Устройство и способ для перемежения канала в системе связи

Устройство и способ для перемежения канала в системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет предварительной заявки № 60/681199, озаглавленной "Усовершенствованный перемежитель канала для широковещания по технологии Platinum Broadcast" и поданной 13 мая 2005, и предварительной заявки № 60/680855, озаглавленной "Усовершенствованный перемежитель канала для широковещания по технологии Platinum Broadcast" и поданной 12 мая 2005, которые включены в данный документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к беспроводной связи и, в частности, к перемежению канала для систем связи, предоставляющих службы широковещания/многоадресной рассылки.

Уровень техники

В области беспроводной связи существует множество приложений, включающих в себя, например, беспроводные телефоны, пейджинговую связь, беспроводные абонентские линии, персональные цифровые секретари (PDA), интернет-телефонию и системы спутниковой связи. Особо важным приложением являются системы сотовой связи для мобильных абонентов. В данном документе термин "сотовая" система охватывает как частоты сотовой службы, так и частоты персональной службы связи (Personal Communications Service, PCS). Для подобных сотовых телефонных систем были разработаны различные эфирные интерфейсы, включающие в себя, например, Множественный Доступ с Частотным Разделением (Frequency Division Multiple Access, FDMA), Мультиплексирование с Ортогональным Разделением Частоты (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), Множественный Доступ с Временным Разделением (Time Division Multiple Access, TDMA) и Множественный Доступ с Кодовым Разделением (Code Division Multiple Access, CDMA). В связи с ними было основано множество различных внутригосударственных и международных стандартов, включая, например, Advanced Mobile Phone Service (AMPS), Global System for Mobile (GSM) и Interim Standard 95 (IS-95). В частности, стандарт IS-95 и его производные - IS-95A, IS-95W, ANSI J-STD-008 (на которые в собирательном смысле в данном документе часто ссылаются как на IS-95) и предлагаемые системы с высокой скоростью передачи данных и т.п. публикуются Ассоциацией Индустрии Связи (Telecommunication Industry Association, TIA), Международным Союзом Электросвязи (International Telecommunications Union (ITU)) и другими известными органами стандартизации.

В сотовых телефонных системах, сконфигурированных в соответствии со стандартом IS-95, для предоставления высокоэффективной и устойчивой сотовой телефонной службы применяется способ CDMA обработки сигнала. Примеры сотовых телефонных систем, сконфигурированных, по существу, в соответствии со стандартом IS-95, описаны в патентах США №№ 5103459 и 4901307. Примером системы, в которой используется метод CDMA, является cdma2000. Стандарт для cdma2000 определен в Стандарте IS-2000, который во многом совместим с системами IS-95. Еще одним стандартом CDMA является стандарт WCDMA согласно следующим документа Проекта Партнерства 3-го Поколения (3^rd Generation Partnership Project, 3GPP): 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214. Еще одним стандартом CDMA является Стандарт IS-856, на который обычно ссылаются как на систему с Высокой Скоростью Передачи Данных (High Data Rate, HDR).

Передача цифровых данных по своей природе подвержена помехам, которые могут вводить ошибки в передаваемые данные. Для улучшения характеристики канала передачи некоторые схемы кодирования включают в себя перемежители, которые смешивают порядок битов в пакете во время кодирования. Таким образом, когда во время передачи помехи разрушают несколько смежных битов, эффект помех распределяется на весь исходный пакет, и этот эффект можно более легко преодолеть путем процесса декодирования. В последнее время были предложены службы широковещания/многоадресной рассылки для эффективной передачи больших объемов данных от одного источника группе пользователей в системах беспроводной связи. Содержимое, подходящее для таких служб типа точка-многоточка, включает в себя новости, биржевые сводки, спортивные события, фильмы, аудио- и видеоклипы и другие мультимедиа данные. Ввиду того, что потребность в передаче мультимедиа данных растет, существует задача в усовершенствовании таких служб, а также необходимость в усовершенствованном перемежении канала, которое поддерживает службы широковещания/многоадресной рассылки.

Сущность изобретения

В настоящем документе представлены новые и усовершенствованные способы и устройства для перемежения совокупности систематических битов и совокупности битов четности, чтобы генерировать выходную последовательность, которая может быть передана в многослотовых пакетах из базовой станции в удаленную станцию в системе беспроводной связи.

В одном аспекте устройство содержит средство для демультиплексирования совокупности систематических битов и битов четности в совокупность последовательностей, причем совокупность систематических битов и битов четности последовательно распределяется среди последовательностей;

средство для переупорядочивания последовательностей на основании индексного множества;

средство для группирования последовательностей в совокупность сегментов и для перемежения каждого из этих сегментов, формируя совокупность матриц, содержащих совокупность элементов;

средство для модуляции элементов матрицы; и

средство для отбрасывания модулированных элементов каждой матрицы, причем выходная последовательность содержит отброшенные модулированные элементы из каждой матрицы, входящей в совокупность матриц. В этом аспекте демультиплексирование происходит путем сохранения систематических битов и битов четности в совокупность прямоугольных массивов из R строк и C столбцов, формируя первый входной блок U, второй входной блок W₀ и третий входной блок W₁, причем первый входной блок U содержит систематические биты, второй входной блок W₀ формируется путем сочленения первого множества битов четности, и третий входной блок W₁ формируется путем сочленения второго множества битов четности. Систематические биты и биты четности записываются в массивы входных блоков

U, W₀ и W₁ по строкам, и биты размещаются, начиная с верхней строки, слева направо. В этом аспекте индексное множество может быть отсортировано в возрастающем порядке. Переупорядочивание может быть выполнено путем определения индексного множества как содержащего совокупность множеств; сортировки совокупности элементов каждого из множеств; и переупорядочивания совокупности последовательностей в соответствии с группами скоростей. Перемежение может быть выполнено путем группирования переупорядоченных последовательностей в сегменты, и выполнения перемежения матрицы на каждом из этих сегментов. Схемой модуляции для средства модуляции может быть 16-QAM (16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция). Средство отбрасывания может, сверх того, содержать средство для повторения модулированных элементов. В еще одном аспекте параметры для индексного множества могут храниться в справочной таблице.

В еще одном аспекте раскрыт способ для перемежения совокупности систематических битов и совокупности битов четности и для генерации выходной последовательности, которая может быть передана в многослотовых пакетах из базовой станции и удаленную станцию в системе беспроводной связи. Способ содержит этапы, на которых демультиплексируют совокупность систематических битов и битов четности в совокупность последовательностей, причем совокупность систематических битов и битов четности последовательно распределяют среди последовательностей;

переупорядочивают последовательности на основании индексного множества;

группируют последовательности в совокупность сегментов и перемежают каждый из этих сегментов, формируя совокупность матриц, содержащих совокупность элементов;

модулируют элементы матриц; и

отбрасывают модулированные элементы каждой матрицы, причем выходная последовательность содержит отброшенные модулированные элементы из каждой матрицы, входящей в совокупность матриц. В этом аспекте отбрасывание может быть выполнено в соответствии с желаемой скоростью кодового символа. Очевидно, что очередность этапов модуляции и отбрасывания может быть обращена без какого-либо эффекта на выходную последовательность настоящего изобретения.

В еще одном другом аспекте представлено устройство для перемежения совокупности систематических битов и совокупности битов четности и для генерации выходной последовательности, которая может быть передана в многослотовых пакетах из базовой станции в удаленную станцию в системе беспроводной связи. Это устройство содержит средство для демультиплексирования совокупности систематических битов и битов четности в совокупность последовательностей, причем совокупность систематических битов и битов четности последовательно распределяется среди последовательностей;

средство для переупорядочивания последовательностей;

средство для формирования совокупности матриц из переупорядоченных последовательностей, причем это средство формирования основано на индексном множестве;

средство для перестановки матриц, формируя сочлененную матрицу, содержащую совокупность сегментов, совокупность столбцов и совокупность элементов;

средство для перемежения столбцов;

средство для модуляции элементов в сегментах; и

средство для отбрасывания модулированных элементов в сегментах сочлененной матрицы, причем выходная последовательность содержит отброшенные модулированные элементы из сегментов сочлененной матрицы.

С вышеизложенным аспектом демультиплексирование происходит путем сохранения систематических битов и битов четности в совокупность прямоугольных массивов из R строк и C столбцов, формируя первый входной блок U, второй входной блок W₀ и третий входной блок W₁, причем первый входной блок U содержит систематические биты, второй входной блок W₀ формируется путем сочленения первого множества битов четности, и третий входной блок W₁ формируется путем сочленения второго множества битов четности. Систематические биты и биты четности записываются в массивы входных блоков U, W₀ и W₁ по строкам, и биты размещаются начиная с верхней строки, слева направо. Индексное множество может быть отсортировано в возрастающем порядке. Переупорядочивание может происходить путем циклического сдвига вниз каждого элемента в каждом столбце каждого блока; изменения порядка столбцов внутри каждого блока. Более конкретно, внутри первого входного блока U символы в i-ом столбце могут циклически сдвигаться на величину (i mod R); и внутри входных блоков W₀ и W₁ символы в i-ом столбце могут циклически сдвигаться на величину (floor(i/D)mod R), где D представляет собой предопределенный параметр, основанный на группе скоростей, а R обозначает количество строк прямоугольных массивов, формирующих входные блоки. Формирование может происходить путем определения индексного множества как содержащего совокупность множеств, содержащих параметры, которые могут быть специфицированы в справочной таблице. Перестановка может происходить путем расстановки столбцов матриц предопределенным образом и разделения сочлененной матрицы на совокупность сегментов, содержащих предопределенное количество столбцов. Перемежение может происходить путем сдвига i-ого столбца на место π(i)-ого столбца в каждом k-ом сегменте, где π(i)=79imodL _k, 0≤i<L _k, и считывания символов в каждом из сегментов, причем сначала дается приращение индексу строки, а затем индексу столбца. Схемой модуляции для средства модуляции может быть 16-QAM (16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция). В добавление, средство отбрасывания может, сверх того, содержать средство для повторения модулированных элементов. Кроме того, очевидно, что параметры для индексного множества могут храниться в справочной таблице.

Здесь также предложен еще один способ для перемежения совокупности систематических битов и совокупности битов четности и для генерации выходной последовательности, которая может передаваться в многослотовых пакетах из базовой станции в удаленную станцию в системе беспроводной связи, причем способ содержит этапы, на которых

демультиплексируют совокупность систематических битов и битов четности в совокупность последовательностей, причем совокупность систематических битов и битов четности последовательно распределяют среди совокупности последовательностей;

переупорядочивают последовательности;

формируют совокупность матриц из переупорядоченных последовательностей, причем это формирование выполняют на основании индексного множества;

перестанавливают матрицы, формируя сочлененную матрицу, содержащую совокупность сегментов, совокупность столбцов и совокупность элементов;

перемежают столбцы;

модулируют элементы в совокупности сегментов; и

отбрасывают модулированные элементы в сегментах сочлененной матрицы, причем выходная последовательность содержит отброшенные модулированные элементы из сегментов сочлененной матрицы. В этом аспекте отбрасывание может быть выполнено в соответствии с желаемой скоростью кодового символа. Очевидно, что очередность этапов модуляции и отбрасывания может быть обращена без какого-либо эффекта на выходную последовательность настоящего изобретения.

Эти и другие отличительные признаки изобретения будут очевидны из описания различных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Сопутствующие чертежи, которые включены в состав данного документа и которые представляют часть этой спецификации, иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения отличительных признаков и принципов настоящего изобретения. На чертежах:

Фиг.1 - структурная схема примера системы передачи голоса и данных;

Фиг.2 - структурная схема турбо-кодера;

Фиг.3 - структурная схема устройства, которое использует турбо-кодер для генерации каналов прямого трафика;

Фиг.4 - схема последовательности операций варианта осуществления, который переупорядочивает выход турбо-кодера;

Фиг.5 - схема последовательности операций еще одного варианта осуществления, который переупорядочивает выход турбо-кодера; и

Фиг.6 - схема созвездия сигналов для схемы модуляции 16-QAM.

Подробное описание

На Фиг.1 показана сеть 10 беспроводной связи, которая включает в себя множество мобильных станций (которые также называют абонентскими блоками или оборудованием пользователя) 12a-12d, множество базовых станций (которые также называют приемопередатчиками базовой станции (Base Station Transceiver, BTS) или Узлами В (Node B) 14a-14c, контроллер 16 базовой станции (Base Station Controller, BSC) (который также называют контроллером радиосети или функцией управления пакетной передачей), центр коммутации мобильной связи (Mobile Switching Center (MSC)) или переключатель 18, узел 20 службы пакетной передачи данных (Packet Data Serving Node, PDSN) (или функция межсетевого взаимодействия (Internetworking Function, IWF), телефонную коммутируемую сеть 22 общего пользования (Public Switched Telephone Network, PSTN) (как правило, телефонная компания) и IP (Internet Protocol) сеть 24 (как правило, Интернет). Для простоты показаны только четыре мобильные станции 12a-12d, три базовые станции 14a-14c, один BSC 16, один MSC 18 и одна PDSN 20. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что может использоваться любое количество мобильных станций 12, базовых станций 14, BSC 16, MSC 18 и PDSN 20.

В одном аспекте сеть 10 беспроводной связи представляет собой сеть служб пакетной передачи данных. Мобильные станции 12a-12d могут быть любого типа из множества типов устройств беспроводной связи, таких как портативный телефон, сотовый телефон, который соединен с лэптопом, на котором выполняются приложения веб-браузера, основанные на IP, сотовый телефон со связанным набором Hands-Free для автомобилей, персональный цифровой ассистент (PDA), на котором выполняются приложения веб-браузера, основанные на IP, модуль беспроводной связи, входящий в состав портативного компьютера, или стационарный модуль связи, который можно встретить в беспроводных абонентских линиях или системе считывания показаний. В самом общем варианте осуществления мобильные станции могут быть любого типа блока связи.

Мобильные станции 12a-12d могут быть сконфигурированы, чтобы выполнять один или более протоколов беспроводной пакетной передачи данных, таких как, например, описанные в стандарте EIA/TIA/IS-707. В особом аспекте мобильные станции 12a-12d генерируют IP-пакеты, предназначенные для IP-сети 24, и инкапсулируют эти IP-пакеты в кадры, используя протокол точка-точка (Point-to-Point Protocol, PPP).

С вышеупомянутым аспектом IP-сеть 24 соединена с PDSN 20, PDSN 20 соединен с MSC 18, MSC 18 соединен с BSC 16 и PSTN 22, а BSC 16 соединен с базовыми станциями 14a-14c через проводные линии, сконфигурированные для передачи голоса и/или пакетов данных согласно какому-либо из нескольких протоколов, которые включают в себя, но не ограничиваются перечисленным, протоколы E1, T1, ATM, IP, Frame Relay, HDSL, ADSL или xDSL, например. В альтернативном аспекте BSC 16 напрямую соединен с PDSN 20, и MSC 18 не соединен с PDSN 20. В еще одном аспекте мобильные станции 12a-12d осуществляют связь с базовыми станциями 14a-14c через радиочастотный интерфейс, как определено в документе Проекта 2 Партнерства Третьего Поколения (3rd Generation Partnership Project 2 "3GPP2") "Стандарт физического уровня для систем cdma2000 с расширенным спектром" No. C.S0002-A, TIA PN-4694, опубликованном как TIA/EIA/IS-2000-2-A.

Во время типичной работы сети 10 беспроводной связи базовые станции 14a-14c принимают и демодулируют множество сигналов обратной линии связи от различных мобильных станций 12a-12d, участвующих в телефонных вызовах, просмотре веб-страниц или в иной передаче данных. Каждый сигнал обратной линии связи, принятый заданной базовой станцией 14a-14c, обрабатывается в этой базовой станции 14а-14с. Каждая базовая станция 14a-14c может осуществлять связь со множеством мобильных станций 12a-12d путем модуляции и передачи множества сигналов прямой линии связи в мобильные терминалы 12a-12d. Например, как показано на Фиг.1, базовая станция 14a одновременно осуществляет связь с первой и второй мобильными станциями 12a, 12b, а базовая станция 14c одновременно осуществляет связь с третьей и четвертой мобильными станциями 12c, 12d. Получающиеся в результате пакеты перенаправляются в BSC 16, который предоставляет распределение ресурсов вызова и функциональные возможности управления мобильностью, включающие в себя оркестровку плавных эстафетных переключений вызова конкретной мобильной станции 12a-12d с одной базовой станции 14a-14c на другую базовую станцию 14a-14c. Например, мобильная станция 12c осуществляет связь одновременно с двумя базовыми станциями 14b, 14c. В конечном счете, когда мобильная станция 12c переместится достаточно далеко от одной из базовых станций 14c, вызов по эстафете будет переключен на другую базовую станцию 14b.

Если передача представляет собой обычный телефонный вызов, то BSC 16 будет переводить полученные данные по маршруту в MSC 18, который предоставляет дополнительные службы маршрутизации для интерфейса с PSTN 22. Если передача представляет собой пакетную передачу данных, такую как сеанс передачи данных, предназначенных для IP-сети 24, то MSC 18 передает пакеты данных по маршруту в PDSN 20, который передаст пакеты в IP-сеть 24. Альтернативно, BSC 16 будет направлять пакеты по маршруту напрямую в PDSN 20, который передает пакеты в IP-сеть 24.

В некоторых примерах систем CDMA пакеты, несущие трафик данных, разделяются на субпакеты, которые занимают "слоты" канала передачи. Исключительно в целях облегчения иллюстрации в данном документе использован ряд систем с Высокой Скоростью Передачи Данных (High Data Rate, HDR), и, более конкретно, HDR-система, предоставляющая службы широковещания/многоадресной рассылки. Тем не менее, следует понимать, что реализация настоящего изобретения не ограничена HDR-системами. То есть варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в других системах CDMA, таких как, например, cdma2000, без какого-либо эффекта на объем описанных здесь вариантов осуществления.

В HDR-системе размеры слота установлены равными 1,66 мс, однако следует понимать, что размеры слотов могут варьировать в описанных здесь вариантах осуществления, без эффекта на их объем. Например, длительность слота в системах cdma2000 составляет 1,25 мс. В добавление, трафик данных может передаваться в кадрах сообщения, которые в системе IS-95 могут иметь длительность 5 мс, 10 мс, 20 мс, 40 мс или 80 мс. Термины "слоты" и "кадры" представляют собой термины, используемые относительно различных каналов передачи данных в одной системе CDMA или между различными системами CDMA. Система CDMA содержит множество каналов в прямой линии связи и обратной линии связи, причем некоторые каналы по структуре отличаются от других. Следовательно, терминология для описания некоторых каналов будет отличаться в соответствии со структурой. Исключительно для целей иллюстрации термин "слоты" используется здесь для описания уплотнения сигналов, распространяющихся по воздуху.

Избыточные представления полезной нагрузки данных упаковываются в кадры, или субпакеты, которые далее можно программно комбинировать в приемнике. Избыточность относится к, по существу, схожей информации, несомой каждым субпакетом. Избыточные представления могут генерироваться либо путем повторения, либо путем дополнительного кодирования. Процесс программного комбинирования предоставляет возможность восстановления искаженных битов. Посредством программного комбинирования, где один искаженный субпакет комбинируется с другим искаженным субпакетом, передача повторных и избыточных субпакетов может предоставить возможность системе передавать данные на минимальной скорости передачи. Передача повторных и избыточных субпакетов в особенности желательна при наличии замирания. Релеевское замирание, которое представляет собой форму многоканальных помех, происходит, когда множество копий одного и того же сигнала достигают приемника с различными фазами, что потенциально вызывает деструктивные помехи. Значительные многоканальные помехи с очень малым распределением задержки могут привести к возникновению равномерного замирания по всей полосе пропускания сигнала. Если удаленная станция перемещается в быстро изменяющемся окружении, то пиковые замирания могут возникнуть в моменты, когда планируется повторная передача субпакетов. Когда возникает подобное обстоятельство, базовой станции требуется дополнительная мощность передачи, чтобы передать субпакет.

Например, если блок планировщика в базовой станции принял пакет данных для передачи в удаленную станцию, то полезная нагрузка данных избыточным образом упаковывается во множество субпакетов, которые последовательно передаются в удаленную станцию. При передаче субпакетов блок планировщика может принять решение передавать субпакеты либо периодически, либо способом, зависящим от канала.

Прямая линия связи от базовой станции до удаленной станции, работающей в зоне базовой станции, может содержать множество каналов. Некоторые из каналов прямой линии связи могут включать в себя, но не ограничиваются перечисленным, пилот-канал, канал синхронизации, канал пейджинга, канал быстрого пейджинга, канал широковещания, канал управления мощностью, канал назначения, канал управления, выделенный канал управления, канал управления доступом к среде передачи (канал MAC), основной канал, дополнительный канал, дополнительный кодовый канал и канал передачи пакетных данных. Обратная линия связи от удаленной станции до базовой станции также содержит множество каналов. Каждый канал несет в точку назначения различные типы информации. Как правило, голосовой трафик передается по основным каналам, а трафик данных передается по дополнительным каналам или по каналам передачи пакетных данных. Дополнительные каналы обычно представляют собой выделенные канала, тогда как каналы передачи пакетных данных обычно несут сигналы, которые предназначены для различных сторон, по способу временного мультиплексирования. Альтернативно, каналы передачи пакетных данных также описываются как разделенные дополнительные каналы. Для целей описания вариантов осуществления в данном документе на дополнительные каналы и на каналы передачи пакетных данных в целом ссылаются как на каналы трафика данных.

Дополнительные каналы и каналы передачи пакетных данных могут улучшить среднюю скорость передачи системы путем предоставления возможности передачи в целевую станцию неожиданных сообщений данных. Поскольку полезная нагрузка данных может быть избыточным образом упакована на этих каналах, многослотовая передача, запланированная на прямой линии связи, может быть завершена раньше, если удаленная станция сможет определить, что полезную нагрузку данных можно восстановить из субпакетов, которые уже были приняты. Как описано выше, полезная нагрузка данных, которая несется в каждом слоте, подвергается различным этапам кодирования, причем кодированные биты переупорядочиваются в приемлемом для канала формате. Следовательно, для того чтобы выполнить восстановление данных, декодер удаленной станции должен оперировать на всем содержимом каждого слота многослотовой передачи.

Описанные здесь варианты осуществления предоставляют возможность поддержания минимальной скорости передачи.

Определение скоростей передачи данных на прямой линии связи

В HDR-системе, предоставляющей службы широковещания/многоадресной рассылки, скорости, на которых супбпакеты должны передаваться из базовой станции в удаленную станцию, определяются посредством алгоритма управления скорости, выполняемого удаленной станцией, и алгоритма планирования, выполняемого в базовой станции. На этот способ для изменения скорости передачи данных ссылаются как на процедуру Автоматического Запроса на Повтор (Automatic Repeat Request, ARQ). Следует отметить, что пропускная способность системы определяется скоростью, на которой фактически принимается полезная нагрузка данных, и она отличается от битовой скорости передаваемых субпакетов.

Алгоритм управления скорости выполняется удаленной станцией, чтобы определить, какая базовая станция из активного набора может обеспечить наилучшую пропускную способность, и чтобы определить максимальную скорость передачи данных, на которой удаленная станция сможет принимать пакеты с достаточной степенью надежности. Активным набором является набор базовых станций, который в текущее время осуществляет связь с данной удаленной станцией. В типичной системе CDMA или системе, отличной от CDMA, базовая станция через точно определенные, периодические интервалы передает известный сигнал, на который обычно ссылаются как на "пилот-сигнал". Как правило, удаленная станция выполняет мониторинг пилот-сигнала каждой базовой станции из активного набора и определяет отношение Сигнала к Шуму и Помехам (Signal-to-Noise and Interference Ratio, SINR) каждого пилот-сигнала. На основании информации прошлого SINR удаленная станция прогнозирует будущее значение SINR для каждой базовой станции, причем будущее значение SINR будет связано с длительностью следующего пакета. Удаленная станция, тогда, выбирает ту базовую станцию, которая вероятно будет иметь наилучшее SINR в течение определенного периода в ближайшем будущем, и приблизительно вычисляет наилучшую скорость передачи данных, на которой удаленная станция сможет принять следующий пакет данных от этой базовой станции. Удаленная станция, тогда, передает сообщение Управления Скоростью Передачи Данных (Data Rate Control, DRC), которое несет в базовую станцию информацию об этой скорости передачи данных. Следует понимать, что информация о наилучшей скорости передачи данных, несомая сообщением DRC, является скоростью передачи данных, на которой должен передаваться следующий пакет данных согласно запросу удаленной станции. В HDR-системе сообщения DRC передаются по каналу MAC обратной линии связи.

Алгоритм планирования реализовывается в базовой станции, чтобы определить, какая удаленная станция будет получателем следующего пакета. Алгоритм планирования учитывает необходимость максимизировать пропускную способность базовой станции, необходимость удерживать равнодоступность всех удаленных станций, действующей в зоне базовой станции, и необходимость обеспечивать скорости передачи данных, запрашиваемые различными удаленными станциями. Как описано ниже, процедура быстрого ARQ определяет действительную скорость передачи данных, на которой принимается каждый пакет данных, в отличие от скорости передачи данных, изначально определенной алгоритмом управления скорости.

Блок планирования в базовой станции выполняет мониторинг поступления сообщений DRC от всех удаленных станций, которые действуют в ее зоне, и использует информацию DRC в алгоритме планирования, чтобы определить, какая удаленная станция будет получателем следующего пакета данных в соответствии с оптимальным уровнем пропускной способности прямой линии связи. Следует отметить, что оптимальная пропускная способность прямой линии связи также учитывает поддержание приемлемых характеристик линии связи для всех удаленных станций, работающих в зоне базовой станции. Блок планирования вновь собирает пакет данных в субпакеты с подходящей битовой скоростью и генерирует график передачи для субпакетов по назначенным слотам.

В HDR-системе, предоставляющей службы широковещания/многоадресной рассылки, скорости передачи данных прямой линии связи варьируют в пределах от 409,6 кбит/сек до 2,4 Мбит/сек. Длительность каждой передачи пакета в количестве слотов, а также другие параметры модуляции приведены в таблице 1.

Таблица 1Форматы OFDM и группы скоростей
320-тоновый формат	360-тоновый формат
Группа 1 скоростейПолезная нагрузка 3072	Группа 2 скоростейПолезная нагрузка 2048	Группа 3 скоростейПолезная нагрузка 5120	Группа 4 скоростейПолезная нагрузка 4096	Группа 5 скоростейПолезная нагрузка 3072
Скорость передачи данных	Количество слотов	Скорость передачи данных	Количество слотов	Скорость передачи данных	Количество слотов	Скорость передачи данных	Количество слотов	Скорость передачи данных	Количество слотов
1,8 М	1	1,2 М	1	1,5 М	2	2,4 М	1	1,8 М	1
921,6 к	2	614,4 к	2	1,0 М	3	1,2 М	2	921,6 к	2
614,4 к	3	409,6 к	3	768 к	4	819 kbps	3	614,4 к	3

В HDR-системе кодовые символы, которые передаются в субпактах на меньших скоростях, являются расширениями или повторениями кодовых символов, которые передаются на определенных, более высоких скоростях. Во многих случаях кодовые символы, передаваемые в заданном субпакете, являются сдвинутыми повторениями кодовых символов, переданных в более ранних слотах пакета.

Более низкие скорости передачи данных требуют меньшего SINR для заданной низкой вероятности ошибки пакета. Следовательно, если удаленная станция определяет, что состояние канала неблагоприятно, то удаленная станция передает сообщение DRC с запросом пакета с низкой скоростью передачи данных, который содержит множество субпакетов. Тогда базовая станция передаст многослотовые пакеты в соответствии с параметрами, хранимыми в блоке планирования.

Когда субпакеты передаются, удаленная станция может определить, что пакет данных может быть декодирован только из части субпакетов, которые планируется передавать. Используя процедуру быстрого ARQ, удаленная станция подает команду базовой станции остановить передачу остающихся субпакетов, посредством чего увеличивается эффективная скорость передачи данных системы.

Следует отметить, что процедура ARQ потенциально может значительно увеличить пропускную способность прямой линии системы беспроводной связи. Как описано выше, когда удаленная станция передает сообщение DRC в базовую станцию, требуемая скорость передачи данных определяется, используя алгоритм управления скоростью, который использует прошлые величины SINR, чтобы прогнозировать величину SINR в ближайшем будущем. Однако вследствие условий замирания, которые возникают из-за факторов окружающей среды и мобильности удаленной станции, прогноз SINR для ближайшего будущего не будет достоверным. В добавление, SINR сигнала трафика прямой линии может сильно отличаться от SINR пилот-сигнала вследствие помех от соседних базовых станций. Возможно, некоторые из соседних базовых станций были в режиме простоя в течение периода пробирования для вычислений прогноза SINR. В результате удаленная станция не всегда может прогнозироваться SINR с высокой точностью. Следовательно, алгоритм управления скоростью предоставляет нижний предел оценки для действительного SINR в течение длительности следующего пакета с высокой вероятностью и определяет максимальную скорость передачи данных, которую можно будет поддерживать, если фактическое SINR будет равно этому нижнему пределу оценки. Иначе говоря, алгоритм управления скоростью предоставляет консервативную меру скорости передачи данных, на которой может быть передан следующий пакет. Процедура ARQ уточняет эту оценку на основании качества данных, принятых в течение первых этапов передачи пакета. Следовательно, для удаленной станции важно информировать базовую станцию сразу же после того, как удаленная станция получает достаточно информации для декодирования пакета данных, так чтобы могло возникнуть раннее завершение передачи, что улучшает скорость передачи пакета данных.

Передачи субпакетов в удаленную станцию, как правило, выполняются по чередующему образцу, так что между субпакетами возникают пробелы. В одном аспекте субпакеты периодически передаются на каждом 4-м слоте. Задержка между субпакетами предоставляет возможность целевой удаленной станции декодировать субпакет до приема следующего субпакета. Если удаленная станция будет в состоянии декодировать субпакет до поступления следующего субпакета и верифицировать биты Контроля с Циклической Избыточностью (Cyclic Redundancy Check, CRC) декодированного результата до поступления следующего субпакета, то удаленная станция может передать в базовую станцию сигнал подтверждения приема, на который ссылаются как на сигнал FAST_ACK. Если базовая станция сможет демодулировать и интерпретировать сигнал FAST_ACK с достаточным запасом по времени до следующей спланированной передачи субпакета, то базовой станции не потребуется выполнять остающиеся спланированные передачи субпакетов. Тогда базовая станция может передать новый пакет данных в ту же удаленную станцию или в другую удаленную станцию в течение периода слота, который был предназначен для отмененных субпакетов. Следует отметить, что описанный здесь сигнал FAST_ACK является отдельным и отличается от сообщений ACK, которыми обмениваются протоколы высших уровней, такие как Протокол Радио Линии (Radio Link Protocol, RLP) и Протокол Управления Передачей (Transmission Control Protocol, TCP).

Поскольку процедура ARQ позволяет выполнять быструю адаптацию скорости к состояниям канала, процедура ARQ предоставляет возможность осуществления системы, в которой начальная передача данных выполняется на высокой скорости передачи данных, и при необходимости эта скорость уменьшается. В противоположность, система без ARQ будет вынуждена работать на низкой скорости передачи данных, чтобы обеспечить достаточный запас потенциала линии связи для того, чтобы учесть вариации канала в течение передач пакетов.

Передача перемеженных символов, которые максимизируют производительность декодера

В одном аспекте, чтобы уменьшить операции декодера, субпакеты могут передаваться таким образом, чтобы декодер мог быстро определять полезную нагрузки частичных передач слотов, между тем все так же обеспечивая защиту от пакетных ошибок.

Перемежитель канала может быть сконфигурирован в соответствии с этим аспектом, чтобы переставлять биты кодированного символа и предоставлять нарастающую избыточность. В этом аспекте перестановка битов разработана так, что систематические биты передаются в течение частичной передачи многослотового пакета. Декодер, вероятно, смож