Асинхронная маршрутизация между пикосетями
Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат - расширение функциональных возможностей пикосетей. Системы и способы предусматривают осуществление беспроводной связи, при этом процесс, модуль или терминал связи обеспечивают участие в передачах внутри пикосети. Процесс, модуль или терминал связи могут также использоваться для обнаружения пилот-сигнала от внешнего терминала и установления однорангового соединения с внешним терминалом для поддержки передач, если пилот-сигнал ниже пороговой величины. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к беспроводной связи и более конкретно к различным системам и способам планирования асинхронных передач сети.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В традиционных системах беспроводной связи сеть доступа обычно используется для поддержки связи для множества мобильных устройств. Эти сети доступа в типовом случае реализуются с помощью множества стационарных базовых станций, распределенных по географическому региону. Географический регион в общем случае подразделяется на меньшие регионы, известные как сотовые ячейки. Каждая базовая станция может быть сконфигурирована для обслуживания всех мобильных устройств в соответствующей сотовой ячейке. В результате сеть доступа не может быть легко переконфигурирована с учетом изменяющихся потребностей трафика по различным сотовым регионам.
В отличие от традиционной сети доступа специальные (ad-hoc) сети являются динамическими. Специальная сеть может быть создана, когда некоторое число устройств беспроводной связи, часто упоминаемых как терминалы, принимает решение объединиться для создания сети. Так как терминалы в специальных сетях действуют и как хосты, и как маршрутизаторы, сеть может быть легко переконфигурирована для выполнения существующих запросов трафика более эффективным способом. Более того, специальные сети не требуют инфраструктуры, необходимой традиционным сетям доступа, делая специальные сети привлекательной альтернативой для будущего.
Полностью специальная сеть, состоящая из одноранговых соединений, в общем случае приводит к очень неэффективным передачам. Для того чтобы улучшить эффективность, терминалы могут сами организоваться в совокупность пикосетей. "Пикосеть" является группой терминалов в непосредственной близости друг к другу. Каждая пикосеть может иметь главный терминал, который планирует передачи внутри своей собственной пикосети.
Существует множество способов доступа для поддержки передач в специальной сети. Схема множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) в качестве примера является очень распространенным методом. FDMA обычно включает в себя выделение отдельных частей из общей ширины полосы отдельным передачам между двумя терминалами в пикосети. Хотя эта схема может быть эффективной для непрерывных передач, лучшее использование общей полосы пропускания может быть достигнуто, когда подобное постоянное, непрерывное соединение не требуется.
Другие схемы множественного доступа включают в себя множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Эти схемы TDMA могут быть особенно эффективными в распределении ограниченной ширины полосы между некоторым числом терминалов, которые не требуют непрерывных передач. Схемы TDMA в типовом случае выделяют полную ширину полосы каждому каналу связи между двумя терминалами в назначенные интервалы времени.
Методы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) могут использоваться во взаимосвязи с TDMA для поддержки множества передач в течение каждого интервала времени. Это может быть достигнуто путем передачи каждого сигнала в назначенный интервал времени с помощью разного кода, который модулирует несущую и таким образом расширяет сигнал. Переданные сигналы могут быть выделены в терминале приемника посредством демодулятора, который использует соответствующий код для сжатия полезного сигнала. Нежелательные сигналы, коды которых не совпадают, не сжимаются и вносят вклад только в шум.
В системах TDMA, которые используют передачи с расширенным спектром, каждый главный терминал может планировать передачи внутри своей собственной пикосети способом, который не вызывает чрезмерных взаимных помех. Однако может оказаться более трудным управлять помехами, обусловленными передачами в пределах множества пикосетей. Соответственно, необходим надежный и эффективный алгоритм планирования.
СУЩНОСТЬ
В одном аспекте настоящего изобретения способ осуществления связи из пикосети содержит участие в передачах внутри пикосети, прием пилот-сигнала от внешнего терминала, определение, что интенсивность пилот-сигнала ниже пороговой величины, и установление однорангового соединения с внешним терминалом.
В другом аспекте настоящего изобретения терминал связи, предназначенной для работы в пикосети, включает в себя приемник, предназначенный для обнаружения пилот-сигнала от внешнего терминала и определения его интенсивности, и контроллер, предназначенный для установления однорангового соединения с внешним терминалом для поддержки передач, если интенсивность пилот-сигнала ниже пороговой величины. Контроллер дополнительно обеспечивает поддержку передач внутри пикосети.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения терминал связи, предназначенный для функционирования в пикосети, содержит средство для обнаружения пилот-сигнала от внешнего терминала, средство для определения интенсивности обнаруженного пилот-сигнала, средство для установления однорангового соединения с внешним терминалом для поддержки связи, если интенсивность пилот-сигнала ниже пороговой величины, и средство для поддержки связи внутри пикосети.
Разумеется, что другие варианты осуществления настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из последующего подробного описания, в котором различные варианты осуществления изобретения показаны и описаны в качестве иллюстрации. Понятно, что изобретение допускает другие отличающиеся варианты осуществления, и некоторые его детали допускают модификацию в различных других отношениях, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и подробное описание должны рассматриваться как пояснительные, а не как ограничивающие.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Аспекты настоящего изобретения проиллюстрированы в качестве примера, а не в качестве ограничения, на прилагаемых чертежах, где показано следующее:
Фиг.1 - концептуальная схема, иллюстрирующая пример пикосети;
Фиг.2 - концептуальная схема, иллюстрирующая пример пикосети, имеющей одноранговое соединение с изолированным терминалом;
Фиг.3 - концептуальная схема, иллюстрирующая пример двух пикосетей, имеющих одноранговое соединение;
Фиг.4 - концептуальная схема, иллюстрирующая пример кадра MAC (управления доступом к среде передачи данных) для управления передачами между терминалами;
Фиг.5 - функциональная структурная схема, иллюстрирующая пример терминала, имеющего возможность функционирования внутри пикосети;
Фиг.6 - функциональная структурная схема, приемопередатчика и процессора, функционирующих в качестве главного терминала пикосети;
Фиг.7 - функциональная структурная схема приемопередатчика и процессора, функционирующих в качестве терминал-участника, имеющего возможность функционирования в качестве граничного терминала пикосети.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Изложенное ниже в связи с прилагаемыми чертежами подробное описание представляет различные варианты осуществления настоящего изобретения, но не должно интерпретироваться как представляющее единственно возможные варианты осуществления настоящего изобретения на практике. Каждый вариант осуществления, описанный в данном изобретении, предоставлен просто в качестве примера или иллюстрации и не должен обязательно быть истолкован как предпочтительный или выгодный в сравнении с другими вариантами осуществления. Подобное описание включает в себя конкретные детали с целью обеспечения всестороннего понимания настоящего изобретения. Тем не менее специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных деталей. В некоторых случаях широко известные структуры и устройства показаны в форме структурной схемы, чтобы не затенять сущность настоящего изобретения. Акронимы и другая описательная терминология могут быть использованы просто для удобства и ясности и не предназначены, чтобы ограничивать объем изобретения.
В последующем подробном описании различные аспекты настоящего изобретения могут быть описаны в контексте системы беспроводной связи UWB (ультраширокополосной радиосвязи). Хотя эти аспекты изобретения могут хорошо подходить для данного варианта применения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что эти аспекты изобретения также применимы для использования в различных других коммуникационных средах. Следовательно, любая ссылка на систему связи UWB предназначена только, чтобы проиллюстрировать аспекты изобретения с пониманием того, что такие аспекты изобретения имеют широкий диапазон применений.
Фиг.1 иллюстрирует пример топологии сети для пикосети в системе беспроводной связи. Пикосеть 102 показана с главным терминалом 104, поддерживающим обмен информацией внутри пикосети между несколькими элементами терминалов 106. Термин "Передачи внутри пикосети" относится к передаче между двумя или более терминалами внутри той же самой пикосети. Терминалы могут быть стационарными или находиться в движении, например, терминал, который находится у пользователя, перемещающегося пешком или на транспортном средстве, самолете, корабле или в чем-то подобном. Термин "терминал" включает в себя устройства мобильной связи, любого вида, в том числе сотовые или беспроводные телефоны, персональные "карманные" компьютеры (PDA), портативные компьютеры, внешние или внутренние модемы, карты ПК или любые другие подобные устройства. Внутри пикосети 102 главный терминал 104 может обмениваться информацией с каждым из терминалов-участников 106, и терминалы-участники 106 могут также непосредственно обмениваться информацией друг с другом под управлением главного терминала 104. Как пояснено более подробно ниже, каждый терминал-участник 106 в пикосети 102 также может непосредственно обмениваться информацией с терминалами вне пикосети. Этот обмен информацией указывается как "обмен информацией между пикосетями".
Главный терминал 104 может обмениваться информацией с терминалами-участниками 106, используя схему множественного доступа, например TDMA, FDMA, CDMA или другую схему множественного доступа. Для того чтобы проиллюстрировать различные аспекты настоящего изобретения, беспроводные сети, упоминаемые в настоящем описании, будут находиться в контексте гибридной схемы множественного доступа, использующей как TDMA, так и CDMA. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничено такими схемами множественного доступа.
Пикосеть может быть создана множеством способов. В качестве примера, когда терминал первоначально включается, он может осуществлять поиск пилот-сигналов от разных главных терминалов пикосети. Пилот-сигнал, транслируемый от каждого главного терминала пикосети, может представлять собой немодулированный сигнал расширенного спектра или опорный сигнал другого типа. В передачах с расширенным спектром код псевдослучайного шума (PN), уникальный для каждого главного терминала пикосети, может использоваться для расширения спектра пилот-сигнала. Используя процесс корреляции, терминал может осуществлять поиск по всем возможным кодам PN для обнаружения пилот-сигнала от главного терминала, например пилот-сигнала, транслируемого от главного терминала 104 на Фиг.1. Пилот-сигнал может использоваться терминалом-участником 106 для синхронизации с главным терминалом 104. Обнаружение пилот-сигнала расширенного спектра хорошо известно в данной области техники.
Главный терминал 104 может использоваться для управления передачи с высокой скоростью передачи данных. Это может быть реализовано посредством разрешения только тем терминалам, которые могут поддерживать минимальную или пороговую скорость передачи данных с главного терминала 104, присоединяться к пикосети 102. В системах связи UWB, например, скорость передачи данных 1,2288 Мб/с может поддерживаться на расстоянии 30-100 метров, в зависимости от условий распространения. В этих системах главный терминал 104 может быть сконфигурирован для организации пикосети 102 с терминалами-участниками 106, которые могут поддержать скорость передачи данных, по меньшей мере, 1,2288 Мб/с. Если требуются более высокие скорости передачи данных, диапазон может быть дополнительно ограничен. В качестве примера скорости передачи данных 100 Мб/с могут быть реализованы в системах UWB в диапазоне 10 метров.
Терминал-участник 106 может быть сконфигурирован для определения того, может ли он удовлетворить минимальным требованиям скорости передачи данных пикосети посредством измерения качества связи с использованием пилот-сигнала, транслируемого от главного терминала 104. Как рассмотрено более подробно выше, терминал может идентифицировать пилот-сигнал посредством корреляционной обработки. Качество связи может затем измеряться посредством вычисления отношения мощности несущей к уровню помехи (C/I) на основе пилот-сигнала способом, хорошо известным в данной области техники. На основе вычисления отношения C/I терминал-участник 106 может затем определить, может ли поддерживаться минимальная или пороговая скорость передачи данных, способом, также хорошо известным в данной области техники. Если терминал-участник 106 определяет, что минимальная или пороговая скорость передачи данных может поддерживаться, он может попытаться присоединиться к пикосети 102 посредством регистрации с помощью главного терминала 104.
В некоторых случаях терминал не сможет найти пилот-сигнал с достаточной интенсивностью сигнала, чтобы поддерживать минимальную или пороговую скорость передачи данных. Это может иметь место по ряду причин. В качестве примера терминал может находиться слишком далеко от главного терминала. Альтернативно, среда распространения сигналов может не обеспечивать поддержку необходимой скорости передачи данных. В любом случае терминал не может присоединиться к существующей пикосети. Фиг.2 иллюстрирует пример топологии сети с беспроводным терминалом 202, который не может присоединиться к пикосети 102 на фиг.1.
Согласно фиг.2 терминал 202 может определить из отношения C/I, вычисленного из пилот-сигнала, транслируемого главным терминалом 104, что минимальная или пороговая скорость передачи данных не может поддерживаться. В результате терминал 202 может начать функционирование как изолированный терминал, независимый от пикосети 102, посредством передачи своего собственного пилот-сигнала. Способом, который необходимо коротко описать более детально, изолированный терминал 202 может участвовать в одноранговой связи с любым терминалом-участником 106 в пикосети 102 через граничный терминал пикосети. "Одноранговая связь" или "одноранговые передачи" относятся к этой связи или передачам между терминалами, которые не полностью координируются посредством главного терминала.
Главный терминал 104 может назначить любое количество терминалов-участников 106 в качестве граничных терминалов пикосети, например терминала-участника 106а. Назначение граничных терминалов пикосети может быть основано на обратной связи от различных терминалов-участников 106. В качестве примера вычисленное отношение C/I от каждого терминала-участника 106 может обеспечить приближенное указание этих терминалов-участников, расположенных на границе пикосети 102. Граничному терминалу 106а пикосети может быть назначена задача прослушивания пилот-сигналов от изолированных терминалов. Когда граничный терминал 106а пикосети обнаруживает пилот-сигнал от изолированного терминала, интенсивность сигнала которого ниже пороговой величины, затем граничный терминал 106а пикосети может определить, что минимальная или пороговая скорость передачи данных не может поддерживаться с помощью этого изолированного терминала 202. На основе этого определения граничный терминал 106а пикосети может добавить изолированный терминал 202 в "список одноранговой связности". Список одноранговой связности межсоединений может являться динамическим списком, поддерживаемым посредством граничного терминала 106а пикосети, который идентифицирует все терминалы вне пикосети 102, достигнутые для одноранговой передачи. Посредством обмена сообщениями сигнализации граничный терминал 106а пикосети может переадресовывать список к изолированному терминалу 202, который включает в себя все терминалы в пикосети 102. Изолированный терминал 202 может также включать в себя список одноранговой связности, который устанавливает соответствие всех терминалов, которые могут быть достигнуты посредством одноранговой передачи с помощью каждого известного граничного терминала пикосети. С помощью этого подхода изолированный терминал, который желает инициировать вызов терминала на дальнем конце, просто обращается к своему списку одноранговой связности, чтобы идентифицировать граничный терминал пикосети, посредством которого вызов будет направлен к терминалу на дальнем конце.
Изолированный терминал 202 может стать главным терминалом для новой пикосети. При включении питания терминалы, которые могут принимать пилот-сигнал, транслируемый от изолированного терминала 202 с достаточной интенсивностью, могут попытаться получить пилот-сигнал и присоединиться к пикосети этого изолированного терминала. Фиг.3 иллюстрирует пример топологии сети этого рода. Первая пикосеть 102 является пикосетью, описанной в связи с фиг.1 с ее главным терминалом 104, поддерживающим несколько терминалов-участников 106. Изолированный терминал 202, описанный в связи с фиг.2, стал главным терминалом для второй пикосети 302. Главный терминал 202 во второй пикосети 302 может использоваться для поддержки множества терминалов-участников 306.
Используя обратную связь от различных терминалов-участников 306, главный терминал 202 во второй пикосети 302 может назначить один или более терминалов-участников 306 в качестве граничных терминалов пикосети, например терминал-участник 306а. Как описано выше, главный терминал 104 в первой пикосети 102 может также назначать один или более терминалов-участников 106 в качестве граничных терминалов пикосети, например терминал-участник 106а. В дополнение к прослушиванию пилот-сигналов, транслируемых от изолированных терминалов, каждый граничный терминал пикосети может также прослушивать пилот-сигналы, транслируемые от других смежных главных терминалов пикосети. В качестве примера, когда граничный терминал 106а пикосети из первой пикосети 102 обнаруживает пилот-сигнал, транслируемый главным терминалом 202 во второй пикосети 302, интенсивность которого ниже порога, граничный терминал 106а пикосети может определить, что минимальная или пороговая скорость передачи данных не может поддерживаться. На основе этого определения граничный терминал 106а пикосети может обмениваться сообщениями сигнализации с главным терминалом 202 во второй пикосети 302. Главный терминал 202 может назначить граничный терминал 306а пикосети во второй пикосети 302 для обработки одноранговых передач с первой пикосетью 102 и послать команды к граничному терминалу 106а пикосети в первой пикосети 102 добавить назначенный граничный терминал 306а пикосети к его списку одноранговой связности. Эти команды могут сопровождаться списоком всех терминалов во второй пикосети 302. Граничный терминал 106а пикосети в первом терминале 102 может обновить свой список одноранговой связности посредством установления соответствия каждого из этих терминалов назначенному граничному терминалу 306а пикосети во второй пикосети 302. Аналогично, граничный терминал 106а пикосети в первой пикосети 102 может направить список терминалов в первой пикосети 102 к назначенному граничному терминалу 306а пикосети во второй пикосети 302. Назначенный граничный терминал 306а пикосети может обновить свой список одноранговой связности посредством установления соответствия каждого из этих терминалов граничному терминалу 106а пикосети в первой пикосети 102.
Этот обмен сообщениями сигнализации и последующее обновление списка одноранговой связности облегчает вызовы по пикосетям. В качестве примера, если первый терминал в первой пикосети 102 желает инициировать вызов второго терминала во второй пикосети 302, первый терминал может послать информацию, идентифицирующую второй терминал, граничному терминалу 106а пикосети во время установки вызова. Граничный терминал 106а пикосети может обратиться к своему списку одноранговой связности, чтобы идентифицировать граничный терминал 306а пикосети во второй пикосети 302, который служит вторым терминалом. Граничный терминал 106а пикосети может затем установить одноранговое соединение с граничным терминалом 306а пикосети во второй пикосети 302 для поддержки вызова. Аналогичный порядок действий в обратном направлении может использоваться для инициирования вызова от второго терминала к первому терминалу.
Альтернативно, если граничный терминал 106а пикосети определяет из интенсивности пилот-сигнала, что минимальная скорость данных может поддерживаться с помощью главного терминала 202, граничный терминал 106а пикосети может присоединиться ко второй пикосети 302. С граничным терминалом 106а пикосети, являющимся терминалом-участником обеих пикосетей 102 и 302, он может действовать как переходный терминал между пикосетями между двумя главными терминалами 104 и 202 и обеспечивать возможность главным терминалам 104 и 202 координировать некоторым способом свои действия по планированию.
Согласно фиг.4 периодическая структура кадра может использоваться для поддержки связи между терминалами. Такой кадр обычно упоминается в данной области техники как кадр MAC (управления доступом к среде передачи данных), так как он используется для предоставления доступа к среде передачи для терминалов. Кадр может быть любой длительности, в зависимости от конкретного применения и общих конструктивных ограничений. Для примера будет использоваться длительность кадра в 5 мс. Кадр в 5 мс является приемлемым с учетом высокой скорости передачи элементов сигнала в 650 Мэл.сигн./с (Мэлементов сигнала/сек) и желательности поддержки скорости передачи данных вплоть до 19.2 Кбит/c.
Пример структуры кадров MAC показан с помощью n кадров 402. Каждый кадр может быть разделен на некоторое число временных сегментов 404, в качестве примера, 160 временных сегментов. Длительность сегмента может быть 31,25 мкс, что соответствует 20312,5 элементарным сигналам при 650 М эл.сигн/с. Любое число временных сегментов в кадре может быть выделено для служебных сигналов. Например, первый сегмент 406 в кадре 402 может использоваться главным терминалом для трансляции пилот-сигнала с расширенным спектром. Пилот-сигнал может занимать весь сегмент 306 или, альтернативно, может использовать его совместно с каналом пилот-сигнала, как показано на фиг.4. Канал управления, занимающий конец первого сегмента 406, может являться сигналом с расширенным спектром, транслируемым с тем же самым уровнем мощности, что и пилот-сигнал. Главные терминалы могут использовать этот канал управления для определения состава кадра MAC.
Информация планирования может транслироваться с использованием одного или более дополнительных каналов управления расширенного спектра, которые занимают различные временные сегменты внутри кадра, например временные сегменты 408 и 410 на фиг.4. Информация планирования может включать в себя назначения временных сегментов для каждого активного терминала. Эти назначения временных сегментов могут выбираться из сегментов данных, занимающих часть 412 кадра 402. Дополнительная информация, например уровень мощности и скорость передачи данных для каждого активного терминала, может также быть включена. Множество пар терминалов могут также назначаются любому заданному временному сегменту с использованием схемы CDMA. В этом случае, информация планирования может также включать в себя коды расширения, которые должны использоваться для отдельных передач между терминалами.
Фиг.5 является концептуальной блок-схемой, иллюстрирующей одну возможную конфигурацию терминала. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что точная конфигурация терминала может варьироваться в зависимости от конкретного применения и общих конструктивных ограничений. В целях ясности и полноты различные идеи изобретения будут описаны в контексте терминала UWB с расширенным спектром, тем не менее изобретение также может быть использовано в различных других устройствах связи. Следовательно, любая ссылка на терминал UWB с расширенным спектром предназначена только для иллюстрации различных аспектов настоящего изобретения с пониманием того, что такие аспекты имеют широкий диапазон применений.
Терминал может быть реализован с помощью приемопередатчика 502, соединенного с антенной 504. Процессор 506 может соединяться с приемопередатчиком 502. Процессор 506 может быть реализован с помощью архитектуры на основе программного обеспечения или другого типа архитектуры. Архитектура на основе программного обеспечения может быть сконфигурирована с микропроцессором (не показан), который служит платформой для выполнения программ, которые, среди прочего, обеспечивают функции управления исполнением и общего управления системой, которые позволяют терминалу функционировать либо как главный терминал, либо как терминал-участник в пикосети. Процессор 506 может также включать в себя процессор цифровых сигналов (DSP)(не показан) со встроенным уровнем программного обеспечения коммуникаций, который выполняет специальные алгоритмы приложений для снижения требований по обработке к микропроцессору. DSP может использоваться для предоставления различных функций обработки сигналов, например обнаружение пилот-сигнала, временная синхронизация, отслеживание частоты, обработка расширенного спектра, функции модуляции и демодуляции и прямое исправление ошибок.
Терминал может также включать в себя различные пользовательские интерфейсы 508, соединенные с процессором 506. Пользовательские интерфейсы могут включать в себя, в качестве примера, клавиатуру, мышь, сенсорный экран, дисплей, звонок, вибратор, звуковой динамик, микрофон, камеру и/или т.п.
Фиг.6 является функциональной структурной схемой, иллюстрирующей пример процессора и приемопередатчика. Приемопередатчик 502 может включать в себя РЧ-приемник 602 и передатчик 604. РЧ-приемник 602 может использоваться для обнаружения полезных сигналов в присутствии шума и помехи и усиления их до уровня, при котором информация, содержащаяся в сигнале, может обрабатываться процессором 506. РЧ-передатчик 604 может использоваться для модулирования несущей информацией от процессора 506 и усиления модулированной несущей до достаточного уровня мощности для излучения в свободное пространство через антенну 504.
Процессор 506 может включать в себя приемник 608 полосы частот модуляции и передатчик 610. Приемник 608 полосы частот модуляции и передатчик 610 могут использоваться для обнаружения пилот-сигнала, временной синхронизации, обработки расширенного спектра, функций модуляции и демодуляции, прямого исправления ошибок и/или любых других функций процессора сигналов для поддержки связи с другими терминалами. Как описано выше, эти функции обработки сигналов могут быть реализованы с помощью встроенного уровня программного обеспечения в DSP или, альтернативно, с помощью любого другого средства.
Процессор 506 может запускать планировщик 606 при функционировании в качестве главного терминала. В варианте реализации процессора 506 на основе программного обеспечения планировщик 606 может являться программой, исполняемой микропроцессором. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что планировщик 606 не ограничен этим вариантом осуществления и может быть реализован с помощью другого средства, известного в данной области техники, включающего в себя аппаратную конфигурацию, конфигурацию программно-аппаратных средств, конфигурацию программных средств или любое их сочетание, которое дает возможность выполнения различных функций, описанных в данном документе.
Во время установки вызова между двумя терминалами в пикосети планировщик 606 может использоваться для согласования вызова. Приемник 608 полосы частот модуляции и передатчик 610 могут использоваться для осуществления связи с двумя терминалами по соответствующим каналам управления с использованием методов расширенного спектра. Таким образом планировщик 606 может использоваться для определения скорости передачи данных, необходимых для поддержки вызова, посредством обмена сообщениями сигнализации. Скорость передачи данных, выбранная планировщиком 606, может основываться на типе услуги, запрошенной хорошо известным в данной области техники способом. В качестве примера, если терминал-участник инициирует вызов другого терминала-участника для поддержки видеоприложения, планировщик 606 может определить, что вызов требует высокой скорости передачи данных. Если другой терминал-участник инициирует речевой вызов другого терминала-участника, то планировщик 606 может выбрать меньшую скорость передачи данных для поддержки вызова.
Планировщик 606 может также использоваться для назначения группы временных сегментов двум терминалам во время установления вызова. Число временных сегментов, назначаемых планировщиком 606, может основываться на различных соображениях в соответствии с любым алгоритмом планирования. В качестве примера назначения групп сегментов могут основываться на системе приоритетов, в который голосовой связи предоставляется приоритет по отношению к передачам с высокой задержкой. Планировщик 606 может также предоставлять приоритет передачам с высокой скоростью передачи данных для максимизации пропускной способности. Также может учитываться критерий равнодоступности, который принимает во внимание объем данных для передачи между двумя терминалами. Назначения временных сегментов могут быть в форме группы, как описано выше, или могут распределяться по всему кадру MAC. Назначения временных сегментов могут быть закреплены за полным вызовом или могут настраиваться во время вызова на основе текущей загрузки главного терминала. Специалисты в данной области техники смогут адаптировать существующие алгоритмы планирования к любому конкретному приложению.
Планировщик 606 в главном терминале может использоваться для назначения одного или более терминалов-участников в качестве граничных терминалов пикосети. Фиг.7 является функциональной структурной схемой, иллюстрирующей пример терминала с процессором 506, сконфигурированным как терминал-участник, имеющий возможность работы в качестве граничного терминала пикосети. Планировщик 606 показан пунктирными линиями, иллюстрирующими, что он не инициируется процессором 506 во время функционирования в качестве терминала-участника. Конфигурация приемопередатчика 502 является той же самой, независимо от того, функционирует ли процессор 506 как главный терминал или как терминал-участник, и поэтому дополнительно не рассматривается. Приемопередатчик 502 показан для полноты представления.
Как описано выше в связи с процессором 506, сконфигурированным в качестве главного терминала, назначения планирования могут транслироваться всем терминалам-участникам в пикосети по одному или более каналам управления. Назначения планирования могут включать в себя назначения временных сегментов для различных передач к терминалам-участникам и от них, а также уровень мощности и скорость передачи данных для каждой передачи. В эти назначения планирования могут быть включены одно или более назначений граничных терминалов пикосети. Эти назначения граничных терминалов пикосети являются в основном инструкциями или командами, адресованными отдельным терминалам-участникам, требующими, чтобы они функционировали в качестве граничных терминалов пикосети.
Как показано для терминал-участника на фиг.7, приемник 608 полосы частот модуляции может использовать обработку расширенного спектра для получения назначений планирования по каналу управления и предоставления их контроллеру 702. Контроллер 702 может быть реализован как отдельный объект, как показано на фиг.7, или альтернативно может быть встроен в приемник 608 полосы частот модуляции и/или передатчиком 610. В варианте реализации процессора 506 на основе программного обеспечения контроллер 702 может являться программой, исполняемой микропроцессором. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что контроллер 702 не ограничен этим вариантом осуществления и может быть реализован другими средствами, известными в уровне техники, в том числе в аппаратной конфигурации, конфигурации программно-аппаратной средств, конфигурации программных средств или любого их сочетания, которое дает возможность выполнения различных функций, описанных в данном документе.
Контроллер 702 может использовать назначения планирования для синхронизации обмена информацией с другими терминалами в пикосети. В качестве примера, контроллер 702 может уведомлять приемник 608 полосы частот модуляции о входящей передаче. Контроллер 702 может также обеспечивать информацию о скорости передачи данных и расширения спектра приемнику 608 полосы частот модуляции. В ответ приемник 608 полосы частот модуляции может восстанавливать сигналы передач использованием обработки расширенного спектра и выдавать восстановленные сигналы передач на различные пользовательские интерфейсы 508.
Контроллер 702 может также использовать назначения планирования для координации запланированных передач. Информация, которая должна передаваться терминалом-участником, может формироваться от различных пользовательских интерфейсов 508 и храниться в буфере 704 до запланированной передачи. В запланированное время контроллер 702 может использоваться для вывода информации из буфера 704 в передатчик 610 полосы частот модуляции для обработки расширенного спектра. Скорость передачи данных, код расширения и уровень мощности передачи могут программироваться в передатчике 610 полосы частот модуляции контроллером 702. Альтернативно, мощность передачи может программироваться контроллером 702 в РЧ-передатчике 604, в приемопередатчике 502.
Контроллер 702 может использоваться для определения того, требует ли назначение планирования от терминала-участника функционировать в качестве граничного терминала пикосети. Как описано выше, терминалы-участники, расположенные на границе пикосети, обычно назначаются главным терминалом в качестве граничных терминалов пикосети. Обратная связь от различных терминалов-участников может использоваться главным терминалом для определения этих назначений. Если контроллер 702 определяет, что терминал-участник назначен в качестве граничного терминала пикосети, он может разрешить приемнику 608 полосы частот модуляции прослушивать пилот-сигналы от внешних терминалов. Термин "внешний терминал" обозначает терминал вне локальной пикосети, включая изолированные терминалы, а также главные терминалы и терминалы-участники в других пикосетях. Термин "локальная пикосеть" обозначает пикосеть, к которой принадлежит рассматриваемый граничный терминал пикосети. Когда приемник 608 полосы частот модуляции обнаруживает пилот-сигнал от внешнего терминала, он может передать сообщение об интенсивности этого сигнала контроллеру 702. Если контроллер определяет, что интенсивность пилот-сигнала является слишком низкой для установления синхронного обмена информацией некоторого типа, то контроллер 702 может добавить внешний терминал в свой список одноранговой связности. Если внешний терминал находится в удаленной пикосети, то контроллер 702 может также получить посредством обмена сообщениями сигнализации список всех терминалов в удаленном терминале и установить соответствие этих терминалов для внешнего терминала. Термин "удаленная пикосеть" может использоваться для ссылки на любую пикосеть вне данной локальной пикосети. Контроллер 702 может также передать список терминалов в локальной пикосети внешнему терминалу.
Контроллер 702 может использоваться для прослушивания одноранговых передач всякий раз, когда граничный терминал пикосети бездействует. Граничный терминал пикосети может считаться бездействующим, если он не запланирован для передач внутри пикосети или одноранговой передачи. Одноранговые передачи от внешних терминалов могут происходить при очень низких скоростях передачи данных (например, 100 Кб/с или ниже), используя высокий коэффициент расширения спектра так, что передачи могут быть декодированы в приемнике 608 полосы частот модуляции, даже в присутствии одновременных передач внутри пикосети.
Планировщик 606 в главном терминале может также выделить некоторое число временных сегментов для одного или более граничных терминалов пикосети для участия в одноранговых передачах (см. фиг.6). Одноранговые передачи могут потребовать высокой мощности передачи и в некоторых случаях могут поддерживаться только при низких скоростях передачи данных. Если передачи высокой мощности используются для осуществления связи с внешними терминалами, планировщик 606 может принять решение не планировать любые другие передачи в то же самое время.
Хотя одноранговые передачи от граничного терминала пикосети к внешнему терминалу могут быть запланированы главным терминалом, может существовать некоторая неопределенность в отношении того, когда внешний терминал готов к приему передачи. Более того, временной режим передач от внешнего терминала обратно к граничному терминалу пикосети также может быть неизвестным. Контроллер 702 может использоваться для уменьшения числа одноранговых передач, которые теряются из-за асинхронного способа осуществления связи.
Способ, которым контроллер 702 увеличивает надежность связи по одноранговому соединению, может изменяться в зависимости от конкретного применения и общих конструктивных ограничений. В качестве примера, если локальный терминал в локальной пикосети инициирует вызов удаленного терминала, который оказывается изолированным терминалом, контроллер 702 может контролировать обмен сообщениями сигнализации между локальными и удаленными терминалами во время установления вызова для определения типа вызова. Если контроллер 702 определяет, что вызов связан с передачами с высокой задержкой, например загрузка с веб-страницы или передача текстовых сообщений, то обратная связь по одноранговому соединению может использоваться для обеспечения надежного приема одноранговой передачи. Может использоваться протокол на основе подтверждения приема (ACK) и/или отсутствия подтверждения приема (NACK). При этом подходе передачи между локальными и удаленными терминалами могут контролироваться с помощью сообщений ACK и NACK, передаваемых по одноранговому соединению. Если граничный терминал пикосети может принимать одноранговую передачу от удаленного терминала, например, он может направить передачу локальному терминалу и послать сообщение ACK обратно удаленному терминалу по одноранговому соединению. Если, с другой стороны, удаленный терминал не принимает сообщение ACK от граничного терминала пикосети в течение определенного промежутка времени или принимает сообщение NACK, он может ретранслировать передачу граничному терминалу пикосети по одноранговому соединению.
В ответ на передачу от граничного терминала пикосети сообщение ACK или NACK, сформированное удаленным терминалом, может быть передано по отдельному каналу управления или, альтернативно, может быть вставлено в другой канал управления или информационный канал. Приемник 608 полосы частот модуляции граничного терминала пикосети может использовать обработку расширенного спектра для восстановления сообщения ACK или NACK и выдачи его контроллеру 702. Если контроллер 702 определяет из сообщения ACK, что передача к удаленному терминалу была успешно декодирована, то затем не требуются дополнительные передачи. Если, с другой стороны, контроллер 702 определяет по отсутствию сообщения ACK по наличию сообщения NACK, что передача к удаленному терминалу не была успешно декодирована, то затем контроллер 702 может извлечь из буфера 704 ту же самую переданную ранее информацию и выдать ее в РЧ-передатчик 604 для повторной передачи.
В ответ на передачу от удаленного терминала сообщение ACK или NACK, созданное посредством граничного терминала пикосети, может быть сформировано приемником 608 полосы частот модуляции. Более конкретно, приемник 608 полосы частот модуляции может выполнять функцию декодирования для принятой передачи и формировать сообщение ACK, если передача успешно декодирована. Сообщение ACK может выдаваться в РЧ-передатчик 610 и расширяться соответствующим кодом либо самостоятельно, либо как сообщение, вставленное в другой канал управления или информационный канал.
Протокол на основе ACK и/или NACK может обеспечивать высокую надежность для одноранговых передач для обмена информацией с высокой задержкой. Однако в приложениях, чувствительных ко времени, например, речевой связи, контроллеру 702 может потребоваться осуществлять связь с удаленным терминалом другим способом. В качестве примера контроллер 702 может быть сконфигурирован для планирования всех чувствительных ко времени передач при низкой скорости передачи данных с высоким коэффициентом расширения. Эти передачи могут также планироваться как передачи с высокой мощностью. Может также планироваться множество передач одной и той же информации.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные применительно к раскрытым вариантам осуществления, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств или любого их сочетания, спроектированных для выполнения функций, описанных в материалах настоящей заявки. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте процессором может быть любой типовой процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств, например сочетания DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в соединении с ядром DSP, или любой другой подобной конфигурации.
Способы или алгоритмы, описанные применительно к раскрытым вариантам осуществления, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, исполняемом процессором, или в их сочетании. Программный модуль может постоянно размещаться в оперативной памяти, флэш-памяти, ПЗУ, памяти типа EPROM, памяти типа EEPROM, регистрах, на жестком диске, сменном диске, компакт-диске или носителе для хранения данных любой другой формы, известном в данной области техники. Носитель для хранения данных может быть связан с процессором таким образом, чтобы процессор мог считывать информацию с носителя для хранения данных и записывать информацию на него. В альтернативном варианте носитель для хранения может быть встроенным в процессор. Процессор и носитель для хранения данных могут постоянно находиться в ASIC. ASIC может постоянно размещаться в терминале или где-либо еще. В альтернативном варианте процессор и носитель для хранения данных могут постоянно находиться в виде дискретных компонентов в терминале или где-либо еще.
Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предоставляется, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники, а общие, определенные здесь принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления, без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения показанными вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми раскрытыми признаками.
1. Способ обеспечения обмена информацией между пикосетями, содержащий этапы:
приема пилот-сигнала первым терминалом в первой пикосети от второго терминала во второй пикосети;
определения, что интенсивность пилот-сигнала ниже пороговой величины;
установления однорангового соединения между первым терминалом и вторым терминалом; и
передачи первым терминалом списка терминалов в первой пикосети, способных осуществлять обмен информацией с вторым терминалом, к второму терминалу.
2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап приема второго списка терминалов от второго терминала, причем второй список включает в себя список терминалов во второй пикосети.
3. Способ по п.2, дополнительно содержащий установление соответствия второго списка терминалов во второй пикосети второму терминалу.
4. Способ по п.1, в котором установление однорангового соединения содержит согласование скорости передачи данных и уровня мощности передачи.
5. Способ по п.4, в котором установление однорангового соединения дополнительно содержит согласование кода для расширения спектра одноранговых передач.
6. Способ по п.1, дополнительно содержащий прослушивание передачи от второго терминала, когда первый терминал не участвует в обмене информацией с второй пикосетью.
7. Способ по п.6, дополнительно содержащий направление принятой передачи к третьему терминалу в первой пикосети.
8. Способ по п.1, дополнительно содержащий прием передачи от терминала в первой пикосети и направление принятой передачи к второму терминалу.
9. Терминал связи, предназначенный для работы в первой пикосети, содержащий:
приемник, выполненный с возможностью обнаружения пилот-сигнала от второго терминала, работающего во второй пикосети, и определения его интенсивности;
контроллер, конфигурированный для установления однорангового соединения с вторым терминалом, если интенсивность пилот-сигнала ниже пороговой величины, причем контроллер дополнительно конфигурирован для поддержки обмена информацией внутри первой пикосети и для формирования списка терминалов в первой пикосети; и
передатчик, связанный с контроллером, причем передатчик выполнен с возможностью передачи упомянутого списка к второму терминалу.
10. Терминал связи по п.9, в котором контроллер дополнительно конфигурирован для приема от второго терминала второго списка терминалов, работающих во второй пикосети.
11. Терминал связи по п.10, в котором контроллер дополнительно конфигурирован для установления соответствия второго списка терминалов во второй пикосети второму терминалу.
12. Терминал связи по п.9, в котором контроллер дополнительно конфигурирован для установления однорангового соединения посредством согласования скорости передачи данных и уровня мощности передачи.
13. Терминал связи по п.12, в котором контроллер дополнительно конфигурирован для установления однорангового соединения посредством согласования кода для расширения спектра одноранговых передач.
14. Терминал связи по п.9, в котором приемник дополнительно выполнен с возможностью приема передачи от терминала внутри первой пикосети и направления принятой передачи к второму терминалу.
15. Терминал связи, предназначенный для работы в первой пикосети, содержащий:
средство для обнаружения пилот-сигнала от второго терминала, работающего во второй пикосети;
средство для определения интенсивности обнаруженного пилот-сигнала;
средство для установления однорангового соединения с вторым терминалом, если интенсивность пилот-сигнала ниже пороговой величины, для поддержки обмена информацией внутри первой пикосети и для формирования списка терминалов в первой пикосети; и
средство для передачи упомянутого списка к второму терминалу.
