УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Российский патент 2005 года по МПК H04L29/02 H04B7/24 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к устройству передачи данных, поддерживающему несколько методов передачи данных и/или несколько параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и имеющему по меньшей мере одно передающее устройство и одно приемное устройство, которые могут поддерживать между собой связь по меньшей мере по одному каналу передачи данных, а также к соответствующему способу передачи данных.

Несмотря на возможность применения настоящего изобретения для различных методов передачи данных лежащая в его основе проблематика рассматривается применительно к системам подвижной радиосвязи.

Из уровня техники известны различные технологии, соответственно методы многоканальной радиосвязи, среди которых прежде всего следует отметить метод многостанционного доступа с временным разделением каналов (МДВР), например в стандарте GSM (от англ. "Global System for Mobile Telecommunications", глобальная система связи с подвижными объектами) или в стандарте UMTS (от англ. "Universal Mobile Telecommunication System", универсальная система подвижной связи), метод многостанционного доступа с частотным разделением каналов (МДЧР), например в стандарте DECT (от англ. "Digital Enhanced Cordless Telecommunication", модифицированная цифровая беспроводная телефония), в стандарте GSM, в стандарте DAB (от англ. "Digital Audio Broadcasting", цифровое радиовещание), а также метод многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) (в стандартах IS95, UMTS).

При использовании этих различных методов радиосвязи могут возникать помехи, для подавления которых, если это предусмотрено, обычно используют различные подходы. Так, в частности, в качестве примера известных методов подавления помех можно назвать подавление межсимвольных помех (МСП), подавление помех множественного доступа (ПМД), подавление помех в приемнике, например, с помощью корректора или метода детектирования многопользовательского доступа, соответственно совместного доступа, а также подавление помех в передатчике с помощью метода Рre-Rake или совместного предыскажения. В этом отношении можно назвать такие публикации, как работа K.D.Kammeyer, , 2-е изд., серия Informarionstechnik Teubner, Штутгарт, 1996, работа A.Klein, G.K.Kaleh и P.W.Baier, "Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error Equalization for Multiuser Detection in Code-Division Multiple-Access Channels", IEEE Trans. Vehic. Tech., т.45 (1996), стр.276-287, а также работа R. Esmailzadeh и М. Nakagawa, "Pre-Rake Diversity Combination for Direct Sequence Spread Spectrum Mobile Communications Systems", IEICE Trans. Comm., т.Е76-В (1993), стр.1008-1015.

Помимо этого при различных условиях передачи обычно используют различные параметры, например при работе в дуплексном режиме с временным разделением каналов (ДРВР) в системе UMTS, когда в зависимости от максимальной задержки в канале используют различные типы пакетов данных (см., например, публикацию группы экспертов UMTS-L1: "UTRA Physical Layer Description, TDD parts, V 0.2.0").

Недостаток, который, как было установлено, присущ этим известным подходам, состоит в том, что один из методов передачи данных с определенным набором параметров обладает преимуществами перед другими только при наличии определенных условий передачи информации, соответственно при определенных характеристиках канала передачи данных.

Поэтому на практике возможно возникновение ситуаций, когда при определенных условиях передачи информации преобладает неоправданно низкое качество ее передачи, соответственно преобладает неоправданно большая зависимость качества передачи от условий передачи данных.

Таким образом, в данной области техники существует необходимость в разработке системы передачи данных, которая обеспечивала бы постоянно оптимальное качество передачи информации вне зависимости от того, изменяются ли условия передачи или остаются постоянными.

Преимущества изобретения

Преимущество предлагаемого в изобретении устройства передачи данных с отличительными признаками п.1 и соответствующего способа передачи данных согласно п.11 формулы изобретения по сравнению с известными решениями состоит в возможности обеспечить соответствие различным характеристикам канала передачи.

Иными словами, предлагаемое в изобретение решение позволяет улучшить передачу данных при изменяющихся условиях их передачи, соответственно сделать качество передачи данных практически независимым от условий передачи. При наличии неизменных условий передачи данных можно получить такое же или даже более высокое качество передачи.

Положенная в основу настоящего изобретения идея состоит в том, что дополнительно предусмотрены блок определения характеристик одного или нескольких каналов передачи данных для нескольких методов передачи данных и/или нескольких параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и блок выбора конкретного метода передачи данных с определенными параметрами передачи данных в соответствии с результатом указанного определения.

Предпочтительные варианты выполнения устройства передачи данных, указанного в п.1, а также осуществления способа передачи данных, указанного в п.11 формулы изобретения, представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы.

Согласно одному из этих предпочтительных вариантов блок выбора предусмотрен в передающем устройстве.

В другом предпочтительном варианте указанный блок выбора предусмотрен в приемном устройстве.

В следующем предпочтительном варианте каналом передачи данных является радиоканал.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом блок определения выполнен с возможностью определять скорость изменения канала передачи данных.

В другом предпочтительном варианте блок выбора выполнен таким образом, чтобы в том случае, когда скорость изменения канала передачи данных превышает некоторое заданное значение, выбирать режим с подавлением помех в приемном устройстве, а в том случае, когда скорость изменения канала передачи данных ниже некоторого заданного значения, выбирать режим с подавлением помех в передающем устройстве.

В следующем предпочтительном варианте блок определения выполнен с возможностью определять максимальную задержку в канале передачи данных.

Согласно еще одному предпочтительному варианту блок выбора выполнен таким образом, чтобы выбирать метод передачи данных с определенной структурой пакета данных в зависимости от выявленной максимальной задержки в канале передачи данных.

В следующем предпочтительном варианте блок выбора выполнен таким образом, чтобы выбирать метод передачи данных с определенным опорным сигналом в зависимости от выявленной максимальной задержки в канале передачи данных и/или скорости изменения канала передачи данных.

И, наконец, согласно еще одному предпочтительному варианту устройство передачи данных представляет собой подвижную или портативную радиостанцию, предпочтительно мобильный телефон.

Чертежи

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схематичное изображение устройства передачи данных, выполненного по первому варианту,

на фиг.2 - схематичное изображение устройства передачи данных, выполненного по второму варианту,

на фиг.3 - схематичное изображение устройства передачи данных, выполненного по третьему варианту,

на фиг.4 - структуры пакетов данных, используемые для оценки коротких и длинных каналов, и

на фиг.5 - структуры пакетов данных, используемые для оценки медленно и быстро изменяющихся каналов.

Описание вариантов выполнения

Конструктивно или функционально одинаковые элементы обозначены на всех чертежах одинаковыми позициями.

На фиг.1 схематично показано устройство передачи данных, на примере которого проиллюстрирован первый вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1 позицией 10 обозначен передатчик, позицией 20 обозначен приемник, позицией 101 обозначен блок определения характеристик канала передачи данных, позицией 102 обозначен блок выбора определенного метода передачи данных с определенными параметрами передачи данных, а позициями D1 и D2 условно обозначены информационные сообщения.

Согласно показанной на фиг.1 схеме сначала передатчик 10 посылает в приемник 20 запрос, в ответ на который последний должен предоставить информацию, по каким из различных методов передачи данных, соответственно, с какими из различных параметров передачи данных между приемником и передатчиком возможен обмен данными. После этого приемник 20 посылает в передатчик 10 информационное сообщение D1, несущее информацию о поддерживаемых им методах и соответствующих параметрах передачи данных.

После этого блок 101 определяет характеристики канала или каналов передачи данных, а блок 102 в соответствии с результатом такого определения выбирает конкретный метод передачи данных с конкретными параметрами передачи данных.

Информация о выбранных методе и соответствующих параметрах передачи данных передаются затем от передатчика 10 в приемник 20 в виде информационного сообщения D2.

На фиг.2 схематично показано устройство передачи данных, на примере которого проиллюстрирован второй вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 дополнительно к уже рассмотренным выше позициям позицией 201 обозначен блок определения характеристик канала передачи данных, позицией 202 обозначен блок выбора определенного метода передачи данных с определенными параметрами передачи данных, а позициями D1’ и D2’ обозначены информационные сообщения.

Согласно показанной на фиг.2 схеме сначала приемник 20 посылает в передатчик 10 запрос, в ответ на который последний должен предоставить информацию, по каким из различных методов передачи данных, соответственно, с какими из различных параметров передачи данных между приемником и передатчиком возможен обмен данными. После этого передатчик 10 посылает в приемник 20 информационное сообщение D2’, несущее информацию о поддерживаемых им методах и соответствующих параметрах передачи данных.

После этого блок 201 определяет характеристики канала или каналов передачи данных, а блок 202 в соответствии с результатом такого определения выбирает конкретный метод передачи данных с конкретными параметрами передачи данных.

Информация о выбранных методе и соответствующих параметрах передачи данных передаются затем от приемника 20 в передатчик 10 в виде информационного сообщения D1’.

На фиг.3 схематично показано устройство передачи данных, на примере которого проиллюстрирован третий вариант осуществления настоящего изобретения.

В показанном на фиг.3 варианте выполнения настоящего изобретения устройством передачи данных является сотовая система радиосвязи, в которой передача осуществляется от базовой станции BS на несколько подвижных станций MS в одном (прямом) направлении и от нескольких подвижных станций MS на базовую станцию BS в другом (обратном) направлении. Разделение потоков данных, идущих от различных пользователей (подвижных станций MS), осуществляется, например, в режиме многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).

В рассматриваемой системе радиосвязи, работающей в дуплексном режиме с временным разделением каналов (ДРВР), передача в прямом и обратном направлениях осуществляется в одной и той же полосе частот. При этом передача информации в прямом и обратном направлениях осуществляется с временным разделением за счет попеременной передачи пакетов в прямом и обратном направлениях.

Подавление помех при передаче в прямом направлении осуществляется либо в передатчике, либо в приемнике, например, за счет подавления помех в передатчике путем совместного предыскажения либо за счет подавления помех в приемнике путем совместного детектирования согласно методу, описанному у Klein и др. (см. выше).

Примером выбора метода подавления помех при передаче в прямом направлении является определение скорости изменения радиоканала путем сравнения последовательных оценок канала в базовой станции и подавление помех путем совместного предыскажения в передатчике, если указанная скорость изменения ниже определенного порогового значения, а также подавление помех путем совместного детектирования в приемнике, если скорость изменения превышает пороговое значение.

На фиг. 3 позицией SD обозначены передаваемые данные, позицией ED обозначены принимаемые данные, позициями 30 и 30’ обозначены дуплексеры (антенные переключатели), позицией M1 обозначен модулятор без предыскажения, позицией М2 обозначен модулятор с предыскажением, позицией М обозначен модулятор, позициями 40, 40’ и 40’’ обозначен детектор, позициями 50 и 50’ обозначен блок оценки канала, позицией 60 обозначен блок определения, а позицией 70 обозначен блок принятия решений, соответственно, блок выбора. Позициями S и S’ обозначены переключатели (ключи), переключением которых управляет блок 70 принятия решений.

Базовая станция BS имеет передающую часть, в состав которой входят модуляторы M1 и М2 без предыскажения, соответственно, с предыскажением, и приемную часть, в состав которой входят детектор 40 и блок 50 оценки канала, а также часть принятия решений, которая предназначена для выбора либо предыскажения, либо совместного детектирования и в состав которой входят блок 60 определения и блок 70 принятия решений. Избирательный переключатель S служит для выбора модулятора M1, соответственно, М2. Избирательным переключателем S управляет блок 70 принятия решений.

Подвижная станция MS имеет передающую часть, в состав которой входят модулятор М, и приемную часть, в состав которой входят блок 50’ оценки канала, а также детектор 40’ совместного детектирования и детектор 40’’ одностороннего детектирования помех.

Блок 70 принятия решений в базовой станции BS в соответствии с результатом, полученным в блоке 50 оценки канала и блоке 60 определения, выбирает либо режим без предыскажения в базовой станции BS и совместным детектированием в подвижной станции MS, либо режим с предыскажением в базовой станции BS и односторонним детектированием в подвижной станции MS. Информация о решении, принятом в базовой станции BS ее блоком 70 принятия решений, передается в подвижную станцию MS через радиоинтерфейс.

На фиг. 4 показаны структуры пакетов, используемые для оценки коротких и длинных каналов.

В другом варианте выполнения сотовой системы радиосвязи, которая является одним из примеров выполнения предлагаемого в изобретении устройства передачи данных, предусмотрена поблочная передача данных в виде пакета, структура которого показана на фиг. 4, где позицией DB1 обозначен первый блок данных, позицией DB2 обозначен второй блок данных, а позицией МА обозначен расположенный между ними промежуток (midamble). Через t обозначена проходящая слева направо ось времени.

При передаче в обратном направлении по выбору могут использоваться пакеты с одной из двух структур, а именно структура с длинными блоками данных и коротким промежутком между ними, а также структура с короткими блоками данных и длинным промежутком. Выбор той или иной структуры пакета данных осуществляется подвижной станцией при передаче в прямом направлении с учетом максимальной задержки в канале передачи.

Для передачи в обратном направлении структура пакета выбирается в соответствии с выявленной максимальной задержкой, а именно, при длительных задержках выбирают длинный промежуток МА между блоками данных, а при коротких задержках выбирают короткий промежуток.

Тип переданного пакета данных определяется в приемнике на основании принятого сигнала. Рассмотренный вариант может использоваться в первую очередь при работе в режиме ДРВР в системе UMTS.

На фиг.5 показаны структуры пакетов данных, используемые для оценки медленно и быстро изменяющихся каналов.

В этом варианте выполнения устройства в виде сотовой системы радиосвязи данные передаются поблочно в виде пакетов. При этом последовательно во времени передаются опорные сигналы R, R1, соответственно, R2 и блоки данных DB, DB1, соответственно, DB2. Для такой передачи по выбору могут использоваться пакеты данных с одной из двух структур, а именно, длительный опорный сигнал R и длинный блок данных DB, соответственно, несколько коротких опорных сигналов R1, R2, отделенных друг от друга уменьшенными блоками данных DB1, DB2.

Та или иная структура пакета выбирается в результате определения скорости изменения радиоканала с помощью опорного сигнала путем сравнения последовательных оценок канала в базовой станции BS или в подвижной станции MS.

Пакет с длительным опорным сигналом R выбирают в том случае, когда скорость изменения канала ниже некоторого порогового значения, а пакет с несколькими короткими опорными сигналами R1, R2 выбирают в том случае, когда эта скорость превышает некоторое пороговое значение.

Тип переданного пакета определяется в приемнике на основании принятого сигнала. Этот вариант выполнения устройства также может найти применение для стандарта UMTS.

Настоящее изобретение не ограничено предпочтительными вариантами его осуществления, на примере которых оно было рассмотрено выше, и предполагает возможность внесения в него различных модификаций.

Так, в частности, согласно еще одному варианту предлагаемое в изобретении устройство можно было бы выполнить в виде системы радиосвязи, поддерживающей различные стандарты передачи данных, например стандарт GSM и стандарт UMTS.

В этом случае можно было бы определять скорость изменения радиоканала и максимальную задержку в канале. При этом тот или иной метод передачи данных с соответствующими параметрами передачи данных можно было бы выбирать с учетом оптимизации качества передачи данных при измеренной скорости изменения канала и измеренных задержках в канале.

В отличие от рассмотренных выше вариантов передатчик, соответственно, приемник могут и без посылки специального запроса, например непосредственно после установления связи, сообщать взаимодействующей с ними станции, какой метод, соответственно, какие параметры передачи данных они поддерживают.

Изобретение относится к области передачи данных и может использоваться в технике связи. Достигаемый технический результат - обеспечение оптимального качества передачи информации вне зависимости от того, изменяются ли условия передачи или остаются постоянными. Устройство передачи данных, которое предназначено для реализации способа передачи данных, содержит по меньшей мере одно передающее устройство и одно приемное устройство, блок определения характеристик одного или нескольких каналов передачи данных для нескольких методов передачи данных и/или нескольких параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и блок выбора метода передачи данных с определенными параметрами передачи данных в соответствии с результатом указанного определения, при этом блок определения выполнен с возможностью определять скорость изменения канала передачи данных, а блок выбора выполнен таким образом, чтобы в зависимости от упомянутой скорости изменения выбирать режим с подавлением помех в приемном устройстве или в передающем устройстве. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство передачи данных, поддерживающее несколько методов передачи данных и/или несколько параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и имеющее по меньшей мере одно передающее устройство и одно приемное устройство, которые могут поддерживать между собой связь по меньшей мере по одному каналу передачи данных, при этом предусмотрены блок определения характеристик одного или нескольких каналов передачи данных для нескольких методов передачи данных и/или нескольких параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и блок выбора метода передачи данных с определенными параметрами передачи данных в соответствии с результатом указанного определения, отличающееся тем, что блок определения выполнен с возможностью определять скорость изменения канала передачи данных, а блок выбора выполнен таким образом, чтобы в том случае, когда скорость изменения канала передачи данных превышает некоторое заданное значение, выбирать режим с подавлением помех в приемном устройстве, а в том случае, когда скорость изменения канала передачи данных ниже некоторого заданного значения, выбирать режим с подавлением помех в передающем устройстве.2. Устройство передачи данных по п.1, отличающееся тем, что блок выбора предусмотрен в передающем устройстве.3. Устройство передачи данных по п.1, отличающееся тем, что блок выбора предусмотрен в приемном устройстве.4. Устройство передачи данных по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что каналом передачи данных является радиоканал.5. Устройство передачи данных по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что блок определения выполнен с возможностью определять максимальную задержку в канале передачи данных.6. Устройство передачи данных по п.5, отличающееся тем, что блок выбора выполнен таким образом, чтобы выбирать метод передачи данных с определенной структурой пакета данных в зависимости от выявленной максимальной задержки в канале передачи данных.7. Устройство передачи данных по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что блок выбора выполнен таким образом, чтобы выбирать метод передачи данных с определенным опорным сигналом в зависимости от выявленных максимальной задержки в канале передачи данных и/или скорости изменения канала передачи данных.8. Устройство передачи данных по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что оно представляет собой подвижную или портативную радиостанцию, предпочтительно мобильный телефон.9. Способ передачи данных, позволяющий поддерживать несколько методов передачи данных и/или несколько параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и осуществляемый с помощью по меньшей мере одного передающего устройства и одного приемного устройства, которые могут поддерживать между собой связь по меньшей мере по одному каналу передачи данных, при этом на первой стадии определяют характеристики одного или нескольких каналов передачи данных для нескольких методов передачи данных и/или нескольких параметров передачи данных одного или нескольких методов передачи данных и на второй стадии в соответствии с результатом указанного определения выбирают метод передачи данных с определенными параметрами передачи данных, отличающийся тем, что на первой стадии определяют скорость изменения канала передачи данных, а на второй стадии выбор осуществляют таким образом, чтобы в том случае, когда скорость изменения канала передачи данных превышает некоторое заданное значение, выбирать режим с подавлением помех в приемном устройстве, а в том случае, когда скорость изменения канала передачи данных ниже некоторого заданного значения, выбирать режим с подавлением помех в передающем устройстве.