ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящие способ и устройство в целом относятся к системе связи и более конкретно - к обеспечению обратной связи по качеству линии связи в системе беспроводной связи.
2. Описание предшествующего уровня техники
Возрастающее требование беспроводной передачи данных и расширение услуг, доступных посредством технологии беспроводной связи, привели к разработке систем, способных оперировать речевыми услугами и услугами данных. Одной системой с расширением спектра, спроектированной для оперирования различными запросами к эти двум услугам, является система множественного доступа с кодовым разделением каналов, МДКР (CDMA), ссылка на которую обозначается cdma2000 и спецификации которой приведены в "TIA/EIA/IS-2000 Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems". В разработке также находятся как усовершенствования cdma2000, так и другие типы систем передачи речи и передачи данных.
Поскольку объемы передаваемых данных и количество передач увеличиваются, то ограниченная пропускная способность, доступная для радиопередач, становится критическим ресурсом. Поэтому в системе связи существует необходимость в эффективном и точном способе передачи информации, который оптимизирует использование доступной полосы частот.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе, направлены на изложенные выше потребности посредством обеспечения устройства удаленной станции, имеющего блок измерения качества для итеративного измерения качества линии связи для некоторой линии связи и дифференциальный анализатор для определения изменений в измеряемом качестве этой линии связи.
Согласно одному аспекту, в системе беспроводной связи, предназначенной для обработки речевой связи и передачи данных с коммутацией пакетов, приемопередатчик включает в себя таблицу управления скоростью передачи данных, в которой перечислены сообщения для управления скоростью передачи данных и соответствующая информация о передаче; блок вычисления скорости передачи данных, связанный с таблицей управления скоростью передачи данных и предназначенной для выбора сообщения управления скоростью передачи данных в ответ на принятый приемопередатчиком сигнал; и дифференциальный анализатор, соединенный с блоком вычисления скорости передачи данных и предназначенный для генерирования дифференциальных индикаторов, указывающих на следующий элемент в таблице управления скоростью передачи данных.
Согласно другому аспекту, в системе беспроводной связи способ включает в себя генерирование сообщений о качестве с первой частотой, причем сообщения о качестве обеспечивают информацию о качестве линии связи и генерируют дифференциальные индикаторы со второй частотой, при этом дифференциальные индикаторы указывают на изменения в качестве линии связи, и вторая частота выше, чем первая частота.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема системы беспроводной связи;
Фиг.2 - схема архитектуры обратного канала в системе беспроводной связи;
Фиг.3А - схема удаленной станции в системе беспроводной связи;
Фиг.3В - блок-схема алгоритма способа генерирования от удаленной станции обратной связи по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.3С - блок-схема алгоритма способа обработки на базовой станции обратной связи по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.3D - временная диаграмма, иллюстрирующая обратную связь по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.4А - блок-схема алгоритма другого способа обработки на базовой станции обратной связи по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.4В - временная диаграмма, иллюстрирующая обратную связь по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.4С - табличная схема, отслеживающая переменные в течение обратной связи по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.5 - блок-схема способа обратной связи по качеству линии связи для базовой станции в системе беспроводной связи;
Фиг.6 - блок-схема архитектуры обратной линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.7 - временная диаграмма обратной связи по качеству линии связи в системе беспроводной связи;
Фиг.8 - схема таблицы управления скоростью передачи данных, применимой для передачи данных с коммутацией пакетов; и
Фиг.9 - схема фрагмента удаленной станции в системе передачи данных с коммутацией пакетов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Слово "иллюстративный" используется в настоящем документе исключительно в смысле "служащий как пример, экземпляр или иллюстрация". Любой вариант осуществления, описываемый в настоящем документе, как "иллюстративный", не обязательно должен быть предпочтительным или иметь преимущества перед другими вариантами осуществления.
В системе беспроводной связи с расширением спектра такой, как система cdma2000, многие пользователи передают данные приемопередатчику, часто базовой станции, в одной полосе частот и в одно время. Базовой станцией может быть любое устройство данных, которое сообщается посредством беспроводного канала или проводного канала, например, с использованием волоконно-оптических или коаксиальных кабелей. Пользователем может быть любое устройство из множества мобильных и/или стационарных устройств, включающих в себя плату конструктива "PC Card", флэш-память, внешний или внутренний модем, беспроводной или проводной телефонный аппарат, но при этом не ограничивающихся этим множеством. Ссылка на пользователя обозначается также как удаленная станция. Отметим, что другие системы с расширением спектра включают в себя такие системы, как услуги передачи данных с коммутацией пакетов; системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов, W-CDMA; соответствующие спецификациям Проекта партнерства в области систем связи третьего поколения (Third Generation Partnership Project, 3GPP); системы передачи речи и данных, например, соответствующие спецификациям Проекта 2 партнерства в области систем связи третьего поколения (Third Generation Partnership Project Two, 3GPP2).
Линия связи, по которой пользователь передает сигналы к приемопередатчику, называется обратной линией связи, или ОЛС (RL). Линия связи, по которой приемопередатчик посылает сигналы пользователю, называется прямой линией связи или ПЛС (FL). Как и каждый из пользователей, который выполняет передачу на базовую станцию и прием от базовой станции, другие пользователи одновременно сообщаются с этой базовой станцией. Каждая из передач пользователя, осуществляемая по ПЛС и/или по ОЛС, привносит помехи другим пользователям. Для преодоления взаимных помех в принимаемых сигналах демодулятор стремится поддерживать достаточное значение отношения энергии битов к спектральной плотности энергии помех Eb/No для того, чтобы демодулировать сигнал с допустимой вероятностью ошибки. Управление мощностью, УМ (РС), является процессом, который регулирует мощность передатчика одной из линий связи, прямой линии связи, ПЛС, и обратной линии связи, ОЛС, или их обеих, чтобы удовлетворять заданному критерию ошибки. В идеальном случае процесс управления мощностью регулирует мощность передатчика (мощности передатчиков) так, чтобы достичь по меньшей мере минимума требуемого Eb/No на конкретном указанном приемнике. Кроме того, желательно, чтобы ни один из передатчиков не использовал значения отношения Eb/No большего, чем минимум Eb/No. Это гарантирует, что любой выигрыш некоторого пользователя, достигнутый посредством процесса управления мощностью, не получен за счет любого другого пользователя.
Управление мощностью воздействует на пропускную способность системы, гарантируя то, что каждый передатчик привносит только помехи в минимальном объеме для остальных пользователей и таким образом увеличивает базу сигнала. База сигнала является отношением ширины W полосы частот передачи к скорости передачи данных R. Отношение Eb/No к W/R соответствует отношению сигнал/шум, SNR. Полученная база сигнала компенсирует конечный объем помех от других пользователей, т.е. суммарный шум. Таким образом, пропускная способность системы пропорциональна базе сигнала и SNR. Для передачи данных информация обратной связи подается от приемника к передатчику как оценка качества линии связи. В идеальном случае обратная связь является быстрой передачей с малой задержкой.
Управление мощностью позволяет системе адаптироваться к изменению условий среды распространения сигнала, включающих в себя географические условия и скорость мобильной станции, но не ограничивающихся ими. Поскольку изменяющиеся условия воздействуют на качество линии связи, параметры передачи регулируют таким образом, чтобы адаптироваться к таким изменениям. Ссылка на этот процесс обозначена как адаптация линии связи. Для адаптации линии связи желательно отслеживать условие(я) системы настолько точно и быстро, насколько это возможно.
В соответствии с одним вариантом осуществления управление адаптацией линии связи осуществляется посредством качества линии связи, при этом SNR линии связи обеспечивает метрику качества для оценивания линии связи. SNR линии связи может быть измерено на приемнике как функция отношения мощности несущей к мощности помех, C/I. Для речевой связи метрика качества C/I может быть использована для обеспечения команд управления мощностью, предписывающих передатчику либо увеличить, либо уменьшить мощность. В случае передачи пакетных данных, например, в системе высокоскоростной передачи данных (HDR) специфицированной в "TIA-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification" в рамках 3GPP и 3GPP2, передачи данных планируются между множеством пользователей, причем в любой заданный момент времени только один пользователь принимает данные из сети доступа или от базовой станции. В системе передачи данных с коммутацией пакетов результат измерения метрики качества, подобной SNR и/или C/I, может обеспечить значимую информацию для базовой станции или для передатчика сети доступа при определении надлежащей скорости передачи данных, кодирования, модуляции и планирования передач данных. Следовательно, выгодно эффективно подавать метрики качества от удаленной станции к базовой станции.
Фиг.1 иллюстрирует один вариант осуществления системы 20 беспроводной связи, в котором система 20 является системой с расширением спектра МДКР, способной передавать речь и данные. Система 20 включает в себя два сегмента: проводную подсистему и беспроводную подсистему. Проводной подсистемой является коммутируемая телефонная сеть общего пользования, КТСОП (PSTN) 26, и сеть Интернет 22. Относящийся к сети Интернет 22 фрагмент проводной подсистемы сопряжен с беспроводной подсистемой посредством функции межсетевого обмена, ФМСО (IWF) 24. Постоянно растущие запросы на передачу данных обычно ассоциируются с сетью Интернет и с простотой доступа к доступным при ее посредстве данным. Однако современные видео- и аудиоприложения увеличивают запросы к пропускной способности для передач.
Проводная подсистема может включать в себя другие модули такие, как контрольно-измерительный блок, видеоблок, и т.д., но она ими не ограничивается. Беспроводная подсистема включает в себя подсистему базовых станций, которая, в свою очередь, включает в себя центр коммутации мобильной связи, ЦКМС (MSC) 28; контроллер базовых станций, КБС (BSC) 30; базовые приемопередающие станции, БППС (BTS) 32, 34; мобильные станции, МС (MS) 36, 38. ЦКМС 28 является интерфейсом между беспроводной подсистемой и проводной подсистемой. Это коммутатор, который общается со множеством беспроводных устройств. КБС 30 является системой контроля и управления для одной или нескольких БППС 32, 34. КБС 30 обменивается сообщениями с БППС 32, 34 и с ЦКМС 28. Каждая из БППС 32, 34 состоит из одного или более приемопередатчиков, помещенных в одно местоположение. Радиотрасса каждой из БППС 32, 34 оканчивается на стороне сети. БППС 32, 34 могут быть размещены совместно с КБС 30 или располагаться независимо.
Система 20 включает в себя физические каналы 40, 42 эфирного радиоинтерфейса между БППС 32, 34 и МС 36, 38. Физические каналы 40, 42 являются трассами связи, описываемыми в терминах цифрового кодирования и радиочастотных (РЧ, RF) характеристик.
Как обсуждалось выше в настоящем документе, ПЛС определяется как линия связи для передач от одной из БППС 32, 34 к одной из МС 36, 38. ОЛС определяется как линия связи для передач от одной из МС 36, 38 к одной из БППС 32, 34. В соответствии с одним вариантом осуществления управление мощностью в пределах системы 20 включает в себя управление мощностью передачи как ОЛС, так и ПЛС. Множество способов управления мощностью могут применяться к ПЛС и ОЛС в системе 20, включая управление мощностью в обратном разомкнутом контуре, управление мощностью в обратном замкнутом контуре, управление мощностью в прямом замкнутом контуре и т.д. Управление мощностью в обратном разомкнутом контуре осуществляет регулировку начальной мощности передачи канала доступа для MC 36, 38 и компенсирует разброс ослабления вследствие потерь на трассе в ОЛС. ОЛС использует два типа кодовых каналов: канал(ы) трафика и канал(ы) доступа.
Фиг.2 иллюстрирует архитектуру ОЛС системы 20 по фиг.1 в соответствии с одним вариантом осуществления. ОЛС, или обратный канал, составлен из двух типов логических каналов: канала трафика и канала доступа. Каждый логический канал является трассой связи в рамках уровней протоколов либо БППС 32, 34, либо МС 36, 38. Информация сгруппирована в логический канал на основе таких критериев, как количество пользователей, тип передачи, направление передачи и т.д. Информация логического канала в конечном итоге переносится по одному или нескольким физическим каналам. Между логическими и физическими каналами определены отображения. Отображения могут быть постоянными или могут определяться только на продолжительность данного сеанса связи.
Отметим, что для услуг данных ссылка на удаленную станцию может быть обозначена как терминал доступа, ТД (АТ), при этом ТД является устройством, обеспечивающим для пользователя возможность соединения с данными. ТД может быть соединен с вычислительным устройством, таким как носимый компактный персональный компьютер, или ТД может быть автономным устройством данных таким, как персональное цифровое информационное устройство. Кроме того, ссылка на базовую станцию может быть обозначена как сеть доступа, СД (AN), при этом СД является сетевым оборудованием, обеспечивающим возможность соединения с данными, осуществляемого между сетью с коммутацией пакетов данных такой, как сеть Интернет, и по меньшей мере одним ТД. Обратный канал доступа используется терминалами ТД для обмена данными с СД, когда не назначено ни одного канала трафика. В одном варианте осуществления используется отдельный обратный канал доступа для каждого сектора СД.
Возвращаясь к фиг.2, канал трафика составлен из трех логических каналов: дифференциального индикатора; индикатора качества линии связи и данных. Индикатор качества линии связи обеспечивает оценку качества канала пилот-сигнала ПЛС. Один вариант осуществления использует отношение уровня несущей к уровню помех, C/I, как метрику качества линии связи, при этом удаленная станция измеряет C/I канала пилот-сигнала ПЛС для множества копий сигнала с заранее определенным периодом. Индикатор качества линии связи кодируется для периодической передачи к базовой станции, осуществляемой по ОЛС. Кодирование может включать в себя применение маски (специального кода), при этом конкретная применяемая маска соответствует сектору измеряемого пилот-сигнала. Ссылка на кодированный индикатор качества линии связи обозначена как "сообщение о качестве". В альтернативных вариантах осуществления могут быть реализованы другие средства определения индикатора качества линии связи и могут быть реализованы другие метрики, соответствующие качеству линии связи. Кроме того, измерения метрик качества могут применяться к другим принимаемым сигналам. Единицей измерения результата измерения C/I обычно является дБ.
В иллюстративном варианте осуществления сообщение о качестве линии связи определяется и передается периодически с относительно малой задержкой, чтобы уменьшить любое воздействие на доступную пропускную способность ОЛС. В одном варианте осуществления сообщение о качестве линии связи передается один раз каждые 20 мс. Кроме того, дифференциальный индикатор передается к базовой станции по ОЛС в том случае, когда не передается индикатор качества линии связи. В одном варианте осуществления дифференциальный индикатор посылается каждые 1,25 мс. Как показано на фиг.2, канал трафика далее включает в себя подканал дифференциального индикатора. В отличие от индикатора качества линии связи и от сообщения о качестве дифференциальный индикатор обеспечивает индикацию относительных изменений в качестве канала пилот-сигнала ПЛС и посылается со значительно более высокой частотой. Для определения дифференциального индикатора осуществляется сравнение результатов последовательных измерений C/I пилот-сигнала ПЛС. Результат сравнения передается как бит или биты, указывающие направление изменения. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления в случае увеличения в результатах последовательных измерений C/I дифференциальный индикатор положителен, а в случае уменьшения в результатах последовательных измерений C/I дифференциальный индикатор отрицателен. Дифференциальный индикатор передается с небольшим кодированием или без кодирования, и таким образом, обеспечивает быстрый, эффективный способ обратной связи с малой задержкой. Дифференциальный индикатор эффективно обеспечивает постоянную быструю обратную связь для базовой станции относительно состояния ПЛС. Информация обратной связи посылается по ОЛС. Отметим, что в отличие от команд управления мощностью, которые обычно имеют противоположную полярность по отношению к результату измерения C/I, сообщение о качестве и дифференциальный индикатор отслеживают результат измерения C/I.
Использование дифференциального индикатора исключает необходимость передачи полного значения C/I, так как дифференциальный индикатор обеспечивает инкрементальные сравнения с последним планируемым значением. Дифференциальный индикатор в соответствии с одним вариантом осуществления является индикатором ВВЕРХ (+1 дБ) или ВНИЗ (-1 дБ). В соответствии с альтернативным вариантом осуществления последовательные шаги в одном направлении имеют возрастающие значения, такие как первый шаг ВВЕРХ (+1 дБ), второй шаг ВВЕРХ (+2 дБ), и т.д. В еще одном варианте осуществления дифференциальный индикатор включает в себя совокупность битов, в которой биты имеют значимость для идентификации направления и значения изменения. Поскольку замирание канала является постоянным процессом, то C/I будет постоянным процессом и, следовательно, C/I должно отслеживаться посредством такого способа сигнализации о разности. Поскольку сообщение о разности значительно меньше полного сообщения о C/I, оно не только требует меньшего времени для кодирования, передачи и декодирования, но и потребляет меньшую энергию в обратной линии связи. Это означает, что не только повышается производительность ПЛС, но и уменьшается нагрузка на ОЛС. Периодическая передача сообщения о качестве препятствует и/или корректирует проблемы синхронизации между базовой станцией и удаленной станцией. Например, рассмотрим удаленную станцию, имеющую начальное сообщение о качестве, соответствующее результату измерения C/I, равному 0 дБ. Удаленная станция постоянно измеряет качество линии связи и осуществляет передачу трех дифференциальных индикаторов, каждый из которых соответствует приращению в 1 дБ. Таким образом, удаленная станция вычислила планируемое значение C/I, равное 3 дБ. Базовая станция может декодировать два из трех дифференциальных индикаторов корректно и иметь ошибку декодирования для третьего индикатора. Следовательно, базовая станция вычислила планируемое значение C/I, равное 2 дБ. В этот момент удаленная станция и базовая станция не синхронизированы. Следующая передача кодированного сообщения о качестве осуществляется надежно и корректирует несоответствие синхронизации. Таким образом, сообщение о качестве повторно синхронизирует базовую станцию и удаленную станцию. В одном варианте осуществления сообщение о качестве кодируется с использованием очень мощного блочного кода (5, 24), для этого сообщения выполняется перемещение, и оно передается через каждые 20 мс. Отметим, что сообщение о качестве используется для коррекции любых ошибок синхронизации, которые могут произойти при осуществлении обратной связи для дифференциальных индикаторов и, следовательно, сообщение о качестве может допускать относительно большие задержки, такие как 20 мс.
Дифференциальный индикатор применим в системах беспроводной связи, использующих способы быстрой адаптации линии связи, которые требуют от приемника постоянно подавать передатчику в качестве информации обратной связи последнее состояние канала. Поскольку дифференциальный индикатор применим также для передаваемой по ПЛС информации обратной связи по состоянию канала ОЛС, при реализации услуг передачи данных адаптация линии связи обычно происходит по прямой линии связи, и поэтому иллюстративный вариант осуществления показывает удаленную станцию, которая, используя дифференциальные индикаторы, подает к базовой станции по ОЛС информацию о состоянии ПЛС. В идеальном случае обратная связь по качеству канала связи осуществляется часто и с минимальной задержкой, чтобы максимизировать эффективность системы ПЛС. Использование дифференциального индикатора уменьшает нагрузку на ОЛС, увеличивая таким образом, пропускную способность ОЛС, доступную для трафика данных.
Фрагмент удаленной станции 200 для использования в системе 20 иллюстрируется на Фиг.3А. Удаленная станция 200 содержит схему 202 приема, которая включает в себя антенну(ы) и фильтр предварительной обработки, но эта схема не ограничивается перечисленными компонентами. Схема 202 приема обрабатывает сигналы, принятые на удаленной станции 200 по ПЛС, и включающие в себя пилот-сигнал, но не только его. Схема 202 приема соединена с блоком 204 измерения качества, который определяет результат измерения метрики качества пилот-сигнала. В иллюстративном варианте осуществления блок 204 измерения качества измеряет C/I принятого пилот-сигнала ПЛС. Результат измерения метрики качества, cur_C_I (тек_C_I), подается к дифференциальному анализатору 206. Дифференциальный анализатор 206 реагирует с заранее определенным периодом TMESSAGE сообщения о качестве. В течение каждого периода сообщения о качестве дифференциальный анализатор 206 выдает один планируемый результат измерения C/I, proj_C_I, в качестве индикатора качества линии связи для последующей обработки, предназначенной для формирования сообщения о качестве. Последующая обработка включает в себя кодирование индикатора качества линии связи, которое включает в себя применение маски, идентифицирующей сектор передачи измеряемого пилот-сигнала. В оставшуюся часть периода блок 204 измерения качества подает результаты последовательных измерений C/I к дифференциальному анализатору 206.
Возвращаясь к Фиг.3А, в течение каждого периода времени TMESSAGE сообщение о качестве генерируется один раз и многократно генерируются дифференциальные индикаторы, при этом ссылка на каждый сгенерированный дифференциальный индикатор обозначена как "diff". Отметим, что сообщение о качестве и дифференциальный индикатор генерируются с разной частотой. Как показано на Фиг.3А, дифференциальный анализатор 206 принимает также входной сигнал TDIFF, управляющий частотой генерации дифференциального индикатора.
Функционирование дифференциального анализатора 206 на удаленной станции, соответствующее одному варианту осуществления, подробно показано на Фиг.3В. В соответствии с одним вариантом осуществления, проиллюстрированном на Фиг.3В, на удаленной станции процесс, выполняемый дифференциальным анализатором 206, начинается при приеме результата измерения C/I от блока 204 измерения качества, при этом cur_C_I является оценкой качества принятого сигнала. Процесс на этапе 302 сохраняет также значение cur_C_I в качестве планируемого результата измерения в переменной proj_C_I. Этап 302 является этапом инициализации и выполняется только один раз в течение сеанса. В этот момент нет предшествующих результатов измерений C/I, которые доступны для сравнения.
На этапе 304 передается значение proj_C_I как сообщение о качестве. На этапе 306 измеряется C/I и сохраняется как текущий результат измерения в переменной cur_C_I, подлежащей использованию при инкрементальных сравнениях разностей. На этапе 308 дифференциальный анализатор 206 сравнивает cur_C_I с proj_C_I и соответствующим образом генерирует diff. В дополнение, переменную proj_C_I корректируют на этапе 310 в соответствии с результатом сравнения. Эта коррекция отслеживает изменения в качестве линии связи и, следовательно, если cur_C_I больше proj_C_I, то значение proj_C_I увеличивается, и наоборот. Дифференциальный индикатор diff передается на этапе 312, на котором diff был определен посредством сравнения cur_C_I и proj_C_I. Отметим, что diff обеспечивает индикацию направления изменений в качестве линии связи. В одном варианте осуществления diff является единичным битом, при этом положительное значение соответствует увеличению, а отрицательное значение соответствует уменьшению. Для представления diff могут быть реализованы как схемы с альтернативной полярностью, так и множество битов, что обеспечивает индикацию величины изменения в дополнение к направлению изменения.
На этапе 314 процесс определяет, завершился ли период времени сообщения о качестве. В пределах периода времени сообщения о качестве передается одно сообщение о качестве, тогда как дифференциальные индикаторы передаются многократно. По завершению периода времени сообщения о качестве процесс возвращается к этапу 304. До завершения периода времени сообщения о качестве процесс возвращается к этапу 306. Таким образом, удаленная станция обеспечивает сообщение о качестве с полной информацией о планируемом C/I, т.е., proj_C_I и последовательные дифференциальные индикаторы для отслеживания изменений в планируемом C/I. Отметим, что в одном варианте осуществления предполагается, что каждый дифференциальный индикатор соответствует заранее определенному размеру шага. В альтернативном варианте осуществления предполагается, что дифференциальный индикатор соответствует одному из нескольких заранее определенных размеров шагов. В другом варианте осуществления амплитуда дифференциального индикатора определяет размер шага. В следующем варианте осуществления дифференциальный индикатор включает в себя множество информационных битов, в которой биты имеют значимость для выбора направления и амплитуды размера шага из набора заранее определенных размеров шагов. В еще одном варианте осуществления размер шага может изменяться динамически.
Фиг.3С иллюстрирует способ 350 для обработки на базовой станции сообщений о качестве и дифференциальных индикаторов. Переменная "QUALITY1" инициализируется значением по умолчанию на этапе 352 с помощью первого принятого сообщения о качестве. Значение по умолчанию может основываться на принятом на начальной стадии сообщении о качестве. Затем процесс на этапе 354 определяет, принято ли сообщение о качестве. После приема сообщения о качестве переменная QUALITY1 обновляется на этапе 360 на основе принятого сообщения о качестве. Затем процесс возвращается к этапу 354. Если сообщение о качестве не было принято и на этапе 356 принят DIFF, то процесс продолжается на этапе 358, на котором осуществляется коррекция QUALITY1 на основе DIFF. Затем процесс возвращается к этапу 354.
В соответствии с одним вариантом осуществления сообщение о качестве передается по стробированному каналу, в котором передачи выполняются один раз для каждого периода времени TMESSAGE. Дифференциальные индикаторы передаются с более высокой частотой по постоянному каналу. Как показано на Фиг.3D, диаграммы интенсивности сигнала для сообщений о качестве и дифференциальных индикаторов изображены графически как функции времени. Сообщения о качестве передаются в моменты времени t1, t2, t3, и т.д., причем нет сообщений о качестве, передаваемых в другие моменты времени в пределах каждого периода времени TMESSAGE. Дифференциальные индикаторы передаются постоянно. В иллюстративном варианте осуществления сообщение о качестве передается с заранее определенным периодом времени длительностью Т1. Дифференциальные индикаторы разделены интервалом времени длительностью Т2. В идеальном случае Т2 больше Т1, при этом ни один дифференциальный индикатор не передается в пределах периода времени Т1 передач сообщения о качестве. Таким образом, базовая станция не принимает одновременно дифференциальный индикатор и сообщение о качестве в один и тот же заданный момент времени. На практике, если дифференциальный индикатор перекрывается во времени с сообщением о качестве, то базовая станция использует сообщение о качестве.
Сообщения о качестве и дифференциальные индикаторы обеспечивают обратную связь к базовой станции. Тогда как на Фиг.3D иллюстрируются различающиеся между собой и раздельные экземпляры сообщений о качестве и дифференциальных индикаторов, сообщения о качестве могут посылаться в течение большего интервала времени, создавая перекрытия между передачами.
В одном варианте осуществления может быть кодировано и передано сообщение о качестве, и при этом сообщения о C/I обрабатываются очень медленно. Тогда на базовой станции сообщение о качестве будет принято и декодировано значительно позднее. Базовая станция эффективно формирует поток дифференциальных индикаторов и способна сделать ход назад по пути вычислений и возврат для нахождения планируемого результата измерения на момент времени, когда это сообщение было кодировано и передано удаленной станцией. Если базовая станция находит, что сообщение о качестве показывает некорректное вычисление, т.е. результат после применения дифференциальных индикаторов, то результат корректируют в соответствии с сообщением о качестве. Например, когда планируемый результат измерения отклонился на +2 дБ, то текущий планируемый результат измерения может быть увеличен на 2 дБ.
Один сценарий, обсуждаемый ниже в настоящем документе, иллюстрируется на Фиг.4В. На Фиг.4А показан альтернативный способ 400 обработки на базовой станции принятых сообщений о качестве и дифференциальных индикаторов, в котором могут происходить перекрытия сообщений о качестве и дифференциальных индикаторов. Две переменные QUALITY1 и QUALITY2 инициализируются на этапе 402 с помощью первого принятого сообщения о качестве. В течение приема сообщения о качестве значение, сохраняемое в QUALITY1 в начале измерения качества линии связи на мобильной станции, поддерживается без изменений до тех пор, пока сообщение о качестве не принято полностью. Это допускает коррекцию на основе любых DIFF, принятых в течение сообщения о качестве. В процессе 400 определяется, начался ли на этапе 404 прием результата измерения качества линии связи. Базовая станция имеет априорные знания о планировании измерений качества линии связи на удаленной станции. Если измерение качества не началось, то процесс продолжается на этапе 406 для определения того, был ли принят DIFF. Если DIFF не был принят, то обработка возвращается к этапу 404, иначе QUALITY1 и QUALITY2 корректируются на этапе 408 на основе DIFF и затем обработка возвращается к этапу 404. Дополнительно на этапе 408 значение QUALITY2 подается планировщику для реализации плана передач. По результатам этапа 404, если началось сообщение о качестве, на этапе 410 определяется, принимается ли DIFF в течение сообщения о качестве, т.е. принимаются ли базовой станцией DIFF и сообщение о качестве в одно и то же время. Если в течение сообщения о качестве не принимается ни один DIFF, то процесс продолжается на этапе 414 для определения того, завершено ли сообщение о качестве. Если в течение сообщения о качестве принимается DIFF, то QUALITY2 корректируется на основе DIFF на этапе 412. Дополнительно на этапе 412 значение QUALITY2 подается планировщику для реализации плана передач. Если сообщение о качестве не завершено на этапе 414, то обработка возвращается на этап 410, иначе разность между принятым сообщением о качестве и QUALITY1 на этапе 416 устанавливается равной DELTA, Δ. DELTA используется для корректирования вычислений качества линии связи на базовой станции. Поскольку сообщение о качестве было передано от удаленной станции перед передачей индикаторов DIFF, принятых в течение приема сообщения о качестве на базовой станции, DELTA допускает применение этих индикаторов DIFF к корректируемому значению. QUALITY2 корректируется посредством DELTA на этапе 418 для корректирования результата обработки индикаторов DIFF, принятых в течение приема сообщения о качестве. Дополнительно на этапе 418 значение QUALITY2 подается планировщику для реализации плана передач. На этапе 420 QUALITY1 устанавливается равной QUALITY2, и синхронизация завершается. Затем обработка возвращается к этапу 404.
На Фиг.4В и 4С в форме временной диаграммы иллюстрируется прием на базовой станции сообщения о качестве и индикаторов DIFF. Как показано, непосредственно перед моментом времени t1 значения QUALITY1 и QUALITY2 равны А. Прием сообщения о качестве начинается в момент времени t1. Затем принимаются DIFF в моменты времени от t2 до t6 со значениями, указанными в таблице на Фиг.4С. Отметим, что для каждого принятого DIFF значение QUALITY2 соответствующим образом корректируется, тогда как QUALITY1 остается без изменений. В момент времени t7 сообщение о качестве завершается и значение QUALITY1 устанавливается равным В. Значение В является значением сообщения о качестве, переданным от удаленной станции в момент времени t1 или предшествуя ему. Затем переменная QUALITY2 корректируется в соответствии с разностью (В-А). Эта разность добавляется к значению QUALITY2 в момент времени t8. Таким образом, базовая станция имеет скорректированное значение QUALITY2.
Фиг.5 иллюстрирует способ 600, используемый в одном варианте осуществления для обработки на базовой станции информации обратной связи. На этапе 602 базовая станция принимает сообщение о качестве от мобильной станции, на которой сообщение о качестве относится к интенсивности пилот-сигнала ПЛС. Принятое сообщение о качестве сохраняется на устройстве хранения данных на этапе 604. Базовая станция подает принятое сообщение о качестве планировщику на этапе 606. При передаче данных планировщик отвечает за обеспечение справедливого и пропорционального доступа к базовой станции от всех терминалов доступа, имеющих данные для передачи/приема. Планирование обслуживания терминалов доступа может выполняться любым способом из множества способов. Затем планировщик реализует план на этапе 608. В дополнение к сообщению о качестве базовая станция на этапе 610 принимает дифференциальный индикатор, DIFF. Базовая станция на этапе 612 применяет дифференциальный индикатор к хранящемуся сообщению о качестве для отслеживания качества канала ПЛС. Таким образом базовая станция информируется о состоянии и качестве канала ПЛС, наблюдаемых на приемнике терминала доступа. Процесс подает сообщение о качестве планировщику, чтобы реализовать план, на этапе 614. На этапе 616 процесс определяет, принято ли сообщение о качестве.
Возвращаясь к фиг.5, если не принято следующее сообщение о качестве, т.е. в текущее время система находится во временном интервале между t1 и t2, показанном на Фиг.5, то обработка возвращается к приему следующего дифференциального индикатора на этапе 610. Однако, если на этапе 616 принято сообщение о качестве, то процесс возвращается к этапу 604 для сохранения сообщения о качестве на носителе данных. Сохраненное сообщение о качестве корректируется с каждым экземпляром дифференциального индикатора. Сохраненное сообщение о качестве заменяется на экземпляр сообщения о качестве.
Способы обратной связи по качеству линии связи применимы к системам связи с коммутацией пакетов, таким как системы передачи данных и речи. В системах с коммутацией пакетов данные передаются в виде пакетов, имеющих определенную структуру и длину. Вместо использования управления мощностью для регулирования усиления передач, такие системы регулируют скорость передачи данных и схему модуляции в соответствии с качеством линии связи. Например, в системах передачи речи и данных мощность передачи, доступная для передач данных, не задается или регулируется, а предпочтительно вычисляется динамически как остаточная мощность, доступная после удовлетворения требований передач речи. Иллюстративная система с обратной линией связи показана на Фиг.6, причем в этой системе использованы управление скоростью передачи данных и дополнительный подканал для передачи, соответственно, сообщений о качестве и дифференциальных индикаторов. Как показано, обратная линии связи, или обратный канал, имеет два типа логических каналов: канал трафика и канал доступа. Канал доступа включает в себя подканалы для пилот-сигнала и данных, при этом канал доступа используется тогда, когда канал трафика не является активным. Канал трафика включает в себя подканалы для пилот-сигнала, управления доступом к среде, УДС (МАС), подтверждения приема, АСК, и данных. УДС дополнительно включает в себя подканалы для передачи индикаторов скорости передачи данных по обратной линии связи и сообщений управления скоростью передачи данных (УСД, DRC). Информация УСД вычисляется удаленной станцией или терминалом доступа посредством измерения качества ПЛС и запроса соответствующей скорости передачи данных для приема передач данных, находящихся в процессе обработки. Существует ряд способов для вычисления качества линии связи и определения соответствующей скорости передачи данных.
В соответствии с одним вариантом осуществления дифференциальные индикаторы передаются постоянно по каналу индикатора скорости передачи данных по обратной линии связи, тогда как сообщения о качестве передаются по каналу УСД. Соответствующая скорость передачи данных обычно определяется по таблице, которая идентифицирует доступную и/или приемлемую скорость передачи данных, модуляцию и кодирование, структуру пакета и политику повторной передачи. Сообщения УСД являются индексами, идентифицирующими приемлемую комбинацию спецификаций. В ответ на результат измерения качества линии связи увеличение доступной скорости передачи данных дает положительное приращение индексу. Уменьшение доступной скорости передачи данных дает отрицательное приращение индексу. Сообщение УСД кодируется перед передачей. Маска УСД применяется для идентификации сектора измеряемого сигнала ПЛС, обычно пилот-сигнала ПЛС.
Различные сценарии временных характеристик показаны на Фиг.7. В первом сценарии информация УСД передается постоянно, при этом одно сообщение УСД может передаваться повторно для повышения точности приема. Как показано, УСД(i) является сообщением длиной в четыре слота, при этом сообщение УСД(i) передается во временных слотах А, В, С и D. Сообщение из четырех слотов передается в течение временного интервала TDRC. Вслед за временным слотом D будет передаваться следующее сообщение УСД(i+1). Предшествуя временному слоту А, было передано предыдущее сообщение УСД(i-1). В этом сценарии сообщение о качестве явным образом включено в состав сообщения УСД и передается постоянно. Сценарий неэффективно расходует полосу частот и таким образом снижает пропускную способность обратной линии связи. Во втором сценарии сообщение УСД передается по стробированному каналу, каналу УСД, один раз в течение TDRC. Дифференциальный индикатор передается по постоянному подканалу с периодом ТDIFF. Дифференциальный индикатор дает либо положительное приращение, либо отрицательное приращение индексу сообщения УСД. Таким образом, сеть доступа способна отслеживать доступные скорости передачи данных, и т.д., точно и быстро, поскольку дифференциальный индикатор представлен некодированным битом или битами. Отметим, что несмотря на то, что сообщение о качестве и дифференциальный индикатор были описаны в настоящем документе относительно ПЛС, каждый из них применим также к ОЛС.
Фиг.8 иллюстрирует таблицу управления скоростью передачи данных в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано, в крайнем левом столбце перечислены сообщения УСД. Сообщение УСД по сути является кодом, который идентифицирует комбинацию параметров передачи. Средний столбец соответствует скоростям передачи данных в кбит/с. В последнем столбце перечислены длины пакетов в единицах временных слотов. Каждое сообщение УСД соответствует комбинации этих параметров передачи и может также включать в себя способ модуляции, тип кодирования, структуру пакета, и/или политику повторной передачи, но не ограничивается перечисленным. Отметим, что в варианте осуществления, иллюстрируемом на Фиг.8, первое сообщение УСД выбирает нулевую скорость передачи данных. Нулевая скорость передачи данных используется другими процессами в системе. Дополнительно, несколько сообщений УСД соответствуют наборам параметров передачи, которые являются недоступными или недействительными. Эти наборы могут быть предназначены для систем, которые будут разработаны позднее, или могут быть использованы для других функций в системе.
В альтернативном варианте осуществления сообщение о качестве включено в состав заголовка каждой передачи. Дифференциальные индикаторы передаются по постоянному подканалу. Дифференциальные индикаторы поставляются с такой частотой, чтобы содействовать передатчику в точном отслеживании качества канала, которое подвергается испытанию передаваемыми данными.
Один из вариантов осуществления системы с коммутацией пакетов, использующей таблицу УСД по Фиг.8, иллюстрируется на Фиг.9. Фрагмент 500 терминала доступа включает в себя таблицу 502 УСД, связанную с блоком 504 вычисления УСД. Блок 504 вычисления УСД принимает сигнал ПЛС в пределах системы коммутации пакетов. Блок 504 вычисления УСД анализирует принятый сигнал для определения метрики качества канала. Метрикой качества является скорость передачи данных. Блок 504 вычисления УСД выбирает набор параметров передачи из таблицы 502 УСД, в которой набор соответствует вычисляемой скорости передачи данных, доступной для ПЛС. Этот набор идентифицируется соответствующим сообщением УСД.
Блок 504 вычисления УСД подает измеренное значение УСД дифференциальному анализатору 506. Дифференциальный анализатор 506 генерирует планируемое сообщение УСД для полной передачи один раз в каждый период времени УСД, TDRC. Полная передача планируемого сообщения УСД стробируется в соответствии с TDRC. Дополнительно дифференциальный анализатор 506 принимает сигнал периода времени разности, TDIFF, который используется для генерации дифференциальных индикаторов.
Последовательные значения текущего УСД сравниваются со значением планируемого УСД с учетом индексов в таблице 502 УСД. Дифференциальный анализатор 506 выводит дифференциальный индикатор в ответ на сравнение. Дифференциальный индикатор является инкрементальным указателем, который указывает на соседние элементы в таблице 502 УСД. Если последующее сообщение УСД изменяется относительно предыдущего сообщения в заданном направлении, то дифференциальный индикатор указывает на это направление. Следовательно, дифференциальный индикатор отслеживает перемещения в пределах таблицы 502 УСД. Таким образом, передатчик ПЛС постоянно принимает информацию о качестве канала ПЛС, с помощью которой могут оцениваться и/или регулироваться параметры передачи. Информация обратной связи применима в системе для планирования обмена данными с коммутацией пакетов. Периодические передачи сообщений УСД обеспечивают синхронизацию передатчика ПЛС и приемника, ошибочная информация генерируется при некорректно принятых дифференциальных индикаторах. Кроме того, дифференциальные индикаторы в системе с коммутацией пакетов обеспечивают обратную связь, которая может воздействовать значительнее, чем простая генерация обратной связи удаленной станцией. Сеть доступа может использовать информацию обратной связи как для определения политики планирования, так и для реализации этой политики для множества пользователей. Таким способом информация обратной связи может быть использована для оптимизации всей системы передачи.
Как обсуждалось выше в настоящем документе, периодическая передача сообщения о качестве позволяет осуществить синхронизацию удаленной станции и базовой станции. В альтернативном варианте осуществления базовая станция передает по ПЛС планируемое C/I, которое было вычислено на базовой станции. Удаленная станция принимает планируемое C/I от базовой станции и повторно синхронизируется с базовой станций. Передача может быть кодированным сообщением или сигналом, передаваемым на заранее определенном уровне мощности. Например, передача может быть выделенным пилот-сигналом или битом управления мощностью.
В дополнение к обеспечению обратной связи по качеству линии связи удаленная станция посредством применения маски или кода скремблирования к сообщению о качестве и/или к дифференциальному индикатору может указывать текущий отслеживаемый сектор. Маска идентифицирует сектор для измеряемого пилот-сигнала. В одном варианте осуществления каждому сектору системы присвоен код скремблирования. Этот код скремблирования известен априори базовой станции и удаленной станции.
Специалисту в данной области техники ясно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любых из множества различных технологий и способов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и чипы (символы псевдошумовой последовательности), на которые могут быть ссылки в приведенном выше описании, могут представляться напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой комбинацией перечисленного.
Специалисты в данной области техники дополнительно оценят то, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в сочетании с вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе, могут быть реализованы в формах электронного аппаратного обеспечения, компьютерного программного обеспечения или комбинацией этих форм. Для понятной иллюстрации взаимозаменяемости аппаратного и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше обобщенно в терминах их функциональности. От конкретного приложения и от конструктивных ограничений, наложенных на систему в целом, зависит, реализуется ли функциональность как аппаратное обеспечение или как программное обеспечение. Специалисты в данной области техники могут реализовать описанную функциональность различным способами для каждого конкретного приложения, но такие решения не должны интерпретироваться как вызывающие выход за пределы объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в сочетании с вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения; процессора цифровых сигналов (DSP); специализированных интегральных микросхем (ASIC); программируемых в условиях эксплуатации вентильных матриц (FPGA) или других программируемых логических устройств; дискретной матричной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов, или произвольной комбинации перечисленного, спроектированной для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но как альтернатива, процессор может быть любым традиционным процессором, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор может также быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например, комбинацией DSP и микропроцессора, множеством микропроцессоров, одним или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любой другой подобной комбинацией.
Этапы способа или алгоритма, описанные в сочетаниями с вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе, могут быть осуществлены непосредственно в виде аппаратного обеспечения программного модуля, исполняемого процессором, или их комбинацией. Программный модуль может находиться в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ, RAM), во флэш-памяти, в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, ROM), в стираемом программируемом ПЗУ (СППЗУ, EPROM), в электрически стираемом ПЗУ (ЭСППЗУ, EEPROM), на регистрах, жестком диске, сменном диске, на компакт-диске (CD-ROM), или на любом другом носителе данных, известном в данной области техники. Иллюстративный носитель данных соединен с процессором, так что процессор может считывать информацию с носителя данных, и записывать информацию на него. Как альтернатива, носитель данных может быть интегрирован с процессором. Процессор и носитель данных могут находиться в ASIC. ASIC может находиться в терминале пользователя. Как альтернатива, процессор и носитель данных могут находиться в качестве дискретных компонентов в терминале пользователя.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления приведено для того, чтобы любой специалист в данной области техники смог создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники, а общие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены в других вариантах осуществления, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Таким образом, не подразумевается, что настоящее изобретение ограничено вариантами осуществления, показанными в данном документе, а должно соответствовать широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящем документе.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системе беспроводной связи для обеспечения обратной связи по качеству линии связи. Устройство удаленной станции содержит блок измерения качества для итеративного измерения качества линии связи для линии связи и определения метрики качества, и дифференциальный анализатор для определения изменений в измеряемом качестве линии связи и генерации дифференциальной метрики качества, при этом метрику качества и дифференциальную метрику качества передают на базовую станцию. На базовой станции принимают по обратной линии связи сигналы, включающие в себя сообщение о качестве и дифференциальные индикаторы, причем сообщения о качестве периодически обеспечивают метрику качества прямой линии связи, тогда как дифференциальные индикаторы отслеживают метрику качества между последовательными сообщениями о качестве, при этом дифференциальные индикаторы используют для обновления сообщения о качестве. Технический результат - увеличение точности и быстродействия обратной связи по качеству линии связи. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 14 ил.
| US 5465398 А, 07.11.1995 | |||
| Листовой поддон | 1977 |
|
SU682419A1 |
| US 6137994 A, 24.10.2000 | |||
| СТЕКЛО | 2006 |
|
RU2326063C1 |
| Способ регулирования мощности излучения передатчика | 1987 |
|
SU1524188A1 |
