Способ и устройство для управления мощностью передачи множественных каналов в системе связи мдкр
Изобретение относится к способам и устройствам для поддержания независимого управления мощностью множественных каналов в МДКР системах, которые задают один поток обратной связи управления мощностью на обратной линии связи, который используется для управления мощностью прямой линии связи. Один поток обратной связи является "разделенным по времени" среди множественных каналов, требующих индивидуального управления мощностью. Каждый субпоток обратной связи может быть присвоен соответственному каналу и может использоваться для управления его мощностью. Технический результат заключается в независимом управлении мощностью множественных каналов. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Настоящее изобретение относится к передаче данных. Более конкретно изобретение относится к новейшим и улучшенным методам для управления мощностью передачи множественных каналов в МДКР системе связи (например, в широкополосной МДКР системе).
В беспроводной коммуникационной системе пользователь с пользовательским терминалом (например, сотовым телефоном) устанавливает связь с другим пользователем через передаваемые сообщения по прямой линии связи или обратной линии связи через одну или более базовых станций. Под прямой линией связи подразумевается передача из базовой станции в пользовательский терминал, а под обратной линией связи подразумевается передача из пользовательского терминала в базовую станцию. Для прямой линии связи и обратной линии связи обычно выделяют различные частоты.
В системе множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA, МДКР) полная передаваемая мощность из базовой станции обычно является индикативной для полной пропускной способности прямой линии связи, поскольку данные могут одновременно передаваться нескольким пользователям на одной полосе частот. Каждому активному пользователю выделяется доля полной передаваемой мощности так, что совокупная передаваемая мощность для всех пользователей меньше или равна полной доступной передаваемой мощности.
Чтобы максимизировать пропускную способность прямой линии связи, передаваемая мощность в каждый пользовательский терминал может управляться контуром управления мощности так, что уровень сигнала, измеренный по отношению сигнал/шум (SNR, С/Ш) передаваемого сообщения, принятого на пользовательском терминале, поддерживается на задаваемом отношении С/Ш. Указанное задаваемое отношение С/Ш часто упоминается как заданное значение управления мощностью или просто (заданное значение). Второй контур управления мощностью обычно используется для настройки заданного значения так, чтобы поддерживался желаемый уровень помехоустойчивости, измеренный по частоте ошибок по кадрам (FER, ЧОК). Таким образом, механизм управления мощностью прямой линии связи делает попытку снизить потребление мощности и помеху, поддерживая при этом желательный уровень помехоустойчивости линии связи. Это приводит к увеличенной пропускной способности системы и уменьшенным задержкам при обслуживании пользователей.
Многие МДКР системы нового поколения, для того, чтобы обеспечить высокоскоростное обслуживание данных и/или множественные услуги (например, голосовые и пакетные данные), поддерживают передачу одновременно по множественным каналам. Указанные каналы могут использоваться для передачи данных на различных скоростях передачи данных и дополнительно могут использовать различные схемы обработки. Каждому пользовательскому терминалу может быть выделен поток [информации] обратной связи (или подканал управления мощностью) для управления мощностью таких каналов. Поток обратной связи обычно используется, чтобы посылать информацию, индикативную для уровня принимаемого сигнала для передачи на одном из каналов. Указанная информация может быть использована базовой станцией для того, чтобы обеспечить управление мощностью для всех каналов.
Управление мощностью становится более сомнительным, если передаваемая мощность для множественных каналов не соотносится определенным соотношением. Это может произойти, если каналы не передаются из одного и того же набора базовых станций (например, различные ситуации "перераспределения каналов связи от одной сотовой зоны к другой"). Например, первый канал может передаваться из набора базовых станций с использованием мягкого перераспределения, а второй может передаваться только из одной базовой станции в наборе. Для первого канала, для того, чтобы восстановить передаваемое сообщение, пользовательский терминал накапливает и объединяет передаваемую мощность из всех передающих базовых станций, и управление мощностью для этого канала основано на объединенной мощности. А для второго канала управление мощностью могло бы быть основано на передаваемой мощности, принимаемой из единственной передающей базовой станции.
С точки зрения базовой станции, передающей второй канал, передаваемая мощность для двух каналов может не быть коррелированной. Обычно, для канала в мягком перераспределении процентный вклад из отдельных базовых станций не известен. Таким образом, величина, которую данная базовая станция вносит в первый канал, может быть неизвестной. Если для того, чтобы посылать информацию управления мощностью для первого канала выделяется и используется один поток обратной связи, то эффективное управление мощностью второго канала обычно невозможно на основе указанного потока обратной связи. Если передаваемая мощность для двух каналов является не коррелированной, то базовая станция не способна точно настаивать передаваемую мощность для второго канала на основе информации обратной связи для первого канала.
Как можно видеть, необходимы методы, которые могут быть использованы для эффективного управления передаваемой мощностью множественных каналов, которая может передаваться из различных наборов базовых станций.
Изобретением обеспечиваются различные методы управления мощностью, предназначенные для того, чтобы поддерживать независимое управление мощностью множественных каналов для достижения желательного уровня помехоустойчивости, при этом снижая помехи и максимизируя пропускную способность системы. Указанные методы могут с успехом применяться в МДКР системах (например, в широкополосной МДКР (Ш-МДКР) системе), которые задают один поток обратной связи управления мощностью на обратной линии связи, который используется для управления мощностью прямой линии связи. Описанные здесь методы могут использоваться для осуществления множественных (по существу параллельных) субпотоков обратной связи управления мощностью на основе одного потока обратной связи. Затем данные субпотоки обратной связи могут использоваться, чтобы независимо управлять передаваемой мощностью каналов, присвоенных субпотокам.
В одном аспекте, один поток обратной связи (например, определенный стандартом широкополосных МДКР систем) является "разделенным по времени" среди множественных каналов, требующих индивидуального управления мощностью. Для осуществления множественных субпотоков обратной связи на основе одного потока обратной связи могут использоваться различные схемы с разделением времени, а для субпотоков обратной связи могут также достигаться различные комбинации скоростей обратной связи. Каждый субпоток обратной связи может быть присвоен соответственному каналу и может использоваться для управления его мощностью.
В другом аспекте, множественные субпотоки обратной связи осуществляются на основе множественных полей в заново определенных форматах слота. Чтобы формировать субпотоки обратной связи, могут использоваться различные схемы, и каждый субпоток обратной связи может использоваться для управления мощностью соответственного канала.
Изобретение дополнительно обеспечивает способы, модули управления мощностью и другие элементы, которые осуществляют различные аспекты и признаки настоящего изобретения, что описано более подробно далее.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схему беспроводной коммуникационной системы, которая обслуживает несколько пользователей,
фиг.2А и 2В изображают схемы обработки сигнала на базовой станции и пользовательском терминале, соответственно, для передачи данных по прямой линии связи согласно стандарту широкополосных МДКР систем,
фиг.3 изображает схему механизма управления мощностью прямой линии связи, способного осуществлять различные аспекты и варианты осуществления изобретения,
фиг.4 изображает диаграмму формата кадра и формата слота для физического специализированного канала, определенного стандартом широкополосных МДКР систем,
фиг.5А - 5D изображают образование двух субпотоков обратной связи на основе одного потока обратной связи управления мощностью для четырех различных комбинаций скоростей обратной связи,
фиг.6 изображает диаграмму синхронизации, иллюстрирующую управление мощностью для множественных каналов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и
фиг.7 и 8 изображают блок-схемы варианта осуществления базовой станции и пользовательского терминала, соответственно, способных реализовать различные аспекты и варианты осуществления изобретения.
Фиг.1 изображает схему беспроводной коммуникационной системы 100, которая обслуживает несколько пользователей. Система 100 обеспечивает связь для нескольких сотовых зон с каждой сотовой зоной, обслуживаемой соответствующей базовой станцией 104. Различные пользовательские терминалы 106 распределены по всей системе. Каждый пользовательский терминал 106 может устанавливать связь в любой конкретный момент с одной или более базовыми станциями 104 на прямой линии связи и обратной линии связи, в зависимости от того, является ли пользовательский терминал активным в мягком перераспределении каналов связи. Как показано на фиг.1, базовая станция 104а устанавливает связь с пользовательскими терминалами 106a, 106b, 106c и 106d, а базовая станция 104b устанавливает связь с пользовательскими терминалами 106d, 106e и 106f. Пользовательский терминал 106d находится в мягком перераспределении каналов связи и одновременно устанавливает связь с базовыми станциями 104a и 104b.
В системе 100 системный контроллер 102 связывается с базовыми станциями 104 и может дополнительно связываться с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN, КТСОП) и/или с одной или более сетями передачи пакетных данных (PDN, СППД). Системный контроллер 102 обеспечивает координацию и управление для базовых станций, связанных с ним. Системный контроллер 102 дополнительно управляет процедурой телефонных разговоров между пользовательскими терминалами 106, а также между пользовательскими терминалами 106 и пользователями, связанными с КТСОП (например, обычными телефонами) через базовые станции 104. Системный контроллер 102 часто упоминается как контроллер базовой станции (BSC, КБС) или контроллер сети радиосвязи (RNC, КСРС).
Система 100 может быть предназначена для поддержания одного или более МДКР стандартов, таких как: (1) "TIA/EIA-95-B стандарт совместимости мобильной станции - базовой станции для широкополосной сотовой системы с расширенным спектром с двумя режимами работы" (стандарт IS-95); (2) "TIA/EIA-98-D стандарт рекомендуемого минимума для мобильной станции широкополосной сотовой системы с расширенным спектром с двумя режимами работы" (стандарт IS-98); (3) стандарт, предложенный консорциумом под названием "партнерский проект третьего поколения" (3GPP) и вложенный в набор документов, включая документы №3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214 (стандарт широкополосных МДКР систем); (4) стандарт, предложенный консорциумом под названием "партнерский проект 2 третьего поколения" (3GPP2) и вложенный в набор документов, включая документы № C.S0002-A, C.S0005-A, C.S0010-A, C.S0011-A, C.S0024 и C.S0026 (стандарт МДКР2000); и (5) некоторые другие стандарты. Указанные стандарты включены здесь ссылкой.
Фиг.2А изображает схему обработки сигнала на базовой станции 104 для передачи данных по прямой линии связи согласно стандарту широкополосных МДКР систем. Верхние слои передачи сигналов широкополосной МДКР системы поддерживают одновременную передачу нескольких "транспортных" каналов, каждый из которых способен переносить данные для конкретного вида связи (например, голос, видео, данные и т.д.). Данные для каждого транспортного канала обеспечиваются в блоках, которые также называются транспортными блоками, в разделах 210 обработки соответственных транспортных каналов.
Внутри раздела 210 обработки транспортных каналов каждый транспортный блок используется для вычисления битов контроля циклическим избыточным кодом (CRC, КЦИК) в блоке 212. Биты КЦИК прикрепляются к транспортному блоку и используются на пользовательском терминале для обнаружения ошибок. Затем в блоке 214 несколько КЦИК закодированных блоков последовательно конкатенируются между собой. Если полное число битов после конкатенирования больше, чем максимальный размер кодового блока, то биты сегментируются на несколько (равных) кодовых блоков. Затем в блоке 216 для того, чтобы генерировать закодированные биты, каждый кодовый блок кодируется с помощью конкретной схемы кодирования (например, сверочный код, турбокод) или не кодируется вообще.
Затем в блоке 218 выполняется согласование скоростей передачи на закодированных битах согласно признаку согласования скоростей передачи, присвоенному более высокими слоями передачи сигналов. На обратной линии связи биты повторяются или прерываются (то есть, удаляются) так, что несколько передаваемых битов согласуется с некоторым числом доступных положений битов. На прямой линии связи в блоке 220 неиспользованные положения битов заполняются битами окончания передачи (DTX, ОП). Биты ОП показывают, когда передача должна быть выключена, и фактически не передаются.
Затем в блоке 222 биты перемежаются согласно конкретной схеме перемежения, чтобы обеспечить временное разнесение. Согласно Ш-МДКР стандарту временной интервал, на котором выполняется перемежение, выбирается из набора возможных временных интервалов (то есть, 10 мсек, 20 мсек, 40 мсек или 80 мсек). Когда выбранный интервал перемежения длиннее 10 мсек, в блоке 224 биты в пределах интервала сегментируются и расставляются в последовательные кадры радиопередачи транспортного канала. Каждый кадр радиопередачи транспортного канала соответствует передаче в течение периода кадра радиопередачи (10 мсек).
Затем в блоке 232 кадры радиопередачи из всех разделов 210 обработки активных транспортных каналов последовательно мультиплексируются в закодированный составной транспортный канал (CCTrCH). Затем в блоке 234 ОП биты могут вставляться в мультиплексированные кадры радиопередачи так, что несколько передаваемых битов согласуется с некоторым числом доступных положений битов на "физическом" канале(-ах), используемом для передачи данных. Если используется больше одного физического канала, то в блоке 236 биты сегментируются среди физических каналов. Затем в блоке 238 биты в каждом периоде кадра радиопередачи для каждого физического канала перемежаются, чтобы обеспечить дополнительное временное разнесение. Затем в блоке 240 перемеженные кадры радиопередачи физического канала расставляются в свои соответственные физические каналы. Последующая обработка сигнала, необходимая для того, чтобы генерировать модулированный сигнал, подходящий для передачи в пользовательский терминал, известна в уровне техники и здесь не описывается.
Фиг.2В изображает схему обработки сигнала на пользовательском терминале 106 для передачи данных по прямой линии связи согласно стандарту широкополосных МДКР систем. Обработка сигнала, показанная на фиг.2В, является комплементарной к таковой, показанной на фиг.2А. Первоначально, модулированный сигнал принимается, формируется, оцифровывается и обрабатывается, чтобы обеспечить символы для каждого физического канала, используемого для передачи данных. Каждый символ имеет конкретную разрядность (например, 4 бита) и соответствует передаваемому биту. В блоке 252 символы в каждом периоде кадра радиопередачи для каждого физического канала обращенно перемежаются, и в блоке 254 обращенно перемеженные символы из всех физических каналов конкатенируются. В блоке 256 для передачи по прямой линии связи не переданные биты выявляются и удаляются. Затем в блоке 258 символы демультиплексируются в различные транспортные каналы. Затем кадры радиопередачи для каждого транспортного канала подаются в соответствующий раздел 260 обработки транспортного канала.
Внутри раздела 260 обработки транспортных каналов кадры радиопередачи транспортных каналов конкатенируются в "трафик" в блоке 262. Каждый трафик включает один или более кадров радиопередачи транспортных каналов и соответствует выбранному интервалу перемежения, используемому в модуле передатчика. Символы внутри каждого трафика обращенно перемежаются в блоке 264, и не переданные символы удаляются в блоке 266. Затем в блоке 268 выполняется инверсное согласование скоростей передачи, чтобы накопить повторяющиеся символы и вставить "стирания" для прерванных символов. Затем в блоке 270 декодируется каждый закодированный блок в трафике, и в блоке 272 декодированные блоки конкатенируются и сегментируются на свои соответственные транспортные блоки. Затем в блоке 274 каждый транспортный блок проверяется на ошибки с использованием КЦИК битов.
Стандарт Ш-МДКР задает структуру каналов, способную обеспечить обслуживание пользователей, и рассчитан на эффективную передачу голосовых и пакетных данных. Согласно стандарту Ш-МДКР передаваемые данные обрабатываются как один или более транспортных каналов на более высоком слое передачи данных. Транспортные каналы обеспечивают одновременную передачу различных типов услуг (например, голос, видео, данные и т.д.). Затем транспортные каналы отображаются на физические каналы, которые присваиваются пользовательскому терминалу для связи (например, разговор).
Для каждого вида связи в широкополосной МДКР системе специализированный физический канал прямой линии связи (DPCH, СФК) обычно присваивается пользовательскому терминалу на протяжении сеанса связи. СФК используется для переноса транспортного канала, характеризующегося возможностью быстрого обмена данными (например, каждые 10 м/сек), быстрым управлением мощностью и неотъемлемой адресацией специфическому пользовательскому терминалу.
Если необходима дополнительная пропускная способность передачи, то пользовательскому терминалу также может быть присвоен физический совместно используемый канал прямой линии связи (PDSCH, ФСИКПЛС). Например, ФСИКПЛС может быть присвоен для высокоскоростной передачи пакетных данных. ФСИКПЛС используется, чтобы переносить транспортный канал прямой линии связи, совместно используемый пользовательскими терминалами на основе кодового мультиплексирования. ФСИКПЛС ассоциируется с СФК прямой линии связи. Однако ФСИКПЛС и СФК необязательно должны иметь одинаковый коэффициент расширения (например, ортогональный код, который определяет скорость передачи данных), и коэффициент расширения для ФСИКПЛС также может варьироваться от кадра к кадру.
СФК прямой линии связи используется для передачи данных, специфицированных пользователем, в режиме мультиплексирования с разделением по времени с данными управления (например, пилот-сигнал, информация управления мощностью и т.д.). Таким образом, СФК прямой линии связи можно рассматривать как специализированный физический канал данных прямой линии связи (DPDCH, СФКДПЛС) и специализированный физический канал управления прямой линии связи (DPCCH, СФКУПЛС).
На прямой линии связи пропускная способность каждой базовой станции ограничивается полной передаваемой мощностью. Для того чтобы обеспечить желательный уровень помехоустойчивости и увеличенную пропускную способность системы, передаваемая мощность каждой передачи из базовой станции может управляться так, чтобы она была как можно ниже, чтобы снизить потребление мощности, при этом поддерживая желательный уровень помехоустойчивости. Если уровень принимаемого сигнала на пользовательском терминале слишком низок, то вероятность корректного декодирования передачи снижается, а помехоустойчивость может быть поставлена под угрозу (например, ЧОК). Наоборот, если уровень принимаемого сигнала слишком высок, то уровень передаваемой мощности, вероятно, тоже будет слишком высоким, и для передачи неизбежно может быть использована чрезмерная величина передаваемой мощности, что снижает пропускную способность системы и дополнительно вызывает лишние помехи на передачи из других базовых станций.
Фиг.3 изображает схему механизма 300 управления мощностью прямой линии связи, способного осуществлять различные аспекты и варианты воплощения изобретения. Механизм 300 управления мощностью включает внутренний контур 310 управления мощностью, который действует во взаимодействии с внешним контуром 320 управления мощностью.
Внутренний контур 310 является (относительно) быстрым контуром, который пытается поддерживать уровень сигнала передачи, принимаемой на пользовательском терминале, как можно ближе к задаваемому отношению сигнал/(шум+помехи). Как показано ни фиг.3, внутренний контур 310 функционирует между пользовательским терминалом и базовой станцией, и обычно один внутренний контур поддерживается для каждого канала, чтобы тот независимо управлялся по мощности.
Настройка мощности внутреннего контура для конкретного канала обычно достигается посредством: (1) измерения уровня сигнала передачи на канале на пользовательском терминале (блок 312), (2) сравнения уровня принимаемого сигнала с заданным значением для данного канала (блок 314), и (3) отправления информации управления мощностью обратно в передающую базовую станцию. Измерение уровня сигнала может быть выполнено на канале, мощность которого будет управляться, на опорном канале, ассоциированным с каналом, мощность которого будет управляться, или на любом другом канале, для которого должна быть установлена взаимосвязь с каналом, мощность которого будет управляться. Информация управления мощностью может быть использована передающей базовой станцией, чтобы настраивать ее передаваемую мощность, и может быть представлена в виде, например, команды "вверх", чтобы запрашивать повышение передаваемой мощности, и "вниз", чтобы запрашивать понижение передаваемой мощности. Базовая станция может настраивать (блок 316) передаваемую мощность для канала соответственно каждый раз, когда она принимает информацию управления мощностью. Для широкополосной МДКР системы информация управления мощностью может посылаться с частотой 1500 раз в секунду, таким образом, обеспечивая относительно быстрое время отклика для внутреннего контура 310.
Вследствие потерь на линии связи (облако 318), которые обычно варьируются во времени, особенно для мобильного пользовательского терминала, уровень принимаемого сигнала на пользовательском терминале непрерывно флуктуирует. Внутренний контур 310 пытается таким образом поддерживать уровень принимаемого сигнала на или вблизи заданного значения в присутствии изменений в линии связи.
Внешний контур 320 является (относительно) медленным контуром, который непрерывно настраивает заданное значение так, чтобы для передачи в пользовательский терминал достигался определенный уровень помехоустойчивости. Желаемый уровень помехоустойчивости обычно представляет собой задаваемую частоту ошибок по кадрам (ЧОК), который для некоторых передач составляет 1%. Для настройки заданного значения также могут быть использованы некоторые другие критерии заданных значений и/или помехоустойчивости.
Настройка заданного значения внешнего контура для конкретного канала обычно достигается посредством: (1) приема и обработки передачи на канале с целью восстановить переданные кадры; (2) определения статуса (блок 322) каждого принятого кадра как декодированного корректно (хорошо) или с ошибкой (стертого); и (3) настройки заданного значения (блок 324) на основе статуса кадра (и возможно наряду с другой информацией). Если кадр декодируется корректно, то уровень принимаемого сигнала на пользовательском терминале вероятно должен быть выше, чем необходимо. Тогда заданное значение может быть незначительно снижено, что может заставить внутренний контур 310 снизить передаваемую мощность для передачи. Альтернативно, если кадр декодируется с ошибкой, то уровень принимаемого сигнала на пользовательском терминале вероятно должен быть ниже, чем необходимо. Тогда заданное значение может быть повышено, что может заставить внутренний контур 310 повысить передаваемую мощность для передачи.
Управляя способом, которым настраивается заданное значение канала, можно получить различные характеристики управления мощностью и уровни помехоустойчивости. Например, задаваемая ЧОК может настраиваться посредством: изменения величины настройки в сторону повышения заданного значения для плохого кадра, величины настройки в сторону понижения для хорошего кадра, требуемого истекшего времени между последовательными повышениями заданного значения, и так далее. Задаваемая ЧОК (например, длительная ЧОК) может быть задана как ΔD/(ΔD + ΔU), где ΔU представляет собой величину повышения заданного значения для стертого кадра, а ΔD представляет собой величину понижения заданного значения для хорошего кадра. Абсолютные величины ΔU и ΔD определяют быстроту реагирования системы на внезапные изменения в линии связи.
Для широкополосных МДКР систем пользовательский терминал оценивает отношение сигнал/шум передачи на канале СФКУПЛС/ СФКДПЛС (то есть, СФК прямой линии связи). Затем пользовательский терминал сравнивает оцененное отношение С/Ш с задаваемым отношением С/Ш и вырабатывает команды управления передаваемой мощностью (TCP, УПМ), чтобы повысить или понизить передаваемую мощность, если оцененное отношение С/Ш соответственно меньше, чем или больше, чем задаваемое отношение С/Ш. В ответ на прием команды УПМ, базовая станция может настраивать передаваемую мощность канала СФКУПЛС/ СФКДПЛС.
В широкополосной МДКР системе отношение передаваемой мощности для различных каналов прямой линии связи к одному и тому же пользовательскому терминалу не определяется и может со временем изменяться. В общем сценарии функционирования, ФСИКПЛС и СФК прямой линии связи передаются из одной базовой станции. В этом случае передаваемая мощность ФСИКПЛС канала может управляться на основе команд УПМ, генерированных для СФК прямой линии связи (например, на основе внутреннего контура управления мощностью, поддерживаемого для СФК прямой линии связи). Базовая станция имеет знание об обработке, выполняемой для ФСИКПЛС и СФК прямой линии связи, и способна определять задаваемое отношение С/Ш для каждого из указанных каналов. Базовая станция также способна масштабировать передаваемую мощность для указанных каналов, соответственно, чтобы достичь задаваемого отношения С/Ш. Управление мощностью ФСИКПЛС и СФК прямой линии связи, основанное на одинаковых командах УПМ, хорошо работает, когда оба канала передаются из одного и того же набора базовых станций (например, из одной базовой станции). Однако эта схема обычно не подходит для сценариев мягкого перераспределения каналов связи от одной сотовой зоны к другой. Стандарт широкополосных МДКР систем обеспечивает возможность функционирования СФК прямой линии связи в мягком перераспределении каналов связи, но в настоящее время не обеспечивает возможность функционирования ФСИКПЛС в мягком перераспределении каналов связи. Канал ФСИКПЛС и ассоциированный с ним канал СФК прямой линии связи могут, следовательно, функционировать в различных режимах перераспределения каналов связи.
Если СФК прямой линии связи находится в мягком перераспределении каналов связи, то пользовательский терминал собирает и комбинирует передаваемую мощность из наборов базовых станций, чтобы восстановить передачу на СФК канале. Затем управление мощностью для СФК канала основывается на полной мощности для СФК канала, принятой из передающих базовых станций. Системному контроллеру может быть неизвестен удельный процентный вклад от отдельных базовых станций. Таким образом, если одна из базовых станций в наборе также передает ФСИКПЛС, то величина передаваемой мощности, которая должна использоваться для ФСИКПЛС, не коррелируется к ее передаваемой мощности для ФСК канала и не способна определяться из нее. Передаваемая мощность для ФСИКПЛС может управляться некорректно, если она основана на командах УПМ, принятых для СФК, и настройка передаваемой мощности ФСИКПЛС, основанная на указанных командах УПМ, могла бы вероятно привести к случайному выделению передаваемой мощности ФСИКПЛС (относительно действительно требуемого выделения). Случайное выделение могло бы быть вредным для качества линии связи и пропускной способности системы, и поэтому очень нежелательно.
Для управления передаваемой мощностью ФСИКПЛС канала можно использовать несколько простых схем, если мощность не коррелированна с передаваемой мощностью СФК. В одной схеме, чтобы гарантировать корректный прием, передаваемая мощность ФСИКПЛС канала поднимается до достаточного уровня. Однако это могло бы потребовать, чтобы ФСИКПЛС канал передавался на высоком уровне мощности, чтобы предохраниться от основных потерь и сценариев функционирования худшего случая. В другой простой схеме, для ФСИКПЛС канала используется выделение фиксированной мощности. Однако вероятно то, что помехоустойчивость могла бы пострадать, если бы изменились условия прохождения канала. В другой простой схеме, для управления передаваемой мощностью ФСИКПЛС канала используется передача сообщений (например, используя информацию стирания кадра, передаваемую по обратной линии связи). Однако такой механизм управления мощностью является медленным и может неадекватно адаптироваться к изменяющимся условиям линии связи, что может опять привести к ухудшению помехоустойчивости. Таким образом, указанные простые схемы являются неэффективными для управления мощностью множественных каналов.
Как отмечалось выше, ФСИКПЛС канал обычно используется для высокоскоростной передачи пакетных данных, и средняя доля передаваемой мощности, требуемая, чтобы обеспечить желательный уровень обслуживания, может представлять не ничтожную долю полной передаваемой мощности из базовой станции. Например, требование средней доли мощности может составлять 30 дБ (5% полной передаваемой мощности базовой станции) или больше.
Для ФСИКПЛС канала и СФК канала прямой линии связи, для того, чтобы настраивать передаваемую мощность каждого из указанных каналов инверсно относительно условия линии связи (т.е. больше передаваемой мощности, если линия связи ухудшается), может использоваться быстрый контур управления мощностью (т.е. внутренний контур). Тем самым гарантируется, что уровень принимаемого сигнала на базовой станции поддерживается на задаваемом отношении С/Ш или близко к нему. Быстрый контур управления мощностью обеспечивает возможность для быстрой настройки передаваемой мощности, чтобы отслеживать быстро изменяющиеся условия линии связи.
Для некоторых высокоскоростных каналов могут быть достаточны более низкие скорости управления мощностью. Динамический диапазон однолучевого рэлеевского замирания составляет приблизительно 10-20 дБ. Обычно, если требование средней доли мощности составляет 13 дБ или больше, базовая станция не способна компенсировать такой широкий диапазон замирания, поскольку для того, чтобы обеспечить требуемую передаваемую мощность, она либо вышла бы за пределы мощности, либо ей бы пришлось отбросить других пользователей. Таким образом, для высокоскоростных каналов, таких как ФСИКПЛС, может быть необязательным посылать команды управления мощностью на высоких скоростях, поскольку во многих случаях базовая станция могла бы не иметь ресурсов мощности, доступных для выполнения команд.
В настоящем изобретении обеспечиваются различные методы управления мощностью, предназначенные для того, чтобы поддерживать независимое управление мощностью множественных каналов для достижения желаемого уровня помехоустойчивости, при этом снижая помехи и максимизируя пропускную способность системы. Указанные методы можно успешно применять к МДКР системам (например, Ш-МДКР системе), которые задают один поток обратной связи управления мощностью на обратной линии связи, который используется для управления мощностью прямой линии связи. Описанные здесь методы могут использоваться для осуществления множественных (по существу параллельных) субпотоков обратной связи управления мощностью на основе одного потока обратной связи управления мощностью. Затем указанные субпотоки обратной связи могут использоваться для того, чтобы независимо управлять передаваемой мощностью каналов, присвоенной субпотокам.
Согласно одному аспекту один поток обратной связи (например, определенный стандартом широкополосных МДКР систем) является "разделенным по времени" среди множественных каналов, требующих индивидуального управления мощностью. Для осуществления множественных субпотоков обратной связи на основе одного потока обратной связи могут использоваться различные схемы с разделением времени, как описано выше. Затем каждый субпоток обратной связи может быть присвоен соответственному каналу и использоваться для управления его мощностью.
Согласно другому аспекту множественные субпотоки обратной связи осуществляются на основе множественных полей в заново определенных форматах слота. Чтобы формировать субпотоки обратной связи, могут использоваться различные схемы, и каждый субпоток обратной связи может использоваться для управления мощностью соответственного канала, как описано выше.
Описанные в настоящем изобретении методы управления мощностью могут использоваться для различных беспроводных коммуникационных систем и могут успешно использоваться для прямой линии связи и обратной линии связи. Например, описанные здесь методы управления мощностью могут использоваться для МДКР систем, которые удовлетворяют стандарту Ш-МДКР, стандарту МДКР2000, некоторым другим стандартам или их комбинации. Для ясности, различные аспекты и варианты воплощения изобретения описываются здесь для специфического воплощения на прямой линии связи широкополосной МДКР системы.
Фиг.4 изображает диаграмму формата кадра и формата слота для каналов СФКДПЛС и СФКУПЛС канала СФК обратной линии связи, определенного стандартом широкополосных МДКР систем. Канал СФКДПЛС переносит пакетные данные, специфицированные пользователем, а канал СФКУПЛС переносит данные управления (включая информацию управления мощностью для каналов прямой линии связи). На обратной линии связи каналы СФКДПЛС и СФКУПЛС, соответственно, передаются на синфазной (I) и квадратурной (Q) составляющих модулированного сигнала обратной линии связи. Передаваемые сообщения на каналах СФКДПЛС и СФКУПЛС разбиваются на кадры радиопередачи, причем каждый кадр радиопередачи охватывает 15 слотов, помеченных как слоты с 0 по 14. Для канала СФКУПЛС каждый слот дополнительно разбивается на несколько полей, используемых для переноса различных типов данных управления.
Как показано на фиг.4, канал СФКДПЛС включает поле 420 данных, используемое, чтобы посылать данные из пользовательского терминала. Канал СФКУПЛС включает поле 422 пилот-сигнала, поле 424 индикатора комбинации транспортного формата (TFCI, ИКТФ), поле 426 информации обратной связи (FBI, ИОС) и поле 428 управления передаваемой мощностью (TPC, УПМ). Поле 422 пилот-сигнала используется для того, чтобы посылать пилот-сигнал для специализированного физического канала. Поле 424 ИКТФ используется для того, чтобы посылать мгновенные параметры (например, скорость передачи в битах, код канализации и так далее) транспортных каналов, мультиплексированных на канале СФКДПЛС обратной линии связи. Поле 426 ИОС используется для поддержки методов, требующих обратной связи между пользовательским терминалом и базовой станцией, таких как, например, различные режимы разнесения передачи. А также, поле 428 УПМ используется для того, чтобы посылать информацию управления мощностью в базовую станцию, чтобы заставить настроить ее передаваемую мощность на каналы обратной линии связи вверх и вниз для достижения желаемой помехоустойчивости при минимизации помех.
Согласно одному аспекту изобретения множественные параллельные субпотоки обратной связи управления мощностью осуществляются путем разделения по времени одного потока обратной связи управления мощностью. Как определяется стандартом Ш-МДКР, каждый кадр имеет длительность 10 мсек, а каждый слот имеет длительность 1,67 мсек. Таким образом, скорость передачи слотов составляет 1500 слотов/сек. Как показано на фиг.4, каждый слот включает поле 428 УПМ для сообщения информации управления мощностью. Если команда УПМ посылается по одному разу в каждом слоте, то поток обратной связи имеет скорость 1500 команд/сек (т.е. 1500 к/сек). 1500 к/сек может использоваться для осуществления множественных субпотоков обратной связи в режиме с разделением времени, как описано ниже.
Фиг.5А-5D изображают диаграммы, иллюстрирующие четыре различных формата с разделением времени для обеспечения множественных субпотоков обратной связи на основе одного потока обратной связи согласно некоторым вариантам воплощения изобретения. На фиг.5А поддерживаются два субпотока обратной связи на основе одного потока обратной связи, с командами для двух субпотоков, передаваемых в чередующихся слотах. Как показано на фиг.5А, команды для первого субпотока обратной связи передаются в слотах 0, 2, 4, ... и 14 кадра k и слотах 1, 3, 5, ... и 15 кадра k+1. Команды для второго субпотока обратной связи передаются в слотах 1, 3, 5, ... и 15 кадра k и слотах 0, 2, 4, ... и 14 кадра k+1. Если поток обратной связи имеет скорость 1500 к/сек, то каждый субпоток обратной связи имеет скорость 750 к/сек.
На фиг.5B два субпотока обратной связи присваиваются слотам таким образом, чтобы обеспечить скорости обратной связи 1000 к/сек и 500 к/сек для первого и второго субпотоков, соответственно. Это достигается посредством передачи двух команд в двух последовательных слотах для первого субпотока, после чего следует одна команда в одном слоте для второго субпотока, и повторение конфигурации.
На фиг.5C два субпотока обратной связи присваиваются слотам таким образом, чтобы обеспечить скорости обратной связи 1200 к/сек и 300 к/сек для первого и второго субпотоков, соответственно. Это достигается посредством передачи четырех команд в четырех последовательных слотах для первого субпотока, после чего следует одна команда в одном слоте для второго субпотока, и повторение конфигурации.
На фиг.5D два субпотока обратной связи присваиваются слотам таким образом, чтобы обеспечить скорости обратной связи 1400 к/сек и 100 к/сек для первого и второго субпотоков, соответственно. Это достигается посредством передачи 14 команд в 14 слотах для первого субпотока и одной команды в одном слоте для второго субпотока.
На основе вышесказанного можно видеть, что два параллельных субпотока обратной связи с различными комбинациями скоростей могут поддерживаться посредством правильного присвоения слотов субпотокам. Фиг.5А-5D также показывают использование повторяющихся конфигураций присвоения слотов для двух субпотоков, причем конфигурации в пределах одного или двух кадров являются периодичными. В частности, фиг.5А использует конфигурацию "1-1" для скоростей обратной связи 750/750, фиг.5B использует конфигурацию "2-1" для скоростей обратной связи 1000/500, фиг.5В использует конфигурацию "4-1" для скоростей обратной связи 1200/300 и фиг.5D использует конфигурацию "14-1" для скоростей обратной связи 1400/100.
Другие скорости обратной связи также могут поддерживаться посредством использования других конфигураций присвоения слотов, которые могут быть периодичными на множественных кадрах (т.е. подобно конфигурации "1-1", являющейся периодичной на двух кадрах). Например, скорости обратной связи 1125 к/сек и 375 к/сек для первого и второго субпотоков, соответственно, могут быть достигнуты посредством передачи трех команд в трех последовательных слотах для первого субпотока, после чего следует одна команда в одном слоте для второго субпотока, и повторение конфигурации. Альтернативно, для формирования субпотоков обратной связи также могут быть использованы не периодичные конфигурации.
Фиг.5А-5D показывают формирование двух субпотоков обратной связи, основанных на одном потоке с обратной связью. Вообще говоря, некоторое количество субпотоков обратной связи можно сформировать посредством правильного присвоения слотов. Например, три субпотока обратной связи со скоростями 500/500/500 к/сек могут поддерживаться посредством использования конфигурации "1-1-1", тем самым в каждом третьем слоте передается одна команда для каждого первого, второго и третьего субпотоков. Затем каждый из субпотоков может присваиваться соответствующему каналу и использоваться для отправления информации управления мощностью для указанного канала. Снова может поддерживаться любое количество субпотоков и любая комбинация скоростей при условии, что совокупная скорость субпотоков меньше или равна скорости потока обратной связи. Субпотоки могут иметь одинаковые или разные скорости, как показано выше.
Субпотоки обратной связи могут быть заданы на основе различных схем (например, присваиваться слотам). В одной схеме субпотоки задаются априори. Для того, чтобы задать субпотоки обратной связи, могут использоваться различные форматы с разделением времени, как, например, те, которые показаны выше для фиг.5А-5D. Пользовательский терминал информируется или как-то по-другому уведомляется о специфическом формате с разделением времени, который можно использовать для связи с базовой станцией. Например, пользовательский терминал может знать, что нужно использовать субпотоки обратной связи со скоростями 1000/500 к/сек, когда оба канала ФСИКПЛС и СФК прямой линии связи используются и находятся в различной ситуации перераспределения каналов связи (т.е. ФСИКПЛС и СФК передаются из различных наборов сотовых зон). Если ситуация перераспределения каналов связи одинаковая (например, нет перераспределения каналов связи, или перераспределение имеется с той же самой сотовой зоной), то обычно нет необходимости устанавливать различие субпотоков обратной связи. Однако множественные субпотоки обратной связи также могут использоваться для любого числа причин, таких как, например, для того, чтобы избежать необходимости изменять конфигурацию обратной линии связи каждый раз, когда изменяется конфигурация прямой линии связи. В другой схеме, субпотоки обратной связи могут быть заданы на основе согласования между базовой станцией и пользовательским терминалом (например, в начале подключения, или когда каналы добавляются или удаляются во время подключения). Указанная схема обеспечивает гибкость в формировании субпотоков обратной связи. Субпотоки могут быть заданы на основе уровня помехоустойчивости, который требуется достигнуть, условий линии связи и других факторов.
Субпотоки обратной связи могут присваиваться каналам любым желательным способом. В одном воплощении, субпоток обратной связи с более низкой скоростью присваивается и используется для управления мощностью канала ФСИКПЛС, а субпоток обратной связи с более высокой скоростью используется для управления мощностью канала СФК прямой линии связи. Подобная процедура может гарантировать меньшее ухудшение канала СФК прямой линии связи, который несет важные сообщения управления (например, ИКТФ) и передачи сигналов, используемые для управления обоими каналами СФК и ФСИКПЛС.
Мультиплексирование информации управления мощностью (например, команды УПМ) для двух потоков обратной связи в доступные слоты для потока обратной связи, эффективно снижает скорости обратной связи (например, до 750/750 к/сек) для канала СФК прямой линии связи и канала ФСИКПЛС. На основе ранних исследований, выполненных для систем IS-95, снижение скорости обратной связи имеет минимальное влияние на помехоустойчивость, когда пользовательский терминал движется при более низких или более высоких скоростях, где вариация линии связи является относительно низкой и ее легко отследить (например, даже для 750 к/сек), или слишком быстрой и ее трудно корректировать. (Если замирание слишком быстрое на высоких скоростях движения, то управление мощностью, даже со скоростью 1500 к/сек, может оказаться недостаточным, в данном случае перемежители уравновешивают эффект замирания). Сниженная скорость обратной связи наиболее вероятно могла бы наносить ущерб помехоустойчивости, если пользовательский терминал движется со средними скоростями (например, 30-60 км/час). Прежние исследования показывают, что при этих скоростях движения во многих случаях влияние на помехоустойчивость может ожидаться порядка 0,5 дБ или меньше.
Поскольку в некоторых сценариях (например, когда канал ФСИКПЛС используется для высокоскоростной передачи пакетных данных) быстрое управление мощностью является невозможным или непрактичным, то для такого канала может быть достаточна более низкая скорость обратной связи. Например, скорость обратной связи, равная 500, 300 или 100 к/сек, может обеспечить хорошую помехоустойчивость для канала ФСИКПЛС, при этом снижая скорость обратной связи для канала СФК на приемлемую величину. Если скорость обратной связи для канала ФСИКПЛС составляет 500 к/сек или менее, то скорость обратной связи для канала СФК по-прежнему очень высокая, 1000 к/сек или больше. Это позволяет выполнять управление мощностью канала СФК с относительно высокой скоростью, что может уменьшить деградацию помехоустойчивости до нескольких десятков дБ в диапазоне средних скоростей движения. Снова, более низкая скорость обратной связи для канала ФСИКПЛС может обеспечить нужный уровень помехоустойчивости и может быть достаточным, особенно если базовая станция не способна направить команды при более высокой скорости вследствие других соображений и/или ограничений.
Для субпотоков обратной связи, реализованных на основе режима разделения времени одного потока обратной связи, может быть использован одинаковый заданный формат слота субпотоков. Команды УПМ для субпотоков обратной связи могут генерироваться и передаваться в поле УПМ таким же способом, который использовался для потока обратной связи. Однако и пользовательский терминал, и базовая станция знают, какая команда принадлежит каким субпотокам, и они способны соответственно генерировать и обрабатывать команды.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения множественные параллельные субпотоки обратной связи реализуются путем задания множественных полей УПМ в слоте. В дополнение к исходному полю УПМ для потока обратной связи управления мощностью может задаваться одно или более полей УПМ. Затем каждое поле УПМ может присваиваться соответственному каналу.
Стандарт Ш-МДКР задает некоторое число форматов слотов, которые могут использоваться для канала СФКУПЛС обратной линии связи. Каждый формат слота выделяет определенное число битов каждому из полей управления в канале СФКУПЛС обратной линии связи, показанном на фиг.4. Конкретный формат слота, который должен использоваться для связи, обычно согласовывается в начале подключения и используется на протяжении сеанса связи. Формат слота также может быть изменен во время сеанса связи через переконфигурацию каналов (через передачу сигналов). Для некоторых разработок пользовательский терминал также может быть способен автономно изменять формат слота, например, в случае новой ситуации перераспределения каналов связи для каналов с управлением мощностью. Новый формат слота также может быть точно выбран сетью и может отправляться с сообщением перераспределения каналов связи, или возможно внутри него. Для форматов слота, заданных стандартом Ш-МДКР, биты в поле УПМ для каждого слота предназначаются, чтобы использоваться для передачи команды УПМ для управления мощностью каналов СФК/ФСИКПЛС.
Таблица 1 перечисляет форматы слота от 0 до 5B, заданные стандартом Ш-МДКР (версия V3.1.1) для канала СФКУПЛС обратной линии связи. Каждый слот для канала СФКУПЛС обратной линии связи включает некоторое число полей, как показано на фиг.4. Каждый формат слота в таблице 1 задает длину (число бит) каждого поля в слоте. Как показано в таблице 1, для некоторых форматов слота может быть опущено одно или более полей (т.е. длина=0).
| Таблица 1 | |||||
| Формат слота | Биты/слот | ||||
| Nпилот | NУПМ1 | NУПМ2 | NИКТФ | NИОС | |
| 0 | 6 | 2 | 0 | 2 | 0 |
| 0А | 5 | 2 | 0 | 3 | 0 |
| 0В | 4 | 2 | 0 | 4 | 0 |
| 1 | 8 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 5 | 2 | 0 | 2 | 1 |
| 2А | 4 | 2 | 0 | 3 | 1 |
| 2В | 3 | 2 | 0 | 4 | 1 |
| 3 | 7 | 2 | 0 | 0 | 1 |
| 4 | 6 | 2 | 0 | 0 | 2 |
| 5 | 5 | 1 | 0 | 2 | 2 |
| 5А | 4 | 1 | 0 | 3 | 2 |
| 5В | 3 | 1 | 0 | 4 | 2 |
| 6[1] | 6[8] | 2 | 2 | 0 | 0 |
| 7[0] | 4[6] | 2 | 2 | 2 | 0 |
| 7A[0B] | 4[4] | 1 | 1 | 4 | 0 |
| 7B[0B] | 2[4] | 2 | 2 | 4 | 0 |
| 8[4] | 4[6] | 2 | 2 | 0 | 2 |
| 9[5] | 2[5] | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 9A[5B] | 2[3] | 1 | 1 | 4 | 2 |
Согласно специфическим вариантам воплощения настоящего изобретения новые форматы слота с 6 по 9A в таблице 1 задаются для поддержания двух субпотоков. Формат 6 слота основан на формате 1 слота, форматы слота 7А и 7B основаны на формате 0B слота, формат 8 слота основан на формате 4 слота, формат 9 слота основан на формате 5 слота, и формат 9A слота основан на формате 5B слота. В данном варианте воплощения новые форматы слота поддерживают поля ИКТФ и ИОС соответствующих "базовых" форматов слота.
Для каждого нового формата слота два поля УПМ задаются с использованием битов в поле УПМ базового формата слота, а также нуля или более битов пилот-сигнала. Для новых форматов слота 6, 7, 7B, 8 и 9A поле УПМ2 задается с использованием битов, взятых только из поля пилот-сигнала. Таким образом уменьшается некоторое число битов пилот-сигнала (указанных в квадратных скобках в столбце 2) в базовом формате слота. Например, для формата 6 слота поле УПМ2 для субпотока 2 обратной связи задается с использованием двух битов пилот-сигнала, снижая, таким образом, число битов пилот-сигнала с 8 (для базового формата 1 слота) до 6. Для нового формата 7А слота два бита в исходном поле УПМ выделяются по одному на каждого полям УПМ1 и УПМ2.
Для новых форматов слота, показанных в таблице 1, два поля УПМ включают одинаковое число битов. Также, поскольку два поля УПМ включены в каждый слот, скорость обратной связи составляет 1500 к/сек. Поля УПМ также могут быть заданы различным числом битов. Кроме того, также могут быть получены различные скорости передачи в битах путем отправления команды УПМ на множественных слотах. Указанная процедура может снизить число битов пилот-сигнала, которое необходимо взять, чтобы реализовать второй субпоток обратной связи. Например, другой формат слота может быть задан на основе формата 6 слота, с полем УПМ1, включающим семь битов. Затем команда УПМ для второго субпотока может передаваться на двух слотах для достижения скорости обратной связи, равной 750 к/сек.
Таблица 1 показывает формирование двух полей УПМ для двух субпотоков обратной связи. В основном, в слоте может быть задано любое число полей УПМ. Каждое поле УПМ может быть выделено для управления мощностью соответствующего канала.
Задание новых форматов слота, которые являются дополнениями к существующим заданным форматам слота, позволяет пользовательскому терминалу и базовой станции использовать существующие форматы слота, которые остаются справедливыми для многих сценариев функционирования. Всякий раз, когда необходимо, для пользователя может быть выбран новый формат слотов (например, если канал ФСИКПЛС присваивается во время сеанса связи).
Если биты пилот-сигнала берутся для реализации второго субпотока обратной связи, как для многих новых форматов слота, приведенных в таблице 1, то мощность пилот-сигнала соответственно снижается. Пользовательский терминал может повысить передаваемую мощность канала СФКУПЛС, чтобы обеспечить возможность правильного отслеживания и демодуляции на базовой станции. Если для достижения подобной помехоустойчивости на базовой станции необходима эквивалентная энергия пилот-сигнала, то передаваемая мощность канала СФКУПЛС может быть увеличена приблизительно на 1,25 дБ (т.е. 10log(8/6)=1,25 дБ) для формата 6 слота, и приблизительно на 3 дБ для формата 9А слота, по сравнению с передаваемой мощностью канала СФКУПЛС для соответствующих базовых форматов слота 1 и 5B. Такое повышение передаваемой мощности канала СФКУПЛС является не зависящим от операционной среды.
Описанные здесь методы также могут использоваться в комбинации для реализации множественных параллельных субпотоков обратной связи. Например, субпотоки обратной связи 1500/750 могут быть реализованы посредством передачи первого субпотока обратной связи на каждом слоте и посредством передачи второго субпотока обратной связи наряду с первым субпотоком с обратной связью на каждом другом слоте (например, с использованием одного из новых форматов слота). В другом примере воплощения, субпотоки обратной связи 1500/750/750 могут быть реализованы посредством присваивания первого субпотока обратной связи полю УПМ1 на каждом слоте, второго субпотока обратной связи полю УПМ2 на каждом другом слоте и третьего субпотока обратной связи полю УПМ2 на чередующихся слотах.
Каждый субпоток обратной связи может быть использован для передачи информации произвольного типа, которая может быть использована для управления мощностью ассоциированного канала. Информация, передаваемая на каждом субпотоке с обратной связью, может представлять собой, например, команды УПМ, биты индикатора стирания (EIB, БИС) или статус кадра, биты индикатора уровня (QIB, БИУ), оценки отношения С/Ш, команды управления скоростью передачи данных (DRC, УСПД), а также некоторую другую информацию. Команды УПМ, БИС и БИУ обычно представляют собой двоичные величины, тогда как оценки отношения С/Ш и команды УСПД могут быть многобитовыми величинами.
Команда УПМ запрашивает базовую станцию настроить передаваемую мощность для ассоциированного канала либо на повышение, либо на понижение на определенную величину (например, 0,5 или 1 дБ), чтобы позволить пользовательскому терминалу достичь задаваемого отношения С/Ш. Биты БИС показывают, был ли кадр принят корректно (хорошо) или с ошибкой (стерт). Биты БИУ показывают, является ли текущий уровень передаваемой мощности неадекватным или адекватным. Биты БИУ обычно генерируются на основе статистического накопления ЧОК, тогда как УПМ обычно генерируется на основе измерений отношения С/Ш. Базовая станция может делать выбор либо осуществлять, либо игнорировать каждую из принятых команд УПМ, БИС и БИУ.
Отношение С/Ш для принятой передачи, оцененное на пользовательском терминале, также может передаваться на базовую станцию. Оценки отношения С/Ш могут квантоваться на некоторое число битов в зависимости от специфической реализации. Оцененное отношение С/Ш также может быть переведено в определенную скорость передачи данных, поддерживаемую определенным уровнем передаваемой мощности для передачи пакетных данных. Команда УСПД, индикативная для поддерживаемой скорости передачи данных, может быть передана и использована для управления мощностью. Многобитовая обратная связь может быть использована для настройки передаваемой мощности или скорости передачи данных для передачи на ассоциированном канале с более высокой степенью детализации, чем это можно осуществить с двоичной обратной связью, что может улучшить помехоустойчивость и пропускную способность. Типы информации, которые могут быть переданы обратно для управления мощностью, описаны более подробно в патентном описании США №09755659, озаглавленном: "METHOD AND APPARATUS FOR POWER CONTROL OF MULTIPLE CHANNELS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", зарегистрированном 5 января 2001, переданном правопреемнику патентовладельца настоящего изобретения и включенном здесь в качестве ссылки.
Методы для получения информации, которая может передаваться обратно для управления мощностью, описаны более подробно в патентном описании США №6097972, озаглавленном "METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING POWER CONTROL SIGNALS IN CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM", опубликованном 1 августа 2000; в патентном описании США №5903554, озаглавленном "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", опубликованном 11 мая 1999; и в патентных описаниях США №№5056109 и 5265119, обоих озаглавленных "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", опубликованных соответственно 8 октября 1991 и 23 ноября 1993, все из которых переданы правопреемнику патентовладельца настоящего изобретения и включены здесь в качестве ссылки.
Фиг.6 изображает диаграмму синхронизации, иллюстрирующую управление мощностью для множественных каналов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На верху фиг.6 базовая станция осуществляет передачу на каналах ФСИКПЛС и СФКУПЛС прямой линии связи. Начало кадра СФК может быть обозначено как ТСФК, а начало кадра ФСИКПЛС может быть обозначено как ТФСИКПЛС. Согласно стандарту Ш-МДКР каждый кадр ФСИКПЛС ассоциирован с кадром СФК и имеет синхронизирующее взаимоотношение {-35840<(ТСФК-ТФСИКПЛС)<2560 чипов} (т.е. кадр ФСИКПЛС начинается где-то за один слот перед и до 14 слотов после начала ассоциированного кадра СФК). Временной сдвиг между началом слотов для каналов ФСИКПЛС и СФКУПЛС обозначается на фиг.6 как ТOS. Благодаря задержке распространения ТPD передачи на каналах ФСИКПЛС и СФКУПЛС принимаются на пользовательском терминале на короткое время позже. Для управления мощностью канала СФК прямой линии связи пользовательский терминал оценивает отношение С/Ш пилот-сигнала в слоте i-1 канала СФКУПЛС прямой линии связи, определяет команду УПМ, соответствующую оцененному отношению С/Ш, и посылает команду УПМ в поле УПМ1 в слоте i-1 канала СФКУПЛС обратной линии связи. Согласно стандарту Ш-МДКР синхронизация кадров на канале СФК обратной линии связи задерживается на 1024 чипов от таковой соответствующего канала СФК прямой линии связи, измеренной на антенне пользовательского терминала. После задержки распространения ТPD, базовая станция принимает СФКУПЛС обратной линии связи, определяет команду УПМ в поле УПМ1 слота i-1 и настраивает передаваемую мощность канала СФК прямой линии связи (т.е. СФКУПЛС и СФКДПЛС) на слоте i, (если возможно).
Для управления мощностью канала ФСИКПЛС пользовательский терминал также оценивает отношение С/Ш передачи в слоте i-1 канала ФСИКПЛС и определяет команду УПМ, соответствующую оцененному отношению С/Ш. Для варианта осуществления, показанного на фиг.6, в котором множественные субпотоки обратной связи формируются с множественными полями УПМ, пользовательский терминал посылает команду УПМ для канала ФСИКПЛС в поле УПМ2 в слоте i-1 канала СФКУПЛС обратной линии связи. Опять, после задержки распространения, ТPD, базовая станция принимает СФКУПЛС обратной линии связи, определяет команду УПМ в поле УПМ2 слота i-1 и настраивает передаваемую мощность канала ФСИКПЛС на слоте i (если возможно). Для варианта осуществления, в котором субпотоки обратной связи формируются слотами с разделением времени в потоке с обратной связью, пользовательский терминал может послать команду УПМ для канала ФСИКПЛС в поле УПМ в последующем слоте канала СФКУПЛС обратной линии связи (на фиг.6 не показано).
Как показано на фиг.6, осуществляется измерение принятой передачи, и информация управления мощностью генерируется и передается обратно пользовательским терминалом как можно быстрее. Аналогично, базовая станция применяет управление мощностью как можно быстрее (во многих случаях, в пределах одного слота). Короткая задержка улучшает помехоустойчивость механизма управления мощностью. Если настройка мощности в пределах одного слота невозможна (из-за длинной задержки распространения или неопределенного временного сдвига между каналами ФСИКПЛС и СФКУПЛС), то базовая станция может настраивать передаваемую мощность на ближайшем доступном слоте.
Синхронизация на фиг.6 обычно зависит от различных факторов, например, от того, как выводится команда управления мощностью. Если другие каналы (ФСИКПЛС) включают специализированные биты пилот-сигнала, то синхронизация может быть выбрана так, чтобы минимизировать задержку обратной связи, которая обычно зависит от положения битов пилот-сигнала. В случае канала ФСИКПЛС, и если используются способы, описанные в вышеупомянутых патентах США № 6097972 или 5903554, измерение может быть выполнено на общем (непрерывном) пилот-сигнале, а синхронизация может быть выведена в обратном направлении таким образом, чтобы решение об управлении мощностью принималось как раз перед тем, как становится доступным элемент разрешения передачи обратной линии связи.
Фиг.7 изображает блок-схему варианта осуществления базовой станции 104, которая способна осуществлять некоторые аспекты и варианты воплощения изобретения. На прямой линии связи, данные для каналов СФК и ФСИКПЛС для конкретного пользовательского терминала принимаются и обрабатываются (например, форматируются и кодируются) процессором 712 данных передачи (TX). Обработка каналов СФК и ФСИКПЛС может быть такой, как описана выше в отношении фиг.2А, и обработка (например, кодирование, перекрывание и т.д.) для каждого канала может отличаться от таковой другого канала. Затем обработанные данные передаются в модулятор (МОД) 714 и обрабатываются далее (например, перекрываются, расширяются короткими псевдошумовыми последовательностями и скремблируются длинной псевдошумовой последовательностью, присвоенной принимающему пользовательскому терминалу). Затем модулированные данные подаются в модуль 716 радиочастотной передачи (RF TX) и формируются (например, преобразуются в один или более аналоговых сигналов, усиливаются, фильтруются и подвергаются квадратурной модуляции), чтобы генерировать сигнал прямой линии связи. Сигнал прямой линии связи направляется через антенный переключатель (D, АП) 722 и передается через антенну 724 на принимающий пользовательский терминал.
Фиг.8 изображает блок-схему варианта осуществления пользовательского терминала 106. Сигнал прямой линии связи принимается антенной 812, направляется через антенный переключатель 814 и подается на модуль 822 РЧ приемника. Модуль 822 РЧ приемника обрабатывает (например, фильтрует, усиливает, преобразует с понижением частоты и оцифровывает) принятый сигнал и обеспечивает выборки. Демодулятор 824 принимает и обрабатывает выборки (например, сжимает, раскрывает и демодулирует пилот-сигнал), чтобы обеспечить восстановленные символы. Демодулятор 824 может реализовать многоканальный приемник, который обрабатывает множественные образцы принятого сигнала и генерирует объединенные восстановленные символы. Затем процессор 826 обработки принимаемых (RX) данных декодирует восстановленные символы для каждой передачи, проверяет принятые кадры и обрабатывает выходные данные. Демодулятор 824 и процессор 826 обработки принимаемых данных могут работать так, чтобы обрабатывать множественные передачи, принятые через множественные каналы, как например, каналы СФК и ФСИКПЛС. Обработка посредством демодулятора 824 и процессора 826 обработки принимаемых данных может быть такой, как описана выше в отношении фиг.2В.
Для управления мощностью прямой линии связи, выборки из модуля 822 РЧ приемника также могут быть поданы в модуль 828 измерения уровня принимаемого сигнала, который оценивает отношение С/Ш передачи на каналах СФК прямой линии связи и ФСИКПЛС. Отношение С/Ш для каждого канала может быть оценено с использованием различных методов, например, как описанные в вышеупомянутых патентах США №6097972, 5903554, 5056109 и 5265119.
Оценки отношения С/Ш для каналов СФК и ФСИКПЛС подаются в процессор 830 управления мощностью, который сравнивает оцененное отношение С/Ш для каждого канала с заданным значением канала и генерирует соответствующую информацию управления мощностью (которая может быть в форме команд УПМ). Информация управления мощностью для каналов СФК и ФСИКПЛС отправляется обратно на базовую станцию посредством двух субпотоков обратной связи управления мощностью.
Процессор 830 управления мощностью также может принимать другие метрики для других обрабатываемых каналов. Например, процессор 830 управления мощностью может принимать биты индикатора стирания из процессора 826 обработки принимаемых данных для передач на каналах СФК и ФСИКПЛС. Для каждого периода кадра процессор 826 обработки принимаемых данных может подавать в процессор 830 управления мощностью статус кадра (например, индикацию того, является ли принятый кадр хорошим или плохим, или что не было принято никакого кадра), БИУ или некоторые другие типы информации. Затем процессор 830 управления мощностью может посылать принятую информацию обратно на базовую станцию.
Возвратимся к фиг.7, на которой сигнал обратной линии связи принимается антенной 724, направляется через антенный переключатель 722 и подается в модуль 728 РЧ (радиочастотного) приемника. Модуль 728 РЧ приемника производит согласование (например, преобразует с повышением частоты, фильтрует и усиливает) принятый сигнал и обеспечивает согласованный сигнал обратной линии связи для каждого пользовательского терминала. Канальный процессор 730 принимает и обрабатывает согласованный сигнал для одного пользовательского терминала, чтобы восстановить передаваемые данные и информацию управления мощностью. Процессор 740 управления мощностью принимает информацию (например, команды УПМ, биты БИС, биты БИУ и так далее или их комбинацию) для двух субпотоков обратной связи и генерирует соответствующие сигналы управления мощностью, используемые для настройки передаваемой мощности для каналов СФК и ФСИКПЛС.
Возвратимся к фиг.8, на которой процессор 830 управления мощностью реализует часть внутреннего и внешнего контуров, описанных выше. Для внутреннего контура каждого канала, независимо управляемого по мощности, процессор 830 управления мощностью принимает оцененное отношение С/Ш и посылает информацию обратно (например, команды УПМ) через присвоенный субпоток обратной связи. Для внешнего контура процессор 830 управления мощностью принимает индикацию хорошего, плохого или никакого кадра из процессора 826 обработки данных и настраивает заданное значение для канала соответственно. На фиг.7, процессор 740 управления мощностью также реализует часть контуров управления мощностью, описанных выше. Процессор 740 управления мощностью принимает информацию на субпотоках с обратной связью и соответственно настраивает передаваемую мощность передачи на каналах СФК и ФСИКПЛС.
Описанное здесь управление мощностью может быть реализовано различными средствами. Например, управление мощностью может быть реализовано аппаратным обеспечением, программным обеспечением и их комбинацией. Для реализации аппаратным обеспечением элементы в управлении мощностью могут быть реализованы в пределах одной или нескольких интегральных схем прикладной ориентации (ASIC, ИСПО), цифровых сигнальных процессоров (DSP, ЦСП), программируемых логических приборов (PLD, ПЛП), контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных модулей, разработанных, чтобы выполнять описанные здесь функции или их комбинаций.
Для программного обеспечения элементы в управлении мощностью могут быть реализованы в виде модулей (например, процедуры, функции и т.д.), которые выполняют описанные здесь функции. Код программного обеспечения может быть сохранен в модуле памяти и исполнен процессором (например, процессор 740 или процессор 830 управления мощностью).
Для ясности различные аспекты, варианты осуществления и признаки множественных параллельных субпотоков обратной связи были специально описаны для управления мощностью прямой линии связи. Описанные в настоящем изобретении методы также могут быть использованы для управления мощностью обратной линии связи. Также для простоты, различные детали множественных параллельных субпотоков обратной связи были описаны здесь для стандарта широкополосных МДКР систем. Описанные методы также могут быть использованы для реализации множественных параллельных субпотоков обратной связи в других коммуникационных системах (например, другие системы, основанные на МДКР).
Предшествующее описание предпочтительных вариантов осуществления обеспечивается, чтобы позволить специалистам осуществить или использовать настоящее изобретение. Специалистам будут очевидны различные модификации к указанным вариантам осуществления и описанные здесь основополагающие принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без использования изобретательности. Таким образом, настоящее изобретение не должно ограничиваться описанными выше вариантами осуществления, но должно согласовываться с содержанием в более широких рамках с принципами и отличительными признаками, раскрытыми в представленной ниже формуле изобретения.
1. Способ для поддержания управления мощностью для множества каналов через общий поток обратной связи в беспроводной коммуникационной системе, по которому
принимают множество передач по множеству каналов;
определяют уровень сигнала передачи, принятой на каждом канале;
генерируют информацию управления мощностью для каждого канала на основе определенного уровня принятого сигнала для передачи, принятой на канале;
мультиплексируют информацию управления мощностью, генерированной для каждого из множества каналов, на множество субпотоков обратной связи, заданных на основе потока обратной связи; и
передают множество субпотоков обратной связи.
2. Способ по п.1, по которому также генерируют множество субпотоков обратной связи, основываясь на потоке обратной связи, при этом каждый субпоток обратной связи соответствует определенному каналу из множества каналов.
3. Способ по п.1, по которому каждый субпоток обратной связи присваивается соответственному каналу, чтобы он независимо управлялся по мощности.
4. Способ по п.1, по которому поток обратной связи формируется посредством поля управления мощностью, передаваемого в последовательности слотов, с каждым слотом, соответствующим специфическому временному интервалу.
5. Способ по п.4, по которому информация управления мощностью, генерированная для каждого субпотока обратной связи, передается в поле управления мощностью.
6. Способ по п.4, по которому каждый субпоток обратной связи присваивается соответственному ряду слотов.
7. Способ по п.6, по которому слоты, присвоенные множеству субпотоков обратной связи, выбирается на основе специфической повторяющейся конфигурации.
8. Способ по п.4, по которому задаются два субпотока обратной связи.
9. Способ по п.8, по которому слоты, присвоенные двум субпотокам с обратной связью, выбираются на основе конфигурации "n-m", в которой n слотов присваиваются первому субпотоку обратной связи для каждых m слотов, присвоенных второму субпотоку обратной связи.
10. Способ по п.9, по которому конфигурации "n-m" представляют собой либо "1-1", "2-1", "4-1", либо "14-1".
11. Способ по п.1, по которому каждый субпоток обратной связи присваивается с соответственной скоростью обратной связи и в котором совокупная скорость обратной связи для множества субпотоков обратной связи меньше или равна скорости обратной связи потока обратной связи.
12. Способ по п.11, по которому задаются два субпотока обратной связи, в котором скорость обратной связи для первого субпотока обратной связи составляет 1000 команд/с и в котором скорость обратной связи для второго субпотока обратной связи составляет 500 команд/с.
13. Способ по п.1, по которому множество каналов включает специализированный канал и совместно используемый канал.
14. Способ по п.13, по которому множество субпотоков обратной связи применяются для обратной связи на протяжении временных периодов, когда для передачи присваивается совместно используемый канал, и в котором поток обратной связи применяется для обратной связи на протяжении временных периодов, когда присваивается только специализированный канал.
15. Способ по п.13, по которому субпоток обратной связи, присвоенный специализированному каналу, имеет более высокую скорость обратной связи, чем скорость субпотока обратной связи, присвоенного совместно используемому каналу.
16. Способ по п.1, по которому информация управления мощностью, генерированная по меньшей мере для одного канала, содержит биты управления мощностью, указывающие, является ли уровень принятого сигнала выше или ниже задаваемого уровня.
17. Способ по п.1, по которому информация управления мощностью, генерированная по меньшей мере для одного канала, содержит значения, указывающие отношение сигнал/(шум + помехи).
18. Способ по п.1, по которому беспроводная коммуникационная система соответствует стандарту широкополосных МДКР систем.
19. Способ по п.18, по которому множество каналов включает специализированный физический канал прямой линии связи (СФК прямой линии связи) и физический совместно используемый канал прямой линии связи (ФСИКПЛС).
20. Способ для поддержания независимого управления мощностью двух каналов через общий поток обратной связи в широкополосной МДКР коммуникационной системе, по которому
принимают две передачи по двум каналам;
определяют уровень сигнала передачи, принятой на каждом канале;
генерируют информацию управления мощностью для каждого канала на основе определенного уровня принятого сигнала для передачи, принятой на канале;
мультиплексируют информацию управления мощностью, генерированной для двух каналов, на первой и второй субпотоки обратной связи, заданные на основе потока обратной связи, в котором первый субпоток обратной связи имеет скорость обратной связи 1000 команд/с или больше, а второй субпоток обратной связи имеет скорость обратной связи 500 команд/с или меньше; и
передают два субпотока обратной связи.
21. Способ для поддержания управления мощностью для множества каналов через множество субпотоков обратной связи в беспроводной коммуникационной системе, по которому
принимают множество передач по множеству каналов;
определяют уровень сигнала передачи, принятой на каждом канале;
генерируют информацию управления мощностью для каждого канала на основе определенного уровня принятого сигнала;
мультиплексируют информацию управления мощностью, генерированной для каждого из множества каналов, на множество субпотоков обратной связи, в котором каждый субпоток обратной связи задается соответственным полем в каждом слоте субканала обратной связи; и
передают множество субпотоков обратной связи.
22. Способ по п.21, по которому также генерируют множество субпотоков обратной связи, основываясь на потоке обратной связи, при этом каждый субпоток обратной связи соответствует определенному каналу из множества каналов.
23. Способ по п.21, по которому множество субпотоков обратной связи имеет равные скорости обратной связи.
24. Способ по п.21, по которому два субпотока обратной связи задаются двумя полями в каждом слоте.
25. Способ по п.24, по которому два поля имеют равное число битов.
26. Модуль управления мощностью для использования в беспроводной коммуникационной системе, содержащий
блок измерения уровня сигнала, конфигурированный для приема и обработки множества передач на множестве каналов, чтобы определять уровень сигнала передачи, принимаемой на каждом канале; и
процессор управления мощностью, присоединенный к блоку измерения уровня сигнала и конфигурированный, чтобы генерировать информацию управления мощностью для каждого канала на основе определенного уровня принятого сигнала и чтобы мультиплексировать информацию управления мощностью, генерированную для каждого из множества каналов, на множество субпотоков обратной связи, заданных на основе одного потока обратной связи.
27. Модуль управления мощностью по п.26, в котором также генерируют множество субпотоков обратной связи, основываясь на потоке обратной связи, при этом каждый субпоток обратной связи соответствует определенному каналу из множества каналов.
28. Модуль управления мощностью по п.26, в котором множество субпотоков обратной связи присваивается соответственным последовательностям слотов, с каждым слотом, соответствующим специфическому временному интервалу.
29. Модуль управления мощностью по п.28, в котором задаются два субпотока обратной связи.
30. Модуль управления мощностью по п.29, в котором слоты, присвоенные двум субпотокам с обратной связью, выбираются на основе конфигурации "n-m", в которой n слотов присваиваются первому субпотоку обратной связи для каждых m слотов, присвоенных второму субпотоку обратной связи.
31. Модуль управления мощностью по п.30, в котором задаются два субпотока обратной связи, при этом первый субпоток обратной связи имеет скорость обратной связи 1000 команд/с или больше, а второй субпоток обратной связи имеет скорость обратной связи 500 команд/с или меньше.
