Патент на изобретение №2335086

(54) МОДИФИЦИРОВАННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ ДЛЯ ГИБРИДНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАПРОСА НА ПОВТОРЕНИЕ ПРИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является модифицированное регулирование мощности при обратной связи в системе беспроводной связи. Для этого в способе регулирования мощности в системе беспроводной связи начальная передача кадра данных в обратной связи принимается, и измеряется первый уровень энергии кадра данных. После этого измеряется нехватка энергии в первом уровне энергии, если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, так, чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Раскрытые варианты осуществления, в общем, относятся к области техники связи, а более конкретно к способам и устройствам модифицированного регулирования мощности для гибридного автоматического запроса на повторение при обратной связи.

Уровень техники

Область техники связи имеет множество вариантов применения, в том числе, например, пейджинг, беспроводные местные линии связи (WLL), Интернет-телефония и системы спутниковой связи. Типичным вариантом применения является сотовая телефонная система для удаленных абонентов. Современные системы связи, предназначенные, чтобы давать нескольким пользователям возможность осуществлять доступ к общей среде обмена данными, были разработаны для таких сотовых систем. Эти системы связи могут быть основаны на методике множественного доступа с кодовым разделением сигналов (CDMA), множественного доступа с временным разделением сигналов (TDMA), множественного доступа с частотным разделением сигналов (FDMA) или нескольких других методиках доступа, известных в данной области техники. Эти несколько методик доступа декодируют и демодулируют сигналы, принятые от нескольких пользователей, тем самым давая возможность одновременной связи нескольких пользователей и предоставляя относительно большую производительность для систем связи.

В системе CDMA доступный спектр эффективно предоставляется в общее пользование множеству пользователей, и методики, например программная передача вызова, используются, чтобы сохранять достаточное качество, чтобы поддерживать чувствительные к задержкам услуги (например, речевые услуги) без значительных потерь производительности. В последнее время системы, которые увеличивают производительность услуг передачи данных, также стали доступны. Эти системы предоставляют услуги передачи данных с помощью модуляции высшего порядка, более быстрого регулирования мощности, более быстрого составления очередности предоставления услуг и более эффективного составления предоставления услуг, которые имеют более слабые требования по задержкам. Примером такой системы связи с услугами передачи данных является система высокоскоростной передачи данных (HDR), которая соответствует спецификации “cdma2000 High Data Rate Air Interface Specification” Ассоциации промышленности средств связи/Ассоциации электронной промышленности (TIA/EIA) IS-856, выпущенной в январе 2002 года (стандарт IS-856).

В системе CDMA передача данных осуществляется от исходного устройства к устройству назначения. Устройство назначения принимает передачу данных, демодулирует сигнал и декодирует данные. В качестве части процесса декодирования устройство назначения выполняет контроль с избыточным циклическим кодом (CRC) пакета данных, чтобы определить, был ли пакет корректно принят. Если пакет был принят с ошибкой, устройство назначения передает сообщение отсутствия подтверждения приема (NAK) по своему каналу уведомления (ACK) исходному устройству, которое отвечает на сообщение NAK посредством повторной передачи пакета, который был принят с ошибкой.

Ошибки передачи могут быть особенно острыми в приложениях с низкобитовым соотношением удельной энергии по шуму и спектральной плотности мощности (Eb/N₀). В этой ситуации традиционная схема повторной передачи данных, например автоматический запрос на повторение (ARQ), может не соответствовать (или может быть предназначена не соответствовать) максимальной частоте ошибок по битам (BER), требуемой для работы системы. В таком случае объединение схемы ARQ со схемой исправления ошибок, такой как прямое исправление ошибок (FEC), часто используется, чтобы повысить производительность. Такое объединение ARQ и FEC обычно называют гибридным ARQ (H-ARQ).

После передачи NAK устройство назначения принимает передачу и повторную передачу данных, демодулирует сигнал и разделяет принятые данные на новый пакет и повторно передаваемый пакет. Новый пакет и повторно передаваемый пакет не должны быть передаваемы одновременно. Устройство назначения накапливает энергию принятого повторно переданного пакета с энергией, уже накопленной устройством назначения для пакета, принятого с ошибкой. Устройство назначения после этого пытается декодировать накопленный пакет данных. Тем не менее, если пакетный кадр сначала передается с недостаточной энергией, чтобы разрешить корректное декодирование устройством назначения, как описано, и затем повторно передается, повторная передача предоставляет временное разнесение. В результате совокупная энергия передачи кадра (включая повторные передачи) в среднем ниже. Объединенная символическая энергия для начальной передачи и повторных передач кадра ниже, чем энергия, которая бы потребовалась, чтобы передать кадр сначала в среднем на полной мощности (к примеру, на уровне мощности, который сам по себе был достаточен, чтобы разрешить корректное декодирование устройством назначения). Таким образом, накопление дополнительной энергии, предусмотренной для последующих повторных передач, повышает вероятность корректного декодирования. Альтернативно устройство назначения может иметь возможность декодировать повторно переданный пакет самостоятельно без объединения двух пакетов. В обоих случаях пропускная способность может быть увеличена, поскольку пакет, принятый с ошибкой, передается повторно параллельно с передачей нового пакета данных. Также, следует заметить, что новый пакет и повторно передаваемый пакет не должны быть передаваемы одновременно.

В обратной связи (т.е. канале связи от удаленного терминала к базовой станции) обратный дополнительный канал (R-SCH) используется, чтобы передавать пользовательскую информацию (к примеру, пакетные данные) от удаленного терминала к базовой станции и поддерживать повторную передачу на физическом уровне. R-SCH может использовать различные схемы кодирования для повторной передачи. Например, повторная передача может использовать скорость кода в 1/2 для начальной передачи. Символы кода той же скорости 1/2 могут быть повторены для повторной передачи. В альтернативном случае базовым кодом может быть код со скоростью 1/4. Начальная передача может использовать 1/2 символов, а повторная передача может использовать другую половину символов. Пример архитектуры обратной связи подробно описан в патентной заявке (США) № 2002/0154610, озаглавленной “REVERSE LINK CHANNEL ARCHITECTURE FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”, назначенной правопреемником настоящей заявки.

В системе связи CDMA и, особенно, в системе, адаптированной для пакетированной передачи, перегруженность и перегрузка могут снижать пропускную способность системы. Перегруженность – это единица измерения величины находящегося в состоянии ожидания и активного трафика по отношению к номинальной производительности системы. Перегрузка системы возникает, когда находящийся в состоянии ожидания и активный трафик превышает номинальную производительность. Система может реализовать целевой уровень перегруженности, чтобы поддерживать режим трафика без прерывания, т.е. чтобы избегать перегрузки и недогрузки ресурсов.

Одна из проблем перегрузки – возникновение отложенных ответов передачи. Увеличение времени ответа часто приводит к тайм-аутам прикладного уровня, при этом приложение, требующее данных, ждет дольше, чем приложение запрограммировано допускать, генерируя состояние тайм-аута. В таком случае приложения без необходимости повторно отправляют сообщения по истечении тайм-аутов, вызывая дополнительную перегруженность. Если это состояние продолжается, система может достичь состояния, когда она не сможет обслуживать пользователей. Одно из решений (используемое в HDR) для этого состояния заключается в управлении перегруженностью. Другое решение (используемое в cdma2000) заключается в надлежащем составлении очередности предоставления услуг.

Уровень перегруженности системы может быть определен посредством мониторинга скоростей передачи данных для находящихся в состоянии ожидания и активных пользователей и интенсивности принятого сигнала, необходимой, чтобы достичь нужного качества обслуживания. В беспроводной системе CDMA производительность обратной связи ограничена помехами. Одна единица измерения перегруженности соты – общая величина шума по сравнению с уровнем теплового шума на базовой станции (называемая в дальнейшем “превышение теплового уровня” (ROT)). ROT соответствует нагрузке обратной связи. Загруженная система пытается сохранить ROT в пределах заранее определенного значения. Если ROT слишком высокая, радиус действия соты (т.е. расстояние, на которое базовая станция соты может передавать данные) уменьшается, и обратная связь становится менее стабильной. Радиус действия соты снижается вследствие увеличения величины энергии передачи, необходимой, чтобы предоставить целевой уровень энергии. Высокая ROT также вызывает небольшие изменения мгновенной нагрузки, что приводит к большим отклонениям в выходной мощности удаленного терминала. Низкая ROT может показывать, что обратная связь не находится в условиях интенсивной нагрузки, тем самым показывая, что доступная производительность потенциально теряется.

Тем не менее управление R-SCH с помощью H-ARQ может требовать, чтобы регулирование мощности начальной передачи кадра R-SCH не осуществлялось слишком плотно, чтобы удовлетворять ограничениям ROT. Поэтому предоставленное соотношение “сигнал/шум” (SNR) при начальной передаче кадра R-SCH может быть ниже уровня, достаточного, чтобы разрешить корректное декодирование принятого пакета данных.

Следовательно, из вышеприведенного обсуждения должно быть очевидным, что в данной области техники существует необходимость в устройстве и способе, который дает возможность модифицированного регулирования мощности для H-ARQ при обратной связи.

Раскрытие изобретения

Раскрытые в данном документе варианты осуществления решают проблему необходимости в устройстве и способе, который дает возможность модифицированного регулирования мощности для H-ARQ при обратной связи в системе беспроводной связи.

В одном аспекте способ и устройство описаны для регулирования мощности обратной связи в системе беспроводной связи. Начальная передача кадра данных в обратной связи принимается, и измеряется первый уровень энергии кадра данных. Если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, то определяется нехватка энергии в первом уровне энергии, так чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии.

В другом аспекте описана базовая станция системы беспроводной связи. Базовая станция включает в себя ВЧ-тракт, сконфигурированный, чтобы принимать и надлежащим образом усиливать, фильтровать и обрабатывать кадр данных канала трафика обратной связи от удаленного терминала, и процессор цифровых сигналов (DSP), адаптированный, чтобы демодулировать и дополнительно обрабатывать принятый кадр данных. Базовая станция также включает в себя контроллер мощности, имеющий устройство измерения энергии и устройство оценки нехватки. Устройство измерения энергии сконфигурировано, чтобы измерять первый уровень энергии кадра данных. Устройство оценки нехватки сконфигурировано, чтобы оценивать нехватку энергии в первом уровне энергии, если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, то определяется нехватка энергии в первом уровне энергии, так чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения должны быть очевидны из последующего описания типичных вариантов осуществления, которые иллюстрируют, в качестве примера, принципы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 – схема типичной системы беспроводной связи, которая поддерживает множество пользователей и допускает реализацию различных аспектов изобретения;

фиг.2 – упрощенная блок-схема варианта осуществления базовой станции и удаленного терминала системы связи фиг.1;

фиг.3 иллюстрирует типичный ACK-канал прямой связи согласно схеме подтверждения приема, описанной в данном документе;

фиг.4 иллюстрирует типичный ACK-канал прямой связи, работающий в соответствии с допущением, что удаленный терминал распознает, какая базовая станция является оптимальной базовой станцией; и

фиг.5 – блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая типичный способ реализации методики модифицированного регулирования мощности, работающей совместно со схемой подтверждения приема, такой как схема фиг.3 или фиг.4.

Осуществление изобретения

Изложенное ниже в связи с прилагаемыми чертежами подробное описание предназначено в качестве описания типичных вариантов осуществления настоящего изобретения и не предназначено, чтобы представлять единственные варианты осуществления, в которых изобретение может быть использовано на практике. Термин “типичный”, используемый в данном описании, означает “служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации” и не должен обязательно быть истолкован как предпочтительный или выгодный в сравнении с другими вариантами осуществления. Подобное описание включает в себя конкретные детали для целей представления полного понимания настоящего изобретения. Тем не менее специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть использовано на практике без этих конкретных деталей. В некоторых случаях на модели блок-схемы показаны распространенные структуры и устройства, чтобы облегчить описание изобретения.

Для понимания вышеупомянутой необходимости в устройстве и способе, который позволяет модифицированное регулирование мощности для гибридного автоматического запроса на повторение (H-ARQ) при обратной связи, настоящее изобретение описывает типичные варианты осуществления для эффективного выделения, использования и управления ресурсами обратной связи. В частности, модифицированное регулирование мощности предоставляет команды регулирования мощности, которые позволяют удаленному терминалу предоставлять надлежащее количество энергии при повторной передаче, чтобы компенсировать нехватку энергии при начальной передаче.

Хотя различные аспекты настоящего изобретения будут описаны в контексте системы связи CDMA, специалисты в данной области техники примут во внимание, что описанные в данном документе методики обеспечения эффективной работы ACK-канала прямой связи также подходят для использования в различных окружениях связи, включая системы на основе TDMA, FDMA, SDMA, PDMA, и другие методики множественного доступа, известных в данной области техники, и системы связи на основе AMPS, GSM, HDR и различных стандартов CDMA и других стандартов связи, известных в данной области техники. Следовательно, любая ссылка на систему связи CDMA предназначена только, чтобы проиллюстрировать изобретательские аспекты настоящего изобретения с пониманием того, что эти изобретательные аспекты имеют широкий диапазон вариантов применения.

Фиг.1 – схема типичной системы 100 беспроводной связи, которая поддерживает множество пользователей и допускает реализацию различных аспектов изобретения. Система 100 связи обеспечивает связь для множества сот, при этом каждая сота обслуживается соответствующей базовой станцией (BS) 104. Различные удаленные терминалы 106 распределены по всей системе 100. Отдельные базовые станции или удаленные терминалы определяются буквенным суффиксом, например 104a или 106c. Ссылки на позиции 104 или 106 без буквенного суффикса должны пониматься, как ссылки на базовые станции и удаленные терминалы в общем смысле.

Каждый удаленный терминал 106 может обмениваться данными с одной или более базовыми станциями 104 при прямой и обратной связи в любой конкретный момент, в зависимости от того, является ли удаленный терминал активным и находится ли он в состоянии программной передачи вызова. Прямая связь относится к передаче от базовой станции 104 к удаленному терминалу 106, и обратная связь относится к передаче от удаленного терминала 106 к базовой станции 104. Как показано на фиг.1, базовая станция 104a обменивается данными с удаленными терминалами 106a, 106b, 106c и 106d, базовая станция 104b обменивается данными с удаленными терминалами 106d, 106e и 106f. Удаленный терминал 106d находится в состоянии программной передачи вызова и параллельно обменивается данными с обеими базовыми станциями 104a и 104b.

В системе 100 беспроводной связи контроллер базовой станции (BSC) 102 обменивается данными с базовыми станциями 104 и может дополнительно обмениваться данными с телефонной сетью общего пользования (PSTN). Обмен данными с PSTN типично осуществляется посредством мобильной коммутационной станции (MSC), которая не показана на фиг.1 в целях упрощения. BSC может также обмениваться данными с пакетной сетью, что типично осуществляется посредством узла обслуживания с коммутацией пакетов (PDSN), который также не показан на фиг.1. BSC 102 обеспечивает координацию и контроль для базовых станций 104. BSC 102 дополнительно управляет маршрутизацией телефонных вызовов между удаленными терминалами 106 и между удаленными терминалами 106 и пользователями, обменивающимися данными с PSTN (к примеру, традиционными телефонами), и к пакетной сети посредством базовых станций 104.

Фиг.2 – упрощенная блок-схема варианта осуществления базовой станции 104 и удаленного терминала 106, которые допускают реализацию различных раскрытых вариантов осуществления. Для конкретной передачи данных – речевые данные, пакетные данные и/или сообщения, могут участвовать в обмене между базовой станцией 104 и удаленным терминалом 106. Различные типы сообщений могут быть переданы, такие как сообщения, используемые, чтобы устанавливать сеанс связи между базовой станцией и удаленным терминалом, и сообщения, используемые, чтобы управлять передачей данных (например, регулирование мощности, информация о скорости передачи данных, уведомление и так далее). Некоторые из этих типов сообщений описаны более подробно ниже. В частности, реализация подтверждения данных обратной связи с использованием ACK-канала прямой связи описана в деталях.

Для обратной связи на удаленном терминале 106 речевые и/или пакетные данные (например, из источника 210 данных) и сообщения (например, из контроллера 230) предоставляются процессору 212 данных передачи (TX), который форматирует и кодирует данные и сообщения с помощью одной или более схем кодирования, чтобы генерировать кодированные данные. Каждая схема кодирования может включать в себя любое сочетание контроля с избыточным циклическим кодом (CRC), сверточного, быстрого, блочного и другого кодирования, или никакого кодирования вообще. В типичном варианте речевые данные, пакетные данные и сообщения могут быть закодированы с использованием различных схем, и различные типы сообщений могут быть закодированы по-разному.

Кодированные данные затем предоставляются модулятору (MOD) 214 и дополнительно обрабатываются (например, обертываются, разбиваются короткими PN-последовательностями и сцепляются большой PN-последовательностью, назначенной для пользовательского терминала). Модулированные данные затем предоставляются передающему устройству (TMTR) 216 и приводятся в желаемое состояние (например, конвертируются в один или более аналоговых сигналов, усиливаются, фильтруются и квадратурно модулируются), чтобы генерировать сигнал обратной связи. Сигнал обратной связи направляется через антенный переключатель 218 (D) и передается посредством антенны 220 на базовую станцию 104.

На базовой станции 104 сигнал обратной связи принимается антенной 250, направляется через антенный переключатель 252 и предоставляется принимающему устройству (RCVR) 254. Принимающее устройство 254 приводит в нужное состояние (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты и оцифровывает) принятый сигнал и предоставляет выборки. Демодулятор (DEMOD) 256 принимает и обрабатывает (например, устраняет разбиение, удаляет обертку и демодулирует контрольный сигнал) выборки, чтобы предоставить восстановленные символы. Демодулятор 256 может реализовывать полосное принимающее устройство, которое обрабатывает несколько вариантов сигнала и генерирует комбинированные символы. Процессор 258 данных приема (RX) затем декодирует символы, чтобы восстановить данные и сообщения, переданные по обратной связи. Восстановленные речевые/пакетные данные предоставляются приемнику 260 данных, а восстановленные сообщения могут быть предоставлены контроллеру 270. Обработка посредством демодулятора 256 и процессора 258 RX-данных является комплиментарной по отношению к таким же, выполненным на удаленном терминале 106. Демодулятор 256 и процессор 258 RX-данных могут быть дополнительно управляемы, чтобы обрабатывать несколько сигналов передачи, принятых через несколько каналов, например обратный основной канал (R-FCH) и обратный дополнительный канал (R-SCH). Также сигналы передачи могут быть приняты одновременно от нескольких удаленных терминалов, каждый из которых может быть передающим по обратному основному каналу, обратному дополнительному каналу, или по обоим.

При прямой связи на базовой станции 104 речевые и/или пакетные данные (например, из источника 262 данных) и сообщения (например, от контроллера 270) обрабатываются (например, форматируются и кодируются) процессором 264 данных передачи (TX), дополнительно обрабатываются (например, обертываются и разбиваются) модулятором (MOD) 266 и приводятся в нужное состояние (например, конвертируются в аналоговые сигналы, усиливаются, фильтруются и квадратурно модулируются) передающим устройством 368 (TMTR), чтобы сгенерировать сигнал прямой связи. Сигнал прямой связи направляется через антенный переключатель 252 и передается через антенну 250 на удаленный терминал 106.

Если сообщения от контроллера 270 в прямой связи включают в себя команды регулирования мощности, то контроллер 270 будет выступать в качестве контроллера мощности, который вычисляет соотношение трафика и контрольного сигнала (T/P) посредством измерения уровня энергии обратного канала трафика (к примеру, R-SCH) относительно уровня энергии обратного контрольного канала. Это измеренное значение T/P сравнивается с общим значением T/P, достаточным, чтобы разрешить корректное декодирование кадра R-SCH посредством базовой станции, генерировать дельта-значение T/P, которое передается удаленному терминалу, чтобы дать удаленному терминалу возможность доставлять необходимое количество энергии при повторной передаче, чтобы компенсировать нехватку энергии при первоначальной передаче.

На удаленном терминале 106 сигнал прямой связи принимается антенной 220, направляется через антенный переключатель 218 и предоставляется принимающему устройству 222. Принимающее устройство 222 приводит в нужное состояние (например, преобразует с понижением частоты, фильтрует, усиливает, квадратурно модулирует и оцифровывает) принятый сигнал и предоставляет выборки. Выборки обрабатываются (например, устраняется разбиение, удаляется обертка, и демодулируется контрольный сигнал) демодулятором 224, чтобы предоставить символы, а символы дополнительно обрабатываются (например, декодируются и проверяются) процессором 226 данных приема, чтобы восстановить данные и сообщения, переданные по прямой связи. Восстановленные данные предоставляются приемнику 228 данных, а восстановленные сообщения могут быть предоставлены контроллеру 230.

Обратная связь имеет некоторые характеристики, которые сильно отличаются от характеристик прямой связи. В частности, характеристики передачи данных, линии поведения программной передачи вызова и эффект затухания типично отличаются в прямой и обратной связи. Например, базовая станция типично априори не знает, какие удаленные терминалы имеют пакетные данные, чтобы передавать, или сколько данных передавать. Таким образом, базовая станция может выделять ресурсы удаленным терминалам всякий раз, когда запрошены и когда доступны. Из-за неопределенности пользовательских запросов использование обратной связи может серьезно варьироваться.

Предусмотрен аппарат и способы, чтобы эффективно выделять, использовать и контролировать ресурсы обратной связи в соответствии с типичными вариантами осуществления изобретения. Ресурсы обратной связи могут быть назначены посредством дополнительного канала (к примеру, R-SCH), который используется для передачи пакетных данных. В частности, предусмотрена надежная схема подтверждения приема и эффективная схема повторной передачи. Эффективная повторная передача также влечет за собой модифицированное регулирование мощности, чтобы дать удаленному терминалу возможность предоставлять надлежащее количество энергии при повторной передаче, чтобы компенсировать дефицит энергии при начальной передаче.

Надежная схема подтверждения приема и эффективная схема повторной передачи должна принимать во внимание несколько факторов, которые контролируют обмен данными между базовыми станциями и удаленным терминалом. Один из факторов, чтобы предусматривать, включает в себя тот факт, что базовые станции с потерями на трассе, которые на несколько дБ больше, чем базовая станция с наименьшими потерями на трассе к удаленному терминалу (к примеру, базовая станция, которая ближе всего удаленному терминалу), но находятся в активном наборе удаленного терминала, имеют относительно меньшую вероятность корректного приема кадров обратного дополнительного канала (R-SCH).

Чтобы работала программная передача вызова, и общая мощность передачи удаленного терминала была уменьшена, удаленный терминал должен принимать индикации для этих пропущенных или дефектных кадров R-SCH. Поскольку удаленный терминал будет принимать значительно больше сообщений отсутствия подтверждения приема, чем сообщений подтверждения приема, типичная схема подтверждения приема сконфигурирована (фиг.3) таким образом, что базовая станция (BS) отправляет удаленному терминалу (RT) подтверждение приема (ACK) для хорошего кадра и отсутствие подтверждения приема (NAK) для дефектного кадра только в том случае, если принятый дефектный кадр R-SCH имеет достаточно энергии, так чтобы если энергия дефектного кадра была объединена с энергией от повторной передачи кадра R-SCH, объединенной энергии бы хватило, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра базовой станцией. Базовая станция не сгенерирует сигнал NAK в ответ на дефектные кадры, имеющие недостаточное количество энергии (даже когда объединена с энергией повторной передачи), чтобы дать возможность корректного декодирования кадра базовой станцией. Таким образом, если удаленный терминал не принимает сигнал ACK или NAK, удаленный терминал предполагает, что дефектный кадр, принятый на базовой станции, не обладал достаточным количеством энергии, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра, даже при объединении. В этом случае удаленному терминалу потребуется повторно передать кадр на уровне передачи по умолчанию, достаточном, чтобы дать возможность корректного декодирования. В одном варианте осуществления уровень передачи по умолчанию может быть заранее определен, чтобы дать возможность корректного декодирования базовой станцией. В другом варианте осуществления уровень передачи по умолчанию может быть определен динамически в соответствии с состоянием передачи беспроводной системы CDMA.

Фиг.3 иллюстрирует работу типичного ACK-канала прямой связи согласно схеме подтверждения приема, описанной выше для устройств фиг.2. В проиллюстрированном варианте осуществления удаленный терминал отправляет кадр R-SCH базовой станции(ям). Базовая станция принимает кадр R-SCH и отправляет сигнал ACK, если принятый кадр R-SCH распознан как “хороший” кадр.

В одном варианте осуществления распознавание качества принятого кадра R-SCH (т.е. в качестве “хорошего” или “дефектного”) может быть выполнено посредством наблюдения за контрольным сигналом обратной связи или, эквивалентно, на основе битов регулирования мощности, отправленных удаленным терминалом. Поэтому если контрольный сигнал обратной связи включает в себя достаточное количество энергии, чтобы дать возможность корректного кодирования кадра базовой станцией, считается, что кадр “хороший”. В противном случае, если контрольный сигнал обратной связи включает в себя недостаточное количество энергии, чтобы дать возможность корректного кодирования кадра базовой станцией, считается, что кадр “дефектный”.

Типичный ACK-канал прямой связи базовой станции отправляет NAK-сигнал с дельтой соотношения трафика и контрольного сигнала (T/P), если принятый кадр распознан как “дефектный” кадр, но обладает достаточным количеством энергии, чтобы объединить с повторной передачей. Это условие возникает, когда принятый дефектный кадр R-SCH имеет достаточное количество энергии, так чтобы если объединена с энергией от повторной передачи кадра R-SCH, ее было достаточно, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра базовой станцией.

Как описано выше, соотношение трафика и контрольного сигнала (T/P) может быть вычислено посредством измерения соотношения между уровнем энергии обратного канала трафика (к примеру, R-SCH) и обратного контрольного канала. Таким образом, в данном варианте осуществления это соотношение используется для регулирования мощности R-SCH и сравнивается с общим уровнем энергии, достаточным, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра R-SCH базовой станцией. Разность между значением T/P начальной передачи и общим уровнем энергии, достаточным, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра R-SCH, предоставляет параметр, называемый дельта T/P. В целом, общий уровень энергии, необходимый, чтобы поддерживать определенное качество обслуживания (QoS), которое зависит от скорости, состояния канала других параметров, относящихся к QoS.

В одном варианте осуществления для заданного целевого QoS (к примеру, целевой частоты ошибок по кадрам (FER)) соотношение трафика и контрольного сигнала (T/P) варьируется в зависимости от скорости удаленного терминала. T/P для контрольного уровня энергии, необходимого для заданного FER, рассчитывается для трех различных вероятных скоростей удаленного терминала (высокая (к примеру, 120 км/ч), низкая (к примеру, 30 км/ч) и статичная (к примеру, аддитивный белый гауссовский шум (AWGN) при 0 км/ч)) и усредняется. Результирующее среднее значение сохраняется в таблице прироста, такой как проиллюстрированная в документе “3GPP2 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems” № C.P0002-A, TIA/EIAIS-2000-2-A, от 19 ноября 1999 года.

Например, чтобы оценить соотношение T/P для общего уровня энергии, требуемого удаленному терминалу, перемещающемуся со скоростью 120 км/ч (т.е. с высокой скоростью и быстрым затуханием), значение T/P в таблице прироста сравнивается со значением T/P в AWGN (т.е. без затухания). Разность может составлять примерно 2 дБ. Таким образом, это значение используется, чтобы оценить общий уровень энергии, достаточный, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра R-SCH базовой станцией в вышеприведенном расчете дельты T/P. Соотношение T/P для общего уровня энергии может быть оценено по-разному с помощью различных параметров QoS до тех пор, пока оцененное значение соответствует требованию ROT для управления перегруженностью.

Следовательно, дельта T/P предоставляет разностное значение энергии, которая должна быть предоставлена удаленным терминалом при повторной передаче, чтобы компенсировать нехватку энергии при начальной передаче и дать возможность базовой станции корректно декодировать кадр R-SCH при обратной связи. Рассчитанная дельта T/P может быть передана удаленному терминалу по прямому ACK-каналу вместе с сигналами подтверждения приема. В случае, если предусмотрено две или более базовых станций в активном наборе удаленного терминала и обе базовые станции отправляют NAK-сигналы с разными дельтами T/P в ответ на дефектные кадры R-SCH, удаленный терминал выбирает один из них с меньшей дельтой T/P, так чтобы, по крайней мере, одна базовая станция имела достаточно энергии, чтобы корректно декодировать пакет.

Ошибки в битах дельты T/P, отправленной удаленному терминалу, чтобы контролировать T/P для регулирования мощности при перегруженности, могут послужить причиной для значения T/P, чтобы быть отличным от требуемого. Тем не менее базовая станция типично отслеживает уровень обратного контрольного канала для регулирования мощности обратной связи или оценки канала. Базовая станция также может отслеживать уровень энергии принятого кадра R-SCH. Посредством приведения соотношения уровня энергии R-SCH к уровню энергии обратного контрольного канала базовая станция может оценить T/P, используемый удаленным терминалом. Если T/P не тот, который требуется, то базовая станция задает бит, который управляет T/P, чтобы исправить расхождение. Таким образом, предусмотрена самокоррекция ошибок битов в дельте T/P.

Базовая станция не отправляет NAK-сигнал (т.е. данные NULL), когда принятый дефектный кадр R-SCH, объединенный с энергией повторной передачи, имеет недостаточное количество энергии, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра базовой станцией. Удаленный терминал распознает это состояние “NULL” как сигнал от базовой станции к удаленному терминалу, чтобы повторно передать кадр R-SCH с уровнем передачи по умолчанию, достаточным, чтобы дать возможность корректного декодирования.

Схема подтверждения приема, проиллюстрированная на фиг.3, может быть дополнительно оптимизирована, если удаленный терминал может распознать или определить, какая базовая станция имеет наименьшие потери на трассе к удаленному терминалу (т.е. оптимальную базовую станцию). В одном варианте осуществления базовая станция может измерить нехватку энергии фактически принятого кадра относительно целевого показателя регулирования мощности (как делается при регулировании мощности с замкнутым контуром), чтобы определить, какая базовая станция имеет наименьшие потери на трассе к удаленному терминалу. Посредством усреднения нехватки по множеству кадров базовая станция может определить, является ли она оптимальной базовой станцией или нет. Эта информация может быть передана удаленному терминалу. В альтернативном варианте осуществления оптимальная базовая станция может быть легко определена, если удаленный терминал работает в режиме данные/речь (DV) системы 1xEv-DV. В этом режиме и базовая станция, и удаленный терминал должны знать, какая базовая станция является оптимальной базовой станцией.

Фиг.4 иллюстрирует типичный ACK-канал прямой связи, работающий в соответствии с допущением, что удаленный терминал распознает, какая базовая станция является оптимальной базовой станцией. Следовательно, в проиллюстрированном варианте осуществления удаленный терминал отправляет кадры R-SCH оптимальной базовой станции и вспомогательной базовой станции(ям). Поскольку оптимальная базовая станция типично будет принимать гораздо больше “хороших” кадров, чем “дефектных” кадров, схема подтверждения приема для оптимальной базовой станции ориентирована на не отправку ACK-сигналов для “хороших” кадров, но отправку NAK-сигналов для “дефектных” кадров. Вспомогательная базовая станция ориентирована наоборот, поскольку она будет принимать гораздо больше “дефектных” кадров, чем “хороших” кадров. Таким образом, схема подтверждения приема от вспомогательной базовой станции ориентирована на отправку ACK-сигналов для “хороших” кадров и не отправку NAK-сигналов для “дефектных” кадров.

Следовательно, в ответ на прием кадра R-SCH от удаленного терминала типичный ACK-канал прямой связи оптимальной базовой станции не отправляет ACK-сигнал (т.е. данные NULL), если принятый кадр R-SCH распознается как “хороший” кадр. Удаленный терминал распознает это состояние “NULL” как сигнал от оптимальной базовой станции о том, что переданный кадр R-SCH был принят с достаточным количеством энергии, чтобы дать возможность корректного декодирования, и что нет необходимости в повторной передаче кадра. Если принятый кадр R-SCH распознается как “дефектный” кадр, но имеет достаточное количество энергии, чтобы объединить с повторной передачей, оптимальная базовая станция отправляет NAK-сигнал с дельтой T/P. Это условие возникает, когда принятый дефектный кадр R-SCH имеет достаточное количество энергии, так чтобы если объединена с энергией от повторной передачи кадра R-SCH, ее было достаточно, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра оптимальной базовой станцией. Оптимальная базовая станция отправляет NAK-сигнал без дельты T/P, если принятый дефектный кадр R-SCH, объединенный с энергией повторной передачи, имеет недостаточное количество энергии, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра оптимальной базовой станцией. Таким образом, удаленный терминал повторно передает кадр R-SCH на уровне передачи по умолчанию, достаточном, чтобы дать возможность корректного декодирования.

Типичный ACK-канал прямой связи вспомогательной базовой станции в ответ на прием кадра R-SCH от удаленного терминала отправляет ACK-сигнал, если принятый кадр R-SCH распознается как “хороший” кадр. Если принятый кадр R-SCH распознается как “дефектный” кадр, но имеет достаточное количество энергии, чтобы объединить с повторной передачей, вспомогательная базовая станция отправляет NAK-сигнал с дельтой T/P. Это условие возникает, когда принятый дефектный кадр R-SCH имеет достаточное количество энергии, так чтобы если объединена с энергией от повторной передачи кадра R-SCH, ее было достаточно, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра вспомогательной базовой станцией. В отличие от оптимальной базовой станции вспомогательная базовая станция не отправляет NAK-сигнал (т.е. данные NULL), когда принятый дефектный кадр R-SCH, объединенный с энергией повторной передачи, имеет недостаточное количество энергии, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра базовой станцией. Удаленный терминал распознает это состояние “NULL” как сигнал от вспомогательной базовой станции к удаленному терминалу, чтобы повторно передать кадр R-SCH с уровнем передачи по умолчанию, достаточным, чтобы дать возможность корректного декодирования.

Типичный способ для реализации вышеописанного регулирования мощности, работающего совместно со схемой подтверждения приема (фиг.3 или 4), проиллюстрирован на блок-схеме последовательности операций способа, показанной на фиг.5. При первой операции измеряется первый уровень энергии обратного канала трафика на этапе 500. В одном варианте осуществления этот уровень энергии – это уровень энергии, измеренный на R-SCH. На этапе 502 измеряется второй уровень энергии обратного контрольного канала. После этого на этапе 504 вычисляется соотношение (T/P) между первым уровнем энергии и вторым уровнем энергии. Общий уровень энергии, достаточный, чтобы дать возможность корректного декодирования кадра R-SCH, оценивается на этапе 506. На этапе 508 вычисляется дельта T/P посредством определения разности между общим уровнем энергии и T/P. Наконец, дельта T/P на этапе 510 надлежащим образом передается по прямому ACK-каналу, чтобы дать возможность удаленному терминалу предоставить соответствующее количество энергии при повторной передаче, чтобы компенсировать нехватку энергии при начальной передаче. Условие, при котором дельта T/P может быть передана по прямому ACK-каналу, задается согласно процедурам, описанным для схемы подтверждения приема фиг.3 или 4.

Как описано выше, схема модифицированного регулирования мощности может повысить эффективность использования обратной связи и может также разрешить кадрам данных быть переданными при меньшей мощности передачи. Например, без повторной передачи кадр данных должен быть передан при более высоком уровне мощности (P1), необходимом, чтобы достичь частоты ошибок по кадрам в один процент (значение FER в 1%). Если используется повторная передача и она надежна, кадр данных может быть передан при более низком уровне мощности (P2), необходимом, чтобы достичь значения FER в 10%. 10% удаленных кадров могут быть повторно переданы, чтобы достичь общего значения FER в 1% для передачи (т.е. 10% Ч 10% = 1%). Более того, повторная передача обеспечивает временное разнесение, что может повысить производительность. Повторно переданный кадр также может быть объединен с начальной передачей кадра на базовой станции, и объединенная мощность двух передач может также повысить производительность. Воссоединение может позволить удаленному кадру быть повторно переданным при более низком уровне энергии.

Специалисты в данной области техники поймут, что этапы способа могут быть взаимно заменены без отступления от области применения изобретения. Специалисты в данной области техники также поймут, что информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из множества различных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, которые могут быть приведены в качестве примера по всему описанию выше, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами либо любым их сочетанием.

Специалисты в данной области техники также примут во внимание, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы методики, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, вычислительное программное обеспечение либо их сочетания. Чтобы понятно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули и этапы были описаны выше в целом на основе их функциональности. Реализована эта функциональность в качестве аппаратных средств или программного обеспечения, зависит от конкретного варианта применения и структурных ограничений, накладываемых на систему в целом. Высококвалифицированные специалисты могут реализовать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного варианта применения, но такие решения о реализации не должны быть интерпретированы как вызывающие отступление от области применения настоящего изобретения.

Различные иллюстративные логические блоки и модули, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем матричной БИС (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств или любого их сочетания, предназначенного, чтобы выполнять описанные в данном документе функции. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте процессором может быть любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как сочетание вычислительных устройств, к примеру, сочетание DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром DSP либо любая другая подобная конфигурация.

Этапы способа или методики, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, приводимом в исполнение процессором, или в их сочетании. Программный модуль может постоянно размещаться в оперативной памяти, флэш-памяти, ПЗУ, памяти типа EPROM, памяти типа EEPROM, регистрах, на жестком диске, сменном диске, компакт-диске или любой другой форме носителя хранения данных, известной в данной области техники. Типичный носитель хранения данных соединяется с процессором, такой процессор может считывать информацию и записывать информацию на носитель хранения данных. В альтернативном варианте носитель хранения данных может быть встроен в процессор. Процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться в ASIC. ASIC может постоянно размещаться в абонентской станции. В альтернативном варианте процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться как дискретные компоненты в абонентской станции.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих вариантах осуществления будут явными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без отступления от духа и области применения изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено, чтобы быть ограниченным показанными в данном документе вариантами осуществления, а должно удовлетворять самой широкой области применения, согласованной с принципами и новыми функциями, раскрытыми в данном описании.

Формула изобретения

1. Способ регулирования мощности в системе беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

принимают начальную передачу кадра данных в обратной связи системы связи;

измеряют первый уровень энергии кадра данных, при котором измеряют уровень энергии канала трафика обратной связи, который является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи; и

оценивают нехватку энергии в первом уровне энергии, если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, так чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии;

передают нехватку энергии по прямому каналу вместе с сигналами подтверждения приема кадра данных, чтобы дать возможность удаленному терминалу доставлять необходимое количество энергии при повторной передаче.

2. Способ по п.1, в котором измерение первого уровня энергии кадра данных также включает в себя измерение уровня энергии контрольного канала обратной связи.

3. Способ по п.2, в котором измерение первого уровня энергии кадра данных также включает в себя вычисление соотношения между уровнем энергии канала трафика и уровнем энергии контрольного канала.

4. Способ по п.1, который также содержит этап оценки общего уровня энергии, достаточного, чтобы корректно декодировать кадр данных.

5. Способ регулирования мощности в обратной линии связи системы беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

вычисляют соотношение между уровнем энергии кадра данных, полученным при измерении уровня энергии канала трафика обратной связи, который является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи, и энергией контрольного канала, передаваемой по обратной линии связи;

оценивают соотношение нехватки энергии, если кадр данных был принят с ошибкой, так чтобы соотношение нехватки энергии позволяло удаленному терминалу настраивать уровень энергии кадра данных, чтобы кадр данных мог быть корректно декодирован при повторной передаче, когда уровень энергии кадра данных объединен с уровнем энергии повторной передачи;

передают нехватку энергии по прямому каналу вместе с сигналами подтверждения приема кадра данных, чтобы дать возможность удаленному терминалу доставлять необходимое количество энергии при повторной передаче.

6. Контроллер мощности обратной линии связи в системе беспроводной связи, причем контроллер содержит:

средство приема начальной передачи кадра данных в обратной линии связи;

средство измерения первого уровня энергии кадра данных, при котором измеряют уровень энергии канала трафика обратной связи, который является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи; и

средство оценки нехватки энергии в первом уровне энергии, если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, так чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии.

7. Контроллер мощности по п.6, в котором средство измерения включает в себя средство для измерения уровня энергии канала трафика обратной линии связи.

8. Контроллер мощности по п.7, в котором канал трафика является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи.

9. Контроллер мощности по п.7, в котором средство измерения включает в себя средство для измерения уровня энергии контрольного канала обратной связи.

10. Контроллер мощности по п.9, в котором средство измерения включает в себя средство вычисления соотношения между уровнем энергии канала трафика и уровнем энергии контрольного канала.

11. Контроллер мощности по п.6, который также содержит средство оценки общего уровня энергии, достаточного, чтобы корректно декодировать кадр данных.

12. Контроллер мощности по п.6, который также содержит средство передачи нехватки энергии в прямом канале подтверждения приема системы связи вместе с соответствующим отрицательным подтверждением приема кадра данных.

13. Контроллер мощности обратной линии связи в системе беспроводной связи, причем контроллер содержит

принимающее устройство, сконфигурированное, чтобы принимать начальную передачу кадра данных в обратной линии связи системы связи;

устройство измерения, сконфигурированное, чтобы измерять первый уровень энергии кадра данных, при котором измеряют уровень энергии канала трафика обратной связи, который является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи; и

устройство оценки, сконфигурированное, чтобы оценивать нехватку энергии в первом уровне энергии, если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, так чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии.

14. Контроллер мощности по п.13, в котором устройство измерения включает в себя первое средство измерения, сконфигурированное, чтобы измерять уровень энергии канала трафика обратной связи.

15. Контроллер мощности по п.14, в котором канал трафика является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи.

16. Контроллер мощности по п.14, в котором устройство измерения также включает в себя второе устройство измерения, сконфигурированное, чтобы измерять уровень энергии контрольного канала обратной связи.

17. Контроллер мощности по п.16, в котором устройство измерения также включает в себя устройство вычисления, сконфигурированное, чтобы вычислять соотношение между уровнем энергии канала трафика и уровнем энергии контрольного канала.

18. Контроллер мощности по п.13, который также содержит устройство оценки, сконфигурированное, чтобы оценивать общий уровень энергии, достаточный, чтобы корректно декодировать кадр данных.

19. Контроллер мощности по п.13, который также содержит передающее устройство, сконфигурированное, чтобы передавать нехватку энергии в прямом канале подтверждения приема вместе с соответствующим отрицательным подтверждением приема кадра данных.

20. Базовая станция для системы беспроводной связи, причем базовая станция содержит

ВЧ-тракт, сконфигурированный, чтобы принимать и надлежащим образом усиливать, фильтровать и обрабатывать кадр данных канала трафика обратной связи от удаленного терминала;

процессор цифровых сигналов (DSP), адаптированный, чтобы демодулировать и дополнительно обрабатывать принятый кадр данных; и контроллер мощности, который включает в себя:

устройство измерения, сконфигурированное, чтобы измерять первый уровень энергии кадра данных, при котором измеряют уровень энергии канала трафика обратной связи, который является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи; и

устройство оценки, сконфигурированное, чтобы оценивать нехватку энергии в первом уровне энергии, если первого уровня энергии недостаточно, чтобы корректно декодировать кадр данных, так чтобы когда кадр данных повторно передавался со вторым уровнем энергии, равным разности между первым уровнем энергии и нехваткой энергии, кадр данных мог быть корректно декодирован с помощью объединенной энергии первого уровня энергии и второго уровня энергии.

21. Базовая станция по п.20, в которой устройство измерения включает в себя первое устройство измерения, сконфигурированное, чтобы измерять уровень энергии канала трафика обратной связи.

22. Базовая станция по п.21, в которой канал трафика является обратным дополнительным каналом (R-SCH) системы связи.

23. Базовая станция по п.21, в которой устройство измерения также включает в себя второе устройство измерения, сконфигурированное, чтобы измерять уровень энергии контрольного канала обратной связи.

24. Базовая станция по п.23, в которой устройство измерения также включает в себя устройство вычисления, сконфигурированное, чтобы вычислять соотношение между уровнем энергии канала трафика и уровнем энергии контрольного канала.

25. Базовая станция по п.20, которая также содержит устройство оценки, сконфигурированное, чтобы оценивать общий уровень энергии, достаточный, чтобы корректно декодировать кадр данных.

26. Базовая станция по п.20, которая также содержит устройство передачи, сконфигурированное, чтобы передавать нехватку энергии в прямом канале подтверждения приема вместе с соответствующим отрицательным подтверждением приема кадра данных.

РИСУНКИ