Область техники
Настоящее изобретение относится к системам связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новому и усовершенствованному способу и устройству для выполнения объединения сигналов в процессе гибкой передачи обслуживания в беспроводной системе связи.
Предшествующий уровень техники
Использование методов модуляции режима множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) каналов является одним из методов, обеспечивающих в настоящее время осуществление связи в системах с большим количеством пользователей. Известны и другие методы осуществления связи в режиме множественного доступа, такие как множественный доступ с временным разделением (МДВР) каналов, множественный доступ с частотным разделением (МДЧР) каналов. Однако метод модуляции с расширенным спектром режима МДКР имеет существенные преимущества над другими методами модуляции в системах связи множественного доступа. Использование метода МДКР в системе связи множественного доступа раскрыто в патенте США №4901307 на "Систему связи множественного доступа с расширенным спектром, использующую спутниковые или наземные ретрансляторы", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в настоящее описание посредством ссылки. Использование метода МДКР в системе связи множественного доступа также описано в патенте США № 5103459 на "Систему и способ формирования сигналов в сотовой телефонной системе МДКР", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в настоящее описание посредством ссылки.
Режим МДКР, основанный на использовании широкополосного сигнала, обеспечивает некоторую форму частотного разнесения за счет распределения энергии сигнала в широкой полосе частот. Поэтому частотно-селективное замирание влияет только на малую часть ширины полосы сигнала МДКР. Разнесение по пространству или по трассе распространения сигналов обеспечивается за счет формирования множества трасс распространения сигналов в одновременно действующих линиях связи от мобильного пользователя через две или более базовые станции сотовых ячеек. Кроме того, разнесение по трассе распространения сигналов может быть обеспечено в среде многолучевого распространения посредством широкополосной обработки за счет обеспечения возможности отдельного приема и обработки сигналов, поступающих с различными задержками распространения. Примеры разнесения по трассе распространения сигналов приведены в патентах США №5101501 на "Способ и систему для обеспечения гибкой передачи обслуживания в сотовой телефонной системе МДКР" и № 5109390 на "Разнесенный приемник в сотовой телефонной системе МДКР", переуступленных правопреемнику настоящего изобретения и включенных в настоящее описание посредством ссылки.
Полезным способом управления мощностью мобильной станции в системе связи является контроль мощности сигнала мобильной станции, принимаемого в базовой станции. Базовая станция в соответствии с контролируемым уровнем мощности передает в мобильную станцию биты управления мощностью с регулярными интервалами. Способ и устройство для управления мощностью подобным образом раскрыты в патенте США № 5056109 на "Способ и устройство для управления мощностью передачи в сотовой телефонной системе МДКР", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в настоящее описание посредством ссылки.
Существует постоянно возрастающая потребность в беспроводных системах связи, имеющих возможность передавать цифровую информацию с высокими скоростями передачи данных. Один из способов передачи цифровых данных с высокой скоростью от удаленной станции к центральной станции состоит в обеспечении возможности удаленной станции передавать данные с использованием методов расширения спектра в режиме МДКР. Один из предложенных методов состоит в обеспечении возможности удаленной станции передавать ее информацию с использованием малого набора ортогональных каналов. Такой способ подробно раскрыт в совместно поданной патентной заявке США №08/886604 на "Беспроводную систему связи МДКР с высокой скоростью передачи данных", переуступленной правопреемнику настоящего изобретения и включенной в настоящее описание посредством ссылки.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к новому и усовершенствованному способу и устройству для выполнения объединения сигналов в беспроводной системе связи с высокой скоростью передачи данных. В возможном варианте осуществления изобретения каждая базовая станция, осуществляющая связь с удаленной станцией, передает данные прямой линии связи, включая данные трафика, символы пилот-сигнала и дополнительные данные. В возможном варианте осуществления изобретения дополнительные данные включают бит занятости обратной линии связи, команды управления мощностью обратной линии связи (УМОЛ) и бит активности прямой линии связи (АПЛ). Бит занятости обратной линии связи указывает, когда базовая станция достигает своего предела пропускной способности обратной линии связи. Бит УМОЛ указывает каждой мобильной станции, осуществляющей связь с базовой станцией, следует ли увеличить или уменьшить ее энергию передачи. Бит АПЛ является сообщением, указывающим, когда базовая станция не будет иметь данных прямой линии связи, предназначенных для передачи через предварительно определенное число сегментов (кадров) сигнала прямой линии связи.
В возможном варианте осуществления изобретения трафик прямой линии связи передается только от одной базовой станции к заданной удаленной станции. Таким образом, нет гибкой передачи обслуживания (переключения каналов связи) для данных трафика прямой линии связи. Многолучевые составляющие сигнала трафика данных прямой линии связи объединяются с использованием традиционного многоотводного (многоканального) приемника, чтобы обеспечить улучшенную оценку данных трафика прямой линии связи.
В возможном варианте осуществления изобретения биты занятости обратной линии связи генерируются независимо каждой базовой станцией и указывают, когда базовая станция достигает своего предела пропускной способности обратной линии связи. В первом возможном варианте осуществления изобретения удаленная станция объединяет многолучевые составляющие битов занятости обратной линии связи от каждой из передающих базовых станций в ее активном наборе и соответственно передает сигнал обратной линии, только если все биты занятости обратной линии связи указывают, что базовые станции в активном наборе удаленных станций имеют достаточную пропускную способность обратной лини связи. В первом альтернативном варианте осуществления удаленная станция взвешивает сигналы занятости обратной линии связи в соответствии с уровнем сигнала базовой станции, передающей сигнал занятости, и определяет, следует ли осуществлять передачу на основе взвешенной суммы сигналов занятости. Во втором альтернативном варианте осуществления удаленная станция взвешивает сигналы занятости обратной линии связи в соответствии с уровнем сигнала базовой станции, передающей сигнал занятости, и определяет максимальную скорость передачи данных обратной линии связи на основе взвешенной суммы сигналов занятости.
В возможном варианте осуществления изобретения сигналы АПЛ генерируются независимым образом. Сигналы АПЛ от общих базовых станций, многолучевые составляющие объединяются по гибкой процедуре и декодируются. Каждый из сигналов АПЛ подается на соответствующий вычислитель отношения сигнал/шум (С/Ш) для каждой базовой станции. Вычисленное отношение С/Ш для каждой базовой станции используется для определения того, какая базовая станция должна передавать данные по прямой линии связи к удаленной станции и с какой скоростью передачи данных.
Краткое описание чертежей
Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая компоненты системы и сигналы в среде гибкой передачи обслуживания;
фиг.2 - иллюстрация формата сегмента (кадра) сигнала прямой линии связи в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.3 - блок-схема способа объединения сигналов в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.4 - блок-схема передающей системы базовой станции в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.5 - блок-схема удаленной станции, соответствующей настоящему изобретению;
фиг.6 - блок-схема демодулятора трафика в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.7 - блок-схема демодулятора битов занятости обратной линии связи в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.8 - блок-схема демодулятора сигнала управления мощностью в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.9 - блок-схема демодулятора сигнала активности прямой линии связи (АПЛ) в возможном варианте осуществления изобретения;
фиг.10 - блок-схема передающей подсистемы удаленной станции.
Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 представлены элементы беспроводной системы связи в процессе осуществления операции гибкой передачи обслуживания. В условиях гибкой передачи обслуживания, показанных на фиг.1, мобильная станция 122 осуществляет связь одновременно с базовыми станциями 102, 104 и 106. Способ и устройство для выполнения гибкой передачи обслуживания в беспроводной системе связи раскрыты в вышеупомянутом патенте США № 5101501. Контроллер 100 базовых станций и передает информацию, которая должна передаваться к удаленной станции 122, к базовым станциям 102, 104 и 106.
В рассматриваемом варианте осуществления данные трафика прямой линии связи передаются к удаленной станции 122 выбранной базовой станцией (102, 104 или 106) с наилучшей трассой распространения сигналов к удаленной станции 122. Базовые станции 102, 104 и 106 передают сигналы прямой линии связи, включая трафик прямой линии связи, символы пилот-сигнала и дополнительные данные, в сигналах 110, 114 и 118 прямой линии связи соответственно. В рассматриваемом варианте осуществления сигналы 110, 114 и 118 прямой линии связи, а также многолучевая составляющая 108 являются сигналами связи режима множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).
Сигнал 108 иллюстрирует условие, определяемое как многолучевое распространение, при котором сигнал, передаваемый базовой станцией 102, проходит по двум трассам распространения сигнала к удаленной станции 122. Первый сигнал 110 проходит по трассе распространения вдоль линии визирования, в то время как второй сигнал 108 отражается от препятствия 124. В системе связи МДКР многолучевые компоненты могут объединяться в приемнике для обеспечения улучшенной оценки передаваемых данных, как раскрыто в вышеупомянутом патенте США №5109390.
Удаленная станция 122 передает данные к базовым станциям 102, 104 и 106 в сигналах 112, 116 и 120 обратной линии связи соответственно. В рассматриваемом варианте осуществления сигналы 112, 116 и 120 обратной линии связи являются сигналами связи режима МДКР. Сигналы обратной линии связи, принятые базовыми станциями 102, 104 и 106, объединяются по гибкой процедуре в контроллере базовых станций (КБС) 100 для обеспечения лучшей оценки информации, передаваемой удаленной станцией 122. Следует отметить, что сигналы 112, 116 и 120 обратной линии связи в действительности представляют собой один и тот же сигнал, прошедший по разным трассам распространения сигнала.
На фиг.2 показан сегмент (кадр) сигнала прямой линии связи в рассматриваемом варианте осуществления. Данный сегмент содержит две пачки 206 и 214 пилот-сигнала. Вторая пачка 214 пилот-сигнала имеет дополнительные данные 212 и 216, включенные в нее на обоих концах. Дополнительные данные в данном варианте включают в себя информацию активности прямой линии связи (АЛЛ), биты занятости обратной линии связи и команды управления мощностью обратной линии связи. Различные дополнительные данные отличаются друг от друга за счет ортогональной накрывающей модуляции, что хорошо известно из уровня техники и раскрыто в вышеупомянутом патенте США № 5103459. Информация активности прямой линии связи представляет собой бит, который, будучи установленным, указывает, что спустя предварительно определенное число кадров в базовой станции не будет иметься данных трафика прямой линии связи для передачи. Биты занятости обратной линии связи указывают, что базовая станция достигла предела своей пропускной способности для сигналов обратной линии связи. Команды управления мощностью накрыты однозначно определенными модулирующими последовательностями Уолша и предназначены для запроса определенных удаленных станций об увеличении или уменьшении их энергии передачи. Данные прямой линии связи передаются в остальных частях кадра в секциях 202, 210 и 218.
На фиг.3 представлена блок-схема, описывающая операции по объединению принятых сигналов, выполняемые удаленной станцией 122 в процессе гибкой передачи обслуживания с использованием множества базовых станций. На этапе 250 объединяются многолучевые составляющие сигнала прямой линии связи, несущие данные трафика к удаленной станции 122. В рассматриваемом варианте осуществления только базовая станция с наилучшей трассой распространения сигнала между ней и удаленной станцией 122 передает данные трафика прямой линии связи к удаленной станции 122. Если, например, базовая станция 102 имеет наилучшую трассу распространения сигналов к удаленной станции 122, то базовая станция 102 передает данные трафика прямой линии связи к удаленной станции 122. В данном примере удаленная станция 122 осуществляет гибкое объединение сигналов многолучевого распространения 108 и 110 для обеспечения улучшенной оценки данных трафика прямой линии связи. В данном варианте гибкое объединение выполняется как взвешенное суммирование, при котором вес демодулированных символов определяется пропорционально уровню принятого сигнала, содержащего символы. Процедура гибкого объединения многолучевых сигналов детально описана в вышеупомянутом патенте США № 5109390.
На этапе 252 удаленная станция 122 осуществляет гибкое объединение многолучевых составляющих битов занятости обратной линии связи, переданных каждой базовой станцией в активном наборе данной удаленной станции 122, чтобы обеспечить оценку бита занятости обратной линии связи, переданного каждой базовой станцией. Следует отметить, что команды управления мощностью от различных базовых станций могут иметь разные значения и в этом случае не смогут объединяться корректным образом. То есть базовая станция 102 может уже исчерпать свою пропускную способность обратной линии связи, в то время как базовая станция 104 может еще иметь запас по пропускной способности обратной линии связи, и поэтому они будут передавать биты занятости обратной линии связи, имеющие разные значения.
На этапе 254 биты занятости обратной линии связи от каждой из базовых станций 102, 104 и 106 объединяются для определения максимальной скорости передачи данных для следующей передачи по обратной линии связи удаленной станцией 122. В первом возможно варианте осуществления удаленная станция передает сигнал обратной линии связи, только если все биты занятости обратной линии связи указывают на то, что базовые станции в активном наборе имеют дополнительную пропускную способность обратной линии связи. В первом альтернативном варианте осуществления удаленная станция 122 взвешивает биты занятости обратной линии связи в соответствии с уровнем сигнала базовой станции, передающей бит занятости, и определяет, следует ли отменить ее передачи обратной линии связи, основываясь на взвешенной сумме битов занятости. Во втором альтернативном варианте осуществления удаленная станция взвешивает биты занятости обратной линии связи в соответствии с уровнем сигнала базовой станции, передающей бит занятости, и определяет максимальную скорость передачи данных обратной линии связи, с которой следует осуществлять передачу, основываясь на взвешенной сумме битов занятости.
На этапе 256 удаленная станция 122 осуществляет гибкое объединение многолучевых составляющих битов управления мощностью обратной линии связи, переданных каждой базовой станцией, для обеспечения оценки битов управления мощностью обратной линии связи, переданных каждой базовой станцией. Следует отметить, что команды управления мощностью от разных базовых станций могут не иметь одно и то же значение, так что не смогут быть объединены корректным образом. Например, сигнал 116 обратной линии связи может превысить энергию, необходимую для надежной передачи сигналов к базовой станции 104, в то время как энергия сигнала 112 обратной линии связи может оказаться неадекватной для надежного приема базовой станцией 102. В этом случае базовая станция 104 должна была бы передать команду снижения мощности, в то время как базовая станция 104 должна была бы передать команду повышения мощности. В результате, гибкое объединение команд управления мощностью от различных базовых станций не следовало бы выполнять. В возможном варианте для каждой базовой станции определяется жесткое решение относительно значения ее команды управления мощностью. На этапе 258 в рассматриваемом варианте осуществления удаленная станция 122 увеличивает свою энергию передачи, только если все команды управления мощностью, переданные базовыми станциями в ее активном наборе, запрашивают удаленную станцию 122 об увеличении ее энергии передачи.
На этапе 260 осуществляется гибкое объединение битов активности прямой линии связи, принятых по трассам многолучевого распространения сигналов от общих базовых станций. На этапе 262 каждый из объединенных битов активности прямой линии связи направляется в соответствующий вычислитель отношения С/Ш, который использует эту информацию в своих вычислениях отношения энергии сигнала к шуму для соответствующей базовой станции в активном наборе удаленной станции 122. Согласно фиг.2, если кадр не содержит данных, то вычисление оцениваемого отношения сигнала к шуму для этого кадра может быть подстроено, чтобы принять во внимание эту стробированную часть кадра, в течение которой отсутствует энергия сигнала.
На фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая элементы базовых станций 102, 104, 106. Данные трафика прямой линии связи подаются на элемент 300 расширения Уолша и модулируются в соответствии с кодом (Wт) Уолша. Расширенные по спектру данные трафика затем подаются на мультиплексор 312. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что обработка сигнала до его подачи на элемент 300 расширения Уолша также входит в объем настоящего изобретения. В частности, предполагается, что данные трафика прямой линии связи будут кодироваться методом прямого исправления ошибок с использованием сверточного кодера, турбокодера или иного кодера прямого исправления ошибок, что хорошо известно в данной области техники. В возможном варианте осуществления настоящего изобретения используются 32 последовательности Уолша длиной 32 для "накрытия" (модуляции расширения спектра) передач в прямой линии связи. Генерация и расширение с использованием кодов Уолша раскрыты в вышеупомянутом патенте США № 5103459.
Предварительно определенное множество символов, в типовом случае все единицы, подаются на элемент 302 расширения Уолша и в рассматриваемом варианте осуществления модулируются в соответствии с нулевым кодом (W0) Уолша. Накрытие (модуляция расширения спектра) нулевым кодом Уолша является пустой операцией и может быть опущена, однако в данном случае она представлена в иллюстративных целях. Модулированные символы пилот-сигнала затем подаются на мультиплексор 312.
Бит активности прямой линии связи (АПЛ) подается на элемент 304 расширения и модулируется в соответствии с первым кодом W1 Уолша. Бит занятости обратной линии связи подается на элемент 306 расширения Уолша и модулируется с использованием 17-го кода W17 Уолша. Кроме того, до 29 команд управления мощностью (УМ1 - УМ29) подаются на элементы 308A-308N расширения Уолша и модулируются с использованием последовательностей (W2-W16 и W18-W31). Дополнительные биты, расширенные с использованием кодов Уолша, включая биты АПЛ, бит занятости обратной линии связи и команды управления мощностью, суммируются в сумматоре 310 и подаются на мультиплексор 312.
Мультиплексор 312 вводит в сегмент данные трафика прямой линии связи и две пачки пилот-сигнала, причем вторая пачка пилот-сигнала имеет дополнительные биты с каждого ее конца. В возможном варианте осуществления дополнительная информация на обоих концах второй пачки пилот-сигнала является копией одна другой. Каждая из них, имеющая длительность 64 элемента кода Уолша, расширена с использованием 32-битовых кодов Уолша, что обеспечивает 4 избыточных копии каждого фрагмента дополнительной информации.
Сегмент, включающий в себя трафик прямой линии связи, пачки пилот-сигнала и дополнительные биты, как показано на фиг.2, подается на псевдошумовой (ПШ) расширитель 314. В возможном варианте каждая базовая станция расширяет по спектру данные для передачи с использованием отличающейся ПШ последовательности. В предпочтительном варианте каждая базовая станция генерирует свою ПШ последовательность с использованием различных фазовых сдвигов. При этом для генерации используется общий полином ПШ генератора, как описано в вышеупомянутом патенте США № 5103459. В предпочтительном варианте данные передаются в соответствии с квадратурной фазовой модуляцией (КФМ), причем синфазная и квадратурная компоненты расширяются по спектру с использованием отличающихся псевдошумовых последовательностей (PNI и PNQ). Расширенный ПШ сигнал подается на передатчик 316, который осуществляет преобразование сигнала с повышением частоты, усиление и фильтрацию для передачи с помощью антенны 318.
На фиг.5 представлена удаленная станция 122, соответствующая настоящему изобретению. Сигнал прямой линии связи принимается антенной 500 и подается через дуплексор 502 в приемник 504. Принятый сигнал подается на демодулятор 506 трафика, который демодулирует принятый сигнал для выдачи данных трафика прямой линии связи пользователю удаленной станции.
Принятый сигнал подается на демодулятор 508 сигнала занятости обратной линии связи, который демодулирует сигнал для получения оценки битов занятости обратной линии связи, переданных каждой из базовых станций, которые осуществляют связь с удаленной станцией 122. Биты занятости обратной линии связи подаются на элемент 510 определения скорости передачи. В рассматриваемом варианте элемент 510 определения скорости передачи отменяет передачу сигнала обратной линии связи, если любой из битов занятости обратной линии связи, полученных от базовых станций в активном наборе, указывает, что достигнут предел пропускной способности обратной линии связи для данной базовой станции. В альтернативном варианте элемент 510 определения скорости передачи селективно отменяет передачи обратной линии связи, основываясь на взвешенной сумме принятых битов занятости от базовых станций в активном наборе удаленной станции 122. В первом альтернативном варианте принятые биты занятости взвешиваются в соответствии с энергией принятых сигналов. Во втором альтернативном варианте элемент 510 определения скорости передачи выбирает максимальную скорость передачи обратной линии связи, основываясь на принятых битах занятости. Например, если сигнал от базовой станции, указывающий, что она достигла предела пропускной способности обратной линии связи, очень слаб, то элемент 510 определения скорости передачи может выбрать ненулевую скорость передачи обратной линии связи, которую он оценивает, чтобы не вызвать нежелательных помех базовой станции вследствие плохих условий на трассе распространения сигнала к данной базовой станции. Сигнал, указывающий либо на максимальную скорость передачи данных, либо на отмену передачи сигнала обратной линии связи, передается в процессор 520 управления передачей, который определяет набор параметров для передачи сигнала обратной линии связи.
В предпочтительном варианте осуществления в мобильной станции известен профиль скоростей передачи данных для базовых станций в ее активном наборе, в котором с каждой из потенциально возможных скоростей передачи обратной линии связи соотнесена известная вероятность успешной передачи при условии, что базовые станции в активном наборе не находятся в условиях предельного значения пропускной способности. В предпочтительном варианте удаленная станция 122 вычисляет метрику, называемую здесь метрикой снижения максимально допустимого значения (DM), определяемую в соответствии со следующим уравнением:
где SNRi - оцененное отношение сигнала к шуму для i-ой базовой станции, Мах SNRi - максимальное отношение сигнала к шуму для базовых станций в активном наборе i-ой удаленной станции, RLBi - значение бита занятости обратной линии связи для i-ой базовой станции в активном наборе, которое принимает значение 0 или 1. При использовании уравнения (1), чем мощнее сигнал обратной линии связи от базовой станции, передающей бит занятости обратной линии связи, указывающий состояние ограничения пропускной способности обратной линии связи, тем больше будет величина DM снижения максимально допустимого значения. Эта метрика снижения предполагает значение между 0 и 1, используемое для масштабирования профиля скорости передачи данных таким образом, чтобы скорости снижались для заданной вероятности успешной передачи.
Сигнал обратной линии связи также подается на демодулятор 512 сигнала управления мощностью обратной линии связи. Демодулятор 512 сигнала управления мощностью обратной линии связи демодулирует принятый сигнал и объединяет многолучевые составляющие от общей базовой станции для формирования улучшенной оценки команды управления мощностью обратной линии связи, передаваемой каждой из базовых станций в активном наборе удаленной станции 122. В рассматриваемом варианте каждая удаленная станция, осуществляющая связь с данной базовой станцией, демодулирует ее команды управления мощностью обратной линии связи в соответствии с однозначно определенным кодом Уолша, присвоенным данной мобильной станции. Следует отметить, что коды Уолша сигнала управления мощностью обратной линии связи могут отличаться для разных базовых станций, осуществляющих связь с удаленной станцией 122.
Улучшенные оценки команд управления мощностью от каждой базовой станции подаются на блок объединения 514 сигналов управления мощностью. В рассматриваемом варианте удаленная станция 122 увеличивает свою энергию передачи, только если все базовые станции в активном наборе удаленной станции 122 передают команды управления мощностью, запрашивающие удаленную станцию 122 об увеличении ее мощности передачи. В противном случае удаленная станция 122 снижает свою энергию передачи. Кроме того, настоящее изобретение равным образом применимо к системам с мультибитовым управлением мощностью, в которых базовая станция определяет величину запрашиваемой регулировки энергии передачи. В простейшей реализации блока 514 объединения сигналов управления мощностью для использования в системе с мультибитовым управлением мощностью этот блок 514 выбирает наименьшее запрашиваемое увеличение или наибольшее запрашиваемое снижение энергии передачи.
Блок 518 объединения сигналов активности прямой линии связи (АПЛ) объединяет биты АПЛ из многолучевых составляющих сигнала прямой линии связи общей базовой станции, чтобы обеспечить улучшенную оценку бита АПЛ, передаваемого каждой базовой станцией. Процессор 520 управления передачей принимает каждую из оценок бита АПЛ и подстраивает вычисление отношения сигнал/шум для каждой станции на основе оценки бита АПЛ, переданного данной базовой станцией. Процессор 520 управления передачей использует вычисленное отношение сигнал/шум для каждой из базовых станций для выбора базовой станции с наилучшей трассой распространения сигнала и для определения максимальной скорости передачи данных.
На основе оценок битов занятости обратной линии связи, команд управления мощностью обратной линии связи и битов активности прямой линии связи процессор 520 управления передачей определяет скорость следующей передачи обратной линии связи, регулировку энергии передачи обратной линии связи и выбирает базовую станцию с наилучшей трассой распространения сигнала и максимальной скоростью передачи данных прямой линии связи, на которой может производиться надежная передача данных по данной трассе распространения сигналов. Эти параметры подаются в подсистему 522 передачи, которая генерирует сигнал обратной линии связи в соответствии с этими параметрами. Сигнал обратной линии связи от подсистемы 522 передачи выдается через дуплексор 502 для передачи антенной 500.
На фиг.6 представлены элементы демодулятора 506 трафика. Блок 600 поиска осуществляет поиск среди потенциально возможных ПШ сдвигов для нахождения мощных сигналов прямой линии связи. Блок 600 поиска распределяет ПШ сдвиги по блокам 602 ПШ сжатия в целях демодуляции. В рассматриваемом варианте осуществления каждый из блоков 602 ПШ сжатия сжимает принятый сигнал в соответствии с отличающимся ПШ сдвигом и выдает результат на соответствующий демультиплексор 604. В рассматриваемом варианте осуществления блок 602 ПШ сжатия сжимает принятый сигнал в соответствии с одной ПШ последовательностью, используемой для расширения сигнала с двоичной фазовой манипуляцией (ДФМ). Однако настоящее изобретение равным образом применимо к комплексным блокам ПШ сжатия, которые используют две отличающиеся последовательности ПШ кода (PN1 и PN2) для осуществления комплексного сжатия сигнала с квадратурной фазовой манипуляцией (КФМ). Реализация блока 602 ПШ сжатия хорошо известна в технике как для ПШ сжатия сигнала ДФМ, так и комплексного ПШ сжатия сигнала КФМ.
Демультиплексор 604 выделяет часть принятого сигнала, образованную пачками пилот-сигнала, и выдает демодулированные символы пилот-сигнала на элемент 606 синхронизации. Элемент 606 синхронизации определяет регулировки по частоте и по фазе соответствующего демодулятора 608 Уолша. Сигнал регулировок по фазе и по частоте подается на демодуляторы 608 Уолша.
Демультиплексор 604 выделяет части сегмента сигнала, несущие данные трафика прямой линии связи, и выдает эти части сигнала на демодулятор 608 Уолша. Демодулятор 608 Уолша демодулирует принятый сигнал в соответствии с последовательностью Wт Уолша. Реализация демодулятора 608 Уолша хорошо известна в технике и детально описана в патенте США № 5103459.
Демодулированные символы прямой линии связи подаются на программный блок 610 объединения, который накапливает многолучевые составляющие сигнала базовой станции, передающей данные трафика прямой линии связи к удаленной станции 122. Накопленные значения энергии демодулированных символов затем подаются в декодер 612, который декодирует данные трафика прямой линии связи и выдает декодированные символы пользователю удаленной станции 122. В возможном варианте осуществления декодер 612 является либо решеточным декодером, таким как декодер Витерби, либо турбодекодером.
На фиг.7 показаны элементы демодулятора 508 бита занятости обратной линии связи. Как описано со ссылками на фиг.6, блок 600 поиска осуществляет поиск среди потенциально возможных ПШ сдвигов для нахождения мощных сигналов прямой линии связи. Блок 600 поиска распределяет ПШ сдвиги по блокам 602 ПШ сжатия. Как описано выше, каждый из блоков 602 ПШ сжатия сжимает принятый сигнал в соответствии с отличающимся значением ПШ сдвига и выдает полученный результат на соответствующий демультиплексор 704.
Демультиплексор 704 выделяет часть сегмента принятого сигнала, образованную пачками пилот-сигнала, и подает символы пилот-сигнала на элемент 706 синхронизации. Элемент 706 синхронизации определяет регулировки по частоте и по фазе соответствующего демодулятора 708 Уолша. Сигнал регулировок по фазе и по частоте подается на демодуляторы 708 Уолша. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что элемент 706 синхронизации и элемент 606 синхронизации выполняют идентичные операции и показаны как отдельные элементы только в целях иллюстрации.
Демультиплексор 704 выделяет части сегмента принятого сигнала, образованные дополнительными данными, и подает эти части сигнала на демодулятор 708 Уолша. В рассматриваемом варианте осуществления демодулятор 708 Уолша демодулирует принятый сигнал в соответствии с последовательностью W17 Уолша.
Демодулированные символы прямой линии связи подаются на программный блок 710 объединения, который накапливает символы многолучевых составляющих сигнала от каждой из базовых станций. Накопленные значения энергии демодулированных символов затем подаются в логический блок 510 определения скорости, который работает, как описано выше.
На фиг.8 показаны элементы демодулятора 512 управления мощностью обратной линии связи. Как описано со ссылками на фиг.6, блок 600 поиска осуществляет поиск среди потенциально возможных ПШ сдвигов для нахождения мощных сигналов прямой линии связи. Блок 600 поиска распределяет ПШ сдвиги по блокам 602 ПШ сжатия. Как описано выше, каждый из блоков 602 ПШ сжатия сжимает принятый сигнал в соответствии с отличающимся значением ПШ сдвига и выдает полученный результат на соответствующий демультиплексор 804.
Демультиплексор 804 выделяет часть сегмента принятого сигнала, образованную пачками пилот-сигнала, и подает символы пилот-сигнала на элемент 806 синхронизации. Элемент 806 синхронизации определяет регулировки по частоте и по фазе соответствующего демодулятора 808 Уолша. Сигнал регулировок по фазе и по частоте подается на демодуляторы 808 Уолша. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что элемент 806 синхронизации и элемент 606 синхронизации выполняют идентичные операции и показаны как отдельные элементы только в целях иллюстрации.
Демультиплексор 804 выделяет части сегмента принятого сигнала, образованные дополнительными данными, и подает эти части сигнала на демодулятор 808 Уолша. В рассматриваемом варианте осуществления демодулятор 808 Уолша демодулирует принятый сигнал в соответствии с кодом Уолша, который соответствует передаче сигналов управления мощностью для конкретной базовой станции. Например, базовая станция 102 может осуществлять "накрытие" (модуляцию расширения спектра) своих команд управления мощностью для удаленной станции 122 с использованием 5-го кода Уолша, в то время как базовая станция 104 может осуществлять соответствующее накрытие своих команд управления мощностью для удаленной станции 122 с использованием 13-го кода Уолша. Таким образом, многолучевые составляющие сигнала прямой линии связи от общей базовой станции демодулируются с использованием общего кода Уолша для выделения команд управления мощностью от этой станции. В то же время команды управления мощностью от других базовых станций демодулируются с использованием отличающихся кодов Уолша.
Демодулированные команды управления мощностью от каждой базовой станции подаются на программный блок 810 объединения, который накапливает символы многолучевых составляющих сигнала от каждой из базовых станций в активном наборе. Накопленные значения энергии демодулированных символов затем подаются в блок 514 объединения сигналов управления мощностью, который работает, как описано выше.
На фиг.9 показаны элементы демодулятора 516 сигналов АПЛ. Как описано со ссылками на фиг.6, блок 600 поиска осуществляет поиск среди потенциально возможных ПШ сдвигов для нахождения мощных сигналов прямой линии связи. Блок 600 поиска распределяет ПШ сдвиги по блокам 602 ПШ сжатия. Как описано выше, каждый из блоков 602 ПШ сжатия сжимает принятый сигнал в соответствии с отличающимся значением ПШ сдвига и выдает полученный результат на соответствующий демультиплексор 904.
Демультиплексор 904 выделяет часть сегмента принятого сигнала, образованную пачками пилот-сигнала, и подает их на элемент 906 синхронизации. Элемент 906 синхронизации определяет регулировки по частоте и по фазе соответствующего демодулятора 908 Уолша. Сигнал регулировок по фазе и по частоте подается на демодуляторы 908 Уолша. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что элемент 906 синхронизации и элемент 606 синхронизации выполняют идентичные операции и показаны как отдельные элементы только в целях иллюстрации.
Демультиплексор 904 выделяет части сегмента принятого сигнала, образованные дополнительными данными, и подает эти части сигнала на демодулятор 908 Уолша. В рассматриваемом варианте осуществления демодулятор 808 Уолша демодулирует принятый сигнал в соответствии с 1-ым кодом Уолша (W1). Демодулированные символы АПЛ от общих базовых станций подаются на блоки 518 объединения. Блоки 518 объединения объединяют энергии символов АПЛ для обеспечения улучшенной оценки битов АПЛ для каждой базовой станции в активном наборе данной удаленной станции 122.
Максимальная скорость передачи данных с элемента 510 определения скорости передачи данных, объединенная команда управления мощностью с блока 514 объединения сигналов управления мощностью и оценки битов активности прямой линии связи для каждой из базовых станций в активном наборе удаленной станции 122 подаются на процессор 520 управления передачей. В соответствии с полученными данными процессор 520 управления передачей определяет скорость передачи данных для следующей передачи обратной линии связи от удаленной станции 122, генерирует сигнал управления энергией передачи сигнала обратной линии связи, выбирает базовую станцию для передачи данных трафика прямой линии связи к удаленной станции 122 и определяет максимальную скорость, с которой могут надежно передаваться данные прямой линии связи.
На фиг.10 представлены элементы процессора 520 управления передачей и передающая подсистема 522. В процессоре 520 управления передачей объединенная команда управления мощностью подается на элемент 1000 регулировки усиления. Команда управления мощностью в рассматриваемом варианте осуществления является однобитовой командой повышения/понижения мощности, в ответ на которую элемент 1000 регулировки усиления генерирует управляющий сигнал, увеличивающий или уменьшающий энергию передачи сигнала обратной линии связи путем регулировки усиления усилителя с регулируемым усилением (не показан) в передатчике 1010.
Оценки АПЛ для каждой базовой станции подаются на соответствующий вычислитель 1002 отношения сигнал/шум. В соответствии с битами АПЛ вычислители 1002 отношения С/Ш вычисляют отношение С/Ш сигналов прямой линии связи от базовой станции в активном наборе удаленной станции 122. Сегменты, принятые без данных трафика прямой линии связи, вводятся в вычисление отношения С/Ш иным образом по сравнению с кадрами, включающими в себя данные трафика прямой линии связи. Если появление кадров без данных трафика прямой линии связи является достаточно редким, то эти кадры могут быть полностью исключены из вычислений. В предпочтительном варианте осуществления отношение энергии сигнала к шуму кадров без данных трафика прямой линии связи масштабируется перед введением в вычисление отношения С/Ш.
Оценки отношения С/Ш для сигнала прямой линии связи от каждой базовой станции подаются с вычислителей 1002 отношения С/Ш на процессор 1004 управления DRC. Процессор 1004 управления DRC выбирает базовую станцию, которая имеет наивысшее отношение С/Ш, и определяет максимальную скорость передачи в соответствии с отношением С/Ш для выбранной базовой станции. Сигнал, указывающий на идентификацию выбранной базовой станции и максимальную скорость передачи, генерируется в процессоре 1004 управления DRC и подается на мультиплексор 1016.
Скорость передачи данных обратной линии связи, уменьшенная относительно максимального значения согласно методу, описанному во взаимосвязи с уравнением (1), определяется элементом 510 определения скорости передачи и подается на контроллер 1006 обратной линии связи. Контроллер 1006 обратной линии связи определяет скорость, с которой необходимо передавать сигнал обратной линии связи в соответствии с данной максимальной скоростью передачи. В рассматриваемом варианте осуществления контроллер 1006 обратной линии связи определяет скорость передачи данных обратной линии связи в соответствии с максимальной скоростью передачи данных, объемом данных, находящимся в очереди на передачу удаленной станцией 122, и запасом мощности батареи питания, оставшимся в удаленной станции 122.
Сигнал, указывающий на выбранную скорость передачи данных обратной линии связи, подается на генератор 1008. В ответ генератор 1008 сообщений генерирует сигнал, указывающий на выбранную скорость передачи данных обратной линии связи, и выдает сообщение указания скорости обратной линии связи на мультиплексор 1016. Кроме того, контроллер 1006 обратной линии связи выдает сигнал, указывающий на выбранную скорость передачи данных обратной линии связи, на элемент 1018 обработки трафика обратной линии связи.
В ответ на сигнал скорости передачи обратной линии связи элемент 1020 памяти в элементе 1018 обработки трафика обратной линии связи выдает объем данных для передачи. Данные кодируются кодером 1022. Частота кодирования и алгоритм кодирования, используемые кодером 1022, также могут выбираться в соответствии с выбранной скоростью передачи обратной линии связи. Кодированные символы подаются на перемежитель 1024, который переупорядочивает символы в соответствии с предварительно определенным форматом перемежения. Перемеженные символы подаются на модулятор 1026 Уолша.
В возможном варианте осуществления модуляция Уолша выполняется с использованием последовательностей Уолша переменной длины, причем длина последовательности Уолша (и соответственно коэффициент расширения) изменяются обратно скорости передачи обратной линии связи. Использование последовательностей Уолша переменной длины детально описано в патенте США 5571761 на "Систему и способ для генерации ортогональных последовательностей расширения спектра в системах с переменной скоростью передачи данных", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения и включенном в настоящее описание посредством ссылки.
Данные трафика обратной линии связи, расширенные с помощью последовательностей Уолша, подаются на комплексный ПШ расширитель 1012. Мультиплексор 1016 мультиплексирует сообщение управления скоростью передачи данных и сообщение указания скорости обратной линии связи с символами пилот-сигнала и выдает мультиплексированные данные на модулятор 1014 Уолша. Модулятор 1014 Уолша расширяет по спектру мультиплексированные данные в соответствии с нулевым кодом Уолша и выдает расширенные данные на комплексный ПШ расширитель 1012.
В рассматриваемом варианте осуществления ПШ расширение сигнала обратной линии связи выполняется в соответствии с двумя отдельными ПШ последовательностями (PNI и PNQ), чтобы равномерно распределить нагрузку синфазного и квадратурного компонента передаваемого сигнала КФМ. Реализация комплексного ПШ расширителя 1012 раскрыта в вышеупомянутой совместно поданной патентной заявке США № 08/886604.
Подвергнутые комплексному ПШ расширению данные подаются на передатчик 1010, который усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты сигнал с комплексным расширением для его передачи.
Предшествующее описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения предназначено для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления должны быть очевидны для специалистов в данной области техники, а основные принципы, изложенные в настоящем описании, могут быть применены к другим вариантам осуществления без использования дополнительного изобретательства. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено представленными вариантами осуществления, а соответствует самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном описании.
Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в возможности передавать цифровую информацию с высокими скоростями передачи данных. Для этого биты занятости обратной линии связи генерируются независимо каждой базовой станцией и указывают, когда базовая станция достигает своего предела пропускной способности обратной линии связи. Удаленная станция объединяет многолучевые составляющие битов занятости обратной линии связи от каждой из передающих базовых станций в ее активном наборе и соответственно передает сигнал обратной линии связи, только если все биты занятости обратной линии связи указывают, что базовые станции в активном наборе удаленной станции имеют достаточную пропускную способность обратной линии связи. Удаленная станция взвешивает сигналы занятости обратной линии связи в соответствии с уровнем сигнала базовой станции, передающей сигнал занятости, и определяет, следует ли осуществлять передачу на основе взвешенной суммы сигналов занятости. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.
| Прибор, замыкающий сигнальную цепь при повышении температуры | 1918 |
|
SU99A1 |
| СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ МЕЖДУ БАЗОВЫМИ СТАНЦИЯМИ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ | 1993 |
|
RU2129761C1 |
| RU 94014495 A1, 27.12.1995 | |||
| US 5216675 A, 01.06.1993 | |||
| Способ получения бифункциональных олигодиенов с кольцевыми атомами щелочного металла | 1976 |
|
SU594125A1 |
| US 5101501 A, 31.03.1992. | |||
