Предмет изобретения
Настоящее изобретение относится к мобильной связи вообще и, в частности, к способу, позволяющему не только в полной мере использовать преимущества диаграммы направленности, формируемой интеллектуальной антенной, но и обеспечить высокоэффективную пакетную передачу нисходящих данных в системах мобильной связи с интеллектуальной антенной.
Уровень техники
В системах мобильной связи будущего важная роль принадлежит высокоскоростной пакетной передаче нисходящих данных, т.е. данных интернет-типа; система мобильной связи передает такого рода абонентские данные с учетом требований абонента.
Предлагаемый способ реализации такой передачи данных может быть охарактеризован как использование метода пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS - General Packet Radio Service) в глобальной системе мобильной связи (GSM - Globe System for Mobile communication). Способ состоит в следующем: все имеющие доступ абоненты находятся в состоянии готовности, т.е. подключены к сети; базовая радиостанция использует один несущий сигнал с одним или несколькими временными интервалами, нисходящие данные посылаются на абонентский терминал одно за другим во всенаправленном режиме излучения с покрытием одной ячейки или одного сектора базовой станции, что гарантирует получение абонентским терминалом нисходящих данных независимо от его перемещения в пределах зоны покрытия. В этом случае базовой станции не обязательно знать положение абонентского терминала, а достаточно знать ячейку, в которой находится абонент.
Для гарантии качества передачи нисходящих данных используется метод автоматического запроса повторной передачи (ARQ - Automatic Request for Repetition), заключающийся в следующем: при каждой передаче нисходящих данных базовая станция передает на абонентский терминал пакет заданной длины; по получении пакета абонентский терминал проверяет его на наличие ошибочных кодов, применяя методы исправления и/или обнаружения ошибок (например, метод коррекции избыточного кода); если полученный пакет имеет ошибочные коды, неподдающиеся исправлению, абонентский терминал посылает базовой станции запрос на повторную передачу пакета.
На Фиг.1 показана типичная схема пакетной передачи нисходящих данных базовой станцией абонентскому терминалу. Система мобильной связи знает, что абонентские терминалы 11, 12,... 1N расположены в ячейке базовой станции В и находятся в состоянии готовности (например, в GPRS это состояние READY); в соответствии с сигналами системы базовая станция В последовательно передает пакеты нисходящих данных терминалам 11, 12,... 1N. В начале каждого пакета содержится идентификатор абонентского терминала, а длина пакета задается системой (обычно это фиксированная величина, кратная длине радиокадра).
Как показано на Фиг.1, базовая станция В осуществляет высокоскоростную передачу нисходящих данных на абонентский терминал 13 во всенаправленном режиме; получив пакет, абонентский терминал 13 возвращает сообщение с подтверждением приема или ARQ; далее базовая станция В и абонентский терминал 13 повторяют процедуру повторной передачи и подтверждения приема пакетов до тех пор, пока данный сеанс передачи пакетов нисходящих данных с базовой станции В на абонентский терминал 13 не будет завершен. После этого базовая станция В осуществляет высокоскоростную пакетную передачу нисходящих данных на второй абонентский терминал 11; получив ARQ от абонентского терминала 11, базовая станция В повторяет передачу пакета также во всенаправленном режиме; далее базовая станция В и абонентский терминал 11 повторяют процедуру повторной передачи и подтверждения приема пакетов до тех пор, пока данный сеанс передачи пакетов нисходящих данных с базовой станции В на абонентский терминал 11 не будет завершен.
В других разработках в современных системах мобильной связи используются интеллектуальные антенны, что резко увеличивает мощность системы и качество связи, а также снижает стоимость такой системы.
Основной принцип работы интеллектуальной антенны заключается в следующем: получив восходящий сигнал от абонентского терминала, базовая станция определяет направление его прибытия (DOA - Direction of Arrival) с абонентского терминала, и, формируя диаграмму направленности восходящего сигнала на основе DOA, базовая станция осуществляет направленную передачу нисходящих данных на абонентский терминал.
Безусловно, если базовая станция не знает DOA для абонентского терминала и передает пакеты нисходящих данных на каждый абонентский терминал в непрерывном режиме, то, как указывалось выше, для этого применяется только всенаправленная диаграмма направленности; в этом случае преимущество направленной передачи нисходящих данных, осуществляемой интеллектуальной антенной, не может быть использовано.
Между тем, обычно абонентский терминал движется; чтобы воспользоваться преимуществами интеллектуальной антенны, система должна знать текущее положение каждого вызываемого абонента для обеспечения правильного формирования диаграммы направленности с учетом движения абонентского терминала.
До сих пор решения этих проблем не найдены.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является создание способа высокоскоростной пакетной передачи нисходящих данных в системе мобильной связи с помощью интеллектуальной антенны. Способ должен использовать преимущества интеллектуальной антенны, не занимая слишком много имеющихся системных ресурсов.
Изобретение осуществляют в следующей последовательности:
Предлагается способ высокоскоростной пакетной передачи нисходящих данных в системе мобильной связи с помощью интеллектуальной антенны, включающий в себя:
А. получение базовой радиостанцией с интеллектуальной антенной начальной информации о направлении прибытия (DOA) для каждого абонентского терминала, который готов к высокоскоростному приему пакетов нисходящих данных;
В. формирование базовой радиостанцией диаграммы направленности нисходящих сообщений в соответствии с начальной информацией о DOA для каждого абонентского терминала;
С. направленную пакетную передачу базовой радиостанцией на активный абонентский терминал нисходящих данных с длиной пакета, принимаемой за единицу, на основании диаграммы направленности активного абонентского терминала;
D. определение ошибочных кодов одного пакета нисходящих данных после его приема активным абонентским терминалом и возвращения указанным терминалом через канал восходящей связи сообщения с подтверждением приема с информацией о том, что либо данный пакет нисходящих данных принят без искажений, либо он содержит ошибочные коды и требуется повторная передача;
Е. получение базовой радиостанцией на основании указанного подтверждения приема новой информации о DOA для активного абонентского терминала;
формирование базовой радиостанцией на основании новой информации о DOA для активного абонентского терминала новой диаграммы направленности нисходящих сообщений и передачу на активный абонентский терминал очередного пакета нисходящих данных с новой диаграммой направленности, если данный пакет принят без искажений, либо его повторную передачу, если абонентский терминал требует этого, повторяя эти шаги до тех пор, пока активный абонентский терминал не примет все пакеты нисходящих данных без искажений.
Причем шаг А включает в себя вызов базовой радиостанцией абонентских терминалов, готовых к высокоскоростному приему пакетов нисходящих данных, через канал радиопоиска с помощью всенаправленного или ориентированного радиолуча и получение начальной информации о DOA для каждого абонентского терминала из его сообщения с подтверждением приема.
Причем к числу абонентских терминалов относятся терминалы как работающие, так и неработающие, но готовые к приему пакетов нисходящих данных.
Шаг С дополнительно включает адаптивное изменение длины пакета нисходящих данных на основании оценки качества пакета, полученного абонентским терминалом.
Причем шаг адаптивного изменения длины пакета нисходящих данных включает в себя:
принятие заранее заданной длины L в качестве длины пакета нисходящих данных и передачу этого пакета на активный абонентский терминал;
увеличение длины пакета нисходящих данных при (m+1)-й передаче, где m - целое число, в случае, если активный абонентский терминал принял данный пакет m раз без искажений;
сохранение заранее заданной длины L в качестве длины пакета нисходящих данных при следующей передаче в случае, если активный абонентский терминал принял пакет правильно менее чем m раз;
уменьшение длины текущего пакета нисходящих данных при (n+1)-й передаче, где n - целое число, в случае, если активный абонентский терминал посылает n раз подряд запрос на повторную передачу данного пакета.
Причем, если число m равно 2 или 3, то длину пакета нисходящих данных увеличивают до 2L, а если число n равно 2 или 3, то длину данного пакета уменьшают до L/2.
Причем наименьшая величина, до которой можно уменьшать длину пакета нисходящих данных, равна одному временному интервалу в кадре данных.
Причем наименьшая величина, до которой можно уменьшать длину пакета нисходящих данных, равна одному радиокадру.
Причем шаг адаптивного изменения длины пакета нисходящих данных включает в себя:
принятие заранее заданной длины L в качестве длины пакета нисходящих данных и передачу данного пакета на каждый абонентский терминал;
получение базовой радиостанцией информации о DOA для активного абонентского терминала и об изменении временных задержек прибытия на основании двух восходящих сообщений с подтверждением приема от этого абонентского терминала;
расчет базовой радиостанцией скорости движения активного абонентского терминала на основании изменения его положения между двумя моментами времени;
уменьшение базовой радиостанцией длины пакета нисходящих данных для абонентского терминала, движущегося с большей скоростью, и увеличение базовой радиостанцией длины данного пакета для абонентского терминала, движущегося с меньшей скоростью.
При выполнении шагов С-Е базовая радиостанция последовательно передает один за другим пакеты нисходящих данных на все абонентские терминалы, готовые к их получению; после того, как активный абонентский терминал последовательно получит все эти пакеты без искажений, базовая радиостанция также последовательно передает пакеты нисходящих данных на следующий абонентский терминал.
В схеме реализации изобретения, когда базовая станция готова к передаче пакетов нисходящих данных на каждый абонентский терминал, она должна установить связь с абонентским терминалом через канал радиопоиска, независимо от того, находится ли абонентский терминал в режиме ожидания, в режиме установления связи или в режиме приема, т.е. выполнения процедур вызовов - ответов, после получения ответов от абонентских терминалов базовая станция осуществляет передачу данных. Это означает, что, даже при рабочем состоянии абонентского терминала, передача не может быть осуществлена сразу же. Описанная процедура аналогична подтверждению приема при установлении связи, после чего устанавливается линия связи между базовой станцией и абонентским терминалом, готовым к получению пакетов нисходящих данных. Таким образом, базовая станция знает начальное DOA абонентского терминала, и система интеллектуальной антенны может на основании информации о DOA сформировать диаграмму направленности. После этого начинается передача пакетов нисходящих данных.
В схеме реализации изобретения во время передачи нисходящих данных за единицу передачи информации считают один пакет, и все пакеты последовательно передают на абонентский терминал. Получив пакет нисходящих данных, независимо от того, содержит он ошибки или нет, абонентский терминал должен направить сообщение с подтверждением приема через восходящую линию, а базовая станция может получить новое DOA абонентского терминала из сообщений с подтверждением приема. Новую диаграмму направленности формируют на основании нового DOA абонентского терминала для того, чтобы отслеживать движение абонентского терминала. С этой заново сформированной диаграммой направленности базовая станция передает следующий пакет нисходящих данных в случае получения текущего пакета без искажений, в случае, если ошибки в текущем получаемом пакете не могут быть откорректированы, станция ретранслирует их.
В синхронной системе CDMA, как, например, TD-SCDMA, путем применения способа, составляющего предмет настоящего изобретения, базовая станция узнает расстояние до абонентского терминала, поэтому она имеет возможность осуществлять синхронизацию восходящего сигнала и управление излучаемой мощностью.
При высокоскоростной передаче пакетов нисходящих данных используют пакеты переменной длины. Когда базовая станция с интеллектуальной антенной передает пакеты нисходящих данных, каждый такой пакет передается в соответствии с нисходящей диаграммой направленности, и базовая станция формирует диаграмму направленности на основании восходящих сообщений с подтверждением приема. Абонентский терминал может находиться в различных состояниях движения. При более высокой скорости перемещения его положение за время сеанса передачи пакетов нисходящих данных может значительно измениться, к тому же и условия прохождения радиосигнала также могут значительно меняться. В этом случае прием пакетов нисходящих данных фиксированной длины без искажений будет затруднен даже при многократной повторной передаче. В такой ситуации иногда трудно решить проблему обычными средствами, например усилением избыточной коррекции, регулированием коэффициента кодирования и т.п.
Способ, составляющий предмет настоящего изобретения, включает адаптивный метод изменения длины пакета нисходящих данных. Адаптивный метод заключается в следующем: во время передачи нисходящих данных сначала посылают более длинные пакеты, чтобы уменьшить число сообщений с подтверждением приема и, тем самым, повысить эффективность системы; когда восходящее подтверждение приема свидетельствует о возникновении серьезных ошибок при получении одного пакета, например, когда пакет не удается получить с двух или трех попыток, длина пакетов нисходящих данных немедленно уменьшается, например, наполовину, после чего повторяют попытку отправки пакета, и так до тех пор, пока пакет не будет принят абонентским терминалом без искажений.
В системе TD-SCDMA наименьшая длина пакета нисходящих данных равна одному временному интервалу в кадре данных, а в других системах наименьшая длина пакета нисходящих данных равна одному радиокадру.
Адаптивное изменение длины пакета нисходящих данных ускоряет процесс формирования диаграммы направленности антенны для отслеживания скорости перемещения абонентского терминала, чем обеспечивается максимальная пропускная способность системы и интеллектуальной антенны. Когда качество получаемых пакетов нисходящих данных лучше, их длина может быть удвоена, и т.д. Такая технология позволят полностью использовать свойства интеллектуальной антенны и тем самым повысить эффективность системы.
Очевидно, что при известной скорости движения абонентского терминала подстройка длины пакетов нисходящих данных может быть ускорена, а ее эффективность увеличена, поскольку, при увеличении скорости движения абонентского терминала, условия распространения радиоволн ухудшаются, а вероятность ошибки кодирования возрастает. В синхронных системах CDMA, таких как, например, TD-SCDMA, базовая станция с интеллектуальной антенной может получать информацию о движении абонентского терминала специфическим способом, а именно: на основании двух восходящих сигналов базовая станция получает DOA и изменение длительности временной задержки, таким образом, она определяет изменение положения абонентского терминала; имея эту информацию, базовая станция может рассчитать скорость движения абонентского терминала и использовать ее как новую исходную величину для расчета длины пакета нисходящих данных, т.е. при большой скорости длина пакета нисходящих данных уменьшается, а при малой скорости она возрастает.
Краткое описание рисунков
На Фиг.1 изображена схема высокоскоростной пакетной передачи нисходящих данных обычным способом.
На Фиг.2 в соответствии с настоящим изобретением изображена схема пакетной передачи нисходящих данных для системы мобильной связи с помощью интеллектуальной антенны.
На Фиг.3 изображена блок-схема передачи при адаптивной настройке длины пакета нисходящих данных.
На Фиг.4 показан принцип расчета скорости движения абонентского терминала.
Подробное описание изобретения
Далее приводится более подробное описание изобретения со ссылками на соответствующие рисунки.
Изображенная на Фиг.2 система мобильной связи с интеллектуальной антенной знает, что абонентские терминалы 21, 22,... 2N находятся в ячейке базовой станции В и пребывают в состоянии готовности, но система не знает конкретное положение (DOA) этих абонентских терминалов.
Когда базовая радиостанция с интеллектуальной антенной передает пакеты нисходящих данных на абонентский терминал, это происходит в следующем порядке:
Шаг 1: на основании сигналов системы, когда базовая станция В последовательно передает пакеты нисходящих данных на абонентские терминалы 21, 22,... 2N, то сначала она вызывает абонентский терминал 23 через канал радиопоиска с помощью всенаправленного или ориентированного радиолуча;
Шаг 2: получив вызов, вызываемый абонентский терминал 23 посылает сообщение с подтверждением приема через канал обратного доступа (RACH - Reverse Access CHannel);
Шаг 3: после успешного прохождения вызова и ответа с помощью полученного DOA абонентского терминала 23 базовая станция передает первый высокоскоростной пакет нисходящих данных абонентскому терминалу 23, формируя диаграмму направленности через нисходящий канал обслуживания;
Шаг 4: после получения первого пакета нисходящих данных абонентский терминал 23 выполняет коррекцию ошибок/обнаружение ошибок, т.е. проверяет первый пакет нисходящих данных на наличие ошибочных кодов; если ошибочный код не обнаружен, то абонентский терминал 23 возвращает на базовую станцию сообщение с подтверждением приема при успешном получении данных; если имеется неисправимый ошибочный код, то на базовую станцию возвращается ARQ;
Шаг 5: далее, на основании восходящего сообщения с подтверждением приема от абонентского терминала 23 базовая станция может получить от абонентского терминала 23 новое DOA для абонентского терминала 23 и затем передать на абонентский терминал либо следующий пакет, если предыдущий пакет был успешно получен, либо данные предыдущего пакета, если предыдущий пакет не смог пройти успешно; и так повторяют, пока каждый нисходящий пакет не будет получен правильно, т.е. выполняют всю процедуру, в ходе которой базовая станция передает на абонентский терминал 23 все пакеты нисходящих данных, а абонентский терминал 23 возвращает на базовую станцию сообщение с подтверждением приема каждого пакета.
Шаги 6-12: выполняют процедуру передачи и приема сообщений с подтверждением приема между базовой станцией и вторым абонентским терминалом 21, аналогичную вышеописанной, причем шаги 9 и 10 соответствуют ситуации, когда абонентский терминал 21 получает пакет с ошибкой и возвращает на базовую станцию ARQ, а базовая станция заново посылает пакет с обновленной диаграммой направленности.
На Фиг.3 показана процедура адаптивной подстройки базовой станцией длины пакета нисходящих данных. Если взять в качестве примера процедуру передачи пакетов на абонентский терминал 23, изображенную на Фиг.2, то способ настройки будет состоять из следующих шагов:
Шаги 31 и 32: базовая станция передает i-й пакет на абонентский терминал 23 с той же диаграммой направленности и длиной L, что и (i-1)-й, т.е. предыдущий, пакет;
Шаг 33: после передачи i-го пакета базовая станция получает сообщение с подтверждением приема через восходящий канал. Если получение было успешным, передача подтверждается, в противном случае i-й пакет посылается заново, причем регистрируют число попыток повторной передачи n;
Шаг 34: перед повторной передачей проверяют, является ли число попыток повторной передачи n равным или большим по отношению к заданному значению, например 2 или 3; когда число попыток повторной передачи n больше или равно заданному значению, длину пакета для передачи уменьшают вдвое по сравнению с первоначальной, т.е. длина становится равной L=L/2, но не меньше минимального значения Lmin (минимальная длина равна одному временному интервалу в кадре данных или одному радиокадру);
Затем шаг 32: выполняют повторную передачу пакета длиной L/2; когда число попыток повторной передачи n меньше заданного значения, базовая станция на шаге 31 выполняет прямую повторную передачу i-го пакета с длиной L;
Шаг 38: после успешного получения i-го пакета абонентским терминалом регистрируют число последовательных успешных передач пакета m, причем система проверяет, не завершена ли передача пакета нисходящих данных; если она завершена, происходит возврат к шагу 30 для завершения процедуры передачи пакета нисходящих данных на абонентский терминал 23, в противном случае выполняют шаг 36;
Шаг 36: проверяют, является ли число последовательных успешных передач пакета m равным или большим по отношению к заданному значению, например 2 или 3, т.е. было ли заданное число пакетов успешно получено абонентским терминалом 23 без повторной передачи;
Шаг 37: когда число m больше или равно заданному значению, длину пакета для следующей передачи удваивают, т.е. для (i+1)-го пакета она становится равной 2L;
Шаг 35: когда число m меньше заданного значения, длина пакета для следующей передачи остается равной L, и происходит возврат к шагу 31 для передачи (i+1)-го пакета.
На Фиг.4 показан способ определения скорости движения абонентского терминала с целью настройки длины пакета для адаптивной передачи, где 41 - базовая станция, 42 и 43 - положения абонентского терминала соответственно в моменты t0 и t1.
Дважды производя измерения DOA и расстояния, базовая станция может приблизительно рассчитать скорость движения абонентского терминала во время пакетной передачи нисходящих данных, используя современные технологии, с помощью которых синхронная система CDMA, например система TD-SCDMA, может узнавать положение абонента в процессе перемещения и расстояние до базовой станции. Базовая станция уменьшает длину пакета нисходящих данных для абонентского терминала, движущегося с большей скоростью, и увеличивает длину данного пакета для абонентского терминала, движущегося с меньшей скоростью.
Допустим, что в момент времени t0 абонентский терминал находится в положении 42, которому соответствует DOA=α0, относительно опорного направления на рисунке, и расстояние d0 до базовой станции 41; в момент времени t1 абонентский терминал находится в положении 43, которому соответствует DOA=α1, относительно опорного направления на рисунке, и расстояние d1 до базовой станции 41, тогда скорость движения абонентского терминала в период между t0 и t1 равна
Поскольку конкретные условия окружающей среды оказывают сильное влияние на работу мобильной связи, например, в городе, где наличие улиц и домов усложняет отражение радиосигналов и абонентский терминал не может двигаться очень быстро, то в этих случаях не предполагается использовать описанный выше способ измерения скорости для настройки длины пакетов нисходящих данных; но в пригородах или на открытых пространствах указанный способ измерения скорости может быть использован как основа для определения начальной длины пакета и дать лучший результат.
Способ, предложенный в настоящем изобретении, может быть использован в системе мобильной связи типа дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD - Frequency Division Duplex), дуплексной связи с разделением по времени (TDD - Time Division Duplex), а также в системах мобильной связи CDMA или TDMA.
Настоящее изобретение раскрывает способ высокоскоростной пакетной передачи нисходящих данных в системе мобильной связи с интеллектуальной антенной, позволяющий не только в полной мере использовать преимущества диаграммы направленности, формируемой интеллектуальной антенной, но и обеспечить высокоэффективную пакетную передачу нисходящих данных, в чем заключается технический результат. Согласно этому способу в начале пакетной передачи нисходящих данных, независимо от состояния абонентского терминала, через канал радиопоиска производится опрос всех абонентских терминалов, готовых к приему, для получения начального DOA (направления прибытия) для каждого абонентского терминала, после чего с помощью данного DOA интеллектуальная антенна осуществляет пакетную передачу нисходящих данных на абонентский терминал с использованием начальной диаграммы направленности; по получении одного пакета абонентский терминал возвращает сообщение с подтверждением приема, если принятый пакет нисходящих данных не содержит ошибок, или запрос на повторную передачу, если нисходящий пакет содержит ошибочные коды, причем система знает текущее положение абонентского терминала и может использовать обновленную диаграмму направленности для отслеживания перемещения абонентского терминала; на основании оценки качества пакета, полученного абонентским терминалом, а также на основании скорости движения абонентского терминала система адаптивно настраивает длину пакета нисходящих данных. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
А. получение базовой радиостанцией с интеллектуальной антенной начальной информации о направлении прибытия (DOA) для каждого абонентского терминала, который готов к высокоскоростному приему пакетов нисходящих данных;
В. формирование базовой радиостанцией диаграммы направленности нисходящих сообщений в соответствии с начальной информацией о DOA для каждого абонентского терминала;
С. направленную пакетную передачу базовой радиостанцией на активный абонентский терминал нисходящих данных с длиной пакета, принимаемой за единицу, на основании диаграммы направленности активного абонентского терминала;
D. определение ошибочных кодов одного пакета нисходящих данных после его приема активным абонентским терминалом и возвращение указанным терминалом через канал восходящей связи сообщения с подтверждением приема с информацией о том, что либо данный пакет нисходящих данных принят без искажений, либо он содержит ошибочные коды и требуется повторная передача;
Е. получение базовой радиостанцией на основании указанного подтверждения приема новой информации о DOA для активного абонентского терминала;
формирование базовой радиостанцией на основании новой информации о DOA для активного абонентского терминала новой диаграммы направленности нисходящих сообщений и передача на активный абонентский терминал очередного пакета нисходящих данных с этой диаграммой направленности, если данный пакет принят без искажений, либо его повторная передача, если абонентский терминал требует этого; повторяя эти шаги до тех пор, пока активный абонентский терминал не примет все пакеты нисходящих данных без искажений.
| СПОСОБ ПИГМЕНТАЦИИ И ВИТАМИНИЗАЦИИ ПИЩЕВЫХ КУРИНЫХ ЯИЦ | 2005 |
|
RU2298338C2 |
| RU 99113023 A, 27.05.2001 | |||
| CN 1165458 A, 19.11.1997 | |||
| Приспособление в пере для письма с целью увеличения на нем запаса чернил и уменьшения скорости их высыхания | 1917 |
|
SU96A1 |
