Способ и устройство управления передачами в системе связи

Способ и устройство управления передачами в системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к передаче данных. В частности, настоящее изобретение относится к новому и усовершенствованному способу и устройству управления передачами в системе связи, которые обеспечивают повышение эффективности и улучшение рабочих характеристик.

Уровень техники

Системы беспроводной связи получают все большее распространение в качестве систем связи, обеспечивающих выполнение множества прикладных задач. Одной из таких систем связи является система множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) (CDMA), которая облегчает обеспечение связи между большим количеством абонентов системы. Другими системами беспроводной связи являются, в том числе, система множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР) и система множественного доступа с частотным разделением каналов (МДЧР). Широко используемая в Европе Глобальная Система Мобильной связи (ГСМС) (GSM) представляет собой систему связи, основанную на МДВР.

Способ модуляции МДКР с разнесением по спектру имеет существенные преимущества перед другими способами модуляции для систем связи множественного доступа. Использование способов МДКР в системе связи с множественным доступом раскрыто в патенте США №4901307 от 13 февраля 1990 г., который имеет название "СИСТЕМА СВЯЗИ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С РАЗНЕСЕНИЕМ ПО СПЕКТРУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПУТНИКОВЫХ ИЛИ НАЗЕМНЫХ РЕТРАНСЛЯТОРОВ" ("SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS"), и в патенте США №5103459 от 7 апреля 1992 г., который имеет название "СИСТЕМА И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ СИГНАЛОВ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ В СИСТЕМЕ СОТОВОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ МДКР" ("SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"), права на оба из которых переданы патентовладельцу настоящего изобретения.

Системы МДКР обычно выполняют таким образом, чтобы они соответствовали одному или нескольким стандартам МДКР. Примерами таких стандартов МДКР являются, в том числе, стандарты Ассоциации промышленности средств связи (TIA)/Ассоциации электронной промышленности США (EIA)/Международные стандарты (IS) 1995 года, имеющие название "Стандарт TIA/EIA/IS-95-A совместимости подвижной станции и базовой станции для двухрежимной системы широкополосной сотовой связи с разнесением по спектру" ("TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard, for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System") и "Стандарт TIA/EIA/IS-95-B совместимости подвижной станции и базовой станции для двухрежимной системы широкополосной сотовой связи с разнесением по спектру" ("TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System") (совокупность которых именуют ниже стандартом IS-95), стандарты Ассоциации промышленности средств связи (TIA)/Ассоциации электронной промышленности США (EIA)/Международные стандарты (IS) 1998 года TIA/EIA/IS-98-A, -В и -С, имеющие название "Стандарт рекомендованных минимальных требований к рабочим характеристикам двухрежимных подвижных станций с разнесением по спектру для систем сотовой связи и систем персональной связи (СПС)" ("Recommended Minimum Performance Standard for Dual-Mode Spread Spectrum Cellular and PCS Mobile Stations"), и "Вариант стандарта системы радиотелефонной связи МДКР-2000, представленный на рассмотрение сектором радиосвязи Международного союза по электросвязи (МСЭ)" ("The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission") (именуемый ниже международным стандартом IS-2000). Постоянно предлагаются и принимаются новые стандарты для их практического использования.

В системе беспроводной связи связь между абонентами осуществляют через одну или несколько базовых станций. Первый абонент, находящийся в месте расположения первого оконечного устройства (например, удаленной станции), осуществляет связь со вторым абонентом, находящимся в месте расположения второго оконечного устройства, путем передачи данных по восходящей линии связи в базовую станцию. Базовая станция осуществляет прием данных и может направлять данные в другую базовую станцию. Затем осуществляют передачу данных по нисходящей линии связи из базовой станции во второе оконечное устройство. Термин "нисходящая линия связи" относится к передаче из базовой станции в оконечное устройство, а термин "восходящая линия связи относится" к передаче из оконечного устройства в базовую станцию. В системах, согласно стандарту IS-95 для восходящей линии связи и для нисходящей линии связи выделяют различные частоты.

В системе беспроводной связи каждый источник передаваемого сигнала действует как источник возможных помех для приемников, имеющихся в системе. Для борьбы с помехами, возникающими в оконечных устройствах и в базовых станциях, а также для поддержания требуемого уровня рабочих характеристик, в обычных системах МДВР и МДЧР реализуют способы с повторным использованием частот, в соответствии с которыми в каждой ячейке сотовой связи используют, соответственно, не все временные интервалы и не все частотные каналы. Например, в системе МДВР может быть использована схема повторного использования с 7-ю ячейками сотовой связи, в которой общую ширину W рабочей полосы пропускания разделяют на семь равных диапазонов рабочих частот (то есть В=W/7), а для каждой из этих семи ячеек сотовой связи выделяют один из диапазонов частот. Таким образом, одну и ту же полосу частот повторно используют в каждой седьмой ячейке сотовой связи. Посредством повторного использования частот обеспечивают снижение уровней межканальных помех, возникающих в каждой ячейке сотовой связи, по сравнению с тем вариантом, в котором для каждой ячейки сотовой связи выделяют одну и ту же полосу частот. Однако, наличие схемы повторного использования, состоящей из более, чем одной ячейки сотовой связи (например, схемы повторного использования с 7-ю ячейками для обычной системы МДВР), приводит к неэффективному использованию имеющихся ресурсов, поскольку для каждой ячейки сотовой связи выделяют только часть от всей рабочей полосы пропускания, которую она может использовать.

Система МДКР может функционировать при наличии схемы повторного использования, состоящей из одной ячейки сотовой связи (то есть в соседних ячейках сотовой связи может быть использован один и тот же диапазон рабочих частот). Однако система МДКР предназначена для передачи речевых данных с низкой скоростью передачи данных (например, со скоростью 32 килобита в секунду (кбит/с) или менее). Путем использования кодового разделения с разнесением по спектру осуществляют распределение данных, имеющих низкую скорость передачи, в широкой полосе частот (равной, например, 1,2288 МГц). Вследствие наличия большого коэффициента разнесения по спектру прием переданного сигнала, обращение разнесения по спектру (сжатие) с преобразованием в когерентный сигнал и обработка могут быть выполнены при низком или отрицательном значении отношения уровня сигнала на несущей к суммарному уровню шумов и помех (Н/П) (C/I). Система МДКР не предназначена для передачи данных с высокими скоростями передачи данных.

С учетом постоянно растущей потребности в средствах беспроводной связи, очень желательно создание способа и устройства, посредством которых может быть обеспечена передача данных с высокими скоростями передачи данных и осуществлено более рациональное использование имеющихся ресурсов для получения более высокой эффективности и улучшения рабочих характеристик.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложены способы управления передачами в системах связи, посредством которых обеспечивают более высокую эффективность и улучшение рабочих характеристик. Как правило, система связи должна удовлетворять конкретным критериям в отношении зоны обслуживания, посредством которых обычно определяют заданную минимальную среднюю скорость передачи двоичных данных, поддерживаемую в течение заданной процентной доли (равной, например, 99,99%) времени и/или для конкретной процентной доли (равной, например, 99,99%) абонентов в том случае, когда уровень принимаемого сигнала превышает конкретное пороговое значение Н/П. На требования, предъявляемые к зоне обслуживания, часто оказывает влияние небольшая процентная доля абонентов, находящихся в неблагоприятных условиях, для которых небольшое количество источников помех создает чрезмерные помехи.

В изобретении учтено это обстоятельство, и в нем предложены различные способы, в которых предпринята попытка обеспечения соответствующих требований в отношении зоны обслуживания для абонентов, находящихся в неблагоприятных условиях, в тех случаях, когда и где это возможно. Согласно некоторым особенностям изобретения, каждая ячейка сотовой связи в системе может быть выполнена таким образом, чтобы обеспечить ее функционирование в соответствии с совокупностью коэффициентов уменьшения мощности передачи, посредством которых задают уменьшение максимальных уровней мощности передачи для тех каналов, которые соответствуют этим коэффициентам уменьшения мощности передачи. Посредством заданных коэффициентов уменьшения мощности передачи обеспечивают требуемый уровень мощности для большой части абонентов при одновременном сокращении уровня помех.

Согласно другим особенностям изобретения функционирование ячеек сотовой связи обеспечивают посредством адаптивного алгоритма повторного использования, который позволяет осуществлять эффективное распределение и перераспределение (повторное распределение) системных ресурсов для ячеек сотовой связи, посредством чего отражают изменения, происходящие в системе связи. В исходном состоянии задают алгоритм повторного использования и осуществляют распределение ресурсов для ячеек сотовой связи. При работе регистрируют изменения рабочих условий в системе, и по мере необходимости осуществляют повторное задание алгоритма повторного использования на основе зарегистрированных изменений. Например, может быть выполнена регистрация режимов нагрузки в ячейках сотовой связи, а на основе данных о зарегистрированных режимах нагрузки может быть осуществлено перераспределение ресурсов и/или повторное задание алгоритма повторного использования.

Согласно некоторым другим особенностям настоящего изобретения в нем предложены способы эффективного установления очередности передач данных и предоставления каналов абонентам. Установление очередности передач данных может быть осуществлено на основании приоритетов абонентов, определенных критериев равнодоступности ресурсов, требований, предъявляемых к системе, и других факторов. Предоставление имеющихся каналов для передачи данных абонентам осуществляют на основе нескольких алгоритмов распределения каналов. Также измеряют характеристики каналов, которые могут быть использованы для определения приоритетов абонентов и для распределения каналов. Более подробное описание этих различных особенностей настоящего изобретения приведено ниже.

В качестве конкретного варианта осуществления изобретения предложен способ управления передачей в системе связи. Согласно этому способу сначала выполняют разделение имеющихся в системе ресурсов по нескольким каналам. Определяют один или несколько параметров системы связи и, исходя из параметров системы, полученных в результате операции определения, задают совокупность коэффициентов уменьшения мощности передачи для каналов. Каждому каналу ставят в соответствие надлежащий коэффициент уменьшения мощности передачи, принимающий значения в диапазоне от нуля до единицы, посредством которого указывают уменьшение мощности передачи относительно ее максимального уровня. Передачи данных по каналам передачи осуществляют с уровнями мощности, которые задают, исходя из коэффициентов уменьшения мощности передачи. Коэффициент уменьшения мощности передачи, равный единице, посредством которого отображают полную мощность передачи, обычно присваивают одному или нескольким каналам, а остальным каналам обычно соответствуют коэффициенты уменьшения мощности передачи, меньшие чем единица.

Имеющиеся ресурсы системы могут быть распределены по нескольким временным интервалам, для которых выполняют мультиплексирование с временным разделением (МВР) (TDM), по нескольким каналам, для которых выполняют мультиплексирование с частотным разделением (МЧР) (FDM), или по нескольким каналам множественного доступа с кодовым разделением (МДКР). В этом случае каналы соответствуют определенным наборам временных интервалов МВР, каналов МЧР, каналов МДКР или их совокупности.

Коэффициенты уменьшения мощности передачи могут быть определены, исходя из отношения уровня сигнала на несущей к суммарному уровню шумов и помех (Н/П) (Н/П), характеризующего приемные устройства в системе связи, значений вероятности возникновения соответствующей нагрузки, требуемых значений вероятности нарушения связи, заданных значений параметров (то есть требуемого отношения Н/П) или исходя из других характеристик или параметров системы.

Регулирование коэффициента уменьшения мощности передачи для каждого канала может быть осуществлено на основании оценочного значения требуемого уровня мощности передачи для канала. Оценочное значение требуемой мощности передачи может быть получено, исходя из вычисленных или измеренных значений отношения Н/П, частоты стирания кадров (ЧСК) (FER), вероятности нарушения связи и других параметров. Регулирование коэффициентов уменьшения мощности передачи может быть также осуществлено на основании изменений, происходящих в системе связи (например, изменений характеристик абонента, нагрузки, требований, предъявляемых к отношению Н/П и т.д.). Для снижения помех в соответствующих каналах может быть выполнено уменьшение одного или нескольких коэффициентов уменьшения мощности передачи (или, возможно, установке их равными нулю) в течение выбранных промежутков времени заданной длительности. Для канала с сильно ухудшенными характеристиками, имеющего чрезмерно высокую частоту стирания кадров (ЧСК) и/или вероятность нарушения связи, коэффициент уменьшения мощности передачи может быть также установлен равным нулю.

Для системы, содержащей множество ячеек сотовой связи, совокупность коэффициентов уменьшения мощности передачи для каждой ячейки сотовой связи может быть определена, исходя из заданных параметров ячейки сотовой связи. Для обеспечения снижения помех схему повторного использования выполняют таким образом, чтобы коэффициенты уменьшения мощности передачи для конкретной ячейки сотовой связи были расположены, приблизительно, в шахматном порядке по отношению к коэффициентам уменьшения мощности передачи для соседних ячеек сотовой связи. Для обеспечения возможности обслуживания конкретного абонента, находящегося в неблагоприятных условиях, ячейка сотовой связи может выдавать запрос в другую ячейку (в другие ячейки) сотовой связи на временное снижение мощности передачи из них или на прекращение передачи. В том случае, если в ячейку сотовой связи поступает множество запросов на снижение мощности, то мощность в ячейке сотовой связи может быть снижена на наибольшую из запрошенных величин. Снижение мощности может быть осуществлено различными способами (например, ступенчатым способом с заданной величиной ступенчатого изменения, на заданную величину и т.д., в определенных временных интервалах). Также может быть выполнено изменение или регулирование коэффициентов уменьшения мощности передачи, присвоенных ячейкам сотовой связи, для уменьшения уровня межканальных помех. Для каждой ячейки сотовой связи также могут быть указаны временные интервалы, в которых разрешена передача данных. К тому же, коэффициенты уменьшения мощности передачи могут быть присвоены секторам ячейки сотовой связи, разделенной на сектора (или любому сеансу передачи в конкретную географическую область).

В другом конкретном варианте осуществления изобретения предложен способ управления несколькими передающими устройствами в системе беспроводной связи. Согласно этому способу сначала выполняют разделение имеющихся в системе ресурсов по нескольким каналам. Затем для системы определяют схему повторного использования, которая содержит несколько ячеек сотовой связи. Для каждой ячейки сотовой связи, входящей в состав схемы повторного использования, определяют один или несколько параметров, и, исходя из параметров ячейки сотовой связи, полученных в результате операции определения, выделяют совокупность каналов для каждой ячейки сотовой связи, входящей в состав схемы повторного использования. Определение параметров ячейки сотовой связи осуществляют непрерывно, и может быть выполнено выделение новых совокупностей каналов для отображения изменений, происходящих в системе связи.

Для каждой ячейки сотовой связи в схеме повторного использования обычно выделяют совокупность каналов для передачи с полным уровнем мощности и, кроме того, для нее может быть выделен один или несколько каналов для передачи с более низкими уровнями мощности. Распределение каналов обычно осуществляют в зависимости от нескольких факторов, например, от количества имеющихся каналов, количества ячеек сотовой связи в схеме повторного использования, характеристик абонента, нагрузки в ячейках сотовой связи и от других факторов. В некоторых вариантах осуществления ячейка сотовой связи может осуществлять передачу по невыделенному каналу при необходимости обеспечения дополнительной пропускной способности. Выбор невыделенного канала может быть осуществлен, исходя из, например, его расчетных рабочих характеристик, вероятности его занятости другими ячейками сотовой связи, вероятности нарушения связи и т.д. Может быть выполнено резервирование одного или нескольких каналов для выполнения передачи посредством конкретной ячейки сотовой связи в течение конкретного промежутка времени.

В еще одном конкретном варианте осуществления изобретения предложен способ обеспечения передач данных в несколько приемных устройств, входящих в состав системы связи. Согласно этому способу выполняют обновление первой совокупности параметров, используемых для установления очередности передач данных, осуществляют присвоение приоритетов для передач данных абонентам, и их распределение по имеющимся каналам на основе имеющихся приоритетов. Выполняют обновление второй совокупности параметров, используемых для передачи, а передачу передач данных в приемные устройства осуществляют по выделенным каналам с использованием обновленной второй совокупности параметров. Может быть осуществлено измерение параметров (например, ЧСК) передачи данных, и на основании измеренных параметров может быть выполнено соответствующее регулирование уровней мощности передачи и/или скоростей передачи данных для передач данных.

Первая совокупность параметров может содержать, например, значения вероятности занятости канала, вероятности возникновения соответствующей нагрузки, значения отношения Н/П для приемных устройств или коэффициенты уменьшения мощности передачи, либо их совокупность. Для выполнения операции установления приоритетов может быть осуществлено вычисление характеристик имеющихся каналов для каждого из приемных устройств с использованием обновленной первой совокупности параметров. Характеристики канала могут зависеть от совокупной (например, потенциально осуществимой или фактической) пропускной способности приемных устройств, значений вероятности нарушения связи, ожидаемых значений отношения Н/П или от каких-либо других критериев и, кроме того, посредством них могут быть отображены ожидаемые помехи от источников помех.

На основании вычисленных характеристик канала осуществляют присвоение приоритетов передачам данных, а изменение приоритетов может быть выполнено на основании, например, значений задержки при передаче. Распределение передач данных по имеющимся каналам может быть осуществлено на основании присвоенных приоритетов и вычисленных характеристик канала. В некоторых вариантах осуществления распределение имеющихся каналов для передач данных выполняют последовательно в сторону понижения их приоритета, начиная с передачи данных, имеющей наиболее высокий приоритет. В ином варианте осуществления распределение имеющихся каналов для передач данных выполняют последовательно в сторону уменьшения нагрузки, начиная с передач данных, создающих наибольшую нагрузку. При распределении каналов может быть также предпринята попытка приблизительно уравнять скорости передачи данных для некоторых передач данных.

В еще одном конкретном варианте осуществления изобретения предложен способ обеспечения передач данных в несколько приемных устройств, входящих в состав системы связи, по нескольким каналам. Согласно этому способу определяют совокупность коэффициентов уменьшения мощности передачи для каналов, причем посредством коэффициентов уменьшения мощности передачи указывают уменьшение мощности передачи относительно ее максимального уровня для каналов. Осуществляют распределение передач данных по каналам и определяют требуемые уровни мощности передачи для передач данных. Выполняют регулирование коэффициентов уменьшения мощности передачи в соответствии с требуемыми уровнями мощности передачи, и осуществляют передачу передач данных по каналам в соответствии с отрегулированными коэффициентами уменьшения мощности передачи. Могут быть использованы различные особенности вышеописанных операций определения и регулирования коэффициентов уменьшения мощности передачи, установления очередности передач данных и распределения каналов.

В качестве еще одного конкретного варианта осуществления изобретения предложено передающее устройство, которое содержит системное устройство обработки данных, один или несколько модуляторов и одну или несколько антенн. Системное устройство обработки данных осуществляет прием потока входных данных, его разделение на несколько потоков канальных данных и обработку потоков канальных данных. Модулятор (модуляторы) выполняют прием и модуляцию обработанных потоков канальных данных для генерации одного или нескольких модулированных сигналов, которые содержат несколько передач данных, предназначенных для передач по нескольким каналам в несколько приемных устройств. Каждому каналу поставлен в соответствие надлежащий коэффициент уменьшения мощности передачи, принимающий значения в диапазоне от нуля до единицы, определяющий уменьшение мощности передачи относительно ее максимального уровня. Антенна (антенны) осуществляют прием и передачу модулированного сигнала (модулированных сигналов).

Коэффициенты уменьшения мощности передачи для каналов определяют, исходя из различных параметров системы, например, характеристик отношения Н/П или нагрузки, имеющейся в системе. Модулятор (модуляторы) может быть выполнен таким образом, что осуществляет модуляцию посредством ортогонального мультиплексирования с частотным разделением (ОМЧР) (OFDM).

В качестве еще одного конкретного варианта осуществления изобретения предложено приемное устройство, которое содержит одну или несколько антенн, один или несколько демодуляторов и, устройство обработки данных. Антенна (антенны) выполняют прием и передачу одного или нескольких модулированных сигналов, генерация и передача которых были осуществлены посредством (1) разделения потока входных данных на несколько потоков канальных данных; (2) обработки и модуляции потоков канальных данных для генерации одного или нескольких модулированных сигналов, содержащих несколько передач данных, предназначенных для передачи по нескольким каналам, и (3) регулирования уровней мощности передач данных в соответствии с совокупностью коэффициентов уменьшения мощности передачи, которые поставлены в соответствие этим каналам. Демодулятор (демодуляторы) выполняют прием и демодуляцию модулированного сигнала (модулированных сигналов) для генерации одного или нескольких демодулированных потоков символов, а устройство обработки данных выполняет прием и обработку демодулированного потока (демодулированных потоков) символов для генерации выходных данных.

Также предложены различные другие варианты осуществления передающего и приемного устройств, описание которых приведено ниже. Кроме того, ниже приведено описание различных особенностей, отличительных признаков и вариантов осуществления системы связи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Отличительные признаки, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из изложенного ниже подробного описания при его рассмотрении совместно с чертежами, на которых одинаковыми номерами позиций на различных чертежах обозначены, соответственно, одинаковые узлы, и на которых:

на Фиг.1 изображена схема системы связи, которая обеспечивает поддержку нескольких абонентов, и в которой могут быть реализованы, по меньшей мере, некоторые из особенностей и вариантов осуществления изобретения;

на Фиг.2 показана интегральная функция распределения (ИФР) (CDF) значений отношения Н/П, достигаемого в нескольких неадаптивных схемах повторного использования для конкретной системы связи;

на Фиг.3 изображена схема последовательности операций, описывающая общее функционирование системы связи согласно некоторым вариантам осуществления изобретение;

на Фиг.4 изображена схема последовательности операций, выполняемых в конкретном варианте осуществления адаптивного алгоритма повторного использования согласно настоящему изобретению;

на Фиг.5 изображена схема системы, состоящей из 3-х ячеек сотовой связи, в которой могут быть использованы некоторые из вариантов осуществления адаптивного алгоритма повторного использования согласно настоящему изобретения;

на Фиг.6 показана схема варианта осуществления операции распределения и выделения ресурсов в системе, состоящей из 3-х ячеек сотовой связи, которая изображена на Фиг.5;

на Фиг.7 показана ИФР отношения Н/П, достигнутого в схеме повторного использования, состоящей из одной ячейки сотовой связи, в том случае, когда передачу из всех ячеек осуществляют с полной мощностью;

на Фиг.8 изображена схема системы, состоящей из 21 ячейки сотовой связи, в которой используют адаптивный алгоритм повторного использования с 3-мя ячейками;

на Фиг.9 изображена схема последовательности операций для варианта осуществления алгоритма установления очередности передач данных;

на Фиг.10 изображена схема последовательности операций варианта осуществления алгоритма предоставления каналов по требованию;

на Фиг.11 изображена схема последовательности операций для варианта осуществления алгоритма наращивания возможностей канала;

на Фиг.12 изображены графики зависимости среднего значения коэффициента повторного использования от заданного значения отношения Н/П для двух различных режимов рассеяния;

на Фиг.13А изображен график зависимости пропускной способности для абонента от отношения Н/П в режиме с наличием множества входов и множества выходов (МВМВ) (MIMO) формата 4×4 с четырьмя передающими антеннами и четырьмя приемными антеннами;

на Фиг.13Б показана схема расположения ячеек сотовой связи, используемая для моделирования пяти различных алгоритмов повторного использования;

на Фиг.13В изображены графики вероятности того, что средняя пропускная способность для абонента упадет ниже значения, указанного на оси X, для каждого из пяти алгоритмов повторного использования;

на Фиг.14 изображена схема системы связи МВМВ, в которой могут быть реализованы некоторые из особенностей и вариантов осуществления настоящего изобретения; и

на Фиг.15 изображена блок-схема варианта осуществления устройства обработки данных и модулятора системы передачи, показанной на Фиг.14.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 изображена схема системы 100 связи, которая обеспечивает поддержание связи с несколькими абонентами и в которой могут быть реализованы, по меньшей мере, некоторые особенности и варианты осуществления изобретения. Система 100 обеспечивает связь для нескольких ячеек 102а-102ж сотовой связи, обслуживание каждой из которых осуществляют посредством соответствующей базовой станции 104. Ячейки сотовой связи упорядочены таким образом, чтобы обеспечить охват желательной зоны обслуживания. Зона обслуживания может быть определена, например, как область, в которой для абонентов оконечных устройств 106 может быть предоставлен конкретный уровень обслуживания (УО) (GOS). Оконечные устройства 106, находящиеся в зоне обслуживания могут быть неподвижными (то есть стационарными) или подвижными, а их обслуживание обычно осуществляют посредством основной базовой станции. Передача сигналов из других базовых станций и оконечных устройств может создавать помехи для каждого активного оконечного устройства.

Как показано на Фиг.1, различные оконечные устройства 106 рассредоточены по всей системе. В любой заданный момент времени каждое оконечное устройство 106 поддерживает связь по нисходящей линии связи и по восходящей линии связи, по меньшей мере, с одной, а может быть и с несколькими базовыми станциями 104, что зависит, например, от того, используют ли режим "мягкой передачи обслуживания", или от того, выполнено ли оконечное устройство и функционирует ли оно таким образом, что осуществляет (одновременный, или последовательный) прием множества передаваемых сигналов из множества базовых станций. Термин "нисходящая линия связи" относится к передаче из базовой станции в оконечное устройство, а термин "восходящая линия связи" относится к передаче из оконечного устройства в базовую станцию.

На Фиг.1 базовая станция 104а осуществляет передачу данных в оконечные устройства 106а и 106к по нисходящей линии связи, базовая станция 104б осуществляет передачу данных в оконечные устройства 106б и 106к, базовая станция 104в осуществляет передачу данных в оконечное устройство 106в, и т.д. На Фиг.1 сплошной линией со стрелкой обозначена передача данных из базовой станции в оконечное устройство. Пунктирной линией со стрелкой обозначено то, что оконечное устройство выполняет прием пилот-сигнала, но передачу данных из базовой станции не осуществляют. Для упрощения чертежа процесс связи по восходящей линии связи на Фиг.1 не показан.

Система 100 может быть выполнена на основе системы связи, раскрытой в заявке на патент США №09/532492 от 22 марта 2000 года, которая имеет название "ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ, ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДУЛЯЦИИ НА МНОГОЧИСЛЕННЫХ НЕСУЩИХ" ("HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION"), или на основе системы, раскрытой в заявке на патент США №08/963386, имеющей название "СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ" ("METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION"), права на обе из которых переданы патентовладельцу настоящего изобретения. Система 100 может быть также выполнена в виде системы МДКР, которая соответствует требованиям одного или нескольких стандартов МДКР, например, стандарта IS-95, стандарта МДКР-Ш (широкополосной системы МДКР), других стандартов или их совокупности.

В системе 100 осуществляют совместное использование общих ресурсов, а именно, полной ширины W рабочей полосы пропускания, большим количеством оконечных устройств. Для получения желательных рабочих характеристик для конкретного оконечного устройства необходимо обеспечить снижение помех от других передаваемых сигналов до приемлемого уровня. К тому же, для обеспечения надежной передачи с высокими скоростями передачи данных для заданной рабочей полосы частот необходимо, чтобы при работе системы отношение уровня сигнала на несущей к суммарному уровню шумов и помех (Н/П) (C/I) не опускалось ниже конкретного значения. Снижение помех и обеспечение требуемого значения отношения Н/П обычно осуществляют путем разделения всех имеющихся ресурсов на части, каждую из которых выделяют для конкретной ячейки сотовой связи.

Например, общая ширина W рабочей полосы частот может быть разделена на N равных диапазонов рабочих частот (то есть В=W/N), а для каждой ячейки сотовой связи может быть выделена одна из N полос частот. Для получения более высокой эффективности использования спектрального диапазона периодически осуществляют повторное использование полос частот. Для схемы повторного использования с 7-ю ячейками сотовой связи, например, той, которая изображена на Фиг.1, для ячейки 102а сотовой связи может быть выделена первая полоса частот, для ячейки 102б сотовой связи может быть выделена вторая полоса частот и т.д.

Систему связи обычно выполняют таким образом, чтобы она соответствовала ряду требований, предъявляемых к системе, которые могут содержать, например, требования, предъявляемые к качеству обслуживания (КО) (QOS), к зоне обслуживания и к рабочим характеристикам. Качество обслуживания обычно характеризуют тем, что каждое оконечное устройство, находящееся в зоне обслуживания, может обеспечить поддержание заданной минимальной средней скорости передачи двоичных данных в течение заданной части времени. Например к системе могут быть предъявлены требования, чтобы она в течение 99,99% времени обеспечивала минимальную среднюю скорость передачи двоичных данных, равную, по меньшей мере, 1 Мбит/с (мегабит в секунду) для любого оконечного устройства. Требования, предъявляемые к зоне обслуживания, могут предписывать, чтобы заданный уровень обслуживания был обеспечен для определенной процентной доли (равной, например, 99%) тех оконечных устройств, для которых уровни принимаемых сигналов превышают конкретное пороговое значение отношения Н/П. А требования, предъявляемые к рабочим характеристикам, могут быть заданы посредством минимальной средней скорости передачи двоичных данных, конкретной частоты появления ошибочных битов (ЧПОБ), конкретной частоты стирания кадров (ЧСК) или каких-либо других требований. Наличие этих требований оказывает влияние на распределение имеющихся ресурсов и на эффективность системы.

На Фиг.2 показана интегральная функция распределения (ИФР) отношения Н/П, обеспечиваемого посредством нескольких схем повторного использования для конкретной системы связи. По горизонтальной оси Х отображают отношение Н/П, а по вертикальной оси отображают вероятность того, что отношение Н/П, достигнутое посредством конкретного оконечного устройства, меньше соответствующего значения, отложенного по горизонтальной оси (то есть Р(Н/П<х)). Как показано на Фиг.2, ни для каких оконечных устройств значение отношения Н/П фактически не достигает величины, худшей чем 0. На Фиг.2 также показано, что в схеме повторного использования с наличием большего количества ячеек вероятность наличия больших значений отношения Н/П возрастает (то есть Р(Н/П>х) для схемы повторного использования с 7-ю ячейками превышает Р(Н/П>х) для схемы повторного использования, состоящей из одной ячейки сотовой связи).

ИФР отношения Н/П, изображенная на Фиг.2, может быть использована в качестве параметра для описания рабочих характеристик системы связи. Например, предположим, что для обеспечения поддержания минимальной мгновенной скорости передачи двоичных данных, равной 1 Мбит/с, в течение 99,99% времени необходимо, чтобы отношение Н/П было равно, по меньшей мере, 10 дБ. В случае использования коэффициента повторного использования, равного единице (то есть повторное использование одного и того же канала осуществляют в каждой ячейке сотовой связи), вероятность того, что требуемые рабочие характеристики не будут достигнуты (то есть вероятность нарушения связи), приблизительно равна 12%. Аналогичным образом, повторному использованию в каждой третей, четвертой и седьмой ячейках сотовой связи соответствуют значения вероятности нарушения связи, равные, соответственно, 5,4%; 3,4% и 1,1%,. Таким образом, в этом примере для того, чтобы обеспечить значение отношения Н/П, равное 10 дБ, в течение 99,99% времени для 99% абонентов, повторное использование необходимо осуществлять, по меньшей мере, в каждой 7-й ячейке сотовой связи.

Для модуляции данных перед передачей может быть использовано несколько алгоритмов модуляции. Такими алгоритмами модуляции являются, в том числе, М-позиционная фазовая манипуляция (М-ФМн) (M-PSK), М-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (М-