Способ и устройство для управления мощностью в системе связи с переменной скоростью передачи

 

Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в обеспечении управления мощностью в системах с переменной скоростью. Базовая станция отслеживает сигнал обратной линии связи, переданный с передвижной станции. Базовая станция определяет, должна ли передвижная станция увеличить или уменьшить свою мощность, основываясь либо на коэффициентах ошибок кадра, фиксируемых декодером, либо при помощи уровня принятой мощности сигнала, фиксируемой в приемнике. В ответ на этот анализ управляющий процессор вырабатывает сигнал управления мощностью и передает этот сигнал к передвижной станции. 5 с. и 42 з.п.ф-лы, 3 ил. 5 табл.

Уровень техники Область техники Изобретение относится к системам связи. Более конкретно, настоящее изобретение касается новых усовершенствованных способа и устройства для управления мощностью передачи в системе связи с переменной скоростью.

Описание аналогов Использование методов модуляции множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) (СДМА) является одним из нескольких методов для упрощения связи, в которой представлено большое число пользователей системы. Другие методы систем связи с множественным доступом, такие как множественный доступ с временным разделением (МДВР) (ТДМА) и множественный доступ с частотным разделением (МДЧР) (FДМА), известны из уровня техники. Однако метод модуляции МДКР с расширенным спектром имеет значительные преимущества над остальными методами модуляции для систем связи с множественным доступом. Использование метода МДКР в системах связи с множественным доступом описано в патенте США N 4901307, выданном 13 февраля 1990 г., озаглавленном "Система связи с множественным доступом с расширенным спектром, использующая спутниковые или наземные ретрансляторы", принадлежащем заявителю настоящего изобретения, описание которого включено сюда посредством ссылки. Использование метода МДКР в системе связи с множественным доступом дополнительно рассматривается в патенте США N 5103459, выданном 7 апреля 1992 г., озаглавленном "Система и способ для генерирования формы сигнала в сотовой телефонной системе МДКР", принадлежащем заявителю настоящего изобретения, описание которого включено сюда посредством ссылки.

Способ передачи речи в цифровых системах связи, который представляет частичные преимущества по увеличению пропускной способности связи при поддержании высокого качества обрабатываемой речи, заключается в использовании переменной скорости кодирования речи. Способ и устройство особенно удобного кодера речи с переменной скоростью передачи подробно описаны в совместно поданной патентной заявке США N 08/004484, которая является продолжением патентной заявки США N 07/713661, поданной 11 июля 1991 г., озаглавленной "Вокодер с переменной скоростью", принадлежащей заявителю настоящего изобретения, описание которого включено сюда посредством ссылки.

Для кадров данных с максимальной пропускной способностью речевых данных, когда упомянутое кодирование речи обеспечивает максимальную скорость речевых данных, используется речевой кодер с переменной скоростью. Когда речевой кодер с переменной скоростью передачи обеспечивает скорость речевых данных меньше максимальной, в кадрах передачи имеется избыточная пропускная способность. Способ передачи дополнительных данных в кадрах передачи фиксированного заранее заданного размера, при котором источник данных для кадров данных выдает данные с переменной скоростью, подробно описан в совместно поданной патентной заявке США N 08/171146, являющейся продолжением патентной заявки США N 07/822164, поданной 16 января 1992 г., озаглавленной "Способ и устройство для форматирования данных для передачи", заявленной заявителем настоящего изобретения, описание которого включено сюда посредством ссылки. В вышеуказанной патентной заявке описываются способ и устройство для комбинации данных различных типов из различных источников в одном кадре данных для передачи.

В кадрах, содержащих меньше данных, чем заранее заданная пропускная способность, потребление мощности может быть уменьшено путем стробирования передачи в усилителе передачи таким образом, что будут передаваться только части кадра, содержащие данные. Кроме того, могут быть уменьшены столкновения сообщений в системе связи, если данные размещены в кадрах в соответствии с заранее заданным псевдослучайным процессом. Способ и устройство для стробирования передачи и размещения данных в кадрах описаны в патентной заявке США N 08/19483, которая является продолжением патентной заявки США N 07/846312, поданной 5 марта 1992 г., озаглавленной "Рандомизатор пакета данных", заявленной заявителем настоящего изобретения, описание которого включено сюда посредством ссылки.

Полезным способом управления мощностью подвижной станции в системе связи является контроль мощности принятого от подвижной станции сигнала на базовой станции. Базовая станция в ответ на установленный в процессе контроля уровень мощности передает передвижной станции с регулярными интервалами разряды управления мощностью. Способ и устройство для управления мощностью передачи в таком виде описаны в патенте США N 5056109, выданной 8 октября 1991 г., озаглавленном "Способ и устройство для управления мощностью передачи в сотовой телефонной системе МДВР", принадлежащем заявителям настоящего изобретения, описание которого включено сюда посредством ссылки.

По другой стратегии непрерывной передачи, если скорость передачи данных меньше заранее заданного максимума, данные повторяются в пределах кадра таким образом, что занимают всю пропускную способность кадра. Если используется эта стратегия, потребление мощности и помехи другим пользователем могут быть уменьшены в периоды передачи данных со скоростью, меньшей заранее заданного максимума, путем уменьшения мощности, с которой передается кадр. Эта уменьшенная мощность передачи компенсируется избыточностью в потоке данных и может предоставлять выгоды в диапазоне для фиксированной максимальной мощности передачи.

Проблемой, с которой в стратегии непрерывной передачи сталкиваются при управлении мощностью передачи, является то, что приемник не знает заранее скорость передачи и, таким образом, не знает уровень мощности, который должен быть принят. Настоящее изобретение обеспечивает способ и устройство для управления мощностью передачи в непрерывно передающей системе связи.

Раскрытие изобретения Настоящее изобретение представляет новые и усовершенствованные способ и устройство для замкнутой системы управления мощностью передачи в системе связи. Целью настоящего изобретения является обеспечение своевременного управления мощностью, что необходимо для обеспечения устойчивого к внешним воздействиям качества линии связи в условиях быстрых замираний. Отмечается, что различные способы управления мощностью могут сменяться путем обмена данными сигнализации в ходе передачи. Такие изменения в формате управления мощностью могут быть желательны в ответ на изменения канальных характеристик или изменения услуг, к которым следует приспособиться.

Далее, следует заменить, что методы управления мощностью представлены в примере выполнения в системе связи с переменной скоростью, однако представленные способы одинаково применимы и для систем связи с фиксированной скоростью, и для систем связи, в которых скорость передачи данных меняется, при том, что на обоих концах линии связи известна скорость передачи. В тех случаях, когда скорость передачи известна, должна передаваться только информация, касающаяся известной скорости.

В примерном выполнении настоящее изобретение представляет систему связи с переменной скоростью, в которой первое устройство связи служит для передачи пакета данных, содержащего данные с различными скоростями, в кадре данных с заранее заданной пропускной способностью ко второму устройству связи, и если пакет данных меньше пропускной способности, для генерирования повторяющихся версий разрядов в пакете данных и для выдачи первой версии разрядов пакета данных и повторяющихся версий разрядов пакета данных в кадре данных, и в которой в передаваемой мощности кадр данных масштабируется в соответствии со скоростью передачи данных, система для управления мощностью передачи первого устройства связи на втором устройстве связи содержит приемное средство для приема кадра данных, средство определения качества кадра для определения коэффициента качества кадра из кадра данных, сравнивающее средство для сравнения коэффициента качества кадра с по меньшей мере одним предельным значением, при этом это предельное значение должно обеспечивать качественный сигнал, подходящий для скорости передачи данных, и передающее средство для передачи сигнала качества.

В примерном выполнении настоящее изобретение дополнительно рассматривает первое устройство связи для передачи пакета данных, состоящего из данных с переменной скоростью в кадре данных с заранее заданной пропускной способностью, ко второму устройству связи, при этом когда пакет данных меньше пропускной способности, вырабатывающего повторяющиеся версии разрядов пакета данных и обеспечивающего первую версию разрядов пакета данных и повторяющиеся версии разрядов пакета данных в кадре данных, и при этом мощность передачи для передачи кадра данных масштабируется в соответствии со скоростью передачи данных, систему для управления мощностью передачи на первом устройстве связи, реагирующую на сигнал управления мощностью от второго устройства связи, содержащую приемное средство для приема сигнала управления мощностью и управляющий процессор для определения сигнала управления передачей в соответствии с сигналом управления мощностью и скоростью передачи данных.

Краткое описание чертежей Характеристики, цели и преимущества настоящего изобретения станут более ясными из подробного описания, данного ниже, при рассмотрении его вместе с чертежами, на которых одинаковые обозначения обозначают одно и то же на всех чертежах.

Фиг. 1 является иллюстрацией примера передвижной телефонной системы.

Фиг. 2a-k являются иллюстрациями форматов кадра обратной линии связи прототипа и форматов кадра для кадров настоящего изобретения.

Фиг. 3 является иллюстрацией устройства по настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных выполнений По фиг. 1 информация может подаваться к коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСО) (PSTN) и от нее на системный контроллер и переключатель 2 или может подаваться на системный контроллер и переключатель 2 или от него другой базовой станцией, если вызов является связью между двумя передвижными станциями. Системный контроллер и переключатель 2, в свою очередь, подают данные на базовую станцию 4 и получают данные от нее. Базовая станция 4 передает данные на передвижную станцию 6 и принимает данные от нее.

В примерном выполнении сигналы, передаваемые между базовой станцией 4 и передвижной станцией 6, являются сигналами связи с расширенным спектром, генерирование колебаний которых подробно описано в вышеупомянутых патентах США N 4901307 и 5103459. Передающая линия для обмена сообщениями между передвижной станцией 6 и базовой станцией 4 описывается как обратная линия, а передающая линия для обмена сообщениями между базовой станцией 4 и передвижной станцией 6 описывается как прямая линия.

В примерном выполнении настоящее изобретение используется для управления мощностью передачи передвижной станции 6. Однако способы управления мощностью по настоящему изобретению одинаково применимы и для управления мощностью передачи базовой станции 4. По фиг. 3 базовая станция 30 и передвижная станция 50 показаны в виде блок-схемы, иллюстрирующей устройство для обеспечения управления мощностью передачи передвижной станции 50 по настоящему изобретению.

В традиционных исполнениях обратной линии кадры данных с переменной скоростью передаются от передвижной станции к базовой станции при помощи стробирования передачи, когда данные кадров передачи меньше, чем заранее заданный максимум. Фиг. 2a-g показывают примерную структуру кадра для линии связи со стробированной передачей. Фиг. 2a представляет кадр данных, передаваемых с полной скоростью, содержащий 16 одиночных групп управления мощностью (P₁-P₁₆) передаваемых данных.

Фиг. 2b-c представляют кадр передачи данных с половинной скоростью. Данные с половинной скоростью требуют только половины пропускной способности кадра данных. Затем данные выдаются дублированными, как показано на фиг. 2b, где каждая одиночная группа (P₁-P₈) управления мощностью представлена в кадре дважды. Такой кадр с повторением подается на устройство стробирования, которое запирает половину групп управления мощностью так, что только одна одиночная версия каждой группы управления мощностью передается как показано в кадре передачи на фиг. 2с.

Фиг. 2d-e показывают кадр передачи данных со скоростью в одну четвертую. Данные со скоростью в одну четвертую требуют только четверть пропускной способности кадра данных. Данные дублируются четыре раза, как показано на фиг. 2d, каждая одиночная группа (P₁-P₄) управления мощностью представлена в кадре четыре раза. Этот кадр с повторениями подается на устройство стробирования, которое запирает три четверти групп управления мощностью так, что только одна одиночная версия каждой группы управления мощностью передается, как показано в кадре передачи на фиг. 2e.

Фиг. 2f-g представляют кадр передачи данных со скоростью в одну восьмую. Данные со скоростью в одну восьмую требуют только одной восьмой пропускной способности кадра данных. Данные дублируются 8 раз, как показано на фиг. 2f, каждая одиночная группа (P₁-P₂) управления мощностью помещается в кадре восемь раз. Такой кадр с повторениями подается на устройство стробирования, которое запирает семь восьмых групп управления мощностью, так что только одна версия каждой одиночной группы управления мощностью передается как показано для кадра передачи на фиг. 2g.

Управление мощностью в системах, где кадры передаются как представлено на фиг. 2a-g, осуществляется сравнением принятой мощности каждой группы управления мощностью с заранее заданным порогом мощности и передачей обратно одного разряда, показывающего, что принятая мощность слишком высока или слишком мала. Так как передвижная станция знает, какие из групп управления мощностью были стробированы, она игнорирует сообщения управления мощностью, посланные для сортированных групп управления мощностью.

В линии связи по настоящему изобретению повторение данных в группах управления мощностью осуществляется как описано по отношению к фиг. 2b, 2d и 2f. Следует отметить, что порядок групп управления мощностью в кадрах на фиг. 2b, 2d и 2f дан в целях примера и что настоящее изобретение может быть применено равным образом к любому порядку групп управления мощностью. В настоящем изобретении стробирование избыточных данных не выполняется, а передается весь кадр с повторениями, но при передаче мощность уменьшается пропорционально величине избыточности, представленной в кадрах передачи. Примеры кадров передачи по настоящему изобретению показаны на фиг. 2h-k. Следует отметить, что настоящее изобретение одинаково применимо к любому порядку групп управления мощностью в кадрах передачи.

На фиг. 2h показан кадр с полной скоростью. Здесь представлены 16 состоящих из данных одиночных групп управления мощностью, занимающих всю пропускную способность кадра данных и передаваемых на наивысшем уровне мощности передачи. На фиг. 2i показан кадр с половинной скоростью. Здесь представлено восемь состоящих из данных одиночных групп управления мощностью с коэффициентом повторения 2, которые передаются на примерно вдвое меньшем, чем максимальный, уровне мощности передачи. На фиг. 2j показан кадр со скоростью в одну четвертую. Здесь представлены четыре одиночные группы управления мощностью с коэффициентом повторения 4, которые передаются на уровне, примерно в 4 раза меньшем, чем максимальный уровень мощности передачи. На фиг. 2k показан кадр со скоростью в одну восьмую. Здесь представлены две одиночные группы управления мощностью с коэффициентом повторения 8, которые передаются на уровне, примерно в 8 раз меньшем, чем максимальный уровень мощности передачи.

Мощность передачи может быть уменьшена без ухудшения качества линии связи при передаче кадров с повторением путем использования преимущества избыточности за счет когерентного или некогерентного объединения повторяющихся сигналов и путем использования преимущества методов прямого исправления ошибок, допустимых для коррекции кадров данных с избыточностью, каковые методы хорошо известны специалистам.

В этой схеме передачи управление мощностью значительно сложнее, если приемник не знает заранее скорость, с которой передаются данные. Как показано на фиг. 2h-2k, адекватность мощности приемника полностью зависит от скорости, с которой передаются данные, т.е. информации, которую приемник не знает заранее. Последующее описание раскрывает способы, при помощи которых в системе связи такого типа может быть осуществлено управление мощностью.

Если линия связи ухудшается, качество линии связи может быть улучшено путем снижения скорости передачи данных по линии связи и введением избыточности в поток передаваемых данных в целях исправления ошибок, или путем увеличения энергии передачи передающего устройства. В примерном выполнении управления мощностью передачи передвижной станции 50 некоторые из способов определения того, что мощность передачи передвижной станции 50 должна быть увеличена или что скорость передачи данных передвижной станции должна быть уменьшена, включают в себя: (a) обнаружение базовой станцией высокого уровня кадровых ошибок на обратной линии связи; (b) передвижная станция обнаруживает, что ее мощность максимальна для обратной линии связи; (c) базовая станция обнаруживает, что принятая по обратной линии связи мощность низка;
(d) расстояние от базовой до передвижной станции велико и
(e) плохое расположение передвижной станции.

Наоборот, некоторые из способов определения того, что мощность передачи передвижной станции 50 должна быть уменьшена или что скорость передачи данных передвижной станции должна быть увеличена, включают в себя:
(a) обнаружение базовой станцией низкого уровня кадровых ошибок на обратной линии связи;
(b) передвижная станция обнаруживает, что ее энергия ниже порога для обратной линии связи;
(c) базовая станция обнаруживает, что принятая на обратной линии связи мощность высока;
(d) расстояние от базовой до передвижной станции мало и
(e) хорошее расположение передвижной станции.

Часто требуется уменьшить скорость передачи данных, чтобы усилить линию передачи данных, вместо увеличения энергии передачи по этой линии связи. Существует три причины для уменьшения скорости передачи данных для улучшения линии связи. Первая причина заключается в том, что система передачи может уже находиться на максимальной мощности передачи. Вторая причина - система передачи может исчерпать накопленную в батареях мощность, т.е. увеличение энергии передачи уменьшит время работы. Третья причина состоит в том, что передачи одного пользователя в примерном выполнении системы МДКР являются помехами для других пользователей, передающих на эту базовую станцию, и желательно ограничить такое взаимовлияние.

Когда передвижная станция 50 фиксирует необходимость поменять скорость передачи, управляющий процессор 58 в передвижной станции 50 посылает сигнал, задающий набор изменяемых скоростей передачи, источнику 60 данных с переменной скоростью. Набор изменяемых скоростей является набором скоростей, с которыми источник 60 данных выдает данные. В ответ на сигнал изменения скорости источник 60 данных с переменной скоростью подает все данные для передач в пределах набора изменяемых скоростей. Источник 60 данных может выдавать данные модема, факса или речевые данные. Источник 60 данных может быть источником с переменной скоростью передачи, который меняет скорость своей передачи от кадра к кадру в течение передачи, или может быть способен варьировать скорости только по команде. Речевой источник с переменной скоростью описывается подробней в вышеупомянутой патентной заявке N 08/004484.

Необходимость изменять набор скоростей передачи данных может указываться одним из перечисленных выше условий. Если способ, при помощи которого определятся, что набор скоростей передачи данных должен быть изменен, является зависящим от месторасположения, например расстояния или расположения передвижной станции, то на управляющий процессор 58 подается внешний сигнал, указывающий условие расположения. Это условие расположения может быть зафиксировано передвижной станцией 50 или базовой станцией 30 и передано передвижной станции 50. В ответ управляющий процессор 58 подает сигнал, указывающий набор изменяемых скоростей, при которых передвижная станция 50 может вести передачу.

С другой стороны, если при помощи способа обнаруживается необходимость изменения скорости из-за условий мощности передачи (например, если мощность передачи передвижной станции максимальна или ниже предела), то сигнал подается от передатчика (XMTR) 64 к управляющему процессору 58, показывающему мощность передачи. Управляющий процессор 58 сравнивает мощность передачи с заранее заданными пределами и в соответствии с этим сравнением может выдавать показания набора скоростей источнику 60 данных с переменной скоростью.

В выполнении замкнутой системы управления мощностью сигналы управления мощностью подаются от базовой станции 30 передвижной станции 50. Способ, при помощи которого базовая станция 30 определяет сигнал управления мощностью, зависит от характеристики линии связи, которую базовая станция 30 использует как определение качества линии связи. К примеру, базовая станция 30 может определять сигнал управления мощностью в соответствии с принятой мощностью или в соответствии с коэффициентом ошибок кадра. Настоящее изобретение равно применимо ко всем коэффициентам качества линии связи.

Если используемым коэффициентом качества линии связи является принятая мощность, то сигнал с передвижной станции 50, принятый на базовой станции 30 антенной 40, подается на приемник (RCVR) 42, который выдает показания принятой мощности на управляющий процессор 46. Если коэффициентом качества линии связи является коэффициент ошибок кадра, то приемник 42 преобразует с понижением частоты и демодулирует сигнал и подает демодулированный сигнал на декодер 44. Декодер 44 определяет показания коэффициента ошибок и подает сигнал, показывающий коэффициент ошибок, на управляющий процессор 46.

Управляющий процессор 46 сравнивает коэффициент качества линии связи с пределом или набором пределов, которые могут быть постоянными или переменными. Управляющий процессор 46 затем подает информацию управления мощностью либо на кодер 34, либо на кодер 47 управления мощностью (P.C.ENC.). Если информация управления мощностью должна быть закодирована в кадр данных, то данные управления мощностью подаются на кодер 34. Этот способ требует, чтобы весь кадр данных обрабатывался до передачи данных управления мощностью. Затем закодированные кадры сообщения и данных управления мощностью подаются на передатчик (XMTR) 36. Данные управления мощностью могут просто затирать части кадра данных или могут быть размещены в заранее заданных вакантных позициях в кадре передачи. Если данные управления мощностью затирают данные потока передачи, то это можно скорректировать методами прямого исправления ошибок на передвижной станции 50.

В выполнениях, которые обрабатывают полный кадр данных до выдачи данных управления мощностью, возникает задержка, нежелательная в условиях быстрых замираний. Альтернативой является выдача данных управления мощностью прямо на передатчик 36, где они могут быть вставлены в выходной поток данных. Если данные управления мощностью передаются без кодирования для исправления ошибок, то кодер 47 управления мощностью просто пропускает данные управления мощностью на передатчик 36. Если для данных управления мощностью желательно кодирование для исправления ошибок без задержки или ожидания обработки полного кадра данных, то кодер 47 управления мощностью обеспечивает кодирование данных управления мощностью без учета данных выходного потока передач.

Передатчик 36 преобразует с повышением частоты, модулирует и подает сигнал на антенну 38 для передачи. Переданный сигнал принимается антенной 52 и подается на приемник (RCVR) 54, где этот сигнал преобразуется с понижением частоты и демодулируется. Если данные управления мощностью закодированы вместе с полным кадром данных сообщения, то данные сообщения и управления мощностью подаются на декодер 56. Декодер 56 декодирует сигнал и отделяет данные управления мощностью от данных сообщения.

Если, с другой стороны, данные управления мощностью не закодированы вместе с полным кадром данных, а собраны в поток данных для передачи, то приемник 54 извлекает данные управления мощностью из входного потока данных и подает закодированные данные на декодер 55 управления мощностью (P.C.DEC. ). Если данные управления мощностью закодированы, то декодер 55 управления мощностью и подает декодированные данные управления мощностью на управляющий процессор 58. Если данные управления мощностью не закодированы, то данные подаются от приемника 54 прямо на управляющий процессор 58.

Сигнал управления мощностью подается на управляющий процессор 58, который в соответствии с сигналом управления мощностью подает на источник 60 данных с переменной скоростью сигнал, указывающий набор скоростей, либо на передатчик 64 сигнал передачи, указывающий измененный уровень мощности передачи.

Базовая станция 30 не знает заранее скорость передачи данных передаваемого кадра, так что в выполнениях, в которых мощность варьируется в соответствии с избыточностью данных в кадре или скоростью передачи данных кадра, определение сигнала управления мощностью из принятых характеристик качества линии связи зависит от скорости передачи. В одном выполнении передвижная станция 50 может содержать двоичные разряды, представляющие в некодированном виде скорость передачи данных в начале кадра. Это может быть приемлемо, если кадры содержат достаточно двоичных разрядов информации, чтобы уплотнение пропускной способности было невелико.

В альтернативном выполнении базовая станция 30 может оценивать скорость передачи кадра по первой части кадра. К примеру, к началу каждого кадра может быть добавлена преамбула, и базовая станция может оценивать скорость передачи как такую, которая обеспечивает наилучшую коррекцию преамбулы.

В другом примерном выполнении выдачи сигнала управления мощностью, зависящего от скорости, несколько двоичных разрядов информации управления мощностью могут подаваться от базовой станции 30 передвижной станции 50. В первом выполнении многоразрядного сигнала управления мощностью принятая мощность используется как коэффициент качества линии связи. Приемник 42 подает сигнал измерения принятой мощности на управляющий процессор 46. Управляющий процессор 46 сравнивает значение принятой мощности с набором пределов.

В примере первого варианта выполнения многоразрядного сигнала управления мощностью имеется один предел, показывающий номинальную принятую мощность для каждой гипотезы о скорости передачи. Управляющий процессор 46 выдает сигнал, указывающий, в каком диапазоне уровней квантования мощности находится принятая мощность. Требуемая мощность для режима полной скорости будет наибольшей, а мощность, требуемая для режима скорости в одну восьмую, будет наименьшей. К примеру, могут быть установлены следующие 5 уровней:
- уровень 4 - принятая мощность больше, чем номинальная мощность полной скорости;
- уровень 3 - принятая мощность находится между номинальными мощностями полной и половинной скоростей;
- уровень 2 - принятая мощность находится между номинальными мощностями половинной скорости и скорости в одну четвертую;
- уровень 1 - принятая мощность находится между номинальными мощностями скорости в одну четвертую и скорости в одну восьмую;
- уровень 0 - принятая мощность меньше, чем номинальная мощность скорости в одну восьмую.

Двоичные разряды, показывающие уровень принятой мощности, затем объединяются с данными потока сообщений в кодере 34 и передаются обратно на передвижную станцию 50, как описано выше. Передвижная станция 50 знает скорость передачи данных, с которой эти данные передаются, и потому регулировки мощности могут основываться на знании скорости передачи для группы управления мощностью в соответствии информации замкнутой системы, как показано в табл. 1. Табл. 1 представляет выгоду многоуровневого выполнения, которая заключается в том, что если измеренное качество сильно отличается от желаемого уровня (возможно, из-за случайного глубокого замирания), можно производить большую регулировку мощности. В этом выполнении нужно 3 двоичных разряда для того, чтобы отослать обратно эту информацию 1-из-5 уровней. Это увеличивает издержки на линии обратной связи.

Одним из путей уменьшения величины издержек, необходимых для управления мощностью в системе с переменной скоростью передачи, может быть ограничение количества скоростей передачи до числа 2ⁿ-1, где n - целое число. К примеру, если набор скоростей сокращается до 3 возможных скоростей, то будут нужны 2 двоичных разряда для передачи уровня принятой мощности. Другой способ для уменьшения количества издержек, необходимых для управления мощностью, состоит в более редком обеспечении обратной передачи информации о качестве для более низких скоростей передачи. Измерения качества для этих более низких скоростей передачи будут делаться соответственно через более долгие промежутки времени. Это улучшает точность таких измерений качества для режима более низких скоростей.

Другим способом уменьшения количества разрядов управления мощностью, отводимых на кадр, является изменение предельных значений в каждом кадре. К примеру, в случае с четырьмя возможными скоростями передачи могут быть использованы два чередующихся случая, как показано в табл. 2 и 3.

Все вышеупомянутые методы сжимают пропускную способность. Один из подходов для уменьшения количества информации, подлежащей передаче обратно, состоит в том, чтобы делать оценки по более долгим промежуткам времени, получая тем самым более точные оценки путем усреднения по более долгим периодам оценки. К сожалению, в некоторых случаях с замираниями такая задержка может вызвать значительное ухудшение характеристик, что неприемлемо.

Предпочтительный подход к обеспечению оценок по более долгим интервалам измерений состоит в использовании более долгих интервалов измерений только для выбранных скоростей. К примеру, мощность может сравниваться с пределом для полной скорости для каждой группы управления мощностью, с пределом для половинной скорости - для каждой второй группы управления мощностью, с пределом для скорости в одну четвертую - для каждой четвертой группы управления мощностью, а с пределом для скорости в одну восьмую - для каждой восьмой группы управления мощностью. При 16 группах управления мощностью в кадре потребуется 16+8+4+2=30 разрядов на кадр. Тот факт, что разряды генерируются равномерно, может повлечь избыточную задержку для некоторых разрядов. Более долгие интервалы измерений при данном подходе подобны задержкам для более низких скоростей передачи в системе, где данные передаются только в 1/2, 1/4 или 1/8 частях групп управления мощностью, а периоды без данных не могут предоставлять информацию управления мощностью.

Другой способ уменьшения величины необходимой информации управления мощностью состоит в передаче оценки мощности для первой группы управления мощностью в кадре, а для последующих групп управления мощностью в кадре - в передаче обратно оценок качественных различий с учетом предыдущей группы управления мощностью. Этот метод удобен, когда все группы управления мощностью в кадре передаются с одинаковой номинальной мощностью и отсутствует стробирование групп управления мощностью.

Даже в тех приложениях, где скорость передачи может меняться от кадра к кадру, скорость передачи обычно меняется только раз в несколько кадров. Скорость также обычно точно определяется в конце каждого кадра. Альтернативное примерное выполнение, которое использует преимущества этих характеристик, заключается в следующем. Базовая станция 30 измеряет качество принятого сигнала с учетом одного предела для каждой группы управления мощностью и посылает обратно передвижной станции 50 одноразрядный результат этого сравнения.

Для первой группы управления мощностью базовая станция 30 использует порог качества, основанный на скорости передачи предыдущего кадра. На основании измеренного принятого качества базовая станция 30 регулирует свой порог качества для сравнения качества следующей группы управления мощностью. Пороги для сравнений с последующими группами управления мощностью регулируются на основании принятого качества с учетом текущего порога.

Пример такого выполнения показан в табл. 4 и 5. Таблица 4 показывает следующий порог качества базовой станции и передаваемый по обратной связи разряд качества в зависимости от текущего порога качества и измеренного принятого уровня качества. Таблица 5 показывает регулировку мощности передвижной станцией в ответ на переданный по обратной связи разряд качества в зависимости от ее известной скорости передачи для группы управления мощностью, соответствующей этому разряду, и ее оценку использованного порога базовой станции. Предполагается, что порог базовой станции устанавливается на основании скорости предыдущего кадра для сравнения первой группы управления мощностью и правильно устанавливается для сравнений остальных групп управления мощностью. Используются пороги качества для режимов полной скорости, половинной скорости, скорости в одну четвертую и скорость в одну восьмую, а уровни принятого качества даны в таблице 1 (т.е. уровень 4 соответствует наибольшей принятой мощности).

Таблица 5 дает пример действия базовой станции и передвижной станции для случая, когда существует 16 групп управления мощностью, когда предыдущий кадр был кадром с полной скоростью, а разряды качества базовой станции были переданы передвижной станции с нулевой задержкой. В этом примере передвижная станция меняет свою скорость передачи от полной до 1/8 в новом кадре. Мощность первой группы управления мощностью нового кадра регулируется от мощности, использованной для последней группы управления мощностью предыдущего кадра, при помощи разницы номиналов требуемых мощностей между режимами полной скорости и скорости 1/8. Принятый уровень качества базовой станции меняется в зависимости от условий канала и передаваемого уровня мощности. Принятый разряд качества передвижной станции может не согласовываться со значением, переданным базовой станцией, из-за ошибок в линии обратной связи.

В примерном выполнении кодер 34 выдает измеренную информацию о качестве, незакодированную или закодированную отдельно от остальных данных потока сообщений. В примерном выполнении данные потока сообщений кодируются на основе кадров, и кодирование не выполняется, пока не принят весь кадр. Задержка, вызванная хранением кадра данных в буфере, может вызвать задержку в регулировке мощности, неприемлемую в некоторых средах с замиранием.

В текущем выполнении, описанном в вышеупомянутом Interin Standard, один незакодированный разряд информации посылается обратно каждые 1,25 мс. Эта информация посылается через в двух последовательных символьных интервалах модуляции со скоростью передачи 19,2 тысячи символов в сек. Посылка одного разряда в двух символьных интервалах увеличивает энергию разряда информации так, что его коэффициент ошибок улучшается. Мощность этих двух символов также может быть отрегулирована, чтобы отличаться от других символов потока сообщений. В другом подходе два разряда качества посылаются обратно в двух символьных интервалах модуляции, и их мощность увеличивается, как это требуется для желательного коэффициента ошибок.

Другой способ уменьшения уплотнения пропускной способности в управлении мощностью в замкнутой системе заключается в выдаче данных управления мощностью в схеме модуляции, которая отличается от схемы модуляции передач данных потока сообщений. К примеру, если данные потока сообщений передаются с использованием двоичной фазовой модуляции, то информация об управлении мощностью может передаваться обратно с использованием М-ичной фазовой модуляции. К примеру, когда существует N возможных скоростей передачи, существует N точек идеальной установки принятой мощности. Т.к. каждая из N точек установки соответствует принятому порогу измерения мощности, измерение мощности на самом деле квантуется в одном из N+1 уровней. Эта информация затем передается обратно. Если существует четыре возможных скорости передачи (N=4), то для передаваемой обратно информации можно использовать пятиричную фазовую манипуляцию (ФМн) (PSK). Точно так же, если существует три возможных скорости передачи, можно использовать четверичную фазовую манипуляцию (т.е. квадратурную фазовую манипуляцию, КФМн, QPSK).

Обычно существуют два предпочтительных способа выдачи возвращаемой информации о качестве в кадре данных. Возвращаемая информация о качестве может быть введена в закодированную последовательность данных канала передачи сообщений либо структура кадра может предусматривать места для этих разрядов. Для уменьшения задержки в передаваемой обратно информации возвращаемая информация обычно вставляется без кодирования с прямым исправлением ошибок или с прямым исправлением ошибок, использующим меньшую длину блока, чем для потока сообщений, который может обычно приспосабливаться к большим задержкам. Однако в приложениях, в которых приемлемы одинаковые задержки сообщений и обратных передач управления мощностью, возвращаемая информация управления мощностью может мультиплексироваться в данные прямого канала связи.

Один из подходов к выполнению режимов с меньшими скоростями передачи состоит в поддержании одинаковой полной скорости передачи символа и в повторении символов столько раз, сколько требуется для более низких скоростей (2 раза для половинной скорости и т.д.). Если повторенные символы передаются последовательно, фактически с более долгим периодом для одного символа, может быть разумным когерентно объединять энергию в смежных средах повторяющихся символов. Это обеспечило бы усовершенствование в аддитивном белом Гауссовом шуме или приложениях с очень медленными затуханиями, но в большинстве сред с затуханиями действие улучшится, если повторяющиеся символы будут передаваться настолько раздельно, насколько это возможно. Такое разделение делает менее вероятным то, что все повторяющиеся символы будут искажены одним и тем же замиранием, поскольку обеспечивается разнесение, которое может защитить от эффектов пакетных ошибок в кадре.

Когда повторяющиеся символы распределены, например, путем повторения всей последовательности, может быть достигнута дополнительная выгода от возвращаемой информации. Если возвращаемая информация указывает, что некоторые из посланных символов были приняты с низким качеством, следует увеличить мощность так, чтобы последующие символы были приняты с номинальным уровнем качества. Однако кодирование не должно основываться на сохранении этих прежде переданных символов, которые были приняты с низким качеством, если большинство групп повторных символов еще следует послать. Последующие символы могут получить дополнительную символьную энергию для того, чтобы, когда принятые повторяющиеся символы будут комбинироваться, достигалось качество, близкое к номинальному. Наоборот, можно достичь дополнительного сбережения мощности путем уменьшения энергии повторяющегося символа, если начальные символы набора повторяющихся символов приняты с большим качеством, чем необходимо.

Предшествующее описание предпочтительных выполнений позволяет любому специалисту сделать или использовать настоящее изобретение. Разнообразные модификации данных выполнений очевидны специалистам, а основополагающие принципы, определенные здесь, могут быть применены к другим выполнениям без использования изобретательства. Таким образом, настоящее изобретение не направлено на ограничение показанными здесь выполнениями, а согласуется с наиболее широким объемом, относящимся с изложенными здесь принципами и новыми признаками.

ПЕРЕВОД НАДПИСЕЙ К ЧЕРТЕЖАМ
Фиг. 1:
слева сверху: к КТСО/от КТСО
слева снизу: к другим базовым станциям/ от других базовых станций
2 - системный контроллер и переключатель
4 - базовая станция
Фиг. 2:
слева: энергия
в середине: кадр
Фиг. 3:
30 - базовая станция
32 - источник данных
34 - кодер
36 - передатчик
38, 40 - антенна
42 - приемник
44 - декодер
46 - управляющий процессор
47 - кодер управления мощностью
50 - передвижная станция
52 - антенна
54 - приемник
55 - декодер управления мощностью
56 - декодер
58 - управляющий процессор
60 - источник данных
62 - кодер
64 - передатчик надписи у стрелок от декодеров 44 и 56:
данные потока сообщенийн

Формула изобретения

1. Система управления мощностью передачи первого устройства связи во втором устройстве связи, причем первое устройство связи передает пакет данных с переменной скоростью передачи данных в виде кадра данных с заранее заданной пропускной способностью во второе устройство связи, и при этом, когда пакет данных меньше пропускной способности данных, генерируются повторяющиеся версии двоичных разрядов в пакете данных и мощность передачи для передачи кадра данных масштабируется в соответствии со скоростью передачи данных, а система имеет приемник для приема кадров данных, отличающаяся тем, что содержит (а) средство определения качества кадра для определения коэффициента качества из кадра данных, (б) сравнивающее средство для сравнения коэффициента качества кадра с по меньшей мере одним пороговым значением для обеспечения сигнала качества в соответствии со скоростью передачи данных, и (в) передатчик для передачи сигнала качества.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство определения скорости передачи для определения скорости передачи данных из принятого кадра данных.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит устройство кодирования, расположенное между сравнивающим средством и передатчиком, для приема сигнала качества и данных потока сообщений и для объединения данных потока сообщений с сигналом качества в соответствии с заранее заданным форматом объединения.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что заранее заданный формат объединения затирает части данных потока сообщений сигналом качества.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что заранее заданный формат объединения выдает сигнал качества в заранее заданных промежутках в данных потока сообщений.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство определения скорости служит для отделения сигнала указания скорости от кадра данных и определения скорости передачи данных в соответствии с сигналом указания скорости.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство сравнения дополнительно служит для определения порога сравнения в соответствии с определением скорости передачи.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коэффициент качества кадра указывает принятую мощность.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коэффициент качества указывает коэффициент ошибок.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство сравнения служит для сравнения коэффициента качества с несколькими пороговыми значениями.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство сравнения служит для сравнения коэффициента качества с изменяющимися во времени пороговыми значениями.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что каждое из пороговых значений соответствует различным гипотезам скорости передачи данных.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что скорость передачи данных входит в набор из N возможных скоростей передачи данных, а средство сравнения служит для сравнения коэффициента качества с N пороговыми значениями и выработки сигнала, указывающего один из N+1 сигналов качества.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что скорость передачи данных выбирается из набора скоростей данных, а изменяющиеся во времени пороговые значения представляют первый заранее заданный поднабор возможных порогов во время первого цикла управления мощностью, и второй заранее заданный набор возможных порогов во время второго цикла управления мощностью.

15. Система для управления мощностью передачи первого устройства связи во втором устройстве связи, причем первое устройство связи передает пакет данных с переменной скоростью передачи данных в виде кадра данных с заранее заданной пропускной способностью во второе устройство связи, и при этом, когда пакет данных меньше пропускной способности данных, генерируются повторяющиеся версии двоичных разрядов в пакете данных и мощность передачи для передачи кадра данных масштабируются в соответствии со скоростью передачи данных, а система имеет приемник для приема кадров данных, отличающаяся тем, что содержит (а) управляющий процессор для определения сигнала управления передачей в соответствии с сигналом управления мощностью и скоростью передачи данных.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что дополнительно содержит передатчик для передачи данных с переменной скоростью передачи в ответ на сигнал управления передачей.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник данных с переменной скоростью передачи для обеспечения данных с переменной скоростью передачи при выбранной скорости передачи данных и для выбора скорости передачи данных в соответствии с сигналом управления передачей.

18. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что приемник дополнительно служит для приема данных потока сообщений, устройство дополнительно содержит декодер, расположенный между приемником и управляющим процессором, для отделения сигнала управления мощностью от данных потока сообщений.

19. Способ управления мощностью передачи первого устройства связи во втором устройстве связи, причем первое устройство связи передает пакет данных с переменной скоростью передачи данных в виде кадра данных с заранее заданной пропускной способностью во второе устройство связи, и при этом, когда пакет данных меньше пропускной способности данных, генерируются повторяющиеся версии двоичных разрядов в пакете данных и мощность передачи для передачи кадра данных масштабируются в соответствии со скоростью передачи данных, а система имеет приемник для приема кадров данных, отличающийся тем, что (а) принимают кадр данных, (б) определяют коэффициент качества кадра из кадра данных, (в) сравнивают коэффициент качества кадра с по меньшей мере одним пороговым значением, (г) генерируют сигнал качества в соответствии со скоростью передачи данных и (д) передают сигнал качества.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что дополнительно содержит операцию определения скорости передачи данных из принятого кадра данных.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что дополнительно содержит операцию объединения данных потока сообщения с сигналом качества в соответствии с заранее заданным форматом объединения.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что заранее заданный формат объединения затирает части данных сообщения сигналом качества.

23. Способ по п.21, отличающийся тем, что заранее заданный формат объединения выдает сигнал качества в заранее заданных промежутках данных потока сообщений.

24. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно содержит операцию отделения сигнала указания скорости от кадра данных и определения скорости передачи данных в соответствии с сигналом указания скорости.

25. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно содержит операцию определения порога сравнения в соответствии с определением скорости.

26. Способ по п. 19, отличающийся тем, что коэффициент качества кадра указывает принятую мощность.

27. Способ по п. 19, отличающийся тем, что коэффициент качества кадра указывает коэффициент ошибок.

28. Способ по п.19, отличающийся тем, что операция сравнения коэффициента качества кадра с по меньшей мере одним пороговым значением содержит сравнение коэффициента качества с несколькими пороговыми значениями, где каждый порог представляет собой гипотезу о скорости передачи.

29. Способ по п.19, отличающийся тем, что операция сравнения коэффициента качества кадра с по меньшей мере одним пороговым значением содержит сравнение коэффициента качества с изменяющимися во времени пороговыми значениями.

30. Система для управления мощностью передачи первого устройства связи во втором устройстве связи, причем первое устройство связи передает пакет данных с переменной скоростью передачи данных в виде кадра данных с заранее заданной пропускной способностью во второе устройство связи, и при этом, когда пакет данных меньше пропускной способности данных, генерируются повторяющиеся версии двоичных разрядов в пакете данных и мощность передачи для передачи кадра данных масштабируется в соответствии со скоростью передачи данных, а система имеет приемник для приема кадров данных, отличающаяся тем, что содержит (а) схему измерения качества кадра для определения коэффициента качества кадра из кадра данных, (б) сравниватель для сравнения коэффициента качества данных с по меньшей мере одним пороговым значением для обеспечения сигнала качества в соответствии со скоростью передачи данных и (в) передатчик для передачи качества.

31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что дополнительно содержит устройство оценки скорости для оценки скорости передачи данных из принятого кадра данных.

32. Устройство по п.30, отличающееся тем, что дополнительно содержит кодер, расположенный между сравнивателем и передатчиком для приема сигнала качества и данных потока сообщений и для объединения данных потока сообщений с сигналом качества в соответствии с заранее заданным форматом объединения.

33. Устройство по п.32, отличающееся тем, что заранее заданный формат объединения затирает части данных потока сообщений сигналом качества.

34. Устройство по п.32, отличающееся тем, что заранее заданный формат объединения выдает сигнал качества в заранее заданных промежутках данных потока сообщений.

35. Устройство по п.31, отличающееся тем, что устройство оценки скорости передачи служит для отделения сигнала указания скорости от кадра данных и определения скорости передачи данных в соответствии с сигналом указания скорости.

36. Устройство по п.31, отличающееся тем, что сравниватель дополнительно служит для определения порога сравнения в соответствии с определением скорости.

37. Устройство по п.30, отличающееся тем, что коэффициент качества кадра указывает принятую мощность.

38. Устройство по п.30, отличающееся тем, что коэффициент качества указывает коэффициент ошибок.

39. Устройство по п.30, отличающееся тем, что сравниватель служит для сравнения коэффициента качества с несколькими пороговыми значениями.

40. Устройство по п.30, отличающееся тем, что сравниватель служит для сравнения коэффициента качества с изменяющимися во времени пороговыми значениями.

41. Устройство по п.39, отличающееся тем, что каждое из пороговых значений соответствует различным гипотезам об скорости передачи данных.

42. Устройство по п.41, отличающееся тем, что скорость передачи данных входит в набор из N возможных скоростей передачи данных, а сравниватель служит для сравнения коэффициента качества с N пороговыми значениями и выработки сигнала, указывающего один из N+1 сигналов качества.

43. Устройство по п.40, отличающееся тем, что скорость передачи данных выбирается из набора скоростей передачи данных, а изменяющиеся во времени пороговые значения представляют первый заранее заданный поднабор возможных порогов во время первого цикла управления мощностью и второй заранее заданный набор возможных порогов во время второго цикла управления мощностью.

44. Система для управления мощностью передачи первого устройства связи, реагирующего на сигнал управления мощностью из второго устройства связи, причем первое устройство связи передает пакет данных с переменной скоростью передачи данных в виде кадра данных с заранее заданной пропускной способностью во второе устройство связи, и при этом, когда пакет данных меньше пропускной способности данных, генерируются повторяющиеся версии двоичных разрядов в пакете данных и мощность передачи для передачи кадра данных масштабируется в соответствии со скоростью передачи данных, а система имеет приемник для приема кадров данных и отличается тем, что содержит (а) управляющий процессор для определения сигнала управления передачей в соответствии с сигналом управления мощностью и скоростью передачи данных.

45. Устройство по п.44, отличающееся тем, что содержит передатчик для передачи данных с переменной скоростью, отвечающих сигналу управления передачей.

46. Устройство по п.44, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник данных с переменной скоростью передачи для обеспечения данных с переменной скоростью при выбранной скорости передачи данных и для выбора скорости передачи данных в соответствии с сигналом управления передачей.

47. Устройство по п. 44, отличающееся тем, что приемник дополнительно служит для приема данных потока сообщений, устройство дополнительно содержит декодер, расположенный между приемником и управляющим процессором для отделения сигнала управления мощностью от данных потока сообщения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8