Изобретение относится к передаче пачек аудиоданных, видеоданных, управляющих данных или другой информации и, в частности, к системе и способу, предназначенным для обеспечения передачи обслуживания без прерывания в подвижном терминале.
Уровень техники
Программирование потокового видео, потоковых данных и широкополосной цифровой широковещательной передачи увеличиваются по популярности в беспроводных сетевых приложениях. Однако, так как приемники подвижных терминалов перемещаются между ячейками беспроводной передачи, информационные сигналы могут быть потеряны или искажены, особенно, когда происходит передача обслуживания. Современное состояние уровня техники учит использовать двойные приемники в подвижных терминалах, чтобы уменьшить такие проблемы, но такие решения увеличивают стоимость и сложность подвижных терминалов.
Требуются система и способ, предназначенные для обеспечения информации и потока данных без прерывания в подвижный терминал, принимающий данные и информацию из множества ячеек беспроводной связи.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает систему и способ, предназначенные для обеспечения передачи обслуживания без прерывания в подвижном терминале. Принимают первый и второй сигналы обслуживания, переданные способом широковещательной передачи с помощью соответствующих беспроводных передатчиков, и из первого и второго сигналов обслуживания извлекают данные сигнала. Если данные сигнала из первого беспроводного передатчика удовлетворяют первому заданному критерию и, если данные сигнала из второго беспроводного передатчика удовлетворяют второму заданному критерию, переключают прием из первого беспроводного передатчика во второй беспроводной передатчик после того, как принята заданная часть сигнала обслуживания.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано более подробно в следующем описании предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на следующие фигуры, на которых:
фиг.1 изображает упрощенную схему традиционной системы беспроводной связи;
фиг.2 изображает форму сигнала, переданного способом широковещательной передачи традиционной системой беспроводной связи фиг.1;
фиг.3 изображает первый вариант предпочтительного осуществления системы цифровой широковещательной передачи с квантованием времени, включающей в себя беспроводной подвижный терминал и множество передатчиков, осуществляющих широковещательную передачу потоков сигналов пачек, соответствующих информации, инициируемой у поставщика услуг;
фиг.4 представляет график, изображающий характерную форму сигнала, представляющего один из потоков сигналов пачек фиг.3;
фиг.5А и 5В представляют блок-схемы, иллюстрирующие работу подвижного терминала фиг.3;
фиг.6 представляет схему, иллюстрирующую прохождение сигнала как передаваемого способом широковещательной передачи от передатчика цифровой широковещательной передачи в приемник цифровой широковещательной передачи в системе фиг.3;
фиг.7 представляет функциональную блок-схему приемника цифровой широковещательной передачи фиг.6;
фиг.8 представляет диаграмму, изображающую информационные сигналы, переданные способом широковещательной передачи от множества поставщиков услуг; и
фиг.9 иллюстрирует пачки передачи в потоке сигнала.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 изображает упрощенную схему традиционной системы 10 беспроводной связи, работающей посредством множества ячеек беспроводной связи, представленных в качестве примера ячейками 11, 13 и 15 беспроводной связи. Каждая из ячеек 11, 13 и 15 беспроводной связи обычно включает в себя соответствующий традиционный приемник 21, 23 и 25, выполняющий широковещательную передачу традиционных информационных сигналов 29а, 29b и 29с, причем каждый информационный сигнал 29а-29с может быть передан на разной частоте. Как изображено на фиг.2, каждый традиционный информационный сигнал 29а-29с может быть непрерывным или медленно изменяющимся потоком данных, который может иметь скорость бит, например, 100 Кбит/с.
Подвижный терминал, такой как беспроводной приемник (не изображен), например расположенный в ячейке 11, наиболее вероятно, выберет прием непрерывного информационного сигнала 29а, который обеспечен передатчиком 21 на фиг.1. Затем, когда беспроводной приемник перемещается из ячейки 11 беспроводной связи в другую ячейку 11 беспроводной связи или ячейку 15 беспроводной связи, обычно происходит соответствующая передача обслуживания таким образом, чтобы принимать либо информационный сигнал 29b из передатчика 23, либо информационный сигнал 29с из передатчика 25, например, с помощью изменения частоты приема в приемнике. Однако действие при переключении из одного непрерывного сигнала в другой может иметь в результате нежелательное прерывание информационного сигнала, получаемого беспроводным приемником.
На фиг.3 изображена упрощенная схема системы 30 цифровой широковещательной передачи с квантованием времени, содержащей признаки настоящего изобретения. Система 30 широковещательной передачи изображена работающей в зоне передачи, которая включает в себя ячейки 11, 13 и 15 беспроводной связи. Первый передатчик 31 расположен в ячейке 11 беспроводной связи, второй передатчик 33 расположен в ячейке 13 беспроводной связи и третий передатчик 35 расположен в ячейке 15 беспроводной связи. Передатчики 31-33 выполняют широковещательную передачу соответствующих сигналов 41а-41с обслуживания, все из которых принимают с помощью подвижного терминала 39. Сигналы 41а-41с обслуживания содержат информацию или данные, созданные общим поставщиком услуг (не изображен), и преобразованные в сигналы передачи с помощью соответствующих передатчиков 31-33. Каждый из сигналов 41а-41с обслуживания передают на разных частотах для того, чтобы дать возможность подвижному терминалу 39 различать сигналы 41а-41с обслуживания. Альтернативно сигнал различения может быть получен с помощью передачи сигналов 41а-41с обслуживания с использованием разных схем кодирования или других форматов радиочастотной передачи.
Формы сигналов 41а-41с обслуживания изображены более подробно на фиг.4. Например, сигнал 41а обслуживания содержит последовательность пачек передачи, в качестве примера представленных пачкой 43а передачи, пачкой 45а передачи и пачкой 47а передачи. Аналогично сигнал 41b обслуживания, переданный способом широковещательной передачи вторым передатчиком 33, включает в себя пачки 43b, 45b и 47b передачи, и сигнал 41с обслуживания, переданный способом широковещательной передачи третьим передатчиком 35, включает в себя пачки 43с, 45с и 47с передачи. Как указано с помощью диаграммы, сигналы 41а-41с обслуживания предпочтительно синхронизированы таким образом, чтобы пачки 43а, 43b и 43с передачи передавались способом широковещательной передачи одновременно с помощью соответствующих передатчиков 31-33 пачек. Аналогично синхронизированы пачки 45а, 45b и 45с передачи и синхронизованы пачки 47а, 47b и 47с передачи.
В предпочтительном варианте осуществления каждая из пачек 43а-43с, 45а-45с и 47а-47с передачи представляет собой импульс 4 Мбит/с приблизительно длительностью одна секунда, чтобы обеспечить передачу четырех Мбит буферизированной информации за одну пачку передачи. Пачки 43а-43с, 45а-45с и 47а-47с передачи разделены интервалами, приблизительно равными 40 секунд, таким образом, чтобы каждая из форм сигнала 41а-41с эффективно создавала среднюю скорость передачи информационного сигнала, равную 100Кбит в секунду. Таким образом, формы сигналов 41а-41с получают такую же эффективную скорость передачи, как, например, непрерывная скорость передачи 100 Кбит/с, информационных сигналов 29а-29с, принятых от поставщика услуг, упомянутых выше. Но в противоположность информационным сигналам 29а-29с, формы сигналов 41а-41с также обеспечивают чередующиеся интервалы времени, равные 39 секундам, когда не происходит передача никакого информационного сигнала.
Когда в системе 30 широковещательной передачи необходима передача обслуживания, передачу обслуживания выполняют только в течение этих интервалов времени, приблизительно равных 39 секундам, которые появляются между пачками передачи выбранного поставщика услуг. Интервал времени, равный 39 секундам, дает возможность подвижному терминалу начать и закончить переключение сигнала от одного передатчика к другому без вызова прерывания принятого сигнала. Например, подвижный терминал 39 может выбрать для приема пачку 43а передачи, затем переключиться для приема одной из пачек 45b или 45с передачи, а затем может переключиться опять для приема любой из пачек 47а, или 47b, или 47с передачи с помощью выборочной передачи частоты, на которой любой из передатчиков 31-35 обеспечивает наилучший сигнал в любой конкретный момент времени. Таким образом, раскрытые система и способ обеспечивают передачу обслуживания без прерывания, начинаемую и заканчиваемую в течение интервала времени, в который не ожидается передача данных от выбранного поставщика услуг.
Подвижный терминал 39, находящийся в ячейке 11 беспроводной связи, обычно будет принимать сигнал 41а обслуживания из первого передатчика 31 как наилучший сигнал. Однако, когда подвижный терминал 39 перемещается из ячейки 11 беспроводной связи в ячейку 13 беспроводной связи, уровень принятого сигнала 41а обслуживания может уменьшиться до величины, меньшей чем уровень принятого сигнала 41b обслуживания. Таким образом, когда происходит такое ослабление сигнала или когда удовлетворен другой заданный критерий сигнала обслуживания, как описано более подробно ниже, подвижный терминал 39 может переключиться с приема частоты первого передатчика 31, выполняющего широковещательную передачу сигнала 41а обслуживания, на прием частоты, используемой вторым передатчиком 33, выполняющим широковещательную передачу сигнала 41b обслуживания.
Если заданный критерий удовлетворен после того, как подвижный терминал 39 ввел сигнал, например, поданный с помощью пачки 43а передачи, изменение частоты предпочтительно будет происходить в интервале времени между моментом 51 окончания пачки 43а передачи (на фигуре изображен в t=1 с) и моментом 53 начала следующей пачки 43b передачи (на фигуре изображен в t=40 с). Таким образом, подвижный терминал 39 принимает каждую из пачек 43а и 43b передачи полностью и, следовательно, не происходит никакого прерывания в течение передачи обслуживания, если имеется, от окончания одной пачки до другой. Альтернативно, если подвижный терминал 39 уже ввел пачку 45а передачи, и удовлетворен заданный критерий, изменение частоты вместо этого произошло бы между моментом 55 окончания пачки 45а передачи и моментом 57 начала следующей пачки 47b передачи (на фигуре изображен в t=80 с).
Процесс проиллюстрирован более подробно на блок-схеме 5. После инициализации подвижного терминала 39 на этапе 61 подвижный терминал 39 составляет список из 'L' альтернативных частот для одной или нескольких ячеек беспроводной связи, смежных с ячейкой 11 беспроводной связи, которые предоставляют желаемое обслуживание, на этапе 63. В приведенном примере этот список включал бы в себя частоты широковещательной передачи для ячейки 13 и 15 беспроводной связи, так как передатчики 33 и 35 расположены в смежных ячейках 13 и 15 и осуществляют широковещательную передачу сигналов 41b и 41с обслуживания. Альтернативные частоты предоставлены в сигналах 41а, 41b и 41с обслуживания, переданных передатчиками 31, 33 и 35. Например, сигнал 41 обслуживания, переданный передатчиком 31, будет включать в себя список частот, предоставляющих то же самое обслуживание (услугу), переданное в сигнале 41а обслуживания. Это включало бы частоты сигналов, переданных передатчиками 33 и 35.
Данные сигналов извлекают в подвижном терминале 39 на этапе 65. Эти данные включают в себя величину индикатора уровня принятого сигнала (RSSI, ИУПС) и величину частоты ошибок в битах (BER, ЧОБ) для частоты сигнала, на фигуре обозначенной как исходная частота, используемая передатчиком 31 в ячейке 11 беспроводной связи. Передачу обслуживания рассматривают или инициируют, если удовлетворен заданный критерий передачи обслуживания. В предпочтительном варианте осуществления критерий передачи обслуживания удовлетворен, если ЧОБ исходной частоты превышает заданный квазибезошибочный (QEF, КБ) предел, альтернативно, если ИУПС исходной частоты уменьшается ниже заданной величины.
Если критерий передачи обслуживания не удовлетворен в блоке принятия 67 решения, подвижный терминал 39 продолжает выполнять мониторинг величин ИУПС и ЦОБ исходной частоты для обратного изменения. С другой стороны, если критерий передачи обслуживания удовлетворен, подвижный терминал измеряет или определяет величины ИУПС для 'L' частот сигналов передачи смежных ячеек, обеспечивающих одинаковое обслуживание, на этапе 69. 'L' величин ИУПС для частот сигнала передачи смежных ячеек могут быть считываниями, полученными после того, как удовлетворен критерий передачи обслуживания, или величины ИУПС могут быть величинами, которые получены и усреднены в течение выбранного периода времени и запомнены в подвижном терминале 39. Выбор возможной частоты сигнала для передачи обслуживания является функцией величин ИУПС, полученных для 'L' частот сигналов передачи смежных ячеек.
'N' частот смежных ячеек, имеющих самые большие величины ИУПС, назначают как 'N' возможных частот, где N < L. В предпочтительном варианте осуществления 3<N<5. Список из величин ИУПС (N+1) частот формируют, включая 'N' возможных частот и исходную частоту, на этапе 71. В альтернативном варианте осуществления величину ИУПС для исходной частоты увеличивают на заданную величину гистерезиса, например 5 децибел, чтобы уменьшить вероятность частых или излишних передач обслуживания от исходной частоты на возможную частоту, на необязательном этапе 73. Возможную частоту, имеющую наибольшую величину ИУПС, выбирают из списка на этапе 75 и измеряют величину ЧОБ для этой текущей возможной частоты на этапе 77.
Если величина ЧОБ текущей возможной частоты превышает заданный КБ предел в блоке 79 принятия решения, текущую возможную частоту удаляют из списка на этапе 81, а если дополнительные возможные частоты оставляют в списке в блоке 83 принятия решения, следующую величину возможной частоты, имеющую наибольшую величину ИУПС, назначают в качестве текущей возможной частоты на этапе 75, и процесс переходит на этап 77, который описан выше. Если в списке не осталось никаких возможных частот в блоке 83 принятия решения, подвижный терминал 39 продолжает использовать исходную частоту при приеме информации на этапе 85, и работа продолжается на этапе 63.
Если величина ЧОБ текущей возможной частоты не превышает заданный КБ предел в блоке 79 принятия решения, подвижный терминал 39 выполняет передачу обслуживания с помощью переключения на текущую возможную частоту для приема следующей пачки передачи на этапе 87, и работа возвращается на этап 63, который описан выше. В предпочтительном варианте осуществления КБ предел соответствует величине ЧОБ, приблизительно равной 2×10-4 после декодирования Витерби в приемнике широковещательной передачи цифрового видео. Как будет понятно специалисту в данной области техники, цепочка исправления ошибок, используемая в приемнике цифровой широковещательной передачи видео, может включать в себя каскад декодера Витерби и каскад декодера Рида Соломона. Таким образом, величина ЧОБ, приблизительно равная 2×10-4 после декодирования Витерби, соответствует величине ЧОБ, приблизительно равной 10-12 после декодирования Рида Соломона.
На фиг.6 изображен предпочтительный вариант осуществления передатчика 31, выполняющего широковещательную передачу, например, сигнала 41а обслуживания, в подвижный терминал 39. В предпочтительном варианте осуществления подвижный терминал 39 включает в себя приемник 111 цифровой широковещательной передачи. Передатчик 31 принимает информационный поток, такой как сигнал потокового видео, от поставщика 101 информационных услуг через соединение сети, такое как Интернет. Информационный поток запоминают в гибком буфере 103 и форматируют в последовательность пачек передачи, как известно в данной области техники.
Затем каждую пачку передачи форматируют, например, с помощью использования многопротокольного устройства 105 пакетирования (формирования пакетов) в соответствии с разделом 7 Европейского стандарта EN 301192 "Digital Video Broadcasting (DVD); DVD specification for data broadcasting". Например, пакетирование может быть согласовано со стандартами Интернет-протокола (IP). После пакетирования каждую пачку передачи подают с помощью многопротокольного устройства 105 пакетирования в передатчик 107 цифровой широковещательной передачи. Передатчик 107 периодически посылает последовательность пачек передачи из многопротокольного устройства 105 пакетирования в приемник 111 цифровой широковещательной передачи как сигнал 41а обслуживания.
Приемник 111 цифровой широковещательной передачи подает входную последовательность пачек передачи, содержащих сигнал 41а обслуживания, в устройство 113 фильтрации потока, чтобы вырезать пакетирование (сформировать пакеты) из отдельных пачек передачи. Отфильтрованный выходной сигнал из устройства 113 фильтрации потока затем посылают в гибкий буфер 115 приемника, который работает таким образом, что временно запоминает отфильтрованные, разрезанные пачки передачи перед тем, как они будут посланы далее в процессор 117 приложения для преобразования, по существу, в непрерывный поток информационных данных или последовательность пакетов данных.
Предпочтительный вариант осуществления приемника 111 цифровой широковещательной передачи изображен на фиг.7. Входной РЧ-сигнал, такой как сигнал 41а обслуживания, вводят в РЧ-усилитель 121 с переменным усилением и выбирают для приема посредством переменного следящего фильтра 123. Следящий фильтр 123 также обеспечивает способ, с помощью которого выполняют переключение частоты во время операции передачи обслуживания. Сигнал, обеспеченный с помощью следящего фильтра 123, преобразуют с понижением частоты в сигнал IF, ПЧ (промежуточной частоты) с помощью смесителя 125, имеющего входной сигнал от синтезатора 127 частоты, поданного на входной порт, как хорошо известно в данной области техники. Выходной сигнал смесителя 125 усиливают с помощью усилителя 129 ПЧ и фильтруют посредством полосового фильтра 131, перед тем как он будет послан в цифровой демодулятор 133. Демодулятор 133 включает в себя устройство оценки частоты ошибок в битах для получения величины ЧОБ для поступающего входного РЧ-сигнала, такого как сигнал 41а обслуживания.
Выходной сигнал усилителя 129 ПЧ также подают в детектор 141 мощности, который выдает опорный сигнал в устройство 143 автоматической регулировки усиления. Усилением РЧ-усилителя 121 с переменным усилением, которое первоначально устанавливают на промежуточный уровень, управляют с использованием обратной связи из устройства 143 автоматической регулировки усиления. Устройство 143 автоматической регулировки усиления работает таким образом, что осуществляет сравнение мощности ПЧ, обнаруженной посредством детектора 141 мощности, с целевым уровнем мощности ПЧ. Если обнаруженный уровень мощности ПЧ является слишком низким, устройство 143 автоматической регулировки усиления увеличивает коэффициент усиления РЧ усилителя 121 с переменным усилением. Наоборот, коэффициент усиления уменьшают, если обнаруженный уровень мощности ПЧ является слишком высоким.
Следовательно, управляющее напряжение, поданное в РЧ-усилитель 121 с переменным усилением с помощью устройства 143 автоматической регулировки усиления, прямо пропорционально уровню входного РЧ-сигнала (например, сигнала 41а обслуживания). Если принят входной РЧ-сигнал низкого уровня, РЧ-усилитель 121 с переменным усилением требует больший коэффициент усиления, чтобы обеспечить целевой уровень мощности ПЧ. Следовательно, результирующая схема обратной связи может быть использована для обеспечения указания уровня входного РЧ-сигнала посредством индикатора 145 уровня принятого сигнала.
Оценку частоты ошибок в битах выполняют в цифровом демодуляторе 133. Цифровой демодулятор 133 использует блок исправления ошибок для оценки начальной частоты ошибок в битах перед исправлением ошибок. В предпочтительном варианте осуществления ЧОБ считают исправленной на 100%, если исправление ошибок может исправлять все ошибки. Как может понять специалист в данной области техники, величина частоты ошибок в битах прямо пропорциональна качеству сигнала 41а обслуживания и, следовательно, уровню сигнала.
Следует понимать, что подвижный терминал 39 также может принимать поток 150 сигналов, содержащий сигналы обслуживания, содержащие информацию или данные, предоставленные одним или несколькими другими поставщиками услуг, как изображено на диаграмме фиг.8. Например, с дополнительной ссылкой на фиг.9 поток 150 сигналов может включать в себя первую пачку 151а передачи, предоставленную первым поставщиком услуг, первую пачку 153а передачи, предоставленную вторым поставщиком услуг, первую пачку 155а передачи, предоставленную третьим поставщиком услуг, первую пачку 157а передачи, предоставленную четвертым поставщиком услуг, и первую пачку 159а передачи, предоставленную пятым поставщиком услуг. В приведенном примере за первой последовательностью пачек 151а-159а передачи следует первый интервал 161а передачи пустого пакета.
За первым интервалом 161а передачи пустого пакета следует вторая последовательность пачек 151b-159b передачи, предоставленная поставщиками услуг с первого по пятый, соответственно. Второй интервал 161b передачи пустого пакета следует за второй последовательностью пачек 151b-159b передачи. Если необходимо, операция передачи обслуживания может быть выполнена в первом или втором интервалах 161а и 161b передачи пустого пакета. Кроме того, если подвижный терминал принимает только информационные сигналы, предоставленные первым поставщиком услуг, передача обслуживания также может быть выполнена в течение передачи пачки 153а-159а и 153b-159b передачи.
Как может понять специалист в данной области техники, система 30 цифровой широковещательной передачи с квантованием времени может использовать способы модуляции/демодуляции, такие как кодирование с множественным доступом с частотным разделением каналов (FDMA, МДЧР), множественным доступом с временным разделением каналов (TDMA, МДВР), множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA, МДКР) или широкополосным МДКР (Ш-МДКР), чтобы назначать разные каналы передачи для разных поставщиков услуг. Такие каналы дают возможность подвижному терминалу 39 различать информацию и данные, предоставленные разными поставщиками услуг, и дают возможность подвижному терминалу 39 выбирать одну или несколько таких услуг для приема.
Несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, будет понятно, что настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено конкретными ограничениями и способами, раскрытыми в настоящем описании и/или изображенными на чертежах, но также содержит любые модификации или эквиваленты в рамках объема формулы изобретения.
Изобретение относится к передаче пачек аудиоданных, видеоданных, управляющих данных или другой информации. Достигаемым техническим результатом является обеспечение передачи обслуживания без прерывания в подвижном терминале. Для этого принимают первый и второй сигналы обслуживания, переданные способом широковещательной передачи с помощью соответствующих беспроводных передатчиков, и из сигналов обслуживания извлекают данные сигнала. Если данные сигнала из первого беспроводного передатчика удовлетворяют первому заданному критерию и, если данные сигнала из второго беспроводного передатчика удовлетворяют второму заданному критерию, прием переключают от первого беспроводного передатчика во второй беспроводной передатчик после того, как принята заданная часть сигнала обслуживания. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.
US 5513246 А, 30.04.1996 | |||
ЯЧЕИСТАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ | 1993 |
|
RU2108674C1 |
US 6047181 А, 04.04.2000 | |||
US 6088412 А, 11.07.2000 | |||
US 6167248 А, 26.12.2000 | |||
US 5870675 A, 09.02.1999. |
Авторы
Даты
2006-11-27—Публикация
2003-02-21—Подача