СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ Российский патент 2005 года по МПК H04B7/26 H04Q7/38 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системам связи. Более конкретно, изобретение относится к распределению ресурсов в системе с множественным доступом.

Уровень техники

На фиг.1 изображен образцовый вариант осуществления наземной системы 10 беспроводной связи. На фиг.1 показаны три удаленных устройства 12, 13 и 15 и две базовые станции 14. В действительности, обычные системы беспроводной связи могут иметь намного больше удаленных устройств и базовых станций. На фиг.1 удаленное устройство 12 показано как мобильный телефон, установленный в автомобиле. На фиг.1 также показано стационарное удаленное устройство 15 в беспроводной системе местной линии связи и портативное компьютерное удаленное устройство 13 в стандартной сотовой системе. В наиболее общем варианте осуществления удаленные устройства могут быть устройствами связи любого типа. Например, удаленные устройства могут быть переносными устройствами персональной системы связи (ПСС, PCS), портативными устройствами данных, такими как персональный помощник данных, или стационарные устройства данных, такие как оборудование для считывания показаний измерительных приборов. На фиг.1 показан сигнал 18 прямой линии связи, передаваемый от базовых станций 14 в удаленные устройства 12, 13 и 15 и сигнал 19 обратной линии связи, передаваемый от удаленных устройств 12, 13 и 15 в базовые станции 14.

В обычной системе беспроводной связи (фиг.1) некоторые базовые станции имеют многочисленные сектора. Многосекторная базовая станция содержит многочисленные независимые передающие и приемные антенны, а также некоторые независимые схемы обработки. Принципы, обсуждаемые здесь, в равной степени применимы как к каждому сектору многосекторной базовой станции, так и к односекторной независимой базовой станции. Поэтому в дальнейшем описании термин “базовая станция” будет относиться к сектору многосекторной базовой станции, множеству секторов, связанных с общей базовой станцией или односекторной базовой станцией.

В системе множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДРК, CDMA) удаленные устройства используют общую полосу частот для связи со всеми базовыми станциями в системе. Использование общей полосы частот добавляет гибкости и обеспечивает системе многочисленные преимущества. Например, использование общей полосы частот дает возможность удаленному устройству одновременно принимать сигналы связи от более чем одной базовой станции, а также передавать одиночный сигнал для приема с помощью более чем одной базовой станции. Удаленное устройство различает одновременно сигналы, принятые от различных базовых станций, путем использования свойств формы сигнала МДРК с расширенным спектром. Аналогично, базовая станция может различать и отдельно принимать сигналы от множества удаленных устройств.

В беспроводной системе чрезвычайно важна максимизация пропускной способности системы в зависимости от числа одновременных вызовов, которые можно обработать. Пропускная способность системы с расширенным спектром увеличивается, если мощностью сигналов, принятых в базовой станции от каждого удаленного устройства, управляют так, чтобы каждый сигнал поступал в приемник базовой станции с минимальным уровнем мощности, требуемым для получения желательного уровня качества сигнала. Если сигнал, переданный удаленным устройством, достигает приемника базовой станции с уровнем мощности, который является слишком низким, то качество сигнала может падать ниже приемлемого уровня. С другой стороны, если сигнал удаленного устройства поступает с уровнем мощности, который является слишком высоким, то связь с этим конкретным удаленным устройством является приемлемой, но сигнал высокой мощности действует как помеха для других удаленных устройств. Эта чрезмерная помеха может неблагоприятным образом влиять на связь с другими удаленными устройствами. Таким образом, удаленное устройство, расположенное обычно около базовой станции, осуществляет передачу с относительно низкой мощностью сигнала, в то же время удаленное устройство, расположенное на краю зоны охвата, осуществляет передачу с относительно большой мощностью сигнала.

В современных системах в дополнение к управлению уровнем мощности, на котором удаленное устройство передает по обратной линии связи, также управляют и скоростью передачи данных, с которой удаленное устройство передает по обратной линии связи. Удаленное устройство, расположенное на краю зоны охвата, может уменьшить скорость передачи данных, с которой оно осуществляет передачу для того, чтобы увеличить качество сигнала, принятого в базовой станции. При уменьшении скорости передачи данных можно увеличить время, которое затрачивается на каждый бит, и таким образом повысить энергию, затраченную на каждый бит, и производительность линии связи.

Кроме повышения производительности линии связи, использование переменных скоростей передачи данных позволяет системе получить также и другие преимущества. Например, удаленное устройство может генерировать поток данных, который вырабатывается со скоростью передачи данных значительно ниже максимальной скорости передачи данных. Удаленное устройство может выбрать передачу данных со скоростью ниже, чем максимальная скорость для того, чтобы сохранить мощность удаленного устройства и спектральные ресурсы. Кроме того, некоторые удаленные устройства можно классифицировать по уровню обслуживания, которое они обеспечивают. Например, предпочтительное клиентское удаленное устройство позволяет обеспечить передачу данных с максимальной скоростью, в то же время удаленное устройство с экономичным уровнем позволяет обеспечить передачу данных с одной восьмой, с одной четвертой или одной второй максимальной скорости. Удаленное устройство, которое передает со скоростью, меньшей максимальной скорости, может осуществлять передачу с более низким уровнем мощности или только в течение части периода времени. Например, удаленное устройство, передающее с одной четвертой максимальной скорости, может передавать свой сигнал с одной четвертой мощности, с которой будет обязательно передаваться сигнал с полной скоростью. С другой стороны, удаленное устройство, которое передает с одной четвертой максимальной скорости, может передавать с рабочим циклом, равным приблизительно одной четвертой. В любом случае удаленное устройство, которое передает со скоростью, меньшей полной скорости, создает меньше помех и потребляет меньше ресурсов системы, чем удаленное устройство, передающее с полной скоростью, таким образом высвобождая ресурсы системы для использования другими удаленными устройствами.

Если точно определено минимально приемлемое качество сигнала, то верхнюю границу для числа одновременно задействованных пользователей, которые могут поддерживать связь через базовую станцию, можно вычислить при заданном уровне помехи. Эта верхняя граница обычно называется полюсной пропускной способностью. Нагрузка системы определяется как отношение фактических пользователей к полюсной пропускной способности. Если число фактических пользователей приближается к полюсной пропускной способности, то нагрузка приближается к единице. Нагрузка, близкая к единице, подразумевает потенциально нестабильное поведение системы. Нестабильное поведение системы может привести к ухудшению рабочих характеристик в результате увеличения частоты появления ошибок, неуспешных передач обслуживания и прерванных соединений. Кроме того, когда нагрузка приближается к единице, размер зоны охвата базовой станции сокращается, поэтому пользователи на внешней границе зоны охвата больше не смогут передавать достаточную мощность для поддержания связи с базовой станцией с приемлемым качеством сигнала даже при самой низкой доступной скорости передачи данных.

По этим причинам предпочтительно ограничивать использование системы с тем, чтобы нагрузка не превышала определенный процент от полюсной пропускной способности. Один способ ограничения нагрузки системы состоит в том, чтобы не допускать доступ к системе после того, как нагрузка системы достигнет заданного уровня. Например, если нагрузка увеличивается выше 70% от полюсной пропускной способности, то целесообразно отклонять запросы для дополнительно возникающих соединений и воздерживаться от принятия передачи обслуживания существующих соединений. В системе, в которой удаленные устройства выполнены с возможностью осуществления передачи с многочисленными скоростями передачи данных, нагрузкой системы можно также управлять путем управления скоростью передачи данных, с которой передают удаленные устройства. Для заданного уровня нагрузки и при уменьшении скорости передачи данных, с которой может передавать каждое удаленное устройство, можно увеличить общее количество удаленных устройств с возможностью доступа к системе.

В обычных цифровых системах с множественным доступом к данным удаленное устройство устанавливает сеанс связи с базовой станцией. Сеанс остается активным до тех пор, пока мощность не выключат в удаленном устройстве или пока удаленное устройство не запросит разъединение. Сразу после установления сеанса удаленное устройство будет передавать пакеты данных. Например, если пользователь удаленного устройства подсоединяется к Интернету через беспроводное соединение и свой ноутбук, то он устанавливает сеанс после регистрации в сети. Если пользователь удаленного устройства формирует сообщение электронной почты, то удаленное устройство генерирует пакет данных, когда оно передает сообщение электронной почты. Пакет данных может содержать один или несколько пакетов данных. Пакеты данных обычно содержат много кадров данных беспроводной линии связи.

В системе, в которой скоростью передачи данных удаленного устройства управляют с помощью базовой станции, перед тем как удаленное устройство передает пакет данных, в базовую станцию посылают сообщение запроса доступа. Как правило, сообщение запроса доступа определяет желательную скорость передачи данных. В ответ базовая станция может выдавать разрешение для удаленного устройства на передачу с желательной скоростью передачи данных, может выдавать разрешение для удаленного устройства на передачу с низкой скоростью передачи данных или может отрицать доступ к системе. Использование такой системы имеет несколько недостатков. Например, использование сообщения запроса доступа потребляет драгоценные ресурсы обратной линии связи. Кроме того, передача данных по обратной линии связи задерживается, хотя удаленное устройство и базовая станция осуществляют согласование скорости передачи данных. Кроме того, алгоритм, который должен использоваться базовой станцией для того, чтобы реагировать на сообщения запроса доступа от множества удаленных устройств, усложняется и потребляет значительные ресурсы базовой станции.

По этим причинам промышленность долгое время испытывает потребность в способе и устройстве для управления доступом к системе с множественным доступом, использующей схему передачи с переменной скоростью передачи данных.

Сущность изобретения

Базовая станция используется для того, чтобы управлять скоростями передачи обратной линии связи для удаленных модулей в пределах соответствующей зоны охвата. Базовая станция контролирует нагрузку обратной линии связи и динамически регулирует точку установления скорости передачи. Точку установления скорости передачи можно определить в зависимости от максимальной скорости передачи и вероятности передачи. Максимальная скорость передачи определяет максимальную скорость передачи данных обратной линии связи, доступную удаленным устройствам. Вероятность передачи используют для того, чтобы управлять вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи. Базовая станция может вести широковещательную передачу точки установления скорости передачи в удаленные устройства. Удаленные устройства могут передавать со скоростью, меньшей чем максимальная скорость передачи в любое время. Таким образом, нагрузкой системы управляют быстрым и стабильным способом, который эффективно использует доступные ресурсы системы.

Краткое описание чертежей

Признаки, задачи и преимущества изобретения станут более понятными из подробного описания, изложенного ниже совместно с чертежами, на которых:

фиг.1 - образцовый вариант осуществления наземной системы беспроводной связи,

фиг.2 - алгоритм, изображающий работу базовой станции,

фиг.3 - алгоритм, показывающий образцовую работу удаленного устройства, и

фиг.4 изображает блок-схему, показывающую образцовую беспроводную систему при использовании настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

В системе с множественным доступом, которая имеет ограниченные ресурсы, во избежание нестабильного поведения системы необходимо средство управления нагрузкой обратной линии связи. В системе, в которой удаленные устройства выполнены с возможностью передачи данных с многочисленными скоростями передачи данных, нагрузкой обратной линии связи можно управлять путем регулирования скорости передачи данных, с которой передают удаленные устройства. Например, в системе, в которой уровень внешней и взаимной помехи позволяет тридцати удаленным устройствам осуществлять одновременный доступ к системе с заданной скоростью передачи данных, та же самая система может позволить шестидесяти удаленным устройствам осуществить одновременный доступ к системе в случае, если каждое из удаленных устройств передает с одной второй от заданной скорости передачи данных. Если часть удаленных устройств передает с одной второй от заданной скорости передачи данных, то система позволяет обеспечить работу одновременно для тридцати-шестидесяти пользователей. В реальных условиях работы пропускная способность системы имеет мягкое ограничение, означающее, что каждое удаленное устройство, которое добавляется в систему, уменьшает качество сигнала, с которым работает каждый из других пользователей системы. Пропускная способность является также функцией времени по той причине, что помехи от источников, отличных от удаленных устройств, изменяются во времени и могут вносить значительный вклад в нагрузку системы. Поскольку предпочтительно избегать катастрофического отказа, который может произойти в случае, если нагрузка превысит максимальную пропускную способность, обычно системные операторы ограничивают нагрузку между 60% и 75% от ожидаемого предела пропускной способности.

Для того чтобы ограничить нагрузку на обратной линии связи до заданного уровня, необходимо измерить нагрузку обратной линии связи. Нагрузка обратной линии связи базовой станции зависит не только от удаленных устройств, которые работают в пределах зоны охвата базовой станции. Нагрузка обратной линии связи также зависит от помех от других источников. Шум входного каскада приемника непосредственно самой базовой станции является существенным источником помехи. Кроме того, другие удаленные устройства, работающие на той же самой частоте в пределах зоны охвата близлежащих базовых станций, вносят существенные помехи. В находящейся на рассмотрении заявке № 09/181345 на патент США “Способ и устройство для обнаружения перегрузки обратной линии связи”, поданной 28 октября 1998 года (U.S. Patent Application Number 09/181345 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK OVERLOAD DETECTION", filed on October 28, 1998), принадлежащей правопреемнику настоящего изобретения и включенной в своей полноте в качестве ссылки, раскрыто средство и способ определения нагрузки. Совместно с настоящим изобретением можно использовать большое число способов определения нагрузки.

Согласно настоящему изобретению базовая станция использует измерение нагрузки на обратной линии связи для того, чтобы управлять скоростью передачи данных, с которой передает множество удаленных устройств. В типичной системе с множественным доступом базовая станция обычно передает служебный канал. Служебный канал несет в себе информацию, которую принимают многочисленные удаленные устройства. Служебный канал несет в себе информацию относительно работы системы, такую как идентичность близлежащих базовых станций, наличие определенных услуг и идентичность системного оператора. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в дополнение к стандартной служебной информации, базовая станция также передает точку установления скорости передачи. Удаленное устройство восстанавливает информацию о точке установления из служебного канала и использует ее для определения скорости передачи, с которой он передает.

В одном варианте осуществления точку установления скорости передачи определяют в зависимости от максимальной скорости передачи данных, а также вероятности передачи. Максимальная скорость передачи определяет максимальную скорость передачи данных обратной линии связи для использования удаленными устройствами. Вероятность передачи используется для управления вероятностью, с которой удаленное устройство передает с заданной максимальной скоростью передачи. Удаленные устройства могут передавать в любое время со скоростью передачи ниже, чем максимальная скорость передачи.

Для того чтобы облегчить эффективное использование ресурсов системы, целесообразно позволить системе работать по возможности близко к пределу пропускной способности, принимая во внимание соответствующую вероятность нестабильного поведения системы. Согласно изобретению точка установления скорости передачи медленно возрастает до тех пор, пока нагрузка системы не окажется ниже максимально допустимой нагрузки. Если фактическая нагрузка системы превышает максимально допустимую нагрузку, то точка установления скорости передачи уменьшается.

В одном варианте осуществления до тех пор, пока нагрузка системы остается ниже максимально допустимой нагрузки, вероятность передачи будет медленно увеличиваться. Когда вероятность передачи превышает единицу, максимальная скорость передачи данных увеличивается до следующего более высокого имеющегося уровня, и вероятность передачи уменьшается. Таким образом, точка установления скорости передачи медленно увеличивается до тех пор, пока нагрузка не достигнет максимальной допустимой нагрузки. Если имеющихся ресурсов системы достаточно для поддержания потребностей всех удаленных устройств, точка установления скорости передачи увеличивается до тех пор, пока вероятность передачи не станет равной 1 и максимальная скорость передачи не станет равной самой высокой скорости передачи данных. Если имеющихся ресурсов системы не достаточно для того, чтобы позволить каждому удаленному устройству передавать со своей желательной скоростью, поскольку точка установления скорости передачи медленно увеличивается, нагрузка, в конечном счете, превысит максимально допустимую нагрузку. Как только нагрузка превысит максимально допустимую нагрузку, точка установления скорости передачи уменьшится. Если потребность остается постоянной, то система достигнет равновесия там, где точка установления скорости передачи будет приблизительно равна максимально допустимой точке установления скорости передачи. Например, если потребность в системе высока, то максимальную скорость передачи можно установить на одну вторую от полной скорости передачи, и вероятность передачи может быть меньше единицы.

В предпочтительном варианте осуществления самая, по возможности, низкая точка установления скорости передачи определяется тогда, когда максимальная скорость передачи равна самой низкой скорости передачи данных, и вероятность передачи равна 1. Поэтому, даже в условиях максимальной нагрузки, каждое удаленное устройство при установленном соединении может осуществлять передачу с самой низкой скоростью передачи при вероятности, равной единице. Для того чтобы поддерживать стабильность системы, необходимо прекращать доступ в системе к дополнительным удаленным модулям в случае, если нагрузка превышает максимально допустимую нагрузку, когда точка установления скорости передачи находится в минимуме.

Одним преимуществом работы согласно настоящему изобретению является то, что относительно легко осуществить процесс управления передачей в базовой станции. В процессе используется только один входной сигнал для определения точки установления скорости передачи. В одном варианте осуществления точка установления скорости передачи, состоящая только из двух чисел, является единственным выходным сигналом. По сравнению со способом, известным из уровня техники, для индивидуального реагирования на спорадические сообщения о запросах доступа из различных удаленных устройств, удаленное устройство все время имеет данные для передачи, при этом работа изобретения упрощается. Работа не зависит от ввода, касающегося таких факторов, как число текущих пользователей или ожидаемое использование пользователей, или количество удаленных устройств в пределах определенного класса. Кроме того, работа не требует хранения большого количества данных для того, чтобы хранить информацию относительно последних предоставленных допусков к удаленным устройствам.

На фиг.2 изображен алгоритм, изображающий работу базовой станции. Работа начинается в блоке 30 “начало”. В блоке 32 переменные, используемые в процессе, устанавливают в исходные значения. Вероятность передачи устанавливают равной 1 и максимальную скорость передачи устанавливают на самую низкую скорость передачи данных для того, чтобы установить точку установления скорости передачи в свое минимальное значение. В образцовой системе самая низкая скорость передачи данных может составлять одну восьмую от полной скорости передачи.

В блоке 32 пониженную скорость “Δ_ТР” и повышенную скорость “δ_ТР” устанавливают на номинальный уровень. В образцовой системе значение пониженной скорости и повышенной скорости зависит от текущей максимальной скорости передачи. Например, в системе, в которой данные можно передавать с одной восьмой от полной скорости передачи, с одной четвертой от полной скорости передачи, с одной второй от полной скорости передачи и с полной скоростью передачи, значение Δ_ТР может быть равно соответственно одной второй, одной четвертой, одной восьмой и одной шестнадцатой. В обычном режиме значение Δ_ТР меньше, чем значение δ_ТР. Например, в этой, только что описанной системе, значение δ_ТР может быть равно одной шестнадцатой от значения Δ_ТР для каждой скорости передачи данных.

Блок 34 определяет, превышает или нет нагрузка максимально допустимую нагрузку. Если нет, то процесс выполнения продолжается в блоке 36, в котором вероятность передачи увеличивается на δ_ТР. Процесс выполнения продолжается в блоке 38, который определяет, превышает или нет вероятность передачи 1. В этом случае, так как вероятность передачи была установлена на 1 в блоке 32 и увеличена на значение δ_ТР в блоке 36, вероятность передачи превышает 1, и процесс выполнения продолжается в блоке 40. В блоке 40 определяют, равна или нет максимальная скорость передачи самой высокой скорости передачи данных. В этом примере максимальная скорость передачи данных была установлена на самую низкую скорость передачи в блоке 32, и поэтому максимальная скорость передачи данных не равна самой высокой скорости передачи данных, и процесс выполнения продолжается в блоке 42. В блоке 42 максимальную скорость передачи устанавливают на следующую, более высокую, скорость передачи данных. Например, в системе с четырьмя скоростями передачи данных максимальная скорость передачи данных может быть установлена на одну четвертую от полной скорости передачи. В блоке 44 значение вероятности передачи уменьшается на 1. Процесс выполнения продолжается в блоке 48, в котором процесс может сделать паузу в ожидании следующего цикла.

Как показано в блоке 38, если вероятность передачи не превысила 1, то процесс выполнения продолжается в блоке 48. Как показано в блоке 40, если максимальная скорость передачи уже равна самой высокой скорости передачи данных, то точка установления скорости передачи находится на своем максимальном уровне, и процесс выполнения продолжается в блоке 46. В блоке 46 вероятность передачи устанавливают на 1. Затем процесс выполнения продолжается в блоке 48.

Как показано в блоке 34, если нагрузка превысила максимально допустимую нагрузку, то процесс выполнения продолжается в блоке 50. В блоке 50 вероятность передачи уменьшают на Δ_ТР, и процесс выполнения продолжается в блоке 52. В блоке 52 определяют, равна или нет максимальная скорость передачи самой низкой скорости передачи данных. Если максимальная скорость передачи равна самой низкой скорости передачи данных, то процесс выполнения продолжается в блоке 46, в котором вероятность передачи устанавливают на 1. Если максимальная скорость передачи не равна самой низкой скорости передачи данных, то процесс выполнения продолжается в блоке 54. В блоке 54 определяют, является ли вероятность передачи меньшей или равной нулю. Если да, то максимальную скорость передачи устанавливают на следующую нижнюю скорость передачи данных в блоке 56, и процесс выполнения продолжается в блоке 58. В блоке 58 определяют, равна или нет максимальная скорость передачи данных самой низкой скорости передачи данных. Если да, то процесс выполнения продолжается в блоке 46, в котором вероятность передачи устанавливают на 1. Если нет, то процесс выполнения продолжается в блоке 60, в котором вероятность передачи увеличивают на 1. В любом случае процесс выполнения продолжается в блоке 48.

Работа внутри удаленного устройства также упрощается по сравнению с формированием сообщения о запросе доступа перед каждой передачей. Согласно изобретению удаленное устройство выбирает желательную скорость передачи. Большое число критериев и способов определения желательной скорости передачи данных можно использовать совместно с настоящим изобретением. Например, определение желательной скорости передачи данных позволяет учитывать количество данных, находящихся в очереди для передачи, доступную мощность передачи, которая может быть назначена с более высокими скоростями передачи данных, класс обслуживания, запрашиваемый пользователем, или уровень срочности, связанный с передачей. Дополнительную информацию относительно выбора желательной скорости передачи данных можно найти в находящейся на рассмотрении заявке № 08/835632 на патент США "Способ и устройство для планирования скорости передачи данных обратной линии связи", поданной 8 апреля 1997 года и принадлежащей правопреемнику настоящего изобретения (U.S. Patent Application Number 08/835632 entitled "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK DATA RATE SCHEDULING" filed April 8, 1997). Удаленное устройство передает на желательной скорости передачи данных до тех пор, пока желательная скорость передачи данных не станет меньше максимальной скорости передачи, принятой от базовой станции. Если желательная скорость передачи равна или превышает максимальную скорость передачи, то удаленное устройство передает с максимальной скоростью передачи и с вероятностью, равной вероятности передачи. Если удаленное устройство не передает на максимальной скорости передачи, то вместо этого оно передает на следующей, более низкой, скорости передачи. Таким образом, в общем случае отношение числа пользователей, передающих с максимальной скоростью передачи, по сравнению с числом удаленных устройств того же самого класса, которые желают передавать с максимальной скоростью передачи или выше, равно в среднем вероятности передачи. Таким образом, ресурсы системы используются эффективно и должным образом.

Если удаленное устройство находится в режиме мягкой передачи обслуживания с одной или несколькими базовыми станциями, то оно может принимать точку установления скорости передачи из более чем одной базовой станции. Удаленное устройство может использовать самую низкую точку установления скорости передачи, принятую от любой из базовых станций, с которыми оно находится в режиме мягкой передачи обслуживания. Самую низкую точку установления скорости передачи можно определить путем выбора точки установления скорости передачи, которая точно определяет самую низкую максимальную скорость передачи или, если максимальные скорости передачи равны, точку установления скорости передачи с самой низкой вероятностью передачи. С другой стороны, удаленное устройство может использовать самую высокую точку установления скорости передачи, или оно может усреднить, или, в противном случае, объединить две точки установления скорости передачи.

На фиг.3 изображен алгоритм, показывающий работу образцового удаленного устройства. Процесс выполнения начинается в блоке 70 “Начало”. В блоке 72 удаленное устройство определяет свою желательную скорость передачи данных. Сразу после определения желательной скорости передачи данных процесс выполнения продолжается в блоке 74. Блок 74 определяет, является или нет желательная скорость передачи данных ниже самой последней принятой максимальной скорости передачи данных. Как отмечено выше, удаленное устройство позволяет контролировать служебный канал для текущего значения точки установления скорости передачи. Если желательная скорость передачи данных ниже, чем максимальная скорость передачи, то удаленное устройство может устанавливать скорость передачи данных на желательную скорость передачи данных в блоке 82. В блоке 86 система использует только что определенную скорость передачи до тех пор, пока не определят новое значение. Если желательная скорость передачи данных превышает или равна максимальной скорости передачи, то процесс выполнения переходит из блока 74 в блок 76. В блоке 76 удаленное устройство вырабатывает случайное число. В предпочтительном варианте осуществления случайное число имеет значение в пределах 0,00 и 0,99. В блоке 78 определяют, является или нет случайное число меньше самой последней принятой вероятности передачи. Если да, то скорость передачи устанавливают на максимальную скорость передачи в блоке 80. Если нет, то скорость передачи устанавливают на следующую более низкую скорость передачи относительно максимальной скорости передачи в блоке 84. В любом случае процесс выполнения продолжается в блоке 86.

Согласно изобретению передача данных из удаленного устройства происходит со скоростью передачи, установленной в блоках 80, 82 или 84. Таким образом, пропускная способность обратной линии связи не расходуется при передаче сообщений о запросе доступа. Кроме того, процесс запроса доступа не задерживает передачу данных обратной линии связи.

Одним преимуществом настоящего изобретения является то, что оно предоставляет гибкость системному администратору для управления работой системы. Например, когда нагрузка системы увеличивается, вероятность нестабильного поведения системы также увеличивается. Таким образом, вероятность нестабильного поведения системы зависит от значения максимально допустимой нагрузки. Системный оператор управляет вероятностью катастрофического перерыва в работе системы за счет средней пропускной способности для того, чтобы удовлетворить свои текущие критерии путем простого изменения максимально допустимого значения нагрузки.

Кроме того, желательно, чтобы системный оператор мог предоставлять возможность определенным удаленным устройствам иметь пользователей с высоким приоритетом, которым разрешено осуществлять передачу без ограничений, налагаемых точкой установления скорости передачи, и делать это без внесения каких-либо изменений в процесс управления доступом. В этом случае точку установления скорости передачи системы понижают при обычной работе процесса для того, чтобы скомпенсировать затраты, связанные с этими пользователями. Например, привилегированные пользователи всегда могут иметь доступ к системе с полной скоростью передачи или с максимальной скоростью передачи при вероятности передачи, равной 1, увеличивая таким образом нагрузку на систему. Изобретение компенсирует такое состояние путем понижения точки установления скорости передачи устройств с более низким приоритетом и делает это без какого-либо учета присутствия в системе пользователей с высоким приоритетом. Кроме того, системный администратор может управлять значениями Δ_ТР и δ_ТР для того, чтобы изменить характер работы системы.

На фиг.4 изображена блок-схема, показывающая образцовую систему беспроводной связи в качестве примера применения изобретения. Система состоит из базовой станции 114 и удаленного устройства 100. Базовая станция 114 может быть расположена в непосредственной близости к своей соответствующей зоне охвата, или некоторые из компонентов внутри базовой станции 114 могут быть расположены на удалении. Базовая станция 114 принимает сигналы беспроводной связи через антенну 116. Приемник 118 используется для преобразования сигнала беспроводной связи в цифровой поток битов. Кроме того, приемник 118 обеспечивает вывод сигнала в блок 120 обработки для определения нагрузки, который используется для того, чтобы определить текущую нагрузку системы. Выходной сигнал блока 120 обработки для определения нагрузки подают в блок 122 обработки для управления доступом, который выполняет многие из основных функций изобретения. Например, блок 122 обработки для управления доступом может содержать множество процессов, которые выполняются при операциях, изображенных на фиг.2. Выходной сигнал блока 122 обработки для управления доступом, представляющий собой точку установления скорости передачи, подают в контроллер 126. Контроллер 126 может осуществлять наблюдение за общей работой базовой станции. В одном варианте осуществления контроллер 126 включает точку установления скорости передачи в служебное сообщение и подает его в передатчик 124. Передатчик 124 формирует сигнал беспроводной связи и подает его в антенну 116 для передачи по беспроводной линии связи в множество удаленных устройств, включающее в себя удаленное устройство 100.

Удаленное устройство 100 обычно может быть любым типом терминала или может быть связано с любым типом терминала, который формирует цифровую информацию. Например, удаленное устройство 100 может быть или может быть связано с персональным компьютером ноутбук, принтером, контрольно-измерительным оборудованием, сервером, терминалом ввода-вывода или разнообразным другим оборудованием. Удаленное устройство 100 состоит из контроллера 102, который может наблюдать за работой удаленного устройства 100. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, контроллер 102 принимает цифровые данные от отдельно размещенного устройства. Контроллер также принимает данные от приемника 104, полученные из сигнала беспроводной связи, принятого через антенну 110. Контроллер 102 извлекает точку установления скорости передачи из данных, принятых от приемника 104, и подает ее в блок 106 обработки для определения скорости. Блок 106 обработки для определения скорости определяет текущую скорость передачи. Например, блок 106 обработки для определения скорости может иметь ряд процессов, которые выполняют функции, показанные на фиг.3. Текущая скорость передачи используется передатчиком 108 для того, чтобы передавать данные через антенну 110 в базовую станцию 114.

Специалист в данной области техники легко отыщет большое число дополнительных вариантов осуществления, совместимых с настоящим изобретением. Например, возвращаясь снова к фиг.2, вместо вычитания 1 из значения вероятности передачи в блоке 44 вероятность передачи можно установить на 0 или некоторое маленькое число. Аналогично, вместо добавления единицы к значению вероятности передачи в блоке 60 вероятность передачи может быть установлена на 1 или на значение, близкое к единице. В примере, показанном выше, работа включала в себя четыре различных скорости передачи данных. Большее или меньшее число скоростей передачи данных можно использовать последовательно с изобретением. Хотя в этом описании была сделана ссылка на цифровые системы данных, принципы изобретения непосредственно применимы к ряду систем с переменной скоростью, включая речевые системы.

В образцовом варианте осуществления, показанном выше, значения Δ_ТР и δ_ТР зависят от максимальной скорости передачи. В других вариантах осуществления они могут быть фиксированными на протяжении всей работы, или они могут зависеть от некоторой другой переменной. Хотя использование служебного канала делает систему более эффективной, точка установления скорости передачи может поддерживать связь с удаленным устройством по выделенному каналу, совместимому с настоящим изобретением.

Вероятность передачи может принимать разнообразные формы. В вышеприведенном примере вероятность передачи отражает вероятность, с которой удаленное устройство передает с максимальной скоростью передачи. С другой стороны, вероятность передачи может отражать вероятность, с которой удаленное устройство передает со следующей, более низкой, скоростью, чем максимальная скорость передачи. Для того чтобы наложить ограничение на вероятность передачи, в вышеприведенном примере используется генератор случайных чисел. Можно использовать очень большое число других хорошо известных и разработанных недавно схем для того, чтобы налагать ограничение.

Изобретение можно осуществить в других конкретных формах без отклонения от его сущности или существенных признаков. Описанный вариант осуществления должен рассматриваться во всех отношениях только как иллюстративный, а не ограничительный, и поэтому объем изобретения показан с помощью прилагаемой формулы изобретения, а не предшествующим описанием. Все изменения, которые вносятся в пределах значения и диапазона эквивалентности формулы изобретения, находятся в пределах ее объема.

Доступом к системе с множественным доступом на переменной скорости управляют на основании текущей нагрузки. Уровень текущей нагрузки используют для определения точки установления скорости передачи. Точка установления скорости передачи может включать в себя максимальную скорость передачи и вероятность передачи. Точку установления скорости передачи подают в удаленное устройство (100), к которому система может иметь доступ. Удаленное устройство (100) с данными для передачи определяет желательную скорость (106) передачи данных. Если желательная скорость передачи данных равна или больше максимальной скорости передачи данных, удаленное устройство (100) осуществляет передачу с максимальной скоростью передачи данных и с вероятностью, равной вероятности передачи. Техническим результатом является создание способа и устройства для управления доступом к системе с множественным доступом, использующей схему передачи с переменной скорости передачи данных. 6 с. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления доступом к системе связи, заключающийся в том, что принимают в базовой станции показание нагрузки, отражающее текущее использование системы связи, относительно верхней границы, увеличивают заданное значение скорости передачи, которое используют для регулирования доступа к упомянутой системе, если показание нагрузки меньше допустимого предела, и уменьшают заданное значение скорости передачи, если показание нагрузки больше допустимого предела, причем заданное значение скорости передачи содержит максимальную скорость передачи и вероятность передачи, причем вероятность передачи используют для управления вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи, при этом при увеличении заданного значения скорости передачи увеличивают вероятность передачи на первую величину, а при уменьшении заданного значения скорости передачи уменьшают вероятность передачи на вторую величину, причем первая величина меньше, чем вторая величина.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют широковещательную передачу заданного значения скорости передачи по служебному каналу.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая величины зависят от максимальной скорости передачи.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при увеличении заданного значения скорости передачи увеличивают максимальную скорость передачи, если вероятность передачи превышает единицу.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уменьшении заданного значения скорости передачи уменьшают максимальную скорость передачи, если вероятность передачи падает ниже нуля.6. Устройство управления доступом к системе связи, содержащее приемник, выполненный с возможностью приема сигналов от множества пользователей, способных передавать данные с более чем одной скоростью передачи, блок определения нагрузки, связанный с приемником и дающий показание нагрузки системы связи, и блок обработки для управления доступом, принимающий показание нагрузки системы связи и формирующий заданное значение скорости передачи для передачи упомянутому множеству пользователей, причем блок обработки для управления доступом содержит блок обработки, который увеличивает вероятность передачи, если нагрузка находится ниже допустимого уровня, и увеличивает максимальную скорость передачи до следующей, более высокой скорости передачи, если вероятность передачи превышает единицу, причем вероятность передачи используется для управления вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи.7. Устройство управления доступом по п. 6, отличающееся тем, что блок обработки для управления доступом содержит блок обработки, который формирует заданное значение скорости передачи путем определения максимальной скорости передачи и вероятности передачи.8. Устройство управления доступом по п. 7, отличающееся тем, что блок обработки для управления доступом содержит блок обработки, который уменьшает упомянутую вероятность передачи, если нагрузка превышает допустимый уровень, и уменьшает максимальную скорость передачи до следующей, более низкой скорости передачи, если вероятность передачи падает ниже нуля.9. Способ управления доступом к системе связи, заключающийся в том, что принимают в базовой станции показание нагрузки, отражающее текущее использование системы связи, относительно верхней границы, увеличивают заданное значение скорости передачи, которое используют для регулирования доступа к упомянутой системе, если показание нагрузки меньше допустимого предела, и уменьшают заданное значение скорости передачи, если показание нагрузки больше допустимого предела.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют широковещательную передачу заданного значения скорости передачи по служебному каналу.11. Способ по п.9, отличающийся тем, что заданное значение скорости передачи содержит максимальную скорость передачи и вероятность передачи, причем вероятность передачи используют для управления вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при увеличении заданного значения скорости передачи увеличивают вероятность передачи на первую величину, а при уменьшении заданного значения скорости передачи уменьшают вероятность передачи на вторую величину.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что первая величина меньше, чем вторая величина.14. Способ по п.12, отличающийся тем, что первая и вторая величины зависят от максимальной скорости передачи.15. Способ по п.12, отличающийся тем, что при увеличении заданного значения скорости передачи увеличивают максимальную скорость передачи, если вероятность передачи превышает единицу.16. Способ по п.12, отличающийся тем, что при уменьшении заданного значения скорости передачи уменьшают максимальную скорость передачи, если вероятность передачи падает ниже нуля.17. Устройство управления доступом к системе связи, содержащее приемник, выполненный с возможностью приема сигналов от множества пользователей, способных передавать данные с более чем одной скоростью передачи, блок определения нагрузки, связанный с приемником и дающий показание нагрузки системы связи, и блок обработки для управления доступом, принимающий показание нагрузки системы и формирующий заданное значение скорости передачи для передачи упомянутому множеству пользователей.18. Устройство управления доступом по п.17, отличающееся тем, что блок обработки для управления доступом содержит блок обработки, который формирует заданное значение скорости передачи путем определения максимальной скорости передачи и вероятности передачи, причем вероятность передачи используется для управления вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи.19. Устройство управления доступом по п.18, отличающееся тем, что блок обработки для управления доступом содержит блок обработки, который увеличивает вероятность передачи, если нагрузка находится ниже допустимого уровня, и увеличивает максимальную скорость передачи до следующей, более высокой скорости передачи, если вероятность передачи превышает единицу.20. Устройство управления доступом по п. 18, отличающееся тем, что блок обработки для управления доступом содержит блок обработки, который уменьшает упомянутую вероятность передачи, если нагрузка превышает допустимый уровень, и уменьшает максимальную скорость передачи до следующей, более низкой скорости передачи, если вероятность передачи падает ниже нуля.21. Способ доступа к системе связи с использованием многочисленных скоростей передачи данных, заключающийся в том, что определяют в удаленном устройстве желательную скорость передачи данных, устанавливают в удаленном устройстве текущую скорость передачи данных на желательную скорость передачи данных, если желательная скорость меньше максимальной скорости передачи, принимаемой от базовой станции, и устанавливают в удаленном устройстве текущую скорость передачи данных на максимальную скорость передачи с вероятностью, равной вероятности передачи, если желательная скорость передачи превышает или равна максимальной скорости передачи, причем вероятность передачи используют для управления вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи.22. Способ по п.21, отличающийся тем, что максимальную скорость передачи и вероятность передачи принимают по широковещательному каналу.23. Способ по п.21, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают текущую скорость передачи данных на скорость передачи данных, которая меньше максимальной скорости передачи данных с вероятностью, равной единице минус вероятность передачи, если желательная скорость передачи превышает или равна максимальной скорости передачи.24. Способ по п. 21, отличающийся тем, что дополнительно принимают первое заданное значение скорости передачи, содержащее максимальную скорость передачи и вероятность передачи, от первой базовой станции, через которую устанавливают связь, принимают второе заданное значение скорости передачи от второй базовой станции, через которую устанавливают связь, и используют первое заданное значение скорости передачи для определения текущей скорости передачи данных, если первое заданное значение скорости передачи находится ниже второго заданного значения скорости передачи.25. Система связи с множественным доступом, содержащая удаленное устройство и базовую станцию, причем удаленное устройство содержит приемник, выполненный с возможностью приема максимальной скорости передачи и вероятности передачи, сформированных базовой станцией, блок обработки для определения желательной скорости передачи данных, блок обработки для установления текущей скорости передачи данных, равной желательной скорости передачи данных, если желательная скорость меньше максимальной скорости передачи, блок обработки для установления текущей скорости передачи данных на максимальную скорость передачи с вероятностью, равной упомянутой вероятности передачи, если желательная скорость передачи превышает или равна максимальной скорости передачи, причем вероятность передачи используется для управления вероятностью, с которой удаленное устройство осуществляет передачу с заданной максимальной скоростью передачи, и передатчик для передачи данных в базовую станцию с текущей скоростью передачи данных.