизации и частота, могут включать использование дополнительных или специально выделенных схем для обеспечения повышенной эффективности или скорости измерений либо более эффективного распределения ресурсов для обработки управляющих данных. Например, элемент, измеряющий интенсивность сигнала, может быть подсоединен к аналоговому приемнику для использования имеющейся конкретной информации, доступной для определения интенсивности или мощности сигнала для принятого аналогового сигнала в целом. Этот измерительный элемент также может быть подсоединен для приема выходных сигналов (или данных, доступных от) приемников цифровых данных и поисковых приемников, чтобы измерять энергию или мощность в определенных принимаемых или демодулируемых сигналах.
Выходы приемников 1116A-1116N цифровых данных подсоединены к схеме 1122 для цифровой немодулированной передачи, находящейся в терминале пользователя. Пользовательская схема 1122 для цифровой немодулированной передачи включает элементы для обработки и представления данных, используемые для передачи информации к и от пользователя терминала. Иными словами, элементы для запоминания сигналов или данных, такие как память временного хранения или долговременная память; устройства ввода и вывода, такие как дисплейные экраны, громкоговорители, клавишные терминалы и телефонные трубки; аналого-цифровые элементы, вокодеры и другие элементы для обработки речевых и аналоговых сигналов; и т.п. образуют части абонентской схемы для цифровой немодулированной передачи, где используются известные элементы. Если используется обработка сигналов с разнесением, то пользовательская схема 1122 для цифровой немодулированной передачи может включать один или несколько объединителей разнесенных сигналов и декодеров. Некоторые из этих элементов могут также работать под управлением блока 1120 управления либо находиться с ним на связи.
При подготовке речевых или других данных в качестве выходного сообщения или сигнала связи, формируемого терминалом пользователя, пользовательская схема 1122 для цифровой немодулированной передачи используется для приема, запоминания, обработки и иной подготовки требуемых данных для передачи. Пользовательская схема 1122 для цифровой немодулированной передачи подает эти данные в модулятор 1126 передачи, работающий под управлением блока 1120 управления. Выходной сигнал модулятора 1126 передачи передается в контроллер 1128 мощности, который обеспечивает управление выходной мощностью усилителя 1130 мощности передачи для выполнения окончательной передачи выходного сигнала от антенны 1110 на шлюз или базовую станцию.
В терминале 1100 пользователя может также использоваться элемент 1132 предварительной коррекции в тракте передачи для регулировки частоты исходящего сигнала. Это может быть выполнено с использованием известных способов преобразования с повышением или понижением частоты сигнала передачи. В терминале 1100 пользователя элемент 1132 предварительной коррекции также может использоваться в тракте передачи для настройки синхронизации исходящего сигнала. Это может быть выполнено с использованием известных способов добавления или вычитания задержки в сигнале передачи.
Информация или данные, соответствующие одному или нескольким измеренным параметрам сигнала для принимаемых сигналов связи либо одного или нескольких сигналов, совместно использующих ресурсы системы, могут быть посланы на шлюз с использованием множества различных способов, известных в данной области техники. Например, информация может передаваться в виде отдельного информационного сигнала либо добавлена в конце других сообщений, подготовленных пользовательской схемой 1122 для цифровой немодулированной передачи. В альтернативном варианте эта информация может быть введена в виде заранее определенных управляющих битов модулятором 1126 передачи или контроллером 1128 мощности передачи под управлением блока 1120 управления с использованием известных способов.
В конфигурацию цифровых приемников 1116A-N и поискового приемника 1118 входят элементы корреляции сигналов для демодуляции или слежения за определенными сигналами. Поисковый приемник 1118 используется для поиска пилот-сигналов либо других относящихся к ним интенсивных сигналов с фиксированной конфигурацией. Канал пилот-сигнала представляет собой просто один сигнал, который не модулируется данными, и может использовать входной сигнал с постоянным значением (конфигурацией) или входной сигнал тонального типа, эффективно передающий только ПШ расширяющие коды. Цифровые приемники 1116А-N используются для демодуляции других сигналов, связанных с обнаруженными пилот-сигналами. Однако в целях определения интенсивности сигнала приемнику данных может быть предписано обрабатывать пилот-сигнал после его обнаружения для точного определения отношения энергий кодового элемента сигнала к шуму. В общем случае энергии кодовых элементов пилот-сигнала интегрируются на заранее определенных интервалах, таких как периоды символов, для определения интенсивности пилот-сигнала. Следовательно, выходные сигналы приемников 1116A-N можно непрерывно контролировать для определения энергии или частоты пилот-сигнала либо других сигналов. В этих приемниках также используются элементы слежения за частотой, непрерывный контроль за которыми может обеспечить информацию о текущей частоте и параметрах синхронизации для блока или процессора 1120 управления для демодулируемых сигналов.
Как было установлено выше, блок 1120 управления в числе других функций обеспечивает управление переключением каналов связи с одного луча на другой. То есть блок управления 1120 принимает, например, сообщения СМЛ от шлюза, измеряет интенсивности лучей путем непрерывного контроля за энергией пилот-сигналов и передает сообщения КСИИ на шлюз. Пример блока 1120 управления показан на фиг.12. Блок 1120 управления включает один или несколько процессоров, таких как процессор 1204. Процессор 1204 подсоединен к коммуникационной шине 1202.
Блок 1120 управления может быть реализован в программно управляемом процессоре, запрограммированном для выполнения требуемых согласно изобретению функций, т.е. реализован в виде известных стандартных элементов либо аппаратных средств общего назначения, включающих множество различных цифровых сигнальных процессоров, программируемых электронных устройств или компьютеров, которые работают под управлением специализированного программного обеспечения, либо программно-аппаратных средств, запрограммированных для выполнения требуемых функций.
Блок 1120 управления включает также основную память 1206, предпочтительно оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) с произвольной выборкой, а также может включать дополнительную память 1208. Дополнительная память 1208 может содержать, например, средство, позволяющее загружать компьютерные программы или иные команды в блок 1120 управления. Такое средство может включать, например, запоминающее устройство 1222 и интерфейс 1220. Примерами таких устройств могут быть микросхемы памяти (такие как СППЗУ или ППЗУ) с соответствующим гнездом и иные запоминающие устройства 1222 и интерфейсы 1220, которые позволяют пересылать программы и данные из запоминающего устройства 1222 в блок 1120 управления.
Блок 1120 управления может также включать интерфейс 1224 связи. Интерфейс 1224 связи дает возможность пересылки программ и данных между, например, блоком 1120 управления и приемником 1116 цифровых данных.
В настоящем описании термины "носитель компьютерной программы" и "используемый компьютером носитель" применяются в общем случае для определения такого носителя, как сменное запоминающее устройство 1222 и основная память 1206. Эти изделия для компьютерных программ являются средством обеспечения блока 1120 управления программными средствами.
Управляющие или компьютерные программы (называемые также компьютерной управляющей логикой) хранятся в основной памяти и/или вторичной памяти 1208. Выполнение указанных компьютерных программ позволяет блоку 1120 управления реализовать признаки настоящего изобретения, обсужденные выше. В частности, например, указанные компьютерные программы при их выполнении позволяют процессору 1204 осуществлять сравнения измеренных значений интенсивности лучей. Соответственно указанные компьютерные программы представляют собой контроллеры блока 1120 управления.
В другом варианте блок 1120 управления реализуется в основном в виде специализированных аппаратных средств, предназначенных для выполнения указанной функции, с использованием, например, таких аппаратных компонентов, как специализированные интегральные микросхемы (ASIC) либо один или несколько узлов из схемных плат. Специалистам в данной области техники очевидно, как можно реализовать конечный автомат на основе аппаратных средств для выполнения описанных здесь функций.
Еще в одном варианте блок 1120 управления реализуется с использованием комбинации аппаратных и программных средств.
V.Шлюз
На фиг.13 показаны компоненты шлюза 120, позволяющие шлюзу реализовать признаки настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, шлюз 120 включает в себя подсистему 1301 коммутации шлюза (ПКШ), подсоединенную к коммутируемой телефонной сети 1390 общего пользования (КТСОП), подсистему 1302, состоящую из набора селекторов (ПНС), блок 1318 времени и частоты (БВЧ), контроллер 1320 шлюза (КШ), подсистему 1322 межсоединений МДКР (ПММ), систему 1304 передачи шлюза (СПШ) и радиочастотную подсистему 1310 шлюза (РПШ). СПШ включает систему передачи по прямой линии связи (СППЛС) 1306 и систему передачи по обратной линии связи (СПОЛС) 1308. СППЛС 1306 получает пакетные данные из ПНС 1302, модулирует и преобразует частоту этих данных на промежуточную частоту ПЧ (800-1000 МГц) и направляет их в РЧ подсистему (РПШ) 1310, которая подает их в антенну 1312 для передачи на спутник. Затем спутник транслирует этот сигнал на терминал пользователя. Пакетные данные, полученные в СППЛС 1306 от ПНС 1302, включают: кадры графика, кадры служебных сообщений и информацию для управления мощностью. Кадры графика могут содержать сообщения СМЛ, КСН и СНПК. Таким образом, шлюз передает сообщения СМЛ, КСН и СНПК на терминал пользователя.
СПОЛС 1308 получает ПЧ сигналы от РПШ 1310, преобразует их с понижением частоты и демодулирует, а затем посылает пакетные данные в ПНС 1302 для дальнейшей обработки. Пакетные данные, принимаемые в ПНС 1302, включают: кадры графика и кадры служебных сообщений, передаваемых от терминала пользователя. Сообщения КСИИ и СЗПК передаются от терминала пользователя на шлюз в кадре трафика. Таким образом сообщения КСИИ и СЗПК принимаются на шлюзе.
ПНС 1302 включает один или несколько селекторов 1314 для обработки речевых вызовов и выполнения действий, необходимых для осуществления переключения каналов связи с одного луча на другой. Например, селекторы 1314 анализируют сообщения КСИИ, посланные с терминала пользователя, чтобы определить, какие новые лучи (если они существуют) должны быть добавлены, а какие (если они существуют) должны быть исключены. Перед добавлением лучей ПНС 1302 посылает запрос в КШ 1320 на предоставление ресурса прямой линии связи. Если запрос ресурса принимается, селектор 1314 дает сигнал в СППЛС 1306 на начало передачи прямого графика по новому лучу. Как только СППЛС 1306 начинает передачу графика, селектор 1314 посылает сообщение СНПК на терминал пользователя. Приняв график на новом луче, терминал пользователя посылает в селектор 1314 сообщение СЗПК. После приема СЗПК селектор 1314 выдает сигнал в СППЛС 1306 на прекращение передачи графика по исключенному лучу, если он имеется.
Как и блок 1120 управления, селектор 1314 может быть реализован в виде программно управляемого процессора, запрограммированного для выполнения описанных здесь функций, т.е. реализован в виде известных стандартных элементов или аппаратных средств общего назначения, включая множество различных цифровых сигнальных процессоров, программируемых электронных устройств или компьютеров, которые работают под управлением специализированного программного обеспечения, или аппаратно-программные средства, запрограммированные для выполнения требуемых функций.
Пример селектора 1314 показан на фиг.14. Селектор 1314 включает один или несколько процессоров, таких как процессор 1404. Процессор 1404 подсоединен к коммуникационной шине 1402. Селектор 1314 включает также основную память 1406, предпочтительно память с произвольным доступом (ОЗУ), и может также включать вторичную память 1408. Вторичная память может содержать, например, средство, позволяющее загружать в селектор 1314 компьютерные программы или иные команды. Такое средство может включать, например, сменный блок 1422 памяти и интерфейс 1420. В качестве примеров здесь могут быть использованы сменная микросхема памяти (такая, как СППЗУ или ППЗУ) с соответствующим гнездом, жесткие диски, магнитная лента, компакт-диск и другие аналогичные оптические запоминающие устройства и иные сменные блоки 1422 памяти и интерфейсы 1420, которые дают возможность пересылки программ и данных от сменного блока 1422 памяти в селектор 1314. Селектор 1314 может также включать интерфейс 1424 связи. Интерфейс 1424 связи позволяет пересылать данные между селектором 1314 и, например, СППЛС.
Компьютерные программы (называемые также компьютерной управляющей логикой) хранятся в основной памяти и/или вторичной памяти 1408. Указанные компьютерные программы при выполнении позволяют селектору 1314 реализовать признаки настоящего изобретения. В частности, например, компьютерные программы при их выполнении позволяют процессору 1404 осуществлять сравнения измеренных значений интенсивности лучей. Соответственно указанные компьютерные программы представляют собой контроллеры селектора 1314.
В другом варианте селектор 1314 реализуется в основном в виде аппаратных средств, конфигурированных для выполнения указанной функции, с использованием, например, таких аппаратных компонентов, как специализированные интегральные микросхемы (ASIC) либо один или несколько узлов из схемных плат. Специалистам в данной области техники очевидно, как можно реализовать конечный автомат на основе аппаратных средств для выполнения описанных здесь функций.
Еще в одном варианте селектор 1314 реализуется с использованием комбинации аппаратных и программных средств.
VI. Заключение
Приведенное выше описание предпочтительных вариантов предназначено для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники воплотить или использовать настоящее изобретение. Хотя изобретение подробно показано и описано со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что в них могут быть внесены различные изменения по форме и в деталях, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения.
Заявлен способ уменьшения интенсивности пропадания вызовов в многолучевой системе связи, которая включает терминал пользователя, шлюз и множество источников лучей, излучающих множество лучей, причем линия связи между терминалом пользователя и шлюзом устанавливается по одному или нескольким лучам. Способ базируется на протоколе обмена сообщениями между шлюзом и пользователем. На основе сообщений, посылаемых от пользователя к шлюзу, предпочтительно на заранее выбранной периодической основе, шлюз определяет наиболее подходящий луч(и) для передачи пользователю. Сообщения, посылаемые от пользователя на шлюз, содержат значения, представляющие интенсивности лучей, измеренные у пользователя. Шлюз использует интенсивности лучей, измеренные у пользователя, для выбора лучей, которые должны использоваться для данного пользователя. Лучи, подлежащие использованию, - это лучи, которые будут уменьшать частоту пропадания вызовов и обеспечивать требуемый уровень разнесения источников лучей.Техническим результатом является создание системы и способа для уменьшения частоты пропадания вызовов в многолучуевой системе связи, имеющей терминал пользователя, станцию связи и множество источников лучей. 8 с. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.
| US 5649291 A, 15.07.1997 | |||
| АНТЕННАЯ СИСТЕМА И БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ И СПОСОБ СОЗДАНИЯ В НЕЙ МНОГОЛУЧЕВОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЕРЕДАВАЕМЫХ СИГНАЛОВ | 1994 |
|
RU2107989C1 |
| СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОТЕРИ ВЫЗОВА ПРИ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИИ КАНАЛА СВЯЗИ В РАДИОТЕЛЕФОННОЙ СИСТЕМЕ | 1995 |
|
RU2105418C1 |
| Устройство для формования и обандероливания картонных коробок | 1977 |
|
SU682416A1 |
| Импульсное фазосдвигающее устройство | 1975 |
|
SU741465A1 |
