Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к беспроводной связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новому и усовершенствованному способу и устройству для управления мощностью передачи по обратной линии связи в системе беспроводной связи.
Предшествующий уровень техники
Современные системы связи должны поддерживать многочисленные приложения (прикладные задачи). Одной из таких систем связи является система с множественным доступом с разделением по кодам (МДРК), которая соответствует "Стандарту на совместимость мобильной станции с базовой станцией TTA/EIA-95А для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширением спектра", который в дальнейшем упоминается как стандарт IS-95. Система, работающая в соответствии со стандартом IS-95, называется здесь системой IS-95. Система МДРК предусматривает передачу речи и данных между пользователями по наземной линии связи. Использование методов МДРК в системе связи с множественным доступом раскрыто в патенте США №4901307 "Система связи с множественным доступом и расширением спектра, использующая спутник или наземные ретрансляторы" (U.S. Patent №4,901,307, entitled "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS") и в патенте США №5103459 "Система и способ выработки форм сигналов в сотовой телефонной системе МДРК" (U.S. Patent №5,103/459, entitled "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"), которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения и включены здесь в качестве ссылки. Методы управления мощностью в системе связи с множественным доступом МДРК раскрыты в патенте США №5056109 "Способ и устройство для управления мощностью передачи в сотовой телефонной системе МДРК", а также в IS-95, и известны в технике.
Термин "базовая станция" используется для ссылки на аппаратные средства, с которыми абонентские станции поддерживают связь. Термин "сота" относится к географической зоне охвата, в пределах которой абонентские станции могут поддерживать связь с конкретной базовой станцией. Следовательно, когда абонентская станция, расположенная вне зоны охвата базовой станции, перемещается по направлению к базовой станции, абонентская станция в конечном счете перемещается в "соту базовой станции". Каждая базовая станция обычно располагается около центра своей соты. В простой конфигурации базовая станция передает сигналы с использованием единственной несущей частоты для всей соты. Для того чтобы увеличить количество (емкость) вызовов, можно установить дополнительную базовую станцию в том же самом месторасположении для обеспечения охвата в пределах одной и той же соты на различных несущих частотах. Для дальнейшего увеличения емкости соту можно разделить на радиальные области, напоминающие куски пирога. Таким образом, соту можно "разбить на секторы", при этом каждая базовая станция будет вести передачу через направленные антенны, которые охватывают только часть соты. В более общей конфигурации соту делят на три области, называемые секторами, при этом каждый сектор охватывает отличный от других 120-градусный сегмент соты. Каждая базовая станция в соте, разбитой на секторы, осуществляет передачу на одной несущей частоте в пределах одного сектора или в пределах одной соты, не разбитой на секторы.
В системе МДРК абонентская станция обеспечивает связь с сетью передачи данных путем передачи данных по обратной линии связи в базовую станцию. Базовая станция принимает данные и может направлять данные в сеть передачи данных. Данные из сети передачи данных передаются по прямой линии связи той же самой базовой станции в абонентскую станцию. Прямая линия связи соответствует передаче из базовой станции в абонентскую станцию, и обратная линия связи соответствует передаче из абонентской станции в базовую станцию. В системах IS-95 выделяют отдельные частоты для прямой линии связи и обратной линии связи.
В системах IS-95 используется множество различных типов каналов связи, которые включают в себя контрольные каналы, каналы поискового вызова и прямые каналы трафика. Наличие ресурсов прямого канала трафика определяет, сколько вызовов различных абонентских станций может поддерживать каждая базовая станция. Для получения максимальной емкости соединения были разработаны методы контроля соединения, обеспечивающие быстрое освобождение ресурсов канала трафика и предотвращение работы абонентской станции в качестве передатчика внутриполосных помех при внезапной потере своего канала трафика. Такое внезапное прекращение вызова может возникать или из-за перемещения абонентской станции за зону охвата базовой станции или через туннель, который вызывает потери сигнала канала трафика.
Контроль канала трафика в IS-95 включает в себя два механизма, которые называются здесь процедурой защиты от передачи помех и процедурой восстановления канала трафика. Процедура защиты от передачи помех определяет условия, при которых абонентская станция должна прекратить передачу сигнала обратной линии связи. Эта процедура ограничивает промежуток времени, в течение которого абонентская станция передает сигнал обратной линии связи без управления мощностью с помощью базовой станции. Процедура восстановления канала трафика определяет условия, при которых абонентская станция при обнаружении потери канала трафика завершает вызов. Эта вторая процедура позволяет базовой станции повторно запросить и повторно использовать канал трафика при внезапной потере связи с абонентской станцией.
В IS-95 процедура защиты от передачи помех предусматривает, чтобы абонентская станция прекращала передачи, когда она не принимает достаточно сильный сигнал прямой линии связи для обеспечения хорошего управления мощностью обратной линии связи. Если абонентская станция принимает определенное число последовательных стертых кадров (обычно 12 кадров), абонент выключает свой передатчик. Передатчик можно включить снова после того, как абонентская станция получит определенное число хороших кадров, таких как 2 или 3.
В IS-95 процедура восстановления канала трафика предписывает, чтобы абонентская станция, чей передатчик был выключен в соответствии с процедурой защиты от передачи помех в течение определенного времени контроля, обязательно объявляла о потере своего канала трафика. Время контроля для процедуры восстановления канала трафика обычно составляет приблизительно пять секунд. Аналогично, если базовая станция обнаруживает, что вызов с абонентской станцией не является больше активным, базовая станция объявляет о потере канала трафика.
Вышеописанный способ позволяет восстановить ресурсы канала трафика после относительно короткого (пять секунд) времени контроля. Одна из причин того, что этот способ используется в системе IS-95, заключается в том, что базовая станция непрерывно передает новые кадры информации в каждую активную абонентскую станцию каждые 20 миллисекунд, давая возможность абонентской станции контролировать этот непрерывный поток прямого трафика. Этот подход менее эффективен в системе с высокой скоростью передачи данных (HDR (ВСПД)), в которой базовая станция осуществляет передачу в абонентскую станцию только в случае, когда у базовой станции имеются данные для передачи.
Образец системы ВСПД для передачи цифровых данных с высокой скоростью передачи в системе беспроводной связи, раскрыт в заявке на патент США №08/963386, по которой выдан патент США №6574211 "Способ и устройство для передачи пакетных данных с более высокой скоростью передачи" (здесь и далее заявка '386), которая принадлежит представителю настоящей заявки и включена здесь в качестве ссылки. Как описано в заявке '386, базовая станция передает единовременно информацию в одну абонентскую станцию, причем скорость передачи зависит от измерений отношения несущая/помеха (Н/П (C/I)), накопленных абонентской станцией. Абонентская станция имеет только одно соединение с базовой станцией, но это соединение может содержать многочисленные каналы трафика. Базовая станция передает информационные кадры в конкретную абонентскую станцию только тогда, когда базовая станция имеет данные для передачи в эту абонентскую станцию. Таким образом, абонентская станция может поддерживать соединение с базовой станцией по многочисленным каналам трафика в течение длительного периода времени без необходимости приема кадра данных из базовой станции.
В системе, использующей такой подход к передаче, процедура защиты от передачи помех не может полагаться на скорости стирания, потому что абонентская станция не позволяет выявить различий между приемом стирания и отсутствием передачи кадра данных. Кроме того, время контроля такой системы, необходимое для повторного запроса ресурсов канала трафика, будет менее предсказуемым и может значительно превышать пять секунд. Поэтому крайне необходимы способы защиты от передачи помех и сокращения времени контроля в системе ВСПД.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предусматривает новый и усовершенствованный способ и устройство для беспроводных систем с высокой скоростью передачи (частотой следования) данных, в котором данные передаются в соответствии с требованиями сети передачи пакетных данных. Пропускная способность беспроводной системы улучшена за счет управления периодом времени, в течение которого терминал доступа может передавать по обратной линии связи при отсутствии необходимости надежного управления мощностью.
В одном аспекте изобретения, для того чтобы минимизировать передачу помех по обратной линии связи, каждый терминал доступа вырабатывает значения управления скоростью передачи данных (УСПД (DRC)) и контролирует эти выработанные значения УСПД. Значения УСПД изменяются в соответствии с измерениями отношения несущая/помеха (Н/П (C/I)), выполненными с помощью терминала доступа. Когда значения Н/П, измеренные в терминале доступа, не удовлетворяют определенным критериям, терминал доступа вырабатывает значение УСПД нулевой скорости передачи, показывающее, что терминал доступа не может вовсе декодировать данные прямой линии связи. Уровень УСПД, равный нулю, может также показывать, что терминал доступа не находится больше в пределах диапазона базовой станции, и поэтому больше не происходит эффективное управление мощностью. Когда уровень УСПД остается равным нулю в течение длительного периода, терминал доступа выключает свой передатчик во избежание возникновения неуправляемой передачи внутриполосных помех. В образцовом варианте осуществления терминал доступа выключает свой передатчик, если уровень УСПД остается постоянно на нулевой скорости передачи в течение периода "выключения", равного приблизительно 240 миллисекундам. Терминал доступа снова включает свой передатчик после того, как скорость передачи УСПД остается постоянно выше нуля в течение периода "включения", например 13,33 или 26,67 миллисекунд.
В другом аспекте изобретения беспроводная сеть поддерживает связь с терминалом доступа посредством соединения, содержащего один или более каналов трафика. Каждый из одного или более каналов трафика выделяется из различной базовой станции, принадлежащей беспроводной сети. Беспроводная сеть инициирует разъединение соединения с терминалом доступа путем передачи сообщения о начале разъединения в терминал доступа. Терминал доступа реагирует на это путем передачи сообщения о разъединении и затем завершает использование всех каналов трафика. В случае, если сообщение о начале разъединения или сообщение о разъединении потеряно из-за ошибок связи, базовая станция и терминалы доступа используют процедуру восстановления канала трафика для ограничения отрезка времени контроля. Минимизация времени контроля позволяет быстро повторно запросить и повторно использовать ресурсы канала трафика с помощью базовой станции.
В образцовом варианте осуществления беспроводная сеть управляет временем контроля путем поддержания минимальной скорости передачи кадра данных в каждый терминал доступа в системе. Например, если период с максимальным нулевым трафиком протекает без передачи кадра данных в терминал доступа, беспроводная сеть передает пустой кадр данных в абонентскую станцию. Если терминал доступа неудачно декодирует какой-либо кадр данных или пустой кадр данных по какому-либо одному из своих каналов трафика в течение определенного числа периодов с максимальным нулевым трафиком, терминал доступа указывает на потерю своего соединения с базовой станцией и прекращает передачу. Если беспроводная система не принимает сообщение о разъединении после передачи сообщения о разъединении, то она прекращает передачу кадров данных и пустых кадров данных в терминал доступа. После истечения определенного числа периодов с максимальным нулевым трафиком, беспроводная система повторно запрашивает (восстанавливает) ресурсы канала трафика, выделенные высвобожденному терминалу доступа.
В предпочтительном варианте осуществления каждая базовая станция беспроводной сети вместо этого управляет временем контроля путем широковещательной передачи пакета конфигурации во все активные терминалы доступа, обслуживаемые базовой станцией. Пакет конфигурации включает в себя информацию о выделении канала трафика, показывающую выделен или нет каждый из каналов трафика базовой станции активному терминалу доступа. Если терминал доступа декодирует пакет конфигурации, показывающий, что был освобожден один из его каналов трафика, то терминал доступа разъединяет канал трафика и, при необходимости, его соединение с беспроводной сетью. Если терминал доступа не может успешно декодировать по меньшей мере одно сообщение конфигурации за период времени контроля, то терминал доступа разъединяет свои каналы трафика и свое соединение с беспроводной сетью.
Краткое описание чертежей
Особенности, задачи и преимущества настоящего изобретения станут понятны из подробного описания, изложенного ниже со ссылками на чертежи, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы и на которых:
фиг.1 - схема образцовой беспроводной системы с высокой скоростью передачи данных;
фиг.2а - пример диаграммы состояний для обработки времени контроля в терминале доступа;
фиг.2b - пример диаграммы состояний для процедуры защита от передачи помех в терминале доступа;
фиг.3а - пример алгоритма обработки времени контроля в терминале доступа;
фиг.3b - пример алгоритма обработки времени контроля в беспроводной сети;
фиг.4а-4с - примеры последовательностей операций процесса для контроля мощности передачи;
фиг.5а - блок-схема образцовой беспроводной системы с высокой скоростью передачи данных, включающей в себя базовую станцию и контроллер базовой станции; и
фиг.5b - блок-схема примера терминала доступа с высокой скоростью передачи данных.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг.1 изображена блок-схема образцового варианта осуществления беспроводной абонентской станции 110 с высокой скоростью передачи данных (ВСПД), называемой в дальнейшем терминалом доступа, при установлении связи с беспроводной сетью 120 с высокой скоростью передачи данных. Терминал 110 доступа устанавливает связь через беспроводную сеть 120 для обмена пакетных данных с использованием сети 126 Интернет или некоторой другой сети 126 пакетных данных, например, закрытой сети, такой как корпоративная сеть. Примеры пакетных данных включают в себя дейтаграммы Интернет-протокола (ИП (IP)), используемые для таких приложений, как организация доступа к веб-страницам и извлечение электронной почты. Такие приложения пакетных данных можно выполнить непосредственно на терминале 110 доступа или на отдельном вычислительном устройстве, которое используется в терминале 110 доступа в качестве беспроводного модема. В образцовом варианте осуществления терминал 110 доступа обеспечивает связь с беспроводной сетью 120 через канал 112 беспроводной связи.
Беспроводная сеть 120 может состоять из одной базовой станции и контроллера базовой станции или может включать в себя множество отдельно расположенных беспроводных базовых станций и контроллер базовой станции, подключенных вместе в сети. Каждая базовая станция имеет заранее определенное число каналов трафика, которые можно использовать для обмена данных с терминалами доступа. При назначении одного из каналов трафика терминалу доступа, этот терминал доступа называется активным терминалом доступа. По меньшей мере, один канал трафика назначают каждому активному терминалу доступа. Беспроводную сеть 120 можно соединить с сетью 124 пакетных данных с использованием любого соответствующего типа сетевого соединения, такого как беспроводная или проводная линия Т1 или Т3, волоконно-оптическое соединение или Эзернет (Ethernet). Беспроводную сеть 120 можно подсоединить к многочисленным и различным по типу (более одного) сетям пакетных данных. Например, другая сеть 126 может быть коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП (PSTN)), подсоединенной к беспроводной сети 120 через функциональный блок межсетевого обмена услуг передачи данных (ФМОУПД (IWF)).
В образцовом варианте осуществления терминал 110 доступа непрерывно контролирует передачи из беспроводной сети 120 для того, чтобы оценить отношение несущая/помеха (Н/П) канала. Терминал 110 доступа периодически посылает сигнал управления скоростью передачи данных (УСПД) в беспроводную сеть 120, показывающую самую большую скорость передачи данных, при которой терминал 110 доступа может принимать данные на основании предыдущих измерений Н/П канала 112 беспроводной связи. Н/П для терминала 110 доступа и его связанный сигнал УСПД будет изменяться в результате таких условий в зависимости от изменения положения терминала 110 доступа. Когда терминал 110 доступа может принимать данные с высокой скоростью передачи, он посылает сигнал УСПД, имеющий высокое значение. Когда терминал 110 доступа может принимать данные с низкой скоростью передачи, он посылает сигнал УСПД, имеющий низкое значение.
В образцовой системе базовая станция в беспроводной сети 120 использует полную пропускную способность своего прямого канала трафика для передачи данных в терминал доступа назначения. Базовая станция сразу посылает данные только в один терминал 110 доступа, и передает данные обычно на самой высокой допустимой скорости передачи, показанной с помощью сигнала УСПД, принятого из терминала доступа назначения. Передачи кодируются так, чтобы их можно было только правильно декодировать с помощью терминала доступа назначения.
В образцовой системе беспроводная сеть 120 поддерживает очередь данных прямой линии связи для каждого активного терминала 110 доступа. Всякий раз, когда беспроводная сеть 120 принимает данные из сети 124 пакетных данных, адресованные терминалу доступа, она помещает данные в соответствующую очередь данных прямой линии связи.
Передачи прямой линии связи разделены на слоты (интервалы) длительностью 1,667 миллисекунд, что составляет 600 слот в секунду. Базовая станция передает данные только в один терминал доступа назначения в течение слота и передает данные со скоростью передачи на основании информации УСПД, полученной из терминала доступа назначения. В любое время базовая станция выбирает новый терминал доступа назначения и посылает весь "пакет кодера", имеющий предопределенный минимальный размер. В образцовом варианте осуществления минимальный размер пакета кодера составляет 1024 бита. Если минимальный пакет кодера нельзя передавать с требуемой скоростью передачи УСПД в пределах одного слота, базовая станция передает пакет кодера в терминал доступа назначения в многочисленных последовательных слотах. Например, для того чтобы послать 1024 бита со скоростью передачи 38,4 кбит/с, базовая станция передает пакет кодера в 16 последовательных слотах.
В образцовой системе базовая станция передает пакет кодера в терминал доступа, только если очередь данных прямой линии связи не является свободной. Если сеть 124 пакетных данных не посылает данные в терминал доступа, и очередь данных прямой линии связи для этого терминала доступа является пустой, то базовая станция не будет передавать пакеты кодера в терминал доступа.
Во многих популярных приложениях пакетных данных, таких как просмотр веб-страниц, обмен информацией между сетью и узлом сети является пакетным. Другими словами, требование на ширину полосы пропускания может испытывать короткие пики, между которыми требование на ширину полосы пропускания является очень низким. Просмотр веб-страниц является хорошим примером пакетным приложением для пакетных данных. Пользователь может получить доступ в Интернет при использовании портативного компьютера, подсоединенного к терминалу доступа. При загрузке пользователем веб-страницы приложение веб-браузера потребует всей возможной ширины полосы пропускания сети. После завершения загрузки, то есть, когда пользователь считывает веб-страницу, требование к ширине полосы пропускания понизится до нуля. Если пользователю больше не нужна информация, то он может закрыть приложение веб-просмотра или просто оставить компьютер незанятым.
В образцовой системе беспроводная сеть 120 контролирует отрезок времени, в течение которого каждый активный терминал доступа остается незанятым (не передает или не принимает данные). После истечения времени таймера незанятости, беспроводная сеть 120 посылает сообщение о начале разъединения прямой линии связи в терминал доступа, для того чтобы восстановить связанные ресурсы канала трафика для использования другими терминалами доступа, которые не являются свободными. Терминал доступа реагирует путем посылки сообщения о разъединении в беспроводную сеть 120 и разъединения его соединения с беспроводной сетью 120 и каналами трафика, связанными с соединением. Сообщение о начале разъединения и сообщение о разъединении, подобно любым другим сообщениям, подвержено ошибкам связи. Если терминал доступа не декодирует успешно сообщение о начале разъединения, то терминал доступа может не знать, что он был разъединен. Аналогично, если беспроводная сеть 120 не принимает успешно декодированное сообщение о разъединении, она может не знать, что связанные ресурсы канала трафика доступны для назначения другим терминалам доступа. Для того чтобы выполнить своевременное восстановление и повторное использование ресурсов канала трафика несмотря на такие ошибки связи, образцовая система ВСПД использует процедуру контроля соединения.
Образцовая система ВСПД отличается от IS-95 тем, что посылает данные трафика прямой линии связи в терминал доступа, только если связанная очередь данных прямой линии связи не является пустой. Потенциальные возможности в течение длительных периодов нулевой активности канала трафика, объединенные с возможностью потери сообщений о разъединении или начале разъединения, усложняют процедуры контроля соединения в системе ВСПД.
В образцовом варианте осуществления терминал доступа вычисляет уровень сигнала УСПД для каждого временного слота. Процедура защиты от передачи помех определяет, что терминал доступа должен выключить свой передатчик после того, как его уровень УСПД упадет до нулевой скорости передачи в течение определенной длительности, например, 240 миллисекунд или 144 временных слота. Терминал доступа снова включает свой передатчик после того, как его скорость передачи УСПД остается выше нуля в течение определенного периода, например, 8 последовательных временных слотов или 13,33 миллисекунды. В альтернативном варианте осуществления этот последний период составляет 16 последовательных временных слотов или 26,67 миллисекунды.
В одном варианте осуществления несовпадение состояния соединения избегают путем определения периода с максимальным нулевым трафиком, который может проходить без передачи информации в каждый терминал доступа. Если очередь данных прямой линии связи для терминала доступа остается пустой так, что период с максимальным нулевым трафиком может истечь без посылки пакета данных в терминал доступа, беспроводная сеть 120 передает "пустой пакет данных" в терминал доступа. Контрольный период, по меньшей мере, в два раза больше периода с максимальным нулевым трафиком, что позволяет терминалу доступа избавиться (из-за ошибки связи) от нескольких пустых пакетов данных без немедленного разъединения его соединения.
Одна из проблем передачи пустых данных трафика заключается в том, что по существу может ухудшаться средняя пропускная способность прямой линии связи базовой станции ВСПД. Это особенно справедливо при передаче пустых данных трафика в терминал доступа с низкой скоростью передачи данных. Например, передача пустых данных трафика в 1024-битовом пакете кодера со скоростью 38,4 кбит/с может занимать 16 последовательно передаваемых слотов прямой линии. Если имеется много таких терминалов доступа, то этот вид процедуры контроля соединения становится очень дорогим в терминах ширины полосы пропускания прямой линии связи.
К тому же, даже если длительность периода с максимальным нулевым трафиком увеличивается во избежание бесполезной траты ширины полосы пропускания на пустые данные трафика, период контроля соединения становится длинным. Например, если период с максимальным нулевым трафиком устанавливают равным 15 секундам, то время контроля соединения может составлять 60 секунд. Это означает, что если беспроводная сеть 120 не принимает сообщение о разъединении из терминала доступа, то беспроводная сеть 120 будет находиться в режиме ожидания 60 секунд перед восстановлением и повторным выделением связанных ресурсов канала трафика. "Связывание" ресурсов канала трафика в течение такого длительного периода крайне нежелательна.
В преимущественном варианте осуществления каждая базовая станция периодически передает пакет конфигурации по широковещательному каналу управления во все свои активные терминалы доступа. Пакет конфигурации включает в себя информацию о выделении канала трафика, показывающую выделен или нет каждый канал трафика активному терминалу доступа. Активный терминал доступа, обслуживаемый базовой станцией, проверяет каждый успешно декодированный пакет конфигурации для того, чтобы определить состояние канала трафика, который выделен терминалу доступа. Если состояние канала трафика изменяется от выделенного до невыделенного, то этот канал трафика был освобожден и его можно переназначить другому терминалу доступа. После того, как терминал доступа определит, что один из его соответствующих каналов трафика был освобожден, терминал доступа сразу разъединяет и прекращает использовать этот канал трафика. В образцовом варианте осуществления терминал доступа продолжает использовать каналы трафика, все еще выделяемые терминалу доступа другими базовыми станциями. В другом варианте осуществления, освобождение любого из каналов трафика терминала доступа побуждает терминал доступа разъединить свои соединения со всеми базовыми станциями и связанными каналами трафика. Кроме того, если терминал доступа не может успешно декодировать пакет конфигурации в пределах интервала времени контроля соединения, то он сразу разъединяет свое соединение с беспроводной сетью, включающую в себя любые связанные каналы трафика, и прекращает свою передачу.
В образцовом варианте осуществления терминал доступа поддерживает отдельные таймеры контроля для каждой базовой станции, обслуживающей терминал доступа. Когда терминал доступа не может успешно декодировать пакет конфигурации из конкретной базовой станции, терминал доступа разъединяет канал трафика, связанный с этой базовой станцией. Если терминал доступа продолжает успешно декодировать пакеты конфигурации из другой базовой станции, и эти пакеты конфигурации показывают, что другая базовая станция не освободила канал трафика терминала доступа, то терминал доступа продолжит использование канала трафика другой базовой станции.
В преимущественном варианте осуществления пакет конфигурации достаточно часто передается в широком вещании, при этом время контроля может быть сравнимо со временем контроля, используемым в IS-95. Например, там, где пакет конфигурации передается каждые 400 миллисекунд, терминал доступа разъединяет свое соединение после того, как пакет конфигурации не декодируется за время контроля 4,8 секунд или в течение 12 последовательных потерянных пакетов конфигурации. Специалистам будет ясно, что можно изменить привязку по времени, связанную с передачами пакета конфигурации, содержащего информацию о выделении канала трафика без отклонения от способа, описанного здесь. Точно так же можно изменить время контроля без отклонения от способа, описанного здесь.
В образцовом варианте осуществления информация о выделении канала трафика в каждом пакете конфигурации является битовой маской, имеющей число битов, равное максимальному числу прямых каналов трафика, поддерживаемых базовой станцией. Каждый активный терминал доступа знает, какой бит в битовой маске соответствует каналу трафика терминала доступа, и игнорирует состояние других битов в битовой маске. В образцовом варианте осуществления '1' используется для обозначения выделения канала трафика, и '0' используется для обозначения освобождения или не выделения канала трафика. В образцовом варианте осуществления каждая базовая станция может поддерживать максимально 28 каналов трафика прямой линии связи, и длина битовой маски равна 28 битов. В альтернативном варианте осуществления каждая базовая станция может поддерживать максимально 29 каналов трафика прямой линии связи, и длина битовой маски равна 29 битов. Специалистам ясно, что это число представленных каналов трафика и битов может быть различным без отклонения от способа, описанного здесь.
После успешного декодирования пакета конфигурации каждый активный терминал доступа проверяет биты, соответствующие прямым каналам трафика, выделенным для него. Если биты выделения прямого канала трафика показывают, что канал трафика терминала доступа был освобожден, терминал доступа разъединяет этот канал трафика и, при необходимости, все свое соединение с беспроводной сетью 120.
При завершении соединения между беспроводной сетью 120 и терминалом доступа одна базовая станция в пределах беспроводной сети 120 сначала посылает сообщение о начале разъединения в терминал доступа. После приема сообщения о начале разъединения терминал досгупа отвечает путем посылки сообщения о разъединении через базовую станцию в беспроводную сеть 120. Если сообщение о начале разъединения или сообщение о разъединении теряется при ошибке связи, беспроводная сеть 120 не принимает сообщение о разъединении. Процедура контроля соединения преимущественно изменяет периодическое широковещание пакета конфигурации с помощью базовой станции после посылки сообщения о начале разъединения и неудачного декодирования соответствующего сообщения о разъединении. Пакет конфигурации для одной или всех базовых станций, обслуживающих терминал доступа, который должен быть разъединен, изменяют для того, чтобы показать освобождение каналов трафика, связанных с терминалом доступа. После истечения времени контроля базовые станции восстанавливают ресурсы канала трафика, которые впоследствии становятся доступными для назначения в других терминалах доступа. Данные, принятые из терминала доступа, который должен быть разъединен, через каналы трафика после того, как каналы трафика были отмечены как освобожденные в пакете конфигурации, но перед истечением периода контроля можно произвольно маршрутизировать с помощью базовой станции.
На фиг.2а изображена образцовая схема состояний для обработки времени контроля в терминале 110 доступа (фиг.1). Во время нормального состояния 202 трафика терминал доступа выполняет обычную передачу по обратной линии связи при контроле передач по прямой линии связи от своей обслуживающей базовой станции. Терминал доступа продолжает отслеживать привязку по времени слотов для идентификации слогов, которые должны содержать пакет конфигурации с информацией о выделении канала трафика по меньшей мере для одной из своих обслуживающих базовых станций.
Если терминал доступа принимает сообщение о начале разъединения, или декодирует пакет конфигурации, показывающий освобождение одного из свой каналов трафика, терминал доступа переходит (220) из нормального состояния 202 трафика в состояние 206 разъединения. В образцовом варианте осуществления сообщение о начале разъединения принимают по прямому каналу трафика или каналу управления прямой линии связи, и пакет конфигурации принимают как широковещательный по каналу управления прямой линии связи. Только одно из вышеупомянутых событий требуется для терминала доступа для перехода 220 в состояние 206 разъединения. Например, терминал доступа разъединит канал трафика после декодирования пакета конфигурации, показывающего освобождение своего канала трафика, даже если он не получит сообщение о начале разъединения. После перехода в состояние 206 разъединения терминал доступа прекращает передачи по обратной линии связи и декодирование прямого канала трафика.
Как упомянуто выше, альтернативный вариант осуществления позволяет терминалу доступа оставаться в нормальном состоянии 202 трафика после приема пакета конфигурации, показывающего освобождение по своим, но не всем, каналам трафика. В этом варианте осуществления пакет конфигурации вызовет у терминала доступа переход 220 в состояние 206 разъединения только в случае, если был освобожден последний терминал доступа и только канал трафика, при этом не оставляя каналов трафика, выделенных для соединения.
В альтернативном варианте осуществления никогда не посылается сообщение о начале разъединения, и беспроводная сеть всегда разъединяет терминал доступа с использованием информации о выделении канала трафика при широковещании сообщений о конфигурации с помощью своих базовых станций. Этот подход обеспечивает даже более высокую эффективность ширины полосы пропускания прямой линии связи, экономя слоты, которые в противном случае использовали бы передачу сообщений о начале разъединения по прямой линии связи. Один из недостатков этого подхода состоит в том, что ресурсы канала трафика, связанные с потерянным терминалом доступа, нельзя восстановить и переназначить другому терминалу доступа до истечения времени контроля.
Как упомянуто выше, терминал доступа периодически пробует декодировать сообщение о конфигурации по прямой линии связи, находясь в нормальном состоянии 202 трафика. Если терминал доступа декодирует пакет конфигурации, показывающий, что его каналы трафика все еще выделены, терминал доступа остается в нормальном состоянии 202 трафика, как показано с помощью перехода 222 состояния.
Если терминал доступа не может успешно декодировать пакет конфигурации в течение периода, когда пакет конфигурации передается с помощью базовой станции, терминал доступа переходит 210 в состояние 204 отсутствия пакетов конфигурации. Если терминал доступа в дальнейшем успешно декодирует последующий пакет конфигурации, он переходит 218 снова в нормальное состояние 202 трафика.
Каждый раз, когда терминал доступа первым переходит в состояние 204 отсутствия пакетов конфигурации, терминал доступа начинает отслеживать отрезок времени, в течение которого отсутствует успешное декодирование пакета конфигурации. Если этот отрезок времени превышает время контроля, то терминала доступа переходит 216 в состояние 206 разъединения. Перед истечением времени контроля последующие отказы в декодировании пакета конфигурации приводят к тому, что терминал доступа остается в состоянии 204 отсутствия пакетов конфигурации, как показано переходом 214 состояния.
На фиг.2b изображена образцовая диаграмма состояний для процедуры защиты от передачи помех в терминале 110 доступа (фиг.1). В образцовом варианте осуществления терминал доступа остается преимущественно в состоянии 230 передачи, в котором терминал доступа непрерывно передает сигнал в одну или более обслуживающих базовых станций по обратной линии связи. В состоянии 230 передачи терминал доступа непрерывно вырабатывает сигнал УСПД по обратной линии связи до тех пор, пока сигнал УСПД остается на уровне нулевой скорости передачи в течение указанного периода. Если терминал доступа вырабатывает сигнал УСПД нулевой скорости передачи в течение определенного числа последовательных временных слотов, терминал доступа выключает свой передатчик и переходит 240 в состояние 232 выключенного передатчика. В состоянии 232 выключенного передатчика терминал доступа продолжает контролировать отношение Н/П прямой линии связи и продолжает вырабатывать измерение УСПД для каждого временного слота. Если измеренное значение УСПД возрастает выше нулевой скорости передачи в течение заранее определенного числа временных слотов, например 8, терминал доступа включает свой передатчик и переходит 242 снова в состояние 230 передачи. Во время состояния 230 передачи и состояния 232 выключенного передатчика, любые данные, успешно декодированные по прямой линии связи, маршрутизируются с помощью терминала доступа как нормальные. Однако, когда терминал доступа находится в состоянии 232 выключенного передатчика, терминал доступа не передает данные по обратной линии связи.
В образцовом варианте осуществления, если терминал доступа остается в состоянии 232 выключенного передатчика в течение определенного периода времени, например, в течение времени контроля или 4,8 секунды, терминал доступа переходит 244 в состояние 206 разъединения, описанное выше. Специалистам будет ясно, что перерыв во время выполнения перехода 244 может отличаться от времени контроля без отклонения от способов, описанных здесь.
На фиг.3а изображен образцовый алгоритм обработки времени контроля в терминале доступа. В течение каждого нового временного слота 302 прямой линии связи терминал доступа оценивает, выполнен или нет прием по широковещательному каналу управления прямой линии связи и прямому каналу трафика, назначенному терминалу доступа. На основании того, производилось или нет декодирование из прямой линии связи, терминал доступа обрабатывает разъединение 314 или продолжает обрабатывать следующий временной слот прямой линии связи.
Если сообщение о начале разъединения декодируется в течение временного слота 304, терминал доступа сразу обрабатывает разъединение 314. Если сообщение о начале разъединения не принято, то терминал доступа определяет 306, является ли обрабатываемый временной слот временным слотом, в течение которого ожидалась последняя часть полного пакета конфигурации. В образцовом варианте осуществления пакет конфигурации посылается в течение постоянных интервалов, измеренных в слотах. Например, в системе, использующей временные слоты длительностью 1,667 миллисекунд, пакет конфигурации может посылать каждые 400 миллисекунд, или сразу все 240 временных слотов. На этапе 306 терминал доступа проверяет, является или нет переданный слот прямой линии связи временным слотом, в котором должен быть принят завершенный пакет конфигурации. Если переданный слот прямой линии связи не попадает в конец одного из этих интервалов, то терминалу доступа нет необходимости искать успешно декодированный пакет конфигурации, и он может продолжать обработку следующего слота.
Если терминал доступа определяет 306, что он должен принять полный пакет конфигурации, то терминал доступа затем проверяет 308, был ли успешно декодирован пакет конфигурации. Если пакет конфигурации не был успешно декодирован, то терминал доступа проверяет 310, какую он имел длительность непосредственно после последнего успешного декодирования пакета конфигурации. Если период между текущим временным слотом и последним успешным декодированием пакета конфигурации был больше или равен времени контроля, терминал доступа объявляет о своем соединении с потерянной беспроводной сетью и обрабатывает разъединение 314. Если период между текущим временным слотом и последним успешным декодированием пакета конфигурации меньше, чем время контроля, то терминал доступа продолжает обработку в течение следующего слота.
Когда терминал доступа определяет, что пакет конфигурации был успешно декодирован на этапе 308, он извлекает и проверяет информацию о выделении канала трафика, содержащуюся в пакете конфигурации, для того чтобы определить 312, был ли освобожден канал трафика, назначенный терминалу доступа. Если канал трафика терминала доступа был освобожден, то терминал доступа обрабатывает разъединение 314. Если терминал доступа может все еще использовать другие каналы трафика, которые не были освобождены, то терминал доступа произвольным образом обрабатывает разъединение 314 только для вновь разъединенного канала трафика и продолжает использовать оставшиеся каналы трафика. Если пакет конфигурации показывает, что канал трафика остается выделенным терминалу доступа, то терминал доступа продолжает обработку в течение следующего слота.
На фиг.3b изображена последовательность операций образцового алгоритма обработки времени контроля в беспроводной сети. После начала 350 разъединения терминала доступа, беспроводная сеть посылает сообщение 352 о начале разъединения в терминал доступа. На этапе 354 беспроводная сеть оценивает, принято или нет сообщение о разъединении из терминала доступа. Если беспроводная сеть принимает сообщение о разъединении из терминала доступа, то она сразу восстанавливает 360 ресурсы канала трафика, ранее выделенные теперь уже разъединенному терминалу доступа.
Если беспроводная сеть не принимает сообщение о разъединении на этапе 354, то беспроводная сеть производит изменение в информации 356 о выделении канала трафика в пакетах конфигурации, переданных базовыми станциями беспроводной сети. Информация о выделении канала трафика обновляется для того, чтобы показать, что были освобождены каналы трафика, ранее выделенные терминалу доступа, который необходимо было разъединить.
В образцовом варианте осуществления терминал доступа не будет передавать какое-либо подтверждение или ответ для декодированного пакета конфигурации, который вызовет разъединение. Терминал доступа просто останавливает передачу и прием по определенным каналам трафика. Следовательно, беспроводная сеть не может знать, когда декодировал или декодировал или нет терминал доступа пакет конфигурации. Таким образом, беспроводная сеть не может восстановить ресурсы канала трафика, связанные с этим терминалом доступа, до окончания периода контроля.
После изменения информации, переданной в пакете 356 конфигурации, базовая станция продолжает периодически передавать 358 модифицированные пакеты конфигурации в течение времени контроля. После истечения времени контроля беспроводная сеть восстанавливает 360 ресурсы канала трафика, ранее выделенные теперь уже разъединенному терминалу доступа. После восстановления 360 ресурсов канала трафика исправленные каналы трафика и их связанные ресурсы могут быть переназначены на этапе 362.
Хотя этапы показаны как последовательные, передачу сообщения 352 о начале разъединения и изменение пакета 356 конфигурации можно выполнить в любом порядке или приблизительно в одно и то же время. Если измененный пакет конфигурации и сообщение о начале разъединения получены в одно и то же время, терминал доступа передает сообщение о разъединении в ответ на сообщение о начале разъединения перед реакцией на принятый пакет конфигурации.
На фиг.4а-4с изображена последовательность операций образцового процесса для контроля мощности передачи. Сначала, при установлении соединения между терминалом доступа и беспроводной сетью, включается передатчик терминала доступа и два таймера в терминале доступа, которые называются "таймером выключения" и "таймером включения" и начинают свою работу в деактивизированном состоянии. В процессе обработки для каждого нового временного слота на этапе 402 терминал доступа вырабатывает (на этапе 404) значение УСПД и использует это значение УСПД наряду с двумя таймерами для того, чтобы определить включить или выключить свой передатчик.
В образцовом варианте осуществления этап выработки значения 404 УСПД следует за проверкой того, включен или выключен 406 передатчик терминала 110 доступа. Если передатчик включен, процесс продолжается так, как изображено на фиг.4b, где терминал доступа определяет следует ли выключить передатчик. Если передатчик выключен, процесс продолжается так, как изображено на фиг.4с, где терминал доступа определяет, следует ли включить передатчик.
На фиг.4b процесс продолжается от этапа 406 до оценки на этапе 420 значения УСПД, выработанного на этапе 404. Если на этапе 420 вновь выработанное значение УСПД больше чем при нулевой скорости передачи, то терминал доступа деактивизирует "таймер выключения" (на этапе 422). В образцовом варианте осуществления деактивизация таймера выключения, когда он уже деактивизирован, не приводит в результате к изменению состояния таймера выключения. В альтернативном варианте осуществления этап 422 включает в себя проверку состояния "таймера выключения" и только его деактивизацию, если он был активизирован ранее. После этапа 422 процесс продолжается на этапе обработки следующего временного слота (402 на фиг.4а).
Если на этапе 420 вновь выработанное значение УСПД имело значение УСПД при нулевой скорости передачи, то терминал доступа оценивает состояние "таймера выключения" на этапе 424. Если таймер выключения является активным, но его действие истекло на этапе 424, то терминал доступа деактивизирует свой таймер выключения на этапе 430 и выключает свой передатчик на этапе 432. Если действие таймера выключения не истекло на этапе 424, то терминал доступа проверяет (на этапе 426), был ли уже активизирован таймер выключения. Если на этапе 426 таймер выключения не был активизирован, то терминал доступа активизирует таймер выключения на этапе 428. Этап 428 активизации таймера выключения включает в себя установку таймера на срабатывание после истечения определенного периода выключения, например, через 240 миллисекунд или 144 слота длительностью 1,67 миллисекунды. Срабатывание активизированного таймера выключения приводит к выработке сигнала для терминала доступа, который выключает свой передатчик. Если на этапе 426 таймера выключения был уже активизирован, то процесс продолжается на этапе обработки следующего временного слота (402 на фиг.4а).
На фиг.4с показано, что процесс продолжается от этапа 406 до оценки на этапе 442 значения УСПД, выработанного на этапе 404. Если на этапе 442 вновь выработанное значение УСПД имело значение УСПД нулевой скорости передачи, то терминал доступа деактивизирует таймер включения на этапе 446. В образцовом варианте осуществления, деактивизация таймера включения, когда он уже деактивизирован, не приводит в результате к изменению состояния таймера включения. В альтернативном варианте осуществления этап 446 включает в себя проверку состояния таймера включения и только его деактивизацию, если он был ранее активизирован. После этапа 446 процесс продолжается на этапе обработки следующего временного слота (402 на фиг.4а).
Если на этапе 442 вновь выработанное значение УСПД было больше, чем нулевая скорость передачи, то терминал доступа оценивает состояние таймера включения на этапе 444. Если таймер включения является активным, но время его работы истекло на этапе 444, то терминал доступа деактивизирует свой таймер включения на этапе 452 и включает снова свой передатчик на этапе 454. Если время работы таймера включения не истекло на этапе 444, то терминал доступа проверяет (на этапе 448), был ли уже активизирован таймер включения. Если на этапе 448 таймер включения не был активизирован, то терминал доступа активизирует свой таймер включения на этапе 450. Этап 450 активизации таймера включения включает в себя установку таймера на время срабатывания после истечения определенного периода включения. В образцовом варианте осуществления период включения составляет приблизительно 13,33 миллисекунды или 8 слотов длительностью 1,67 миллисекунды. В альтернативном варианте осуществления период включения составляет приблизительно 26,67 миллисекунды или 16 слотов длительностью 1,67 миллисекунды. По истечении времени срабатывания активизированный таймер выдает сигнал для терминала доступа, который включает его передатчик. Если на этапе 448 таймер включения был уже активизирован, то процесс продолжается на этапе обработки следующего временного слота (402 на фиг.4а).
На фиг.5а изображена блок-схема, изображающая основные подсистемы образцовой базовой станции 504 с высокой скоростью передачи данных и контроллер 510 базовой станции (КБС (BSC)), выполненный в соответствии с одним вариантом осуществления. КБС 510 и базовая станция 504 могут служить в качестве компонентов беспроводной сети, такой как беспроводная сеть 120 (фиг.1). Как показано также на фиг.1, КБС 510 подсоединен к сетям 124 и 126 пакетных данных через один или более интерфейсов 524 пакетных сетей. Хотя только одна базовая станция 504 показана с целью упрощения, беспроводная сеть 120 может содержать многочисленные базовые станции 504 и контроллеры 510 базовых станций. КБС 510 координирует связь между каждым терминалом доступа (110 на фиг.1) и сетью 124 пакетных данных через интерфейс 524 пакетной сети. Беспроводная сеть 120 может также включать в себя функциональный блок межсетевого обмена или ФМО (IWF) (не показано), расположенный между селекторными элементами 514 и коммутируемой телефонной сетью общего пользования или КТСОП (PSTN) (не показано).
КБС 510 содержит многочисленные селекторные элементы 514, хотя для упрощения только один из них показан на фиг.5а. Каждый селекторный элемент 514 назначают для управления связью между одним терминалом доступа и КБС 510 через одну (или более) базовую станцию 504. В образцовом варианте осуществления соединение между КБС 510 и терминалом доступа может содержать многочисленные каналы трафика, маршрутизированные через один селекторный элемент 514. Терминалу доступа выделяется максимум один канал трафика от каждой обслуживающей базовой станции 504. Данные, принятые от одного терминала доступа каждой обслуживающей базовой станции 504, маршрутизируют через один селекторный элемент 514, назначенный терминалу доступа.
Интерфейс 524 пакетной сети принимает данные из сети 126 пакетных данных через соединение 554, проверяет адрес назначения пакетных данных и маршрутизирует данные в селекторный элемент 514, связанный с терминалом доступа назначения. Если не было установлено соединение между беспроводной сетью 120 и терминалом доступа назначения, то процессор 56 управления вызовами устанавливает соединение с терминалом доступа. Установка соединения включает в себя поисковый вызов терминала доступа и назначение селекторного 514 элемента и одного или более каналов трафика терминалу доступа. Каждый канал трафика, назначенный соединению с одним терминалом доступа, будет принадлежать различной базовой станции. Базовая станция 504, которая устанавливает связь с терминалом доступа через канал трафика, называется "обслуживающей базовой станцией" этого терминала доступа. Селекторный элемент 514, назначенный соединению терминала доступа, используется для передачи пакетных данных, принятых из интерфейса 524 пакетной сети, в обслуживающие базовые станции 504 терминала доступа назначения.
В образцовом варианте осуществления каждая базовая станция 504 включает в себя процессор 512 управления базовой станцией, который устанавливает очередность передач прямой линии связи во все терминалы доступа, обслуживаемые базовой станцией 504. Процессор 512 управления базовой станцией выбирает терминал доступа, в который будут направлены передачи прямой линии связи в течение каждого временного слота прямой линии связи.
В образцовом варианте осуществления каждая базовая станция 504 поддерживает очередь 540 данных прямой линии связи для каждого канала трафика, связанного с активным терминалом доступа. Пакетные данные, которые должны быть переданы в терминал доступа, хранятся в очереди данных прямой линии связи терминала доступа до тех пор, пока процессор 512 управления базовой станцией не выберет этот терминал доступа в качестве терминала доступа назначения для временного слота прямой линии связи.
В образцовом варианте осуществления базовая станция 504 включает в себя многочисленные канальные элементы 542, где один канальный элемент 542 выделен каждому каналу трафика. Сразу после выбора терминала доступа назначения для временного слота прямой линии связи с помощью процессора 512 управления базовой станцией передают данные из очереди 540 данных прямой линии связи через соответствующий канальный элемент 542 в радиочастотный (РЧ) модуль 544 и затем через антенну 546. Затем данные поступают через прямую линию 550 связи в терминал доступа.
В образцовом варианте осуществления процессор 512 управления базовой станцией также определяет скорость передачи для каждого временного слота прямой линии связи. По обратной линии 552 связи передаются сигналы обратной линии связи, такие как информация УСПД, полученная из каждого терминала 110 доступа, на антенну 546. Сигналы обратной линии связи затем преобразовываются с понижением частоты и управлением коэффициента усиления в РЧ модуле 544 и демодулируются и декодируются в канальном элементе 542.
В образцовом варианте осуществления процессор 512 управления базовой станцией контролирует информацию УСПД, принятую из каждого активного терминала доступа, и использует информацию УСПД наряду с количеством данных в каждой очереди 540 данных прямой линии связи для того, чтобы установить очередность передач по прямой линии 550 связи. В образцовом варианте осуществления процессор 512 управления базовой станцией вырабатывает пакет конфигурации, который периодически передается по прямой линии 550 связи. Пакет конфигурации включает в себя информацию о выделении канала трафика, показывающую выделен или нет каждый из каналов трафика базовой станции активному терминалу доступа. Процессор 516 управления вызовом выдает команду процессору 512 управления базовой станцией на разъединение канала трафика, назначенного активному терминалу 110 доступа. Каждый процессор 516 управления вызовом вырабатывает сообщение о начале разъединения и посылает сообщение в терминал доступа, который необходимо разъединить, через одну или более базовые станции. Если селекторный элемент 514, назначенный терминалу доступа, который необходимо разъединить, не принимает сообщение о разъединении, то процессор 516 управления вызовом выдает команду процессору 512 управления базовой станцией на обновление содержимого последующих пакетов конфигурации, переданных для отражения открепления соответствующего канала трафика. Процессор 516 управления вызовом позволяет таким образом определить освобождение каналов трафика в одной или всех базовых станциях, обслуживающих терминал доступа, который необходимо разъединить.
Процессор 516 управления вызовом и процессор 512 управления базовой станцией реализованы с использованием микропроцессоров, программируемых пользователем вентильных матриц (ППВМ (FPGA)), программируемых логических устройств (ПЛУ (PLD)), цифровых процессоров сигналов (ЦПС (DSP)), специализированных интегральных схем (СИС (ASIC)) или других устройств, которые позволяют вырабатывать и регулировать требуемые амплитуду и фазу сигналов управления. В образцовом варианте осуществления связь между КБС 510 и базовой станцией 504 осуществляется через обратное соединение. Информация, проходящая через обратное соединение, включает в себя связь между процессором 516 управления вызовом и процессором 512 управления базовой станцией. Обратное соединение между КБС 510 и базовой станцией 504 реализовано с использованием соответствующего соединительного оборудования, такого как подземная кабельная линия или СВЧ Т1 или Т3, или оптического волокна, такого как ОС3 (ОК3).
В образцовом варианте осуществления сообщение о разъединении, принятое по обратной линии 552 связи от разъединенного терминала доступа, декодируется и направляется в процессор 512 управления базовой станцией, который координирует восстановление и перераспределение ресурсов канала трафика, таких как селекторный элемент 514 с помощью процессора 516 управления вызовом. В альтернативном варианте осуществления сообщение о разъединении не декодируется процессором 512 управления базовой станцией, но направляется через селекторный элемент 514 в процессор 516 управления вызовом. В альтернативном варианте осуществления КБС 510 и базовой станции 504 объединены, и функции процессора 516 управления вызовом и процессора 512 управления базовой станцией выполняются с помощью одного процессора или одного и того же набора совместно используемых процессоров.
В образцовом варианте осуществления данные передаются по прямой линии 550 связи в виде "пакетов данных", имеющих минимальный размер 1024 битов. Содержимое пакета данных передается в одном или более временных слотах, имеющих фиксированную длительность, например, 1,667 миллисекунды.
В образцовом варианте осуществления канальный элемент 542 вырабатывает циклический избыточный код (ЦИК (CRC)) для контроля пакета и затем кодирует пакет данных и свой ЦИК с использованием кода с прямым исправлением ошибок (ПИО (FEC)) для формирования кодированного пакета. Код ПИО может использовать любой из нескольких методов прямого исправления ошибок, которые включают в себя турбокодирование, сверточное кодирование, блочное кодирование или другие формы кодирования, включая кодирование с получением мягкого решения. Канальный элемент 542 затем выполняет перемежение (или переупорядочивает) символы внутри кодированного пакета. Канальный элемент 542 может использовать любой из множества методов перемежения, таких как блочное перемежение и побитовое реверсивное перемежение. Пакет после перемежения кодируется с использованием методов множественного доступа с разделением по кодам (МДРК), которые включают в себя кодирование символов с помощью кода Уолша и псевдошумовое (ПШ) расширение их спектра с использованием коротких ПШ-I и ПШ-Q кодов. В альтернативном варианте осуществления, используется комплексное ПШ расширение спектра. Данные с расширенным спектром подаются в РЧ модуль 544, который выполняет квадратурную модуляцию, фильтрацию и усиление сигнала. Затем сигнал прямой линии связи передается через эфир через антенну 546 по прямой линии 550 связи.
На фиг.5b изображена блок-схема образцового терминала 110 доступа с высокой скоростью передачи данных. Терминал 110 доступа передает информацию, такую как информацию УСПД и пакетные данные обратной линии связи, в беспроводную сеть 120 через обратную линию 552 связи беспроводного канала 112 связи. Терминал 110 доступа получает данные из беспроводной сети 120, такие как данные прямой линии связи и пакеты конфигурации через прямую линию 550 связи беспроводного канала 112 связи.
В образцовом варианте осуществления сигнал прямой линии связи принимают через антенну 560 и направляют в приемник, расположенный в ВЧ-тракте 562. Приемник выполняет фильтрацию, усиление, квадратурную демодуляцию и квантование сигнала. Цифровой сигнал подается в демодулятор (ДЕМОД) 564, где происходит сужение его спектра с помощью коротких кодов ПШ-I и ПШ-Q и раскрытие с помощью кодирования Уолша. Демодулированные данные подаются в декодер 566, который производит инверсию функций обработки переданного сигнала, выполняемых в базовой станции 504. В частности, декодер 566 выполняет функции деперемежения, декодирования и проверки ЦИК. Декодированные пакетные данные подаются в интерфейс 568 пакетных данных, который затем посылает данные через соединение 570 во внешнее устройство (не показано), имеющее пользовательский интерфейс и выполняющее пользовательское приложение, такое как веб-браузер. Декодер 566 выдает в контроллер 576 декодированную информацию управления вызовом, такую как пакеты конфигурации и сообщения о начале разъединения.
Данные принимают из внешнего устройства (не показано) через соединение 570 и интерфейс 568 пакетных данных. Данные могут направляться через контроллер 576, или пакетные данные можно подать непосредственно в кодер 572.
Контроллер 576 контролирует свойства сигнала, принятого из обслуживающей базовой станции 504, и выдает информацию УСПД. Контроллер 576 подает полученную в результате информацию УСПД в кодер 572 для последующей передачи по обратной линии 552 связи. Контроллер 576 также обрабатывает принятые сообщения о начале разъединения и вырабатывает соответствующие сообщения о разъединении, которые необходимо передать. Контроллер 576 оценивает содержимое каждого декодированного пакета конфигурации для того, чтобы определить был ли освобожден какой-нибудь из каналов трафика терминала доступа. Как описано выше, контроллер 576 контролирует выработанные уровни УСПД во избежание того, чтобы терминал 110 доступа не стал станцией внутриполосных помех для беспроводной сети. В образцовом варианте осуществления контроллер 576 вызывает выключение передатчика в ВЧ-тракте 562, если уровень УСПД падает до нулевой скорости передачи в течение определенной длительности, например, 240 миллисекунд или 144 временных слотов. Контроллер 576 снова включает передатчик в ВЧ-тракте 562 после того, как скорость УСПД остается выше нуля в течение определенного периода, например, 8 последовательных временных слотов.
В образцовом варианте осуществления интерфейс 568 пакетных данных включает в себя буфер данных для временного хранения данных прямой и обратной линии связи. Когда передатчик в ВЧ-тракте 562 выключен, данные обратной линии связи сохраняются в буферах до тех пор, пока снова не включится передатчик. В альтернативном варианте осуществления данные посылают в передатчик даже при выключенном передатчике, что приводит к их потерям. Альтернативный вариант осуществления позволяет избежать переполнения буфера данными обратной линии связи.
Если контроллер 576 принимает сообщение о начале разъединения, то контроллер 576 вырабатывает сообщение о разъединении, которое будет передаваться через кодер 572, модулятор 574, ВЧ-тракт 562 и антенну 560. После передачи сообщения о разъединении, контроллер 576 разъединяет свое соединение с беспроводной сетью и всеми связанными каналами трафика.
Если контроллер 576 принимает пакет конфигурации, который показывает, что один из каналов трафика терминала доступа был освобожден, то контроллер 576 сразу разъединяет этот канал трафика. В образцовом варианте осуществления, если только один из многочисленных каналов трафика, назначенных терминалу доступа, был освобожден, терминал доступа продолжает произвольно использовать оставшиеся каналы трафика связи. В альтернативном варианте осуществления освобождение любого из каналов трафика терминала доступа вызывает разъединение терминалом доступа всего своего соединения с КБС и всеми базовыми станциями.
Кроме того, контроллер 576 контролирует интервалы между приемом успешно декодированных пакетов конфигурации. Если контроллер 576 определяет, что пакет конфигурации не был успешно декодирован в течение периода, большего или равного времени контроля, то контроллер 576 разъединяет свое соединение с КБС и всеми базовыми станциями. В образцовом варианте осуществления контроллер 576 реализован с использованием микропроцессоров, программируемых пользователем вентильных матриц (ППВМ (FPGA)), программируемых логических устройств (ПЛУ (PLD)), цифровых процессоров сигналов (ЦПС (DSP)), специализированных интегральных схем (СИС (ASIC)) или других устройств, которые позволяют выполнять функции контроллера, описанные здесь.
В образцовом варианте осуществления данные обратной линии связи из интерфейса 568 пакетных данных и контроллера 576 кодируются в кодере 572. Кодер 572 вырабатывает циклический избыточный код (ЦИК) для контроля каждого пакета и затем кодирует пакет данных и его ЦИК с использованием кода с прямым исправлением ошибок (ИПО) для того, чтобы сформировать кодированный пакет. Код ИПО позволяет использовать любой из нескольких методов прямого исправления ошибок, которые включают в себя турбокодирование, сверточное кодирование, блочное кодирование или другие формы кодирования, включая кодирование с получением мягкого решения. Затем модулятор (МОД) 574 производит перемежение (или переупорядочивание) символов внутри кодированного пакета с использованием любого из множества методов перемежения, таких как блочное перемежение и побитовое реверсивное перемежение. Пакет после его перемежения кодируют с использованием методов множественного доступа с разделением по кодам (МДРК), которые включают в себя кодирование символов с помощью кода Уолша и псевдошумовое (ПШ) расширение их спектра с использованием коротких ПШ-I и ПШ-Q кодов. В альтернативном варианте осуществления используется комплексное ПШ расширение спектра. Данные с расширенным спектром подаются в передатчик в ВЧ-тракте 562, который выполняет квадратурную модуляцию, фильтрацию и усиление сигнала. Затем сигнал прямой линии связи передается по воздуху через антенну 560 по обратной линии 552 связи.
Альтернативные варианты осуществления применимы к другой архитектуре аппаратных средств, которая может поддерживать передачу с переменной скоростью. Например, альтернативный вариант осуществления применяется в системе, использующей волоконно-оптические каналы, где канал 112 беспроводной связи 112 на фиг.1 заменяется на волоконно-оптический канал связи, и прямая линия 550 связи и обратная линия 552 связи на фиг.5а-5b существует в пределах оптического волокна. Антенны 560 и 546 на фиг.5а-5b заменяются на устройства соединения оптического волокна.
Хотя здесь приведено описание в терминах контроля соединения по прямой линии связи, образцовый вариант осуществления можно легко распространить на контроль связи по обратной линии связи. К тому же, в образцовом варианте осуществления, используются методы множественного доступа с разделением по кодам (МДРК), но можно быть легко расширить использование различных методов множественного доступа, таких как множественный доступ с разделением по времени (МДРВ (TDMA)).
Предыдущее описание предпочтительных вариантов осуществления представлено для того, чтобы любой специалист мог выполнить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут ясны специалистам, и общие принципы, определенные здесь, можно применять в других вариантах осуществления без использования изобретательской способности. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивает варианты осуществления, показанные здесь, но соответствует самому широкому масштабу, совместимому с принципами и новыми особенностями, раскрытыми здесь.
Раскрыт способ контроля по прямой линии связи в системе с высокой скоростью передачи данных, согласно которому базовая станция осуществляет передачу в терминал доступа по прямому каналу трафика только тогда, когда базовая станция имеет данные для посылки в терминал доступа. Каждый терминал доступа вырабатывает периодические измерения скорости передачи данных на основании принятого сигнала прямой линии связи. Затем каждый терминал доступа минимизирует период, в котором он осуществляет передачу по обратной линии связи, без управления мощностью путем выключения своего передатчика на основании измерений скорости передачи данных. Техническим результатом является улучшение пропускной способности за счет управления периодом времени, в течение которого терминал доступа может передавать по обратной линии связи при отсутствии необходимости надежного управления мощностью. 6 н. и 36 з.п. ф-лы, 10 ил.
| US 5535429 А, 09.07.1996 | |||
| АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ МОЩНОСТИ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ РАДИОСИСТЕМ | 1993 |
|
RU2120698C1 |
| Устройство для установки щелевой штанги анкерной крепи в шпур | 1975 |
|
SU607037A1 |
